CN1184586C - 宽度缩小的光学组件 - Google Patents
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Abstract
一种电子器件及其制造方法。该电子器件包括基片，其上至少装有第一和第二线性光学部件，它们各包括一个光电检测部分和通过电路而相连接的一个接口部分。线性光学部件的光电检测部分沿着第一轴线排列。至少一个第一线性光学部件的接口部分在第一方向上偏离第一轴线。至少一个第二线性光学部件的接口部分在不同于第一方向的第二方向上偏离第一轴线。这种结构的光学部件可缩小电子器件尺寸，从而缩小装有这种电子器件的各种装置尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及到线性光学组件，特别是一种具有缩小尺寸的线性光学组件。
背景技术
线性光学组件是用来将一个物体图像的窄扫描线部分转换成机器可读的图像数据或者是简称为图像数据的装置。代表该物体的较大部分的图像数据是通过在线性光学组件产生代表物体图像的顺序扫描线部分的图像数据的同时相对于物体移动线性光学组件而产生的。与此相应，物体的图像数据是用多个扫描线来代表的，这与代表物体图像的视频显示方式相似。产生代表一个物体的图像的图像数据的过程通常被称为物体成像或扫描。
线性光学组件被广泛地用于各种各样的装置，例如光学扫描装置和传真机。这些装置通常被用来产生印刷资料的图像，例如是打印在一张纸上的文本。然后，线性光学组件或外围处理器就能够按常规的方法来处理图像数据，从而复制出图像。例如，传真机产生代表着印刷在一张纸上的文本的图像数据，并且通过电话线将图像数据发送给另一台传真机，由它将该文本的图像复制在另一张纸上。按照另一个例子，由光学扫描装置产生代表着一个物体的图像数据，例如是印在一张纸上的文本，并且存储该图像数据以用于处理。举例来说，这种图像数据可以用来改变物体的图像，或者是通过电子方式(例如电子邮件)来发送这一物体的图像。
在典型的线性光学组件中，除了许多各种电子部件之外还包括一个光电检测器件。用发光器件照射需要成像的物体，并且用光电检测器件将物体成像。电子部件的作用是支持发光器件和光电检测器件。这种发光器件例如是一个线性光源，比如是可以简称为LED的一个发光二极管的线性阵列。典型的光电检测器件是由光电检测元件的线性阵列构成的，有时简称为光电检测器。典型的光电检测器是用单个光电检测器段编组构成的，其中的每个光电检测器段有一个小的光电检测器线性阵列。单个光电检测器段具有一个光电检测部分和一个接口部分，光电检测部分具有光电检测器的线性阵列，而接口部分有一个用来从光电检测器发送数据的连接器。由光电检测部分产生图像数据，并且由接口部分发送来自光电段的图像数据。
有些线性光学组件具有额外的二维光电检测器阵列，本文将其简称为导航器，其作用是在产生图像数据的同时确定线性光学组件相对于被成像的物体的位置。除了导航器，LED和光电检测器件之外，线性光学组件还可以包括操作线性光学组件所需的若干其他电子部件。例如，需要有用于调节电压和用于接纳来自光电检测器的图像数据流的电子部件。
为了能够便于制造并且降低成本，包括线性光学组件的上述部件通常都是被安装在单个印刷电路板上。光电检测器段是这样布置的，让它们面对着需要成像的物体。另外，光电检测器段必须要这样来布置，让光电检测部分彼此相邻地构成一个连续的光电检测器的线性阵列。而且，LED要被布置在印刷电路板上，用来照亮需要由光电检测器段成像的那部分物体。
人们总是希望缩小这种使用线性光学组件的装置的尺寸。以传真机为例，小型的传真机占据较小的桌面空间，这当然是受欢迎的。以光学扫描装置为例，使用较小的光学组件可以使扫描装置便于携带。
然而，在单个印刷电路板上布置包括线性光学组件的各种部件倾向于增加线性光学装置的尺寸。这是一个重要的问题，因为包括线性光学器件的各种部件必须布置在单个印刷电路板上，而且能使其在光学和电路上不能相互干扰。另外，光电检测器段必须要彼此相邻地呈直线布置。以LED为例，从LED发出的光在受到物体反射之前不能与导航器交叉，否则这种光就会干扰被物体反射的光。这样，线性光学组件的尺寸往往就会受到包括线性光学组件的各种部件的物理和光学特性的限制。
因而就需要有一种缩小尺寸的线性光学组件，使得能将包括线性光学组件在内的各种部件都安装在单个印刷电路板上。
发明内容
本发明提供了一种缩小尺寸的光学组件。这种光学组件包括一个印刷电路板，在其上装有许多电子和光电子部件。光电子部件可以包括呈线性安排的线性光电传感器段和至少一个二维光敏器件。电子部件可以包括发光二极管(LED)的线性阵列和光电子部件工作所需的其他部件。包括光学组件的这些部件可以电连接到一个处理器上。
每个线性光电传感器段可以有一个接口部分和一个光电检测部分。光电检测部分可以包括光电检测器的线性阵列，用来将物体图像的各部分扫描线转换成图像数据。接口部分可以将光电检测部分连接到印刷电路板上。
光电传感器段可以布置在印刷电路板上，让光电检测器沿着一个轴线呈直线排列。单个光电检测器段的接口部分可以面对着第一方向或相反的第二方向。可以借助于使接口部分在不同方向上排列来布置光电检测器段，从而最佳地利用印刷电路板的面积。这样做，进而就能够缩小光学组件的尺寸。例如可以这样来布置接口部分，使得在它们之间留有空间。在这些空间中可以安装包括光学组件在内的其他部件。将部件安排在这些空间中能够使部件在靠近光电传感器的位置而不是在印刷电路板的其他区域上高度集中。这样做，进而就能缩小印刷电路板乃至光学组件的面积。
附图说明
图1是包括缩小尺寸的一种光学组件的一个光学扫描装置的正面透视图。
图2是图1的光学组件的一个顶视图。
