專利名稱：棒狀透鏡陣列及其所構(gòu)成的圖像讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棒狀透鏡陣列及圖像讀取裝置，更具體地說(shuō)是一種將兩種不同 性質(zhì)的透鏡陣列合成在一起形成一種長(zhǎng)景深的棒狀透鏡陣列，以及使用該棒狀透鏡陣列構(gòu) 成的圖像讀取裝置。
背景技術(shù)：
通常，如掃描儀、復(fù)合一體機(jī)等圖像讀取設(shè)備中有一種圖像讀取裝置將原稿上的 圖案信息轉(zhuǎn)變成電信息之后保存到設(shè)備的內(nèi)存中或送到電腦中保存。這種圖像讀取裝置主 要包括光源，棒狀透鏡陣列及光電轉(zhuǎn)換傳感器。其中棒狀透鏡陣列起聚焦成像的作用，在很 大程度上決定了圖像讀取裝置的性能。圖1是現(xiàn)有圖像讀取裝置中使用的棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中2是現(xiàn) 有棒狀透鏡陣列，21是具有支撐作用的側(cè)板，22為具有支撐作用的另一側(cè)板，200為單體棒 狀透鏡，201為單體棒狀透鏡200排列成直線形成的單陣列透鏡，單陣列透鏡201夾在側(cè)板 21和側(cè)板22之間，由粘接材料23進(jìn)行粘接固定。透鏡的共役長(zhǎng)度為T(mén)C，高度為Z，焦點(diǎn)位置的高度為H。棒狀透鏡陣列上下兩側(cè)是 對(duì)稱的，焦點(diǎn)的平面分別對(duì)應(yīng)于物平面和像平面。在使用時(shí)，原稿放置于物平面，光電轉(zhuǎn)換 傳感器放置于像平面。圖2是上述棒狀透鏡陣列的調(diào)制傳遞函數(shù)(也稱為MTF)特性。對(duì)于整個(gè)棒狀透鏡 陣列來(lái)說(shuō)，當(dāng)原稿處于物平面即在焦點(diǎn)位置平面內(nèi)時(shí)，透鏡的MTF值最高，也就是傳輸?shù)膱D 像質(zhì)量最清晰，當(dāng)原稿偏離焦點(diǎn)位置時(shí)，透鏡的MTF值就會(huì)下降，并且偏離的越遠(yuǎn)，MTF值就 越低，傳輸?shù)膱D像質(zhì)量就越差(也就是通常所說(shuō)的景深太小)。對(duì)于棒狀透鏡陣列來(lái)說(shuō)，通常 原稿偏離焦點(diǎn)位置0. 2mm左右時(shí)圖像質(zhì)量就會(huì)明顯下降。即使是開(kāi)口角較小的棒狀透鏡陣 列，也只有0. 5mm的可接受的范圍，并且因?yàn)樵诮裹c(diǎn)位置處的透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)值最高， 偏離后就逐漸降低，所以只要原稿偏離了焦點(diǎn)位置，讀取的圖像質(zhì)量就會(huì)發(fā)生劣化。圖3是使用上述棒狀透鏡陣列2構(gòu)成的圖像讀取裝置斷面圖，，圖中1是能發(fā)出 光并均勻照射原稿的線照明光源，2是上述將原稿反射光匯聚并進(jìn)行成像的棒狀透鏡陣列， 3是排列成直線的用于接收棒狀透鏡陣列2所匯聚的光并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電轉(zhuǎn) 換傳感器，4是搭載排列成直線的光電轉(zhuǎn)換傳感器3的傳感器基板，6是容納上述光源1、 棒狀透鏡陣列2、傳感器基板4的框架，5是設(shè)置在框架6上的搭載原稿的透光板，10為原 稿。在上述圖像讀取裝置中，原稿10置于棒狀透鏡陣列2的物平面內(nèi)(通常是透光板 的表面)，光電轉(zhuǎn)換傳感器3設(shè)置于棒狀透鏡陣列2的像平面內(nèi)。其成像過(guò)程為光源1發(fā) 出的光，透過(guò)透光板5，照射到外面的原稿10上，原稿10上的文字黑色區(qū)域光被吸收，而 在原稿其它的白色底色區(qū)域，光幾乎100%被反射，這些反射光再穿過(guò)玻璃板5被棒狀透 鏡陣列2收集，照射到傳感器基板4上的光電轉(zhuǎn)換傳感器3上，光電轉(zhuǎn)換傳感器3是由許 多感光像素以及能將照射到各感光像素上的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并將信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路組成，接收的光轉(zhuǎn)換成電信后經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路輸出，作為圖像(文字)信息向外輸出。原稿不斷 移動(dòng)，其上所記載的圖像信息(文字)就會(huì)被連續(xù)讀取下來(lái)。上述棒狀透鏡陣列及圖像讀取裝置存在以下問(wèn)題由于只有原稿處于棒狀透鏡陣 列2的焦點(diǎn)位置平面內(nèi)，即圖像讀取裝置的透光板表面上時(shí)，圖像讀取裝置讀取的圖像信 號(hào)才是清晰的，只要原稿稍微偏離焦點(diǎn)位置，讀取的圖像質(zhì)量就會(huì)明顯下降。