Кольцевой световод для осветителя и оптический сканер

Номер патента: 22315

Опубликовано: 30.12.2015

Авторы: Васич Милан, Дюка Николя

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Кольцевой световод для осветителя, выполненный с возможностью направлять свет, принятый его входной поверхностью, к его выходной поверхности для освещения зоны со стороны дистального конца указанного световода и пропускать через свою открытую внутреннюю часть излучение, отраженное от указанной зоны или испущенное ею, при этом

выходная поверхность является граничной поверхностью внутренней полости в форме усеченного конуса, большее основание которого открыто на указанном дистальном конце, а усеченная вершина открыта к указанной открытой внутренней части;

образующая указанной выходной поверхности представляет собой кривую, обращенную своей вогнутостью в сторону внутренней полости; и

выходная поверхность способна преломлять свет, поступающий от входной поверхности, с возможностью облучения указанной зоны излучением, по существу, однородно распределенным по интенсивности.

2. Световод по п.1, отличающийся тем, что указанная образующая является параболой.

3. Световод по п.1 или 2, отличающийся тем, что способен направлять излучение, соответствующее электромагнитному излучению в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной области.

4. Световод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что изготовлен в виде сплошного тела из, по существу, прозрачного материала.

5. Световод по п.4, отличающийся тем, что, по существу, прозрачный материал выбран из группы, состоящей из стекол, стеклокерамики, кристаллических и пластических материалов.

6. Световод по п.5, отличающийся тем, что указанные кристаллические материалы включают кварц, иттрий-алюминиевый гранат и сапфир.

7. Световод по п.5, отличающийся тем, что указанные пластические материалы включают полиметилпентен, полиметилметакрилат, сополимер метилметакрилата и стирола, стиролакрилонитрил, поликарбонат и полистирол.

8. Световод по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанной выходной поверхности или ее части придана шероховатость для обеспечения рассеяния излучения.

9. Световод по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что дополнительно содержит экран, изготовленный из материала, непрозрачного для направляемого излучения, и расположенный на части наружной боковой поверхности указанного световода.

10. Световод по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что дополнительно содержит экран, изготовленный из материала, непрозрачного для направляемого излучения, и расположенный на части внутренней боковой поверхности указанного световода.

11. Световод по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что его входная поверхность является плоской.

12. Световод по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что дополнительно содержит радиочастотную антенну, установленную на часть его боковой граничной поверхности и выполненную с возможностью приема/передачи RFID-сигнала от RFID-метки, находящейся в указанной зоне, и на RFID-метку.

13. Световод по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что выполнен с возможностью установки внутри него оптического устройства для сбора и переноса излучения, отраженного от облучаемой зоны или испущенного ею и проходящего через открытую внутреннюю часть.

14. Оптический сканер, содержащий

кольцевой световод по любому из пп.1-13;

источник излучения, способный освещать входную поверхность указанного кольцевого световода; и

фотоприемник, способный принимать излучение, прошедшее через указанную открытую внутреннюю часть кольцевого световода.

15. Сканер по п.14, отличающийся тем, что кольцевой световод выполнен согласно п.12 и дополнительно содержит

управляющий РЧ-контур для посылки, посредством указанной РЧ-антенны, RFID-сигнала на RFID-метку, находящуюся в указанной зоне; и

RFID-считыватель, способный считывать RFID-сигнал, поступивший от RFID-метки.

16. Сканер по п.14 или 15, отличающийся тем, что является ручным сканером, содержащим блок питания для подачи напряжения на сканер.

17. Сканер по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один из следующих модулей: модуль беспроводной связи, дисплейный модуль для отображения результатов измерения или параметров сканирования и управляющий интерфейс для ввода параметров сканирования.

