KR20100000940A - 스캐너용 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스캐너를 소형화할 수 있으며, 곡면대상물을 직접 스캔할 수 있는 스캐너용 광학장치에 관한 것으로서, 일면에 패턴이 형성된 도광판과, 상기 도광판의 일측에 위치되어 상기 도광판에 빛을 조사하는 광원과, 상기 도광판의 패턴이 형성된 면의 반대측에 위치되어 스캔대상물의 표면에서 반사되어 상기 도광판을 투과한 빛을 감지하는 광센서 어레이를 포함하여 구성되고, 상기 도광판과 상기 광센서 어레이는 막대형상으로 형성되어 있으며, 상기 도광판은 탄성을 지닌 유연한 재질로 제조되며, 상기 광센서 어레이는 복수의 광센서유니트를 결합하여 형성되어, 빛이 진행하기 위한 자유공간을 필요로 하지 않기 때문에 매우 작은 크기의 스캐너를 구현하는 것이 가능하고, 상기 도광판을 유연한 재질로 구성하고 상기 광센서 어레이를 복수의 광센서유니트로 구성함으로써 상기 도광판이 대상물의 곡면에 상응하여 휘어질 수 있으므로 곡면대상물이라 하더라도 직접 스캔할 수 있다.

스캐너, 도광판, 광센서

Description

스캐너용 광학장치{APPARATUS FOR OPTICAL SYSTEM FOR SCANNER}

본 발명은 스캐너용 광학장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스캐너를 소형화할 수 있으며, 곡면대상물을 직접 스캔할 수 있는 스캐너용 광학장치에 관한 것이다.

일반적으로 스캐너는 그림이나 사진을 읽는 컴퓨터 입력장치이다.

종래의 스캐너는 2차원 데이터를 읽기 위해서 다양한 광학계와 기계적 구조를 사용하여 왔다. 이러한 구조는 광원에서 나온 빛에 대상물에 반사되어 센서에 입력될 때까지 자유공간을 진행하므로 빛이 진행하기에 충분한 공간을 필요로 하기 때문에, 스캐너를 소형으로 제작하기에 어려움이 많았다.

또한, 종래의 스캐너에 사용되는 광학계는 유리와 같은 단단한 재질로 이루어져 있으므로 곡면을 가지는 대상물을 스캔할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 스캐너를 소형화할 수 있는 스캐너용 광학장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 곡면대상물이라도 직접 스캔할 수 있는 스캐너용 광학장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치는, 일면에 패턴이 형성된 도광판과, 상기 도광판의 일측에 위치되어 상기 도광판에 빛을 조사하는 광원과, 상기 도광판의 패턴이 형성된 면의 반대측에 위치되어 스캔대상물의 표면에서 반사되어 상기 도광판을 투과한 빛을 감지하는 광센서 어레이를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판과 상기 광센서 어레이는 막대형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판이 탄성을 지닌 유연한 재질로 제조되며, 상기 광센서 어레이는 복수의 광센서유니트를 결합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판과 상기 광원과의 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 상기 도광판에 입사되는 빛이 상기 도광판의 임계각보다 큰 각도로 입사되어 진행되도록 하는 렌즈를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판과 광센서 어레이 사이에 배치되며, 스캔대상물의 표면에서 비스듬히 반사된 빛을 차단하는 복수의 광관통구멍이 형성되어 있는 광보정부재를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치에 의하면, 상술한 도광판, 광센서어레이, 광원에 의하여 빛이 진행하기 위한 자유공간을 필요로 하지 않기 때문에 매우 작은 크기의 스캐너를 구현하는 것이 가능하다.

또한, 상기 도광판을 유연한 재질로 구성하고 상기 광센서 어레이를 복수의 광센서유니트로 구성함으로써 상기 도광판이 대상물의 곡면에 상응하여 휘어질 수 있으므로 곡면대상물이라 하더라도 직접 스캔할 수 있다고 하는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치를 실시예로써 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치를 나타내는 도면, 도 2는 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치(1)는, 도광판(10)과, 상기 도광판의 일측에 형성된 광원(20)과, 광센서 어레이(30)로 구성되어 있다.

