CN101060581B - 用于照射待记录文件中一部分的装置 - Google Patents

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Abstract

一种照射文件的装置包括一个光学元件，该光学元件限定了一个入口表面和一个与该入口表面相对置的出口表面。基本抛物形的第一表面和基本抛物形的第二表面限定在该入口表面与出口表面之间。

Description

用于照射待记录文件中一部分的装置
技术领域
本发明涉及用于比如在数字扫描仪、传真机以及数字复印机中照射供数字记录用的硬拷贝文件的照明装置。
背景技术
设计一种扫描仪的照明器时，存在尤其沿着文件的窄条均匀照射和在窄条上提供适当的照射分布的挑战。照明区域中的照度级不规则，会导致图像数据中存在缺陷。美国专利6236470对扫描仪照明器的设计工艺作了概述。
一类用于文件扫描的照明器包括一个透光元件，其利用内反射以引导来自一个或多个点光源的光线，从而以基本平行的光线自该元件的出口表面朝文件射出。一类已知的用于各种设备环境下的光学元件包括一个透光元件，其利用内反射以引导来自一个或多个小光源的光线，从而以基本平行的光线自该元件的出口表面射出。具体来说，用于该目的的已知形体有复合抛物形聚光器或称CPC；美国专利5255171和美国专利申请公开2004/0131157披露了CPC的应用。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种装置，用于照射待记录文件的一部分，包括：一个光学元件，其由一种具有预定折射率的透光材料制成，并限定了：一个弯曲入口表面，其中所述弯曲入口表面构造成从线性光源接收光线，所述线性光源设置于所述弯曲入口表面的凹槽中，一个与该弯曲入口表面相对置的出口表面，一个限定在该弯曲入口表面的第一边缘与出口表面的第一边缘之间的、基本抛物形的第一表面，和一个限定在该弯曲入口表面的第二边缘与出口表面的第二边缘之间的、基本抛物形的第二表面，该基本抛物形的第一表面和基本抛物形的第二表面有效地形成了CPC。
在另一方面，本发明提供了一种装置，用于照射待记录文件的一部分，包括：一个光学元件，其由一种具有预定折射率的透光材料制成，并限定了：一个入口表面，其中所述入口表面构造成从线性光源接收光线，所述线性光源设置于所述入口表面的凹槽中，一个与该入口表面相对置的弯曲出口表面，一个限定在该入口表面的第一边缘与该弯曲出口表面的第一边缘之间的、基本抛物形的第一表面，和一个限定在该入口表面的第二边缘与该弯曲出口表面的第二边缘之间的、基本抛物形的第二表面，该基本抛物形的第一表面和基本抛物形的第二表面有效地形成了CPC。
附图说明
图1是一文件扫描仪的简化正视图；
图2是一光学元件独立的剖面图；
图3是一光学元件独立的简化透视图；
图4是一光学元件独立的剖面图；
图5是一光学元件与一压板的一部分相组合的剖面图；
图6是一对光学元件与一压板的一部分相组合的剖面图。
具体实施方式
图1是一文件扫描仪的简化正视图。图中提供了一个压板100，该压板100可具有不同的部分，文件页张可位于其上以从中记录。压板100还联接有总体上用102表示的文件处理器，其可以是本领域已知的任何设计类型。文件处理器顺序地将来自一个多页原始文件的页张送过一个扫描头，该扫描头包括一个照明器，该照明器包括一个光学元件10、一个光源的线性阵列20以及一个光敏装置30。照明器照射文件的窄条，同时包括一个或多个光敏传感器的线性阵列的光敏装置30记录反射的光线(典型地为别的插在压板100与光敏装置30之间的未示出的透镜)。扫描头可安装在活动的滑架40上，以记录反射自位于压板100的主要部分上的页张上的图像的光线。光学元件是与正记录的文件表面成一角度地布置的。
图2是光学元件10独立的剖面图。在一个实施例中，图2中所示的轮廓沿着光学元件10的整个页宽即在从图中出来的该维上基本相同。光学元件10可以由任何具有预定折射率的透光材料制成，比如玻璃或塑料。
光学元件10限定了入口表面12、出口表面14、第一抛物形表面16以及第二抛物形表面18。在所有情况下，每个抛物形表面16、18较为弯曲的部分靠近入口表面12，如图所示。出口表面14是光线朝向文件被引导通过的表面，如图1所示。在一个实际实施例中，入口表面12的宽度(图中所示的垂直尺寸)为约0.3-2.0mm；出口表面14的宽度为约2-10mm；抛物形表面的长度为约10-30mm。
抛物形表面16、18只需总体上为抛物形。在一个实际实施例中，每个抛物形表面16、18可贴近真正半抛物线的形状。该轮廓大体上形成了所谓的复合抛物形聚光器或称CPC。当CPC由利用光折射和内部全反射的实心透光部件形成时，一般将CPC称作“介电复合抛物形聚光器或称DC PC”，但可以想像的是，CPC的光学效应亦可替换地利用反射表面获得。
图3是光学元件10的简化透视图(标为2-2的线表示图2所示的剖面)。如果小的点状光源(比如图1中的20)采取小LED的形式，则每个光源20可安置在入口表面12中的一个坑状凹陷内，比如22所示的那样。作为选择，入口表面12的凹入结构可采取沿光学元件10长度延展的凹入通道的形式。入口表面12也可以是一个凸起表面。同样作为选择，点状光源的线性阵列可以用单个外延光源如荧光灯或单个基本沿光源元件10长度延展的LED替换。
图4、5和6示出了各自具有一个或多个各种设计的CPC的替换实施例。在图4的实施例中，CPC40(大体上替代上述实施例中的CPC10)采取截顶的CPC的形式；也就是说，形成CPC40的实心部件包括与“全”CPC形状一致的弯曲表面，但仅包括CPC形状的理论总长度L的一部分。
为了计算DCPC的理论长度L及确定抛物形表面16、18的特征，可使用下列等式：
a＝出口表面的1/2宽度
a′＝入口表面的1/2宽度；
n＝DCPC的折射率
θi′＝sin-1(a′/a)
理论“全”长L＝(a+a′)/tanθi′
(该DCPC的抛物形表面限定如下：
f＝a′＊(1+sinθi′)
R＝2f
Δy＝±(a′-f＊sinθi′)
Δz＝-f＊cosθi′)
一旦确定了DCPC的理论全长L，就可使用理论全DCPC的一部分。在一个实际实施例中，比如图4所示的实际长度L′为DCPC理论全长的约0.5倍和约0.9倍之间。当选择要使用全DCPC的什么部分时，可有效“去除”DCPC入口或出口“端部”的材料，但在去除较宽出口端的材料时有较大的设计宽度。
图5的实施例示出了CPC50(再次大体上替代上述实施例中的CPC10)，其在出口表面54中限定了一个倾角，其与CPC50的(理论或实际)长度L的垂直方向成约10度的角度，或宽泛点说，成5到15度之间的角度。在一个实际实施例中，在出口表面54中具有10度倾角的DCPC50与压板100的法向成约37度的角度。出口表面54的特定倾角和与压板100所成的角度可针对装置总的照明目标确定，比如希望照明的文件带是多大，或针对通过该带的理想照明分布确定。
图6的实施例示出了一对CPC60，它们各自再次大体上替代上述实施例中的CPC10。每个CPC60在其出口表面64中限定了较浅的半径，这里示出为凹面但也可替换性地为凸面。在一个实际实施例中，凹入半径约20mm，每个CPC与压板100的法向成约37度地布置，且两个CPC出口表面的相邻边缘间隔开约6.4mm的大小。实际实施例的特定尺寸、角度以及其它参数可针对装置总的照明目标确定，比如希望照明的文件带是多大，或针对通过该带的理想照明分布确定。

