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CN101713511A - 光源结构及扫描装置 - Google Patents

光源结构及扫描装置 Download PDF

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CN101713511A CN200910206514A CN200910206514A CN101713511A CN 101713511 A CN101713511 A CN 101713511A CN 200910206514 A CN200910206514 A CN 200910206514A CN 200910206514 A CN200910206514 A CN 200910206514A CN 101713511 A CN101713511 A CN 101713511A
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张智海
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Qisda Suzhou Co Ltd
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Abstract

本发明涉及光源结构及扫描装置，该光源结构包含光源和光导。光源包含复数个发光体，这些发光体在第一平面内沿第一方向间隔排列，光导包含并排的复数个导光体，这些导光体与这些发光体一一对应，导光体具有入光面和出光面，入光面和出光面都为曲面，出光面相交于第一截面的曲线具有第一曲率半径，入光面相交于第二截面的曲线具有第二曲率半径，第一截面垂直于第二截面，且第一截面和第二截面都垂直于第一平面，光源发出的光线经光导均匀照射至待扫描物品。通过本发明，可提高扫描成像系统光能使用率和图像均匀度。

Description

光源结构及扫描装置
技术领域
本发明关于一种光源结构及扫描装置，特别是有关于一种可提高扫描成像系统光能使用率和图像均匀度的光源结构，以及应用该光源结构的扫描装置。
背景技术
目前，扫描装置已广泛应用于各种扫描仪、多功能一体机等。请参见图1，图1为传统扫描装置的示意图。该扫描装置1采用冷阴极射线灯管(CCFL)或氙灯10为光源，配合补偿反射片11，照明被扫描区域100。补偿反射片11可分为反射区和吸收区两部分功能区，反射区用于反射灯管10发出光线并使之尽可能照射于扫面稿件101，扫描稿件101放置于玻璃基板102上，吸收区用于补偿由于镜头12特性所产生的照度随视场角衰减而引起的像面照度不均。随后，通过反光镜14和镜头12接收光线，在线型影像传感器13上成像。因为只有照射到被扫描区域100的光线才可能被传感器13接收成像，所以系统照明的效率决定于光源照到被扫描区域的光能量占光源总能量的比例。
采用这样的方式存在一些缺点，如使用补偿反射片在组装时难于得到精确的面型，光能利用率提高受到很大限制，且补偿片具有吸收性，光能受到损失。另外，采用CCFL灯管不符合环保产品的发展趋势。
发明内容
针对上述技术问题，本发明通过使用发光二级管(LED)光源并配合特殊设计的光导作为扫描装置的光源结构，达到提高扫描成像系统光能使用率和图像均匀度，同时满足环保产品发展趋势的目的。
本发明提供的光源结构，应用于扫描装置，该光源结构包含光源和光导。光源包含复数个发光体，这些发光体在第一平面内沿第一方向间隔排列。光导包含并排的复数个导光体，这些导光体与这些发光体一一对应，导光体具有入光面和出光面，入光面和出光面都为曲面，出光面相交于第一截面的曲线具有第一曲率半径，入光面相交于第二截面的曲线具有第二曲率半径，第一截面垂直于第二截面，且第一截面和第二截面都垂直于第一平面。其中，光源发出的光线经光导均匀照射至待扫描物品。
根据本发明所述的光源结构，导光体是由第一柱状透镜和第二柱状透镜组合而成，第一柱状透镜的轴线平行于第二方向，第二方向垂直于第一方向且平行于第一平面，第二柱状透镜的轴线平行于第一方向。
进一步地，第一柱状透镜为柱状凹透镜，用以在第一方向上扩散光源发出的光线。第二柱状透镜为柱状凸透镜，用以在第二方向上汇聚光源发出的光线。
或进一步地，入光面位于第一柱状透镜上，出光面位于第二柱状透镜上。或者，入光面位于第二柱状透镜上，出光面位于第一柱状透镜上。
