掃描儀照明系統和方法
2023-05-23 10:53:01
專利名稱：掃描儀照明系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及掃描儀系統和方法。
背景技術：
掃描儀在檢測例如基片的物品上的形狀、圖像和文本是有益的。從掃描儀輸出的數字和模擬信號由計算機和其他設備採用以將形狀、圖像和文件轉化為數字圖像、文本文件、數字編碼等。這使得掃描儀更小、更便宜和更可靠是一直存在的需求。
發明內容
在此根據實施例的用於掃描儀的照明裝置包括壓板、將光導向壓板的光源和作為壓板的一部分的或與壓板直接光學接觸的液晶散射器。液晶散射器具有可尋址的液晶區域，其中該液晶區域允許壓板的光的抽出區域(從壓板區域發出的光)可尋址。更特別的，一個或多個液晶帶被激勵(製成為非透明狀)，與非激勵的(為透明狀)帶相鄰從而產生一發光區域。成像系統獲得光，該光從基板(文件)反射並經過與非透明狀的液晶帶相鄰(或位於兩者之間)的非激勵液晶帶(透明狀)。
液晶散射器的被尋址元件是不同的，因此發光區域沿著壓板的長度隨著時間移動(運動)。這種發光區域的移動與成像系統的移動是一致的，從而只有基板的位於成像系統上方的部分被照明。當其沿著壓板的長度移動以允許成像系統連續檢測文件的不同部分時，由被激勵的液晶區域引起的發光區域從壓板的一端延伸到相對的壓板的另一端。
該掃描儀的實施例包括這樣一種照明裝置。在這種掃描儀中，壓板適用於支撐被掃描的文件。光源將光導向壓板和在壓板內光經過全內反射(TIR)。可移動的成像系統相鄰於散射器或壓板的液晶部分定位。因此，液晶部分位於壓板和成像系統內部部分之間。被尋址的液晶元件用於阻止TIR並引起一個或多個光區域(帶、縫隙等)從壓板經過到達文件，從而使得僅照明文件的一部分。
液晶散射器或壓板可包括適於改變透明度的多個縱向液晶區域部分或適於改變透明度的多個矩形液晶區域。液晶散射器的平面尺寸大致與壓板的平面尺寸相當。這些和其他特徵描述於下列各種實施系統和方法的實施例的詳細的描述中，或可以從中明顯看出。
參見附圖，以下詳細描述系統和方法的各種示範性實施例，其中圖1為一掃描儀的橫截面示意圖；圖2為一掃描儀的橫截面示意圖；圖3為一掃描儀的透視示意圖；圖4為一掃描儀的透視示意圖；圖5為一液晶散射器的頂視示意圖；圖6為一液晶散射器的頂視示意圖；圖7為一掃描儀的透視示意圖；圖8為和壓板一起使用的光源的橫截面示意圖；以及圖9為和壓板一起使用的光源的橫截面示意圖。
具體實施例方式
當以下參見掃描儀描述下列實施例時，應當理解在此的實施例並不嚴格局限於掃描儀。相反地，本公開預期的是檢測來自基板的光的任何設備。
圖1和2為橫截面圖，而圖3為同樣的掃描設備的透視圖。如圖1所示，在此根據實施例的用於掃描儀100的照明裝置，包括壓板102、將光106導向壓板102的光源104和與壓板102直接光學接觸的液晶散射器108(具有液晶區域116)。或者，如圖4所示，液晶區域116可包含在壓板102內以作為壓板102的構成整體的一部分。因此，液晶區域116位於壓板102的底部(或作為底板的一部分)，並位於基板112(其位於壓板102頂部)和成像系統118之間。
如圖1所示，從光源104產生的光106在壓板102內部反射。如以下解釋的，這種內部反射(全內反射(TIR))是被有意阻止的(在圖2)以允許光200從壓板102的限定位置中射出。阻止TIR的概念是公知的，並例如在美國專利5,841,916和美國專利公開說明書2004/0146188中進行了解釋，這些公開物在這裡引入作為參考。這裡的實施例將阻止TIR技術應用於掃描儀的壓板上。
液晶散射器108可包括多個縱向矩形區域部分116(如圖5所示)，多個矩形像素130(如圖6所示)，或其他合適的適於改變透明度的幾何圖形。液晶裝置和他們各種製造過程的詳細說明在美國專利5418631中做了解釋，該公開在這裡全文引入作為參考。
液晶部分116(圖5)和矩形部分130(圖6)是可獨立尋址(可獨立控制的)的液晶材料的區域。因此，一個矩形帶116或矩形像素130液晶部分可單獨激勵或非激勵，而不考慮依據相鄰部分是否激勵。液晶散射器108的平面尺寸與壓板102的平面尺寸基本相當。
