專利名稱：一種照射物體上掃描區(qū)域的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及光掃描儀，更具體地說(shuō)涉及可提高照明度的光源組件。
對(duì)光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光敏檢測(cè)器上面的圖像光線進(jìn)行檢測(cè)的光敏檢測(cè)器可以是一種電荷耦合器件(CCD)，不過(guò)其它種類的器件也可以使用。典型的電荷耦合器件可以包括一排獨(dú)立的單元或“像素”，每個(gè)單元收集或積累在光照射下產(chǎn)生的電荷。由于積聚在任一給定單元或像素中的電荷數(shù)量與光照射的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間有關(guān)，所以電荷耦合器件可以用來(lái)檢測(cè)聚焦在它上面圖像的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)。
術(shù)語(yǔ)“圖像光線”在這里是指由光學(xué)系統(tǒng)聚焦在檢測(cè)器陣列表面上的光線。取決于掃描儀的類型和文件的種類，圖像光線可以從被掃描文件或物體上反射，也可以透過(guò)物體或文件。圖像光線可以按三個(gè)步驟轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。首先，電荷耦合器件檢測(cè)器中的每個(gè)像素將其接收到的光線轉(zhuǎn)換成電荷。接著，用模擬放大器將來(lái)自像素的電荷轉(zhuǎn)換成模擬電壓。最后，模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器使模擬電壓數(shù)字化。于是就可以按要求處理和/或儲(chǔ)存數(shù)字信號(hào)。
雖然上述類型的光掃描儀是眾所周知的并已經(jīng)使用了多年，但它們并不是沒(méi)有問(wèn)題。比如，由掃描儀產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量通常是與提供給掃描區(qū)域的照明度質(zhì)量有關(guān)的。如果照明度不夠亮，結(jié)果可能是圖像數(shù)據(jù)中有過(guò)多的無(wú)用數(shù)據(jù)而顯示出“雪花效應(yīng)”。如果照明度沿掃描行長(zhǎng)度不能基本上均勻還可能導(dǎo)致其它問(wèn)題。在這種情況下，所得到的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量可能沿掃描行長(zhǎng)度發(fā)生變化。照明度的過(guò)度變化甚至可以導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)的“丟失”。
如果照明系統(tǒng)應(yīng)用于電池供電的(如便攜式)圖像掃描儀，還可能產(chǎn)生其它問(wèn)題。比如，為了將電池耗用功率減到最小，大多數(shù)便攜式圖像掃描儀設(shè)計(jì)成只提供產(chǎn)生良好圖象質(zhì)量所需的最小照明度。然而，令人遺憾的是這樣的低功率照明系統(tǒng)對(duì)于照明度變化只能提供很小的余量。因此，即使照明度有輕微的變化也有可能導(dǎo)致部分掃描行照明不足。許多照明系統(tǒng)中的另一個(gè)問(wèn)題是由光源產(chǎn)生的光線只有一小部分被用來(lái)照亮掃描區(qū)域。
還公開(kāi)了一種照射物體上掃描區(qū)域的方法，包括以下步驟提供帶有內(nèi)部反射面和出口縫隙的中空反射器；將準(zhǔn)直反射體布置在中空反射器的出口縫隙的附近；使許多光線照射到中空反射器的內(nèi)部反射面上，該內(nèi)部反射面反射其中一些光線，使之穿過(guò)中空反射器中出口縫隙，所述準(zhǔn)直反射體至少使一部分射出中空反射器中出口縫隙的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束。
能與照明系統(tǒng)10一個(gè)實(shí)施例一起使用的掃描儀12可以包括一大體上是矩形的外殼14，外殼14上設(shè)有透明臺(tái)板16。透明臺(tái)板16使得放置在透明臺(tái)板16上的物體18(圖4)，如一頁(yè)帶有書面文字或圖形的紙張，被設(shè)在掃描儀12外殼14中的成像裝置(未示出)掃描。掃描儀12產(chǎn)生表示掃描物體18的電子圖像數(shù)據(jù)信號(hào)(未示出)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，照明系統(tǒng)10安裝在可移動(dòng)地安裝在外殼14內(nèi)的滑架組件20上。其結(jié)構(gòu)可使滑架組件20從而使照明系統(tǒng)10可在透明臺(tái)板16下面通常沿位移路徑22前后移動(dòng)。與滑架組件20有效連接的滑架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)使滑架組件20在透明臺(tái)板16的下面(即沿位移路徑22)前后移動(dòng)，使得與掃描儀12相連的成像裝置(未示出)可以掃描放置在透明臺(tái)板16上的物體18。
