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    • 专利摘要:
    Eine Anordnung für ein Bilderfassungsgerät umfaßt eine Bilderzeugungslinse, einen optischen Abstandshalter, der zumindest eine reflektierende Oberfläche aufweist und physikalisch mit der Bilderzeugungslinse integriert ist, und ein Photoerfassungssystem, das physikalisch mit dem optischen Abstandshalter integriert ist.
    公开号:DE102004004538A1
    申请号:DE102004004538
    申请日:2004-01-29
    公开日:2004-12-09
    发明作者:Rodney C. Fort Collins Harris；Kurt E. Fort Collins Spears
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:G02B5-04
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet derBilderzeugungsgeräteund insbesondere auf eine kompakte integrierte optische Bilderzeugungsanordnung.
    [0002] OptischeBilderzeugungsgeräte,wie z. B. Scanner, Kopierer, Faksimilemaschinen, Multifunktionsgeräte, sindin der Lage, Papierdokumente, Photographien, Transparentfolien undandere Objekte zu „lesen", um ein Bild derselbenzu erzeugen. Das erzeugte abgetastete Bild kann auf einem Computerbildschirmangezeigt, gedruckt und/oder übereine elektronische Einrichtung an entfernte Positionen gesendetwerden.
    [0003] Eintypisches Bilderzeugungsgerätkann eine optische Bilderzeugungsanordnung umfassen, die eine Beleuchtungsquelle,ein optisches System und ein Photoerfassungssystem umfaßt. DieBeleuchtungsquelle projiziert Licht auf einen Teil des Objekts,das abgetastet wird und das optische System sammelt das Licht, dasdurch das beleuchtete Objekt reflektiert wird. Das Photoerfassungssystem erfaßt danndas reflektierte Licht und erzeugt ansprechend auf das erfaßte Lichtelektrische Signale. Die Anordnung der verschiedenen Komponentendes Bilderzeugungsgerätserfordert häufigeine präzisePositionierung, Ausrichtung und Anordnung, um sicherzustellen, daß das Lichtvon der Beleuchtungsquelle die Zielabtastregion auf dem Objekt ordnungsgemäß beleuchtetund das reflektierte Licht ordnungsgemäß auf das optische Erfassungssystemfokussiert wird. Die Position und Ausrichtung der verschiedenen Komponentenin der Anordnung muß festbleiben, um ein scharfes abgetastetes Bild beizubehalten.
    [0004] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für ein Bilderfassungsgerät und eineBilderfassungsanordnung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und 10 gelöst.
    [0006] Gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung umfaßteine Anordnung fürein Bilderfassungsgeräteine Bilderzeugungslinse, einen optischen Abstandshalter, der zumindesteine reflektierende Oberflächeaufweist und physikalisch mit der Bilderzeugungslinse integriertist, und ein Photoerfassungssystem, das physikalisch mit dem optischenAbstandshalter integriert ist.
    [0007] Gemäß einemweiteren Ausführungsbeispiel derErfindung umfaßteine Bilderfassungsanordnung eine Bilderzeugungslinse, einen optischdurchlässigenAbstandshalter, der physikalisch an die Bilderzeugungslinse anstößt und einstückig mitderselben gekoppelt ist, wobei der Abstandshalter zumindest zweireflektierende Oberflächenumfaßt.Die Anordnung umfaßtferner ein Photoerfassungssystem, das physikalisch an den optischdurchlässigenAbstandshalter anstößt und einstückig mitdemselben gekoppelt ist. Ein Bildlicht, das in die Bilderzeugungslinse undin den Abstandshalter eindringt, wird durch die zumindest zwei reflektierendenOberflächenzu dem Photoerfassungssystem gerichtet.
    [0008] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufbeiliegende Zeichnungen nähererläutert. Eszeigen:
    [0009] 1 eine schematische Querschnittseitenansichteines horizontalen Ausführungsbeispielsder kompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung gemäß der vorliegendenErfindung;
    [0010] 2 eine schematische Querschnittseitenansichteines vertikalen Ausführungsbeispielseiner kompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung;
    [0011] 3 eine schematische Querschnittsseitenansichteines weiteren horizontalen Ausführungsbeispielseiner kompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung;
    [0012] 4 eine schematische Querschnittsseitenansichtnoch eines weiteren horizontalen Ausführungsbeispiels einer kompaktenintegrierten Bilderzeugungsanordnung; und
    [0013] 5 eine schematische Querschnittsseitenansichteines weiteren horizontalen Ausführungsbeispielseiner kompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung.
