CN102472474A - 组合式暗场与亮场照明器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种设备的实施例，所述设备包含：弯曲反射器，其具有内部及敞开端；光模块，其围绕所述反射器的所述敞开端的周界定位，所述光模块包含其上具有一个或一个以上内部光源以朝向所述反射器的所述内部引导光的第一侧及其上具有一个或一个以上外部光源以远离所述反射器引导光的第二侧；及光管，其耦合到所述光模块且经对准以便使来自所述一个或一个以上外部光源的光射入到所述光管中。还揭示并主张其它实施例。

Description

组合式暗场与亮场照明器

相关申请案交叉参考

本申请案依据专利合作条约(PCT)的第8条主张2009年7月10日提出申请的第12/501,325号美国专利申请案的优先权。

技术领域

本发明大体来说涉及照明系统，且特定来说(但非排他性地)涉及一种包含共轴暗场与亮场照明器的照明器。

背景技术

光学数据读取系统已变为追踪许多不同类型物项中的重要且普遍存在的工具，且机器视觉系统已变为用于例如部件识别与检验的任务的重要工具。光学数据读取系统及机器视觉系统两者捕获光学符号(在光学数据读取系统的情况下)或部件(在一般机器视觉系统的情况下)的二维数字图像，且接着进行处理以分析所述图像从而提取所述图像中所含有的信息。已在机器视觉系统中出现的一个困难是确保相机获取对象的准确图像的困难；如果相机无法获取对象的准确图像，那么所述相机可能不能够解码或分析所述图像或者可能难以如此操作。

在获取准确图像时的困难之一是确保恰当地照明正成像的对象。当使用系统来成像多种不同符号时可能出现若干问题，因为针对给定系统光照可能或可能不为正确类型。具有亮场照明的系统将因此发现难以或不可能对需要暗场照明的对象进行成像，而具有暗场照明的系统将因此发现难以或不可能对需要亮场照明的对象进行成像。与现有光学数据读取系统及机器视觉系统一起使用的照明器往往能够进行亮场照明或暗场照明，但并非两者。因此，用户必须手头上保持有两个单独的系统使得其将使一者具有正确种类的光照。

发明内容

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限定性及非穷尽性实施例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。

图1A是照明器的实施例的分解前视透视图。

图1B是图1A中所示的照明器的分解后视透视图。

图1C是图1A中所示的照明器的组装前视透视图。

图2A是图1A到图1C中所示的照明器的侧视立面图。

图2B是从截面线B-B观看的图2A中所示照明器的前视立面图。

图3A是图1A到图1C中所示的照明器的反射器的实施例的分解透视图。

图3B是图1A到图1C中所示的照明器的反射器的实施例的组装透视图。

图3C是图1A到图1C中所示的照明器的反射器的替代实施例的底部的平面图。

图4A到图4F为具有不同横截面形状的反射器的替代实施例的侧视立面图。

图5A是图1A到图1C中所示的照明器的实施例的光模块的实施例的一侧的平面图。

图5B是展示图5A中所示的光模块的相对侧的平面图。

图6A到图6C是图5A到图5B中所示的光模块的边缘处理的替代实施例的截面图。

图7A是光管组合件的实施例的平面图。

图7B是图7A中所示的光管组合件的大致沿着截面线B-B截取的截面图。

图7C到图7E是光管的替代实施例的截面图。

图8A到图8D是展示图1A到图1C中所示的照明器的操作的实施例的截面图。

图9是并入有图1A到图1C中所示的成像系统的成像系统的替代实施例的示意图。

具体实施方式

本文中描述用于包含共轴暗场与亮场照明器的照明器的设备、系统及方法的实施例。在以下描述中，描述众多特定细节以提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本发明可在不具有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它情况下，众所周知的结构、材料或操作未详细展示或描述但仍涵盖在本发明的范围内。

本说明书通篇所提及的“一个实施例”或“一实施例”意味着结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书中短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何适合方式组合于一个或一个以上实施例中。

图1A到图1C共同地图解说明成像系统50的实施例，成像系统50包含耦合到暗场与亮场照明器100的实施例的相机52。照明器100包含反射器102及定位于所述反射器的敞开端处的光模块104。接着，光管组合件110定位于光模块104上方。光模块104及光管组合件在其中具有开口，所述开口形成来自反射器102的光可经由其射出照明器的开口112。在一些实施例中，照明器100可包含定位于开口112上方的盖114。下文结合图8A到图8D来论述成像系统50及照明器100的操作。