Текст

Смотреть все

КОЛЬЦЕВОЙ СВЕТОВОД ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЯ И ОПТИЧЕСКИЙ СКАНЕР Кольцевой световод 10 для осветителя выполнен с возможностью направлять свет, принятый его входной поверхностью 12, к его выходной поверхности 16 для освещения зоны 17 со стороны его дистального конца 19. Выходной поверхностью 16 световода 10 является граничная поверхность внутренней полости 18 в форме усеченного конуса, большее основание которого находится на дистальном конце 19 световода, а противоположное основание 20 обращено к открытой внутренней части 21 световода 10. Образующая выходной поверхности 16 представляет собой кривую, обращенную своей вогнутостью в сторону внутренней полости 18. Излучение,отраженное от зоны 17 или испущенное ею, распространяется в обратном направлении. Зона 17 облучается излучением, по существу, однородно распределенным по интенсивности. Оптический сканер содержит кольцевой световод 10, источник излучения для освещения входной поверхности 12 кольцевого световода 10 и фотоприемник для приема излучения, прошедшего через открытую внутреннюю часть 21 кольцевого световода 10.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СИКПА ХОЛДИНГ СА (CH) Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к оптическим устройствам для освещения зоны, изображение которой нужно получить, и к устройствам для получения таких изображений. Более конкретно, оно относится к устройствам для обработки изображений, таким как оптические сканеры, служащие для сканирования зоны на объекте, чтобы детектировать/считывать имеющуюся на нем маркировку. Предшествующий уровень техники Устройства для обработки изображений широко применяются для сканирования маркировки на объекте, как это описано в US 6352204 В 2, US 7357326 В 2, US 7370801 В 2 и US 7419098 В 2 на примерах оптических сканеров. Сканируемой маркировкой может быть штрих-код (линейный или двумерный, типа матрицы данных) или любой другой паттерн, содержащий идентификационные данные объекта. В некоторых случаях маркировка на поверхности объекта является невидимой или едва видимой невооруженным глазом (например, паттерном, нанесенным фосфоресцентной, люминесцентной или флуоресцентной краской) и/или детектируемой только при освещении определенным излучением, например в ультрафиолетовой (УФ) или инфракрасной (ИК) областях спектра. Даже если маркировка может детектироваться в видимой области, она может иметь малые размеры или содержать очень мелкие детали, т.е. быть трудной для считывания. Это делает необходимым обеспечение хороших условий освещения. Типичными источниками излучения в сканерах являются (в зависимости от области спектра, используемой при детектировании маркировки) лампы накаливания (как правило, для интервала 400-2500 нм), импульсные лампы (например, импульсная ксеноновая лампа высокого давления), лазер или светодиоды(СД), испускающие излучение в УФ-, видимой или ИК-областях (обычно в интервале от 250 нм до примерно 1 мкм). Обычными фотоприемниками для сканеров являются фотокамеры на КМОП- или ПЗСструктурах, фотодиоды (одиночные или матричные), фототранзисторные или фоторезисторные контуры,а также линейные КМОП- или ПЗС-датчики. Обычный оптический сканер (ручной или фиксированный) содержит источник излучения (который может содержать фильтры) для освещения соответствующим излучением зоны на объекте, световод (который может содержать фокусирующее средство) для подачи, соответствующим образом, излучения,поступившего от источника излучения, к данной зоне, средство для сбора излучения, отраженного от этой зоны, и переноса этого излучения в обратном направлении на фотоприемник, процессорный блок для анализа сигнала, сформированного фотоприемником (и для детектирования/считывания или декодирования данных, ассоциированных с маркировкой в указанной зоне), и управляющий блок для управления источником излучения и процессорным блоком. Обычные ручные сканеры (как проводные, так и беспроводные), как правило, содержат также блок питания для подачи напряжения на сканер и, в качестве опции, радиомодуль для беспроводной связи(например, связи Wi-Fi), дисплейный модуль (например, жидкокристаллический (ЖК) или на базе кинескопа) для отображения результатов измерения или параметров сканирования и управляющий интерфейс для ввода параметров сканирования (содержащий многофункциональные клавиши и кнопку ВКЛ/ВЫКЛ). Обычные оптические сканеры могут также содержать контур RFID (радиочастотной идентификации) для считывания RFID-меток на сканируемом объекте (см., например, US 6264106 В 1), что позволяет сканеру считывать комбинированную оптическую/RFID-маркировку. Постоянной