图3是图1的光学组件的一个示意图。
图4是用来说明图2的光学组件产生的图像数据的一种处理方法的流程图。
具体实施方式
图1到4概况地表示了制造一种电子器件100的方法，它包括：提供一个基片110；提供多个光学部件180，它们各自包括一个光电检测部分200和一个用电路连接到光电检测部分200的接口部分202；将多个光学部件180中的第一个185安装到基片110上，让它的光电检测部分205沿着第一轴线AA排列，并且使其接口部分225在第一方向246上与第一轴线AA偏移；将多个光学部件180中的第二个186安装到基片110上，让它的光电检测部分206沿着第一轴线AA排列。并且使其接口部分226在不同于第一方向246的第二方向244上与第一轴线AA偏移。
图1到4还概况地表示了一个电子装置100，它包括：一个基片110；安装在基片110上的至少一个第一线性光学部件185；安装在基片110上的至少一个第二线性光学部件186；其中的至少第一和至少第二光学部件185，186包括：光电检测部分205，206；以及电连接到光电检测部分205，206的接口部分225，226；这其中至少一个第一线性光学部件185的光电检测部分205沿着第一轴线AA排列；至少一个第二线性光学部件186的光电检测部分206沿着第一轴线AA排列；其中的至少一个第一线性光学部件185的接口部分225在第一方向246上偏离第一轴线AA；而至少一个第二线性光学部件186的接口部分226在不同于第一方向246的第二方向244上偏离第一轴线AA。
图1到4还概况地表示了一个电子装置100，它包括：一个基片110；安装在基片110上的多个线性光学部件180，这多个线性光学部件180各自包括一个光电检测部分200和电连接到光电检测部分200的一个接口部分202；这其中上述多个线性光学部件180各自的光电检测部分200沿着第一轴线AA排列；多个线性光学部件180中至少第一个185和第二个188的接口部分225，228在第一方向246上偏离第一轴线AA，并且在二者之间限定了一个第一间隙；多个线性光学部件180中至少第三个187和第四个196的接口部分227，236在第二方向244上偏离第一轴线AA，并且在二者之间限定了一个第二间隙；其中的第一方向246不同于第二方向244。
在概况地说明了光学组件100之后，以下具体地进行描述。以下要通过光学组件100的概况和具体的描述来简要地概况常规的光学组件。下文所述的这种光学组件100是和图1的手持光学扫描装置102配合使用的那种类型。然而，值得注意的是，和扫描装置102配合使用的光学组件100的用意仅仅是为了说明，这种光学组件100也可以和其他装置配合使用。例如，光学组件100可以配合着传真机使用。
简而言之，包括光学组件100的光学组件将一个物体图像的一个狭窄的扫描线部分转换成可用机器读取的图像数据(本文中简称为图像数据)。本文中所述的物体是一张纸300的表面304，包括印刷在表面304上的文本302。然而，值得注意的是，纸张300的用意仅仅是为了说明，而这种光学组件100也可以将其他物体的图像转换成图像数据。
上述扫描线部分310在纸张300的表面304上沿着参考线BB延伸。为了产生代表整个纸张300的图像数据，在光学组件100产生表面304的顺序扫描线部分310的图像数据的同时，光学组件100要相对于纸张300的表面304移动。这样就能以顺序扫描线部分310的形式产生代表表面304的图像数据。
参见图2，可以在印刷电路板110上安装直线布置的多个光电传感器段180用来产生图1中表面304的扫描线部分310的图像。每个光电传感器段180有一个光电检测部分200和一个接口部分202。每个光电检测部分200可以由一个未示出的光电检测器线性阵列构成，用来将光转换成图像数据，而这种光代表着图1中扫描线部分310的图像。接口部分202可以是以串行格式输出图像数据的连接器，并且可以将光电检测部分200电连接到印刷电路板110。参见图3，每个光电传感器段180具有第一侧182和第二侧184。串行输出的图像数据可以从光电检测器在最靠近第一侧182处产生的图像数据开始、并且以光电检测器从最靠近第二侧184处产生的图像数据结束。
在常规的光学组件中，光电传感器段180是这样布置的，让所有第一侧182都面对同一个方向。例如可以让所有第一侧182面对着负X-方向248。参见图2，在常规的光学组件中，所有接口部分202面对着同一个方向。例如可以让所有接口部分202都面对着正Y-方向244。在常规光学组件中这样布置光电传感器段180可以便利对图像数据的处理，因为光电传感器段180输出的图像数据可以通过电子电路使它们相互组合而产生能精确地代表图1的扫描线部分310的图像的图像数据。然而，这样布置的光电传感器段180有一个缺点，这就是光电传感器段180的这种布置不能适应构成这种常规光学组件的其他部件。这样就导致了常规的光学组件需要占用比较大的面积。
本发明的光学组件100具有缩小的宽度124，这样就缩小了面积，为了实现这一点，需要这样来布置光电传感器段180，即：使其能够适应构成光学组件100的其他部件。例如可以让一些接口部分202面对着正Y-方向244，而其他接口部分202面对着负Y-方向246。例如可以让2号接口226、3号接口227、12号接口236和13号接口237面对着正Y-方向244，并且沿着一条参考轴线BB布置。同样，1号接口225、4到11号接口(228-235)和14号接口238可以面对着负Y-方向246，并且沿着一条参考轴线CC布置。然而，光电检测部分200仍然保持沿着一条参考轴线AA直线布置。图2所示的光学组件100具有四个面对着正Y-方向244的光电传感器段180，以便容纳第一导航器部分150和第二导航器部分152。通过对光电传感器段180的布置来容纳构成光学组件100的其他部件可以使这些部件更加紧凑，这样就能缩小光学组件100的尺寸。
