KR20120050995A

KR20120050995A - 확산 반사형 조명기

Info

Publication number: KR20120050995A
Application number: KR1020127002973A
Authority: KR
Inventors: 마이클 씨. 메시나
Original assignee: 마이크로스캔 시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2012-05-21
Also published as: CN102472473A; WO2011002636A3; EP2449305B1; CN102472473B; EP2449305A2; EP2449305A4; US8000594B2; WO2011002636A2; US20110002682A1

Abstract

장치는, 한 쌍의 대향하는 만곡된 에지와, 상기 대향하는 만곡된 에지의 대응하는 단점들 사이에 연장되는 한 쌍의 대향하는 길이방향의 에지를 포함하는 만곡된 광반사 면; 각각의 반사면이 상기 만곡된 에지의 대응하는 에지에 부착되는 한 쌍의 반사면; 상기 한 쌍의 길이방향의 에지 중 하나에 연결되어 대향하는 길이방향의 에지 쪽으로 돌출되는 하나 이상의 플랜지; 및 상기 하나 이상의 플랜지 상에 장착된 하나 이상의 광원을 포함한다. 또한 다른 실시예들 및 측면들도 개시되고 청구된다.

Description

확산 반사형 조명기 {DIFFUSE REFLECTIVE ILLUMINATOR}

본 발명은 일반적으로 조명 시스템에 관한 것이며, 특히 하지만 비배타적으로, 확산 반사형 조명기에 관한 것이다.

우선권 주장

본 출원은 특허협력조약(PCT)의 8조에 의거하여 2009년 7월 2일 출원된 미국 특허출원 제12/497,265호에 대해 우선권을 주장한다.

광학 데이터 판독 시스템(optical data-reading system)은 여러 다양한 종류의 항목의 트래킹(tractking)에 있어 중요하고도 아주 흔한 도구가 되었고 머신 비전 시스템(machine-vision system)은 부품 식별 및 검사와 같은 작업(task)에 중요한 도구가 되었다. 광학 데이터 판독 시스템 및 머신 버전 시스템은 모두 광학 심볼(광학 데이터 판독 시스템의 경우) 또는 부품(일반적인 기계 비전 시스템의 경우)의 이차원 디지털 이미지를 캡처한 후, 이미지에 포함된 정보를 추출하기 위해 이미지의 분석을 진행한다. 머신 비전 시스템에 알려진 한 가지 어려움은 카메라가 물체의 정확한 이미지를 취득하는 것을 보장하는 것이며; 카메라가 물체의 정확한 이미지를 취득할 수 없으면, 그 카메라는 이미지를 디코딩하거나 분석하는 데 사용할 수 없거나 그렇게 하는 데 어려움이 있을 수 있다.

정확한 이미지를 취득함에 있어 어려운 점 중 하나는 이미지화되는 물체의 적절한 조명을 보장하는 것이다. 조명이 잘못된 타입이거나 비균일성과 같은 문제가 있을 때는 언제나 문제가 발생할 수 있다. 조명기는 광학 데이터 판독 시스템 및 머신 비전 시스템을 위한 조명을 제공하기 위해 존재하지만, 알려진 단점을 가지고 있다. 기존의 조명기는 대개 둥글어서, 필요한 것보다 크게 만들어지고 제조가 어렵다. 둥근 형태는 또한 조명 패턴을 이미저(imager)의 시야와는 다른 형태로 만드는 데, 이것은 조명의 불균일을 초래할 수 있으며, 특히 이미지의 에지 근방에서 그러하다. 다른 종류의 기존 조명기는 이러한 단점 중 일부를 감소시킬 수는 있지만 그 대부분 또는 전부를 극복하지는 못한다.

아래의 도면을 참조하여, 비제한적이고 총망라한 것은 아닌 본 발명의 실시예를 설명하며, 유사한 도면부호는 특별히 명시하지 않는 한 여러 도면에서 걸쳐 유사한 부분을 가리킨다.
도 1a는 조명기 실시예의 전개 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 조명기 실시예의 조립 사시도이다.
도 2a는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 조명기 실시예의 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 단면선 B-B에서 본, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 조명기 실시예의 정면도이다.
도 2c는 도 2a의 단면선 C-C에서 본, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 조명기 실시예의 하면도이다.
도 2c는 하부 커버를 포함하는 다른 조명기 실시예의 측면도이다.
도 3a?도 3c는 다른 조명기 실시예의 하부의 평면도이다.
도 4a?도 4f는 다른 조명기 실시예의 측면도이다.
도 5a?도 5c는 조명기용 플랜지의 여러 다른 실시예의 측면도이다.
도 6은 실시예의 조명기를 포함하는 이미징 시스템의 개략도이다.

