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)明總的來說涉及光掃描儀，更具體地說涉及可提高照明度的光源組件。
對光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光敏檢測器上面的圖像光線進(jìn)行檢測的光敏檢測器可以是一種電荷耦合器件(CCD)，不過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)時間有關(guān)，所以電荷耦合器件可以用來檢測聚焦在它上面圖像的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)。
術(shù)語“圖像光線”在這里是指由光學(xué)系統(tǒng)聚焦在檢測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，也可以透過物體或文件。圖像光線可以按三個步驟轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。首先，電荷耦合器件檢測器中的每個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/或儲存數(shù)字信號。
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，但它們并不是沒有問題。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)中有過多的無用數(shù)據(jù)而顯示出“雪花效應(yīng)”。如果照明度沿掃描行長度不能基本上均勻還可能導(dǎo)致其它問題。在這種情況下，所得到的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量可能沿掃描行長度發(fā)生變化。照明度的過度變化甚至可以導(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)中的另一個問題是由光源產(chǎn)生的光線只有一小部分被用來照亮掃描區(qū)域。
還公開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)有透明臺板16。透明臺板16使得放置在透明臺板16上的物體18(圖4)，如一頁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(未示出)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，照明系統(tǒng)10安裝在可移動地安裝在外殼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可在透明臺板16下面通常沿位移路徑22前后移動。與滑架組件20有效連接的滑架驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)使滑架組件20在透明臺板16的下面(即沿位移路徑22)前后移動，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至少使一部分穿過出口縫隙28的光線準(zhǔn)直而形成準(zhǔn)直光束42，見圖4。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到在這里使用的術(shù)語“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中開口的出口縫隙28更有利于光源30的冷卻。通過使中空反射器24的第一和第二端部60和62敞開可以進(jìn)一步提高冷卻效果。
已經(jīng)簡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，在進(jìn)行詳細(xì)介紹之前應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，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)識到雖然在此示出和介紹的掃描儀12可用來掃描物體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明性實(shí)例，因此將不會非常詳細(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，帶有中間孔洞或開口46，其大小可容納放置被掃描物體18的透明臺板16。只是作為示例來介紹，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的滑架組件20上。活動滑架組件20可移動地安裝在外殼14中，因此滑架組件20可以在透明臺板16的下面前后運(yùn)動，使得成像系統(tǒng)能夠獲取放置在透明臺板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)動系統(tǒng)。不過，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可以在透明臺板16的下面前后運(yùn)動，即大體上可沿位移路徑22運(yùn)動。通過這種方式，照明系統(tǒng)10可以照亮放置在透明臺板上的物體18上的掃描區(qū)域44。見圖4。接著，當(dāng)活動滑架20沿位移路徑22移動時，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)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，中空反射器24可以由大體上是細(xì)長形的主體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度52。細(xì)長形主體48的長度52最好與照亮的掃描區(qū)域44中的掃描行54的長度基本上相同。
細(xì)長形主體48的內(nèi)壁50設(shè)有軸向開口或狹槽構(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出口縫隙28。舉例來說，在通常是圓形橫斷面的內(nèi)部反射面26的一個優(yōu)選實(shí)施例中，對應(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)。或者也可以根據(jù)具體應(yīng)用的要求而使用其它角度，這對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說，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最好保持開口，使得空氣易于在光源30周圍流動，從而有助于光源30的冷卻。通過使構(gòu)成中空反射器24的細(xì)長形主體48的端部60和62(圖2和3)敞開可以提高冷卻性能。開口的端部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)眾所周知的熱對流原理，空氣將通過敞開的出口縫隙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的每個端部60、62來實(shí)現(xiàn)。在另一種構(gòu)造方式中，可以沿內(nèi)壁50的長度方向設(shè)置空氣入口孔。不過，比起使端部60和62敞開，這種構(gòu)造方式一般來說比較不能令人滿意，因?yàn)檠貎?nèi)壁50長度方向的孔或開口一般來說會減少照亮掃描區(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)長形主體48。不過，作為實(shí)例，在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中的細(xì)長形主體48是用鋁制成的。