由面对着正Y-方向244的光电传感器段180输出的图像数据的顺序相对于其余光电传感器段180输出的图像数据的顺序是相反的。为了克服这一问题，可以由一个在图2中没有表示的处理器用电子方式来翻转面对着正Y-方向244的光电传感器段180产生的图像数据相对于面对着负Y-方向246的其余光电传感器段180产生的图像数据的顺序。这样翻转的图像数据可以使所有光电传感器段180产生的图像数据排成一串从而共同构成能够精确地代表图1的扫描线部分310的图像的图像数据。
以上概括地说明了光学组件100，下面将较详细地加以说明。
参见图1，下文所述的光学组件100是在手持光学扫描装置102中使用的那种类型。图1表示一个扫描装置102，用来产生代表印刷在一张纸300的表面304上的文本302的图像数据。产生代表一个物体图像的图像数据的过程一般被称为对物体的扫描或成像。扫描装置102使包括文本302的表面304成像，其方法是在扫描装置102相对于表面304沿着路径308移动的同时使表面304上顺序的狭窄扫描线部分310成像。
包括光学组件100在内的、构成扫描装置102的各个部件可以被装入一个外壳104中。外壳104具有的宽度106可以比常规的扫描装置小。这样小的宽度106改善了扫描装置102的便携性能。例如，较小的宽度106可以使扫描装置102适合被握在使用者的手中。较小的宽度106还可以使扫描装置102便于携带。例如，可以将扫描装置102做得足够小，能够装入使用者的衣袋。外壳104例如可以是用掺有30％玻璃纤维的聚碳酸脂制成的一个注模件。
举例来说，光学组件100和外壳104可以具有左侧116和右侧118。左侧116面对着负X-方向248，而右侧118面对着正X-方向247，其中的正X-方向247与负X-方向248彼此相反。扫描线部分310可以沿着与正X-方向247和负X-方向248平行的一条参考线BB定位。值得注意的是，扫描线部分310是由光学组件100产生的。这样，它相对于表面304的位置就是由扫描装置102相对于表面304的位置来确定的。
参见图2，光学组件100可以有一个常规的印刷电路板110(本文中有时称其为基片)，在上面通过电和机械方式连接着许多部件。电路板110具有上边112，下边114，左边116和右边118。这些边限定了一个表面120的边界。宽度124可以在上边112和下边114之间延伸。宽度124例如有大约9.75毫米。长度126可以在左边116和右边118之间延伸。长度126例如有大约123毫米。需要指出的是，为了清楚起见，在图2中已经将光学组件100的尺寸放大了许多。如下所述，光学组件100的物镜可以使宽度124最小化，这样就能使扫描装置102的宽度106最小。
印刷电路板110上具有许多图中没有表示的焊盘，用来在印刷电流板110的各个位置和部件之间传导电流。连接器130可以从印刷电路板110的下边114延伸并且可以电连接到焊盘上。另外，连接器130也可以在下边114附近机械地连接到印刷电路板110上。连接器130的端部132的位置可以和印刷电路板110的下边114相对。在连接器130上可以布置许多焊盘134，并且在印刷电路板110的焊盘和端部132之间延伸，但是图中没有表示。每个焊盘134可以端接到邻近端部132的一个导体136上。导体136可以作为焊盘134的电接触点。连接器130可以为光学组件100提供电源并且在光学组件100和图2中没有表示的外围设备之间传输数据。连接器130例如可以是一条常规的带状电缆。
在印刷电路板110的表面120上可以安装许多电子部件。为了便于说明，在图中仅仅在印刷电路板110的表面120上安装了第一电子部件140和第二电子部件142。然而，在印刷电路板110的表面120上显然还可以安装两个以上的电子部件。电子部件140，142例如可以是光学组件100的操作所需的表面安装的电容，电阻或集成电路。
印刷电路板110的表面120可以具有第一导航器部分150和第二导航器部分152。导航器部分150，152可以分别是用于屏蔽的常规接地面和用于第一导航器154和第二导航器156的安装区。导航器154，156可以由最终用来确定图1的扫描装置102相对于纸张300的表面304的位置的二维光电检测器阵列构成。第一导航器154和第二导航器156可以占据第一导航器位置150和第二导航器位置152的绝大部分。为了便于表示，第一导航器154和第二导航器156在图中仅仅占据了第一导航器位置150和第二导航器位置152的一小部分区域。
第一导航器部分150具有上边158，右边160，下边162和左边164，并且大致是矩形的。高度166在上边158和下边162之间延伸。高度166例如是大约6.0毫米。宽度168在左边164和右边160之间延伸。宽度168例如是大约8.0毫米。第二导航器部分152和第一导航器部分150的形状和尺寸是一样的。以下要说明导航器部分150，152相对于印刷电路板110的位置。表面120在第一导航器部分150和第二导航器位置152部分的面积适合将来自第一导航器154和第二导航器156的导线连接到印刷电路板110的焊盘上。
可以用机械或电方式将多个线性光电传感器阵列180(本文中简称为光电传感器段)连接到印刷电路板110的表面120上。光电传感器段180的型号例如是德克萨斯的Plano的Texas AdvancedOptoelectronics Solutions公司出售的产品型号TSL2301。图2所示的光学组件100具有安装在印刷电路板110上的十四个光电传感器段180。值得注意的是，光学组件100可以具有或多或少的光电传感器段180，这取决于光学组件100的具体用途。各个光电传感器段180在本文中的段号是一到十四，并且分别用数字185到198来表示。
