[发明专利]用于行传感器模块的透镜阵列成像光学设备

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及可在扫描仪及复印机中使用的用于行传感器(line sensor)模块的透镜阵列成像光学设备，在该情况下，按照时间顺序逐行地对要扫描或复印的对象进行记录，使得在行传感器的平面中产生上述对象行的图像。

背景技术

行传感器模块被广泛应用于扫描仪及复印机。对要扫描或复印的二维对象(例如，纸制文件)进行按照时间顺序沿与记录行垂直的方向(以下被定义为垂直方向)的逐行记录。记录行的数量决定了扫描对象在垂直方向上的分辨率。可以通过行传感器进行单次拍摄来记录每行，行传感器可包括半导体(CCD或CMOS)像素的行阵列。在行阵列中的像素数量决定了扫描对象在水平方向上的分辨率。分辨率的常规值例如是在水平方向及垂直方向上分别为600点/英寸(dpi)。

耦合至行传感器的成像光学设备在行传感器的平面内产生要扫描的对象的整行的光学图像。为此，要扫描的对象被布置在行成像光学设备的对象平面内，并且行传感器被布置在行成像光学设备的图像平面内。

由棒状透镜的阵列构成的行成像光学设备是公知的。可通过较短的梯度折射率光纤(例如，Selfock^TM透镜阵列)来实现各个棒状透镜。但是，上述梯度折射率纤维透镜极为昂贵。

这些透镜被设计为在行传感器的平面内产生要扫描的对象的非倒转图像。行传感器通常包括被布置为线状阵列的半导体传感器像素(CCD或CMOS)。每个纤维透镜器件分别捕获对象的一部分，例如约为各个透镜的直径三倍的区域。

通过各个单一透镜产生的局部图像以相当大的重叠度被叠加以最终形成扫描对象的图像。

为了适当地叠加上述较多重叠的局部图像，每个局部图像均为非倒转图像，并具有与对象差不多的相同尺寸(放大倍率为1)。

梯度折射率纤维透镜具有较窄的景深。如果要扫描的对象例如仅被提高0.3或0.4mm，就可能就不能够以要求的分辨率来分辨对象的图像。例如当要扫描的对象并非完全平整并且没有闭合扫描仪来使对象平整时，或当要从书籍复印页面而该书籍页面因装订而在书籍的内侧部分抬升时，会产生上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于行传感器模块的低成本透镜阵列成像光学设备，其具有扩展的景深，以提高对要扫描的对象的焦外位置进行避免的误差宽容度。此外，应当避免杂散光。

通过根据权利要求1的用于行传感器的透镜阵列成像光学设备以及根据权利要求13的用于行传感器的透镜阵列成像光学设备实现了上述目的。

参考附图及相关描述，本发明的实施例的细节将变的清楚。

附图说明

提供的附图有助于对实施例的进一步理解，并结合在说明书中构成其一部分。附图示出了实施例，并与说明书一起用于说明实施例的原理。参考下述详细描述，可以更好地理解其他实施例以及实施例的很多设计优点。附图中的元件并不一定按照相对比例绘制。类似的参考标号表示对应的类似部分。

图1示出了透镜阵列成像光学设备，其包括位于对象平面与图像平面之间的第一透镜阵列及第二透镜阵列，以及布置在第一与第二透镜阵列之间的黑遮罩。

图2示出了与图1类似的透镜阵列成像光学设备，并示出了通过黑遮罩以及第二透镜阵列的透镜器件的受限孔来遮挡光束。

图3示出了透镜阵列光学设备，其包括的第一透镜阵列的表面形状被构造为在中间图像平面的位置处产生远心光束(telecentric light beam)。

图4示出了具有两个黑遮罩的透镜阵列成像光学设备。

图5示出了具有三个黑遮罩的透镜阵列成像光学设备。

图6示出了具有两个透镜阵列以及夹置于其间的黑遮罩的透镜阵列成像光学设备的一部分的立体图。

图7示出了具有一个透镜阵列以及用于将由行传感器检测到的图像放大和倒转的装置的透镜阵列成像光学设备。

图8示出了与图7类似的设置。

图9示出了被构造为得到来自对象的远心光的系统。

图10示出了对于图8的构造而言的图像平面中的图像。

图11示出了对于图9的构造而言的图像平面中的图像。

具体实施方式

以下将描述本发明的实施例。必须注意到，以下描述的所有实施例均可以任何方式加以组合，即，并没有对描述的特定实施例彼此之间不能组合的限制。此外，应当注意，图中相同的参考标号表示相同或类似的元件。

应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以实现其他实施例，或者可进行结构和逻辑的改变。因此，以下详细描述并不应被视为限制，本发明的范围由所附权利要求界定。