(57)【要約】【課題】本発明は光源を被走査区に集合及び導引する集光構造を提供する。【解決手段】この構造は円弧及び楕円円弧の反射面８３２，８３１を組合せてなり、その表面に反光片を貼付け又は反光材料を塗布することにより被走査面の光強度及び光均一度を改善する。光源８２が発光したとき、固定発光区域において直接被走査面に入射できる他、元来無効のその他方位の光線も円弧及び楕円円弧の反射面８３２，８３１により収集できると共に、光線を所要の被走査区域上に導引した後、さらに被走査区域により感光素子（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ）８５上に現像する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの走査区域、１つのレンズ及び１つの感光素子を備えた映像走査モジュールの集光構造において、
前記集光構造は、
第１の楕円焦点を有する少なくとも１つの楕円円弧反射面と、
１つの円心を有し、この円心が前記第１の楕円焦点と重なる少なくとも１つの円弧反射面と、
前記第１の楕円焦点に位置する少なくとも１つの光源と、を備えてなる映像走査モジュールの集光構造において、
前記光源より射出した光は前記楕円円弧反射面及び前記円弧反射面により前記走査区域に反射された後、前記レンズを介して前記感光素子に集合することを特徴とする映像走査モジュールの集光構造。
【請求項２】
前記映像走査モジュールは接触式映像センサ・モジュールであり、及び／又は、
前記レンズは柱状レンズである、ことを特徴とする請求項１に記載の集光構造。
【請求項３】
前記映像走査モジュールは電荷カップリング・デバイス・モジュールであり、及び／又は、
前記楕円円弧反射面及び前記円弧反射面により前記走査区域に反射された光を前記レンズに反射する、ことを特徴とする請求項１に記載の集光構造。
【請求項４】
前記集光構造はさらにガラスを備え、前記走査区域は前記ガラス上に位置し、又は前記ガラスとある距離を隔て、及び／又は、
前記楕円円弧反射面は第２の楕円焦点を有し、この第２の楕円焦点は前記走査区域、前記ガラスの厚さ、前記ガラスの屈折率の実際の需要に応じて調整される、ことを特徴とする請求項１に記載の集光構造。
【請求項５】
前記集光構造はさらに１つのケーシングを備え、前記楕円円弧反射面及び前記円弧反射面は組立又は一体成形の方式で前記ケーシングに設けられ、及び／又は、
全部又は一部の前記楕円円弧反射面及び前記円弧反射面上で少なくとも１つの反光材料層を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の集光構造。
【請求項６】
前記光源は蛍光ランプ、冷陰極管、キセノン・ランプ又はその他の種類のランプであることを特徴とする請求項１に記載の集光構造。
【請求項７】
少なくとも１つの走査区域、１つのレンズ及び１つの感光素子を備えた映像走査モジュールの集光構造において、
前記集光構造は、
第１の楕円焦点を有する少なくとも１つの楕円円弧反射面と、
前記第１の楕円焦点に位置する少なくとも１つの光源と、を備えてなる映像走査モジュールの集光構造において、
前記光源より射出した光は前記楕円円弧反射面により前記走査区域に反射された後、前記レンズを介して前記感光素子に集合することを特徴とする映像走査モジュールの集光構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査モジュールの集光構造に関し、特に該走査モジュールの走査面へ射出する光通量（Ｌｉｇｈｔ  ｑｕａｎｔｉｔｙ）を向上させる集光構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査器又は多機能事務機（ＭＦＰ）において使用される走査モジュールの作動原理は、光源より発射された光を走査される物体上に照射し、しかる後、レンズを介して光線を電荷カップリング・デバイス（ＣＣＤ）又は相補型モス（ＣＭＯＳ）の感光素子上に集光させ、さらに、光の信号を電気信号に変換してディジタル画素データを発生させることにある。この一般的な光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光ランプ、冷陰極管（冷陰極ランプ、ＣＣＦＬ）又は特殊なランプ、例えばキセノン・ランプ等があげられる。
