無(wú)鏡式掃描器的制作方法

專利名稱：無(wú)鏡式掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于閱讀有不同光反射率的標(biāo)記，例如條形碼標(biāo)記的激光掃描系統(tǒng)，并尤其是涉及所謂的無(wú)鏡式掃描系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中不使用鏡，而用其它的部件對(duì)閱讀的標(biāo)記進(jìn)行回掃或掃描。
激光掃描系統(tǒng)及部件的類型，例如描述在以下專利中的美國(guó)專利號(hào)4251798;4360798;4369361;4387297;4593186;4496831;4409470;4460120;4607156;4673803;4736095;4758717;4816660;4808804;4816661;4760248;4871904;4806742;4845350及美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?48699及147708(所有這些專利及申請(qǐng)均為本申請(qǐng)的受讓人所有并結(jié)合在這里作為參考)，一般設(shè)計(jì)成用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記，例如條形碼標(biāo)記、尤其是通用產(chǎn)品代碼(VPC)類型的標(biāo)記，該標(biāo)記位于距手持式或固定式掃描器一定的工作或閱讀距離上。
典型地，由一個(gè)光源，例如激光產(chǎn)生出一個(gè)光束，它被光學(xué)校正并在工作距離處形成一定尺寸的光束點(diǎn)，再利用光學(xué)部件將光束點(diǎn)沿光路對(duì)準(zhǔn)到位于工作距離附近的條形碼標(biāo)記上，用于用標(biāo)記反射。一個(gè)光檢測(cè)器具有延伸到標(biāo)記面上并稍微超過(guò)標(biāo)記的視野，用來(lái)檢測(cè)從標(biāo)記反射出的可變化強(qiáng)度的光并產(chǎn)生出代表被檢測(cè)光的電信號(hào)。這些電信號(hào)被譯碼成描述標(biāo)記的數(shù)據(jù)。在光路上設(shè)置了一個(gè)掃描部件。該掃描部件能夠使光束沿標(biāo)記掃描并掃出沿著標(biāo)記并超過(guò)標(biāo)記的一根掃描線，或者掃描光檢測(cè)器的視野，或者對(duì)兩者都掃描。
在任何情況下，掃描器典型地包括一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的鏡。例如在US4251798中公開(kāi)了一種在每側(cè)具有一平面鏡的可旋轉(zhuǎn)多邊形鏡，每個(gè)鏡掃出一根掃描線橫穿標(biāo)記。在US438729及4409470中均使用了在交替的園周方向上繞一驅(qū)動(dòng)軸被重復(fù)地往復(fù)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)平面鏡，該平面鏡安裝在驅(qū)動(dòng)軸上。在US4816660中公開(kāi)了一種多鏡結(jié)構(gòu)，它由一大體是凹面鏡部分及一大體是平面鏡部分組成，該多鏡結(jié)構(gòu)也在交替的園周方向上繞一驅(qū)動(dòng)軸被重復(fù)地往復(fù)驅(qū)動(dòng)，該多鏡結(jié)構(gòu)安裝在驅(qū)動(dòng)軸上。
不管鏡的形狀與取位如何，在激光掃描系統(tǒng)中公知的掃描部件應(yīng)用可動(dòng)的鏡實(shí)現(xiàn)上述掃描與回掃操作。使其它的激光掃描系統(tǒng)部件運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是不現(xiàn)實(shí)的。例如，使一氣體激光管運(yùn)動(dòng)是難以想象的，尤其是在手持的緊湊系統(tǒng)的應(yīng)用上，因?yàn)閷?duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的氣體激光管必須提供大的空間和本身有大的尺寸。使一個(gè)光透鏡運(yùn)動(dòng)也被認(rèn)為是不理想的，因?yàn)樵诩す鈷呙柘到y(tǒng)中光部件的定位是很嚴(yán)格的。因此，正是鏡子被普遍認(rèn)為能起到回掃/掃描作用。然而，在某些激光掃描應(yīng)用中，鏡的運(yùn)動(dòng)被證實(shí)不是完全理想的。
在以US4578571為例的非激光掃描系統(tǒng)類型中，一個(gè)非激光發(fā)光二極管，一個(gè)光學(xué)組件，一個(gè)光檢測(cè)器，及電子預(yù)放大/濾波電路都固定地安裝在一個(gè)共同支架上，該支架與一懸臂雙壓電晶片相連接，后者被往復(fù)地驅(qū)動(dòng)以使上述所有部件在待掃描的條形碼標(biāo)記上向前及向后運(yùn)動(dòng)。由于所有共同安裝的這種非激光系統(tǒng)部件的大體積與大質(zhì)量，就需要花費(fèi)大的功率用于驅(qū)動(dòng)。在這些情況下，如電池供電操作的情況下，這也不是完全實(shí)用的，在電池供電時(shí)其功耗應(yīng)盡量保持到最小。同樣地，僅使一個(gè)或多個(gè)非鏡式系統(tǒng)部件相對(duì)于另外的非鏡式系統(tǒng)部件運(yùn)動(dòng)用于節(jié)省功率迄今也認(rèn)為是不理想的，因?yàn)橛猩厦嬉阎v過(guò)的光部件定位的問(wèn)題。
希望有一種光掃描系統(tǒng)，使它的光掃描系統(tǒng)的部件，包括光源，光學(xué)系統(tǒng)，光檢測(cè)器，掃描部件及電導(dǎo)體全都安裝在一個(gè)共同的組件上以構(gòu)成一個(gè)緊湊的，重量輕的掃描模塊。該掃描模塊以可互換的模塊形式安裝在不同構(gòu)型的殼中。
例如，殼可以手持并具有所謂手電筒型式的園柱體形狀，或者盒狀，或者具有槍類構(gòu)型。該殼倉(cāng)可安裝在操作者手臂背上(例如參見(jiàn)US4766299)或設(shè)置在操作者手的一個(gè)或多個(gè)手指上，典型地是借助一個(gè)帶子，一個(gè)夾子或一個(gè)手套作到的。該殼倉(cāng)可安裝在操作者手臂上，通常是在手腕附近或在手腕上。該殼倉(cāng)也可安裝在一個(gè)柜臺(tái)的工作站上。該殼倉(cāng)還可以安裝在一可移動(dòng)手推車中，或購(gòu)貨車中，或在某些情況下，甚至安裝在固定設(shè)備上。
掃描模塊的緊湊、重量輕的特點(diǎn)能使殼倉(cāng)構(gòu)型翻出無(wú)數(shù)新花樣。于是，該掃描模塊可以裝在操作者身上的任何部位上，例如裝在操作者頭戴的頭盔上，操作者眼前所戴的眼鏡上，肩上或背帶等上。
本發(fā)明的總目的在于使現(xiàn)有技術(shù)的用于閱讀不同光反射率標(biāo)記的掃描系統(tǒng)，尤其是閱讀條形碼標(biāo)記的激光掃描系統(tǒng)得到發(fā)展。
本發(fā)明的另一目的是取消使用鏡及起回掃與掃描作用的鏡的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的又一目的是提供所謂的“無(wú)鏡式”掃描器系統(tǒng)，它在尺寸上緊湊，重量輕，使用可靠并相對(duì)地在組裝及制造上成本低。
本發(fā)明的另一目的是使一個(gè)或多個(gè)掃描系統(tǒng)的部件共同運(yùn)動(dòng)或彼此相互分開(kāi)地運(yùn)動(dòng)以達(dá)到回掃及掃描的功能。
本發(fā)明的又一目的是使用多種式樣的無(wú)鏡式掃描系統(tǒng)手持式，手指配帶式，手臂配帶式，體攜式，臺(tái)式工作站及可移動(dòng)或固定的構(gòu)型。
本發(fā)明的另一目的是使用多種掃描模式的無(wú)鏡式掃描系統(tǒng)，例如單軸及多軸掃描。