    [0014] Dasbevorzugte Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung und die Vorteile derselben sind durchBezugnahme auf 1 bis 5 der Zeichnungen am bestenverständlich,wobei gleiche Bezugszeichen fürgleiche und entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendetwerden.
    [0015] 1 ist eine schematischeQuerschnittsseitenansicht eines horizontalen Ausführungsbeispielsder kompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung 10 gemäß der vorliegendenErfindung. Die kompakte integrierte Bilderzeugungsanordnung 10 kannin einer Vielzahl von Bilderfassungsgeräten verwendet werden, wie z.B. Kopierern, Scannern, Faksimilemaschinen, Multifunktionsgeräten unddergleichen. Die kompakte integrierte Bilderzeugungsanordnung 10 umfaßt ein integriertesoptisches System 12 und ein Photoerfassungssystem 14,die miteinander integriert sind. Die Bilderzeugungsanordnung 10 istin einem kompakten Gehäuseenthalten, das mit einer Auflageplatte 11 bedeckt ist.Einfallendes Licht 1b von einer Beleuchtungsquelle 17,wie z. B. einem Array von lichtemittierenden Dioden (LEDs) oderjedem anderen geeigneten lichtemittierenden Gerät, das nun be kannt ist oderspäterentwickelt wird, trifft auf eine Abtastregion eines Objekts 18.Das Objekt 18 kann ein Papierdokument, eine Photographie, eineTransparentfolie, ein Film oder ein anderes Objekt sein, das aufder anderen Seite der Auflageplatte 11 oder des Bilderzeugungsfenstersder Bilderzeugungsanordnung 10 angeordnet ist. Einfallendes Licht 16 trifftauf das Objekt 18 und wird als ein Bildlicht 20 zudem integrierten optischen System 12 der Bilderzeugungsanordnungreflektiert. Alternativ kann einfallendes Licht 16' das Objekt 18 voneiner gegenüberliegendenSeite treffen und durch das Objekt 18 als Bildlicht 20 zudem integrierten optischen System 12 verlaufen. Vor demErreichen des Photoerfassungssystems 14 wird das Bildlicht 20 durchein integriertes optisches System 12 geführt undfokussiert. Das integrierte optische System 12 kann jedevon einer großenVielzahl optischer Komponenten umfassen, wie z. B. Linsen und/oderReflektoren.
    [0016] DasBildlicht 20 dringt übereine erste optische Komponente 22, die wirksam ist, umden Weg des Bildlichts 20 umzulenken und an einem ersten Ende 21 desintegrierten optischen Systems 12 angeordnet ist, in dieBilderzeugungsanordnung 10 ein. Die erste optische Komponente 22 umfaßt einegewinkelte reflektierende Oberfläche 24.Das Bildlicht 20 trifft auf die gewinkelte reflektierendeOberfläche 24 undwird zu dem Photoerfassungssystem 14 reflektiert, das ineinem zweiten Ende 25 der Bilderzeugungsanordnung 10 angeordnetist. Die reflektierende Oberfläche 24 kanneine metallische oder spiegelnde Oberfläche sein, die auf der ausgewählten Winkeloberfläche desintegrierten optischen Systems 12 gebildet ist. Der Neigungswinkelfür diereflektierende Oberfläche 24 istso ausgewählt,daß Bildlicht 20,das von dem Objekt 18 reflektiert, weiter reflektiert wirdund an die Photodetektoren in dem Photoerfassungssystem 14 gerichtetwird. Die erste optische Komponente 22 des integriertenoptischen Systems 12 kann durch ein optisch durchsichtigesoder durchlässigesHaftmittel an dem Rest des optischen Systems befestigt oder angehängt werden.Ein Haftmittel, das von Norland Products Inc. Mit Sitz in Cranbury,New Jersey, hergestellt wird, wie z. B. das NOA 61, kann verwendetwerden. Andere Einrichtungen zum Integrieren der ersten optischenKomponente 22 in das optische System 12 können ebenfallsverwendet werden. Beispielsweise kann die erste optische Komponente 22 über einemechanische Einrichtung an das integrierte optische System 12 geklammert oderbefestigt werden. Alternativ kann der durchlässige Abschnitt 22 durchSpritzgießenoder andere geeignete Verfahren einstückig mit dem integrierten optischenSystem 12 gebildet werden.
