微型一體化圖像及條碼識讀模組及其應用裝置的製作方法
2023-09-17 20:42:50 2
專利名稱：微型一體化圖像及條碼識讀模組及其應用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像及條碼識讀模組及其應用裝置，特別是涉及一種微型一體化 的圖像及條碼識讀模組及其應用裝置。
背景技術：
條碼掃描裝置現已普遍使用於各超市貨賣場，以用來有效率地處理將料號或價格 以條碼方式來編碼的商品。有關條碼掃描裝置的操作原理已可見於許多現有技術中，例如 公告號碼179959號臺灣專利、美國專利US5，932，860號。在條碼掃描裝置中，條碼識讀模組是非常重要的部件。目前，條碼識讀模組包括設 置在一個以上的電路板上的照明組件、電信號處理電路、圖像傳感器及解碼電路。例如，美 國專利5，780』 834號揭示的光學閱讀器具有多個電路板，包括用於設置照明LED的LED板、 用於設置圖像傳感器和處理圖像傳感器所產生信號的電路的「成像板」及用於設置攝像和 解碼電路的「模板」。美國專利5，521，366號揭示了具有後印刷電路板、前印刷電路板和安 裝有LED的LED電路板的組件殼體。上述具有一個以上電路板的光學閱讀器的裝配要求將分離的電路板安裝到閱讀 器的分離的內部結構上並提供多個電路板之間的電性連接。除了裝配要求高、難度大之外， 多個電路板的設計要求增大集成有電子器件的光學閱讀器殼體的尺寸。對於日益發展的小 型化、集成化技術趨勢來說，這種結構顯然不符合當前的發展，因此需要提供一種製作更容 易、成本更低、結構更簡單的光學閱讀器。其中，條碼識讀模組是光學閱讀器中的重要組成 部件，其集中了照明LED、瞄準LED、圖像傳感器及解碼電路等。針對條碼識讀模組進行改 進，即可以很大程度上減小光學閱讀器的尺寸。中國專利第ZL200620077313. 8號專利揭示 了通過在鏡頭和圖像傳感器的感光面之間設置一塊反射鏡片，在保證入射光線在模組內的 行程總長不變的前提下，使模組在水平方向上的長度縮短，從而縮小模組體積的一種技術 方案。然而，該技術方案仍有可改善空間，以進一步縮小模組體積。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明解決的技術問題是提供一種具有更小體積、結構簡 單的微型一體化圖像及條碼識讀模組。本發明還提供一種具有上述圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其具有更小體積及 結構簡單。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的一種圖像及條碼識讀模組其包括可採集圖像及條碼的鏡頭、接收鏡頭採集的圖像 及條碼並處理轉化為信號的圖像傳感器及具有對圖像傳感器處理後的信號進行解碼以完 成識讀的解碼電路的解碼電路板。所述圖像傳感器設置在解碼電路板上。進一步地，所述圖像傳感器具有感光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的 感光面的垂直軸心線位於同一直線上。
所述圖像傳感器具有感光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的感光面的垂 直軸心線具有大於零度的夾角。一反射鏡片設置在鏡片與圖像傳感器之間，入射光線經過鏡頭、反射鏡片到達圖 像傳感器的感光面。所述反射鏡片與鏡頭的垂直軸心線呈範圍為40° 50°的夾角，所述感光面的 垂直軸心線與鏡頭的軸心線呈範圍為80° 100°的夾角。該圖像及條碼識讀模組還包含安裝支架，具有解碼電路及圖像傳感器的解碼電路 板組裝於安裝支架的後部或者上、下兩側位置之一。本發明的技術方案還可以這樣實現一種具有上述圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其包括一用於採集圖像及條碼的 識讀窗口、設於所述圖像及條碼識讀模組的應用裝置內的核心控制單元、為所述核心控制 單元提供電力的電源模組，以及用於進行圖像和條碼識讀的圖像及條碼識讀模組。