CN102693408B - 一种微型激光扫描装置及其便携式终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型激光扫描装置及其便携式终端，微型激光扫描装置包括光发射组件、光接收组件和数据处理模块，所述光发射组件包括激光发射模块、线聚光镜和摆动镜，所述摆动镜用于将线聚光镜发射的激光束反射至扫描目标上；所述光接收组件包括光电转换模块和点聚光镜，所述点聚光镜用于直接接收被测物体反射的光并汇聚到光电转换模块的受光面上，光电转换模块将光信号转换为电信号，数据处理模块接收到的电信号进行处理获得相应的图案信息。所述便携式终端包括微型激光扫描装置，所述微型激光扫描装置扫描获得的相应图案信息通过该便携式终端的显示模块显示。本发明具有扫描速度快、布局灵活和功耗小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光扫描装置，尤其涉及一种微型激光扫描装置及其便携式终端。
背景技术
目前的激光扫描装置采用了“回向接收”的光学结构，即扫描光线和接收光线的光路基本重叠。在这种光学结构中，因为用于出射光线扫描的摆动镜，同时也用于反射回收光线的。为了保证回收光信号具有足够的光通量，摆动镜的面积不能做的太小，通常在11mm*14mm左右，而较大面积摆动镜，除了增加激光扫描装置的体积外，还限制了扫描频率的提高，同时扫描机构的耗电也较大。通常采用上述结构的扫描器，其扫描频率只有20Hz左右。同时由于发射光和接收光的光路相同，因此接收回光的系统的安装位置也是固定不变的，这不利于系统的灵活布局。
因此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种扫描速度快、布局灵活的微型激光扫描装置及其便携式终端，用于采用激光扫描的方式获取被测物体(扫描目标)上的图案信息，具体技术方案如下。
一种微型激光扫描装置，包括光发射组件、光接收组件和数据处理模块，数据处理模块主要用于处理光接收组件传送来的电信号后获得图案信息；所述光发射组件包括激光发射模块、线聚光镜和能在设定频率及角度下来回摆动的摆动镜，所述线聚光镜用于将激光发射模块发射的激光形成一束激光束，所述摆动镜用于反射所述激光束，以形成扫描光束；所述光接收组件包括光电转换模块和点聚光镜，所述点聚光镜用于直接将扫描目标被所述扫描光束照射后反射回来的光(也称回收光)汇聚到光电转换模块的受光面上，所述光电转换模块用于将光信号转换为电信号。
由于采用上述结构，使得本发明所述激光发射模块发射的光线由所述线聚光镜聚光后，可直接经摆动镜反射发出形成扫描光束，即可不经转向镜转向。当然，本领域技术人员也可以在所述线聚光镜与摆动镜之间设置若干反射镜，使得所述激光发射模块发射的光线由所述线聚光镜聚光后，经若干次反射再经摆动镜反射发出形成扫描光束。
上述的一种微型激光扫描装置中，所述光发射组件、光接收组件可位于数据处理模块的同侧或者异侧。
上述的一种微型激光扫描装置中，所述光接收组件和光发射组件的位置关系满足光接收组件能够收集到扫描目标的反射光线、且不遮挡摆动镜反射出的激光束。所述光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方或右方。
作为上述的一种微型激光扫描装置优选的技术方案，所述摆动镜的摆动频率可达50Hz以上。
作为上述的一种微型激光扫描装置优选的技术方案，所述点聚光镜是由高透光率的玻璃或塑胶材料制成的凸透镜。
作为上述的一种微型激光扫描装置优选的技术方案，所述光电转换模块的受光面覆盖点聚光镜汇聚的反射光焦点的移动范围。
本发明还提供一种含有上述微型激光扫描装置的便携式终端，所述微型激光扫描装置扫描获得的图案信息通过该便携式终端具有的显示模块显示；所述微型激光扫描装置的工作由该便携式终端具有的控制模块控制。
上述的便携式终端可包括所述微型激光扫描装置和现有的便携式终端，所述现有的便携式终端包括所述显示模块和所述控制模块。所述现有的便携式终端可为便携式嵌入式设备，如手机、采集器等。
本发明所述的微型激光扫描装置中，所述光发射组件与光接收组件各自独立，所述摆动镜用于反射发射光而不参与回收光的接收。