    [0017] Beieinem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das integrierteoptische System 12 eine Bilderzeugungslinse 26,wie z. B. ein Mikrolinsenarray oder eine Gradientenindexlinse (GRIN-Linse;GRIN = Gradientenindex). Die Bilderzeugungslinse 26 kann einoder ein Array aus zylindrischen Elementen umfassen, die aus Glas,Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sind.Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispielkann eine GRIN-Linse, wie z. B. der Typ, der unter dem Namen SELFOC verkauftwird (eingetragenes Warenzeichen der Nippon Sheet Glass Company,Limited) kann hierin verwendet werden. Zwischen der Bilderzeugungslinse 26 unddem Photoerfassungssystem 14 ist eine zweite optische Komponente 28 gekoppelt.Die zweite optische Komponente 28 ist ein optischer Abstandshalter,der vorzugsweise aus einem festen Stück eines allgemein durchlässigen Materialsaufgebaut ist, wie z. B. Glas, optischer Qualitätskunststoff oder ein anderesgeeignetes Material. Das Bildlicht 20, das von der Bilderzeugungslinse 26 austritt,dringt in den optischen Abstandshalter 28 ein, wo es weiterhinfokussiert und an die Sensoren (nicht speziell gezeigt) in dem Photoerfassungssystem 14 gerichtetwird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispielumfaßtdas Photoerfassungssystem 14 ein Array von Photodetektoren,einen integrierten Photodetektor, wie z. B. ein ladungsgekoppeltesBauelement (CCD; CCD = Charge Coupled Device), einen Komplementär-Metalloxyd-Halbleiter-Bildsensor(CMOS-Bild sensor; CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor),oder einen anderen geeigneten Sensor, der nun bekannt ist oder später entwickeltwird. Ein im allgemeinen durchlässigesHaftmittel kann verwendet werden, um die Bilderzeugungslinse 26,den optischen Abstandshalter 28 und das Photoerfassungssystem 14 zusammenzu integrieren und aneinander zu haften. Alternativ kann eine mechanischeEinrichtung verwendet werden, um dasselbe zu erreichen. Daher stoßen dieerste optische Komponente 22, die Bilderzeugungslinse 26,der optische Abstandshalter 28 und das Photoerfassungssystem 14 physikalisch ineinanderan und bilden ein einzelnes einheitliches Bauteil.
    [0018] Wenndas Bildlicht 20 das Sensorarray in dem Photoerfassungssystem 14 erreicht,werden ansprechend auf die Intensität des Bildlichts 20 variierendeelektrische Strömeerzeugt. Die variierenden elektrischen Ströme werden in digitale Signaleumgewandelt und als helle und dunkle Bereiche auf dem Objekt interpretiert,das abgetastet wird. Die Signale, die durch das Photoerfassungssystem 14 erzeugt werden,könnenan einen Mikroprozessor oder eine Steuerung in dem Bilderzeugungsgerät übertragen werden,wo die Signale verarbeitet werden und anderweitig auf dieselbeneingewirkt wird.
    [0019] 2 ist eine schematischeQuerschnittsseitenansicht eines vertikalen Ausführungsbeispiels 50 derkompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung gemäß der vorliegendenErfindung. Die vertikale Bilderzeugungsanordnung 50 istim allgemeinen entlang der gleichen Achse ausgerichtet wie das Bildlicht,das von dem Objekt reflektiert wird, das abgetastet wird. Die Bilderzeugungsanordnung 50 umfaßt ein optischesSystem 52 und ein Photoerfassungssystem 54, diemiteinander integriert sind. Ein einfallendes Licht von einer Beleuchtungsquelle(nicht gezeigt), wie z. B. ein Array von lichtemittierenden Dioden(LEDs) und anderen geeigneten lichtemittierenden Vorrichtungen,die nun bekannt sind oder später entwickeltwerden, trifft auf eine Abtastregion eines Objekts 58.Das einfallende Licht trifft auf das Objekt 58 und wirdals ein Bildlicht 60 zu einem im allgemeinen durchlässigen Ende 61 desoptischen Systems 52 der Bilderzeugungsanordnung projiziert.Weil die vertikale Bilderzeugungsanordnung 50 entlang der gleichenAchse ausgerichtet ist wie das Bildlicht 60, das von demObjekt 58 kommt, gibt es keinen Bedarf, andere optischeKomponenten zu verwenden, um den Weg des Bildlichts 60 zu ändern.
