CN1186920C - 利用接触图像传感器扫描诸如图片等文档的改进的设备 - Google Patents

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Abstract

一种扫描包括照片在内的文档的设备，该设备包括接触图像传感器(CIS)。该设备设计为通过使用非粘性材料、或减小静电力或同时采用二者来减小接触图像传感器与文档之间的摩擦系数。优选实施方案是用非粘性材料来构成CIS的机壳，该非粘性材料本身也是静电消散材料。

Description

利用接触图像传感器扫描诸如图片等文档的改进的设备
技术领域
本发明涉及图像扫描，具体涉及在扫描装置中设计和实现接触图像传感器以允许扫描图像文档、特别是能够减少扫描仪窗口表面的滑动摩擦。背景技术
将诸如商业文档这样的物理文档高质量地扫描成数字形式在诸如计算机连接的文档扫描仪和传真机这样一些商用设备中被程序化地进行。文档扫描仪用于将图像转换成数字形式，以包含于计算机文档中。传真机将数字信息通过电话线路发送至其它的传真机，后者再建立该发送的原始文档。将文档从物理形式转换为数字形式是在图像传感器单元完成的。传统上，图像传感器是电荷耦合器件(CCD)或硅图像传感器。由照明装置提供照明，同时用镜子和透镜来为聚焦的光学器件提供从文档的表面聚焦到图像传感器的光。
近来，紧凑型集成器件(称为接触式图像传感器(CIS))已经开始用于图像传感器单元。CIS典型地将照明、以窄长的聚焦透镜阵列的形式进行的光聚焦、以及传感器单元集成在一个封装内。狭长的聚焦透镜阵列通常是梯度折射率光纤器件阵列。紧凑型单元经常是密封的，通过单个的“扫描仪窗口”进行文档的照亮和扫描。扫描装置构成为使CIS图像传感器单元扫描文档的宽度，其置于该单元的焦点，而文档的长度通过使文档和传感器阵列进行相对运动来进行扫描。CIS优于传统传感器技术之处包括：易于制造、元件数量减少、运动部件减少、成本降低、集成的光学器件、以及环境控制的光路。
文档和图像传感器单元之间的相对运动是通过两种结构之一获得的。第一种结构典型地是由“平台式”扫描仪和复印机使用的。在这种结构中，CIS通常不具有物理扫描仪窗口，而文档则置于透明板材(通常是玻璃板)的上方，图像扫描仪则位于其下方并经过透明材料聚焦。CIS图像扫描单元通过驱动机构沿文档的纵向移动，而文档保持静止。这种结构不是本发明所涉及的主要领域。
第二种结构是适合于在传真机、手持式扫描仪以及送纸型扫描仪当中使用的，本发明主要应用于这一领域。在这种结构中，CIS单元被设置成使传感器透镜系统的焦点与固定于CIS的窗口的外表面重合。文档必须被放置在基本上与扫描仪窗口接触的位置上以使文档被聚焦，并且在扫描时必须保持文档至传感器窗口的这种短(基本上为零)的距离。因为使用这种结构，密封的接触图像传感器在传真机和其它廉价的文档扫描仪中是常用的，而使用它们的装置必须构成为使被扫描的文档滑过扫描仪窗口。
接触图像传感器的结构有许多优点。图像传感器单元较为耐久且价格低廉，使得传真机十分普及，并且使黑白或灰度文档扫描仪的价格低廉。接触图像传感器通常具有十分之二毫米的很小的聚焦深度，因此只能对与扫描仪窗口具有良好接触的文档进行可靠的扫描。接触图像传感器场的深度较小导致设计问题，这种设计问题在可以改变场深度的图像传感器中不存在。近来引入的彩色接触图像传感器还提出了另一设计问题：彩色扫描仪被用于照片以及打印的文档，从而接触图像传感器必须与照片介质相兼容。对于许多类型的普通的文档材料如光滑的纸件来说，接触并不是问题。
但是，基于接触图像传感器技术的扫描仪不能对那些不能由扫描仪单元平滑地扫过的材料进行扫描。具体来说，照片文档不能可靠地使用接触图像传感器。这种缺陷表现在以下几个方面：
1.由于照片感光乳剂的软特性和吸水特性，在照片文档和扫描仪窗口之间可能会发生“湿”接触。当这一情况发生时，在文档和扫描仪窗口之间的摩擦系数增加，文档会粘在扫描仪窗口上，而导致文档输送发生问题。
2.在湿和不湿接触点之间的文档/扫描仪窗口界面的光学特性不同。照片文档与窗口的部分粘结导致扫描图像上出现条纹或斑点，这里称之为“污斑”。
