專利名稱：掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種掃描儀，特別涉及掃描儀中掃描頭的光路設(shè)計(jì)問(wèn)題，這種光路設(shè)計(jì)較適合于長(zhǎng)光程機(jī)種或?qū)I(yè)型機(jī)種，能夠使現(xiàn)有技術(shù)變得簡(jiǎn)單、實(shí)用、結(jié)構(gòu)緊湊，有利于掃描儀實(shí)現(xiàn)微型化和超薄化。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，掃描儀的發(fā)展趨勢(shì)為輕巧化、超薄化，要做到這一點(diǎn)如何使現(xiàn)有掃描儀中掃描頭的結(jié)構(gòu)更加緊湊是十分重要的。公知技術(shù)中，掃描頭主要由光頭架(Chasiss)、燈管、鏡頭(Lens)、光電耦合板(CCD/B)和若干反射鏡片(Mirror)等組成。反射鏡片布置在光頭架上，并且在光程范圍一定的前提下，通過(guò)特定位置和角度的光路設(shè)計(jì)構(gòu)成反射光路，從而將圖像信息通過(guò)鏡頭成像到光電耦合板上。目前，現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)掃描頭的光路設(shè)計(jì)多種多樣，但歸納起來(lái)在鏡片數(shù)量上采用三片反射鏡的方案較多，采用五片反射鏡的方案也常見。從反射鏡的反射次數(shù)來(lái)看，一般為一次反射，但兩次反射或三次反射也時(shí)常出現(xiàn)。
為了更清楚地介紹以往公知技術(shù)，下面例舉四種具有代表性的光路設(shè)計(jì)方案。例一見附圖1所示，該反射光路中設(shè)有三片反射鏡片，并通過(guò)鏡片一次反射將垂直光線轉(zhuǎn)換成水平光線，再利用鏡頭將圖像信息光線成像于光電耦合板。例二見附圖2所示，該反射光路中設(shè)有三片反射鏡片，其中M1鏡片經(jīng)過(guò)兩次反射。例三見附圖3所示，該反射光路中設(shè)有五片反射鏡片，每片反射鏡片經(jīng)過(guò)一次反射。例四見附圖4所示，該反射光路中設(shè)有五片反射鏡片，其中M2和M3鏡片經(jīng)過(guò)兩次反射。上述光路設(shè)計(jì)盡管也能滿足使用要求，但通常存在以下三點(diǎn)不足1、鏡片的角度值計(jì)算較為復(fù)雜，而且裝配時(shí)角度不易控制；2、光路盡管經(jīng)過(guò)多次反射折疊，為了達(dá)到光程要求仍需較大空間，因此掃描頭體積較大；3、光路不可循環(huán)，走向較凌亂、無(wú)規(guī)律，設(shè)計(jì)繁雜。由以上分析可見，當(dāng)遇到長(zhǎng)光程光路設(shè)計(jì)時(shí)使掃描頭體積小、結(jié)構(gòu)緊湊是非常困難的。為此，本實(shí)用新型從掃描頭光路設(shè)計(jì)角度，提出一種適合于長(zhǎng)光程的光路設(shè)計(jì)方案，以克服上述不足。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架、反射鏡組和鏡頭構(gòu)成，其中(1)、反射鏡組至少由四片反射鏡片組成，所有反射鏡片分成四種不同角度的反射面，每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路；(2)、位于上方的兩種反射面之間設(shè)有光線入射口，位于一側(cè)的兩種反射面之間設(shè)有光線出射口，鏡頭置于循環(huán)光路之內(nèi)，并位于穿過(guò)出射口的出射光線上。
上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容和解釋如下1、所述“光頭架”是掃描頭座體，也稱掃描頭單體，英文為Chasiss。所述“反射鏡組”是指用于構(gòu)成反射光路的一組反射鏡片。
2、所述“長(zhǎng)方形反射框”是指由四種不同角度的反射面按長(zhǎng)方形邊框搭建的反射結(jié)構(gòu)。所述反射鏡片與反射面在概念上有所區(qū)別，反射鏡片是指具體的某一片鏡片，而反射面是指具有相同性質(zhì)反射鏡片的集合，對(duì)于長(zhǎng)方形反射框來(lái)說(shuō)反射面只有四種，其中一種反射面上可以有一片鏡片構(gòu)成，見附圖6、附圖7所示，也可以有兩片鏡片構(gòu)成，見附圖8中，M4和M5屬于同一反射面，M1和M6屬于同一反射面。
3、所述“反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)”是指所有反射面均位于長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)面上，形成兩兩面對(duì)面布置。
4、所述“鏡頭置于循環(huán)光路之內(nèi)，并位于穿過(guò)出射口的出射光線上”是指鏡頭設(shè)在包圍的區(qū)域內(nèi)，而且位置落在出射光線上。
