成像器型線性光學信息閱讀器和用于對齊成像器型光學信息閱讀器的方法與流程

本發明涉及圖像形成類型(英文通常稱為“成像器”型)的線性光學信息閱讀器，以及用于對齊成像器型光學信息閱讀器的一些組件的方法。

背景技術：

圖像形成類型的光學信息閱讀器是眾所周知的。該閱讀器包括能夠捕捉或獲取呈現在任何類型的基底上的光學信息的圖像的圖像捕捉裝置，同時包括借助于任何種類的電氣或電子裝置查看該光學信息的顯示器。

在本說明書和所附的權利要求書中，表述“光學信息”以廣義使用，以覆蓋一維的和堆疊的或二維的光學代碼，其中至少兩個不同顏色的元件的形狀、尺寸、顏色和/或相應位置的信息被編碼，無論字母數字字符、簽名、標志、印章、商標、標簽、手寫文字以及一般的圖像，它們的組合(特別是當存在于預先印好的模塊中時)和包含適用于基于其形狀和/或體積識別和/或選擇物體的特征。

光學信息閱讀器根據用于創建圖像的傳感器的類型稱為線性或矩陣。在現有技術已知的閱讀器中，傳感器包括光敏元件的陣列，其可以以線性或矩陣方式排列，由此給出閱讀器的實際名稱，線性或矩陣。

可以通過線性閱讀器閱讀的光學信息是沿垂直于信息被編碼的方向(也稱為掃描方向或“光學代碼方向”)的方向局部不變的。所述光學信息的示例是一維條形碼和郵政編碼以及堆疊代碼，其中代碼是沿垂直于光學代碼的方向的方向局部不變或間歇性不變的。

在本說明書中和在所附權利要求書中，術語“光”是在廣義上使用的，以表示特定波長或波長范圍的電磁輻射，不僅在可見范圍內而且在紫外和紅外范圍內。術語“顏色”、“光學”、“圖像”和“視圖”是在相同的廣義上使用的。特別地，編碼的信息可以用隱形墨水印刷在基底上，但是隱形墨水在紫外線或紅外線范圍內是敏感的。

通常，諸如光學代碼的光學信息的閱讀器包括在一側上的光源以及從光源朝向光碼擴展的光學照明路徑，并且在另一側上，光敏裝置或傳感器和在另一側上形成圖像的光學接收裝置排列在從光學代碼到傳感器擴展的光學接收路徑中。整個設備放置在適合的殼體內，殼體設置有至少一個窗口，用于投射光學照明路徑，也就是說，投射來自光源的照亮光學代碼的光，并且殼體設置有附加的窗口，用于光學接收路徑，即從被照亮的光學代碼朝向傳感器返回的光。這兩個窗戶通常是一致的，即，它們是相同的窗口。

光學接收裝置典型地包括物鏡，其包括一個或多個透鏡，用于將光學信息圖像收集并形成在傳感器上。

光學接收裝置以光學接收軸線為特征，其由接收光學器件的元件的中心或在單個透鏡的情況下由光學表面的曲率中心限定，并限定其主要工作方向。接收裝置進一步以工作空間區域為特征，通常形狀被設置為錐的主體，在傳感器前面延伸。工作空間區域，也就是說光學信息被傳感器正確框住并且其圖像充分集中在傳感器上的空間區域，僅以視場和視野深度為特征，視場表示接收軸線周圍的工作區域的角幅度，視野深度表示表示沿接收軸線的尺寸。因此，視野深度表示沿接收軸線在閱讀器與由傳感器框住(framed)的基底上的區域之間的最小與最大有用距離之間的間距。視場也可以在“縱向”和“橫向”視場方面來表示，也就是說，在通過接收軸線并彼此垂直的兩個平面的角幅度方面來表示，從而適時考慮傳感器的形狀因素，或進一步，在接收系統不對稱的情況下，由彼此成半平面90°的四個角幅度來表示。

在線性類型傳感器的情況下，如在線性閱讀器的情況下，該工作空間區域包括在一個方向上的角幅度，該角幅度遠大于在另一個方向上的角幅度，并且大致上形成接收“條(sliver)”。

還可以引入工作平面的概念，其被定義為包含光學接收軸線和工作空間的較大擴展的方向的平面。換句話說，該工作平面是在縱向方向(也就是說從一個基體到另一個基體)上切割通常由工作空間限定的錐的主體的中心的平面。

工作空間區域，以及因此的視場和視野深度的尺寸和/或其比例可以是固定的，或者可以借助于熟知的縮放和/或自動對焦系統，例如，用于移動接收光學器件中的一個或多個透鏡或光圈、鏡子或或其他組件或移動傳感器和/或修改接收光學器件中的一個或多個透鏡(例如，液體或可變形透鏡)的曲率的)的機電、壓電或光電致動器。

通常，視場和焦點的距離以及視野深度通過屬于接收裝置的光學器件的物鏡的設計來確定。

照明裝置適用于朝向承載光學信息的基底投射光束。

由照明裝置發射的光束限定了照明的光學軸線，其是所述光束的平均方向，在這個過程中在至少一個平面中定義對稱軸。

為了正確操作圖像捕捉裝置，照明裝置必須能夠照亮接收裝置的整個工作空間區域，如在下文更好地描述的。

用在光學閱讀器中的光源選自包括LED、微型LED和激光的群組。

在基于線性傳感器的線性采集系統中，由照明裝置發射的光必須集中在被疊加在線性傳感器的視場上的“帶(strip)”中。換句話說，差不多高的光量必須到達屬于傳感器的每個光敏元件。

在以下的說明書和權利要求書中，術語“帶”、條或光線將可互換地使用，以表示從照明裝置發射的光束，其沿垂直于傳播方向的平面的橫截面具有比第二方向(其大致垂直于第一方向)上的分量的尺寸大得多的第一方向上的分量。發射的光束的橫截面上的這些不同尺寸在下文稱為次要尺寸和主要尺寸。

過去，出現在市場上的光學信息第一線性閱讀器基于激光掃描系統。這種類型的閱讀器的特征為穿過整個工作范圍(在視野深度內)的非常薄和良好限定的光線。隨后，應用了設置有LED照明裝置的線性閱讀器，以創建圖像。LED照明裝置具有比激光大的光束散度，并且特別是它們生成更寬的發光束，并且，例如，這限制了在更近距離閱讀垂直堆疊的光學代碼的能力。

如果為了人體工學的原因必須減小線性閱讀器的尺寸，則引入了附加的復雜性。從經典光學定律已知，當為了實施照明和接收光學器件可以使用減小的體積時，與借助于激光掃描系統實現的光線相比，獲得具有厚度和散度的光線甚至更難以實現。

已經提出了基于激光照明的線性成像器系統，其中借助于適合的(典型地圓柱形的)光學器件投射激光二極管的束，其產生非常強烈的光線。但是，所述系統需要高度的精確對齊，以使傳感器的視場和激光的照明束在傳感器前面重疊很大范圍的距離，因為希望具有大的閱讀深度；此外，由于由相干源引起的固有的相干斑噪聲，激光產生非常嘈雜的信號。

技術實現要素：

本發明的主要目的是創建一種成像器型線性光學信息閱讀器，其投射在尺寸和清晰度上可比得上由激光器照明產生的光線的光線，而沒有上述斑點噪聲問題。

此外，希望所述線性閱讀器是特別緊湊的。

為此目的，有必要尋找從非相干源選擇的光源從而消除該斑點問題，該光源的發射面積與具有希望的減小尺寸的閱讀器的創建兼容。

但是，當處理非相干光源時，光線與傳感器的視場之間的正確對齊的問題依然類似于在激光器中存在的問題，使得有必要平衡對薄光線的需求和允許適當對齊的光學機械系統。獲得高對齊度不是一項容易的任務，因為非相干源的定位容差特征是由針對應用開發的生產過程所固有的，其中需要的精確度比本申請所必需的少至少一個數量級。

雖然一方面很希望獲得從源發射的非常薄的光線(如前所述)，同樣為了最大化由傳感器接收的信號的強度，光線越薄，傳感器和光源就越復雜；事實上，即使很小的錯位(misalignment)也可能導致光線或者至少其強度峰值離開傳感器的視場，從而降低傳感器的效率并浪費大部分發射光。

因此，在第一和第四方面，本發明涉及一種具有緊湊的體積并且包含某一光學結構的成像器型線性閱讀器，借助于該光學結構有可能獲得薄線，并且該光學結構簡化上述對齊問題。

根據本發明的下列閱讀器被配置為，在距離照明裝置的光學器件的輸出半米的距離“d”處，發射具有小于15mm并且優選小于6mm的最大厚度“av”的“光帶”或光線。光帶的厚度被計算為在發射光束的半幅值處其在大體上垂直于光束自身的傳播方向的平面中橫切該束的寬度(FWHM-半峰全寬)。在垂直于其厚度的橫截面中，由光束帶限定的第二方向優選地具有比其厚度“av”大得多的尺寸。

在第二和第三方面，本發明涉及一種用于獲得線性閱讀器的各種組件的正確對齊從而獲得所需的組裝容差的方法。

在所述第一方面，本發明涉及一種成像器型線性光學信息閱讀器，所述閱讀器包括：

-接收裝置，其包括線性傳感器和光組，所述光組限定光學接收軸線和視場，所述視場具有橫截面，所述橫截面具有主要尺寸和次要尺寸；

-照明裝置，其包括至少一個非相干光源和光組，所述光組限定光學照明軸線，并適合于發射光束；

其特征在于

-所述光學接收軸線和所述光學照明軸線大體上是共面的；

-所述照明裝置的所述光組包括在所述光束的傳播方向上自所述光源下游按順序排列的：

ο準直儀，其適合于在其輸出處發射準直光束，所述準直光束在大體上垂直于傳播方向的平面中的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，次要尺寸具有小于1.5°半值的散度，以及

ο束成形器，其適合于在其輸出處發射成形準直束，所述成形準直束在大體上垂直于傳播方向的平面的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，并且適合于使所述主要尺寸大體上平行于所述視場的所述主要尺寸。

在以下給出的整個說明書和權利要求書中，諸如“平行”、“垂直”、“共面”等術語不以絕對意義來理解，而是在參考領域中已知的“標準”誤差間距內。在以上術語的定義中的該“非絕對性”可以(盡管不是必須的)通過同時使用“大體上(substantially)”來強調，從而強化非絕對的精確性(通過任何技術都不能實現絕對的精確性)。

根據第一方面，本發明涉及一種基于成像技術的線性光學信息閱讀器，其包括兩個主要的子系統：基于線性圖像傳感器的接收裝置以及包括非相干光源的照明裝置。這兩個接收和照明裝置的組裝件在下文中稱為圖像捕捉裝置或模塊。

除了線性傳感器之外，接收裝置還包括由一個或多個透鏡并且優選地由矩形孔徑組成的接收光學器件(光組)。所述光學器件確定用于讀取的視場以及視野深度。

視場具有大體上矩形的橫截面，其限定主要尺寸和次要尺寸，其中這兩個尺寸中的一個優選地明顯地大于另一個。

照明裝置包括非相干光源和適合的光組，所述光組能夠投射具有希望的“薄”光線形狀的光束。

所述線的形狀被設計為照亮整個線性傳感器。換句話說，根據使用的傳感器的類型，希望差不多大量的光到達傳感器的所有光敏元件。因此，在實施線性傳感器，例如，如包括單行光敏元件(像素)的陣列的情況下，希望從照明裝置發射的光線“命中”每個像素，這意味著光線必須與視場的主要方向一樣長或者比其更長，而光線的厚度也可以小于視場的厚度，其中在這個實施例的情況下視場由單個像素確定。

為了獲得薄光線，其厚度，也就是說其次要尺寸必須要“小”。為了獲得這個，由成像器型線性閱讀器中的照明裝置發射的光束沿軸線的散度相當于激光系統的散度(小于1.5°)，并且適合于使線在所有距離處看起來都是“薄的”。

因此，在垂直于傳播方向的平面的橫截面中，由照明裝置發射的這個光束是“矩形”的，其具有大于另一尺寸的一個尺寸，并且特別是大于至少一個數量級。此外，光束在主要尺寸上是發散的；而在次要尺寸上，如上所述，散度是相當小的。以此方式，獲得大體上平面的束，其沿整個希望的讀取深度是相當薄的。

光線的厚度與接收視場之間的比率隨著距離的增加而減小，直到對于大于給定值的距離大體上變成一，所述距離例如是距線性閱讀器的輸出(也就是說距照明裝置的輸出，其優選地與光束傳播方向中的一個方向上的束成形器的最外表面一致)大于50cm的距離。假定所述比率的值很小，則有必要考慮接收裝置與照明裝置之間的對齊的問題。

但是，同時本發明中的成像器型線性閱讀器是緊湊的閱讀器，使得子組件的總數量優選地保持得盡可能小，這也傾向于將可接受的錯位降低到最小。

為此，本發明的成像器型線性閱讀器優選地包括照明裝置中的光組，而沒有鏡子。

為了獲得良好的對齊度，上述照明和接收兩個裝置以使得所述光學接收軸線和所述光學照明軸線共面的方式排列。如下文所述，照明裝置的光組在其輸出處附加地產生束，該束在垂直于傳播方向的截面中具有大體上平行于視場的主要尺寸的主要尺寸。例如，視場和光線在垂直于光束傳播方向的橫截面中限定兩個大體上平行的矩形。

例如，在接收裝置和照明裝置兩者都安裝在一個閱讀器底架上的情況下，這兩個裝置優選地并列，并且它們相應的光學軸線在距離底架的安裝平面相同的高度處。

照明裝置的結構必須是滿足不同需求的結構。事實上，就像前面提到的，希望閱讀器是緊湊的，這意味著包括照明光學器件的各個元件的實際尺寸存在有物理限制。為了是緊湊的，照明裝置的光組優選地設置有具有短焦距的若干小尺寸透鏡，并且光源本身優選地具有小尺寸。

但是，同時，本發明中的成像器型線性閱讀器優選地在收集和重新分配由光源發射的功率時是有效率的，這進而暗示著照明裝置的光組優選地包括具有短焦距和高數值孔徑的大尺寸透鏡，并且光源具有減小的尺寸。