3.软的照片感光乳剂比纸件更易于受到损伤。照片文档可能会由于其与窗口滑动接触的直接接触被损坏或划伤、或是由于可能由文档和扫描仪之间的脏的(或其它)颗粒而被损坏或划伤。
使用这种扫描技术时对于照片处理能力的不足已被扫描仪生产厂商所认识到，其中一些厂商分发用透明塑料制成的保护照片封皮，以在扫描照片时使用。
这样，在这一技术领域中就需要克服用CIS扫描诸如照片之类可能会粘到扫描仪窗口上的文档时所遇到的问题。
发明内容
用CIS扫描照片遇到上述问题的原因与软特性的照片感光乳剂和扫描仪窗口之间的相互作用有关。为了通过增加处理照片的能力而改进扫描仪的使用，在本发明的一个方面，提出了对传统扫描仪窗口设计的改进。具体地说，这种改进包括减少文档与扫描仪窗口外表面之间的摩擦，从而使接触图像传感器可以以与对纸件和其它文档材料一样的可靠性来处理照片。
本发明的一个目的是使CIS扫描可用于扫描对扫描仪窗口具有粘着特性的文档。
本发明的另一个目的是减少在CIS扫描照片或类似的文档的过程中发生文档卡住的意外。
本发明的又一个目的是减少在CIS扫描照片或类似的文档的过程中发生污斑的意外。
本发明的又一个目的是减少在CIS扫描照片或类似的文档的过程中发生划伤文档的意外。
尽管在此说明了一些减少摩擦的因素，在本发明的范围内增加其它一些可以减少摩擦的因素对于本领域的技术人员是公知的，并且本发明不限于这里所描述的特定方法和设备。此外，尽管本发明是为扫描照片而设计的，其也可一般性地用于各种有滑动接触发生、从而可得益于减少滑动摩擦的扫描应用中。
根据本发明的一个方面，通过加入对现有技术扫描仪窗口的改进以减少与文档的摩擦，可以实现本发明的上述和其它目的及优点。
根据本发明的另一个方面，通过具有与文档的摩擦系数低的扫描仪窗口来实现本发明的上述和其它目的及优点。
根据本发明的又一个方面，扫描仪窗口在离开CIS单元的聚焦区的区域凹进(recess)，以能够在这些区域中加入非滑动材料，同时不干扰CIS光学焦点。
根据本发明的又一个方面，扫描仪窗口在离开CIS单元的聚焦区的区域凹进，并在这些区域中包括非滑动材料。
根据本发明的又一个方面，扫描仪窗口涂有发光和非粘性材料的混合物，以使文档可以平滑地通过CIS单元上方，并向传感器阵列发送文档图像，以及使光学器件适合于通过该涂层聚焦。
根据本发明的又一个方面，扫描仪窗口的非聚焦区部分涂有一层非粘性材料，其小于扫描仪光学器件焦距的深度。
为了实现上述一个或多个发明目的，本发明提供一种对用于扫描文档的设备的改进装置，该设备包括：
(a)装在机壳内的接触图像传感器(CIS)，该CIS包括：
(i)感光传感器阵列，其具有输出，
(ii)扫描仪窗口，其在扫描过程中与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列；
(iii)在所述机壳中的开口，其适合于容纳扫描仪窗口；
(iv)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在焦距区内的部分，外表面的平衡至少是非聚焦区的一部分；和
(v)一光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分；
(b)与传感器阵列的输出连接的电子装置，将传感器阵列的输出转换为有用的信号，和
(c)与光源连接的供应电子装置，用于控制光源，
其中扫描仪窗口外表面包括在聚焦深度区内聚焦区的部分，
其改进之处包括如下的对扫描仪窗口的任意一项改变，以减少扫描窗口和文档之间的摩擦：
(1)扫描仪窗口的凹槽，包括非聚焦区的一部分，
(2)一种非粘性材料，其具有向着文档的非粘性材料外表面，该非粘性材料具有与所述凹槽近似的厚度和面积，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低，和
(3)用于将非粘性材料附着到凹槽上的装置。
本发明还提供一种接触图像传感器(CIS)装置，用于对文档进行扫描的设备，所述CIS装在一机壳中，所述CIS包括：
(a)感光传感器阵列，
(b)扫描仪窗口，其在扫描过程中基本上与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列；
(c)扫描仪窗口覆盖层，其附着在扫描仪窗口上，该覆盖层在扫描过程中与文档充分地接触，并在扫描过程中与文档的摩擦系数较低；