【０００３】
一般的な映像走査モジュールは２種類に類別される。
【０００４】
即ち、第１類は一組の感光素子、柱状レンズ、光源及びガラスを組合せてなる接触式映像センサ・モジュール(ｃｏｎｔａｃｔ  ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｍｏｄｕｌ；ＣＩＳＭ)であり、そして第２類はセンサ素子、レンズ組、反射鏡組、光源及びガラス等を組合せてなる電荷カップリング・デバイス・モジュール（ＣＣＤＭ）である。
【０００５】
図１は第１類の映像走査モジュールの走査時の見取り図である。この図に示すように、映像走査モジュール組１０は、ガラス１１、光源１２、第１の光反射面１３１、柱状レンズ１４、感光素子１５、回路板１６、及び、ケーシング１７によりなる。この種のランプを光源とする映像走査モジュール組１０は、集光構造において主に円弧状又は曲線状により第１の光反射面１３１の形状を形作る。また、この図に示す構造から分るように、少量の有効光１８１しか直接走査区域１９に射出せず、又は、第１の光反射面１３１でしか走査区域に反射できない。このために多量の無効光１８２を走査区域に導引することができない。
【０００６】
また、図２は図１の映像走査モジュールを改良した後に走査を行ったときの見取図である。この図から分るように、全部の主要素子は凡そ図１と同一であるが、有効光２８１として走査区域２９に反射される光通量を増加するために、特に第１の光反射面２３１の斜上方に平面状又は曲面状の第２の光反射面２３２が加設されているが、無効光２８２の光通量はなお改善の余地がある。
【０００７】
次に図３は前記第２類の映像走査モジュールの走査時の見取図である。この図に示すように、映像走査モジュール組３０は、ガラス３１、光源３２、第１の光反射面３３１、レンズ３４、感光素子３５、回路板３６及び反射鏡組３７により構成される。同様に、この種の映像走査モジュール組３０の集光構造も円弧状又は曲線状を第１の反射面３３１として形作る。従って少数の有効光３８１しか直接走査区域３９に射出せず、又は第１の光反射面３３１でしか走査区域３９に反射できない。このために多量の無効光３８１を走査区域３９に導引することができない。
【０００８】
次に図４は図３の映像走査モジュールを改良した後に走査を行ったときの見取図である。この図から分るように、全部の主要素子は凡そ図３と同一とあるが、有効光４８１が走査区域４９に反射された光通量を増加するために、特に第１の光反射面４３１の斜上方に平面状又は曲面状の第２の光反射面４３２が加設されているが、無効光４８２の光通量はまだ大き過ぎる。
【０００９】
図５は特許文献１（発明の名称：ｌｉｇｈｔ  ｇａｔｈｅｒｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｏｆ  ｓｃａｎｎｅｒ）に記載されている集光構造である。即ち、光源５２より発した光を、先ず、曲面鏡５３１により平行光に変換し、更にその他の平面鏡５３２、凹凸レンズ組５３３、及び映像走査モジュール５０上に設置された反射鏡５３４により、光線が走査区域５９内に進入することができるようにしている。
【００１０】
しかしながら、この種類の集光構造に要する光学素子は比較的多いので、コストが比較的高いばかりでなく、組立の精度も厳格に要求されている。また、この他に最後の一枚の反射鏡が映像走査モジュール５０上に位置している上に光源５２の位置が不動であるので光の強度は光線が経過した距離の平方反比例となり、走査を進行すると、映像走査モジュール５０が光源５２に近寄り又は遠く離れる。従って、このように２種の異なる状況下において、走査区域５９が受ける光の強度も同一でない。最後に言うべきところは、この種の集光構造はランプ両端の光強度が比較的弱い点を考慮していないので、この種の集光構造を利用して走査を行うときに得られる映像品質は所要の品質を満足できない。