在光束的至少一個方向上形成由照明裝置產生的光線或光帶的低散度約束(如上所述小于1.5°)將進而要求使用具有長焦距的一個或多個透鏡。例如，為了在距離照明裝置的輸出500mm的距離處獲得由照明裝置產生的等于或小于15mm的光束的厚度并且利用具有尺寸為500μm x 500μm的發射面積的LED作為光源，光學照明組的焦距必須是至少16mm。此外，投影線清晰度的要求(減少的畸變)將要求使用包括具有低數值孔徑的若干透鏡的光組，并且此外，所述透鏡將需要遠大于光源。

根據本發明，為了平衡所有這些有時沖突的需求，照明裝置的光組包括以下特征：

A.準直儀。在當前背景中，準直儀被限定為適合于接收輸入光束(如由本發明中的閱讀器的非相干光源發射的光束)并且在垂直于光束本身的傳播方向的至少一個方向上發射準直的輸出光束的一個或多個光學元件的組裝件。按照以上要求，準直儀適合于至少在所述方向上以小于1.5°半值的散度發射準直束。準直儀適合于收集由非相干光源發射的功率，在沿至少一個方向上的過程中使其準直，從而投射源本身的圖像。因為光源優選地是“矩形的”，所以圖像本身優選地將是矩形的，使得準直光束將在垂直于低散度尺寸的方向上具有主要尺寸或主尺寸。準直儀的尺寸優選地受照明裝置的給定機械約束限制，其優選地是緊湊的，因為如前所述，閱讀器也優選地是緊湊的。因此，為了實現高效率，根據優選實施例，準直儀優選地非常接近光源放置。平衡效率的要求和期望的焦距，那么可以確定準直儀的厚度。為了盡可能多地限制畸變，在優選實施例中，準直儀的表面是非球面的，諸如透鏡中的非球面。

B.束成形器(或束形成器)。它以這樣的方式重新分配由準直儀收集的功率：在一個方向上創建具有期望的散度的均勻光線。換句話說，束成形器以這樣的方式來實施：使得被準直儀準直的穿過該束成形器的光束大體上平行于預定方向，所述方向平行于視場的主要方向。因此，被準直儀準直的束通過穿過束成形器而在視場的主要方向上“變寬”，因此重新分配功率。束成形器優選地包括豎直不變的兩個自由形式的表面(由多項方程式描述)。

在本發明的一個實施例中，兩個光學裝置，準直儀和束成形器，可以是單個光學元件的部分，也就是說，照明裝置的光組可以通過單個元件實施為單件，其中，用于光束的一個輸入或輸出面或表面具有準直儀的功能，并且第二輸入或輸出面或表面具有束成形器的功能。

在這個“單個元件”實施例中，輸入表面優選地屬于執行束成形器功能的部分，而輸出表面屬于執行準直儀功能的部分。

替代地，輸入表面優選地屬于實施準直儀功能的部分，而輸出表面屬于實施束成形器的部分。根據一種變體，輸入表面和輸出表面兩者都具有準直儀和束成形器的雙重功能。

在替代實施例中，束成形器和準直儀是兩個功能不同且獨立的裝置，或者功能不同但例如借助于不旋光的機械組件彼此連接的裝置。每一個可以包括單個光學元件或若干元件，如下文所述。例如，準直儀(和/或束成形器)可以實施為單個透鏡或實施為透鏡的組合。

此外，還是在這個實施例中，束成形器和準直儀在光束傳播方向上的具體排列順序是任意的，并且取決于根據本發明的線性閱讀器的具體實施；換句話說，準直儀可以首先放置在光源的下游然后是束成形器，或者束成形器先沿光束的光路放置，并且然后是準直儀。因此，光學元件被列出的順序不是強制性的；所以兩個元件可以互換。

根據所有以上實施例，來自照明裝置輸出光束是被準直并且成形的束，其在大體上垂直于傳播方向的平面中的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，其中次要尺寸的散度小于1.5°半值，其中所述主要尺寸大體上平行于接收裝置的視場的主要尺寸。

優選地，準直儀和束成形器都包括針對光源的波長的抗反射涂層，從而使由于結構內部的反射造成的損失最小。

優選地，除了準直儀和束成形器之外，照明裝置的光組不包括作用在由源發射的束上的任何其他光學元件。因此，僅使用兩個光學裝置限制了光組本身的總體積。更優選地，準直儀包括單個透鏡和/或束成形器包括單個透鏡。更優選地，照明裝置的光組僅包括兩個元件或透鏡；第一個具有準直儀功能，并且第二個具有束成形器功能。

此外，所述光組優選地由于所使用的球形表面而允許在減小的空間中具有良好的準直并且由于準直儀接近光源而允許具有收集發射的功率的良好效率。同時，由于專用于此目的束成形器的存在，照明裝置的光組優選地允許足夠的自由度以獲得均勻的光線。

此外，由源發射的光束的準直問題與光線的形成問題之間的分離(分別通過兩個獨立的光學裝置，準直儀和束成形器來解決)增加了可用來實施線性閱讀器的自由度，同時使照明裝置的光組對抗準直儀和束成形器的相對位移問題(因為在準直儀的輸出處已經發現準直的光束，對實現準直儀和束成形器的兩個透鏡之間的距離存在低靈敏度，這在組裝光組時是有利的)。

光束在垂直于傳播方向的平面中的橫截面中的次要尺寸的散度(其對于準直儀的配置小于1.5°半值)如下計算。

光束在給定方向上的散度通過測量投影線的尺寸來計算。

考慮到在要計算散度的方向上的投影線的尺寸和發射表面(被理解為光學投影系統的最后表面，也就是說，光從其有效地發射出的表面；在優選示例中，這意味著，采用在束成形器的輸出處的準直和成形的光束的尺寸)的尺寸，存在兩種可能的情況：

·投射的光束在任意距離處具有大于發射面(s)的尺寸(a)。該情況在所附的圖15a中表示出。

·存在距投影系統的某一距離，在該距離處線的高度(a)與發射面(s)的高度相同。該情況在所附的圖15b中表示出。

用于測量在圖15a和圖15b中表示為θ的散度角的方法如下：

·針對至少兩個距離(p)測量投影線的尺寸(a)。所述尺寸定義為光線的曲線的FWHM(半峰全寬)。

·通過線性回歸計算內插所有測量的成對值(p，a/2)的直線的方程。所述直線的方程是a/2＝m·p+q；

計算散度角θ＝arctanm)。

以此方式計算的散度角稱為半值(half-amplitude)，因為它是連接投影線和發射源的兩條直線包圍的總的角度的一半。

上述方法用來計算由本發明的線性閱讀器中的準直儀產生的散度。通過上述方法定義并計算光束在垂直于傳播方向的平面中的截面的次要尺寸的散度值小于1.5°半值。在下文中，次要尺寸也將被稱為“豎直”尺寸。可以理解，在當前背景中使用的術語豎直的或水平的，不反映閱讀器在其使用期間在空間中的實際位置，該位置可以是任意的。

因此，根據本發明，準直儀被設計為獲得期望的豎直散度，也就是說，使得光線的厚度是“薄的”；束成形器被設計為使光線的強度均衡并且在水平方向上(也就是說在平行于傳感器視場的主要尺寸的方向上)獲得期望的角幅度。

此外，即使在準直儀的光組的輸出處光束的尺寸強烈地取決于光束在厚度方向上的散度(其如上所述小于1.5°半值，并且是準直儀的實施細節的結果)，優選的是準直儀還在垂直于次要尺寸的方向的方向(水平方向)上執行源發射的光束的準直。事實上，在主要或水平方向上的準直允許通過束成形器收集更大量的功率，并因此在照明裝置的光組的輸出處提供更大功率的光束。為了在不沿主要方向準直光束的情況下在輸出處也獲得相同的功率，將有必要具有大尺寸的束成形器，其與此情況下優選需要減小線性閱讀器的尺寸不兼容。

在這個第一方面中，本發明可以提供一個或多個以下優選特性，無論是組合或是替代性地。

優選地，所述束成形器適合于在輸出處發射準直的成形光束，其沿所述主要方向具有大體上均勻的功率。

束成形器使源發射的功率沿光束的整個長度(也就是說大體上由光束在垂直于傳播方向的平面中的橫截面限定的主要方向上)均衡，以便沿所述主要尺寸的光線的功率是大體上均勻的。

優選地，所述束成形器包括具有正焦距的透鏡。

如果束成形器包括正焦距透鏡，這意味著由源發射的光束先會聚，然后在水平尺寸上發散。這允許在選擇閱讀器的玻璃窗的正確位置的同時，使來自光源的反射在玻璃窗上并引導到線性傳感器中的光量最小。

優選地，所述束成形器在垂直于所述準直成形光束的所述次要尺寸的方向上是不變的，以便在所述方向上被準直的所述光束保持不被改變。

更優選地，束成形器的所述不變的垂直方向對應于所述準直儀輸出處的所述準直光束的次要尺寸。

束成形器對準直儀輸出處的準直光束的作用在束的次要尺寸方向上保持大體上不變的散度(豎直厚度保持來自準直儀輸出的散度)，但是沿大體上平行于視場的主要軸線的方向的方向(所謂的水平方向)使束“變寬”。考慮到視場是矩形的，束成形器在被定義在視場中的矩形的主要側的方向上延長準直光束，并在垂直方向上使其大體上不改變。

優選地，這個擴展方向不僅平行于視場的主要尺寸，而且平行于準直儀輸出處的光束的主要方向。

更優選地，所述非相干光源沿主要方向延伸，所述主要方向大體上平行于所述成形的準直光束的所述主要方向。

如前所述，束成形器限定準直光束沿其“變寬”的軸線，并且這個軸線實現為使得它平行于在傳感器的視場的橫截面中定義的矩形的主要尺寸。

在束成形器的“變寬”軸線與準直儀的輸出處的束的主要寬度方向之間存在角度的情況下，在束成形器輸出處的準直成形光束將具有大于準直儀輸出處的準直光束的厚度尺寸。因此，為了將準直成形光束保持在最小厚度尺寸，優選的是源的主要尺寸平行于光束沿其變寬的束成形器的軸線。

優選地，準直光束和成形準直光束共同的這個主要方向也平行于源的主要延伸軸。

更優選地，所述光源包括微型LED。

在現有技術中已知微型LED光源，諸如基于GaN技術(氮化鎵)的那些微型LED光源，能夠實現具有非常小尺寸的發射器芯片，如在WO 2011/111079 A1中所描述的，其適合于實現能夠投射非常小的圖案的陣列。具體地，在現有技術中已知，微型LED光源適用于實現具有矩形形式因素的芯片。

更優選地，所述光源包括單個微型LED。

替代地，所述光源包括微型LED的線性陣列。

優選地，對于低功率范圍應用，最近已經開發了提供新型光源的微型LED。微型LED通常使用標準的LED材料來建立，并且因此具有標準LED的光譜曲線、靈活性和可靠性。微型LED提供高效率以及在制造過程中集成在裝置上的獨特的光控制結構。在一個示例中，在裝置的光生成層周圍創建拋物線結構。在光脫離芯片之后，這個結構控制在光生成地點處發射的光，并比使用外部光學器件更有效率。

在LED的設計和制造中，GaN材料的折射率與空氣的折射率之間的差是高提取光效率的重大障礙。與標準組件相反，微型LED裝置使用材料的這種基本特性，以增強性能。來自微型LED內的拋物線結構的側壁的全內反射朝向提取表面聚焦光；側壁的設計和形狀被精確地控制以確保高比例的光到達垂直于界面的離開表面。這導致最小的背反射、高光提取效率和良好的束形狀控制。

優選地，所述微型LED光源是矩形的，具有較小的第一尺寸和較長的第二尺寸。

在兩種情況下，也就是說在源實施為單個源或實施為多個源的情況下，所述光源優選地在第一方向上具有5μm與300μm之間的尺寸，更優選地具有在5μm與50μm之間的尺寸。

在兩種情況下，也就是說在源實施為單個源或實施為多個源的情況下，所述光源優選地在第二方向上具有100μm與3000μm之間的尺寸，更優選地具有在100μm與1500μm之間的尺寸。

優選地，所述第一和所述第二方向彼此垂直。

“源的尺寸”理解為源的“有用”部分(或有用區域)的尺寸，其圖像被光學器件投射。本發明還提供放置在源前面或與源接觸的狹縫或孔徑的使用，以形成束的形狀；在此情況下，在狹縫或孔徑的輸出處的束的尺寸表示光的尺寸。

優選地，源的主要尺寸(也稱為第二尺寸或水平尺寸)在100μm與3000μm之間。較大尺寸的源將產生具有使它不適合作為輸入到“適度”尺寸(例如，實施緊湊閱讀器所要求的那些尺寸)的準直儀的尺寸的光束，因為大部分的功率將損失。尤其是，相當于準直光學器件的具有大尺寸的源將增加存在于準直光束中的畸變，從而遠離“點光源”的理想條件移動。較小尺寸將不允許緊湊的光組產生具有用于在期望的距離處讀取光學信息的足夠功率的光線。

關于源的厚度(其是沿第一方向的尺寸)，因為優選地產生的光線是“薄的”，所以由光源的實際可行性給出5μm的最低限制(理論上發射器線盡可能薄，同時保持適合于應用的發射功率)。300μm的最大限制大體上是對準直儀的焦距和投影線的期望厚度的約束的結果。

如圖14a所示，在第一方向上的例如微型LED的光源的尺寸(即，其厚度)稱為“tv”、在距離照明裝置的準直儀的主平面的距離“d”處由源發射的光束的厚度稱為“av”，并且準直儀的焦距稱為“f”，幾何光學器件保持以下等式：

tv＝(f*av)/d。

考慮在距離準直儀d＝500mm處具有最大厚度av＝10mm的線，并且準直儀的最大焦距f＝15mm，光源將優選地具有最大尺寸“tv”等于：10*(15/500)＝0.3mm＝300μm。這個計算是純近軸的，而由于畸變的存在實際的線的厚度要更大，并且具體地，其可以達到如前所述的15mm FWHM。

優選地，所述準直儀(22)的焦距等于：

f＝(tv*d)/av

其中，av≤15mm，并且

d＝500mm。

以與上述相同的方式，給定所使用的源的厚度“tv”和在距離“d”處的束的最大期望厚度“av”，則準直儀的焦距“f”必須從相同的公式f＝(tv*d)/av計算。優選地，因此給定距離d＝500mm并且在此距離d處光線具有厚度“av”≤15mm，并且給出非相干源的厚度“tv”，根據以上公式計算準直儀的焦距。

優選地，如提到的，該源是微型LED，因此，在公式中引入非常“薄的”“tv”。具有薄的源允許選擇準直儀的仍然“合理的”焦距“f”，以在距離照明裝置的光學器件半米的距離處獲得合理的“薄的”光束。

