WO2020200671A1 - Flachbettscanner - Google Patents

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carrier medium
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Markus Klug
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    • H04N1/19589—Optical means, e.g. an optical fibre bundle, for mapping the whole or a part of a scanned image onto the array

Definitions

  • the invention relates to a flatbed scanner.
  • a flat bed scanner preferably has a support area for a document to be scanned, which can be, for example, a sheet of paper or a page of an open book, and a light source which can illuminate the support area and thus the document.
  • the light reflected from the document or, in the case of a transmission measurement, passed through the document can then be picked up by a detector device, light guidance and optical imaging of the document on the detector device being carried out by means of optical components such as mirrors and lenses.
  • the invention is based on the object of providing an improved flatbed scanner.
  • the invention provides a flat bed scanner with a flat carrier medium which has a support area for a Has document and is designed as a light guide for the transmission of coupled-in light by means of internal reflection, the medium further comprising a holographic element which is formed at least in the support area with a first diffraction structure that is designed to absorb light from the support area in to couple the carrier medium in the direction of a detector area.
  • the detector area has a holographic element with a second diffraction structure, the second diffraction structure being designed to decouple light that falls within the carrier medium from the direction of the support area onto the second diffraction structure from the carrier medium onto a detector device, the detector device for this purpose is designed to determine or generate image data of the document to be scanned from the light.
  • the flat bed scanner has a light source which is designed and arranged to illuminate the support area.
  • the flatbed scanner has a flat carrier medium, which is preferably made of glass or plastic and can serve as a light conductor, which includes a support area for an object to be scanned, with light from a light source of the flatbed scanner, which is from the document to be scanned reflected or can be transilluminated through the document to be scanned, can fall on a holographic element of the carrier medium, which can have at least the same dimensions as the support area.
  • a flat carrier medium which is preferably made of glass or plastic and can serve as a light conductor, which includes a support area for an object to be scanned, with light from a light source of the flatbed scanner, which is from the document to be scanned reflected or can be transilluminated through the document to be scanned, can fall on a holographic element of the carrier medium, which can have at least the same dimensions as the support area.
  • the holographic element of the carrier medium which is located in a projection plane of the support area, can comprise a first diffraction structure, the light that falls from the support area, that is, from the document to be scanned, into the carrier medium on the first diffraction structure, in can couple the carrier medium in the direction of a detector area.
  • the projection plane ne is to be understood as a plane that lies within an area that results from a parallel expansion of the support area into the carrier medium.
  • the light can then be transmitted to the detector area by means of internal reflection, i.e. by means of total reflection, wherein the detector region can have a holographic element with a second diffraction structure, which can couple the light thus received from the carrier medium in the direction of a detector device from the carrier medium.
  • the detector device can receive the light and use it to generate image data of the document to be scanned.
  • the flat carrier medium can preferably comprise an optical waveguide made of glass or plastic or a combination of several light-conducting materials. It can be based on one plate or several plates in a sandwich construction or a multilayer arrangement of foils or lacquers and have at least one area size of the document to be scanned, such as a paper format according to ISO / DIN A4 or larger. Likewise, the first diffraction structure can have the same dimensions at the level of the support area.
  • a holographic element which is also referred to as a holographic-optical element (HOE) is an optical element whose functional principle is based on holography and which can be produced by means of holographic processes, i.e. holographic exposure.
  • a holographic element can in particular be designed as an optical grating or diffraction grating.
  • the detector device can comprise one or more photodiodes, which are preferably designed as CMOS or CCD sensors, which can convert the received light into an electronic signal from which image data can be determined.
  • the light source can preferably have an LED (light-emitting diode), an OLED, a laser or an arc tube, such as a cold cathode lamp, for example.
  • the invention has the advantage that space-consuming optical and also mechanical components can be saved, as a result of which the flat-bed scanner can be made more compact and that costs can be saved by saving optical components.
  • the invention also includes embodiments which result in additional advantages.
  • first diffraction structure and the second diffraction structure are designed as an optical grating, in particular a holographic volume grating or a holographic surface grating.
  • optical grids can be formed in a substrate as at least partially periodic structures, so-called grating structures, which can bring about a light control, as is known, for example, from mirrors, lenses or prisms through the physical effect of diffraction. If light falls, i.e. light rays fall on the optical grating, the incident light rays in particular fulfilling the Bragg equation, whoever bends or deflects the light rays through the optical grating. The light can thus be guided in particular by interference phenomena of the light beams diffracted by the optical grating.
  • the deflection structure can accordingly also be referred to as a diffraction structure.
  • a holographic surface grating and a holographic volume grating are holographic-optical elements that can be produced in particular by a holographic method.
  • an optical grating can be designed to be angle or direction-selective and / or length-selective or frequency-selective with respect to the incident light.
  • only light which falls onto an optical grating from a predetermined direction of incidence for example at a predetermined angle, can be deflected.
  • Light that falls from a different direction on the optical grating is preferably not deflected Don or less, the greater the difference from the predetermined direction of incidence.
  • an optimum wavelength can be specified, at which only a portion of the light in a certain wavelength or frequency range around the optimum wavelength is deflected by the optical grating (for example a central optimum wavelength and a range with wavelength values up to +/- 10 percent of the optimum wavelength ), while the rest of the light can propagate through the grid without being deflected.
  • At least one monochromatic light component can thus be split off from polychromatic light which hits the optical grating.
  • the deflection effect thus results in a frequency-selective and / or angle-selective manner, the deflection effect being maximum for an optimal wavelength and decreasing or decreasing towards longer and shorter wavelengths, for example decreasing according to a Gaussian bell.
  • the deflection effect only affects a fraction of the visible light spectrum and / or in an angular range of less than 90 degrees.
  • Optical gratings can particularly preferably be produced by means of exposure of a substrate, that is to say for example photolithographically or holographically.
  • the optical grids can then also be referred to as holographic or holographic-optical grids.
  • Two types of holographic-optical gratings are known: holographic surface gratings (surface holografic gratings, short: SHG) and holographic volume gratings (volume holografic gratings, short: VHG).
  • the grating structure can be generated by optically deforming a surface structure of the substrate. Due to the changed surface structure, incident light can be deflected, for example reflected.
  • holographic surface grids are so-called sawtooth or blaze grids.
  • the grating structure can be incorporated into the entire volume or part of the volume of the substrate.
  • Holographic surface grids and holographic volume grids are usually frequency-selective.