本發(fā)明的又一目的是在不同構(gòu)型的殼倉(cāng)中可互換地安裝無(wú)鏡式掃描系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的及在下文將會(huì)明了的另外目的，簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的一個(gè)特征在于用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記如具有交替條與空的條形碼標(biāo)記的光掃描系統(tǒng)中的無(wú)鏡式掃描裝置。該系統(tǒng)的一般類型具有一個(gè)光源部件，例如用于發(fā)射激光束的激光部件;一個(gè)光學(xué)部件，例如一個(gè)聚焦透鏡和/或一個(gè)光闌，用于光學(xué)校正及將激光束沿光路對(duì)準(zhǔn)到位于該系統(tǒng)外部參考面附近的標(biāo)記上;及一個(gè)光檢測(cè)器部件，例如一光電二極管，它具有一個(gè)視野及用來(lái)至少檢測(cè)由標(biāo)記反射光返回的可變強(qiáng)度光的一部分，并產(chǎn)生代表被檢測(cè)光強(qiáng)度的電信號(hào)。隨后該電信號(hào)被處理及變換成描述標(biāo)記的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，該無(wú)鏡式掃描裝置包括用于至少將一個(gè)相對(duì)于至少另一部件重復(fù)地往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件安裝的裝置，及使該安裝裝置重復(fù)地往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，而且至少所述的一個(gè)裝置能至少對(duì)所述光束及所述視野中的一個(gè)進(jìn)行掃描。僅是一個(gè)或僅是二個(gè)所述部件相對(duì)另外部件往復(fù)運(yùn)動(dòng)是有利的。此外，所有這些部件也能一起往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在此情況下，最好是光路與光返回路徑是共線的，至少在一個(gè)殼倉(cāng)中它們是共線的，在該殼中裝有上述所述部件。
最好該驅(qū)動(dòng)裝置包括具有一縱軸的電動(dòng)機(jī)，用于圍繞沿軸縱向延伸的軸線使該軸在一交替的園周方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，其交替轉(zhuǎn)動(dòng)的弧長(zhǎng)小于360°，例如在一中心位置的兩邊各10°。至少所述一個(gè)部件安裝在軸上，與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
安裝在該軸上的部件可以是激光部件例如半導(dǎo)體激光二極管，一個(gè)聚焦透鏡，一個(gè)光圈闌，聚焦透鏡與光圈闌的全部組合。同時(shí)，光電二極管也可安裝在該軸上與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)槎O管需要一個(gè)電源，如一個(gè)12伏直流電源，并因?yàn)橛晒怆姸O管產(chǎn)生的電信號(hào)必須被傳送到信號(hào)處理電路，故使用了圈式抗拉電導(dǎo)線連接激光二極管及光電二極管是有利的。
不使上述部件繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該驅(qū)裝置也可用于使一個(gè)或多個(gè)上述部件在一個(gè)平面中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該平面與一光軸相垂直，沿光軸光路可沿中心位置伸展。這種平面運(yùn)動(dòng)可以用多種形式實(shí)現(xiàn)例如電磁驅(qū)動(dòng)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)，壓電驅(qū)動(dòng)及雙金屬片熱驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的該無(wú)鏡式掃描裝置可用來(lái)在待閱讀標(biāo)記上產(chǎn)生單根掃描線，或是與另外掃描部件一起使用在標(biāo)記上產(chǎn)生多線掃描圖形。
此外，該無(wú)鏡式掃描裝置尺寸非常緊湊并且重量輕，能以模塊方式安裝在許多不同的系統(tǒng)構(gòu)型中。例如，該裝置可以安裝在具有任何方便形狀的手持式殼內(nèi)，例如具有殼與把手的槍形頭，或盒形頭，或園柱形頭;或裝在手腕配帶的或手臂配帶的殼倉(cāng)內(nèi);或手套式殼內(nèi);或手指配帶的殼內(nèi)，例如戒指狀頭;或在臺(tái)式或柜臺(tái)式殼內(nèi)，例如具有向上掃描，向下掃描，或向側(cè)向掃描能力的工作站;或裝在手推車上可移動(dòng)的殼內(nèi);或在固定系統(tǒng)設(shè)備中，例如安裝在生產(chǎn)線上或在現(xiàn)金出納機(jī)上。該裝置的尺寸緊湊及重量輕的特點(diǎn)使其對(duì)于各種應(yīng)用及使用能有富有變化的構(gòu)形。對(duì)于使一個(gè)或多個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件往復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的功率也降至最低。有利的是該裝置容易從安裝有它的系統(tǒng)中取下來(lái)。需要替換的部件很容易被另外部件替換。
被考慮作為本發(fā)明特征的新穎特征專門地記載在所附權(quán)利要求書(shū)中。然而，本發(fā)明本身，無(wú)論在其結(jié)構(gòu)上或其操作方法上，以及與其另外的目的及優(yōu)點(diǎn)在一起，通過(guò)以下對(duì)結(jié)合附圖專門實(shí)施例描述的閱讀將會(huì)最清楚地被理解。


圖1A安裝有根據(jù)本發(fā)明無(wú)鏡式掃描裝置的一種手持式光掃描系統(tǒng)的局部剖開(kāi)及局部為截面的示意圖;
圖1B圖1A裝置的另一側(cè)視圖;
圖2圖1A的無(wú)鏡式掃描裝置的前方透視圖;
圖3根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的無(wú)鏡式掃描裝置的局部為截面的側(cè)視圖;
圖4描述圖3中實(shí)施例工作的圖解頂視平面圖;
圖5根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的無(wú)鏡式掃描裝置的局部為截面的側(cè)視圖;
圖6圖5中沿線6-6部分的放大圖;
圖7描述圖5中實(shí)施例工作在兩端部限制位置上的圖解頂視平面圖;
圖8使用在多軸線掃描系統(tǒng)中的如圖2的無(wú)鏡式掃描裝置的后方透視圖;
圖9根據(jù)本發(fā)明的無(wú)鏡式掃描裝置的另一實(shí)施例的部分剖開(kāi)的透視圖;
圖10使用本發(fā)明任一無(wú)鏡式掃描裝置的鵝頸式掃描系統(tǒng)工作站的側(cè)視圖;
圖11根據(jù)本發(fā)明無(wú)鏡式掃描裝置的又一實(shí)施例的側(cè)視圖;
圖12沿圖11剖線12-12的一個(gè)剖面圖;
圖13用于圖11及12的實(shí)施例中另一種彈簧的橫截面圖;
圖14沿圖16中剖線14-14的一個(gè)剖面圖;
圖15圖16中實(shí)施例的一個(gè)端視圖;
圖16根據(jù)本發(fā)明的無(wú)鏡式掃描裝置的另一實(shí)施例的頂視平面圖;
圖17與圖14相似的但為根據(jù)本發(fā)明的無(wú)鏡式掃描裝置又一實(shí)施例的剖面圖;
圖18與圖14相似的，但為根據(jù)本發(fā)明的無(wú)鏡式掃描裝置另一實(shí)施例的視圖;
圖19與圖14相似的，但為根據(jù)本發(fā)明無(wú)鏡式掃描裝置又一實(shí)施例的視圖;
圖20利用無(wú)鏡式掃描裝置的一個(gè)手持式掃描系統(tǒng)的部分剖開(kāi)的透視圖;
圖21利用無(wú)鏡式掃描裝置的一個(gè)手持式旋轉(zhuǎn)型系統(tǒng)的透視圖;
圖22利用無(wú)鏡式掃描裝置的一種手持式掃描系統(tǒng)的部分剖開(kāi)的截面圖;
圖23圖22的一個(gè)側(cè)視圖;
圖24使用無(wú)鏡式掃描裝置的手臂配帶式掃描系統(tǒng)的側(cè)視圖;
圖24A使用無(wú)鏡式掃描裝置的另一手臂配帶式掃描系統(tǒng)的前方透視圖;
24B使用無(wú)鏡式掃描裝置的又一手臂配帶式掃描系統(tǒng)的側(cè)向透視圖;
圖25帶在使用者手上的手套式掃描系統(tǒng)的側(cè)視圖;
圖26使用無(wú)鏡式掃描裝置的戒指型掃描系統(tǒng)的側(cè)視圖;
圖27使用無(wú)鏡式掃描裝置的可移動(dòng)式結(jié)帳臺(tái)的透視圖;
圖28使用無(wú)鏡式掃描裝置安裝在購(gòu)貨手推車上的一種手持式掃描系統(tǒng)的側(cè)視圖;
圖29沿圖28中剖線29-29的一個(gè)剖面的放大圖;
圖30售貨點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)柜臺(tái)式掃描系統(tǒng)的透視圖;
圖31具有可拆卸頭的柜臺(tái)式掃描系統(tǒng)的側(cè)視圖;及圖32適用于慣用左手及慣用右手的操作者的掃描系統(tǒng)的頂視平面。
現(xiàn)在參照附圖，圖1A及1B中的標(biāo)號(hào)10總地表示在上述同樣主題的專利及專利申請(qǐng)中通常所述類型的一種掃描系統(tǒng)中的裝置，它用于閱讀標(biāo)記，尤其是UPC條形碼標(biāo)記。上述所有專利及申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在這里結(jié)合作為參考。如同在該說(shuō)明書(shū)及以下權(quán)利要求書(shū)中所使用的，“標(biāo)記”(“symbol”)一詞有寬廣的釋義，它不僅指覆蓋由交替的條與空組成的標(biāo)記圖案，而且也包含另外的圖案，如字母數(shù)字符號(hào)，簡(jiǎn)言之，它是任何具有不同光反射率部分的標(biāo)記。
