CN1155218C - 接触图像传感器 - Google Patents

Abstract

一种接触图象传感器在外壳上部有一杆形连续光源，用于直接向物体发光。该连续光源在它除一发光部分外的整个外玻璃表面上涂有黑色颜料，以消除不需要的光照射。在外壳内容纳有用于会聚来自物体的反射光的会聚透镜且其上设有传感器芯片和各种电子元件的传感器板，各个传感器芯片由用于接收被会聚的光的光接收部分和驱动电路组成。来自物体的反射光路径被透明树脂所占据，以防止外界物体从周围进入。

Description

接触图象传感器

本发明涉及用于进行传真机、扫描器等等的读取操作的接触图象传感器，并更具体地涉及用于发光光源以及接触图象传感器的改进的密封结构。

图9是日本专利特开平5-110760中公布的现有技术的接触图象传感器的剖视图。该现有技术接触图象传感器包括一个外壳1、一个固定在外壳1的可拆下部分3上的杆状光源2、会聚透镜4、图象传感器5、玻璃板6、和电路板7。

现在描述该现有技术接触图象传感器的操作。

从杆状光源2发出的光经过玻璃板6而照射到检测物体或文件8的检测表面上。根据文件8的亮度或颜色，一个白色的表面反射这些光。反射的光通过玻璃板6而由会聚透镜4会聚，并被图象传感器5的光接收部分所接收。此时即可以借助电路板7读取文件8的文字等等。

玻璃板6将外壳1的内部与外界分开，以防止来自文件8或周围的外界物体的进入，从而保证传感器的精度，并作为文件8的支撑台。

然而，在这种现有技术接触图象传感器中，由于位于如上所述地防止了外界物体进入的玻璃板之内的杆状光源与文件相距较大的距离，所以需要高亮度的光源以防止照明效率的下降。

另外，为了使光能够照射到文件上或从文件上反射回来并防止外界物体进入接触图象传感器，接触图象传感器的一部分必须被诸如玻璃板的透明盖所覆盖。

因而本发明的一个目的，是提供一种接触图象传感器，它能够在不降低读出精度的情况降低所示的光源亮度，且它能够在不采用透明盖的情况下防止外界物体的侵入。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种接触图象传感器，它包括：至少一个连续光源，用于当检测物体被沿着一个导向器输送时将光发射向该检测物体；一个透镜，用于接收并会聚由检测物体反射的光；一个传感器板，在其上设置有若干用于接收来自透镜的光的光接收部分；以及，用于支撑连续光源、透镜和传感器板的外壳；该连续光源适合于位于检测物体的附近。

根据本发明的第二个方面，反射光从检测物体至透镜的路径充满了一种透明树脂部件。

根据本发明的第三个方面，反射光从检测物体至透镜的路径由玻璃板从外壳的内侧封闭。

根据本发明的第四个方面，连续光源位于透镜的检测物体排放侧并具有用于发光的发光部分，该发光部分是通过加工连续光源的检测物体排放侧端部的上部而提供的。

根据本发明的第五个方面，透明树脂部件在其检测物体侧表面上带有一个突出部分。

该突出部分可以与透明树脂部件构成一体。

或者，该突出部分可以是半球形塑料或玻璃部件。

根据本发明的第六个方面，通过连续光源的发光部分的光源侧的光受到了限制。

在操作中，在本发明的接触图象传感器中，来自连续光源的光直接照射到检测物体上。从检测物体反射的光由透镜进行会聚并随后由传感器板所接收，从而使光得到光电转换，以获得电压输出。

借助本发明的第一种设置，由于连续光源位于检测物体的附近，因而能够在不降低读取精度的情况下降低光源的亮度。

借助第二种设置，由于反射光从检测物体至透镜的路径充满了透明树脂部件，因而可以防止外界物体进入该路径。

借助第三种设置，由于反射光从检测物体至透镜的路径由玻璃板从外壳的内部封闭，因而可以防止外界物体进入该路径。

借助第四种设置，部分地由于连续光源位于透镜的检测物体排放侧并带有用于发光的发光部分，且部分地由于该发光部分是通过对连续光源的检测物体排放侧端部的上部进行加工而提供的，因而可以将光照射到检测物体上且可以在输送检测物体时防止该检测物体撞击到连续光源的发光部分上，从而不大可能造成文件的堵塞。