  • a particularly suitable material for a substrate for incorporating an optical grating is, for example, glass, preferably quartz glass.
  • a polymer, in particular photopolymer, or a film, in particular a photosensitive film, for example made of plastic or an organic substance can be used.
  • the material, especially in substrate form has flexible and light-wave-guiding properties.
  • Substrates that have a deflection structure for diffracting light, for example in the form of an optical grating can also be referred to as holographic optical elements (HOE).
  • HOE holographic optical elements
  • the detector area is formed in one piece with the carrier medium or the detector area is formed as a separate element from the carrier medium.
  • the detector area can thus, for example, be incorporated directly into a surface structure of the carrier medium.
  • the carrier medium itself can be designed as an HOE, for example it can be etched or lasered.
  • the detector area and carrier medium can be formed separately.
  • the detector area can, for example, form at least one first element and the carrier medium can form a second element which rests against the first element.
  • the detector area can be formed in at least one HOE.
  • the detector area can be formed in different sections of a holographic film or plate. To fasten the film or plate to the carrier medium, the film or plate can be glued to the carrier medium.
  • the holographic film can also be designed as an adhesive film and adhere directly to the surface of the carrier medium by molecular forces, that is, without adhesive.
  • the detector area has a smaller dimension than the support area, the first diffraction structure having a bundling grating structure which is designed to deflect light rays of the light that falls on the first diffraction structure to different degrees, so that the first diffraction structure that focuses the light on the second diffraction structure, and the second The diffraction structure has a corresponding diverging grating structure which is designed to parallelize light beams of the light for coupling out from the carrier medium onto the detector device.
  • an image of the support area can be reduced to a dimension of the detector area, so that a detector chip can be used which is smaller than the support area or the document to be scanned.
  • a bundling grating structure can have an inhomogeneous diffraction structure which, for example, can diffract light rays from an edge of the diffraction structure more than light rays from a center of the diffraction structure, whereby the light rays can be focused.
  • a diverging grating structure can have a grating structure in which the light rays can be fanned out depending on the position impinging on them.
  • the bundling grating structure and the dispersing grating structure and the corresponding distances between the two structures are preferably selected so that the light rays from the bundling grating converge to the dispersing grating structure and are again parallelized by the dispersing grating structure.
  • This arrangement is comparable to a Galilean telescope, in which a converging lens and a diverging lens are arranged one behind the other in such a way that the focal widths of the two lenses behind the diverging lens coincide at one point.
  • This embodiment has the advantage that a photodetector that is smaller than the support area can be used for the detector device and thus costs can be saved.
  • a further embodiment provides that the first diffraction structure and the second diffraction structure are designed as a multiplex diffraction structure which is designed to diffract light of at least two predetermined wavelengths at a predetermined angle.
  • a diffraction structure for example an optical grating
  • optical gratings are also known which can diffract polychromatic light. These are called multiple volume holographic gratings (multiplexed volume holographic gratings, MVHG for short) and can be produced, for example, by changing the periodicity of the grating structure of an optical grating or by arranging several holographic volume grids one behind the other, creating a multiplex diffraction structure.
  • the invention also encompasses the use of such an MVHG.
  • the detector device is designed as a photodiode matrix which is designed to record image data of the document to be scanned.
  • the photodiode matrix can preferably be formed as a chip of CCD sensors or CMOS sensors, the 2D photodiode matrix being able to record the image data, in particular with a single exposure of the document to be scanned, comparable to a flash exposure of a camera.
  • This embodiment has the advantage that the recording time of the document to be scanned can be shortened. In addition, no movable detection device is necessary.
  • the detector device has a photodiode line which is designed to scan an optical image of the document to be scanned in the detector device.
  • the detector line can scan or scan the light that hits the detector, whereby an image can be recorded line by line.
  • the light source for transmission measurement of the document to be scanned is arranged above the support area or the light source for reflection measurement of the document to be scanned is arranged below the carrier medium.
  • the document to be scanned can either be x-rayed from above or illuminated from below.
  • the light source can be attached to a mechanical arm, for example protrudes over the support area and radiates light onto the support area.
  • the light source can be arranged below the carrier medium, in particular at the level of the support area, and for example have the same dimensions as the support area.
  • the light source can preferably be designed as an LED, a laser or a projector.
  • the light source is arranged below the carrier medium, the light conductivity of the carrier medium is used, whereby the light is not passed through the carrier medium by means of internal reflection, but can pass through the carrier medium almost straight, similar to a pane of glass, taking into account refraction effects.
  • a light coupling device is also provided, which is designed to couple light from the light source into the carrier medium onto a further holographic element that is formed at least in the support area with a third diffraction structure that is coupled in from the light source To diffract light on the support area.
  • a light coupling device which can include, for example, an optical element such as a lens system, a prism, a grating or a holographic element with a diffraction structure, can be coupled in to a further holographic element with a third diffraction structure, the third Diffraction structure that can radiate light onto the support area.
  • the third diffraction structure can be arranged in such a way that the light that is emitted by the third diffraction structure is not influenced by one of the other diffraction structures, that is to say that an angle of incidence on the, for example, first diffraction structure does not correspond to a deflection condition, as a result of which the light can pass unhindered through the first diffraction structure onto the support area. Consequently, it can be provided that, for example, the first diffraction structure is arranged between the support area and the third diffraction structure.
  • This embodiment has the advantage that the support area can be illuminated from.
  • a light coupling device is also provided, which is designed to radiate light from the light source onto the second diffraction structure in the detector area, the second diffraction structure also being designed to direct the light emitted by the light source into the carrier medium couple in the direction of the first diffraction structure.
  • the light coupling device which can be formed as a lens system or diffraction structure, radiate light into the carrier medium onto the second diffraction structure, which diffracts the light in such a way that it is coupled into the carrier medium and reaches the support area via the first diffraction structure can be diverted to illuminate a document to be scanned.
  • the light source and the light coupling device are arranged next to the detector device, so that the light from the light source is directed via the same optical path as the light that is transmitted back to the detector device from the document to be scanned.
  • the invention also includes the combinations of the features of the described embodiments enclosed.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a first exemplary one
  • FIG. 2 is a schematic side view of a second exemplary one
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of an exemplary embodiment.
  • the exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that further develop the invention in each case also independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown.
  • the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • Fig. 1 is a highly schematic side view of a first Ausry approximately form of a flatbed scanner 10 is shown.
