專利名稱：具有掃描器模塊的多功能器件和圖像掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及掃描器模塊和采用該掃描器模塊的圖像掃描裝置，具 體說(shuō)，涉及能夠在文檔的預(yù)定區(qū)域上均勻分配照明的掃描器模塊和采用該 掃描器模塊的圖像掃描裝置。
背景技術(shù)：
圖像掃描裝置通常包括掃描器模塊。掃描器模塊包括數(shù)個(gè)組件。這些 組件包括，例如，傳感單元、照明器、反射鏡以及成像透鏡。掃描是通過(guò) 照明器首先照明待掃描文檔而執(zhí)行。照明器中的光源通常是燈泡。在較新
的掃描器中的燈泡可以是冷陰極熒光燈(CCFL)或氙氣燈，而較早的掃描 器可以具有標(biāo)準(zhǔn)焚光燈。具體地講，照明器將來(lái)自照明器的光通過(guò)反射鏡 反射到待掃描文檔上。文檔的圖像被單個(gè)傾斜的鏡或一系列鏡反射。在某 些掃描器中，可能只有兩個(gè)鏡而其余的掃描器可能使用更多數(shù)量的鏡。每 個(gè)鏡略微彎曲以使圖像聚焦并反射到更小的表面上。最后那個(gè)鏡將圖像反 射到透鏡上。該透鏡使圖像聚焦穿過(guò)濾光器傳到傳感單元。用于掃描器模 塊的光源有利地可以具有數(shù)個(gè)特征。例如，光源應(yīng)當(dāng)在紙上圖像將被讀取 的區(qū)域內(nèi)提供充足的亮度。此外，光源還應(yīng)當(dāng)考慮到在文檔上均勻分配照 明，以確保圖像被恰當(dāng)?shù)貟呙琛?br> 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種類型的用以提供光的光源作為照明器的一部分。例如， 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了 一種高亮度的發(fā)白光的二極管(LED )作為光源使用在掃描器模 塊中。
基于待掃描的圖像類型，用在掃描器模塊中的傳感器單元可以具有不 同的結(jié)構(gòu)。例如，單行結(jié)構(gòu)可以用來(lái)掃描黑白圖像，而多行結(jié)構(gòu)可以用來(lái) 掃描彩色圖像。
圖l是示出帶有用于掃描彩色圖像的普通彩色傳感器單元的掃描模塊 的實(shí)物電路圖。如該圖所示，傳感器單元7包括以多行方式提供的彩色圖像 傳感器7a。這些彩色圖像傳感器7a可以根據(jù)各種被感應(yīng)的顏色來(lái)布置。此外，各行彩色圖像傳感器7a以預(yù)定的距離彼此隔開(kāi)。來(lái)自于文檔l的預(yù)定掃描區(qū) 域A的圖像通過(guò)成像透鏡5聚焦在掃描器模塊7上。為了恰當(dāng)?shù)貟呙?，均勻?照明文檔1上的掃描區(qū)域A是有利的。
掃描器模塊的焦點(diǎn)位置是光從待掃描到傳感器單元上的文檔上反射處 的位置。理想地，掃描模塊的焦點(diǎn)位置對(duì)所有掃描器來(lái)說(shuō)都相同將是最有 利的。即焦點(diǎn)位置是掃描器模塊的設(shè)計(jì)說(shuō)明中指定那個(gè)。然而，由于掃描
器制造過(guò)程中引入的缺陷，實(shí)際的掃描器模塊的焦點(diǎn)位置可能存在偏差。
圖2和3是示出掃描器模塊焦點(diǎn)位置偏差的示意圖。參考圖2和3，實(shí)線 表明理想地裝配的掃描器模塊的光路，其中各組件定位適當(dāng)。即實(shí)線表明 想要的光路。然而，如圖2所示，例如，反射鏡ll可能在制造中或在掃描器 模塊的正常操作中移位。因?yàn)檫@個(gè)移位，掃描器模塊的焦點(diǎn)位置可能偏離 理想位置。
例如，如果反射鏡11如圖2所示那樣移位或傳感器單元25如圖3所示那 樣移位，則光可能經(jīng)非正常光路L2和L4入射，而不是經(jīng)理想光路L1和L3。
此外，或可選地，文檔10上的焦點(diǎn)位置可能被掃描器模塊的操作條件 影響。比如，如果掃描器模塊在高溫或低溫環(huán)境特征下工作，例如，光學(xué) 元件的位置和/或尺寸可能受影響，導(dǎo)致光路的偏斜(draft)或偏差，這反 過(guò)來(lái)可能引起文檔1上的焦點(diǎn)位置發(fā)生改變。
可以采用各種公知的技術(shù)，以嘗試使掃描器模塊焦點(diǎn)位置變化的影響 最小化。在一種技術(shù)中，盡管光路在可容忍的范圍內(nèi)有一些偏差，但仍能 維持橫跨文檔l的照明均勻性。比如，日本專利公開(kāi)申請(qǐng)No.2004-170858(于 2004年6月17日公開(kāi))披露了一種采用傳統(tǒng)LED作為光源的圖像掃描器。參 考圖4,傳統(tǒng)圖像掃描器包括安裝在基底31上的第一LED 35a和第二LED 35b。 LED 35a和35b在X方向上彼此隔開(kāi)。此外，第一和第二聚光透鏡37a 和37b分別與第一LED35a和第二LED35b—起作為整體而提供。用第一和第 二聚光透鏡37a和37b來(lái)聚光。第一和第二聚光透鏡37a和37b布置成使從第一 和第二LED35a和35b發(fā)射的光在不平行于基底31法向的方向上傳播。此外， 如圖4所示，第一和第二聚光透鏡37a和37b照明文檔安放于其上的文檔支架 39的預(yù)定位置C。
圖5是一曲線圖，示出在光源和聚光透鏡按如圖4所示的方式布置時(shí)文檔表面上的照明分布。參照?qǐng)D5，附圖標(biāo)記I表示從第一LED 35a發(fā)射并被 第 一聚光透4免37a聚集以照明放置在文檔支架39上的文檔的光的照明分布。 附圖標(biāo)記II表示從第二LED 35b發(fā)射并被第二聚光透鏡37b聚集以照明文檔 表面的光的照明分布。附圖標(biāo)記III表示照明分布曲線I和II的總和。
參照I和II,照明分布在中心位置C具有最大值。在X方向上中心位置 C與光源35a和35b是等距離的。因此，根據(jù)由兩個(gè)照明分布求和得到的曲線 III，在文檔1上的照明分布相對(duì)于中心位置C大體上呈高斯分布。
