折叠反射光的同时光学读取目标的方法和装置

摘要

在一种用于基于从目标反射回的光而光学读取目标的装置中，设置了具有第一光轴的成像透镜，使所述反射光进入成像透镜。设置了具有有效区域和不同于第一光轴的第二光轴的光电检测器。所述成像透镜将反射光会聚在光电检测器的有效区域上。折叠机构设置在成像透镜和光电检测器之间。所述折叠机构折叠成像透镜和光电检测器之间的反射光的光路，以调节光路的长度，同时保持第一和第二光轴中的每一个恒定。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请以于2003年10月10日提交的日本专利申请2003-352216为基础，并且要求它的优先权，因此其说明书在此被全部引用以供参考。

发明领域

本发明涉及一种用于光学读取如信息之类的目标的方法和装置。

技术背景

传统的手持式光信息读取器的目的在于读取作为目标的可光学读取的信息，例如条形码，二维码或其它类似的码。光信息读取器具有手持外壳、光电检测器、包含成像透镜的成像单元，以及由照明装置组成的读取单元。光电检测器、成像单元以及读取单元分别安装在外壳内。

在光信息读取器中，光线从照明装置中发出，穿过形成在外壳的一端即头部的读取窗口。所述光线照射在目标例如条形码上。基于照射光而从目标反射回的光穿过读取窗口进入成像单元。进入成像单元的光由成像透镜会聚在光电检测器上，在其上形成图像，使得与目标相应的图像被光电检测器拾取。

在光学信息读取器的上述光学读取结构中，读取距离的范围根据成像单元的光学特性例如成像透镜的焦距而预先确定，所述读取距离定义为读取窗口与可被光学信息读取器读取的目标之间的距离。因此，用户可以手持光学信息读取器的外壳将其定位，使得外壳的读取窗口位于距目标读取距离的位置或接近于读取距离的位置上，且所述读取窗口与目标相对。在对光学信息读取器的外壳的读取窗口定位之后，开始对上述目标的读取操作。

为了扩展读取距离的范围，近几年已经开发出了具有能够滑动成像透镜以调节该成像透镜焦点的机构的光学信息读取器。

日本未审定专利公开文本No.H7-319990公开了一种具有焦点调节机构的光学信息读取器的例子。

在已公开的光学信息读取器中，提供了一种包括球形螺纹(ball thread)机构和步进电机的焦点调节机构。球形螺纹机构和步进电机用于沿聚焦透镜的光轴直线地滑动聚焦透镜来调节该聚焦透镜的焦点。

已经公开的焦点调节机构的结构和调节操作相当复杂。具体的说，聚焦透镜的直线滑动结构使得焦点调节机构本身结构复杂和体积巨大。焦点调节机构的滑动部分例如聚焦透镜也可能相当笨重，导致滑动部分的滑动响应产生延迟。

发明内容

本发明是基于上述背景而提出的，从而，本发明的光学读取装置的每个优选实施例都设计有扩展其读取距离范围的简单结构。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于基于从目标反射回的光而光学读取目标的装置。在所述装置中，包含具有第一光轴的成像透镜，使所述反射光进入成像透镜。在所述装置中，包含具有有效区域和不同于第一光轴的第二光轴的光电检测器。所述成像透镜将反射光会聚在光电检测器的有效区域上。在所述装置中，包含有折叠机构。所述折叠机构设置在成像透镜和光电检测器之间，并配置为用于折叠成像透镜和光电检测器之间的反射光的光路，以调节光路的长度，同时保持第一和第二光轴恒定。

根据本发明的另一方面，提供了一种装置用于基于从目标反射回的光而光学读取目标。在所述装置中，包含了具有第一光轴的成像透镜，使所述反射光进入成像透镜。在所述装置中，包含了具有有效区域和第二光轴的光电检测器。所述成像透镜将反射光会聚在光电检测器的有效区域上。在所述装置中，包含有多个反射器。所述多个反射器设置在成像透镜和光电检测器之间。每个反射器都折叠成像透镜和光电检测器之间的反射光的光路。在所述装置中，包含有调节机构。所述调节机构配置为用于调节成像透镜与光电检测器之间的反射光的光路的长度，同时保持第一和第二光轴恒定。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于自目标反射回的光而光学读取目标的方法。所述反射光进入具有第一光轴的成像透镜，使得成像透镜将反射光会聚在具有第二光轴的光电检测器的有效区域内。在所述方法中，折叠成像透镜与光电检测器之间的反射光的光路，以调节成像透镜与光电检测器之间的反射光的光路的长度，同时使第一和第二光轴的每一个都保持恒定。

附图简述

通过下文中参考附图的对实施例的详细描述，本发明的其它目的和方面将更加明显，其中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的光学信息读取器的结构的部分示意性横截面图；

图2是示出图1所示的焦点调节机构的结构的示意图；

图3A是示出图1和2中所示的第一和第二反射器中每一个的第一状态的示意图，所述附图1和2是沿根据本发明第一实施例的图1中所示的外壳的横向观看的；

图3B是示出图1和2中所示的第一和第二反射器中每一个的第二状态的示意图，所述附图1和2是沿根据本发明第一实施例的图1中所示的外壳的横向观看的；

图3C是示出图1和2中所示的第一和第二反射器中每一个的第三状态的示意图，所述附图1和2是沿根据本发明第一实施例的图1中所示的外壳的横向观看的；

图4A是示出根据第一实施例的图1中所示的位移机构的结构的示意图；

图4B是示出根据第一实施例的图3A到3C中所示的第一和第二反射器的支承结构的示意性透视图；

图4C是示出根据第一实施例的图4A和4B中所示的位移机构的详细结构的透视图；

图4D是示出根据第一实施例的图3A到3C中示出的第一和第二反射器的布置的示意图；

图5是示出根据第一实施例的图1中示出的控制电路的功能性方框图；

图6A是示出根据第一实施例的配置为用于测量其单元与作为目标的标签之间距离的单元的示意图；

图6B是示出根据第一实施例的投影在标签上的读取视野的投影区的示意图；

图7A是示出根据本发明的第二实施例的焦点调节机构的结构的示意图；

图7B是图7A中所示的参考字符C所代表的圆形部分的放大图；以及

图8是示出根据本发明的第三实施例的焦点调节机构的结构的示意图。

发明详述

以下将参照附图描述本发明的实施例。在该实施例中，本发明用于手持式二维码读取器。

如图1所示，根据本发明的第一实施例的作为用于光学读取目标的装置的二维码读取器CR具有手持外壳1，例如，所述外壳1具有矩形平行六面体形状，其大小使用户可以单手握持。