優選地，所述非相干光源在所述第一方向上的所述尺寸與在所述第二方向上的所述尺寸之間的比率小于或等于1/5，更優選地小于或等于1/10，甚至更優選地小于或等于1/20。

如前所述，優選地，需要光組來實現適合于產生具有期望尺寸的光“帶”的大體上薄的“矩形”光源。

在優選實施例中，所述線性傳感器包括CCD型的線性傳感器。

替代技術是可能的，如使用CMOS傳感器。

傳感器優選地包括CCD元件的線性陣列。

優選地，傳感器的尺寸在高度上是1像素并且在長度上在1000像素與3600像素之間，更優選地在1500像素與2500像素之間，并且更優選地該長度是2500像素，即傳感器是1x 2500像素。

優選地，所述光源發射綠色、藍色或紅色光的光譜中的輻射。

由于現有源上的技術限制而選擇這些波長；更優選地選擇綠色，因為它是傳感器和人眼都對其最敏感的輻射。

有利地，所述準直儀的焦距小于或等于15mm，更優選地小于或等于5mm。

準直儀的焦距f的最大限制由包括準直儀的透鏡或多個透鏡的實際可行性給出。最大限制由準直儀自身的尺寸給出，也就是說，由線性閱讀器是緊湊型的要求給出。

實際上，準直儀優選地滿足以下參數：

·準直儀的寬度(也就是說，其尺寸中的在對應于束的主要尺寸、垂直于光束傳播方向的方向上的一個尺寸)優選地≤15mm，更優選地小于8mm。

ο由準直儀的實際可行性給出最小限制；

ο最大限制等于照明裝置的總寬度；在此情況下，為了實現緊湊的裝置選擇15mm的最大寬度。

·準直儀的高度(也就是說，其尺寸中的在垂直于光束傳播、垂直于上述方向并對應于束的次要尺寸的方向上的一個尺寸)優選地≤11mm，更優選地小于8mm。

ο由準直儀的實際可行性給出最小限制；

ο最大限制等于照明裝置的總高度；在此情況下，為了實現緊湊的裝置選擇11mm的最大高度。

·深度(也就是說其尺寸中的在光束傳播方向上的一個尺寸)D₁：

ο由透鏡的實際可行性給出最小限制，

ο由照明器的總深度和束成形器的厚度(D₂)給出最大限制。2個厚度的總和必須小于模塊的總深度(D₁+D₂≤15mm)。在此情況下，為了實現緊湊的裝置選擇15mm的最大深度。

類似地，束成形器優選地設置有以下參數：

·束成形器的寬度(也就是說，其尺寸中的在對應于束的主要尺寸、垂直于光束傳播方向的方向上的一個尺寸)優選地≤15mm

ο由束成形器的實際可行性給出最小限制；。

ο最大限制等于照明裝置的總寬度。

·束成形器的高度(也就是說，其尺寸中的在垂直于光束傳播、垂直于上述方向并對應于光束的次要尺寸的方向上的一個尺寸)優選地≤11mm

ο由束成形器的實際可行性給出最小限制；

ο最大限制等于照明裝置的總高度。

·深度(也就是說其尺寸中的在束傳播方向上的一個尺寸)D₂：

ο由束成形器的實際可行性給出最小限制，

ο由照明裝置的總深度和準直儀的厚度(D₁)給出最大限制。2個厚度的總和必須小于照明裝置的總深度(D₁+D₂≤15mm)。

更優選地，所述準直儀的所述焦距在1mm與6mm之間。

在優選實施例中，所述準直儀與所述光源之間的距離在0mm與15mm之間，更優選地在0mm與10mm之間，甚至更優選地，該距離小于或等于3mm。

后焦距(BFL-準直儀與光源之間的距離)優選地在所述間隔內，其中，可以通過將準直儀放置為接觸光源來獲得最小限制，而由可以實施的最大焦距給出最大限制。

有利地，所述準直儀的最大厚度和所述束成形器在所述束的傳播的所述方向上的最大厚度的總和小于15mm。

準直儀和/或束成形器的厚度被定義為在由光源發射的光束的傳播方向上所述準直儀和/或束成形器的尺寸。所述厚度被最小化，以使線性閱讀器緊湊。

在優選實施例中，以具有高折射率的材料實現所述準直儀和/或所述束成形器。優選地，所述折射率高于1.5。

優選地，束成形器和/或準直儀的構成材料是例如具有等于1.59的折射率的塑料，如聚碳酸酯，其高于具有等于1.49的折射率的如PMMA的標準丙烯酸塑料。

高折射率允許限制束成形器和/或準直儀的表面曲率，同樣以便使這兩個光學裝置的機械體積最小化并滿足緊湊度的約束。

優選地，所述光學接收軸線和所述光學照明軸線是平行的并放置在小于15mm并且更優選地小于10mm的距離處。

根據替代實施例，光學接收軸線和光學照明軸線是會聚的。更優選地，光學接收軸線和光學照明軸線形成包括在1°與5°之間的更優選地大約1.5°的角度。

為了將投影線相對于接近閱讀器的視場的錯位降低到最小，優選的是接收裝置和照明裝置放置得盡可能彼此接近，并且優選地，中心到中心的距離小于15mm。

此外，接收裝置的視場和由照明裝置發射的光束形成的線優選地重疊盡可能寬的距離范圍。當距離閱讀器的短距離處，如果照明裝置和接收裝置這兩個裝置相互間隔遠，則視場和光線將不重疊。因此，光學接收軸線和光學照明軸線的位置理想地應該是一致的。這優選地限制了照明裝置和接收裝置這兩個的光組的尺寸，以便小尺寸將限制中心到中心的距離。

優選地，所述準直儀適合于在輸出處發射準直光束，該準直光束在次要尺寸上具有小于1°半值的散度。

如前所述，希望獲得非常薄的發射光帶。

有利地，所述視場具有大體上矩形的橫截面，其限定大體上互相垂直的所述主要尺寸和所述次要尺寸。

因為由照明裝置發射的光束具有大于另一尺寸的一個尺寸，從而在過程中實現光條，因此接收裝置的視場的尺寸類似地具有矩形橫截面，其也形成“條狀”橫截面。

按照以上討論，光線和視場優選地疊加通過本發明的線性閱讀器的大部分有用讀取范圍。

更優選地，所述視場沿所述視場的所述次要方向小于0.5°半值。

以此方式，光線的尺寸和視場的尺寸在具閱讀器的寬范圍的距離處大體上一致。

有利地，閱讀器包括底架，所述接收裝置和所述照明裝置鄰近限定安裝基部的所述底架安裝，所述線性傳感器和所述光源大體上垂直于所述安裝基部布置。

底架是閱讀器的各個組件如照明裝置和接收裝置組裝在其上的支撐件。其限定由互相垂直的兩個軸線-X和Z給出的安裝平面。各個裝置例如通過粘合平行于這個平面(下文中稱為水平面)被固定的基部上。但是，應該理解，所述平面(以及因此的基底)還可以相對于水平面傾斜；特別是在閱讀器的使用過程中；該平面移動以使閱讀器本身相對于要讀取的光學信息定位在最佳位置，以便底架可以采用可及時改變的空間中的位置。術語“水平面”僅用于方便作為參照系。

此外，術語“平行”和“垂直”不在絕對意義上被理解，而在各個組件的組裝和對齊的潛在誤差內。因此，當說兩個元件平行或垂直時，要理解為在現有技術中已知的并在參考技術領域中普遍的誤差范圍內。

線性傳感器和光源都以大體上垂直于安裝平面的方式安裝。替代地，它們可以以相對于垂直于安裝平面的線成高達20°至30°角的角度安裝。如前所述，傳感器的光學軸線和源的光學軸線是共面的，并且優選地，由兩個軸線形成的所述平面也平行于安裝平面。以此方式，線性傳感器和光源優選地相對于底架的安裝平面處于大體上相同的高度，也就是說，它們大體上處于沿垂直于限定在底架(例如，基底)上的安裝平面的軸線的相同距離。

更優選地，所述線性傳感器固定在大體上垂直于所述安裝基部安裝的印刷電路板上，所述線性傳感器使其主要取向方向大體上平行于所述安裝基部的。

有利地，線性傳感器以矩形配置布置。其主要取向方向大體上平行于底架的安裝平面。此外，傳感器優選地安裝在印刷電路或PCB上，從而被方便地供電和控制。

優選地，所述照明裝置包括盒式殼體，所述盒式殼體包含所述準直儀和所述束成形器，所述盒式殼體包括或適合于連接到用于調節圍繞所述盒式殼體的軸線旋轉的至少一個角度的裝置。

包括準直儀和束成形器的照明裝置的光組優選地組裝在盒式殼體內。如前所述，因為準直儀和束成形器相對于它們的相互位置具有寬的容差，所以它們可以預先組裝在諸如盒式殼體的機械結構中，而不用進一步檢查。

優選地，首先將束成形器固定到盒式殼體上，并且然后朝向和遠離束成形器平移準直儀，直到到達正確位置。

隨后，優選地執行與光源的對齊，光源進而優選地安裝在印刷電路(PCB)上。

優選地，源安裝在其上的PCB也垂直于由底架限定的安裝基部。優選地，源的PCB和傳感器的PCB互相平行，并排列在交錯的平面上。

為了正確地執行照明裝置與接收裝置之間的對齊以便針對離線性閱讀器盡可能大的距離范圍使后者的視場大體上重疊在由前者發射的光束限定的線上，優選的是主動地執行這些裝置之間的對齊。通過保持接收裝置固定，而根據需要相對于接收裝置旋轉照明裝置來有利地執行該對齊。

可以借助于盒式殼體外部的裝置，如外部3D操縱器，借助于盒式殼體本身的適當的配置(其可以借助于外部操縱器再次移動，但是由于其幾何結構在底架上滑動和/或旋轉)執行圍繞一個或多個軸線的這種旋轉，從而使對齊更簡單。

更優選地，所述照明裝置包括盒式殼體，所述盒式殼體包括所述準直儀和所述束成形器，所述盒式殼體包括該盒式殼體以其固定到所述底架上的至少一個安裝壁，所述安裝壁接觸所述安裝基部，并且具有允許圍繞至少一個笛卡爾軸旋轉所述盒式殼體的幾何結構。

甚至更優選地，所述底架包括適合于與所述盒式殼體的安裝壁的所述幾何結構結合的基座。

在此實施例中，在安裝期間，盒式殼體靠在底架的安裝基部上，但不固定到其上。盒式殼體的壁的幾何結構使得由于壁本身的特定幾何結構該盒式殼體本身可以在安裝基部上容易地旋轉或滑動。

例如，幾何結構包括突起，例如，帽，其形狀結合到實現在安裝基部中的凹陷，例如，基座。突起的壁與凹陷的壁之間的相互滑動允許整個盒式殼體所需的旋轉。

替代地，“突起”幾何結構存在于底架的安裝基部中，而凹陷或基座實現在盒式殼體中，并且更精確地實現在其壁中的一個上。上述相同形狀結合允許必要的旋轉。

甚至更優選地，所述安裝壁具有允許所述盒式殼體圍繞互相垂直的至少兩個笛卡爾軸線旋轉的幾何結構。

在實施例中，可以借助包括照明裝置的光組的盒式殼體的壁的適合的幾何結構來獲得這種旋轉。甚至更優選地，所述安裝壁設置有面向所述底架的所述安裝基部的凸形或凹形形狀。

具有面向安裝基部的凸形或凹形形狀的所述壁允許圍繞平行和垂直于安裝平面的照明裝置的各種軸線的更簡單旋轉。

凸形或凹形形狀可以是單的或雙的；例如，根據希望圍繞其獲得盒式殼體的潛在旋轉的笛卡爾軸線的數量，所述壁可以包括圓柱殼的一部分(在單個方向上成凸形或凹形)或球形表面的一部分(在兩個方向上成凸形或凹形)。

進而，底架包括互補的凸形或凹形基座：在盒式殼體具有朝向安裝平面凸起的壁如突出的球形壁的情況下；基座可以例如包括用于使球面停留和旋轉的環。替代地，底架可以包括凹陷或基座形式的球形壁，其以這樣的方式配置：從盒式殼體突伸出的球形表面的壁在底架上的凹陷的球形表面的壁上滑動。

優選地，所述盒式殼體包括兩個軸向相對的球形帽。

更優選地，這兩個球形帽是同一球面的部分，即，它們是單個球面的部分，并且因此具有相同的中心。這兩個球形帽被容納在例如實現在底架上的具有幾何匹配形狀的對應基座中。

優選地，底架包括壓縮元件，所述壓縮元件接觸一個所述球形帽，以抵靠基座壓縮帽，以便防止相互滑動。

優選地，底架包括這樣的元件，當該元件被固定到底架的剩余部分上時，將帽壓縮在基座上，以便帽不再可能在基座中旋轉，并將照明裝置“封鎖(blocked)”在選定的位置中。

這種元件可以是例如蓋狀物(cover)，其插在從底架延伸的突出或突起中，并且然后固定。更優選地，在固定之后，蓋狀物和基部大體上互相平行。

優選地，接觸的元件的表面，例如，(多個)球形帽的表面和基座或蓋狀物的表面，是粗糙的，以便當這些表面一個在另一個上滑動時存在相對高的摩擦。

優選地，所述盒式殼體包括匹配所述底架中的兩個對應的凹形基座的兩個球形帽。

例如，蓋狀物同樣包括具有匹配一個帽的幾何形狀的基座，以執行圍繞任意笛卡爾軸的簡單旋轉。

有利地，所述底架包括集成的插孔，以容納所述接收裝置的所述光組。

在一個實施例中，所述底架包括集成的插孔，以容納接收裝置的光組。然后可以例如容納在盒式殼體中的所述光組被插入在所述殼體中并牢固地安裝在底架上。

在照明裝置與接收裝置之間的上述主動對齊中，后者因此保持牢固地“靜止”在由底架限定的參考平面(安裝平面)上。

更優選地，所述插孔包括彈性材料的環或套管，該環或套管接觸從所述傳感器面向外的所述光組的末端中的一個。

當在與底架本身一體形成的插孔內滑動接收裝置的光組的盒式殼體(例如，其由與底架相同的金屬制成)時，由于兩個組件之間的摩擦，可能形成灰塵或其他殘留物。所述殘留物可以潛在地接觸位于插孔底部處的線性傳感器的表面。為了防止插孔中(并且優選地在其面向傳感器的一個端部處)的這種沉積，存在用作用于由光組的盒式殼體的壁與插孔的壁的摩擦產生的任何顆粒的墊圈的環(如橡膠環)，從而阻止殘留物并防止它落在線性傳感器上。

