CN1004114B - 光电扫描头 - Google Patents

Abstract

一对俯视图象和透视图象进行点行扫描的光电扫描头，扫描头由一上安有一扫描物镜的面板和一个上安有一光阑和一光电转换器的固定机壳部件组成。借助于一灵敏的调整机构，带有扫描物镜的面板可沿扫描物镜的光轴移动，因此对于所有出现的图象密度，聚焦范围始终在图象的聚焦平面内并且由此能得到最佳的图象清晰度。为了扫描俯视图象，在面板上附加有一照射系统，其光轴穿过扫描物镜的聚焦范围，从而对俯视图象还能获得一辅助的最佳照射。

Description

光电扫描头

本发明与电子复现技术领域有关并涉及一种对由光点照射的俯视图像和透视图像进行点、行扫描的鼓式和平板式扫描器的扫描头。

鼓式扫描器是将图像重视在作为图像载体的扫描筒上，并由一个沿着旋转的扫描筒作轴向移动的光电扫描头进行点行扫描。扫描头主要包括一个扫描物镜、一个光阑和一个光电变换器。用光逐点照射图像，由图像上的照明光斑发出的带有图像信息内容的调制扫描光，通过扫描物镜和光阑到达光电变换器、光电变换器将扫描光转换为图像的电信号。关于透视图像的扫描，其照明系统是在由透明材料制成的扫描筒内，穿过透视图像的扫描光进入扫描头，此时照明系统与扫描头沿着扫描筒的轴线方向作同步运动。关于俯视图像的扫描，其照明系统是在与扫描头组件相对的位置上，由俯视图反射出来的扫描光在扫描头内进行处理。平板式扫描器的图像载体则是一个平板。

为了使扫描的图像获得最佳的清晰度，扫描物镜的聚集范围必须在图像的象平面内，或者象平面与扫描物镜必须始终保持不变。但是被扫描的图像一定会有不同的厚度和密度，所用的扫描筒的直径偏差就会使操作受到限制，必须经常检查图像清晰度并随时予以调整。在传统的扫描头上校正图像清晰度的可能性极其有限，因为扫描物镜沿着其光轴可以移动的范围很小，为了使各种密度的图像都获得最佳的图像清晰度的位置从而获得良好的扫描质量，这样狭窄的移动范围是达不到要求的。为了克服这个缺点，人们已经制造了各种不同的扫描筒，其直径的差异可以适应经常出现的图像密度。虽然象平面与扫描物镜之间的距离每次都能因此保持几乎不变，但使用这种方法费用昂贵。

在装配传统的用于俯视图扫描的扫描头时，总是把照明系统与扫描头结合在一起进行调整和固定，所采用的方法就是把扫描物镜调到规定的位置，使照明光斑非常清晰。但是，当扫描物镜从其规定的位置移动到图像清晰度的位置时，照明光斑的那种清晰图形也随之失去。传统扫描头的另一个缺点还在于，对照明系统进行相应的校正常常是不可能的，或者对一个不熟练的操作人员来说是非常困难的甚至费时极多。

因此本发明的任务就是为用于透视图像和俯视图像扫描的扫描器提供光电扫描头。这种扫描头为各种图像密度提供一个很宽的范围，并且能够迅速、灵敏、精确地把图像清晰度和照明光斑校正到最佳位置。

本发明的任务是通过以权利要求1标出其特征的透视图像扫描的扫描头和以权利要求1和2标出其特征的俯视图像扫描的扫描头来解决的，这些特征为：

a.机壳由一个向着图像载体（1）沿着光轴（12）可移动的机壳部件（9）和一个与图像载体（1）脱开但与光轴（12）相关的固定机壳部件（8）组成：

b.扫描物镜（11）装在可移动的机壳部件（9）内并与之相联接;

c.光阑（13）和光电转换器（14）装在固定的机壳部件（8）内，使扫描物镜（11）对图像载体（1）的距离可以变化;光源（29）装在可移动的机壳部件（9）内并且对准扫描物镜（11）定位固定，使光源（29）的光轴（30）与扫描物镜（11）的光轴（12）的交叉点会聚在扫描物镜（11）的聚焦范围内。

其他的从属权利要求则是关系到扫描头优良的结构安排。

本发明可通过附图1和2的鼓式扫描器为例进行较详细的说明。

附图说明：

图1扫描头的剖视图;