該圖像 及條碼識讀模組包括可採集圖像及條碼的鏡頭、接收鏡頭採集的圖像或條碼並處理為信號 的圖像傳感器及具有對圖像傳感器處理後的信號進行解碼以完成識讀的解碼電路的解碼 電路板。所述圖像傳感器設置在解碼電路板上。進一步地，所述圖像傳感器具有感光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的 感光面的垂直軸心線位於同一直線上。所述圖像及條碼識讀模組還包括一反射鏡片，其設置在鏡片與圖像傳感器之間， 入射光線經過鏡頭、反射鏡片到達圖像傳感器的感光面。該應用裝置還包括液晶模塊，其提供用戶操作提示及圖像或條碼查詢結果顯示。與現有技術相比，本發明的有益效果是一體化設計的圖像傳感器與解碼電路有 效減小了圖像及條碼識讀模組的體積。
圖1是表示本發明第一實施方式的圖像及條碼識讀模組的部分立體分解圖；圖2是表示本發明第一實施方式的圖像及條碼識讀模組的光路示意圖；圖3是表示根據本發明第二實施方式的圖像及條碼識讀模組的光路示意圖；圖4是表示根據本發明最佳實施方式的圖像及條碼識讀模組的應用裝置的立體 組合圖；圖5是表示根據本發明最佳實施方式的圖像及條碼識別模組的應用裝置的系統 原理圖。
具體實施例方式現在，將參考附圖來詳細地描述本發明的具體實施方式
。在這些圖中，用相同的標 記表示相同或相似的元件，即使在不同圖中描述它們。參考圖1及圖2所示，為本發明第一實施方式的圖像及條碼識讀模組100的部分 立體視圖及光路示意圖。該圖像及條碼識讀模組100包括安裝支架1、與安裝支架1 一體設 置或者呈組裝關係的鏡頭支架14及瞄準光源支架15、收納於鏡頭支架14內的鏡頭2、包含 收納於瞄準光源支架15內的瞄準光源(未圖示)及若干照明光源51的光源組件、組設有照明光源51的光源板5、裝設有圖像傳感器41的解碼電路板4及位於鏡頭2與圖像傳感器 41之間用來減小入射光線水平方向行程的反射鏡片3。光源板5呈平板狀並裝設有六個照明光源51 (通常為LED燈)、開設有一大一小兩 個開孔，分別作為鏡頭開孔52及照明光源開孔53。光源板5四個邊角均開設有安裝孔54， 用來與安裝支架1通過螺釘組裝為一體。安裝支架1呈長方體構型並具有由左、右側壁11、12及底壁13圍設形成的U形框 體10及組裝至框體10後部的背板17。本案的特別之處在於圖像傳感器41與解碼電路共同組設在同一電路板上，也就 是解碼電路板4，二者不用再分開設置在不同電路板上，大大減小了圖像及條碼識讀模組 100的體積同時使生產製造過程簡單化。反射鏡片3設置在鏡頭2與圖像傳感器41的感光面410之間並呈一定角度擺放。 鏡頭2內設有光學透鏡6，感光面410的垂直軸心線與鏡頭2的軸心線形成夾角θ，該夾角 θ範圍為80° 100°，反射鏡片3與鏡頭2的軸心線之間形成一個夾角α，該夾角α範 圍為40° 50°。外部條碼7通過光學透鏡6經反射鏡片3反射，成像在圖像傳感器41 的感光面410上，感光面410接收到外部條碼7的成像後，將它轉化為數位訊號，並將數字 信號傳輸至解碼電路板4上的解碼電路(未圖示)進行解碼處理。當夾角θ等於90°或 者夾角α等於45°時，反射鏡片3傳送外部條碼7的成像效果最佳。如此光學鏡頭6到反 射鏡片3的距離為Li，反射鏡片3到感光面410的距離為L2，L1+L2 = L，本發明L2利用成 像及條碼識讀模組100的縱向空間，從而實現成像及條碼識讀模組100水平方向的長度縮 短了 L2的距離。請參閱圖3，其為本發明圖像及條碼識讀模組100的又一實施方式。本實施方式中 的圖像及條碼識讀模組100並未採用反射鏡片3結合一體化圖像傳感器41及解碼電路板 4的設計，而是單純利用圖像傳感器41及解碼電路板4 一體化的設計來減小本發明圖像及 條碼識讀模組100的體積，實現小型化、緊湊化的設計。在本實施方式中，外部條碼7通過 光學透鏡6直接成像在圖像傳感器41的感光面410上，感光面410接收到外部條碼7的成 像後，將它轉換為數位訊號並傳輸至與圖像傳感器41 一體設計的解碼電路板4上的解碼電 路進行解碼處理。