光电传感器段180具有光电检测部分200和接口部分202。相应地，每一个段185-198都有一个光电检测部分，这些光电检测部分的编号是一到十四，并且分别用数字205到218来表示。每个光电检测部分205-218上装有图中没有表示的线性结构的象素(pixel)，每个光电检测部分205-218可以安装大约102个象素。有时将这些象素称为光电检测器。除了光电检测部分205-218之外，每一段185-198都有一个接口编号为一到十四的接口部分，并且分别用数字225-238表示。光电检测部分200和接口部分202可以相互电连接。每个光电传感器段180有一个光电检测侧222和一个接口侧224，例如段号八192和段号十194所示。光电检测侧222和接口侧224之间的距离例如是大约1.0毫米。
光电传感器段180的光电检测部分200可以沿着参考线AA线性地布置。具体地说，光电检测部分200的象素可以沿着参考线AA线性地布置。如上所述，这些象素是用来将光转换成图像数据的光电检测元件。与此相应，参考线AA对应着图1中纸张300的表面304上被转换成图像数据的上述扫描线部分310。
接口部分202可以将光电检测部分200电连接到印刷电路板110上图中没有表示的焊盘。接口部分202可以由包裹在树脂中的导线构成，图中没有表示。接口部分202也可以具有用于传送图像数据的电子电路。例如可以在接口部分202中装设模-数转换器。接口部分202可以用来为象素供电并且从象素向印刷电路板110传送图像数据。接口部分202还可以从例如一个处理器的外围设备向光电传感器段180发送指令。
接口部分202可以面对着正Y-方向244或负-Y方向246，其中该正Y-方向244与负-Y方向246相反。为了进一步说明正Y-方向244和负-Y方向246，一号接口225被表示为面对着负-Y方向246，而二号接口226被表示为面对着正-Y方向244。无论接口部分202面对着哪个方向，光电检测部分200上的象素都是沿着参考线AA线性布置的。
除了正Y-方向244和负-Y方向246之外，还可以用正X-方向247和负-X方向248来表示方向和装在印刷电路板110上的部件的排列。正X-方向247和负-X方向248彼此相反并且与正Y-方向244和负-Y方向246垂直。如下所述，正X-方向247和负-X方向248可以用来表示由光电传感器段180产生的图像数据的输出。
多个LED 250可以用电和机械方式连接到印刷电路板110的表面120上。在图2所示的光学组件100中有编号为从一到十的十个LED，分别用数字252到261表示。LED 250有一个侧面251面对着印刷电路板110的上边112，例如一号LED 252所示。LED 250可以用来照亮纸张300上需要成像的表面304中图1所示的扫描线部分310。值得注意的是，LED 250仅仅是用于说明的，也可以用其他惯用的照明装置代替LED 250。
在印刷电路板110的表面120上可以固定多个遮光板，用来防止外来光干扰装在印刷电路板110上的光学部件。第一遮光板271可以装在印刷电路板110的下边114附近，并且在左边116附近到右边118附近之间延伸。可以用第二遮光板272、第三遮光板273、和第四遮光板274包围第一导航器部分150，并且用来减少可能会干扰第一导航器154的外来光。可以用第五遮光板275、第六遮光板276、和第七遮光板277包围第二导航器部分152，并且用来减少可能会干扰第二导航器156的外来光。遮光板具有被遮光板宽度284隔开的遮光板第一边280和遮光板第二边282。遮光板宽度284例如是大约0.25毫米。例如可以用聚碳酸脂薄膜材料制成遮光板，并且用粘合剂固定在印刷电路板110的表面120上。或者是将遮光板固定在图1的外壳104上，在印刷电路板110被装入外壳104时与安装在印刷电路板110上的部件相配合。
以上说明了安装在印刷电路板110的表面120上的部件，下面要说明这些部件彼此之间和相对于印刷电路板110的位置。面对着正Y-方向244的光电传感器段180的接口侧224的位置与印刷电路板110的上边112相距一个距离286。具体地说，面对着正Y-方向244的光电传感器段180的是二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197。LED 250通常比接口部分202要小，因此，LED 250的侧边251与印刷电路板110的上边112的距离比距离286更远。面对着正Y-方向244的光电传感器段180的光电检测侧222所处的位置与第三遮光板273和第六遮光板276的遮光板第一边280相距一个距离288。距离288例如是大约0.25毫米。距离290可以在第三遮光板273的遮光板第二边282和第一导航器部分150的上边158之间延伸。距离290例如是大约0.25毫米。第六遮光板276和第二导航器部分152之间也可以采取同样的距离。距离292可以在第一导航器部分150的下边162和第一遮光板271的遮光板第一边280之间延伸。距离292例如是大约0.25毫米。第二导航器部分152和第一遮光板271之间也可以采取同样的距离。距离294可以在第一遮光板271的遮光板第二边282和印刷电路板110的下边114之间延伸。距离294例如是大约0.25毫米。或者是可以将第一遮光板271装在下边114上，从而省去距离294。