图2扫描头的透视图。

图1a和1b通过一个不很详细表示的鼓式扫描器的部分扫描筒的径向剖视图以及通过一个扫描头沿其光轴方向对应的剖视图从原理上说明本发明。

图1a是透视图像扫描的剖视图。图像载体是一个由透明物质制成的扫描筒1，它围绕着垂直于图平面的轴2沿着箭号所指的方向转动。在扫描筒1上展开着一张被扫描的透视图像4。在扫描筒1内有一个未作详细说明的可移动的照明系统5，它在透视图像4的像平面内产生一个照明光斑，根据照明系统5所作的轴2向运动和根据扫描筒1的转动由照明光斑6对透视图像4进行点行照明。鼓式扫描器的扫描头7主要是由一个朝着扫描筒1敞开的机壳8和向着扫描筒1的前面板9组成。扫描头7的面板9有一个孔10，内装有一个扫描物镜11并与面板9固定连接，扫描物镜11的光轴12可沿扫描筒1的径向移动。在扫描头7的机壳8内，在沿着光轴12的扫描物镜11的光路中有一个光点光阑13和一个光电变换器14，他们以适当的方式固定在机壳8上。

由透射图像4上的照明光斑6发出的并带着透射图像4的信息内容的调制扫描光束15通过扫描物镜11投到光点光阑13。光点光阑13限制扫描光束15，使得只有从照明光斑6内原来的光点中发射出的扫描光才会落到光电变换器14上并在那里通过导线16转换为图像的电信号。

扫描头7的前面板9通过图1a中未曾标出的移动机构与机壳8联接，使前面板9包括扫描物镜11在内，沿着光轴12的方向朝着机壳8在很大的范围内移动。因此扫描物镜11的清晰度范围始终落在在瞬间待扫描图像的象平面内，对于出现各种密度的图像也由此能获得最佳的图像清晰度和很高的扫描质量。

在机壳8的底板上装有传动螺母17，它与平行于扫描筒1的轴2的方向对准进给丝杠18啮合。通过进给丝杠18的转动，扫描头7的机壳8保持仪器特殊的不变距离，而前面板9或扫描物镜11在各自调整的距离内沿轴方向在扫描筒1的外壳表面移动。

由扫描物镜11射出的扫描光束15有一个图中用虚线表示的摆动镜19可以变换方向，它沿着带有透镜21和毛玻璃22的窥视镜20的方向，在机壳8内给予反射。由此在毛玻璃22上出现瞬间扫描的象点及其邻近周围放大了图像，所以图像清晰度的位置很容易确定。

从仪器的操作角度来看，大多数鼓式扫描器的扫描头7都在扫描筒1的后面，考虑到操作人员要在瞬间把扫描头7拿到扫描筒1背面的图像处或者为了校正仪器需要把扫描头7调整到醒目的像点，因此上述结构对操作人员来说太困难了。由于这个原因，所以把镜面23置于扫描物镜11上方的面板9处，这样操作人员可以观察和判断透视图像4上当时的像点环境有无问题。

在面板9上还装有一个盖板24，盖在机壳8敞开的一面，同时可保护外来的光射到机壳的内腔。

在图1b是俯视图像扫描对应的剖视图，与图1a给出的剖视图相比，重要的差别在于，照明系统不再在扫描筒的内部，而是成为扫描头7的组成部份。面板9上另外装了一个与扫描物镜11的光轴12对称的锥形檩27。锥形檩27的侧壁是许多绕着扫描物镜11的分开孔28，图中仅能看到其中的2个。在孔28中装有照明镜组或照明系统的聚光器29，在装配扫描头7时，要使他们的光轴30通过扫描物镜11的聚焦范围。由一个在图中并未标出的照明系统的光源产生的照明光通过照明用电缆31输向各个聚光器，由这些聚光器把光重叠在扫描物镜11的聚焦面32上的一个清晰的照明点6中。因为光轴12和30在移动面板9时仍旧保持着相互的位置，“似乎”扫描物镜11（与面板9的位置无关）始终只有一个清晰的照明光斑6。如果扫描物镜11的聚焦范围是在瞬间待扫描的俯视图像的象平面上，那么这样一种良好的方法就能获得图像的最佳照明和最佳图像清晰度。

本发明并不局限于所述的实施例。扫描头也可以应用平板扫描器。在这种情况下，图像载体是一个相对于扫描头运动的平面，扫描头包括以用于转换扫描光的光电二极管行式光电二极管矩阵取代单个的不连续光电转换器。在用于俯视图像扫描的扫描头方面，所述的照明系统在各种不同情况下也可以改进。根据本发明的扫描头当然也还包括用于电子模糊屏蔽（Unscharmaskierung）和/或彩色图像扫描的附加装置。

