專利名稱：具有光引擎的光學(xué)掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有光引擎的光學(xué)掃描儀。
技術(shù)背景固定位置的零售用條碼掃描儀，特別是雙光學(xué)掃描儀(bioptic scanner)需 要成組的圖案形成反射鏡(pattern forming mirror),這些圖案形成反射鏡必須 被寬間隔開以始終有效地形成所需的環(huán)繞圖案(wrap-aroundpattern)。但是這 些反射鏡的位置精度要求不高，它們的底座和殼體常常由于這些殼體定位掃描 儀的有源光學(xué)件的額外需要而被迫具有不必要的精度(且昂貴)。這些有源光 學(xué)件包括激光源、掃描多邊形(scanning polygon)和發(fā)動機(jī)、光線收集器 (collection optics)、檢測器和與其相對應(yīng)的透鏡和光學(xué)濾光器。這些部件一般 都較小，并且對準(zhǔn)和定位要求是嚴(yán)格的。為了得到清晰一致的圖案，激光器在 它們本身和掃描區(qū)域之間具有最長的距離，并且定位要求嚴(yán)格。為了保證收集 到的光線能射到檢測器上，光線收集器、激光器和檢測器各自之間的相對位置 必須精確定位。需要提供一種用于光學(xué)掃描儀中的光引擎(optics engine )，該光學(xué)掃描儀 將各種有源光學(xué)件和與相關(guān)的電子件組合在一個小的、精確的包裝內(nèi)。發(fā)明內(nèi)容提供一種具有光引擎的光學(xué)掃描儀。該掃描儀包括具有掃描儀殼體開口的 掃描儀殼體、位于殼體內(nèi)的圖案反射鏡和光引擎，所述光引擎包括可插入到掃 描儀殼體開口中的引擎殼體；在引擎殼體中的鏡式旋轉(zhuǎn)器，用來將激光束引導(dǎo) 到圖案反射鏡上，并且用來從圖案反射鏡接收來自物體的反射光；在引擎殼體 中的發(fā)動機(jī)，用來旋轉(zhuǎn)鏡式旋轉(zhuǎn)器；在引擎殼體中的激光器，用來產(chǎn)生激光束； 在引擎殼體中的激光器與鏡式旋轉(zhuǎn)器之間的收集器，其上具有激光束通過的開 口，其中，收集器從鏡式旋轉(zhuǎn)器接收來自物體的反射光；以及在引擎殼體中的 檢測器，用來從收集器接收光并將所述光轉(zhuǎn)換為電信號。


圖l是光學(xué)掃描儀的方框圖； 圖2是光引擎的透視圖； 圖3是除去旋轉(zhuǎn)器后的光引擎的透視圖； 圖4是掃描儀殼體的仰視圖； 圖5是安裝光引擎后的掃描儀的仰視圖；和 圖6是掃描^f義的剖面圖，顯示了光引擎的布置。
具體實施方式
參考圖1，光學(xué)掃描儀10包括光引擎14、圖案反射鏡18以及電源和控制 電路28。光引擎14包括有耐用的電子部件，這些電子部件在掃描儀的操作使用壽 命中比其它部件更可能需要更換。通過將這些電子部件置于光引擎14的內(nèi)部， 并且通過使光引擎14容易移動，可使掃描儀10的維修時間最少。如果一個部 件壞了，安裝替換的光引擎14以使掃描儀IO很快恢復(fù)工作。可以維修具有損 壞部件的光引擎14,以備下次部件損壞。光引擎14還包括需要定位的光學(xué)部件。通過將這些部件置于光引擎14 內(nèi)，可以在掃描儀10的外部進(jìn)行這些部件的定位。具體來說，光引擎14包括一個或多個激光器12、鏡式旋轉(zhuǎn)器16、 一個或 多個收集器20、 一個或多個檢測器22、電子件24和發(fā)動機(jī)26。激光器12產(chǎn)生激光束。鏡式旋轉(zhuǎn)器16將激光束引導(dǎo)到圖案反射鏡18上以生成掃描圖案，并且從 圖案反射鏡18接收物體30的反射光。發(fā)動機(jī)26帶動鏡式旋轉(zhuǎn)器16旋轉(zhuǎn)。 收集器20收集從鏡式旋轉(zhuǎn)器16反射光并朝向檢測器22引導(dǎo)光線。 檢測器22將反射光轉(zhuǎn)換成電信號。電子件24為激光器12和發(fā)動機(jī)26提供驅(qū)動電路，并放大和過濾來自檢 測器22的電信號。圖案反射鏡18朝向條碼標(biāo)簽32引導(dǎo)激光束，并將反射光引導(dǎo)到鏡式旋轉(zhuǎn) 器16。電源和控制電路28控制掃描儀10的運行，并且還要處理來自電子件24
