CN1087190A - 纤维光学条码阅读器 - Google Patents

Abstract

扫描系统的激光源位于一分离的单元中，其发出 的光经光纤传送到扫描头，以减少扫描头的尺寸与重 量及温度敏感性。该扫描头可包括一检测反射光的 传感器。该传感器也可置于分离的单元中，且同一条 或另一条光纤采集反射光并将其传回传感器。可使 用电磁与压电系统使光束扫描。也可将光纤的一部 分连接到光学扫描单元上使发光端能响应作用扫描 单元上的机械力而自由摆动。还可用一扭力弹簧支 承光纤的发光端，通过启动一机械触发器来启动弹簧 的振动及光纤的发光端的摆动。

Description

本申请对应的美国专利申请为1992年10月8日提交的07/957，845号美国专利申请的部分继续申请。

本申请对应的美国专利申请也是1992年5月19日提交的07/885，645号美国专利申请的部分继续申请，而后者为1991年8月5日提交的07/740，244号美国专利申请的分案，该申请又是1989年10月30日提交的07/428，770号美国专利申请的分案，07/428，770号申请现已成为5，099，110号美国专利，上述各申请公开的内容引入在此作为参照。

本发明涉及用于光学地读取诸如条码的信息的光学扫描器。具体地，本发明涉及采用光导纤维的小而轻的扫描结构。

光学阅读器，诸如条码阅读器，现已十分普遍。通常一个条码包含一系列编码符号，而每一符号则由一系列明的与暗的区域构成，这些区通常是矩形的。暗区即条纹的宽度和/或条纹之间的明亮间隔的宽度指示编码信息。一个条码阅读器照明该码并感测从该码反射的光来检测码符号的宽度与间隔而导出编码数据。

条码读取型数据输入系统改进了广范围内各种应用的数据输入的效率与精度。这些系统中的不费力的数据输入方便了更频繁与详尽的数据输入，例如，提供高效的库存管理及进行中的工作的跟踪等。然而，为了达到这些优点，用户雇员必须愿意长时间地使用条码阅读器。因此，这些阅读器必须是容易与方便操作的。

已知有各种各样的扫描装置。其中特别优越的一种是一种激光扫描器，它横越符号扫描一个光束，诸如一个激光束。4，387，297与4，760，248号美国专利（它们为本发明的受让人所拥有并且将它们的公开结合在此作为参照）所例示的激光扫描器系统及其部件是一般为读取距手持式或固定式扫描器一定工作或读取距离上的具有不同光反射率部分的标记（诸如条码符号）特别是为了通用产品码（UPC）型式的标记而设计的。

在一个典型的光学扫描器系统中，诸如激光器的一个光源生成一个光束，该光束被光学地修正成在工作距离上形成一个定大小的光斑，并用光学部件将其沿一条光径引向位于工作距离附近一个条码符号以便从该符号反射。具有横跨并略为超出该符号延伸的视野的一个光学传感器或光检测器检测从符号反射的不同强度的光并生成指示所检测到的光的电信号。在光径中设置了一个扫描部件。该扫描部件可横越该符号扫描光斑并描迹一条横越并超出该符号的扫描线，或者扫描光检测器的视野。或者两者兼做。

与扫描器相关联的或包含在扫描器中的数字化转换器处理来自光检测器的模拟信号以生成一个脉冲信号，其脉冲宽度与脉冲间间隔对应于条纹与条纹间间隔的宽度。数字化转换器起边沿检测器或波成形器电路的作用，并且数字化转换器设定的阈值确定模拟信号中哪些点表示条纹的边沿。来自数字化转换器的脉冲信号作用在一个解码器上。解码器首先判定来自数字化转换器的信号的脉冲宽度与间隔。然后，解码器分析这些宽度与间隔以寻找并解码一个合法的条码信息。这包括进行分析以识别由适当的码标准定义的合法字符与序列。这一分析还可包含一次“自识别”，这是一次对扫描符号所遵守的特定标准的初始识别。通常，各种解码器功能是由带有相关联的程序存储器与随机存取数据存储器的微处理器执行的。

图7示出了以枪形装置实现的一个先有技术条码阅读器单元10的一个实例，它带有一个手枪扳机型握把53。一个重量轻的塑料外壳55中包含激光源46、检测器58、光学与信号处理电路及CPU（中央处理器单元）40、以及诸如电池62的一个电源。在外壳55的前端上的一个透光窗口56允许外出光束51出去及进入的反射光52进来。该阅读器10是设计成使用户从阅读器10在离开符号的一个位置上（即不接触符号或横越符号移动）瞄准在一个条码符号70上的。

如图7中进一步描绘的，可用一个适当的单或多透镜系统57将扫描光束聚集成适当的参照平面上的一个扫描光斑。诸如半导体激光二极管这样的一个光源46将一个光束引导到透镜系统57的轴线中，并且该光束通过一面部分镀银的反射镜47及其它必要的透镜或束成形结构。光束从一面耦合于一台扫描电机60的摆动反射镜59上反射，该电机是在扣动扳机54时加电的。反射镜59的摆动使反射光束51以一种要求的图式来回扫描。

各种各样的反射镜与电机配置可用于使光束在一种要求的扫描图式中运动。例如，4，251，798号美国专利公开了在每一面上具有一平面反射镜的转动多面体，各反射镜描迹一条横越符号的扫描线。4，387，297与4，409，470号美国专利都采用在绕安装该反射镜的一条驱动轴的交变的周边方向中受到反复与往复驱动的一面平面反射镜。4，816，660号美国专利公开了由一个大致上凹的反射镜部分与一个大致上平的反射镜部分组成的一种多反射镜构造。该多反射镜构造在绕安装该多反射镜构造的驱动轴的交变的周边方向中受到重复与往复的驱动。

符号70反射回来的光52通过窗口56返回，作用在检测器58上。在图7所示的示例性阅读器10中，反射光从反射镜59与部分镀银的反射镜47反射出去并照射在光敏检测器58上。检测器58生成一个与反射光52的强度成正比的模拟信号。这一信号受到安装在电路板61上的电路的处理与数字化并由微处理器40解码。

为扫描一个符号70，一位用户瞄准条码阅读器单元10并操作可动扳机开关54来启动光束51、扫描电机60以及检测器与解码电路。如果扫描束是可见的，则操作员能在出现符号70的表面上看见扫描图式并相应地调整阅读器10的瞄准。如是果光源46产生的光是勉强可见的，则可在光学系统中包含一束瞄准光。如有必要，瞄准光产生一个固定的或象激光束一样地扫描的可见光斑;用户在扣动扳机前用这一可见光来将阅读器单元瞄准在符号上。

阅读器10也可作为一个便携式计算机终端工作。如果这样，该条码阅读器10将包含一个键盘48及一个显示器49，诸如在前面提到的4，409，470号美国专利中所描述的。

在上面所讨论的那种光学扫描器中，激光二极管、透镜、反射镜以及摆动反射镜的装置都将尺寸与重量加在手持式扫描器上。光检测器与相关联的处理电路也增加尺寸与重量。在包含长时间使用的应用中，大而重的手持式单元能产生疲劳。在扫描器的使用中产生疲劳或其它形式的不方便时，用户会不乐意操作扫描器。任何不乐意长时间地使用扫描器来输入光学编码数据会打破条码系统意在完成的数据采集目的。

