專利名稱：棒狀光導(dǎo)器和含有棒狀光導(dǎo)器的照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀等的棒狀光導(dǎo)器，并且涉及一種含有該棒狀光導(dǎo)器的照射裝置。
傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀等采用一個像圖象傳感器那樣的圖象讀取裝置讀取對象。一種這樣的圖象讀取裝置包括一個光通路長度較短的接觸式圖象傳感器，使圖象傳感器容易地插入那些機(jī)器和掃描儀中。
接觸式圖象傳感器讀取對象的一部分，該部分被一個照射裝置照亮到讀取對象所需要的亮度。該部分對象在一條形范圍內(nèi)被照射，該范圍在主掃描方向即它的縱向上相當(dāng)長，而在垂直于主掃描方向的輔助掃描方向上較短。
為了照亮這樣一個窄的條形范圍，迄今為止，這種照射裝置包括通過電線連接或焊接形式安裝在印刷線路板上的一排LEDs(發(fā)光二極管)。該排發(fā)光二極管往往對照射光造成浪費(fèi)，因?yàn)樾枰挠行Ч庵皇亲饔迷谛枰x取的那部分對象上的光。另外，在印刷線路板上安裝多個LEDs成本高、費(fèi)力和耗時。
日本特開專利公開號8-163320和10-126581的專利公開了一種有棒狀光導(dǎo)器的圖象傳感器。
如附圖7所示，公開的圖象傳感器包括安裝在保護(hù)套100里的棒狀光導(dǎo)器101。棒狀光導(dǎo)器101在垂直于它的縱向上有一個基本為矩形的截面形狀，該縱向在圖7中垂直于紙面。棒狀光導(dǎo)器101在角上有一個作為出口平面的斜面102。圖象傳感器還有一個例如發(fā)光二極管的發(fā)光元件(圖中未示出)安裝在棒狀光導(dǎo)器101的一個縱向端。從發(fā)光元件發(fā)出的光作為照射光從它的縱向端引入棒狀光導(dǎo)器101內(nèi)。當(dāng)照射光經(jīng)過棒狀光導(dǎo)器101傳播時被形成在棒狀光導(dǎo)器101一側(cè)的光分散光柵103分散。分散光從出口表面102發(fā)射并穿過一個支撐對象的玻璃蓋板104，到達(dá)放在玻璃蓋板104上的對象圖象表面。從圖象表面反射的光被一個棒透鏡組105會聚在一個讀取對象圖象的光電轉(zhuǎn)送器106上。
在上述傳統(tǒng)裝置中，光分散光柵103的形狀是為了減小光強(qiáng)度沿棒狀光導(dǎo)器101縱向即主掃描方向的不一致性。但是，在輔助掃描方向上的空間光強(qiáng)度分布依然有待改進(jìn)。
具體地說，除了由光分散光柵產(chǎn)生的分散光外，從具有矩形或類似形狀截面的棒狀光導(dǎo)器的出口平面發(fā)出的照射光還包含多個通路反射或在光導(dǎo)器分散的光，如附圖8所示。因此，這種照射光不能在輔助掃描方向上在被讀取圖形對象上達(dá)到最佳照亮狀態(tài)。
更具體地說，沒有凝聚作用和調(diào)節(jié)空間光強(qiáng)度分布峰值作用的傳統(tǒng)棒狀光導(dǎo)器，容易產(chǎn)生多重反射光和比從光分散光柵分散的光強(qiáng)度更大的分散光。這樣，在輔助方向上的空間光強(qiáng)度分布的峰值向棒狀光導(dǎo)器轉(zhuǎn)換，即向圖8中的右邊轉(zhuǎn)換，偏離棒透鏡組正上方上的位置。
上述缺陷可以通過縮短棒狀光導(dǎo)器101和棒透鏡組105之間距離得到一定程度的改善。但是，如果縮短棒狀光導(dǎo)器和棒透鏡組之間距離，那么來自棒狀光導(dǎo)器的照射光可以直接被玻璃蓋板104的表面反射，或被對象表面反射，假如對象是光亮的，結(jié)果光從被讀取圖象反射。
另一個解決方法是傾斜棒狀光導(dǎo)器101，使空間光強(qiáng)度分布的峰值移動到與棒透鏡組正上方的位置點(diǎn)成直線排列，也就是圖8中向右移。但是，這個方法效果不好，因?yàn)樗黾恿丝臻g光強(qiáng)度分布的范圍。
