CN1314614A - 线照明装置 - Google Patents

Abstract

提供两个线照明单元2L和2R,每个线照明单元都具有一个在其一端部设有发光源的光导。每个线照明单元的设置方式是使从它的发射面发射出的光照亮文件读取表面的相同面积,并且使得发光源位于主扫描方向(纵向)上的相对位置。通过交替地设置这两个线照明单元,可以弥补每个线照明单元的特性,从而改善光强分布的均匀性和稳定性。由于设置单个线照明单元而使得它的发射面相对于一个与文件－读取表面成直角的平面对称,所以可以减少当文件－读取表面不平时在文件表面所产生的阴影。

Description

线照明装置

本发明涉及一种在例如接触型图象传感器的文件一读取装置中用于线性照明文件的线照明装置。

在例如传真机、复印机和图象扫描仪设备中设有例如用于读取文件的图象传感器的文件一读取装置(图象读取装置)。所用的文件一读取装置的一种是接触型图象传感器，它的光路短而且可以很容易地安装在该设备中。在这种接触型图象传感器中，有必要提供能被照明装置读取的过量强度的照明光以读取该文件的将被读取的部分。在这种情形下，在主扫描方向(即纵向)上被照明的区域很大，但在相对于主扫描方向成直角的次一扫描方向上是一个窄的带状条。

在日本公开特许公报No.平8-163320或公开特许公报No.平10-126581中公开了采用棒状或平板状光导、用于照明上述的长且窄的带状区域的线照明装置和设有例如线照明装置的文件一读取装置。

图24是一个设有传统线照明装置的文件一读取装置的横截面视图，图25是一个传统线照明装置的分解透视图，图26是一个表示形成传统线照明装置的光导结构的透视图。

如图24所示，传统的文件一读取装置包括：一个在其中形成凹槽501a和501b的框架501，一个安装在凹槽501a中的线照明装置510，一个与之相接触以遮盖凹槽501b的基板504，并在该基板上安装光电转换元件503(线图象传感器)，和一个安装在框架501中的棒形透镜阵列505。从线照明装置的发射平面511a发出的光经过文件支架的遮盖玻璃506入射到文稿507的读取图象表面。然后，反射光经过棒形透镜阵列505，由光电转换元件503测量以读取文件。

在如图25所示的线照明装置510中，光导511以发射表面511a暴露的方式安装在一个白色框架512中。与框架512的一端相连的是一个光发射源基板513，它设有一个由发光二极管(LED)或类似元件组成的发光源。光导511由玻璃或透明树脂制成，而且在相对于主扫描方向成直角方向上的横截面基本上为矩形。光导511具有一个切成C-状的部分，作为发射面511a。

如图26所示，在光导511的反面511c上设有一个用于把从入射面511d入射的照明光散射的图样511b。光散射图样511b由一个涂有白色涂层材料的栅板形成。

线照明装置510以这样的方式设置：来自例如LED的光发射源的光从光导511的一端511d(入射面)引入到光导511内，通过光导511传播的照明光在光散射图样511b处散射，其中所述的光散射图样形成于光导511的反面511c，尔后，散射光从发射面511a发射出去(见图24)。

来自光发射源的光的强度在入射面511d附近高，而在光散射图样远离入射面时变低。目前，如图26所示，当光散射图样远离入射面511d时，试图通过扩大光散射图样的形成区域而使从发射面511a发射的光的强度在主扫描方向的整个长度上保持不变。

如上所述，在如图24-26所示的传统线照明装置510中，试图通过改变光导上所提供的光散射图样511b的形成区域的形状来使主扫描方向上的光强分布均匀，但很难使主扫描方向上的光强分布完全均匀。由此，在传统的线照明装置中的主扫描方向上的光强分布通常表现为单调递增或单调递减。同样，也很难在次扫描方向上使光强分布均匀。

而且，如图24所示，建立传统的线照明装置而从一个方向上为文件表面提供照明光，并且，结果是，如果文件纸张表面存在任何的折叠或高度差异，都将引起阴影。

图27是另一个传统的接触型图象传感器的横截面视图，图28是用于图27所示的接触型传感器的传统的线照明装置的透视图(光导框架被撤掉的状况)，图29是表示从图28所示的线照明装置发射出来的光强分布的示意图，图30是表示线照明装置与图27所示的接触型图象传感器中成象透镜之间的位置关系的示意图，图31是表示线照明装置与图27所示的接触型图象传感器中成象透镜之间位置关系的平面图。

如图27所示，传统的接触型图象传感器601包括：一个盒子602，一个安装在盒子602中的线照明装置610，一个安装在盒子601中作为成象透镜的透镜阵列605，和一个在其上安装线图象传感器606(光电转换元件)的基板607，且该线图象传感器606与盒子602的下部相连。如图28所示，线照明装置610包括：一个光导603，一个光导框架604和一个光发射源基板611。根据所述的接触型图象传感器601，从光导603的发射面603a发射的光(照明光)经过一个遮盖玻璃608入射到文件的读取表面。反射光经过透镜阵列605由线图象传感器606测量，以读取该文件。

