CN112711959A - 封装结构、扫描器及穿戴式智能设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种封装结构，包括本体、设置在所述本体上的光源发射组件及光源接收组件，所述光源发射组件用于发射点状的光以形成扫描条码的扫描光束，所述光源接收组件用于接收所述条码上反射回的光束以读码，所述光源发射组件与光源接收组件一体封装，所述光源发射组件发射的点状光从光源接收组件的出光孔内射出。相较于现有技术，本发明通过将光源发射组件和光源接收组件一体封装，从而提高空间利用率，提高光源稳定性，增强光源接收组件的收光效率，结构简单、紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及扫描器技术领域，尤其涉及一种封装结构、扫描器及穿戴式智能设备。
背景技术
随着科技的发展，在生活中越来越多的涉及条码支付扫描、应用扫描等。扫描器是用于读取条码所包含信息的阅读设备，利用光学原理，把条码的内容解码后通过数据线或者无线的方式传输到电脑或者其它识别设备。条码扫描器广泛应用于商业POS收银系统、快递仓储物流、图书服装医药、银行保险通讯等多个领域。
其中，穿戴式扫描器作为一种用于条码扫描的穿戴式智能设备，被广泛应用于仓储、物流等领域。穿戴式扫描器只需将其佩戴在作业人员的手指、脖子、手腕上进行扫描，从而使作业人员空出的双手进行其它作业，大大增加了工作效率、减轻了劳动强度。穿戴式扫描器需具备较小的体积及质量，但是，现有的穿戴式扫描器内的光源发射组件和光源接收组件一般分为两个器件封装，且安装在扫描器内的不同位置，空间利用率较低，不利于穿戴式扫描器小型化的发展。
有鉴于此，确有必要提供一种封装结构、扫描器及穿戴式智能设备，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间利用率高，提高光源稳定性，增强光源接收组件的收光效率，结构简单、紧凑的封装结构、扫描器及穿戴式智能设备。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种封装结构，包括本体、设置在所述本体上的光源发射组件及光源接收组件，所述光源发射组件用于发射点状的光以形成扫描条码的扫描光束，所述光源接收组件用于接收所述条码上反射回的光束以读码，所述光源发射组件与光源接收组件一体封装，所述光源发射组件发射的点状光从光源接收组件的出光孔内射出。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述本体为具有中空结构的柱形，所述光源发射组件位于所述中空结构内，所述光源接收组件位于所述本体的上表面。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光源发射组件从下至上依次包括激光头及位于所述激光头出光侧的第一透镜、第二透镜，所述激光头发射的点状光经第一透镜、第二透镜射出，所述第一透镜及第二透镜均卡设于所述中空结构内，所述激光头与第一透镜之间、第一透镜与第二透镜之间中空结构的内表面上涂覆有吸光涂料。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光源接收组件从下至上依次包括光电转换器及位于所述光电转换器收光侧的第三透镜，所述光电转换器位于所述激光头的上方。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述出光孔贯穿光电转换器及第三透镜，所述出光孔位于光电转换器及第三透镜的中心位置且与中空结构对应设置。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光电转换器的四周设置有第一屏蔽结构；所述出光孔靠近光电转换器一端的边缘围设有第二屏蔽结构，所述第二屏蔽结构具有一定高度。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光电转换器以出光孔为中心划分为多个区域，每个所述区域上均独立设置有所述第三透镜，多个所述第三透镜相互连接。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述本体的下表面上设置有散热结构，所述散热结构为多条散热筋。
一种扫描器，包括如上任一项所述的封装结构、与所述封装结构内的光源发射组件及光源接收组件对应设置的反射镜及带动反射镜摆动的摆动组件，所述光源发射组件发射的光与所述光源接收组件接收的光均由反射镜反射，且所述光源发射组件形成的发射光路与所述光源接收组件形成的接收光路的走向基本一致。
一种穿戴式智能设备，包括光学支架及安装在所述光学支架上的如上任一项所述的封装结构、与所述封装结构内的光源发射组件及光源接收组件对应设置的反射镜及带动反射镜摆动的摆动组件，所述封装结构、反射镜及摆动组件均集成在所述光学支架上。
本发明的有益效果是：通过将光源发射组件和光源接收组件一体封装，从而提高空间利用率，提高光源稳定性，增强光源接收组件的收光效率，结构简单、紧凑。
附图说明
图1为本发明封装结构的扫剖面图。
图2为本发明光电转换器的俯视图。