(d)在所述机壳中的一开口，其适合于容纳扫描仪窗口；
(e)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在聚焦深度区内的部分，外表面的其余部分至少是非聚焦区的一部分；和
(f)一光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分。
本发明还提供一种用于对文档进行扫描的设备，该设备包括：
(a)装在机壳内的接触图像传感器(CIS)，其包括机壳，该CIS还包括：
(i)感光传感器阵列，其具有一输出，
(ii)扫描仪窗口，其在扫描过程中与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列，扫描仪窗口由充分发光的材料构成；
(iii)在所述机壳中的一开口，其适合于容纳扫描仪窗口，机壳接触表面是在扫描过程中与文档充分接触的机壳部分，机壳接触表面包括非粘性材料，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低；
(iv)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在聚焦深度区内的部分，非聚焦区包括外表面的余部；和
(v)光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分；
(b)与传感器阵列的输出连接的电子装置，将传感器阵列的输出转换为有用的信号，和
(c)与光源连接的供应电子装置，用于控制光源。
附图说明
对实施例的说明将参考下面的附图进行，图中：
图1是扫过文档的接触图像传感器的透视图；
图2是在扫描仪和传真机上使用的接触图像传感器示意性的横截面侧视图(图1中的A-A剖切)；
图3是在文档上的接触图像传感器的俯视图，显示了扫描仪窗口的轮廓、聚焦区和非聚焦区；
图4是具有集成的光源-扫描仪窗口的接触图像传感器的优选实施例的示意性侧视图，显示了根据本发明的特征；
图5是完整的机壳单元的优选实施例；
图6是显示根据本发明的特征的接触图像传感器的第一可选实施例的示意性侧视图；
图7是显示根据本发明的特征的接触图像传感器的第二可选实施例的示意性侧视图；
图8是显示根据本发明的特征的接触图像传感器的第三可选实施例的示意性侧视图。
图中的参考标号
101：接触图像传感器(CIS)
103：文档
105：扫描仪窗口
107：传感器阵列输出
109：输出电子装置
111：CIS输出
113：电源
221：机壳容器或盖
223：光源
225：聚焦光学器件
227：聚焦区域
229：传感器阵列
231：衬底
233：非聚焦区域
235：聚焦区域边缘光线
237：扫描仪窗口外表面
239：扫描仪窗口后表面
401：接触图像传感器(CIS)
405：扫描仪窗口
423：照明单元机壳
427：聚焦区域
433：非聚焦区域
441：整体机壳
443：机壳扫描仪表面
445：整体机壳后盖
447：辊子
449：整体机壳单元的突出部分
451：法兰
453：法兰
455：驱动电机
600：接触图像传感器扫描仪窗口的第一可选实施例
605：扫描仪窗口
639：扫描仪窗口后表面
661：非粘性材料
700：接触图像传感器扫描仪窗口的第二可选实施例
705：扫描仪窗口
727：聚焦区域
735：聚焦区域边缘光线
737：扫描仪窗口外表面
739：扫描仪窗口后表面
771：非粘性材料
773：发光材料
800：接触图像传感器扫描仪窗口的第三可选实施例
805：扫描仪窗口
827：聚焦区域
835：聚焦区域边缘光线
839：扫描仪窗口后表面
881：非粘性材料
883：扫描仪窗口凹槽
具体实施方式：
本发明将通过对下面的优选实施例的说明而更为清楚。但是，这些具体的实施例只是说明性的，而不是对本发明的限制。