裝置10包括一個(gè)手持殼倉(cāng)12，它具有一基板14，該基板將殼的內(nèi)部劃分成上半部16與下半部18。一個(gè)與US4496831中描述相似的輕重量、高速、小型化的掃描電動(dòng)機(jī)20安裝在基板14上。該電動(dòng)機(jī)20有一輸出軸22，該軸在交替的園周方向上繞軸心重復(fù)地被驅(qū)動(dòng)，該軸22沿園周在每個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)的弧長(zhǎng)小于360°。這種電機(jī)20及該電機(jī)的控制電路24的結(jié)構(gòu)、功能及操作方面的情況詳細(xì)地記載在US4496831中，為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，這里不再重復(fù)。
本發(fā)明中的電動(dòng)機(jī)20與US4496831中電動(dòng)機(jī)之間的一個(gè)區(qū)別在于安裝在輸出軸22上的上部結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出，不用所述專利中指導(dǎo)的平面鏡，在圖1A中，在軸22的端部安裝了一個(gè)大致U形的支架26，并在該支架26上安裝了一個(gè)激光/光學(xué)組件28。該組件28及支架26與軸22一起振蕩及轉(zhuǎn)動(dòng)。
組件28包括一個(gè)長(zhǎng)的中空管30，一個(gè)激光二極管32固定地安裝在管30一個(gè)軸端區(qū)域上，一個(gè)透鏡筒34安裝在該筒內(nèi)(見(jiàn)圖3)。聚焦透鏡36最好是一個(gè)平凸透鏡，但也可為球透鏡，凸透鏡或柱透鏡等。該筒34具有一個(gè)由光圈闌38形成的端壁，該光圈闌穿過(guò)該端壁。該筒34安裝在管30內(nèi)并用于在該管中作縱向套管式運(yùn)動(dòng)。透鏡36位于筒的該端壁附近并安裝得與該筒一起運(yùn)動(dòng)。筒和透鏡的位置，相對(duì)于二極管的位置是固定的，通常是被粘接或夾住在該裝置位置上，因而一方面在透鏡及光圈闌之間，另一方面在透鏡、光圈闌及二極管之間的距離就被獲知了。一個(gè)圈形彈簧37(見(jiàn)圖3)位于筒及管的中間并延著它們伸展，且一個(gè)端圈壓在二極管上，而另一端圈壓在該透鏡的平面?zhèn)取Ｔ搹椈善仁雇哥R壓著有光圈闌的一端壁上，由此相對(duì)于光圈闌使透鏡的位置固定住。
組件28本身并不形成本發(fā)明的部分，事實(shí)上，它已在US4816660中被描述及要求保護(hù)了，參照該專利，該組件進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)、作用及操作方面的情況可以得知。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)了解以下就足夠了該組件28包括一個(gè)固態(tài)激光二極管32，用于產(chǎn)生及傳播一個(gè)入射的激光束，可以是在不可見(jiàn)或可見(jiàn)的光范圍，而聚焦透鏡與光圈闌的組合共同用來(lái)使激光束在相應(yīng)殼12的工作距離范圍內(nèi)聚焦到有一定截面尺寸的光束截面積或光束點(diǎn)。被聚焦的光束經(jīng)過(guò)光圈闌38及殼上的一掃描窗40到達(dá)位于殼外部的一個(gè)參考面附近，該參考面在沿輸出光路的工作距離的范圍中。
當(dāng)軸22交替、重復(fù)地振蕩的時(shí)候，支架26及組件28也以相同方式參與這種振蕩運(yùn)動(dòng)，由此引起光束點(diǎn)在參考平面上的標(biāo)記上以一個(gè)弧度掃描，并在其上掃出一個(gè)弧形掃描曲線，該曲線的中心位于二極管上。因而，不再使用鏡片將光束點(diǎn)射在標(biāo)記上進(jìn)行掃描，而是使用在圖1A的實(shí)施例中的另外掃描部件的運(yùn)動(dòng)，這些另外的部件包括激光二極管32及光學(xué)部件，它們作為一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)繞平行于參考面的一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
由標(biāo)記反射回的光線部分沿返回路徑在箭頭B的方向上通過(guò)殼上的第二窗42到達(dá)一個(gè)光檢測(cè)器44，它用于檢測(cè)反射出的激光返到其視野上的返回光部分的可變光強(qiáng)度，并用于產(chǎn)生表示被檢測(cè)可變光強(qiáng)度的模擬量電信號(hào)。在圖1A的實(shí)施例中，光檢測(cè)器44被固定地安裝在印刷電路板46上。在電路板46兩側(cè)的印刷電路板48及50中包括信號(hào)處理電路52及微處理機(jī)控制電路53，用于將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，及用于將這數(shù)字信號(hào)處理成描述被閱讀標(biāo)記的數(shù)據(jù)。有關(guān)信號(hào)處理及微處理機(jī)控制電路的細(xì)節(jié)可以從參考上述相同主題的專利及申請(qǐng)中獲知。
一種分兩部分的多導(dǎo)線插入式電纜連接器54，利用其一部分與信號(hào)處理及微處理機(jī)控制電路電連接，并用另一部分與連接到顯示器55及鍵盤56上的一個(gè)柔性多導(dǎo)線纜54′電連接。一個(gè)可充電電池組58供電給激光二極管及殼中的電路。僅是將激光二極管及光學(xué)部件相對(duì)于固定的光檢測(cè)器的移動(dòng)，可使電池組的電力得以節(jié)約。
用于起動(dòng)閱讀的裝置最好包括一個(gè)裝在殼12上的起動(dòng)扳機(jī)60，該起動(dòng)扳機(jī)有一部份伸出殼外，以便手持該殼12的使用者用手工操作它。該起動(dòng)扳機(jī)在操作時(shí)經(jīng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)62與激光二極管32，電動(dòng)機(jī)20，光檢測(cè)器44，信號(hào)處理電路52及控制電路53相連接并起動(dòng)它們用以開(kāi)始閱讀標(biāo)記。對(duì)于每個(gè)待讀標(biāo)記，每個(gè)輪到的標(biāo)記使起動(dòng)扳機(jī)動(dòng)作一次。一旦控制電路確定出該標(biāo)記已成功地被譯碼了，控制電路就結(jié)束對(duì)標(biāo)記的閱讀并使在殼中先前工作的部件停止工作，并使系統(tǒng)待備閱讀下一標(biāo)記。
圖2表示裝在圖1A，1B的殼12內(nèi)作為預(yù)先組裝好的各種電、機(jī)械及光學(xué)部件的組合件的上半部分16。為了清楚起見(jiàn)，在圖2中忽略了印刷電路板46，48，50及基板14上的電路。
現(xiàn)在來(lái)看圖3，其中與圖1A相同的部件利用相同的標(biāo)號(hào)表示。重復(fù)一下，振蕩電動(dòng)機(jī)20具有一輸出軸22，在其上裝有一個(gè)大致為U型的支架26。一個(gè)激光/光學(xué)組件28安裝在支架的一個(gè)腿64上。光檢測(cè)器44安裝在支架的另一腿66上，圈形抗拉導(dǎo)線組68，70將二極管32和光檢測(cè)器44連接到印刷電路板48上未被示出的電路中。雖然圖中所示的是圈形導(dǎo)線，但其它類型的電連接器，扁平電纜線也可使用。一個(gè)集光透鏡72安裝在腿64上并同軸地圍繞著組件28。透鏡72，組件28及光檢測(cè)器44全都具有一個(gè)共同的視軸或光軸74，沿著該光軸，光路與光返回路徑是共線的，它們都作為一個(gè)單元可繞軸22的軸線在交替的園周方向上(見(jiàn)圖4中雙頭箭頭76)振蕩。
圖3中實(shí)施例的操作圖解地示于圖4中，從組件28發(fā)射出一個(gè)入射激光束。在中心位置上，該束沿著光軸74被導(dǎo)向到標(biāo)記所在的參考面78上。光從標(biāo)記沿各個(gè)方向散射出來(lái)。反射光的一部分，如光線79，81所表示的部分入射到集光透鏡72上，例如一個(gè)菲涅爾(Fresnel)透鏡上并聚焦到光檢測(cè)器44的入口上。該入口可以是園形的，方形的或矩形的(見(jiàn)圖6)。當(dāng)該單元在每一箭頭76的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光束點(diǎn)就以同樣方式在參考面上沿標(biāo)記運(yùn)動(dòng)。而返回光總是被聚焦到光檢測(cè)器的入口。