光源30可以由各種各樣現(xiàn)有的或?qū)砜赡苎兄瞥鰜淼墓庠礃?gòu)成，用來沿中空反射器24的長度52產(chǎn)生光線。比如，在本發(fā)明的一個優(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上買到的熒光燈32構(gòu)成?；蛘?，也可以使用其它類型的光源如白熾燈。
如上所述，細(xì)長形主體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，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長度52的照明均勻度，而且還有助于平均化沿光源30長度上可能出現(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)，但一般來說最好在內(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。舉例來說，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，漫射特性是通過在鋁制主體48的內(nèi)壁50上刷上(即涂上)具有高反射率的白漆來實(shí)現(xiàn)的。眾所周知，許多白漆具有高反射率(比如，對于可見光來說在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至少使部分穿過出口縫隙28的光線準(zhǔn)直并形成準(zhǔn)直光束42。現(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是用鋁制成的一個優(yōu)選實(shí)施例中，每個反射體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各種方式來實(shí)現(xiàn)。比如，在細(xì)長形主體48是用鋁制成且第一和第二反射體34和38是由細(xì)長形主體48的整體部分構(gòu)成的一個優(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)長形主體48在制造時所達(dá)到的光滑度(即表面光潔度)，必須或起碼最好對第一和第二反射體34和38進(jìn)行拋光以提高反射體34和38的反射率。或者，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)硌兄瞥鰜砭哂羞@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?；蛘?，可以通過各種適當(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。舉例來說，在本發(fā)明的一個優(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渡)。見圖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渡，那么一般來說最好使該平滑或圓整過渡具有漫反射面。如上所述，對中空反射器24的內(nèi)部反射面26來說，這樣一種漫反射面可以通過在平滑或圓整過渡區(qū)上涂上白漆或其它高反射性材料而形成。
雖然可以通過手工計算方法得出各種幾何設(shè)計參數(shù)(如第一和第二準(zhǔn)直反射體34和38的形狀和相對位置，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)計方案，但是一般來說最好利用各種計算機(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的幾何形狀是通過亞利桑那州Tucson市Breault ResearchOrganization得到的稱作“高級系統(tǒng)分析程序”(ASAP)”的計算機(jī)程序的幫助進(jìn)行優(yōu)化的。簡要地說，該程序用來模擬各種結(jié)構(gòu)形式直至對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)砜赡苎兄瞥鰜淼钠渌绦蛞部梢杂脕韼椭玫阶罴训慕Y(jié)構(gòu)形式。
照明系統(tǒng)10可以如下列方式運(yùn)行以提高掃描過程中掃描區(qū)域44的照明度。作為掃描過程的第一步，使用者(未示出)應(yīng)啟動適當(dāng)?shù)陌粹o或開關(guān)來設(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程和/或進(jìn)行初始化過程所需的具體步驟。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放到透明臺板16上，然后開始掃描工作。在掃描過程中，打開光源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出口縫隙28而沒有被中空反射器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移動滑架組件20來掃描整個物體18。
在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明照明系統(tǒng)的第二個實(shí)施例110，它可以由兩個相鄰布置的中空反射器124和124′構(gòu)成。第二個實(shí)施例可以提高放在透明臺板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)的光源來提供與上述第一個實(shí)施例10等量的照明度。
第二個實(shí)施例110可以包括單個細(xì)長形主體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還可對于每個相應(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。
與第一個實(shí)施例中的情況一樣，構(gòu)成照明系統(tǒng)第二個實(shí)施例110的各反射體和部件的幾何形狀是經(jīng)過選擇的，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，在第二個實(shí)施例110中，各反射體和部件的形狀和相對位置是借助于上面第一個實(shí)施例中所介紹的“高級系統(tǒng)分析程序”(ASAP)進(jìn)行優(yōu)化的。高級系統(tǒng)分析程序用來模擬各種結(jié)構(gòu)形式直至對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的關(guān)系布置，所述第一和第二反射體至少部分使穿過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)長形的軸向開口構(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)長形的軸向開口，所述開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)長形軸向開口第一側(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)長形軸向開口第二側(cè)附近，所述第一和第二反射體以不平行的相互間隔開的關(guān)系布置，所述第一和第二反射體至少使一部分穿過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H04N1/028GK1419139SQ0215067
公開日2003年5月21日 申請日期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 申請人:惠普公司