CN101149480A - 具有光引擎的光学扫描仪 - Google Patents

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CN101149480A CNA2007101544402A CN200710154440A CN101149480A CN 101149480 A CN101149480 A CN 101149480A CN A2007101544402 A CNA2007101544402 A CN A2007101544402A CN 200710154440 A CN200710154440 A CN 200710154440A CN 101149480 A CN101149480 A CN 101149480A
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Abstract

一种包括容易更换的光引擎的光学扫描仪。该扫描仪包括具有扫描仪壳体开口的扫描仪壳体、位于壳体内的图案反射镜和光引擎，所述光引擎包括可插入到扫描仪壳体开口中的引擎壳体；在引擎壳体中的镜式旋转器，用来将激光束引导到图案反射镜上，并且用来从图案反射镜接收来自物体的反射光；在引擎壳体中的发动机，用来旋转镜式旋转器；在引擎壳体中的激光器，用来产生激光束；在引擎壳体中的激光器与镜式旋转器之间的收集器，其上具有激光束通过的开口，其中，收集器从镜式旋转器接收来自物体的反射光；以及在引擎壳体中的检测器，用来从收集器接收光并将所述光转换为电信号。

Description

具有光引擎的光学扫描仪
技术领域
本发明涉及具有光引擎的光学扫描仪。
背景技术
固定位置的零售用条码扫描仪，特别是双光学扫描仪(bioptic scanner)需要成组的图案形成反射镜(pattern forming mirror)，这些图案形成反射镜必须被宽间隔开以始终有效地形成所需的环绕图案(wrap-around pattern)。但是这些反射镜的位置精度要求不高，它们的底座和壳体常常由于这些壳体定位扫描仪的有源光学件的额外需要而被迫具有不必要的精度(且昂贵)。这些有源光学件包括激光源、扫描多边形(scanning polygon)和发动机、光线收集器(collection optics)、检测器和与其相对应的透镜和光学滤光器。这些部件一般都较小，并且对准和定位要求是严格的。为了得到清晰一致的图案，激光器在它们本身和扫描区域之间具有最长的距离，并且定位要求严格。为了保证收集到的光线能射到检测器上，光线收集器、激光器和检测器各自之间的相对位置必须精确定位。
需要提供一种用于光学扫描仪中的光引擎(optics engine)，该光学扫描仪将各种有源光学件和与相关的电子件组合在一个小的、精确的包装内。
发明内容
提供一种具有光引擎的光学扫描仪。该扫描仪包括具有扫描仪壳体开口的扫描仪壳体、位于壳体内的图案反射镜和光引擎，所述光引擎包括可插入到扫描仪壳体开口中的引擎壳体；在引擎壳体中的镜式旋转器，用来将激光束引导到图案反射镜上，并且用来从图案反射镜接收来自物体的反射光；在引擎壳体中的发动机，用来旋转镜式旋转器；在引擎壳体中的激光器，用来产生激光束；在引擎壳体中的激光器与镜式旋转器之间的收集器，其上具有激光束通过的开口，其中，收集器从镜式旋转器接收来自物体的反射光；以及在引擎壳体中的检测器，用来从收集器接收光并将所述光转换为电信号。
附图说明
图1是光学扫描仪的方框图；
图2是光引擎的透视图；
图3是除去旋转器后的光引擎的透视图；
图4是扫描仪壳体的仰视图；
图5是安装光引擎后的扫描仪的仰视图；和
图6是扫描仪的剖面图，显示了光引擎的布置。
具体实施方式
参考图1，光学扫描仪10包括光引擎14、图案反射镜18以及电源和控制电路28。
光引擎14包括有耐用的电子部件，这些电子部件在扫描仪的操作使用寿命中比其它部件更可能需要更换。通过将这些电子部件置于光引擎14的内部，并且通过使光引擎14容易移动，可使扫描仪10的维修时间最少。如果一个部件坏了，安装替换的光引擎14以使扫描仪10很快恢复工作。可以维修具有损坏部件的光引擎14，以备下次部件损坏。
光引擎14还包括需要定位的光学部件。通过将这些部件置于光引擎14内，可以在扫描仪10的外部进行这些部件的定位。
具体来说，光引擎14包括一个或多个激光器12、镜式旋转器16、一个或多个收集器20、一个或多个检测器22、电子件24和发动机26。