확산 반사형 조명을 위한 장치, 시스템 및 방법의 실시예를 설명한다. 아래의 설명에서는 본 발명의 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 세부사항을 설명한다. 그러나, 해당 기술분야의 당업자는 그러한 세부사항 중 하나 이상이 없거나, 다른 방법, 구성요소, 재료 등을 사용하여도 본 발명을 실시할 수 있음을 알 것이다. 다른 경우에, 주지의 구성, 재료, 또는 동작은 상세하게 보여주거나 설명하진 않지만 그렇더라도 본 발명의 범위에 속한다.

본 명세서 전체에서 "일 실시예" 또는 "실시예"라고 표현한 부분은, 해당 실시예와 관련하여 설명한 구체적인 특징, 구성, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 표현은 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니다. 또한, 구체적인 특징, 구성, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 함께 조명기(100)의 실시예를 나타내며, 도 1a는 전개도이고, 도 1b는 조립도이다. 조명기(100)는 만곡된 에지(curved edge)(103, 105)에 의해, 또한 길이방향의 에지(107, 109)에 의해 둘러싸인 만곡된 광반사 면(curved light-refecting surface)(102)(이하, "만곡된 면" 또는 단순히 "면"이라고도 한다)을 포함한다. 이 애플리케이션의 경우에, "만곡된 에지"는 일직선(single straight line)이 아닌 모든 에지를 포함하고, 매끈하면서 연속적인 곡선은 물론 연속적이든 아니든 다수의 직선 또는 비직선 부분으로 이루어진 곡선을 제한 없이 포함한다. 예시된 실시예에서, 만곡된 면(102)은 오목하지만, 다른 실시예에서는 볼록하거나 오목형과 볼록형의 어떤 조합일 수 있다.

만곡된 에지(103)에는 엔드캡(end cap)(104)이 부착되는 반면, 만곡된 에지(105)에는 엔드캡(108)이 부착된다. 길이방향의 에지(107)에는 플랜지(112)가 결합되어 에지(107)로부터 대향하는 길이방향의 에지(109) 쪽으로 돌출된다. 마찬가지로, 길이방향의 에지(109)에는 플랜지(114)가 결합되어 대향하는 길이방향의 에지(107) 쪽으로 돌출된다. 도 1a 및 도 1b에서는 볼 수 없지만, 플랜지(112, 114)의 측면 상에는 면(102)을 향하는 광원(118)이 장착되어 있다(예컨대, 도 2a?도 2c 참조). 만곡된 광반사 면(102)에는 선택적인 이미징 애퍼처(imaging aperture)(116)가 형성될 수 있다.

각각의 길이방향의 에지(107, 108)는 만곡된 에지(103)의 단점(endpoint)에서 대응하는 만곡된 에지(105)의 단점으로 연장되어 면(102)을 형성한다. 도시된 실시예에서, 만곡된 에지(103, 105)는 모두 크기와 형태가 동일하고, 길이방향의 에지(107, 109)는 직선인데, 이는 면(102)의 형태가 실질적으로 오른쪽 반원이 개방된 기둥(open right semi-circular cylinder)과 같다는 것을 의미한다. 달리 말해서, 예시된 실시예에서 만곡된 광반사 면(102)은, 만곡된 에지(105)에 도달하거나 만곡된 에지(105)가 될 때까지 공간에 걸쳐 직선으로 바뀌는 만곡된 에지(103)로부터 생긴다. 그러나 다른 실시예에서, 만곡된 에지(103, 105)는 반원형 이외의 다른 형태일 수 있고(도 4a?도 4e 참조), 또 다른 실시예에서는 만곡된 에지(103, 105)가 동일한 크기 및/또는 형태일 필요도 없고, 길이방향의 에지(107, 109)이 동일한 크기 및/또는 형태일 필요도 없다.

엔드 캡(104, 108)은 만곡된 에지(103, 105)에 부착되어 만곡된 광반사 면(102)의 개방 단(open end)을 실질적으로 덮어야 한다. 예시된 실시예에서, 엔드 캡(104, 108)은 실질적으로 단면 형태가 만곡된 면(102)의 개방 단과 동일하지만, 다른 실시예에서, 엔드 캡(104, 108)은 개방 단과 정확히 동일한 형태일 필요는 없다. 예를 들면, 엔드 캡(104, 108)은 실질적으로 만곡된 면(102)을 덮는 한, 그 중 하나 또는 모두가 정사각형일 수 있다.

