CN2556668Y - 扫描头环绕镜头式长光程光路装置 - Google Patents

Abstract

一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架[3]、反射镜组、镜头[4]和CCD/B构成，特征是：1.反射镜组构成四种反射面，每种反射面对应长方形反射框的一条边，反射面与水平呈45°夹角放置，且反射面朝内侧构成向心收敛的内循环反射光路；2.上方设有光线入射口[1]，一侧设有光线出射口[2]，镜头置于循环光路之内，并位于出射光线位置上。本方案用四种反射面组成长方形反射框，可以产生一次或多次内循环反射，镜头置于循环光路内，这样既可以利用循环光路内空间，使结构更加紧凑，又可以通过增加或减少循环次数来满足不同光程的光路设计，尤其对长光程机种采用本方案后效果非常突出。

Description

扫描头环绕镜头式长光程光路装置

                    技术领域

本实用新型涉及一种扫描仪，特别涉及扫描仪中扫描头的光路设计问题，这种光路设计较适合于长光程机种或专业型机种，能够使现有技术变得简单、实用、结构紧凑，有利于扫描仪实现微型化和超薄化。

                    背景技术

当前，扫描仪的发展趋势为轻巧化、超薄化，要做到这一点如何使现有扫描仪中扫描头的结构更加紧凑是十分重要的。公知技术中，扫描头主要由光头架(Chasiss)、灯管、镜头(Lens)、光电耦合板(CCD/B)和若干反射镜片(Mirror)等组成。反射镜片布置在光头架上，并且在光程范围一定的前提下，通过特定位置和角度的光路设计构成反射光路，从而将图像信息通过镜头成像到光电耦合板上。目前，现有技术中有关扫描头的光路设计多种多样，但归纳起来在镜片数量上采用三片反射镜的方案较多，采用五片反射镜的方案也常见。从反射镜的反射次数来看，一般为一次反射，但两次反射或三次反射也时常出现。

为了更清楚地介绍以往公知技术，下面例举四种具有代表性的光路设计方案。例一：见附图1所示，该反射光路中设有三片反射镜片，并通过镜片一次反射将垂直光线转换成水平光线，再利用镜头将图像信息光线成像于光电耦合板。例二：见附图2所示，该反射光路中设有三片反射镜片，其中M1镜片经过两次反射。例三：见附图3所示，该反射光路中设有五片反射镜片，每片反射镜片经过一次反射。例四：见附图4所示，该反射光路中设有五片反射镜片，其中M2和M3镜片经过两次反射。上述光路设计尽管也能满足使用要求，但通常存在以下三点不足：1、镜片的角度值计算较为复杂，而且装配时角度不易控制；2、光路尽管经过多次反射折叠，为了达到光程要求仍需较大空间，因此扫描头体积较大；3、光路不可循环，走向较凌乱、无规律，设计繁杂。由以上分析可见，当遇到长光程光路设计时使扫描头体积小、结构紧凑是非常困难的。为此，本实用新型从扫描头光路设计角度，提出一种适合于长光程的光路设计方案，以克服上述不足。

                    发明内容

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架、反射镜组和镜头构成，其中：

(1)、反射镜组至少由四片反射镜片组成，所有反射镜片分成四种不同角度的反射面，每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路；

(2)、位于上方的两种反射面之间设有光线入射口，位于一侧的两种反射面之间设有光线出射口，镜头置于循环光路之内，并位于穿过出射口的出射光线上。

上述技术方案的有关内容和解释如下：

1、所述“光头架”是扫描头座体，也称扫描头单体，英文为Chasiss。所述“反射镜组”是指用于构成反射光路的一组反射镜片。

2、所述“长方形反射框”是指由四种不同角度的反射面按长方形边框搭建的反射结构。所述反射镜片与反射面在概念上有所区别，反射镜片是指具体的某一片镜片，而反射面是指具有相同性质反射镜片的集合，对于长方形反射框来说反射面只有四种，其中一种反射面上可以有一片镜片构成，见附图6、附图7所示，也可以有两片镜片构成，见附图8中，M4和M5属于同一反射面，M1和M6属于同一反射面。