二维码读取器CR配备有在外壳1的横向端侧设置的光学机构(光学读取机构)OM。在第一实施例中，外壳1的该横向端侧被称为“头侧”。光学机构OM用于读取二维码Q，例如QR编码，所述编码以印刷等方法写在目标上。作为目标，可以采用标签P，即一片纸或其它介质(参见图3A到3C)。标签可以粘贴在商品上，与普通的条形码相同。二维码Q包括信息，例如厂商序列号、名称、唯一识别号和商品的生产日期。

外壳1在其一横向端壁上形成一个读取窗口1a，例如，所述读取窗口具有矩形形状、且半透明。二维码读取器CR设置有电耦合到光学机构OR的控制电路CC、电耦合到控制电路CC的通信电路(未示出)、用作光学机构OR、控制电路CC、通信电路等部件的驱动电源的蓄电池(未示出)。

控制电路CC用于整体控制二维码读取器CR并执行解码处理。通信电路用于与二维码读取器CR的外部电路相通信。二维码读取器CR在其外壳1的一个纵向侧壁的外表面上形成有显示器和按键操作单元，其电耦合到控制电路CC。显示器用于显示控制电路CC发送的信息。按键操作单元允许二维码读取器CR的用户将信息输入到控制电路CC。

二维码读取器CR还配备有触发开关TS，其在图5中示出为功能块，所述触发开关设置在外壳1的另一纵向侧壁的外表面。触发开关使用户可以向控制电路CC指示测量操作和读取操作。最好将触发开关设置为允许用户以不同的第一和第二行程(stroke)将其推进。

即，当用户将触发开关推进第一行程时，例如半个行程，将执行测量操作的指令传送到控制电路CC，以使控制电路CC执行下述测量操作。当用户将触发开关推进第二行程时，例如满行程，将执行读取操作的指令传送到控制电路CC，以使控制电路CC和光学机构OM执行下述读取操作。

光学机构OM包括光电检测器2、成像透镜3、设置在光电检测器2与成像透镜3之间的焦点调节机构4、一对照明装置5和一对指示器(pointer)发光装置6a和6b，例如激光二极管(参见图6A)。

如图1、2、3A-3C和6A所示，成像透镜3具有镜筒3a和多个透镜元件3b，其最好同轴设置。成像透镜3具有预定光轴O1。成像透镜3设置在外壳1的中心部分，以使其光轴O1垂直于外壳1的一个横向侧表面延伸，在所述横向侧表面上形成有读取窗口1a。光电检测器2由例如CCD区域传感器构成。光电检测器2相对于成像透镜3位于外壳1的另一横向端侧(第一实施例中的背侧)靠近一个纵向侧表面。光电检测器2具有有效区域(感光区域)和预定的光轴。可以将光电检测器2设置为使其有效区域面对外壳1的一个横向端侧(读取窗口侧)，而且光轴O2例如以预定间隔Y平行于光轴O1(参见图4)。

焦点调节机构4还包括如图1所示的位移机构14。

每个照明装置5都设置在成像透镜3周围。即，每个照明装置5都具有发光装置7，每个发光装置都用作光源。每个照明装置5都还具有设置在每个发光装置7与读取窗口1a之间的光透镜8。每个光透镜8的光轴都指向读取窗口1a，以使每个光透镜8都可以用于会聚和发散从每个发光装置7发出并穿过读取窗口1a的光。

当将外壳1的读取窗口1a定位，以使读取窗口1a面对目标，例如其上写有二维码Q的标签P时，自每个照明装置5发出的光通过读取窗口1a照射到二维码Q上。从二维码Q反射的光通过读取窗口1a进入到成像透镜3。进入成像透镜3的反射光通过成像透镜3会聚在光电检测器2的有效区域上，使得与目标相应的图像被光电检测器2拾取。由光电检测器2拾取的图像传送到控制电路CC，使得控制电路CC根据图像解码标签P的二维码Q。

下面将根据图1、2和3A到3C来详细阐释焦点调节机构4的结构。

如图2和3A到3C所示，焦点调节机构4具有第一和第二反射器9和10，最好用作根据本发明的折叠机构。第一反射器9设置在成像透镜3的第一光轴O1上，相对于成像透镜3位于其后方(图2中所示的成像透镜的右侧)。第二反射器10设置在与光电检测器2的第二光轴O2上，相对于光电检测器2位于其外壳1的头侧(图2中的光电检测器2的左侧)，使得光电检测器2与第一反射器9相对。

可以将第一和第二反射器9和10设置为使其将成像透镜3与光电检测器2之间的反射光的光路R两次折叠，形成字母Z或N的形状，进入到光电检测器2。即，透射过成像透镜3的反射光被第一反射器9折叠向第二反射器10，被第二反射器10再次折叠向光电检测器2，从而使反射光进入光电检测器2，上述结构提供了反射光的Z形折叠光路R。

尤其是，第一反射器9具有例如类似平板的形状，并具有反射平面(表面)9a。将第一反射器9设置为使反射表面9a相对成像透镜3的第一光轴O1倾斜，指向第二反射器10。这种设置方式使穿过成像透镜3的反射光倾斜折叠向第二反射器10。

第二反射器10也具有例如类似平板的形状，并具有反射表面10a。将第二反射器10设置为使反射表面10a相对光电检测器2的第二光轴O2倾斜，以面对第一反射器9的反射表面9a。这种设置方式使第一反射器9的反射表面9a的反射光沿第二光轴O2折叠向光电检测器2。