проблемой для оптических сканеров является освещение содержащей маркировку зоны на отражающей поверхности объекта однородно и при достаточной интенсивности излучения, так чтобы детектор сканера был способен считывать такую маркировку в отраженном излучении, при минимизации рассеянного излучения и исключении ярких "горячих" точек на освещенной поверхности. Такие точки ухудшают контраст и могут привести к серьезным проблемам обработки сигналов: в случае насыщения датчика возможны даже сбои при детектировании маркировки. При этом названные трудности могут усиливаться, если отражающая поверхность является криволинейной. Данная проблема была рассмотрена в вышеуказанных источниках (см., например, US 6352204 В 2,столб. 1, строки 36-51; US 7357326 В 2, столб. 2, строки 16-19; US 7370801 В 2, столб. 2, строки 6-17, US 7419098 В 2, столб. 2, строки 1-11), причем были предложены некоторые специализированные решения. В US6352204 В 2 описано освещение зоны объекта под малым углом падения, чтобы минимизировать "эффект подавления", создаваемый блестящими или ирнерегулярными поверхностями. Тем не менее, остается проблема, связанная с рассеянным излучением. Документы US 7357326 В 2, US 7370801 В 2 и US 7419098 В 2 описывают применение осветителя,снабженного наконечником в форме усеченной пирамиды, для освещения зоны на объекте путем помещения сужающегося конца наконечника вблизи данной зоны, так что излучение от источника достигает только нужной зоны, которая при этом оказывается экранированной от внешней засветки. На противоположный, расходящийся конец наконечника поступает излучение от источника. Однако все еще остаются проблемы, связанные с отражением излучения от внутренней грани наконечника в обратном направлении, к фотоприемнику (даже если предусмотрено ненерегулярное отражение от этой грани, чтобы обеспечить рассеяние света) и с возможными "горячими точками" на отражающей поверхности объекта. Сущность изобретения Изобретение направлено на создание световода для осветителя, свободного от недостатков, свойственных уровню техники. Изобретение относится также к оптическому сканеру, преимущественно к ручному оптическому сканеру, содержащему данный световод для осветителя и предназначенному для детектирования и считывания маркировки, нанесенной на поверхность объекта. Согласно одному аспекту изобретения кольцевой световод для осветителя выполнен с возможностью направлять свет, принятый его входной поверхностью, к его выходной поверхности для освещения зоны со стороны дистального конца указанного световода и пропускать через свою открытую внутреннюю часть излучение, отраженное от указанной зоны или испущенное ею. При этом выходная поверхность является частью граничной поверхности внутренней полости в форме усеченного конуса, большее основание которого находится на указанном дистальном конце, а противоположное основание обращено к указанной открытой внутренней части, а выходная поверхность способна преломлять свет, поступающий от входной поверхности, с возможностью облучения указанной зоны излучением, по существу, с однородным распределением излучения по интенсивности. При использовании такой кольцевой конструкции световода излучение от источника излучения распространяется внутри кольцевого световода, т.е. не проходит через открытую внутреннюю часть световода, а выходная поверхность световода образует границу его внутренней полости, сужающейся от своего большего основания, которое находится вблизи освещаемой зоны, в направлении противоположного основания, образующего узкий конец открытой внутренней части, для переноса излучения, отраженного от данной зоны, в обратном направлении. Достоинством такой конфигурации является устранение возврата, через открытую внутреннюю часть, излучения непосредственно после прохождения через выходную поверхность. Таким образом, оказывается возможным устранить рассеянное излучение, обусловленное внутренним отражением. Кроме того, поскольку дистальный конец осветителя расположен рядом или в контакте с облучаемой целевой зоной, он образует наконечник, устраняющий значительную часть рассеянного излучения от внешних источников. Далее, форма выходной поверхности выбрана такой, что излучение,преломляющееся в направлении большего основания внутренней полости, является достаточно однородным, чтобы избежать точек концентрации излучения на поверхности, расположенной вблизи или почти в контакте с указанным основанием. Перечисленные свойства способствуют улучшенному детектированию маркировки сканером, снабженным подобным осветителем, поскольку однородное излучение существенно повышает контрастность маркировки. Световод