代替環，優選地，接收裝置具有在傳感器周圍的內壁，其被彈性套管覆蓋。

優選地，套管覆蓋插孔的內壁的大部分，并且是彈性的和黑色的。

在所述第二方面中，本發明涉及一種相對于照明裝置主動對齊接收裝置或相對于接收裝置主動對齊照明裝置的方法。

這種方法應用到線性傳感器，并且更通常地還應用到具有適合于讀取二維光學信息的矩陣傳感器的閱讀器。所述方法允許具有非常高的精確度。例如，在上述線性閱讀器的情況下，假設投影的光線尺寸相對于閱讀器的視場減小，可見可以當前技術實現的機械容差如何不足以對齊照明裝置和接收這兩個裝置以使視場和光線按需要重疊。

在所述第二方面中，本發明涉及主動對齊包括傳感器的接收裝置和包括適合于發射光束的至少一個光源的照明裝置的方法，所述方法包括：

-組裝所述接收裝置；

-將所述接收裝置穩定地固定到底架上；

-使所述照明裝置的光組相對于所述光源主動對齊；

-將所述照明裝置的所述光組固定地連接到所述光源；

-使所述照明裝置相對于所述接收裝置主動對齊；并且

-將所述照明裝置穩定地固定到所述底架上。

在光學信息的閱讀器中，希望獲得借助于照明裝置的光組獲得的光線與接收裝置的視場之間的對齊。

然而考慮到構造容差，實際情況可能呈現出三類誤差：

1)偏移：光線未疊加在傳感器看到的光線上。當照明裝置的光學平面不平行于接收裝置的光學平面時產生偏移。

照明裝置的光學平面被定義為由照明裝置的光學軸線和在垂直于束傳播的方向上由照明裝置發射的束的主要取向方向產生的平面。其大體上上是照明裝置發射的光束位于首次近似的平面。

類似地，接收裝置的光學平面被定義為由接收裝置的光學軸線和沿縱向截面的接收裝置的工作場的主要取向方向產生的平面。其大體上是工作場位于初次近似的平面。

如果兩個平面彼此成角度并且不平行則產生偏移誤差，特別是由兩個平面的交叉限定的直線大體上垂直于兩個裝置的光學軸線。例如，在根據本發明第一方面的上述成像器型線性閱讀器的情況下，優選的是獲得兩個平面之間的小于±0.1°的角，而在不主動對齊的情況下機械容差允許達到大約±3.5°的精度。

2)傾斜：同樣在此情況下，由照明裝置限定的光學平面相對于由接收裝置限定的光學平面旋轉。在此情況下，由兩個平面的交叉限定的直線大體上平行于兩個裝置的光學軸線。

例如，在根據本發明第一方面的上述成像器型線性閱讀器的情況下，優選的是獲得兩個平面之間的小于±0.1°的角，而在不主動對齊的情況下機械容差允許達到大約±1.5°的精度。

3)散焦：光線比期望的厚并且不清晰。這在光源相對于準直儀位于錯誤的距離處或者相對于束成形器旋轉時產生。換句話說，光的主取向方向與束成形器沿其延伸準直儀輸出處的準直束的軸線的方向不一致。

例如，在根據本發明第一方面的上述成像器型線性閱讀器的情況下，優選的是獲得相對于光源的準直儀位置的小于±10μm的誤差(相對短的焦距的結果)以及小于±1°的旋轉誤差，這些誤差僅可通過主動對齊實現。

因此，申請人已經確定，類似的要求的容差可以借助于接收裝置和照明裝置的主動對齊(包括，例如，本發明第一方面中所述的成像器型線性閱讀器)來實現。

所提出的對齊的解決方案利用選擇的光學結構的特性，以盡可能地減少需要主動調整的參數的數量。

在下面解釋光學裝置中的一些組件的“主動”對齊與“被動”對齊之間的差異。在當前說明書和權利要求書中，被動對齊定義為僅基于包括光學裝置的組件的機械接口對齊，連同它們的容差。另一方面，當基于組裝階段期間的對齊質量的一個或多個參數的評估時，對齊稱為是主動對齊，其提供組件之間的相對移動。評估可以借助于儀器進行，也就是說借助于特別設計的測量儀器自動進行，或手動(例如視覺)，或手動并同時借助于儀器進行。

接收裝置在根據本發明的方法的第一階段中組裝。接收裝置優選地具有用于正確地接收信號以在傳感器上正確地形成光學信息圖像的光組。所述光組被動地對齊，然后組裝在例如盒式殼體中。

然后所述盒式殼體附接到底架上，例如，成像器型線性閱讀器的底架，將底架和接收裝置的光組便成單個塊，其在隨后的主動對齊中用作參照系。在此階段中，傳感器的接收裝置的光組對齊。

替代地，接收裝置的盒式殼體是底架本身的集成部分。因此，當接收裝置的盒式殼體集成到底架上時還執行“永久固定”步驟。

然后組裝照明裝置的光組。這種對齊是被動的。優選地，照明裝置的光組也被插在盒式殼體中。替代地，僅部分光學器件的對齊是被動的，并且其余的是主動的。

然后在組裝的光學器件與例如安裝在PCB上的光源之間進行的對齊優選地是主動的。

替代地，在主動對齊步驟中一起執行照明裝置的光組的對齊和光源的對齊。

在對齊之后，例如，通過將承載傳感器的PCB固定到包含光學器件的盒式殼體上來使照明裝置的光組和光源彼此連接。

優選地，光組被粘合到盒式殼體上，光源被焊接到PCB上，然后將PCB固定到盒式殼體的端部上。

然后通過放置照明裝置并相對于接收裝置對齊照明裝置進行主動對齊的第二階段，同時打開兩個裝置并操作，以允許監測這些裝置之間的對齊質量。

在已經實現了期望的對齊之后，照明裝置也永久地固定到底架上。

通過保持接收裝置固定使照明裝置相對于接收裝置光學對齊并連接到底架上的選擇是照明裝置的尺寸相對于接收裝置減小的結果，因此更容易管理照明裝置相對于接收裝置的旋轉和移動。此外，相對于接收裝置在照明裝置打開的同時移動它更簡單，因為照明裝置具有比接收裝置簡單的電子接口。

有利地，照明裝置相對于接收裝置的主動對齊包括旋轉照明裝置。通過容納照明裝置的光組的優選結構(例如，盒式殼體)形狀有助于檢查照明裝置的角位置。特別地，被機械接合到包括接收成像系統的底架上的所述結構的底部表面優選地不是平的而是彎曲的，以有助于它們自己的旋轉。更優選地，基座實現在底架的安裝基部中，以實現用于使為了旋轉而設置有特別設計的幾何結構的結構滑動的形狀耦接(shape coupling)。類似地，基座可以實現在容納光學器件的結構中，并且可以在底架的安裝基部中建立用于旋轉的幾何結構。

在第二方面中，本發明可以具有一個或多個以下優選特征，無論是組合或是替代性的。

優選地，組裝所述接收裝置并將所述接收裝置永久地附接在底架上包括：

-將所述傳感器安裝在集成電路上；

-將所述集成電路固定到所述底架上；

-將所述接收裝置的光組安裝在盒式殼體中；并且

-將所述盒式殼體固定到所述底架上；

所述接收裝置的光組被認為是可以在特定位置固定到底架上的“模塊”。優選地，借助于被動對齊組裝盒式殼體內的光組。在不同的實施例中，接收裝置的盒式殼體集成到底架上。

更優選地，將所述接收裝置的所述盒式殼體固定到所述底架上包括：

-通過沿平移方向移動所述盒式殼體，使所述盒式殼體主動對齊到所述傳感器。

優選地，傳感器固定到安裝在底架上的PCB上。然后將接收裝置的光學器件組裝在也安裝在底架上的盒式殼體上。一旦傳感器被固定，優選地在組裝期間進行盒式殼體相對于傳感器的主動對齊，并且優選地包含接收光學器件的盒式殼體的移動僅是平移。

借助于PCB將傳感器，例如優選地線性傳感器，固定到底架上。

更優選地，將所述接收裝置的光組安裝在盒式殼體中并將所述盒式殼體固定到所述底架上包括將所述盒式殼體插在集成實現在所述底架中的插孔中。

因此，盒式殼體-傳感器在主動對齊期間的平移移動是盒式殼體在插孔內的“往復”移動(主動控制盒式殼體內的光組與傳感器之間的距離)。

優選實施例允許通過將底架插入到適當地實現在底架本身上的插孔中使接收裝置附接到底架上，從而使結合簡單快速。

有利地，所述照明裝置的所述光組相對于所述光源的主動對齊包括：

-將所述照明裝置的所述光組組裝在盒式殼體中；

-將所述光源安裝在印刷電路上；以及

-相對于所述盒式殼體平移或旋轉所述印刷電路，以使所述照明裝置的所述光組相對于所述光源主動對齊。

優選地，例如，通過相對于照明裝置的光組的透鏡移動光源附接在其上的PCB，主動地進行包括照明裝置的光組的光學裝置(例如，透鏡)相對于光源的對齊。例如，可以通過相對于底架的安裝基部中的軸線以及垂直于其的軸線(Z和Y)執行平移來進行所述對齊。此外，所述對齊可以包括圍繞安裝基部中的軸線旋轉(繞Z軸旋轉)。這種類型的對齊糾正了散焦的問題以及部分糾正了偏移的問題，還補償了由于缺乏對封裝內的光源位置的控制而造成的誤差。優選地，通過相對于照明裝置的光組移動光源附接到其上的PCB執行對齊。

優選地，照明裝置的所述光組包括束成形器和準直儀，其設置有在本發明第一方面中所述的一個或多個特征。

優選地，所述光組包括準直儀和束成形器，并且其中，相對于所述光源主動對齊所述照明裝置的所述光組包括：

-將所述束成形器安裝并固定在盒式殼體中；

-將所述準直儀插入所述盒式殼體內；

-將所述光源安裝在印刷電路中；并且

-相對于所述盒式殼體平移或旋轉所述印刷電路，并平移或旋轉所述準直儀，以使所述照明裝置的所述光組相對于所述光源主動對齊。

以此方式，主動對齊是光組和光源的組件的主動對齊。

優選地，所述照明裝置相對于所述接收裝置的主動對齊包括：

-使所述照明裝置的光組與所述光源作為一個單元相對于所述接收裝置旋轉。

更優選地，所述照明裝置的所述光組的旋轉包括：

-圍繞屬于所述底架的安裝基部的第一軸線旋轉所述照明裝置的所述光組，和/或

-圍繞大體上垂直于所述第一軸線的屬于所述底架的安裝基部的第二軸線旋轉所述照明裝置的所述光組。

優選地，通過圍繞安裝基部中的兩條軸線相對于接收裝置旋轉照明裝置，并且更優選地不需要平移移動，來進行照明裝置相對于接收裝置的對齊。這個步驟校正要求線的厚度比得上閱讀器的視場所固有的殘留傾斜和偏移的問題。

根據所述第三方面，本發明涉及一種主動對齊包括傳感器的接收裝置和包括至少一個非相干光源的照明裝置的方法，所述方法包括：

-組裝所述照明裝置；

-將所述照明裝置永久地固定在底架上；

-使所述接收裝置的光組相對于所述傳感器主動對齊；

-使所述接收裝置的所述光組連接到所述傳感器上；

-使所述接收裝置相對于所述照明裝置主動對齊；并且

-將所述接收裝置永久地固定在底架上。

替代地，根據本發明第二方面中的上述方法的主動對齊可以通過先將照明裝置附接到底架上并且然后相對于固定的照明裝置移動接收裝置使它與接收裝置主動對齊來進行。

這種主動對齊適合于使參考本發明第二方面解釋和例示的偏移、傾斜和散焦的誤差最小化。

照明裝置在根據本發明的方法的第一階段中組裝。

例如，首先組裝照明裝置的光組。這種對齊是被動的。優選地，照明裝置的光組插在盒式殼體中。

然后在組裝在盒式殼體中的光學器件與例如安裝在PCB上的光源之間進行的對齊優選地是主動的。

在對齊之后，例如，通過將承載傳感器的PCB固定到包含光學器件的盒式殼體上，使照明裝置的光組和光源彼此連接。

以此方式組裝的照明裝置然后安裝到底架上，例如，成像器型線性閱讀器的底架，將底架和照明裝置組裝成單個單元，其在隨后的主動對齊中用作參照系。例如，照明裝置可以粘合到底架上。

優選地，接收裝置具有用于正確地接收信號以在傳感器上正確地形成光學信息圖像的光組。所述光組被動地對齊，然后也組裝在例如盒式殼體中。

然后所述盒式殼體連接到例如也安裝在PCB上的線性傳感器。

然后通過放置接收裝置并相對于照明裝置對齊接收裝置進行主動對齊的第二階段，同時打開兩個裝置并操作，以允許監測這些裝置之間的對齊的質量。

在已經實現了期望的對齊之后，接收裝置也永久地固定到底架上。

通過容納接收裝置的光組的結構的形狀有助于檢查照明裝置的角位置。特別地，機械接合到底架上的所述結構的底部表面優選地不是平的，而是彎曲的，以有助于它們自己的旋轉。更優選地，插孔實現在底架的安裝基部中，以實現用于使設置有特別設計的幾何結構以便旋轉的結構滑動的形狀連接。類似地，插孔可以實現在容納光學器件的結構中，并且可以在底架的安裝基部中建立用于旋轉的幾何結構。

根據第四方面，本發明涉及一種成像器型線性光學信息閱讀器，所述閱讀器包括：

-接收裝置，其包括線性傳感器和光組，所述光組限定光學接收軸線和視場，所述視場具有橫截面，所述橫截面具有主要尺寸和次要尺寸；

-照明裝置，其包括至少一個非相干光源和光組，所述光組限定光學照明軸線，并適合于發射光束；

其特征在于

-所述光學接收軸線和所述光學照明軸線大體上是共面的；

-所述照明裝置的所述光組包括在所述光束的傳播方向上在所述光源下游順序布置的：

ο準直儀，其適合于在其輸出處發射準直光束，該準直光束的位于大體上垂直于傳播方向的平面中的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，以及