如图28所示，线照明装置由光导603、设有例如发光二极管(LED)的光发射源612的光发射源基板611和光导框架604(未示出)组成。图28表示光导框架604被撤掉时的状况。如图27所示，光导603以发射面暴露的方式装在白色光导框架604中。光导由玻璃或透明树脂制成。在这里示意一种光导603的例子，它具有在相对于纵向垂直角度的方向上基本上成1/4椭圆的横截面形状。所述的光导603具有一个与该椭圆的次轴方向平行的发射面603a、一个与椭圆主轴方向平行的平面603b和一个反射曲面603c。通过涂覆白色涂层材料或类似物以在平行于该椭圆主轴的方向的平面603b上形成散射图样P。

来自光发射源612的发射光经过光导603的内部传播，一部分光在光导表面通过白色涂层材料或类似物形成的光散射图样P处被散射。所述的散射光在反射曲面603c处被反射而发射到作为发射光的发射面603a之外。

通过光导框架604遮盖光导603，使得发射到外面的光在光导框架604上被反射回光导603内。因此，减少了散射光的损失，使得发射光的强度得以提高。在平行于椭圆主轴方向的平面603b的焦点附近的位置，形成光散射图样P。据此，被光散射图样P散射的光在反射曲面603c处被反射，而且集中到文件一读取表面上。其结果是可以提高文件一读取表面的光强。

如图29所示，由每个光散射图样Pa-Pf形成一个光强分布Ba-Bf。图29中的光强分布C表示由每个光散射图样Pa-Pf形成的每个光强分布Ba-Bf传播一段距离L0后合成的结果，而光强分布D表示由每个光散射图样Pa-Pf形成的每个光强分布Ba-Bf再传播一段距离ΔL0后合成的结果。

如图30所示，X-Y平面紧位于透镜阵列605光轴的上方。来自线照明装置610的发射光照明纸张表面(文件的读取表面)。在X-Y平面上的照射光光强的分布表现出图29中参考标记C所示的特性。

如图29所示，在线照明装置610中，在光导603的纵向(主扫描方向)上间歇地形成光散射图样Pa-Pf,由于光散射图样Pa-Pf之间间歇的不均匀而使得发射光的光强分布不均匀。光强分布的不均匀导致读取图象的不均匀。所以，需要提供具有均匀光强分布的线照明装置。

另一方面，线图象传感器606的灵敏度也是随着每个图象元素变化的。因而，有必要通过图象处理(称为阴影校正)对线照明装置光强分布的不均匀性和线图象传感器的灵敏度变化进行校正。特别是，图象以例如这样的方式读取的情况下，即：一份白色文件紧密地置于遮盖玻璃608的表面，图象传感器606的每个图象元素的输出被确定。基于每个图象元素的输出，可以计算出光源的分布不均匀和图象传感器606的每个图象元素灵敏度的变化总量(校正系数)。为每个图象元素储存计算出的校正量。当读取文件时，以上所述的校正量用于校正图象传感器606的每个图象元素的输出。据此，解决光源的分布不均匀和图象传感器606的每个图象元素的灵敏度变化是可能的。

然而，由于文件打折或反向弯曲，文件的读取表面可能从X-Y平面(遮盖玻璃表面)抬高。当由于文件被抬高或类似情形所引起的文件表面误置时，光强分布的不均匀性幅度(参考标记C所示特性的隆起幅度)除光量的总变化外发生了改变。结果是，在读取图象中引起不均匀。

因此，需要提供一种能够在主扫描方向上供给均匀光强分布的线照明装置，其中，甚至在当由于文件表面的抬高而引起的文件表面与光源之间的间距发生变化时，也不容易在读取图象上产生不均匀。

在采用光导的传统线照明装置中，存在提供照明光的光强均匀分布的限制。而且，在文件表面打折、叠层高度差异或类似情形下，传统线照明装置中可能产生阴影。另外，在文件被抬高时，传统线照明装置中可能会在读取图象上引起不均匀。

本发明的主要目的在于克服上述缺陷，并提供一种线照明装置，该线照明装置包括：两个照明单元，每个照明单元都由一个光导和一个设置于该光导一端部的光发射源组成，其中所述的照明单元对称地放置，以在主扫描方向上提供均匀分布的光强，并平衡次扫描方向上的光强分布，且增加光量。本发明的另一个目的在于提供一种即使在文件表面不平整情况下也不容易在文件表面产生阴影的线照明装置。本发明的又一目的在于提供一种能够在主扫描方向上提供更加均匀分布的光强的线照明装置，而且即使在文件表面与与光源之间的距离因该文件被抬高而改变时也不容易在读取图象上产生不均匀。

即，根据本发明的线照明装置，两个光导以这样的方式设置：从每个光导发射面发出的光照射文件一读取表面的相同面积，其中在一个光导的一端设有一个光发射源，而在另一个光导的另一端设有一个光发射源。

光发射源分别设在光导的相对侧，且每个光导发射出的发射光照射文件一读取表面的相同面积。所以，在主扫描方向上提供光强的均匀分布，以平衡次扫描方向上的光强分布，并增加光量是可能的。