  • the flatbed scanner 10 has a flat carrier medium 12, which is manufactured, for example, by means of a layered construction, wherein a first layer can comprise a glass plate 14 and a second layer a holographic element 16, which can be a photopolymer film 16, for example.
  • the photopolymer film 16 can be glued or incorporated onto the glass plate 14.
  • the holographic element 16 can be formed on fleas of a support area 18, on which, for example, a document to be scanned can be placed, by suitable exposure of the holographic element in such a way that a first diffraction structure 20 results, which transmits light from the support area towards a detector area 22 can couple into the carrier medium 12, which is indicated by the arrow pointing downwards with a point to the left in the first diffraction structure 20, with light from the first diffraction structure 20 also being deflectable in the opposite direction, which is also indicated by the arrow in the reverse direction.
  • the detector area can have a holographic element with a second diffraction structure 24 which can diffract light coupled into the carrier medium 12 from the direction of the support area in such a way that it is deflected out the carrier medium 12 can be coupled to a detector device 26.
  • the holographic element in the detector area 22 can, for example, be formed in one piece with the carrier medium 12 as the holographic element 16. However, it is also possible for the detector area 22 to be designed as a separate element from the carrier medium 12.
  • the first diffraction structure 20 and the second diffraction structure 24 can preferably be designed as an optical grating, in particular as a holographic volume grating or as a holographic surface grating.
  • the two diffraction structures can be designed as a multiplex diffraction structure. This means that the diffraction structures are sensitive to several wavelengths of light or a wavelength range of light and the light can diffract several wavelengths at a predetermined angle. By sensitive is meant that the diffraction structure of the holographic element can only diffract predetermined wavelengths which strike the respective diffraction structure at a predetermined angle.
  • the detector device 26 can have a flat or 2D photodiode matrix 28 which, for example, when a document to be scanned is exposed in the support area 18, can record image data of the document, comparable to a camera.
  • a light coupling device 30 with a light source 32 can be provided, whereby the light source 32 can be, for example, an LED and the light coupling device 30 can be designed as an optical condenser that captures the light from the light source 32 radiates onto the second diffraction structure 24 of the detector area, from where it is coupled into the carrier medium 12 and can then be emitted by the first diffraction structure to expose the support area.
  • a forward and backward direction of the light from the light source 32 to the support area 18 can thus be transmitted via the same path, whereby optical components and thus costs can be saved.
  • the photodiode matrix 28 can have a smaller area than the support area 18, it can also be provided that the first diffraction structure 20 has a focusing grating structure that focuses light rays like a converging lens onto the second diffraction structure, where the second diffraction structure 24 as a corresponding one Diverging grating can be formed which can serve as a diverging lens and can parallelize the focused light beams onto the detector device.
  • the bundling grating structure and the corresponding scattering grating structure can preferably have a common focal point.
  • Fig. 2 is a highly schematic side view of a second exemplary embodiment of the flatbed scanner 10 is shown.
  • the carrier medium 12 can have a further holographic element 34 in addition to the glass plate 14 and the holographic element 16.
  • the light coupling device 30 in this exemplary embodiment can be a lens system for coupling the light emitted by the light source 32 into the carrier medium 12, the light coupling device 30 in this exemplary embodiment being arranged on one side of the carrier medium.
  • the holographic element 34 can be formed at the level of the support area 18 with a third diffraction structure 36, which can diffract the light coupled in from the light source 32 onto the support area. Since only light rays are diffracted which fall at a predetermined angle onto a diffraction structure, the light rays are not influenced by the first diffraction structure 20 and pass through this and the glass plate 14 onto the support area 18, where they are then returned by a document to be scanned can be reflected back into the carrier medium 12. The light reflected from the document to be scanned into the carrier medium 12 can then meet the angular condition of the first diffraction structure 20, as a result of which it can be transmitted to the detector device 26 on the path described in the first exemplary embodiment.
  • the detector device 26 can have a photo diode line 38 which is designed to scan an optical image of the document to be scanned in the detector device.
  • the photodiode line 38 and the photodiode matrix 28 are not restricted to the embodiments described here, but can also be provided in the respective other embodiment.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of an exemplary embodiment of the flat bed scanner 10.
  • a document 40 to be scanned lies on a support area 18 of the carrier medium 12, where it can be illuminated by a light source 32.
  • the light rays reflected by the document 40 and entering the carrier medium 12 can then be deflected by the first diffraction structure, which is not shown in this figure, and by the second diffraction structure 24, which can be arranged, for example, on an edge of the flatbed scanner can be bent onto the detector device 26 in order to record the image data of the document.
  • the examples show how the invention can provide a flatbed scanner using a holographic element.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flachbettscanner (10) mit einer Lichtquelle (32), einer Detektorvorrichtung (26) und einem flächigen Trägermedium (12), welches als Lichtleiter zum Übertragen von eingekoppeltem Licht mittels interner Reflexion ausgebildet ist und einen Auflagebereich (18) für ein zu scannendes Dokument (40) aufweist, wobei das Trägermedium (12) ferner ein holographisches Element (16) umfasst, das zumindest im Auflagebereich (18) mit einer ersten Beugungsstruktur (20) ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, Licht vom Auflagebereich (18) in das Trägermedium (12) in Richtung eines Detektorbereichs (22) einzukoppeln. Der Detektorbereich (22) weist ein holographisches Element (16) mit einer zweiten Beugungsstruktur (24) auf, wobei die zweite Beugungsstruktur (24) dazu ausgelegt ist, Licht, das aus Richtung des Auflagebereichs auf die zweite Beugungsstruktur (24) fällt, aus dem Trägermedium (12) auf die Detektorvorrichtung (26) auszukoppeln.

Description

Flachbettscanner
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft einen Flachbettscanner.
Ein Flachbettscanner weist vorzugsweise einen Auflagebereich für ein zu scannendes Dokument, das beispielsweise ein Blatt Papier oder eine Seite eines aufgeschlagenen Buchs sein kann, und eine Lichtquelle auf, die den Auflagebereich und somit das Dokument beleuchten kann. Das von dem Dokument reflektierte oder im Fall einer Transmissionsmessung durch das Dokument hindurchgetretene Licht kann dann von einer Detektorvorrichtung aufgenommen werden, wobei eine Lichtleitung und optische Abbildung des Dokuments auf die Detektorvorrichtung mittels optischer Bauteile, wie zum Beispiel Spiegel und Linsen, durchgeführt wird.