    [0020] DasBildlicht 60 dringt in das optische System 52 ein,das jede einer großenVielzahl von optischen Komponenten, wie z. B. Linsen und/oder Reflektoren,umfassen kann, die das Licht richten, fokussieren oder anderweitigauf dasselbe einwirken. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispielumfaßt dasoptische System 52 eine Bilderzeugungslinse 62,wie z. B. ein Mikrolinsenarray oder eine GRIN-Linse. Die Bilderzeugungslinse 62 kannein Array zylindrischer Elemente umfassen, die aus Glas, Optikklassenkunststoffoder einem anderen geeigneten Material hergestellt sind. Zwischender Bilderzeugungslinse 62 und dem Photoerfassungssystem 54 istein optischer Abstandshalter 64 einstückig gekoppelt. Der optischeAbstandshalter 64 ist vorzugsweise aus einem festen Stück einesim allgemeinen durchlässigenMaterials aufgebaut, wie z. B. Glas, Optikklassenkunststoff odereinem anderen geeigneten Material. Das Bildlicht 60, dasvon der Bilderzeugungslinse 62 austritt, dringt in denoptischen Abstandshalter 64 ein, wo dasselbe weiterhinfokussiert wird und an die Sensoren in dem Photoerfassungssystem 54 gerichtetwird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispielumfaßtdas Photoerfassungssystem 54 einen Kontaktbildsensor, einArray von Photodetektoren, einen integrierten Photodetektor, wiez. B. ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder einen anderen geeignetenSensor, der nun bekannt ist oder später entwickelt wird. Wenn dasBildlicht 60 das Sensorarray in dem Photoerfassungssystem 54 erreicht,erzeugt dasselbe variierende elektrische Ströme, die helle und dunkle Bereicheauf dem Objekt anzeigen, das abgetastet wird. Die Signale, die durchdas Photo erfassungssystem 54 erzeugt werden, können aneinen Mikroprozessor oder an eine Steuerung in dem Bilderzeugungsgerät gesendet werden,wo die Signale verarbeitet werden und anderweitig auf dieselbeneingewirkt wird.
    [0021] EinHaftmittel, eine mechanische Vorrichtung oder eine andere geeigneteEinrichtung kann verwendet werden, um die Bilderzeugungslinse 62,den optischen Abstandshalter 64 und das Photoerfassungssystem 54 einstückig inein einzelnes einheitliches Bauteil zu koppeln, so daß eine genaueAusrichtung der Komponenten erreicht werden kann. Ferner macht diedirekte Kopplung der Komponenten der Bilderzeugungsanordnung 50 dieAbmessungen derselben sehr kompakt.
    [0022] Abhängig vonder gewünschtenAnwendung des Bilderfassungsgeräts,wie z. B. als ein Flachbettscanner oder ein tragbarer Scanner, kannentweder die horizontale oder die vertikale Ausrichtung der kompaktenintegrierten Bilderzeugungsanordnung vorteilhaft verwendet werden.Die Kompaktheit der Bilderzeugungsanordnung eignet sich ohne weiteres für tragbareoder handgeführteBilderfassungsgerätanwendungen.Ferner eliminiert der integrierte Aufbau überwiegend die Zeit und Kostendes genauen Positionierens der Komponenten und erreicht dennocheine genaue Ausrichtung.
    [0023] 3 ist eine schematischeQuerschnittsseitenansicht eines weiteren horizontalen Ausführungsbeispiels 80 derkompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung gemäß der vorliegendenErfindung. Die Bilderzeugungsanordnung 80 verwendet verschiedeneoptische Komponenten, um die Standfläche derselben sogar noch kompakterzu machen als bei der Bilderzeugungsanordnung 10, die in 1 gezeigt ist. EinfallendesLicht von einer Beleuchtungsquelle (nicht gezeigt), wie z. B. einemArray von lichtemittierenden Dioden und anderen geeigneten lichtemittierendenVorrichtungen, die nun bekannt sind oder später entwickelt werden, trifftauf eine Abtastregion eines Objekts (nicht gezeigt). Das Licht vonder Beleuchtungsquelle trifft auf das Objekt und verläuft alsein Bildlicht 82 zu der Bilderzeugungsanordnung 80.Bildlicht 82 dringt übereine durchlässigeerste optische Komponente 84 in die Bilderzeugungsanordnung 80 ein.Das Bildlicht läuft indem gleichen Weg weiter und trifft auf eine gewinkelte reflektierteOberfläche 86 derBilderzeugungsanordnung 80 und wird entlang einer Hauptachsein Ausrichtung mit der longitudinalen Achse der Bilderzeugungsanordnung 80 undzu einer Bilderzeugungslinse 88, wie z. B. einem Mikrolinsenarrayoder einer GRIN-Linse, reflektiert. Die reflektierende Oberfläche 86 kanneine metallische oder gespiegelte Oberfläche sein, die auf der ausgewählten Winkeloberfläche desoptischen Systems gebildet ist. Der durchlässige Abschnitt 84 deroptischen Anordnung kann an dem optischen System durch ein optisch durchsichtigesoder durchlässigesHaftmittel befestigt oder angehängtsein. Alternativ kann der durchlässigeAbschnitt 84 durch Spritzgießen oder andere geeignete Verfahreneinstückigmit dem Linsenabschnitt 88 des optischen Systems gebildetsein. Eine mechanische Einrichtung zum Befestigen der Komponentenkann ebenfalls verwendet werden.