상기 도광판(10)은 상하부면이 광학적으로 평평하고 굴절률이 공기보다 높은 투명한 재질로 형성되어 있다. 또한, 상기 도광판의 일면에는 임의의 패턴(11)이 형성되어 있다.

상기 광원(20)에서 방출된 빛은 넓은 각도를 가지고 퍼지게 된다. 상기 도광판의 일측에 광원을 결합하면, 상기 광원으로부터 조사된 대부분의 빛(L)은 임계각보다 큰 각도로 진행하므로 도광판과 공기의 경계면에서 전반사가 일어나 도광판의 위, 아래로 방출되지 않고 계속 진행한다. 이 때 상기 도광판의 아래쪽 면에 임의의 패턴형상을 만들어주면, 더 이상 전반사가 일어나지 않고 아래쪽으로만 빛이 방출된다. 상기 도광판의 상기 패턴의 하부에 스캔하고자 하는 스캔대상물(40)을 놓으면 상기 스캔대상물의 표면에 조명이 가해지는 구조가 된다.

상기 스캔대상물의 표면에서 반사된 빛(L')은 투명한 도광판을 투과하여 위쪽으로 진행하므로, 이 위치에 광센서를 배치함으로써 원하는 이미지를 받아들일 수 있게 된다.

이러한 구조는 광원과 도광판, 광센서 사이에 빛이 진행하기 위한 자유공간을 필요로하지 않으므로 매우 작은 크기의 스캐너를 구현하는 것이 가능하다.

또한, 상기 도광판과 상기 광센서 어레이는 막대형상으로 형성되도록 구성할 수 있다. 상기 도광판과 상기 광센서 어레이를 막대형상으로 구성하고, 막대형상의 상기 광센서 어레이의 길이방향에 수직한 방향으로 상기 스캔대상물을 이동시킬 수 있는 이동장치(도시하지 않음)를 마련하여 스캔대상물을 광센서 어레이에 수직한 방향으로 이동하면서 일정 시간 간격으로 수신된 신호를 갱신함으로써, 1차원의 스캐너용 광학장치를 가지고 2차원 스캐너용 광학 장치를 구현할 수 있다. 이로써, 상술한 스캐너용 광학장치를 이용하여 보다 소형의 스캐너를 구현할 수 있다.

도 1 및 도 2에서는 막대 모양의 도광판과 1차원 광센서 어레이를 결합한 1차원 스캐너용 광학 장치에 대하여 설명하였으나, 평판 형태의 도광판과 2차원 광센서 어레이를 결합하는 경우 2차원 스캐너용 광학 장치의 구현이 가능함은 물론이다.

<실시예 2>

도 3은 본 발명의 실시예 2를 나타내는 도면이다.

본 실시예에 있어서, 상기 실시예 1과 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예는 상기 도광판과 상기 광원과의 사이에 렌즈(21)를 구비하는 점에서 상기 실시예 1과 상이하다.

상기 도광판의 옆면과 광원 사이에 렌즈를 삽입하면, 광원에서 방출된 모든 빛이 임계각보다 큰 각도를 가지며 상기 도광판에 진행하도록 구성할 수 있다. 본 실시예에 있어서 상기 렌즈(21)는 볼록렌즈로 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 빛의 손실이 감소하므로 더 명확한 이미지를 얻을 수 있으며, 도광판의 윗면으로 손실된 빛이 광센서에 직접 입력됨으로써 일으킬 수 있는 해상도 저하를 개선할 수 있다.

<실시예 3>

도 4은 본 발명의 실시예 3을 나타내는 도면이다.

본 실시예에 있어서, 상기 실시예 1과 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예는 곡면대상물(41)을 스캔하는 점에서 상기 실시예 1과 상이하다.