借助第五种设置，由于该突出部分，可以防止来自检测物体的反射光的分散。

借助第六种设置，由于来自连续光源的发光部分的光源侧的光受到了限制，因而可以从发光部分发射均匀的光。

图1是根据本发明的第一实施例的接触图象传感器的剖视图；

图2是根据本发明的第二实施例的接触图象传感器的剖视图；

图3是根据本发明的第三实施例的接触图象传感器的剖视图；

图4是根据本发明的第四实施例的接触图象传感器的剖视图；

图5是根据本发明的第五实施例的接触图象传感器的主要部分的分解立体图；

图6是示意图，显示了图5的连续光源；

图7是曲线图，显示了光接收部分所接收到的光与该光被光电转换时形成的电压输出之间的关系；

图8显示了用于进行模/数转换并补偿白(黑)输出的电路；

图9是现有技术的接触图象传感器的剖视图。

现在参照附图描述本发明的几个实施例。

实施例1

图1是根据本发明的第一实施例的接触图象传感器的剖视图。如图1所示，在外壳10的上部，容纳有用于将光直接照射到检测物体或文件30上的矩形截面连续光源12和文件导向器14。连续光源12除了位于连续光源12的一端的发光部分12a以外的整个外侧玻璃表面上，涂覆有黑颜料，以防止不需要的光发射。在外壳10内，设置了用于会聚来自文件30的反射光的聚光透镜16和其上设置有作为光接收器件的传感器芯片18的传感器板20，各个传感器芯片都由用于接收聚光透镜16会聚的光的光接收部分和驱动电路组成。在传感器板20上，支撑有电子元件22，诸如用于将各个传感器芯片18所接收的光转换成相应的图象信号的放大器、芯片电阻、芯片电容和逻辑IC。从文件30反射的光的、由连续光源12与文件导向器14限定的路径，充满了透明树脂部件24，诸如环氧树脂、硅酮树脂或塑料，从而将外壳10与外界分开。在此实施例中，透明树脂部件24被固定在连续光源12、文件导向器14和聚光透镜16上，从而使连续光源12和文件导向器14固定在外壳10上。由于连续光源12和聚光透镜16被如此地固定了，因而可以防止光路径发生偏离。

本实施例的特征在于连续光源12位于文件30的附近，从而即使降低了连续光源12的亮度，也能够在不降低读取精度的情况下对文件30进行读取。

另外，由于反射光的路径被透明树脂部件24所占据，因而即使在外壳的上表面没有被玻璃板等所覆盖的情况下，也能够获得密封的结构。因此，可以防止外界物体从文件30或周围进入。

现在描述该接触图象传感器的操作。

从连续光源12的发光部分12a发射的光，照射到文件30上。文件30在与连续光源12的上部相接触的同时被输送。矩形截面连续光源12从外壳10暴露，并被用作文件导向器。由于发光部分12a位于文件30附近，因而即使连续光源12的亮度较低，也能够保证文件30受到充分的照射。照射的光将被黑色的区域所吸收，因而几乎不从那里反射。另一方面，照射的光从白色区域几乎被100％反射。反射光经过透明树脂部件24并由聚光透镜16会聚。被聚光透镜16会聚的光被传感器板20的传感器芯片18的光接收部分所接收，从而使各个光接收部分将光转换成电以产生电压输出。通常，各个传感器芯片18具有一个64位光接收部分。传感器芯片18被设置成一行；例如在用于A4尺寸的文件的情况下，它具有1728位的接收部分。电压输出将由各个传感器芯片18的驱动电路按照读取周期一个接一个地产生。经过光电转换的电信号随后将经过未显示的连接器而被输出到外界。

如上所述，在此实施例中，连续光位于紧靠文件30处。在普通光源的情况下，光源与文件之间的距离大于10mm，以消除照明的纹波。然而，在该连续光源12的情况下，只有很小的照明纹波，因而在理论上可以将纹波减小到零。因此，在此实施例中，可以通过采用连续光源12而使发光部分12a接近文件30。

借助该实施例，由于连续光源12靠近文件30，因而可以降低连续光源12的亮度。否则，假定将亮度保持在象一般的使用中那样，则可以获得更高的照明从而增大了对比度。另外，由于连续光源12没有安装在外壳10之内，诸如光源更换的维护可以方便地进行。

由于透明树脂部件24使得来自文件30的反射光能够通过并占据了连续光源12与文件导向器14之间的空隙，因而可以防止外界物体从周围进入。

在此实施例中，文件导向器14位于连续光源12的下游，以便于文件30的排放。更具体地，部分地由于文件导向器14的高度小于位于文件导向器14的上游的连续光源12的高度，且部分地由于文件导向器14与透明树脂部件24的高度差得到了减小，因而可以防止文件被堵塞。

实施例2

图2是根据本发明的第二实施例的接触图象传感器的剖视图。在这个和以下另一个实施例中，与第一实施例中的部分或元件类似的部分或元件用相同的标号表示。

如图2所示，第二实施例的特征在于来自文件30的反射光的路径被一个玻璃板26从外壳10的内侧关闭。

因此，玻璃板26防止了外界物体从周围的进入。另外，玻璃板26从连续光源12和文件导向器14的下侧支撑着它们，并将连续光源12和聚光透镜16固定，从而能够防止光路径的偏离。

