一种影像扫描系统及影像扫描模块的制作方法_2

文档序号:10424747阅读:来源:国知局
速移动,直至影像板移出扫描模块;在激光开启过程中,通过对激光束位置的采样,间接对扫描影像进行定位以用于后续图像处理模块拼接图像。
[0051]如图3所示,为影像板传动模块结构示意图,其中影像板传动机构包括传送带、主动轮、从动轮、张紧轮、支撑结构、电机#I,以及电机驱动和控制电路#1。其中,其中,主动轮、从动轮、张紧轮用于带动和紧固传送带;影像板张紧轮用于紧固影像板和影像板弧面塑形(柔性影像板)。电机#1与传送带一起工作,带动影像板持续向前移动。所述的电机驱动及控制电路#1,用于驱动电机#1运行,并提供速度精度控制。
[0052]位置检测单元包括位置传感器以及位置检测电路。所述的位置传感器由多组光电对管或者光敏二极管构成,不仅能够检测到影像板是否插入或者移出扫描模块,还能对每行影像扫描进行初始零定位。所述的位置检测电路,用于驱动位置传感器工作,并进行有效信号检测。
[0053]影像扫描模块2
[0054]主要功能是,启动激光器至输出稳定功率的激光光束,光经过聚焦至一定的光斑大小后,垂直入射到影像板上某个很小的区域上,在该区域激发出与潜像灰度值成比例关系的荧光信号。激发的荧光信号经过光路收集,并经过光电转换、A/D转换等步骤,被等比例转换为数字信号流。
[0055]常规的影像板扫描装置,所述的激光光束一般会经过一个镜面反射装置,该装置会在电机带动下高速旋转,因此实现了影像板上所有区域的扫描。但是如【背景技术】所述,这样的装置当电机旋转一周时只能生成一行扫描图像。为了提高影像板扫描速度,本实用新型设计了一种改进的激光调整光路,上述激光器输出的激光光束,经过该激光调整光路后,能够输出多路经过聚焦的激光光束,这些光束离散分布,能够在电机带动下高速旋转,实现分时扫描影像板,电机旋转一周可以多次扫描影像板,获得多行扫描图像。改进装置的影像扫描模块结构示意图见图4。其中各结构介绍如下:
[0056]激光器以及激光器驱动电路
[0057]所述的激光器为影像扫描提供光源。激光器输出红光,光波长在600nm?700nm之间,要求单色性较好,可选择使用氦氖激光器或者特定波长的半导体激光器。所述的激光器驱动电路,为激光器提供恒流驱动,其中电流可调节,并确保激光器的温度稳定性。
[0058]激光调整光路
[0059]如图5所示,所述的激光调整光路,包括一个与激光器紧密连接的聚光透镜组,以及一套与高速电机转子固定连接的、用于激光分路的无源分光装置,用于对激光器的输出光源进行调整,确保投射到影像板上的光斑大小持续稳定在所要求的范围内,比如光斑应小于50微米。在本专利中,该激光调整光路通过增加无源分光装置(光分路器),使得同时由多于一路的光输出,用于提高激光扫描速率。
[0060]所述的聚光透镜组,可以由光阑,一个或多个透镜,以及安装定位光阑和透镜的机械结构组成。典型的聚光透镜组如图6所示。所述激光器发出的特定波长的激光,其出射方向一般较为发散,因此可在其前端加光阑进行限束,遮挡发散角度较大的出射光。经过光缆整形的激光束,可通过一组或多组透镜对光束进行调整,使光束聚焦在图6中的F点。
[0061]上述的无源分光装置,至少包括无源的光耦合器以及光分路器,二者刚性连接在一起,并与电机#2的转子也刚性连接在一起。
[0062]所述的光耦合器,其作用是将经过上述聚光透镜组聚焦的光耦合到光纤中。在安装结构上,确保所述光耦合器的光纤端面与上述聚光透镜组的出光口尽量靠近,但是无任何形式的刚性连接。光纤端面应处于所述光耦合器的中心,并且结构安装保证光纤端面正好处在上述聚光透镜组的输出光焦点位置F处,用于将聚光透镜组输出的激光高效地耦合到光纤中。