如图4A和4B所示，焦点调节机构4具有固定到与第一反射器9的反射表面9a正交的一个侧表面9b上的第一轴11。第一轴11在其中心轴(旋转轴)AX1周围可旋转地支承安装在外壳1上的位移机构14。例如，假设第一反射器9的一个侧表面9b面对外壳1的一个纵向侧壁的内表面，位移机构14安装在外壳1的一个纵向侧壁的内表面上。轴11与第一反射器9一同围绕中心轴AX1旋转使角度θ1发生改变，所述角度θ1表示对反射光对第一反射器9的入射角与从第一反射器9的反射角之和。所述角度θ1在下文中称为“第一反射器角”。

焦点调节机构4具有固定在与第二反射器10的反射表面10a正交的一个侧表面10b上的第二轴12上。焦点调节机构4具有形成在外壳1上的可滑动的支承凹槽13。例如，在第一实施例中，假设第二反射器10的一个侧表面10b面对外壳1的一个纵向侧壁的内表面。在这种假设下，可滑动的支承凹槽13形成在外壳1的一个纵向侧壁的内表面上，沿第二光轴O2延伸(参见图4A中的箭头A和B)。第二轴12沿第二光轴O2可滑动地支撑于可滑动支承凹槽13内，可围绕其中心轴(旋转轴)AX2旋转。

第二轴12与第二反射器10一同围绕中心轴AX2旋转使反射角度θ2发生改变，所述反射角度θ2表示反射光对第二反射器10的入射角与从第二反射器10的反射角之和。所述角度θ2在下文中称为“第二反射器角”。

用作调节单元的位移机构14最好具有第一旋转机构15a、第二旋转机构15b和滑动机构15c。

滑动机构15c机械连接到第二轴12。滑动机构15c使第二轴12沿可滑动支承凹槽13滑动，即沿图4A中所示的箭头A和B滑动。第二旋转机构15b机械连接到第二轴12。第二旋转机构15b使第二轴12与第二反射器10一同围绕中心轴AX2旋转，以对应于第二反射器10的预定滑动位置。所述第二轴12的旋转使第二反射器角θ2可以得到调节。

第一旋转机构15a使第一轴11与第一反射器9一同围绕中心轴AX1旋转，以根据第二反射器10的第二反射器角θ2调节第一反射器角θ1。所述第一轴11的第一反射器角θ1的调节使第一反射器9的反射表面9a保持与第二反射器10的反射表面10a平行。即，第一反射器角θ1和第二反射器角θ2保持彼此相等。

在第一实施例中，假设将线LI1定义为与第一反射器9的中心轴AX1以及第一光轴O1垂直，将线LI2定义为与第二反射器10的中心轴AX2以及第一光轴O1垂直。

在这种假设条件下，第二反射器10沿第二光轴O2(箭头A和B)的位移使线LI1与LI2之间的间隔X改变(参见图4A)，从而改变成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度。

例如，第二反射器10沿第二光轴O2的位移ΔX使成像透镜3与光电检测器2之间的光程改变两倍ΔX。第二反射器10沿第二光轴O2的位移和第一和第二反射器角θ1和θ2的调节使第一和第二光轴O1和O2独立于第二反射器10沿第二光轴O2方向上的位移而保持恒定。不管第二反射器10的位移以及第一和第二反射器9和10的旋转，将第一和第二轴O1和O2之间间隔Y设置为都保持恒定。

在第一实施例中，如图2和3A-3C所示，滑动机构15c用于移动第二反射器10，以暂时将其固定在可选择的预定第一到第三停止位置Pa到Pc中任意一个上。第二旋转机构15b用于随第二反射器10的位移旋转第二反射器10，以将第二反射器10暂时固定在预定的第二反射器角θ2a到θ2c中的一个角度上，所述反射器角与预定第一到第三停止位置Pa到Pc中所选定的一个位置相应。同样，第一旋转机构15a用于随第二反射器10的转动旋转第一反射器9，以将第一反射器9暂时固定在预定的第一反射器角θ1a到θ1c中的一个角度上，所述反射器角与第二反射器10的预定第二反射器角θ2a到θ2c中所选定的一个相应。

换句话说，第二反射器10的停止位置的变化、第一和第二反射器9和10中每一个的改变都可以调节成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度。所述光程长度的调节使成像透镜3的焦距可以得到控制，此外，可以控制二维码读取器CR的读取距离。二维码读取器CR的读取距离定义为读取窗口1a与目标例如标签P之间的距离。

图3A示出了第二反射器10固定在第一停止位置Pa，其第二反射器角设定为角度θ2a，使得第一反射器9的第一反射器角设定为角度θ1a的第一状态(a)。

在所述第一状态(a)下，线LI1和LI2之间的间隔X设定为相对较短，而第一和第二反射器角度θ1a和θ2a每一个都设定为相对较大。这种设置方式使成像透镜3与光电检测器2之间的光路长度Ra相对较短，从而使满足相对较短的光路Ra的读取距离L1变大，例如为300mm±70mm。换句话说，在第一状态(a)下，成像透镜3的焦点设定为相对较远。

图3C示出了第二反射器10固定在第三停止位置Pc，其第二反射器角设定为角度θ2c，以使第一反射器9的第一反射器角设定为角度θ1c的第三状态(c)。

在所述第三状态(c)下，相比于第一状态(a)而言，线L1和L2之间的间隔X设定的相对较长，且第一和第二反射器角度θ1c和θ2c每一个都设定的相对较小。相比于光路Ra的长度而言，这种设置方式使成像透镜3与光电检测器2之间的光路Rc的长度相对较长。这种特点使满足相对较长的光路Rc的读取距离L3变短，例如为120mm±30mm。换句话说，在第三状态(c)下，相比第一状态(a)而言，成像透镜3的焦点设定的相对较近。