在以往的讀取 速度非常低的圖像讀取設(shè)備中，如原稿固定于透光板表面的平板式掃描儀、復(fù)合一體機(jī)，或 原稿緊貼透光板表面?zhèn)鲃?dòng)的傳真機(jī)來(lái)說(shuō)是可行的，但隨著技術(shù)的發(fā)展，圖像讀取裝置的讀 取速度越來(lái)越快，已經(jīng)無(wú)法將原稿嚴(yán)格局限于焦點(diǎn)位置平面內(nèi)了，如金融行業(yè)使用的驗(yàn)鈔 機(jī)或點(diǎn)鈔機(jī)，其掃描速度約為1000張/分鐘，以這樣的速度，原稿(紙幣)通過(guò)圖像讀取裝置 時(shí)幾乎是在透光板表面附近飛馳而過(guò)的。在高速的金融設(shè)備中，通常為了讓原稿(紙幣)能 夠順暢的通過(guò)圖像讀取裝置而不產(chǎn)生卡鈔現(xiàn)象，原稿(紙幣)的通道大約有2_的高度，也就 說(shuō)，原稿(紙幣)通過(guò)圖像讀取裝置時(shí)，是在棒狀透鏡陣列的焦點(diǎn)位置附近2mm的范圍內(nèi)通過(guò) 的，在這么寬的范圍(景深)內(nèi)現(xiàn)有棒狀透鏡陣列及圖像讀取裝置已經(jīng)無(wú)法讀取到清晰的圖 像了，因此現(xiàn)有棒狀透鏡陣列及圖像讀取裝置已經(jīng)無(wú)法滿足這種新的使用要求了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種長(zhǎng)景深的棒狀透鏡陣列及其所構(gòu) 成的圖像讀取裝置。本發(fā)明可以通過(guò)如下措施達(dá)到。一種棒狀透鏡陣列，包括具有支撐作用的第一側(cè)板、具有支撐作用的第二側(cè)板，第 一側(cè)板與第二側(cè)板之間包含至少兩列的棒狀透鏡陣列，其特征在于。具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Z1、第一直徑Φ1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡，上述 復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第一棒狀透鏡陣列，
具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Z2、第二直徑Φ2的復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù) 個(gè)第二棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第二棒狀透鏡陣列，
上述至少一列的第一棒狀透鏡陣列和上述至少一列的第二棒狀透鏡陣列夾在具有支 撐作用的上述的第一側(cè)板與具有支撐作用的上述的第二側(cè)板之間，第一透鏡陣列和第二透 鏡陣列與第一側(cè)板和第二側(cè)板之間采用樹(shù)脂進(jìn)行粘接固定。本發(fā)明的棒狀透鏡陣列，其中的第一棒狀透鏡陣列的共役長(zhǎng)度TCl與第二棒狀透 鏡陣列的共役長(zhǎng)度TC2是不同的。本發(fā)明的棒狀透鏡陣列，其中的于第一棒狀透鏡陣列的高度Zl與第二棒狀透鏡 陣列的高度Z2可以是不同的，第一棒狀透鏡陣列的直徑Φ1與第二棒狀透鏡陣列的直徑 Φ2也可以是不同的。本發(fā)明的棒狀透鏡陣列，其中的復(fù)數(shù)的第一棒狀透鏡陣列靠近第一側(cè)板相近排 列，復(fù)數(shù)的第二棒狀透鏡陣列靠近第二側(cè)板相近排列。也可以是第一棒狀透鏡陣列與復(fù)數(shù) 的第二棒狀透鏡陣列交叉排列?；蛘邚?fù)數(shù)的第一棒狀透鏡陣列相近排列，復(fù)數(shù)的第二棒狀 透鏡陣列在第一透鏡陣列的兩側(cè)分別與第一側(cè)板及第二側(cè)板相近排列。一種圖像讀取裝置，包括能夠發(fā)出光并在掃描范圍內(nèi)均勻照射原稿的光源，將從 原稿反射回來(lái)的反射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并向外輸出的線陣圖像傳感器，將上述反射光聚焦并成像于上述線陣圖像傳感器表面的棒狀透鏡陣列，其特征在于上述棒狀透鏡陣列包括。具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Z1、第一直徑Φ1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡，上述 復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第一棒狀透鏡陣列，
具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Z2、第二直徑Φ2的復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù) 個(gè)第二棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第二棒狀透鏡陣列， 具有支撐作用的第一側(cè)板及具有支撐作用的第二側(cè)板，
