[发明专利]具有可变形透镜的激光扫描器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于读取标记的光学扫描系统领域，更具体地涉及用于增大光学扫描系统的工作范围的可变焦距透镜组件。

背景技术

已经开发出各种光学扫描装置来读取和解码光学标记，诸如目标(诸如标签)上的条形码符号。虽然早先的条形码扫描器设计成以相对近的距离读取符号，但是存在着以越来越大的距离(诸如在仓贮环境中)读取符号的需要。传统的光学扫描系统，诸如便携式条形码激光扫描器，由于对光学组件的约束而一般具有有限的工作范围。已经开发出具有附加的透镜或反射镜的机动化系统以沿着光路重新配置固定透镜组件，由此移动激光束腰并且增大扫描装置的工作范围。然而，这样的改进是复杂的并且增加了成本。

例如，美国专利No.4,916,318公开了一种安装到旋转轴的多边形镜，其将从激光源发出的激光束偏转到待扫描目标上。在扫描装置中，具有固定投影透镜，该固定投影透镜设置在激光源和多边形镜之间。诸如平面平行板的光学构件被移入和移出激光源的光束以改变激光束的束腰。该系统存在若干缺陷。将平面平行板移入和移出光束所需的机械元件是复杂的，具有许多通过滑轮、皮带等连接的移动部件。另一缺陷是工作范围受限于平面平行板的厚度。另外，该系统不紧凑，因此不适合用于便携式装置。

在另一个例子中，美国专利No.5,302,812公开了一种扫描装置，该扫描装置通过移动固定凸透镜组件来改变激光束腰的范围。通过激励电磁线圈来沿着光轴纵向移动固定透镜。扫描装置包括透镜支撑构件，该透镜支撑构件支撑在成对的片簧上以便其能够沿着光轴纵向振荡。永久磁体同样被片簧支撑。固定透镜的移动是通过改变由电磁线圈产生的场强度而实现的。相似于美国专利No.4,916,318中所公开的扫描装置，此系统是复杂的且增加了扫描装置的成本。

发明内容

因此，根据背景情况，本发明的一个目的是提供一种扫描装置，其包括激光源、具有可变形透镜元件的调焦装置以及致动器。

本发明的另一个目的是提供一种具有扩展的焦距范围的扫描装置，由此与以前的扫描装置相比，允许装置的用户以较大的距离范围译解诸如条形码的符号字符。

本发明的又一目的是提供一种调焦装置，其适于在最小焦距和最大焦距之间改变焦距。根据本发明的实施例，最小焦距和最大焦距之间的距离大于三十英尺。

根据本发明的实施例，致动器适于向可变形透镜元件施加力，该力在与从激光源发出的激光束的轴基本平行的方向上。

根据发明的另一实施例，可变形透镜元件的可变形表面被配置为在与所施加的力的方向相反的方向上变形。

本发明的另一目的是提供一种具有可变形透镜元件的调焦装置，该可变形透镜元件限定与邻近布置的物质的折射率的折射率差，其中该折射率差大于0.30。

附图说明

作为本发明的优选实施例的新的特征在权利要求中特别阐述。结合附图参考下面的描述可以最好地理解有关其结构和操作方法的本发明本身，在附图中：

图1是以横截面示出了现有技术的可变透镜元件的示意图；

图2是根据本发明的实施例的扫描装置的透视外部图；

图3是以横截面示出了图2中所示的扫描装置的示意图；

图4是用于解释图3中所示的可变焦距透镜组件的一个方面的示意图；

图5A是以横截面示出了根据图3的透镜元件的示意图；

图5B是以横截面示出了根据图3的透镜元件的示意图；

图6是以横截面示出了图3中所示的调焦装置的一个实施例的示意图；

图7是以横截面示出了图3中所示的调焦装置的第二实施例的示意图；以及

图8是以横截面示出了图3中所示的调焦装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

已经开发出改变透镜的焦距的透镜组件以扩展扫描装置的工作范围。电湿润透镜组件就是这样的一个例子，其中透镜的曲率根据所施加的电压而改变。尽管电湿润透镜对某些应用来说可以是有用的且可能是有益的，但它还是存在缺陷。