現(xiàn)在主要參考圖2到4，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)10可以包括帶有內(nèi)部反射面26和出口縫隙28的中空反射器24。如下面所將要詳細(xì)介紹的，內(nèi)部反射面26一般最好由漫反射面構(gòu)成，使得入射其上的光線被散射或漫射到大角度范圍內(nèi)。光源30如熒光燈32以圖4所示方式安置在中空反射器24內(nèi)。照明系統(tǒng)10還包括鄰近中空反射器24出口縫隙28第一側(cè)36布置的第一反射體34。第二反射體38布置在中空反射器24出口縫隙28的第二側(cè)40鄰近。如下面所將要詳細(xì)介紹的，第一和第二反射體34和38由鏡面反射面構(gòu)成并大體上以不平行的間隔開(kāi)的關(guān)系布置，因此第一和第二反射體34和38至少使一部分穿過(guò)出口縫隙28的光線準(zhǔn)直而形成準(zhǔn)直光束42，見(jiàn)圖4。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在這里使用的術(shù)語(yǔ)“準(zhǔn)直”和“準(zhǔn)直光束”也表示部分準(zhǔn)直和部分準(zhǔn)直光束，因?yàn)槿魏螌?shí)際的光學(xué)系統(tǒng)都難以產(chǎn)生完全準(zhǔn)直的光束。
由照明系統(tǒng)10產(chǎn)生的準(zhǔn)直光束42照亮貼近透明臺(tái)板16放置的物體18上的掃描區(qū)域44，如圖4中清楚所示。成像系統(tǒng)(未示出)布置在掃描儀12中，因此成像系統(tǒng)接收到照亮的掃描區(qū)域44內(nèi)的掃描行54發(fā)出的圖像光線。
根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)10的顯著優(yōu)點(diǎn)是能夠提高掃描區(qū)域44的照明均勻度，因此總體上提高了由掃描儀12產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的綜合質(zhì)量。照明系統(tǒng)10還可以將更大部分的由光源30產(chǎn)生的光線照射到掃描區(qū)域44上。所以，照明系統(tǒng)10能夠用低功率光源來(lái)提供與使用較大功率光源的其它類型照明系統(tǒng)相同的照明度。
照明系統(tǒng)10還有其它的優(yōu)點(diǎn)。比如，除了將更多的光線照射到掃描區(qū)域44上之外，中空反射器24與第一和第二反射體34和38一起作為光線擋板以減小由光源30產(chǎn)生的漫射光，這些漫射光可能進(jìn)入掃描儀12的成像系統(tǒng)中。進(jìn)入掃描儀12成像系統(tǒng)的漫射光數(shù)量的減少可以提高所得到的掃描圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，中空反射器24中開(kāi)口的出口縫隙28更有利于光源30的冷卻。通過(guò)使中空反射器24的第一和第二端部60和62敞開(kāi)可以進(jìn)一步提高冷卻效果。
已經(jīng)簡(jiǎn)要地介紹了照明系統(tǒng)10，和在掃描儀12的應(yīng)用，及其一些比較重要的特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將詳細(xì)介紹照明系統(tǒng)10的各種實(shí)施例。不過(guò)，在進(jìn)行詳細(xì)介紹之前應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，雖然在此示出和介紹的照明系統(tǒng)10可用于本技術(shù)領(lǐng)域中眾知類型的平板掃描儀12，但是本發(fā)明的照明系統(tǒng)10并不限于任何具體類型或形式的成像裝置。比如，照明系統(tǒng)10也可以用于便攜式或手提式的成像或掃描裝置，乃至影印機(jī)或傳真機(jī)中。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到雖然在此示出和介紹的掃描儀12可用來(lái)掃描物體18，如帶有書面文字的文件，但并不限于任何具體類型的物體18。因此，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)10不應(yīng)該被認(rèn)為限于特定類型的掃描儀，也不應(yīng)該被認(rèn)為限于在本文示出和介紹的特殊應(yīng)用。