图3B示出了第二反射器10固定在第二停止位置Pb，其第二反射器角设定为角度θ2b，使得第一反射器9的第一反射器角设定为角度θ1b的第二状态(b)。

在所述第二状态(b)下，线L1和L2之间的间隔X设定为第一和第三状态(a)和(c)的间隔之间的中等长度，第一和第二反射器角度θ1b和θ2b中的每一个都设定为第一和第二反射器角θ1a和θ2a中每一个与第一和第二反射器角θ1c和θ2c中每一个之间的中等角度。这种设置方式使成像透镜3与光电检测器2之间的光路Rb的长度相对较短，从而使满足相对较短的光路Rb的读取距离L2变大，例如为200mm±50mm。换句话说，在第一状态(a)下，成像透镜3的焦点设定的相对较远。

另外，第一旋转机构15a具有第一伺服电机(Ma)16，其旋转轴耦合到第一反射器9的第一轴11。第一伺服电机16电连接到控制电路CC。在控制电路CC的控制下，第一伺服电机16用于将旋转轴与第一轴11和第一反射器9一起旋转到任意角度。第一旋转机构15a还具有绝对位置传感器(绝对编码器)16b，用于检测第一伺服电机16的旋转轴的绝对位置。

同样，第二旋转机构15b具有第二伺服电机(Mb1)17，其旋转轴耦合到第二反射器10的第二轴12。第二伺服电机17电连接到控制电路CC。在控制电路CC的控制下，第二伺服电机17用于将旋转轴与第二轴12和第二反射器10一起旋转到任意角度。第二旋转机构15b还具有绝对位置传感器17b，用于检测第二伺服电机17的旋转轴的绝对位置。

滑动机构15c具有机械连接到第二轴12的致动器AC以及其旋转轴耦合到致动器AC的第三伺服电机(Mb2)18。

第三伺服电机18电连接到控制电路CC。第三伺服电机18用于向致动器AC提供旋转能，以使致动器AC使第二轴12沿第二光轴O2在图4A中的箭头A和B所示的方向上在第一到第三停止位置Pa到Pc之间滑动。

例如，致动器AC具有可旋转支撑第二轴12的可滑动支承部件AC1，和耦合到第三伺服电机18的旋转轴的球形螺纹AC2，以使第三伺服电机18驱动球形螺纹AC2旋转，从而，可以使支承部件AC1和轴12一起在第二光轴O2的方向上滑动。再例如，致动器AC具有滑轮和可旋转支承滑轮的传送带机构，且传送带机构电连接到第三伺服电机18。滑轮可旋转地支撑第二轴12。即，第三伺服电机18驱动传送带机构，从而，使滑轮与轴12一同在第二光轴O2的方向上滑动。

第一到第三伺服电机16到18由控制电路CC彼此同步驱动。

图5是根据本发明的第一实施例的控制电路CC的功能性方框图。

控制电路CC具有用于控制指示器发光装置6a和6b的指示器控制块B1、用于确定从指示器发光装置6a和6b照射的指示光的位置的指示器(pointer)检测块B2、距离确定块B3和解码块B4。

控制电路CC具有驱动变量指令块19、驱动变量分配块20、伺服电机驱动控制块16a、伺服电机驱动控制块17a和伺服电机驱动控制块18a。控制电路CC的功能块可通信地彼此耦合。

如图6A和6B所示，一对指示器发光装置6a和6b用作测量指示器发光装置6a、6b中的每一个与作为目标的标签P之间的距离的单元。指示器发光装置6a和6b电耦合到控制电路CC。

如图6A所示，指示器发光装置6a、6b沿外壳1的横向设置在透镜3的周围，使得指示器发光装置6a、6b沿横向相对成像透镜3对称。

假设将外壳1的读取窗口1a定位为使读取窗口1a与目标例如标签P相对。在码读取器RC的这样一个使用条件下，指示器发光装置6a的光轴OA与第一光轴O1交叉。在码读取器CR的这样一个使用条件下，指示器发光装置6b的光轴OB与第一光轴O1和指示器发光装置6a的光轴OA交叉。

沿每个光轴OA和OB从每个指示器发光装置6a和6b发出的每个指示光例如红色光点被限制在由成像透镜3和光电检测器2限定的读取视野V之内。读取视野V表示成像透镜3和光电检测器2可读取的区域。

沿光轴OA和OB从指示器发光装置6a和6b中发出的指示光通过读取窗口1a分别在横向上照向标签P的两侧。

沿光轴OA和OB从指示器发光装置6a和6b发出的指示光位于读取视野V的范围内。这使得每个指示器发光装置6a、6b的每个光束发射点与目标(标签P)之间的距离LL的变化都引起指示光投影在目标(标签P)上的读取视野V的投影区PA上照射位置都发生变化。

即，如图6B所示，当目标(标签P)相对靠近读取窗口1a时，指示光在投影区PA上的照射位置之间的距离e表示为“e1”。

相反，当目标(标签P)远离读取窗口1a定位时，指示光在投影区PA上的照射位置之间的距离e表示为“e2”，其比距离e1宽。

因此，目标(标签P)距离读取窗口1a越远，指示光在投影区PA上的照射位置离横向上投影区PA的两侧越近。换句话说，目标(标签P)距离读取窗口1a越远，指示光在投影区PA上的照射位置彼此相距越远。

由此可以清楚得知，指示光在投影区PA上的照射位置之间的距离e代表与标签P和读取窗口1a之间的位置关系相关的信息。

当用户将触发开关TS推进到第一行程以将执行测量操作的指令传送到控制电路CC时，控制电路CC的指示器控制块B1控制分别开启指示器发光装置6a和6b。

指示器发光装置6a和6b的开启使其发出指示光。结果，基于发射的指示光而从目标(标签P)反射的光通过读取窗口1a进入到成像透镜3。进入到成像透镜3的反射光由成像透镜3会聚在光电检测器2的有效区域上，使得光电检测器2拾取根据指示光的图像。由光电检测器2拾取的图像被传送到控制电路CC。