的已處理的電信號，從而得到條碼標(biāo)簽32的編碼信息。電源和控制電路28 可以通過一條或者多條電纜34連接到電子件24上，并且不必是在掃描儀殼體 內(nèi)。參見圖2至圖6,詳細(xì)描述了在雙開口掃描儀中的應(yīng)用的光引擎14的一 個示例性實施方式。雖然在這個示例性實施方式中，光引擎14用于雙開口掃 描儀(dual-aperture scanner),但光引擎l4也可以用于單開口掃描儀。實際上， 單一類型的光引擎14可以用于具有不同圖案反射鏡配置的各種掃描儀中。光引擎14包括殼體40，殼體40是支持激光器12、鏡式旋轉(zhuǎn)器16、發(fā)動 機(jī)26、收集器20、檢測器22和電子件24的安裝。在本實施例中，殼體40通常是矩形形狀，并且可以容納達(dá)到四個激光器 12、兩個收集器20和四個檢測器22。激光器12a、收集器20a和檢測器22a 與雙開口掃描^義10的第一開口 34相連接(參見圖6)。激光器12b、收集器 20b和檢測器22b與雙開口掃描儀的第二開口 36相連接。這樣，激光器12a 產(chǎn)生的激光束通過收集器20a上的開口 50a直接從殼體40的一側(cè)射在鏡式旋 轉(zhuǎn)器16上，以產(chǎn)生掃描光束，該掃描光束射在掃描儀殼體70 (圖6)上的第 一套圖案反射鏡18上，從而形成了從第一開口 34發(fā)出的第一組掃描線35。 從物體30反射的光通過第一開口返回并射在收集器20a上，收集器20a朝向 檢測器22a引導(dǎo)該反射光。同樣，激光器12b產(chǎn)生的激光束通過收集器20b上 的開口 50b直接從殼體40的另一側(cè)射在鏡式旋轉(zhuǎn)器16上，產(chǎn)生掃描光束，該 掃描光束射第二套圖案反射鏡18上，這些圖案反射鏡的一部分在掃描儀殼體 70的基部60里， 一部分在安裝到基部60上的塔部61中，從而形成了從第二 開口 36發(fā)出的第二組掃描線37。從物體30反射的光通過第二開口返回并射 在收集器20b上，該收集器20b朝向檢測器22b引導(dǎo)該反射光。殼體40包括井部42和框架44。井部42具有凹進(jìn)處，在其底部具有中心 定位孔46的。激光器12a和12b穿過井部42的相對端延伸。收集器20a和 20b分別安裝在相對端上，開口 50a和50b臨近各個激光器12a和12b。第一 印刷電路板48 (參見圖3 )容納有檢測器22a和22b,電子件24從下面固定 在開口上方，檢測器22a和22b向上延伸進(jìn)井部42。容納有發(fā)動機(jī)26的第二 印刷電路板52 (參見圖2)固定到第一印刷電路板48上方的井部42上。鏡式
旋轉(zhuǎn)器16在井部42的中心安裝到發(fā)動機(jī)26上。參考圖4至圖6，框架44圍繞井部42?？蚣?4上設(shè)有安裝孔54、 56和 58,用于將殼體40對準(zhǔn)并固定在掃描儀10的底面63上。光引擎14安裝在掃描儀殼體70的底面63上的開口 62內(nèi)。開口 62與井 部42的周界的形狀基本相同。掃描儀殼體70的底面63包括定位墊片72和定位銷66、 68。定位墊片72 為光引擎14的安裝提供平面參考。通過使得三個接觸點靠近，定位墊片72 可以使得殼體40的擺動最小。定位銷66確定了旋轉(zhuǎn)的原點。