согласно изобретению может также использоваться для переноса излучения, испускаемого маркировкой в целевой зоне (например, в случае флуоресцентной или фосфоресцирующей маркировки, в качестве отклика на возбуждающее излучение, выходящее через выходную поверхность), через открытую внутреннюю часть световода. Наиболее полезные формы частей выходной поверхности можно легко оценить с использованием закона преломления (закона Снеллиуса) и с учетом высоты и площади большего основания внутренней полости. Однако простая (например, плоская) форма обычно оказывается приемлемой для обеспечения благоприятных условий освещения (например, применительно к внутренней полости в форме усеченной пирамиды, когда участки этой полости соответствуют граням данной пирамиды). Другой пример простого профиля выходной поверхности, обеспечивающего хорошие условия освещения, - это усеченный конус (соответствующий прямолинейной образующей). Более высокая однородность достигается при профиле выходной поверхности, соответствующей выпуклой криволинейной образующей (т.е. поверхности,вогнутой в сторону внутренней полости). Еще более высокую однородность дает образующая в форме параболы. Кроме того, даже если внутренняя полость открыта к освещаемой зоне со стороны дистального конца световода своим широким основанием, внешний контур световода может соответствовать наконечнику, сужающемуся к этому дистальному концу. В результате будет повышена освещенность целевой зоны, что улучшит считываемость маркировки в данной зоне. Кольцевой световод для осветителя согласно изобретению может быть выполнен с возможностью направлять электромагнитное излучение, соответствующее интервалу оптического диапазона от УФ- до ИК-области (т.е. от около 400 до около 2500 нм). Как это понятно специалистам, материалы, образующие световод, должны выбираться с учетом направляемого излучения. Световод может быть также сконструирован с возможностью направлять электромагнитные волны с другими длинами волн. Кольцевой световод для осветителя согласно изобретению может быть сделан полым, т.е. имеющим только внутреннюю и наружную материальные боковые грани (служащие, чтобы направлять излучение посредством отражения), материальную выходную грань для подачи излучения во внутреннюю полость посредством преломления части направляемого излучения и, возможно, материальную входную грань. Однако предпочтительный вариант изобретения соответствует кольцевому световоду в виде сплошного тела из, по существу, прозрачного материала. Данный материал должен быть, по существу, прозрачным для излучения, которое нужно направлять. Материал для данного тела может быть выбран, по существу,-2 022315 из прозрачных материалов, включающих стекла, стеклокерамику, кристаллические материалы и пластики. Кристаллический материал желательно выбрать из кварца, иттрий-алюминиевого граната и сапфира. Оптический пластик желательно выбрать из полиметилпентена, полиметилметакрилата, сополимера метилметакрилата и стирола, стиролакрилонитрила, поликарбоната и полистирола. Чтобы предотвратить рассеяние излучения (например, в целях защиты оператора), кольцевой световод для осветителя согласно изобретению может дополнительно содержать экран, изготовленный из материала, непрозрачного для направляемого излучения, и расположенный на части наружной боковой поверхности световода. Чтобы предотвратить рассеяние излучения на внутренней боковой поверхности открытой внутренней части световода, световод согласно изобретению может содержать также экран из материала, непрозрачного для направляемого излучения, расположенный на части внутренней боковой поверхности, соответствующей его открытой внутренней части. Данный экран может представлять собой чехол или покрытие. Кольцевой световод для осветителя согласно изобретению может дополнительно содержать радиочастотную (РЧ) антенну, установленную на часть его боковой граничной поверхности и выполненную с возможностью приема/передачи RFID-сигнала от RFID-метки, находящейся в указанной зоне, и на RFIDметку. При использовании в сканере этот вариант световода позволяет одновременно считывать оптические символы и РЧ-данные, присутствующие в целевой зоне. Кольцевой световод для осветителя согласно изобретению совместим с обычными вкладышами для рассеяния излучения (помещаемыми, например, на уровне входной грани). Однако в предпочтительном варианте части выходной или входной поверхности придана шероховатость для обеспечения рассеяния излучения, распространяющегося в направлении целевой зоны. Такое рассеяние, повышающее однородность излучения, падающего на целевую зону, может быть обеспечено с помощью