CN105208243A - 具有照射角度的光源及图像读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种具有照射角度的光源，包括LED基板，所述LED基板上设有发光体，导光体经连接部与所述LED基板相连接；其中所述连接部包括LED基板连接面、导光体连接套以及部品槽，所述LED基板与所述连接部的LED基板连接面相连接，所述发光***于所述部品槽中，所述导光体的端部插接到所述导光体连接套内；所述导光体包括主体部分，所述主体部分的底面上设有反射图层，所述主体部分的上表面上设有多个互不相连、呈直线排布的锥形导光体，相邻锥形导光体中心线之间的距离为1~2mm，所述锥形导光体的中心线相对于所述主体部分上表面倾斜，其倾斜角度取决于识别防伪标识所需要的光线入射角度。上述具有照射角度的光源能够设置识别防伪标识所需的光线入射角度。

Description

具有照射角度的光源及图像读取装置

技术领域

本发明涉及图像读取装置领域，尤其涉及一种具有照射角度的光源及图像读取装置。

背景技术

我们知道，随着防伪技术的不断发展，光学变色油墨以及全息图像在防伪领域得到广泛的应用。它们的共同特点就是，随着外部光线的入射光角度的不同，反射回来的颜色或图案就会不同。由此可知，要想识别这种防伪标记必须改变光线的入射角度。

如图1所示为现有技术中能够进行防伪标识扫描的图像读取装置的断面示意图。所述图像读取装置包括普通光源6，透镜4，接收所述透镜4所汇聚的光的感光部3，搭载排列成直线的感光部3的传感器基板2，容纳上述普通光源6、透镜4以及传感器基板2的框架1，以及设置在所述框架1上的透光板5。在现有技术中，一般是通过改变普通光源6的安装位置或角度来实现改变光线入射角度，从而达到识别光学变色油墨以及全息图像等防伪标识的目的。

上述方案存在以下问题：利用现有光源进行旋转或改变安装位置，必然造成产品外形变大，无法满足日益增加的对产品小型化的需求；同时，该上述方案也可能由于产品结构的限制，通过改变安装位置和角度，无法达到实际所需要的角度要求。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提出了一种具有照射角度的光源及图像读取装置，以便能够设置识别防伪标识所需的光线入射角度，并且能够满足产品小型化的需求。

为了实现上述目的，本发明一方面提出了一种具有照射角度的光源，所述光源包括LED基板，所述LED基板上设有发光体，导光体经连接部与所述LED基板相连接；其中所述连接部包括LED基板连接面、导光体连接套以及部品槽，所述LED基板与所述连接部的LED基板连接面相连接，所述发光***于所述部品槽中，所述导光体的端部插接到所述导光体连接套内；所述导光体包括主体部分，所述主体部分的底面上设有反射图层，所述主体部分的上表面上设有多个互不相连、呈直线排布的锥形导光体，相邻锥形导光体中心线之间的距离为1~2mm，所述锥形导光体的中心线相对于所述主体部分上表面倾斜，其倾斜角度取决于识别防伪标识所需要的光线入射角度。

本发明的该方案的有益效果在于上述具有照射角度的光源能够通过所述锥形导光体来设置识别防伪标识所需的光线入射角度。

优选的是，所述连接部采用白色不透明塑料注塑而成。

优选的是，所述反射图层上的图形采用油墨印刷或者采用凹点阵列。

优选的是，所述锥形导光体的夹角为2~4°。

优选的是，在所述导光体主体部分与锥形导光体的连接部位增设反射平面，所述反射平面与所述导光体底面之间的夹角θ的关系式表述如下：A=b/tg（∠θ-∠α1）；其中∠α1≥导光体材料的临界角，α1是指光线相对于反射平面的入射角，A是指反射平面的下端点到导光体主体部分底面的垂直距离，b指是反射图层中心到导光体主体部分边沿的距离。

优选的是，所述反射曲面上刷镀反光镀层。

优选的是，所述导光体的底面外侧贴附有增亮膜。

本发明另一方面提出了一种包括上述具有照射角度的光源的图像读取装置，所述图像读取装置包括透镜，设置在所述透镜一侧或两侧的具有照射角度的光源，设置于所述透镜的下方以接收所述透镜所汇聚的光的感光部，搭载排列成直线的感光部的传感器基板，容纳上述具有照射角度的光源、透镜以及传感器基板的框架，设置在所述框架上部且用于搭载原稿的透光板。