    [0024] DasBildlicht 82 wird durch das optische System geführt undfokussiert und dann zu einem optischen Abstandshalter 90 gerichtet,der einstückigmit der Bilderzeugungslinse 88 gekoppelt ist. Der optischeAbstandshalter 90 ist aus einem festen Stück einesim allgemeinen durchlässigenMaterials aufgebaut, wie z. B. Glas, optischem Qualitätskunststoff odereinem anderen geeigneten Material, bei dem einige ausgewählte Oberflächen reflektierendgemacht sind. Das Bildlicht 82, das die Bildlinse 88 verläßt, dringtin den optischen Abstandshalter 90 ein, wo es weiterhinfokussiert wird und zu den Sensoren (nicht explizit gezeigt) indem Photoerfassungssystem 96 gerichtet wird. Bei diesemAusführungsbeispielder Erfindung umfaßtder optische Abstandshalter 90 ein transparentes Fenster 91,das wirksam ist, um Licht von der Bilderzeugungslinse 88 zuempfangen, und die reflektierenden Oberflächen 92 und 94 zumRichten des Bildlichts auf das Photoerfassungssystem 96 über einzwei tes durchlässigesFenster 95. Die reflektierende Oberfläche 92 besetzt einenTeil der Grenzflächezwischen der Bilderzeugungslinse 88 und dem optischen Abstandshalter 90 undist in einem nicht senkrechten Winkel, α, bezüglich der Hauptachse des Bildlichtwegspositioniert. Als Folge weist der optische Abstandshalter 90 einekomplexe Form und eine oder mehrere reflektierende Oberflächen auf.Das Bildlicht, das überein transparentes Fenster 91 eindringt und von den reflektierenden Oberflächen 92 und 94 reflektiert,wird an Photodetektoren in einem Photoerfassungssystem 96 gerichtet.Es wird auch in Betracht gezogen, daß die Oberflächen desoptischen Abstandshalters 90 durch Materialien oder Prozessebehandelt werden, die Licht nur in einer Richtung durchdringen lassen.Sobald Licht in den optischen Abstandshalter 90 eindringt, wirddasselbe daher reflektiert, bis es das Photoerfassungssystem 96 über einFenster 95 erreicht.
    [0025] Beieinem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Photoerfassungssystem 96 einArray von Photodetektoren, einen integrierten Photodetektor, wiez. B. ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD), einen CMOS-Bildsensoroder einen anderen geeigneten Sensor, der nun bekannt ist oder später entwickeltwird. Das Photoerfassungssystem 96 ist mit dem optischenSystem gekoppelt oder an demselben befestigt, durch Verwenden einesim allgemeinen durchlässigenHaftmittels an der Grenzflächezwischen dem optischen Abstandshalter 96 und dem Photoerfassungssystem 96.
    [0026] 4 ist eine schematischeQuerschnittsseitenansicht noch eines weiteren horizontalen Ausführungsbeispiels 110 derkompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung gemäß der vorliegendenErfindung. Anstatt einer komplexen optischen Abstandshalterkonfigurationder Bilderzeugungsanordnung 80, die oben beschrieben undin 3 gezeigt ist, verwendetdie Bilderzeugungsanordnung 110 eine einfache optischeAbstandshalterkonfiguration, die in einem vorbestimmten Winkel zuder Hauptachse des Bildlichts befestigt ist, um das Bildlicht zufokussieren und das Bildlicht zu den Photodetektoren zu richten.Ein einfallendes Licht von einer Beleuchtungsquelle (nicht gezeigt)trifft auf eine Abtastregion eines Objekts (nicht gezeigt). DasLicht von der Beleuchtungsquelle trifft auf das Objekt und läuft als Bildlicht 112 zuder Bilderzeugungsanordnung 110 weiter. Das Bildlicht 112 dringtin die Anordnung 110 ein, über eine durchlässige optischeKomponente 114 derselben. Das Licht fährt in dem gleichen Weg fort,bis dasselbe auf eine gewinkelte reflektierende Oberfläche 116 deroptischen Komponente 114 trifft und entlang einer Hauptachsein Ausrichtung mit der longitudinalen Achse der Bilderzeugungsanordnung 110 zueiner Bildlinse 118, wie z. B. einem Mikrolinsenarray,einer GRIN-Linse 118 oder einer anderen geeigneten optischenVorrichtung des optischen Systems, reflektiert wird. Die reflektierendeOberfläche 116 kanneine metallische oder gespiegelte Oberfläche sein, die auf der ausgewählten Winkeloberfläche desoptischen Systems gebildet ist. Der durchlässige Abschnitt 114 deroptischen Anordnung kann durch ein optisch durchsichtiges oder durchlässiges Haftmittelan dem optischen System angehängtoder befestigt sein. Alternativ kann der durchlässige Abschnitt 114 durchSpritzgießenoder andere geeignete Verfahren einstückig mit dem Linsenabschnitt 118 desoptischen Systems gebildet sein. Eine mechanische Einrichtung kannverwendet werden, um die Komponenten mechanisch aneinander anzustoßen undeinstückigmiteinander zu koppeln, um ein einzelnes einheitliches Bauteil zubilden.