記住上述事項(xiàng)，在

圖1到4中示出了根據(jù)本發(fā)明照明系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例10，它可用于本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知類型的掃描儀12中。由于掃描儀在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，而且在此只是示出了可使用照明系統(tǒng)10的一種成像裝置的說(shuō)明性實(shí)例，因此將不會(huì)非常詳細(xì)地介紹可應(yīng)用本發(fā)明照明系統(tǒng)10的掃描儀12。然而，為了能夠更透徹地理解本發(fā)明的至少一種應(yīng)用，下面將簡(jiǎn)要地介紹掃描儀12。
在此示出和介紹的應(yīng)用實(shí)例中，掃描儀12可以包括通常是矩形的外殼14，帶有中間孔洞或開(kāi)口46，其大小可容納放置被掃描物體18的透明臺(tái)板16。只是作為示例來(lái)介紹，物體18可以由帶有書面文字或圖形的文件構(gòu)成，不過(guò)也可以使用其它物體。外殼14中還可以裝有適當(dāng)?shù)某上裣到y(tǒng)如線型掃描儀。比如，在此示出和介紹的實(shí)施例中，成像系統(tǒng)包括具有掃描儀技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知類型的反射線型掃描系統(tǒng)，其部件安裝在可移動(dòng)的滑架組件20上?；顒?dòng)滑架組件20可移動(dòng)地安裝在外殼14中，因此滑架組件20可以在透明臺(tái)板16的下面前后運(yùn)動(dòng)，使得成像系統(tǒng)能夠獲取放置在透明臺(tái)板16上的物體18的圖像。掃描儀12還可以設(shè)置其它類型的系統(tǒng)和裝置，比如特定應(yīng)用中所要求或必需的控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和滑架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。不過(guò)，由于如掃描儀12這樣的掃描儀在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，且由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在熟悉了本發(fā)明的內(nèi)容之后可以容易地提供與這種掃描儀有關(guān)的系統(tǒng)和裝置，因此在這里將不會(huì)更加詳細(xì)地介紹應(yīng)用本發(fā)明照明系統(tǒng)10的任何具體掃描儀所要求或必需的各種系統(tǒng)和裝置。
現(xiàn)在主要參考圖2到4，根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)10的第一個(gè)實(shí)施例可以安裝在滑架組件20上(圖1)，使得照明系統(tǒng)10可以在透明臺(tái)板16的下面前后運(yùn)動(dòng)，即大體上可沿位移路徑22運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種方式，照明系統(tǒng)10可以照亮放置在透明臺(tái)板上的物體18上的掃描區(qū)域44。見(jiàn)圖4。接著，當(dāng)活動(dòng)滑架20沿位移路徑22移動(dòng)時(shí)，照明系統(tǒng)10照亮物體18上成像裝置掃描的那些部分。
照明系統(tǒng)10包括中空反射器24，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，中空反射器24可以由大體上是細(xì)長(zhǎng)形的主體48構(gòu)成，其內(nèi)壁50構(gòu)成中空反射器24的內(nèi)部反射面26。內(nèi)壁50一般最好，但并不是必須，形成基本上是圓筒形的表面。因此，由內(nèi)壁50構(gòu)成的內(nèi)部反射面26將具有基本上是圓形的橫斷面和長(zhǎng)度52。細(xì)長(zhǎng)形主體48的長(zhǎng)度52最好與照亮的掃描區(qū)域44中的掃描行54的長(zhǎng)度基本上相同。