雖然上述圖像掃描器可用來(lái)掃描圖像，但它具有多種缺點(diǎn)。比如，如 上所示，上述圖像掃描器中的照明在文檔的中心位置C處最大，而不是在文 檔的較大區(qū)域上均勻分布。這會(huì)影響所掃描的圖像的質(zhì)量，因?yàn)橥ǔＰ枰?掃描文檔的一個(gè)比C點(diǎn)更大的區(qū)域。所公開(kāi)的掃描器模塊配置成克服上述圖 像掃描器的 一個(gè)或多個(gè)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一個(gè)方面包括具有用于掃描圖像的掃描器模塊的多功能器 件。該具有掃描器模塊的多功能器件包括配置為通過(guò)發(fā)射光到文檔上用以 照明文檔的照明器。照明器包括配置為發(fā)射光的光源和配置為引導(dǎo)從光源 發(fā)射的光用以照明文檔上的至少兩個(gè)區(qū)域的光導(dǎo)單元，文檔上的至少兩個(gè) 區(qū)域的中心位置彼此隔開(kāi)。
本發(fā)明的另 一方面包括一種圖像掃描裝置。該裝置包括具有掃描器模 塊的多功能器件。具有掃描器模塊的多功能器件包括設(shè)置為發(fā)射光到文檔 上的照明器。照明器包括配置為發(fā)射光的光源和配置為引導(dǎo)從光源發(fā)射的 光用以照明文檔上的至少兩個(gè)區(qū)域的光導(dǎo)單元，文檔支架上的至少兩個(gè)區(qū) 域的中心位置彼此隔開(kāi)。該裝置還包括配置為處理通過(guò)具有掃描器模塊的 多功能器件獲得的圖像的圖像處理器。


結(jié)合相應(yīng)附圖，本發(fā)明的這些和其余特征從下述示例性實(shí)施例的描述 中將會(huì)更明顯和易于理解，其中
圖l是示出包括用于感應(yīng)彩色圖像的彩色傳感器單元的掃瞄器模塊的 示意圖；圖2是說(shuō)明由于掃瞄器模塊中的鏡的位置和角度改變而導(dǎo)致聚焦位置 改變的示意圖3是說(shuō)明由于掃瞄器模塊中的圖像傳感器的位置改變而導(dǎo)致聚焦位 置改變的示意圖4是包括作為光源的傳統(tǒng)發(fā)光二級(jí)管(LED)并用在掃瞄裝置中的照 明器的示意圖5是示出在如圖4所示的照明器中文檔上的照明分布的曲線圖； 圖6是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的掃瞄器模 塊的示意圖7是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的照明器的 示意圖8是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的照明器的 透視圖9是如圖8所示的照明器的截面圖IO是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件 寬度方向上的原稿表面上的光分布曲線圖11是用在根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件的反 射面的截面圖12是用在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件的反
射面的示意性平面圖13是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件
寬度方向上的原稿表面上的光分布曲線圖14是根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)部件的截面圖15是根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置的方塊圖16是表明用在根據(jù)本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的照明器的
透視圖17是圖16中所示的標(biāo)記"A"的放大透視圖18是根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)部件的截面圖19是用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的照明器的示意
圖20是用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的照明器的截面圖21是用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件的平
面圖22是用在根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件的平 面圖；以及
圖23是用在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置中的光導(dǎo)部件的平 面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，詳細(xì)闡述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其實(shí)例在相應(yīng)的附圖中示出， 其中同樣的附圖標(biāo)記始終表示同樣的部件。
圖6是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的掃描器模塊10的光學(xué)布置的示意圖。參照 圖6,根據(jù)該實(shí)施例的掃描器模塊10可以包括照射光到置于原稿板 (manuscript board ) 51上的目標(biāo)(object) 55上的照明器100;接收從目標(biāo)55反 射的光并把該光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的圖像傳感器130;將從目標(biāo)55反射的光導(dǎo)向 圖像傳感器130的多個(gè)反射鏡140;以及布置在光路上圖像傳感器130的前方 以便光能夠聚焦在圖像傳感器130上的聚焦透鏡120 。