根据本发明所述的光源结构，入光面或者出光面是由具有第三曲率半径的曲线沿具有第四曲率半径的曲线平移形成的曲面，用以在第一方向上扩散光源发出的光线和在第二方向上汇聚光源发出的光线。
根据本发明所述的光源结构，光导包含第一导光体和第二导光体，第一导光体的曲面形状不同于第二导光体的曲面形状。
根据本发明所述的光源结构，光源包含第一发光体和第二发光体，流经第一发光体的驱动电流大于或小于流经第二发光体的驱动电流。
根据本发明所述的光源结构，这些发光体为不等间距的排列。
根据本发明所述的光源结构，发光体为发光二极管。
本发明提供的扫描装置，用以扫描成像待扫描物品，该扫描装置包含上述的光源结构，该光源结构用以均匀照射待扫描物品。
通过本发明，可提高扫描成像系统光能使用率和图像均匀度，同时满足环保产品发展趋势。
附图说明
图1为传统扫描装置的示意图；
图2为本发明一实施例的光源结构的示意图；
图3为本发明一实施例的第一截面的光路示意图；
图4为本发明一实施例的第二截面的光路示意图；
图5为本发明不同实施例的导光体的示意图；
图6为本发明另一实施例的光源结构的示意图；
图7为本发明又一实施例的光源结构的示意图；
图8为本发明一实施例的扫描装置的示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参见图2，图2为本发明一实施例的光源结构2的示意图。光源结构2应用于扫描装置，该光源结构2包含光源20和光导21。光源20包含复数个发光体201，这些发光体201在第一平面200(平行于图2所示的XY平面)内沿第一方向(平行于图2所示的X方向)间隔排列。光导21包含并排的复数个导光体211，这些导光体与这些发光体201一一对应，导光体211具有入光面212和出光面213，入光面212和出光面213都为曲面。在一实施例中，导光体211为一体成型，也即光导21的整个入光面和出光面为连续的曲面。请结合参见图3和图4，图3为本发明一实施例的第一截面的光路示意图，图4为本发明一实施例的第二截面的光路示意图。出光面213相交于第一截面(平行于图2所示的YZ平面)的曲线2131具有第一曲率半径，入光面212相交于第二截面(平行于图2所示的XZ平面)的曲线2121具有第二曲率半径，第一截面垂直于第二截面，且第一截面和第二截面都垂直于第一平面200。其中，光源20发出的光线经光导21均匀照射至待扫描物品29。
在一实施例中，导光体211是由第一柱状透镜和第二柱状透镜组合而成，第一柱状透镜的轴线平行于第二方向(平行于图2所示的Y方向)，第二方向垂直于第一方向且平行于第一平面200，第二柱状透镜的轴线平行于第一方向。在实际应用中，第一柱状透镜为柱状凹透镜，用以在第一方向上扩散光源发出的光线，原理如图4所示，以此使光源按照发光体阵列分布及像面相对照度与视场角关系重新分配光线。第二柱状透镜为柱状凸透镜，用以在第二方向上汇聚光源发出的光线，原理如图3所示，以此提高光能利用率。
由光路可逆原理可知，入光面212和出光面213是相对的。也即，入光面212可以位于第一柱状透镜上，出光面213位于第二柱状透镜上；或者，入光面212位于第二柱状透镜上，出光面213位于第一柱状透镜上。本发明的透光体211的结构并不以此为限。
请参见图5，图5为本发明不同实施例的导光体511的示意图。导光体511与上述的导光体211的差异在于，其入光面512是由具有第三曲率半径的曲线5123沿具有第四曲率半径的曲线5124平移形成的曲面，用以在X’方向上扩散光源发出的光线和在Y’方向上汇聚光源发出的光线。同理，上述曲面也可以作为出光面513，这个曲面兼具了汇聚一方向上的光线，以提高光能利用率，同时扩散另一方向的光线，以增加均匀度，并可减少发光体的用量。
需要说明的是，不同位置上的导光体的面形可以设定为相同，也可以设定为不同，以使待扫描区域光强分布达到设定要求。在一实施例中，光导包含第一导光体和第二导光体，第一导光体的曲面形状不同于第二导光体的曲面形状。在实际应用中，其曲面形状依光导材质的折射率、出光面到待扫描物品的距离、光源到入光面的距离等参数及光学公式来设计。
另外，本发明的发光体可以为等间距的排列，也可以为不等间距的排列，以使待扫描区域光强分布达到设定要求。请参见图6，图6为本发明另一实施例的光源结构6的示意图。该光源结构6包含光源60和光导61，光源60包含复数个发光体601，发光体601之间的间隔(如d1、d2和d3)不相等，其他与前述实施例相同的部分，不在此赘述。