反射器102经由所述反射器的闭合端处的成像孔口101光学耦合到相机52。在所图解说明的实施例中，反射器102为半圆柱形，但当然在其它实施例中，其可具有不同形状。下文结合图3A到图3C及图4A到图4F来论述反射器102的细节。

光模块104定位于反射器102的敞开端处且包含在一侧上的外部光源106及在相对侧上的内部光源108。在本说明书中，“内部”及“外部”并非指代相应光源安装于照明器100中或照明器100上的何处，而是指代光源发射光的大体方向；“内部”光源大体朝向反射器102的内部发射光，而“外部”光源沿除朝向反射器102的内部以外的方向发射光。下文结合图5A到图5B及图6A到图6C来论述光模块104的细节。

光管组合件110定位于光模块104上方且经对准使得来自外部光源106的光将射入到所述光管组合件的一端中且将经由光管组合件的另一端射出并投射到正成像的对象上。在所图解说明的实施例中，光管组合件110包含形成矩形环的四个光管段，但在其它实施例中，可使用更大或更小数目个光管段来形成具有不同于所示的形状的形状的光管组合件。下文结合图7A到图7E来论述光管组合件110的细节。

图2A图解说明照明器100的侧视立面。在所图解说明的实施例中，反射器102包含在从侧面观看时具有半圆形横截面的弯曲光反射及/或光漫射表面202。所述半圆形横截面导致弯曲表面202为半圆柱形，在此情况下形状像敞开右侧半圆形柱体。成像孔口101可形成于弯曲表面202中。弯曲光反射表面202经设计以反射及/或漫射来自内部光源108的入射光并经由开口112将其引导出所述照明器。弯曲表面202具有高度H及宽度W，此两者是基于特定应用及其要求而选择的。

光模块104定位于反射器102的敞开端处，使得内部光源108将朝向反射器102的内部201且因此朝向表面202引导光。外部光源106在光模块104的相对侧上且不朝向反射器102的内部201引导光，而是将其光引导到光管组合件110中。

光管组合件110定位于光模块上方且经对准使得所述光模块夹在所述光管组合件与反射器102的敞开端之间。在一个实施例中，可通过(例如)使用凸缘712(参见图7)将所述光管组合件扣接到光模块104而将其保持于适当位置中，但在其它实施例中，也可通过将所述光管组合件附接到反射器102来对其进行紧固。还可借助定位于段702、704、706及708的近端表面上的热熔柱来附接光管组合件110。

盖114定位于开口112上方以防止污染物或其它物体经由开口112进入照明器且损坏其中的组件。虽然在所图解说明的实施例中展示盖114安装到光管组合件110的内部边缘，但在其它实施例中盖114可安装到照明器的某一其它部分。在一个实施例中，盖114为透明的且非常薄以避免损害照明器的光学均匀性，但在其它实施例中，盖114的厚度可更大或更小且盖114可由半透明材料制成以提供额外漫射。在又一些实施例中，盖114可为包含选自透明、半透明或不透明的至少两个不同部分的复合物。在一些实施例中，盖114可包含在内侧、外侧或内侧及外侧两者上的抗反射涂层。

图2B图解说明照明器100的侧视立面横截面。弯曲光反射表面202具有长度L，此意味着反射表面206与210间隔开L；与照明器的高度H及宽度W一样，可基于应用要求而选择长度L。如在图2A中，光模块104定位于反射器102的敞开端处，使得内部光源108可朝向反射器102的内部201且因此朝向表面202引导光。外部光源106在光模块104的相对侧上且不朝向反射器102的内部201引导光，而是将其光引导到光管组合件110中。光管组合件110定位于光模块上方且经对准使得外部光源106将把其光引导到光管组合件中，且盖114定位于开口112上方以防止污染物或其它物体经由开口112进入照明器且损坏其中的组件。

图3A到图3B共同地图解说明反射器102的实施例；图1A图解说明分解图，而图1B图解说明组装图。反射器102包含由弯曲边缘302及304以及由纵向边缘306及308定界的弯曲光反射表面202。在本申请案的上下文中，“弯曲边缘”包含并非单一直线且包含(而不限于)为平滑且连续的曲线以及由多个直线段或非直线段构成的曲线(不论是否为平滑且连续的)的任何边缘。在所图解说明的实施例中，弯曲表面202为凹面，但在其它实施例中，其可为凸面或者可为凹面与凸面的某一组合。