Claims (4)

1.一种装置，用于照射待记录文件的一部分，包括：
一个光学元件，其由一种具有预定折射率的透光材料制成，并限定了：
一个弯曲入口表面，其中所述弯曲入口表面构造成从线性光源接收光线，所述线性光源设置于所述弯曲入口表面的凹槽中，
一个与该弯曲入口表面相对置的出口表面，
一个限定在该弯曲入口表面的第一边缘与出口表面的第一边缘之间的、基本抛物形的第一表面，和一个限定在该弯曲入口表面的第二边缘与出口表面的第二边缘之间的、基本抛物形的第二表面，该基本抛物形的第一表面和基本抛物形的第二表面有效地形成了CPC。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凹槽是坑状凹陷。
3.一种装置，用于照射待记录文件的一部分，包括：
一个光学元件，其由一种具有预定折射率的透光材料制成，并限定了：
一个入口表面，其中所述入口表面构造成从线性光源接收光线，所述线性光源设置于所述入口表面的凹槽中，
一个与该入口表面相对置的弯曲出口表面，
一个限定在该入口表面的第一边缘与该弯曲出口表面的第一边缘之间的、基本抛物形的第一表面，和一个限定在该入口表面的第二边缘与该弯曲出口表面的第二边缘之间的、基本抛物形的第二表面，该基本抛物形的第一表面和基本抛物形的第二表面有效地形成了CPC。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该光学元件在该弯曲出口表面中限定了凹陷。
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