图1是扫过文档的典型的接触图像传感器(CIS)101的透视图。尽管诸如图1所示的CIS 101这样的CIS是现有技术，并在图中这样标出，这里说明的具有减小摩擦的改进之处的CIS和在此说明的具有减小摩擦元件的CIS不是现有技术。通过将透明扫描仪窗口105放在基本上与文档103接触的位置并在CIS 101和文档103之间产生运动的方式来设置用于扫描文档103的CIS 101。所谓使扫描仪窗口105基本上与文档103接触是指扫描仪窗口105和文档103之间的距离非常小，以便即使CIS 101的光场的深度很小也可将文档保持在焦点上。典型的CIS 101部件是紧凑的，而文档103是在与CIS长度方向垂直的方向上被扫描。通过在固定的文档上方移动CIS或是通过将文档在固定的CIS上移动文档都可以发生相对运动。对于本领域的技术人员都知道，CIS 101操作所必需的电气连接包括电源113、电子装置109(其将CIS输出107转换成有用的输出111。元件113和109是标准的用于包括现有技术CIS扫描仪和本发明CIS扫描仪在内的CIS扫描仪的部件。
图2是沿图1中的A-A剖切的在典型的CIS 101中的横截面侧视图。在截面图中部件的大小和位置在CIS长度下方的任何位置都是基本相同的。同样，尽管图2标出的是“现有技术”，但此处说明的具有减小摩擦的改进之处的CIS和在此说明的具有减小摩擦元件的CIS不是现有技术。图2中所示的CIS 101是在用于扫描文档103的正确位置上。CIS部件包含在外部机壳或盖221和透明扫描仪窗口105内。扫描仪窗口105的外表面237在扫描过程中面向文档103，而后表面239则面向传感器阵列229。在扫描中很重要的部件是光源223、聚焦光学器件225和传感器阵列229。扫描仪窗口105、光学器件225、传感器阵列229和光源223在典型的CIS中都具有近似相同的长度。传感器阵列229是衬底231的一部分，其包含用于控制来自传感器阵列229输出的数据流，产生图1所示的CIS输出107。
光源223包括光发生单元，如白炽灯或发光二极管组，其可带有也可不带光管，产生沿CIS 101长度向扫描仪窗口105投影的光。重要的是光源223照亮至少一部分文档103，其对传感器阵列229有足够的反射光以使其产生有用的信号。聚焦光学器件225可由透镜和反射镜组合而成，或者象在CIS中典型的情况那样具有窄深度的聚焦透镜阵列如梯度折射率阵列(也称为自聚焦透镜阵列，如日本东京的Nippon Steel Glass Co.所生产的SELFOC透镜阵列)，其将放在对着扫描仪窗口105的文档103的图像传送到传感器阵列229。在典型的CIS扫描仪中，聚焦光学器件225适合于将一块区域(此处称为聚焦区域227)聚焦到扫描仪窗口外表面237上。为了进行聚焦扫描，文档103必须向扫描仪窗口外表面237接触或靠近以与扫描仪窗口外表面237接触。聚焦区域227一般是近似一毫米宽，其长度通过设计聚焦光学器件来确定。从聚焦区域227到传感器阵列229的光线的聚焦区域边缘的迹线显示为聚焦区域边缘光线235。扫描仪窗口105的不在聚焦区域227中的区域在此用参考标号233表示，称为非聚焦区。这样在扫描仪窗口外表面237上的每个点要么在聚焦区域227中，要么在非聚焦区域233中。
一些部件如部件231、223、229和225的结构出于简化的目的而没有示出。
图3是文档103的俯视图，显示了扫描仪窗口105、聚焦区227和非聚焦区233。文档103的扫描区是在CIS和文档103之间相对运动过程中由聚焦区域227所跟踪的区域。
本发明的特征可以用于几种CIS装置的实施例中。
图4是具有根据本发明特征的接触图像传感器401的一个实施例的示意性侧视图。该CIS包括一整体机壳441，其包括与文档103基本接触的机壳扫描仪表面443，一直延伸到(但不包括)聚焦区域427，在整体机壳441的前侧(即文档侧)留下一个开口。433是非聚焦区域。整体机壳441由非粘性和塑料粘合剂基底材料中的静电消散材料混合构成。任何减少扫描过程中文档的摩擦的材料都可用于非粘性材料，最好是非粘性材料与文档的摩擦系数比扫描仪窗口与文档的摩擦系数低得多。可以使用很多种非粘性材料。例如，可以使用一种或多种含氟聚合物(例如由特拉华州wilmington的E.I.du Pont de Nemoursand Company生产的聚四氟乙烯TEFLON)、硅树脂、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)(Crown Plastics公司，Harrison，Ohio)，以及诸如尼龙之类的聚合物。