在掃描器模塊10的上述元件中，圖像傳感器130基于通過(guò)聚焦透鏡120 聚焦在圖像傳感器130上的光，讀取目標(biāo)55的圖像信息。該圖像傳感器130 可以根據(jù)所需圖像掃描應(yīng)用提供多種傳感元件布置方式。比如，圖像傳感 器130可以布置成單行或多行傳感元件，用于掃描彩色圖像紅/綠/藍(lán)或紅/綠/ 藍(lán)/黑白。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在目標(biāo)55和聚焦透鏡120之間可以提供多個(gè)反射鏡 140。多個(gè)反射鏡140反射來(lái)自目標(biāo)55的光，以改變光的傳播方向，從而在 有限的空間內(nèi)留出預(yù)定的光路。為了示意，圖6中示出了4個(gè)反射鏡140，但 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，反射鏡140的數(shù)量可以在不脫離本發(fā)明范疇的情況 下改變。
掃描器模塊10可以進(jìn)一步包括孔(aperture)或者窗150,以調(diào)整向圖像 傳感器130傳播的光。為此目的，所述光窗150置于照明器100和反射鏡140 之間，以防止不需要的光傳到圖像傳感器130。
圖7是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的掃描器模塊的照明器的光學(xué)布置的示意圖，而圖8是圖7中照明器的透視圖。
參考圖5和6，照明器100通過(guò)沿副掃描方向(參見(jiàn)圖10中的Y方向)發(fā) 射光來(lái)照明文件或者原稿板51。這個(gè)副掃描方向大致垂直于掃描器模塊的 圖像掃描方向(X方向)。該照明器可包括發(fā)射光的光源200，以及在副掃描 方向Y上縱向延伸并朝向原稿板51的光導(dǎo)單元210。
光導(dǎo)單元210通過(guò)漫射來(lái)自光源200的光而4巴光導(dǎo)向目標(biāo)55。該光導(dǎo)單 元210包括一對(duì)朝向原稿板51的光導(dǎo)部件210A和210B,并且每個(gè)光導(dǎo)部件沿 副掃描方向(如圖8中所示的Y方向)縱向延伸以限定光導(dǎo)單元的長(zhǎng)度，同 時(shí)沿圖像掃描方向(X方向)限定該光導(dǎo)單元210的寬度。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,光源200可包括能夠發(fā)射具有三原色(即紅、綠和藍(lán)) 波長(zhǎng)帶的光的發(fā)光二級(jí)管。該發(fā)光二級(jí)管可以是半導(dǎo)體元件，且與CCFL或 氣氣燈相比能在相對(duì)較短的一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生充足的光。這樣，掃描器模塊 IO的啟動(dòng)時(shí)間能被縮短且能減少能量消耗。比如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例，當(dāng)發(fā)光二級(jí)管用作光源時(shí)，因?yàn)榘l(fā)光二級(jí)管是半導(dǎo)體器件，能在短時(shí) 間內(nèi)，如liis,達(dá)到光輸出的峰值，該光源的啟動(dòng)時(shí)間與利用CCFL作光源 相比可以更短，CCFL所需的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)超過(guò)，例如，30秒。
此外，由于不像CCFL被高壓(如幾百或幾千伏)驅(qū)動(dòng)，發(fā)光二級(jí)管作 為光源比CCFL有優(yōu)勢(shì)，該半導(dǎo)體光源能被低壓驅(qū)動(dòng)，無(wú)需使用用來(lái)提升電 壓和產(chǎn)生交流電的換流器(inverter)。因此，能降低生產(chǎn)成本并能提高空間 利用率。而且，由于省去了換流器，能夠降低能量消耗。
此外，就CCFL而論低溫時(shí)光的數(shù)量將減少，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的 半導(dǎo)體光源能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定的光輸出。此外，半導(dǎo) 體光源還能減少電磁波的數(shù)量，該電磁波可能是內(nèi)部電路的噪音源。再者， 本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體光源比由細(xì)薄玻璃材料制成的CCFL更加耐用。
此外，所述發(fā)光二級(jí)管與CCFL相比可以具有更長(zhǎng)的工作壽命(例如約數(shù) 十萬(wàn)小時(shí))。此外，制造發(fā)光二級(jí)管可以不用汞(Hg)，而汞可能引起環(huán)境 問(wèn)題。
雖然在上述實(shí)施例中使用能夠發(fā)射具有三原色波長(zhǎng)帶的光的發(fā)光二級(jí) 管作為光源200,但是本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不局限于此。比如，用于產(chǎn)生藍(lán) 色的涂覆有熒光材料的發(fā)白光的二級(jí)管或用于產(chǎn)生白色的紫外線，也能用 作光源200。此外，除發(fā)光二級(jí)管之外的各種點(diǎn)光源也可選擇性地用作光源200。
光導(dǎo)部件210A和21 OB轉(zhuǎn)換從光源200發(fā)射的光的光路，以便光可以照 射到至少兩個(gè)區(qū)域A，和A2上。光導(dǎo)部件210A和210B在圖像掃描方向上彼此 隔開(kāi)。為了方便，設(shè)在圖像掃描方向一側(cè)上的光導(dǎo)部件210A稱作第一光導(dǎo) 部件，而設(shè)在圖像掃描方向另一側(cè)上的光導(dǎo)部件210B稱作第二光導(dǎo)部件。 兩個(gè)區(qū)域A!和八2的中心d和C2在圖像掃描方向X上以距離d彼此隔開(kāi)。因此， 光不但可以照射到置于原稿板51上的目標(biāo)55的中心C上，而且可以照射到偏 離目標(biāo)55中心C的目標(biāo)55的預(yù)定區(qū)域上。