控制电路CC的指示器检测块B2检测指示光照射在投影于目标(标签P)上投影区PA的位置，从而获得指示光在投影区PA上的照射位置之间的距离e。

控制电路CC的距离检测块B3计算获得的距离e对投影区PA沿横向的两侧之间的长度“d”的比值(e/d)。之后，控制电路CC的距离检测块B3将计算出来的比值(e/d)与在控制电路CC中所并入的列表T(参见图5)内存储的预定值相比较，从而确定距离LL具有多个级例如“长”、“中等”或“短”中的哪一级。

例如，当确定距离LL为“长”时，距离LL被称为“长距LLa”，代表标签P距离读取窗口1a相对较远。当确定距离LL为“短”时，距离LL被称为“短距LLc”，代表标签P距离读取窗口1a相对较近。

当确定距离LL为“中等”时，距离LL表示为“中等距离LLb”。长距LLa是距离LLa到LLc的最长的距离，中等距离LLb是长距LLa与短距LLc之间的中等距离。短距LLc是距离LLa到LLc中最短的距离。

随后，控制电路CC的驱动变量指令块19根据距离LL的确定结果确定焦点的目标值(读取距离)，从而将目标值指令给控制电路CC的驱动变量分配块20。驱动变量分配块20根据目标值分别确定第一到第三伺服电机16到18的驱动变量，从而将确定的驱动变量分别指令给伺服电机驱动控制块16a到18a。

即，当确定结果表示距离LL是“长距LLa”时，伺服电机驱动控制块18a执行对伺服电机18的反馈控制。所述反馈控制使第二反射器10滑动直到第一停止位置Pa，由此根据第一伺服电机16的旋转轴的绝对位置将其停止。

与控制块18a的控制同步，伺服电机驱动控制块17a对伺服电机17进行反馈控制，以旋转第二反射器10，使得第二反射器角θ2变为角度θ2a。与控制块17a的控制同步，伺服电机驱动控制块16a对伺服电机16执行反馈控制，以旋转第一反射器9，以使第一反射器角θ1变为角度θ1a。

具体的说，伺服电机驱动控制块16a和17a控制第一和第二伺服电机16和17，以根据第二反射器10在第二光轴O2上的固定位置Pa分别设定第一和第二反射器角θ1和θ2，即，固定在第一停止位置Pa的第二反射器10与沿第一光轴O1上的第一反射器9之间的间隔X。

例如，假设固定在第一停止位置Pa的第二反射器10与在第一光轴O1上的第一反射器9之间的间隔X表示为“Xa”。在这种假设条件下，第一和第二反射器角θ1a和θ2a每一个都表示为等式“θ1a(＝θ2a)＝arctan(Y/Xa)”。这使伺服电机驱动控制块16a和17a能够轻易控制第一和第二伺服电机16和17，以使第一和第二反射器角θ1和θ2分别变为角度θ1a和θ2a。

结果，第一和第二反射器9和10变为图3A所示的第一状态(a)。

同时，当确定结果表示距离LL是“中间距离LLb”时，伺服电机驱动控制块18a执行对第三伺服电机18的反馈控制，使第二反射器10滑动直到第二停止位置Pb，使得根据第三伺服电机18的旋转轴的绝对位置将其暂时固定。与控制块18a的控制同步，伺服电机驱动控制块17a对第二伺服电机17进行反馈控制，以旋转第二反射器10，使得根据第二伺服电机17的旋转轴的绝对位置，将第二反射器角θ2变为角度θ2b。

与控制块17a的控制同步，伺服电机驱动控制块16a对第一伺服电机16执行反馈控制，以旋转第一反射器9，使得根据第一伺服电机16的旋转轴的绝对位置，将第一反射器角θ1变为角度θ1b。

结果，第一和第二反射器9和10变成图3B所示的第二状态(b)。

当确定结果表示距离LL是“短距LLc”时，伺服电机驱动控制块18a控制伺服电机18，使第二反射器10滑动直到第三停止位置Pc，由此将其暂时固定。与控制块18a的控制同步，伺服电机驱动控制块17a控制伺服电机17，以旋转第二反射器10，以使第二反射器角θ2变为角度θ2c。与控制块17a的控制同步，伺服电机驱动控制块16a控制伺服电机16，以旋转第一反射器9，使得第一反射器角θ1变为角度θ1c。结果，第一和第二反射器9和10变为图3C所示的第三状态(c)。

下面将详细描述二维码读取器CR的全部操作。

在使用二维码读取器CR读取记录在标签P上的二维码C的情况下，用户将二维码读取器CR定位于标签P前方，使外壳1的读取窗口1a面对标签P，彼此相隔任意距离。

之后，用户将触发开关TS推进到第一行程。触发开关TS的第一行程使码读取器CR执行测量操作。

即，控制电路CC的功能块B1到B3、19、20和16a到18a执行上述过程。这使每个指示器发光装置6a、6b与标签P之间的距离LL以及读取窗口1a与标签P之间的位置关系可以分别得到确定，从而使第一和第二反射器9和10变成第一到第三状态(a)到(c)中的任意一个状态。

接下来，用户将触发开关TS推进到第二行程，以执行二维码C的读取操作。

即，从每个照明装置5发射的光经过读取窗口1a照射到写在标签P上的二维码C上。从二维码C反射的光通过读取窗口1a进入到成像透镜3。

进入到成像透镜3的光线通过成像透镜3会聚在光电检测器2的有效区域上，以使光电检测器2拾取与二维码C相对应的图像。光电检测器2拾取的图像传送到控制电路CC的解码块B4，以使控制电路CC的解码块B4根据所述图像解码标签P的二维码C。

具体的说，在本发明的实施例中，如图2和图3A到3C所示，透射过成像透镜3的反射光由焦点调节机构4的第一反射器9以第一反射器角θ1折叠向第二反射器10。焦点调节机构4的第二反射器10再次以第二反射器角θ2将反射光折叠向光电检测器2，以使其进入光电检测器2。

在第一到第三状态(a)到(c)不同状态之间，第二反射器10沿第二光轴O2的位移以及第一和第二反射器9和10的旋转使成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度可以得到调节。