5、上述技術(shù)方案中，所述反射鏡組的數(shù)量及布置可以有下列幾種變化(1)、反射鏡組采用四片反射鏡片，每片反射鏡片構(gòu)成一種反射面。參見附圖6和附圖7所示。這種結(jié)構(gòu)形式鏡片數(shù)最少，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，效果最好，系最佳實(shí)施方案，其它都屬于該方案的變形設(shè)計(jì)。
(2)、反射鏡組采用五片反射鏡片，五片反射鏡片分成四種反射面，其中有一種反射面包含兩片相互平行的反射鏡片。參見附圖11所示。
(3)、反射鏡組采用六片反射鏡片，六片反射鏡片分成四種反射面，其中有兩種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。參見附圖8所示。
(4)、反射鏡組采用七片反射鏡片，七片反射鏡片分成四種反射面，其中有三種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。參見附圖12所示。
(5)、反射鏡組采用八片反射鏡片，八片反射鏡片分成四種反射面，其中四種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。參見附圖9所示。
關(guān)于反射鏡組的數(shù)量可以在八片基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，但鏡片越多制造繁瑣，成本也相應(yīng)增加，因此八片以上的實(shí)際應(yīng)用可能性不大。
6、上述技術(shù)方案中，光路的循環(huán)次數(shù)與長(zhǎng)方形反射框的長(zhǎng)寬比成反比關(guān)系，也就是說(shuō)長(zhǎng)寬比越接近1循環(huán)次數(shù)越來(lái)越多，反之，長(zhǎng)寬比越大循環(huán)次數(shù)越少，最少為一次循環(huán)。這里需要強(qiáng)調(diào)地是長(zhǎng)寬比不能等于1，否則變成正方形反射框，此時(shí)為無(wú)限循環(huán)，光路重疊，不可能產(chǎn)生向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路，見附圖10中ΔX不等于零(ΔX＝0為正方形反射框)。所述向心收斂是指光線從入射口進(jìn)入長(zhǎng)方形反射框內(nèi)經(jīng)過(guò)至少一次循環(huán)反射后向出射口方向收斂。
本實(shí)用新型原理是采用四種不同角度的反射面組成一個(gè)長(zhǎng)方形內(nèi)循環(huán)反射框，并利用該反射框進(jìn)行一次循環(huán)、兩次循環(huán)甚至更多次循環(huán)反射來(lái)滿足光程要求。由于長(zhǎng)方形反射框的循環(huán)反射光路為向心收斂形式，射出光路位于循環(huán)中心的水平位置，因此可以將鏡頭置于循環(huán)光路內(nèi)的出射光線位置上，這樣可能有效利用循環(huán)光路內(nèi)的空間，使結(jié)構(gòu)做得更加緊湊。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型利用長(zhǎng)方形反射框使光的路徑循環(huán)反射，可一次循環(huán)、兩次循環(huán)甚至更多次循環(huán)，這樣的循環(huán)光路可以通過(guò)增加或減少循環(huán)次數(shù)來(lái)滿足不同光程的光路設(shè)計(jì)，容易滿足光程要求，而且計(jì)算簡(jiǎn)單。
2、本實(shí)用新型循環(huán)光路與鏡頭結(jié)構(gòu)的組合，占用空間小，而且結(jié)構(gòu)緊湊，有利于減小掃描頭體積，尤其對(duì)長(zhǎng)光程機(jī)種或一些專業(yè)型機(jī)種采用本方案后效果非常突出。
3、本實(shí)用新型將鏡頭置于循環(huán)光路之內(nèi)，使掃描頭內(nèi)空間的利用達(dá)到最佳狀態(tài)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，既節(jié)省空間又顯得更加合理。
4、本實(shí)用新型采用四種反射面，而且鏡片與水平均呈45°夾角放置，這種特殊角度設(shè)計(jì)不僅使鏡片安置精度高，而且易于控制，測(cè)量、校驗(yàn)簡(jiǎn)單方便。