在這一解釋中，當非激勵(不施加電壓)時，液晶部分116和像素130為透明狀，而當激勵(施加電壓)時，其為漫反射；但是，如本領域普通技術人員所理解的，具有相同的效果的相反的極性系統可被使用。非激勵的區域116和像素130為透明狀，因為從光源104發出的光線106的大部分都在壓板102內發生全內反射，所以位於壓板102上的文件112將不會被充分照明。激活區域116和像素130使得區域116或像素130成為漫反射，導致在壓板102的區域內的光線200的散射(阻止在壓板102區域內的TIR)。
舉例來說，圖2中的區域114顯示為被激勵，其引起光線(圖2中的箭頭200)散射並從壓板102中射出。如上所解釋的，這阻止了部分114上方的區域內的壓板102內的全內反射，導致了只有部分114上方並直接相鄰的文件112的區域被光200照明。因此，光線200的散射照明了直接在激勵液晶區域114的上方並與其相鄰的文件112的部分。這些光線200照明基板112並通過壓板(如箭頭202所示)向成像系統118反射。
如圖2所示，一個或多個的液晶區域114被激勵(製成為非透明狀)，與非激勵的(為透明狀)帶相鄰從而產生一發光區域或光線200通過壓板102傳送的光區域。成像系統118獲取從基板(文件)112反射並從與非透明的液晶區域114直接接觸(或位於兩者之間)的非激勵(透明)液晶帶中通過的光202。當如圖2所示的兩個液晶區域114顯示為被激勵時，本領域的普通技術人員應當理解，依靠基板112的特殊形式和掃描儀100設計使用的成像系統118，只有一個區域114可被激勵，或在透明區域的每一側上的多個區域114可被激勵。
被尋址元件116的激勵是不同的，使得沿著壓板的長度發光區域隨著時間移動(運動)。這種發光區域的移動與成像系統118的移動是一致的，從而只有基板的位於光傳感器118上方的部分被照明。因此，當成像系統118靠近時，每個液晶區域116被激勵。當成像系統118開始在激勵區域116下通過時，區域116返回非激勵(透明)狀態，當其沿著壓板102的長度移動以允許成像系統118連續檢測文件112的不同部分，由激勵液晶區域114引起的照明區域從壓板102的一端延伸到相對的壓板102的另一端。
與液晶散射器108相鄰定位的成像系統118為可移動的，如圖中由箭頭表示的。光傳感器的討論和用於移動成像系統的結構在美國專利5,442,449中已經討論，該公開在這裡引入作為參考。
因此，如圖1-4所示，液晶區域116允許只有一有限定寬度(例如照明區域)的光(由箭頭200代表)通過壓板102傳輸到文件112。圖5所示的液晶區域116以一個單獨的方向、平行於光源104和成像系統118，被圖案化以形成照明區域(帶)。圖6所示的液晶像素130的陣列，同樣地允許基本為矩形(例如正方形)區域的光從壓板102傳輸以照明文件112。
圖6中的陣列可用於通過同時激活像素130的全部行(或列)以產生照明帶。關於圖6所示的陣列，獨立的像素130可被激活以補償在成像系統、光源、壓板等存在的非均勻性。軸向照明分布可通過激活圖6所示的液晶矩陣中的適宜的數量的像素130調整到最適宜的均勻性。更特別的，當校準軸向照明分布時，成像系統118被周期性地激活以掃描完整的用白色壓板覆蓋包圍的壓板102(不存在文件)。圖6所示的陣列可調整為補償在如由成像系統118決定的照明分布中的非均勻性。也可將照明系統118通過被定位以觀察位於或鄰近於壓板102的校準帶122和在成像系統118響應內的非均勻性引起的調整以來周期性地校準。
因此，如上所示，用於文件掃描的照明系統使用在壓板玻璃102上(內)的圖案化液晶區域116、130以選擇性地照明文件112的正在被掃描的區域。當液晶區域116、130為非激勵時，他們變為透明，保持沿著壓板的全內反射。處於激勵狀態的區域中，液晶區域116、130變為漫反射，阻止了內反射，並引起光200從壓板102定向射出，照明文件112。
當成像系統118掃描文件112時，尋址選擇的液晶區域116、130允許光源104保持固定，簡化了光源104的安裝和發動。通過將光源104包裹在固定位置，掃描光學器件118可製造成更小且更結實，而在壓板102或散射器108中使用更小的縫隙，允許更簡單的能量提供給用於成像系統118的發動。