ο束成形器，其適合于在輸出處發射成形準直光束，該成形準直光束的位于大體上垂直于傳播方向的平面中的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，并且適合于使所述主要尺寸大體上平行于所述視場的所述主要尺寸，以建立成形準直光束，在距離所述照明裝置的輸出500mm的距離處所述次要尺寸小于15mm。

根據本發明第四方面的成像器型線性閱讀器被配置為，在距離照明裝置的輸出為半米的距離處，發射具有小于15mm，并且優選小于6mm的最大厚度的光“帶”。光帶的厚度的被計算為在大體上垂直于光束本身的傳播方向的平面中的束的橫截面中的發射束的半值全寬(FWHM)。由在垂直于其厚度的橫截面中的光束帶限定的第二方向優選地具有比其厚度大得多的尺寸。

根據第四方面，本發明涉及一種基于成像技術的光學信息線性閱讀器，其包括兩個主要的子系統：基于線性成像傳感器的接收裝置以及包括非相干光源的照明裝置。這兩個接收和照明裝置的組裝在下文中稱為圖像捕捉裝置或模塊。

優選地，照明裝置的輸出在光束傳播方向上大體上與束成形器的外部表面一致。

除了線性傳感器之外，接收裝置包括由一個或多個透鏡并且優選地由矩形孔徑組成的接收光學器件(光組)。所述光學器件確定用于讀取的視場以及視野深度。

視場具有大體上矩形的橫截面，其限定主要尺寸和次要尺寸，優選地，兩個尺寸中的一個明顯地大于另一個。

照明裝置包括非相干源和適合的光組，所述光組能夠投射具有希望的“薄的”光線形狀的光束。

所述線的形狀被設計為照亮整個線性傳感器。換句話說，根據使用的傳感器的類型，希望差不多大量的光到達傳感器的所有光敏元件。因此，在實施線性傳感器例如如包括單行光敏元件(像素)的陣列的情況下，希望從照明裝置發射的光線“命中”每個像素，其暗示著光線必須與視場的主要方向一樣長或者比其長，而光線的厚度也可以小于視場的厚度，其中在這個實施例的情況下視場由單個像素確定。

為了獲得薄光線，其厚度，也就是說其次要尺寸優選地要“小”。為了獲得這個，由成像器型線性閱讀器中的照明裝置發射的光束沿軸線的散度優選地大體上相當于激光系統的散度，并且適合于使線在所有距離處看起來都是“薄的”。

因此，在垂直于傳播方向的平面的橫截面中，由照明裝置發射的這個光束是“矩形”的，其具有大于另一尺寸的一個尺寸，并且特別是大于至少一個數量級。此外，光束在主要尺寸上是發散的；而在次要尺寸上，如上所述，散度優選地是相當小的。以此方式，獲得大體上平面的束，其沿整個希望的讀取深度是相當薄的。

光線的厚度與接收視場之間的比率隨著距離的增加而減小，直到對于大于給定值的距離大體上變成一，所述距離例如是距線性閱讀器的輸出(也就是說距照明裝置的輸出，其優選地與光束傳播方向中的一個方向上的束成形器的最外表面一致)大于50cm的距離。假定所述比率的值很小，則有必要考慮接收裝置與照明裝置之間的對齊的問題。

但是，同時本發明中的成像器型線性閱讀器是緊湊的閱讀器，因此子組件的總數量必須優選地保持得盡可能小，這也將可接受的錯位降低到最小。

為此，本發明的成像器型線性閱讀器優選地包括照明裝置中的光組，而沒有鏡子。

為了獲得良好的對齊度，上述照明和接收兩個裝置以使得所述光學接收軸線和所述光學照明軸線共面的方式排列。如下文所述，照明裝置的光組在其輸出處附加地產生束，該束在垂直于傳播方向的截面中具有大體上平行于視場的主要尺寸的主要尺寸。例如，視場和光線在垂直于束傳播方向的橫截面中限定兩個大體上平行的矩形。

例如，在接收裝置和照明裝置兩者都安裝在一個閱讀器底架上的情況下，這兩個裝置優選地并列，并且它們相應的光學軸線在距離底架的安裝基部相同的高度處。

照明裝置的結構必須是滿足不同需求的結構。事實上，就像前面提到的，希望閱讀器是緊湊的，這意味著包括照明光學器件的各個元件的實際尺寸存在有物理限制。為了是緊湊的，照明裝置的光組優選地設置有具有短焦距的若干小尺寸透鏡，并且光源本身優選地具有小尺寸。

但是，同時，本發明中的成像器型線性閱讀器優選地在收集和重新分配由光源發射的功率時是有效率的，這進而暗示著照明裝置的光組優選地包括具有短焦距和高數值孔徑的大尺寸透鏡，并且光源應當具有減小的尺寸。

在光束的至少一個方向上形成由照明裝置產生的光線或光帶的低散度約束將進而要求使用具有長焦距的一個或多個透鏡。例如，為了在距離照明裝置的輸出500mm的距離處獲得由照明裝置產生的等于或小于15mm的光束的厚度并且利用具有尺寸為500μm x 500μm的發射面積的LED作為光源，光學照明組的焦距必須是至少16mm。此外，投影線清晰度的要求(減少的畸變)將要求使用包括具有低數值孔徑的若干透鏡的光組，并且此外，所述透鏡將需要遠大于光源。

根據本發明的第四方面，為了平衡所有這些需求，照明裝置的光組包括以下特征：

A.準直儀。在當前背景中，準直儀被限定為適合于接收輸入光束(如由本發明中的閱讀器的非相干光源發射的光束)并且在垂直于光束本身的傳播方向的至少一個方向上發射準直的輸出束的一個或多個光學元件的組裝件。準直儀適合于收集由非相干光源發射的功率，在沿至少一個方向上的過程中使其準直，從而投射源本身的圖像。因為源是“矩形的”，所以圖像本身優選地將是矩形的，使得準直束將在相對于垂直方向的方向上具有主要尺寸或主尺寸。準直儀的尺寸優選地受源自于結構的機械約束限制，該結構如前所述必須是緊湊的。因此，為了實現高效率，根據優選實施例，準直儀必須優選地非常接近光源放置。平衡效率的要求和期望的焦距，那么可以確定準直儀的厚度。為了盡可能多地限制畸變，在優選實施例中，準直儀的表面是非球面的，諸如透鏡中的非球面。

B.束成形器(或束形成器)。它以這樣的方式重新分配由準直儀收集的功率：在一個方向上創建具有期望的散度的均勻光線。換句話說，束成形器以這樣的方式來實施：使得被準直儀準直的穿過該束成形器的光束大體上平行于預定方向，所述方向平行于視場的主要方向。因此，被準直儀準直的束通過穿過束成形器而在視場的主要方向上“變寬”，因此重新分配功率。束成形器優選地包括豎直不變的兩個自由形式的表面(由多項方程式描述)。

在本發明的一個實施例中，兩個光學裝置，準直儀和束成形器，可以是單個光學元件的部分，也就是說，照明裝置的光組可以通過單個元件實施為單件，其中，用于光束的一個輸入或輸出面或表面具有準直儀的功能，并且第二輸入或輸出面或表面具有束成形器的功能。

在這個“單個元件”實施例中，輸入表面優選地屬于執行束成形器功能的部分，而輸出表面屬于執行準直儀功能的部分。

替代地，輸入表面優選地屬于實施準直儀功能的部分，而輸出表面屬于實施束成形器的部分。根據一種變體，輸入表面和輸出表面兩者都具有準直儀和束成形器的雙重功能。

在替代實施例中，束成形器和準直儀是兩個功能不同且獨立的裝置，或者功能不同但例如借助于不旋光的機械組件彼此連接的裝置。每一個可以包括單個光學元件或若干元件，如下文所述。例如，準直儀(和/或束成形器)可以實施為單個透鏡或實施為透鏡的組合。

此外，還是在這個實施例中，束成形器和準直儀在光束傳播方向上的具體排列順序是任意的，并且取決于根據本發明的線性閱讀器的具體實施；換句話說，準直儀可以首先放置在光源的下游然后是束成形器，或者首先是束成形器并且然后是準直儀。因此，光學元件被列出的順序不是強制性的；所以兩個元件可以互換。

根據所有以上實施例，照明裝置的輸出處的光束是被準直并且成形的束，其在大體上垂直于傳播方向的平面中的橫截面具有主要尺寸和次要尺寸，其中所述主要尺寸大體上平行于接收裝置的視場的主要尺寸，并且次要尺寸在距所述照明裝置的輸出等于500mm的距離處具有小于15mm的尺寸。

優選地，準直儀和束成形器都包括針對光源的波長的抗反射涂層，從而使由于結構內部的反射造成的損失最小。

優選地，除了準直儀和束成形器之外，照明裝置的光組不包括作用在由源發射的束上的任何其他光學元件。因此，僅使用兩個光學裝置限制了光組本身的總體積。更優選地，準直儀包括單個透鏡和/或束成形器包括單個透鏡。更優選地，照明裝置的光組僅包括兩個元件或透鏡；第一個具有準直儀功能，并且第二個具有束成形器功能。

此外，所述光組優選地由于所使用的球形表面而允許在減小的空間中具有良好的準直并且由于準直儀接近光源而允許具有收集發射的功率的良好效率。同時，由于專用于此目的束成形器的存在，照明裝置的光組優選地允許足夠的自由度以獲得均勻的光線。

此外，由源發射的光束的準直問題與光線的形成問題之間的分離(分別通過兩個獨立的光學裝置，準直儀和束成形器來解決)增加了可用來實施線性閱讀器的自由度，同時使照明裝置的光組對抗準直儀和束成形器的相對放置問題(因為束被準直，對兩個透鏡之間的距離存在低靈敏度，這在組裝光組時是有利的)。

優選地，準直儀適合于在至少一個方向上以小于1.5°半值的散度發射準直光束。

光束在垂直于傳播方向的平面中的橫截面中的次要尺寸的散度(其對于準直儀的優選配置小于1.5°半值)如下計算。

光束在給定方向上的散度通過測量投影線的尺寸來計算。

考慮到在要計算散度的方向上的投影線的尺寸和發射表面(被理解為光學投影系統的最后表面，也就是說，光從其有效地發射出的表面；在該情況下為在束成形器的輸出處的準直和成形的光束的尺寸)的尺寸，存在兩種可能的情況：

·投射的光束在任意距離處具有大于發射面(s)的尺寸(a)。該情況在所附的圖15a中表示出。

·存在距投影系統的某一距離，在該距離處線的高度(a)與發射面(s)的高度相同。該情況在所附的圖15b中表示出。

用于測量在圖15a和圖15b中表示為θ的散度角的方法如下：

·針對至少兩個距離(p)測量投影線的尺寸(a)。所述尺寸定義為光線的曲線的FWHM(半峰全寬)。

·通過線性回歸計算內插所有測量的成對值(p，a/2)的直線的方程。所述直線的方程是a/2＝m·p+q；

計算散度角θ＝arctan(m)。

以此方式計算的散度角稱為半值(half-amplitude)，因為它是連接投影線和發射源的兩條直線包圍的總的角度的一半。

上述方法用來計算由本發明的線性閱讀器中的準直儀產生的散度。通過上述方法定義并計算光束在垂直于傳播方向的平面中的截面的次要尺寸的優選的散度值小于1.5°半值。次要尺寸也被稱為“豎直”尺寸。可以理解，在當前背景中使用的術語豎直的或水平的，不反映閱讀器在其使用期間的空間中的實際位置，該位置可以是任意的。

因此，根據本發明，準直儀被設計為獲得期望的豎直散度，也就是說，使得光線的厚度是“薄的”；束成形器被設計為使光線的強度均衡并且在水平方向上(也就是說在平行于傳感器視場的主要尺寸的方向上)獲得期望的角幅度。

此外，即使在準直儀的光組的輸出處光束的尺寸強烈地取決于光束在厚度方向上的散度(其是準直儀的實施細節的結果)，優選的是準直儀還在垂直于次要尺寸的方向的方向(水平方向)上執行源發射的光束的準直。事實上，在主要或水平方向上的準直允許通過束成形器收集更大量的功率，并因此在照明裝置的光組的輸出處提供更大功率的光束。為了在不沿主要方向準直束的情況下在輸出處也獲得相同的功率，將有必要具有大尺寸的束成形器，其與此情況下需要減小線性閱讀器的尺寸不兼容。

在這個第四方面中，本發明可以提供一個或多個優選特征，無論組合或替代已經相對于本發明的第一方面列出的特征。相對于第一方面詳細說明的所有特征也可應用到第四方面。

另外，優選地，所述準直儀適合于在輸出處發射在次要尺寸上具有小于1.5°半值的散度的準直光束。

更優選地，所述準直儀適合于在輸出處發射在次要尺寸上具有小于1°半值的散度的準直光束。

如前所述，希望獲得非常薄的發射光帶。

附圖說明

根據具體實施方式參考附圖，本發明的這些和附加的優點將變得更明顯，在附圖中：

圖1是根據本發明實施的線性閱讀器的組件的透視圖；

圖2是自圖1中的線性閱讀器的組件的頂部觀看的橫截面圖；

圖3a和圖3b分別是自圖1中的線性閱讀器的照明裝置的頂部觀看的橫截面側視圖和橫截面圖；

圖4是在操作期間的圖1和圖2中的組件的側視圖；

圖5是可以借助于本發明的方法獲得的發射束與視場之間的理想對齊的示意表示；

圖6是可以借助于本發明的方法解決的第一對齊誤差的示意圖；

圖7是類似于圖4的視圖，以示出圖6中的誤差的原因；

圖8是可以借助于本發明的方法解決的第二對齊誤差的示意圖；

圖9是可以借助于本發明的方法解決的第三對齊誤差的示意圖；

圖10是本發明的方法中的階段的透視圖；

圖11表示本發明的方法中的附加階段的橫截面側視圖；

圖12表示根據本發明的方法中的附加階段；

圖13a表示根據本發明實施的線性閱讀器的優選實施例的透視圖；

圖13b表示根據本發明實施的線性閱讀器的附加優選實施例的透視圖；

圖14a是光源的尺寸、焦距與光線的尺寸之間的關系的示意圖；

圖14b和圖14c表示在距準直儀的距離等于半米處由照明裝置發射的光束的厚度分別關于光源的尺寸和關于準直儀或散度角的焦距的兩個繪圖；

圖15a、圖15b示意性地表示必須應用在本發明中以便計算由光源發射的光束的散度的方法；

圖16a示意性地表示自根據本發明實施的閱讀器的接收裝置的工作場(working field)的頂部觀看的視圖；

圖16b示意性地表示圖16a中的工作場的橫截面；

圖17a示意性地表示自根據本發明實施的閱讀器的照明裝置發射的光束的頂部觀看的視圖；

圖17b示意性地表示圖17a中的光束的橫截面；

圖18是根據本發明實施的線性閱讀器的組件的第二實施例的透視圖；

圖19是在移除元件的情況下自圖18中的線性閱讀器的組件的頂部觀看的立體圖；

圖20是圖18和圖19的線性閱讀器的組件中的進一步移除的元件的透視圖：

圖21是在操作期間自圖18至圖20中的線性閱讀器的組件的頂部觀看的橫截面圖；

圖22a和圖22b是圖18至圖21的線性閱讀器的照明裝置的正橫截面圖和側橫截面圖；

圖23是自圖22a和圖22b的照明裝置的后面觀看的透視圖；

圖24是圖18至圖21的線性閱讀器的接收裝置的透視截面圖；以及

圖25是在移除圖18至圖21的線性閱讀器的組件的元件的情況下自后面觀看的透視圖。

具體實施方式

根據其兩個優選實施例，根據本發明的成像器型線性閱讀器在圖13a和圖13b中表示為1。閱讀器優選地適合于被使用者持有并使用，以便閱讀在圖13a中由呈現在諸如產品包裝的襯底S上的一維光學代碼例示的光學信息。但是，閱讀器也可以具有另一種類型，例如，安裝在移動或固定的自動設備上的類型。