这样，印刷电路板110的宽度124就等于以下各距离之和：距离286，光电检测侧222与光电传感器段180的接口侧224之间的距离，距离288，第三遮光板273的遮光板宽度284，距离290，第一导航器部分150的高度166，距离292，以及第一遮光板271的遮光板宽度284。按照上述例举的尺寸，这一宽度124大约等于9.75毫米。
常规的光学组件不能达到本发明的光学组件100这样的缩小的宽度124。，实现光学组件100的缩小的宽度124的部分原因是：利用了遮光板271-278和对光电传感器段180进行定向排列。在光学扫描装置中使用的常规的光学组件具有与外壳构成一体的遮光板。外壳通常是用塑料或类似的材料制成的，因此，这些遮光板往往比较厚，因而会增加光学扫描装置的宽度。与常规的遮光板相比，采用诸如聚碳酸脂薄膜这样的材料可以明显地缩减遮光板271-278的遮光板宽度284。印刷电路板110的缩小的宽度124可以反映出缩小的遮光板宽度284。
光电传感器段180的定向排列可以改善印刷电路板110的表面120的利用效率。利用这一改善的效率来缩小印刷电路板110的宽度124。例如，二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197排列在正-Y方向244上。其余的光电传感器段180排列在负-Y方向246上。光电传感器段180的这种排列方式可以将第一导航器部分150和第二导航器部分152套装在光电传感器段180的线性阵列之内。按这种定向排列方式可以在除了正-Y方向244上排列的光电传感器段180的区域之外的所有位置上设置LED 250的阵列。这些区域具有在LED 250之间延伸的空间。如下所述，光学组件100可以配有一个非成像照明聚光器，用来照亮图1的表面304上对应着在上述LED 250之间延伸的空间区域。这一非成像照明聚光器被称为光导管或是光漫射器。
以上说明了构成光学组件100的主要分立部件，以下要说明各部件之间的关系。参见图3所示的光学组件100的示意图，它包括一个外围处理器350，可以通过七个接口模块378和多个数据线将光电传感器段180电连接到处理器350。接口模块378被表示成分别独立的一到七号接口模块，并且分别用数字370到376表示。如下文所述，接口模块378可以为光电传感器段180产生的图像数据编组，以便于将图像数据传送给处理器350。数据线被编成一号数据线到十四号数据线，并且分别用数字355到368来表示。
一号段185和八号段192分别通过一号数据线355和八号数据线362被电连接到一号接口模块370。二号段186和九号段193分别通过二号数据线356和九号数据线363被电连接到二号接口模块371。三号段187和十号段194分别通过三号数据线357和十号数据线364被电连接到三号接口模块372。四号段188和十一号段195分别通过四号数据线358和十一号数据线365被电连接到四号接口模块373。五号段189和十二号段196分别通过五号数据线359和十二号数据线366被电连接到五号接口模块374。六号段190和十三号段197分别通过六号数据线360和十三号数据线367被电连接到六号接口模块375。七号段191和十四号段198分别通过七号数据线361和十四号数据线368被电连接到七号接口模块376。数据线355-368被电连接到图2中光电传感器段180的接口部分202，然而，为了便于说明，它们在图中都被连接到光电传感器段180。
每个接口模块370-376可以通过多个接口线电连接到处理器350。用接口线380到386表示接口线。可以用数据线355-368和接口线380-386按照常规的方式从光电传感器段180向处理器350传送图像数据。它们也可以用来以常规的方式从处理器350向接口模块378和光电传感器段180发送指令。
图3进一步表示了具有第一边182和第二边184的各个光电传感器段180。光电检测器可以直线方式布置在光电传感器段180的第一边182和第二边184之间。各个光电传感器段180输出的图像数据可以是串行二进制格式的数据，例如是从最接近第一边182的光电传感器产生的图像数据开始，并且以最接近第二边184的光电传感器产生的图像数据结束。将二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197定向排列成让它们的第一边182面对着正X-方向247。其余的光电传感器段180排列成让它们的第一边182面对着负X-方向248。在常规的光学组件中，所有第一边182都面对着同一个方向。如下文所述，二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197输出的图像数据相对于其余光电传感器段180输出的图像数据是相反的顺序。
以上说明了构成光学组件100的部件，下文要解释光学组件的工作方式。
参见图1，本文所述的光学组件100被装入一个手持扫描装置102。扫描装置102被用来产生代表纸张300的表面304的图像数据。产生代表一个物体图像的图像数据的过程通常被称为物体的成象或扫描。在下列专利文献中描述了用光学扫描装置产生图像数据的例子，所有公开的文献都可供参考：McConica的US5,552,597“HAND-HELDSCANNER HAVING ADJUSTABLE LIGHT PATH(具有可调节的光路的手持式扫描器)”；Steinle的US5,646,394“IMAGING DEVICE WITH BEAMSTEERING CAPABILITY(具有光束控制能力的成象设备)”；以及Khovaylo等人的US5,646,402“EXPANDABLE HAND-HELD SCANNINGDEVICE(可扩充的手持式扫描设备)”。