在所示的实施例中，通过将薄板弯折成适当形状来形成弯曲表面202。在一个实施例中，所述薄板可为薄片金属，但在其它实施例中，可使用由例如塑料或某一种类的复合物的薄片的其它材料制成的薄板。在又一些实施例中，可以不同方式形成表面202。举例来说，在一个实施例中，可由金属、塑料、木材或某一种类的复合物的固体块来机加工表面202。

对于给定应用，弯曲表面202应具有适当物理及/或光学性质-例如色彩、纹理及反射率-以形成所要反射及/或漫射。在一个实施例中，可匹配表面202的物理及/或光学特性以增强或补充内部光源208的光学特性，但在其它实施例中，表面202的物理及/或光学特性可用以改变或修改由内部光源108发射的光的光学特性。举例来说，在其中内部光源208发射白色光的实施例中，通过向弯曲光反射表面202施加适当色彩的涂层，可对来自内部光源208的白色光进行滤光，使得经由开口112射出照明器的光的色彩并非白色。

制成表面202的材料可能已具有正确物理及/或光学性质，使得一旦已形成弯曲光反射表面202，就不需要进一步处理。举例来说，在其中通过围绕模具弯折薄板来形成表面202的实施例中，所述薄板可为已具有正确色彩、纹理及反射率的塑料，此意味着在形成所述表面之后不需要进一步对其进行任何操作。在其中材料不具有所需要色彩、反射率或纹理的其它实施例中-例如在弯曲表面202由金属形成时-则可需要额外处理以赋予弯曲光反射表面202正确的物理及/或光学性质。在一个实施例中，可向表面施加例如油漆的涂层。在其它实施例中，可在弯曲光反射表面202上敷设例如具有正确物理及/或光学性质的材料薄片的其它处理并用粘合剂进行紧固。

纵向边缘306及308中的每一者从弯曲边缘302的端点延伸到弯曲边缘304的对应端点以形成表面202。在所示的实施例中，弯曲边缘302及304两者具有相同大小及形状，且纵向边缘306及308为笔直的，此意味着表面202为半圆柱形且形状大致像敞开右侧半圆形柱体。换句话说，在所图解说明的实施例中，弯曲光反射表面202由使弯曲边缘302在空间中沿直线平移直到其到达或变为弯曲边缘304而产生。然而，在其它实施例中，弯曲边缘302及304可具有除半圆形之外的其它形状(参见图4A到图4F)，且在又一些实施例中，弯曲边缘302与304不需要具有相同大小及/或形状，纵向边缘306与308也不需要具有相同大小及/或形状。

端帽204及208附接到弯曲边缘302及304且应大致覆盖弯曲光反射表面202的敞开端。在所图解说明的实施例中，端帽204及208具有与弯曲表面202的敞开端大致相同的横截面形状，但在其它实施例中，所述端帽不需要具有与敞开端完全相同的形状。举例来说，端帽204及208中的一者或两者可为正方形，只要其大致覆盖弯曲表面202的端即可。端帽204及208经定位使得边缘310及312与纵向边缘306及308大致共面，从而形成光模块104可安装到的唇形部。

端帽204包含反射侧206且端帽208包含反射侧210。端帽204及208附接到表面202的弯曲边缘，其中其反射表面206及210彼此平行或大致平行且面向彼此。然而，在其它实施例中，反射表面206与210不需要平行，而是可相对于彼此成角度。在一个实施例中，反射表面206及210为反射镜，但在其它实施例中，其可为反射率等于或小于反射镜的其它类型的表面。在一个实施例中，反射表面206及210为第一表面反射镜，此意味着所述反射表面必须为入射光所遇到的第一表面。在其它实施例中，可使用其它种类的反射镜。可以不同方式形成反射表面206及210。举例来说，如果端帽204及208为金属，那么可通过对每一端帽的适当表面进行抛光来形成反射表面206及210。在其它实施例中，可(例如)通过喷镀或通过将反射材料薄片紧固到每一端帽的适当表面来向端帽204及208施加反射涂层。在又一些实施例中，可使用例如电解电镀的更复杂方法。

图3C图解说明反射器300的替代实施例。反射器300在多数方面类似于反射器102，其之间的主要差异为照明器300中存在多个成像孔口及/或在表面202的顶点或尖点外定位的孔口。这些孔口可包含在弯曲表面202的中心线上或附近(例如，在顶点或尖点处或附近)定位的孔口302以及在表面202的顶点或尖点外定位的孔口304。