圖3的實(shí)施例是后反射式的，因?yàn)椴粌H是入射光束，而且光檢測(cè)器的視野被同時(shí)地沿標(biāo)記掃描了。與此相反，圖1A、1B的實(shí)施例被通稱為"飛點(diǎn)式"("flyingspot")掃描器，因?yàn)閮H是入射光束被沿標(biāo)記掃描，光檢測(cè)器則是固定的。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖5-7的實(shí)施例上，同樣地相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，再重復(fù)一下，振蕩電動(dòng)機(jī)20具有一輸出軸22，在該軸上裝有一支架80。它不是象支架26的U形支架，而是一個(gè)L形的并具有一個(gè)豎腿82。一個(gè)激光/光學(xué)組件28裝在該腿82上。一個(gè)光檢測(cè)器44固定地安裝在印刷電路板46上。圈形抗拉導(dǎo)線組60將二極管32與該板46上的電路連接起來(lái)。集光透鏡72裝在腿82上并同軸地圍繞著組件28。透鏡72及組件28作為一個(gè)單元在雙頭箭頭76的每個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，而光檢測(cè)器44與上述圖3中實(shí)施例相反，是靜止的。
如圖7中圖解所示，組件28在一個(gè)終端發(fā)射位置上發(fā)出的入射光束沿光軸84照射到在參考面78上的標(biāo)記上，在那里一部分的反射光，如光線86，88所表示的，入射到集光透鏡72上并聚焦到一長(zhǎng)槽口狀的光檢測(cè)器44的入口92的一個(gè)端部90上，如圖6所示。在另一個(gè)相反的終端發(fā)射位置上，如圖7虛線所示，收集到的反射光部分被聚焦到該入口92的另一端94上，如圖6所示。在兩個(gè)終端發(fā)射位置之間被收集及聚焦的光沿入口92的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
圖5-7中的實(shí)施例是另一種后反射式裝置，因?yàn)槿肷涔馐貥?biāo)記掃描，而光檢測(cè)器的視野也是相似也同時(shí)由于集光透鏡的運(yùn)動(dòng)被沿著標(biāo)記掃描的。可以利用使光源輸出功率足夠地大，而取消掉該集光透鏡。
迄今所描述的各種實(shí)施例沿被閱讀標(biāo)記掃出在一個(gè)方向上的單根曲跡或掃描曲線。圖8表示一種能產(chǎn)生出在多于一個(gè)方向上沿伸在標(biāo)記上的掃描圖形的裝置。與前相似地，電動(dòng)機(jī)20在由箭頭76所示交替方向上重復(fù)地驅(qū)動(dòng)輸出軸22，支架26及激光/光學(xué)組件28?？估瓕?dǎo)線組68將二極管32與一低壓電源96連接起來(lái)。電動(dòng)機(jī)與其上部結(jié)構(gòu)安裝在基架100的一個(gè)水平臺(tái)98上。
該基架具有另外的平臺(tái)用于另外的部件。在水平臺(tái)102上支承了一個(gè)集光透鏡104;在平臺(tái)106上表面上安裝了一個(gè)光檢測(cè)器44，在其下表面上裝有信號(hào)處理電路所在的印刷電路板108。
第二個(gè)與電機(jī)20相同的電動(dòng)機(jī)20′安裝在垂直平臺(tái)110上，并具有一輸出軸22′，該軸22′與軸22成直角。不使用上述的上部結(jié)構(gòu)，而是在軸22′的一端上裝有一平面鏡112，因而它與US4496831中所述的掃描部件相似。軸22′在如雙頭箭頭114所示的交替園周方向上驅(qū)動(dòng)鏡112。
在工作時(shí)，用電動(dòng)機(jī)22，22′同時(shí)地振蕩裝在各軸上的元件，就產(chǎn)生出在標(biāo)記上的多個(gè)線組成的掃描圖形。例如，由電動(dòng)機(jī)20′將沿Y軸移動(dòng)這單根掃描線，由此產(chǎn)生出一組相互平行延伸在標(biāo)記上的掃描線。利用改變電動(dòng)機(jī)20，20′的速度方向及頻率，能夠獲得復(fù)雜的掃描圖形，例如利薩如(Lissajous)圖形。
由于激光/光學(xué)組件28的振蕩運(yùn)動(dòng)，將二極管與它的電源96連接起來(lái)的抗拉導(dǎo)線68上遭受到可觀的應(yīng)力。當(dāng)該組件改變方向時(shí)所產(chǎn)生的該應(yīng)力削弱了導(dǎo)線接頭處的機(jī)械完好性。一般地說(shuō)，這些應(yīng)力正比于軸22和導(dǎo)線與組件連接點(diǎn)之間的距離。
圖9表示在二極管與其電源之間的導(dǎo)線連接點(diǎn)緊靠地放置在軸的附近的一種結(jié)構(gòu)，由此最大限度地減少了企圖松動(dòng)該連接點(diǎn)的應(yīng)力，并最大限度地提高了裝置的壽命。
為此，將一支承塊26″裝在軸22上，但偏放在軸的一側(cè)上。組件28裝在塊26″上。一個(gè)印刷電路板116裝在塊上朝著軸22的一側(cè)上。該板116上具有三個(gè)沿板116延伸的導(dǎo)體條118a、118b及118c。激光二極管32具有第一組導(dǎo)線68，它們分別與這些導(dǎo)電條的各個(gè)端部相連接;而第二組導(dǎo)線120將各導(dǎo)電條相應(yīng)的另一端部與電源96相連接。組件28，線路板116及第一組導(dǎo)線68一起振蕩。第二組導(dǎo)線120上遭受到應(yīng)力，但是如圖所示，在各導(dǎo)電條另一端上的導(dǎo)線連接點(diǎn)極為靠近軸22，所以這些應(yīng)力的數(shù)值，與第一組導(dǎo)線68直接與電源96相連接的情況相比，就大大地下降了。
圖10表示一個(gè)臺(tái)式工作站，其中的一個(gè)殼121大體具有與圖1A中殼12的上半部相同的形狀，它被安裝在位于普通水平支承面如一個(gè)桌面125上的基座123上方。用一個(gè)鵝頸型半剛性可彎曲的管127將殼121與基座123連接起來(lái)，并使該殼能手動(dòng)地相對(duì)于基座可彎曲地定位在任何需要的方位上，并使其保持在該需的方位中。因此，由該殼中發(fā)射出的光束能相對(duì)于待閱讀的標(biāo)記定位在任何需要的角度。
最好，基座123是空心的并容有信號(hào)處理電路，該電路利用經(jīng)由管127內(nèi)的電線與在殼121中所含的鏡式掃描裝置相連接。取代基座，該管遠(yuǎn)離殼121的一端也可連接到一個(gè)現(xiàn)金出納機(jī)，相似的售貨點(diǎn)裝置或一固定架上，如一生產(chǎn)線上。
如迄今所描述的，該激光二極管/光學(xué)組件28本身或與光檢測(cè)器44一起圍繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以起到掃描或偏轉(zhuǎn)作用。本發(fā)明還提出將聚焦透鏡36本身或是與光圈闌28一起相對(duì)于二極管32在與該二極管的發(fā)射光線出口普遍平行的平面中運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖11，激光二極管32被固定地安裝在一個(gè)支架122上。該二極管32沿光軸130發(fā)射出一寬角度扇形激光束，如圖中光線124，126所表示的。該扇形光束在與二極管光出口的平面平行延伸，及與光軸130垂直延伸的兩個(gè)正交平面中以不同的角度發(fā)射。聚焦透鏡36安裝在沿光軸130距二極管一個(gè)固定距離的支架128上，該固定距離為焦距F。該支架具有一個(gè)中心在軸線130上的孔，該孔用作為光圈闌38。
該支架128，如圖12所示，伸進(jìn)到一個(gè)永久磁鐵的盒132中。一對(duì)盤旋狀膜片懸置彈簧134，136將支架128支承在磁鐵盒132上。一個(gè)音頻線圈138圍繞在盒132內(nèi)部的支架128上并且限制在該盒中的N(北)極與S(南)極的范圍內(nèi)。
通過(guò)使該線圈138通電，則在該線圈產(chǎn)生的電磁吸力與推力的作用下，支架連同透鏡與光圈闌將一起在與軸線130垂直的平面中向前后作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果透鏡及光圈闌的光折射，即由軸線130量到其一個(gè)終端發(fā)射位置的距離表示為D，則可看到由光線140代表的折射出的激光束位移了一個(gè)角度距離A＝tan-1D/F。
圖13表示對(duì)盤旋狀彈簧134，136的一種變型。俗稱的“蜘蛛”式彈簧142具有曲形腿144，也可被應(yīng)用。
圖14表示使透鏡36及光圈闌38在與二極管32的光出口平面相平行的平面中往復(fù)移動(dòng)的另一種結(jié)構(gòu)。該透鏡36安裝在一個(gè)橋形支架150上，它跨過(guò)并裝在兩個(gè)E形葉片彈簧156，158的兩個(gè)中心腿152，154上，跨過(guò)的距離為該兩腿之間的距離。彈簧156的外部腿160，162及彈簧158的外部腿164，166固定地連接在一個(gè)頂部支承框架170上。
橋式支架150具有一個(gè)中心在光軸130上的孔，該孔用作為光圈闌38。在該橋式支架上裝有一個(gè)永久磁鐵條172，其一端部為N(北)極，而另一端部為S(南)極。一對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈174，176分別圍繞著每個(gè)極。
