激光條（tiáo）碼掃描器由於其獨有的大景深（shēn）區域、高掃描速度、寬掃描範圍等突出優點得到了廣泛的（de）使（shǐ）用。另外，激光全角度激（jī）光條（tiáo）碼掃描器由於能夠高速掃描識讀任意方（fāng）向通過的條碼符號，被大量使用在各（gè）種自動化程度高、物流量大的領域（yù）。激光（guāng）條碼掃描器由激光（guāng）源、光（guāng）學掃描、光學接收、光電轉換、信號放大、整形、量化和（hé）譯碼（mǎ）等部分組成，下麵將詳細討論這些組成部分。
激光掃描（miáo）槍原理
激光掃描槍通（tōng）過打出的光源來掃描條碼，通過條碼（mǎ）的黑白條空所（suǒ）反射的光的巨大差別來識別條（tiáo）碼，當掃描一組條碼（mǎ）的時（shí）候，光源照射到條碼上後反射光穿過透（tòu）鏡集聚到掃描模組上，由掃描模組（俗稱（chēng）掃描槍解碼（mǎ）板）把光信號（hào）變換成模擬數（shù）字信號（即電壓，它與接受到（dào）的光的強度有關）。即可傳輸（shū）到電腦上就是（shì）我們想要的（de）條碼內容。在這（zhè）個掃描槍整個采集光源到解碼分析轉變成電腦輸（shū）入信號的過程當中，如果條碼（mǎ）無法正確的識別到，激（jī）光（guāng）源線會一直亮著，這其實是掃描槍（qiāng）一直在解碼的過程，如果解碼成功，激光（guāng）線就（jiù）自動滅掉。
這時（shí）候模擬——數字轉換（huàn）電路把模擬電壓轉換成（chéng）數（shù）字訊號，傳送到（dào）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（shù）位（wèi）數的圖像輸出。如果有更高的量化位數，意味（wèi）著圖像能有更豐富的層次和深（shēn）度，但顏色範圍已超出人眼的識別（bié）能力，所以（yǐ）在（zài）可分辨的範圍內對於我們來說，更高位（wèi）數的掃描槍掃（sǎo）描出來的效果就是顏色銜接平滑，能夠看到（dào）更多的畫麵細節。
激光掃（sǎo）描槍組成部分
（一）激光源
采用MOVPE（金屬氧化物氣相外延）技術製造的可見光半導體激光器具有低功耗、可直接調製、體積小、重量輕、固體化、可靠性高（gāo）、效（xiào）率高等優點。它一出（chū）現即迅速替代了原來使用的He——Ne激（jī）光器。
半導體激光器發出的光束為（wéi）非軸對稱的橢圓光束。出射光束垂直於（yú）P——W結麵方向的發散角Ｖ⊥≈30°，平行於結麵方向的發散（sàn）角Ｖ‖≈10°。如采用傳統的光束準直技術，光束會聚點兩邊的橢圓光斑的長、短軸方向將會發生交換。顯然這將使掃描器隻有小的掃描景深（shēn）。Jay M．Eastman等提出采用圖3所示的光束準直技術，克（kè）服了這種交換現（xiàn）象，大大地提（tí）高了掃描景深範圍。這種橢（tuǒ）圓（yuán）光束隻能應用在單線激光（guāng）掃描器上（shàng）。布置光路（lù）時，應讓光斑的橢圓長軸方向（xiàng）與光線（xiàn）掃（sǎo）描（miáo）方向垂直（zhí）。對於（yú）單線（xiàn）激光條碼掃描器，這種橢圓光斑由於對印刷噪聲的不敏感性，將比下麵所說的圓形光斑特性更好。
對（duì）於全角度（dù）條碼激光條碼掃描器，由於光束在（zài）掃描識讀（dú）條碼時，有時以較（jiào）大（dà）傾斜角掃過條碼。因此，光束光斑不（bú）宜做成橢圓形。通常都將它整形成圓形。目前（qián）常用的整形方案是在準直透鏡前加一小圓孔光（guāng）闌。此種光束特性可用小（xiǎo）孔的菲涅耳衍射特性來很（hěn）好地近似。采用這種方案，對於標準尺寸UPC條碼，景深能做到大約250mm到300mm。這對於一般商業POS係統已經（jīng）足（zú）夠了。但對如機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（shì）增大條碼符號的（de）尺寸或使組成掃（sǎo）描圖案的不同掃描光線會聚於不同區域（yù）形成“多焦麵”。但是（shì）更有吸（xī）引力的方案是采用特殊的（de）光學準直元件，使通過它的光場具有特殊的分布從而具有極（jí）小的光束發散角，得到較（jiào）大的（de）景深（shēn）。