在成象过程中，光学组件100产生代表着纸张300的表面304的多个顺序扫描线部分310的图像数据。具体地说，随着扫描装置102相对于纸张300的表面304移动而产生代表扫描线部分310的图像数据。例如，扫描装置102可以沿着路径308在纸张300的表面304上移动。于是，这种图像数据代表了可能与纸张300的表面304斜交的多个扫描线部分310。图3的处理器350使用常规的软件来校正斜交的扫描线部分彼此间的相对位置，从而准确地复制出表面304的图像。
参见图2，光学组件100被装在图1的外壳104内，印刷电路板110的表面120面对着纸张300的表面304。在成像过程中，LED 250发出的光照亮纸张300的表面304上的扫描线部分310。值得注意的是，由于光电传感器段180的定向排列方式，在第一LED 252和第二LED253之间存在一个大空隙。在第九LED 260和第十LED 261之间也存在一个大空隙。还要注意到布置在印刷电路板110的表面120上的电子部件可能要求其他光电传感器段180与其接口部分202面对着正Y-方向244排列。这样就会缺少对应的LED，并且因而又会在LED之间留下另一个空隙。
在LED 250的线性阵列中留下的上述空隙会造成图1纸张300的表面304上照明不均匀。这样就不能均匀地照亮需要由光学组件100成像的扫描线部分310。随之就会造成对应着LED250的阵列中的上述空隙的扫描线部分的图像在这些区域内变得较暗。因此，扫描线部分310的这些区域就不能反映图1的表面304的准确图像。为了克服不均匀照明所带来的问题，可以校准光学组件100以解决不均匀照明的问题，或者是提供一个光漫射器。校准工作包括成像一个具有预定反射率的均匀表面。图3的处理器350可以分析图像数据并且定标每个光电检测器的输出，让每个光电检测器的输出具有一个预定值。这一预定值对应着具有预定反射率的一个均匀表面的反射率。然后在复制图1的表面304的图像时采用这种定标作用，从而解决不均匀照明的问题。
光漫射器(有时又称为光导管)可以使LED 250发出的光漫射到图1中需要成像的整个扫描线部分310上。这种漫射光会使图1的表面304上的照明更加均匀。值得注意的是，光漫射器可以和经过上述校准的光学组件100配合使用，从而产生能够更加精确地代表表面304的图像数据。然而，光学组件100应该和连带的光漫射器一同校准。在Bohn等人的美国专利申请________号“CONTACT IMAGE SENSOR WITHLIGHT GUIDE(带有光导管的接触式图象传感器)”(与本申请同日提交，代理人文档号10991558-1)中描述了一种可以在图1的扫描装置102中使用的光漫射器，该文献可作为本文的参考资料。
图1的表面304上的扫描线部分310的图像从表面304反射到光电传感器段180的光电检测部分200。光电检测部分200上的光电检测器(未示出)将图1的扫描线部分310的离散区域转换成图像数据。然后从光电检测部分200将图像数据输出到接口部分202，如图3所示。接口部分202被电连接到印刷电路板110的未示出的焊盘上，它们通过焊盘134将图像数据最终传送到连接器130端部132的导体136。然后可以将图像数据传送给外围处理器。
以上说明了产生图像数据的过程，下面要说明图像数据的处理。以下的说明概括了图像数据的处理过程。这其中概括了具体的处理过程。参见图3，如上所述，光电传感器段180产生代表图1中表面304的扫描线部分310的图像数据。一旦接收到来自处理器350的指令，各个光电传感器段180就通过接口模块378向处理器350输出图像数据。从每个光电传感器段180输出的图像数据是一种串行二进制数据格式的数据流。数据流从每个光电传感器段180中位置最靠近第一侧182的一个光电检测器产生的图像数据开始并且以最靠近第二侧184的一个光电检测器产生的图像数据结束。如下所述，处理器350需要反转由二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197产生的图像数据的顺序，因为这些光电传感器段相对于其他光电传感器段180是反向排列的。然后将所有光电传感器段180产生的图像数据链接在一起以产生代表图1的扫描线部分310的图像数据。随着图1的扫描装置102相对于表面304的移动而不断重复这一处理过程。
上面概括了图像数据的处理过程，以下要更加详细地说明。图4的流程可以进一步说明这一处理过程。图像数据的处理过程从处理器350向一号接口模块370发送一个指令开始，它命令一号接口模块370将来自一号段185的图像数据传送给处理器350。该指令被送到一号段185，并且通过一号数据线355从一号段185向一号接口模块370发送图像数据，后者再通过一号接口线380将数据传送给处理器350。然后，处理器350向一号接口模块370发送一个指令，它命令从八号段192传送图像数据。图像数据通过八号数据线362传送到一号接口模块370，再通过一号接口线380将数据传送给处理器350。处理器350以独立的分组的形式来存储由一号段185和八号段192产生的图像数据以供进一步处理。例如，进一步的处理可能包括将一号段185产生的图像数据链接到二号段186产生的图像数据。最终将所有光电传感器段180产生的图像数据链接到一起。链接的图像数据就是代表图1中表面304上的扫描线部分310总长度的图像数据。