根據(jù)圖5和6所示的實(shí)施例，照明器1 OO能將光照射到第 一和第二區(qū)域A, 和A2上，并且提供一對(duì)光導(dǎo)部件210A和210B用以將光引導(dǎo)至第一和第二區(qū) 域A,和A2上。此外，照明器100可進(jìn)一步包括座(holder) 230，該座在當(dāng)光 導(dǎo)部件210A和210B安裝在光路中時(shí)能夠引導(dǎo)光導(dǎo)部件210A和210B的安裝 位置。
光導(dǎo)部件210A和210B可以具有在副掃描方向Y上延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀，并 可包括透明材料，例如PMMA (聚曱基丙烯酸曱酯)。每個(gè)光導(dǎo)部件210A和 2IOB可具有入射面(incident surface)211、引導(dǎo)面213、反射面215和出射面 (exit surface ) 217。
來(lái)自光源200的光入射到入射面211上。該入射面211形成在光導(dǎo)部件 210A和210B的至少一個(gè)縱向端部上，且光源朝向入射面211。
例如，圖9示出的入射面211形成在光導(dǎo)部件210A和210B的兩個(gè)縱向端 部上。同樣，根據(jù)圖9所示的實(shí)施例，提供光源200以對(duì)應(yīng)于形成在光導(dǎo)部 件210A和210B的兩個(gè)縱向端部上的入射面211，以發(fā)射光到入射面211，從 而增加照明器100的光量。
當(dāng)安裝到所述座230內(nèi)時(shí)，光導(dǎo)部件210A和210B被傾斜地布置，以便 從目標(biāo)55反射的光不與光導(dǎo)部件210A和21 OB相干涉。也就是說(shuō)，如圖7所示， 從光導(dǎo)部件210A和210B發(fā)出的光的中心線相對(duì)于光的中心光軸Z傾斜。
圖IO表明當(dāng)光源以及光導(dǎo)部件210A和210B如圖7布置時(shí)在光導(dǎo)部件 210A和21OB的寬度方向上待掃描文檔表面上的光分布。
參照?qǐng)D10，附圖標(biāo)記251表示當(dāng)光從第 一光導(dǎo)部件21 OA發(fā)出時(shí)置于原稿 板51上的原稿表面上的光分布曲線，而附圖標(biāo)記253表示當(dāng)光從第二光導(dǎo)部 件210B發(fā)出時(shí)原稿板51上的光分布曲線。此外，附圖標(biāo)記255表示原稿板51上的總光分布曲線。
再參照?qǐng)D7，當(dāng)光源200和光導(dǎo)部件210A和210B如圖布置時(shí)，照射到原 稿板51上的光量在第一區(qū)域A,的中心d和第二區(qū)域A2的中心C2處最多。如 前所述，第一區(qū)域A,的中心C,和第二區(qū)域A2的中心C2的間距為d。參照曲線 251和253的總合曲線255，照射到第一和第二區(qū)域A,和A2上的光量在第一區(qū) 域A,的中心Q和第二區(qū)域A2的中心C2之間的區(qū)域內(nèi)基本恒定。
具有上述結(jié)構(gòu)的照明器100與傳統(tǒng)照明器相比能夠照射光到一個(gè)相對(duì) 較大的文檔區(qū)域。因此，能夠進(jìn)行彩色掃描操作的掃描器模塊10可以采用 該照明器IOO，并且構(gòu)成掃描器模塊10的光學(xué)元件可具有相對(duì)較大的裝配公 差，因此能提高掃描器模塊的生產(chǎn)效率。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的掃描器模塊10采用能夠照射光到文檔上相對(duì)較大區(qū) 域的照明器IOO,因此盡管在組裝照明器100時(shí)反射鏡140和聚焦透鏡120可 能出現(xiàn)定位偏差，但圖像傳感器130的輸出值可以保持均勻。出射面217朝 向原稿板51。通過(guò)反射面215和引導(dǎo)面213漫射和反射的光，可穿過(guò)出射面 217而輸出。出射面217可起到將光聚焦到原稿板51上的聚光透鏡的作用， 以便照射到第一區(qū)域A,中的光可呈高斯分布。根據(jù)該實(shí)施例，如圖7所示， 出射面217設(shè)為具有預(yù)定曲率的弧形剖面凸透鏡。
反射面215與出射面217布置成相對(duì)，以便漫射和反射穿過(guò)入射面211入 射的光，從而允許光均勻地穿過(guò)出射面217的整個(gè)表面而輸出。為此，光優(yōu) 選地在反射面215的整個(gè)區(qū)域受到漫反射。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖11所示，反射面215可由多個(gè)反射槽215a和215b 形成，以便來(lái)自光源200的光容易受到漫反射。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，反射槽215a 和215b可具有三角形截面形狀，以4巴在光導(dǎo)部件210A和21OB的縱向端部穿 過(guò)入射面211接收到的來(lái)自光源的光導(dǎo)向光導(dǎo)部件210A和210B的出射面 217。通過(guò)反射槽215a和215b向光導(dǎo)部件210A和210B的出射面217反射的光 量，可與反射槽215a和215b的三角形截面的高度H以及與三角形截面的側(cè)邊 的傾角6 1成比例地增加。因此，能通過(guò)適當(dāng)調(diào)整反射槽215a和215b的三角 形截面的高度H和傾角6 1來(lái)調(diào)整從光導(dǎo)部件210A和210B發(fā)射的光量。