每个光导可以以所述非遮盖式采用，但是，光导也可以以放置于一个框架中而使得至少它的发射面暴露的方式安装在线照明装置中。

光导上形成多个用于在除了入射面和它的发射面之外的预定表面散射照明光的光散射图样。然而，当光导置于框架中时，光散射图样也可以形成于框架上。

根据本发明的线照明装置包括一对以这样的方式设置的光导，来自一个光源而入射到一个端面的光在纵向传播，在光散射图样上被散射，以照明文件一读取表面的相同面积，所述的光散射图样是在纵向上间歇地形成的，其中的光散射图样可以交替地放置，使得在一个光导上形成的光散射图样用于补偿另一个光导上形成的光散射图样的不足。

由于光散射图样交替地放置在每个光导之间，所提供的合成光强分布的方式是：一个光导的光散射图样的光强分布的峰值弥补另一个光导的光散射图样的光强分布的谷值。从而，光强的不均匀性(总变化)变小了，而均匀性增加了。

每个光导可以相对于一个平面对称地放置，在此该发射面在与文件一读取表面垂直的角度相交。通过从两个方向上给纸张表面提供光，可以减小当从一个方向上提供光给打折的、叠层高度差异或类似情形的纸张上所产生的阴影。

另外，在把每个光导放置在使得从每个发射面发射的光照射文件一读取表面的相同面积的情形下，一个光导可以在纵向的一端设有光发射源，而另一个光导可以在纵向的另一端设有光发射源。这种方式下，提供均匀的光强分布是可能的。

本发明的线照明装置包括：两个线照明单元，每个都含有一个放在框架中的光导，其中的光导用于导引从纵向的一端射出光的光源发射的光和在沿纵向形成的光散射图样处散射光，以发射来自发射面的光，其特征在于：每个线照明单元以以下的方式设置，即从每个光导的每个发射面发射的光照明文件一读取表面的相同面积，并且，光导框架至少有一部分外表面用于控制光的散射和反射。

本发明的线照明装置的特征在于：光导框架至少有被一个部件遮盖的一部分外表面用于控制光的散射和反射。

由于至少一部分光导框架外表面设有用于控制光的散射和反射的膜层，或者被一个部件遮盖，以控制光的散射和反射，所以，可以避免来自在光导框架处被再次散射和反射到文件一读取表面的散射和反射的光。因此，消除了在光导框架处散射和反射到文件一读取表面的光。由此，照明光的初始强度分布不会受到光导框架散射和反射的光的干扰，从而可以清楚地读取图象。

本发明上述的和其它的目的、特征和优点将在以下结合附图的描述中越来越清楚。

图1是本发明第一实施例的线照明装置的透视图；图2是含有图1所示的线照明装置的文件一读取装置的横截面图；图3是文件一读取装置中主扫描方向上的光强分布示意图；图4是在次扫描方向上的光强空间分布示意图；图5是含有本发明第二实施例的线照明装置(线照明装置设有两个照明单元和一个框架)的文件一读取装置的横截面图；图6是本发明第三实施例的线照明装置的横截面图；图7是本发明第三实施例的线照明装置的透视图；图8是本发明第四实施例的线照明装置的横截面图；图9是本发明第五实施例的线照明装置的横截面图；图10是本发明第六实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图；图11是本发明第六实施例的线照明装置的透视图；图12是本发明第六实施例的线照明装置中的光散射图样布局和光强分布的示意图；图13是本发明第七实施例的线照明装置的透视图；图14是光散射图样的另一种设置实例的示意图；图15是光散射图样的又一种设置实例的示意图；图16是表示两个线照明单元相对设置的线照明装置中的一种缺陷的示意图，其中仅有一个线照明单元点亮；图17是如图16所示的线照明装置中没有文件状态下的光强特性的曲线图；图18是如图16所示的线照明装置中具有白色文件状态下的光强特性的曲线图；图19是如图16所示的线照明装置中具有黑色矩形区域的文件被读取时的输出信号的示意图；图20是本发明的第八实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图；图21是本发明的第九实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图；图22是本发明的第十实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图；图23是本发明的第十一实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图；图24是含有传统线照明装置的文件一读取装置横截面图；图25是图24所示的传统线照明装置的分解透视图；图26是图24所示的形成传统线照明装置的光导的结构透视图；图27是另一个传统接触型图象传感器的横截面图；图28是用在图27所示的接触型图象传感器中的传统线照明装置(在没有光导框架的状态)的透视图；图29是从图28所示的线照明装置发射的光的强度分布示意图；图30是表示线照明装置与图27所示的接触型图象传感器中的成象透镜之间的位置关系的透视图；图31是表示线照明装置与图27所示的接触型图象传感器中的成象透镜之间的位置关系的平面图。

图1是本发明第一实施例的线照明装置的透视图。如图1所示，线照明装置1具有两个交替设置的照明单元2L和2R。每个照明单元2L和2R都具有一个与光导3的一端相连的光源基板4。

光导由具有高的光传输特性的树脂例如丙烯和聚碳酸脂或者具有高的光传输特性的光学玻璃制成。光导3的横截面形状是多边形，它的一个侧面作为发射面3a。光散射图样(未示出)形成于与该发射面3a相对的表面上。

光发射源基板4设有一个或多个作为发光源(未示出)的表面安装型发光二极管(LED)，这些发光二极管发射的光从光导3的端面入射。参考标记4a是一组具有为发光源提供电能的接头。