使出口平面凸出以便會聚被發(fā)射的照射光是已知的。但是，基于這個打算，將空間光強(qiáng)度分布的峰值調(diào)節(jié)到與棒透鏡組正上方的點(diǎn)成直線排列的位置是很困難的，而且圖象傳感器內(nèi)的可利用空間由凸出的出口平面限制。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種棒狀光導(dǎo)器，該光導(dǎo)器能夠使輔助掃描方向的空間光強(qiáng)度分布的峰值與被讀取圖象表面成直線排列。
本發(fā)明的另一目的是提供一種包括這種棒狀光導(dǎo)器的照射裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種棒狀光導(dǎo)器，反射從其具有內(nèi)表面的一端進(jìn)入的照射光，發(fā)射從位于其縱向上的一個出口平面反射的照射光，棒狀光導(dǎo)器具有在它的縱向上延伸的側(cè)面，該側(cè)面包括一個平坦的出口平面、一個其上設(shè)置有光分散光柵的平面、和一個從光分散光柵向出口平面反射分散光的反射曲面，該反射曲面有一個垂直于縱向并包括部分橢圓形的截面形狀，光分散光柵布置在橢圓形的一個焦點(diǎn)附近。
根據(jù)上述裝置，光分散光柵和被來自光分散光柵的分散光照射的圖象表面相互成聚焦關(guān)系，也就是說，來自光分散光柵的分散光可以會聚在被讀取圖象表面上。
照射光可以從棒狀光導(dǎo)器兩個相對端被引入。光分散光柵可以是任意需要的形狀。
布置有光分散光柵的平面可以包括橢圓形的主軸，出口平面可以包括橢圓形的輔軸。
布置有光分散光柵的平面可以包括橢圓形的主軸，出口平面可以包括一個傾斜于橢圓形輔軸的側(cè)邊。
布置有光分散光柵的平面可以包括一個平行于橢圓形輔軸的側(cè)邊，出口平面可以包括橢圓形的輔軸。
布置有光分散光柵的平面和出口平面可以是一個平面。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種照射裝置，包括一個保護(hù)套；一個棒狀光導(dǎo)器，反射從其具有內(nèi)表面的一端進(jìn)入的照射光，并發(fā)射從布置在其縱向出口平面反射的照射光，棒狀光導(dǎo)器具有沿其縱向延伸的側(cè)面，該側(cè)面包括一個出口平面、一個其上布置有光分散光柵的平面和一個從光分散光柵向出口平面反射分散光的反射曲面，該反射曲面有一個垂直于縱向并包括部分橢圓形的截面，光分散光柵布置在橢圓形的一個焦點(diǎn)附近，棒狀光導(dǎo)器裝在保護(hù)套內(nèi)并有露在外面的出口平面和發(fā)射光的光發(fā)射裝置，光發(fā)射裝置安裝在棒狀光導(dǎo)器的一端，光分散光柵從棒狀光導(dǎo)器的端部向另一端逐漸變寬或光分散光柵包括多個至少在棒狀光導(dǎo)器端部附近的離散元件。
當(dāng)結(jié)合附圖描述本發(fā)明的作為例子的較佳實(shí)施例時，本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從下面描述中更加顯然。


圖1是本發(fā)明的一個含有照射裝置的圖象讀取裝置的斷面圖；圖2是本發(fā)明的一個棒狀光導(dǎo)器的透視圖；圖3是棒狀光導(dǎo)器側(cè)視圖，表明照射光是怎樣被反射的；圖4是與圖3相似的圖，表示本發(fā)明另一實(shí)施例的棒狀光導(dǎo)器；圖5是與圖3相似的圖，表示本發(fā)明又一實(shí)施例的棒狀光導(dǎo)器；圖6是與圖3相似的圖，表示本發(fā)明再一實(shí)施例的棒狀光導(dǎo)器；圖7是傳統(tǒng)圖象讀取裝置的斷面圖；和圖8是表示傳統(tǒng)圖象讀取裝置中空間光強(qiáng)度分布的圖。
如圖1所示，本發(fā)明的一個含有照射裝置的圖象讀取裝置包括一個在其相對表面確定有凹槽2、3的框架1、一個設(shè)置在凹槽2內(nèi)并包含一透明棒狀光導(dǎo)器4的保護(hù)外套5、一個設(shè)在凹槽2內(nèi)并蓋在凹槽開口端的玻璃蓋板6、一個設(shè)在凹槽3內(nèi)并蓋住其開口端和支撐一傳感器7的底板8，和一個安在框架1內(nèi)并位于凹槽2、3之間的棒透鏡組9。