обычных технологий,например пескоструйной обработкой поверхности или формированием на ней регулярных или иррегулярных дефектов/паттернов (служащих центрами рассеяния). Благодаря этому световод согласно изобретению не требует введения рассеивающего вкладыша между источником излучения и световодом и, за счет этого, может быть сделан более компактным. Световод для осветителя согласно изобретению может быть выполнен с возможностью установки внутри него оптического устройства для сбора и переноса проходящего через открытую внутреннюю часть излучения, отраженного от облучаемой зоны. Средством для установки такого оптического устройства может быть снабжена, например, полая часть кольцевого световода над внутренней полостью(например, между входной частью световода и открытой внутренней частью вблизи суженного конца внутренней полости). Опорное средство может быть снабжено канавкой, вырезом, выступом или резьбой на внутренней боковой поверхности световода (выше внутренней полости) или любым другим средством крепления (использующим, например, клей, винты или опоры). Как следует из вышеизложенного, световод для осветителя согласно изобретению имеет много преимуществ. Кроме того, поскольку излучение распространяется внутри кольцевого световода, ему можно придавать самые различные формы, так что он может быть легко адаптирован для переноса излучения между источниками излучения, имеющими различные конфигурации, и целевой зоной с минимизацией потерь излучения при обеспечении однородных условий освещения внутри указанной зоны. В результате отпадает необходимость точно позиционировать дистальный конец световода на сканируемой целевой зоне, чтобы достичь высокой однородности освещения. Кроме того, дистальный конец световода также может быть сконфигурирован из условия его позиционирования перед целевой зоной, что особенно удобно применительно к осветителю, установленному на ручном сканере. Так, дистальный конец, без ухудшения однородности освещения целевой зоны, может быть выполнен слегка сужающимся. Предложенная кольцевая конфигурация позволяет также применять для освещения входной поверхности разнообразные источники излучения, такие как лампы накаливания, газоразрядные трубки,импульсные лампы, лазеры или СД (в диапазоне от УФ до ИК), или различные комбинации таких источников. Поскольку входная поверхность может быть адаптирована к конкретному источнику излучения,нет необходимости применять, например, СД, снабженные линзами: вместо них можно использовать обычные СД, излучающие в пределах широкого угла. Кроме того, на входной или выходной грани нетрудно установить фильтры. При этом открытая внутренняя часть световода может быть легко адаптирована для подачи отраженного излучения к различным фотоприемникам, например таким, как камера на КМОП- или ПЗСструктурах, фотодиоды (одиночные или матричные), фототранзисторные или фоторезисторные контуры,а также линейные КМОП- или ПЗС-датчики. В другом своем аспекте изобретение относится к оптическому сканеру, содержащему вышеописанный кольцевой световод согласно предыдущему аспекту изобретения; источник излучения, способный освещать входную поверхность световода, и фотоприемник, способный принимать излучение, прошедшее через указанную открытую часть кольцевого световода. Этот оптический сканер может содержать вышеописанный вариант кольцевого световода, способного содержать РЧ-антенну, а также управляющий РЧ-контур для посылки, посредством указанной РЧантенны, RFID-сигнала на RFID-метку, находящуюся в указанной зоне, и RFID-считыватель, способный считывать RFID-сигнал, поступивший от RFID-метки. Оптический сканер согласно изобретению может являться ручным сканером, содержащим блок питания для подачи напряжения на сканер, а также по меньшей мере один из следующих модулей: модуль беспроводной связи, дисплейный модуль для отображения результатов измерения или параметров сканирования и управляющий интерфейс для ввода параметров сканирования. Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схожие цифровые обозначения на различных фигурах соответствуют схожим элементам и которые иллюстрируют основные аспекты и признаки изобретения. Краткий перечень чертежей На фиг. 1 А-1 С представлены в продольном сечении варианты кольцевого световода для осветителя согласно изобретению. На фиг. 1D кольцевой световод для осветителя по фиг. 1 А или 1 В представлен в перспективном изображении, в разрезе. На фиг. 2A-2D иллюстрируются, в перспективном изображении, различные профили кольцевых световодов для осветителя согласно изобретению. На фиг. 3A-3D иллюстрируются кольцевые световоды для осветителя согласно изобретению, снабженные рассеивающими гранями. На фиг. 4 А в перспективном изображении, с пространственным разделением компонентов представлена часть осветителя согласно варианту изобретения, снабженному RFID-антенной. На фиг. 4 В осветитель по фиг. 4 А представлен в перспективном изображении. На фиг. 4 С в продольном разрезе представлена модификация кольцевого световодного осветителя по фиг. 4 В. На фиг. 5 иллюстрируется, в перспективном изображении, ручной сканер согласно варианту изобретения. На фиг. 6 в перспективном изображении, с пространственным разделением компонентов представлена часть ручного сканера по фиг. 5. На фиг. 7 иллюстрируется, в продольном сечении, вариант кольцевого световода для осветителя согласно изобретению. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Принцип действия осветителя согласно изобретению иллюстрируется фиг. 1 А, на которой представлен, в сечении, кольцевой световод 10, снабженный источниками 11 излучения, освещающими входную поверхность 12 световода 10. Излучение проходит внутри световода 10 (направляющей части 13),поочередно отражаясь от его внутренней боковой поверхности 14 и наружной боковой поверхности 15, к выходной поверхности 16, которая преломляет излучение в направлении целевой зоны 17 на поверхности объекта (не изображен). Выходная поверхность 16 образует граничную поверхность, предпочтительно выпуклую, внутренней полости 18 в форме усеченного конуса, расходящейся в сторону своего большего основания 19, обращенного к целевой зоне 17, и сходящейся в противоположном направлении, к верхнему основанию 20, обращенному к открытой (полой) внутренней части 21 световода. На фиг. 1D показан, в перспективном изображении, в разрезе, кольцевой световод 10 в варианте с использованием сплошного прозрачного световода 13. На фиг. 1 В иллюстрируется, в продольном сечении, световод 10, снабженный источниками 11 излучения, расположенными вокруг входной поверхности 12, и фотоприемником 30 для детектирования излучения, диффузно отраженного обратно целевой зоной 17 на поверхности 25 объекта и прошедшего через внутреннюю полость 18 и открытую внутреннюю часть 21. В представленном примере фотоприемник 30 и источники 11 излучения установлены на общей опоре 31 над входной поверхностью световода. Внутренняя боковая поверхность 14 кольцевого световода 10 снабжена выступами, обеспечивающими удобную установку оптического устройства 32 внутри открытой внутренней части 21. В данном варианте оптическое устройство 32 используется для фокусировки излучения на фотоприемнике 30. На фиг. 1 С представлен, в продольном сечении, световод 10, снабженный экраном 40, 41, который в данном варианте выполнен в виде полого чехла. Экран, изготовленный из непрозрачного материала, охватывает внутреннюю и наружную боковые поверхности 14, 15 кольцевого световода. Наружная секция 40 экрана покрывает наружную боковую поверхность 15, а внутренняя секция 41 - внутреннюю боковую поверхность 14, так что свет, рассеянный частью 13 световода, не 20 распространяется за пределы устройства или в направлении к открытой внутренней части световода. Такая конфигурация экрана позволяет защитить глаза от излучения, теряемого в результате его выхода через наружную направляющую поверхность 15, и фотоприемник (см. фиг. 1 В) или другое оптическое устройство от рассеянного излучения, проходящего непосредственно через внутреннюю направляющую поверхность 14. Экран может быть сформирован просто нанесением на направляющие поверхности световода покрытия (например,слоя металла или непрозрачного композитного материала). Форма кольцевого световода для осветителя согласно изобретению не ограничена усеченной пирамидой с квадратным поперечным сечением (см. фиг. 2), но может быть любой формой с кольцевой топологией. При этом форма открытой внутренней части может быть произвольной при условии, что она по-4 022315 зволяет излучению, отраженному целевой зоной (испущенному целевой поверхностью объекта), проходить к фотоприемнику. Кольцевой профиль может быть даже изогнут на уровне открытой внутренней части 21, например, если для направления излучения, поступившего во внутреннюю полость 18, к фотоприемнику используется зеркало. Некоторые иллюстративные (неограничивающие) примеры возможных профилей (профиля устройства в целом, его внутренней полости и открытой внутренней части) представлены на фиг. 2 А-2 С. В одном варианте изобретения входную поверхность 12 световода подвергают пескоструйной обработке, чтобы улучшить светорассеяние (за счет рассеяния излучения, обусловленного шероховатостью поверхности) внутри световода 13, как это показано на фиг. 3 А. Выходная