激光器12产生激光束。
镜式旋转器16将激光束引导到图案反射镜18上以生成扫描图案，并且从图案反射镜18接收物体30的反射光。发动机26带动镜式旋转器16旋转。
收集器20收集从镜式旋转器16反射光并朝向检测器22引导光线。
检测器22将反射光转换成电信号。
电子件24为激光器12和发动机26提供驱动电路，并放大和过滤来自检测器22的电信号。
图案反射镜18朝向条码标签32引导激光束，并将反射光引导到镜式旋转器16。
电源和控制电路28控制扫描仪10的运行，并且还要处理来自电子件24的已处理的电信号，从而得到条码标签32的编码信息。电源和控制电路28可以通过一条或者多条电缆34连接到电子件24上，并且不必是在扫描仪壳体内。
参见图2至图6，详细描述了在双开口扫描仪中的应用的光引擎14的一个示例性实施方式。虽然在这个示例性实施方式中，光引擎14用于双开口扫描仪(dual-aperture scanner)，但光引擎14也可以用于单开口扫描仪。实际上，单一类型的光引擎14可以用于具有不同图案反射镜配置的各种扫描仪中。
光引擎14包括壳体40，壳体40是支持激光器12、镜式旋转器16、发动机26、收集器20、检测器22和电子件24的安装。
在本实施例中，壳体40通常是矩形形状，并且可以容纳达到四个激光器12、两个收集器20和四个检测器22。激光器12a、收集器20a和检测器22a与双开口扫描仪10的第一开口34相连接(参见图6)。激光器12b、收集器20b和检测器22b与双开口扫描仪的第二开口36相连接。这样，激光器12a产生的激光束通过收集器20a上的开口50a直接从壳体40的一侧射在镜式旋转器16上，以产生扫描光束，该扫描光束射在扫描仪壳体70(图6)上的第一套图案反射镜18上，从而形成了从第一开口34发出的第一组扫描线35。从物体30反射的光通过第一开口返回并射在收集器20a上，收集器20a朝向检测器22a引导该反射光。同样，激光器12b产生的激光束通过收集器20b上的开口50b直接从壳体40的另一侧射在镜式旋转器16上，产生扫描光束，该扫描光束射第二套图案反射镜18上，这些图案反射镜的一部分在扫描仪壳体70的基部60里，一部分在安装到基部60上的塔部61中，从而形成了从第二开口36发出的第二组扫描线37。从物体30反射的光通过第二开口返回并射在收集器20b上，该收集器20b朝向检测器22b引导该反射光。
壳体40包括井部42和框架44。井部42具有凹进处，在其底部具有中心定位孔46的。激光器12a和12b穿过井部42的相对端延伸。收集器20a和20b分别安装在相对端上，开口50a和50b临近各个激光器12a和12b。第一印刷电路板48(参见图3)容纳有检测器22a和22b，电子件24从下面固定在开口上方，检测器22a和22b向上延伸进井部42。容纳有发动机26的第二印刷电路板52(参见图2)固定到第一印刷电路板48上方的井部42上。镜式旋转器16在井部42的中心安装到发动机26上。
参考图4至图6，框架44围绕井部42。框架44上设有安装孔54、56和58，用于将壳体40对准并固定在扫描仪10的底面63上。
光引擎14安装在扫描仪壳体70的底面63上的开口62内。开口62与井部42的周界的形状基本相同。
扫描仪壳体70的底面63包括定位垫片72和定位销66、68。定位垫片72为光引擎14的安装提供平面参考。通过使得三个接触点靠近，定位垫片72可以使得壳体40的摆动最小。
定位销66确定了旋转的原点。
定位销68确定了绕所述原点的旋转点。
底面63还包括螺丝孔74，以穿过壳体40上的孔58接收螺丝钉64。螺丝钉64将光引擎14固定在壳体70上。
要定位固体部，同样的壳体40需要达到六个约束。将壳体40压在定位垫片72上为在第一方向上限制运动提供了三个约束。将定位销66插入到相应的孔54中为在第二和第三方向上限制运动提供了第四和第五约束。定位销66以仅有很小的间隙插入到孔54中。将定位销68插入到孔56中为在第三方向上限制运动提供了第六约束。孔54可以是圆形的，孔56可以是长槽形。
在垂直于定位销66和68之间的线方向上具有很小的间隙，但是在平行于这条线的方向上具有较大间隙。既使销与销和孔与孔的距离不是很匹配，这也使部件能配合。
可以采用另一个光引擎14来容易地替换光引擎14。该替换光引擎14以类似的方式被定位，可以简化扫描仪的维修并且避免了昂贵的光学矫正过程。
虽然仅对某些实施方式作出了的详细的说明，但是在下面的权利要求的精神和范围内，可以有多种改动和变化。