图3为本发明扫描器的扫描示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明的封装结构100包括本体1、设置在本体1上的光源发射组件2及光源接收组件3，光源发射组件2与光源接收组件3在本体1上一体封装，从而有利于提高空间利用率，提高光源稳定性，增强光源接收组件3的收光效率，结构简单、紧凑，该封装结构100主要适用于穿戴式扫描器。
本体1为具有中空结构11的柱形，光源发射组件2位于中空结构11内，从而使光源发射组件2发射的光经中空结构11射出；光源接收组件3位于本体1的上表面12，且完全覆盖本体1的上表面12，从而使反射回的光第一时间被光源接收组件3接收，增强光源接收组件3的收光效率。光源发射组件2发射的光为波长不小于650nm的可见光，但是，当扫描器200长时间使用后容易产生发热现象，从而直接影响发射光的波长，导致光源接收组件3接收光的波长与光源发射组件2发射光的波长不一致，部分扫描光无法被光源接收组件3接收；因此，为了使光源发射组件2充分散热，在本体1的下表面13上设置有散热结构14，散热结构14为多条散热筋141，其主要用于扩大本体1下表面13的接触面积，从而达到散热效果。
光源发射组件2从下至上依次包括激光头21及位于激光头21出光侧的第一透镜22、第二透镜23，其主要用于发射点状的光以形成扫描条码300的扫描光束。激光头21可为激光二极管，用于发射点状的光。第一透镜22为准直镜，用于调节点状光的射出角度，从而使其平行射出。第二透镜23为透镜片，用于调节点状光的光斑大小，从而使其适用于不同大小条码300的扫描，提高扫描精度。第一透镜22及第二透镜23均卡设于中空结构11内，从而使激光头21发射的点状光依次经第一透镜22、第二透镜23后射出。同时，在激光头21与第一透镜22之间、第一透镜22与第二透镜23之间的中空结构11的内表面10上涂覆有吸光涂料(未图示)，从而使照射至内表面10的光被吸光涂料吸收，从而通过吸收射出来的光来减少中空结构11内的杂散光，提高主光源的稳定性，降低形成光晕的情况。
光源接收组件3从下至上依次包括光电转换器31及位于光电转换器31收光侧的第三透镜32，其主要用于接收条码300上反射回的光束以读码。光电转换器31为光电二极管，主要用于接收经过第三透镜32折射后的光并生成光电转换后的扫码信号，从而完成条码300的读码作业。此外，为了提升扫描器200的工作距离和工作环境的适应性，还可在光电转换器31与第三透镜32之间集成一个带通镜片(未图示)，其主要用于滤除环境光中除了所需650nm±20％波长以外的其它波长光线，减少其它波长光线对光电转换器31的干扰。光电转换器31的四周设置有第一屏蔽结构311，主要用于屏蔽周围的电磁辐射，提高光电转换器31的性能。
结合图2所示，第三透镜32为聚光镜，其主要用于扩大光电转换器31的收光范围，从而增强光信号。具体地，由于条码300上反射光为一个漫反射过程，反射回来的光强度较弱；因此，在光电转换器31的收光侧安装第三透镜32，从而增强接收漫反射过来的光的强度，提高扫码的准确率。光电转换器31以出光孔33为中心划分为多个区域312，从而在每个区域312上均独立设置有第三透镜32，多个第三透镜32相互连接，一方面分区设置第三透镜32可独立地增大每个区域312的收光范围，增加射入光的光强；另一方面，相较于单独地设置一个第三透镜32，如此设置可避免因第三透镜32的折射将入射光折射至出光孔33内，进一步提高光的接收率。
光源接收组件3还包括贯穿光电转换器31及第三透镜32的出光孔33，出光孔33与中空结构11对应设置，从而使光源发射组件3发射的点状光从出光孔33内射出。优选地，出光孔33位于光电转换器31及第三透镜32的中心位置。出光孔33靠近光电转换器31一端的边缘围设有第二屏蔽结构331，第二屏蔽结构331具有一定高度，其主要用于隔离光源发射组件2发射的点状光从出光孔33内射出时形成的光晕，从而使光电转换器31不受光晕的影响，提高解码成功率。同时，激光头21位于光电转换器31的下方，从而可尽量避免激光头21发射的光照射至光电转换器31上，消除杂光。
如图3所示，本发明还提供了一种扫描器200，其包括封装结构100、反射镜4及摆动组件5。反射镜4与封装结构100内的光源发射组件2对应设置，从而使光源发射组件2发射的点状光能够直射到反射镜4上；同时，反射镜4与光源接收组件3同样对应设置，从而使条码300上反射回的光经反射镜4反射回光源接收组件3上。该扫描器200使光源发射组件2发射的光与光源接收组件3接收的光均由同一反射镜4反射，从而使光源发射组件2形成的发射光路与光源接收组件3形成的接收光路的走向基本一致。如此设置，一方面，由于出射光和入射光均同时经过摆动的反射镜4反射，从而使光源接收组件3在较小范围内覆盖光源发射组件2发射的扫描点光源，光源接收组件3可在较小的收光范围内将光源发射组件2发射到条码表面漫反射后的光完整地被接收，保证扫码信息不会缺失；较小的收光范围可有效减少周围环境中杂光的接收，提高光源接收组件3收光的信噪比；同时使发射光路的距离与接收光路的距离保持基本相同，可有效保持光源接收组件3接收光强的稳定性。另一方面，相较于将光源发射组件2和光源接收组件3单独设置，此结构可有效减少空间的占用，降低成本，非常适用于穿戴式智能设备。摆动组件5包括摆臂51、线圈(未图示)及磁铁(未图示)，摆臂51在线圈与磁铁的作用下可带动反射镜4左右摆动，使直射到反射镜4上的点状光形成具有时差性的扫描光束以扫描条码300。