    [0027] DasBildlicht 112 wird durch das optische System geführt undfokussiert und dann auf einen optischen Abstandshalter 120 gerichtet.Der optische Abstandshalter 120 ist aus einem festen Stück eines imallgemeinen durchlässigenMaterials aufgebaut, wie z. B. Glas, optischem Qualitätskunststoffoder einem anderen geeigneten Material mit ausgewählten Oberflächen, diereflektierend gemacht sind. Das Bildlicht 112, das vonder Bilderzeugungslinse 118 austritt, dringt über eindurchlässigesFenster 121 in den optischen Abstandshalter 120 ein,wo dasselbe weiterhin überein zweites durchlässigesFenster 120 zu den Sensoren in dem Photoerfassungssystem 126 fokussiertund gerichtet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindungumfaßtder optische Abstandshalter 120 zwei oder mehr reflektierende Oberflächen zumRichten des Bildlichts zu den Photodetektoren in dem Photoerfassungssystem 126. Obwohlder Querschnitt des optischen Abstandshalters 120 rechteckigist, ist derselbe ferner in einem vorbestimmten Winkel an der Linse 118 befestigt,so daß dieparallelen reflektierenden Oberflächen 122 und 124 desselbenbeide in einem Winkel bezüglich desLichtwegs, der die Linse 118 verläßt, versetzt sind. Wie es gezeigtist, sind zwei Seiten des optischen Abstandshalters 120 undauch die reflektierenden Oberflächen 122 und 124 aufdemselben in einem Winkel, β,von einer Achse senkrecht zu der Hauptachse des Bildlichtwegs angeordnet.Als Folge wird das Bildlicht 112, das durch den optischenAbstandshalter 120 verläuft,durch eine oder mehrere der gewinkelten reflektierenden Oberflächen desselbenreflektiert, um dasselbe zu den Photodetektoren in einem Photoerfassungssystem 126 zurichten, das einstükkigmit dem optischen Abstandshalter 120 gekoppelt ist. Andersals der optische Abstandshalter 90, der oben beschriebenist und in 3 gezeigtist, weist der optische Abstandshalter 120 eine einfache undregelmäßige Formauf, wie z. B. ein rechteckiges Prisma, mit 90° Winkel und parallelen Seiten.Ein durchsichtiges oder optisch durchlässiges Haftmittel kann verwendetwerden, um den optischen Abstandshalter 120 sicher an derLinse 118 zu befestigen, und um das Photoerfassungssystem 126 an demoptischen Abstandshalter 120 zu befestigen. Eine mechanischeEinrichtung kann verwendet werden, um die Komponenten physikalischaneinander zu stoßenund vollständigmiteinander zu integrieren.
    [0028] 5 ist eine schematischeQuerschnittseitenansicht eines weiteren horizontalen Ausführungsbeispiels 140 derkompakten integrierten Bilderzeugungsanordnung gemäß der vorliegendenErfindung. Ein einfallendes Licht von einer Beleuchtungsquelle (nichtgezeigt), wie z. B. ein Array von lichtemittierenden Dioden undjede andere geeignete lichtemittierende Vorrichtung, die nun bekanntist oder später entwickeltwird, trifft auf eine Abtastregion eines Objekts (nicht gezeigt).Das Licht von der Beleuchtungsquelle trifft auf ein Objekt, dasabgetastet werden soll, und wird als ein Bildlicht 142 zueiner Bilderzeugungsanordnung 140 projiziert und dringt über eine durchlässige optischeKomponente 144 derselben ein. Das Licht fährt in demgleichen Weg fort und trifft auf eine gewinkelte reflektierendeOberfläche 146 deroptischen Komponente und wird entlang einer Hauptachse in Ausrichtungmit der longitudinalen Achse der Bilderzeugungsanordnung 140 undzu einer Bilderzeugungslinse 148 reflektiert, wie z. B.einem Mikrolinsenarray oder einer GRIN-Linse 148. Die reflektierendeOberfläche 146 kanneine metallische oder gespiegelte Oberfläche sein, die auf der ausgewählten Winkeloberfläche desoptischen Systems gebildet ist. Eine durchlässige optische Komponente 144 kanndurch ein optisch durchsichtiges oder durchlässiges Haftmittel an der Bilderzeugungslinse 148 befestigtoder angehängtsein. Alternativ kann die optische Komponente 144 durchSpritzgießen oderandere geeignete Verfahren einstückigmit dem Linsenabschnitt 148 des optischen Systems gebildet seinoder durch eine mechanische Einrichtung einstückig mit derselben gekoppeltsein.