因此，条码阅读器研制中一个与日俱增的目标便是尽可能地使条码阅读器小型化。激光二极管是庞然大物并且通常需要散热器。激光二极管虽日渐缩小，但它仍然是扫描器的一个较大的部件。因而，条码扫描器的小型化程度受到激光二极管及振荡该激光二极管的相关装置的限制。

已公布的264，956号欧洲专利公开了一种使用光导纤维的光学码阅读器。具体地，EP264，956号专利申请教导将一个激光源安装在一个台式单元中并从那里经由一条光导纤维来向一个手持式扫描头供光。扫描头中的一个光敏二极管检测被扫描的码所反射的光并经由一条电缆向台式单元中的一个计算单元提供一个对应的电信号。计算单元处理该电信号以生成被扫描的码的一个电表示。在一个特定的实施例中，夹住光导纤维的发射端的套管及一块关联的透镜是安装在一个可转动地支承的平台上的。平台绕该转动轴的往复运动产生光束的扫描动作。扫描头中存在的光敏二极管及用于产生光束的必要的扫描动作的特定装置仍然在系统上增加过大的尺寸与重量，从而使该系统在许多场合不适合于长时间使用。

从对本技术的当前水平的上述讨论中可知，仍存在着进一步缩小扫描单元的尺寸与重量及提供一种特别方便的扫描器系统的需求。运动部件的质量应尽可能地小来减少产生扫描运动所需的功率并方便在高扫描速率上操作。

本发明的一个目的为提供一种操作员手持时较小与较轻的光学扫描头，并且在扫描编码数据时它是易于操纵的。因此，该扫描头应包含现实的最少部件，并且扫描头中的所有部件应尽可能地小而轻。

为了减轻重量并达到更高程度的小型化，本发明的一个特殊目的便是从操作员操纵的光学扫描头中消除激光二极管、反射镜以及摆动反射镜来产生光束的扫描运动的装置。

另一个目的为从光学扫描器系统实际上由操作员手持与操纵的部分中消除光检测器。

又一个目的为使扫描头中产生光束扫描动作的一切装置尽可能地轻。

另一个目的为使用纯机械的装置来产生光束扫描动作，从而降低能耗并消除用于将原动能量传送给扫描头中的扫描装置的电缆。

由于激光二极管为庞然大物并通常需要散热器，本发明从实际的扫描器单元之中消除了激光二极管并将其放置在一个分离的盒中。然后，本发明使用一条或多条光导纤维来将光从该二极管传送到扫描器单元。为了进一步减小扫描头的尺寸与重量，本发明还将检测器移到分离的盒中。本发明还使用若干种不同的系统来产生光束的扫描动作，每一种都是设计成特别小而轻的。

本发明提供的另一个优点为扫描头能在恶劣的环境中工作。激光二极管对于温度是十分敏感的。由于本发明将激光二极管放置在分离的盒中，可将纤维光学扫描模件引入一个恶劣的环境中而不将敏感的二极管交给极端的温度。

在第一方面，本发明为用于读取光学编码信号的一个系统，包括一个分离的单元及至少一条光导纤维。该分离单元包含一个发光器、一个光学检测器及用于分析来自光学检测器的信号的电路。光导纤维将光从发光器传送到扫描单元。光导纤维还接收被扫描的光学编码信息反射的光并将来自扫描单元的反射光传送回分离单元之中的光学检测器。光学阅读系统还在扫描头中包括用于当来自发光器的光从光导纤维发出时使其产生振动运动的装置，使光束扫描光学编码信息。

本发明还拥有用于扫描光学编码信息的一个第二系统。这一第二系统包含一个光学扫描单元及一个分离单元。在这一系统中的分离单元包含一发光器。一条光导纤维连接在光学扫描单元与分离单元之间。光导纤维将光从发光器传送到扫描单元。光学扫描单元内的多种不同装置可用于使从光导纤维的自由端出来的光产生振动运动而使得到的光束扫描光学编码信息。

在扫描系统的一个实施例中，用于产生振动运动的装置包括一个用于将光导纤维的端安装在扫描单元中的装置，以及一块相对于光导纤维的第一端固定的磁铁，在磁铁上作用一振动力，例如由一个交流电流驱动的一个线圈所产生的场，来使光导纤维的自由端产生一个振动运动。

在扫描系统的另一个实施例中，用于产生振动运动的装置包括一个压电元件。压电元件是连接在扫描头中的光导纤维的自由端上的。响应一个驱动信号，压电元件产生光导纤维的端的用于扫描光学编码信息的振动运动。在扫描系统的又一个实施例中，用于产生振动运动的装置包括一块透镜、透镜的挠性支架以及用于产生透镜的振动运动而使纤维的第一端发出的光在一个扫描图式中振动的装置。

本发明的其它实施例包括一种方法及扫描系统，其中在扫描单元之中的一个部件响应操作员的启动由纯机械装置振动或摆动。采用机械装置来产生光束振动消除了较早的实施例中所使用的电磁的或压电的装置。至少在某些情况中，机械装置更小更轻。同时，不再存在将一个驱动信号供给光学扫描单元的必要性。这减少了电力需求并以成束的连接电缆中消除了一条或多条线。

例如在另一个实施例中，在距第一端一定距离上的一部分光纤是固定地连接在光学扫描单元上的。其本身的第一端响应用户作用在光学扫描单元上的一个机械力（诸如摇动或轻拍扫描单元）能在光学扫描单元之中自由摆动。这一实施例将典型地包含诸如一个连接在第一端上的套管及一个套管可在其中来回移动的直槽这样的装置来保证纤维的第一端以使所发的光扫描一个所要求的图式的方式移动。

在采用机械装置产生束扫描动作的另一个实施例，一个扭力弹簧装置支承光纤的发射端。在这一实施例中，一位用户启动一个机械触发器之类来启动弹簧的振动及光纤的第一端的对应振动。

扫描系统的不同实施例各包含一个光学检测器。检测器可以安装在扫描单元之中用于感测光学编码信息反射的光，以及一条这时将一个来自光学检测器的信号从扫描单元传送回电路供在分离单元中分析信号的柔性电缆。另外，该检测器也可安装在分离单元之中以及一条光纤将反射的光从扫描单元传送回该检测器。

从而，本发明将可能要用到的激光二极管与模拟与数字信号处理电子器件、电池及一切射频通信电路统统放置在一个分离的外壳单元之中。这一外壳单元可以带在用户的腕上、臂上、皮带上或头盔上。耦合于外壳中的一个可见激光二极管（VLD）的一条光纤将光传输到扫描头。可连接聚焦透镜的光纤的自由端或者被一个电磁驱动系统振动，或者被一个压电运动装置振动。作为替用方案，光纤的端是固定在扫描头中的，而透镜是与光纤的端分离的。在这一情况中，一个运动装置移动透镜来产生束扫描图式。