图4A到图4F图解说明具有弯曲表面202的不同形状的反射器的各种替代实施例的横截面。图4A图解说明其中弯曲表面402的两个弯曲边缘为半椭圆形且关于中心线401对称从而使弯曲表面402成为其顶点或尖点404与中心线对准的敞开右侧半椭圆形柱体的实施例。图4B图解说明其中弯曲表面406的两个弯曲边缘为抛物线形且关于中心线401对称从而使弯曲表面成为其顶点或尖点408与中心线对准的敞开右侧抛物线形柱体的实施例。图4C图解说明其中弯曲表面410的弯曲边缘为正方形且关于中心线401对称从而使弯曲表面410成为其顶点或尖点412与中心线401对准的敞开右侧正方形柱体的实施例。图4D图解说明其中弯曲表面414的两个弯曲边缘为小面式(即，由多个线段构成)且关于中心线401对称从而使弯曲表面414成为其顶点或尖点416与中心线401对准的敞开右侧小面式柱体的实施例。

图4E图解说明其中弯曲表面418的弯曲边缘为不关于中心线401对称的偏斜抛物线从而使弯曲表面成为其顶点或尖点从中心线401偏移的偏斜右侧抛物线形柱体的实施例。最后，图4F图解说明其中弯曲表面422的弯曲边缘为复合曲线(例如关于中心线401对称且具有两个尖点426及428的所图解说明M形曲线422)的实施例。在具有复合曲线的其它实施例中，所述曲线不需要关于中心线401对称。举例来说，在其它实施例中，复合曲线422可如图4E中所示为偏斜的，或者尖点426及428不需要具有相同高度。

图4A到图4F并非打算呈现弯曲表面的可能形状的穷尽性目录。在其它实施例中，可使用除所示的形状之外的其它形状。举例来说，在另一实施例中，可使用任何多项式函数来形成弯曲表面，而在其它实施例中，可使用其它类型的函数-例如指数、对数或双曲线函数。

图5A到图5B图解说明光模块104的实施例；图5A图解说明具有外部光源的侧，而图5B图解说明具有内部光源的相对侧。光模块104由衬底形成且形状像由四个段502、504、506及508构成的矩形环。所述环的形状及外部尺寸可对应于反射器102的敞开端的形状及大小，但在其它实施例中，光模块104可具有不同于反射器102的开口的形状及/或大小。在又一些实施例中，光模块104可包含更大或更小数目个段且可具有不同于所示的形状及大小的形状及大小。在一个实施例中，用来形成所述矩形环的衬底为单层或多层印刷电路板，但在其它实施例中，可使用例如塑料或金属的其它衬底。

段502到508中的每一者具有内部边缘：段502具有内部边缘503，段504具有内部边缘505；段506具有内部边缘507，且段508具有内部边缘509。内部边缘503到509形成矩形环的中间的开口510的边界。段502到508分别具有宽度F1到F4，所述宽度是基于光源106及108的要求以及开口510的所需大小而选择的。在所图解说明的实施例中，宽度F1到F4相等，但在其它实施例中，宽度F1到F4不需要相等。

外部光源106沿着形成矩形环的段定位及安装。在所图解说明的实施例中，外部光源106定位于所有四个段502到508上，使得围绕开口510从头到尾都存在光源，但在其它实施例中，不需要在所有段上都存在光源。外部光源106的类型及数目将取决于所使用光源的类型以及应用的功率要求及例如色彩与均匀性的所要光照特性。在一个实施例中，外部光源106可为发光二极管(LED)，但在其它实施例中，外部光源106可为另一类型的光源，例如白炽灯泡或卤素灯泡。在又一些实施例中，外部光源106不需要全部为相同种类，而是可包含两种或两种以上不同类型光源的组合。外部光源106之间的间距s_LP一般来说将取决于外部光源的数目及上面安装所述外部光源的段的长度。所图解说明的实施例展示以固定间隔s_LP均匀间隔开的光源106，但在其它实施例中，所述外部光源不需要均匀间隔开。虽然未展示，但光模块104还可包含用于将电力路由到外部光源106的措施，例如印刷电路板上的迹线。