而且，不同位置上的发光体可以预设相同电流，也可以预设不同大小的电流，以使待扫描区域光强分布达到设定要求。请参见图7，图7为本发明又一实施例的光源结构7的示意图。光源结构7包含光源70和光导71，光源70包含第一发光体701和第二发光体702，流经第一发光体701的驱动电流i1大于或小于流经第二发光体702的驱动电流i2。其他与前述实施例相同的部分，不在此赘述。需要说明的是，上述几种配置可以组合使用，以达到补偿像面相对照度与视场角的关系，使像面均匀度提高的效果。
在实际应用中，本发明所述的发光体可以为发光二极管(LED)，当然也可以为其它类型的点光源，本发明并不以此为限。
请参见图8，图8为本发明一实施例的扫描装置800的示意图。扫描装置800用以扫描成像待扫描物品801，该扫描装置800包含光源结构，该光源结构包含光源80和光导81，用以均匀照射待扫描物品801。光源80和光导81可以与上述实施例中的结构相同。在实际应用中，待扫描物品801一般设置于透明基板上，光导81设置于光源80和该透明基板之间。扫描装置800中的其它元件，如线型影像传感器、镜头等，由于不属于本发明的技术特征，故不在此赘述。
通过本发明，可提高扫描成像系统光能使用率和图像均匀度，同时满足环保产品发展趋势。而且，本发明的光源结构特别适用于高速扫描装置。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种光源结构，应用于扫描装置，该光源结构包含光源和光导，其特征在于：
该光源包含复数个发光体，该些发光体在第一平面内沿第一方向间隔排列；
该光导包含并排的复数个导光体，该些导光体与该些发光体一一对应，该导光体具有入光面和出光面，该入光面和该出光面都为曲面，该出光面相交于第一截面的曲线具有第一曲率半径，该入光面相交于第二截面的曲线具有第二曲率半径，该第一截面垂直于该第二截面，且该第一截面和该第二截面都垂直于该第一平面；
其中，该光源发出的光线经该光导均匀照射至待扫描物品。
2.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该导光体是由第一柱状透镜和第二柱状透镜组合而成，该第一柱状透镜的轴线平行于第二方向，该第二方向垂直于该第一方向且平行于该第一平面，该第二柱状透镜的轴线平行于该第一方向。
3.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于：该第一柱状透镜为柱状凹透镜，用以在该第一方向上扩散该光源发出的光线；该第二柱状透镜为柱状凸透镜，用以在该第二方向上汇聚该光源发出的光线。
4.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于：该入光面位于该第一柱状透镜上，该出光面位于该第二柱状透镜上；或者，该入光面位于该第二柱状透镜上，该出光面位于该第一柱状透镜上。
5.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该入光面或者该出光面是由具有第三曲率半径的曲线沿具有第四曲率半径的曲线平移形成的曲面，用以在该第一方向上扩散该光源发出的光线和在第二方向上汇聚该光源发出的光线。
6.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该光导包含第一导光体和第二导光体，该第一导光体的曲面形状不同于该第二导光体的曲面形状。
7.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该光源包含第一发光体和第二发光体，流经该第一发光体的驱动电流大于或小于流经该第二发光体的驱动电流。
8.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该些发光体为不等间距的排列。
9.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于：该发光体为发光二极管。
10.一种扫描装置，用以扫描成像待扫描物品，其特征在于该扫描装置包含如权利要求1-9中任一项所述的光源结构，该光源结构用以均匀照射待扫描物品。
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