上述至少一列的第一棒狀透鏡陣列和上述至少一列的第二棒狀透鏡陣列夾在具有支 撐作用的上述的第一側(cè)板與具有支撐作用的上述的第二側(cè)板之間，第一透鏡陣列和第二透 鏡陣列與第一側(cè)板的第一側(cè)面和第二側(cè)板的第二側(cè)面之間采用樹(shù)脂進(jìn)行粘接固定。本發(fā)明可以在棒狀透鏡陣列表面安裝有焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置，以調(diào)節(jié)棒狀透鏡的高度。本發(fā)明的圖像讀取裝置，其焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置是設(shè)在棒狀透鏡陣列表面具有透光 性調(diào)節(jié)體，具體地說(shuō)調(diào)節(jié)體是具有一定透光性的透明或半透明體，調(diào)節(jié)體可以粘貼在棒狀 透鏡陣列表面，也可以通過(guò)印刷或描繪涂在棒狀透鏡陣列表面并進(jìn)行固化。本發(fā)明的圖像讀取裝置，其焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置在棒狀透鏡陣列的長(zhǎng)度方向上覆蓋 整個(gè)區(qū)域，在棒狀透鏡陣列的寬度方向上只覆蓋其中一種TC值的透鏡。并且其相鄰排列的 同一種透鏡陣列(如直徑為Φ1的第一透鏡陣列)的列數(shù)為m時(shí)，焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置的厚 度小于Ν1*Φ1。本發(fā)明的圖像讀取裝置，其焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于棒狀透鏡陣列靠近線陣圖像 傳感器一側(cè)并且焦點(diǎn)位置沒(méi)有達(dá)到線陣圖像傳感器表面的一種透鏡陣列的端面上?；蛘?焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于棒狀透鏡陣列靠近原稿一側(cè)的一種透鏡陣列的表面上，使兩種透 鏡陣列的焦點(diǎn)位置處于原稿位置浮動(dòng)的范圍的兩側(cè)附近。也可以這兩種方式同時(shí)采用。本發(fā)明的效果是，棒狀透鏡陣列中采用了兩種不同TC值的棒狀透鏡，加大了棒狀 透鏡陣列的景深。使用這種透鏡的圖像讀取裝置，可以在很深的景深范圍內(nèi)清晰地讀取原 稿的圖像，同時(shí)使用了焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置，使棒狀透鏡陣列讀取的原稿信息能準(zhǔn)確匯聚并 成像于線陣圖像傳感器表面，克服了透鏡因景深增加而導(dǎo)致的調(diào)制傳遞函數(shù)的降低，提高 了圖像的分辨率，使圖像讀取裝置在長(zhǎng)景深應(yīng)用領(lǐng)域得到了更好的發(fā)展和應(yīng)用。


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圖1為現(xiàn)有棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有棒狀透鏡陣列的景深與調(diào)制傳遞函數(shù)的關(guān)系。
圖3為現(xiàn)有圖像讀取裝置的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的棒狀透鏡陣列的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的棒狀透鏡陣列的景深與調(diào)制傳遞函數(shù)的關(guān)系。
圖7、圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的棒狀透鏡陣列的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9、圖10為本發(fā)明實(shí)施例3的棒狀透鏡陣列的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的棒狀透鏡陣列的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例5的棒狀透鏡陣列的局部俯視圖。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例6的圖像讀取裝置的斷面示意圖。
圖14為本發(fā)明實(shí)施例6的圖像讀取裝置中使用的棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)示意 圖。圖15、圖16、圖17為本發(fā)明實(shí)施例8的圖像讀取裝置的施例8的圖像讀取裝置的 調(diào)制傳遞函數(shù)示意圖。圖18為本發(fā)明實(shí)施例9的圖像讀取裝置的斷面示意圖。
