CN1249979C

CN1249979C - 扫描模块

Info

Publication number: CN1249979C
Application number: CNB031549322A
Authority: CN
Inventors: 村松茂树
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: US20040036935A1; CN1486080A; TW200405716A; US6850347B2; TWI228367B; JP2004085642A; JP3751920B2

Abstract

本发明的扫描模块包括用于照亮文件的光源。从文件反射的光入射到成对的第一和第二镜子上。两镜子在其之间多次反射光，然后将所述光作为从第一镜子反射的光输出。随后，第三、第四镜子沿包括透镜的路径顺序地反射光。第五镜子反射从透镜入射到其上的光。线性传感器与第五镜子之间间隔预定的距离，这样穿过透镜的光都聚焦在线性传感器上。其中所述一对镜子在与从所述文件延伸到所述第一镜子的光学路径相平行方向的位置上可以进行调节，同时所述第一镜子和所述第二镜子之间保持一定的位置关系。

Description

扫描模块

技术领域

本发明涉及一种用于读取文件图像并输出代表文件图像的电信号的扫描模块，更具体地说，涉及一种简单的光学路径的长度容易调节的微型扫描模块。

背景技术

在日常的实践中，复印机或类似的图像形成设备都采用这种类型的扫描系统，其包括：固定的线性传感器以及两个可以分别以全速和半速运行的运载器。当具体到扫描仪的小型化和扫描仪的生产成本减少时，传统上具有模拟扫描仪这种类型的扫描系统就不再令人满意了。

为了减少生产成本，图像技术的最新趋势是朝向在其中将线性传感器、透镜、灯等装置组成一个单独可移动扫描模块的扫描仪方向发展。这种类型扫描仪的先决条件是能将文件的成影像的映象以预定的放大倍数聚焦到线性传感器上，从文件延伸到线性传感器的光学路径具有预定的长度。这会产生出一个问题，当扫描模块具有预定的光学路径的长度时，其体积较大。虽然扫描模块通过采用具有较小光学路径的长度的微型透镜，从而可以减小尺寸，但这种透镜可能造成的物像模糊现象加重，从而阻止来自文件的光束聚焦于线性传感器上，导致图像质量差。

根据以上所述，例如，可以建议通过采用镜子来折叠光学路径，从而减小扫描模块的尺寸。例如，日本专利公开No.2001-174932公开的一种图像扫描仪，其包括一个或多个能将来自文件的光束多次反射的多反射镜，所以，所需的光学路径的长度可以通过少数镜子实现(以下简称现有技术1)。

日本专利公开No.3-10564公开了一种图像扫描仪，其包括设置成能将从文件入射的光转向多次的透明部件(以下简称现有技术2)。现有技术2可以实现所需的光学路径的长度，并会减少反射的光线所需的空间。

此外，日本专利公开Nos.7-170376(以下简称现有技术3)和9-1663098提出一种光学装置(以下简称现有技术4)，其各提出一种光学装置，所述光学装置具有一对设置成能将从文件入射的光多次反射的镜子。现有技术3和4各自考虑在保证所需的光学路径的长度的同时又能减少光学装置的尺寸。

通常地，为了精确地建立已设计好的光学放大倍数，具有缩小尺寸的光学系统的扫描仪必须单独地调节位于文件上的焦点与线性传感器之间的光学路径的长度。

如上所述的现有技术1至4，虽然设想同时保证光学路径的长度和减少模块尺寸，但它们还有下列的问题没有解决。

现有技术1的问题是光学路径的长度不能够调节，除非采用多个镜子，其包括可以一个接一个调节位置的多反射镜子，这样导致需要非常复杂的精密调节。此外，在现有技术1中，来自文件的光束首次入射到其上的镜子与玻璃压盘之间的距离可以选择小于透镜的光轴与玻璃压盘之间的垂直距离。另一方面，为了容纳更大的光学路径的长度，文件与来自文件的光束首次入射到其上的镜子之间的光学路径应该优选为较长的长度。从这方面来说，现有技术1公开的结构并不符合尺寸减小的出发点。

至于现有技术2，由于折射率的不同，入射光或反射光可能在透明部件和空气之间的分界面上发生折射。为了避免这种折射，光必须从分界面的上方垂直地射入和射出分界面。因此，当透明部件的位置发生变化，镜子、透镜和图像传感器的位置也必须调整，从而导致需要非常精密地调节光学路径的长度。再者，因为透明部件使入射光转向多次，从而使光学路径折叠，所以很难减少来自文件的光束首次入射的镜子尺寸和透明部件的尺寸。因此，这种结构因此也不符合尺寸减小的出发点。

