[发明专利]具有LED驱动荧光体的文件照明器

说明书

技术领域

本发明涉及例如在数字扫描仪、传真机和数字复印机中的数字记录用的用于照明硬拷贝文件的照明设备。具体而言，本发明涉及一种包括设置于光源和硬拷贝文件之间的荧光体材料的照明器，该照明器提供更均匀的照明。

背景技术

在诸如数字复印机和传真机的办公设备中，原始硬拷贝文件使用通常可称为“扫描仪”的设备被记录为数字数据。在典型扫描仪中，照明文件纸张(document sheet)，且从文件纸张反射的光被诸如CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)阵列(也称为接触图像传感器(CIS))的光敏装置记录，以转换成数字图像数据。当纸张移动经过文件处理机或者光敏装置相对于其上放置该文件纸张的压纸卷筒(platen)移动时，照明该文件纸张的连续窄条。文件图像的这些窄条随后被软件组合成原始文件的完整图像表示。

用于文件扫描的CIS扫描棒(scan bar)使用包括发光二极管(LED)和冷阴极荧光灯(CCFL)的各种照明源。CCFL照明可以直接用于单色扫描，或者通过使用在像素上方具有RGB(红、绿和蓝)滤光片阵列的传感器，CCFL白色照明可以用于扫描彩色图像。尽管CCFL照明趋于非常均匀并提供白光，但这种灯通常采用高电压且具有高功耗。LED基照明器典型地采用透光元件，该透光元件利用内反射引导来自LED的光，以形成从该元件的出射面朝向文件的基本上平行的射线。这种类型的扫描棒经常使用单个LED用于单色扫描，或者使用红、蓝和绿三元LED(例如，基于InGaAlP、InGaN和GaP)来捕获彩色图像。对于彩色扫描，RGB LED每次一个地被连续开启，从而捕获三幅单独的图像，每幅图像用每种颜色照明，随后从该三幅单独的图像来组合完整的彩色扫描图像。该照明器包括棱镜，用于将来自该三个LED(RGB)中每个的照明尽可能均匀地展宽而跨过文件的条。

设计用于扫描仪的照明器所存在的挑战在于，例如，提供沿文件窄条即沿快扫描方向的均匀照明。某些这些LED基照明器在最远离文件目标的照明器棱镜侧上使用微透镜的有槽口的背面，该背面捕捉沿照明器的长度向下行进的光线并沿与扫描棒最长轴近似垂直的方向反射该光线。反射的光线随后从前面自该照明器棱镜出射，并照明目标文件表面。其它扫描棒在背面上使用白漆图案，其与暴露于空气的光学表面相比改变折射率，以达到类似效果。槽口或漆图案具有沿导光管棱镜的长度向下变化的图案，以期平衡棱镜近端(最靠近LED)处的照明和棱镜远端(最远离LED)处的照明，否则在棱镜近端处的照明将是最亮的。例如，在槽口设计中，远端处的槽口较深且较大，近端处的槽口较浅。在这种设计中，近端处的较小槽口(照明将是最亮的)重新定向(redirect)较少的总照明沿着文件方向，且远端处的较大槽口旨在捕捉更多的总照明以补偿其离LED源较远。然而，这些LED照明器导光管棱镜仍呈现显著的照明不均匀。特别是，在沿扫描棒长度向下或者在将一种颜色与另一种颜色比较时，这些LED照明器导光管棱镜不是趋于提供均匀照明。来自棱镜远端的二次反射或者其它散射光线趋于难以实现严格均匀的照明。此外，这种设计在镜面反射和漫射照明畴(domain)之间趋于不均匀。最后这种不均匀尤其会导致问题，因为为了减小一个畴内不均匀而应用的任何校正趋于导致另一个畴内的不均匀的增加。通常无法一次不同地校准两个畴，且某些文件表面为镜面反射和漫射照明表面的组合(例如，光亮碎石粒纹表面，其中光亮表面部分在镜面反射畴反射，而其余部分在漫射畴被照明)。

被照明区域内的照明水平不规则会导致图像数据的缺陷，这些缺陷可能在软件中是无法完全校正的，特别是对于诸如LED的离散光源的情形。

发明内容

依据示例性实施例的一个方面，一种扫描设备包括用于照明一部分待扫描文件的照明器。该照明器包括：至少一个光源；光学元件，设置为重新定向由该光源发射的光；以及荧光体材料，设置为拦截被该光学元件重新定向的光的至少一部分。光敏装置设置为接收从该文件反射的光，用于记录该文件的图像。

在该设备中，该光学元件可包括该荧光体材料。

该光学元件可包括由透光材料形成的基底部分以及包括该荧光体材料的层。该基底部分可包括至少一个反射元件，用于重新定向来自该光源的光朝向该文件。该至少一个反射元件可包括在该光学元件的背面的多个槽口。该至少一个反射元件可包括在该光学元件的背面的多个反射漆斑(paint patch)。该基底部分可介于该光源和包含荧光体的层之间。

该至少一个光源可包括发光二极管。