도 2a는 조명기(100)의 측면도를 나타낸다. 예시된 실시예에서, 만곡된 광반사 면(102)은 측면에서 볼 때 단면이 반원형이고(즉, 만곡된 에지(103, 105)가 모두 반원형임), 이것이 만곡된 면(102)이 오른쪽이 개방된 반원형의 기둥과 유사한 형태가 되게 한다. 도시된 실시예에서, 만곡된 면(102)은 박판(lamina)을 적절한 형태로 굽혀서 면(102)의 원하는 형태를 만든다. 일 실시예에서, 박판은 금속 시트(sheet metal)일 수 있지만, 다른 실시예에서 박판은 플라스틱 또는 일종의 합성물의 시트와 같은 다른 재료로 이루어진다. 또 다른 실시예에서, 면(102)은 다르게 형성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 면(102)은 금속, 플라스틱, 목재, 또는 일종의 합성물의 고체 블록(solid block)을 기계 가공하여 이루어질 수 있다.

만곡된 광반사 면(102)은 광원(118)으로부터의 입사광을 반사 및/또는 확산하도록 구성된다. 만곡된 면(102)은 높이(H) 및 폭(W)을 가지며, 이 둘은 구체적인 애플리케이션과 그 요건에 기초하여 선택된다. 일정한 애플리케이션에서, 만곡된 면(102)은 또한 색상, 질감(texture) 및 반사율과 같은, 적절한 물리 및/또는 광학 특성을 가져 원하는 반사 및 확산이 일어나게 하여야 한다. 일 실시예에서, 면(102)의 물리 및/또는 광학 특성은 광원(118)의 광학 특성을 강화하거나 보충하도록 맞춰질 수 있으며, 다른 실시예에서 면(102)의 물리 및/또는 광학 특성은 광원(118)에 의해 방출된 광의 광학 특성을 변경하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 광원(118)이 백색 광을 방출하는 실시예에서, 만곡된 광반사 면(102)에 적절하게 유색의 코팅을 적용함으로써, 광원(118)으로부터의 백색 광은 개구(120)를 통해 조명기를 빠져나가는 광의 색상이 백색이 아니게 필터링될 수 있다.

면(102)을 이루는 재료는, 일단 만곡된 광반사 면(102)이 형성되면 추가적인 처리가 필요 없도록, 적절한 물리 및/또는 광학 특성을 이미 가지고 있을 수 있다. 예를 들면, 주형(mold) 주위에서 박판을 굽혀서 면(102)을 형성하는 실시예에서, 박판은 이미 적절한 색상, 질감 및 반사율을 가지는 플라스틱으로 이루어질 수 있는데, 이는 면을 형성한 후에 그 면에 대해 추가로 해야할 것이 없다는 것을 의미한다. 만곡된 면(102)이 금속으로 형성되는 경우와 같이, 재료가 요구되는 색상, 반사율, 또는 질감을 가지지 않는 다른 실시예에서는 나중에 만곡된 광반사 면(102)에 적절한 물리 및/또는 광학 특성을 부여하기 위해 추가적인 처리가 필요할 수 있다. 일 실시예에서, 페인트와 같은 코팅이 그 면에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 처리는 정확한 물리 및/또는 광학 특성을 가진 재료의 시트를 만곡된 광반사 면(102) 상에 놓고 접착제로 고정하는 것일 수 있다.

플랜지(112)는 폭(F)을 가지고 길이방향의 에지(107)에 연결되고 에지(107)로부터 대향하는 길이방향의 에지(109) 쪽으로 돌출된다. 마찬가지로, 다른 플랜지(114)는 폭(F)을 가지고 길이방향의 에지(109)에 연결되고 대향하는 길이방향의 에지(107) 쪽으로 돌출된다. 도시된 실시예에서, 플랜지(112, 114)의 측면 상에는 면(102)을 향하는 광원(118)이 장착되어 있다. 일 실시예에서, 플랜지(112, 114)는 면(102)과 일체로 형성될 수 있는데, 이는 면(102)과 플랜지(112, 114)가 일체 성형(single piece)의 재료로 형성된다는 것을 의미한다. 다른 실시예에서, 플랜지(112, 114) 중 하나 또는 둘 다는 면(102) 또는 면(102)을 형성하는 재료에, 접착제, 패스너(fastener), 용접, 납땜, 브레이징(braising) 등을 포함하는 다양한 방법에 의해, 부착되는 별개의 부분(separate piece)일 수 있다.