现有技术3不允许光学路径的长度很容易地进行调节，这是因为所有的镜子，包括一对镜子，都必须单独地改变位置。而且，通过透镜传送出的光穿过一对镜子间的光学路径，所以这对镜子必须装入能够拦截外来干扰光的壳体，从而阻碍了模块的尺寸减少和成本降低。

现有技术4具有与现有技术3相同的问题，就是需要调节如上所述的光学路径的长度。此外，现有技术4的另一问题是具有较小焦距，常用于减小模块尺寸的透镜需要有较高的精度，而这阻碍了模块的成本降低。

至于采用固定的线性传感器以及可以全速和半速运行运载器的扫描系统，如前所述，日本专利公开No.11-146131公开了一种图像扫描仪和设置成能够通过仅仅移动朝向读出装置反射光的镜子，从而调节光学路径的长度的图像形成设备(以下简称现有技术5)。然而，现有技术5不能适用于这种将线性传感器、透镜、灯等装置组建成的一个单独可移动模块类型的扫描仪。此外，现有技术5通过移动先前可在扫描方向上运动的第二镜子来调节光学路径的长度，也就是不需要采用其它任何专用部件来进行调节。更确切地说，现有技术5能够简单地控制传统扫描仪上半速运输器的运动。

日本专利公开No.7-56242公开了一种图像扫描装置，该类型的装置通过，例如镜子反射来自文件的光，从而使光学路径折叠(以下简称现有技术6)。为了方便调节光学路径的长度，现有技术6采用了透镜和与其相互连成整体并能沿光学路径移动的图像拾取部分。根据如上所述，这样可以很容易调节放大倍数。

然而，现有技术6需要一个专用机构只用于沿光轴移动透镜，并且还需要一个专用机构以用于沿光轴移动包括透镜和图像拾取部分的透镜装置。此外，现有技术6还需要一个机构以用于将透镜和透镜装置固定于所需的位置。具有这种机构的模块结构很复杂，其在尺寸上不可能减小。再者，通过将透镜和图像拾取部分一起移动来实现对光学路径的长度的调节需要有较大的余量以用于调节，因为位移量与光学路径的长度的变化量彼此相等。

如上所述，至于包括了将线性传感器、透镜、灯等装置组建成一个单独的可移动模块的这种类型的扫描系统，从现有技术1至6都没有实现简单的、光学路径的长度容易调节的微型扫描模块。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单的、光学路径的长度容易调整的微型扫描模块。

根据本发明的一个方面，其提供一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

一对镜子，其由文件反射出的光射入其中的第一镜子和实质上与所述第一镜子平行并且间隔有预定距离的第二镜子组成，所述一对镜子在其间多次反射所述光，然后将所述光作为从所述第一镜子反射的光输出；

第三镜子，其设置成用于将所述一对镜子反射的光沿实质上平行于所述文件的方向反射远离所述一对镜子；

第四镜子，其设置成用于沿实质上与所述光从所述一对镜子反射到所述第三镜子的方向相反的方向反射从所述第三镜子入射的光；

透镜，其聚焦从所述第四镜子入射的光，并将透过其的光输出；

第五镜子，其设置成用于沿实质上与所述光从所述第三镜子反射到所述第四镜子的方向相反的方向反射从所述透镜入射的光；以及

线性传感器，其与所述第五镜子之间留有预定距离的间隔，以使穿过透镜并接着经过第五镜子的光聚焦在所述线性传感器上；

其中所述一对镜子在与从所述文件延伸到所述第一镜子的光学路径相平行方向的位置上可以进行调节，同时所述第一镜子和所述第二镜子之间保持一定的位置关系。

优选地，所述第一镜子和所述第二镜子通过在沿平面部件的横向方向的平面部件的相对端部被固定到平面部件上以实质上保持相互平行，以及

所述一对镜子通过螺钉固定于所述平面部件上以进行定位，所述螺钉穿过形成于所述平面部件上并沿实质上与从所述文件延伸到所述第一镜子的方向相一致的方向上延长的长孔。

优选地，所述第一镜子和所述第二镜子实质上垂直于从所述文件上延伸出来的光学路径的方向。

优选地，所述第一镜子和所述第二镜子通过在沿平面部件的横向方向的平面部件的相对端部被固定到平面部件上以实质上保持相互平行，以及所述一对镜子通过螺钉固定于所述平面部件上以进行定位，所述螺钉穿过形成于所述平面部件上并沿实质上与从所述文件延伸到所述第一镜子的方向相一致的方向上延长的长孔。