成像透镜3和光电检测器2之间的光程长度的调节使成像透镜3的焦距可以受到控制，同时保持成像透镜3和光电检测器2的第一和第二光轴O1和O2恒定。这是由于第一和第二反射器角θ1和θ2的调节是与第二反射器10的第一到第三停止位置相一致的，从而可以保持成像透镜3的第一和第二光轴O1和O2恒定。

例如，如图2A、3A和6A所示，当每个指示器发光装置6a、6b与标签P之间的距离LL相对较“长”时，即长距LLa时，第一和第二反射器9和10的每一个都变为第一状态(a)。如图3A所示，第一和第二反射器9和10的所述第一状态(a)使间隔X相对缩小，从而缩小了成像透镜3与光电检测器2之间的光路R的长度(参见图3A中的“Ra”)。这导致读取窗口1a与标签P之间的读取距离L增大(参见图3A中的“L1”)，这满足了标签P距离码读取器CR较“长”的要求。

相反，当每个指示器发光装置6a、6b与标签P之间的距离LL相对较“短”时，即短距LLc时，第一和第二反射器9和10都变成第三状态(c)。如图3C所示，第一和第二反射器9和10的所述第三状态(c)使间隔X相对增大，从而增大了成像透镜3与光电检测器2之间光路R的长度(参见图3C中的“Rc”)。这导致读取窗口1a与标签P之间的读取距离L增加(参见图3C中的L3)，这满足了标签P距离码读取器CR较“短”时的要求。

此外，当指示器发光装置6a、6b和标签P之间的距离LL相对“中等”，即短距离LLb时，第一和第二反射器9和10都变成第二状态(b)。如图3B所示，第一和第二反射器9和10的所述第二状态(b)使间隔X相对保持在第一状态(a)的间隔与第三状态(c)的间隔的中间。这使成像透镜3与光电检测器2之间的光路R的长度(参见图3B中的“Rb”)保持在光路Ra和Rb中间。中等光程长度使读取窗口1a和标签P之间的读取距离L(参见图3B中的L2)保持在读取距离L1和L3中间，这满足了标签P距离码读取器CR相对“中等”的要求。

随后，即使标签P位于三级(长距LLa、中等距离LLb和短距LLc)中的任何一级，焦点调节机构4都可以自动确定读取距离L1到L3中的一个。读取距离L1到L3中确定的一个距离适用于长距LLa、中等距离LLb和短距LLc中的任意一个距离。

这使得二维码读取器CR的可用读取距离的范围可以得到扩展。

另外，在第一实施例中，第一和第二反射器9和10设置在成像透镜3与光电检测器2之间，位移机构14沿第一光轴O1改变第一和第二反射器9和10的间隔以及改变第一和第二反射器角θ1和θ2，第一和第二光轴O1和O2保持恒定。

所述节构使透射成像透镜3的反射光经过多次折叠后导向光电检测器2。即，焦点调节机构4改变成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度，而不使成像透镜3沿第一光轴O1移动，这避免了码读取器CR在其第一光学方向O1上尺寸增大。结果，相比于具有配置为沿其光轴方向移动成像透镜的机构的码读取器，可以使码读取器CR小型化。第一实施例的所述结构还允许成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度广泛变化，即使第二反射器10沿第二光轴O2的位移很小。

如上所述，根据第一实施例的码读取器CR提供了可以扩展其读取距离的范围以及用于调节读取距离的结构相对较简单而紧凑的优点。尤其是在第一实施例中，焦点调节机构4使第二反射器10沿第二光轴O2位移，而不会使第一反射器9沿第一光轴O1位移。

焦点调节机构4的所述结构使第一和第二反射器9和10间沿第一光轴O1的间隔可以通过自身结构紧密的焦点调节机构4的结构进行调节。另外，该焦点调节机构4配备有彼此同步驱动的第一和第二伺服电机16和17，使第一和第二反射器9和10的第一和第二反射器角θ1和θ2可以安全调节。

此外，第一实施例包括用于测量标签P和读取窗口1a之间的位置关系的单元。第一实施例包括焦点调节机构4，用于在控制电路CC的控制下根据测量结果在第一到第三状态(a)到(c)之间自动变换第一和第二反射器9和10中每个的每种状态，从而可以简单化读取距离的调节。

在第一实施例中，作为用于测量标签P和读取窗口1a之间的位置关系的单元，设置有结构相对简单的一对指示器发光装置6a、6b。这使得可以保持二维码读取器CR结构紧密。

图7A和7B示出了本发明的第二实施例。在第二实施例中，位移机构21的结构不同于第一实施例中位移机构14的结构。因此，省略或简化根据第二实施例的码读取器对其它元件的说明。位移机构最好用作本根据本发明的合作机构(cooperative mechanism)。

在第二实施例中，第一反射器9和第一轴11可旋转地支撑于外壳1上。第二轴12和第二反射器10可滑动地支撑在可滑动支承凹槽13内，并且二者可彼此在其中旋转。

位移机构21具有滑动机构21a，如图7A所示，用于沿可滑动支承凹槽13，即沿图7A中的箭头A和B滑动第二轴12。位移机构21具有角度调节机构21b，用于根据第二反射器10沿第二光轴O2的位移而调节第一和第二反射器9和10的第一和第二反射器角θ1和θ2。在所述第二实施例中，角度调节机构21b设置有连接在第一和第二轴11和12之间的连接杆22。连接杆22用于根据第二轴12的位移相对第一光轴O1改变其角度。连接杆22相对于第一光轴O1的角度称为“θ_A”。角度调节机构21b还设置有与连接杆22相连的齿轮机构GM，并设置为根据连接杆22相对于第一光轴O1的角度θ_A改变而旋转第一和第二反射器9和10。

齿轮机构GM配备有同轴耦合到第一轴11的第一内齿轮23和其直径小于第一内齿轮23的直径的第一小齿轮24。第一小齿轮24具有与内齿轮23的内齿轮部分啮合的外齿轮部分。连接杆22的一个端部耦合到第一小齿轮24，平行于第一小齿轮24的径向。