雖然上述實(shí)施例描述了在反射面215中形成的反射槽215a和215b具有 三角形橫截面，但是本發(fā)明并不局限于此。比如，反射槽215a和215b可具 有弧形截面或者矩形截面。如圖12所示，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光導(dǎo)部件210A和210B的反射面215可 由第一和第二反射槽215a和215b形成，它們對(duì)稱地形成同時(shí)沿光導(dǎo)部件 210A和210B的寬度方向傾斜。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第二反射槽215a和 215b可在反射面215上彼此交叉。
就上述設(shè)置，從光源200發(fā)射的光能被導(dǎo)向光導(dǎo)部件210A和210B的出 射面217，而同時(shí)通過(guò)第一和第二反射槽215a和215b橫向漫射，因此當(dāng)光在 光導(dǎo)部件210A和210B的縱向端部上穿過(guò)入射面211祐:接收時(shí)，光能夠在光導(dǎo) 部件210A和210B的寬度方向上均勻分布。從上述可知，在光導(dǎo)部件210A和 210B的寬度方向上漫射的光量可與第一和第二反射槽215a和215b的傾角成 比例地增加。
圖13是在用具有彼此對(duì)稱分布但同時(shí)互不平行的第一和第二反射槽 215a和215b的光導(dǎo)部件210A和210B照明時(shí)，并且在從光導(dǎo)部件210A和210B 的縱向末端照射的光穿過(guò)出射面217發(fā)射時(shí)，橫跨原稿板51寬度方向上的光 分布曲線圖。
比較圖13所示的光分布與圖3所示的光分布，具有第一和第二反射槽 215a和215b (其互不平行地延伸且與反射面215的寬度有關(guān)，并且其能在光 導(dǎo)部件210A和210B的寬度方向上有效地漫射或散射光)的光導(dǎo)部件^OA或 210B,與如圖l所示的傳統(tǒng)光導(dǎo)部件l (其具有彼此平行地形成的多個(gè)反射 槽ld)相比，在橫跨原稿板51的方向上能得到更加均勻的光分布。
雖然上述實(shí)施例作為說(shuō)明性實(shí)例描述了由多個(gè)反射槽215a和215b形成 的反射面215可允許光受到漫反射，但本發(fā)明并不局限于此。比如，反射面 215可設(shè)為顯微型透鏡(micro-lens)形狀或圓柱形形狀。當(dāng)反射面215具有 上述配置時(shí)，反射面215能散射入射光，以便光能夠穿過(guò)出射面217均勻地 輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，光漫射材料，例如一種白色顏料，能夠涂覆到反 射面215上，以便光能夠從出射面217均勻地射出。
再參照?qǐng)D7，引導(dǎo)面213形成于光導(dǎo)部件210A和210B的兩側(cè)，以4更引導(dǎo) 入射光(其入射到入射面211中)，以使入射光能夠通過(guò)內(nèi)部全反射穿過(guò)基 本上整個(gè)出射面217區(qū)域而射出。
如圖14所示，多個(gè)引導(dǎo)面213對(duì)稱地形成于光導(dǎo)部件210A和210B的兩 側(cè)，以向光導(dǎo)部210A和210B的出射面反射光，該光以不同反射角度從反射 面215反射。如果多個(gè)引導(dǎo)面對(duì)稱地形成于光導(dǎo)部件210A和210B的兩側(cè)，大而同時(shí)被引導(dǎo)面213反射，因此能夠減少穿過(guò)引導(dǎo)面213從光導(dǎo)部件210A和 210B泄漏的光量。由于從反射面215反射的光又被引導(dǎo)面213再次反射，該 引導(dǎo)面213可與反射面215—起作為虛擬光源使用。因此，當(dāng)穿過(guò)光導(dǎo)部件 210A和210B的出射面217射出光時(shí)，能通過(guò)適當(dāng)調(diào)整引導(dǎo)面213的角度而調(diào) 整原稿表面上的光分布。
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，引導(dǎo)面213可包括從反射面215的兩側(cè)延伸 同時(shí)相對(duì)于反射面215成鈍角的第一引導(dǎo)面213a,以及從第一引導(dǎo)面213a延 伸同時(shí)相對(duì)于第一引導(dǎo)面213a成鈍角的第二引導(dǎo)面213b。
如果第一和第二引導(dǎo)面213a和213b形成于光導(dǎo)部件210A和210B的兩側(cè) 上，從反射面215以相對(duì)較大的反射角反射的光，能被第一引導(dǎo)面213a向光 導(dǎo)部件210A和210B的出射面217反射，并且從反射面215以相對(duì)較小的反射 角反射的光，能被第二引導(dǎo)面213b向光導(dǎo)部件210A和210B的出射面217反 射，從而能減少光導(dǎo)部件210A和210B的光泄漏量。
為了使光損失最小化，從反射面215入射到第一和第二引導(dǎo)面213a和 213b上的光的入射角希望大于能保證光全反射的臨界入射角6 2。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，反射面215和第一引導(dǎo)面213a之間的夾角等 于或大于能保證光全反射的臨界入射角6 2和90°角的和。此外，第一引導(dǎo) 面213a和第二引導(dǎo)面213b間的夾角也可設(shè)計(jì)成使從反射面215入射到第二 引導(dǎo)面213b上的光的入射角等于或大于臨界入射角62。由于入射到第二引 導(dǎo)面213b的光的最小入射角，可對(duì)應(yīng)于虛線L(圖14所示)和光導(dǎo)部件210A或 210B的一側(cè)的第二引導(dǎo)面213b之間的夾角，其中虛線L從光導(dǎo)部件210A或 210B另一側(cè)作為反射面215與第一引導(dǎo)面213a間邊界的邊，延伸到作為第一 引導(dǎo)面213a與光導(dǎo)部件210A或210B的同側(cè)的第二引導(dǎo)面213b間邊界的邊， 虛線L和第二引導(dǎo)面213b之間的夾角優(yōu)選地等于或大于臨界入射角6 2和 90。角的和。