поверхность также может быть подвергнута подобной обработке для обеспечения светорассеяния во внутренней полости 18. Рассеяние создает "сглаживающий" эффект и тем самым способствует предотвращению формирования ярких "горячих" точек на целевой поверхности объекта. Это иллюстрируется на фиг. 3 В, где в продольном разрезе представлен световод с отпескоструенной выходной поверхностью 16. Рассеяние излучения может быть также усилено с помощью рифления (регулярного или иррегулярного) выходной поверхности,как это показано на фиг. 3 С и 3D. В варианте, проиллюстрированном фиг. 3A-3D, световод 13 представляет собой сплошной компонент из полиметилметакрилата, работающий в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, между 300 и 450 нм. В данном варианте изобретения световод выполнен с возможностью закрепления на нем RFIDантенны, как это иллюстрируется фиг. 4 А и 4 В. Антенна 43 намотана вокруг наружной боковой поверхности чехла 40, находящегося на наружной 20 боковой поверхности 15 кольцевого световода 13, и присоединена к RFID-контуру 42. Однако RFID-антенна может находиться и в других частях световода. Например, на фиг. 4 С RFIDантенна 43 показана намотанной внутри открытой внутренней части 21 кольцевого световода, вокруг оптического устройства 32 для фокусировки излучения, поступающего со стороны верхнего основания 20 внутренней полости 18 на фотоприемник 30, установленный на опоре 31. На фиг. 4 С показан также источник 11 излучения в виде светодиодной матрицы 33, установленный на опоре 31 непосредственно напротив входной поверхности 12 кольцевого световода. Как это известно специалистам, в зависимости от типа принимаемых/передаваемых сигналов, RFID-антенна может иметь и иную форму (отличную от намотанной проволоки). На фиг. 5 иллюстрируется, в перспективном изображении, ручной оптический сканер 50 согласно изобретению. Этот сканер содержит кольцевой световод 10 для освещения части поверхности 25 объекта(в данном случае банки), корпус с удобной для оператора рукояткой 51, модуль 52 питания сканера и ЖК-дисплей 53 с сенсорным экраном, чтобы избежать использования клавиш (клавиатура может отображаться на ЖК-дисплее), за исключением клавиши ВКЛ/ВЫКЛ/Сброс (не изображена). На фиг. 6 показана (с пространственным разделением компонентов) часть ручного сканера 50, включая световод 10 с чехлом 40 и оптическое устройство 32, установленное на опору 31 вместе с источниками 11 излучения(фотоприемник не изображен). Беспроводной оптический сканер 50, отбалансированный для удобства пользования, содержит следующие компоненты: оптический блок, включающий светодиодный источник 11 излучения, кольцевой световод 10 (с чехлом 40) для освещения штрих-кода или матрицы данных на поверхности объекта 25 и фотоприемник в виде ПЗС-камеры 32, установленной на опоре 31; сенсорный светодиодный экран 53; системную плату (не изображена) с центральным процессором для считывания/декодирования штрих-кодов или матричных кодов и управления сканером; плату беспроводной коммуникации (GSM/GPRS); комплект батареек и эргономичный пластиковый корпус. Данный ручной сканер был изготовлен в нескольких вариантах. Он, в частности, может быть автономным в отношении операций считывания/идентификации или аутентификации маркировки или подключенным к станции, обладающей перечисленными возможностями по обработке данных (например,если идентификация или аутентификация объекта производится путем сравнения с данными из внешней базы данных). Связь со станцией может быть проводной (например, через Ethernet или телефонный модем) или беспроводной (например, с использованием технологий Wi-Fi, GSM/GPRS или Bluetooth). Даже в случае автономной обработки данных ручной сканер может обеспечивать возможность коммуникации. Ручной сканер может быть также снабжен средствами подключения для зарядки батареей его процессного блока (например, для подключения к док-станции). В предпочтительном варианте ручной сканер отбалансирован, а его передний конец может быть выполнен сужающимся, так что оператор может легко сканировать объект, находясь в любом положении (например, стоя, на корточках или на коленях). Изобретение не ограничивается представленными вариантами: возможны его различные модификации, не выходящие за границы прилагаемой формулы, включая, например, вариант по фиг. 7, с боковой входной поверхностью 12. Кроме того, вышеописанный (ручной) сканер может содержать световод осветителя, выполненный согласно любому из его описанных вариантов и/или адаптированный для ра-5 022315 боты в других диапазонах спектра (например, в интервале от УФ- до ИК-диапазона) для освещения целевой зоны или детектирования излучения, отраженного/испущенного его целевой зоной. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Кольцевой световод для осветителя, выполненный с возможностью направлять свет, принятый его входной поверхностью, к его выходной поверхности для освещения зоны со стороны дистального конца указанного световода и пропускать через свою открытую внутреннюю часть излучение, отраженное от указанной зоны или испущенное ею, при этом выходная поверхность является граничной поверхностью внутренней полости в форме усеченного конуса, большее основание которого открыто на указанном дистальном конце, а усеченная вершина открыта к указанной открытой внутренней части; образующая указанной выходной поверхности представляет собой кривую, обращенную своей вогнутостью в сторону внутренней полости; и выходная поверхность способна преломлять свет, поступающий от входной поверхности, с возможностью облучения указанной зоны излучением, по существу, однородно распределенным по интенсивности. 2. Световод по п.1, отличающийся тем, что указанная образующая является параболой. 3. Световод по п.1 или 2, отличающийся тем, что способен направлять излучение, соответствующее электромагнитному излучению в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной области. 4. Световод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что изготовлен в виде сплошного тела из, по существу, прозрачного материала. 5. Световод по п.4, отличающийся тем, что, по существу, прозрачный материал выбран из группы,состоящей из стекол, стеклокерамики, кристаллических и пластических материалов. 6. Световод по п.5, отличающийся тем, что указанные кристаллические материалы включают кварц,иттрий-алюминиевый гранат и сапфир. 7. Световод по п.5, отличающийся тем, что указанные пластические материалы включают полиметилпентен, полиметилметакрилат, сополимер метилметакрилата и стирола, стиролакрилонитрил, поликарбонат и полистирол. 8. Световод по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанной выходной поверхности или ее части придана шероховатость для обеспечения рассеяния излучения. 9. Световод по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что дополнительно содержит экран, изготовленный из материала, непрозрачного для направляемого излучения, и расположенный на части наружной боковой поверхности указанного световода. 10. Световод по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что дополнительно содержит экран, изготовленный из материала, непрозрачного для направляемого излучения, и расположенный на части внутренней боковой поверхности указанного световода. 11. Световод по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что его входная поверхность является плоской. 12. Световод по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что дополнительно содержит радиочастотную антенну, установленную на часть его боковой граничной поверхности и выполненную с возможностью приема/передачи RFID-сигнала от RFID-метки, находящейся в указанной зоне, и на RFID-метку. 13. Световод по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что выполнен с возможностью установки внутри него оптического устройства для сбора и переноса излучения, отраженного от облучаемой зоны или испущенного ею и проходящего через открытую внутреннюю часть. 14. Оптический сканер, содержащий кольцевой световод по любому из пп.1-13; источник излучения, способный освещать входную поверхность указанного кольцевого световода; и фотоприемник, способный принимать излучение, прошедшее через указанную открытую внутреннюю часть кольцевого световода. 15. Сканер по п.14, отличающийся тем, что кольцевой световод выполнен согласно п.12 и дополнительно содержит управляющий РЧ-контур для посылки, посредством указанной РЧ-антенны, RFID-сигнала на RFIDметку, находящуюся в указанной зоне; иRFID-считыватель, способный считывать RFID-сигнал, поступивший от RFID-метки. 16. Сканер по п.14 или 15, отличающийся тем, что является ручным сканером, содержащим блок питания для подачи напряжения на сканер. 17. Сканер по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один из следующих модулей: модуль беспроводной связи, дисплейный модуль для отображения результатов измерения или параметров сканирования и управляющий интерфейс для ввода параметров сканирования.

МПК / Метки

МПК: G02B 6/00, G06K 7/10

Метки: кольцевой, осветителя, световод, оптический, сканер

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/15-22315-kolcevojj-svetovod-dlya-osvetitelya-i-opticheskijj-skaner.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Кольцевой световод для осветителя и оптический сканер</a>

Похожие патенты