CN2622726Y - 扫描头的光学总成 - Google Patents

Abstract

一种扫描头光学总成，主要的特征为反射装置的使用。可以使用反射装置来防止光线直接自光源组投射至扫描头内部，例如让反射装置位于光源组与扫描头内部之间。也可以使用反射装置，将自光源组四向发射的光线转投射至待扫描区域。当然，反射装置不能干扰到，光线自光源组依序先经待扫描区域而进入扫描头内部的光路。

Description

扫描头的光学总成

技术领域

本实用新型为扫描头光学总成，特别是可以改善杂散光现象与防治扫描头内光线相互干扰的扫描头光学总成。

背景技术

如图1(A)所示，扫描头的基本构造至少包含了光学总成(可包含光源组11、光学元件13)、处理总成12与载座14。并且扫描头是位于透明基板15的一侧，而待处理物件16则位于透明基板15的另一侧。光源组11是用以提供运作所需的光线17；处理总成12是用以接收光线17与分析接收到光线17所包含的信息；光学元件13是用以将自待处理物件16(特别是待扫描区域165)反射回扫描头的光线17传输至处理总成12；而载座14则是用以承载光源组11与处理总成12，并提供光源组11与处理总成12运作所需的电源等。并且，光源组11通常较处理总成12靠近透明基板14。实际运作时，光源组11所发出的光线17在经过透明基板14与物件16(特别是待扫描区域165)后，便会携带与物件16(特别是待扫描区域165)相关的信息，而后处理总成12再经由光学元件13接收与处理此带有信息的光线17，便可以得知物件16(特别是待扫描区域165)的信息。

由于必需先将光线投射在物件，然后再接收自物件反射回来的光线，因此如何增加扫描头所发出的光线强度、如何提高扫描头发出光线投射至物件的比例，如何提高被物件所反射的光线能被扫描头接收的比例等，便成为提升扫描头效率的关键问题。而针对这些关键问题，也已由许多的已有技术提出。举例来说，已有技术已有应用探照灯的概念，如图1(B)所示，在光学总程内的光源组11附近安装一些聚光装置18，藉以将原本自光源组11发出四散发射的光线17集中在朝向透明基板15的方向，以提高扫描头发出的光线17投射至物件16的比例。例如台湾专利470159、454877、452297三件专利。在此，图1(B)亦绘出藉由改变处理总成12的内部构造来改变其内部光路(进而改变光线17进入处理总成12的位置)，而不再需要使用光学元件13来改变光线17自透明基板15进入扫描头内部(如处理总成12)的传播方向。

由于光源组11、处理总成12与聚光装置18都必须安装在载座14，由于现代电子产品的轻薄短小的趋势，也由于扫描头整体设计的限制(例如电线的位置与光路的安排)，各种已有技术都无法避免杂散光现象。所谓的杂散光现象是指处理总成12接收到的光线17，不只有自物件反射过来的光线，还有直接自光源组11射至光学元件13的光线、自光源组11射至载座14其它部分再反射至光学元件13与处理总成12的光线、自物件反射至载座14经由光学元件13反射至处理总成12的光线、直接自光源组11被聚光装置18反射至光学元件13与处理总成12的光线等等，使得处理总成12实际上接收与分析了许多理想状况不应存在的光线17，而在处理总成12所分析得到的影像产生鬼影。

因此，为提升扫描头的运作效率，有效防治杂散光现象，有必要改变已有扫描头的构造。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，是防治已有技术的扫描头所难以有效防治的杂散光现象。

本实用新型另一主要目的是在不大幅改变扫描头的前提下，提出能够有效地同时防治杂散光现象以及提升光源组使用效率的扫描头，特别是能够有效地同时防治与提升的扫描头的光学总成。

本实用新型所提出的一较佳实施例与已有扫描头的光学总成的主要不同在于反射装置的使用。在此，反射装置位于载座中并与光源组、处理总成二者皆相互分离，并且反射装置的轮廓与位置是使得光源组所发出的光线无法直接自光源组投射至光学元件(或说无法直接进入扫描头内部)。在此，反射装置可以位于光源组与光学元件(或说扫描头内部)之间；反射装置面对光源组的一面可以存在一高反光率材料或一高光吸收率材料。

