[发明专利]作为定向线光源用的棱边发射器

说明书

本发明与94.10.27提出的序列号为08/330.152、发明名称为《带帽的棱边发射器》的共同转让及共同未决的美国申请的Mach等人的发明有关。

一般说来，本发明涉及一种棱边发射器，更确切地说，涉及用作线光源的棱边发射器。

许多年来，用于扫描一篇文件的最好光源是荧光灯。图1表示这种荧光灯管。在荧光灯管两端的电极之间产生的高电位差，将使管中的惰性气体如氩击穿。于是将通过管内蒸发和离子化了的水银微滴产生出电流。当汞离子被激励之后重新结合时，便产生紫外辐射。管内涂敷以荧光物质，可将入射的紫外辐射转换为可见光。

荧光灯通常之所以被用作文件扫描设备中的光源，因其相对于其它可行的光源具有低的成本。然而当荧光灯为此目的使用时，具有某些缺陷。最显著地是，荧光灯并不是稳定的光源。它是一种弧光灯，光的输出很大程度取决于电弧、惰性气体和汞蒸汽的局部温度动态。因此，光的强度不仅随其长度有空间变化，而且又随时间变化。这种变化会使被扫描图象的精度降低。而且荧光灯在使用之前要预热，因为必须要由电弧产生的热来使水银的不同液滴汽化并保持均匀分布。此外，荧光灯的体积非常大，并且应当屏蔽，以避免热及杂散光对扫描设备中探测器的影响。

在图2A所示的彩色扫描设备中，问题还要更尖锐。在这种扫描设备中，人们通常需要三种不同的宽波段照明器作光源，以覆盖可见光谱区。为对一区域进行彩色扫描，每一照明器依次对其照射。来自每一照明器的反射被进行测量，以再现该区域的颜色。

荧光灯通常为一些宽波段器件。典型情况下，每支灯中的荧光物质被选择为能够辐射出可见光谱区的红、绿或者蓝色，以使三支灯便能完全覆盖整个可见光谱区。在现有技术的实施例中，三支灯被放在一个光学系统中，以使它们能够完全照明目标上的一条共同扫描线，而且反射光可由探测器进行测量。该系统能够工作，但可能是不精确的、不经济的和复杂的，这是因为除了上面发现的荧光灯所有缺陷之外，每支荧光灯中的荧光物质以不同的速率在老化。这可导致彩色偏差。而且如图2A所示，每支灯产生的光均非定向的。在扫描过程中，人们观察的是特定区域。并未指向该区域的光则被荒废。事实上，这种被荒废的光能量通常趋于产生无用的热。隔热就可能是需要的。

图2B表示现有技术的另一种方法，即使用单一白光荧光灯作为普通扫描设备的光源。在此实例中，反射光束被分束成不同的光路，以便由对不同颜色敏感的探测器分别进行测量。对于不同颜色敏感度方面的不同，可以通过将不同的滤色片加到探测器上而取得。这种方法又一次为荧光灯带来缺陷。

应当指出，激光器或者发光二极管(LED)并不非常适合作宽波段照明器。这是因为不论激光器还是LED都是固有的窄带器件。假如光源是红、绿和蓝色的LED构成，那么对于并非基色的红或绿或蓝的目标区就可能产生颜色偏差。

由上文中应该明白，对于宽波段光源的需求仍然是存在的，这种光源应当是稳定的、空间和时间上均匀的、坚固、高效而紧凑的、比较容易实现的，并且不需要预热周期。此光源最好能以不同的颜色进行照明。

本发明能够提供一种宽波段的定向薄膜线光源，它是稳定的、空间和时间上均匀的、坚固的、高效的、紧凑的，比较容易实现且不需要预热阶段。

而且本发明的至少某些实施例能够以白光或许多颜色进行照明。

该光源是一种薄膜场致发光的棱边发射器，至少在两电极间有一活性薄膜。在此活性薄膜中的掺杂物离子被激励，且当此受激励的离子弛豫时便产生光。通过精心地选择掺杂物离子，便可使此发射的带宽满足提高光源色度学精度的要求。

此活性薄膜横过一表面进行延伸，以在该表面的边缘形成一条发射线。该线光源是非常坚固的，因为它能将薄膜堆块制做在玻璃基片上。打算应用在扫描设备中作光源，该线光源是非常高效的，这是因为其辐射光是往一条与被扫描的目标线重合的窄线发射的。该光源在广阔的温度范围内是固有稳定的。遍及本发明的温度是相当均匀的，而且不需要预热。此外，所产生的光是既在空间又在时间上均匀或单色的，因为薄膜的工艺是均匀的。

此活性薄膜能在具有一定长度和宽度的平面区域内产生辐射，且其长度大于宽度。此活性薄膜的长度设定为此棱边发射器棱边的长度，即设定为此棱边发射器产生的辐射线的长度。沿此辐射线的辐射光基本上是均匀的。