參見圖2和圖18，閱讀器1包括接收裝置2、2′，接收裝置進而包括以順序布置形式的傳感器4或光敏元件的線性陣列，該光敏元件能夠從光學信號(也就是說，由襯底S發射的光R)開始產生電信號，其通過存在的圖形化元素調制，并且特別是通過代碼或其他光學信息C來調制。

接收裝置2、2′進一步包括圖像接收光學器件5、5′，其能夠在傳感器4上形成包含光學信息C的襯底S或其區域的充分聚焦的圖像。

閱讀器1進一步包括照明裝置6、6′，該照明裝置包括光源18、18′和光組11、11′，該光組適合于朝向襯底S投射光束T。

接收裝置2、2′和照明裝置6、6′形成被稱為圖像捕捉裝置的模塊，其在圖1、圖2、圖4和圖7的第一實施例3中和圖18至圖25的第二實施例3′中示出。

閱讀器1進一步包括處理和/或控制裝置，其未在圖中描繪出，該處理和/或控制裝置能夠從由圖像捕捉裝置3、3′捕獲的圖像或其一部分中提取信息內容，例如，解碼代碼C，而且還控制閱讀器1的其他組件。

處理和/或控制裝置本身是現有技術中所熟知的，并且包括用于處理由線性傳感器4發射的信號的硬件和/或軟件，諸如，濾波器、放大器、取樣器和/或量化器、重建模塊和/或光學編碼解碼器(包括用于潛在代碼的查找表、用于與該潛在代碼相關的任何類型的未加密信息的查找表)、光學字符識別模塊等。

獲取和/或處理的圖像、以及閱讀器1的編程代碼、處理參數的值和所述查找表通常以數字形式儲存在閱讀器1中的至少一個潛在地可移除的隨機和/或大容量存儲器器件(也未描繪出)中。

閱讀器1可以進一步包括通信裝置或接口9(例如，存在于閱讀器1的手柄的端部上的多個觸點(contact)，其在圖13a中不可見，或圖13b中的天線)，用于傳輸從閱讀器1外部獲取的圖像和/或信息內容和/或輸入來源于外部源的用于閱讀器1的配置數據。

閱讀器1進一步包括至少一個輸出裝置10(例如，圖13b中的屏幕)，用于向使用者顯示字母數字和/或圖形信息結合例如閱讀器1操作狀態、讀取的信息內容等，和/或用于顯示目前被傳感器4捕捉的圖像。替代地或另外，輸出裝置10可以包括打印機、語音合成器或用于上述信息的其他輸出裝置。

閱讀器1進一步包括手動輸入裝置41，例如，鍵盤或多個鍵或控制桿、箭頭鍵、鼠標、觸摸板、觸摸屏、語音命令裝置等，(例如，參見圖13b中的鍵盤)，用于諸如用于配置閱讀器的輸入控制和/或數據信號。

閱讀器1進一步包括至少一個電源裝置(在附圖中未示出，圖13a和圖13b中的線性閱讀器1的這兩個優選實施例中的電源通過電池供電，因此它們在其端部處具有連接器，該連接器包含觸點，當放置在專門設計的電池充電器樁(stand)上時該觸點用于對它們的內部電池(未示出)進行充電，在附圖中也未示出，但是現有技術中已知的)，該電源裝置用于借助電池源或通過從電網或從外部裝置獲得電源信號來給各個組件提供適當水平的電壓和電流。

可以通過一個或多個處理器，特別是一個或多個微處理器或微控制器和/或分立或集成的電路組件來實現處理和/或控制裝置。

因此，上述閱讀器1可以被實現為單個物體，由此各個組件可以被容納在殼體7中，該殼體具有適合于在例如移動站使用并且特別適合于由使用者持有以便讀取光學信息的形狀和尺寸；所述外殼包括用于允許發射光T和接收光R通過的至少一個透明區域7a。此外，外殼和/或一個或多個內部支撐件被布置為以相互預定義的配置支撐接收裝置2、2′和照明裝置6、6′的組件。

反之亦然，輸出裝置10和/或手動輸入裝置41和/或處理和/或控制裝置可以由計算機至少部分地實施。

圖1至圖12以及圖18至圖25未描繪外殼7，僅呈現了線性閱讀器1的內部操作零件；特別描繪了圖像捕捉裝置模塊3、3′或其部分。

優選的是外殼7特別緊湊，這進而意味著模塊3、3′必須特別緊湊。例如，優選的是模塊3、3′具有小于或等于21mm X 15.5mm X 11.5mm或小于4cm³的尺寸。

雖然示意性地，但是圖1和圖2更詳細地描繪了根據本發明的第一實施例的圖像捕捉裝置模塊3。

模塊，如其名稱所建議的，以模塊化方式實施，使得其可以通過將它簡單地安裝在其外殼7內部而適用于最多樣類型的閱讀器。模塊3的組裝特別簡單；例如，模塊3可以設置有用于將螺絲安裝在外殼7上的孔42，以及用于將模塊3電連接到閱讀器1的接口連接器43。例如，連接器43將電源傳送到對其進行控制的模塊3，并且傳送輸出信號，該輸出信號可以是由傳感器4直接產生的電信號或處理之后的諸如二進制格式的信號。

如可以看到的，接收裝置2和照明裝置6都固定在模塊3的底架30上，根據該底架定義坐標系軸線。

例如，金屬構建的底架30包括的安裝基部(60)，該安裝基部定義被稱為水平平面的安裝平面(X，Z)和被稱為豎直軸線的垂直軸線Y，圖像形成裝置3被安裝在該平面上，包括接收裝置2和照明裝置6。

接收裝置2包括線性傳感器4(在圖2中以橫截面描繪)，其包括例如光敏元件的陣列，每個光敏元件供應電信號，該電信號的強度與其上的入射光成比例。

為了例證目的，圖1和圖2描繪矩形孔隙線性傳感器4，其因此具有主取向軸線。例如，可以以CMOS或CCD技術實施傳感器4。

例如，傳感器是具有一個像素的高度和等于2500個矩形像素(每個像素具有5.25μm X 64μm的尺寸)的線性圖像傳感器。通常，線性傳感器4具有主尺寸和次要尺寸。

優選地，線性傳感器4被安裝在印刷電路板或PCB 16上，該PCB板進而以線性傳感器4的主取向軸線大體上平行于平面(X，Z)的方式例如垂直于平面(X，Z)安裝在底架30上。在附圖中，為了方便，所述主軸線被繪制為平行于X軸線。傳感器相對于參考平面(X，Z)的高度被稱為H(見圖7)。

如前所述，接收裝置2包括接收光學器件5，其被設計以在線性傳感器4上形成包含光學信息C的襯底S或其區域的圖像。僅在圖2中以整體顯示而從其他圖中被移除的接收光學器件5可以包括一個或多個透鏡、一個或多個光圈、折射、反射或衍射光學元件，其是潛在變形的，以便修改線性傳感器4的有效形狀因子(effective form factor)。

接收光學器件5優選地組裝在諸如以金屬構造的盒式殼體12中。底架30優選地包括與底架30實施成一個整體的一體插孔31，盒式殼體12被插入在該一體插孔31中。當插入時，盒式殼體12的遠端12a中的一個面對PCB 16和傳感器4。

此外，遠端12a被插入在環14中，該環起墊圈的作用，并適合于在盒式殼體12的插入期間防止灰塵殘留沉積在傳感器4的表面上。所述環優選地由橡膠制成。

接收裝置2限定在傳感器4前面延伸的空間工作區域15。空間工作區域15是光學信息C被傳感器4正確框住并且其圖像充分聚焦在傳感器4上的空間區域。在該空間工作區域15內，最佳焦平面(focus plane)可以是固定的或是借助于自動對焦系統可變的。在所描繪的優選實施例中，焦平面是固定的。

在矩形線性傳感器4的表示情況下，空間工作區域15是錐體或錐截面；其中傳感器大體上是一維的，錐的基體明顯變窄，并且工作區域15可以被認為大體上是平的(圖4中具有標簽15的“三角形”表示工作場，其中其散度已經在一個方向上擴大)。在橫截面中，由工作場15限定的區域大體上是矩形的，其中矩形的一側優選地比另一側大得多。圖16a和圖16b示意性地表示工作平面。

此外，接收裝置2限定光學接收軸線AR，為了簡潔起見稱為接收軸線AR。接收軸線AR由接收光學器件5的元件的中心識別，或在單個透鏡的情況下由光學表面的曲率中心識別。優選地，接收軸線AR正交于傳感器4。

優選地，由于光組5和傳感器4被安裝在PCB 16上的方式，所述接收軸線AR平行于安裝平面(X，Z)。參考圖16a和圖16b，接收裝置2圍繞光學接收軸線AR限定工作區域15(或視場)的角幅度，該角幅度通常依照兩個角度來表達，這兩個角度具有在接收頂點處的原點和與接收軸線AR一致的側邊中的一個側邊，并且該角幅度在互相垂直的四個半平面上延伸。參考傳感器4的兩個主方向，也就是說其光敏元件的行方向和列方向，我們可以說由角度a1、a3表示的“水平”視場，并且由角度a2、a4(在圖4中也可見兩個角，其中它們不是按比例繪制的，并且具有比本發明假設的值大得多的值)表示的“豎直”視場。所示實施例中的空間工作區域15優選地以對稱性設置，并且因此在絕對值上a1＝a3，并且a2＝a4。

此外，因為傳感器4是一維的，所以“豎直”視場比“水平”視場小得多，也就是說由垂直于光學軸線AR的平面限定的視場的每個截面是矩形的(視場15的所述截面不僅在圖16中表示，而且由圖5、圖6、圖7、圖8中由矩形表示)，其中一個尺寸比另一個尺寸大得多。優選地，a2和a4小于或等于0.5°。

接收裝置2進一步限定視野深度(depth of field)，其表示空間工作區域15沿接收軸線AR的延伸。

假設襯底S位于距離閱讀器1的一般讀取距離B處，而距離基底的最小和最大讀取距離分別稱為B1和B2，因此視野深度＝B2-B1。視野深度根據代碼的類型變化。

因此，視場還限定接收裝置2的觀察平面PR，所述平面由光學接收軸線AR和在工作場的橫截面上具有較大尺寸的方向限定，該方向優選地與傳感器4的主取向軸線的方向大體上一致。由軸線AR和X限定的該平面PR在圖16a中表示。

成像器光學信息閱讀器1的圖像捕捉裝置2的照明裝置6包括光源18，該光源適合于發射非相干光束。在第一實施例中，所述光源是單個源。替代地，該光源包括彼此相鄰布置的源的陣列。

優選地，所述源包括微型LED，更優選地，包括在綠或藍或紅光范圍內發射輻射的微型LED，并且甚至更優選地，包括在綠光范圍內發射輻射的微型LED。微型LED是例如以氮化鎵(GaN)技術實施的微發射器，其中發射區域的主要線性尺寸等于大約20微米，但目前也高達4微米；通過該技術，有可能實現包含非常小尺寸的(例如，對于512個發光元件的陣列的一側幾mm)并具有非常低的成本和功率消耗的數千或數萬個光源18的陣列。所述裝置進一步能夠以不同的波長發射。

光源18優選地是矩形的，并且更優選地具有以下尺寸：

在5μm與300μm之間的源的高度，

在100μm與3000μm之間的源的寬度，并且其中，高度與寬度之間的比率優選地小于1/5(也就是說，其中優選地在給定的間隔內選擇高度和寬度，但是無論如何保持小于1/5的比率)，并且更優選地小于1/10。優選地，該光源18被布置使得其主要尺寸(寬度)大體上平行于平面(X，Z)定位。例如，源18被安裝在附加PCB 17上，該附加PCB進而被安裝在盒式殼體24上，該盒式殼體進而被安裝在底架30上。優選地，PCB 16和PCB 17彼此面對并且部分地重疊而不接觸，并且更優選地，彼此平行。此外，源18和傳感器4也可以有利地被發現是彼此平行的，使其相應的主要取向軸線大體上彼此平行。

照明裝置6進一步包括照明光學器件11，其適合于修改由源18發射的束，并且將其轉換成大體上在單個方向上分散的準直光“線”，其中主要取向軸線平行于視場15的橫截面中的主要方向。

照明光學器件11包括準直儀22和束成形器23，其沿由源18發射的光束的傳播方向按此順序排列。優選地，以下面的方式(見圖3a和圖3b)選擇準直儀和束成形器的參數：

準直儀：

· 寬度L₁：≤15mm

· 高度H₁：≤11mm

· 深度：D₁

如果束成形器的厚度被稱為D₂，則2個厚度的總和必須小于模塊的總深度(D₁+D₂≤15mm)。

· 焦距：小于15mm

· 后焦距(BFL-準直儀與微型LED之間的距離)：0mm-15mm，

束成形器：

· 寬度L₂：≤15mm

· 高度H₂：≤11mm

· 深度：D₂

2個厚度D₁和D₂的總和必須小于模塊的總深度(D₁+D₂≤15mm)。

優選地，準直儀22和束成形器23每個均包括單個透鏡，以使得照明裝置6進而僅包括兩個透鏡，如圖3a和圖3b中所描繪的。

準直儀22負責通過由源發射的功率來對其進行收集，從而投射源本身的圖像。特別地，準直儀被設計為使得在一個方向上準直由源發射的光，獲得小于1.5°半值(1.5°of half-amplitude)的散度，并且更優選地小于1°半值的散度。因此，在準直儀的輸出處的準直束具有小于1.5°半值的方向性散度，其中該方向是準直束的次要延伸的方向。優選地，所述次要延伸也平行于源18的次要延伸。

