CN104951725A - 一种激光条码扫描器及其扫描引擎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光条码扫描器的扫描引擎，包括：用于整形激光光束的激光整形组件；引导所述激光光束形成扫描光束的反射镜和摆动镜，所述反射镜与所述摆动镜相对设置，所述扫描光束由所述摆动镜射出，入射于扫描面；包括凹面反射镜的光接收组件，所述凹面反射镜接收扫描返回的信号光。所述扫描引擎设置凹面反射镜接收扫描返回的信号光，避免由摆动镜接收，使摆动镜的尺寸可根据实际应用需求来设置，可选择小尺寸类型，易于驱动，能提高扫描速率和扫面分辨率，降低功耗，并且易于集成，能适用于不同的驱动方式。

Description

一种激光条码扫描器及其扫描引擎

技术领域

本发明涉及光电探测仪器技术领域，特别是涉及一种激光条码扫描器的扫描引擎及一种激光条码扫描器。

背景技术

光电探测仪器以光电传感技术为核心，对待测对象实现信息获取、转换、处理与显示等功能，便于实现数字化、智能化和自动化。

激光条码扫描器是用于获取和识别条形码信号的光电探测仪器，是条形码技术中重要的仪器之一，由于其独有的大景深区域，高扫描速度和宽扫描范围等突出优点，得到了广泛的使用。

现有技术中，激光条码扫描器的扫描光束由摆动镜提供，同时，扫描后返回的信号光也由摆动镜接收，因此，为了保证条码扫描器的扫描准确率，满足大角度范围扫描，会采用大尺寸的摆动镜。

然而，大尺寸的摆动镜其整体体积较大，比较笨重，这使得摆动镜的驱动方式很受限制。

发明内容

本发明提供一种激光条码扫描器的扫描引擎，可集成不同尺寸的摆动镜，可应用于多种驱动方式。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种激光条码扫描器的扫描引擎，包括：

用于整形激光光束的激光整形组件；

引导所述激光光束形成扫描光束的反射镜和摆动镜，所述反射镜与所述摆动镜相对设置，所述扫描光束由所述摆动镜射出，入射于扫描面；

包括凹面反射镜的光接收组件，所述凹面反射镜接收扫描返回的信号光。

可选地，所述激光整形组件包括沿光束依次布置的小孔光阑和非球面准直透镜组件；

所述小孔光阑用于调整所述激光光束的光斑大小；

所述非球面准直透镜组件用于调整所述激光光束的发散角。

可选地，还包括作为光源的激光二极管。

可选地，所述反射镜与所述摆动镜以45°倾斜角相对设置。

可选地，所述光接收组件还包括设置于所述凹面反射镜的焦点处的、具有光敏面的光电转换器。

可选地，所述光电转换器包括滤除干扰光、保留信号光的滤波装置。

可选地，所述凹面反射镜靠近所述摆动镜的边缘处设有供所述扫描光束透过的开口。

可选地，所述凹面反射镜为镀金属反射膜的、由玻璃或塑料制成的凹面镜。

由上述技术方案可知，本发明所提供的激光条码扫描器的扫描引擎，包括激光整形组件、反射镜和摆动镜、以及光接收组件。所述激光整形组件用于整形激光光束；所述反射镜和摆动镜引导所述激光光束形成扫描光束；扫描返回的信号光由光接收组件的凹面反射镜接收。

所述扫描引擎在光接收组件中设置凹面反射镜，用以接收扫描返回的信号光，如此，使所述扫描引擎中的摆动镜仅用于形成扫描光束，不接收返回的信号光。因此，可避免采用大尺寸的摆动镜，在实际应用中可根据应用需求选择摆动镜尺寸，使所述扫描引擎能适用于不同的驱动方式。

本发明还提供一种包括上述扫描引擎的激光条码扫描器。

可选地，所述激光条码扫描器还包括供所述扫描返回的信号光入射于所述凹面反射镜的保护窗口；

所述保护窗口上具有用于定位光电转换器的定位标记；

所述光电转换器贴于所述保护窗口靠近所述凹面反射镜的一面上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种扫描引擎的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光整形组件的结构示意图；

图3为图1中的凹面反射镜的正视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种激光条码扫描器的扫描引擎，可集成不同尺寸的摆动镜，适用于多种驱动方式。所述激光条码扫描器的扫描引擎包括：

用于整形激光光束的激光整形组件；

引导所述激光光束形成扫描光束的反射镜和摆动镜，所述反射镜与所述摆动镜相对设置，所述扫描光束由所述摆动镜射出，入射于扫描面；

包括凹面反射镜的光接收组件，所述凹面反射镜接收扫描返回的信号光。

扫描引擎可以说是激光条码扫描器的核心部分，它的光路设计决定着条码扫描器的扫描性能，如扫描速率、扫描准确率及扫描角度范围等。

本发明提供的扫描引擎，包括激光整形组件、反射镜和摆动镜，以及光接收组件。所述激光整形组件用于整形激光光束；所述反射镜和摆动镜引导所述激光光束形成扫描光束；扫描返回的信号光由光接收组件的凹面反射镜接收。