本发明扫描器200的扫描光路：
首先，光源发射组件2发射点状的光，点状的光经第一透镜22、第一透镜23直射到反射镜4上。
其次，摆动组件5带动反射镜4摆动，从而使直射到反射镜4上的点状光形成具有时差性的扫描光束。
接着，扫描光束扫描到条码300上，反射到条码300上的光向四周漫反射；其中一部分与扫描光束路径相同的光漫反射回反射镜4上(此部分光的光强较强)，反射镜4将此部分光再次反射。
然后，第三透镜32聚集其收光范围内被反射镜4发射回的光，并将聚集的光折射到光电转换器31上。
最后，光电转换器31根据接收到的光生成光电转换后的扫码信号，从而完成读码作业。
本发明还提供了一种穿戴式智能设备(未图示)，其包括光学支架(未图示)及安装在光学支架上的封装结构100，与封装结构100内的光源发射组件2及光源接收组件3对应设置的反射镜4及带动反射镜4摆动的摆动组件5，封装结构100、反射镜4及摆动组件5均集成在光学支架上，从而实现光源发射组件2、光源接收组件3、反射镜4及摆动组件5的一体式设计，重量轻、体积小。此外，光学支架可采用铝合金材质，可以进一步减轻扫描器200的重量。通过使用该扫描器200，可在保证穿戴式智能设备具备较小的重量与体积的同时使其减少反射次数、提高条码300识别率、增强电池续航能力、提高扫描精度。该穿戴式智能设备可以是使用该扫描器200的指环、手表、眼镜等穿戴式智能设备，此处不作限制。
综上所述，本发明提供的封装结构100包括本体1、设置在本体1上的光源发射组件2及光源接收组件3，光源发射组件2用于发射点状的光以形成扫描条码300的扫描光束，光源接收组件3用于接收条码300上反射回的光束以读码，光源发射组件2与光源接收组件3一体封装，光源发射组件2发射的点状光从光源接收组件3的出光孔33内射出。该扫描器200通过将光源发射组件2和光源接收组件3一体封装，从而提高空间利用率，提高光源稳定性，增强光源接收组件3的收光效率，结构简单、紧凑。
以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种封装结构，其特征在于：包括本体、设置在所述本体上的光源发射组件及光源接收组件，所述光源发射组件用于发射点状的光以形成扫描条码的扫描光束，所述光源接收组件用于接收所述条码上反射回的光束以读码，所述光源发射组件与光源接收组件一体封装，所述光源发射组件发射的点状光从光源接收组件的出光孔内射出。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述本体为具有中空结构的柱形，所述光源发射组件位于所述中空结构内，所述光源接收组件位于所述本体的上表面。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述光源发射组件从下至上依次包括激光头及位于所述激光头出光侧的第一透镜、第二透镜，所述激光头发射的点状光经第一透镜、第二透镜射出，所述第一透镜及第二透镜均卡设于所述中空结构内，所述激光头与第一透镜之间、第一透镜与第二透镜之间中空结构的内表面上涂覆有吸光涂料。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于：所述光源接收组件从下至上依次包括光电转换器及位于所述光电转换器收光侧的第三透镜，所述光电转换器位于所述激光头的上方。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于：所述出光孔贯穿光电转换器及第三透镜，所述出光孔位于光电转换器及第三透镜的中心位置且与中空结构对应设置。
6.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于：所述光电转换器的四周设置有第一屏蔽结构；所述出光孔靠近光电转换器一端的边缘围设有第二屏蔽结构，所述第二屏蔽结构具有一定高度。
7.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于：所述光电转换器以出光孔为中心划分为多个区域，每个所述区域上均独立设置有所述第三透镜，多个所述第三透镜相互连接。
8.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述本体的下表面上设置有散热结构，所述散热结构为多条散热筋。
9.一种扫描器，其特征在于：包括如权利要求1～8任一项所述的封装结构、与所述封装结构内的光源发射组件及光源接收组件对应设置的反射镜及带动反射镜摆动的摆动组件，所述光源发射组件发射的光与所述光源接收组件接收的光均由反射镜反射，且所述光源发射组件形成的发射光路与所述光源接收组件形成的接收光路的走向基本一致。
10.一种穿戴式智能设备，其特征在于：包括光学支架及安装在所述光学支架上的如权利要求1～8任一项所述的封装结构、与所述封装结构内的光源发射组件及光源接收组件对应设置的反射镜及带动反射镜摆动的摆动组件，所述封装结构、反射镜及摆动组件均集成在所述光学支架上。
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