專利名稱：具有拋物形光學(xué)元件的文件照明器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于比如在數(shù)字掃描儀、傳真機(jī)以及數(shù)字復(fù)印機(jī)中照射供數(shù)字記錄用的硬拷貝文件的照明裝置。
背景技術(shù)：
設(shè)計(jì)一種掃描儀的照明器時(shí)，存在尤其沿著文件的窄條均勻照射和在窄條上提供適當(dāng)?shù)恼丈浞植嫉奶魬?zhàn)。照明區(qū)域中的照度級(jí)不規(guī)則，會(huì)導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)中存在缺陷。美國(guó)專利6236470對(duì)掃描儀照明器的設(shè)計(jì)工藝作了概述。
一類用于文件掃描的照明器包括一個(gè)透光元件，其利用內(nèi)反射以引導(dǎo)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)光源的光線，從而以基本平行的光線自該元件的出口表面朝文件射出。一類已知的用于各種設(shè)備環(huán)境下的光學(xué)元件包括一個(gè)透光元件，其利用內(nèi)反射以引導(dǎo)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)小光源的光線，從而以基本平行的光線自該元件的出口表面射出。具體來(lái)說(shuō)，用于該目的的已知形體有復(fù)合拋物形聚光器或稱CPC；美國(guó)專利5255171和美國(guó)專利申請(qǐng)公開2004/0131157披露了CPC的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種用于照射待記錄的文件一部分的裝置。一個(gè)光學(xué)元件包括一種具有預(yù)定折射率的透光材料，它限定了彎曲的入口表面，還包括與該入口表面相對(duì)置的出口表面。基本拋物形的第一表面限定在入口表面的第一邊緣與出口表面的第一邊緣之間，而基本拋物形的第二表面限定在入口表面的第二邊緣與出口表面的第二邊緣之間。
根據(jù)另一個(gè)方面，這里提供了一種照射待記錄的文件一部分的裝置。一個(gè)光學(xué)元件包括一種具有預(yù)定折射率的透光材料，它限定了入口表面，還包括與該入口表面相對(duì)置的彎曲的出口表面?；緬佄镄蔚牡谝槐砻嫦薅ㄔ谌肟诒砻娴牡谝贿吘壟c出口表面的第一邊緣之間，而基本拋物形的第二表面限定在入口表面的第二邊緣與出口表面的第二邊緣之間。


圖1是一文件掃描儀的簡(jiǎn)化正視圖；圖2是一光學(xué)元件獨(dú)立的剖面圖；圖3是一光學(xué)元件獨(dú)立的簡(jiǎn)化透視圖；圖4是一光學(xué)元件獨(dú)立的剖面圖；圖5是一光學(xué)元件與一壓板的一部分相組合的剖面圖；圖6是一對(duì)光學(xué)元件與一壓板的一部分相組合的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是一文件掃描儀的簡(jiǎn)化正視圖。圖中提供了一個(gè)壓板100，該壓板100可具有不同的部分，文件頁(yè)張可位于其上以從中記錄。壓板100還聯(lián)接有總體上用102表示的文件處理器，其可以是本領(lǐng)域已知的任何設(shè)計(jì)類型。文件處理器順序地將來(lái)自一個(gè)多頁(yè)原始文件的頁(yè)張送過(guò)一個(gè)掃描頭，該掃描頭包括一個(gè)照明器，該照明器包括一個(gè)光學(xué)元件10、一個(gè)光源的線性陣列20以及一個(gè)光敏裝置30。照明器照射文件的窄條，同時(shí)包括一個(gè)或多個(gè)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(dòng)的滑架40上，以記錄反射自位于壓板100的主要部分上的頁(yè)張上的圖像的光線。光學(xué)元件是與正記錄的文件表面成一角度地布置的。
圖2是光學(xué)元件10獨(dú)立的剖面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，圖2中所示的輪廓沿著光學(xué)元件10的整個(gè)頁(yè)寬即在從圖中出來(lái)的該維上基本相同。光學(xué)元件10可以由任何具有預(yù)定折射率的透光材料制成，比如玻璃或塑料。
光學(xué)元件10限定了入口表面12、出口表面14、第一拋物形表面16以及第二拋物形表面18。在所有情況下，每個(gè)拋物形表面16、18較為彎曲的部分靠近入口表面12，如圖所示。出口表面14是光線朝向文件被引導(dǎo)通過(guò)的表面，如圖1所示。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，入口表面12的寬度(圖中所示的垂直尺寸)為約0.3-2.0mm；出口表面14的寬度為約2-10mm；拋物形表面的長(zhǎng)度為約10-30mm。
拋物形表面16、18只需總體上為拋物形。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，每個(gè)拋物形表面16、18可貼近真正半拋物線的形狀。該輪廓大體上形成了所謂的復(fù)合拋物形聚光器或稱CPC。當(dāng)CPC由利用光折射和內(nèi)部全反射的實(shí)心透光部件形成時(shí)，一般將CPC稱作“介電復(fù)合拋物形聚光器或稱DCPC”，但可以想像的是，CPC的光學(xué)效應(yīng)亦可替換地利用反射表面獲得。
