CN101226868B - 照明光源、扫描模块和使用扫描模块的图像扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明光源、扫描模块和包括本光源和模块的图像扫描装置。照明光源包括：充有放电气体的柱状真空管，具有沿其长度方向设置的发光部分；安装在真空管上的放电电极，其宽度沿中心到端部增加；安装在真空管内的荧光体，吸收放电气体发出的第一光束，发出波长大于第一光束波长的第二光束，第二光束穿过发光部分实现照明。

Description

照明光源、扫描模块和使用扫描模块的图像扫描装置

技术领域

本发明涉及用于扫描模块来读取物体信息的照明光源和使用本扫描模块的图像扫描装置。

背景技术

如图1所示，扫描模块通常用光源1发出的光照射物体，如放置在玻璃背板3上的文档。扫描模块通常将文档的反射光通过成像透镜5射向图像拾取设备7表面(如传感器)形成图像。如图2和图3所示，由于成像透镜5的光学特性，拾取的来自图像的光量沿图像中心区向图像边缘减小。

如图2所示，整个文档表面的光量(例如照度)的分布是不均匀的。由于成像透镜5的光学特性，图像拾取设备7的成像表面的照度在成像表面中心最强，由于透镜5的特性沿中心向边缘逐渐降低。

穿过透镜5的边缘(到达图像拾取设备7边缘)聚焦的光量的降低是图像读取单元(未示出)和成像透镜5的夹角θ的函数。一般来讲，光强度的降低与cos4θ成比例。也就是说，随着角度θ的增大，光量急剧降低，传送到图像拾取设备7的信号强度向边缘减弱，信噪比随之降低。光量的降低导致图像中心区和边缘之间产生灰度差异。

为缩小光量的差异，采用的传统方法是减小中心区的光量，如图4所示。参照图4，传统照明光源包括：灯座10；安装在灯座10中并发光的灯11；安装在灯座10中反射入射光的反光板13，引导灯11发射的光沿预定方向传播。在反光板13的设定区域形成非反射性图案13a，降低图像中心区的光量，减少光量差别。非反射性图案13a具有一定曲率，阻隔的图像中心区的光要多于阻隔的图像边缘的光。

如果配备了如图4所示的照明光源，灯11发出的一部分光被阻隔，这样就降低了光效率。一部分照射到反光板13的非反射性图案13a的光被非反射性图案13a吸收。反光板13的温度由于吸收了热能而升高。非反射性图案13a打印在反光板13上，因此增加了生产成本。

发明内容

当前发明的特点是提出了改进了电极结构的照明光源，能够对图像边缘的光量的降低进行补偿。还提出了使用本光源的扫描模块和使用本扫描模块的图像扫描装置。

当前发明的前述和/或其它特性可以通过一种照明光源实现，包括：充有放电气体并具有沿其长度方向延伸的发光部分的柱状真空管；沿真空管长度方向设置在真空管中、宽度沿中心部分向端部变大的放电电极；在真空管内形成的荧光体，吸收放电气体发出的较短波长的光，发出较长波长的光。较长波长的光通过发光部分射出。

依据本发明的特点，放电电极的厚度从中心向端部增加。放电电极能够采用波纹形状，波形周期从中心向端部减小。

放电电极可以包括第一放电电极和与第一放电电极相对的第二放电电极。依据本发明的特点，照明光源还包括封装真空管和放电电极的防护管。

当前发明的特性包括扫描模块，包括：如上所述用来照明物体的照明光源；检测被扫描物体反射光的传感器；设置在物体和传感器之间的成像透镜，将物体图像聚焦到传感器上。当前发明的特性包括图像扫描装置，包括：如上所述的扫描模块；处理扫描模块提供的图像信息的图像处理器。

参考附图和下面的描述，如上所述示例性实施例和特性之外的其它特性和实施例将显而易见。

附图说明

结合附图阅读下面关于示例性实施例和权利要求的详细描述，有助于更好地理解当前发明，这些附图示出了本发明所公开的各个方面。下面的书面说明和示例是为了公开本发明的示例性实施例，我们应该明白这只是为了说明和示例，本发明并不仅限于此。当前发明的精神和范围仅限于权利要求中的各项。下面是附图的简要描述，其中：

图1是传统扫描模块的示意图；

图2是文档表面的光强度分布曲线图；

图3是图像拾取表面的光强度分布曲线图；

图4是图像扫描装置使用的传统照明光源透视图；

图5是依据当前发明示例性实施例的照明光源的截面视图。

图6是依据当前发明示例性实施例的照明光源的电极示意图；

图7是依据当前发明另一示例性实施例的照明光源电极示意图；

图8是依据当前发明示例性实施例的扫描模块的光学设置图；

图9是依据当前发明示例性实施例的图像扫描装置的结构图。

具体实施方式

现在给出当前发明各个实施例的详细介绍，各个实例在附图中示出，其中，全文中相同的参考序号指代相同部件。下面对实施例进行描述，参考图例解释本发明。

图5是说明是依据当前发明示例性实施例的照明光源的截面视图。如图5所示，包括：充有放电气体35的真空管31；沿真空管31周边设置的放电电极40；设置在真空管31内的荧光体33。真空管31具有柱状外形，包括沿真空管31长度方向延伸的发光部分31。