图5B图解说明光模块104的具有内部光源108的侧；在多数实施例中，此将为光模块104的与具有外部光源106的侧相对的侧。在所图解说明的实施例中，内部光源108仅定位于段502及506上，但在其它实施例中，内部光源可存在于更大或更小数目个段上。内部光源108的类型及数目将取决于所使用光源的类型以及应用的功率要求及例如色彩与均匀性的所要光照特性。在一个实施例中，内部光源108可为发光二极管(LED)，但在其它实施例中，内部光源108可为另一类型的光源，例如白炽灯泡或卤素灯泡。在又一些实施例中，内部光源108不需要全部为相同种类，而是可包含两种或两种以上不同类型光源的组合。光源之间的间距s_D一般来说将取决于内部光源108的数目及上面安装所述内部光源的段的长度。所图解说明的实施例展示以固定间隔s_D均匀间隔开的光源108，但在其它实施例中，内部光源108不需要均匀间隔开。虽然未展示，但光模块104还可包含用于将电力路由到内部光源108的措施，例如印刷电路板上的迹线。

图6A到图6C图解说明光模块104的内部边缘503到509的边缘处理的替代实施例。一般来说，期望防止来自外部光源106的光进入反射器102且防止来自内部光源108的光在不从表面202反射的情况下直接射出反射器(参见图2A)。图6A图解说明其中段502、504、506及508为大致平坦且分别具有宽度F1到F4的实施例600。在此实施例中，边缘503、505、507及509不需要特殊处理，但宽度F1到F4应经定大小使得不会有来自内部光源108的直射光经由开口110射出照明器(例如，参见图2A)，且不会有来自外部光源106的光进入反射器。

图6B图解说明其中边缘503、505、507及509可包含朝上部分602及朝下部分604中的一者或两者的替代实施例625。朝上部分602及朝下部分604可帮助防止来自内部光源108的光经由开口120直接射出照明器且防止来自外部光源106的光进入反射器(例如，参见图2A)。在存在朝上部分602及朝下部分604的情况下，还可减小段502、504、506及508的宽度F1到F4。在其中存在朝上部分602及朝下部分604中的一者或两者的实施例中，其可沿着边缘的整个长度延续，但在其它实施例中，其可沿着边缘的仅一部分延续。在光模块104的一些实施例中，可沿着一些边缘存在朝上部分602及朝下部分604中的一者或两者，但沿着其它边缘不存在。

图6C图解说明其中每一边缘503、505、507及509可包含上部挡板606及下部挡板608中的一者或两者的替代实施例650。在一个实施例中，挡板606及608可由不透明材料制成，但在其它实施例中，所述挡板可由半透明或透明材料制成或者可由不透明、半透明或透明材料中的两者或两者以上的某一组合制成。在其它实施例中，两个挡板不需要由相同材料制成。通过正确地定大小、定位并选择用于挡板606及608的材料，所述挡板可帮助防止来自内部光源108的光经由开口120直接射出照明器且防止来自外部光源106的光进入反射器(例如，参见图2A)。挡板606及608的存在还可使减小段502、504、506及508的宽度F1到F4成为可能。在一个实施例中，挡板可沿着边缘的整个长度延续，但在其它实施例中，挡板可仅沿着边缘的若干部分存在。在光模块104的一些实施例中，可沿着一些边缘存在挡板606及608中的一者或两者，但沿着其它边缘不存在。

图7A到图7B图解说明光管组合件110的实施例；图7A是平面图，而图7B是截面图。在平面图中，光管组合件110的形状像由四个光管段702、704、706及708构成的矩形环，所述四个光管段的端连接使得所述段彼此成直角。段702到708环绕开口710，因此形成所述矩形环。在包含一个以上光管段的光管组合件110的实施例中，光管段702到708可全部具有相同横截面形状(参见图7B)，但在其它实施例中，光管段702到708不需要全部具有相同横截面形状。在其它实施例中，光管组合件110可包含更大数目或更小数目个段。此外，虽然称为“组合件”，但在其它实施例中，光管组合件110可由一个或一个以上未连接的光管段构成。在一个实施例中，光管组合件110可由例如玻璃或塑料的光学透明材料制成，但在其中期望漫射的其它实施例中，光管可由半透明材料制成或者可由具有经处理以形成漫射的表面的透明材料制成。

凸缘712定位于光管组合件110的将面向光模块104的侧上的开口710的周界处或附近。在一个实施例中，凸缘712的外部尺寸可大致对应于光模块104的开口510的内部尺寸，使得凸缘712与边缘503、505、507及509啮合以将光管组合件110保持于适当位置中。然而，在其它实施例中，不需要存在凸缘712且可通过例如扣件或粘合剂的其它构件将光管组合件110保持于适当位置中。在又一些实施例中，可共同地使用凸缘712及其它构件两者来将光管组合件保持于适当位置中。