本实用新型所提出的另一较佳实施例与已有扫描头的光学总成的主要不同在于三个反射装置的使用。本实施例使用的三个反射装置，是用以围绕光源组并使光源组所产生的光线通过朝向一待扫描区域(即待处理物件的一部分)，以及用以将通过开口但未向待扫描区域的部分光线反射至待扫描区域。当然，还可用以将经待扫描区域反射后并未向扫描头内部(特别是光学元件)传播的部分四散光线阻档掉。

已有技术中杂散光现像主要是由于扫描头的光学总成仅使用光源组发光以及使用光学元件接收光线(并传输至负责处理分析的处理总成)，而没有提供任何可以过滤光线或可以阻档光线的装置，来避免不需要的光线的出现，特别是避免处理总成接收处理到光线强度最强(影响最大)的直接自光源组射出的光线。

虽然已有技术尽管已有使用聚光装置来增加光源组发出光线进入透明基板的比例的作法，但已有技术从来就没有考虑聚光装置对光学总成与处理总成的影响。因此，处理总成接收到自聚光装置反射而来的光线，或聚光装置并未彻底围绕光源组而使得光线向旁边泄露等等，便变成常见的缺失。

已有技术在将光源总成(至少含光源组与光学元件)以及处理总成等安装于载座时，往往只有考虑如何将整个扫描头的体积缩到最小等条件，而没有考虑光线在扫描头内会不会四散分开的问题.也没有考虑未直接自光源组射向待扫描区域的光线，会被传播到那里(例如被扫描头的机壳等反射至光学元件？)。

针对上述的缺失，本实用新型的提出几个可以解决已有技术常见问题的关键：

第一：可以在光学总成中，在用以将光线传送至处理总成的光学元件附近，安置一些反射装置，藉以阻挡不是自光源组经过透明基板而来的光线，降低不需要的光线进入扫描头内部的机率(例如经由光学元件进入处理总成的机率)。

第二：在光学总成中使用聚光装置时，除了聚光装置的轮廓(或说分布、排列方式)需将离开扫描头的光线集中在朝向透明基板的方向外，还可以额外使用反射装置将光源组与扫描头内部(特别是光学元件与处理总成)相互隔离。

第三：由于已有技术通常并没有将构成处理总成的各零件与扫描头其它部分特别隔离，特别是与扫描头内负责产生与传输光线的光学总成相互隔离，使得这些零件可能(可以)接受到不是来自光学元件的光线。因此，在不影响正常工作(如不影响正常光线传输途径)的前提下，可以在处理总成周围安置反射装置(特别是在处理总成接收来自光学元件的光线的零件附近，以及处理总成邻近光学总成处，安置反射装置)，藉以确保处理总成各零件只接收到来自光学元件的光线。

附图说明

图1(A)与图1(B)为已有技术的扫描头的基本结构示意图；

图2(A)至图2(D)为本实用新型的一较佳实施例的基本结沟示意图；以及

图3(A)至图3(B)为本实用新型另一较佳实施例的基本结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提出两个较佳实施例，藉以具体说明本实用新型的特征。在此，为说明方便仍提到光学元件与处理总成，藉以强调本实用新型如何防止扫描头处理到不需要的光线(杂讯、杂散光现像)。但本实用新型的特征是在于反射装置的使用，而不在于光学元件及处理总成，本实用新型的适用范围并不受限于光学元件是否存在以及如何使用光学元件与处理总成二者的细节。

本实用新型的一较佳实施例为一种扫描头的光学总成。如图2(A)与图2(B)所示，至少包含：光源组22、处理总成23以及反射装置25，并可进一步包含光学元件24与聚光装置26，如图2(C)与图2(D)所示，本实施例与处理总成23一起位于载座21中但相互分离而形成扫描头。

光源组22是用以提供扫描头运作所需的光线20。处理总成23是用以处理/分析自物件27(特别是待扫描区或275)反射回来的光线20，处理总成23至少可以包含辅助光学元件(如镜片或透镜)与光电感应装置(如电荷耦合元件、Chargercoupledevice、CCD)。而光学元件24与光源组22及处理总成23二者皆相互分离，并且其轮廓与位置是使得光源组22所发射并经物件27(特别是待扫描区域275)反射而来的光线20可以被输入至处理总成23。但这三者都不是本实施例的特征所在。