조명기(100)가 동작하는 동안에, 광원(118)은 만곡된 면(102)에 입사하는 광을 방출한다. 각각의 광원(118)으로부터의 광은, 면(102)에 부딪침에 따라, 균일한 확산 광이 개구(120)를 통해 조명기(100)를 빠져나가도록 반사 및 확산된다.

도 2b는 조명기(100)의 측 단면도를 나타낸다. 만곡된 광반사 면(102)은 길이(L)를 가지는데, 이는 만곡된 에지(103, 105)가 L 만큼 떨어져 있다는 것을 의미하고; 조명기(100)가 높이(H) 및 폭(W)을 가지기 때문에, 길이(L)은 애플리케이션의 요건에 기초하여 선택될 수 있다. 엔드 캡(104)은 반사면(106)을 포함하고 엔드 캡(108)은 반사면(110)을 포함한다. 엔드 캡(104, 108)은, 서로 평행하거나 실질적으로 평행하고 서로 마주보는 반사면(106, 110)을 가지는 면(102)의 만곡된 에지에 부착된다. 따라서 반사면(106)과 반사면(110)은 또한 대략 거리 L 만큼 떨어져 있다. 그러나 다른 실시예에서, 반사면(106, 110)은 평행일 필요는 없고, 서로에 대해 비스듬할 수 있다.

일 실시예에서, 반사면(106, 110)은 미러이지만, 다른 실시예에서 반사면(106, 110)은 반사율이 미러와 같거나 미러보다 작은 다른 종류의 면일 수 있다. 일 실시예에서, 반사면(106, 110)은 첫 번째 면 미러인데, 이는 그 반사면이 입사광이 최초로 만나는 면이어야 한다는 것을 의미한다. 다른 실시예에서는 다른 종류의 미러를 사용할 수 있다. 반사면(106)과 반사면(110)은 다른 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 엔드 캡(104, 108)이 금속인 경우, 반사면(106, 110)은 각 엔드 갭의 적당한 표면을 연마함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들면, 각 엔드 캡의 적당한 표면에 반사성 재료의 시트를 고정하거나 분사함으로써, 반사 코팅이 엔드 캡(104, 108)에 적용될 수 있다. 또 다른 실시예에서 전해 도금과 같은 더욱 복잡한 방법이 사용될 수도 있다.

플랜지(112, 114)는 반사면(106)과 반사면(110) 사이의 만곡된 면(102)의 전체 길이(L)에 걸쳐 연장된다. 광원(118)은 플랜지(112, 114) 상에, 광원에 전력을 전달하는 공급부(provision)와 함께, 위치된다. 광원(118)의 종류와 수는 사용된 광원의 종류는 물론 해당 애플리케이션의 전력 요건과 색상 및 균일성과 같은 원하는 광 특성에 따라 달라질 것이다. 일 실시예에서, 광원(118)은 발광 다이오드(LED)일 수 있지만, 다른 실시예에서 광원(118)은 백열 또는 할로겐 전구와 같은 다른 종류의 광원일 수 있다. 또 다른 실시예에서 광원(118)은 모든 동일한 종류일 필요는 없고, 대신에 두 이상의 다른 종류의 광원의 조합을 포함할 수 있다. 광원들 간의 간격은 대체로 광원(118)의 수와, 광원(118)이 장착되는 플래지 또는 플랜지들의 길이에 따라 달라질 것이다. 예시된 실시예는 광원(118)이 간격(s)을 두고 균일하게 떨어져 있지만, 다른 실시예에서 광원(118)은 반드시 균일하게 간격을 두고 있을 필요는 없다.