곡면대상물(41)을 스캔하기 위하여, 본 실시예의 도광판(110)은 유리와 같은 딱딱한 물질이 아니라, 예를 들면 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane)과 같이 유연한 물질로 제작함으로써 도광판이 곡면 대상물을 따라 변형되도록 할 수 있다.

또한, 광센서 어레이도 각 픽셀마다 분리된 복수의 광센서유니트(31)를 연결하여 구성함으로써, 곡면대상물의 형상에 상응하여 상기 도광판(110)이 휘어질 때에 이에 상응하여 빛을 감지할 수 있도록 구성되어, 곡면의 이미지를 스캔하는 스캐너용 광학 장치를 구현할 수 있다.

<실시예 4>

도 5는 본 발명의 실시예 4을 나타내는 도면이다.

본 실시예에 있어서, 상기 실시예 1과 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예는 광보정부재(50)을 구비한 점에서 상기 실시예 1과 상이하다.

스캔 대상물의 표면에서 반사된 빛은 수직 방향성을 갖기는 하지만, 광센서 어레이에 비스듬히 입사하는 부분도 존재한다. 즉 스캔대상물의 표면에서 반사된 빛이 정확하게 수직한 곳에 위치한 픽셀에 입사하지 않고 주변의 픽셀로 입사하는 경우가 생길 수 있다.

상기 광보정부재(50)는 상기 도광판(10)과 상기 광센서 어레이(30) 사이에 배치되며, 스캔대상물의 표면에서 비스듬히 반사된 빛을 차단하는 복수의 광관통구멍(51)이 형성되어 있다.

수직한 방향으로 작은 구멍이 뚫린 상기 광보정부재를 도광판과 광센서 어레이에 삽입하면 비스듬히 들어오는 빛은 차단되고, 수직하게 들어오는 빛만 광센서 어레이에 도달할 수 있으므로 높은 해상도를 얻는 것이 가능하다.

특히 광센서 어레이 픽셀의 크기보다 해상도가 떨어지는 것을 방지하기 위해서 작은 구멍의 크기가 광센서 어레이 픽셀의 크기보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 광보정부재는 상기 도광판에 부착되도록 구성할 수 있다. 상기 광보정부재를 상기 도광판에 부착하는 경우 상기 광보정부재는 상기 도광판의 굴절율보다 낮은 굴절율을 가지는 재질로 구성할 수 있다.

또한, 상기 광보정부재는 상기 실시예 3에서와 같이 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane)과 같은 유연한 물질로 제작할 수 있다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 스캐너용 광학장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스캐너용 광학장치

10 : 도광판

20 : 광원 21 : 렌즈

30 : 광센서 어레이 31 : 광센서 유니트

40 : 스캔대상물

50 : 광보정부재 51 : 광관통구멍

L : 광원에서 방출되어 도광판을 따라 진행하는 빛

L' : 스캔대상물의 표면에서 반사되어 광센서 어레이로 입사하는 빛

Claims (6)

1. 일면에 패턴이 형성된 도광판과,

   상기 도광판의 일측에 위치되어 상기 도광판에 빛을 조사하는 광원과,

   상기 도광판의 패턴이 형성된 면의 반대측에 위치되어 스캔대상물의 표면에서 반사되어 상기 도광판을 투과한 빛을 감지하는 광센서 어레이를

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판과 상기 광센서 어레이는 막대형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 도광판이 탄성을 지닌 유연한 재질로 제조되며,

   상기 광센서 어레이는 복수의 광센서유니트를 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도광판과 상기 광원과의 사이에 배치 되어 상기 광원으로부터 상기 도광판에 입사되는 빛이 상기 도광판의 임계각보다 큰 각도로 입사되어 진행되도록 하는 렌즈를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 도광판과 광센서 어레이 사이에 배치되며, 스캔대상물의 표면에서 비스듬히 반사된 빛을 차단하는 복수의 광관통구멍이 형성되어 있는 광보정부재를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 광관통구멍의 크기는 상기 광센서 어레이의 픽셀의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 스캐너용 광학장치.

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