第二实施例的工作与第一实施例的相同，因而省略了对其的描述。

在该第二实施例中，与第一实施例相类似，如果连续光源12位于文件30的附近，则可以降低连续光源12的亮度。否则，如果将亮度保持在一般的使用中那样，则可以获得更高的照明从而增大对比度。另外，由于连续光源12未被装在外壳10之内，诸如更换光源的维护工作可以方便地进行。

实施例3

图3是根据本发明的第三实施例的接触图象传感器的剖视图。在此实施例中，如在图3中所示，两个连续光源12、112位于在接触图象传感器的上表面上的聚光透镜16的两个上侧上。连续光源12、112的每一个都带有通过斜切连续光源12、112的上部而形成的发光部分12a、112a。

在此实施例中，借助如此斜切出来的连续光源12、112，可以将光照射到文件30上。另外，由于位于下游侧的连续光源112向着聚光透镜16的一个端部即上游侧被部分斜切了，因而可以防止文件30被堵塞。

该第三实施例的工作与第一实施例的相同，因而在这里省略了对其的描述。

因而，在第三实施例中，发光部分112a被用来防止文件的堵塞。由于连续光源12、112位于文件30的附近，与第一实施例类似，可以降低连续光源12、112的亮度。否则，如果连续光源12、112的亮度被保持在如同一般的使用中那样，则可以获得更高的亮度从而增大对比度。更具体地，由于采用了两个连续光源12、112，可以进一步增大对比度。另外，由于连续光源12未被装在外壳之内，诸如更换光源的维护工作可以方便地进行。

由于透明树脂部件24使来自文件30的反射光能够通过，并占据了连续光源12与文件导向器14之间的空隙，因而可以防止外界物体从周围的进入。

实施例4

图4是根据本发明的第四实施例的接触图象传感器的剖视图。如图4所示，该第四实施例的特征在于来自文件30的反射光的路径—该路径处于连续光源12与文件导向器14之间—充满了透明树脂部件24，且透明树脂部件24具有在其表面上向文件30的突出部分28。因此，可以改善光的会聚并将反射光有效地照射到聚光透镜16上。在此实施例中，高触变硅树脂被涂到透明树脂部件24上并得到干燥，以形成半球形突出部分28。

现在描述第四实施例的工作。

与第一实施例类似，从连续光源12的发光部分12a发出的光被文件30的白色区域所反射。由于反射光经过透明树脂部件24而受到聚光透镜16的会聚，突出部分28起着会聚来自文件30的反射光且特别是防止反射光的散射的作用，从而将反射光有效地照射到聚光透镜16上。在此之后的工作与第一实施例的相同，因而在此省略了对其的描述。

根据该实施例，由于连续光源12可以位于文件30附近，可以降低连续光源12的亮度。否则，如果在一般的使用中保持该亮度，则可以获得高得多的照明度，从而增大了对比度。更具体地，由于突出部分28，可以将来自文件30的反射光有效地照射到聚光透镜16上。另外，由于连续光源12被装在外壳10之内，诸如更换光源的维护工作可以方便地进行。

另外，由于透明树脂部件24使来自文件30的反射光能够通过且充满了连续光源12与文件导向器14之间的空隙，因而可以防止外界物体从周围进入。

在此实施例中，高触变硅树脂被涂在透明树脂部件24上并得到干燥，以形成半球形突出部分28。或者，可以将半球形塑料或玻璃部件粘合到透明树脂部件24上，而获得相同的结果。

实施例5

图5是根据本发明的第五实施例的接触图象传感器的部分分解立体图。连续光源212的端部涂有遮光涂料，以形成遮光部分212b。图5中的一个箭头表示光的路径。图6是连续光源212的示意图。如图6所示，连续光源212的一端带有作为光源的LED 212c。在所示的实施例中，连续光源212只在一端带有LED 212c。或者，连续光源212也可以带有两个LED 212c，每一端有一个。另外，与前述实施例相类似地，连续光源除了发光部分212a以外的整个区域上都覆盖有黑色涂料。该实施例的特征在于遮光部分212b被用来限制从LED212c所在的发光部分12a部分发射的光。因此，可以使从发光部分212a发射的光均匀。

图7是曲线图，显示了当光由传感器芯片18的光接收部分接收和光电转换时获得的电压输出值与光接收部分的比特位置之间的关系。从发光部分212a发出的光的亮度，可以通过使所发出的光在具有诸如只有白色区域的均匀检测表面的文件30上反射并随后被传感器芯片18的光接收部分所接收，而得到测量。即，亮度等价于从光接收部分所接收的光获得的电功率值，因而是可以被测量的。在第一实施例中，光接收部分由1728比特(位)组成，且亮度输出值是从相应位的反射光获得的。