如上所述，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光導(dǎo)部件210A和210B可由聚曱基丙烯酸 曱酯形成，其臨界入射角6 2可為41.8°。因此，反射面215和第一引導(dǎo)面213a 之間的夾角以及虛線L和第二引導(dǎo)面213b之間的夾角可做成等于或大于 131.8。。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，雖然反射面215和第一引導(dǎo)面213a之間的夾角以及虛線L和第二引導(dǎo)面213b之間的夾角都被描述成等于或大于02+90。， 由于光可在反射面215上受到朗伯反射(Lambertian Reflection )，入射到第 一引導(dǎo)面213a上的光量可以相對(duì)較小。這樣，才艮據(jù)另一實(shí)施例，可以通過(guò) 只將虛線L和第二引導(dǎo)面213b間的夾角設(shè)成大于臨界入射角02和9O。角之和 來(lái)實(shí)現(xiàn)漫反射和光均勻分布。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光導(dǎo)部件210A和210B還可由除聚曱基丙烯酸曱酯以 外的材料形成。比如，光導(dǎo)部件210A和210B可選擇性地由無(wú)色透明樹(shù)脂形 成。根據(jù)樹(shù)脂的類型，臨界入射角能用Snell定律(Snell's law)算出。
圖15是根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的圖像掃描裝置的方塊圖。參照?qǐng)D15 ， 根據(jù)該實(shí)施例的圖像掃描裝置包括掃描器模塊IO和處理由掃描器模塊10獲 得的圖像的圖像處理單元20。本發(fā)明的圖像掃描裝置可包括MFP (多功能 打印機(jī))、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、掃描器或類似物。
已經(jīng)描述了多種掃描器模塊IO，并將在這里進(jìn)一步描述。圖像處理單 元20可包括至少一個(gè)文件形成單元21，其基于掃描器模塊10的圖像傳感 器所獲得的圖像來(lái)形成圖像文件；以及圖像形成單元25，其基于圖像傳感 器獲得的圖像在打印介質(zhì)上形成圖像。文件形成單元21可以是微處理器、 微控制器或者類似物，包括用來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)指令的CPU,以從掃 描器模塊10的圖像傳感器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行形成圖像文件的操作；并可 進(jìn)一步包括用來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)指令的存儲(chǔ)器，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存或者類似物。圖像形成單元可包括 任一種打印機(jī)構(gòu)，例如使用電子照相成像技術(shù)的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可包括形 成潛像的感光部件，且該潛像被顯影成轉(zhuǎn)印和固定到打印介質(zhì)(如一張紙) 上的調(diào)色圖像；使用噴墨技術(shù)的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括將細(xì)小墨滴通過(guò)打印頭 的噴嘴直接噴到紙或類似物上的噴墨打印頭。
因此，如果圖像掃描裝置采用具有上述照明器100的掃描器模塊10，則 以多行方式排列的圖像傳感器即使在光學(xué)元件(例如反射鏡)依據(jù)各種外 部參數(shù)變得排列失準(zhǔn)(out of alignment)也能輸出均勻值。
雖然某些實(shí)施例，例如圖8所示，被描述成包括通過(guò)座230安裝在一起 的分離的光導(dǎo)部件210A和210B，但本發(fā)明并不局限于此。比如，根據(jù)一個(gè) 可選實(shí)施例，例如圖16所示， 一對(duì)光導(dǎo)部件310A和310B可被擠壓(extrude) 成一個(gè)整體，例如通過(guò)使用單個(gè)模型。圖16示出了一種結(jié)構(gòu)，其中，第一光導(dǎo)部件310A和第二光導(dǎo)部件310B 可在相對(duì)的末端處連接。如所示，第一光導(dǎo)部件310A和第二光導(dǎo)部件310B 作為一個(gè)整體擠壓成型，或從同一個(gè)模型(例如通過(guò)注射成型工藝)擠壓 成型然后裝配到一起。向光導(dǎo)部件310A和3IOB照射光的光源也可與單個(gè)基 底(substrate) 360—起整體成型。此外，如圖17所示，可提供聯(lián)接結(jié)構(gòu)370 于光源基底360以及光導(dǎo)部件310A和310B之間，以改善照明器100的裝配過(guò) 程。如上所述的擠壓成型和同時(shí)裝配有助于進(jìn)一步減少裝配公差的問(wèn)題、 簡(jiǎn)化裝配工作和降低生產(chǎn)成本。
雖然如圖14所示的第一和第二引導(dǎo)面213a和213b具有直線橫截面形 狀，但本發(fā)明并不局限于此。比如，根據(jù)一個(gè)可選的實(shí)施例，例如，如圖 18所示，光導(dǎo)部件410A和/或410B的第一引導(dǎo)面413a可具有曲線形狀，而光 導(dǎo)部件410A和410B的第二引導(dǎo)面413b可具有直線截面形狀。
