发明名称 绕射光束成型方法及用以提供增加条码扫描器工作范围之深度的装置
摘要 为能控制在条码扫描器中之电射光束传播,工作范围及光束之横截面,遂于此扫描器中使用绕射光学装置,以修改光束之振幅及(或)相位之分布。光束藉一罩而绕射,罩有复数个成片段部份形状之孔,此等片段部分配置于会聚透镜附近之通过光速横截面处。片段部分之大小系经设定及彼等之透射函数亦经选定(一片段部分例如有100%透射,另一片段部分则有50%透射),因此靠近及远离扫描器之条码均位于由不同片段所产生之远场绕射区域中,或在此等区域重叠之处,结果可使扫描器之工作区域延伸至高密度条码可予以解析之处。
申请公布号 TW244388 申请公布日期 1995.04.01
申请号 TW083105077 申请日期 1994.06.03
申请人 PSC公司 发明人 安娜.M.奎恩;杰依.M.伊斯特曼
分类号 G06K9/74 主分类号 G06K9/74
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种产生一般为单色光图型之方法,此单色光在一距离范围中具有预定之构形及方向,此方法包括将一光束沿在该范围中延伸之路径投射及利用一罩产生该光线之远场绕射而成型,以于垂直于该范围内之该路径之诸平面中,产生上述构形及方向,该罩具有复数个孔,该光束通过所有其中之孔,该光束在连续重叠及包括该范围之距离中提供远场绕射。2.根据申请专利范围第1项之方法,其中该投射步骤系以雷射装置实施,该成型步骤系藉限制光线之强度而实施,其方式为将透过该等复数个孔中之某一孔之该光线强度相对于透过该等孔之至少另一孔之光线而加以限制。3.根据申请专利范围第2项之方法,其中该限制步骤包括以具有不同透射率之材料形成该等孔,此材料设于与该等复数个孔中之该某一孔有别之该等孔中之至少另一孔中。4.根据申请专利范围第1项之方法,其中该成型步骤系藉将该光线修正至一区域,光束在入该区域之前,先通过此区域,该区域具有复数个界定该等复数个孔之复数个片段部分,藉此由于该等复数个于该区域界定一较短距离之片段部分所产生之远场绕射,系与由于该等于该区域界定一较长距离之片段部分所产生之近场绕射相重叠,该等较短距离与较长距离系部分重合。5.根据申请专利范围第4项之方法,其中该投射步骤系予以实施以提供该光束,该光束大致为椭圆形光束,其主轴系沿有该等重合距离设于其上之一线而延伸。6.根据申请专利范围第4项之方法,进一步包括产生该发散光束光线之步骤,光束自该路径发散,其发散角度,对于垂直于该路径之第一线而言,较之亦垂直于该路径之第二线而言为大,而此路径垂直于该第一线,因此该光束之横截面沿该第一线为较短及沿该第二线为较长,该修正步骤系藉使该横过该区域之较短距离沿该第二线而实施。7.根据申请专利范围第6项之方法,其中该产生步骤藉助雷射二极体而得实施。8.根据申请专利范围第4项之方法,其中该投射步骤藉助一透镜而得实施,此透镜之一几何影像距离至少等于该较短距离之平方被该光线之波长除。9.根据申请专利范围第8项之方法,其中该透镜供具有较长距离之片段部分所修正之光线用之几何影像距离至少等于较长距离之平方被该光线之波长除。10.根据申请专利范围第1项之方法,其中该等孔彼此成同心方式。11.根据申请专利范围第1项之方法,其中该等孔以径向方向对称于一中心,此中心与该光束之中心重合。12.根据申请专利范围第1项之方法,其中该投射步骤藉助一透镜实施,在该光束抵达该罩以前,此透镜使该光线成平行。13.根据申请专利范围第1项之方法,其中该投射步骤进一步包括利用一元件将该光线聚焦之步骤,此元件于该工作范围之由远场绕射所提供之部分处聚焦,此远场绕射位于该范围之该部分之近端。14.根据申请专利范围第4项之方法,其中该修正步骤藉经选择之在该区域之较短及较长距离而实施,因此该构形沿其横截面有一尺寸,此尺寸至少在该范围之一实质部分中维持大致不变。15.