도 2c는 조명기(100)의 하면도를 나타낸다. 엔드 캡(104, 108)들은 모두 반사면(106, 110)이 서로를 향하고 대략 거리 L의 간격을 두고 만곡된 면(102)에 부착되어 있다. 예시된 실시예에서, 각각의 플랜지(112, 114)는 동일한 폭(F)을 가지고 실질적으로 반사면(106, 110)들 사이의 전체 거리 L에 걸쳐 있다. 다른 실시예에서, 플랜지(112, 114)들은 반드시 동일 폭(F)일 필요는 없고, 대신에 상이한 길이를 가질 수 있다(도 3c 참조). 또 다른 실시예에서, 플랜지(112, 114)들은 상이한 구성을 가질 수 있고(도 5a?도 5c 참조), L보다 작은 길이를 가질 수도 있으며, 반드시 동일한 길이 L일 필요도 없고, 대신에 상이한 길이를 가질 수 있다(도 3c 참조). 다른 실시예에서, 단일 플랜지 대신에 반사면(106)과 반사면(110) 사이의 거리에 걸쳐 여러 개의 개별 플랜지를 가지는 것도 가능하다. 또 다른 실시예는 플랜지(112, 114)들 중에 단 하나만을 포함할 수 있고, 존재하는 플랜지의 길이 는 길이 L 보다 길거나 짧을 수 있다.

도 2d는 조명기(150)의 다른 실시예의 측면도를 나타낸다. 조명기(150)는 대분분의 점에서 조명기(100)와 유사하다. 주요 다른 점은, 조명기(150)가 개구(120)를 통해 조명기 내로 오염 물질 또는 다른 물체가 들어와서 내부의 구성요소를 손상시키는 것을 방지하기 위해 조명기의 하부에 걸쳐 커버(122)를 포함한다는 것이다. 예시된 실시예에서는 커버(122)를 플랜지(112, 114)의 외측에 장착하는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 커버(122)를 플랜지의 내측에 또는 조명기의 다른 부분에 장착할 수도 있다. 일 실시예에서 커버(122)는 조명기의 광학 균일성을 손상시키는 것을 회피하기 위해 투명하고 매우 얇지만, 다른 실시예에서, 커버(122)의 두께는 더 두껍거나 더 얇을 수 있고, 커버(122)는 추가적인 확산을 제공하기 위해 반투명 재료(translucent material)로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 커버(122)는 내부, 외부, 또는 내부와 외부 양쪽에 반사방지 코팅(anti-reflective coating)을 포함할 수 있다.

도 3a?도 3c는 조명기의 여러 다른 실시예를 나타낸다. 도 3a는 대부분의 점에서 조명기(100)와 유사한 조명기(300)를 나타낸다. 조명기(300)와 조명기(100)의 주요 차이점은, 조명기(300)에 이미징 애퍼처가 없다는 것이다. 조명기(300)는, 조명기가 이미징 장치와는 별개인 독립형의 유닛(stand-alone unit)인 애플리케이션에 사용될 수 있다. 도 3b도 또한 대부분의 점에서 조명기(100)와 유사한 조명기를 나타낸다. 조명기(325)와 조명기(100)의 주요 차이점은, 조명기(325)에 다수의 이미징 애퍼처가 존재한다는 것이다. 이들은 만곡된 면(102)의 중심선 상에 또는 근처에(예컨대, 정점(vertex) 또는 첨점(cusp)에 또는 그 근처에) 위치된 애퍼처(326)뿐 아니라, 면(102)의 정점 또는 첨점을 벗어나 위치된 애퍼처(328)를 포함한다. 도 3c은 대부분의 점에서 조명기(100)와 유사한 또 다른 조명기(350)를 나타낸다. 조명기(350)와 조명기(100)의 주요 차이점은, 조명기(350)에서 플랜지(352, 354)들의 길이가 다르고 반사면(106, 110)들 사이의 전체 거리에 걸쳐 있지 않다는 것이다. 물론, 조명기(300, 325, 350) 중 어느 것이든, 형태가 도 4a?도 4e에 도시된 것 중 어느 만곡된 면을 가질 수 있고, 또한 조명기(300, 325, 350)의 형상(feature)은 서로 결합할 수 있다.

도 4a?도 4f는 조명기의 여러 다른 실시예의 단면도이다. 도 4a는, 만곡된 면(402)의 두 개의 만곡된 에지가 반타원이고 중심선(401)에 대해 대칭되어, 만곡된 면(402)을 중심선과 일직선을 이루는 정점 또는 첨점(404)을 가지는 오른쪽이 개방된 반타원 기둥으로 만드는 실시예를 나타낸다. 도 4b는, 만곡된 면(406)의 두 개의 만곡된 에지가 포물선이고 중심선(401)에 대해 대칭되어, 만곡된 면(406)을 중심선과 일직선을 이루는 정점 또는 첨점(408)을 가지는 오른쪽이 개방된 포물선 기둥으로 만드는 실시예를 나타낸다. 도 4c는, 만곡된 면(410)의 만곡된 에지들이 정사각형이고 중심선(401)에 대해 대칭되어, 만곡된 면(410)을 중심선과 일직선을 이루는 정점 또는 첨점(412)을 가지는 오른쪽이 개방된 정사각형 기둥으로 만드는 실시예를 나타낸다. 도 4d는, 만곡된 면(414)의 두 개의 만곡된 에지가 다면적이고(faceted)(즉, 복수의 선분으로 구성되고) 중심선(401)에 대해 대칭되어, 만곡된 면(414)을 중심선과 일직선을 이루는 정점 또는 첨점(416)을 가지는 오른쪽이 개방된 다면체 기둥으로 만드는 실시예를 나타낸다.