所使用的静电消散材料包括加入碳纤维或碳粉。很多材料适合于作为这种基底材料，包括聚碳酸酯、尼龙、以及乙缩醛树脂(例如由特拉华州wilmington的E.I.du Pont de Nemours andCompany生产的DELRIN)。注意尼龙和乙缩醛树脂已经具有低的摩擦系数。可以加入玻璃以增加机械强度。在优选的实施例中，使用具有30％碳纤维、13％TEFLON、以及2％硅树脂的任何聚碳酸酯(荷兰的Dutch state Mining或Evansville Indiana的DSM EngineeringPlastics，Inc.生产，其中组分数为J-50/CF/30/TF/13/SI/2)。整体机壳441用整体机壳后盖445作为分离的片，以使CIS部件的安装容易。扫描仪窗口405位于整体机壳441前侧(文档侧)的内部并与之相对，从而具有一突出部449，与整体机壳441的开口配合。伸出部449的一部分在此称为扫描仪窗口扫描表面，是与机壳表面443齐平的，其包括聚焦区域427和非聚焦区433，并被设置成使照明单元423通过聚焦区427具有足够的光亮。扫描仪窗口405由透明的玻璃、或是抗刮擦的透明材料如丙烯酸或透明聚碳酸酯或透明热固性单体如烯丙基二甘醇碳酸酯(如Pittsburgh，Pennsylvania的PPG Industries，Inc.生产的CR-39)制成。在优选的实施例中，使用了透明丙烯酸，因为其易于使窗口材料与非粘性材料化合物一起模铸。最好通过将整体机壳441和扫描仪窗口405一起模铸来将它们形成为紧凑型扫描仪设计。
整体由具有与文档103的摩擦系数低的材料制成解决了现有技术CIS装置中在例如扫描照片时的诸多问题之一。加入静电消散材料如填充碳的纤维也减小了CIS和文档103之间由于静电导致的吸力而可能出现的粘着。
整体机壳441优选实施例的一个透视图示于图5。图4是图5中沿A-A的剖视图。为了简化制造，CIS机壳的每端包括一法兰，图中分别显示为法兰451和453。这些法兰被设计成包括辊子447。一个法兰即法兰451还包括驱动电机的安装件，该电机用参考标号455表示。
为了改进文档照明和减少制造成本，扫描仪窗口405被构成为整体，并与照明单元423光路相接，用作其光路管，从而减少了在制造具有相同功能的机构时在CIS 401实施例中部件的数目。文档103由辊子447保持在整体机壳扫描仪表面443上。辊子447与聚焦区略有偏移，从而减少了文档103和扫描仪窗口405之间的接触压力，并导致了与减小接触有关的图像问题。常规的现有技术实现的采用CIS的扫描仪通常包括用于保持文档和扫描仪窗口之间接触的辊子，并且典型地可以放置这种辊子以向文档施加作用力，使文档压向聚焦区。图4中实施例的改进包括放置辊子447，以将其压力施加到非聚焦区上而不是聚焦区上，从而减少了聚焦区中发生粘着问题的可能性。这种改进还可以用于在此公开的其它实施例。
图4中实施例的改进是使扫描仪窗口405与照明单元423集成在一起并有光路连接而作为其光路管，该改进也可以结合入在此描述的任何其它实施例。
现在说明扫描仪窗口的其它实施例。这些实施例中的每一个都可以用于改进如图1和2所示的常规的基于CIS的扫描仪、或是设计新的基于CIS的扫描仪。
图6是显示根据本发明的特征的接触图像传感器扫描仪窗口605的第一可选实施例600的示意性侧视图。在扫描仪窗口605的那些对着后表面639并且不在聚焦区域227中的部分的全部或大部分上都附着有非粘性材料。该非粘性层材料的厚度比聚焦光学器件的聚焦深度小，从而基本上不影响聚焦。如图6所示，聚焦区域227位于扫描仪窗口605的未涂覆部分。象图6的实施例那样使用非粘性层可以用于改进现有接触图像传感器的性能而不用调节内部的光学器件。选择非粘性材料661以与文档103具有较低的摩擦系数。可以使用几种材料，例如一种或多种含氟聚合物(例如聚四氟乙烯TEFLON)、硅树脂、超高分子重聚乙烯(UHMW-PE)以及乙缩醛树脂(例如DELRIN)。也可以加入静电消散材料，这样做更为有利。有很多种这样的消散材料可以使用，包括碳纤维和碳粉。非粘性材料661或者通过淀积技术或者通过粘性而粘着到扫描仪窗口105上。