【００１１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、特許文献２（発明の名称：自我集光を有する光源素子に応用される走査器）に開示された集光構造である。これら図に示すように、発光ランプ６０（光源）の外面周囲に全反射物質６１を塗布する他に一本のスリット６２のみを残してなる集光構造であり、光ランプ６０の内部に光が発生し、外部へ射出するときに、光線はランプ外壁の全反射物質６１によりランプの内部で往復反射し、最後に残されたスリット６２を通して射出される。また、図６（ｂ）に示すように、この技術は発光ランプ６０の両側に補助光源６３を増加することにより両側の光強度を増加して全体の輝度を一層均一にさせるものである。
【００１２】
ただ、この種の改善方式は全反射物質６１を塗布する他に補助光源を設置しているので、技術コストも相当に高くなり、且つ、光線が発光ランプ６０の内部で往復反射するので、管壁が光のエネルギーを吸収してしまい、これにより発光ランプ６０の温度が増し、モジュールの温度が高くなって変形してしまい、感光素子の成像品質の低下をきたす。又、スリット６２より射出した光の均一度を効果的に制御できないので、この種の集光構造を利用して走査を行うときに得られた映像品質も所要の品質に達することができない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００８０７９６Ａ１号明細書
【特許文献２】台湾特許ＴＷ５６３３３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の説明から分るように、最近の一般的な映像走査モジュールの光源の集光構造では小部分の光線しか走査区に進入することができない。また、その他の技術、例えば特許文献１及び特許文献２の技術は製造コストが高いばかりでなく、その光源品質も完全に高品質走査の要求を満足できない。従って、これら技術は大量生産に応用することができない。
【００１４】
従って、出願人は先行技術の欠点にかんがみ、鋭意試験及び研究を重ねた結果、ついに本発明の映像走査モジュールの集光構造を案出した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の主要アイディアは楕円円弧及び円弧の反射面を利用して光源より射出した光線を被走査区域に収集及び導引し、さらに垂直に散乱して走査モジュール内部に進入させることにより感光素子（ＣＣＤ又はＣＯＭＳ等）が光線を検出して映像に変換させることにある。
【００１６】
本発明は楕円円弧が二つの焦点を有していることを利用して光源がその中の一つの焦点に置かれたとき、この焦点もまた円弧反射面の円心となり、そして楕円円弧の反射面の他の焦点位置は被走査位置及びガラスの屈折反応の如何により設定される。ここで光源より射出した光線を４組に分けると、第１の組の光線は直接他の一焦点に直射し、第２の組の光線は楕円円弧の反射面により他の一焦点に反射し、第３の組の光線は光源より射出されて円弧反射面に当ると円心に反射によりかえされ、再度楕円円弧反射面により他の一焦点に導引され、そして第４の組は無効光線であるが、この組の光線の占める割合は非常に少ない。即ち、楕円円弧の反射面及び円弧反射面の特性を利用した組合せは、効果的に第２、３の組の光線を所要の被走査面に導引し効果的に走査区域の光強度が増加される。
【００１７】
本発明のこの技術は楕円円弧反射面又は円弧反射面上に反射片を貼付け、又は反射材料を塗布することにより反射の光強度を増強することができる。そして両端の輝度の向上に関しては、両端の適当な区域に相対的に高い反射率を有する反射片を置き又は相対的に高い反射率を有する反射材料を塗布して、両端の光線反射率を増加することによりランプ光源の両端が比較的暗い欠点を補償し、全体照射の被走査面照度における均一性を増加する。
【００１８】
また、上記の楕円円弧反射面は直接走査モジュールのケーシングに設計することができ、射出成形時に一緒に完成することができる。また、円弧反射面も射出方式で完成した後、走査モジュールのケーシング上に組み付けることができる。又、本発明の集光構造も両組に拡大することができ、その位置は被走査面の下左右両側にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は添付図面を参照しながら説明することにより一層明らかに理解できる。