光导3用于在它的内表面反射来自端面的光，在主扫描方向(纵向)上导引所述的光，并发射来自发射面3a的光。设置每个发光单元2L和2R，使得来自发射面3a的光照射在文件一读取表面的相同面积，而且发光源位于主扫描方向(纵向)的相对侧。

图2是含有图1所示的线照明装置的文件一读取装置的横截面图。图2所示的线照明装置包括：一个框架11，单个发光单元2L和2R，固定在所述框架上的棒形透镜阵列12，和在其上安装光电转换元件(图象传感器)13的基板14，基板14与框架11相连。参考标记15表示文件支架的遮盖玻璃。

发射面3a(L)和3a(R)与文件表面成直角，在此处，光导3(L)和3(R)相对于该表面对称地设置。所以，从左光导3(L)的发射面3a(L)出射的光从左边照亮该文件一读取表面，而从右光导3(R)的发射面3a(R)出射的光从右边照亮该文件一读取表面。在该文件一读取表面反射的光经过棒形透镜阵列12由光电转换元件13测量。

如图1和图2所示，通过从文件一读取表面的两个方向上引入照明光，可以消除当把光从一个方向上引入到作为标的物的纸张表面的打折或叠层高度差异上所产生的阴影。

图3是文件一读取表面的主扫描方向上的光强分布曲线图。图3(a)表示当仅用左发光单元2L时主扫描方向的光强分布，图3(b)表示当仅用右发光单元2R时主扫描方向的光强分布，图3(c)表示当发光单元2L和2R都用时主扫描方向的光强分布。在每个曲线图中，纵轴表示光强(相对值)，横轴表示主扫描方向的坐标(相对值)。横轴的值在主扫描范围(或有效照明范围)的左端设为0，在主扫描范围(或有效照明范围)的右端设为2000。

在左照明单元2L中，由于发光源设在主扫描方向坐标的0侧，如图3(a)所示，所以，光强在0侧高。在右照明单元2R中，由于发光源设在主扫描方向坐标的2000侧，如图3(b)所示，所以，光强在2000侧高。因此，如果来自两个照明单元的照明光合并，如图3(c)所示，可以消除初始近似项的渐变成分，并提高主扫描方向上的光强的均匀性。

光强的均匀性可以定量地由以下公式所示的均匀性值来表示：均匀性=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)其中，Imax是光强分布的最大值，Imin是光强分布的最小值。

图4是在次扫描方向上的光强空间分布曲线图。图4(a)表示左照明单元2L的光强，其中的实线表示发光源附近的次扫描方向上的光强分布，而虚线表示末端(与发光源相连的一端相对的端)的光强分布。图4(b)表示当照明单元2L和2R都使用时在主扫描范围(或有效照明范围)的右端处(该处是如图3所示的主扫描方向坐标值为2000的位置)的次扫描方向上的光强分布，其中的虚线表示左照明单元2L的末端处在次扫描方向上的光强分布，实线表示右照明单元2R发光源侧的次扫描方向上的光强分布，黑实线表示当照明单元2L和2R都使用时在主扫描范围的右端处(该处是如图3所示的次扫描方向坐标值为2000的位置)的次扫描方向上的光强分布。在图4(a)和(b)中，纵轴表示光强(相对值)。如图2所示的光电转换元件(传感器)的正上方位置设为次扫描方向坐标(相对值)的0值。

如图4(a)所示，单个照明单元2L和2R在次扫描方向上的光强分布在发光源侧表现出锐性(sharp characteristics)，但是在末端(离发光源最远的一端)表现出宽性(broad characteristics)。在次扫描方向上的光强分布表现出对称性。现在，通过在发光源相对设置处把从单个照明单元2L和2R发射出的光合并，如图4(b)所示的黑实线，在次扫描方向的光强分布表现出锐性，并且减轻了次扫描方向上光强分布的不对称性。另外，在其全宽度的半最大值处，消除了主扫描方向上的巨大变化。

由此，通过利用本发明的线照明装置，不仅可以提供主扫描方向上均匀光强，而且可以平衡次扫描方向上光强分布。在这种方式下，可以满意地读取文稿表面上的图象和类似物。

建立如图1所示的第一实施例的线照明装置，使得光导不被框架遮盖，但也可以使光导由框架遮盖。光导的形状可以选择。

图5是含有线照明装置(该线照明装置根据本发明第二实施例)的文件一读取装置的横截面图，所述的线照明装置设有两个照明单元和一个框架。如图5所示的文件读取装置包括：一个设有两个照明单元20L和20R和一个棒形透镜阵列42的框架31，和一个设有安装在框架较低开口部的光电转换元件(图象传感器)34的基板35。参考标记36是文件支架的玻璃，参考标记37是文稿。

单个照明单元20L和20R包括：一个光导21，一个用于遮盖光导21的白色框架22，和一个设有发射光源(未示出)的发射光源基板。参考标记21a是发射平面，参考标记21b表示光散射图样。单个照明单元20L和20R的结构与图25和26所示的传统照明装置相同。在本发明的线照明装置的第二实施例中，把两个照明单元20L和20R放在使得从每个单元发射出的光照亮文件一读取表面的相同面积、且发射光源相对地设置。由于本发明的线照明装置的第二实施例所放置的方式是使框架22能够避免散射光被无用地散射到光导外，所以，可以把照明光的强度增加到大于没有框架的线照明装置的光强。