为了检测反射光，本发明可采用若干不同的技术。在一种技术中，位于扫描头中的一个光敏器件感测反射光并产生一个感测信号传送到分离的外壳单之中的电路。光敏器件可以是固定的也可以是与透镜或其光纤端一起运动的。

在另一个专用的实施例中，一条第二光纤或一组附加光纤拾取反射光并将其从扫描头传送到分离的外壳单元中的一个光敏器件。其它的光学器件，诸如另一块透镜可用于采集反射光供通过第二光纤或附加的光纤组传输。

在另一个专用实施例中，将光从激光二极管传送到扫描头的同一条光纤能将反射光从扫描头导回到位于分离的外壳内部的传感器上。这一实施例还在外壳中使用一个束分离器。

本发明明显地减小了扫描器的束传输与接受部分的尺寸，从而可以构成一个尺寸小、重量轻并适合于在恶劣环境中工作的小型扫描头。本发明所提供的扫描头在广范围的位置中由一位操作员加以安装、携带或手持来方便地使用在广范围的实际条码扫描应用中。例如，将分离的单元带在用户的皮带上或放在口袋里，操作员可将扫描头带在头盔上或眼镜上、臂带上或手镯上、在操作员的一个手指上的戒指上等。另外，扫描头还可装入计算机板的一支笔或其它书写工具中，装入用于向下扫描应用的鹅颈弯管扫描器中等等。

本发明的其它目的、优点与新颖特性将部分地在下面的描述中提出，以及部分地对于熟悉本技术的人员在研究了下述部分或通过实践本发明而可理解或学到的。本发明的目的与优点是可用所附权利要求书中所特别指出的工具与组合实现与达到的。

图1至5为展示按照本发明的使用一条或多条光导纤维的一种光学扫描系统的五个不同的实施例的图。

图6（A）至6（D）示出安装扫描头的各种配置方式。

图7展示用于扫描条码及输入与显示数据的一种先有技术手持式激光扫描器与终端设备。

图8为在本发明的另一个实施例中容许响应扫描头的运动机械振动光纤的自由端的一种光纤安装结构的侧立面图。

图9（A）为图8的支承结构的一个实施例的正立面图。

图9（B）为图8的支承结构的一个第二实施例的正立面图。

图10为本发明的另一个实施例中使用一种扭力弹簧配置响应一个触发器的启动产生光纤的自由端的振动的一个系统的等角投影图。

图11（A）至11（C）为展示在触发器运动中凸轮与光纤的不同位置的沿图10的A-A线所取的剖视图。

如本说明书与所附的权利要求书中所使用的，“标记”一词广义地包含不仅通常称作条码符号的由相间的不同宽度的条纹与间隔构成的符号图形，并且还包含其它的一维或二维图形，以及字母数字型字符。广义上，“标记”一词可应用于任何类型的图形或符号，只要它们是可以通过扫描一个光束并检测作为该图形或符号的各点上的光反射率的变化的一种表示的反射或散射光而加以识别或辨认的。

在图1所示的本发明的第一实施例中，扫描系统100包含用一条光导纤维150连在一起的一个扫描头110及一个分离的盒或单元130。光纤的第一端151位于扫描头中，而光纤的第二端153对分离的外壳130中的部件提供一种光学连接。扫描头与分离的盒还用与光纤150捆在一起的一条多线电缆157连在一起。

分离的单元130包含一个用于产生供扫描光学编码符号中使用的一个光束的发光器以及稍后要讨论的其它部件。在图1所示的较佳实施例中，发光器是一个可见激光二极管（VLD）133。必要时，一块透镜135将来自激光二极管133的束进行聚焦，准备通过光纤150传输该束。通常，二极管133与透镜为一个VLD组件131的元件。这样一个组件通常包括激光二极管、至少一个用于聚焦来自二极管的光的透镜元件以及将透镜元件固定在距激光二极管一个所要求的距离上从而产生一种预定的焦点特征的装置。例如，Krichever等人在他们的4，923，281号美国专利中公开了一种具有两个伸缩性夹持件及位于激光二极管与透镜组件之间的一个偏压弹簧的模件。一个夹持件连接在激光二极管上，而另一个夹持件夹住透镜。第二夹持件还为通过透镜的光提供一个小孔。在实际聚焦中，聚焦模件组件是夹持在一个夹紧装置中的，它包括当两个夹持件逐渐伸缩到一起时嵌入限定激光束、透镜与孔的朝向的凹槽或键槽中的键或夹具。一旦到达了所要求的焦点，便立即用诸如胶或环氧树脂这类粘接剂，或者用诸如加桩、粘焯、超声焊之类的固定方法将两个夹持件永久性地互相固定在一起。

一个机械/光学耦合装置137设置在邻近VLD组件131的透镜135与小孔处。装置137在一个适当的位置上为光纤的第二端150提供物理支承来接收光束。耦合装置137也可包括光学装置，诸如一块附加的透镜来为来自VLD组件131的进入传输光导纤维150提供有效的耦合。光纤150通常是3-4英尺长的一条单模式光导纤维。该光纤是十分柔软的并容许操作员在相当大的范围内移动扫描头。光纤150将来自分离的盒130中的耦合装置137的光束传送到扫描头110。

光纤将是永久性地连接在扫描头110上的。通常，扫描头将包括一个外壳，用围绕图1的扫描头的部件的虚线示出。光纤150通过外壳的后方并可固定在该点上。在图1的实施例中，光导纤维150的第一端151是一个“自由”端，因为它不是固定在一个静止的位置上的，而第二端153则是光纤150的一个“固定”端。一块透镜或其它光学聚焦元件（未示出）可形成或连接在光导纤维的第一端151上的实际发光表面上并与之一起运动。

光纤的第一端151是安装在一块挠性片111上的。光纤的自由端相对于外壳后方的固定点的挠性与片的挠性的组合允许光纤的端151在一个方向中（图1中水平的方向）往复运动。光纤与挠性支架的组合应防止在其它方向中的运动（例如图1中垂直方向上与前后方向上）。另外，挠性支承结构可包含横越贯通线圈的孔延伸的一块挠性片（见图3）。在较佳方式中，挠性片由Mylar^TM（聚酯薄膜商标）或Kapton^TM（卡普顿商标）薄膜构成，但也可采用其它挠性元件，诸如象铍青铜合金的非磁性金属的平片。

光纤可固定在扫描头外壳或其它相对地远离挠性片的某点上，并且光纤的自由的第一端151没有必要延伸超过挠性片111。作为替代，光纤可固定在扫描头中接近挠性片的一个点上，但这样一种布置可能在固定点与对挠性片111上的连接点之间的区域中在光纤上产生太大的张力。

如图所示，光纤的第一端151是连在挠性片111的活动端上的，而片111的对侧端则是连在一个固定的支承点上的，例如在扫描头外壳或线圈115上。因此，挠性片111的扭转使光纤的第一端151横向转动。光纤端响应一个原动力横向地来回转动。在发光器发光时光纤的这一转动使光纤发出的光扫描一个表面，诸如带有一个条码或其它光学编码标记的一个表面。