【００２０】
図７は本発明による第１の実施形態の映像走査モジュールの集光構造の見取図であり、図中に使用された技術は接触式映像センサ・モジュールを例にあげた技術である。
【００２１】
この図７において、映像走査モジュール７０はガラス（ｃｏｖｅｒ  ｇｌａｓｓ）７１と、光源７２と、楕円円弧反射面７３と、柱状レンズ７４と、感光素子７５と、回路板７６と、ケーシング７７とにより構成される。光源７２は蛍光ランプ、冷陰極管（ＣＣＦＬ）又は特殊ランプ（例えばキセノン・ランプ等）であってもよい。楕円円弧反射面７３は、組付け、接着、ねじ固定、テノン・ジョイント、差し込みクリップ又は一体成形方式でケーシングに取付けてもよい。また、楕円円弧反射面７３には需要に応じて不同の反射率の反光片を貼付け又は不同の反射率の材料を塗布して走査区域７９の照度及び均一度を同一とする需要に適合させることができる。
【００２２】
楕円円弧反射面７３が二つの楕円焦点を有しているので、光源７２はその中の一つに設けることができ、他の一つの楕円焦点は走査区域７９、ガラス７１の厚さ、ガラス７１の屈折率及び映像走査モジュール７０の実際の需要に応じて適当に調整される。
【００２３】
このような設計により、光線７２より射出した光の大部分は楕円円弧反射面の反射を通して別の一つの楕円焦点（つまり走査区域７９）に集中して有効光７８１を形成する。このために無効光７８２の光通量が非常に少なくなる。
【００２４】
言うまでなく、上記の接触式映像センサ・モジュールの例の外に、他の例として電荷カップリング・デバイス・モジュールを使用することができる。
【００２５】
図８は本発明による第２の実施形態の映像走査モジュールの集光構造を示す見取図であり、上記図７の実施形態と違うところは、楕円円弧反射面８３１を使用した他に、さらに円弧反射面８３２を増加したことにある。その内、円弧反射面８３２の円心は楕円円弧反射面の２焦点の内の一焦点と重なる必要がある。この他に、一組の反射鏡組８４２が増加しており、楕円円弧反射面８３１及び円弧反射面８３２によって走査区域８９に反射した光をレンズ８４１に反射する。
【００２６】
このように、上記の設計により、光源８２から射出した光の大部分は楕円円弧反射面８３１及び円弧反射面８３２の反射を通して別の楕円焦点（つまり走査区域８９）に集合し、有効光８８１を形成する。従って無効光の光通量は非常に少ない。また、本実施形態は接触式映像センサ・モジュールにも応用され得る。
【００２７】
図９は本発明の第３の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の構造見取図である。図８の第２の実施形態と違うところは、本実施形態に使用されるものは第２の実施形態の楕円円弧反射面９３１の外にさらに円弧反射面９３２、９３３を加えたことにある。その内、円弧反射面９３２及び９３３の円心はいずれも楕円円弧反射面９３１の中の一焦点に集合しなければならない。そして反射鏡９４２は、楕円円弧反射面９３１及び円弧反射面９３２により走査区域９９に反射された光をレンズ９４１に反射する。
【００２８】
このような設計により、光源９２より射出した光の大部分は楕円円弧反射面９３１及び円弧反射面９３２、９３３を通して他の一つの楕円焦点（つまり走査区域９９）に集合して有効光９８１を形成する。そして無効光の光通量が極めて少ないので、この実施形態はより多い無効光を有効光９８１に変換して走査区域９９の照度を更に向上させる。
【００２９】
本実施形態はＣＣＤＭを例にとっているが、これと同様な技術はやはりＣＩＳＭの場合にも応用され得る。
【００３０】
図１０は本発明の第４の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の構造見取図である。前記三つの実施形態と違うところは、本実施形態が二つの楕円円弧反射面１０３１、１０３２及び二つの円弧反射面１０３３、１０３４を使用したことにあり、その内、円弧反射面１０３３及び１０３４の円心はそれぞれ楕円円弧反射面１０３１、１０３２の中の一焦点と重なり、そして光源１０２１及び１０２２はそれぞれ円弧反射面１０３３及び１０３４の円心に位置している。
【００３１】