齿轮机构GM还配备有同轴耦合到第二轴12的第二内齿轮25以及其直径小于第二内齿轮25的直径的第二小齿轮26。第二小齿轮26具有与内齿轮25的内齿轮部分啮合的外齿轮部分。连接杆22的一个端部固定耦合到第一小齿轮24，平行于第一小齿轮24的径向。连接杆22的另一个端部从第二小齿轮26自由穿过，在第二小齿轮26的径向上延伸。

滑动机构21a具有机械连接到第二轴12的齿轮齿条机构以及耦合到齿轮齿条机构的电机。电机电连接到控制电路CC。电机用于向齿轮齿条机构提供旋转能，以使齿轮齿条机构驱动第二支承部件FS2(第二反射器10)沿图5A中的箭头A和B所示的第二光轴O2方向在第一到第三停止位置Pa到Pc中滑动。

位移机构21还具有例如第一到第三透光传感器27到29，分别安装在外壳1的一个纵向侧壁的内表面的支承凹槽13的两侧。

第一透光传感器27设置在与第二反射器10的第一停止位置Pa相应的位置上。第一透光传感器27具有一对光发射器(phototransmitter)27a和光电检测器27b。光发射器27a设置在外壳1的一个纵向侧壁的内表面的支承凹槽13的一侧，与第一停止位置Pa相应。光电检测器27b设置在一个纵向侧壁的支承凹槽13的另一侧。光电检测器27b的有效区域指向光发射器27a，以使光发射器27a的光轴与光电检测器27b的光轴重合。

同样，第二透光传感器28设置在与第二反射器10的第二停止位置Pb相应的位置上。第二透光传感器28具有一对光发射器28a和光电检测器28b。光电检测器28b的有效区域指向光发射器28a，以使光发射器28a的光轴与光电检测器28b的光轴重合。另外，第三透光传感器29设置在与第二反射器10的第三停止位置Pc相应的位置上。第三透光传感器29具有一对光发射器29a和光电检测器29b。光电检测器29b的有效区域指向光发射器29a，以使光发射器29a的光轴与光电检测器29b的光轴重合。

光发射器27a到29a中的每一个都用于沿每个相应的光轴不断发射定向光束(directional beams)，光电检测器27b到29b中的每一个都用于不断接收从每个光发射器27a到29a发射的定向光束。

即，第一到第三光电检测器27b到29b分别用于检测第二轴12挡住了从第一到第三光发射器27a到29a发射的定向光束，以将检测信号传输到控制电路CC。

当第二反射器10(第二轴12)通过滑动机构21a在支承凹槽13内滑动了ΔX时，连接杆22沿第二反射器10的位移方向绕枢轴转动Δθ_A。连接杆22的绕枢轴转动使第一和第二小齿轮24和26转动，以使第一和第二小齿轮24和26啮合的第一和第二内齿轮23和25分别旋转。例如，如图7B所示，当连接杆22绕枢轴旋转Δθ_A时，第一和第二内齿轮23和25，即第一和第二反射器9和10旋转(Δθ_A)/2。

与第一实施例相同，在第二实施例中，当第二反射器10固定在第一到第三停止位置Pa到Pc其中一个位置上时，第一反射器角θ1设定为角度θ1a到θ1c其中一个角度，且第二反射器角θ2设定为角度θ2a到θ2c其中一个角度。

与第一实施例相同，控制电路CC控制滑动机构21a的电机以驱动齿轮齿条机构，从而根据从光电检测器27b到29b传输的检测信号位移第二反射器10，使其暂时固定在第一到第三停止位置Pa到Pc中任意一个位置上。

第二反射器10的位移使其暂时固定在第一到第三停止位置Pa到Pc中任意一个位置上，使得可以将第一反射器角设定为与θ1a到θ1c(第一到第三状态(a)到(c))任意其中之一相应，将第二反射器角设定为与θ2a到θ2c(第一到第三状态(a)到(c))任意其中之一相应。

结果，位移机构21可以调节成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度，且保持第一和第二光轴中的每个恒定。

如上所述，根据第二实施例的码读取器提供了可以扩展其读取距离的范围以及用于调节读取距离的结构相对较简单而紧凑的优点。尤其是在第二实施例中，通过位移机构21使第二反射器10沿第二光轴O2位移使得可以不使用用于旋转第一和第二反射器9和10的电机就可以使第一和第二反射器9和10旋转。这进一步简化了位移机构21的结构。

图8示出了本发明的第三实施例。在第三实施例中，位移机构31的结构不同于第一和第二实施例中的位移机构14和21。在第三实施例中，位移机构31的结构不同于第一实施例中位移机构14的结构。因此，省略或简化根据第三实施例的码读取器对其它元件的描述。位移机构最好用作根据本发明的合作机构。

在第三实施例中，第一反射器9和第一轴11可旋转地支撑于外壳1上。第二轴12和第二反射器10可滑动地支撑在可滑动支承凹槽32内，并且二者可在其中彼此旋转。在第三实施例中，可滑动支承凹槽32纵向长度长于第一实施例的可滑动支承凹槽13的长度。

位移机构31具有滑动机构31a，如图8所示，用于沿可滑动支承凹槽13，即图8中的箭头A和B滑动第二轴12。

位移机构31具有角度调节机构31b，用于根据第二反射器10在第二光轴O2上的位移调节第一和第二反射器9和10的第一和第二反射器角θ1和θ2。

在所述第三实施例中，角度调节机构31b配备有基本为平行四边形的连杆机构33。

连杆机构33具有第一连杆销(link pin)34、第二连杆销35、第三连杆销36以及相同长度的第一到第四连杆37到40。第一连杆37连接到第一连杆销34和第一轴11。第二连杆38连接到第一连杆销34和第二连杆销35，第三连杆39连接到第二连杆销35和第三连杆销36。第四连杆40连接到第三连杆销36和第一轴11。即，第一轴11、第一连杆销34、第二连杆销35和第三连杆销36通过第一到第四连杆37到40彼此近似环形相连，从而提供了平行四边形的连杆机构33。

