CN101059581A - 具有阶形光学元件的文件照明器 - Google Patents

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Abstract

一种扫描文件的装置包括一个支承至少一部分文件的压板；一个光源；以及一个将光线自光源引导至压板的光学元件。该光学元件限定了多个成一线性阵列排列的小平面表面。自光源发出的光线自其中一个的小平面表面反射并基本上与出口表面垂直地射出。

Description

具有阶形光学元件的文件照明器
技术领域
本发明涉及用于比如在传真机和数字复印机中照射供数字记录用的硬拷贝文件的照明装置。
背景技术
设计一种扫描仪的照明器时，存在尤其沿着文件的窄条均匀照射和在窄条上提供适当的照射分布的挑战。照明区域中的照度级不规则，会导致图像数据中存在缺陷。美国专利6236470对扫描仪照明器的设计工艺作了概述。
一类已知的用于各种设备环境下的照明器包括一个透光元件，其利用内反射以引导来自一个或多个点光源的光线，从而以基本平行的光线自该元件的出口表面显现。具体来说，用于该目的的已知形体有复合抛物形聚光器或称CPC；美国专利5255171和美国专利申请公开2004/0131157披露了CPC的应用。
发明内容
根据一个方面，提供了一种光学元件，它包括一种具有预定折射率的透光材料。该光学元件限定了第一主表面和第二主表面，它们基本上共同形成通过其一部分的CPC；一个安置在该第一主表面与第二主表面之间的基本呈平面的出口表面；以及一个与该出口表面相对置的背衬结构。背衬结构限定了多个成一线性阵列排列的小平面表面。自第一主表面与第二主表面之间安置的光源发出的光线自其中一个的小平面表面反射并基本上与出口表面垂直地射出。
根据另一个方面，提供了一种扫描文件的装置，包括一个支承至少一部分文件的压板；一个光源；以及一个将光线自光源引导至压板的光学元件。光学元件包括一种具有预定折射率的透光材料。该光学元件限定了第一主表面和第二主表面，它们基本上共同形成通过其一部分的CPC；一个安置在该第一主表面与第二主表面之间的基本呈平面的出口表面；以及一个与该出口表面相对置的背衬结构。背衬结构限定了多个成一线性阵列排列的小平面表面。自第一主表面与第二主表面之间安置的点光源发出的光线自其中一个的小平面表面反射并基本上与出口表面垂直地射出。
附图说明
图1是一文件扫描仪的简化正视图；
图2是一光学元件独立的透视图；
图3是该光学元件独立的平面图；
图4是穿过图3中线4-4的图3光学元件一部分的剖面图。
具体实施方式
图1是一文件扫描仪的简化正视图。图中提供了一个压板100，该压板100可具有不同的部分，文件页张可位于其上以从中记录。压板100还联接有总体上用102表示的文件处理器，其可以是本领域已知的任何设计类型。文件处理器顺序地将来自一个多页原始文件的页张送过一个扫描头，该扫描头包括一个照明器，该照明器包括一个光学元件10、至少一个光源20以及一个光敏装置30。照明器照射文件的窄条，同时包括一个或多个光敏传感器的线性阵列的光敏装置30记录反射的光线(典型地为别的插在压板100与光敏装置30之间的未示出的透镜)。扫描头可安装在活动的滑架40上，以记录反射自位于压板100的主要部分上的页张上的图像的光线。光学元件是与正记录的文件表面成一个30-45度角度地布置的。
图2是光学元件10独立的剖面图。光学元件10包括一种具有预定折射率的材料。光学元件10限定了第一主表面12、第二主表面14、出口表面16以及一般所称的“背衬表面”18。在该实施例中，背衬表面18限定了多个均用50表示的小平面表面，它们之间以不连续的表面52隔开，并在总体上形成相对于光学元件10的中心线对称的弧。此外，至少在第一主表面12中限定有一个空腔60，其适于接纳侧面发射的光源，比如LED或其它点光源(空腔60还是到达第二主表面14的通孔)。
图3是光学元件10的平面图，示出了一些自安置在空腔60中的光源20发出的光路L。正如可从图中看出的那样，每个独立的小平面表面50被构造成自空腔60反射光线并引导光束，于是光束就自出口表面16基本垂直地射出。总体的理想效果是，光线基本均匀分布地通过出口表面16的整个区域，或沿出口表面16的长度延伸的至少一部分。
根据具体执行的情况，每个小平面表面50可通过内部全反射将光线引导通过出口表面16。此外，每个不连续表面52的形状可加以修整(比如调整其与相邻表面所成的相对角度)，以最大程度地减少相邻的小平面表面50之间的损失。
图4是通过图3中线4-4的图3光学元件一部分的剖面图。第一主表面12和第二主表面14大体上为抛物形，如图所示地通向出口表面16。这些主表面12、14还有助于将光线自光源20导向出口表面16。在一个实施例中，抛物形表面大体上形成本领域中所知晓的复合抛物形聚光器或称CPC，其利用内部全反射来以理想的方式引导光线。在整个操作中，源自光源20的光线通过内部全反射由形成背衬结构18的每个小平面表面50反射。反射的光线接着由基本抛物形的表面12、14引导，以按照基本对准的方式自出口表面射出。
因为特定的平面表面50与出口表面16之间的长度不同，所以各个横剖面(图4中所示的剖面是一个实例)可不全都显示真正的CPC光学特征，但即便是在光学元件端部的表面12、14大体弯曲的形状仍有助于以理想的方式将光线引导通过出口表面16。

Claims (4)

1.一种光学元件，包括一种具有预定折射率的透光材料，限定了
第一主表面和第二主表面，它们基本上共同形成通过其一部分的CPC；
一个安置在该第一主表面与第二主表面之间的出口表面；
一个与该出口表面相对置的背衬结构，该背衬结构限定了多个成一线性阵列排列的小平面表面，由此自第一主表面与第二主表面之间安置的光源发出的光线自其中一个的小平面表面反射并引导以基本上与出口表面垂直地射出。
2.如权利要求1所述的光学元件，还限定了安置在相邻的小平面表面之间的不连续表面。
3.如权利要求1所述的光学元件，背衬结构中的小平面表面基本上限定了一条弧。
4.一种扫描文件的装置，包括：
一个支承至少一部分文件的压板；
一个光源；
一个将光线自光源引导至压板的光学元件，该光学元件包括一种具有预定折射率的透光材料并限定了
第一主表面和第二主表面，它们基本上共同形成通过其一部分的CPC；
一个安置在该第一主表面与第二主表面之间的出口表面；和
一个与该出口表面相对置的背衬结构，该背衬结构限定了多个成一线性阵列排列的小平面表面，由此自第一主表面与第二主表面之间安置的光源发出的光线自其中一个的小平面表面反射并引导以基本上与出口表面垂直地射出。
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