在所图解说明的实施例中，光管组合件110的形状及外部尺寸大致对应于光模块104的形状及大小，但在其它实施例中，光模块104可具有不同于光模块的形状及/或尺寸。举例来说，在并非在每个段502、504、506及508上都具有外部光源106的光模块104的实施例中，光管组合件将仅需要具有对应于所述光模块的具有外部光源的段的光管段。

图7B图解说明光管组合件110的横截面的实施例以及所述光管组合件内的个别光管段704及708的横截面的实施例。凸缘712从光管组合件的将耦合到光模块104的侧突出，且在其中存在所述凸缘的实施例中帮助将光管组合件与光模块对准且将两者保持在一起，如上文所描述。

光管段704包含近端713，由外部光源106经由所述近端将光射入到光管段中，如箭头所示。光管段704还包含远尖端716。在近端713与远尖端716之间，光管段704具有恒定横截面部分714以及由相对于彼此成角度γ的表面Z1及Z2形成的渐缩部分715。在所图解说明的实施例中，渐缩部分715具有渐缩比(渐缩部分中最小宽度与最大宽度的比)零，此意味着其渐缩到尖锐尖端。然而，在其它实施例中，所述光管段可具有非零渐缩比。在操作中，射入到近端713中的光的某一部分将经由表面Z1射出光管段，而某一量将经由表面Z2射出，如所述图中针对段708所示。可通过调整光管组合件或个别光管段的大小、形状及材料来改变两个部分的相对量值。

图7C到图7E图解说明光管组合件110中的个别光管的横截面形状的替代实施例。图7C图解说明包含具有不同渐缩比的若干部分的双重渐缩光管。一个渐缩部分由相对于彼此成角度γ₂的表面Z1及Z2a形成，而另一渐缩部分由相对于彼此成角度γ₁的表面Z1及Z2b形成。所图解说明的实施例渐缩到尖锐尖端，但与光管段704一样，其不需要渐缩到尖锐尖端。图7D图解说明其中通过使表面Z1为平面的同时使表面Z2为弯曲的而使光管段渐缩的实施例。图7E图解说明其中表面Z2为平面的同时表面Z1a及Z1b相对于表面Z2定位成不同角度的实施例。

图8A到图8D图解说明使用照明器100的成像系统50的操作的实施例。图8A图解说明照明器的暗场模式的使用。照明器100经定位使得光管组合件110的尖端与表面802接触且使得光管组合件环绕待成像的对象。接通外部光源106，从而将光射入到光管组合件110中。光传播穿过每一光管段且经由表面Z1相对于表面802成低角度α₀地射出。在其中光管组合件110的尖端与表面802接触的一个实施例中，α₀具有大约5度的值，但在其它实施例中，光管的形状、大小及材料可经调整以使α₀更大或更小。在不同实施例中，举例来说，α₀可介于约0度与约20度之间。

图8B图解说明其中成像系统50经保持使得光管组合件110的尖端保持于表面802上面有限高度H1处的实施例。光经由表面Z1射出每一光管且相对于在相机52的视场中的表面802成角度α₁地撞击所述表面，但由于高度H1，角度α₁大于图8A中所示的角度α₀。在一个实施例中，如果H1为大约0.25英寸，那么α₁可为约30度，而如果H1为大约0.5英寸，那么α₁可为约45度。当然，在其它实施例中，光管的形状、大小及材料可经调整以针对给定H1而使α₁更大或更小。

图8C图解说明其中成像系统50经保持使得光管组合件110的尖端保持于表面802上面有限高度H2处的实施例，其中H2大致大于图8B中所示的H1。在高度H2处，经由每一光管的两个表面Z1及Z2射出的光撞击在相机52的视场中的表面802。在一个实施例中，约一半的光经由每一表面射出(即，50％经由Z1且50％经由Z2)，但在其它实施例中，可通过调整光管组合件的形状、大小及材料来调整经由每一表面射出的光的分数。在用经由两个表面Z1及Z2射出的光进行视场照明的情况下，照明器100可提供可用于(举例来说)远距离成像的β度的前向发射一般目的光照。在一个实施例中，β具有约40度的值，但可通过调整光管组合件的形状、大小及材料来调整角度β。