定位銷68確定了繞所述原點的旋轉(zhuǎn)點。底面63還包括螺絲孔74,以穿過殼體40上的孔58接收螺絲釘64。螺絲 釘64將光引擎14固定在殼體70上。要定位固體部，同樣的殼體40需要達(dá)到六個約束。將殼體40壓在定位墊 片72上為在第一方向上限制運動提供了三個約束。將定位銷66插入到相應(yīng)的 孔54中為在第二和第三方向上限制運動提供了第四和第五約束。定位銷66 以僅有很小的間隙插入到孔54中。將定位銷68插入到孔56中為在第三方向 上限制運動提供了第六約束?？?4可以是圓形的，孔56可以是長槽形。在垂直于定位銷66和68之間的線方向上具有很小的間隙，但是在平行于 這條線的方向上具有較大間隙。既使銷與銷和孔與孔的距離不是4艮匹配，這也 使部件能配合。可以采用另一個光引擎14來容易地替換光引擎14。該替換光引擎14以 類似的方式被定位，可以簡化掃描儀的維修并且避免了昂貴的光學(xué)矯正過程。雖然僅對某些實施方式作出了的詳細(xì)的說明，但是在下面的權(quán)利要求的精 神和范圍內(nèi)，可以有多種改動和變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描儀，包括掃描儀殼體，具有掃描儀殼體開口；圖案反射鏡，位于掃描儀殼體內(nèi)；光引擎，包括引擎殼體，可插入到掃描儀殼體開口中；鏡式旋轉(zhuǎn)器，在引擎殼體中，用來將激光束引導(dǎo)到圖案反射鏡上，并且用來從圖案反射鏡接收來自物體的反射光；發(fā)動機(jī)，在引擎殼體中，用來旋轉(zhuǎn)鏡式旋轉(zhuǎn)器；激光器，在引擎殼體中，用來產(chǎn)生激光束；收集器，在引擎殼體中，激光器與鏡式旋轉(zhuǎn)器之間，具有激光束通過的開口，其中，收集器從鏡式旋轉(zhuǎn)器接收來自物體的反射光；以及檢測器，在引擎殼體中，用來從收集器接收光并將光轉(zhuǎn)換為電信號。
2. —種光學(xué)掃描儀，包括 掃描儀殼體，包括掃描儀殼體開口； 圖案反射鏡，位于掃描儀殼體內(nèi)； 光引擎，包括引擎殼體，可插入到掃描儀殼體開口中并且可從所述掃描儀殼體開口移除；鏡式旋轉(zhuǎn)器，位于引擎殼體中，用來將第一和第二組激光束引導(dǎo)到圖 案反射鏡上，并且用來從圖案反射鏡接收來自物體的第一和第二組反射光； 發(fā)動機(jī)，在引擎殼體中，用來旋轉(zhuǎn)鏡式旋轉(zhuǎn)器； 第 一組的一個或多個激光器，在引擎殼體中，用來產(chǎn)生第 一組激光束； 第二組的一個或多個激光器，在引擎殼體中，用來產(chǎn)生第二組激光束； 第一收集器，在引擎殼體中，第一組激光器和鏡式旋轉(zhuǎn)器之間，其包 括用于第一組激光器中的每一個的第一組開口 ，第一組激光束通過第一組開 口，其中，第一收集器從鏡式旋轉(zhuǎn)器接收來自物體的第一組反射光；第二收集器，在引擎殼體內(nèi)，第二組激光器和鏡式旋轉(zhuǎn)器之間，其包 括用于第二組激光器中的每一個的第二組開口 ，第二組激光束通過第二組開口，其中，第二收集器從鏡式旋轉(zhuǎn)器接收來自物體的第二組反射光；第一組的一個或多個;f企測器，在引擎殼體中，用來從第一收集器接收第一組光，并將第一組光轉(zhuǎn)換為第一組電信號；以及第二組的一個或多個^^測器，在引擎殼體中，用來從第二收集器接收 第二組光，并將第二組光轉(zhuǎn)換為第二組電信號；以及譯碼電路，用來從第一組和第二組電信號獲取條碼信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描儀，其中，所述鏡式旋轉(zhuǎn)器位于光引擎殼 體的中心位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描儀，其中，所述引擎殼體具有第一和第二 