參照?qǐng)D7，雖然在該圖中所表示和描述的漫反射只發(fā)生在光導(dǎo)部件210A 和210B的反射面215。但是，本發(fā)明并不局限于此。比如，根據(jù)另一實(shí)施例， 例如，如圖19所示，反射部件535形成于光導(dǎo)部件510A和510B的反射面515 和引導(dǎo)面513中的至少一個(gè)上。參照?qǐng)D19,反射部件535分別形成于引導(dǎo)面 513和反射面515上。反射部件535可在如前所述的引導(dǎo)面513或反射面515上 通過(guò)形成反射槽結(jié)構(gòu)而獲得，或者，比如說(shuō)，通過(guò)在引導(dǎo)面513或反射面515 上涂覆或印刷 一種具有在從光源500照射的光的波長(zhǎng)段中約90%或更高高反 射率的材料而獲得。這種具有高反射率的材料在本領(lǐng)域中是公知常識(shí)，因 此為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)在這里就不詳細(xì)描述。
此外，雖然圖7以具有弓形的凸透鏡形式表示了出射面217,但本發(fā)明 并不局限于此。比如，如圖19所示，出射面可制成具有平面形狀或菲涅耳 透鏡(Fresnel lens )形式的平面透鏡。
雖然圖9表示了入射面211形成在光導(dǎo)部件210A和210B的兩個(gè)縱向端 部上，但本發(fā)明并不局限于此。比如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，例如，如圖20所 示，光源600可只安裝于光導(dǎo)部件610A和/或610B的一個(gè)縱向端部上，因此 在光導(dǎo)部件610A和/或610B的一個(gè)縱向端部上可只形成一個(gè)入射面611。在 這種情況下，在光導(dǎo)部件610A和/或610B的另一個(gè)縱向端部上可提供一反射 板631。因此，穿過(guò)入射面611或反射面615入射的光被反射到光導(dǎo)部件610A 和610 B中，乂人而防止乂人光源600照射的光穿過(guò)其它面而輸出。此外，雖然圖12表示了彼此交叉的第一和第二反射槽215a和215b作為 其中的一種可能照明模式，但本發(fā)明并不局限于此。比如，根據(jù)如圖21所 示的一個(gè)實(shí)施例，反射面711的第一和第二反射槽711a和711b可為彼此不交 叉的形式，但沿著光導(dǎo)部件710A和710B交替地布置，以獲得本發(fā)明預(yù)期的 相同的有益方面。
雖然根據(jù)至此所述的實(shí)施例，第一和第二反射槽215a和215b被描述為 橫跨光導(dǎo)部件的長(zhǎng)度具有相同的傾角。但本發(fā)明并不局限于此。在光導(dǎo)部 件210A和210B的縱向端部附近，原稿表面上的光分布在光導(dǎo)部件210A和 210B的寬度方向上可能不均勻。因此，根據(jù)一可選實(shí)施例，例如，如圖22 所示，形成于反射面811內(nèi)的第一和第二反射槽811a和811b的傾角從中心向 光導(dǎo)部件810A和810B的末端可逐漸增大。在這種情況下，在光導(dǎo)部件810A 和810B的端部，光也能被有效地漫射。
此外，從光導(dǎo)部件810A和810B的兩個(gè)縱向端部射出的光量，可與形成 于光導(dǎo)部件810A和810B上的第一和第二反射槽811a和811b成比例地增大。 因此，如果第一和第二反射槽811a和811b的傾角如前述的從中心向光導(dǎo)部件 810A和810B的末端逐漸增大，那么從光導(dǎo)部件810A和810B的兩個(gè)縱向端部 照射到目標(biāo)55上的光量也增大。因此，從光導(dǎo)部件810A和810B的中心照射 到目標(biāo)55上的光量與從光導(dǎo)部件810A和810B的兩個(gè)縱向端部照射到目標(biāo)55 上的光量之間可能存在差別。
為了處理上述差別，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，例如，如圖23所示， 第一和第二反射槽911a和911b的傾角從中心向光導(dǎo)部件910A和910B的兩個(gè) 末端逐漸增大，并且同時(shí)，第一和第二反射槽911a和911b之間的間距與第一 和第二反射槽911a和911b的傾角成比例地增大。在這種情況下，從光導(dǎo)部件 910A和910B的兩個(gè)縱向端部射到目標(biāo)上的光量能被減少，因此從光導(dǎo)部件 910A和910B的中心照射到目標(biāo)55上的光量和從光導(dǎo)部件910A和910B的兩 個(gè)縱向端部照射到目標(biāo)55上的光量之間的差別就能被減少。
雖然已經(jīng)描述了各種與CCDM相關(guān)的實(shí)施例，其中光源和多個(gè)反射鏡 集成于單個(gè)模塊中，但本發(fā)明還可應(yīng)用于MMT (mirror moving type,鏡移 動(dòng)型)，其中一個(gè)光源和一個(gè)反射鏡集成于單個(gè)模塊中，且兩個(gè)反射鏡集成 于另 一模塊中，因此這些模塊包括能讀取圖像同時(shí)沿目標(biāo)移動(dòng)的反射鏡。
雖然已經(jīng)表示并描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變， 本發(fā)明的范圍定義于權(quán)利要求及其等效物中。
權(quán)利要求
1. 一種具有用于為文檔掃描圖像的掃描器模塊的多功能器件，包括配置為通過(guò)發(fā)射光到文檔上用以照明文檔的照明器，所述照明器包括配置為發(fā)射光的光源；和配置為引導(dǎo)從所述光源發(fā)射的光用以照明文檔上至少兩個(gè)區(qū)域的光導(dǎo)單元，所述文檔上的至少兩個(gè)區(qū)域的中心位置彼此隔開(kāi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述光導(dǎo) 單元包括配置為照明所述至少兩個(gè)區(qū)域的多個(gè)光導(dǎo)部件。
3. 如權(quán)利要求2所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，每個(gè)光導(dǎo) 部件包括從所述光源發(fā)射的光入射到其上的入射面；配置為反射穿過(guò)所述入射面接收到的光的反射面；配置為基于全內(nèi)反射引導(dǎo)入射光的引導(dǎo)面；以及配置為允許被反射面和引導(dǎo)面反射的光射出的出射面。