圖3是光學(xué)元件10的簡(jiǎn)化透視圖(標(biāo)為2-2的線表示圖2所示的剖面)。如果小的點(diǎn)狀光源(比如圖1中的20)采取小LED的形式，則每個(gè)光源20可安置在入口表面12中的一個(gè)坑狀凹陷內(nèi)，比如22所示的那樣。作為選擇，入口表面12的凹入結(jié)構(gòu)可采取沿光學(xué)元件10長(zhǎng)度延展的凹入通道的形式。入口表面12也可以是一個(gè)凸起表面。同樣作為選擇，點(diǎn)狀光源的線性陣列可以用單個(gè)外延光源如熒光燈或單個(gè)基本沿光源元件10長(zhǎng)度延展的LED替換。
圖4、5和6示出了各自具有一個(gè)或多個(gè)各種設(shè)計(jì)的CPC的替換實(shí)施例。在圖4的實(shí)施例中，CPC40(大體上替代上述實(shí)施例中的CPC10)采取截頂?shù)腃PC的形式；也就是說(shuō)，形成CPC40的實(shí)心部件包括與“全”CPC形狀一致的彎曲表面，但僅包括CPC形狀的理論總長(zhǎng)度L的一部分。
為了計(jì)算DCPC的理論長(zhǎng)度L及確定拋物形表面16、18的特征，可使用下列等式a＝出口表面的1/2寬度a′＝入口表面的1/2寬度；n＝DCPC的折射率θi′＝sin-1(a′/a)理論“全”長(zhǎng)L＝(a+a′)/tanθi′(該DCPC的拋物形表面限定如下f＝a′*(1+sinθi′)R＝2fΔy＝±(a′-f*sinθi′)Δz＝-f*cosθi′)一旦確定了DCPC的理論全長(zhǎng)L，就可使用理論全DCPC的一部分。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，比如圖4所示的實(shí)際長(zhǎng)度L′為DCPC理論全長(zhǎng)的約0.5倍和約0.9倍之間。當(dāng)選擇要使用全DCPC的什么部分時(shí)，可有效“去除”DCPC入口或出口“端部”的材料，但在去除較寬出口端的材料時(shí)有較大的設(shè)計(jì)寬度。
圖5的實(shí)施例示出了CPC50(再次大體上替代上述實(shí)施例中的CPC10)，其在出口表面54中限定了一個(gè)傾角，其與CPC50的(理論或?qū)嶋H)長(zhǎng)度L的垂直方向成約10度的角度，或?qū)挿狐c(diǎn)說(shuō)，成5到15度之間的角度。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，在出口表面54中具有10度傾角的DCPC50與壓板100的法向成約37度的角度。出口表面54的特定傾角和與壓板100所成的角度可針對(duì)裝置總的照明目標(biāo)確定，比如希望照明的文件帶是多大，或針對(duì)通過(guò)該帶的理想照明分布確定。
圖6的實(shí)施例示出了一對(duì)CPC60，它們各自再次大體上替代上述實(shí)施例中的CPC10。每個(gè)CPC60在其出口表面64中限定了較淺的半徑，這里示出為凹面但也可替換性地為凸面。在一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，凹入半徑約20mm，每個(gè)CPC與壓板100的法向成約37度地布置，且兩個(gè)CPC出口表面的相鄰邊緣間隔開約6.4mm的大小。實(shí)際實(shí)施例的特定尺寸、角度以及其它參數(shù)可針對(duì)裝置總的照明目標(biāo)確定，比如希望照明的文件帶是多大，或針對(duì)通過(guò)該帶的理想照明分布確定。
權(quán)利要求
1.一種照射待記錄文件的一部分的裝置，包括一個(gè)光學(xué)元件，包括一種具有預(yù)定折射率的透光材料并限定了一個(gè)彎曲入口表面，一個(gè)與該入口表面相對(duì)置的出口表面，一個(gè)限定在該入口表面的第一邊緣與出口表面的第一邊緣之間的、基本拋物形的第一表面，和一個(gè)限定在該入口表面的第二邊緣與出口表面的第二邊緣之間的、基本拋物形的第二表面，該基本拋物形的第一表面和基本拋物形的第二表面有效地形成了CPC。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，該彎曲的入口表面限定了至少一個(gè)凹坑。
3.一種照射待記錄文件的一部分的裝置，包括一個(gè)光學(xué)元件，包括一種具有預(yù)定折射率的透光材料并限定了一個(gè)入口表面，一個(gè)與該入口表面相對(duì)置的彎曲出口表面，一個(gè)限定在該入口表面的第一邊緣與出口表面的第一邊緣之間的、基本拋物形的第一表面，和一個(gè)限定在該入口表面的第二邊緣與出口表面的第二邊緣之間的、基本拋物形的第二表面，該基本拋物形的第一表面和基本拋物形的第二表面有效地形成了CPC。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，該光學(xué)元件在其出口表面中限定了凹陷。
全文摘要
一種照射文件的裝置包括一個(gè)光學(xué)元件，該光學(xué)元件限定了一個(gè)入口表面和一個(gè)與該入口表面相對(duì)置的出口表面?；緬佄镄蔚牡谝槐砻婧突緬佄镄蔚牡诙砻嫦薅ㄔ谠撊肟诒砻媾c出口表面之間。
文檔編號(hào)H04N1/028GK101060581SQ20071009668
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者R·P·赫爾洛斯基, D·E·普洛克托爾, J·C·坦頓, P·N·科塔里, E·杜德利 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司