在工作時(shí)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈被通上電，則在各線圈與N，S極之間由于磁相互作用產(chǎn)生出電磁吸引與排斥力，由此使橋支架在與軸線130垂直的平面中往復(fù)地移動(dòng)。圖14表示這種結(jié)構(gòu)處于中心，即未移動(dòng)位置。相反地，下面要描述的圖17中的實(shí)施例表示移動(dòng)位置。應(yīng)該注意到僅是E形彈簧中心腿的上端是移動(dòng)的。在透鏡及光圈闌組件與二極管之間基本上維持一個(gè)恒定的距離。由此在參考平面上也就保持了合適的激光束聚焦。
如前所述，透鏡及光圈闌的位移使由二極管發(fā)出的激光束偏移了一個(gè)角度A＝tan-1D/F。該光點(diǎn)沿著圍繞透鏡曲率中心的一個(gè)弧線運(yùn)動(dòng)。有可能利用這些彈簧腿的不等長(zhǎng)度或硬度使光束點(diǎn)以期望的方式在標(biāo)記上運(yùn)動(dòng)。例如，該光點(diǎn)可以在一條直線中運(yùn)動(dòng)。
不使用電磁裝置，也可使用另外的裝置來(lái)移動(dòng)透鏡及光圈闌。圖17表示與圖14相同的一個(gè)裝置，但是用一個(gè)板180取代了磁條172，該板120連接在橋式支架上。該板180具有一個(gè)突耳182，一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿184可轉(zhuǎn)動(dòng)地與該突耳相連接。該桿184可以與一個(gè)純機(jī)械傳動(dòng)裝置，一個(gè)機(jī)電驅(qū)動(dòng)裝置，或一個(gè)壓電基片也即一個(gè)用于將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的換能器相連接，以便產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在另一變型中，這些彈簧的中間腿152，154可以由一種雙金屬材料作成，而其外部腿則由另一種雙金屬材料作成。將所有這些腿加熱可使中間腿相對(duì)外部腿產(chǎn)生位移。
在圖14-17中，由于光圈闌38與透鏡36一起運(yùn)動(dòng)，激光束的輸出功率在掃描線的終端會(huì)減少，這是因?yàn)槲幢痪劢沟募す馐鴱?qiáng)度在軸線130上最亮。在掃描終端的這種功率損失可以利用以下方式進(jìn)行電補(bǔ)償檢測(cè)光束的輸出功率或光圈闌后表面的反光，并通過(guò)對(duì)激光二極管的供電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持恒定功率輸出。
另一種方案表示在圖18上，其中光圈闌38保持不動(dòng)，僅使聚焦透鏡36往復(fù)地移動(dòng)。因?yàn)楫?dāng)透鏡36移開(kāi)軸線時(shí)，激光束未通過(guò)該透鏡36的中心，則偏轉(zhuǎn)或掃描角度A被放大了。通過(guò)偏離軸線130的透鏡的光具有較大的光畸變，但在用于條形碼閱讀的應(yīng)用上并未發(fā)現(xiàn)有顯著的影響。
這些運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即單獨(dú)的透鏡;透鏡及光圈闌一起;透鏡，光圈闌及二極管一起;以透鏡，光圈闌，二極管及光檢測(cè)器一起，均是輕質(zhì)量的，故能使該系統(tǒng)工作在低功率的諧振狀態(tài)，以及非諧振狀態(tài)。由于運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)量可以獲得每秒40次掃描等級(jí)的甚高掃描速度及更高的掃描速度。
在圖19上表示又一種方案，其中聚焦透鏡36保持固定不動(dòng)，僅是光圈闌38是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。光圈闌38是在頂壁200上作成的一個(gè)孔，該頂壁200定位在側(cè)壁202，204上，與安裝激光二極管32的支架206隔開(kāi)一距離。該光圈闌頂壁200是可以向左或向右運(yùn)動(dòng)的，如圖中虛線所示，該運(yùn)動(dòng)可利用任何往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，例如電磁或壓電驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙壓電晶片材料也可使用于壁200，202，204，以使得光圈闌在透鏡36前的一個(gè)面中運(yùn)動(dòng)。
圖20表示安裝在往復(fù)電動(dòng)機(jī)20上的一個(gè)緊湊的激光/光學(xué)組件28，如前所述，它安裝在設(shè)有顯示器212及鍵盤214的一個(gè)手持殼210中。該殼210具有矩形截面，并在其頂設(shè)有一個(gè)上部結(jié)構(gòu)，它能進(jìn)行對(duì)殼右方的掃描，或在另一作模式中對(duì)殼左方掃描。
該殼210具有頂部的矩形壁216，它借助于四個(gè)位于該頂壁角部分的螺釘固定地裝到其位置上。一個(gè)罩220安裝在壁的一端上。一個(gè)固定的反射鏡222位于頂壁216上方罩的范圍中。一個(gè)掃描窗224將罩的內(nèi)部封住與外部環(huán)境隔開(kāi)。鏡222被定位在由激光/光學(xué)組件發(fā)射出的激光束的光路徑中并且將光折射到殼的一側(cè)，例如折射到殼的右側(cè)。從被讀標(biāo)記返回的光徑由窗224被光檢測(cè)器44收集。
利用將這四個(gè)螺釘218取下，并將上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)180°，再置入螺釘218，該掃描裝置將如同上述一樣地工作，所不同的是，這次由鏡222折射出的激光束是朝向另一側(cè)，如殼的左側(cè)。這樣，使慣用左手及右手的使用者均能適應(yīng)。
在圖21中表示的裝置起到相同的作用，其中發(fā)射出的光束也可射向右側(cè)或射向左側(cè)。在一園柱截面的殼226上有一個(gè)園形頂壁228，在該壁上支承著一個(gè)罩230。一個(gè)掃描窗232使罩230封閉。一個(gè)L形的鎖片234從頂壁228上垂伸下來(lái)，在圖示的位置上，鎖片234鎖合在殼226園側(cè)壁上所設(shè)的一個(gè)鉤236中。在圖20中所示的相同激光/光學(xué)組件安裝在殼226中。在圖21中激光束傳向右方。
為了能使用戶適應(yīng)，頂壁228及罩230能夠轉(zhuǎn)到虛線的位置上，直到鎖片與未示出的與鉤236隔180°的另一鉤相鎖合。在該鎖合位置上，激光束在圖21中向左方。鎖片轉(zhuǎn)動(dòng)地與兩個(gè)鉤中的一個(gè)或另一個(gè)鎖合的按撳類型比起對(duì)圖20所述的取下及再旋入螺釘來(lái)說(shuō)，操作要容易一些。
在所有各種實(shí)施例中，無(wú)鏡式掃描裝置在尺寸上是非常緊湊的。它允許該裝置能作為模塊被制造，該模塊能安裝在許多不同類型的激光掃描系統(tǒng)中。該模塊可有利地包括一個(gè)裝在支架上的激光/光學(xué)組件，例如一種往復(fù)式掃描部件，與一個(gè)光檢測(cè)器一起，所有這些部件都與一個(gè)電連接器相連接，以便模塊能與其它電部件形成電連接。
如圖22及23所示地，該無(wú)鏡式掃描裝置安裝在一園柱形手電筒類型的殼250中。在該優(yōu)選實(shí)施例中，殼250的直徑為一英寸數(shù)量級(jí)。此外，相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
起動(dòng)開(kāi)關(guān)62位于電路板48上，并且有一個(gè)操作按鈕或起動(dòng)器60，它穿過(guò)殼的園柱形側(cè)壁并稍許凸在外面。該起動(dòng)器60安裝的位置用于與使用者的手指，尤其是姆指相吻合并由該手指按動(dòng)，如圖中所示。
激光/光學(xué)組件28將激光束射出殼250前端的園形窗口252。由標(biāo)記反射的光經(jīng)由該窗252返回并被光檢測(cè)器54檢測(cè)到。裝機(jī)電池組58最好安裝在殼250的后端。
如圖24所示，任何一種上述的無(wú)鏡式掃描裝置可以安裝在一個(gè)盒狀254中，該盒可以借助一個(gè)至少部分圍繞手腕的帶258配帶在使用者臂上手腕256的附近。該帶258最好是由多個(gè)可擴(kuò)展的鏈節(jié)組成的，但也可是由一彈性材料或一剛性材料構(gòu)成的，帶的一端可拆卸地連接，與皮帶或表帶相似。