Claims (14)

1.一种光学扫描仪，包括：
扫描仪壳体，具有扫描仪壳体开口；
图案反射镜，位于扫描仪壳体内；
光引擎，包括：
引擎壳体，可插入到扫描仪壳体开口中；
镜式旋转器，在引擎壳体中，用来将激光束引导到图案反射镜上，并且用来从图案反射镜接收来自物体的反射光；
发动机，在引擎壳体中，用来旋转镜式旋转器；
激光器，在引擎壳体中，用来产生激光束；
收集器，在引擎壳体中，激光器与镜式旋转器之间，具有激光束通过的开口，其中，收集器从镜式旋转器接收来自物体的反射光；以及
检测器，在引擎壳体中，用来从收集器接收光并将光转换为电信号。
2.一种光学扫描仪，包括：
扫描仪壳体，包括扫描仪壳体开口；
图案反射镜，位于扫描仪壳体内；
光引擎，包括：
引擎壳体，可插入到扫描仪壳体开口中并且可从所述扫描仪壳体开口移除；
镜式旋转器，位于引擎壳体中，用来将第一和第二组激光束引导到图案反射镜上，并且用来从图案反射镜接收来自物体的第一和第二组反射光；
发动机，在引擎壳体中，用来旋转镜式旋转器；
第一组的一个或多个激光器，在引擎壳体中，用来产生第一组激光束；
第二组的一个或多个激光器，在引擎壳体中，用来产生第二组激光束；
第一收集器，在引擎壳体中，第一组激光器和镜式旋转器之间，其包括用于第一组激光器中的每一个的第一组开口，第一组激光束通过第一组开口，其中，第一收集器从镜式旋转器接收来自物体的第一组反射光；
第二收集器，在引擎壳体内，第二组激光器和镜式旋转器之间，其包括用于第二组激光器中的每一个的第二组开口，第二组激光束通过第二组开口，其中，第二收集器从镜式旋转器接收来自物体的第二组反射光；
第一组的一个或多个检测器，在引擎壳体中，用来从第一收集器接收第一组光，并将第一组光转换为第一组电信号；以及
第二组的一个或多个检测器，在引擎壳体中，用来从第二收集器接收第二组光，并将第二组光转换为第二组电信号；以及
译码电路，用来从第一组和第二组电信号获取条码信息。
3.根据权利要求2所述的扫描仪，其中，所述镜式旋转器位于光引擎壳体的中心位置。
4.根据权利要求3所述的扫描仪，其中，所述引擎壳体具有第一和第二相对端，并且第一组和第二组激光器位于第一和第二端。
5.根据权利要求4所述的扫描仪，其中，第一收集器位于第一组激光器和镜式旋转器之间，并且第二收集器位于第二组激光器和镜式旋转器之间。
6.根据权利要求5所述的扫描仪，其中，第一组检测器位于镜式旋转器的下方并且面向第一收集器，第二组检测器位于镜式旋转器下方并且面向第二收集器。
7.根据权利要求6所述的扫描仪，还包括印刷电路板，所述印刷电路板，位于镜式旋转器下方，并且容纳有发动机、第一组和第二组检测器，以及用来控制第一组和第二组激光器和发动机的运行的控制电路。
8.根据权利要求2所述的扫描仪，其中，第一组和第二组激光器中每一组包括两个激光器。
9.根据权利要求2所述的扫描仪，其中，第一组和第二组检测器中的每一组包括两个检测器。
10.根据权利要求2所述的扫描仪，其中，所述图案反射镜包括第一组图案反射镜和第二组图案反射镜，第一组反射镜由第一组激光束产生第一组扫描光束，第二组反射镜由第二组激光束产生第二组扫描光束。
11.根据权利要求10所述的扫描仪，还包括供第一组扫描光束通过的基本水平的窗口和供第二组扫描光束通过的基本垂直的窗口。
12.根据权利要求2所述的扫描仪，其中，所述扫描仪壳体和所述引擎包括定位元件，用来在安装过程中在所述扫描仪壳体开口上定位所述光引擎。
13.根据权利要求12所述的扫描仪，其中，所述定位元件包括围绕扫描仪壳体开口的定位垫片，用于在一个平面上定位所述光引擎。
14.根据权利要求13所述的扫描仪，其中，所述定位元件还包括在扫描仪壳体上的定位销和在光引擎上的定位开口，所述定位销穿过所述定位开口，用来沿着在所述平面上的方向定位所述光引擎。
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