附圖1為公知技術(shù)光路設(shè)計(jì)例一的光路圖；附圖2為公知技術(shù)光路設(shè)計(jì)例二的光路圖；附圖3為公知技術(shù)光路設(shè)計(jì)例三的光路圖；附圖4為公知技術(shù)光路設(shè)計(jì)例四的光路圖；附圖5為掃描頭外部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6為本實(shí)用新型一次循環(huán)光路圖；附圖7為本實(shí)用新型兩次循環(huán)光路圖；附圖8為本實(shí)用新型第一種變形設(shè)計(jì)光路圖；附圖9為本實(shí)用新型第二種變形設(shè)計(jì)光路圖；附圖10為本實(shí)用新型原理圖；附圖11為本實(shí)用新型第三種變形設(shè)計(jì)光路圖；附圖12為本實(shí)用新型第四種變形設(shè)計(jì)光路圖。
以上附圖中1、入射口；2、出射口；3、光頭架；4、鏡頭；5、光電耦合板；M1～M8、反射鏡片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖6所示，一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架3、反射鏡組、鏡頭4和光電耦合板5(CCD/B)組成。反射鏡組由四片反射鏡片M1、M2、M3和M4組成，每片反射鏡片作為一種不同角度的反射面，每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路。位于上方的兩片反射鏡片M4與M3之間設(shè)有入射口1，位于右側(cè)的兩片反射鏡片M3與M2之間設(shè)有出射口2，鏡頭4置于循環(huán)光路之內(nèi)并且位于出射光線位置上，光電耦合板5置于出射口2光路之后。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行一次循環(huán)反射。
實(shí)施例二參見附圖7所示，一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M4→M1→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行兩次循環(huán)反射。
實(shí)施例三參見附圖11所示，一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架3、反射鏡組、鏡頭4和光電耦合板5(CCD/B)組成。反射鏡組由五片反射鏡片M1、M2、M3、M4和M5組成，五片反射鏡片分成四種反射面，其中M1和M5屬于同一種反射面，其余的M2、M3、M4分別為一種反射面。每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路。位于上方的兩片反射鏡片M4與M3之間設(shè)有入射口1，位于右側(cè)的兩片反射鏡片M3與M2之間設(shè)有出射口2，鏡頭4置于循環(huán)光路之內(nèi)并且位于出射光線位置上，光電耦合板5置于出射口2光路之后。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M4→M5→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行兩次循環(huán)反射。
實(shí)施例四參見附圖8所示，掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架3、反射鏡組、鏡頭4和光電耦合板5(CCD/B)組成。反射鏡組由六片反射鏡片M1、M2、M3、M4、M5和M6組成，六片反射鏡片分成四種反射面，其中M1和M6屬于同一種反射面，M4和M5屬于同一種反射面，其余的M2、M3分別為一種反射面。每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路。位于上方的兩片反射鏡片M4與M3之間設(shè)有入射口1，位于右側(cè)的兩片反射鏡片M3與M2之間設(shè)有出射口2，鏡頭4和光電耦合板5依次置于出射口2光路之后。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M2→M3→M5→M6→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行兩次循環(huán)反射。
實(shí)施例五參見附圖12所示，一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架3、反射鏡組、鏡頭4和光電耦合板5(CCD/B)組成。反射鏡組由七片反射鏡片M1、M2、M3、M4、M5、M6和M7組成，七片反射鏡片分成四種反射面，其中M1和M7屬于同一種反射面，M2和M5屬于同一種反射面，M3和M6屬于同一種反射面，M4為一種反射面。每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路。位于上方的兩片反射鏡片M4與M3之間設(shè)有入射口1，位于右側(cè)的兩片反射鏡片M5與M6之間設(shè)有出射口2，鏡頭4和光電耦合板5依次置于出射口2光路之后。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M5→M6→M4→M7→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行兩次循環(huán)反射。