通過(guò)物品的識(shí)別可自動(dòng)起動(dòng)閱讀，或用操作者手的運(yùn)動(dòng)可以手動(dòng)地起動(dòng)閱讀。例如，一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)260具有一個(gè)長(zhǎng)桿262，該長(zhǎng)桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼254上并從其側(cè)面偏伸出來(lái)。該長(zhǎng)桿262伸延到操作者的姆指與食指之間的空間中。操作者用手指轉(zhuǎn)動(dòng)該桿262便使閱讀起動(dòng)。由于人機(jī)工程學(xué)的原因，最好是要么該桿262的位置設(shè)在靠近食指處，如圖24中實(shí)線所示，以便使桿能夠向上方移動(dòng);或要么該桿262的位置設(shè)在靠近姆指處，圖24中的虛線所示，以便使桿能夠向下方移動(dòng)。
另一種臂帶式殼利用帶253配帶在手腕附近并圍繞著手腕，如圖24A所示。一個(gè)用于數(shù)據(jù)輸入的鍵盤255以及一個(gè)顯示信息的顯示器257設(shè)置在殼251上并使其面對(duì)操作者。一個(gè)射光窗259位于手腕附近并從操作者手背上側(cè)向偏離開(kāi)，以使得發(fā)射出的光束和/或反射光從手側(cè)通過(guò)該窗。一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)261可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼251上手腕的附近，并在手腕相對(duì)于臂撓曲時(shí)操作者手背向外運(yùn)動(dòng)的路徑上。在一優(yōu)選的使用中，操作者將他或她向外伸出的食指263指向待讀的標(biāo)記，與整個(gè)手一起利用彎曲手腕256在點(diǎn)P1及P2之間的空間中擺動(dòng)該食指，以便對(duì)標(biāo)記掃描。
如圖24B所示，又一種臂帶式殼265利用帶267配帶在手腕附近并圍繞著手腕。一個(gè)鍵盤269及顯示器271設(shè)置在殼265上。在此情況下，射光窗位于手腕附近并高于操作者手背，以允許射出的光束和/或反射光通過(guò)手背上方。一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)273可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼上手腕的附近，并在手腕彎曲時(shí)手腕向內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路徑上。同樣，操作者將向外伸出的食指263指向標(biāo)記275，并與整個(gè)手一起在點(diǎn)P3及P4之間的空間中擺動(dòng)該食指，以便對(duì)標(biāo)記掃描。
除這些實(shí)施例外，在其中還可使用一種杠桿式開(kāi)關(guān)來(lái)起動(dòng)掃描，還可將一個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)在將掃描器/終端配帶在手腕上的帶上以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)掃描功能。當(dāng)這種開(kāi)關(guān)安裝在帶的內(nèi)部時(shí)就能通過(guò)使用者適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)使該開(kāi)關(guān)起動(dòng)。
作為杠桿式或壓力操作開(kāi)關(guān)的變型，可以使用電子起動(dòng)器來(lái)起動(dòng)掃描。物品感應(yīng)(即當(dāng)物品接近掃描器時(shí)起動(dòng))或聲音起動(dòng)(即當(dāng)使用者說(shuō)"掃描"時(shí)起動(dòng))也可被使用。
"手套"式方案能相當(dāng)簡(jiǎn)易地將除掃描外的功能模塊加入或除去。這些模塊可以包括這些功能如鍵盤，顯示器，通信，電源，存儲(chǔ)器，及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，打印，或另外的閱讀器技術(shù)(如磁跡)，這些模塊可以互換地從設(shè)置在手套上的電連接器處接入或取下。該手套還可使這些模塊適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，以使得使用者能極方便地接近與使用。作為一個(gè)例子，如圖24中所示的顯示器可以放置在臂或手腕的內(nèi)側(cè)，并將一個(gè)鍵盤布置得更容易接近。
圖24A、24B中的裝置可用作為完整，獨(dú)立的數(shù)據(jù)終端。
現(xiàn)在來(lái)看圖25，一個(gè)與圖24中殼254相似的盒形殼277結(jié)合在一個(gè)帶在操作者手上的手套279上。該手套279最好是由一種彈性材料作成的。該殼具有一基座281，它被嵌入在手套中并保持在操作者手背側(cè)手腕與肘關(guān)節(jié)之間的上方。發(fā)射出的光束和/或返回的反射光通過(guò)操作者手指的上方。閱讀起動(dòng)可以利用物品識(shí)別自動(dòng)地或操作者手運(yùn)動(dòng)手動(dòng)地進(jìn)行。例如握緊手能使嵌放在手套內(nèi)的壓力傳感器產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)用于起動(dòng)閱讀。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖26，一種包含掃描裝置的手指配帶式殼264利用戒指狀支架268至少支承在使用者的一個(gè)手指266上。一種特別緊湊的掃描裝置，其中光源及掃描部件被設(shè)置在一單片半導(dǎo)體及/或電光作用物上，它被描述在正在審理中的美國(guó)申請(qǐng)中，其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。發(fā)射出的光束通過(guò)使用者手指的上方，并如前述，閱讀可自動(dòng)地或手動(dòng)地被起動(dòng)。
圖27表示一種移動(dòng)式結(jié)賬站，在其中裝有掃描裝置及其它的售貨點(diǎn)用附件。該站270包括一個(gè)輪車272，在該車平面頂壁上的一個(gè)X狀窗274的下方由車支承著一個(gè)掃描裝置;一個(gè)用于輸入與載有待掃描標(biāo)記的產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)的鍵盤276;一個(gè)架高的顯示裝置278，用于顯示與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù);一個(gè)用于秤產(chǎn)品重量的秤280;一個(gè)打印機(jī)282，用于打印紙帶收據(jù)或貼在產(chǎn)品上的標(biāo)簽;一個(gè)袋的支架284用于將袋保持在適于裝入產(chǎn)品的立放位置;一個(gè)封袋口器286，利用加熱、貼接或類似方式封住口袋;一個(gè)存放箱288，用于暫時(shí)地存放已裝袋的產(chǎn)品。一個(gè)推把290可使顧客將該站從一處推到另一處通常沿著零售店的過(guò)道推行。
圖28表示一個(gè)傳統(tǒng)的鋼絲框架購(gòu)物車292，該車上裝有設(shè)置在槍形手持頭294中的掃描裝置。由圖29清楚地示出一個(gè)搭扣式支架296，它最好由一種有彈性的塑料作成，該支架的壁圍成一個(gè)套圈298，在其中存放一支槍形頭294。該支架296具有腿300，它們搭扣并彈性地夾持在鋼絲框架手推車292的個(gè)別鋼絲302上。在該套圈298中放有一橡膠狀吸振墊304，它可保護(hù)該頭294的殼，在抽出支架或放入支架時(shí)使其免于被刻痕或損壞。
同樣如圖28所示，該支架安裝在該手推車的后部一個(gè)側(cè)壁上，由此，以免當(dāng)多個(gè)購(gòu)貨手推手套放在一起時(shí)使支架和/或掃描頭受損害。一個(gè)折疊式顯示裝置306安裝在該手推車的前方用于顯示與載有待掃描標(biāo)記的商品有關(guān)的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在來(lái)看圖30，一個(gè)售貨點(diǎn)柜臺(tái)308，例如是一種美味熟食臺(tái)，具有多種美味食品如魚(yú)310，肉312，土豆色拉314，奶酪316，意大利腸318，這里只是列一些示范的選擇類別。對(duì)每種食品單獨(dú)地設(shè)置了一個(gè)條形碼標(biāo)記。例如旗320，322，324，326，328上載有各自的條形碼標(biāo)記，當(dāng)用光電掃描，譯碼及閱讀時(shí)，這些標(biāo)記就分別地代表了食品310，312，314，316，318。
柜臺(tái)308也包括一個(gè)這樣類型的現(xiàn)金出納機(jī)330它具有一個(gè)傳統(tǒng)的現(xiàn)金抽屜，一個(gè)鍵盤，一個(gè)顯示器，一個(gè)紙收據(jù)帶組件，以及一個(gè)天線332，該天線用無(wú)線電頻率與柜臺(tái)面上的掃描器336的天線334通信。在柜臺(tái)308后面站著一個(gè)店員，該店員操作掃描器336及現(xiàn)金出納機(jī)330。