圖4及圖5揭示了本發明圖像及條碼識讀模組100所應用的應用裝置200的立體 視圖及系統原理圖。該應用裝置200包括由蓋體8及座體9組成的外殼及容納於外殼內部 的電子器件。進一步地，應用裝置200的電子器件包括一進行核心控制的CPU核心板101、與所 述CPU核心板101電性連接並可接收該CPU核心板101輸出的產品信息的液晶模塊105、與 所述CPU核心板101可拆裝地電性連接並可為該CPU核心板101提供電力的POE模塊106， 以及另一電性連接所述CPU核心板101並可為CPU核心板101供電的電源模塊107和電源 接口 1071。所述CPU核心板101還可拆裝地電性連接RFID模塊103、GPRS無線模塊104， 和GPIO模塊102等功能模塊，並可與這些功能模塊交互通信，同時，這些功能模塊均可由該 CPU核心板101提供驅動電力並控制其執行命令。所述應用裝置200還包括一與所述CPU 核心板101電性連接的調試接口 109，用戶可通過所述調試接口 109調試配置所述CPU核心 板101以及電性連接所述CPU核心板101的其他功能模塊。
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其中，所述液晶模塊105用於指導客戶操作和顯示查詢結果；所述POE模塊106可 以通過物理網絡線給所述CPU核心板101供電；所述電源接口 1071可連接外部的電源適配 器，優選的，該電源適配器可向該電源接口 1071輸入12V電壓的電力，所述電源模塊107可 將該12V電壓的電力轉換為所述應用裝置200所需要的5V和3. 3V電壓；所述該CPU核心 板101還電性連接有一擴展集線器，所述擴展集線器用於進一步擴展該CPU核心板101功 能，在本發明最佳實施方式中，所述擴展集線器為一 USB集線器108，其可以進一步可拆卸 地電性連接可與外部設備通訊的藍牙模塊1081、網絡模塊1083，並為所述藍牙模塊1081、 網絡模塊1083提供驅動電力，所述網絡模塊1083可為具有RJ45埠的有線網絡模塊，也 可為具有WIFI功能的無線網絡模塊，在本發明最佳實施方式中，所述網絡模塊1083是具有 WIFI功能的無線網絡模塊。另外，所述USB集線器108還可拆裝地電性連接有本發明用於 識讀圖像及條碼信息的圖像及條碼識讀模組100，並為該圖像及條碼識讀模組100提供驅 動電力，所述圖像及條碼識讀模組100可自由拆裝於所述USB集線器108，在本發明中的圖 像及條碼識讀模組100與解碼電路板4集成為一體設置，以其使得所述應用裝置200更為 精簡、體積更為小巧。所述GPIO模塊102具有兩路輸入和兩路輸出的交互信號，用於門禁、 指示燈、蜂鳴器等裝置；所述RFID模塊103應用於13. 56MHz非接觸式高集成度IC卡讀寫 應用；所述GPRS無線模塊104可以通過GPRS方式與外界進行通訊。值得一提的是上述 RFID模塊103、GPRS無線模塊104、網絡模塊1083、藍牙模塊1081可以統稱為本發明應用 裝置200的通訊模組。在本發明最佳實施方式中，當使用應用裝置200掃描到一維條碼或二維圖像時， 客戶根據液晶模塊105的提示，將待查詢的條碼或圖像通過應用裝置200的識讀窗口讀入， 通過內部設置的圖像及條碼識讀模組100的處理後傳送至解碼電路板4解碼後還原成可 提供給主機的需要條碼或圖像信息。主機接收到該條碼或圖像信息後，通過應用程式查詢 資料庫與該圖像和條碼相匹配的產品信息，如產品的價格、圖像等信息，並反饋至應用裝置 200，該應用裝置200即可在液晶模塊105上顯示查詢結果。亦即，本發明的應用裝置200具有將圖像傳感器41與解碼電路板4集成為一體設 置的圖像及條碼識讀模組100，其結構更為精簡、體積更為小巧。當然，以上只是本發明應用裝置200的一種應用方式，其還可以應用在手持式光 學閱讀器、座體式光學閱讀器等。儘管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施方式，但是本領域的普通技術人 員將意識到，在不脫離由所附的權利要求書公開的本發明的範圍和精神的情況下，各種改 進、增加以及取代是可能的。