細(xì)長(zhǎng)形主體48的內(nèi)壁50設(shè)有軸向開(kāi)口或狹槽構(gòu)成的出口縫隙28。如下面所將要詳細(xì)介紹的，軸向開(kāi)口或狹槽的具體位置(即徑向位置)的選擇應(yīng)使得由照明系統(tǒng)10產(chǎn)生的至少部分準(zhǔn)直光束42可以照射到物體18的適當(dāng)位置。構(gòu)成出口縫隙28的軸向狹槽的圓弧度數(shù)的選擇應(yīng)使得由光源30產(chǎn)生并被內(nèi)部反射面26反射的大部分光線在被中空反射器24內(nèi)部58中的元件和材料吸收之前最終可以穿過(guò)出口縫隙28。舉例來(lái)說(shuō)，在通常是圓形橫斷面的內(nèi)部反射面26的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于軸向狹槽的圓弧可以在大約15度至50度的范圍之內(nèi)(最好為31度)?；蛘咭部梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用的要求而使用其它角度，這對(duì)于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在熟悉了本發(fā)明內(nèi)容之后是很容易知道的。
中空反射器24的出口縫隙28最好保持開(kāi)口，使得空氣易于在光源30周圍流動(dòng)，從而有助于光源30的冷卻。通過(guò)使構(gòu)成中空反射器24的細(xì)長(zhǎng)形主體48的端部60和62(圖2和3)敞開(kāi)可以提高冷卻性能。開(kāi)口的端部60和62提供了空氣進(jìn)入中空反射器24的內(nèi)部區(qū)域58的入口。從光源30吸收了熱量之后，根據(jù)眾所周知的熱對(duì)流原理，空氣將通過(guò)敞開(kāi)的出口縫隙28排出?；蛘?，也可以利用半封閉式的端部，比如可以用帶隔柵或帶孔的蓋子(未示出)蓋住主體48的每個(gè)端部60、62來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一種構(gòu)造方式中，可以沿內(nèi)壁50的長(zhǎng)度方向設(shè)置空氣入口孔。不過(guò)，比起使端部60和62敞開(kāi)，這種構(gòu)造方式一般來(lái)說(shuō)比較不能令人滿意，因?yàn)檠貎?nèi)壁50長(zhǎng)度方向的孔或開(kāi)口一般來(lái)說(shuō)會(huì)減少照亮掃描區(qū)域44的光線量。
構(gòu)成中空反射器24的大體上是細(xì)長(zhǎng)形的主體48可以用各種各樣的適合于預(yù)定用途的材料如金屬或塑料制成。所以，本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于由任何特定材料構(gòu)成的細(xì)長(zhǎng)形主體48。不過(guò)，作為實(shí)例，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的細(xì)長(zhǎng)形主體48是用鋁制成的。
光源30可以由各種各樣現(xiàn)有的或?qū)?lái)可能研制出來(lái)的光源構(gòu)成，用來(lái)沿中空反射器24的長(zhǎng)度52產(chǎn)生光線。比如，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光源30可以由本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的可用于這種用途的并且很容易在市場(chǎng)上買到的熒光燈32構(gòu)成。或者，也可以使用其它類型的光源如白熾燈。
如上所述，細(xì)長(zhǎng)形主體48的內(nèi)部反射面26最好由漫反射面構(gòu)成，該漫反射面在反射大量入射光線的同時(shí)，還可以散射或漫射入射光線。由漫反射面26產(chǎn)生的散射可以提高沿中空反射器24長(zhǎng)度52的照明均勻度，而且還有助于平均化沿光源30長(zhǎng)度上可能出現(xiàn)的亮度變化。