在图1的实施例中，线圈115与永久磁铁113产生必要的原动力。永久磁铁113是粘在或者连接在挠性片111的活动端上的，并且光纤维的第一端151也是相似地连接在磁铁113和/或片111的活动端上的。如图所示，线圈115是基本上与光纤的第一端151的静止位置同心的。一个交流信号驱动线圈。线圈115产生的磁场在永久磁铁113上产生一个扭矩使磁铁摆动，如下面更详细地描述的。来自VLD组件131的一个激光束通过光纤150并且受到连接在摆动的永久磁铁上的光纤的第一端151的摆动的偏转。当没有电流通过线圈115时，光纤与挠性片的弹性使光纤150的“自由”端返回到其中心静止位置上，即一直面向前方。

永久磁铁113是这样对准的，使其南北两极之间的轴线垂直于线圈115的轴线。例如，磁铁113的轴线可平行于或在图1所在的平面中，而线圈的轴线则将垂直于图所在的平面。当一个电流通过线圈115时，线圈与永久磁铁113的磁场之间的交互作用使磁铁113（连同光纤的连接端151）从一个平衡位置上移动。使用图1中所示的同心布置，这一线圈的磁场与永久磁失的磁场的交互作用产生力图迫使磁铁113的轴线与线圈115的轴线相一致的扭矩。这一扭矩使支承光纤的自由端151的挠性片111的扭转并产生一个回复力。作为这一运动的一种结果，光纤也产生一个回复力。这些回复力试图将永久磁铁113与光纤的端带回到静止位置。反转作用电流的极性将反转磁力的方向。因此，如果作用在线圈上的电流采取周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，感应的磁力将使永久磁铁113及光纤的连接的自由端151产生一个摆动运动。挠性片的来回扭转使光纤端摆动。

从光纤150的摆动的自由第一端151发出的激光束产生一条扫描线。如果线圈115的轴线是垂直于图所在平面的而磁铁113的轴线则是在图所在的平面中的，得到的扫描线在一个大致上与图1所在的平面平行的平面中将是水平的。

在图1的实施例中，扫描头110包含一个光学传感器117。通常传感器117是一个定位成接收由光导纤维的第一端151所发出的光束所扫描的一个符号所反射的光的光检测器，诸如一个光敏二极管。光学传感器117产生一个具有与反射光的强度成正比的幅值的电信号。由于反射光的强度是作为被扫描的符号的光反射率的一个函数变化的，信号幅值中的变化也对应于作为不同光反射率的符号的元素编码的信息，诸如一个条码符号的条纹与间隔。

一条长的柔性多线电缆157将扫描头单元110与分离的外壳130中的电路连接在一起。电缆从分离的外壳130中的驱动信号发生器147将驱动电流传送给线圈115。电缆157还将来自传感器117的电信号传送给分离的外壳130中的处理电路149。扫描头可包括一个放大器，用于将来自光学传感器117的电信号的功率增大到足以能经由电缆传输到分离的外壳130中的处理电路的电平。柔性电缆大约与光导纤维150等长并且通常与光纤结合在一起形成一个将扫描头110连接在分离的单元130上的单一的电缆/光纤束。

分离的外壳130中的处理电路149包括放大级、数字化转换器等，用于处理来自传感器117的电信号，并且外壳中包含生成交流信号来驱动线圈115的交流驱动信号发生器147。分离的容器130还容纳为VLD133供电以及为系统100的其它电路元件供电所必需的电源电路145。例如单元130中的电子器件可包括符号技术公司制造的一种标准LS-2000扫描器的一块电路板所提供的处理电路。分离的单元130是小得足以装在一位用户的口袋中或者带在用户的皮带上，等。

在分离的盒130中还可容纳一个完整的解码器连同电池电源（符号技术公司制造的LS85000型号）或者甚至一个键盘与显示器，使一个系统不但是“不用手的”而且还是可以“改变位置”的（见图3中的单元130）。在盒130中还可装入一些额外的装置，诸如一个或多个存储器单元，用于与一台远程主计算机进行无线通信的一个红外或射频发射机，等等。这使整个装置成为便携式与可以“自由移动”的，从而在扫描中扫描系统100不需要用任何物理装置与最终处理被扫描的条码数据的收银机、计算机等相连。

在图2中所示的第二实施例中，扫描系统200包括用一条光导纤维250连接的一个扫描头210及一个分离的盒或单元230。光纤的第一端251位于扫描头中，而第二端则对分离的外壳230中的部件提供光学连接。扫描头与分离的盒还用一条与光纤250捆在一起的多线电缆（未示出）连接。图2的实施例与第一实施例本质不同在于一个压电元件211为光纤的自由端251提供挠性支承并产生扫描动作。

由于反压电效应，如果作用一个电信号，压电材料改变物理尺寸，即，膨涨或收缩，取决于作用电压的极性。然而，变化是非常小的。相对变化或应变与压电材料的厚度成反比。为了产生这种效应，需要数百伏电压但是非常低的电流。电压可以是直流的。

一个压电元件包含两（双压电晶片）或多（多压电晶片）个粘合在一起的具有相反极性的压电层。当一层在作用电压下收缩时，相反极性的层则膨涨。从而在作用电压时，压电元件会弯曲。如果作用一个相反极性的电压，压电元件在相反方向中弯曲。因此，作用一个周期性交变的电压使压电元件重复地来回弯曲。

在图2的实施例中，光导纤维的自由第一端251是连在压电元件211的活动端上的。压电元件211的对侧端是固定在扫描头210的外壳中的一个点上的。作用在压电元件211上的一个高压低电流交流信号使该元件来回弯曲并且使元件211的活动端往复运动通过由元件211的长度所确定的一条弧线。元件211的这一往复弯曲使得连着的光导纤维的自由端也往复运动。如果在光纤的自由端的发光表面上连接一块透镜或其它聚焦元件（未示出），则压电元件211的往复运动也使透镜往复运动。

扫描头210还包括一个与前一实施例中的传感器相似的传感器217。光学传感器217生成一个具有对应于被来自光导纤维250的束所扫描的符号的光反射率变化的幅值的电信号。传感器217可以固定地安装在扫描头210的外壳中，如第一实施例。然而，压电元件211产生强的往复力并能实际带动传感器217以及光纤的自由端251，如图中所示。

一条长而柔软的多线电缆（未示出）将扫描头单元210与安装在分离的容器230中的电路连在一起。电缆将驱动电流从分离的外壳230中的电路传送到压电元件211。电缆还将电信号从传感器217传送到分离的外壳230中的处理电路。扫描头中可包含一个放大器，用于将来自光学传感器217的电信号的功率提高到足以使之能经由电缆传输到分离的外壳230中的处理电路的电平。分离的容器230中的电路基本上与第一实施例中盒130中的相同，只是交流信号发生器所生成的驱动信号是一个适用于驱动压电元件211的高电压低电流信号。

图3展示了一个扫描系统300，它具有经由一捆光导纤维350连到一个分离的终端外壳装置330的一个扫描头310。光纤的一个第一端连接到扫描头310上，而光纤的一个第二端则连到分离的外壳330。