本发明的该方案的有益效果在于上述图像读取装置能够设置识别防伪标识所需的光线入射角度，并且能够满足产品小型化的需求。

附图说明

图1示出了现有技术中能够进行防伪标识扫描的图像读取装置的断面示意图。

图2示出了本发明所涉及的具有照射角度的光源的结构立体图。

图3示出了本发明所涉及的光源的导光体的结构示意图。

图4示出了本发明所涉及的光源的导光体的侧视图及导光原理图。

图5示出了本发明所涉及的光源的导光体的逸光原理示意图。

图6（a）示出了本发明所涉及的光源的导光体通过增加反射平面防止逸光的结构示意图；图6（b）示出了反射平面倾斜角度θ的求解辅助示意图。

图7示出了本发明所涉及的光源的导光体通过增加反光镀层防止逸光的结构示意图。

图8示出了本发明所涉及的光源的导光体的发光均匀度示意图。

图9示出了本发明所涉及的光源的导光体的另一种结构示意图。

图10（a）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第一实施例的俯视图；图10（b）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第一实施例的断面示意图。

图11（a）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第二实施例的俯视图；图11（b）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第二实施例的断面示意图。

图12（a）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第三实施例的俯视图；图12（b）示出了本发明所涉及的图像读取装置的第三实施例的断面示意图。

附图标记：1-框架，2-传感器基板，3-感光部，4-透镜，5-透光板，6-普通光源，7-具有照射角度的光源，71-LED基板，72-发光体，73-连接部，731-LED基板连接面，732-导光体连接套，733-部品槽，74-导光体，741-导光体主体部分，742-锥形导光体，743-反射图层，744-出光面，745-进光面，746-主体侧面，747-反射曲面，748-反射平面，749-反光镀层，75-增亮膜，8-原稿，7A-第一光源，7B-第二光源，7C-第三光源，7D-第四光源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图2所示，本发明所涉及的具有照射角度的光源7包括LED基板71，所述LED基板71上设有发光体72，具体的所述发光体72可以通过粘片、压焊、封装等工艺附着在所述LED基板71上，导光体74经连接部73与所述LED基板71相连接。

其中所述连接部73包括LED基板连接面731、导光体连接套732以及部品槽733，所述导光体74的结构如图3所示，所述导光体74包括主体部分741，所述主体部分741的底面上设有反射图层743，所述主体部分741的上表面上设有多个互不相连、呈直线排布的锥形导光体742，相邻锥形导光体742中心线之间的距离为1~2mm，其中所述锥形导光体742的中心线与所述主体部分741上表面的倾斜角设为Φ（该角度为所述锥形导光体742与副扫描方向夹角，定义沿着导光体74的宽度方向为副扫描方向，如图9所示），与所述发光体72相邻的所述主体部分741的表面称为进光面745，所述主体部分741的其余面称为主体侧面746，所述锥形导光体742的上表面设为出光面744，所述锥形导光体742的锥面称为反射曲面747。

在具体的连接过程中，所述LED基板71通过铆接、粘接或其它连接方式与所述连接部73的LED基板连接面731相连接，连接后，所述发光体72位于所述部品槽733中，这样既能够有效的防止所述LED基板71上的发光体72发出的光从所述LED基板71与所述连接部73的缝隙中流失，也能将所述发光体72发出的光汇聚向同一个方向发射，同时也对所述发光体72起到保护作用，以免碰伤，所述导光体74的端部插接到所述导光体连接套732内，使所述发光体72紧靠所述导光体74的进光面745，这样所述发光体72发出的光绝大部分就会进入到所述导光体74内，不会发散到其他地方，增加了光的利用率。

本发明所涉及的发光体72为市场上采购的各种颜色的LED芯片，具体的颜色根据需要选定，可以选定单一颜色，也可以选定多种颜色的组合。所述连接部73一般采用白色不透明塑料注塑而成。所述导光体74为光传导部件，其主体部分741的作用就是将所述发光体72发出的光均匀的传导到光源的尾部，并通过所述导光体74底面上的反射图层743将上述光向上反射出去，所述反射图层743上的图形可以采用油墨印刷，也可以采用凹点阵列。本发明所涉及的所述锥形导光体742的中心线与所述主体部分741上表面的倾斜角Φ的取值取决于识别防伪标识所需要的入射角度。所述锥形导光体742采用锥形设计，其夹角γ一般为2~4°，其主要目的是汇集光线，减少光线发散，已获得方向性较好的入射光线。