连续光源212的缺点是朝向LED 212c一侧的输出将增大。在其中连续光源212在每个端部都带有LED的情况下，在相对的端部的输出将高于在中心的输出。然而，由于根据LED的照射角度不能控制从LED发出的光的路径，因此LED的方向性不能得到保证。这是由于LED被连接在接近连续光源部件(玻璃或塑料)处，从而使从LED发出的光直接来自发光部分212a。

为此，在第五实施例中，连续光源的发光部分212a部分地覆盖有遮光涂料，以控制来自发光部分212a的光的散射，从而限制光在装有LED的光源端部中的通过。因此，可以使从发光部分212a发出的光均匀。遮光部分212b的宽度可以根据图7所示的输出值确定。

由图8的电子元件22构成的该电路，在正常情况下根据传感器芯片18的输出而进行模/数转换。当光源的照明被切断时，一个对黑电平输出的校正将被存储在ROM或RAM中。在此实施例中，由于在光接收部分与连续光源212的遮光部分212b相对应的比特位置处的黑输出可被用于校正，因而不需要接通/关断光源来校正黑电平输出。

该实施例的工作与第一实施例的相同，因而在此省略了对其的描述。

如上所述，在此实施例中，由于朝向LED 212c的发光部分212a部分地被遮光部分212b所覆盖，因而可以使从发光部分212a发出的光均匀。与第一实施例相类似，由于连续光源212位于文件30附近，可以降低连续光源212的亮度。或者，可以将对比度增大到高很多的程度。另外，借助透明树脂部件24，可以防止外界物体从周围进入。

在此实施例中，假定光将通过连续光源212的发光部分212a以外的部分到来。泄漏的光在传感器的读取精度下是可忽略的。在此情况下，不需要提供带有遮光部分的发光部分212a。

另外，连续光源212的至少一端带有LED 212c。然而，也可以采用其他的照明，诸如荧光灯，来获得相同的结果。

如上所述，在本发明的接触图象传感器中，由于连续光源位于检测物体附近，可以在不降低传感器的读取精度的情况下，降低光源的亮度。或者，可以增大对比度。

另外，由于反射光的路径充满了透明树脂部件，可以防止外界物体从周围的进入。

另外，由于反射光的路径可以从外壳的内侧关闭，因而可以防止外界物体从周围进入。

还有，由于位于反射光的路径中的透镜的检测物体侧的连续光源12，在朝向透镜的上部被切去了，因而可以防止检测物体在被输送时发生堵塞。另外，可以将光照射在检测物体上。

此外，由于占据反射光的路径的透明树脂部件具有一个突出部分，因而可以改善光的会聚作用，从而使反射光能够被有效地照射到透镜上。

另外，由于连续光源的光源侧照射部分得到适当设计以限制光的通过，因而可以使从发光部分发出的光均匀。

Claims (14)

1.一种接触图像传感器，包括：向被检测物体发出光线的连续光源，会聚上述被检测物体所反射光线的透镜，设置有若干用于接收来自上述透镜光的光接收部分的传感器板，用于支撑上述连续光源、透镜和传感器板的外壳，并且有以下特征：上述连续光源的透镜侧一个边被切去，形成发出光线的照射部分，将连续光源的上述照射部分置于靠近被检测物体方向。

2.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于所述连续光源在除了相对于所述透镜而朝向检测物体的一端的发光部分以外的所有部分上受到了涂覆。

3.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于从检测物体至所述透镜的反射光路径充满了透明树脂部件。

4.根据权利要求3的接触图象传感器，其特征在于所述透明树脂部件被固定在所述连续光源、所述导向器和所述透镜上。

5.根据权利要求3的接触图象传感器，其特征在于所述透明树脂部件在其检测物体侧表面上带有一个突出部分。

6.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于所述连续光从所述外壳上射出来。

7.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于所述导向器位于所述连续光源的检测物体排放侧。

8.根据权利要求7的接触图象传感器，其特征在于所述导向器被用来保证所述导向器与所述透明树脂部件之间的阶梯高度小于所述连续光源与所述透明树脂部件之间的阶梯高度。

9.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于反射光从检测物体至所述透镜的路径由一个玻璃板从所述外壳的内侧进行关闭。

10.根据权利要求9的接触图象传感器，其特征在于所述玻璃板固定所述连续光源和所述透镜。

11.根据权利要求5的接触图象传感器，其特征在于所述突出部分与所述透明树脂部件构成一个整体。

12.根据权利要求5的接触图象传感器，其特征在于所述突出部分是半球形塑料或玻璃部件。

13.根据权利要求1的接触图象传感器，其特征在于所述连续光源的所述发光部分的一部分包括一个遮光部分，所述遮光部分限制了通过所述连续光源的所述发光部分的光源侧的光。

14.根据权利要求13的接触图象传感器，其特征在于通过所述发光部分的光通过用遮光颜料涂覆所述连续光源的所述发光部分而得到限制。

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