    [0029] DasBildlicht 142 wird durch die Bilderzeugungslinse geführt undfokussiert und dann zu einem optischen Abstandshalter 150 gerichtet.Der optische Abstandshalter 150 ist einstückig mitder Bilderzeugungslinse 118 gekoppelt und aus einem festen Stück einesim allgemeinen durchlässigenMaterials aufgebaut, wie z. B. Glas, Optikklassenkunststoff odereinem anderen geeigneten Material. Ein optisch durchsichtiges Haftmitteloder eine andere geeignete Einrichtung kann verwendet werden, umden optischen Abstandshalter 150 an der Bilderzeugungslinse 118 zubefestigen. Das Bildlicht 142, das von der Bilderzeugungslinse 148 austritt,dringt in den optischen Abstandshalter 150 ein, wo es weiterhinfokussiert wird und zu den Sensoren (nicht explizit gezeigt) indem Photoerfassungssystem 156 gerichtet wird. Bei diesemAusführungsbeispielder Erfindung umfaßtder optische Abstandshalter 150 zumindest eine reflektierendeund gewinkelte Oberflächezum Richten des Bildlichts zu dem Photoerfassungssystem 156.Wie es gezeigt ist, trifft das Bildlicht 142 eine erstereflektierende Oberfläche 154,die in einem Winkel bezüglichder Hauptachse des Lichtwegs angeordnet ist, und trifft dann aufeine zweite reflektierende Oberfläche 152, die im wesentlichenparallel zu der Hauptachse des Bildlichts angeordnet ist, vor demErreichen des Photoerfassungssystems 156. Das Photoerfassungssystem 156 umfaßt bei diesem BeispielPhotodetektoren, die in einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichenparallel zu der Hauptachse des Lichtwegs ist, anstatt senkrechtzu derselben wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Als Folgekann der optische Abstandshalter 150 eine komplexe Formund mehrere reflektierende Oberflächen 152 und 154 aufweisen.Das Bildlicht, das von den reflektierenden Oberflächen 152 und 154 reflektiert,wird zu den Photodetektoren in dem Photoerfassungssystem 156 gerichtet.Die Photodetektoren empfangen das Bildlicht und erzeugen dann diegeeigneten elektrischen Signale ansprechend auf die hellen und dunklenInformationen, die in dem Bildlicht übertragen werden. Das Photoerfassungssystem 156 kannmit einem optisch klaren Haftmittel einstückig mit dem optischen Abstandshalter 150 gekoppeltsein, oder einstückigmit demselben aufgebaut sein. Alternativ kann eine mechanische Einrichtungverwendet werden, um das Photoerfassungssystem 156 festmit dem optischen Abstandshalter 150 zu koppeln.
    [0030] ImVergleich mit herkömmlichenAufbauten des Kontaktbildsensormoduls, die einzelne und getrennteKomponenten verwenden, die auf einer gedruckten Schaltungsplatineoder einer Basis befestigt sind, umfassen die verschiedenen Ausführungsbeispieleder Bilderzeugungsanordnung integrier te optische und elektrischeKomponenten, die zu einer einzelnen kompakten Einheit werden. Diekleinere Standflächeermöglichtes, daß diekompakte Anordnung in Anwendungen verwendet wird, die Tragbarkeiterfordern. Ferner kann durch Aufbauen einer einzelnen integriertenEinheit die genaue Ausrichtung der Komponenten leichter erreichtwerden.