第一反射器9的第一轴11固定到外壳1，第二连杆销35沿第二光轴O2围绕其中心轴(旋转轴)AX2可滑动地支撑在可滑动支承凹槽13内。

具体的说，滑动机构31a具有机械连接到第二连杆销35的齿轮齿条机构和耦合到该齿轮齿条机构的电机。电机电连接到控制电路CC。电机用于向齿轮齿条机构提供旋转能，以使齿轮齿条机构驱动第二连杆销35沿图8中的箭头A和B所示的第二光轴O2滑动。支撑于外壳1的第一和第三连杆销34和36可以移动。

在第三实施例中，第一到第三透光传感器27到29用于检测第二连杆销35的移动。即，当第一光电检测器27b检测到定向光束被第二连杆销35挡住时，第二反射器10停止在第一停止位置Pa。同样，当第二光电检测器28b检测到定向光束被第二连杆销35挡住时，第二反射器10停止在第二停止位置Pb。当第三光电检测器29b检测到定向光束被第二连杆销35挡住时，第二反射器10停止在第三停止位置Pc。

连杆机构33具有第一对角轴41。第一对角轴41的一个端部固定耦合到第一反射器9的第一轴11，另一端部自由穿过第二连杆销35，并从此延伸。第一对角轴41相对于第一光轴O1具有角度θ_B。连杆机构33还具有第二对角轴42。第二对角轴42的一个端部自由穿过第一连杆销34，并从此延伸，且另一端部自由穿过第三连杆销36，并从此延伸。第二对角轴42的中间部分自由穿过第二反射器10的第二轴12，并从此延伸。第二对角轴42相对于第二光轴O2具有角度θ_C。

当第二连杆销35通过滑动机构31a驱动在支承凹槽13中滑动时，第一和第三连杆销34和36随第二连杆销35的滑动而移动，使得第二对角轴42的位置和角度θ_C发生改变。第二对角轴42的位置和角度θ_C的变化使第二反射器10移动，并且其第二反射器角θ2改变。

第二连杆销35的移动使第一对角轴41沿第二连杆销35的移动方向绕枢轴旋转。第一对角轴41的绕枢轴旋转改变了对角轴41的角度θ_B，从而使第一轴11和第一反射器9旋转。

与第一和第二实施例相同，在第三实施例中，当第二反射器10固定在第一到第三停止位置Pa到Pc其中一个位置上时，第一反射器角θ1设定为角度θ1a到θ1c其中一个角度，并且第二反射器角θ2设定为角度θ2a到θ2c其中一个角度。

与第一和第二实施例相同，控制电路CC控制滑动机构31a的电机以驱动齿轮齿条机构。控制电路CC的所述控制使齿轮齿条机构移动第二连杆销35，以根据从光电检测器27b到29b传输的检测信号将第二反射器10停止在第一到第三停止位置Pa到Pc其中任意一个位置上。

第二反射器10的位移使其暂时固定在第一到第三停止位置Pa到Pc中任意一个位置上，使得将第一反射器角设定为与θ1a到θ1c(第一到第三状态(a)到(c))任意其中之一相应，将第二反射器角设定为与θ2a到θ2c(第一到第三状态(a)到(c))任意其中之一相应。

结果，位移机构31可以调节成像透镜3与光电检测器2之间的光程长度，并保持第一和第二光轴恒定。

如上所述，根据第三实施例的码读取器提供了可以扩展其读取距离的范围以及用于调节读取距离的结构相对较简单而紧凑的优点。尤其是在第三实施例中，通过连杆机构33使第二连杆销35沿第二光轴O2位移使得可以不使用用于旋转第一和第二反射器9和10的电机就可以使第一和第二反射器9和10旋转。这进一步简化了位移机构31的结构。

在本发明第一到第三实施例及其改进方式的每一个中，第二反射器可沿第二光轴O2位移。第一反射器可沿第一光轴O1位移，或者第一和第二反射器可分别沿第一和第二轴位移。

在本发明第一到第三实施例及其改进方式的每一个中，第一和第二反射器用于调节成像透镜和光电检测器之间的光程长度。然而，本发明并不限于所述结构。即，可以在成像透镜和光电检测器之间设置三个或三个以上的反射器来调节其间的光程长度。

在本发明第一到第三实施例及其改进方式的每一个中，第一和第二反射器的状态从第一到第三状态(a)到(c)中任意一个状态有选择地改变。然而，本发明并不局限于上述结构。即，第一和第二反射器的状态可以从多个预定状态中的任意一个状态有选择的改变，或线性改变。

在第一实施例中，第一反射器和第二反射器彼此同步旋转，但是，也可以旋转第一和第二反射器其中之一，另一个的旋转与第一和第二反射器的一个的旋转随动(follow-up)。

在本发明第一和第二实施例及其改进方式的每一个中，提供了用于测量标签P与读取窗口1a之间的位置关系的单元，以使位移机构14适用于自动旋转第一和第二反射器中的每一个以及滑动第二反射器。然而，本发明并不局限于上述结构。

用户可以手动操作第一和第二反射器中的每一个，使其旋转和/或滑动，从而调节二维码读取器的读取距离。在这种情况下，没有必要为二维码读取器CR提供用于测量标签P与读取窗口1a之间的位置关系的单元，使得用户可以通过眼睛确定光学部件6的位置。测量单元所获得的测量结果可以在例如显示屏上显示出来。测量单元的结构和驱动单元的结构可进行多种改变。

本发明并不局限于第一到第三实施例和本发明的改进方式的结构中的每一个。即，根据本发明的这种码读取器可以预先安装在FA(工厂生产自动化)系统之类的系统中。根据本发明的方法和装置不仅适用于读取二维码。根据本发明的方法和装置还适用于读取条形码或其它信息。涵盖在本发明的范围之内用于测量标签P与读取窗口1a之间的位置关系的单元的改进形式可应用于本发明。涵盖在本发明的范围之内焦距调节机构的改进形式可应用于本发明。

虽然已经针对当前认为是本发明的这些实施例和改进方式进行了描述，但是，应当理解，还可以做出各种在本说明书中未描述的改进，所有落在本发明的真实精神和范围内的这些改进都意图包括在附加的权利要求的保护范围之内。