4. 如權(quán)利要求3所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述入 射面形成于所述光導(dǎo)部件的至少一個(gè)末端上。
5. 如權(quán)利要求4所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述入 射面形成于所述光導(dǎo)部件的一個(gè)末端上，并且在所述光導(dǎo)部件的另一末端 上提供有反射板，該反射板反射入射到入射面上的光或被反射面反射向光 導(dǎo)部件的光。
6. 如權(quán)利要求3所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述出 射面具有平面形狀或用以聚焦射到文檔上的光的聚光透鏡形狀。
7. 如權(quán)利要求3所述的真有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述反 射面在所述出射面對(duì)面，并且形成為具有形成于所述反射面上的鋸齒狀模 式、微型透鏡模式和柱面透鏡模式中的至少一種。
8. 如權(quán)利要求3所述的具有掃描器模塊的多功能器件，進(jìn)一步包括在 所述反射面和所述引導(dǎo)面的至少一個(gè)上的反射部件。
9. 如權(quán)利要求3所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述多 個(gè)光導(dǎo)部件作為一個(gè)整體擠壓成型，以便其端部彼此連接。
10. 如權(quán)利要求2所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述照 明區(qū)域包括第 一 區(qū)域和第二區(qū)域，并且所述多個(gè)光導(dǎo)部件包括照明第 一 區(qū)域的第 一光導(dǎo)部件和照明第二區(qū)域的第二光導(dǎo)部件。
11. 如權(quán)利要求10所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，在所 述第 一和第二區(qū)域各自的中心位置處照明文檔的光量最大。
12. 如權(quán)利要求ll所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，盡管 第 一 區(qū)域的中心位置和第二區(qū)域的中心位置之間有一距離，但照明所述第 一和第二區(qū)域的全部光基本上是均勻的。
13. 如權(quán)利要求12所述的具有掃描器模塊的多功能器件，進(jìn)一步包括 傳感器單元，其中，所述傳感器單元包括以多行方式提供的多個(gè)圖像傳感 器，所述圖像傳感器以預(yù)定距離彼此隔開(kāi)。
14. 如權(quán)利要求13所述的具有掃描器模塊的多功能器件，進(jìn)一步包括 位于文檔和成像透鏡之間的多個(gè)反射鏡，所述反射鏡配置為反射來(lái)自文檔 的光并改變來(lái)從文檔傳播過(guò)來(lái)的光的方向。
15. 如權(quán)利要求14所述的具有掃描器模塊的多功能器件，進(jìn)一步包括 位于照明器和多個(gè)反射鏡之間的孔徑光闌，該孔徑光闌配置為調(diào)整向傳感 器單元傳播的光。
16. 如權(quán)利要求l所述的具有掃描器模塊的多功能器件，其中，所述光 源包括發(fā)光二級(jí)管。
17. —種圖像掃描裝置，包括掃描器模塊，該掃描器模塊包括配置為通過(guò)發(fā)射光到文檔上用以照明 文檔的照明器，所述照明器包括配置為發(fā)射光的光源；和配置為引導(dǎo)從 所述光源發(fā)射的光用以照明文檔上至少兩個(gè)區(qū)域的光導(dǎo)單元，所述文檔上 的至少兩個(gè)區(qū)域的中心位置彼此隔開(kāi)；和配置為處理由所述掃描器模塊獲得的圖像的圖像處理器。
18. 如權(quán)利要求17所述的圖像掃描裝置，其中，所述圖像處理器包括 至少以下之一配置為從所獲得的圖像來(lái)創(chuàng)建圖像文件的文件創(chuàng)建組件；配置為在打印介質(zhì)上形成相應(yīng)于所獲得圖像的打印圖像的圖像形成組件。
19. 如權(quán)利要求17所述的圖像掃描裝置，其中，所述被照明的區(qū)域包 括第 一 區(qū)域和第二區(qū)域，并且所述多個(gè)光導(dǎo)部件包括照明第 一 區(qū)域的第一 光導(dǎo)部件和照明第二區(qū)域的第二光導(dǎo)部件。
20. 如權(quán)利要求19所述的圖像掃描裝置，其中，在所述第一和第二區(qū) 域各自的中心位置處照明文檔的光量最大。
21. 如權(quán)利要求20所述的圖像掃描裝置，其中，盡管第一區(qū)域的中心 位置和第二區(qū)域的中心位置之間有一距離，但照明所述第 一和第二區(qū)域的 全部光基本上是均勻的。
22. 如權(quán)利要求17所述的圖像掃描裝置，其中，所述光源包括發(fā)光二 級(jí)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有掃描器模塊的多功能器件和圖像掃描裝置。一種掃描器模塊，包括配置為通過(guò)發(fā)射光到文檔上用以照明文檔的照明器。該照明器包括配置為發(fā)射光的光源；和配置為引導(dǎo)從光源發(fā)射的光用以照明文檔上至少兩個(gè)區(qū)域的光導(dǎo)單元，所述文檔上至少兩個(gè)區(qū)域的中心位置彼此隔開(kāi)。
文檔編號(hào)H04N1/024GK101415056SQ20081017567
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者金境祿 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社