分离的盒330中包含VLD组件、交流驱动信号发生器及处理电路，如上面参照图1讨论的。在第三实施例中，分离的外壳330中包含作为一个数据输入与显示终端所必需的附加部件。例如，终端330可进一步包含一个键盘332、一个显示器334以及使数据能经由键盘输入与经由显示器输出的相关电路。

扫描头310包含一个挠性支承结构311、永久磁铁313与线圈315。捆350中的光导纤维之一的一个自由第一端351连在挠性支承结构311上。挠性支承结构311、磁铁313与线圈315的作用本质上与图1中的挠性片、磁铁与线圈装置相同。然而，必须指出一种区别。挠性支承结构311整个地延伸横越线圈315的直径，而光纤的自由端351连在中心上。挠性支承结构311通常是一块横越开口延伸的单元平板挠性片，中间带有一孔来接纳光纤的自由第一端。构成挠性支承结构311的片由mylar^TM或Kapton^TM膜片等构成，如上面参照挠性件111讨论的。

在图1的实施例中，单一的挠性片111必须是相当厚的以提供足够的支承来防止由于光纤与所附着的永久磁铁的重量所引起的横向运动或下垂。然而，一个厚的挠性部件会是硬的并且得到的结构不能在低频上工作。反之，图3中所示的挠性支承结构311的构造能提供增强的垂直支承并借此消除下垂。并且，虽然挠性支承结构311能绕一条垂直轴线扭转，然而横跨开口的连接基本上消除了横向或从前到后的方向中的弯曲。结果，用于构成挠性支承结构311的一块或多块片可以是相对比薄的。从而，挠性支承结构311并不这样硬并且在低振动频率上工作得相当好。

图3的实施例是一系列较佳实施例中的第一个，其中的光学传感器已从扫描头移到分离的外壳单元中。图3中，捆350中其它光纤350’的第一端351’是固定在线圈315或扫描头310的外壳前面的某一其它点上的。纤维光学捆中的这些其它光纤350’用作回程光纤。回程光纤350’接收从被扫描的符号反射的光并将这光传送回与处理电路一起位于分离的外壳330中并直接与处理电路相连的一个光学传感器（未示出）。通常，一个耦合件提供从这些回程光纤350’到一个光敏二极管的光学连接，然后该光敏二极管以通常的方式生成与被扫描的符号的反射率相关的信号。扫描头310还可包含集中镜片，诸如一块或多块透镜，来集中从被扫描的符号反射的光并将该光作用在回程光纤350’的第一端351’上。

从扫描头中消除光学传感器进一步缩小了扫描头的尺寸并从扫描头中消除了传感器的重量。这一改型还消除了任何放大器的重量，在前面的实施例，为了在传输给分离的外壳单元中的处理电路之前放大传感器信号，扫描头中需要这种放大器。仍然需要一条柔性电缆来在外壳330与扫描头310之间传送信号。然而，这一电缆只传送线圈315所用的交流驱动电流。

图4示出了一种扫描系统400，它使用一条单一的光纤450来传送激光束给扫描头410并从扫描头410将符号反射的光传送回分离的外壳单元430中的处理电路。

在图4中的实施例中，在扫描头410的外壳中的一个支承件423固定地将光导纤维450的第一端451支承在一个静止的位置上。一块透镜421位于邻近光纤的端面处。透镜421是安装在一块挠性片411上的。挠性片从线圈415的一侧延伸到线圈的开口的中心，如图所示，或者该挠性片能整个延伸横跨开口，如图3中所示。

如图所示，透镜421是连接在挠性片411的活动端上的，而片411的对侧端则连接在一个固定支承点上，例如，扫描头外壳或线圈415上的一个点。挠性片411在光纤的第一端451的前方支承该透镜。挠性片411的扭转使透镜421横向转动。永久磁铁413是粘接或用其它方法连接在物镜421和/或挠性片411的活动端上的。如图所示，线圈415是与透镜的静止位置与光纤的第一端451基本上同心的。永久磁铁413是对准成为使其南北两极之间的轴线垂直于线圈415的轴线。例如，磁铁413的轴线可以是平行于图4所在的平面，而线圈的轴线则垂直于图所在的平面。

当一个电流通过线圈415时，线圈与永久磁铁413的磁场之间的支互作用产生一个扭矩使磁铁413（带着连接的物镜421）从一个平衡位置移动。以图4所示的这种同心布置，线圈的磁场与圆柱形永久磁铁的磁场的交互作用产生迫使磁铁413的轴线与线圈415的轴线相一致的扭矩。这一扭矩使支承透镜421的挠性支承结构411扭转并产生试图将永久磁铁413与透镜带回到静止位置的回复力。倒转作用电流的极性将倒转磁力的方向。因此，如果作用在线圈上的电流采取一种周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，感应的磁力将使永久磁铁413及连接的物镜421产生一个来回扭转挠性片的振动运动。一条柔性电缆（未示出）连接在外壳430与扭描头410之间并传送供给线圈415的交流驱动电流。

从光纤450的第一端451发出的激光束通过振动的物镜421，并且透镜的来回转动产生一条扫描线。如果线圈415的轴线是垂直于图所在的平面而磁铁413的轴线是在图所在的平面中的，得到的扫描线将是在一个大致上与图4所在的平面平行的平面中水平的。

当束扫描一个符号时，符号将光反射回扫描头410。透镜421还起收集功能的作用。具体地说，当透镜振动时，透镜将收集反射的光并将该光作用在光导纤维450的第一端451上。从而光纤450通过接收被扫描的符号所反射的光与将该光传送回分离的外壳430而起回程光纤的作用。

在外壳430中，来自光纤450的反射光作用在一个束分裂器439上。来自激光二极管433的光作用在束分裂器439的另一侧。束分裂器将激光二极管433发出的光耦合到光导纤维450上供传送给扫描头410并通过振动的透镜发射，如上面所讨论的。束分离裂器439还分裂出来自光纤450的反射光并将该光作用在外壳430中的一个光学传感器437上。同样，该传感器通常是一个光敏二极管，这时它以通常的方式产生与被扫描的符号的反射率相关的信号供处理电路449分析。分离的外壳430中的其它部件基本上与较早的实施例相同。

图5示出一个光学扫描系统500，该系统在扫描头510与分离的外壳单元530之间采用两条光导纤维550、550’。系统500也依靠光导纤维的挠性来消除对一个挠性支承件的需求。

在图5的实施例中，分离的外壳530中包含VLD、电源、驱动信号发生器以及处理电路，与较早的实施例中一样。分离的单元530中还包含一个直接与处理电路相连的光学传感器，如在图3与4的实施例中。

在图5的实施例中，在扫描头510的外壳中邻近或横跨线圈551的后方开口的一点上安装一个基座523。传输光纤550的第一端551及回程光纤550’的第一端551’通过基座523上的孔。光纤550与551’是固定在贯通基座523的孔中的，但光纤的端551与551’足够长地超出基座延伸使之成为挠性的。光纤的端551与551’一个对准在另一个上方，在它们之间连接一块永久磁铁515。