取決于構(gòu)成主體48內(nèi)壁50的材料性質(zhì)，必須或最好在中空反射器24的內(nèi)部反射面26上涂上一層漫反射涂層56。比如，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，中空反射器24的主體48是用鋁制成的(能夠自然地形成普通的鏡面反射面)，但一般來(lái)說(shuō)最好在內(nèi)壁50上涂上具有在此介紹的漫射特性的材料(如涂層56)。另一種方法是，可將內(nèi)表面26弄粗糙(比如進(jìn)行蝕刻)以提供漫射特性。舉例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，漫射特性是通過(guò)在鋁制主體48的內(nèi)壁50上刷上(即涂上)具有高反射率的白漆來(lái)實(shí)現(xiàn)的。眾所周知，許多白漆具有高反射率(比如，對(duì)于可見(jiàn)光來(lái)說(shuō)在80％至90％的范圍內(nèi))。另外，已知的反射率高達(dá)大約95％到98％的高反射性材料也可以使用。這種高反射性材料的一個(gè)示例是可從W.L.戈?duì)柟镜碾娮赢a(chǎn)品分部得到的名為“DRP.”的材料。其高反射率通常超過(guò)經(jīng)高度拋光的鏡面反射面(如鏡面)的反射率，因此能夠提高照明系統(tǒng)10的效率和性能。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在熟悉了本發(fā)明內(nèi)容之后可容易認(rèn)識(shí)到，還可以使用已知的具有在此介紹的漫射特性的其它高反射涂層。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于在此介紹的可使內(nèi)部反射面26具有漫射特性的特定材料和涂層。
照明系統(tǒng)10還可以包括布置在中空反射器24出口縫隙28鄰近的第一和第二反射體34和38。第一和第二反射體34和38至少使部分穿過(guò)出口縫隙28的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束42?，F(xiàn)在主要參考圖3和4，第一反射體34布置在中空反射器24出口縫隙28的第一側(cè)36鄰近。第二反射體38布置在出口縫隙28的第二側(cè)40鄰近。第一和第二反射體34和38可以由通常不平行的間隔開(kāi)的發(fā)散關(guān)系布置的一般是平面的表面構(gòu)成，因此基本上可使從中空反射器24的出口縫隙28射出的光線準(zhǔn)直。
根據(jù)其使中空反射器24的出口縫隙28射出的光線準(zhǔn)直或至少部分準(zhǔn)直的用途，第一和第二反射體34和38最好都由鏡面反射面(不同于設(shè)置在中空反射器24內(nèi)部反射面26上的漫反射面)構(gòu)成。而且第一和第二反射體34和38最好都由基本上是平面的(即平直的)表面構(gòu)成，盡管這并不是必須的。
因而，基于上述考慮，在主體48是用鋁制成的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)反射體34和38都是由主體48上的基本上平直或平面的表面構(gòu)成。即，主體48是適當(dāng)?shù)刂瞥傻?，包括中空反射?4的內(nèi)部反射面26以及第一和第二反射體34和38。主體48中形成第一和第二反射體34和38的平面最好由鏡面反射面構(gòu)成。這種鏡面反射面允許第一和第二反射體34和38能夠準(zhǔn)直從出口縫隙28射出的光線，從而形成準(zhǔn)直光束42。
第一和第二反射體34和38所提供的鏡面反射特性可以通過(guò)各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，在細(xì)長(zhǎng)形主體48是用鋁制成且第一和第二反射體34和38是由細(xì)長(zhǎng)形主體48的整體部分構(gòu)成的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二反射體34和38可以由鋁材料的天然光潔表面構(gòu)成。取決于細(xì)長(zhǎng)形主體48在制造時(shí)所達(dá)到的光滑度(即表面光潔度)，必須或起碼最好對(duì)第一和第二反射體34和38進(jìn)行拋光以提高反射體34和38的反射率?；蛘?，第一和第二反射體34和38可以涂有相應(yīng)的鏡面反射涂層72和74以提供所要求的鏡面反射特性。這種鏡面反射涂層可以由本技術(shù)領(lǐng)域中現(xiàn)在已知的各種材料或?qū)?lái)研制出來(lái)具有這種鏡面反射特性的材料構(gòu)成。這種涂層材料的實(shí)例包括但不限于，金屬化聚酯薄膜或任何類似的高鏡面反射材料。或者，可以通過(guò)各種適當(dāng)?shù)墓に?如化學(xué)氣相沉積、濺射等)將各種金屬涂層直接沉積在構(gòu)成第一和第二反射體34和38的表面上。在還有的一種方式中，可以將玻璃鏡面固定在表面34和38上。