Aus der DE 697 37 495 T2 sind Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen gescannter beziehungsweise abgetasteter oder anderweitig erfasster elekt ronischer Bilder bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Flachbett scanner bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü- che gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhän gigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offen bart.
Durch die Erfindung ist ein Flachbettscanner mit einem flächigen Trägerme- dium bereitgestellt, welches einen Auflagebereich für ein zu scannendes Dokument aufweist und dabei als Lichtleiter zum Übertragen von eingekop peltem Licht mittels interner Reflexion ausgebildet ist, wobei das Trägerme dium ferner ein holographisches Element umfasst, das zumindest im Aufla gebereich mit einer ersten Beugungsstruktur ausgebildet ist, die dazu ausge legt ist, Licht vom Auflagebereich in das Trägermedium in Richtung eines Detektorbereichs einzukoppeln. Der Detektorbereich weist ein holographi sches Element mit einer zweiten Beugungsstruktur auf, wobei die zweite Beugungsstruktur dazu ausgelegt ist, Licht, das innerhalb des Trägermedi ums aus Richtung des Auflagebereichs auf die zweite Beugungsstruktur fällt, aus dem Trägermedium auf eine Detektorvorrichtung auszukoppeln, wobei die Detektorvorrichtung dazu ausgebildet ist, aus dem Licht Bilddaten des zu scannenden Dokuments zu bestimmen oder zu erzeugen. Ferner weist der Flachbettscanner eine Lichtquelle auf, die dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Auflagebereich auszuleuchten.
Mit anderen Worten weist der Flachbettscanner ein flächiges Trägermedium auf, das vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff gebildet ist und als Lichtlei ter dienen kann, das einen Auflagebereich für ein zu scannendes Objekt umfasst, wobei Licht von einer Lichtquelle des Flachbettscanners, das von dem zu scannenden Dokument reflektiert oder durch das zu scannende Dokument durchleuchtet werden kann, auf ein holographisches Element des Trägermediums fallen kann, das zumindest die gleichen Abmessungen wie der Auflagebereich aufweisen kann. Das holographische Element des Trä germediums, das sich in einer Projektionsebene des Auflagebereichs befin det, kann eine erste Beugungsstruktur umfassen, die Licht, das von dem Auflagebereich, das heißt von dem zu scannenden Dokument, in das Trä germedium auf die erste Beugungsstruktur fällt, in das Trägermedium in Richtung eines Detektorbereichs einkoppeln kann. Unter der Projektionsebe ne ist dabei eine Ebene zu verstehen, die innerhalb eines Bereichs liegt, der sich aus einer parallelen Erweiterung des Auflagebereichs in das Trägerme dium hinein ergibt.
Innerhalb des Trägermediums kann das Licht dann mittels interner Reflexion, das heißt mittels Totalreflexion, zu dem Detektorbereich übertragen werden, wobei der Detektorbereich ein holographisches Element mit einer zweiten Beugungsstruktur aufweisen kann, die das so empfangene Licht aus dem Trägermedium in Richtung einer Detektorvorrichtung aus dem Trägermedium auskoppeln kann. Die Detektorvorrichtung kann das Licht empfangen und daraus Bilddaten des zu scannenden Dokuments erzeugen.
Das flächige Trägermedium kann dabei vorzugsweise einen Lichtwellenleiter aus Glas oder Kunststoff oder einer Kombination von mehreren lichtleitenden Materialien umfassen. Es kann auf einer Platte oder mehreren Platten in Sandwichbauweise oder einer Mehrschichtenanordnung aus Folien oder Lacken beruhen und zumindest eine Flächengröße von dem zu scannenden Dokument, wie beispielsweise ein Papierformat nach ISO/DIN A4 oder grö ßer, aufweisen. Ebenso kann die erste Beugungsstruktur die gleiche Abmes sung auf Höhe des Auflagebereichs aufweisen.
Ein holographisches Element, das auch als holographisch-optisches Element (HOE) bezeichnet wird, ist ein optisches Element, dessen Funktionsprinzip auf Holographie beruht und das mittels holographischer Verfahren, das heißt holographischer Belichtung, hergestellt werden kann. Ein holographisches Element kann insbesondere als optisches Gitter beziehungsweise Beu gungsgitter ausgebildet sein.
Die Detektorvorrichtung kann eine oder mehrere Photodioden, die vorzugs weise als CMOS- oder CCD-Sensoren ausgebildet sind, umfassen, die das empfangene Licht in ein elektronisches Signal umwandeln können, aus dem Bilddaten bestimmt werden können. Die Lichtquelle kann vorzugsweise eine LED (Leuchtdiode), eine OLED, ein Laser oder eine Leuchtröhre, wie bei spielsweise eine Kaltkathodenlampe, aufweisen.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass platzfordernde optische und auch mechanische Bauteile eingespart werden können, wodurch der Flach bettscanner kompakter ausgestaltet werden kann und dass Kosten durch Einsparung von optischen Bauteilen eingespart werden können. Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzli che Vorteile ergeben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erste Beugungsstruktur und die zweite Beugungsstruktur als ein optisches Gitter ausgebildet sind, insbeson dere ein holographisches Volumengitter oder ein holographisches Oberflä chengitter.
Optische Gitter, auch Beugungsgitter genannt, sowie deren Wirkungsweise und Herstellungsverfahren sind dabei allgemein bekannt. Grundsätzlich können optische Gitter als zumindest abschnittsweise periodische Struktu ren, sogenannte Gitterstrukturen, in einem Substrat ausgebildet sein, die durch den physikalischen Effekt der Beugung eine Lichtlenkung, wie sie zum Beispiel von Spiegeln, Linsen oder Prismen bekannt ist, herbeiführen kön nen. Fällt Licht, d.h. fallen Lichtstrahlen auf das optische Gitter, wobei die einfallenden Lichtstrahlen insbesondere die Bragg-Gleichung erfüllen, wer den die Lichtstrahlen durch das optische Gitter gebeugt oder abgelenkt. Die Lichtlenkung kann somit insbesondere durch Interferenzerscheinungen der durch das optische Gitter gebeugten Lichtstrahlen erfolgen. Die Ablenkstruk tur kann entsprechend auch als Beugungsstruktur bezeichnet werden. Ein holographisches Oberflächengitter und ein holographisches Volumengitter sind holographisch-optische Elemente, die insbesondere durch ein Hologra phieverfahren hergestellt werden können.