扫描部件除了在该部件往复运动来产生所要求的扫描动作的方向上以外的所有方向上都需要刚性。如果扫描支承结构在非扫描方向中没有足够的刚性，散乱的磁场将在其它方向中导致有害的运动，而破坏扫描图式。因而图1的实施例采用一个厚的挠性支架，而图3的实施例采用一整个地跨越贯通线圈结构的开口延伸的挠性系统。在图5的实施例中，光纤端551与551’的垂直对准及通过磁铁的相互连接产生了一个“平的”成对配置，它在垂直方向上呈现显著的刚性。这一结构可防止光纤端的下垂，而不需要任何垂直支承结构。

连接在外壳530与扫描头510之间的一条柔性电缆传送供给线圈515的交流驱动电流。如图所示，线圈515是基本上与传输光纤550的第一端551的静止位置同心的。永久磁铁513是这样对准的，使其南北两极之间的轴线垂直于线圈515的轴线。当一个电流通过线圈515时，线圈与永久磁铁513的磁场之间的交互作用产生一个使磁铁513（带着光纤的连接端）从一个平衡位置移动的力。以图5中所示的同心布置，线圈的磁场与圆柱形永久磁铁的磁场的这一交互作用产生一个迫使磁铁513的轴线与线圈515的轴线一致的扭矩。这一扭矩使第一端551与551’弯曲并产生一个试图将永久磁铁513与光纤端带回到静止位置的回复力。倒转作用电流的极性将倒转磁力的方向。从而在线圈515上作用一个周期性交流驱动信号会产生使永久磁铁513与所连接的光纤端551、551’往复运动的磁力。当来自VLD的光通过发送光纤550时，从光纤550的往复运动的第一端551发出的激光束产生一条扫描线。

在光束扫描一个符号时，符号将光反射回扫描头510。在回程光纤550’的端551’往复运动时，端551’收集反射的光。这样，光纤550’接收从被扫描的符号反射的光并将该光传输回分离的外壳530。在外壳530中，来自回程光纤550’的反射光作用在与处理电路相连的并一起位于分离的外壳530中的光学传感器（未示出）上。光学传感器生成与被扫描的符号的反射率相关的信号，该信号受到常规处理。

在发送光导纤维550的第一端551上的实际发光表面上可形成或连接一块透镜（未示出）以在距扫描头510的一个适当距离上提供扫描束的聚焦。同样，在回程光纤550’的第一端551’的实际光接收表面上可形成或连接一块透镜（未示出）以收集从被扫描的符号反射的光。

虽然未曾专门示出，图1至5的扫描系统通常包括一个手动启动的触发开关。触发开关启动电源、发光器、驱动信号发生器、处理电路等来启动束生成、扫描与反射光检测。使用触发器在不用于实际扫描时将系统部件的供电切断可节省电力。

上面讨论的实施例中的扫描系统可以通过将扫描头瞄准一个符号并启动触发器来进行操作，与图1的先有技术装置的操作方式相似。然而，由于扫描头尺寸小、重量轻并且对温度不敏感，本发明的任何一种扫描头都可由一位操作员安装、携带或手持在广范围的位置中。例如，将分离的单元带在用户的皮带上或者放在口袋中，操作员可将扫描头带在头盔或眼镜上等等。图6（A）示出了将一个扫描头610A带在臂带或手镯612A上，容许操作员象带手表那样带扫描头。图6（B）示出将一个扫描头610B安装在带在操作员的一个手指上的一枚戒指612B上。可根据操作员所要完成的不同功能来选择位置使操作员感到最大程度的舒适与方便。触发开关也能放置在最方便的任何点上，例如在扫描头上、在分离的单元上或者容易操作它的某些其它理想的点上。

可采用本发明的扫描系统的各种各样的系统的其它例子包含笔型与鹅颈弯管扫描器，如下面所讨论的。

图6（C）示出一个电子板型计算机输入系统，其中的书写记录笔或笔包括一个按照本发明的扫描头。在所示的实施例中，笔的尖端将包含必要的记录笔电子器件，而扫描头则安装在记录笔外壳655的扩大的后方段中。外壳655上的一个透光窗口656使外出光束能从扫描头出去以及进入光进来。记录笔外壳655还可能采用其它的配置，例如，外壳可布置成将扫描头安装在尖端上或接近尖端的点上并包含一个可伸长的书写工具和/或可伸长的电子记录笔尖部件。

包含扫描头的记录笔经由一条电缆657连接到分离的盒630上，电缆包含与光导纤维捆扎在一起的一条多线电缆。分离的盒630类似于图1至5的实施例中的分离的盒，但在盒630中还包含一块书写板632。书写板是对记录笔尖在板上的位置上的接触或指点灵敏的，可导出位置数据，并且板可显示与导出的位置数据相关的信息。例如，板可包括一个电阻接触型输入屏幕，用于电子地确定笔尖接触板的表面处的X、Y位置，以及一个相关联的显示装置，诸如4，972，496号美国专利中所公开的那些。作为代替，记录笔电子器件可依靠光笔技术、电容接触检测电路、压敏接触检测电路、超声接近检测电路等。在各种情况中，关键性特征是记录笔既包含提供输入到对应类型的电子板632的X、Y位置所必需的电子器件还包括本发明的扫描头。

图6（D）示出将本发明使用在一个鹅颈弯管型扫描器中。在这一实施例中，按照本发明的一个扫描头610A被安装在一条柔性支承臂612D的端上，该臂在结构上类似于使用在许多种台灯中的柔性支架。操作员调整柔性支承臂612D的曲率将扫描头610D的发光端指向下方标有条码的物体要通过的一个点上。通常，光导纤维与柔性多线电缆通过支承臂的基座进入，通过柔性支承臂612D并连接到扫描头610D，其方式与上面参照图1至5所描述的相同。本实施例的一个优点为鹅颈变管扫描器可放置在相对要劣的环境中，诸如高温地点，并且一旦设定位置，操作员在这一环境中执行每一次扫描操作时不需要物理地操纵扫描头。

在较早的实施例中用于产生从光纤的第一或自由端所发出的光的振动运动的各种装置可以用产生必要的扫描的纯机械装置来代替。图8至11（C）示出了用纯机械装置产生这一动作的若干种结构。这些机械结构消除了对扫描头中的一个电磁线圈或一个压电元件供给驱动电流的要求。它还进一步简化与减轻了扫描头的结构并且减少了捆入连接电缆的电线的数目。分离的单元基本上与较早的实施例中的一样，但是已消除了驱动信号发生器。

图8示出了用于产生从光纤750的第一或自由端751发出的光的振动运动的一个第一机械系统700。在光导纤维的第一端751的实际发光表面上可形成或连接一块透镜（未示出），在距扫描头适当的距离上提供扫描束的聚焦。

在这一实施例中，扫描头将包含一个支架结构，其下方水平段720固定在扫描头中。支架还有两个垂直段721、723。光纤750在距自由端751一定距离的一个点上固定在支架的第一垂直段721上。在更接近自由端的一点上，光纤通过一个活动的塑料套管725。套管725可沿形成在支架的第二垂直部分723中的一条直槽727活动（图9（A））。套管与槽布置将光纤的自由端限定在一个预定的图式中运动，使得所发出的光将会产生一个横越出现标记的表面的所要求的扫描图式。具体地说，槽727与套管725只允许光导纤维750的自由端751作水平运动但防止自由端在垂直方向中运动。结果，套管725与光纤的自由端751的运动会产生一个精确的水平线扫描图式。