根据申请专利范围第14项之方法,进一步包括于具有不同宽度之条形之条码上扫描该图形之步骤,俾可产生返回光线,由条码代表之符号由于此返回光线而得识别,于本方法中该修正步骤系用以选择该等较大及较短距离,以于该图形在经过该码之该等条形宽度而被扫描之方向,提供该图形之宽度。16.一种用以于一条码扫描器中使用以扫描码之条形之雷射光束成型之系统,使此光束在码之条形的宽度之扫描方向的横截面有一分辨影像之尺寸,此横截面相当小,可自扫描器之窗,在某一工作范围读取条码,该光束经由扫描器之窗读取条码,本系统包括于具有复数个孔之罩所提供之光束路径中设置一绕射元件,光束经由该等孔通过,该等孔沿该分辨尺寸及以彼此预定之关系设定其大小,此种预定关系使该场深度上之分辨尺寸减至最小。17.根据申请专利范围第16项之系统,其中该等孔之形状为在一尺寸为细长形及在大致与其成垂直之一尺寸为狭窄形,且系置于有该光束通过之一透镜之附近处,该细长尺寸定位于大致沿该码之条形之长度方向,该等孔较之沿该等孔之此细长尺寸之光束为长。18.根据申请专利范围第16项之系统,其中该等孔为具有一透镜之光学装置之一部分,此透镜使光束在其通过孔时成为平行。19.根据申请专利范围第16项之系统,其中该等孔为具有一透镜之光学装置之一部分,此透镜提供较之远场绕射区域近端距窗为远之一焦点,此远场绕射则系由于沿该分辨尺寸之方向该等较小之孔中之一孔产生。20.根据申请专利范围第16项之系统,其中该等孔一般系彼此成同心关系,以沿该分辨尺寸,彼此成内外侧关系而界定片段部分之大小。21.根据申请专利范围第20项之系统,其中该等内侧片段部分较之该等外侧片段部分具有更大之透射率。22.根据申请专利范围第20项之系统,其中该等外侧片段部分较之该等内侧片段部分具有更大之透射率。23.根据申请专利范围第20项之系统,其中该等片段部分为大致成线形条片,包括一中央条片及在此中央条片二侧之条片,该等内侧或外侧条片二者中之一可较另一者具有更大透射率。24.根据申请专利范围第20项之系统,其中该等片段部分为同心配置及大致为圆形,该等片段部分之内侧片段部分较之外侧之片段部分有较大之透射率,反之亦然。25.根据申请专利范围第20项之系统,其中该等片段部分大致为线形,其透射率于自内向外或自外向内连续渐增。26.根据申请专利范围第16项之系统,其中该等孔之大小系经设定,因此由于沿该分辨尺寸之方向之较小之孔所产生之远场绕射区域,系与由于沿该分辨尺寸之较大之孔所产生之近场绕射区域相互重叠,该等孔之大小为使该等区域跨过对应于该光束之分辨尺寸之一点,该光束之分辨尺寸在该工作范围为最小。27.根据申请专利范围第3项之方法,其中该成型步骤系藉将吸收光线之材料沈积于光学元件之表面上而实施。28.根据申请专利范围第3项之方法,其中该成型步骤系藉将吸收光线材料扩散于光学元件材料中而实施。图1为一光线图,显示根据本发明之一绕射光束成型及控制系统;图2为一与图1相似之图,但元件在不同关系位置;图3A为一横截面图,显示根据本发明经由光学装置以产生及投射光束及控制光束之传播及大小;图3B为类似于图3A之截面图,显示图3A中光束控制成型及遮罩光学装置之另一具体实施例;图3C为一示意图,显示包括图3A或3B之光学装置之一手持条码扫描器;图4,5,6及7为沿垂直于光轴方向之图,雷射光束即沿此光轴传播,图中显示根据本发明之不同具体实施例构形之遮罩;图8例示图4中示出之罩之透视函数;图9为一描绘图,显示罩如何将光束以有效方式分割成二部分之光束,此二光束再以有效方式相加而合并;图10显示在解析轴上之光束大小,此光束大小系由于在光束之解析方向或腰部(w)之具一定大小(a,A)之片段部分之故,其距透镜主平面有一距离,在主平面处由于透镜之故光束会聚开始;图11为类似图10之图,显示一种使用罩之系统,此罩与图7中者类似,且沿解析尺寸有三种不同孔之大小;图12-17为一光束之强度剖面图,剖面因绕射效应而成型,绕射效应由例如图4中所示之
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