图8D图解说明其中成像系统50使用其亮场能力的实施例。关断外部灯106并接通内部灯108，使得来自内部灯108的光从反射器的弯曲反射表面被反射且经由开口112被引导出所述照明器。如果经适当制作或处理，那么除反射光以外反射器120的反射表面还可用来漫射光，因此提供可用于亮场成像的均匀前向发射一般目的光照。

图9图解说明成像系统900的替代实施例，成像系统900包含相机904及照明器100；当然，在成像系统900的其它实施例中，可用本文中所描述的其它照明器实施例中的任一者来替换照明器100。成像系统900包含其内定位有照明器100及相机904的外壳902。除相机904及照明器100以外，成像系统900还包含耦合到图像传感器910的信号调节器912、耦合到信号调节器912的处理器914及耦合到处理器914的输入/输出单元916。虽然未展示，但内部或外部电源向外壳902内的组件提供电力。在一个实施例中，成像系统900可为小型便携式手持系统，但在其它实施例中，其可为固定座架成像系统。

照明器100定位于外壳902内使得开口112将面朝待照明及成像的对象。在所图解说明的实施例中，待照明及成像的对象为例如表面920上的条形码或矩阵码918的光学符号，但在其它实施例中，所述对象可为经受机器视觉检验的部件或部件的表面。视情况而接通内部灯108或外部灯106以照明表面920上的对象918。

相机904包含耦合到图像传感器910的光学器件908。在一个实施例中，光学器件908包含一个或一个以上折射透镜，但在其它实施例中，光学器件908可包含折射、反射或衍射光学器件中的一者或一者以上。在一个实施例中，图像传感器910包含CMOS图像传感器，但在其它实施例中，可使用例如CCD的不同类型的图像传感器。图像传感器910及光学器件908定位于外壳902内使得光学器件908与弯曲表面202中的成像孔口101光学对准。将光学器件908与成像孔口101光学对准允许光学器件908将对象918的图像聚焦到图像传感器910上，从而使得图像传感器910能够捕获对象918的图像而同时照明器100照明所述对象。

信号调节器912耦合到图像传感器910以接收并调节来自图像传感器910内的像素阵列的信号。在不同实施例中，信号调节器912可包含各种信号调节组件，例如滤波器、放大器、偏移电路、自动增益控制件、模/数转换器(ADC)、数/模转换器(DAC)等。处理器914耦合到信号调节器912以接收对应于图像传感器910的像素阵列中的每一像素的经调节信号。处理器914可包含处理器与存储器以及处理图像数据以产生最终数字图像并分析及解码所述最终图像的逻辑或指令。在一个实施例中，处理器914可为通用处理器，而在其它实施例中，其可为专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。处理器914还可耦合到图像传感器910以监视其功能及/或提供用于使其更改其功能的控制信号。

输入/输出电路916耦合到处理器914以将图像及/或从所述图像解码的信息传输到其它组件(未展示)，所述其它组件可存储、显示、进一步处理或以其它方式使用图像数据或经解码信息。除其它之外，输入/输出电路916可包含处理器、存储器、存储装置及到一个或一个以上其它计算机、显示器或其它组件的硬连线或无线连接。

在所图解说明的实施例中，展示元件912、914及916与相机901及照明器100装纳在同一地点，但在其它实施例中，元件912、914及916可定位于外壳902外侧。在又一些实施例中，元件912、914及916中的一者或一者以上可集成在图像传感器910内。

包含发明摘要中所描述内容的本发明所图解说明实施例的以上描述并非打算为穷尽性或将本发明限定为所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但如相关领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种等效修改。可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。

以上权利要求书中使用的术语不应理解为将本发明限定于说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将完全由以上权利要求书来确定，所述权利要求书将根据权利要求解释的所确立原则来加以理解。

Claims (35)

1.一种设备，其包括：

弯曲反射器，其具有内部及敞开端；

光模块，其围绕所述反射器的所述敞开端的周界定位，所述光模块包含其上具有一个或一个以上内部光源以朝向所述反射器的所述内部引导光的第一侧及其上具有一个或一个以上外部光源以远离所述反射器引导光的第二侧；及

光管，其耦合到所述光模块且经对准以便使来自所述一个或一个以上外部光源的光射入到所述光管中。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述弯曲反射器为半圆柱形反射器，所述半圆柱形反射器包括：