同样的指令被发送给其余的接口模块378，以便从其余的光电传感器段180提取图像数据。由除了二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197之外的光电传感器段180产生的图像数据是从正X-方向247上的各个段输出的。由二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197产生的图像数据是从负X-方向248上的各个段输出的。换句话说，从二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197输出的图像数据的顺序与从其余段输出的图像数据的顺序是相反的。图像数据的这种反转现象是由于这些光电传感器段的排列方向与其余光电传感器段是相反的。
从每个光电传感器段输出的图像数据被存储在独立的分组中。此外，由每个光电检测器产生的图像数据被存储在其相应分组中的一个特定位置。为了解决上述图像数据的反转问题，处理器350采用电子方式来反转存储在代表二号段186、三号段187、十二号段196、和十三号段197的分组中的图像数据的顺序。在完成这种反转之后，所有分组中的图像数据就变成了相同的顺序。然后可以将存储在所有分组中的图像数据链接成代表图1的扫描线部分310的图像数据，例如可以将一个分组中最后位置上的图像数据链接到相邻分组中的第一个位置。然后就可以按照常规的方式来处理代表图1的扫描线部分310的图像数据。参见图1，随着扫描装置102相对于表面304移动，重复上述的处理过程，从而将表面304上不同的扫描线部分310成像。
在成像过程中，第一导航器154和第二导航器156产生的图像数据代表着图1中纸张300的表面304上的两个区域(没有示出)。具体地说，第一导航器154和第二导航器156产生代表着图1的表面304上细微的区别特征的图像数据。例如，第一导航器154和第二导航器156产生代表着图1的表面304中由用来制造纸张300的纸浆材料造成的不规则性的图像数据。图3的处理器350接收图像数据并且确定这些区别特征相对于第一导航器154和第二导航器156的位置。随着图1的扫描装置102相对于表面304的移动，这些区别特征的位置相对于第一导航器154和第二导航器156移动。图3的处理器350分析这种移动并且将其与扫描装置102相对于表面304的移动联系起来。这样，处理器350就能在成像过程中确定图1的光学组件100相对于表面304的位置。用这种位置信息来确定扫描线部分彼此之间的相对位置，从而精确地复制出图1的表面304的图像。在以下的美国专利中进一步描述了用来配合着光学扫描装置确定光学扫描装置相对于一个表面的位置的导航器：该美国专利即是Allen等人的US5,644,139“NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OFNAVIGATION SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT(用于检测导航传感器相对物体的移动的导航技术)”；以及Allen等人的US5,578,813“FREEHAND IMAGE SCANNING DEVICE WHICH COMPENSATES FORNON-LINEAR MOVEMENT(可以补偿非线性运动的徒手式图象扫描设备)”，这些文献都可供本文参考。
遮光板271-277减少或理想地消除了可能会干扰光电传感器段180的第一导航器154、第二导航器156和光电检测部分200的外来光的量。外来光并不代表图1中表面304的图像，然而，在成像时就会加入到图像数据中，就好象是代表着表面304的图像一样。外来光的引入最终会造成代表着表面304的图像数据失真。
第一遮光板271、第二遮光板272、第三遮光板273、和第四遮光板274包围住第一导航器部分150，这样就能减少外来光对第一导航器154的干扰。同样，第一遮光板271、第五遮光板275、第六遮光板276、和第七遮光板277可以减少外来光对第二导航器156的干扰。值得注意的是，为了减少外来光对其他部件的干扰，还可以在印刷电路板110的表面120上安装更多的遮光板。例如可以将遮光板放在光电传感器段180和LED 250之间。然而，过多的遮光板会增加印刷电路板110的宽度124。如下所述，遮光板可以固定在印刷电路板110或是图1的外壳104上。
以上说明了光学组件100的一个实施例，下面要说明其他实施例。参见图2，上文所述的光学组件100具有十四个光电传感器段180，这其中有四个光电传感器段180相对于其余光电传感器段180排列在相反的方向上。值得注意的是，采用十四个光电传感器段180仅仅是为了说明，光学组件100根据具体应用的需要可以具有许多光电传感器段180。例如，如果在表面120上的第一导航器150和152之间需要有供其他电子部件之用的额外空间，为了容纳这些电子部件，就可能需要将三号段187和十二号段196之间的光电传感器段的排列颠倒过来。
参见图2和3，接口部分202相对于印刷电路板110的排列方向是由光电传感器段180的排列方向来决定的。如上所述，对图像数据进行的处理需要考虑光电传感器段180的排列方向。例如，从一号段185输出的图像数据相对于二号段186产生的图像数据在顺序上是相反的。光学组件100的另一个实施例使用了两种不同类型的光电传感器段，因而能够不需要反转图像数据。第一种光电传感器段的接口部分面对着第一方向，而第二种光电传感器段的接口部分面对着第二方向。第一方向与第二方向相反。就图2的例子来说，一号段185可以是第一种光电传感器段，而二号段186可以是第二种光电传感器段。因此，由一号段185和二号段186产生的图像数据都可以从同一个方向也就是正X-方向247上输出。在本实施例中不需要对相反地排列的光电传感器段产生的图像数据进行反转顺序的图像数据处理。