    [0031] Beiden Ausführungsbeispielender vorliegenden Erfindung kann die Beleuchtung zum Abtasten durcheinen dünnenLED-Lichtbalken,eine Faseroptiklichtführungoder eine andere Technologie erzeugt werden, die jetzt bekannt istoder späterentwickelt wird. Alternativ kann Licht von bestehenden Quellen,wie z. B. bei Ausführungsbeispielen,wo die Bilderzeugungsanordnung in einer Flüssigkristallanzeige oder einemKathodenstrahlröhrenbildschirm positioniertist, die Bildschirmbeleuchtung als die Beleuchtungsquelle zum Abtastendes Objekts verwendet werden. Ferner kann das Verfahren, durch das dieoptischen und elektrischen Komponenten integriert werden, das Verwendeneines Haftmittels sein, eines Herstellungsprozesses, der einen integrierten Aufbauermöglichtoder jedes anderen geeigneten Prozesses sein. Es sollte angemerktwerden, daß 1 bis 5 idealisierte schematische Zeichnungen sindund daß diedarin gezeigten Abmessungen und Winkel lediglich darstellend sind.Ferner kann füreinige reflektierende Oberflächenin der optischen Anordnung statt dessen eine innere Totalreflexionverwendet werden.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Anordnung (80, 110, 140)für einBilderfassungsgerät,das folgende Merkmale umfaßt: eineBilderzeugungslinse (88, 118, 148); einenoptischen Abstandshalter (90, 120, 150),der zumindest eine reflektierende Oberfläche umfaßt und physikalisch mit derBilderzeugungslinse (88, 118, 148) integriertist; und ein Photoerfassungssystem (96, 126, 156),das physikalisch mit dem optischen Abstandshalter (90, 120, 150)integriert ist.
    [2] Anordnung (80, 110, 140)gemäß Anspruch1, bei der die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)ein Stablinsenarray umfaßt.
    [3] Anordnung (80, 110, 140)gemäß Anspruch1 oder 2, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)eine optisch durchlässigeKomponente aufweist, die zumindest zwei reflektierende Oberflächen (92, 94, 122, 124, 152, 154)aufweist, die wirksam sind, um ein Bildlicht von der Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)zu empfangen und das Bildlicht zu dem Photoerfassungssystem (96, 126, 156)zu richten.
    [4] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, die ferner eine optische Komponente (84, 114, 144)umfaßt,die physikalisch mit der Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)integriert ist und zumindest eine reflektierende Oberfläche (86, 116, 146)aufweist, die wirksam ist, um ein Bildlicht zu empfangen und dasBildlicht entlang einer longitudinalen Achse der Anordnung (80, 110, 140)zu der Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)zu richten.
    [5] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)und die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)durch Spritzgießengebildet sind.
    [6] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)zumindest zwei reflektierende Oberflächen umfaßt, die parallel zueinandersind.
    [7] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)zumindest zwei reflektierende Oberflächen umfaßt, die nicht parallel zueinander sind.
    [8] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 7, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)ein rechteckiges Prisma umfaßt.
    [9] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche1 bis 8, bei der der optische Abstandshalter (90, 120, 150)ein Prisma mit einer unregelmäßigen Formumfaßt.
    [10] Bilderfassungsanordnung, die folgende Merkmale umfaßt: eineBilderzeugungslinse (88, 118, 148); einenoptisch durchlässigenAbstandshalter (90, 120, 150), der physikalischan die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)anstößt und einstückig mitderselben gekoppelt ist, wobei der Abstandshalter (90, 120, 150)zumindest zwei reflektierende Oberflächen umfaßt; ein Abstandshalter(90, 120, 150), der physikalisch an denoptisch durchlässigenAbstandshalter (90, 120, 150) anstößt und einstückig mitdemselben gekoppelt ist; und wodurch ein Bildlicht, das indie Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)und den Abstandshalter (90, 120, 150) eindringt,durch die zumindest zwei reflektierenden Oberflächen zu dem Photoerfassungssystem(96, 126, 156) gerichtet wird.
    [11] Anordnung (80, 110, 140)gemäß Anspruch 10,bei der die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148) eineGradientenindexlinse umfaßt.
    [12] Anordnung (80, 110, 140)gemäß Anspruch 10,bei der die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)ein Stablinsenarray umfaßt.
    [13] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche10 bis 12, die ferner eine optisch durchlässige Komponente aufweist,die eine reflektierende Oberflächeaufweist, die wirksam ist, um das Bildlicht zu empfangen und dasBildlicht entlang einer longitudinalen Achse der Anordnung (80, 110, 140)zu der Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)zu richten.
    [14] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche10 bis 13, bei der der optisch durchlässige Abstandshalter (90, 120, 150)und die Bilderzeugungslinse (88, 118, 148)durch Spritzgießengebildet werden.
    [15] Anordnung (80, 110, 140)gemäß einemder Ansprüche10 bis 14, bei der der optisch durchlässige Abstandshalter (90, 120, 150)zumindest zwei reflektierende Oberflächen aufweist, die parallelzueinander sind.
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