激光條碼掃描器由于其獨(dú)有的大景深區(qū)域、高掃描速度、寬掃描范圍等突出優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的使用。另外，激光全角度激光條碼掃描器由于能夠高速掃描識(shí)讀任意方向通過的條碼符號，被大量使用在各種自動(dòng)化程度高、物流量大的領(lǐng)域。激光條碼掃描器由激光源、光學(xué)掃描、光學(xué)接收、光電轉(zhuǎn)換、信號放大、整形、量化和譯碼等部分組成，下面將詳細(xì)討論這些組成部分。

激光掃描槍原理

激光掃描槍通過打出的光源來掃描條碼，通過條碼的黑白條空所反射的光的巨大差別來識(shí)別條碼，當(dāng)掃描一組條碼的時(shí)候，光源照射到條碼上后反射光穿過透鏡集聚到掃描模組上，由掃描模組（俗稱掃描槍解碼板）把光信號變換成模擬數(shù)字信號（即電壓，它與接受到的光的強(qiáng)度有關(guān)）。即可傳輸?shù)诫娔X上就是我們想要的條碼內(nèi)容。在這個(gè)掃描槍整個(gè)采集光源到解碼分析轉(zhuǎn)變成電腦輸入信號的過程當(dāng)中，如果條碼無法正確的識(shí)別到，激光源線會(huì)一直亮著，這其實(shí)是掃描槍一直在解碼的過程，如果解碼成功，激光線就自動(dòng)滅掉。

這時(shí)候模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換電路把模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字訊號，傳送到電腦。顏色用RGB三色的8、10、12位來量化，既把信號處理成上述位數(shù)的圖像輸出。如果有更高的量化位數(shù)，意味著圖像能有更豐富的層次和深度，但顏色范圍已超出人眼的識(shí)別能力，所以在可分辨的范圍內(nèi)對于我們來說，更高位數(shù)的掃描槍掃描出來的效果就是顏色銜接平滑，能夠看到更多的畫面細(xì)節(jié)。

激光掃描槍組成部分

（一）激光源

采用MOVPE（金屬氧化物氣相外延）技術(shù)制造的可見光半導(dǎo)體激光器具有低功耗、可直接調(diào)制、體積小、重量輕、固體化、可靠性高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。它一出現(xiàn)即迅速替代了原來使用的He－Ne激光器。

半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束為非軸對稱的橢圓光束。出射光束垂直于P－W結(jié)面方向的發(fā)散角Ｖ⊥≈30°，平行于結(jié)面方向的發(fā)散角Ｖ‖≈10°。如采用傳統(tǒng)的光束準(zhǔn)直技術(shù)，光束會(huì)聚點(diǎn)兩邊的橢圓光斑的長、短軸方向?qū)?huì)發(fā)生交換。顯然這將使掃描器只有小的掃描景深。Jay M．Eastman等提出采用圖3所示的光束準(zhǔn)直技術(shù)，克服了這種交換現(xiàn)象，大大地提高了掃描景深范圍。這種橢圓光束只能應(yīng)用在單線激光掃描器上。布置光路時(shí)，應(yīng)讓光斑的橢圓長軸方向與光線掃描方向垂直。對于單線激光條碼掃描器，這種橢圓光斑由于對印刷噪聲的不敏感性，將比下面所說的圓形光斑特性更好。

對于全角度條碼激光條碼掃描器，由于光束在掃描識(shí)讀條碼時(shí)，有時(shí)以較大傾斜角掃過條碼。因此，光束光斑不宜做成橢圓形。通常都將它整形成圓形。目前常用的整形方案是在準(zhǔn)直透鏡前加一小圓孔光闌。此種光束特性可用小孔的菲涅耳衍射特性來很好地近似。采用這種方案，對于標(biāo)準(zhǔn)尺寸UPC條碼，景深能做到大約250mm到300mm。這對于一般商業(yè)POS系統(tǒng)已經(jīng)足夠了。但對如機(jī)場行李輸送線等要求大景深的場合，就顯得不夠了。目前常用的方案是增大條碼符號的尺寸或使組成掃描圖案的不同掃描光線會(huì)聚于不同區(qū)域形成“多焦面”。但是更有吸引力的方案是采用特殊的光學(xué)準(zhǔn)直元件，使通過它的光場具有特殊的分布從而具有極小的光束發(fā)散角，得到較大的景深。

（二）光學(xué)掃描系統(tǒng)

從激光源發(fā)出的激光束還需通過掃描系統(tǒng)形成掃描線或掃描圖案。全角度條碼激光條碼掃描器一般采用旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描和全息掃描兩種方案。全息掃描系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高和造價(jià)低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)。自從IBM公司在3687型掃描器上首先應(yīng)用以來得到了廣泛的應(yīng)用，且不斷推陳出新?？梢灶A(yù)料，它所占的市場份額將會(huì)越來越大。

旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描技術(shù)歷史較悠久，技術(shù)上較成熟。它利用旋轉(zhuǎn)棱鏡來掃描光束，用一組折疊平面反射鏡來改變光路實(shí)現(xiàn)多方向的掃描光線。目前使用較多的MS－700等掃描器產(chǎn)品還使旋轉(zhuǎn)棱鏡不同面的楔角不同而形成一個(gè)掃描方向上有幾條掃描線。由多向多線的掃描光線組成一個(gè)高密度的掃描圖案。這種方法可能帶來的另一個(gè)好處是可使激光輻射危害減輕。

全角度掃描這個(gè)概念最早是為了提高超級市場的流通速度而提出的，并設(shè)計(jì)了與之相應(yīng)的UPC條碼。對于UPC碼兩個(gè)掃描方向的“X”掃描圖案就已能實(shí)現(xiàn)全角度掃描。隨著掃描技術(shù)的發(fā)展，條碼應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及提高自動(dòng)化程度的迫切需要，現(xiàn)在正在把全角度掃描這個(gè)概念推廣到別的碼制，如39碼、交插25碼等。這些碼制的條碼高寬比較小，為了實(shí)現(xiàn)全角度掃描將需要多得多的掃描方向數(shù)。為此除旋轉(zhuǎn)棱鏡外還將需要增加另一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件，例如旋轉(zhuǎn)圖4中的折疊平面鏡組等。

手持單線掃描器由于掃描速度低、掃描角度較小等原因，能用來實(shí)現(xiàn)光束掃描的方案就很多。除采用旋轉(zhuǎn)棱鏡、擺鏡外，還能通過運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)中的很多部件來達(dá)到光束掃描。如通過運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體激光器、運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)直透鏡等來實(shí)現(xiàn)光束掃描。而產(chǎn)生這些運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力元件除直流電機(jī)外，還可以是壓電陶瓷和電磁線圈等。這些動(dòng)力元件具有不易損壞、壽命長和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，估計(jì)亦將會(huì)得到一定的應(yīng)用。