图7是扫描仪窗口705的第二可选实施例700的示意性侧视图，其中在对着后表面739的扫描仪窗口705侧采用了两层材料。一层覆盖层是非粘性材料，而该非粘性材料覆盖层的厚度可比聚焦光学器件的聚焦深度大。发光材料覆盖层773覆盖一块最好是比聚焦区域大的区域，如727所示，而非粘性材料覆盖层771覆盖了扫描仪窗口外表面737的剩余区域。聚焦区域边缘光线如735所示。发光材料773是抗刮擦、透明的材料，其采用合适的材料，包括丙烯酸和CR-39。选择非粘性材料771以使与文档103的摩擦系数低，合适的材料包括一种或多种含氟聚合物(例如聚四氟乙烯TEFLON)、硅树脂、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、尼龙以及乙缩醛树脂(例如DELRIN)。也可以加入静电消散材料如碳纤维或碳粉，这样做更为有利。发光材料773和非粘性材料771都最好是用粘性附着在扫描仪窗口705上，在成像过程中选择光学特性来使内部光反射最小化。发光材料773和非粘性材料771的厚度最好基本上一样，从而可提供一光滑的表面。就象前面所描述的实施例一样，CIS聚焦光学器件位于将用727表示的扫描仪窗口聚焦区域置于焦点处。
图8是扫描仪窗口805的第二可选实施例800的示意性侧视图。该实施例也是在图4所示的CIS装置的优选实施例中所用的一种。扫描仪窗口805包括在对着后表面839的凹槽区域883，以允许插入非粘性材料881的覆盖层。聚焦区域边缘光线如835所示。选择非粘性材料881以使与文档103的摩擦系数低，合适的材料包括一种或多种含氟聚合物(例如聚四氟乙烯TEFLON)、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、硅树脂、尼龙以及乙缩醛树脂(例如DELRIN)。也可以加入静电消散材料如碳纤维或碳粉，这样做更为有利。在图4所示的优选实施例中，非粘性材料881是上述整体机壳441的一部分。在其它的实施方式中，可以将非粘性材料881淀积在凹槽883上，用一层粘接剂或双面粘接带来粘接，或者利用粘性来粘着。此外，淀积非粘性材料881(如果使用淀积)或制备非粘性材料881(如果是利用粘性来附着)以使其装入扫描仪窗口凹槽883，从而实现了与聚焦区域827的表面齐平。扫描仪窗口凹槽883包括扫描仪窗口805的大部分区域，但不包括任何聚焦区域827，因为这样会干扰文档的成像。聚焦区域827完全包含在未由凹槽883包括的区域中。
在本发明的另一方面，对于上述的所有实施例都适用的是，与文档103接触的材料边缘被圆整(磨光)以增强非粘性。
因此，尽管参考优选的实施例对本发明进行了说明，应当理解这些实施例只是说明性的。这些优选实施例不是要对本发明进行限定。人们将会看到，在不背离本发明新颖概念的真正的精神和范围的前提下，可以进行大量的各种修改。例如，可以按不同的方式用不同的材料来产生低摩擦或静电消散或同时产生二者，而这些材料也可以以不同的方式来使用，或是与机壳或其部件构成整体。因此，本发明的范围由权利要求书来确定。

Claims (44)

1.一种对用于扫描文档的设备的改进装置，该设备包括：
(a)装在机壳内的接触图像传感器(CIS)，该CIS包括：
(i)感光传感器阵列，其具有输出，
(ii)扫描仪窗口，其在扫描过程中与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列；
(iii)在所述机壳中的开口，其适合于容纳扫描仪窗口；
(iv)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在焦距区内的部分，外表面的平衡至少是非聚焦区的一部分；和
(v)一光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分；
(b)与传感器阵列的输出连接的电子装置，将传感器阵列的输出转换为有用的信号，和
(c)与光源连接的供应电子装置，用于控制光源，
其中扫描仪窗口外表面包括在聚焦深度区内聚焦区的部分，
其改进之处包括如下的对扫描仪窗口的任意一项改变，以减少扫描窗口和文档之间的摩擦：
(1)扫描仪窗口的凹槽，包括非聚焦区的一部分，