棒狀光導(dǎo)器4最好由高的光傳送性的合成樹脂制成，例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯等，或由高的光傳送性的光學(xué)玻璃制成。
如圖2和3所示，棒狀光導(dǎo)器4在垂直于它的軸向方向上是部分橢圓截面形。尤其是，棒狀光導(dǎo)器4的截面形狀包括四分之一橢圓形，而棒狀光導(dǎo)器4具有的側(cè)面包括一個將橢圓的主軸的包括在內(nèi)平面10、一個將橢圓輔軸包括在內(nèi)的平面11、和一個包含橢圓的一個周邊的曲面12。平面10、11相互鄰接并有90度空間夾角。
一個光分散光柵布置在平面10上。由于曲面12形成橢圓的一部分，如果將曲面12看作一個凹面鏡，那么曲面12的焦點(diǎn)呈現(xiàn)在平面10上。光分散光柵13與曲面12的焦點(diǎn)成直線排列而形成。尤其是，因?yàn)楣夥稚⒐鈻?3有一寬度，所以它在曲面12焦點(diǎn)附近形成。
光分散光柵13通過印刷一種白色涂料形成。但是，光分散光柵13可以根據(jù)使用的光的波長由除白色以外的各種任意顏色形成。例如，如果圖象讀取裝置用于傳真機(jī)，那么由于許多傳真機(jī)用570nm波長的光，所以光分散光柵13應(yīng)當(dāng)用有該波長的顏色形成。光分散光柵13可以由在平面10上粘一層所要求的顏色的薄膜而形成。
光分散光柵13包括一連串間隔的不連續(xù)光帶，該光帶從光照裝置14例如發(fā)光二極管所處的棒狀光導(dǎo)器4的一端向另一端逐漸變小。這種構(gòu)造的光分散光柵13能夠?qū)魻罟鈱?dǎo)器4的軸向的分散光量保持不變。光照裝置14固定在保護(hù)外套5內(nèi)。
為了在軸向保持不變的分散光量而由此減低光強(qiáng)度的不規(guī)則性，光分散光柵13可以包括一個伸長的光帶，該光帶從棒狀光導(dǎo)器4的一端向另一端逐漸變寬。另一方面，光分散光柵13可以包括一連串有間隔的不連續(xù)光帶，該間隔從棒狀光導(dǎo)器4的一端向另一端逐漸變小，該光帶從棒狀光導(dǎo)器4的一端到另一端逐漸變寬。
圖1到圖3所示的圖象讀取裝置按如下操作由光照裝置14產(chǎn)生的光進(jìn)入透明棒狀光導(dǎo)器4，被設(shè)置在平面10上的光分散光柵13分散，被曲面12反射，最后被從作為一個出口平面的平面11發(fā)射出去。被發(fā)射出去的光然后通過玻璃蓋板6被轉(zhuǎn)送，并作用在被讀取的對象15的圖象表面16上。從圖象表面16被反射的光被棒透鏡組9會聚到傳感器7上，該傳感器讀取對象15的圖象。
由于光分散光柵13設(shè)置在作為凹面鏡的曲面12的焦點(diǎn)附近，被曲面12反射并從平面11發(fā)射的分散光在一個預(yù)定的會聚位置會聚。如果預(yù)定會聚點(diǎn)和圖象表面16相互成直線排列，那么，如圖3所示，來自光分散光柵13的分散光完全落入圖象表面16上而沒有一點(diǎn)浪費(fèi)，這樣使得在輔助掃描方向的空間光強(qiáng)度分布均勻。
圖4到6類似于圖3，表示本發(fā)明其他實(shí)施例的棒狀光導(dǎo)器。
根據(jù)圖4中的實(shí)施例，一個棒狀光導(dǎo)器4具有一個包括橢圓的一部分的部分橢圓形截面。棒狀光導(dǎo)器4有一個將橢圓的主軸包括在內(nèi)的平面10、一個從橢圓的輔軸轉(zhuǎn)動一角度的平面11、和一個包含橢圓周邊的曲面12。光分散光柵13放在表面10上。平面11作為一出口平面。平面10、11相互鄰接并成小于90度的夾角。這樣與平面10成空間角度的平面11能夠依靠被讀取的圖象表面位置變換焦點(diǎn)位置。