在图9（A）的实施例中，光纤超出固定点的端作为一个弹簧工作，它经常将光纤750的发光的第一或自由端751偏向图中所示的静止位置。操作员通过简单地摇动或轻拍扫描头来使光纤750的端751运动。自由端751将离开静止位置运动，将操行员给予的机械能中的一部分作为弹簧能暂时存储在由光纤自身形成的弹簧中。在释放这一能量时，弹簧以阻尼方式振动，并且光纤的自由端751将会水平地来回振动或摆动若干次。自由端的摆动长度在能量消耗与振动衰减时递减。从而，自由端逐渐地返回到图中所示的中心静止位置上。

如果带有要读取的一个标记的表面是位于图8中的装置700的右方的，从光纤750的摆动的自由第一端751发出的激光束将产生横越该表面的一条水平扫描线，并且该扫描线将基本上在图所在的平面中进进出出地延伸。操作员在距表面一个距离上手持扫描头使得光纤的自由端751的至少一次摆动将会产生一条整个地横越标记延伸的扫描线以便读取它。当操作员摇动扫描头时，得到的扫描线开始时将是整个地横越标记延伸的。当弹簧的振动衰减而自由端在递减的距离上摆动时，扫描线的长度也将递减。然而，扫描线将会横越标记延伸一或多次初始摆动，这便足以得到标记的一次读取。

在图9（A）的实施例中，所设置的唯一弹簧便是光纤750延伸超过固定在垂直支架段721到自由端751的部分所形成的弹簧。如图9（B）中所示，附加的弹簧729可以插入套管725与槽727的相对端之间以提供将第一或自由端751推向静止位置的附加的偏压力。增加的弹簧729增加了弹簧张力并且限制了套管725与光纤的自由端751的摆动的极限位置。图9（B）的实施例基本上与图9（A）的实施例相同的方式工作。

图8的实施例可使用其它的支架装置，只要距第一端的一个距离上的光纤750的一个部分是相对于扫描头固定的，使得光纤的第一端751能象一个弹簧那样弯曲。另外，也可采用其它装置来限制光纤的自由第一端751的运动方向和/或引导光纤的第一端在一个所要求的图式中摆动。例如，代替导槽与套管配置，系统可包含一条与光纤750对准并连接在其上的第二光纤，类似于图5中所示的配置（但没有光纤间的磁铁）。光纤对只能水平地弯曲。如果希望用附加的弹簧，它们可位于光纤对与扫描头外壳的各相对的侧壁之间。

图8至9（B）的实施例可用于各种外壳配置中，但最好是用在手持式或带在或安装在臂或腕上的扫描头配置中。例如，图8的配置也构成带在腕上的单元（图6（A））、安装在戒指上的扫描头（图6（B））、记录笔单元（图6（C））等的部件。

图10示出使用扭力丝弹簧来为传送来自分离的外壳单元中的发射器的光的光纤的自由端提供摆动运动的一种配置810。同样，在光纤的第一端的实际发光表面上可以连接或形成一块透镜。这一实施例包括一个大致上在C形的支架，它具有一条上臂813及一条下臂813’，但也可采用其它的支架形状或安装结构。光纤850通过一个大约在C形支架的垂直段的中心位置上的一个孔817。孔817稍大于光纤850使光纤的自由端851在振动中能前后运动及一定程度上的扭转。

一条伸长的扭力丝弹簧811固定地连接在上臂813上并向下延伸。另一条伸长的扭力丝弹簧811’固定地连接在下臂813’上并向上延伸。光纤850的自由端851固定在扭力丝弹簧811、811’的自由端之间。

一个触发器819可转动地连接在C形支架的下臂813’上。在用户拉动并释放触发器之后，位于下臂813’与触发器819的一个延伸部分之间的一个弹簧825提供一个回复力自动地将触发器819移动回图中所示的静止或关闭位置。

致动杆821的一端连接在触发器819的一个向前突出部分上，从而当一位操作员启动触发器时，致动杆与触发器一起运动。当触发器在关闭位置中时，致动杆821的一个对侧驱动端与一个凸轮823的削尖的表面相接触。

凸轮823连接在下部扭力丝弹簧811’上。凸轮具有一个圆形部分及一个整体的大致上成三角形的削尖的部分，该部分在径向上终止在一个略成圆形的尖上。凸轮也可安装在光纤的侧面或上部扭力丝弹簧811上。

图10的实施例也将包含一个微型开关之类（未示出），它响应触发器的启动提供一个信号到分离的外壳单元之中去导通发光器与关联的检测器与处理电路。为了启动扫描，一位操作员在图10中从右至左拉动触发器819。触发器绕将其连接在臂813’上的销转动。触发器的这一动作压缩回程弹簧825并将致动杆821的驱动端从其图10中所示的静止位置移动到右方的一个位置上。当致动杆821的驱动端向右移动时，它压在凸轮823的削尖的表面上的使凸轮转动。凸轮一直转动到到达一个起动位置，在该位置上致动杆821的驱动端滑过凸轮的圆形尖端。凸轮响应致动杆821的转动到起动位置的动作扭转了扭力丝弹簧811、811’并在它们中存储了弹簧力。在致动杆821的驱动端移过凸轮的尖端的起动位置上，凸轮与扭力丝弹簧突然被释放。存储在扭力丝弹簧811、811’中的弹簧能量的突然释放产生一个从起动位置开始的转动的弹簧振动。

由于光纤850的自由端851是连接在扭力丝弹簧811、811’之间的，自由端响应致动杆821的驱动端在凸轮823上的压力而转动，并当致动杆821的驱动端释放凸轮823时由于弹簧811、811’的转动振动而摆动。光纤的自由端与扭力丝弹簧的振动一起来回运动，通过递减的振幅的弧线距离直到弹簧能量耗尽并且自由端851返回并停止在静止位置上为止。图11（A）至11（C）示出图10的实施例的这种操作中不同的时间上致动杆821的驱动端、凸轮823与自由端851的位置。

具体地，图11（A）示出操作员尚未拉动触发器时，在它们各自的静止位置上的致动杆821、凸轮823与光纤850的自由端851的位置。图11（B）示出当部分地拉动触发器而致动杆821的驱动端刚要滑过凸轮823的尖端时，致动杆821、凸轮823与光纤850的自由端851的位置。在这一点上光纤的自由端851是接近或者在其运动的极端点上的，这便是“起动”点或位置，弹簧力引起的振动便是从这一点上开始的。当致动杆821滑过凸轮823的尖端到达其图11（C）中所示的位置时，存储在扭力丝弹簧811与811’中的弹簧能量突然释放导致凸轮823与光纤850的自由端851向回转动对向并越过静止位置到达图中所示的相反方向上的一个运动极端点。然后，弹簧将在图11（B）与11（C）中所示的两个极端位置之间使光纤的自由端产生阻尼振动。当振动阻息时，凸轮、弹簧与光纤的自由端将返回到图11（A）中所示的这些部件的静止位置上。