このような設計により、光源１０２１、１０２２より射出した光の大部分はそれぞれ楕円円弧反射面１０３１及び円弧反射面１０３３、及び楕円円弧反射面１０３２及び円弧反射面１０３４の反射を通して他の楕円焦点（つまり走査区域１０９）に集合して有効光１０８１を形成する。そして無効光の光通量が極めて少ないので、本実施形態は映像走査モジュールがより高い照度を必要とする場合、二つのランプ光源１０２１、１０２２の集光構造を利用して走査区域１０９の照度をより明るくすることができる。これにより走査速度がより早くなり、ＣＩＳＭの場合に応用され得ることは言うまでもない。
【００３２】
要するに本発明の映像走査モジュールの集光構造は光源を楕円円弧反射面及び円弧反射面の共同円心に置き、楕円円弧反射面及び円弧反射面の反射特性を利用して無効光線を走査区域に収集及び導引することにある。この設計によれば、走査区域の照度が大幅に向上する。また、本発明によれば、ランプ両端の均一度の改善については、両端反射面の反射率の差異を利用して全体の均一度を改善する。また、照度及び均一度を向上することにより、走査速度を早くさせ走査品質を改善する。なお、導光装置は走査モジュールの構造と結合して設計し、射出方式で成形することができるので走査モジュールのコンパクト化及び大量生産に寄与し、大幅に製造コストを低下させることができる。
【００３３】
さて、上記実施形態は本発明の技術的思想をより具体化するために挙げたもので、当然、本発明の技術的範囲はこれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】先行技術の映像走査モジュールが走査するときの見取図。
【図２】図１の映像走査モジュール構造を改良した後に走査を行ったときの見取図。
【図３】先行技術の他種の映像走査モジュールが走査するときの見取図。
【図４】図３の映像モジュール構造を改造した後に走査を行ったときの見取図。
【図５】米国特許出願公開第２００４／００８０７９６Ａ１号明細書により提出された集光構造図。
【図６（ａ）】台湾特許ＴＷ５６３３３９号明細書に開示された集光構造図。
【図６（ｂ）】台湾特許ＴＷ５６３３３９号明細書に開示された集光構造図。
【図７】本発明による第１の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の見取図。
【図８】本発明による第２の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の見取図。
【図９】本発明による第３の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の見取図。
【図１０】本発明による第４の実施形態である映像走査モジュールの集光構造の見取図。
【符号の説明】
【００３５】
１０，２０，３０，４０，５０…映像走査モジュール、７０，８０，９０，１００…映像走査モジュール、６０…発光ランプ、１１，２１，３１，４１…ガラス、６１…全反射物質、１２，２２，３２，４２…光源、６２…スリット、１３１，２３１…第１の光反射面、３３１，４３１…第１の光反射面、５３１…曲面鏡、５３２…平面鏡、５３３…凹凸レンズ組、５３４…反射鏡、６３…補助光線、７３，８３１，９３１…楕円円弧反射面、１０３１，１０３２…楕円円弧反射面、８３２，９３２，９３３…円弧反射面、１０３３，１０３４…円弧反射面、１４，２４，７４…柱状レンズ、３４，４４，８４１，９４１，１０４１…レンズ、１５，２５，３５，４５…感光素子、７５，８５，９５，１０５…感光素子、１６，２６，３６，４６…回路板、７６，８６，９６，１０６…回路板、１７，２７，７７，８７，９７，１０７…ケーシング、３７，４７，８４２，９４２，１０４２…反射レンズ組、１８１，２８１，３８１，４８１…有効光、７８１，８８１，９８１，１０８１…有効光、１８２，２８２，３８２，４８２，７８２…無効光、１９，２９，３９，４９，５９…走査区域、７９，８９，９９，１０９…走査区域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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