具體實(shí)施方式
。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的棒狀透鏡陣列的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中20是 棒狀透鏡陣列，21和22是具有支撐作用的側(cè)板，200是單體棒狀透鏡，單體棒狀透鏡200有 兩種結(jié)構(gòu)，具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Z1、第一直徑Φ1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡按直 線排列構(gòu)成第一棒狀透鏡陣列201，具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Z2、第二直徑Φ2的復(fù) 數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡按直線排列構(gòu)成第二棒狀透鏡陣列202，上述第一棒狀透鏡陣列201和 上述第二棒狀透鏡陣列202夾在具有支撐作用的上述的第一側(cè)板21與具有支撐作用的上 述的第二側(cè)板22之間，第一透鏡陣列201和第二透鏡陣列202與第一側(cè)板21和第二側(cè)板 22之間采用樹(shù)脂23進(jìn)行粘接固定。第一棒狀透鏡陣列201的焦點(diǎn)位置為H1，其物側(cè)所對(duì)應(yīng)的平面為物平面24，像側(cè) 所對(duì)應(yīng)的平面為像平面25。第二棒狀透鏡陣列202的焦點(diǎn)位置為H2，其物側(cè)所對(duì)應(yīng)的平面 為物平面26，像側(cè)所對(duì)應(yīng)的平面為像平面27。在本實(shí)施例中，第一棒狀透鏡陣列201只采用1列，第二棒狀透鏡陣列202也只采 用了 1列，整個(gè)棒狀透鏡陣列由兩列透鏡陣列構(gòu)成。其斷面結(jié)構(gòu)如圖5所示。在本實(shí)施例中，兩種透鏡的參數(shù)為，兩列透鏡的直徑Φ1和Φ2是相同的，為 0. 35mm，兩列透鏡的高度Zl和Z2是相同的，為4. 3mm，兩列透鏡的共役長(zhǎng)度TCl為9. Imm, TC2為10. Imm,兩種透鏡所對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)位置分別為Hl為2. 4mm, H2為2. 9mm,即兩種透鏡 的物平面或像平面差了 0.5mm的高度。根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合的不同，可以設(shè)置不同的焦點(diǎn)位 置差，但焦點(diǎn)位置差的太大時(shí)將會(huì)引起調(diào)制傳遞函數(shù)的降低，因此通常焦點(diǎn)位置的差在Imm 以內(nèi)為宜。圖6是本實(shí)施例的棒狀透鏡陣列的景深與調(diào)制傳遞函數(shù)的關(guān)系圖，從圖中可以看 出，本實(shí)施例中采用不同TC值的透鏡陣列所構(gòu)成的棒狀透鏡陣列，雖然調(diào)制傳遞函數(shù)有所 降低，但整個(gè)透鏡的景深有了很大的增加，在士 Imm范圍內(nèi)透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)基本保持 不變。實(shí)施例2，在本實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列由3列透鏡陣列構(gòu)成，如圖7、圖8所示。其 中單列透鏡陣列201和202的特性與實(shí)施例1相同。在本實(shí)施例中，圖7是采用1列202 透鏡陣列和2列201透鏡陣列構(gòu)成，并且將TC值較長(zhǎng)的202透鏡陣列置于中間，TC值較小 的201透鏡置于202的兩側(cè)。對(duì)于這種由三列透鏡構(gòu)成的棒狀透鏡陣列，也可以采用8 的方式，即采用1列201透鏡陣列和2列202透鏡陣列構(gòu)成，并且將TC值較小的201透鏡 陣列置于中間，TC值較長(zhǎng)的202透鏡置于201的兩側(cè)。透鏡的列數(shù)的不同在使用過(guò)程中會(huì)使穿過(guò)整個(gè)透鏡陣列的光量發(fā)生變化，即透鏡 列數(shù)越多時(shí)，穿過(guò)的光量也會(huì)越多，也就是透鏡可收集到的光信號(hào)會(huì)越強(qiáng)，適合于光信號(hào)比 較弱的場(chǎng)合下使用。透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)的變化只與兩種透鏡TC值的差相關(guān)，其效果與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3，在本實(shí)施例中，棒狀透鏡陣列由5列透鏡陣列構(gòu)成，如圖9、圖10所示。 