在本发明的第一和第二实施例的线照明装置中，两个照明单元相对于一个平面对称地设置，在该平面处每个发射面与文件一读取表面成直角。但是，也可以是这两个照明单元紧密接触或邻近地设置。在这种设置下，线照明装置可以做得紧凑，而且也因此使得文件一读取装置做得紧凑。

图6是本发明第三实施例的线照明装置的横截面图，图7是本发明第三实施例的线照明装置的透视图。图6(a)表示单个照明单元的横截面结构，图6(b)示意本发明的线照明装置的横截面结构，图7(a)表示两个照明单元的分离情况，而图7(b)表示两个照明单元相结合的情况。在图7中，省略了用于遮盖光导的框架。

如图6(a)所示，单个照明单元的放置方式是使得光导41被框架42A遮盖。光导41在沿着垂直于纵向(主扫描方向)的平面形成部分椭圆的横截面形状。特别是，该椭圆被分成四分，其中一个是含该椭圆主轴的平面，一个是含椭圆次轴的平面，一个是含有该椭圆边界的曲面，它们形成了光导41的侧面。

在光导41中，含有椭圆次轴的平面作为发射面41a，含有椭圆主轴的平面设有光散射图样41b。如上所述，所述的曲面是该椭圆的一部分，如果这个曲面是凹面镜，则它的焦点位于含有椭圆主轴的平面上。因此，光散射图样41b的应当与该焦点重合。由于所述的光散射图样41b具有一定的宽度，更准确地说，所述的光散射图样41b应当形成于该焦点附近。

通过涂覆白色涂层而形成所述的光散射图样41b，然而，颜色是不限于白色的。根据所用的光的波长，可以采用不同的颜色。例如，在传真机和类似设备中，通常采用570nm的波长。在此种情形下，可以采用该波长的颜色。另外，光散射图样不必通过涂覆涂层材料而形成，而可以通过层压一个预定颜色的膜而形成。

如图7(a)所示，光散射图样41b形成为不连续带状，其中的每个图样41b的间距从光导41的一端逐渐缩短，在所述光导41的这一端处放置设有光发射源(例如发光二极管)44的光发射源基板43，通向光导41的另一端。由于具有这种形状，提高了纵向(主扫描方向)的散射光强度的均匀性。应当注意到，这种光散射图样41b的形状可以是连续带状，其宽度可以从一端向另一端逐渐变宽。

在第三实施例的线照明装置中，如图6(b)所示，两个光导41(照明单元)相互紧密相连，置于框架42B中。并且，如图6(c)所示，每个光导41(照明单元)可以与框架42C所形成的相应的安装部分成一个整体。如图6(c)所示的光导41的布局使得用作发射面的平面与所述椭圆的次轴不重合，但位于与次轴成一特定角度的位置上，以改变聚焦位置。

图8是本发明第四实施例的线照明装置的横截面图，图9是本发明第五实施例的线照明装置的横截面图。图8(a)表示单个照明单元的横截面结构，图8(b)和(c)表示本发明的线照明装置的横截面结构，同样，图9(a)表示单个照明单元的横截面结构，图9(b)和(c)表示本发明的线照明装置的横截面结构。如图8和9所示，光导51和61的截面形状可以是矩形或梯形。光导51和61也可以是圆形或例如抛物面的形状。因此，不拘于某种特定的形状。在图8中，参考标记51a是一个发射面，参考标记52A,52B和52C是框架，图9中，参考标记61(a)是发射面，参考标记62A、62B和62C是框架。

如上所述，根据本发明设有两个照明单元，每个包括一个光导和一个与该光导的一端相连的光发射源。每个照明单元的设置方式是使得从每个发射面发射出的光照亮文件一读取表面的相同面积，光发射源位于纵向的相对侧。由此，可以补偿每个照明单元的特性，并因此使得提供主扫描方向上均匀分布的光强成为可能，以便平衡次扫描方向上的光强分布，进而使得光强增加。

进一步说，当光导相对于这样一个平面对称地使之时，即在此处每个光导的发射面相对于文件一读取表面成直角，即使在光照射到作为标的物的文件上存在打折或水平上层压差异或类似的情况下，也很难在该文件上产生阴影。因此，即使在该文件上存在打折或叠压高度差异或类似情形下，也可以满意地读取文件图象。

图10是本发明第六实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图，图11是本发明第六实施例的线照明装置的透视图，图12是本发明第六实施例的线照明装置中的光散射图样布局和光强分布的示意图。

如图10所示，本发明第六实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器101设有一个盒子102，在其中含有两个照明单元110L和110R。也可以在盒子102中放置透镜阵列105。与盒子102的较低部相连的是设有线图象传感器(光电转换元件)的基板107，参考标记108是遮盖玻璃。

如图11所示，本发明的线照明装置110含有两个线照明单元110L和110R。每个现照明单元110L和110R都由一个光导103、光导框架104和一个与例如发光二极管的光发射源112相连的光发射源基板构成。参考标记111a是用于为光发射源112提供电源的一组接头。