（二）光學掃描係（xì）統
從激光源發出的激光束還需通過掃描係統形成掃描線或掃描圖案。全角度條碼激光（guāng）條碼掃描器（qì）一般采用（yòng）旋轉棱鏡掃描和全息掃描兩種方案（àn）。全息掃描係統具（jù）有結構緊湊、可靠（kào）性高和造價低廉等顯著（zhe）優點（diǎn）。自從IBM公司在3687型掃描器上首（shǒu）先（xiān）應用以來得到了廣（guǎng）泛的應用，且不斷推陳出新。可以預（yù）料，它所占的市場份額將會越來越大。
旋轉棱鏡掃描技術曆史較悠久，技術上較（jiào）成熟（shú）。它利用旋轉棱鏡來掃描光束，用（yòng）一組折疊平麵反射鏡來（lái）改變光路實現多方向的掃描光線。目前使（shǐ）用較多的MS——700等掃（sǎo）描器產品還使旋轉棱鏡不同麵的楔角（jiǎo）不同而形成一（yī）個掃描方向上有幾條掃描線。由多向多線的掃描光線（xiàn）組成一個高密度（dù）的掃描圖案。這種方法可能（néng）帶來的另一（yī）個好處是可使激光輻射危害減輕。
全角度掃（sǎo）描這個概念最早是為了提高超級市場的流通速度（dù）而提出的，並設計了與之相應的UPC條碼。對於UPC碼兩個掃描方向的“X”掃描圖案就已能實現全角度掃描。隨著（zhe）掃描技術的發展，條碼應用領域的拓寬以及提高（gāo）自（zì）動化程度的迫切（qiē）需要（yào），現在正在把全（quán）角度掃描這個概念推廣到別的碼製，如39碼、交插25碼等。這些碼製的條碼高寬比較小（xiǎo），為（wéi）了實現全角度（dù）掃描將（jiāng）需要多得多（duō）的掃描方向數。為此除旋轉棱鏡外（wài）還將需要增加另一個運動元件（jiàn）。
手持單線掃描器由於掃描速度低、掃描角度（dù）較小等原因，能用來實現光束掃描的方（fāng）案就（jiù）很多。除采用旋轉棱鏡、擺鏡外，還能通過運動光學係統中的很多部（bù）件來達到光束掃描。如通（tōng）過運動半導體激光器、運動準直透鏡（jìng）等來實現光束掃描。而（ér）產生這些（xiē）運動的動力元件除直流電機外，還可以是壓電陶瓷（cí）和電磁（cí）線圈（quān）等。這些動力元件具有（yǒu）不易損壞、壽（shòu）命長和使用方便等優（yōu）點（diǎn），估計亦將會得（dé）到（dào）一定的（de）應用。
（三）光接收係統
掃描光束（shù）射到條碼符號上後被散射（shè），由接收係統接收足夠多的散（sàn）射光。在激光全（quán）角度激光條（tiáo）碼掃（sǎo）描器中，普遍采用回向接收係統（tǒng）。在這種（zhǒng）結構中，接收光束的（de）主光軸就是出射光（guāng）線（xiàn）軸（zhóu）。這樣，散（sàn）射光斑始終位於接收係統的軸上。這種結構的瞬時視（shì）場極小，可（kě）以極大地提高信噪比，還能提高（gāo）對條碼符號鏡麵反射的抑（yì）製能力，並（bìng）且對接收透鏡的要求亦（yì）很低。另外（wài），它還能使接收器的敏感麵較小。高速光電（diàn）接收器敏感（gǎn）麵積一般都不大，而（ér）且小敏感麵積（jī）的接收器成本亦較低，所以這一點也是很重要的。它的缺點是當掃描光束位於掃描係統各元（yuán）件邊緣時要產（chǎn）生漸暈（yūn）現象。除了從結構上采取措施盡量（liàng）減小漸暈外，還應舍棄特性太（tài）差的掃描（miáo）角度。
全角度激光條碼掃描器中（zhōng）還普遍采用光（guāng）學自動增益控製係統，使接收到的信號光強度不隨條碼符（fú）號的距離遠近而改變。這可（kě）以縮小信號的動態範圍，有利於後續處理。