放电电极40电子激发真空管31中的放电气体35。放电气体通常为稀有气体，响应电子激发而发光。根据当前发明的示例性实施例，放电电极40包括第一放电电极40a和第二放电电极40b，两个电极位置相对。如果电源(比如交流电)被接入第一和第二放电电极40a和40b，放电气体35就发射出第一光束L₁。

放电电极40沿真空管31长度方向延伸，因此照明光源30的放电强度沿长度方向变化。放电电极40的结构可以使光源沿发光部分31发出具有相同波长的不同光线强度的光。放电电极40可采用漏斗外形。这样放电电极40的中心部分表面积相对较小，端部面积相对较大。换句话说，放电电极宽度沿中心部分向端部增加。

如图6所示，依据当前发明示例性实施例的一种放电电极41，它的厚度沿中心部分向端部增加。图6中，d₁表示放电电极41的中心区厚度，d₂表示放电电极41的端部厚度，其中d₂＞d₁。如果d₂厚度大于d₁厚度，各处相应的放电强度不同，第一光束L₁的光线强度向放电电极41端部方向增加。相应如下面所讨论的，此处光强度的变化可用来补偿聚焦透镜光学特性所引起的光强度变化。

如图7所示，依据当前发明另一示例性实施例的放电电极45采用了波纹形状，波形沿放电电极45宽度方向和真空管31的宽度方向延伸。波形频率沿放电电极45的长度方向变化。放电电极45端部波形具有较高频率，中心区波形频率较低。T₁表示放电电极45中心区波形频率，T₂表示放电电极45端部波形频率，T₂对应的频率高于T₁频率，所以T₁＜T₂。由于端部波形频率较高，放电电极45端部的发光强度要大于中心区的发光强度。相应如下面所讨论的，此处光强度的变化可用来补偿聚焦透镜光学特性所引起的光强度变化。

再如图5所示，荧光体33设置在真空管31的内部周边，但未设置在发光部分31a。荧光体33吸收放电气体35所发出的第一光束L₁，然后发出波长大于第一光束L₁波长的第二光束L₂。例如，第一光束L₁可以包括紫外线，而第二光束L₂可以包括可视射线。放电气体35受连接到放电电极40的电源(如交流电)产生的放电能量激发，使荧光体33发出第二光束L₂。

照明光源30还包括设置在真空管31和放电电极40的防护管37。防护管37为透明热缩管，第二光束L₂可以从中穿过。防护管37保护真空管31，使放电电极40与外部环境电气绝缘。

照明光源30补偿聚集在光传感器边缘的光量的减弱进行补偿，以一致的光强度在传感器上产生图像，同时又不降低光的使用效率。放电电极40可用放电电极41和45替代。与传统光源不同，如图4和图6所示的依据当前发明示例性实施例的照明光源不使用非反射性图案来补偿光量的差异。相反，照明光源30通过增强端部的光强度来补偿聚焦过程中的光损，从而避免光效率的降低。

参考图8，依据当前发明的示例性实施例的扫描模块60包括如图4和图6所示的照明光源30、成像透镜67和传感器69。照明光源30照明放置在玻璃背板51上的物体53，如文档、打印介质或其它类似物体。照明光源30的构造在本质上与图5到图7中所示构造相同。

照明光源30可以设置在不阻隔物体53反射光光路的位置上。扫描模块60还可以包括安放在照明光源30和玻璃背板51之间的反射镜，通过反射照明光源30的光来照明物体53的预定部分。这种情况下，反射镜61将照明光源30径向发出的光反射向物体53。

成像透镜67设置在光路上，位于玻璃背板51和传感器69之间，聚焦物体53的反射光从而在传感器69上形成图像。传感器69包括电子耦合器件(charge coupled device)，并检测成像透镜67聚焦的光束。也可以采用其它光学传感器检测来自成像透镜67的光。

多个反射镜65可以设置在物体53和成像透镜67之间。反射镜65在预定的空间内至少局部构成了从物体53到传感器69之间的光路L。可以用反射镜65实现扫描模块60结构的紧凑设计。

依据当前发明示例性实施例的反射镜组65包括第1至第5反射镜M₁、M₂、M₃、M₄和M₅。第3反射镜M₃是多次反射镜，在其不同位置上至少两次反射光路L中的光。光路L中的光来自于物体53的反射光，顺序由第1反射镜M₁、第2反射镜M₂、第3反射镜M₃、第4反射镜M₄、第3反射镜M₃和第5反射镜M₅反射，然后被导向成像透镜67。

5个反射镜65如图8所示，但当前的实施例并不仅限于此。反射镜65的数目可以根据需要变动。也可以把反射镜中的任一个或者没有一个反射镜作为多次反射镜。并不要求第3反射镜M₃反射光线两次。

扫描模块60还可以包括用来控制光路L中的光的光窗口63。光窗口63设置在照明光源30和多个反射镜65之间。光窗口63阻隔光路L之外的物体51的反射光，比如，散射光或无效光。未被光窗口63阻隔且与物体51实像对应的光沿光路L传播。