根据本发明的另一方面，其提供一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

一对镜子，其由文件反射出的光射入其中的第一镜子和实质上与所述第一镜子平行并且还间隔有预定距离的第二镜子组成，所述一对镜子在其间多次反射所述光，然后将所述光作从所述第二镜子反射的光输出；

第三镜子，其设置成用于将从所述一对镜子输出的光沿实质上与所述文件平行的方向反射远离所述一对镜子；

第五镜子，其设置成用于沿实质上与所述光从所述第三镜子反射到所述第四镜子的方向相反的方向反射从透镜入射的光；以及

线性传感器，其与所述第五镜子之间留有预定距离的间隔，以使穿过透镜并接着经过所述第五镜子的光聚焦在所述线性传感器上；

根据本发明的再一方面，其提供一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

一对镜子，其由文件反射出的光射入其中的第一镜子和与所述第一镜子相倾斜并且还间隔有预定距离的第二镜子组成，所述一对镜子在其间多次反射所述光，然后将所述光作为从所述第一镜子反射的光输出；

第三镜子，其设置成用于将所述一对镜子反射的光沿平行于所述文件方向反射远离所述一对镜子；

其中所述一对镜子在与从所述文件延伸到所述第一镜子的光学路径相平行方向的位置上可以进行调节，同时所述第一镜子和所述第二镜子之间保持一定的位置关系，

所述第一镜子和所述第二镜子相对于从所述文件上延伸出的光学路径倾斜预定的角度，这样，所述第一镜子和所述第二镜子各自在靠近所述第三镜子和所述文件的端部之间的距离减少，而所述第一镜子与所述第二镜子间的距离在靠近所述第三镜子一侧的距离比另一侧的距离要大出预定的数量，以及

从文件反射的光入射到所述第一镜子靠近所述第三镜子的一侧，在所述第一镜子和所述第二镜子之间反射多次，然后从靠近所述第三镜子的所述一侧输出。

优选地，所述第一镜子和所述第二镜子在沿平面部件的横向方向的平面部件的相对端部被固定到平面部件上，这样，所述第一镜子与所述第二镜子间的距离在靠近第三镜子一侧比另一侧要大出预定的数量，以及所述一对镜子通过螺钉固定到所述平面部件上以进行定位，所述螺钉穿过形成于所述平面部件上并沿实质上与从所述文件延伸到所述第一镜子的光学路径相一致的方向上延长的长孔。

附图说明

参照附图对本发明的以下述具体实施方式进行详细说明，本发明的上述和其它目的、特征以及优点将得到更加清晰地理解。其中：

图1是显示根据本发明的扫描模块的第一具体实施方式的示意图；

图2是显示所示具体实施方式的外部透视图；

图3是显示包括在所示具体实施方式中的平行镜子装置的示意图；

图4是显示安装于机架上同样也包括在所示具体实施方式中的平行镜子装置的示意图；

图5是显示同样包括在所示具体实施方式中的传感器装置的示意图；

图6是显示所示具体实施方式中特有的光学路径的长度调节的示意图；以及

图7是显示本发明第二具体实施方式的示意图；以及

图8是显示本发明第三具体实施方式的示意图。

具体实施方式

参照图1和图2的附图，其示出了根据本发明第一具体实施方式的扫描模块。如图所示，扫描模块总体上由线性传感器1、插件板或电路板1′、透镜2、机架4、光源5以及镜子11、12、13、14和15组成。

线性传感器1具有多个能将入射光转换成相应的电信号的光电转换装置，虽然没有具体示出，但其按照阵列排列。当光源5照亮文件20时，来自文件20的合成成影像的映象经由透镜2和镜子11至15聚焦到线性传感器1上，透镜2和其它装置安装于插件板1′上，同时，镜子11和12安装于机架4上，并通过机架4进行定位。

如图3所示，镜子11和12通过实质上相互平行的相对侧壁面3a和3b支撑，并且其镜面彼此面对。可以将由侧壁面3a和3b与镜子11和12组成的装置称为平行镜装置，侧壁面3a和3b分别形成有沿与镜子11和12的镜面垂直的方向延长的长孔30a和30b。

如图4所示，平行镜装置通过穿过长孔30a和30b的螺钉固定于机架4上。这种结构中，如图3和图4的箭头Aa和Ab所示，平行镜装置安装于机架4的位置可以在长孔30a和30b的纵向方向上进行调节。