3、所述“反射面朝长方形反射框的内侧”是指所有反射面均位于长方形反射框的内面上，形成两两面对面布置。

4、所述“镜头置于循环光路之内，并位于穿过出射口的出射光线上”是指镜头设在包围的区域内，而且位置落在出射光线上。

5、上述技术方案中，所述反射镜组的数量及布置可以有下列几种变化：

(1)、反射镜组采用四片反射镜片，每片反射镜片构成一种反射面。参见附图6和附图7所示。这种结构形式镜片数最少，结构最简单，效果最好，系最佳实施方案，其它都属于该方案的变形设计。

(2)、反射镜组采用五片反射镜片，五片反射镜片分成四种反射面，其中有一种反射面包含两片相互平行的反射镜片。参见附图11所示。

(3)、反射镜组采用六片反射镜片，六片反射镜片分成四种反射面，其中有两种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。参见附图8所示。

(4)、反射镜组采用七片反射镜片，七片反射镜片分成四种反射面，其中有三种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。参见附图12所示。

(5)、反射镜组采用八片反射镜片，八片反射镜片分成四种反射面，其中四种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。参见附图9所示。

关于反射镜组的数量可以在八片基础上继续增加，但镜片越多制造繁琐，成本也相应增加，因此八片以上的实际应用可能性不大。

6、上述技术方案中，光路的循环次数与长方形反射框的长宽比成反比关系，也就是说长宽比越接近1循环次数越来越多，反之，长宽比越大循环次数越少，最少为一次循环。这里需要强调地是长宽比不能等于1，否则变成正方形反射框，此时为无限循环，光路重叠，不可能产生向心收敛的内循环反射光路，见附图10中ΔX不等于零(ΔX＝0为正方形反射框)。所述向心收敛是指光线从入射口进入长方形反射框内经过至少一次循环反射后向出射口方向收敛。

本实用新型原理是：采用四种不同角度的反射面组成一个长方形内循环反射框，并利用该反射框进行一次循环、两次循环甚至更多次循环反射来满足光程要求。由于长方形反射框的循环反射光路为向心收敛形式，射出光路位于循环中心的水平位置，因此可以将镜头置于循环光路内的出射光线位置上，这样可能有效利用循环光路内的空间，使结构做得更加紧凑。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型利用长方形反射框使光的路径循环反射，可一次循环、两次循环甚至更多次循环，这样的循环光路可以通过增加或减少循环次数来满足不同光程的光路设计，容易满足光程要求，而且计算简单。

2、本实用新型循环光路与镜头结构的组合，占用空间小，而且结构紧凑，有利于减小扫描头体积，尤其对长光程机种或一些专业型机种采用本方案后效果非常突出。

3、本实用新型将镜头置于循环光路之内，使扫描头内空间的利用达到最佳状态，与现有技术相比，既节省空间又显得更加合理。

4、本实用新型采用四种反射面，而且镜片与水平均呈45°夹角放置，这种特殊角度设计不仅使镜片安置精度高，而且易于控制，测量、校验简单方便。

                    附图说明

附图1为公知技术光路设计例一的光路图；

附图2为公知技术光路设计例二的光路图；

附图3为公知技术光路设计例三的光路图；

附图4为公知技术光路设计例四的光路图；

附图5为扫描头外部结构示意图；

附图6为本实用新型一次循环光路图；

附图7为本实用新型两次循环光路图；

附图8为本实用新型第一种变形设计光路图；

附图9为本实用新型第二种变形设计光路图；

附图10为本实用新型原理图；

附图11为本实用新型第三种变形设计光路图；

附图12为本实用新型第四种变形设计光路图。

以上附图中：1、入射口；2、出射口；3、光头架；4、镜头；5、光电耦合板；M1～M8、反射镜片。

                    具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图6所示，一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架3、反射镜组、镜头4和光电耦合板5(CCD/B)组成。反射镜组由四片反射镜片M1、M2、M3和M4组成，每片反射镜片作为一种不同角度的反射面，每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路。位于上方的两片反射镜片M4与M3之间设有入射口1，位于右侧的两片反射镜片M3与M2之间设有出射口2，镜头4置于循环光路之内并且位于出射光线位置上，光电耦合板5置于出射口2光路之后。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行一次循环反射。