相對端，并且第一組和第二組激光器位于第一和第二端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的掃描儀，其中，第一收集器位于第一組激光器 和鏡式旋轉(zhuǎn)器之間，并且第二收集器位于第二組激光器和鏡式旋轉(zhuǎn)器之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描儀，其中，第一組檢測器位于鏡式旋轉(zhuǎn)器 的下方并且面向第一收集器，第二組檢測器位于鏡式旋轉(zhuǎn)器下方并且面向第二 收集器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描儀，還包括印刷電路板，所述印刷電路板， 位于鏡式旋轉(zhuǎn)器下方，并且容納有發(fā)動機(jī)、第一組和第二組檢測器，以及用來 控制第一組和第二組激光器和發(fā)動機(jī)的運行的控制電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描儀，其中，第一組和第二組激光器中每一 組包括兩個激光器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描儀，其中，第一組和第二組;險測器中的每 一組包括兩個^^企測器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描儀，其中，所述圖案反射鏡包括第一組圖 案反射鏡和第二組圖案反射鏡，第 一組反射鏡由第 一組激光束產(chǎn)生第 一組掃描 光束，第二組反射鏡由第二組激光束產(chǎn)生第二組掃描光束。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描儀，還包括供第一組掃描光束通過的基 本水平的窗口和供第二組掃描光束通過的基本垂直的窗口 。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描儀，其中，所述掃描儀殼體和所述引擎包括定位元件，用來在安裝過程中在所述掃描儀殼體開口上定位所述光引擎。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描儀，其中，所述定位元件包括圍繞掃描 儀殼體開口的定位墊片，用于在一個平面上定位所述光引擎。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描儀，其中，所述定位元件還包括在掃描 儀殼體上的定位銷和在光引擎上的定位開口 ，所述定位銷穿過所述定位開口 ， 用來沿著在所述平面上的方向定位所述光引擎。
全文摘要
一種包括容易更換的光引擎的光學(xué)掃描儀。該掃描儀包括具有掃描儀殼體開口的掃描儀殼體、位于殼體內(nèi)的圖案反射鏡和光引擎，所述光引擎包括可插入到掃描儀殼體開口中的引擎殼體；在引擎殼體中的鏡式旋轉(zhuǎn)器，用來將激光束引導(dǎo)到圖案反射鏡上，并且用來從圖案反射鏡接收來自物體的反射光；在引擎殼體中的發(fā)動機(jī)，用來旋轉(zhuǎn)鏡式旋轉(zhuǎn)器；在引擎殼體中的激光器，用來產(chǎn)生激光束；在引擎殼體中的激光器與鏡式旋轉(zhuǎn)器之間的收集器，其上具有激光束通過的開口，其中，收集器從鏡式旋轉(zhuǎn)器接收來自物體的反射光；以及在引擎殼體中的檢測器，用來從收集器接收光并將所述光轉(zhuǎn)換為電信號。
文檔編號G02B26/12GK101149480SQ200710154440
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者保羅·O.·德特威勒 申請人:Ncr公司