根據(jù)圖5中的實(shí)施例，一棒狀光導(dǎo)器4有一個包括橢圓的一部分的部分橢圓截面形狀。棒狀光導(dǎo)器4有一個平行于橢圓輔軸設(shè)置的平面17和一個包括橢圓周邊的曲面12。光分散光柵13放在平面17上，該平面也是作為一個出口平面。橢圓形的焦點(diǎn)呈現(xiàn)在平面17上，該橢圓形的一部分形成曲面12，光分散光柵13安置在曲面12的焦點(diǎn)附近。被光分散光柵17分散并從平面17發(fā)射的照射光會聚在棒狀光導(dǎo)器4外部的某一會聚點(diǎn)。如果圖象表面與會聚點(diǎn)成直線排列，那么圖象表面能夠以不變的光強(qiáng)度分布被有效地照射。
根據(jù)圖6所示的實(shí)施例，一個棒狀光導(dǎo)器4有一個包含橢圓的一部分的部分橢圓截面形狀。棒狀光導(dǎo)器4有一個平行于橢圓輔軸并作為一個出口平面的平面11、一個包含橢圓一個周邊的曲面12、和一個平行于橢圓輔軸設(shè)置并支撐光分散光柵13的平面18。橢圓的焦點(diǎn)呈現(xiàn)在平面18上，該橢圓的一部分形成曲面12，平面18相當(dāng)于圖5中的平面17。
上述實(shí)施例可以按不同方式改變。在圖3和4的實(shí)施例中，平面10與橢圓的主軸成直線排列。但是，在光分散光柵13位于橢圓焦點(diǎn)附近的范圍內(nèi)時，平面10和橢圓的主軸不需要相互成直線排列。
在圖5的實(shí)施例中，當(dāng)光分散光柵13位于包括曲面12作為其一部分的橢圓的焦點(diǎn)附近的范圍內(nèi)時，平面17不需要平行于橢圓輔軸延伸。
在圖6的實(shí)施例中，平面18和平面11不需要平行于橢圓輔軸延伸。平面18可以有斜的或圓的端部，或不需要由單一平面組成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于在棒狀光導(dǎo)器一側(cè)上的光分散光柵和被分散光從光分散光柵照射的被讀取圖象表面相互保持聚焦關(guān)系，所以使得空間光強(qiáng)度分布的峰值與直接位于棒透鏡組上方的被讀取圖象表面成直線排列。
因?yàn)榉稚⒐鈺鄣奈恢命c(diǎn)可以通過改變棒狀光導(dǎo)器的反射曲面來調(diào)整，所以通過使光分散光柵和圖象表面相互成聚焦關(guān)系就很容易做到這樣的調(diào)整。
由于光分散光柵和圖象表面相互保持聚焦關(guān)系，因此可以通過改變光分散光柵寬度很容易地調(diào)整圖象表面被分散光照射的區(qū)域。
雖然上面具體說明和描述了本發(fā)明的某些較佳實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)推定在其上所做的各種改變和修改均不背離權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1．一種棒狀光導(dǎo)器，反射從其具有內(nèi)表面的一端進(jìn)入的照射光，并且發(fā)射從它的一個沿縱向設(shè)置的出口表面反射的照射光，所述棒狀光導(dǎo)器具有沿其縱向延伸的側(cè)面，所述側(cè)面包括一個出口平面，一個布置有一光分散光柵的平面，和一個從所述光分散光柵向所述出口平面反射分散光的反射曲面，所述反射曲面在垂直所述縱向上有一個截面形狀，該截面形狀由一橢圓形的一部分組成，所述光分散光柵在所述橢圓形的焦點(diǎn)附近布置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒狀光導(dǎo)器，其特征在于，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括所述橢圓形的主軸。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒狀光導(dǎo)器，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括所述橢圓形的主軸，和所述出口平面包括一個傾斜于所述橢圓形的輔軸的一個邊。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒狀光導(dǎo)器，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括一個平行于所述橢圓形的輔軸的一個邊。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒狀光導(dǎo)器，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面和所述出口平面由一個單一平面組成。