第一和第二反射體34和38的具體形狀(如平面的、凹的或凸的)和幾何位向(如會(huì)聚的、發(fā)散的或平行的)可以變化，以使準(zhǔn)直光束42具有所要求的準(zhǔn)直程度。在此示出和介紹的實(shí)施例中，中空反射器24具有大體上是圓筒形的結(jié)構(gòu)形式，其中第一和第二反射體34和38可以由平面的或平直的表面構(gòu)成并大體上以不平行的間隔開(kāi)關(guān)系布置，如圖4中清楚所示。在第一和第二反射體34和38與出口縫隙28的中心線68之間形成的角度64和66最好除了能使準(zhǔn)直光束42具有所要求的準(zhǔn)直程度之外，還能使準(zhǔn)直光束42射到物體18的適當(dāng)區(qū)域上。如圖4中清楚所示，出口縫隙28的中心線68在第一和第二反射體34和38之間延伸并與中空反射器24圓筒形內(nèi)壁50的中心軸線70相交。舉例來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，角度64和66是相等的并可以在大約5度至20度的范圍之內(nèi)(最好為11度)，不過(guò)其它角度也是可以的。
第一和第二反射體34和38最好與出口縫隙28上相應(yīng)的第一和第二側(cè)36和40相連，使得出口縫隙28的第一和第二側(cè)36和40與相應(yīng)的第一和第二反射體34和38之間形成相應(yīng)的尖銳轉(zhuǎn)角76和78(不同于平滑或部分圓整的過(guò)渡)。見(jiàn)圖4。一般而言，尖銳轉(zhuǎn)角可以使散射減到最小，從而提高準(zhǔn)直光束42的準(zhǔn)直度。如果在出口縫隙28與第一和第二反射體34和38之間形成平滑或圓整的過(guò)渡，那么一般來(lái)說(shuō)最好使該平滑或圓整過(guò)渡具有漫反射面。如上所述，對(duì)中空反射器24的內(nèi)部反射面26來(lái)說(shuō)，這樣一種漫反射面可以通過(guò)在平滑或圓整過(guò)渡區(qū)上涂上白漆或其它高反射性材料而形成。
雖然可以通過(guò)手工計(jì)算方法得出各種幾何設(shè)計(jì)參數(shù)(如第一和第二準(zhǔn)直反射體34和38的形狀和相對(duì)位置，以及構(gòu)成內(nèi)部反射面26的內(nèi)壁50的形狀和直徑)以得到具體應(yīng)用中的有效設(shè)計(jì)方案，但是一般來(lái)說(shuō)最好利用各種計(jì)算機(jī)程序幫助得出可使準(zhǔn)直光束42具有所要求的準(zhǔn)直程度的具體參數(shù)。比如，在此示出和介紹的實(shí)施例中，照明系統(tǒng)10的幾何形狀是通過(guò)亞利桑那州Tucson市Breault ResearchOrganization得到的稱作“高級(jí)系統(tǒng)分析程序”(ASAP)”的計(jì)算機(jī)程序的幫助進(jìn)行優(yōu)化的。簡(jiǎn)要地說(shuō)，該程序用來(lái)模擬各種結(jié)構(gòu)形式直至對(duì)于所采用的反射體具體方向、形狀和構(gòu)造，準(zhǔn)直光束42基本上具有最小的發(fā)散度。當(dāng)然，現(xiàn)有的或?qū)?lái)可能研制出來(lái)的其它程序也可以用來(lái)幫助得到最佳的結(jié)構(gòu)形式。
照明系統(tǒng)10可以如下列方式運(yùn)行以提高掃描過(guò)程中掃描區(qū)域44的照明度。作為掃描過(guò)程的第一步，使用者(未示出)應(yīng)啟動(dòng)適當(dāng)?shù)陌粹o或開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置或初始化掃描儀12以進(jìn)行掃描工作，這些按鈕或開(kāi)關(guān)43、45(圖1)可以設(shè)置在掃描儀12上。當(dāng)然，這種初始化過(guò)程也許必須進(jìn)行或者可以不必進(jìn)行，這要視具體掃描儀12的工作特性而定。類似地，進(jìn)行設(shè)置或初始化所需的具體步驟也可以根據(jù)具體的掃描儀而變化。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于這種初始化過(guò)程和/或進(jìn)行初始化過(guò)程所需的具體步驟。不管怎么樣，一旦掃描儀12準(zhǔn)備好可進(jìn)行掃描工作，使用者就可以將要掃描的物體18放到透明臺(tái)板16上，然后開(kāi)始掃描工作。在掃描過(guò)程中，打開(kāi)光源30(圖4)產(chǎn)生光線。由光源30發(fā)生的大部分光線入射到中空反射器24的內(nèi)部反射面26上，并由于內(nèi)部反射面26的漫反射特性而被反射和漫射。然后，反射和漫射光穿過(guò)中空反射器24的出口縫隙28。當(dāng)然，由光源30產(chǎn)生的一部分光線直接穿過(guò)出口縫隙28而沒(méi)有被中空反射器24的內(nèi)部反射面26反射和漫射。