图2是用于俯视图像扫描的扫描筒1和扫描头7的透视图，根据附图，对以上已经提及的在机壳8和板面9之间的移动机构的结构应予说明。在扫描筒1上装有待扫描的俯视图像4。在面板9前面可以看到的有扫描物镜11、锥形檩27以及扫描物镜11周围的照明系统的聚光器29和镜面23。在机壳8上有一个传动螺母17。与进给丝杠18啮合，使扫描头7按箭号33所指方向，沿着扫描筒1作轴向运动。固定在面板9上有两个垂直于面板9和互相平行面对立的导杆34、35。导杆34和35伸入到机壳8内并在其中以这样的可移动方式放置，即使得面板9和扫描物镜11与扫描筒1的距离按箭号36所指的径向方向移动。机壳的部分器壁以径向方向作为导杆的滑动轴承37并衬入适宜的滑动材料。导杆34通过两个弹簧38、39在滑动轴承37内作无间隙滑动。另一个导杆35在两个固定在机壳8上的滚珠轴承40、41之间运动。导杆34用作移动面板9的传动元件。为此，导杆34表面在滑动的轴承37的一部分中是纵向矩形的檩42。在这个檩42中嵌入一个齿条43，其长度决定了面板9的最大可能的移动。在这个齿条43中，有一个垂直于移动装置的小齿轮44，它与齿条43啮合，小齿轮44通过一个装在机壳8中的轴45与按钮46连接。转动按钮46或小齿轮44，齿条43按箭号36所指方向作相应的直线运动，通过导杆34传给面板9。通过为齿条43和小齿轮44选择适合的螺距就能很好地精确移动。

Claims (12)

1、用点状光照明装置对扫描仪图像载体上的图像进行点、行扫描的光电扫描头，由一个装有包括扫描物镜、光阑和至少一个光电转换器的扫描系统的机壳组成。该光电扫描头在沿着扫描物镜的光轴方向上，相对于图像载体的距离是可以变化的，其特征在于：

a.机壳由一个向着图像载体（1）沿着光轴（12）可移动的机壳部件（9）和一个与图像载体（1）脱开并相对于光轴（12）固定的机壳部件（8）组成;

b.光阑（13）和光电转化器（14）装在固定的机壳部件（8）内;

c.扫描物镜（11）装在可移动的机壳部件（9）内并与之相联接;使扫描物镜（11）对图像载体（1）的距离可以变化。

2、根据权利要求1所述的扫描头，其用于俯视图像扫描的机壳附加有一个照明系统，该系统至少有一个在俯视图像上能产生照明耀斑的光源，其特征在于，该辅加光源（29）装在可移动的机壳部件（9）内并且对准扫描物镜（11）定位固定，使光源（29）的光轴（30）与扫描物镜（11）的光轴（12）的交叉点会聚在扫描物镜（11）的聚集范围内。

3、根据权利要求1或2所述扫描头，其特征在于，机壳部件的距离变化调整机构包括：

a.有两个沿着扫描物镜（11）光轴（12）的方向的并且相互平行分布的导杆（34、35）固定在可移动的机壳部件（9），突入在固定机壳部件（8）;

b.一个用作一根导杆（34，35）的无间隙滑动支承的滑动轴承（37、38、39）和一个用于另一根导杆（34、35）的导轨的滚珠轴承（40、41）装在固定的机壳部件（8）;

c.一个沿着光轴（12）方向移动的齿条（43）固定在伸入到滑动轴承（37、38、39）的导杆（34、35）上，所述齿条（43）与垂直于光轴（12）可转动的小齿轮（44）啮合;

d.小齿轮（44）通过置于机壳（8）内的轴（45）与按钮（46）连接，转动按钮（46）使机壳部件（9）得到相应移动。

4、根据权利要求3所述的扫描头，其特征在于，滑动轴承（37、38、39）由一个位于机壳（8）内的涂有润滑膜的滑动轴承（37）和用作固定滑动轴承（37）的导杆（34、35）的板簧（38、39）组成。

5、根据权利要求1至4之一所述的扫描头，其特征在于，镜面（23）装在扫描物镜（11）的上方可移动的机壳部件（9）朝向图像载体（1）的一侧。

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