Vorzugsweise kann ein optisches Gitter gegenüber dem einfallenden Licht Winkel- beziehungsweise richtungsselektiv und/oder weilenlängen- bezie hungsweise frequenzselektiv ausgebildet sein. Somit kann nur Licht, das aus einer vorbestimmten Einfallsrichtung, zum Beispiel in einem vorbestimmten Winkel, auf ein optisches Gitter fällt, abgelenkt werden. Licht, das aus einer anderen Richtung auf das optische Gitter fällt, wird vorzugsweise nicht abge lenkt oder umso weniger, je größer der Unterschied zur vorbestimmten Ein fallsrichtung ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch nur Licht einer Wellen länge oder Licht, welches höchstens um einen vorbestimmten Wellenlän genbereich von der vorbestimmten Wellenlänge abweicht, von dem opti- sehen Gitter in einem bestimmten Beugungswinkel abgelenkt werden. An ders formuliert kann beispielsweise eine Optimalwellenlänge vorgegeben sein, bei der nur ein Anteil des Lichts in einem bestimmten Wellenlängen oder Frequenzbereich um die Optimalwellenlänge von dem optischen Gitter abgelenkt wird (beispielsweise eine zentrale Optimalwellenlänge und ein Bereich mit Wellenlängenwerten bis +/- 10 Prozent der Optimalwellenlänge), der übrige Anteil des Lichts kann hingegen ohne abgelenkt zu werden durch das Gitter propagieren. Von polychromatischem Licht, welches auf das opti sche Gitter trifft, kann somit wenigstens ein monochromatischer Lichtanteil abgespaltet werden. Der Ablenkeffekt ergibt sich somit frequenzselektiv und/oder winkelselektiv, wobei der Ablenkeffekt für ein Optimalwellenlänge maximal ist und zu längeren und kürzeren Wellenlängen hin abfällt oder schwächer wird, beispielsweise gemäß einer Gaußglocke abfällt. Insbeson dere wirkt der Ablenkeffekt nur auf einen Bruchteil des sichtbaren Lichtspekt rums und/oder in einem Winkelbereich kleiner als 90 Grad.
Besonders bevorzugt können optische Gitter mittels Belichtung eines Sub strats, also beispielsweise fotolithografisch oder holografisch, hergestellt werden. In diesem Zusammenhang können die optischen Gitter dann auch als holografische oder holografisch-optische Gitter bezeichnet werden. Es sind zwei Arten von holografisch-optischen Gittern bekannt: holografische Oberflächengitter (surface holografic gratings, kurz: SHG) und holografische Volumengitter (volume holografic gratings, kurz: VHG). Bei holografischen Oberflächengittern kann die Gitterstruktur durch optisches Verformen einer Oberflächenstruktur des Substrats erzeugt werden. Durch die veränderte Oberflächenstruktur kann auftreffendes Licht abgelenkt, zum Beispiel reflek tiert werden. Beispiele für holografische Oberflächengitter sind sogenannte Sägezahn- oder Blazegitter. Im Gegensatz dazu kann die Gitterstruktur bei holografischen Volumengittern in das ganze Volumen oder einen Teilbereich des Volumens des Substrats eingearbeitet sein. Holografische Oberflächen gitter und holografische Volumengitter sind in der Regel frequenzselektiv.
Als Material für ein Substrat zum Einarbeiten eines optischen Gitters eignet sich zum Beispiel besonders Glas, Vorzugsweise Quarzglas. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Polymer, insbesondere Fotopolymer, oder eine Folie, insbesondere eine fotosensitive Folie, zum Beispiel aus Kunststoff oder einem organischen Stoff verwendet werden. Zur Verwendung derartiger Substrate, sollte zusätzlich beachtet werden, dass das Material, insbesonde re in Substratform, flexible und lichtwellenleitende Eigenschaften aufweist. Substrate die eine Ablenkstruktur zum Beugen von Licht, beispielsweise in Form eines optischen Gitters aufweisen, können auch als holografisch optische Elemente (HOE) bezeichnet werden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Detektorbereich einstückig mit dem, Trägermedium ausgebildet ist oder wobei der Detektorbereich als separates Element zu dem Trägermedium ausgebildet ist. Im ersten Fall kann der Detektorbereich somit beispielsweise direkt in eine Oberflächen struktur des Trägermediums eingearbeitet werden. Somit kann das Träger medium selbst als HOE ausgebildet sein, beispielsweise geätzt oder gelasert sein. Im zweiten Fall kann der Detektorbereich und Trägermedium separat ausgebildet sein. Dabei kann der Detektorbereich beispielsweise wenigstens ein erstes Element bilden und das Trägermedium kann ein zweites Element bilden, welches an dem ersten Element anliegt. Somit kann der Detektorbe reich in wenigstens einem HOE ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine grö ßer Auswahl bei der Nutzung eines Trägermediums. Beispielsweise kann der Detektorbereich in unterschiedlichen Abschnitten einer holografischen Folie oder Platte ausgebildet sein. Zum Befestigen der Folie oder Platte an dem Trägermedium kann die Folie oder Platte an das Trägermedium angeklebt sein. Alternativ kann die holografische Folie auch als Adhäsionsfolie ausge bildet sein und direkt, also ohne Klebstoff, durch molekulare Kräfte an der Oberfläche des Trägermediums haften.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Detektorbereich eine klei nere Abmessung als der Auflagebereich aufweist, wobei die erste Beu gungsstruktur eine Bündelungsgitterstruktur aufweist, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen des Lichts, das auf die erste Beugungsstruktur fällt, unter schiedlich stark abzulenken, sodass die erste Beugungsstruktur die Licht strahlen auf die zweite Beugungsstruktur hin fokussiert, und wobei die zweite Beugungsstruktur eine entsprechende Zerstreuungsgitterstruktur aufweist, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen des Lichts zum Auskoppeln aus dem Trägermedium auf die Detektorvorrichtung zu parallelisieren.
Mit anderen Worten kann eine Abbildung des Auflagebereichs auf eine Ab messung des Detektorbereichs verkleinert werden, sodass ein Detektorchip verwendet werden kann, der kleiner als der Auflagebereich beziehungsweise das zu scannende Dokument ist.