每个光导103都由玻璃或透明树脂制成。如图10所示，光导103置于白色光导框架内，使得发射面暴露在外。光导103在相对于纵向成直角的方向上具有基本为1/4椭圆的截面形状。光导103设有平行于该椭圆次轴的发射面103a、平行于该椭圆主轴的表面103b和一个反射曲面103c。光导103还在平行于该椭圆主轴的表面103b上设有光散射图样P，所述的光散射图样是由涂覆白色涂层材料或类似物形成的。

每个发光单元110L和110R在透镜阵列105周边相对于以下的平面对称地设置，该平面是在此处每个光导103的发射面103a相对于文件一读取表面成直角的平面。在这种布局下，每束从每个光导103的发射面103a中发出的光照射文件(读取表面)的相同面积。具体地，从左光导103的发射面103a中发出的光从左边照射文件-读取表面，而从右光导103的发射面103a中发出的光从右边照射文件-读取表面。文件-读取表面上的反射光经过透镜阵列105由线图像传感器106测量。

在本发明第六实施例的线照明装置中，如图12(a)所示，设置每个照明单元110L和110R，使得一个光导103的每个光散射图样LPa-LPf与另一个光导103的每个光散射图样LPa-LPf相间地设置。

图12(c)定量地示意了与每个照明单元110L和110R的每个发射面103a相距L0处的遮盖玻璃108的表面位置处(文件未被抬高状况下的文件一读取表面位置)的光强分布，即：文件与遮盖玻璃理08紧密接触位置处的文件一读取表面的光强分布，其中参考标记CL表示一个照明单元110L的光强分布，参考标记CR表示另一个照明单元110R的光强分布，参考标记C(L+R)表示合成的光强分布。图12(b)定量地示意了文件从遮盖玻璃108抬高ΔL0状况下的文件一读取表面位置的光强分布，其中参考标记DL表示一个照明单元110L的光强分布，参考标记DR表示另一个照明单元110R的光强分布，参考标记D(L+R)表示合成的光强分布。

如图12(a)所示，一个光导103的每个光散射图样LPa-LPf与另一个光导103的每个光散射图样LPa-LPf相间排列。因此，如图12(c)所示，由于光强分布CL和光强分布CR的合成光强分布C(L+R)的峰值和谷值相互弥补，光强分布均匀。在这种排布下，当仅用图13所示的照明单元时，可以将主扫描方向的光的变化宽度减小到变化宽度的一半。

另外，当文件被抬高时的合成光强分布D(L+R)的变化宽度和当文件紧密接触遮盖玻璃表面108时的合成光强分布C(L+R)的变化宽度也小。因而，即使文件表面从遮盖玻璃处被抬高时也不会在读取图样上产生不均匀。

如图10和11所示，将发光源112的位置以相对设置的方式设置，使得从每个照明单元110L和110R发射的光设置在照射相同面积的文件一读取表面的位置。所以，可以提高主扫描方向(即Y方向)上的光强分布的均匀性。

图13是本发明第七实施例的另一种线照明装置的透视图。所述的线扫描装置120是把图13(a)所示的照明单元121与图13(b)所示的另一个照明单元122通过图13(c)所示的粘贴或紧密接触的方式组合在一起而形成的。应当注意到，这两个照明单元121和122可以利用光导框架(未示出)组成一体。光散射图样P的排布可以在照明单元121和122组成一体的情形下相间地形成。

通过把这两个照明单元121和122以紧密接触或使它们相互紧密接触的方式放置，可以使所述的线照明装置做得紧凑。因此，可以使所述的接触型图象传感器(文件读取装置)做得紧凑。在这种情形下，以图27所示的传统接触型图象传感器同样的方式，把线照明装置120放在透镜阵列的右侧或左侧。

图14是光散射图样的另一种设置实例的示意图。当光散射图样P的中心线之间的间距不是常数时，光散射图样相间地放置在光强分布波形变化大的位置处。参考标记131是一个光导，参考标记132是另一个光导。

图15是光散射图样的又一种设置实例的示意图。当光散射图样P的中心线之间的间距是常数，而所述的光散射图样P的宽度不是常数时，中心线相间地放置。参考标记133是一个光导，参考标记134是另一个光导。

在这个实施例中，光导103是一个在纵向上基本具有1/4椭圆截面形状的具体实例，但光导103可以是矩形或多边形形状。

如上所述，本发明的线照明装置采用两个光导，使得光在纵向上间歇形成的光散射图样上散射，并从发射面发射出去。还可以设置光导，以使得光散射图样相间地位于两个光导之间。这样，在合成的光强分布中，经一个光导的光散射图样的光强分布峰值与经另一个光导的光散射图样的光强分布谷值相互弥补，因此，光强的不均匀性(即变化总量)变得很小，并实现高均匀性。

由于每个光导相对于在此处的发射面与文件一读取表面成一直角的平面而对称设置时，可以从两个方向上为文件一读取表面提供光。在这种排布上，可以消除阴影，所述的阴影是当从一个方向上提供的光照射到纸张表面的打折、或叠层高度差异或类似处时所产生的。