采用所述照明光源30的扫描模块60的电极结构得到了改进，能够消除成像透镜67光学特性引起的光强度差异，提高了光效率。

参考图9，依据当前发明示例性实施例的图像扫描装置90包括扫描模块70和图像处理器80。图像处理器80处理扫描模块70提供的图像信息，形成图像。图像扫描装置90可以是一个打印机、数字影印机、扫描仪、传真机、多功能产品、这些功能的组合及类似产品。扫描模块70在本质上与图8所示的扫描模块60相同。

图像处理器80包括根据扫描模块70提供的图像信息生成真实图像文件的文件生成器81；使用真实图像文件在打印介质上形成图像的图像生成器85。图像扫描装置90包括扫描模块70，如上所述，使用的照明光源改进了电极结构，消除了真实图像中心区和边缘之间的由于成像透镜光学特性而引起的光强度差异，防止了光效率的降低。图像扫描装置在图像处理过程中提高图像质量。

如上所述，照明光源30、扫描模块60和图像扫描装置90可以使用所讲的电极结构来补偿光强度的变化。真实图像中心区和边缘的光量的差异由此也可以得到补偿。结构中没有使用额外的光学元件来补偿光量的差异，能够实现图像扫描装置整体结构的紧凑。

尽管这里说明和描述了当前发明的示例性实施例，但允许本领域专业技术人员在不偏离本发明真实范围的情况下做出各种改动和修正，也可以进行等效元件替换。在不偏离本发明范围的情况下，可以对当前发明进行多次修改、排列、增加和减少组合以使本发明的技术适应特定情况。本发明并不局限于公布的各种示例性实施例，但本发明包括权利要求范围内的全部实施例。

Claims (10)

1.一种照明物体的照明光源，其包括：

充有放电气体的柱状真空管，具有相对的两端，且具有在所述相对的两端之间延伸的发光部分；

安装在所述真空管上且沿所述真空管的整个长度延伸的第一放电电极，其具有中心区，设置在真空管的相对端的相对端部，其中所述第一放电电极呈波纹状，且波纹频率沿中心区向端部增加，从而所述发光部分的接近真空管相对两端的部分发出比所述发光部分中心部分发出的光更多的光；和

安装在真空管内的荧光体，用于吸收放电气体发出的第一光束，并发出波长大于第一光束波长的第二光束，其中所述第二光束穿过发光部分射出。

2.一种照明物体的照明光源，其包括：

充有放电气体的柱状真空管，具有相对的两端，且具有在所述相对的两端之间延伸的发光部分；

安装在所述真空管上的第一放电电极；

与第一放电电极相对设置且沿所述真空管的整个长度延伸的第二放电电极，其具有中心区，设置在真空管的相对端的相对端部，其中所述第二放电电极呈波纹状，且波纹频率沿中心区向端部增加，从而所述发光部分的接近真空管相对两端的部分发出比所述发光部分中心部分发出的光更多的光；和

安装在真空管内的荧光体，用于吸收放电气体发出的第一光束，并发出波长大于第一光束波长的第二光束，其中所述第二光束穿过发光部分射出。

3.一种用于扫描物体的扫描模块，其包括：

如权利要求1到权利要求2中的任一个所述的照明光源，用来照明物体；

检测从物体反射的光的传感器；和

设置在物体和传感器之间的光路上的成像透镜，用于聚焦光线到传感器上。

4.如权利要求3所述的扫描模块，其中，还包括至少局部限定所述物体和成像透镜之间的光路的多个反射镜。

5.如权利要求4所述的扫描模块，其中，还包括设置在所述照明光源和所述多个反射镜之间的光窗口。

6.一种图像扫描装置，其包括：

如权利要求3所述的扫描模块，和

用于将扫描模块所提供的信息处理成图像的图像处理器。

7.如权利要求6所述的图像扫描装置，其中，所述图像处理器包括根据所处理图像生成图像文件的文件生成器和根据所处理图像在打印介质上形成图像的图像生成器中的至少一个。

8.如权利要求6所述的图像扫描装置，其中，还包括至少局部限定了物体和成像透镜之间的光路的多个反射镜。

9.如权利要求8所述的图像扫描装置，其中，所述扫描模块还包括设置在所述照明光源和所述多个反射镜之间的光窗口。

10.一种照明物体的照明光源，其包括：

具有相对的两端的柱状真空管，其具有在所述相对的两端之间延伸设置的发光部分，所述柱状真空管充有放电气体；

安装在真空管上且沿所述真空管的整个长度延伸的放电电极，其具有中心区和相对端部，且相对端部位于或接近真空管相对两端；和

安装在真空管内的荧光体，吸收放电气体发出的第一光束，并发出波长大于第一光束波长的第二光束，

其中，所述放电电极在端部产生的放电强度大于在中心区产生的放电强度，从而所述发光部分的接近真空管相对两端的部分发出比所述发光部分中心部分发出的光更多的光，

其中，所述放电电极呈波纹状，波纹频率沿中心区向端部增加。