反射装置25与光源组22、处理总成23与光学元件24三者皆相互分离，并且其轮廓与位置是使得光源组22所发出的光线20无法直接自光源组22投射至光学元件24。

反射装置25是位于光源组22与光学元件24之间，而且往往是将光源组22与光学元件24之间所有可以传输光线20的直线光路完全封锁。并且，反射装置25的轮廓与位置，可以视需要调整到使得自光源组22直接投射至反射装置25的光线会被反射至物件27(特别是待扫描区域275)；也可以视需要调整至使得自光源组22直接投射至反射装置25的光线，会先被反射至物件27(特别是待扫描区域275)，再被物件27(特别是待扫描区域275)反射至光学元件24；也可以视需要使得得投射至反射装置25的光线不会被直接反射至光学元件24。

本实施例可以让反射装置25有朝向该待扫描区域的一开口，而此时可以让开口的位置与轮廓是使得直接自光源组22经开口投射至待扫描区域275的部分光线，会自待扫描区域275反射至扫描头内部；也可以让开口的位置与轮廓使得自光源组22投射至反射装置275的部分光线，会先经开口反射至待扫描区域275再反射至扫描头内部；还可以让该开口的位置与轮廓使得自光源组22投射至反射装置25的部分光线，不会在经开口后便直接进入扫描头内部。

如同已有技术，本实施例可以让至少部分反射装置25位于光源组22的周围，并使得光源组22位于这部分反射装置所形成的轮廓的焦点，而其它部分反射装置25则位于光源组22所产生的光线自光源组22至待扫描区域275的一第一光路的附近。而为了避免反射装置25的存在，增加了将光线反射至扫描头内部(例如先反射至光学元件24再进入处理总成23)的机率，本实施例可以调整其它部分反射装置25与第一光路的夹角，使得投射至其它部分反射装置25的光线不会再被投射至扫描头内部。

为进一步防止杂散光线的影响，本实施例还可以让反射装置25的一附加部分位于光线自待扫描区域275至扫描头内容的第二光路的附近。并且还可以调整附加部分反射装置25与第二光路的夹角，是使得投射至附加部分反射装置25的光线不会被投射至扫描头内部。考虑到扫描头的微小化倾向往往使得扫描头各元件间相对距离必须尽可能缩小，以及使得反射装置25往往没有足够的空间完整围绕光源组22只留下一个小到可以过滤掉大部分四散传播光线。本实施例可以让这附加部分反射装置与待扫描区域275所在透明基板27间距离大致等于光源组22与待透明基板27间的距离。

除此之外，为了有效阻止光线20直接自光源组22投射至光学元件24，以及为了提升光线20被投射至物件27(特别是待扫描区域275)的比例，可以视需要让反射装置25面对光源组22的一面，存在高反光率材料。相同地，为了减少光线自物件26、光学元件24或载座21等经由反射装置25又被投射至光学元件24(甚至进入处理总成23)的机率，也可以视需要让反射装置25面对光学元件24的一面，存在高光吸收率材料。当然，本实用新型也可以同时混合使用高反光率材料与高光吸收率材料，或是部分有额外使用材料附带一提，光学元件24可以是为镜片或透镜，材料可以是玻璃、塑胶、压克力等透明材料或高反光率材料。但必须强调的是，本实施例并不限制光源组22与光学元件24等的细节。

本实用新型的另一较佳实施例为一种扫描头的光学总成，如图3(A)所示，至少包含：第一反射装置30、载座31、光源组32、处理总成33、光学元件34、第二反射装置35与第三反射装置36。而如图3(B)所示，本实施例是与处理总成23一起位于载座21中但相互分离而形成扫描头。在此，处理总成23是用以处理/分析自物件38(特别是待扫描区域385)反射回来的光线37，处理总成23至少可以包含辅助光学元件(如镜片或透镜)与光电感应装置(如电荷耦合元件、Chargercoupledevice、CCD)。并且，光源组32位于载座31中，用以提供扫描头运作所需的光线37。而光学元件34位于载座31中，与光源组32及处理总成33皆相互分离，并且其轮廓与位置是使得光源组32所发射并经物件38(特别是待扫描区域385)反射而来的光线37可以被输入至处理总成33。如同前一个实施例，这些也不是本创作的重点。