手持（chí）槍式激光條碼掃描器具有掃描速度較慢、信號頻率較（jiào）低等特點。而低響應（yīng）頻率的接收器如矽光電池具有較大的（de）敏感麵積，並（bìng）且這低頻係統也容易達到較高的信噪比。因此，除可采用上述回向接收方（fāng）案外還可以采取別的方案。例（lì）如可利（lì）用半導體激光器（qì）的（de）易調製性，將出射激光（guāng）束以（yǐ）某一較高頻（pín）率（lǜ）調製（zhì）。而後，在電信號處（chù）理時再采用同步接收放大（dà）技術取出（chū）條碼信號。
隻要調製頻率遠大於條碼信號頻率，它所帶來（lái）的（de）條碼寬度誤差將（jiāng）可忽略不計。同步接收（shōu）技術（shù）具（jù）有極高的抑製（zhì）噪聲能力，因此就不一定（dìng）采用回向接收結構。這樣（yàng）就會（huì）給光（guāng）學接收係統的安排上帶來相當的靈活性。利用這種靈活性就能使識讀器某些方麵的性能得以提高。例如在回向接收方案中，運（yùn）動元件亦是接收係（xì）統的組成部分，要求它具（jù）有一定的孔徑大（dà）小以保證接收到足夠多的（de）信（xìn）號光。但是，如果運動元件（jiàn）僅僅起掃（sǎo）描出射光束的作（zuò）用，就可以做得很小。顯然（rán）小的運動元件無論對於選擇動力元件還（hái）是提高壽命、可靠性都是極為有利的。
（四）光電轉換、信號放（fàng）大及（jí）整形
接收到的光信號需要經光電轉換（huàn）器轉換成電（diàn）信號。全角度激光條碼掃描器中的條碼（mǎ）信號（hào）頻率為幾兆赫到幾十兆赫。這麽高的信號頻率要求光（guāng）電轉換器（qì）使用具有高頻率響應能（néng）力的雪崩光（guāng）電二極管（guǎn）（APO）或PIN光電二極管。全角度（dù）激光條碼（mǎ）掃描器一（yī）般都（dōu）是長時間連續使用，為了使用者安全，要求激光源出射能量較小。因此最後接收到的能量極弱。為了得到較高的信噪比（bǐ）（這由誤碼（mǎ）率決定），通常都采用低噪聲的分立元件組成前（qián）置放（fàng）大電路來低噪聲地放大信號。
手持槍式激光（guāng）條碼掃描器的信號頻率為幾十（shí）千赫到幾百千赫。一般采用矽光電池、光電二極管和光電三極管作為光電轉換（huàn）器件。手持槍式（shì）激光條碼掃描器出射光（guāng）能量相對較強，信號頻率較（jiào）低，另外（wài），如前所說還可采用同步放大技術等。因此，它對電（diàn）子元器件特性要求（qiú）就不是（shì）很高。而且由於信號頻率較低（dī），就可以（yǐ）較方便地（dì）實（shí）現自（zì）動增益（yì）控製電路。
由於條碼印刷時的邊緣模糊（hú）性，更主要是因為掃描光斑的有限（xiàn）大小和電子線路的低通（tōng）特性，將（jiāng）使得到的信號邊緣（yuán）模糊，通常稱為“模擬（nǐ）電信（xìn）號”。這（zhè）種信號還（hái）須經整形電路盡可能準確地將邊緣恢複出來，變成通（tōng）常所說（shuō）的“數字信（xìn）號”。同樣，手持槍式掃描器由（yóu）於信號頻率低，在選擇整形方案上將有更多的（de）餘地。
從上麵所說（shuō）的情況中，我們可以看到高（gāo）信號頻率帶來了技術上的很大困難和成本上的提（tí）高。對於具有一定識讀能力的全角度（dù）激光條碼（mǎ）掃描器，它的數據率R正比於（yú）n／（H×Cosα——W×sinα）。其中，n為掃描方向數，H、W分（fèn）別為條碼符號的高度、寬度，α為條碼符號相對掃描圖案處於最不利於掃描識讀時的角度值，對於各掃描線均勻分布（bù）的情況 α＝π／2n，如 n＝2 時 α為45°由這個式子我們可估算對於UPC碼（mǎ），如果采（cǎi）用掃描左半部和右半部（bù）並進行拚接的（de）方案，n為3時（shí）數據率最低（dī），對於完全（quán）貫穿整個條碼才識讀的方（fāng）案，n為（wéi）5時數據率將最低。在（zài）設計掃描係統時需對此予以考慮。
另外，也可以采用低速的掃描模塊組合成一個陣列來達到全角度高速掃描條碼的性能。顯然，這種方（fāng）案較宜應用於流水線場合中。