其中單列透鏡陣列201和202的特性與實(shí)施例1相同。在本實(shí)施例中，圖9是采用2列201 透鏡陣列和3列202透鏡陣列構(gòu)成，并且將TC值較長(zhǎng)的3列202透鏡陣列置于中間排列， TC值較小的2列201透鏡置于202的兩側(cè)排列。對(duì)于這種由5列透鏡構(gòu)成的棒狀透鏡陣 列，也可以采用圖10的方式，即將TC值較小的3列201透鏡陣列置于中間，TC值較長(zhǎng)的2 列202透鏡陣列置于201的兩側(cè)。本發(fā)明的特征是不同TC值的透鏡陣列組成棒狀透鏡陣列后由于焦點(diǎn)位置的錯(cuò)位 形成了調(diào)制傳遞函數(shù)基本相同的一段區(qū)域，因此上述實(shí)施例中沒(méi)有包含的其它列數(shù)的組成 及其它的透鏡陣列的排列方式，也屬于本發(fā)明保護(hù)的范疇。實(shí)施例4，在上述實(shí)施例中，兩種不同特征的透鏡陣列201和202的高度Zl和Z2 及直徑Φ1和Φ2是相同的。本實(shí)施例中，兩種不同特征的透鏡陣列201和202的高度Zl 與Z2是不同的，如圖11所示。透鏡高度的不同也必然伴隨著透鏡焦點(diǎn)位置的不同，因此與 實(shí)施例1具有同樣的效果。在本實(shí)施例中使用的是兩列透鏡構(gòu)成了棒狀透鏡陣列，采用其 它列數(shù)的組成方式與本實(shí)施例有同樣的效果。實(shí)施例5，在本實(shí)施例中，兩種不同特征的透鏡陣列201和202的直徑Φ1和Φ2 是不同的，第一透鏡陣列的直徑Φ1為0. 6mm，由1列構(gòu)成，第二透鏡陣列的直徑Φ2為 0. 35mm,由2列構(gòu)成，如圖12所示。棒狀透鏡的直徑不同通常其所對(duì)應(yīng)的開(kāi)口角也不同，因 此也是伴隨TC值或焦點(diǎn)位置的不同，其與實(shí)施例1有同樣的效果。在本實(shí)施例中使用的是 三列透鏡構(gòu)成了棒狀透鏡陣列，采用其它列數(shù)的組成方式與本實(shí)施例有同樣的效果。實(shí)施例6，本實(shí)施例是使用前述棒狀透鏡陣列構(gòu)成的圖像讀取裝置的實(shí)施例，圖 13是本實(shí)施例的圖像讀取裝置的斷面圖。圖中1是能發(fā)出光并均勻照射原稿的線照明光 源，20是上述將原稿反射光匯聚并進(jìn)行成像的棒狀透鏡陣列，3是排列成直線的用于接收 棒狀透鏡陣列20所匯聚的光并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換傳感器，4是搭載排列 成直線的光電轉(zhuǎn)換傳感器3的傳感器基板，6是容納上述光源1、棒狀透鏡陣列20、傳感器 基板4的框架，5是設(shè)置在框架6上的搭載原稿的透光板，10為原稿。在上述圖像讀取裝置中，棒狀透鏡陣列20采用的是圖10的棒狀透鏡陣列，該棒狀 透鏡陣列由2列202透鏡陣列和3列201透鏡陣列構(gòu)成，并且將TC值較短的3列201透鏡 陣列置于中間排列，TC值較長(zhǎng)的2列202透鏡置于201的兩側(cè)排列。其局部放大圖如圖14 所示。在上述圖像讀取裝置中，原稿10置于棒狀透鏡陣列20的兩個(gè)物平面的中間位置， 光電轉(zhuǎn)換傳感器3設(shè)置于棒狀透鏡陣列20的較遠(yuǎn)的像平面內(nèi)。其成像過(guò)程為光源1發(fā)出 的光，透過(guò)透光板5，照射到外面的原稿10上，原稿10上的文字黑色區(qū)域光被吸收，而在 原稿其它的白色底色區(qū)域，光幾乎100%被反射，這些反射光再穿過(guò)玻璃板5被棒狀透鏡 陣列20收集，照射到傳感器基板4上的光電轉(zhuǎn)換傳感器3上，光電轉(zhuǎn)換傳感器3是由許多 感光像素以及能將照射到各感光像素上的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并將信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路組成， 接收的光轉(zhuǎn)換成電信后經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路輸出，作為圖像(文字)信息向外輸出。原稿不斷移 動(dòng)，其上所記載的圖像信息(文字)就會(huì)被連續(xù)讀取下來(lái)。在上述圖像讀取裝置中，由于棒狀透鏡陣列20具有兩個(gè)物平面，即高度不同的兩個(gè)焦點(diǎn)，并且原稿設(shè)置于兩個(gè)物平面(或焦點(diǎn)位置)的中間，因此，在圖像讀取過(guò)程中，即使 原稿的位置有一些偏離，也還是處于棒狀透鏡陣列的兩個(gè)物平面之間，在這一區(qū)間內(nèi)，透鏡 的調(diào)制傳遞函數(shù)基本上常數(shù)，因此所讀取的圖像都是同樣清晰度的，圖像的質(zhì)量不會(huì)因原 稿位置的輕微變化而發(fā)生劣化。