实施例二：参见附图7所示，一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，其结构与实施例一相同。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M4→M1→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行两次循环反射。

实施例三：参见附图11所示，一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架3、反射镜组、镜头4和光电耦合板5(CCD/B)组成。反射镜组由五片反射镜片M1、M2、M3、M4和M5组成，五片反射镜片分成四种反射面，其中M1和M5属于同一种反射面，其余的M2、M3、M4分别为一种反射面。每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路。位于上方的两片反射镜片M4与M3之间设有入射口1，位于右侧的两片反射镜片M3与M2之间设有出射口2，镜头4置于循环光路之内并且位于出射光线位置上，光电耦合板5置于出射口2光路之后。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M4→M5→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行两次循环反射。

实施例四：参见附图8所示，扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架3、反射镜组、镜头4和光电耦合板5(CCD/B)组成。反射镜组由六片反射镜片M1、M2、M3、M4、M5和M6组成，六片反射镜片分成四种反射面，其中M1和M6属于同一种反射面，M4和M5属于同一种反射面，其余的M2、M3分别为一种反射面。每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路。位于上方的两片反射镜片M4与M3之间设有入射口1，位于右侧的两片反射镜片M3与M2之间设有出射口2，镜头4和光电耦合板5依次置于出射口2光路之后。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M5→M6→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行两次循环反射。

实施例五：参见附图12所示，一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架3、反射镜组、镜头4和光电耦合板5(CCD/B)组成。反射镜组由七片反射镜片M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7组成，七片反射镜片分成四种反射面，其中M1和M7属于同一种反射面，M2和M5属于同一种反射面，M3和M6属于同一种反射面，M4为一种反射面。每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路。位于上方的两片反射镜片M4与M3之间设有入射口1，位于右侧的两片反射镜片M5与M6之间设有出射口2，镜头4和光电耦合板5依次置于出射口2光路之后。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M5→M6→M4→M7→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行两次循环反射。

实施例六：参见附图9所示，一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架3、反射镜组、镜头4和光电耦合板5(CCD/B)组成。反射镜组由八片反射镜片M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7和M8组成，八片反射镜片分成四种反射面，其中M1和M8属于同一种反射面，M2和M5属于同一种反射面，M3和M6属于同一种反射面，M4和M7属于同一种反射面。每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路。位于上方的两片反射镜片M4与M3之间设有入射口1，位于右侧的两片反射镜片M5与M6之间设有出射口2，镜头4和光电耦合板5依次置于出射口2光路之后。本实施例光路径为：光线经入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M5→M6→M7→M8→镜头4→出射口2→光电耦合板5，光路在长方形反射框内进行两次循环反射。

Claims (7)

1、一种扫描头环绕镜头式长光程光路装置，由光头架[3]、反射镜组和镜头[4]构成，其特征在于：

(1)、反射镜组至少由四片反射镜片组成，所有反射镜片分成四种不同角度的反射面，每种反射面对应长方形反射框的一条边，而且反射面朝长方形反射框的内侧，反射面与水平呈45°夹角放置，以此构成向心收敛的内循环反射光路；

(2)、位于上方的两种反射面之间设有光线入射口[1]，位于一侧的两种反射面之间设有光线出射口[2]，镜头置于循环光路之内，并位于穿过出射口[2]的出射光线上。

2、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述反射镜组采用四片反射镜片，每片反射镜片构成一种反射面。

3、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述反射镜组采用五片反射镜片，五片反射镜片分成四种反射面，其中有一种反射面包含两片相互平行的反射镜片。

4、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述反射镜组采用六片反射镜片，六片反射镜片分成四种反射面，其中有两种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。

5、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述反射镜组采用七片反射镜片，七片反射镜片分成四种反射面，其中有三种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。

6、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述反射镜组采用八片反射镜片，八片反射镜片分成四种反射面，其中四种反射面分别包含两片相互平行的反射镜片。

7、根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述光路的循环次数与长方形反射框的长宽比成反比关系。

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