并且，在一个光导的设置使得从每个发射面发射的光照亮相同文件一读取表面上的情形下，由于一个光导在它纵向的一端设有发光源，而另一个光导在纵向的另一端设有发光源，所以，可以改善光强分布的均匀性。

下一步，当两个线照明单元相对设置而使得两个照明光照亮文件一读取表面的相同面积时所产生的一个新的问题将与该问题的解决方案一起进行描述。

图16是表示两个线照明单元相对设置的线照明装置中的一种缺陷的示意图，其中仅有一个线照明单元110L点亮。

当把文件放在遮盖玻璃108的玻璃表面上时，线照明单元110L为文件表面提供照明光，从所述的文件表面产生新的散射和反射光K1，这些从文件表面散射和反射的光K1照亮另一个线照明单元110R的上表面。由于光导框架104是由具有高散射和反射系数的白色材料制成，所以光导框架104的上表面变成用于照亮文件表面的新光源K2。因而，棒形透镜105的光轴上的光强依赖于文件的有无而变化。

图17是没有文件状态下的光强特性的曲线图，图18是具有白色文件状态下的光强特性的曲线图。在这些示意图中，纵轴表示光强，横轴表示次扫描方向上的位移量。次扫描方向上的位移初始值0是棒形透镜105的光轴位置。一个线照明单元110L的一侧用负数表示，而另一个线照明单元110R的一侧用正数表示。圆形标记表示遮盖玻璃108的玻璃表面(Z=0.0mm)上的光强特性，方形标记表示位于该玻璃表面上方0.5mm(Z=0.5mm)处的光强特性，三角形标记表示位于该玻璃表面上方1.0mm(Z=1.0mm)处的光强特性，X形标记表示位于该玻璃表面上方1.5mm(Z=1.5mm)处的光强特性。图18所示的每个光强分布表示在白色文件与遮盖玻璃108的玻璃表面(Z=0.0mm)相接触的情形和在白色文件从玻璃表面分别被抬高0.5mn,1.0mm和1.5mm的情形。从这些曲线图中可以清楚地看出光强的变化依赖于白色文件的存在与否。

图19是具有黑色矩形区域的文件被读取时的输出信号的示意图，图19(a)表示要被读取的文件，图19(b)表示输出信号。当从图示的箭头方向上扫描所述的具有黑色矩形区域的文件时，理想的输出信号由参考标记SR表示，其中从白色水平面W到黑色水平面B的变化和从黑色水平面B到白色水平面W的变化都很陡。相反，如图16所示，在文件的白色区域中的散射和反射光K1被反射到光导框架104上且所述的光导框架104上的反射光K2照亮文件表面上的情形下，文件的读取输出信号由SJ表示，其中从白色水平面W□到黑色水平面B□的变化和从黑色水平面B□到白色水平面W□的变化都很平缓。结果，黑色矩形区域上读取图象变得模糊。这种读取图象中的模糊是在主扫描方向和次扫描方向上均产生的。而且，由于光导框架104的上表面变成为一个新的光源，所以文件表面的光强增加了。因此，输出信号SJ的白色水平面W□和黑色水平面B□高于理想输出信号SR的白色水平面W和黑色水平面B。

如上所述，在接触型图象传感器(图象读取装置)101中设有线照明单元，其中的两个线照明单元110L和110R相对设置，文件处的散射和反射光在光导框架104处又被散射和反射，并照亮文件的表面。由此，在文件表面的散射和反射光量将根据文件的尺寸和文件表面的白色区域和黑色区域间的位置关系而变化。与光量变化相应，光在光导框架104处再一次被散射和反射，照亮文件表面的光量的变化，使得文件一读取区域的照明光的光强分布变得不均匀。所以，不可能正确地读取文件的亮度，读取图象变得不清楚。

提供本发明以解决以上的问题，并提供能够避免从光导框架反射来的在文件表面上散射和反射的光再一次照亮所述的文件表面并能够清楚地读取文件的线照明装置。

为了解决以上的问题，本发明的线照明装置的特征在于：在光导框架的外侧设有涂覆层，用于控制光的散射和反射。

由于在光导框架的外侧设有用于控制光的散射和反射的涂覆层，所以，可以避免再一次从光导框架散射和反射在文件表面的散射和反射的光。在这种结构中，光导框架散射和反射的光将不再照亮文件表面。因此，照明光的初始光强分布将不再被来自光导框架的散射和反射光干扰，结果使得可以清楚地读取图象。

另外，本发明的线照明装置的特征在于：光导框架被一个用于控制散射和反射光的部件所遮盖。

通过一个用于控制散射和反射光的部件遮盖光导，可以避免再一次从光导框架散射和反射到文件表面的散射和反射的光。其结果是，照明光的初始光强分布将不再被来自光导框架的散射和反射干光扰，结果使得可以清楚地读取图象。

图20是本发明的第八实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图。

如图20所示的接触型图象传感器(图象读取装置)201A包括：一个盒子202，安装在所述盒子202中的两个线照明单元210L和210R，设置在所述盒子中作为一个等倍量成象透镜的透镜阵列205，和一个设有线图象传感器(光源转换元件)并与所述盒子202的较低部分相连的传感器基板207。线照明装置由两个相对排列的线照明单元210L和210R组成。设置接触型图象传感器(图象读取装置)201A，以使得从每个光导203的发射面203a发射出的照明光经过遮盖玻璃208入射到文件一读取表面上，并使得线图象传感器(光源转换元件)206经过透镜阵列205检测反射光以读取该文件。