6．一種照射裝置包括一個保護(hù)套；一個棒狀光導(dǎo)器，反射從其具有內(nèi)表面的一端進(jìn)入的照射光，并且發(fā)射從它的一個沿縱向設(shè)置的出口表面反射的照射光，所述棒狀光導(dǎo)器具有沿其縱向延伸的側(cè)面，所述側(cè)面包括一個出口平面，一個設(shè)置有一光分散光柵的平面，和一個從所述光分散光柵向所述出口平面反射分散光的反射曲面，所述反射曲面在垂直所述縱向上有一個截面形狀，該截面形狀由一橢圓形的一部分組成，所述光分散光柵在所述橢圓形的焦點(diǎn)附近布置；有所述外露的出口平面的所述棒狀光導(dǎo)器安裝在所述保護(hù)套內(nèi)；及發(fā)射光的光發(fā)射裝置，所述光發(fā)射裝置安裝在所述棒狀光導(dǎo)器的一端；所述光分散光柵從所述棒狀光導(dǎo)器的所述端向它的另一端逐漸變寬。
7．一種照射裝置，包括一個保護(hù)套一個棒狀光導(dǎo)器，反射從其具有內(nèi)表面的一端進(jìn)入的照射光，并且發(fā)射從它的一個沿縱向設(shè)置的出口表面反射的照射光，所述棒狀光導(dǎo)器具有沿其縱向延伸的側(cè)面，所述側(cè)面包括一個出口平面，一個布置有一光分散光柵的平面，和一個從所述光分散光柵向所述出口平面反射分散光的反射曲面，所述反射曲面在垂直所述縱向上有一個截面形狀，該截面形狀由一橢圓形的一部分組成，所述光分散光柵在所述橢圓形的焦點(diǎn)附近布置；有所述外露的出口平面的所述棒狀光導(dǎo)器安裝在所述保護(hù)套內(nèi)；及發(fā)射光的光發(fā)射裝置，所述光發(fā)射裝置安裝在所述棒狀光導(dǎo)器的一端；所述光分散光柵包括多個至少在所述棒狀光導(dǎo)器的所述端附近的分散元件。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的照射裝置，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括所述橢圓形的主軸。
9．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的照射裝置，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括所述橢圓形的主軸，和所述出口平面包括傾斜于所述橢圓形的一個輔軸的一個邊。
10．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的照射裝置，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面包括平行于所述橢圓形的輔軸的一個邊。
11．根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的照亮裝置，其中，設(shè)置有所述光分散光柵的所述平面和所述出口平面由一個單一表面組成。
全文摘要
一個光分散光柵設(shè)置在一個作為凹鏡面的曲面焦點(diǎn)附近。被曲面反射和從一平面發(fā)射的分散光在一預(yù)先確定的聚焦點(diǎn)會聚。如果該預(yù)先確定的聚焦點(diǎn)和被讀取的圖象表面相互成直線排列,那么從光分散光柵來的分散光沒有損失地全部落在圖象表面上,這樣使得空間光強(qiáng)度在輔助掃描方向上均勻分布。
文檔編號F21S2/00GK1298125SQ00138068
公開日2001年6月6日 申請日期2000年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者池田誠 申請人:日本板硝子株式會社