從中空反射器24出口縫隙28射出的許多光線將被第一反射體34、第二反射體38、或其兩者反射，這取決于光線與反射體34和38形成的入射角。由于第一和第二反射體34和38由鏡面反射面構(gòu)成，且反射體34和38是精心布置和定向的，至少使一部分穿過(guò)中空反射器24出口縫隙28的光線準(zhǔn)直，所以第一和第二反射體34和38形成可照亮被掃描物體18上掃描區(qū)域44的準(zhǔn)直光束42。然后，與掃描儀12相連的成像裝置(未示出)收集到對(duì)應(yīng)于照亮的掃描區(qū)域44中掃描行54的圖像數(shù)據(jù)(未示出)。對(duì)于這樣的掃描儀，可以用本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的各種方法沿位移路徑22移動(dòng)滑架組件20來(lái)掃描整個(gè)物體18。
在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明照明系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例110，它可以由兩個(gè)相鄰布置的中空反射器124和124′構(gòu)成。第二個(gè)實(shí)施例可以提高放在透明臺(tái)板116上的物體118上掃描區(qū)域144的照明度。或者，可以用較小(即較低功率)的光源來(lái)提供與上述第一個(gè)實(shí)施例10等量的照明度。
第二個(gè)實(shí)施例110可以包括單個(gè)細(xì)長(zhǎng)形主體148，可根據(jù)需要成形或加工以提供各種反射面。比如，主體148可以設(shè)置構(gòu)成圓筒形第一中空反射器124的第一內(nèi)壁150和構(gòu)成第二中空反射器124′的第二內(nèi)壁150′。主體148還可對(duì)于每個(gè)相應(yīng)的中空反射器124和124′，設(shè)置第一和第二出口縫隙128和128′。在此示出和介紹的實(shí)施例中，主體148還形成用于第一中空反射器124的第一和第二反射體134和138，以及用于第二中空反射器124′的第一和第二反射體134′和138′。主體148可以形成布置在第一和第二中空反射器124和124′之間的開(kāi)口127，使得成像系統(tǒng)(未示出)能夠形成照亮的掃描區(qū)域144中掃描行154的圖像。每個(gè)中空反射器124和124可以帶有相應(yīng)的光源130和130′，在此示出和介紹的實(shí)施例中，可以由相應(yīng)的第一和第二熒光燈132和132′組成。
與第一個(gè)實(shí)施例中的情況一樣，構(gòu)成照明系統(tǒng)第二個(gè)實(shí)施例110的各反射體和部件的幾何形狀是經(jīng)過(guò)選擇的，因此可以形成并導(dǎo)向部分準(zhǔn)直光束142和142′以照亮掃描區(qū)域144。比如，在第二個(gè)實(shí)施例110中，各反射體和部件的形狀和相對(duì)位置是借助于上面第一個(gè)實(shí)施例中所介紹的“高級(jí)系統(tǒng)分析程序”(ASAP)進(jìn)行優(yōu)化的。高級(jí)系統(tǒng)分析程序用來(lái)模擬各種結(jié)構(gòu)形式直至對(duì)于所采用的反射體具體方向、形狀和構(gòu)造，準(zhǔn)直光束142和142′具有基本上最小的發(fā)散度。
權(quán)利要求
1.一種照射物體上掃描區(qū)域的照明系統(tǒng)，包括中空反射器，帶有內(nèi)部反射面和出口縫隙；光源，布置在所述中空反射器中，所述光源產(chǎn)生許多束光線，所述光源產(chǎn)生的一些光線在穿過(guò)所述出口縫隙之前被所述中空反射器的所述內(nèi)部反射面反射；第一反射體，布置在所述中空反射器中所述出口縫隙第一側(cè)的附近；和第二反射體，布置在所述中空反射器中所述出口縫隙的第二側(cè)附近，所述第一和第二反射體以不平行的相互間隔開(kāi)的關(guān)系布置，所述第一和第二反射體至少部分使穿過(guò)所述中空反射器的所述出口縫隙的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述中空反射器包括一主體，所述主體帶有構(gòu)成所述內(nèi)部反射面的一般是圓筒形的內(nèi)壁，且所述出口縫隙由所述主體的所述內(nèi)壁上通常是細(xì)長(zhǎng)形的軸向開(kāi)口構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述中空反射器的所述內(nèi)部反射面由漫反射面構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述中空反射器的所述內(nèi)部