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條碼掃描儀濾光片的光學探秘

2025-06-19 派大星

在現代商業、物流乃至日常生活中,條碼掃描設備扮演著無聲卻關鍵的角色。無論是超市收銀臺的快速“嘀”聲,還是倉庫里精準的庫存管理,都離不開它的“火眼金睛”。而在這雙“眼睛”內部,一塊小小的濾光片,正是保證它能在復雜光線下準確識讀的核心光學衛士。讓我們深入其光學世界,一探究竟。

 條碼掃描儀濾光片的光學探秘

條碼掃描槍,圖源網絡-侵刪

一、條碼掃描儀家族:形態各異,光學核心相通

條碼掃描儀主要分為兩大類,其形態和掃描方式不同,但核心光學需求(尤其是濾光片的作用)高度一致:

1.手持式掃描槍:

形態:最常見的類型,外形如手槍或長方體,需人工手持對準條碼。

光源:主要使用可見紅光LED(波長通常650nm左右)或不可見紅外激光(波長780-950nm)。

掃描方式:

激光型:發射細長激光線,通過高速振鏡(如轉鏡或MEMS微鏡)來回掃描條碼區域。

LED成像式:使用LED泛光照明條碼區域,內置微型CMOS圖像傳感器拍攝條碼圖片進行解碼(類似微型相機)。

光學挑戰:靈活便攜,適用場景廣泛。濾光片需強力對抗多變的環境光干擾(特別是室外強光),并適應一定距離范圍(近距到幾十厘米)的信號接收。

 臺式掃描器

臺式掃描器,圖源網絡-侵刪

2.臺式/固定式掃描器:

形態:固定安裝在桌面、柜臺或支架上(如超市收銀臺、流水線),條碼需移動到其掃描窗口前或下方。常被稱為“平臺式掃描器”或“固定式掃描器”。

光源:普遍使用可見紅光LED。

掃描方式:通常采用全向掃描設計。在掃描窗口下方安裝多個(常為四面)固定角度的激光掃描線(或密集LED光點陣列),或使用旋轉棱鏡/反射鏡系統,形成覆蓋整個窗口區域的密集交叉掃描網。

光學挑戰:解放雙手,提高效率。濾光片需專注于近距離(幾厘米內)高信噪比,對抗掃描窗口附近可能存在的局部強光源(如收銀臺頂燈),確保高速、多角度掃描下的準確性。

BP650窄帶濾光片

(BP650窄帶濾光片)

 條碼掃描儀光路原理

(條碼掃描儀光路原理)

二、光學原理基石:捕捉條碼的“明暗密碼”

無論何種形態,條碼掃描的核心光學原理一致,濾光片的作用貫穿其中:

1.發射:設備內部光源(LED或激光器)發出特定波長的光束。

2.照射:光束通過透鏡、反射鏡等光學元件整形、導向,照射到目標條碼上。

3.反射:條碼由黑白(或深淺色)相間的條空組成。白(空)部分反射大部分光,黑(條)部分吸收大部分光。

4.接收(濾光片核心作用點):條碼反射回來的、帶有明暗(強弱)信息的光信號,在到達光電探測器之前,必須經過濾光片。光電探測器(激光槍常用光電二極管PD,成像式用CMOS傳感器)接收過濾后的光信號。

5.光電轉換:探測器將接收到的純凈光信號強度變化轉換成對應的電信號(電流或電壓)變化。

6.解碼:設備內部的解碼電路分析這個電信號變化的模式(對應條碼的寬窄條空),翻譯成數字或字符信息。

條碼掃描儀光路原理2


三、濾光片:光路中的“光譜守門人”

在關鍵的“接收”環節,環境光是最大的敵人。日光、燈光等雜散光同樣會照射到條碼并被反射回探測器,嚴重干擾甚至淹沒有效的條碼信號。濾光片的核心使命就是解決這個問題!

位置:濾光片通常緊密放置在光電探測器(PD或CMOS感光面)的正前方,是光信號進入探測器的最后一道、也是最重要的光學關卡。

核心作用:光譜選擇-只允許“有效光”通行!

高效通行證:允許掃描設備自身光源發出的特定波長的光(如650nm紅光,或780nm/850nm/940nm紅外光)高效通過。這是識別條碼明暗變化的有效信號!

強力攔截網:強烈阻擋或大幅衰減其他所有波長的環境雜散光(特別是可見光譜中除光源波長附近的部分,以及紫外和無關的紅外光)。這些是干擾識別的噪聲!

結果:極大提升信號的信噪比和對比度,使探測器能清晰分辨條碼的黑白條紋,保障了在各種光照環境下(尤其是明亮環境)掃描的準確性和可靠性。

 BP650窄帶濾光片

(BP650窄帶濾光片)

四、濾光片性能參數:決定“守門”效能的關鍵

濾光片關鍵光學參數常規需求!

類型:BP650窄帶濾光片

中心波長:650nm±5nm

帶寬:20nm

峰值透過率:T>85%,優質品>90%,>95%

截止范圍:400nm-625nm/665nm-1100nm

截止率:T<0.1%

 

無論是需要靈活應對復雜光照的手持式掃描槍,還是追求高速穩定的臺式/固定式掃描器,其精準、可靠工作的核心保障之一,就是成功地從環境光“噪聲”的海洋中,提取出條碼反射的微弱“有效信號”。在這一過程中:

 

濾光片是不可或缺的“光譜凈化器”與“信號守護者”,它憑借精密的光譜選擇性(高中心波長匹配度、高透過率、深截止、陡邊沿),確保只有設備自身光源的反射光能高效抵達探測器,它構筑了抵御環境光干擾的堅固屏障,顯著提升信號信噪比和對比度,正是這塊小小的光學元件,賦予了條碼掃描設備在各種光照環境(尤其是挑戰性的明亮環境)下依然能快速、準確、穩定工作的“火眼金睛”。

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