實(shí)施例7，在上述實(shí)施例6中使用的棒狀透鏡陣列20為5列結(jié)構(gòu)，并且是由3列 201和2列201組成。也可以使用前述實(shí)施例1至實(shí)施例5中所給出的任何一種結(jié)構(gòu)方式， 都具有同樣的效果。實(shí)施例8，本實(shí)施例是在前述實(shí)施例6的基礎(chǔ)上設(shè)置了焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置的圖像 讀取裝置的實(shí)施例，圖15是本實(shí)施例的圖像讀取裝置的斷面圖。其中8是本實(shí)施例中使用 的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置，其余符號(hào)與實(shí)施例6相同的其功能與實(shí)施例6相同或相當(dāng)。本實(shí)施例中使用的棒狀透鏡陣列仍然是由5列透鏡陣列構(gòu)成，并且這5列透鏡陣 列是由2列TC值較長(zhǎng)的202透鏡陣列和3列TC值較短的201透鏡陣列構(gòu)成，TC值較短的 3列201透鏡陣列置于中間排列，TC值較長(zhǎng)的2列202透鏡置于201的兩側(cè)排列。光電轉(zhuǎn) 換傳感器3設(shè)置于透鏡陣列202所對(duì)應(yīng)的像平面內(nèi)。本實(shí)施例中使用的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置8設(shè)置于棒狀透鏡陣列的靠近光電轉(zhuǎn)換器3 的一側(cè)，在棒狀透鏡陣列的長(zhǎng)度方向上覆蓋整個(gè)區(qū)域，在棒狀透鏡陣列的寬度方向上只覆 蓋于位于棒狀透鏡陣列中心的TC值較短的3列201透鏡陣列上。在本實(shí)施例中，焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置8采用的是丙烯透明板，其折射率為1. 49，也可 以采用其它的透明材料，如玻璃、聚碳酸脂、透明ABS或其它一些高折射率的材料等。透明 板的厚度與棒狀透鏡陣列的兩種透鏡陣列201和202的焦點(diǎn)位置差及透明板的折射率決定。我們知道，光在兩種不同折射率的介質(zhì)之間傳播時(shí)其傳播的方向會(huì)發(fā)生改變，當(dāng) 光從光疏介質(zhì)(折射率比較小的介質(zhì))射向光密介質(zhì)(折射率較大的介質(zhì))時(shí)光的傳播方向 相對(duì)于法線其角度減小，當(dāng)光從光密介質(zhì)(折射率比較大的介質(zhì))射向光疏介質(zhì)(折射率較 小的介質(zhì))時(shí)光的傳播方向相對(duì)于法線其角度增大。圖16給出了從棒狀透鏡陣列出來(lái)的光 穿過(guò)作為焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置的透明板(周?chē)鸀榭諝猓諝獾恼凵渎蕿?.0)時(shí)，光的傳播方向 的變化情況。從圖中可以看出，由于光穿過(guò)光密介質(zhì)時(shí)的折射角θ 2小于光的入射角(或出 射角)θ 1，所以在圖視的方向上光傳播的方向向下偏移了。光從棒狀透鏡陣列出來(lái)后經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置后，由于光的傳播方向發(fā)生了改 變，因此也使透鏡的焦點(diǎn)位置發(fā)生了改變，并且光線穿過(guò)作為焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置的透明板 時(shí)其折射角θ 2要小于入射角θ 1，因此使得棒狀透鏡陣列的焦點(diǎn)向遠(yuǎn)處漂移，焦點(diǎn)位置的 漂移量可由下式表示
At= [(η-1) /η]氺t0這里t是透明板的厚度，η是透明板的折射率，Δ t是焦點(diǎn)位置的漂移量。例如在 本實(shí)施例中，使用的透明板為折射率為1.49的丙烯透明板，厚度為1mm，則可使透鏡的焦點(diǎn) 位置漂移0.33mm。也可以使用折射率更大的透光材料，或厚度更厚一些的材料，可以使焦 點(diǎn)位置的漂移量更大，其最終的要求是通過(guò)增加焦點(diǎn)比較短的透鏡的像平面的焦點(diǎn)的漂移 量，使透鏡陣列201與透鏡陣列202的焦點(diǎn)位置(像平面)重合。光電轉(zhuǎn)換傳感器3設(shè)置于透鏡陣列202所在的像平面內(nèi)，則透鏡陣列201的像平面則在光電轉(zhuǎn)換傳感器3表面之上0. 5mm左右的位置上。由于在光電轉(zhuǎn)換傳感器3與透鏡 陣列201之間增加了焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置，使透鏡陣列201的焦點(diǎn)位置向遠(yuǎn)處漂移，因此透鏡 陣列201的焦點(diǎn)位置(像平面)也基本上移到了光電轉(zhuǎn)換傳感器3的表面上。