弯曲光反射表面，其包含一对相对弯曲边缘及在所述相对弯曲边缘的对应端点之间延伸的一对相对纵向边缘；及

一对反射表面，每一反射表面附接到所述弯曲边缘中的对应一者且每一反射表面具有与所述相对纵向边缘在同一平面中的笔直边缘。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述弯曲光反射表面在其上具有光漫射涂层。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述相对弯曲边缘的形状为半圆形、抛物线形、双曲线形、半椭圆形或偏斜抛物线形中的一者。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述对反射表面为平面的且彼此平行或彼此大致平行。

6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括所述弯曲反射器中的成像孔口。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述光模块为矩形环。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述一个或一个以上内部光源仅沿着所述矩形环的两个相对边缘定位。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述一个或一个以上外部光源沿着所述矩形环的所有四个边缘定位。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述光管的形状像矩形环且包括四个段。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述光管的每一段在接近所述外部光源定位的近端与和所述近端间隔开的远尖端之间渐缩。

12.一种系统，其包括：

照明器，其包括：

弯曲反射器，其具有内部及敞开端，

光模块，其围绕所述反射器的所述敞开端的周界定位，所述光模块包含其上具有一个或一个以上内部光源以朝向所述反射器的所述内部引导光的第一侧及其上具有一个或一个以上外部光源以远离所述反射器引导光的第二侧，及

光管，其耦合到所述光模块且经对准以便使来自所述一个或一个以上外部光源的光射入到所述光管中；及

相机，其包含光学耦合到所述弯曲反射器中的成像孔口的成像光学器件。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述弯曲反射器为半圆柱形反射器，所述半圆柱形反射器包括：

弯曲光反射表面，其包含一对相对弯曲边缘及在所述相对弯曲边缘的对应端点之间延伸的一对相对纵向边缘；及

一对反射表面，每一反射表面附接到所述弯曲边缘中的对应一者且每一反射表面具有与所述相对纵向边缘在同一平面中的笔直边缘。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述弯曲光反射表面在其上具有光漫射涂层。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述相对弯曲边缘的形状为半圆形、抛物线形、双曲线形、半椭圆形或偏斜抛物线形中的一者。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述对反射表面为平面的且彼此平行或彼此大致平行。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述光模块为矩形环。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或一个以上内部光源仅沿着所述矩形环的两个相对边缘定位。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或一个以上外部光源沿着所述矩形环的所有四个边缘定位。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所述光管的形状像矩形环且包括四个段。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述光管的每一段在接近所述外部光源定位的近端与和所述近端间隔开的远尖端之间渐缩。

22.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括耦合到所述相机的信号调节电路。

23.根据权利要求22所述的系统，其进一步包括耦合到信号调节单元及所述相机的处理器。

24.根据权利要求23所述的系统，其进一步包括耦合到所述处理器的输入/输出单元。

25.一种方法，其包括：

形成具有内部及敞开端的弯曲反射器；

围绕所述反射器的所述敞开端的周界定位光模块，所述光模块包含其上具有一个或一个以上内部光源以朝向所述反射器的所述内部引导光的第一侧及其上具有一个或一个以上外部光源以远离所述反射器引导光的第二侧；及

将光管耦合到所述光模块并对准所述光管以便使来自所述一个或一个以上外部光源的光射入到所述光管中。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述弯曲反射器为半圆柱形反射器，所述半圆柱形反射器包括：

弯曲光反射表面，其包含一对相对弯曲边缘及在所述相对弯曲边缘的对应端点之间延伸的一对相对纵向边缘；及

一对反射表面，每一反射表面附接到所述弯曲边缘中的对应一者且每一反射表面具有与所述相对纵向边缘在同一平面中的笔直边缘。

27.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括在所述弯曲光反射表面上沉积光漫射涂层。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述相对弯曲边缘的形状为半圆形、抛物线形、双曲线形、半椭圆形或偏斜抛物线形中的一者。

29.根据权利要求26所述的方法，其中所述对反射表面为平面的且彼此平行或彼此大致平行。

30.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括在所述弯曲反射器中形成成像孔口。

31.根据权利要求25所述的方法，其中所述光模块为矩形环。

32.根据权利要求31所述的方法，其中仅沿着所述矩形环的两个相对边缘定位所述一个或一个以上内部光源。

33.根据权利要求31所述的方法，其中沿着所述矩形环的所有四个边缘定位所述一个或一个以上外部光源。

34.根据权利要求25所述的方法，其中所述光管的形状像矩形环且包括四个段。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述光管的每一段在接近所述外部光源定位的近端与和所述近端间隔开的远尖端之间渐缩。

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