Eine Bündelungsgitterstruktur kann eine inhomogene Beugungsstruktur aufweisen, die beispielsweise Lichtstrahlen von einem Rand der Beugungs struktur stärker beugen kann als Lichtstrahlen von einer Mitte der Beugungs struktur, wodurch die Lichtstrahlen fokussiert werden können. Dementspre chend kann eine Zerstreuungsgitterstruktur eine Gitterstruktur aufweisen, bei der Lichtstrahlen je nach auftreffender Position aufgefächert werden können. Vorzugsweise sind in dieser Ausführungsform die Bündelungsgitterstruktur und die Zerstreuungsgitterstruktur und die entsprechenden Abstände der beiden Strukturen so gewählt, dass die Lichtstrahlen von der Bündelungsgit terstruktur zu der Zerstreuungsgitterstruktur zusammenlaufen und von der Zerstreuungsgitterstruktur wieder parallelisiert werden. Diese Anordnung ist vergleichbar mit einem Galilei-Fernrohr, bei dem eine Sammellinse und eine Zerstreuungslinse derart hintereinander angeordnet sind, dass die Brennwei ten der beiden Linsen hinter der Zerstreuungslinse in einem Punkt zusam menfallen. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein im Vergleich zum Auflagebereich kleiner Fotodetektor für die Detektorvorrich tung verwendet werden kann und somit Kosten eingespart werden können.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die erste Beugungsstruktur und die zweite Beugungsstruktur als eine Multiplex-Beugungsstruktur ausge bildet sind, die dazu ausgebildet ist, Licht von zumindest zwei vorgegebenen Wellenlängen in einem vorbestimmten Winkel zu beugen. Eine Beugungs struktur, zum Beispiel ein optisches Gitter, ist in der Regel frequenzselektiv. Es sind jedoch auch optische Gitter bekannt, die polychromatisches Licht beugen können. Diese werden als holografische Mehrvolumenfachgitter (multiplexed volume holografic gratings, kurz: MVHG) bezeichnet und kön nen beispielsweise durch Verändern der Periodizität der Gitterstruktur eines optischen Gitters oder durch Anordnen mehrerer holografisches Volumengit ter hintereinander hergestellt werden, wodurch eine Multiplex- Beugungsstruktur entsteht. Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines solchen MVHG.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Detektorvorrichtung als Photodiodenmatrix ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, Bilddaten des zu scannenden Dokuments aufzunehmen. Die Photodiodenmatrix kann dabei vorzugsweise als ein Chip von CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren aus gebildet sein, wobei die 2D-Photodiodenmatrix insbesondere bei einer einzi gen Belichtung des zu scannenden Dokuments die Bilddaten aufnehmen kann, vergleichbar mit einer Blitzlichtaufnahme eines Fotoapparats. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Aufnahmezeit des zu scannenden Dokuments verkürzt werden kann. Zudem ist keine bewegli che Detektionsvorrichtung notwendig.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Detektorvorrich tung eine Photodiodenzeile aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine optische Abbildung des zu scannenden Dokuments in der Detektorvorrichtung abzu tasten. Mit anderen Worten kann die Detektorzeile das in den Detektor ein treffende Licht abfahren beziehungsweise abrastern, wodurch zeilenweise ein Bild aufgenommen werden kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass Photodioden eingespart werden können, wodurch Kos ten gespart werden können.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Lichtquelle zur Transmissionsmes sung des zu scannenden Dokuments über dem Auflagebereich angeordnet ist oder die Lichtquelle zur Reflexionsmessung des zu scannenden Doku ments unter dem Trägermedium angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das zu scannende Dokument entweder von oben durchleuchtet werden oder von unten angestrahlt werden. Für eine Transmissionsmessung kann die Lichtquelle beispielsweise an einem mechanischen Arm befestigt sein, der über den Auflagebereich ragt und Licht auf den Auflagebereich abstrahlt. Für die Reflexionsmessung des zu scannenden Dokuments kann die Lichtquelle unterhalb des Trägermediums, insbesondere auf Höhe des Auflagebereichs, angeordnet sein und beispielsweise eine gleiche Abmessung wie der Aufla gebereich aufweisen. Die Lichtquelle kann vorzugsweise als eine LED, ein Laser oder ein Beamer ausgebildet sein. Bei einer Anordnung der Lichtquelle unter dem Trägermedium wird die Lichtleitfähigkeit des Trägermediums aus genutzt, wobei das Licht hierbei nicht mittels interner Reflexion durch das Trägermedium hindurchgeleitet wird, sondern unter Berücksichtigung von Brechungseffekten annähernd gerade durch das Trägermedium, ähnlich einer Glasscheibe, hindurchtreten kann.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ferner eine Lichteinkopplungs vorrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, Licht von der Lichtquelle in das Trägermedium auf ein weiteres holographisches Element einzukop peln, das zumindest im Auflagebereich mit einer dritten Beugungsstruktur ausgebildet ist, das von der Lichtquelle eingekoppelte Licht auf dem Aufla gebereich zu beugen. Mit anderen Worten kann Licht von einer Lichteinkopp lungsvorrichtung, die beispielsweise ein optisches Element wie ein Linsen system, ein Prisma, ein Gitter oder ein holographisches Element mit einer Beugungsstruktur umfassen kann, auf ein weiteres holographisches Element mit einer dritten Beugungsstruktur einkoppelt werden, wobei die dritte Beu gungsstruktur das Licht auf den Auflagebereich abstrahlen kann. Insbeson dere kann die dritte Beugungsstruktur so angeordnet sein, dass das Licht, das von der dritten Beugungsstruktur abgestrahlt wird, nicht von einer der anderen Beugungsstrukturen beeinflusst wird, das heißt, dass ein Einfalls winkel auf die beispielsweise erste Beugungsstruktur nicht einer Ablenkbe dingung entspricht, wodurch das Licht ungehindert durch die erste Beu gungsstruktur auf den Auflagebereich hindurchtreten kann. Folglich kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die erste Beugungsstruktur zwischen dem Auflagebereich und der dritten Beugungsstruktur angeordnet ist. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Auflagebereich aus geleuchtet werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ferner eine Lichteinkopplungsvorrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, Licht von der Lichtquelle auf die zweite Beugungsstruktur im Detektorbereich abzustrahlen, wobei die zweite Beugungsstruktur ferner dazu ausgebildet ist, das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht in das Trägermedium in Richtung der ersten Beugungsstruktur einzukoppeln. Mit anderen Worten kann die Lichteinkoppelvorrichtung, die als Linsensystem oder Beugungsstruktur aus gebildet sein kann, Licht in das Trägermedium auf die zweite Beugungsstruk tur abstrahlen, die das Licht derart beugt, dass es in das Trägermedium eingekoppelt wird und über die erste Beugungsstruktur auf den Auflagebe reich zum Beleuchten eines zu scannenden Dokuments umgelenkt werden kann. Vorzugsweise kann hierbei vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Lichteinkoppelvorrichtung neben der Detektorvorrichtung angeordnet sind, sodass das Licht von der Lichtquelle über den gleichen optischen Pfad gelenkt wird, wie das Licht, das von dem zu scannenden Dokument zu der Detektorvorrichtung zurückübertragen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass zur Beleuchtung des Auflagebereichs optische Bauteile eingespart werden können, wodurch Kosten gespart werden können.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschrie benen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten beispielhaften
Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten beispielhaften
Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht einer beispielhaften Aus führungsform. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschrie benen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
In Fig. 1 ist eine stark schematisierte Seitenansicht einer ersten Ausfüh rungsform eines Flachbettscanners 10 dargestellt. Der Flachbettscanner 10 weist ein flächiges Trägermedium 12 auf, das beispielsweise mittels einer Schichtenbauweise gefertigt ist, wobei eine erste Schicht eine Glasplatte 14 umfassen kann und eine zweite Schicht ein holographisches Element 16, das beispielsweise eine Photopolymerfolie 16 sein kann. Die Photopolymer folie 16 kann dabei auf die Glasplatte 14 aufgeklebt oder eingearbeitet sein. Das holographische Element 16 kann auf Flöhe eines Auflagebereichs 18, auf dem beispielsweise ein zu scannendes Dokument gelegt werden kann, durch geeignete Belichtung des holographischen Elements derart ausgebil det sein, dass sich eine erste Beugungsstruktur 20 ergibt, die Licht vom Auflagebereich in Richtung eines Detektorbereichs 22 in das Trägermedium 12 einkoppeln kann, was durch den Pfeil nach unten mit Spitze nach links in der ersten Beugungsstruktur 20 angedeutet ist, wobei von der ersten Beu gungsstruktur 20 auch Licht in entgegengesetzter Richtung ablenkbar ist, was zusätzlich durch den Pfeil in Rückrichtung angedeutet ist.
Der Detektorbereich kann ein holographisches Element mit einer zweiten Beugungsstruktur 24 aufweisen, die in das Trägermedium 12 eingekoppeltes Licht aus Richtung des Auflagebereichs derart beugen kann, dass es aus dem Trägermedium 12 auf eine Detektorvorrichtung 26 ausgekoppelt werden kann.
Das holographische Element im Detektorbereich 22 kann beispielsweise einstückig mit dem Trägermedium 12 als das holographische Element 16 ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Detektorbereich 22 als ein separates Element zu dem Trägermedium 12 ausgebildet ist. Vor zugsweise können die erste Beugungsstruktur 20 und die zweite Beugungs struktur 24 als ein optisches Gitter ausgebildet sein, insbesondere als ein holographisches Volumengitter oder als ein holographisches Oberflächengit ter. Ferner können die beiden Beugungsstrukturen als eine Multiplex- Beugungsstruktur ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Beugungsstruk turen für mehrere Wellenlängen des Lichts beziehungsweise einen Wellen längenbereich des Lichts sensitiv sind und das Licht mehrere Wellenlängen in einem vorbestimmten Winkel beugen können. Mit sensitiv ist gemeint, dass die Beugungsstruktur des holographischen Elements nur vorbestimmte Wellenlängen beugen kann, die in einem vorbestimmten Winkel auf die je weilige Beugungsstruktur trifft.
Die Detektorvorrichtung 26 kann eine flächige oder 2D Photodiodenmatrix 28 aufweisen, die beispielsweise bei einer Belichtung eines zu scannenden Dokuments im Auflagebereich 18 Bilddaten des Dokuments aufnehmen kann, vergleichbar mit einer Fotokamera. Für eine Belichtung des Auflagebe reichs beziehungsweise des zu scannenden Dokuments kann eine Lichtein kopplungsvorrichtung 30 mit einer Lichtquelle 32 vorgesehen sein, wobei die Lichtquelle 32 beispielsweise eine LED sein kann und die Lichteinkopplungs vorrichtung 30 als ein optischer Kondensor ausgebildet sein kann, der das Licht der Lichtquelle 32 auf die zweite Beugungsstruktur 24 des Detektorbe reichs abstrahlt, von wo es in das Trägermedium 12 eingekoppelt wird und anschließend von der ersten Beugungsstruktur zur Belichtung des Auflage bereichs abgestrahlt werden kann. Damit kann eine Hin- und Rückrichtung des Lichts von der Lichtquelle 32 bis zum Auflagebereich 18 über einen gleichen Weg übertragen werden, wodurch optische Komponenten und somit Kosten eingespart werden können. Da die Photodiodenmatrix 28 eine kleinere Fläche aufweisen kann als der Auflagebereich 18, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die erste Beu gungsstruktur 20 eine Bündelungsgitterstruktur aufweist, die Lichtstrahlen wie eine Sammellinse auf die zweite Beugungsstruktur hin fokussieren, wo bei die zweite Beugungsstruktur 24 als eine entsprechende Zerstreuungsgit terstruktur ausgebildet sein kann, die als eine Zerstreuungslinse dienen kann und die fokussierten Lichtstrahlen auf die Detektorvorrichtung parallelisieren kann. Die Bündelungsgitterstruktur und die entsprechende Zerstreuungsgit terstruktur können dabei vorzugsweise einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen.
In Fig. 2 ist eine stark schematisierte Seitenansicht einer zweiten beispielhaf ten Ausführungsform des Flachbettscanners 10 dargestellt. In dieser Ausfüh rungsform kann das Trägermedium 12 zusätzlich zu der Glasplatte 14 und dem holographischen Element 16 ein weiteres holographisches Element 34 aufweisen. Des Weiteren kann die Lichteinkopplungsvorrichtung 30 in die sem Ausführungsbeispiel ein Linsensystem zum Einkoppeln des von der Lichtquelle 32 abgestrahlten Lichts in das Trägermedium 12 sein, wobei die Lichteinkopplungsvorrichtung 30 in diesem Ausführungsbeispiel an einer Seite des Trägermediums angeordnet ist.