此外，優選的是準直儀22無論如何還執行在大體上垂直于次要方向的方向上的準直，也就是說大體上在光源的主要取向的方向(也稱為水平方向，其優選地平行于(X，Z)平面)上的準直。這個尺寸稱為在準直儀的輸出處的準直束的主要尺寸。

準直儀的尺寸受限于結構的機械約束。因此，為了獲得高效率，有必要使所述準直儀定位得非常接近源18。平衡效率的要求和期望的焦距，那么有可能確定準直儀22的厚度D₁。為了盡可能地限制畸變(aberration)，優選的是包括準直儀22的透鏡的表面是非球面的，并且透鏡的孔徑附加地小于機械約束。準直儀的材料優選地是高折射率塑料，例如，聚碳酸酯，從而限制所需的表面曲率。

基于25μm x 1000μm的源設計的示例設置有包括準直儀22的透鏡，該準直儀具有5mm的寬度，4mm的高度，4.5mm的厚度，并被放置在距離源18 1mm的距離處。包括面向源18的準直儀22的透鏡的第一表面的孔徑寬2mm并且高3mm。在這種情況下，焦距在3mm與4m之間，并且在光學系統11的輸出處產生的線在距離照明裝置6 500mm的距離(特別是從光束離開束成形器的點測量的距離)處具有5mm與6mm之間的厚度。在相同的距離處，被接收裝置2“看見”的線具有大約3mm的厚度，這要求對齊誤差小于±1mm(±0.1°)。束成形器23負責重新分配由準直儀收集的功率，以便產生具有希望的散度的均勻光線。優選地設置有自由格式類型(由多項式方程描述)的兩個表面，這兩個表面是豎直不變的(也就是說沿Y軸)。關于準直儀，束成形器的材料優選地也是高折射率塑料，例如，聚碳酸酯，以限制所需的表面曲率。

在上述設計示例中，束成形器23具有5mm的寬度，4mm的高度，2mm的中心厚度，并且距離準直儀22大約500μm放置。

束成形器23使由準直儀22準直的光束的主取向軸線大體上平行于視場15的主尺寸的方向；換句話說，束成型器適合于產生準直成形光束T，該準直成形光束T在其橫截面中設置有平行于視場15的垂直于傳播方向的平面中的主要方向的主要方向。

因此，如在圖5中可見，在束成形器的輸出處的光束的主要延伸的主軸線和視場的主軸線互相平行。

優選地，它們還平行于源18的主取向軸線以及線性傳感器4。

優選地，包括準直儀和束成形器的兩個透鏡22、23設置有針對源的波長的抗反射涂層，以便最小化由于結構內部的反射造成的損失。

如在接收裝置2的光學器件5的情況下，照明裝置6的光學器件11也以相同的方式限定光學軸線AI，該光學軸線優選地穿過源18的幾何中心，并且例如也大體上垂直于該源18。

類似于接收裝置2，由照明裝置發射的光束T限定照明平面PI，由光學軸線A1和照明裝置6發射的光束T的主取向方向產生的平面給出。按照圖16a和圖16b中的視場15，這在圖17a和圖17b中概述。

平面PI優選地平行于安裝平面(X，Z)。這種對齊由束成形器23的形狀給出。

包括準直儀22和束成形器23的光學器件11優選地也組裝在盒式殼體24中，其中包括源18的PCB 17在其遠端處緊固。因此，盒式殼體24被緊固(例如被粘合)到底架30上。

一旦設定了距離源18的距離，就有可能根據下列公式計算當準直儀22的焦距變化時用來獲得在某一距離處投射的線的某一厚度所需的光學器件11的尺寸。

該公式在圖14a中被圖形化表示。以“tv”表示源18的厚度，“f”表示焦距，“d”表示距離準直儀22的距離，并且以“av”表示在距離d處的光束的厚度。該計算對于近軸近似(paraxial approximation)有效：投射的線的實際尺寸由畸變確定，并且大于近軸近似。

在一個實施例中，準直儀22具有大約3.5mm的焦距f，并且獲得具有25μm的厚度tv的光源，因此在500mm處產生具有大約3.5mm厚度av的線。實際上，該線的厚度(定義為FWHM，半峰全寬)是大約5mm(增加的30％是由畸變引起的附加)。

關于源18的厚度和光學器件11的焦距的束T的線的不同厚度在圖14b中的圖形中顯示。在圖形中具有不同斜率的每條直線表示具有不同厚度的光線。(從上到下)示出了四個厚度：3mm、5mm、7mm和10mm。所選的并在附圖中顯示的優選實施例在圖形中由十字形表示。圖14c示出了關于圖14a中描繪的源18的厚度和散度角的不同焦距。在圖形中具有不同斜率的每條線表示不同的焦距。(從上到下)示出了六個焦距：3mm、4mm、5mm、7mm、10mm和15mm。所選的并在附圖中顯示的優選實施例在圖形中由十字形表示。

此外，盒式殼體24優選地包括壁24a(在圖12中示出)，其被緊固到底架30，并且包括面向安裝基部60的凸形形狀。如以下解釋的，所述凸形形狀有助于模塊3的各個光組5、11的主動對齊。

事實上，在將盒式殼體24永久地緊固到底架30上之前，所述壁24a允許支撐光學器件11的盒式殼體24繞笛卡爾軸(在該情況下是安裝平面(X，Z)的Z軸)旋轉。類似地，在兩個方向上的壁凸起(如球形表面(在附圖中未示出)的一部分)將導致繞任意笛卡爾軸旋轉。

由于上述光學器件11的配置，從照明裝置6發射的光束T因此是光“條”(sliver of light)，其具有比另一個尺寸大得多的一個尺寸。特別是在一個方向上，散度不相關，而在另一方向上小于或等于1.5°半值，使得由非相干源18產生的所述線大體上相當于由激光源產生的線。

參考圖4和圖5，在成像器型線性閱讀器1的操作中，由源18發射的光束被光學器件11修改，以便產生條T，并且接收裝置2的視場15必須優選地重疊全部或大部分的視野深度15。大體上，希望滿足線性閱讀器1的整個視野深度的條件是圖5中示出的一個條件，其中接收裝置2的視野深度15和由照明裝置6產生的光線T(兩者都在沿垂直于光束T傳播方向的平面的橫截面中示出)重疊，它們的尺寸在距離裝置3的某一距離處開始大體上相似。

但是，該條件不總是借助于模塊3的組件的被動對齊來實施。

考慮到構造容差，實際條件展現出3類誤差：

偏移：光線不疊加在由傳感器看到的光線上。該條件在圖6中表示。在該情況下，線性傳感器4未“看見”由照明線T照亮的光學代碼C的圖像，因為它在其工作場15中不發光。這是由于光學平面PI和PR不平行，如在圖7中表示的。

要求在線性閱讀器1中，照明裝置的光學平面AI與接收裝置的光學平面AR之間的角度小于±0.1°，而未主動對齊的機械容差允許達到大約±3.5°的精度。該角度圍繞大體上垂直于光學軸線AI和AR的軸線來定義。

圖7示出了偏移誤差的這個角度：示出了平面PI和PR的橫截面，并且該角度是相對于大體上平行于安裝平面(X，Z)(并且在此情況下平行于軸線X)的軸線旋轉的兩個平面之間的角度。

傾斜：如在橫截面中所見，照明線T相對于傳感器4的視場15旋轉。這在照明裝置6相對于接收裝置2旋轉時產生，也就是說，光學器件5和11產生相對于彼此旋轉的線15和T，也就是說，使其主要尺寸彼此不平行。該類型的錯位在圖8中表示出。

換句話說，當平面PI和平面PR相對于彼此圍繞平行于接收和照明兩個裝置的光學軸線的軸線旋轉時產生該誤差。例如，在所描繪的情況下，該軸線平行于Z軸。

要求在線性閱讀器1中，兩個光學平面PI與PR之間的角度小于±0.1°，而未主動對齊的機械容差允許達到大約±1.5°的精度。

散焦：光線比期望的厚并且不清晰。這在源18放置在距離準直儀22錯誤的距離處或相對于束成形器23旋轉時產生，如圖9中示意性地示出。

要求線性閱讀器1中源與準直儀之間的位置誤差小于±10μm(由于短焦距)，而形成準直成形束T的束成形器的主要尺寸與軸之間的旋轉必須小于±1°，其可以僅通過主動對齊實現。

為了獲得要求的容差，根據本發明應用接收裝置2與照明裝置6之間的主動對齊的方法。下文所描述的方法不僅適用于線性傳感器4，而且還適用于其他類型的閱讀器，包括其中要求各個光組之間的精確對齊的圖像傳感器以及其中傳感器可能不一定是線性的圖像傳感器。

本發明的方法的第一階段包括組裝接收裝置2。這種組裝優選地包括被動地對齊光學器件5，并將其放置在盒式殼體12內。然后將線性傳感器4固定在PCB 16上，該PCB 16進而正交地安裝在底架30上。然后，優選地，在PCB安裝的傳感器4與光學器件5之間執行主動類型的對齊，傳感器4和光學器件5被插入在底架30的插孔31中并固定到其。

優選地，這種主動對齊通過將盒式殼體12插入在插孔31中并以平移運動來前后移動盒式殼體12直到獲得期望的對齊來實施。然后將盒式殼體12固定在插孔31內的這個位置中。

如所見的，放置在插孔31的一個端部處的環14通過在插入到盒式殼體12中的過程中保護傳感器4免受灰塵或其他東西的損害而防止對傳感器4的潛在損害。

以此方式，接收器件2整體牢固地附接到底架30的安裝基部60上。

此外，在光學器件11與源18之間執行對齊。首先，將光學器件11以這樣的方式組裝在盒式殼體24中：將各個透鏡，例如束成形器23和準直儀22，固定在盒式殼體24內。

源18安裝在PCB 17上。

源18焊接在其上的PCB 17相對于一起附接在盒式殼體24中的照明裝置的兩個透鏡-準直儀22、束成形器23移動。移動如下：

·平行于安裝平面(X，Z)，特別是沿Z軸平移，

·沿Y軸垂直于安裝平面平移，

·圍繞Z軸旋轉安裝平面(X，Z)。

這種對齊是主動的。

為了簡化這種對齊，PCB 17包括多個刻痕(indentation)，這些刻痕都以17a表示，適合于接收實現在盒式殼體24中的多個凸角(lobe)18a。凸角18a的尺寸稍微小于刻痕的尺寸，從而在凸角與刻痕的壁之間形成間隙，以便允許繞Z軸旋轉，在任何情況下，該旋轉被由凸角18a在相應刻痕17a內的移動空間確定的最小值和最大值限制。

這個階段在圖10中表示出，并且主要用于校正散焦并且部分校正偏移。

在這個階段結束時，PCB 17與光學器件11組裝在一起，其插入在盒式殼體24中：承載源18的PCB 17固定在盒式殼體24的遠端處。源18和光學器件11此時形成單個主體。

此時預知照明系統6相對于接收系統2的主動對齊階段。通過相對于接收系統2旋轉照明系統6來實施這種對齊，此時照明系統6是包括光組11和源18的單個主體。優選地，這種對齊不需要平移運動，僅旋轉，如在圖11和圖12中所描繪的。

圖11示出了在(Y，Z)平面中圍繞X軸旋轉給定的角度α。

圖12示出了圍繞Z軸旋轉給定的角度β。

兩個旋轉都圍繞位于安裝平面(X，Z)內或平行于安裝平面(X，Z)的軸線發生。

這兩個旋轉允許照明裝置6與接收裝置2之間的對齊，以便由照明裝置發射的光線或光束T平行于視場15的主要尺寸，而光束和視場大體上在安裝平面(X，Z)的“相同高度”處，以使它們對于距照明裝置的至少某一距離范圍重疊。特別地，這個步驟校正要求要求線的厚度相當于接收裝置的視場所固有的殘留傾斜和偏移的問題。

通過包含照明裝置的光學器件11的盒式殼體24的壁24a的形狀，有助于通過通過改變角α和β的值實現對照明裝置11的角位置的控制。

特別地，機械接合到底架30的所述壁24a的底部表面不是平的，而是彎曲的，以有助于它們自己的旋轉。

雖然是示意性的，圖18至圖21更詳細地描繪了根據本發明第二實施例的圖像捕捉裝置模塊3′。類似于模塊3的第一實施例的元件的元件用相同的參考符號標記。在下文中將僅突出模塊3與3′之間的不同，模塊3′的其他方面和功能是類似于已經參考模塊3公開的方面和功能。

可以看到，接收裝置2′和照明裝置6′都固定在模塊3′的底架30上，從該底架定義坐標軸系統。

例如，金屬結構的底架30包括基部60，其定義安裝平面(X，Z)，稱為水平面，圖像形成裝置3′安裝在該水平面上，包括接收裝置2′和照明裝置6′；以及垂直軸線Y，稱為縱軸。

現在參見圖21，接收裝置2′包括線性傳感器4(在圖2的橫截面中描繪)，其包括例如光敏元件的陣列，每個光敏元件提供電信號，其強度與入射在其上的光成比例。接收裝置2′的線性傳感器4與模塊3的傳感器4相同。

優選地，線性傳感器4安裝在印刷電路或PCB 16上，其進而例如垂直于平面(X，Z)以線性傳感器4的主取向軸線大體上平行于平面(X，Z)的方式安裝在底架30上。

優選地，接收光學器件5′組裝在如以金屬構造的盒式殼體12′中。優選地，盒式殼體12′包括肋55(一個肋在圖20中部分可見)，以在底架內進入干擾，如下面詳細描述的。優選地，底架30包括以與底架30一體的方式實現的集成插孔31，盒式殼體12′插入在集成插孔31中。當插入時，盒式殼體12′的遠端12a中的一個面對PCB 16和傳感器4。

優選地，傳感器4和接收裝置5′與模塊3的那些相同。

插孔31是中空的并且優選地是管狀。另外，其在兩個端部處是開口的。在一個端部中，盒式殼體12′具有插入的光學器件5′，而在相對端部處，放置傳感器4，如以下詳細描述的。