当用户释放触发器819时，弹簧825将触发器与连接的致动杆821返回到它们各自的静止位置上。杆821的释放动作再次启动凸轮823引发弹簧811与811’的另一个周期的振动，以及光纤的自由端851的摆动。当扭力丝弹簧811、811’与回程弹簧825中的弹簧能量全部耗尽时，振动与摆动停止并且所有部件返回到图10中所示的静止位置上。

将光纤850的自由端851安装在扭力丝弹簧811、811’之间防止了光纤的自由端的任何垂直运动。因此，光纤850的自由端851的弹簧驱动的摆动将产生一个精确地水平线扫描图式。

当操作员拉动触发器时，相关联的微型开关启动分离的外壳中的激光发射器通过光纤850发送光束。触发器的动作还启动光纤850的自由端851的摆动，如上面所讨论的。光纤的自由端将水平地摆动若干次并缓慢地返回到该图中所示的中心静止位置上。如果带有要读取的一个标记的表面位于图10中所示的装置810的右方，从光纤850的摆动中的自由第一端851发出的激光束将产生横越该表面的一条水平扫描线，并且该扫描线将显著地进进出出图所在的平面延伸。操作员在距表面一个距离上手持装有装置810的扫描头，使得光纤的自由端851的至少一次摆动将会产生一条整个地横跨标记延伸的扫描线，使之能够读取标记。

扭力丝弹簧811、811’可用其它扭力弹簧元件代替。例如，每个弹簧可用一个挠性塑料元件来代替，诸如一块Mylar^TM或Kapton^TM膜的平片。作为代替品，两个弹簧811、811’也可用与图3中所示的元件311相似的一条单一的连续丝或一块单一的连续Mylar^TM或Kapton^TM膜片来代替。

图10至11（C）的实施例可用于各种外壳配置中。最好，扫描单元外壳具有图象7中所示的先有技术那样的手枪形状，但是在一定程度上小于先有技术的外壳。当使用带在腕上或戒指上的单元（图6（A）、6（B））、记录笔单元（图6（C）、或者鹅颈弯管单元（图6（D））这样的其它外壳配置时，可对支架和/或触发器819加以改装使它们能包含在适当的外壳中而容许操作员容易地启动触发器。

在图8至11（C）的任何一个机械扫描实施例中，扫描头可包含一个光检测器并以类似于图1的实施例的方式工作，或者象图4的实施例中的分离的外壳单元那样，光纤既将激光束传送到扫描头又将来自扫描头的反射光传送回分离的外壳单元之中的处理电路。另一种方法，也可设置附加的光纤来将反射光带回到分离的外壳单元中，例如图3所示的一捆光纤或者一条单一的回程光纤，该光纤的端是如图5中所示的垂直地与发送光纤对准的。

虽然在图8至11（C）的实施例中希望移动光纤的第一端，也有可能将光纤的第一端固定地安装在扫描头中而可动地安装另一个用来产生束扫描运动的部件，诸如如图4中的一块透镜。

从对当前较佳的实施例的上面的详细描述中可以清楚地看到本发明通过将尽可能多的部件移到一个分离的外壳单元中而减小了扫描头单元的尺寸与重量。一条或多条光导纤维将光从激光二极管传送到扫描头单元。扫描头由于不再包含温度敏感的激光二极管而也能在更恶劣的环境中工作。在某几个实施例中，本发明还将检测器移到分离的盒中并使用一条光纤将被扫描的符号反射的光从扫描头传送回分离的外壳单元中的检测器。产生光束的扫描动作的不同系统进一步提供了尺寸与重量的减小。从而，本发明产生了一种携带及操作方便并且特别耐用的扫描系统。

Claims (4)

1、一种用于扫描标记的系统，包括：

一个光学扫描单元；

与该光学扫描单元分隔开的一个分离的单元；

装在该分离的单元中的一个发光器；

一条光导纤维，其第一端安装在该光学扫描单元中，其第二端连接到该分离的单元，所述光导纤维将光从该发光器传送该光学扫描单元使光为扫描所述标记的目的从光纤的第一端发出；以及

用于在距光纤的第一端的一个距离上将该光纤的一部分固定地连接在该光学扫描单元上的装置，使得第一端响应一位用户作用的一个机械力相对于光学扫描单元自由地摆动而使从光纤的第一端发出的光横越所述标记来回地扫描。

2、一种用于扫描标记的系统，包括：

一个光学扫描单元;

与该光学扫描单元分隔开的一个分离的单元;

装在该分离的单元中的一个发光器;

一条光导纤维，其第一端连接到该光学扫描单元，其第二端连接到该分离的单元，所述光导纤维将光从该发光器传送到该光学扫描单元;以及

在该光学扫描单元中的用于使从所述光导纤维的第一端发出的光产生摆动运动来扫描光学编码标记的装置，其中用于产生摆动运动的所述装置包括：

（ⅰ）一个扭力弹簧，挠性地将所述光导纤维的第一端安装在所述光学扫描单元中用于摆动运动;以及

（ⅱ）机械装置，响应用户的启动在扭力丝弹簧中存储弹簧能量并突然释放所述弹簧能量来起动该扭力弹簧的振动及所述光导纤维的第一端的摆动。

3、一种用于扫描一个标记的系统，包括：

一个光学扫描单元;

与该光学扫描单元分隔开的一个分离的单元;

安装在该分离的单元中的一个发光器;

一条光导纤维，其第一端安装在该光学扫描单元中，其第二端连接到该分离的单元，所述光导纤维将光从发光器传送到该光学扫描单元，使得从该光纤的第一端发出的光用于扫描所述标记的目的;

用于相对于该光学扫描单元可动地安装一个光学部件的装置，该光学部件将该光纤的第一端发出的光引向所述标记;

用于响应操作员作用的一个纯机械力摆动该光学部件的装置，使所述光导纤维的第一端发出的光产生来回横越所述标记的摆动动作;

一个光学检测器，用于感测该光学编码标记所反射的光;以及

处理电路，包含在该分离的单元中，用于分析来自光学检测器的信号来判定该标记的特征。

4、一种扫描具有不同的光反射率的部分的标记的方法，包括下述步骤：

将光引导通过一条光导纤维从该光纤的一个可活动地安装的自由端发出;

将从该光纤的自由端发出的光引导到标记上;

在该光纤维的自由端上不停地作用一个偏压力将该光纤的自由端偏压向一个静止位置;

手动地将该光纤的自由端对抗所述偏压力移离该静止位置并随之存储弹簧能量;

释放所存储的弹簧能量使自由端来回运动并在逐渐减小的摆动距离上引导从自由端发出的光直到光纤的自由端返回到并停止在静止位置上，至少一个摆动距离是足够长的使得以光纤的自由端发出的光整个地横越该标记移动;以及

在自由端发出的光横越该标记移动时，检测从具有不同光反射率的标记部分反射出来的光，以判定该标记的特征。

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