[发明专利]用于读取器设备的光学系统的照明装置

说明书

一种用于读取器设备的光学系统的照明装置，包括：光源(3)，其围绕环形中空体(2)同心地布置；外部光反射器(5)，其用于重新定向光以对其端部(5b)处的区域照明；以及反射器元件(8)，其具有镜面磨光外表面(8a)。外部光反射器(5)的内壁(6)由反射材料制成，并且具有：第一部分(6a)，其具有从近端(5a)向具有最大截面的第一区域(6b)增大的截面；和第二部分(6c)，其具有从第一区域(6b)向具有最小截面的第二区域(6d)减小的截面。反射器元件(8)配置在光源(3)的前方以使光朝向外部光反射器(5)的第一部分(6a)重新定向。照明装置(1)以减小的空间实现了高光学效率和对于待读取的标记的均匀照明，避免了镜面反射。

技术领域

本发明包括在安全追踪和溯源系统的领域中，更具体地，包括在用于读取和/或认证印刷在物体上的标记(诸如用发光墨水印刷的发光标记等)的装置的领域中，其中该标记能够是图案、徽标、1D或2D条形码、或者任何其它符号或识别码。特别地，本发明涉及由标记读取器使用以照明并捕获标记的光学和照明装置。读取器可以是例如手持式装置、光学扫描仪或者安装在生产/分配线上的任何读取设备。

背景技术

手持式读取器通常用于扫描物品或物体表面上的标记。该标记可以实施为线性条形码、矩阵条形码或包括与物品相对应的识别数据的任意其它图案。物品表面上的标记常常是不可见的或几乎不可见的(类似于用发光墨水(例如磷光或荧光墨水)印刷的图案)，和/或仅在用便于使标记的发光材料发光的光谱的UV(紫外)、VIS(可见)或IR(红外)区域中的特殊激发光照明时才能被检测到。例如，如果标记是墨水在可见光谱范围内被激发并在IR光谱范围发光的条形码，则需要有效且均匀的照明来节省手持式读取器的电池功率，这是因为由不均匀照明引起的对所测量强度的任何调制都能够妨碍读取条形码的操作。此外，即使标记能够用可见光检测到，其尺寸也可能小或者其可能包括小尺度的精细细节，使得所述标记难以读取，这使得良好的照明条件成为必要。

用于光学扫描仪的传统光源包括尤其是白炽灯、闪光灯和LED等，其在UV、可见或IR区域发光，通常用于从约250nm至约1μm的波长。用于扫描仪的传统光电检测器是CMOS或CCD型的相机、光电二极管(单个或阵列)、光电晶体管或光敏电阻回路、线性CMOS或CCD传感器。

传统的光学扫描仪(无论是手持式还是固定式)通常包括：光源，其可以包括滤光器，用于利用适当的光对物品上的区域照明；光导照明器(其可以包括聚焦部件)，其用于适当地将光从光源传递到所述区域；用于收集从所述区域反射的光并将其传送回光电检测器或图像传感器的部件；处理单元，其用于分析由图像传感器传递的信号并且检测/读取或解码与位于所述区域内的标记相关联的数据；以及控制单元，其用于控制照明光源和处理单元。

其它传统的读取器检测被光源激发的由标记发出的发光。在这种情况下，发光通过发光滤光器(即，发射光滤光器)传送到光电检测器或图像传感器。当被照明的基板是高反射性的并且照明处于与发射带具有一些串扰(cross-talk)的宽带中(并且在照明完全停止之前开始发射检测)时，读取器也必须配备有激发滤光器。干涉性的激发滤光器可用于减少镜面反射；然而，这些滤光器难以设计、非常昂贵，并且由于在它们的表面上非垂直入射时发生的“蓝移”而可能实质上改变了照明均匀性图案。

光学扫描仪的一个典型问题是均匀地并且以足够的光强度在物品的包括标记的反射表面的水平面上对区域照明，使得扫描仪的检测器能够从反射光读取所述标记，同时使杂散光最小化并且避免被照明的表面上的“热点”或镜面反射，其中“热点”或镜面反射降低对比度并可能引起严重的图像处理问题。如果图像传感器饱和，则标记的检测也可能失败。当标记被印刷在弯曲的反射表面上时，这个问题更加严重。

一些光学扫描仪使用一种光学系统，其中撞击到标记上的光的很大一部分直接来自光源而未经受任何反射或折射；然而，这种构造可能会遭受强镜面反射(在基板有助于镜面反射时)，这使得标记的读取困难。对于这种构造，例如，在用玻璃纸包裹的烟盒上印刷(数据矩阵)符号或直接在具有高反射表面的基板(例如，抛光的金属基板、光面纸、金属化的纸)上印刷(数据矩阵)符号的情况下，在标记上获得镜面反射的可能性高。