所述扫描引擎在光接收组件中设置凹面反射镜，用以接收扫描返回的信号光，如此，使得所述扫描引擎中的摆动镜仅用于形成扫描光束，不接收返回的信号光。因此，避免了必须采用大尺寸的摆动镜，在实际应用中可根据应用需求选择摆动镜尺寸，使所述扫描引擎能适用于不同的驱动方式。

参见图1，图1所示为本发明提供的扫描引擎一具体实施例的结构示意图，所述扫描引擎包括：激光整形组件1、扫描组件2和光接收组件3。

所述扫描引擎所采用光源为激光二极管，为扫描引擎提供激光光束。

所述激光整形组件1用于整形激光光束，对激光光束进行扩束或准直，以调整激光光束的光束直径和光束发散角。优选地，所述激光整形组件包括沿光束方向依次布置的小孔光阑10和非球面准直透镜组件11，如图2所示为本实施例中激光整形组件的结构示意图。

由激光二极管产生的激光光束一般为椭圆形光斑，通过小孔光阑10可调整所述激光光束的光斑大小。

非球面准直透镜组件11用于调整所述激光光束的发散角，可实现对激光光束发散角的有效压缩，使得所述激光光束能量比较集中。进一步地，通过调节透镜组件中各透镜间的距离，并配合摆动镜21和凹面反射镜30的参数设计，可实现对所述扫描引擎的扫描景深范围的调节，能够获得大景深范围。

本实施例中，可采用具有大数值孔径的非球面准直透镜组件11，这样能够充分收集光源光束，达到对光源光束能量的高效利用。进一步的，在透镜上可设置增透膜，增大光透过率，以提高对光源光能量的利用率。

所述扫描组件2用于引导所述激光光束形成扫描光束，本实施例中，所述扫描组件具体包括相对设置的反射镜20和摆动镜21。经激光整形组件1整形后的激光光束入射于反射镜20，经反射镜20反射后到达摆动镜21，形成扫描光束，扫描光束由摆动镜21射出，入射于扫描面。参见图1，优选地，所述反射镜与所述摆动镜以45°倾斜角相对设置。

扫描组件2还包括电力驱动装置，电力驱动装置驱动摆动镜以一定频率转动，使由摆动镜射出的扫描光束在扫描面上顺序移动，进行连续扫描。

对于传统的激光条码扫描器，扫描光束由摆动镜提供，同时，扫描返回的信号光同样由摆动镜接收，因此，为保证扫描返回的信号光被全部接收，满足大角度范围扫描，并保证扫描准确率，会采用大尺寸的摆动镜。但大尺寸的摆动镜整体体积大，比较笨重，会导致驱动装置的大功耗。例如采用电磁力驱动电机驱动摆动镜，不但会消耗大量能量在振镜电机上，还需要消耗功耗在摆动镜的幅度摆动上。并且，摆动镜尺寸较大，其转动惯量大，不易驱动，会导致扫描速度难以提高，难以实现无闪烁扫描效果等。本实施例所提供的扫描引擎，不由摆动镜接收扫描返回的信号光，因此，其摆动镜尺寸可以做小，可降低驱动功耗，延长使用寿命，同时能提高扫描速率和扫面分辨率，并且易于集成，能适用于不同的驱动方式。

所述光接收组件3包括凹面反射镜30和光电转换器，具有光敏面的光电转换器设于所述凹面反射镜30的焦点上。扫描返回的信号光由所述凹面反射镜30接收，然后被聚焦到光电转换器的光敏面上，通过光电转换器转换成电信号，进一步经过信号放大、整形、量化和译码等。完成信号识别。

本实施例中，所述凹面反射镜30为由玻璃或者塑料制成的凹面镜，在其表面镀金属反射膜，如金、银、铝等，形成凹面反射镜。

由于本实施例中，所述凹面反射镜30前置于所述扫描组件2，在驱动摆动镜转动进行扫描的过程中，可能会出现某一部分扫描光束被凹面反射镜30阻挡，使扫描光束不能照射于扫描面。因此，在凹面反射镜30靠近所述摆动镜21的边缘处设置供所述扫描光束透过的开口。如图3所示，图3为本实施例中凹面反射镜的正视图。依据光路设计，确定开口位置和大小，保证由摆动镜组件射出的扫描光束对扫描面进行完整扫描。

优选地，可在所述开口处设置相应形状和大小的光阑，使扫描光束经光阑入射于扫描面。

在所述光电转换器可设置滤波装置，使信号光在进入光电转换器光敏面前经过所述滤波装置，以滤除环境中的干扰光、保留信号光，可降低周围环境光的干扰，有助于提高激光条码扫描器的识别效率，提高信噪比指标。或者，可以在光电转换器内内置滤波装置，如内置窄带滤波片。