第一反射装置位于载座31中并位于光源组32附近，用以提高光源组32所发出光线37投射至物件38的比例。第二反射装置35位于载座31，与光源组32、处理总成33与光学元件34皆相互分离，并且其轮廓与位置是使得光源组32所发出的光线38无法直接自光源组32投射至光学元件34。第三反射装置36位于载座31，并与光源组32、处理总成33、光学元件34与第二反射装置35皆相互分离，第三反射装置36的轮廓与位置是使得光源组32所发出的光线37无法直接自光源组32投射至处理总成33。

显然，第一反射装置30、第二反射装置35与第三反射装置36三者便是前一个实施例所提出的反射装置25。并且载座31、光源组32、处理总成33与光学元件34依序便是前一个实施例所提出的载座21、光源组22、处理总成23与光学元件24。在此，将不再讨论这些与前一个实施例相同部分的细节(如高反光率材料与高光吸收率材料二者的使用)。

第三反射装置36是位于光源组32与处理总成33之间，而且往往是将光源组32与处理总成33之间所有可以传输光线37的直线光路完全封锁。而且，第三反射装置36的位置与轮廓通常是调整到，可以将自光源组32而来的光线30反射至物件38；并可以进一步调整到可以将自光源组32而来的光线30先反射至物件38再反射到光学元件34(并进一步进入处理总成33)。当然，为了不影响扫描头正常运作，第三反射装置36通常并不位于光学元件34与物件38之间，通常也不位于光源组32与物件38间，通常也不位于光学元件34与处理总成33之间，最后，必须强调的是，上述各图示仅为定性的示意图，并未限定实际形状以及实际位置等等细节。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的申请专利范围；凡其它未脱离本实用新型所揭示的技术下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims (10)

1.一种扫描头的光学总成，其特征在于，包含：

一光源组，该光源组提供该扫描头运作所需的光线；以及

一反射装置，该反射装置与该光源组相互分离，该反射装置除位于该光源组的周围外，也位于该光源组与该扫瞄器内部之间，借以使得该光源组所发出的光线是先投射至一待扫描区域再反射至该扫描头内部，而不会未经过该待扫描区域便直接进入该扫描头内部。

2.如权利要求1所述的扫描头的光学总成，其特征在于，该反射装置朝向该待扫描区域有一开口，该开口的位置与轮廓和自该光源组直接投射至该待扫描区域的部分光线相适配。

3.如权利要求1所述的扫描头的光学总成，其特征在于，所述该反射装置围绕该光源组的周围并有朝向该待扫描区域的一开口，该开口的位置与轮廓使自该光源组投射至该反射装置内表面的部分光线的光路为，先经反射装置反射后，由开口射至该待扫描区域，再反射至该扫描头的内部。

4.如权利要求1所述的扫描头的光学总成，其特征在于，所述该反射装置围绕该光源组的周围并有朝向该待扫描区域的一开口，该开口的位置与轮廓使自该光源组投射至该反射装置内表面的部分光线的光路，不会在经该开口后直接进入该扫描头内部。

5.如权利要求1所述的扫描头的光学总成，其特征在于，至少部分该反射装置是位于该光源组的周围，且该光源组位于该部分反射装置所形成的轮廓的焦点，而其它部分该反射装置位于该光源组所产生的光线直射至该待扫描区域的一第一光路的附近。

6.如权利要求5所述的扫描头的光学总成，其特征在于，所述该其它部分反射装置与该第一光路的夹角，使该其它部分反射装置处于光源组投射光线与该扫描头内部之间。

7.如权利要求5所述的扫描头的光学总成，其特征在于，尚可有一附加部分反射装置，是位于光线自该待扫描区域反射至该扫描头内部的一第二光路的附近。

8.如权利要求7所述的的扫描头的光学总成，其特征在于，所述该一附加部分反射装置与该第二光路的夹角，使该一附加部分反射装置处于光源组投射光线与该扫描头内部之间。

9.如权利要求7所述的扫描头的光学总成，其特征在于，所述该一附加部分反射装置与该待扫描区域所在的一透明基板间的距离大致等于该光源组与该透明基板间的距离。

10.如权利要求1所述扫描头的光学总成，其特征在于，至少部分该反射装置面对该光源组的一面，为下列情况之一：表面有高反光率材料或高反光率材料与高吸光率材料的混合材料。

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