本发明所述的微型激光扫描装置中，由于扫描过程中回收光线的聚焦的位置会随发射光扫描到不同的位置而发生少量的移动(移动的范围与扫描范围，以及点聚光镜的焦距有关)，因此所述光电转换模块的敏感面(受光面)覆盖回收光焦点的移动范围。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明通过将光接收组件与光发射组件独立出来，使得运动部件(摆动镜)的尺寸可大大缩小、摆动频率可提高，从而使激光扫描装置的扫描频率更高、功耗更小，同时缩小了激光扫描装置的整体体积，实现了具有较小的外形尺寸的激光扫描；光接收组件与光发射组件可位于数据处理模块的同侧或者异侧，同时光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方、右方等各个方向，布局相当灵活，从而能轻易实现不同的便携终端对空间布局的要求，如条码数据采集器、条码扫描器、便携式个人数字终端等。
附图说明
图1为本实施例微型激光扫描装置的立体结构图。
图2为本实施例微型激光扫描装置工作状态下激光出射光路示意图。
图3为本实施例微型激光扫描装置工作状态下激光返射光路示意图。
图4为本实施例的具有微型激光扫描装置的便携式终端及其工作状态示意图。
具体实施方式
以上内容对本领域技术人员而言已经对相关技术方案作了详细充分的公开。本发明的技术方案在空间布局上有多种实施方式(光接收组件与光发射组件可位于数据处理模块的同侧或者异侧，同时光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方、右方等各个方向)，在此仅以其中一种为例作详细介绍，对本领域技术人员来说，本发明的实施不限于此。
本发明中提到的图案包括黑条和白空组成的条码图案，或者是其它因不同颜色或不同灰度会对激光形成不同反射率的图案。
本发明实施例的微型激光扫描模块结构如图1所示，其主要包括固定于基座110上的激光发射模块120(可采用激光发射器)、线聚光镜130、可以以预定频率来回摆动的摆动镜140、光电转换模块160、点聚光镜150和数据处理模块170。其中，激光发射器固定在基座110上的一个壳体内。
本实施例中，激光发射模块120、线聚光镜130、摆动镜140组成激光扫描模块的光发射组件；光电转换模块160、点聚光镜150组成激光扫描模块的光接收组件。光接收组件独立于光发射组件，光接收组件与光发射组件可位于数据处理模块的同侧或者异侧，同时光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方、右方等任何能够收集到反射光线、且不遮挡到发射光线的位置。激光发射器发出的激光经过线聚光镜130后，形成一束细激光束；该激光束发射到摆动镜140的镜面上。
摆动镜140在驱动器的驱动下以预定频率和幅度摆动，从而使发射到摆动镜140镜面上的点状激光形成线状激光；该线状激光束射到被测物体(扫描目标)上会形成漫反射，部分漫反射激光会射到点聚光镜150的镜面；点聚光镜150会将这部分入射光线汇聚到光电转换模块160敏感面(受光面)上，光电转换模块160把接收到的光信号转换为电信号；经光电转换模块160转换后的电信号由数据处理模块170(包含有处理器)进行信号放大和分析等，获得相应的图案信息，如条码数据。
本实施例中的数据处理模块170设置在一电子线路板上。
本领域技术人员可通过适当增大/减小摆动镜的尺寸，并增加/降低其重量，以及相应改变其驱动电路，可使摆动镜140的摆动频率降低/提高。本实施例中，通过将光接收组 件从光发射组件独立出来，摆动镜140尺寸大大缩小(面积可小至3mm*4.5mm)，重量大大降低，有效减少了运动部件的能耗，使扫描装置整体更节能；同时能最大限度的降低整体结构占用的面积；亦可使摆动镜140的摆动频率大大提高(可达50Hz，甚至更高)，这样可减少光线在图案上的扫描时间，提高扫描效率。
本实施例中，光接收组件与光发射组件可位于数据处理模块的同侧或者异侧，同时光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方、右方等任何能够收集到反射光线、且不遮挡到发射光线的位置。在此仅以“光接收组件与光发射组件位于数据处理模块的异侧，同时光接收组件位于光发射组件下方”为例作说明。