如图5所示，插件板1′、透镜2以及镜子13、14和15安装于机架6上，而位于机架6后面的镜子15看不见。由插件板1′、透镜2、机架6以及镜子13至15组成的装置在下文中可以称为传感器装置。传感器装置固定于机架4上的预定位置，从而可以通过机架4与平行镜装置相连接。

再参照图1，从光源5发出的光和从文件20上的焦点X反射出的光射入平行镜装置，该平行镜装置实质上包括与文件20相互平行的镜子11和12。在平行镜装置中，光通过镜子11和12反复地多次反射，然后经过镜子11将光朝向镜子13反射。

因此，入射到镜子13的光朝向镜子14反射，该方向实质上与远离平行镜装置的文件20平行。然后，光通过镜子14反射，该方向实质上与光朝向镜子13反射的方向相反，即实质上与光从焦点X上传送到镜子11的方向一致。

经过镜子14反射的光经由透镜2入射到镜子15，并且通过镜子15朝向线性传感器1反射，该方向实质上与光从镜子13反射到镜子14的方向相反。线性传感器1输出与入射到其上的光相对应的电信号，从而可以读出文件上的图像。

如上所述，镜子15朝向平行镜装置反射经由透镜2入射到其上的光。因此可能有效地利用扫描模块提供的有限空间，从而减少模块的尺寸。

下文中将说明所示具体实施方式是如何调节从透镜2延伸到线性传感器1的光学路径的长度。为了达到已设计的光学放大倍数，必须将上述光学路径的长度调节到预先选定的长度。

所示具体实施方式可以通过改变平行镜装置安装于机架4的位置来调节光学路径的长度。如图6所示，更具体地说，平行镜装置相对于机架4可以沿箭头所示与从文件20延伸到镜子11的光学路径平行的方向上滑动。当平行镜装置滑动远离文件20时，光学路径的长度增加，或者当平行镜装置朝文件20方向滑动时，光学路径的长度将减小。此时，在移动期间，镜子11与12保持相互平行，并因此不必要单独地重新调整位置。

另外，如上所示，当平行镜装置移动时，镜子11与文件之间的距离和镜子11与镜子13之间的距离同时变化。因此，平行镜装置的位移量与光学路径的长度的变化量的比率实质上是1∶2。换句话说，光学路径的长度的变化量实质上是平行镜装置的位移量的两倍。这允许有一定的余量用于调节上述长度，并从而使扫描模块的整个尺寸减小。

此外，包括透镜的部件并不在从文件20延伸至映象首次入射其中的镜子11的光学路径范围中。因此，可能提供相对于扫描模块尺寸的具有最大允许长度的光学路径。由此得到的结果为从文件20反射的光在到达镜子11前的尺寸会更加减小，从而使得其中镜子11的尺寸也随之减小。

如上所述，所示具体实施方式的扫描模块实现了容易调节光学路径的长度和具有微型结构的目的。

图7显示出根据本发明第二具体实施方式的扫描模块。因为在下文中说明的第二具体实施方式总体上与第一具体实施方式相似。相同的标号代表同一部件，为了避免重复，将不再作具体的说明。

与第一具体实施方式具有完全同样的方式，如图7所示的镜子11和12通过图3中的侧壁面3a和3b支撑，组成了平行镜装置。同样，平行镜装置也通过螺钉穿过图3所示形成于侧壁面3a和3b中的长孔30a和30b固定于机架4上。与第一具体实施方式一样，传感器装置固定于机架4上，从而通过机架4与平行镜装置相连接。

如图7所示，在所示具体实施方式中，平行镜装置与传感器装置相互连接的方向与图2所示的方向相反。更具体地说，在图2所示的外部视图中，只有所示具体实施方式的传感器装置是上、下方向倒置的。

在工作中，从文件20上的焦点X反射的光输入给包括镜子11和12的平行镜装置，与第一具体实施方式中的方式一样，然后通过镜子11和12反复地多次反射。随后，光经过镜子12朝向镜子13的方向反射。

因此，入射到镜子13的光朝向镜子14的方向反射，该方向实质上与远离平行镜装置的文件20平行。然后，光经过镜子14反射，该方向实质上与光朝向镜子13反射的方向相反。也就是说，实质上与光从焦点X传送到镜子11的方向相同。

经过镜子14反射的光经由透镜2入射到镜子15，并通过镜子15朝向线性传感器1反射，该方向实质上与光从镜子13朝向镜子14反射的方向相反。线性传感器1输出与入射到其上的光相对应的电信号，从而可以读出文件上的图像。