權利要求
一種圖像及條碼識讀模組，其包括可採集圖像或者條碼的鏡頭、接收鏡頭採集的圖像或者條碼並處理轉化為信號的圖像傳感器及具有對圖像傳感器處理後的信號進行解碼以完成識讀的解碼電路的解碼電路板；其特徵在於所述圖像傳感器設置在解碼電路板上。
2.根據權利要求1中所述的圖像及條碼識讀模組，其特徵在於，所述圖像傳感器具有 感光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的感光面的垂直軸心線位於同一直線上。
3.如權利要求1中所述的圖像及條碼識讀模組，其特徵在於，所述圖像傳感器具有感 光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的感光面的垂直軸心線具有大於零度的夾角。
4.如權利要求3中所述的圖像及條碼識讀模組，其特徵在於，圖像及條碼識讀模組還 包括設置在鏡片與圖像傳感器之間的反射鏡片，入射光線經過鏡頭、反射鏡片到達圖像傳 感器的感光面。
5.如權利要求4中所述的圖像及條碼識讀模組，其特徵在於，所述反射鏡片與鏡頭的 垂直軸心線呈範圍為40° 50°的夾角，所述感光面的垂直軸心線與鏡頭的垂直軸心線 呈範圍為80° 100°的夾角。
6.如權利要求1中所述的圖像及條碼識讀模組，其特徵在於，圖像及條碼識讀模組還 包含安裝支架，具有解碼電路及圖像傳感器的解碼電路板組裝於安裝支架的後部或者上、 下兩側位置之一。
7.一種具有上述圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其包括用於採集圖像及條碼的識讀 窗口、設於所述應用裝置內的核心控制單元、為所述核心控制單元提供電力的電源模組、以 及用於進行圖像和條碼識讀的圖像及條碼識讀模組；該圖像及條碼識讀模組包括可採集圖 像或者條碼的鏡頭、接收鏡頭採集的圖像或者條碼並處理轉化為信號的圖像傳感器及具有 對圖像傳感器處理後的信號進行解碼以完成識讀的解碼電路的解碼電路板；其特徵在於 所述圖像傳感器設置在解碼電路板上。
8.如權利要求7中所述的圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其特徵在於，所述圖像傳 感器具有感光面，其中鏡頭的垂直軸心線與圖像傳感器的感光面的垂直軸心線位於同一直 線上。
9.如權利要求7中所述的圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其特徵在於，所述圖像及 條碼識讀模組還包括一反射鏡片，其設置在鏡片與圖像傳感器之間，入射光線經過鏡頭、反 射鏡片到達圖像傳感器的感光面。
10.如權利要求7中所述的圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其特徵在於，所述應用裝 置還包括液晶模塊，其提供用戶操作提示及圖像或條碼查詢結果顯示。
全文摘要
本發明提供了一種微型一體化圖像及條碼識讀模組，其包括可採集圖像或者條碼的鏡頭、接收鏡頭採集的圖像或者條碼並處理轉化為信號的圖像傳感器及具有對圖像傳感器處理後的信號進行解碼以完成識讀的解碼電路的解碼電路板。所述圖像傳感器設置在解碼電路板上。本發明還提供具有上述圖像及條碼識讀模組的應用裝置，其具有圖像傳感器與解碼電路共同設置在解碼電路板上的圖像及條碼識讀模組。與現有技術相比，本發明的有益效果是圖像及條碼識讀模組及其應用裝置結構更簡潔，體積更小巧。
文檔編號G06K7/10GK101887505SQ20091026199
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者陳文傳, 陳瑞琳, 陳立峰 申請人:福建新大陸自動識別技術有限公司