具有階形光學元件的文件照明器的製作方法

2023-10-22 18:39:32 1

專利名稱：具有階形光學元件的文件照明器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於比如在傳真機和數字複印機中照射供數字記錄用的硬拷貝文件的照明裝置。
背景技術：
設計一種掃描儀的照明器時，存在尤其沿著文件的窄條均勻照射和在窄條上提供適當的照射分布的挑戰。照明區域中的照度級不規則，會導致圖像數據中存在缺陷。美國專利6236470對掃描儀照明器的設計工藝作了概述。
一類已知的用於各種設備環境下的照明器包括一個透光元件，其利用內反射以引導來自一個或多個點光源的光線，從而以基本平行的光線自該元件的出口表面顯現。具體來說，用於該目的的已知形體有複合拋物形聚光器或稱CPC；美國專利5255171和美國專利申請公開2004/0131157披露了CPC的應用。

發明內容
根據一個方面，提供了一種光學元件，它包括一種具有預定折射率的透光材料。該光學元件限定了第一主表面和第二主表面，它們基本上共同形成通過其一部分的CPC；一個安置在該第一主表面與第二主表面之間的基本呈平面的出口表面；以及一個與該出口表面相對置的背襯結構。背襯結構限定了多個成一線性陣列排列的小平面表面。自第一主表面與第二主表面之間安置的光源發出的光線自其中一個的小平面表面反射並基本上與出口表面垂直地射出。
根據另一個方面，提供了一種掃描文件的裝置，包括一個支承至少一部分文件的壓板；一個光源；以及一個將光線自光源引導至壓板的光學元件。光學元件包括一種具有預定折射率的透光材料。該光學元件限定了第一主表面和第二主表面，它們基本上共同形成通過其一部分的CPC；一個安置在該第一主表面與第二主表面之間的基本呈平面的出口表面；以及一個與該出口表面相對置的背襯結構。背襯結構限定了多個成一線性陣列排列的小平面表面。自第一主表面與第二主表面之間安置的點光源發出的光線自其中一個的小平面表面反射並基本上與出口表面垂直地射出。


圖1是一文件掃描儀的簡化正視圖；圖2是一光學元件獨立的透視圖；圖3是該光學元件獨立的平面圖；圖4是穿過圖3中線4-4的圖3光學元件一部分的剖面圖。
具體實施例方式
圖1是一文件掃描儀的簡化正視圖。圖中提供了一個壓板100，該壓板100可具有不同的部分，文件頁張可位於其上以從中記錄。壓板100還聯接有總體上用102表示的文件處理器，其可以是本領域已知的任何設計類型。文件處理器順序地將來自一個多頁原始文件的頁張送過一個掃描頭，該掃描頭包括一個照明器，該照明器包括一個光學元件10、至少一個光源20以及一個光敏裝置30。照明器照射文件的窄條，同時包括一個或多個光敏傳感器的線性陣列的光敏裝置30記錄反射的光線(典型地為別的插在壓板100與光敏裝置30之間的未示出的透鏡)。掃描頭可安裝在活動的滑架40上，以記錄反射自位於壓板100的主要部分上的頁張上的圖像的光線。光學元件是與正記錄的文件表面成一個30-45度角度地布置的。
圖2是光學元件10獨立的剖面圖。光學元件10包括一種具有預定折射率的材料。光學元件10限定了第一主表面12、第二主表面14、出口表面16以及一般所稱的「背襯表面」18。在該實施例中，背襯表面18限定了多個均用50表示的小平面表面，它們之間以不連續的表面52隔開，並在總體上形成相對於光學元件10的中心線對稱的弧。此外，至少在第一主表面12中限定有一個空腔60，其適於接納側面發射的光源，比如LED或其它點光源(空腔60還是到達第二主表面14的通孔)。
圖3是光學元件10的平面圖，示出了一些自安置在空腔60中的光源20發出的光路L。正如可從圖中看出的那樣，每個獨立的小平面表面50被構造成自空腔60反射光線並引導光束，於是光束就自出口表面16基本垂直地射出。總體的理想效果是，光線基本均勻分布地通過出口表面16的整個區域，或沿出口表面16的長度延伸的至少一部分。
根據具體執行的情況，每個小平面表面50可通過內部全反射將光線引導通過出口表面16。此外，每個不連續表面52的形狀可加以修整(比如調整其與相鄰表面所成的相對角度)，以最大程度地減少相鄰的小平面表面50之間的損失。
圖4是通過圖3中線4-4的圖3光學元件一部分的剖面圖。第一主表面12和第二主表面14大體上為拋物形，如圖所示地通向出口表面16。這些主表面12、14還有助於將光線自光源20導向出口表面16。在一個實施例中，拋物形表面大體上形成本領域中所知曉的複合拋物形聚光器或稱CPC，其利用內部全反射來以理想的方式引導光線。在整個操作中，源自光源20的光線通過內部全反射由形成背襯結構18的每個小平面表面50反射。反射的光線接著由基本拋物形的表面12、14引導，以按照基本對準的方式自出口表面射出。
因為特定的平面表面50與出口表面16之間的長度不同，所以各個橫剖面(圖4中所示的剖面是一個實例)可不全都顯示真正的CPC光學特徵，但即便是在光學元件端部的表面12、14大體彎曲的形狀仍有助於以理想的方式將光線引導通過出口表面16。
權利要求
1.一種光學元件，包括一種具有預定折射率的透光材料，限定了第一主表面和第二主表面，它們基本上共同形成通過其一部分的CPC；一個安置在該第一主表面與第二主表面之間的出口表面；一個與該出口表面相對置的背襯結構，該背襯結構限定了多個成一線性陣列排列的小平面表面，由此自第一主表面與第二主表面之間安置的光源發出的光線自其中一個的小平面表面反射並引導以基本上與出口表面垂直地射出。
2.如權利要求1所述的光學元件，還限定了安置在相鄰的小平面表面之間的不連續表面。
3.如權利要求1所述的光學元件，背襯結構中的小平面表面基本上限定了一條弧。
4.一種掃描文件的裝置，包括一個支承至少一部分文件的壓板；一個光源；一個將光線自光源引導至壓板的光學元件，該光學元件包括一種具有預定折射率的透光材料並限定了第一主表面和第二主表面，它們基本上共同形成通過其一部分的CPC；一個安置在該第一主表面與第二主表面之間的出口表面；和一個與該出口表面相對置的背襯結構，該背襯結構限定了多個成一線性陣列排列的小平面表面，由此自第一主表面與第二主表面之間安置的光源發出的光線自其中一個的小平面表面反射並引導以基本上與出口表面垂直地射出。
全文摘要
一種掃描文件的裝置包括一個支承至少一部分文件的壓板；一個光源；以及一個將光線自光源引導至壓板的光學元件。該光學元件限定了多個成一線性陣列排列的小平面表面。自光源發出的光線自其中一個的小平面表面反射並基本上與出口表面垂直地射出。
文檔編號H04N1/028GK101059581SQ20071009668
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月23日 優先權日2006年4月21日
發明者R·P·赫爾洛斯基, J·C·坦頓, D·E·普羅克託爾, E·杜德利 申請人:施樂公司