可以用具有冗余的连接片的光电检测部分200来制作上述的光电传感器段180。例如，常规的光电检测部分200上面就带有一个与其相固定的光电检测器的线性阵列。所述连接片只位于光电检测器的线性矩阵的一侧。接口部分202电连接到连接片上，光电传感器段180按照连接片确定排列方向。然而，制成的光电检测部分也可以在光电检测器的线性阵列两侧都具有相同的连接片。这样就能将接口部分202连接在光电检测器的线性阵列的任意一侧。这样就能将光电传感器段180排列在任意方向上，为此，只需要选择接口部分202所连接的连接片。
尽管上文已经详细地说明了本发明的最佳实施例，需要指出的是，本发明的原理还可以用各种方式来体现，附属的权利要求书的范围包括了除了现有技术所限定的范围之外的这些变更形式。
Claims (10)
1.一种电子器件(100)的制造方法，其特征在于包括：
提供一个基片(110)；
提供多个光学部件(180)，它们各自包括一个光电检测部分(200)和电连接到上述光电检测部分(200)的一个接口部分(202)；
将上述多个光学部件(180)中的第一个(185)安装到上述基片(110)上，使它的上述光电检测部分(205)沿着第一轴线(AA)排列，而它的上述接口部分(225)在第一方向(246)上偏离上述第一轴线(AA)；
将上述多个光学部件(180)中的第二个(186)安装到上述基片(110)上，使它的上述光电检测部分(226)沿着上述第一轴线(AA)排列，而它的上述接口部分(226)在第二方向(244)上偏离上述第一轴线(AA)，第二方向与上述第一方向(246)相反。
2.按照权利要求1的方法，其特征是：
上述多个光学部件(180)中的第一个(185)的上述安装步骤进一步包括沿着第二轴线(CC)排列它的上述接口部分(225)；
上述多个光学部件(180)中的第二个(186)的上述安装步骤进一步包括沿着第三轴线(BB)排列它的上述接口部分(226)；并且
上述第二轴线(CC)与上述第三轴线(BB)和上述第一轴线(AA)基本平行。
3.一种电子器件(100)，包括：
一个基片(110)；
安装在上述基片(110)上的至少一个第一线性光学部件(185)；
安装在上述基片(110)上的至少一个第二线性光学部件(186)；
上述的至少一个第一和至少一个第二光学部件(188，186)各自包括：
一个光电检测部分(205，206)；以及
电连接到上述光电检测部分(205，206)的一个接口部分(225，226)；
其中的上述至少一个第一线性光学部件(188)的上述光电检测部分(205)沿着第一轴线(AA)排列；
上述至少一个第二线性光学部件(186)的上述光电检测部分(206)沿着上述第一轴线(AA)排列；
上述至少一个第一线性光学部件(188)的上述接口部分(225)在第一方向(246)上偏离上述第一轴线(AA)；
而上述至少一个第二线性光学部件(187)的上述接口部分(226)在第二方向(244)上偏离上述第一轴线(AA)，第二方向与上述第一方向(246)相反。
4.按照权利要求3的器件，其特征是：
上述至少一个第一线性光学部件(188)的上述接口部分(225)沿着第二轴线(CC)排列；
上述至少一个第二线性光学部件(186)的上述接口部分(226)沿着第三轴线(BB)排列；并且
上述第二轴线(CC)与上述第三轴线(BB)和上述第一轴线(AA)基本平行。
5.按照权利要求3的器件，其特征是：
上述至少一个第二光学部件包括至少两个第二光学部件(187，196)，它们的接口部分(227，236)在上述第二方向(244)上偏离上述第一轴线(AA)；
上述至少一个第一光学部件(188)位于上述至少两个第二光学部件(187，196)之间；以及
在上述至少两个第二光学部件(187，196)的上述接口部分(227，236)之间限定了一个空隙。
6.按照权利要求5的器件，其特征是进一步包括：
安装在上述基片(110)上并且至少是局部位于上述空隙中的至少一个第一电子部件(253)。
7.按照权利要求3的器件，其特征是上述电子器件(100)和一个光学扫描装置配合使用。
8.一种电子器件(100)，包括：
一个基片(110)；
安装在上述基片(110)上的多个线性光学部件(180)；上述多个线性光学部件(180)各自包括一个光电检测部分(200)和电连接到上述光电检测部分(200)的一个接口部分(202)；
其中的上述多个线性光学部件(180)各自的上述光电检测部分(200)沿着第一轴线(AA)排列；
上述多个线性光学部件(180)当中的至少第一个(185)和第二个(188)的接口部分(225，228)在第一方向(246)上偏离上述第一轴线(AA)，并且在二者之间限定了一个第一空隙；
上述多个线性光学部件(180)当中的至少第三个(186)和第四个(187)的接口部分(226，227)在第二方向(244)上偏离上述第一轴线(AA)，并且在二者之间限定了一个第二空隙；并且
上述第一方向(246)与上述第二方向(244)相反。
9.按照权利要求8的器件，其特征是：
上述多个线性光学部件(180)当中的上述至少第一个(185)和第二个(188)的上述接口部分(225，228)沿着第二轴线(CC)排列；
上述多个线性光学部件(180)当中的上述至少第三个(186)和第四个(187)的上述接口部分(226，227)沿着第三轴线(BB)排列；并且
上述第二轴线(CC)与上述第三轴线(BB)和上述第一轴线(AA)基本平行。
10.按照权利要求8的器件，其特征是上述电子器件(100)和一个光学扫描装置配合使用。
Applications Claiming Priority (3)
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