所述的线照明单元210L和210R与图10所示的第六实施例中的线照明单元110L和110R不同，其中在光导框架204的外侧设有用于控制散射和反射光的涂覆层T。所述的涂覆层T是通过在光导框架204外侧涂覆黑色无光层所形成的。由于来自文件表面的散射和反射光被涂覆层T吸收，所以可以避免光导框架204成为一个新的光源。在这种排布下，照明光的初始强度分布将不被光导框架204散射和反射的光干扰，结果是可以清楚地读取图象。

图21是本发明的第九实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图。图21所示的每个线照明单元220L和220R以这样的方式设置，即仅在光导框架204的上端部形成涂覆层t。通过仅在基本平行于稿件一读取表面的上端面涂覆黑色无光层，可以有效地避免光导框架204成为新的光源。这样，照明光的初始强度分布将不被光导框架204散射和反射的光干扰，结果是可以清楚地读取图象。

图22是本发明的第十实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图。如图22所示的每个线照明单元230L和230R的设置方式是在光导框架204的外侧覆盖一个黑色盖子231。

图23是本发明的第十一实施例的线照明装置所采用的接触型图象传感器的横截面图。以下的这种方式设置如图23所示的每个线照明单元240L和240R，使得光导框架204的上部被用例如L形截面形状的黑色盖子241遮盖。

如图22和23所示，如果用一个例如黑色盖子231和241的元件来遮盖光导框架204，以控制光的散射和反射，可以有效地避免来自光导框架的204的光成为新的光源。在这种方式下，照明光的初始强度分布将不被光导框架204散射和反射的光干扰，结果是可以清楚地读取图象。

如上所述，本发明的线照明装置使得光导框架在其外侧设有用于控制光的散射和反射的膜层或者所述的光导框架被一个用于控制光的散射和反射的部件所遮盖。所以可以避免在光导框架处被再一次散射和反射的光照射到文件表面产生散射和反射的光。因而，在光导框架处的散射和反射的光不再照射所述的文件表面。据此，照明光的初始强度分布将不再受到干扰，且能够清楚地读取图象。

Claims (10)

1、一种具有两个光导的线照明装置，所述的光导用于导引来自光源并从一个端面在纵向入射的光和用于发射来自沿纵向形成的发射面的光，其特征在于：这些光导的放置方式是使得从每个光导的发射面发射出的光照亮一文件-读取表面的相同面积，并且在一个光导纵向的一端部设有第一发光源，而另一个光导纵向的另一端设有第二发光源。

2、根据权利要求1所述的线照明装置，其中每个光导相对于发射面与所述的文件-读取表面成直角的平面而对称地设置。

3、根据权利要求1或2所述的线照明装置，其中每个光导以至少其发射面暴露在外的方式放在一个框架中。

4、根据权利要求1到3中的任一线照明装置，其中的光导上形成有用于散射除了在光导的入射面和发射面之外的预定表面上的照明光的光-散射图样。

5、一种具有一对光导的线照明装置，所述的光导用于导引来自光源并从一个端面在纵向入射的光和用于散射在纵向上相间形成的光散射图样上入射的光，以使光照射文件-读取表面的相同面积，其特征在于：以上的光导交替地设置，使得在一个光导上形成的光-散射图样补偿在另一个光导上所形成的光-散射图样的不足。

6、根据权利要求5所述的线照明装置，其中每个光导相对于发射面与所述的文件-读取表面成直角的平面而对称地设置。

7、根据权利要求5所述的线照明装置，其中的光导是一个放在另一个之上，并且发射面在相对于发射面与所述的文件-读取表面成直角的平面的一侧上设置。

8、根据权利要求5到7中的任一线照明装置，其中在所述的这对光导的设置方式是使得来自每个发射面的光照亮所述的文件-读取表面的相同面积的情形下，在一个光导纵向的一端设有一发光源，而在另一个光导纵向的另一端设有一发光源。

9、一种具有一光导的线照明装置，所述的光导用于导引来自光源并从一个端面在纵向入射的光和用于散射沿纵向形成的光散射图样上的光，以使光从一发射面发射，所述的线照明装置设有两个置于一框架中的光导中的两个线照明单元，其特征在于：设置每个线照明单元使得每个光导的发射面所发射出的光照亮所述的文件-读取表面的相同面积，并且所述的光导框架具有至少一个用于控制光的散射和反射的外部。

10、一种具有一光导的线照明装置，所述的光导用于导引来自光源并从一个端面在纵向入射的光和用于散射沿纵向上形成的光散射图样上的光，以使光从一发射面发射，所述的线照明装置设有两个置于一框架中的光导中的两个线照明单元，其特征在于：设置每个线照明单元使得每个光导的发射面所发射出的光照亮所述的文件-读取表面的相同面积，并且所述的光导框架具有至少一个被一用于控制光的散射和反射的部件所遮盖的外部。

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