棒狀透鏡陣列 的兩種透鏡陣列201和202的像平面的焦點(diǎn)生重合于光電轉(zhuǎn)換傳感器3表面，使光電轉(zhuǎn)換 傳感器3接收到的圖像信號(hào)的清晰度大大提高，增加焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置后的圖像讀取裝置 的調(diào)制傳遞函數(shù)如圖17所示。實(shí)施例9，本實(shí)施例是在實(shí)施例8的基礎(chǔ)上，在棒狀透鏡的物平面?zhèn)鹊谋砻嫔弦苍?加了焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置的圖像讀取裝置。圖18是本實(shí)施例的圖像讀取裝置的斷面示意圖。 圖中保留了透鏡的像平面的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置8，同時(shí)在透鏡的物平面?zhèn)鹊谋砻嫔弦苍黾?了焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置8。兩種焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置是用同樣的材料制成的。在物平面?zhèn)鹊谋?面上設(shè)置的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于焦點(diǎn)位置比較遠(yuǎn)的透鏡陣列202的表面上，使透鏡陣 列202的焦點(diǎn)位置更加向遠(yuǎn)處漂移，也就是使兩種透鏡的物平面?zhèn)鹊慕裹c(diǎn)位置差增大，其 結(jié)果是要保持圖像讀取質(zhì)量不變的條件下原稿有更寬的浮動(dòng)范圍。本實(shí)施例適用于原稿通 過(guò)的通道范圍更寬的場(chǎng)合。實(shí)施例10，在上述實(shí)施例8和實(shí)施例9中，棒狀透鏡陣列采用的是5列透鏡陣列， 并且是由3列201透鏡陣列和2列202透鏡陣列構(gòu)成的。也可以采用其它列數(shù)或其它排列 方式的透鏡也有同樣的效果。實(shí)施例11，在上述實(shí)施例8至實(shí)施例10中，焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置采用的是透光板，貼 于透鏡表面，也可以使用具有一定透光性的膠狀透明或半透明體，通過(guò)印刷或描繪涂在棒 狀透鏡陣列表面并進(jìn)行固化。
權(quán)利要求
一種棒狀透鏡陣列，包括具有支撐作用的第一側(cè)板、具有支撐作用的第二側(cè)板，第一側(cè)板與第二側(cè)板之間包含至少兩列的棒狀透鏡陣列，其特征在于具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Z1、第一直徑Ф1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第一棒狀透鏡陣列，具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Z2、第二直徑Ф2的復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第二棒狀透鏡陣列，上述至少一列的第一棒狀透鏡陣列和上述至少一列的第二棒狀透鏡陣列夾在具有支撐作用的上述的第一側(cè)板與具有支撐作用的上述的第二側(cè)板之間，第一棒狀透鏡陣列和第二棒狀透鏡陣列與第一側(cè)板和第二側(cè)板之間采用樹(shù)脂進(jìn)行粘接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀透鏡陣列，其特征在于第一棒狀透鏡陣列的共役長(zhǎng) 度TCl與第二棒狀透鏡陣列的共役長(zhǎng)度TC2是不相同，第一棒狀透鏡陣列的高度Zl與第二 棒狀透鏡陣列的高度Z2是不相同，第一棒狀透鏡陣列的直徑Φ 1與第二棒狀透鏡陣列的直 徑Φ2是不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述的棒狀透鏡陣列，其特征在于復(fù)數(shù)的第一棒狀透鏡 陣列靠近第一側(cè)板相近排列，復(fù)數(shù)的第二棒狀透鏡陣列靠近第二側(cè)板相近排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述的棒狀透鏡陣列，其特征在于復(fù)數(shù)的第一棒狀透鏡 陣列與復(fù)數(shù)的第二棒狀透鏡陣列交叉排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述的棒狀透鏡陣列，其特征在于復(fù)數(shù)的第一棒狀透鏡 陣列相近排列，復(fù)數(shù)的第二棒狀透鏡陣列在第一透鏡陣列的兩側(cè)分別與第一側(cè)板及第二側(cè) 板相近排列。