(2)一种非粘性材料，其具有向着文档的非粘性材料外表面，该非粘性材料具有与所述凹槽近似的厚度和面积，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低，和
(3)用于将非粘性材料附着到凹槽上的装置。
2.根据权利要求1的改进装置，其中光学器件是一窄聚焦深度透镜阵列。
3.根据权利要求1的改进装置，其中所述设备还包括一辊子，用于保持文档与扫描仪窗口之间的接触，所述改变包括将辊子放在使文档压在非聚焦区域的位置上。
4.根据权利要求1的改进装置，其中所述非粘性材料是静电消散材料。
5.根据权利要求1的改进装置，其中所述非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
6.根据权利要求4的改进装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
7.根据权利要求1的改进装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
8.根据权利要求1的改进装置，包括：
(a)发光材料，其由加在第一区域的充分发光的材料构成，所述第一区域在扫描仪窗口上并包括聚焦区，并且所述第一区域具有向着文档的外表面，
(b)改进的光学器件，其提供向发光材料外表面的聚焦，
(c)加在第二区域的非粘性材料，所述第二区域在扫描仪窗口上，并包括非聚焦区的至少一部分，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低，和
(d)用于将发光材料附着到扫描仪窗口第一区域上的装置，和
(e)用于将非粘性材料附着到扫描仪窗口第二区域上的装置。
9.根据权利要求8的改进装置，其中所述发光材料是抗刮擦材料。
10.根据权利要求8的改进装置，其中所述非粘性材料是静电消散材料。
11.根据权利要求8的改进装置，其中所述非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
12.根据权利要求10的改进装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
13.根据权利要求8的改进装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
14.根据权利要求1的改进装置，包括：
(a)加到至少一部分非聚焦区上的非粘性材料，该非粘性材料具有基本小于光学器件聚焦深度的厚度，和
(b)将非粘性材料附着到扫描仪窗口上的装置，选择该非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低。
15.根据权利要求14的改进装置，其中非粘性材料是静电消散材料。
16.根据权利要求14的改进装置，其中非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
17.根据权利要求15的改进装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
18.根据权利要求14的改进装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
19.一种接触图像传感器(CIS)装置，用于对文档进行扫描的设备，所述CIS装在一机壳中，所述CIS包括：
(a)感光传感器阵列，
(b)扫描仪窗口，其在扫描过程中基本上与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列；
(c)扫描仪窗口覆盖层，其附着在扫描仪窗口上，该覆盖层在扫描过程中与文档充分地接触，并在扫描过程中与文档的摩擦系数较低；
(d)在所述机壳中的一开口，其适合于容纳扫描仪窗口；
(e)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在聚焦深度区内的部分，外表面的其余部分至少是非聚焦区的一部分；和
(f)一光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分.