圖7-9為可選擇的實施例以用於解釋可使用不同的光結構，因為液晶區域116、130允許光源被固定(不可移動的)。圖7中的實施例包括位於壓板102相對兩側的兩個光源104。此外，這個實施例解釋了校準帶122可位於不同的點，例如與光源104相鄰。光源可包括任何形式的光發射器80，例如白熾燈、發光二極體(LED)、雷射等，如圖8和9所示。此外，如圖8和9所示，光源80可設置在壓板102的外部或在壓板102的凹槽90內。
上面通過結合不同的示範性實施例描述了本發明，可以理解，很多選擇、調整和變化對本領域熟練技術人員是顯而易見的。因此，該申請意在囊括落在該精神和範圍內的所有的如選擇、調整和變化。
權利要求
1.一種照明裝置，包括壓板；將光導向所述壓板的光源；以及與所述壓板的底部相鄰的液晶部分，其中所述液晶部分適於選擇性地產生從所述壓板射出光的區域。
2.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述液晶部分還適於沿著所述壓板長度隨著時間移動所述光區域。
3.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述光區域從所述壓板的一端延伸到相對的所述壓板的另一端。
4.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述液晶部分包括適於改變透明度的多個縱向部分。
5.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述液晶部分適於允許在同一時間少於全部的所述液晶部分為漫反射。
6.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述液晶部分包括適於改變透明度的多個矩形像素。
7.如權利要求1所述的照明裝置，其特徵在於，所述液晶部分的平面尺寸與所述壓板的平面尺寸大致相當。
8.一種掃描儀，包括壓板；將光導向所述壓板的光源；與所述壓板相鄰的液晶散射器；以及與所述液晶散射器相鄰的光傳感器，其中所述液晶散射器位於所述壓板和所述光傳感器之間，以及所述液晶散射器適於產生從所述壓板射出光的區域。
9.如權利要求8所述的掃描儀，其特徵在於，所述光傳感器適於沿著所述壓板的長度移動，且結合所述光傳感器的移動，所述液晶散射器還適於沿著所述壓板長度隨著時間移動所述光區域。
10.如權利要求8所述的掃描儀，其特徵在於，所述光區域平行於所述光傳感器的長度平行延伸。
11.如權利要求8所述的掃描儀，其特徵在於，所述液晶散射器包括適於改變透明度的多個縱向部分。
12.如權利要求11所述的掃描儀，其特徵在於，所述液晶散射器適於允許在同一時間少於全部的所述液晶部分為漫反射。
13.如權利要求8所述的掃描儀，其特徵在於，所述液晶散射器包括適於改變透明度的多個矩形像素。
14.如權利要求8所述的掃描儀，其特徵在於，所述液晶散射器的平面尺寸與所述壓板的平面尺寸大致相當。
15.一種文件掃描儀，包括適於支撐將被掃描的文件的壓板；將光導向所述壓板的光源；在所述壓板內的液晶部分；以及與所述液晶部分相鄰的光傳感器，其中所述液晶部分適於產生從所述壓板射出光的區域。
16.如權利要求15所述的文件掃描儀，其特徵在於，所述光傳感器適於沿著所述壓板的長度移動，且結合所述光傳感器的移動，所述液晶散射器還適於沿著所述壓板長度隨著時間移動所述光區域，以允許所述光傳感器順序地感測所述文件的各部分。
17.如權利要求15所述的文件掃描儀，其特徵在於，所述光區域平行於所述光傳感器的長度平行延伸。
18.如權利要求15所述的文件掃描儀，其特徵在於，所述液晶部分包括適於改變透明度的多個縱向部分。
19.如權利要求15所述的文件掃描儀，其特徵在於，所述液晶部分包括適於改變透明度的多個矩形像素。
20.如權利要求15所述的文件掃描儀，其特徵在於，所述其中所述液晶部分的平面尺寸與所述壓板的平面尺寸大致相當。
全文摘要
一種掃描儀包括照明裝置和適於支撐被掃描的文件的壓板。光源將光導向壓板和在壓板內光經過內反射。可移動的光傳感器鄰近壓板的位置定位。位於文件和光傳感器之間的液晶部分導致了從壓板到文件經過的光的區域，從而只照明文件的一部分。
文檔編號F21V8/00GK1812466SQ20051013805
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月8日 優先權日2004年12月9日
發明者R·P·赫爾洛斯基, D·E·普羅克託爾, C·J·小烏爾索 申請人:施樂公司