在具体的工作过程中，如图4所示，所述发光体72发出的光经所述导光体74的进光面745进入到所述导光体主体部分741，这些光被设置于所述导光体74底面上的反射图层743沿着所述导光体74的长度方向（此方向定义为主扫描方向，如图9所示）均匀的传导到光源的尾部并向上反射，进入到所述锥形导光体742，反射进入锥形导光体742中的光线大部分会照射到所述反射曲面747上，通常情况下，所述导光体74采用透光性良好的透明塑料注塑而成，众所周知，当光线从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角度时会发生全反射，而所用透明塑料（如PMMA），其临界角度α为41°左右，因此当所述锥形导光体742的中心线与所述主体部分741上表面的倾斜角Φ大于45°时，如图4所示，大部分光线的入射角会大于临界角度41°，发生全反射，进而从所述出光面744射出。但是当倾斜角Φ小于45°时，如图5所示，就会发生入射角小于临界角度的情况，这时就不会发生全反射，部分光线会从所述反射曲面747折射后直接进入空气中，这样不但会造成光线损失，降低光的利用率，而且还会因为这些逸出光的角度不是需要的角度而对防伪标识的识别造成不良影响，影像扫描的质量与效果。

为了解决上述逸光问题，可以采用两种解决方案。第一种解决方案如图6（a）所示，在所述导光体主体部分741与锥形导光体742的连接部位增加反射平面748，所述反射平面748与所述导光体74底面之间的夹角θ的求解辅助示意图如图6（b）所示，具体的所述夹角θ的关系式可以表述如下：

A=b/tg（∠θ-∠α1）；其中∠α1≥临界角α，

D=c/tg（∠α2-∠Ф+∠γ/2）；其中∠α2≥临界角α。

其中：α1是光线相对于反射平面748的入射角；

α2是光线相对于反射曲面747的入射角；

b是反射图层743中心到导光体主体部分741边沿的距离；

c是N点到反射图层743中心的水平距离；

D是N点到导光体主体部分741底面的垂直距离；

A是M点到导光体主体部分741底面的垂直距离。

通过上述方案的设置，从所述导光体主体部分741反射进入锥形导光体742的光线大部分会照射到所述反射平面748上，由于夹角θ的设置，使得反射角度会发生变化，使光线的入射角度大于临界角度41°，发生全反射，光线最终从所述出光面744射出，从而使具有照射角度的光源7射出所需角度的光线。

针对逸光问题的第二种解决方案如图7所示，在不改变所述导光体74结构的前提下，在所述反射曲面747上刷镀反光镀层749，所述反光镀层749具有良好的反光特性，能使光线产生镜面反射，这样从所述导光体主体部分741反射进入锥形导光体742的光线大部分会照射到所述反射曲面747上，由于所述反射曲面747上的反光镀层749的镜面反射作用，使得大部分光线经过多次反射后，最终从所述出光面744射出，从而使具有照射角度的光源7射出所需角度的光线。

值得注意的是，所述出光面744的直径及相邻锥形导光体742中心线之间的距离的设置，需根据具有照射角度的光源7与原稿8之间的距离来确定，一般情况下，所述出光面744的直径约为1.0mm，相邻锥形导光体742中心线之间的距离约为1.5mm，图8示出了本发明所涉及的光源的导光体的发光均匀度示意图。如图8所示，通过设置所述出光面744的直径及相邻锥形导光体742中心线之间的距离，使得相邻出光面744的出射光相互交叉，以避免光源整体的出射光线出现波峰波谷，造成扫描图形的明暗不均，影响扫描效果。由此，既保证了具有照射角度的光源7射出所需角度的光线，又避免了光线的明暗不均。

本发明所涉及的具有照射角度的光源7还可以将所述锥形导光体742的圆锥体相对于副扫描方向再进行旋转，使出光方向与主扫描方向的夹角为ω，如图9所示。上述结构的光源的导光及改变光路的原理与方法与前述导光体74基本一致，此不赘述。采用此方案的目的在于获得与主扫描方向成一定角度的出射光线，以满足识别防伪标识的需要。

本发明所涉及的具有照射角度的光源7由于采用锥形导光体742来改变光路，因此必然会造成光的逸出损失，为了提高光的利用率，可以在所述导光体74的底面外侧贴附增亮膜75，以提高光源的亮度，如图2所示。