6.一種圖像讀取裝置，包括能夠發(fā)出光并在掃描范圍內(nèi)均勻照射原稿的光源，將從原 稿反射回來(lái)的反射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并向外輸出的線陣圖像傳感器，將上述反射光聚焦并成 像于上述線陣圖像傳感器表面的棒狀透鏡陣列，其特征在于上述棒狀透鏡陣列包括具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Ζ1、第一直徑Φ1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù) 個(gè)第一棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第一棒狀透鏡陣列，具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Ζ2、第二直徑Φ2的復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡，上述復(fù)數(shù) 個(gè)第二棒狀透鏡至少排列成一個(gè)陣列構(gòu)成第二棒狀透鏡陣列，具有支撐作用的第一側(cè)板及具有支撐作用的第二側(cè)板，上述至少一列的第一棒狀透鏡陣列和上述至少一列的第二棒狀透鏡陣列夾在具有支 撐作用的上述的第一側(cè)板與具有支撐作用的上述的第二側(cè)板之間，第一透鏡陣列和第二透 鏡陣列與第一側(cè)板的第一側(cè)面和第二側(cè)板的第二側(cè)面之間采用樹(shù)脂進(jìn)行粘接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圖像讀取裝置，其特征在于棒狀透鏡陣列表面設(shè)有焦點(diǎn) 位置調(diào)節(jié)裝置，焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置是設(shè)在棒狀透鏡陣列表面具有透光性調(diào)節(jié)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圖像讀取裝置，其特征在于焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置在棒狀 透鏡陣列的長(zhǎng)度方向上覆蓋整個(gè)區(qū)域，在棒狀透鏡陣列的寬度方向上只覆蓋其中一種TC 值的透鏡，調(diào)光體的厚度小于Ν1*Φ1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圖像讀取裝置，其特征在于焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于 棒狀透鏡陣列靠近線陣圖像傳感器一側(cè)并且焦點(diǎn)位置沒(méi)有達(dá)到線陣圖像傳感器表面的一 種透鏡陣列的端面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求9所述的圖像讀取裝置，其特征在于焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)裝置 設(shè)置于棒狀透鏡陣列靠近原稿一側(cè)的一種透鏡陣列的表面上，使兩種透鏡陣列的焦點(diǎn)位置 處于原稿位置浮動(dòng)的范圍的兩側(cè)附近。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)景深的棒狀透鏡陣列及其所構(gòu)成的圖像讀取裝置，特征在于棒狀透鏡陣由至少一列的具有第一共役長(zhǎng)度TC1、第一高度Z1、第一直徑Ф1的復(fù)數(shù)個(gè)第一棒狀透鏡構(gòu)成的第一棒狀透鏡陣列和至少一列的具有第二共役長(zhǎng)度TC2、第二高度Z2、第二直徑Ф2的復(fù)數(shù)個(gè)第二棒狀透鏡構(gòu)成的第二棒狀透鏡陣列，至少一列的第一棒狀透鏡陣列和第二棒狀透鏡陣列夾在具有支撐作用的第一側(cè)板與第二側(cè)板之間，第一棒狀透鏡陣列和第二棒狀透鏡陣列與第一側(cè)板和第二側(cè)板之間采用樹(shù)脂進(jìn)行粘接固定，本發(fā)明具有較長(zhǎng)的景深，可有效改善在高速圖像讀取過(guò)程中由于原稿位置的偏離正常焦點(diǎn)位置造成的圖像劣化，提高圖像讀取質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N1/028GK101950039SQ20101029452
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
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