該掃描器336是圖10中所示的一種的改型，它包括一個(gè)安裝在一個(gè)半剛性可彎曲管340一端的操作頭338，管的另一端與一基座342相連接。該操作頭上裝有一個(gè)鍵盤344，一個(gè)顯示器346及一個(gè)卡片閱讀器，該頭上有一個(gè)槽口348，用戶的磁性編碼卡，例如借貸卡、信用卡或罰款卡將通過(guò)該槽口。在基座342上設(shè)有一磅秤350;一個(gè)電子監(jiān)視防盜標(biāo)簽失效器352;一個(gè)打印機(jī)，其上有一孔354，紙帶和/或機(jī)讀和/或人讀標(biāo)簽將經(jīng)過(guò)該孔。該秤具有設(shè)在基座342頂壁平面中的秤平臺(tái)。該失效器安裝在基座中，用于使產(chǎn)品上設(shè)有的防盜標(biāo)簽改變狀態(tài)。打印機(jī)也裝在基座中，用于從孔354中彈出紙帶和/或商品粘貼標(biāo)簽。
在使用中，顧客來(lái)到該柜臺(tái)308前面，并點(diǎn)要某一專門食品的一部分，例如意大利臘腸318。店員于是切下這部分食品并在秤350上秤其重量，以及將掃描器338對(duì)準(zhǔn)旗328，告訴系統(tǒng)被秤的食品種類，實(shí)際上即臘腸。因此正是這種光識(shí)別產(chǎn)品方式防止了操作者的失誤，這種失誤在公知系統(tǒng)中用手工輸入產(chǎn)品識(shí)別碼時(shí)常有發(fā)生。
根據(jù)食品種類及它的重量，對(duì)一個(gè)存有單位重量?jī)r(jià)格信息本機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行詢問(wèn)，于是打印機(jī)354就打印出一個(gè)標(biāo)簽，該標(biāo)簽用于貼在臘腸的這部分上，通常是貼在包它的紙上。
在秤重過(guò)程中，店員將校核顯示器346以觀察是否正確地識(shí)別了食品，或?qū)⑹謩?dòng)觸動(dòng)鍵盤。在標(biāo)簽粘貼在食品上以后，便可將一信用卡通過(guò)閱讀槽口348以對(duì)顧客記賬。
該掃描器338不一定與現(xiàn)金出納機(jī)330用無(wú)線電通信，也可以用導(dǎo)線連接。同樣地，掃描器338不一定機(jī)械地用基座342支承，也可以將其安裝在一個(gè)支架或相似的支承物上，可固定地或可活動(dòng)地安裝。
本發(fā)明并未僅局限于食品柜上，因?yàn)槿魏紊唐肪捎蒙鲜龇绞奖还鈱W(xué)地閱讀。在一個(gè)零售場(chǎng)合中，例如衣店中，防盜標(biāo)簽失效器354將更為有用。
圖31表示一個(gè)可拆卸地安裝在一個(gè)為前所述的可彎曲臂362上的槍狀頭360。在臂362的一端上支承了機(jī)電連接器366的一部分364，該連接器的配合部分368支承在頭360上。因此，該操作頭360可以取下用作手持操作頭，或用于修理及維護(hù)的目的。該臂362的另一端與一基座370相連接，支放在支承面372上。在工作站模式中，射出的光束對(duì)準(zhǔn)在位于操作頭下面的標(biāo)記上，或者在手持模式中該光束對(duì)準(zhǔn)在手前方的標(biāo)記上。
圖32表示適用于慣用右手及慣用左手使用者的另一裝置，如在前面結(jié)合圖20及21所討論的。如前所述的一個(gè)激光/光學(xué)組件28在掃描時(shí)在雙頭箭頭374所示方向上振蕩。一個(gè)導(dǎo)光部件376，它最好是用能透光材料作的，被放置在從組件28發(fā)出的光束的光路中。借助于從殼378上向外伸出的一柄可使該部件376被定位在實(shí)線所示位置或虛線所示位置上。在實(shí)線位置上時(shí)，該部件376將光束引導(dǎo)到偏離原來(lái)直線路徑右方約10°至15°的方位上，以適合慣用左手的使用者。在虛線位置上時(shí)，該部件376將光束引導(dǎo)到偏離原來(lái)直線路徑左方約10°到15°的方位上，以適合慣用右手的使用者。
應(yīng)該理解到，上述的每種部件，或兩種或多種合在一起也可以在不同于上述結(jié)構(gòu)的另外類型結(jié)構(gòu)中作出有效應(yīng)用。
雖然本發(fā)明是以具有可移動(dòng)激光、光學(xué)系統(tǒng)及傳感部件無(wú)鏡式掃描器的實(shí)施形式進(jìn)行圖解與描述的，這并不意味被局限在所述細(xì)節(jié)上，因?yàn)樵谌魏畏矫娌黄x本發(fā)明的精神是可以作出種變型與結(jié)構(gòu)變化的。
無(wú)需進(jìn)一步分析，以上的描述已如此全面地展示了本發(fā)明的要點(diǎn)，以致他人利用現(xiàn)有的知識(shí)很容易將本發(fā)明用到各種應(yīng)用中去，只要他從現(xiàn)有技術(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)沒(méi)有忽略本發(fā)明一般與特殊方面真正基本的結(jié)構(gòu)特征即可。因此這些應(yīng)用應(yīng)該也必須理解成是在與以下權(quán)利要求等效的含義與范圍中。
作為新的發(fā)明及需要被專利證書(shū)保護(hù)的內(nèi)容記載在所附的權(quán)利要求書(shū)中。
本發(fā)明包括以下的實(shí)施例1、一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的光掃描系統(tǒng)中的掃描裝置，它包括(A)用于發(fā)射光束的一個(gè)光源部件;
(B)一個(gè)光學(xué)部件，用于光學(xué)地校正光束并將光束沿光路對(duì)準(zhǔn)到位于系統(tǒng)外一參考面附近的標(biāo)記上;
(C)一個(gè)光檢測(cè)器部件，它具有一個(gè)視野并用于至少檢測(cè)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光的一部分，及用于產(chǎn)生出代表被檢測(cè)光強(qiáng)度的電信號(hào);
(D)一個(gè)掃描部件，用于至少對(duì)光束及視野中的一個(gè)進(jìn)行掃描;
(E)一個(gè)電連接部件，用于從光檢測(cè)器部件上導(dǎo)出電信號(hào);
(F)所有的所述部件被一起安裝在一個(gè)共同的組件中構(gòu)成了一個(gè)緊湊的，輕重量的掃描模塊;及(G)將掃描模塊以可互換模塊方式安裝在不同構(gòu)型的殼中。
(1)根據(jù)1所述的裝置，其中一個(gè)殼是具有一鍵盤，一顯示器及一可充電電池組的手持終端。
(2)根據(jù)1所述的裝置，其中一個(gè)殼包括一個(gè)用于手動(dòng)起動(dòng)掃描的閱讀控制部件。
(3)根據(jù)1所述的裝置，其中一個(gè)殼具有園柱體形狀并且具有適合被使用者手持的尺寸。
(4)根據(jù)1所述的裝置，其中安裝裝置包括用于將一個(gè)殼支承在使用者手腕上的裝置。
(5)根據(jù)所述(4)的裝置，其中支承裝置包括一個(gè)至少部分地圍繞使用者手腕的帶。
(6)根據(jù)1所述裝置，其中安裝裝置包括用于將一個(gè)殼支承在使用者手背上的裝置。
(7)根據(jù)所述(6)的裝置，其中支承裝置包括一個(gè)手套，在其上至少支承所述一個(gè)殼的一部分。
(8)根據(jù)1所述的裝置，其中安裝置包括將一個(gè)殼支承在使用者手指上的裝置。
(9)根據(jù)所述(8)的裝置，其中支承裝置包括一個(gè)至少部分地圍繞使用者手指的環(huán)。
(10)根據(jù)1所述的裝置，其中支承裝置包括將一個(gè)殼支承在一個(gè)可移動(dòng)手推車上的裝置。
(11)根據(jù)所述(10)的裝置，其中手推車是具有一支架的購(gòu)貨車，在該支架中保持著一個(gè)可取下的殼。
(12)根據(jù)所述(10)的裝置，其中手推車包括一個(gè)鍵盤，一個(gè)顯示器，一個(gè)秤及一個(gè)打印機(jī)。
(13)根據(jù)所述(10)的裝置，其中手推車包括一個(gè)袋的支架，用以將袋保持在豎直位置，及一個(gè)用來(lái)封袋口的封袋口裝置。
(14)根據(jù)1所述裝置，其中一個(gè)殼安裝在一個(gè)可彎曲臂的一端上，該臂用來(lái)調(diào)節(jié)所述該殼相對(duì)標(biāo)記的位置，所述的殼包括一個(gè)鍵盤，一個(gè)顯示器及一個(gè)用于閱讀編碼卡的卡片閱讀器。
(15)根據(jù)所述(14)的裝置，其中所述的一個(gè)殼包括一個(gè)秤及一個(gè)打印機(jī)。
(16)根據(jù)所述(14)的裝置，其中所述的一個(gè)殼包括一個(gè)監(jiān)視標(biāo)簽失效器。
(17)根據(jù)所述(14)的裝置，其中安裝裝置包括一個(gè)可拆卸的機(jī)電連接器，它的一部分在臂的所述端上，而一個(gè)配合部分在所述的一個(gè)殼上。
(18)根據(jù)1所述裝置，還包括將一個(gè)殼變換成供使用者的一個(gè)慣用手使用的裝置，所述變換裝置包括將光束引導(dǎo)到兩個(gè)路線的一個(gè)上的裝置。