所示具体实施方式能够以与前一具体实施方式完全相同的方式调整光学路径的长度，从而获得与第一具体实施方式相同的优点。

图8示出了根据本发明第三具体实施方式的扫描模块。因为第三具体实施方式总体上也与第一具体实施方式相似。相同的标号代表同一构件，为了避免重复，将不再作具体的说明。以下将集中说明第一和第三具体实施方式的不同之处。

如图8所示，在所示具体实施方式中，镜子11与12相互并不平行，而是倾斜的。这样，两者之间的距离在从文件20反射的光入射的一边的距离要大些，也就是说，靠近插件板1′的一边比另一边要大些。同样，镜子11和12与文件20在纵向上平行，但在横向上相对文件20倾斜预定角度。

除以下说明外，所示具体实施方式的其它操作与第一具体实施方式的操作相同。虽然与第一具体实施方式一样，从文件20反射的光入射到包括镜子11和12的平行镜装置中，但如先前所述，因为镜子11与12相倾斜，光经过镜子11和12反复地反射后，就往回反射。结果，光从入射到镜子11的一边朝向镜子13反射。接下来是与第一具体实施方式相同的光学路径。

所示具体实施方式同样也获得与第一具体实施方式相同的优点。另外，平行镜装置设置成这样，即入射到其上的光在镜子11和12之间反复地反射，并又从入射边反射输出。换句话说，镜子11与12倾斜，这样入射到平行镜装置的光又返回到入射边。这种结构成功地增加了平行镜装置之间的反射次数，并从而减少了传感器装置中单个部件的尺寸。

应该注意，在所示具体实施方式中示出和说明的光在镜子11和12之间反射的次数仅具有示例性意义，而不具有限制性意义。

同样，所示出和说明的单个部件的结构也仅仅具有示例性意义。例如，如图3所示的长孔30a形成于从实质上与其垂直的侧壁面3a上突出的突出部分，当然，长孔30a也可以实质上定位于与侧壁面3a相同的平面上。同样，这对长孔30b形成于另一边3b上的情形也一样适用。此外，平行镜装置可以直接与机架6相连接，而不需要中间的机架4。

总的来说，可以认为本发明提供的扫描模块具有如下所列举的各种前所未有的优点。

(1)由于光在一对镜子之间多次反复地反射，所以扫描模块的尺寸小。

(2)一对镜子能够调节位置而不会影响其位置关系，从而使得光学路径的长度可以很容易的改变。

(3)从一对镜子延伸出的光学路径可以折叠成日文字符“の”或字母“G”的形式，从而进一步减小了扫描模块的尺寸。

(4)只有一对镜子是通过独立于其它镜子的专用部件定位的，所以透镜周围的镜子，即除了一对镜子外都可以通过另一部件定位。由此可以实现反复经过一对镜子反射的光入射在其上的透镜周围的镜子的尺寸可以做得比一对镜子的尺寸要小些，这有助于减少扫描模块的成本。此外，镜子围绕在透镜周围还可以节省空间，例如，可以使电路板安装于未被使用的空间。

本领域的熟练技术人员可能在了解本发明公开的技术特征的基础上做出各种变更，而不会脱离发明保护范围。

Claims

1.一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

2.根据权利要求1所述的扫描模块，其特征在于：

所述第一镜子和所述第二镜子通过在沿平面部件的横向方向的平面部件的相对端部被固定到平面部件上以实质上保持相互平行，以及

3.根据权利要求1所述的扫描模块，其特征在于：

所述第一镜子和所述第二镜子实质上垂直于从所述文件上延伸出来的光学路径的方向。

4.根据权利要求3所述的扫描模块，其特征在于：

5.一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

6.根据权利要求5所述的扫描模块，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的扫描模块，其特征在于：

所述第一镜子和所述第二镜子实质上垂直于从所述文件延伸出来的光学路径。

8.根据权利要求7所述的扫描模块，其特征在于：

9.一种扫描模块，其包括：

设置成用于照亮要扫描的文件的光源；

10.根据权利要求9所述的扫描模块，其特征在于：

所述第一镜子和所述第二镜子在沿平面部件的横向方向的平面部件的相对端部被固定到平面部件上，这样，所述第一镜子与所述第二镜子间的距离在靠近第三镜子一侧比另一侧要大出预定的数量，以及

所述一对镜子通过螺钉固定到所述平面部件上以进行定位，所述螺钉穿过形成于所述平面部件上并沿实质上与从所述文件延伸到所述第一镜子的光学路径相一致的方向上延长的长孔。