[发明专利]用旋转三棱镜与孔来非球面地形成扫描束的光学扫描器

说明书

本发明涉及诸如条码扫描器等光学扫描设备，更具体地涉及一种用于生成具有延长的焦深或工作范围并能有效地扫描宽广的密度范围的符号的激光束扫描图形的激光器成像系统。

诸如条码之类光学编码信息已相当普遍。一个条码符号通常由一序列矩形的明亮的与阴暗的区域组成。暗区(条纹)的宽度和/或条纹之间的亮间隔的宽度表示编码的信息。这些元素的一个规定的数量与排列表示一个字符。标准化的编码方案规定每一字符的排列、元素的容许宽度及间隔、一个符号可包含的字符数或者符号长度是否可变等。已知的符号表示法有UPC/EAN(通用产品码/欧洲物品编码)128码、(Codabar(库德巴码)及交叉25码等。

阅读器与扫描系统电光地解码每一个符号来提供通常描述该符号所附着的物品或其某些特征的多个字母数字型字符。这些字符通常是以数字形式表示并作为对一个数据处理系统的输入供销售点处理、库存管理之类应用的。在诸如4,251,798；4,360，798；4,369,361；4,387,297；4,409,470及4,460,120号美国专利中已经公开过这种通用型扫描系统，所有这些专利都已转让给本申请的受让人。

为了使用这些光学扫描器解码一个条码符号并抽取合法的信息，一个条码阅读器扫描该符号以生成表示该被扫描的符号的一个模拟电信号。已知有各种扫描设备。扫描器可以是包含固定地安装在棒上的一个发时器及一个检测器的棒型阅读器，在这一情况中用户用手移动该棒横越该符号。另外，一个光学扫描器横越符号扫描诸如激光束之类的一个光束，以及一个检测器感测符号反射的光。在每一种情况中，检测器感测横越符号扫描的一个光斑反射的光。在每一种情况中，检测器感测横越符号扫描的一个光斑反射的光，并且提供表示编码信息的模拟扫描信号。

一个数字化器处理该模拟信号以生成一个其宽度及脉冲间的间隔对应于条纹的宽度及条纹间的间隔的脉冲信号。该数字化器起边缘检测或波整形器电路的作用，并且该数字化器设定的阈值确定模拟信号中哪些点表示条纹边缘。阈值电平有效地确定阅读器应将一个信号的哪些部分识别为一个条纹或一个间隔。

来自数字化器的脉冲信号是作用在一个解码器上的。解码器首先确定来自数字化器的信号的脉冲宽度及间隔。然后解码器分析这些宽度与间隔来找出与解码一个合法的条码信息。其中包括识别由适当的编码标准所定义的合法字符与序列的分析。其中还可包括对被扫描的符号所遵守的特定标准的初始识别。这一对标准的识别通常称作自识别。

不同的条码具有不同的信息密度并在一个给定的区域内包含表示不同数量的编码数据的不同数目的元素。编码越密，元素与间隔越小。在一种适当的媒质上印刷较密的符号是困难的，因此较印刷低分辨率的符号成本更高。一种条码符号的密度可用称作该编码的″基本单位尺寸″的最小条纹/间隔宽度表示，或者表示为两倍条纹/间隔宽度的倒数的编码的″空间频率″。

一种条码阅读器通常具有规定的分辨率，通常是由其有效感测光斑所能检测的基本单位尺寸表示的。例如，对于光学扫描器，束斑例如可大体上大于具有不同的光反射率的区域即符号的条纹与间隔之中的最小宽度。阅读器的分辨率是由发射器或检测器的参数，与发射器或检测器相关联的透镜或孔，束倾斜角，数字化器的阈值电平，解码器中的编程，或者这些元素的两个或两个以上的组合确定的。激光束扫描器的有效感测光斑通常紧密地对应于光束投射在条码上的点上的光束大小。光测器有效地求出在感测光斑区中检测到的光的平均值。

条码扫描所能够解码一个条码的区域称作该扫描器的有效工作范围。在该范围内，光斑大小能对一种给定的条码线密度生成这些条码的精确读数。工作范围直接与扫描器部件的焦点特征及条码的基本单位尺寸相关。

通常，一个光学扫描器包括一个生成光束的光源，诸如一个气体激光器或半导体激光器。在扫描器系统中采用半导体激光器尤为理想，因为它们体积小，成本低以及功率要求低。光束通常用一块透镜光学地修正成在一个规定的距离上的一个具有一定大小的束斑。光学扫描器还包括一个扫描部件及一个光检测器。该扫描部件可以或者横越符号扫视束斑并跟踪一条横越与超出该符号的扫描线，或者扫描该扫描器的视野，或者两者都进行。光检测器具有一横越并略为超出符号延伸的视野，并为检测从符号反射的光而工作。将来自光检测器的符号电信号转换成一个脉冲宽度调制的数字信号，然后转换成编码在该符号中的数据的一种二进制表示，然后再转换成如上面讨论的所表示的字母数字型字符。