20.根据权利要求19所述的装置，其中光学器件是具有窄聚焦深度的透镜阵列。
21.根据权利要求19所述的装置，其中扫描仪窗口包括非聚焦区的一凹槽，扫描仪窗口覆盖层包括非粘性材料，所述非粘性材料具有向着文档的非粘性材料外表面，所述非粘性材料附着在凹槽上，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低。
22.根据权利要求21所述的装置，其中非粘性材料是静电消散材料。
23.根据权利要求21所述的装置，其中非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
24.根据权利要求22所述的装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
25.根据权利要求21所述的装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
26.根据权利要求19所述的装置，其中扫描仪窗口覆盖层包括；
(a)发光材料覆盖层，其由加在第一区域的充分发光的材料构成，所述第一区域在扫描仪窗口上并包括聚焦区，并且所述第一区域具有向着文档的外表面，
(b)加在非聚焦区的至少一部分上的非粘性材料，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述发光材料是抗刮擦材料。
28.根据权利要求26所述的装置，其中非粘性材料是静电消散材料。
29.根据权利要求26所述的装置，其中非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
30.根据权利要求26所述的装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
31.根据权利要求26所述的装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
32.根据权利要求19所述的装置，其中扫描仪窗口覆盖层包括加在非聚焦区的至少一部分上的非粘性材料，其厚度基本小于光学器件的聚焦深度，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低。
33.根据权利要求32所述的装置，其中非粘性材料是静电消散材料。
34.根据权利要求32所述的装置，其中非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
35.根据权利要求32所述的装置，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
36.根据权利要求32所述的装置，其中在扫描过程中与文档接触的元件的边缘被圆整。
37.一种用于对文档进行扫描的设备，该设备包括：
(a)装在机壳内的接触图像传感器(CIS)，其包括机壳，该CIS还包括：
(i)感光传感器阵列，其具有一输出，
(ii)扫描仪窗口，其在扫描过程中与文档接触，所述扫描仪窗口具有外表面和后表面，后表面朝向传感器阵列，扫描仪窗口由充分发光的材料构成；
(iii)在所述机壳中的一开口，其适合于容纳扫描仪窗口，机壳接触表面是在扫描过程中与文档充分接触的机壳部分，机壳接触表面包括非粘性材料，选择非粘性材料使之与文档的摩擦系数比扫描仪窗口材料与文档的摩擦系数低；
(iv)设置在扫描仪窗口与传感器阵列之间的光学器件，该光学器件适合于将外表面的聚焦区聚焦到传感器阵列上，该聚焦具有一聚焦深度区，聚焦区是外表面在聚焦深度区内的部分，非聚焦区包括外表面的余部；和
(v)光源，其适合于照亮至少聚焦区的一部分；
(b)与传感器阵列的输出连接的电子装置，将传感器阵列的输出转换为有用的信号，和
(c)与光源连接的供应电子装置，用于控制光源。
38.根据权利要求37所述的设备，其中光学器件是具有窄长的聚焦深度的透镜阵列。
39.根据权利要求37所述的设备，其中非粘性材料是静电消散材料。
40.根据权利要求37所述的设备，其中非粘性材料包括含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙。
41.根据权利要求37所述的设备，其中所述非粘性材料由多种材料的组合构成，该组合包括：
(i)含氟聚合物，硅树脂，超高分子量聚乙烯，乙缩醛树脂或尼龙，和
(ii)碳纤维或碳粉。
42.根据权利要求37所述的设备，其中所述发光材料是抗刮擦材料。
43.根据权利要求37所述的设备，其中所述光源与扫描仪窗口集成为一体并与其具有光路连接，该扫描仪窗口形成一光路管，用于照亮至少一部分聚焦区域。
44.根据权利要求37所述的设备，还包括一辊子，用于保持文档与扫描仪窗口之间的接触，所述辊子放在使文档压在非聚焦区域的位置上。
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