由上述内容可知，本实施例提供的扫描引擎，设置凹面反射镜接收扫描返回的信号光，并不是由摆动镜接收，使得摆动镜的尺寸可根据实际应用需求来设置，可适用于不同的驱动方式，从而可扩大激光条码扫描器的应用范围。

可将微小尺寸类型的摆动镜应用于所述扫描引擎，如MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微转镜组件，其具有体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉和易封装等优点，可以广泛集成到如手持式扫描器、数据采集终端、移动打印机或者其他自动识别设备等。

以下举例对所述扫描引擎进行详细说明。

所述扫描引擎的光源包括半导体激光器和光源驱动电路板。半导体激光器通过管座固定，并配有散热器，散热器保证半导体激光器的工作温度稳定，使输出光的波长和功率保持稳定。半导体激光器采用650nm激光二极管。

小孔光阑和非球面准直透镜组件位于半导体激光器的输出光一侧，非球面准直透镜组件由金属镜座固定。非球面准直透镜镀有红光增透膜，使650nm波长光有效透过。

扫描组件的反射镜和摆动镜以45°倾斜角纵向相对设置。由整形组件射出的激光光束入射于反射镜，经反射到达摆动镜，然后由摆动镜射出，照射到扫描面进行扫描。摆动镜镜面尺寸为2.5*2.5mm。

凹面反射镜由玻璃或塑料制成，镀金属反射膜，选择其半口径7-8mm。在凹面反射镜靠近摆动镜的边缘处设置有供扫描光束透过的开口。

光电转换器放置在凹面反射镜的焦点处，在其光敏面设置有650nm窄带滤波片。

本实施例所述的扫描引擎的摆动镜尺寸较小，能适用于不同的驱动方式，可提高扫描引擎的扫描速率和扫面分辨率，同时能满足大角度范围扫描，并且易于集成和封装，稳定性好，光能量利用率高。

相应地，本发明实施例还提供一种包括上述扫描引擎的激光条码扫描器，所述激光条码扫描器包括激光整形组件、扫描组件和光接收组件，扫描返回的信号光由光接收组件的凹面反射镜接收，然后被聚焦到光电转换器的光敏面。

本实施例中，所述激光条码扫描器还具有保护窗口，所述保护窗口为透明窗口，可采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)或钢化玻璃制成，可设置为矩形形状。由扫描面返回的信号光由所述保护窗口入射于凹面反射镜，在所述保护窗口可镀滤波膜。

本实施例中，可将光电转换器贴于所述保护窗口靠近所述凹面反射镜的一面上，在制作时，要确保保护窗口上的光电转换器位于凹面反射镜的焦点处，因此，依据光路设计预先在保护窗口上设置用于定位所述光电转换器的定位标记，以方便对光电转换器的定位。

以上对本发明所提供的激光条码扫描器及其扫描引擎进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光条码扫描器的扫描引擎，其特征在于，包括：

用于整形激光光束的激光整形组件；

引导所述激光光束形成扫描光束的反射镜和摆动镜，所述反射镜与所述摆动镜相对设置，所述扫描光束由所述摆动镜射出，入射于扫描面；

包括凹面反射镜的光接收组件，所述凹面反射镜接收扫描返回的信号光。

2.如权利要求1所述的扫描引擎，其特征在于，所述激光整形组件包括沿光束依次布置的小孔光阑和非球面准直透镜组件；

所述小孔光阑用于调整所述激光光束的光斑大小；

所述非球面准直透镜组件用于调整所述激光光束的发散角。

3.如权利要求2所述的扫描引擎，其特征在于，还包括作为光源的激光二极管。

4.如权利要求1所述的扫描引擎，其特征在于，所述反射镜与所述摆动镜以45°倾斜角相对设置。

5.如权利要求1所述的扫描引擎，其特征在于，所述光接收组件还包括设置于所述凹面反射镜的焦点处的、具有光敏面的光电转换器。

6.如权利要求5所述的扫描引擎，其特征在于，所述光电转换器包括滤除干扰光、保留信号光的滤波装置。

7.如权利要求1所述的扫描引擎，其特征在于，所述凹面反射镜靠近所述摆动镜的边缘处设有供所述扫描光束透过的开口。

8.如权利要求7所述的扫描引擎，其特征在于，所述凹面反射镜为镀金属反射膜的、由玻璃或塑料制成的凹面镜。

9.一种激光条码扫描器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的扫描引擎。

10.如权利要求9所述的激光条码扫描器，其特征在于，还包括供所述扫描返回的信号光入射于所述凹面反射镜的保护窗口；

所述保护窗口上具有用于定位光电转换器的定位标记；

所述光电转换器贴于所述保护窗口靠近所述凹面反射镜的一面上。