在插孔31中，套管41被插入，其覆蓋插孔31本身的內壁的大部分。

此外，遠端12a插入在套管41中，套管起墊圈的作用，并適合于在盒式殼體12′的插入過程中防止灰塵殘留殘留在傳感器4的表面上。如所提到的，當盒式殼體插入套管41中時，盒式殼體12′的肋與套管41產生干擾。優選地，所述套管41由橡膠制成。套管至少部分地覆蓋插孔31的內壁，以形成用于傳感器4的暗室。優選地，以深色，如黑色實現套管41，以形成這種暗室。套管41還避免暗室內的光反射，或者使暗室內的光反射最小。

另外，在圖21中示出，接收裝置2′限定光學接收軸線，接收軸線AR。通過接收光學器件5′的元件的中心，或在單個透鏡情況下通過光學表面的曲率中心識別接收軸線AR。優選地，如在模塊3的實施例中，接收軸線AR正交于傳感器4。

傳感器4安裝在PCB 16上，PCB 16大體上平行于安裝平面(X，Z)安裝在底架30上。

優選地，由于光組5′和傳感器4安裝在PCB 16上的方式，所述接收軸線AR平行于安裝平面(X，Z)。

照明裝置6′包括光源18′，光源適合于發射非相干光束。在一個實施例中，所述光源是單個源。替代地，光源包括彼此相鄰布置的源的陣列。

優選地，所述源包括微型LED，更優選地，發射在綠色或藍色或紅色光范圍內的輻射的微型LED，甚至更優選地，發射綠色光范圍內的輻射的微型LED。

光源18′優選地是矩形的，并且更優選地，具有以下尺寸：

5μm與300μm之間的源高度，

100μm與3000μm之間的源寬度，并且其中，高度與寬度之間的比率優選地小于1/5(也就是說，優選地在給定的間隔內選擇高度和寬度，但是無論如何保持小于1/5的比率)，更優選地小于1/10。

所使用的源18′是微型LED，具有1000μm的寬度和25μm的高度，因此具有1/40的比率。

優選地，該源18′布置為其主要尺寸(寬度)大體上平行于安裝平面(X，Z)定位。例如，源18′安裝在附加的PCB 17′上，其進而安裝在盒式殼體24′上，盒式殼體24′進而安裝在底架30上。優選地，PCB 16和PCB 17′彼此面對并且部分地重疊而不接觸，并且更優選地，彼此平行。此外，源18′和傳感器4還證明彼此平行可以是有利的，使其相應的主取向軸線大體上彼此平行。

照明裝置6′進一步包括照明光學器件11′，適合于改變由源18′發射的束，并且將其轉換成在單個方向上顯著分散的準直光“線”，其中主取向軸線平行于如圖16b中所示的視場15的橫截面中的主要方向。

照明光學器件11′包括準直儀22′和束成形器23′，其沿由源18′發射的光束的傳播方向按此順序排列。優選地，如參考照明光學器件11′描述的選擇準直儀和束成形器的參數。

在模塊3′的這個具體示例中，

準直儀：

· 寬度L₁＝5mm

· 高度H₁＝4mm

· 深度：D₁＝4.5mm

· 焦距：f＝3.3mm。

· 后焦距(BFL-準直儀與微型LED之間的距離)＝1.5mm

束成形器：

· 寬度：L₂＝5mm

· 高度H₂：在該示例中總高度等于5.7mm，但有效高度＝4mm

· 深度：D₂＝2.3mm

兩個厚度D₁和D₂的總和必須小于模塊的總深度(D₁+D₂≤15mm)。

優選地，束成形器23′具有正焦距，例如，它是水平面中的會聚透鏡。在第一會聚之后，束如束成形器構造所要求的發散。因此，束成形器23′首先會聚，然后使光束在水平尺寸上發散。

選擇這種配置，以使到閱讀器1的玻璃窗上的菲涅爾光反射的負效應最小。已知由源18′發射的光可以反射在閱讀器1的玻璃窗上，在其內表面和外表面上，不管玻璃是否具有抗反射涂層(通過涂層僅減小反射光的強度)。如果光路具有角度從而進入到接收裝置2′的物鏡中，則傳感器4可以檢測到反射光。如果由源18′發射的束撞擊在玻璃窗上，則總是存在反射和多次反射。但是，出于幾何光學原因，使用具有正焦距的透鏡作為束成形器允許在定位玻璃窗時具有更多的自由度。事實上，考慮由傳感器4收集的相同量的反射，可以比使用具有負焦距的透鏡的情況下在距束成形器23′更大的距離處定位玻璃窗。

優選地，準直儀22′和束成形器23′各自包括單個透鏡，以便照明裝置6′進而僅包括兩個透鏡，如圖21中所描繪的。

為了盡可能多地限制畸變，優選的是包括準直儀22′的透鏡的表面是非球面的，并且透鏡的孔徑附加地小于機械約束。

如在接收裝置2′的光學器件5′的情況下，照明裝置6′的光學器件11′也以相同的方式定義光學軸線AI′，其優選地穿過源18′的幾何中心。在這個實施例中，軸線AI′和AH′一個相對于另一個傾斜，優選地會聚。形成在兩個軸線之間的優選角等于大約1.5°。

包括準直儀22′和束成形器23′的光學器件11′也優選地組裝在盒式殼體24′中，其中包括源18′的PCB 17′固定在其遠端處。因此，如以下描述的，盒式殼體24′固定到底架30上。

此外，盒式殼體24′優選地是平行六面體形狀，并包括位于盒式殼體的相對軸線端部處的第一和第二球形帽42a和42b(在圖22a、圖22b中示出)，因此形成面向安裝基部60的第一凸形形狀和與其相對的第二凸形形狀。如以下解釋的，所述凸形形狀有助于模塊3′的各個光組5′、11′的主動對齊。

實際上，在將盒式殼體24′永久地固定到底架30上之前，所述帽42a、42b允許支撐光學器件11′的盒式殼體24′圍繞笛卡爾軸(在該情況下是安裝平面(X，Z)的Z軸)旋轉。

底架30包括實現在基部60上的凹形基座43，優選地，形狀為球形的一部分的基座。基座43易于容納兩個帽42a、42b中的一個。另外，底架30包括蓋狀物44(在圖19和圖25中可見)，其易于被插入在多個錐形突起中，例如在所描繪的實施例中，從底架30豎直延伸，即當安裝模塊3′時沿Y軸延伸的，編號全部稱為45的四個錐形突起。突起45具有確定蓋狀物44的中心并固定蓋狀物44的元件的作用。四個錐形突起45從底架30伸出。蓋狀物44限定了進一步的基座(在附圖中不可見)，優選地，也形成形狀為球形的一部分，其是凹形的并面向由球形帽42a、42b限定的凸形突起。因此，當安裝模塊3′時，盒式殼體24′夾在蓋狀物44與底架30的基部60之間：基部和蓋狀物將壓縮力施加在盒式殼體24′上，在安裝配置中實現后者的移動。進一步的基座具有例如類似于基座43的形狀。

在安裝配置中，即當蓋狀物44插入在突起45之中時，后者變形，以便蓋狀物44保持在適當位置中，進而使盒式殼體24′固定在特定位置中。

考慮到構造容差，實際情況呈現出三類誤差，如已經參考模塊3所描述的，即偏移、傾斜和散焦。

為了獲得要求的容差，使用根據本發明應用的安裝模塊3′的方法。下文所描述的方法不僅應用到線性傳感器4，而且還應用到其他類型的閱讀器，包括要求各個光組之間的精確對齊的圖像傳感器以及傳感器可以不一定是線性的圖像傳感器。

本發明的方法的第一階段包括組裝接收裝置2′。這種組裝優選地包括被動地對齊光學器件5′，并將其放置在盒式殼體12′內。然后將線性傳感器4固定在PCB 16上，其進而正交地安裝在底架30上。也可以在稍后階段執行PCB的安裝。另外，套管41插入到插孔31中，覆蓋插孔31的側壁。然后，優選地，在PCB安裝的傳感器4與光學器件5′之間執行主動類型的對齊，其插入在底架30的插孔31中，從而壓縮套管41并固定在其上。由于存在于套管中的從套管徑向延伸的齒或突起47a、47b，套管41保持固定在插孔31上，齒或突起可以在套管插入插孔31中時被壓縮并阻止進一步移動。例如，在插孔31中，可以沿Z軸在給定的軸線位置處形成(見圖24)槽48a、48b；當套管41開始插入在插孔31中時，齒47a、47b被徑向壓縮并且套管可以大體上沿Z軸水平平移進插孔中，并且當到達槽的軸向位置時，齒在槽內徑向展開，以便它們變得插入形成在插孔中的相應槽48a、48b中。以此方式，阻礙了套管41的進一步移動，包括平移和旋轉。

優選地，這種主動對齊通過將盒式殼體12′插入在插孔31中并以平移運動前后移動盒式殼體12′直到獲得期望的對齊來實施。然后將盒式殼體12′固定在插孔31內的這個位置中。

如所見的，套管41通過在盒式殼體12′的插入過程中保護傳感器4免受灰塵或其他東西的損害而防止對傳感器4的潛在損害。

以此方式，接收器件2′整體牢固地附接到底架30上。這種配置是圖24中所描繪的一個，其中接收裝置2′被描繪為被組裝的并且是截面的，并且在圖20中，示出了具有組裝的并固定的接收裝置2′的底架。

此外，在光學器件11′與源18′之間執行對齊。首先，以這樣的方式將光學器件11′組裝在盒式殼體24′中：將各個透鏡，例如束成形器23′和準直儀22′，放置在盒式殼體24′內。

參考圖22a、圖22b和圖23，示出了盒式殼體24′。束成形器23′在一個端部上具有凸緣23a′，其從中心元件23b′徑向伸出。優選地，束成形器首先牢固地固定到盒式殼體上。例如，操縱器可以抓住束成形器23′，通過盒式殼體的一個端部將束成形器插入到盒式殼體24′中，并按壓束成形器，直到凸緣23a′緊靠盒式殼體24′的端部。當保持凸緣被按壓抵靠著盒式殼體時，優選地在凸緣23a′與盒式殼體24′之間的邊界線處應用粘合劑。保持壓力，以避免粘合劑可能泄露在盒式殼體內并污染光學器件11′。

優選地，準直儀22′集成到在安裝過程中所使用的棒(rob)(在附圖中不可見)上。準直儀22′通過與束成形器23′相對的盒式殼體的端部完全插入到盒式殼體24′內，但是準直儀22′可以借助于棒平移，棒可以借助于通過實現在盒式殼體24′的側壁中的細長通孔49從殼體伸出。

此時，準直儀22′還沒固定到盒式殼體24′上，而是仍然可以借助于棒調整準直儀。

然后源18′安裝在PCB 17′上。

相對于一起附接在盒式殼體24′中的照明裝置6′的兩個透鏡-準直儀22′、束成形器23′移動源18′有利地焊接在其上的PCB 17′。移動如下：

·沿Y軸垂直于安裝平面平移，

·圍繞Z軸旋轉。

可選地，還執行沿X軸的平移。

這種對齊是主動的。

為了簡化這個對齊，PCB 17′包括多個凸角，這些凸角都以50表示，在這些凸角之間可以插入適合的工具，以抓住、旋轉和平移PCB 17′。

準直儀22′在盒式殼體24′內的位置和源18′(例如，微型LED)附接到其上的PCB 17′的位置被選擇為，在給定的距離處，優選參考距離500mm，由微型LED投射的光線聚焦并具有期望的形狀和尺寸的位置。當這種配置被實現時，準直儀22′和PCB 17′優選地借助于粘合劑固定到盒式殼體24′上。從準直儀伸出的棒也被去除(例如，折斷)。因此獲得圖23的照明系統6′。

源18′和光學器件11′此時形成單個主體。

此時預知照明系統6′相對于接收系統2′的主動對齊階段。通過相對于接收系統2′旋轉照明系統6′實施這種對齊，此時照明系統6′是包括光組11′和光源18′的單個主體。

然后將照明系統6′放置在安裝基部60上，球形帽42b插入球形基座43中。照明裝置仍然是可移動的，并且可以圍繞X軸并繞Z軸旋轉，換句話說，可以執行“順時針和逆時針”旋轉和/或“上下”旋轉。

優選地，帽42b的在基座43中接觸底架30的表面以及基座43本身的表面是粗糙的，即，不平滑的。以此方式，每當照明裝置6′旋轉時都存在摩擦力。

現在，傳感器4安裝在其上的PCB 16例如借助于定中心裝置(不可見)和螺絲附接到底架30上。優選地，借助于電連接器51(見圖25)為PCB 17′和16帶來電流提供動力。

然后在突起45之間將蓋狀物44定位在照明裝置6′的頂部上。蓋狀物44和其球形的進一步的基座頁也被實現，使蓋狀物44接觸球形帽42a的表面大體上是粗糙的。

存在照明裝置6′的兩種被允許的旋轉，它們是借助于工具獲得的，所述工具具有抓手，其可以通過在基座43處分別實現在帽42a中和基部60中的孔46a和46b被引入，以抓住并旋轉照明裝置6′，允許照明裝置6′與接收裝置2′之間的對齊，以便由照明裝置發射的光線或光束T平行于視場15的主要尺寸，而光束和視場大體上在安裝平面(X，Z)的“相同高度”處，以使它們在距照明裝置至少一定范圍的距離處重疊。

由基座43、進一步的基座和帽42a、42b的形狀幫助的這些旋轉允許兩個裝置之間的相對簡單的對齊。只要兩條線重疊(其通過未在附圖中描繪的適合的檢測器裝置來檢測)，照明裝置的旋轉就停止，并在特定的到達的位置中阻擋裝置6′。固定使錐形突起45發生變形，以使蓋狀物44不能從到達的位置移動。這意味著，兩個大體上平行的板，基部60和蓋狀物44，從相對的兩側壓縮照明裝置6′的盒式殼體24′。這種壓縮和當帽42a、42b的表面在基座43和另進一步的基座的表面上滑動時由于它們的粗糙結構產生強烈的的摩擦力使照明裝置6′進一步移動的風險最小化。

通過將照明裝置6′固定到底架30上，實現圖19的配置。

進一步的PCB 52大體上平行于安裝平面(X，Z)連接到底架30上，，電連接到另兩個PCB 17′和16上。這種配置在圖18中描繪出。