本实施例中，点聚光镜150为由高透率的玻璃或塑胶材料制成的凸透镜。
本实施例的微型激光扫描装置的出射光路如图2所示，从激光发射模块120出发，经过线聚光镜130，到达摆动镜140的镜面，经镜面反射产生出射激光，照射到被测物体200上(见图3)。当摆动镜按预定的频率和角度摆动时，经过摆动镜反射的激光，便形成按一定角度来回摆动的扫描光束。
本实施例的微型激光扫描装置的回收光光路如图3所示，从物体表面的漫反射激光出发，到达并透射过点聚光镜150，然后汇聚到光电转换模块160受光面上。经光电转换成电信号后，发送到数据处理模块170，将转换后的电信号进行放大、分析等，得到需要的图案信息。
以上实施例中的微型激光扫描装置，可以应用于各类造型件，如数据采集器、便携式个人数字终端等。
本实施例还提供了一种便携式终端，包括用于获取启动激光扫描功能控制信息的输入模块和显示图案的显示模块，如图4所示，其还包括以上实施例中所描述的微型激光扫描装置，该微型激光扫描装置具体结构如图1所示，该微型激光扫描装置在接收到启动激光扫描功能控制信息后，采用激光扫描方式获取图案信息，并可发送到显示模块进行显示。
本实施例中所提到的便携式终端可以是手机、数码相机等数字终端。可通过该终端本身的输入模块控制微型激光扫描装置的启动，再接收该微型激光扫描装置得到的图案信息，如条码图案信息，进行存储、显示等处理，实现各种不同需要，如图4所示。
本发明通过将光接收组件从光发射组件独立出来，使得所述运动部件(摆动镜)大大缩小从而使激光扫描装置更节能、扫描频率更高，同时缩小了激光扫描装置的整体体积，实现了具有极小的外形尺寸的激光扫描；光接收组件与光发射组件可位于电路板的同侧或 者异侧，同时光接收组件可位于光发射组件的上方、下方、左方、右方等各个方向。，从而能轻易实现不同的便携终端对空间布局的要求，如条码数据采集器、条码扫描器、便携式个人数字终端等。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种微型激光扫描装置，包括光发射组件、光接收组件和数据处理模块(170)，数据处理模块(170)主要用于处理光接收组件传送来的电信号以获得图案信息；其特征在于所述光发射组件包括激光发射模块(120)、线聚光镜(130)和能在设定频率及角度下来回摆动的摆动镜(140)，所述线聚光镜(130)用于将激光发射模块(120)发射的激光形成一束激光束，所述摆动镜(140)用于反射所述激光束以形成扫描光束；所述光接收组件包括光电转换模块(160)和点聚光镜(150)，所述点聚光镜(150)用于直接将扫描目标被所述扫描光束照射后反射回来的光汇聚到光电转换模块(160)的受光面上，光电转换模块(160)用于将光信号转换为电信号；所述点聚光镜(150)是由高透光率的玻璃或塑胶材料制成的凸透镜。
2.根据权利要求1所述的微型激光扫描装置，其特征在于，所述光电转换模块的受光面覆盖点聚光镜(150)汇聚的反射光焦点的移动范围。
3.根据权利要求1所述的微型激光扫描装置，其特征在于，所述摆动镜(140)的摆动频率为50Hz以上。
4.根据权利要求1所述一种微型激光扫描装置，其特征在于所述光发射组件、光接收组件位于数据处理模块的同侧或者异侧。
5.根据权利要求1所述一种微型激光扫描装置，其特征在于所述光接收组件位于光发射组件的上方、下方、左方或右方。
6.一种含有权利要求1～5任一项所述微型激光扫描装置的便携式终端，其特征在于所述微型激光扫描装置扫描获得的图案信息通过该便携式终端具有的显示模块显示；所述微型激光扫描装置的工作由该便携式终端具有的控制模块控制。
7.根据权利要求6所述的便携式终端，其特征在于包括所述微型激光扫描装置和现有的便携式终端，所述现有的便携式终端包括所述显示模块和所述控制模块。
8.根据权利要求7所述的便携式终端，其特征在于，所述现有的便携式终端为便携式嵌入式设备。
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