實(shí)施例六參見附圖9所示，一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架3、反射鏡組、鏡頭4和光電耦合板5(CCD/B)組成。反射鏡組由八片反射鏡片M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7和M8組成，八片反射鏡片分成四種反射面，其中M1和M8屬于同一種反射面，M2和M5屬于同一種反射面，M3和M6屬于同一種反射面，M4和M7屬于同一種反射面。每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路。位于上方的兩片反射鏡片M4與M3之間設(shè)有入射口1，位于右側(cè)的兩片反射鏡片M5與M6之間設(shè)有出射口2，鏡頭4和光電耦合板5依次置于出射口2光路之后。本實(shí)施例光路徑為光線經(jīng)入射口1→M1→M2→M3→M4→M1→M5→M6→M7→M8→鏡頭4→出射口2→光電耦合板5，光路在長(zhǎng)方形反射框內(nèi)進(jìn)行兩次循環(huán)反射。
權(quán)利要求1.一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架[3]、反射鏡組和鏡頭[4]構(gòu)成，其特征在于(1)、反射鏡組至少由四片反射鏡片組成，所有反射鏡片分成四種不同角度的反射面，每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，而且反射面朝長(zhǎng)方形反射框的內(nèi)側(cè)，反射面與水平呈45°夾角放置，以此構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路；(2)、位于上方的兩種反射面之間設(shè)有光線入射口[1]，位于一側(cè)的兩種反射面之間設(shè)有光線出射口[2]，鏡頭置于循環(huán)光路之內(nèi)，并位于穿過(guò)出射口[2]的出射光線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述反射鏡組采用四片反射鏡片，每片反射鏡片構(gòu)成一種反射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述反射鏡組采用五片反射鏡片，五片反射鏡片分成四種反射面，其中有一種反射面包含兩片相互平行的反射鏡片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述反射鏡組采用六片反射鏡片，六片反射鏡片分成四種反射面，其中有兩種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述反射鏡組采用七片反射鏡片，七片反射鏡片分成四種反射面，其中有三種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述反射鏡組采用八片反射鏡片，八片反射鏡片分成四種反射面，其中四種反射面分別包含兩片相互平行的反射鏡片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于所述光路的循環(huán)次數(shù)與長(zhǎng)方形反射框的長(zhǎng)寬比成反比關(guān)系。
專利摘要一種掃描頭環(huán)繞鏡頭式長(zhǎng)光程光路裝置，由光頭架[3]、反射鏡組、鏡頭[4]和CCD/B構(gòu)成，特征是1.反射鏡組構(gòu)成四種反射面，每種反射面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)方形反射框的一條邊，反射面與水平呈45°夾角放置，且反射面朝內(nèi)側(cè)構(gòu)成向心收斂的內(nèi)循環(huán)反射光路；2.上方設(shè)有光線入射口[1]，一側(cè)設(shè)有光線出射口[2]，鏡頭置于循環(huán)光路之內(nèi)，并位于出射光線位置上。本方案用四種反射面組成長(zhǎng)方形反射框，可以產(chǎn)生一次或多次內(nèi)循環(huán)反射，鏡頭置于循環(huán)光路內(nèi)，這樣既可以利用循環(huán)光路內(nèi)空間，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，又可以通過(guò)增加或減少循環(huán)次數(shù)來(lái)滿足不同光程的光路設(shè)計(jì)，尤其對(duì)長(zhǎng)光程機(jī)種采用本方案后效果非常突出。
文檔編號(hào)G02B26/08GK2556668SQ0226318
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者梁余一 申請(qǐng)人:力捷電腦(中國(guó))有限公司