2、一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的不用手持的掃描系統(tǒng)，包括
(A)具有一個(gè)窗的殼;
(B)在殼中的可起動(dòng)的光電掃描器裝置，用于將光束經(jīng)窗射出到待閱讀標(biāo)記上用來(lái)掃描標(biāo)記，并且用于對(duì)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光進(jìn)行檢測(cè)以產(chǎn)生代表標(biāo)記的電信號(hào);
(C)用于將殼設(shè)置在操作者手臂上的裝置;及(D)利用操作者的手相對(duì)臂的運(yùn)動(dòng)起動(dòng)掃描器裝置對(duì)標(biāo)記開(kāi)始閱讀的起動(dòng)裝置。
(19)根據(jù)2所述系統(tǒng)，還包括用以手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)的裝置及用于顯示信息的顯示裝置，所述數(shù)據(jù)輸入裝置及顯示裝置安裝在殼上，與掃描裝置在一起組成一個(gè)整體的掃描器及數(shù)據(jù)終端。
(20)根據(jù)2所述系統(tǒng)，還包括位于操作者手腕附近的窗，并由其中射出光束，該光束在操作者手背上方對(duì)準(zhǔn)在沿操作者伸出的食指所指的大致方向上。
(21)根據(jù)2所述系統(tǒng)，其中起動(dòng)裝置包括一個(gè)利用操作者手腕的彎曲能使其在開(kāi)關(guān)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的起動(dòng)開(kāi)關(guān)。
(22)根據(jù)所述(21)的系統(tǒng)，其中該開(kāi)關(guān)包括安裝在殼上的一個(gè)可移動(dòng)的附件。
(23)根據(jù)所述(22)的系統(tǒng)，其中該附件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼上并覆蓋在操作者的手背上。
(24)根據(jù)所述(22)的系統(tǒng)，其中該附件是一個(gè)裝在殼上并從殼側(cè)向偏伸出的一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)桿，所述長(zhǎng)桿延伸在操作者手的食指與姆指之間。
3、一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的方法，包括以下步驟
(A)將具有一個(gè)窗的可起動(dòng)光電掃描器設(shè)置在一個(gè)操作者的手臂上;及(B)利用操作者的手相對(duì)于臂的運(yùn)動(dòng)起動(dòng)該掃描器，以便將光束經(jīng)該窗射出到待閱讀標(biāo)記上，掃描該標(biāo)記，并檢測(cè)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光，用于產(chǎn)生出代表標(biāo)記的電信號(hào)。
(25)根據(jù)3所述的方法，其中起動(dòng)步驟是利用將操作者向外伸出的食指對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并在操作者手腕彎曲的同時(shí)食指掃過(guò)標(biāo)記上方的空間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
(26)根據(jù)3所述的方法，其中起動(dòng)步驟是由將一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)的附件覆蓋在操作者的手背上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
(27)根據(jù)3中所述的方法，其中起動(dòng)步驟是將起動(dòng)開(kāi)關(guān)的一個(gè)附件延伸在操作者手的食指與姆指之間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的光掃描系統(tǒng)中的掃描裝置，它包括(A)用于發(fā)射光束的一個(gè)光源部件；(B)一個(gè)光學(xué)部件，用于光學(xué)地校正光束并將光束沿光路對(duì)準(zhǔn)到位于系統(tǒng)外一參考面附近的標(biāo)記上；(C)一個(gè)光檢測(cè)器部件，它具有一個(gè)視野并用于至少檢測(cè)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光的一部分，及用于產(chǎn)生出代表被檢測(cè)光強(qiáng)度的電信號(hào)；(D)一個(gè)掃描部件，用于至少對(duì)光束及視野中的一個(gè)進(jìn)行掃描；(E)一個(gè)電連接部件，用于從光檢測(cè)器部件上導(dǎo)出電信號(hào)；(F)所有的所述部件被一起安裝在一個(gè)共同的組件中構(gòu)成了一個(gè)緊湊的，輕重量的掃描模塊；及(G)將掃描模塊以可互換模塊方式安裝在不同構(gòu)型的殼中。
2.一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的光掃描系統(tǒng)的裝配方法，包括以下步驟(A)由一個(gè)光源部件發(fā)射出一個(gè)光束;(B)光學(xué)地校正由光源部件產(chǎn)生的光束，并沿光路將該光束對(duì)準(zhǔn)到位于系統(tǒng)外一參考面附近的標(biāo)記上;(C)利用具有一視野的光檢測(cè)器部件至少檢測(cè)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光的一部分，并產(chǎn)生出一個(gè)代表被檢測(cè)的光強(qiáng)度的電信號(hào);(D)利用一個(gè)掃描裝置至少對(duì)光束及視野中的一個(gè)進(jìn)行掃描;(E)利用電連接部件從光檢測(cè)器部件將電信號(hào)導(dǎo)出;(F)將所有的所述部件一起裝配在一個(gè)共同的組件中并構(gòu)成了一個(gè)緊湊的、輕重量的掃描模塊;及(G)將掃描模塊用可互換模塊方式安裝到不同構(gòu)型的殼中。
3.一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的不用手持的掃描系統(tǒng)，包括(A)具有一個(gè)窗的殼;(B)在殼中的可起動(dòng)的光電掃描器裝置，用于將光束經(jīng)窗射出到待閱讀標(biāo)記上用來(lái)掃描標(biāo)記，并且用于對(duì)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光進(jìn)行檢測(cè)以產(chǎn)生代表標(biāo)記的電信號(hào);(C)用于將殼設(shè)置在操作者手臂上的裝置;及(D)利用操作者的手相對(duì)臂的運(yùn)動(dòng)起動(dòng)掃描器裝置對(duì)標(biāo)記開(kāi)始閱讀的起動(dòng)裝置。
4.一種用于閱讀具有不同光反射率部分的標(biāo)記的方法，包括以下步驟(A)將具有一個(gè)窗的可起動(dòng)光電掃描器設(shè)置在一個(gè)操作者的手臂上;及(B)利用操作者的手相對(duì)于臂的運(yùn)動(dòng)起動(dòng)該掃描器，以便將光束經(jīng)該窗射出到待閱讀標(biāo)記上，掃描該標(biāo)記，并檢測(cè)由標(biāo)記反射出的可變強(qiáng)度光，用于產(chǎn)生出代表標(biāo)記的電信號(hào)。
全文摘要
在使用激光、光學(xué)系統(tǒng)及掃描器部件的條形碼標(biāo)記掃描系統(tǒng)中，一種無(wú)鏡式掃描器是在一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置上安裝了這些部件中的一個(gè)或多個(gè)，用來(lái)使其圍繞一個(gè)軸線或在一平面內(nèi)作重復(fù)性往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)掃描。所述這些部件一起安裝在一個(gè)共同的組件中以構(gòu)成一個(gè)緊湊的、輕重量的掃描模塊，該模塊以可互換模塊的方式安裝在不同構(gòu)型的殼中。
文檔編號(hào)G06K7/14GK1078566SQ92103189
公開(kāi)日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1992年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月13日
發(fā)明者鮑里斯·米特里斯基, 馬克·克里切夫, 愛(ài)德華·巴坎, 霍華德·M·斯?jié)姷? 杰羅姆·斯沃茨, 約瑟夫·桑多 申請(qǐng)人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社