Das holographische Element 34 kann auf Höhe des Auflagebereichs 18 mit einer dritten Beugungsstruktur 36 ausgebildet sein, die das von der Licht quelle 32 eingekoppelte Licht auf den Auflagebereich beugen kann. Da nur Lichtstrahlen gebeugt werden, die in einem vorbestimmten Winkel auf eine Beugungsstruktur fallen, werden die Lichtstrahlen von der ersten Beugungs struktur 20 nicht beeinflusst und gehen durch diese und die Glasplatte 14 auf den Auflagebereich 18 hindurch, wo sie dann von einem zu scannenden Dokument wieder zurück in das Trägermedium 12 reflektiert werden können. Das von dem zu scannenden Dokument in das Trägermedium 12 reflektierte Licht kann dann die Winkelbedingung der ersten Beugungsstruktur 20 erfül len, wodurch es auf dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Pfad zu der Detektorvorrichtung 26 übertragen werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Detektorvorrichtung 26 eine Photo diodenzeile 38 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine optische Abbildung des zu scannenden Dokuments in der Detektorvorrichtung abzufahren. Die Photodiodenzeile 38 und die Photodiodenmatrix 28 sind nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern können auch in der jeweiligen anderen Ausführungsform vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist eine schematische Perspektivansicht einer beispielhaften Aus- führungsform des Flachbettscanners 10 dargestellt. In Fig. 3 liegt ein zu scannendes Dokument 40 auf einem Auflagebereich 18 des Trägermediums 12, wo es von einer Lichtquelle 32 beleuchtet werden kann. Die von dem Dokument 40 reflektierten Lichtstrahlen, die zurück in das Trägermedium 12 eintreten, können dann von der ersten Beugungsstruktur, die in dieser Fig. nicht gezeigt ist, abgelenkt werden und von der zweiten Beugungsstruktur 24, die beispielsweise an einem Rand des Flachbettscanners angeordnet sein kann, auf die Detektorvorrichtung 26 gebeugt werden, um die Bilddaten des Dokuments aufzunehmen. Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Flachbettscan ner unter Benutzung eines holographischen Elements bereitgestellt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Flachbettscanner (10) mit
- einem flächigen Trägermedium (12), welches als Lichtleiter zum Über tragen von eingekoppeltem Licht mittels interner Reflexion ausgebil det ist und einen Auflagebereich (18) für ein zu scannendes Doku ment (40) aufweist, wobei das Trägermedium (12) ferner ein holo graphisches Element (16) umfasst, das zumindest im Auflagebe reich (18) mit einer ersten Beugungsstruktur (20) ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, Licht vom Auflagebereich (18) in das Trägerme dium (12) in Richtung eines Detektorbereichs (22) einzukoppeln; - wobei der Detektorbereich (22) ein holographisches Element (16) mit einer zweiten Beugungsstruktur (24) aufweist, wobei die zweite Beugungsstruktur (24) dazu ausgelegt ist, Licht, das aus Richtung des Auflagebereichs auf die zweite Beugungsstruktur (24) fällt, aus dem Trägermedium (12) auf eine Detektorvorrichtung (26) auszu koppeln; wobei
- die Detektorvorrichtung (26) dazu ausgebildet ist, aus dem Licht Bild daten des zu scannenden Dokuments zu bestimmen; und mit - einer Lichtquelle (32), die dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Auflagebereich auszuleuchten.
Flachbettscanner (10) nach Anspruch 1 , wobei die erste Beugungs struktur (20) und die zweite Beugungsstruktur (24) als ein optisches Git ter ausgebildet sind, insbesondere ein holographisches Volumengitter oder ein holographisches Oberflächengitter.
Flachbettscanner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektorbereich (22) einstückig mit dem Trägermedium (12) ausgebildet ist oder wobei der Detektorbereich (22) als separates Ele ment zu dem Trägermedium (12) ausgebildet ist.
Flachbettscanner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektorbereich (22) eine kleinere Abmessung als der Aufla- gebereich (18) aufweist, wobei die erste Beugungsstruktur (20) eine Bündelungsgitterstruktur aufweist, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrah len des Lichts, das auf die erste Beugungsstruktur (20) fällt, unter schiedlich stark abzulenken, sodass die erste Beugungsstruktur (20) die Lichtstrahlen auf die zweite Beugungsstruktur (24) hin fokussiert, und wobei die zweite Beugungsstruktur (24) eine entsprechende Zerstreu ungsgitterstruktur aufweist, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen des Lichts zum Auskoppeln aus dem Trägermedium (12) auf die Detektor vorrichtung (26) zu parallelisieren.
5. Flachbettscanner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Beugungsstruktur (20) und die zweite Beugungsstruktur (24) als eine Multiplex-Beugungsstruktur ausgebildet sind, die dazu ausgebildet ist, Licht von zumindest zwei vorgegebenen Wellenlängen in einen vorbestimmten Winkel zu beugen.
6. Flachbettscanner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektorvorrichtung (26) als Photodiodenmatrix (28) ausge bildet ist, die dazu ausgelegt ist, Bilddaten des zu scannenden Doku- ments aufzunehmen.
7. Flachbettscanner (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Detektorvorrichtung (26) eine Photodiodenzeile (36) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine optischen Abbildung des zu scannenden Doku- ments in der Detektorvorrichtung (26) abzutasten.
8. Flachbettscanner (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (32) zur Transmissionsmessung des zu scannen den Dokuments über dem Auflagebereich angeordnet ist oder die Lichtquelle (32) zur Reflexionsmessung des zu scannenden Dokuments unter dem Trägermedium (12) angeordnet ist.
9. Flachbettscanner (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ferner eine Lichteinkoppelvorrichtung (30) vorgesehen ist, die dazu ausgebil- det ist, Licht von der Lichtquelle (32) in das Trägermedium (12) auf ein weiteres holographisches Element (34) einzukoppeln, das zumindest im Auflagebereich (18) mit einer dritten Beugungsstruktur (36) ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, das von der Lichtquelle (32) eingekoppelte Licht auf den Auflagebereich (18) zu beugen.
10. Flachbettscanner (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ferner eine Lichteinkoppelvorrichtung (30) vorgesehen ist, die dazu ausgebil det ist, Licht von der Lichtquelle (32) auf die zweite Beugungsstruktur (24) im Detektorbereich (22) abzustrahlen, wobei die zweite Beugungs struktur (24) ferner dazu ausgebildet ist, das von der Lichtquelle abge strahlte Licht in das Trägermedium (12) in Richtung der ersten Beu gungsstruktur (20) einzukoppeln.
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