反射面上涂有漫反射材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光源由熒光燈組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反射體由大體上是平面的反射面構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第二反射體由大體上是平面的反射面構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二反射體由鏡面反射面構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二反射體上涂有鏡面反射材料。
10.一種照射物體上掃描區(qū)域的照明系統(tǒng)，包括主體，所述主體具有構(gòu)成圓筒形的內(nèi)部反射面的內(nèi)壁，且所述主體的內(nèi)壁上還形成了一般是細(xì)長(zhǎng)形的軸向開(kāi)口，所述開(kāi)口位于所述主體的內(nèi)壁上的第一徑向位置；光源，布置在所述主體形成的一般是圓筒形的內(nèi)部反射面內(nèi)；第一反射體，布置在所述主體的內(nèi)壁上形成的細(xì)長(zhǎng)形軸向開(kāi)口第一側(cè)的附近；和第二反射體，布置在所述主體的內(nèi)壁上形成的細(xì)長(zhǎng)形軸向開(kāi)口第二側(cè)附近，所述第一和第二反射體以不平行的相互間隔開(kāi)的關(guān)系布置，所述第一和第二反射體至少使一部分穿過(guò)所述中空反射器的出口縫隙的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光源由熒光燈組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反射體由大體上是平面的反射面構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第二反射體由大體上是平面的反射面構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述主體的所述內(nèi)部反射面由漫反射面構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述主體的所述內(nèi)部反射面上涂有漫反射材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二反射體由鏡面反射面構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二反射體上涂有鏡面反射材料。
18.一種照射物體上掃描區(qū)域的照明系統(tǒng)，包括中空反射器裝置，形成內(nèi)部反射面和出口縫隙；光源裝置，布置在所述中空反射器裝置中，所述光源產(chǎn)生許多束光線；和準(zhǔn)直反射體裝置，布置在所述中空反射器裝置形成的所述出口縫隙的附近，可至少使一部分穿過(guò)所述中空反射器裝置的所述出口縫隙的光線并形成準(zhǔn)直光束。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述準(zhǔn)直放射體裝置包括以非平行的間隔關(guān)系設(shè)置的第一放射裝置和第二反射裝置。
20.一種照射物體上掃描區(qū)域的方法，包括提供帶有內(nèi)部反射面和出口縫隙的中空反射器；提供布置在所述中空反射器所述出口縫隙附近的準(zhǔn)直反射體；和使許多光線射到所述中空反射器的所述內(nèi)部反射面上，所述內(nèi)部反射面反射一部分光線，使之穿過(guò)所述中空反射器的所述出口縫隙，所述準(zhǔn)直反射體至少使部分穿過(guò)所述中空反射器的所述出口縫隙的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束。
全文摘要
一種照射物體上掃描區(qū)域的照明系統(tǒng)，可包括帶有內(nèi)部反射面和出口縫隙的中空反射器。布置在中空反射器中的光源產(chǎn)生許多束光線，其中一些光線在穿過(guò)出口縫隙之前被中空反射器的內(nèi)部反射面反射。布置在中空反射器的出口縫隙的第一和第二側(cè)附近的第一和第二反射體至少使部分穿過(guò)中空反射器出口縫隙的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束。
文檔編號(hào)H04N1/028GK1419139SQ0215067
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者D·E·布蘭森, D·W·博伊德 申請(qǐng)人:惠普公司