本发明所涉及的具有照射角度的光源7可用于图像读取装置中，图10示出了本发明所涉及的图像读取装置的第一实施例的示意图。本实施例中的图像读取装置包括具有照射角度的光源7，透镜4，接收所述透镜4所汇聚的光的感光部3，搭载排列成直线的感光部3的传感器基板2，容纳上述具有照射角度的光源7、透镜4以及传感器基板2的框架1，设置在所述框架1上部且用于搭载原稿8的透光板5。本实施例中的图像读取装置的各部分的结构与现有技术的区别在于：采用的光源为具有照射角度的光源7。具体的工作过程如下：所述发光体72发出的光经所述导光体74的进光面745进入到所述导光体主体部分741，这些光被设置于所述导光体74底面上的反射图层743沿着所述导光体74的主扫描方向均匀的传导到光源的尾部并向上反射，进入到所述锥形导光体742，进入到所述锥形导光体742的光线经过反射从出光面744均匀的射出，穿过所述透光板5照射到原稿8上，这些光线的入射角度即为识别防伪标识所需的角度。这些光线照射到原稿8的防伪标识上，并被反射回来，上述反射光就会携带防伪标识在特定角度下的防伪信息，比如颜色、图形等，上述反射光穿过透光板5进入透镜4，经透镜4汇聚到感光部3，经感光部3转换成电信号传输到外部处理***，形成扫描图像，该扫描图像与存储于***中的正常扫描角度下得到的扫描图像进行比对，就能达到识别真伪的目的。

图11示出了本发明所涉及的图像读取装置的第二实施例的示意图。本实施例与第一实施例的区别在于包括两组能够改变出光角度的第一光源7A和第二光源7B，第一光源7A和第二光源7B的倾斜角不同，因此其发出的光相对于原稿8的入射角度也不同。在每一行的扫描周期内，让第一光源7A和第二光源7B分别发光一次，这两种角度的入射光分别经原稿8反射后进入透镜4并汇聚到感光部3上，并分别转换成电信号，一行行扫描完毕后，经外部处理***处理后，得到两幅不同角度扫描的图像，并进行比对，由此，就可以达到鉴别真伪的目的。

图12示出了本发明所涉及的图像读取装置的第三实施例的示意图。本实施例与第二实施例的区别在于本实施例所涉及的图像读取装置所包含的第三光源7C和第四光源7D，其锥形导光体742不但与副扫描方向成一定得倾斜角度，同时也与主扫描方向成一定得倾斜角度。有些防伪标识需要从与主扫描方向成一定角度的方向上射入光线，才能扫描出防伪标识的隐含图形或颜色，因此，本实施例能够满足此种需求。其扫描原理与处理方法与前述实施例基本一致，在此不做赘述。

当然第一光源7A、第二光源7B、第三光源7C和第四光源7D可以进行任意的排列组合，以满足实际需求。

本发明所涉及的具有照射角度的光源及图像读取装置能够通过锥形导光体设置识别防伪标识所需的光线入射角度，并且能够满足产品小型化的需求。

Claims (8)

1.一种具有照射角度的光源，其特征在于：所述光源包括LED基板，所述LED基板上设有发光体，导光体经连接部与所述LED基板相连接；其中所述连接部包括LED基板连接面、导光体连接套以及部品槽，所述LED基板与所述连接部的LED基板连接面相连接，所述发光***于所述部品槽中，所述导光体的端部插接到所述导光体连接套内；所述导光体包括主体部分，所述主体部分的底面上设有反射图层，所述主体部分的上表面上设有多个互不相连、呈直线排布的锥形导光体，相邻锥形导光体中心线之间的距离为1~2mm，所述锥形导光体的中心线相对于所述主体部分上表面倾斜，其倾斜角度取决于识别防伪标识所需要的光线入射角度。

2.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：所述连接部采用白色不透明塑料注塑而成。

3.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：所述反射图层上的图形采用油墨印刷或者采用凹点阵列。

4.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：所述锥形导光体的夹角为2~4°。

5.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：在所述导光体主体部分与锥形导光体的连接部位增设反射平面，所述反射平面与所述导光体底面之间的夹角θ的关系式表述如下：A=b/tg（∠θ-∠α1）；其中∠α1≥导光体材料的临界角，α1是指光线相对于反射平面的入射角，A是指反射平面的下端点到导光体主体部分底面的垂直距离，b指是反射图层中心到导光体主体部分边沿的距离。

6.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：所述反射曲面上刷镀反光镀层。

7.根据权利要求1所述的具有照射角度的光源，其特征在于：所述导光体的底面外侧贴附有增亮膜。

8.一种包括权利要求1所述的具有照射角度的光源的图像读取装置，其特征在于：所述图像读取装置包括透镜，设置在所述透镜一侧或两侧的具有照射角度的光源，设置于所述透镜的下方以接收所述透镜所汇聚的光的感光部，搭载排列成直线的感光部的传感器基板，容纳上述具有照射角度的光源、透镜以及传感器基板的框架，设置在所述框架上部且用于搭载原稿的透光板。