[0063]本实用新型中,还可以不使用光耦合器,而使用光纤旋转连接器作为转接件,连接器的定子与上述聚光透镜组刚性连接,并且确保钉子的光纤端面正好处在上述聚光透镜组的输出光焦点位置F处,用于将聚光透镜组输出的激光高效地耦合到连接器定子的光纤中。连接器的转子与光分路器刚性连接,在电机#2的带动下,可以随动旋转。
[0064]所述的光分路器,实现将上述光耦合器光纤中的激光能量均匀地分配到N根光纤中。2。为实现分时扫描,N路激光需要位于同一平面内。需要说明的是,为保证两路激光不会重复扫描同一行,相邻两路激光之间的夹角Θ需不小于所述影像板在行扫描方向上的扫描夹角Θ1。本实用新型中N路激光的出光方向在平面内可以是等角度也可以不是等角度,这就需要根据情况调整影像板的移动速度,以便实现每路激光可以扫描一行图像信号。
[0065]当然,为实现简单控制,本实用新型实施例中,还要实现对各光纤出光口位置以及光照方向的严格控制,具体要求如下:
[0066]I)各光纤的出光口以及出光方向分布在同一平面内;
[0067]2)各光纤的出光方向的反向延长线交汇于一点,即激光扫描的旋转中心点;
[0068]3)各光纤的出光方向在平面内等角度分布,Νθ = 360°。以四根分光光纤为例,则相邻两个出光方向之间夹角为90°,如图7所示。
[0069]4)各光纤的出光强度一致,并且强度足以完成一次良好的影像扫描。
[0070]N的值大于等于2且N的值有上限。假设扫描模块能够扫描的最大影像板尺寸为w Xh,其中w为沿行扫描方向长度,h为沿影像板进给方向长度,扫描半径为R,则N的上限值定义为:
[0071]Nmax = f I oor ( 2jtR/w+0.5)-1
[0072]上述N的上限值Nmax保证了,在光分路器出光方向等角度分布情况下,当扫描激光光路在电机#2带动下高速旋转时,同一时刻只有一束激光可以照射到影像板上,不会出现重叠扫描的情况。
[0073]实际应用中,应根据影像读出速度要求、无源分光光路工艺实现的难易程度、以及电路延时等各种情况,优选N的取值。
[0074]优选地,为保证输出的激光仍是聚焦的,并且聚焦的焦点能够落在影像板上,还可以在各分光光纤的出光口设置额外的聚光透镜组,如图8所示。理想情况下各分光光束的经过聚光透镜组的会聚焦点应正好落在影像板位置。所述的聚光透镜组组成可以与激光器出口处的类似,也可以有所不同,只要实现既定的功能即可。
[0075]荧光收集光路
[0076]激光光束投射到影像板相应位置上,会瞬间激发出一定波长的荧光,荧光的强度与影像板上记录的潜像信息存在比例关系。荧光按照一定的角度分布规律向外散射,由荧光收集光路进行收集。荧光收集光路由一个弧面镜,或一组弧面镜拼接组成,目的是将从影像板表面散射出来的荧光,通过一次或多次发射,尽可能多地收集到光电转换器件的光收集窗口中。
[0077]所述的激发荧光的峰值波长在390nm左右。
[0078]所述的弧面镜应做内胆镀膜,确保良好的光反射特性,减少光的入射损耗。并且所述的弧面镜,不管其位置如何安装,应不能阻挡入射到影像板上的激光光束,必要时须在弧面镜上阻挡激光光束的位置开有空隙。
[0079]光电转换器件
[0080]用于收集进入器件窗口的荧光信号,并有效放大,按比例转换成一定强度的电流信号。典型地,激光扫描装置采用光电倍增管(PMT)进行光信号放大和光电转换的工作。[0081 ] 优选地,在荧光信号进入光电转换器件的光收集窗口之前,应先通过一个滤光透镜,该透镜能够允许上述峰值波长在390nm左右的荧光信号几乎无衰减的通过,却能够阻挡大部分其他波长的光信号,尤其是波长在600-700nm的入射激光的散射光。
[0082]信号采集控制电路
[0083]—方面为光电转换器件提供驱动和控制,另一方面实现电信号的A/D米样,将电流信号转换为数字信号。采样方式、采样率等参数由中央控制器设定。
[0084]电机#2,以及电机驱动和控制电路#2
[0085]电机
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