도 4e는, 만곡된 면(418)의 만곡된 에지들이 비스듬한 포물선(skewed parabola)이고 중심선(401)에 대해 대칭이 아니어서, 만곡된 면(418)을 중심선에서 벗어난 정점 또는 첨점을 가지는 오른쪽으로 비스듬한 포물선 기둥으로 만드는 실시예를 나타낸다. 끝으로, 도 4f는, 만곡된 면(418)의 만곡된 에지들이 복합 곡선(compound curve)이며, 나타낸 바와 같이 중심선(401)에 대해 대칭이고 두 개의 첨점(426, 428)을 가지는 M자형 곡선(44)인 실시예를 나타낸다. 복합 곡선을 가지는 다른 실시예에서, 곡선은 반드시 중심선(401)에 대해 대칭일 필요는 없다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 복합 곡선은 도 4e에 나타낸 바와 같이 비스듬하거나, 첨점(426, 428)들이 반드시 동일한 높이일 필요는 없다.

도 4a?도 4f는 만곡된 면에 대한 가능한 형태를 총망라한 카탈로그를 제공하기 위한 것은 아니다. 다른 실시예에서는 도시된 것 이외의 다른 형태들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다른 실시예에서는 임의의 다항 함수(polynomial function)를 사용하여 만곡된 면을 형성할 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 지수, 로그 또는 쌍곡선 함수와 같은 다른 종류의 함수를 사용할 수도 있다.

도 5a?도 5c는 조명기의 다른 실시예에 사용될 수 있는 플랜지의 다른 실시예를 나타낸다. 도 5a는 플랜지(504)가 만곡된 면(102)에 연결되는 실시예(500)를 나타낸다. 예시된 실시예에서 플랜지(504)는 실질적으로 평탄하고 만곡된 면(102)의 길이방향의 에지로부터 돌출된다. 플랜지(504)는 폭(F)을 가진다. 일반적으로 W는 광원(118)으로부터의 직접 광이 개구(120)를 통해 빠져나가지 않는 크기로 정해질 수 있고(예컨대 도 2a 참조); 다시 말해, 폭(F)은, 조명기를 빠져나가는 모든 광은 만곡된 광반사 면(102)에 의해 반사되고 확산된 광이고 개구(120)를 빠져나가는 광은 어느 것도 광원(118)으로부터 바로 오지 않도록, 크기가 정해진다.

도 5b는, 플랜지(504)가 위로 향한 부분(upturned portion)(508)을 가진 자유 에지(즉, 만곡된 면(102)에 연결되지 않은 에지)를 가지는 다른 플랜지 실시예(525)를 나타낸다. 위로 향한 부분(508)은 광원(118)으로부터의 광이 개구(120)(예컨대, 도 2a 참조)를 통해 조명기를 바로 빠져나가지 못하게 도울 수 있다. 위로 향한 부분(508)이 존재함으로써, 플랜지의 폭(F)을 줄일 수 있으면서도 광원(118)으로부터의 광이 바로 조명기를 떠나는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 위로 향한 부분(508)은 플랜지의 전체 길이를 따라 뻗어 있을 수 있지만, 다른 실시예에서 위로 향한 부분(508)은 프랜지의 길이의 부분들을 따라서만 존재할 수도 있다.

도 5c는 플랜지(504)가 자유 에지(즉, 만곡된 면(102)에 연결되지 않은 에지)에 또는 그 근처에 위치한 배플(baffle)(512)을 가지는 플랜지 실시예(550)를 나타낸다. 일 실시예에서, 배플(512)는 불투명한 재료로 이루어질 수 있지만, 다른 실시예에서 배플(512)은 반투명 또는 투명한 재료로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 배플(152)은 불투명, 반투명 또는 투명한 재료 중 둘 이상의 조합으로 이루질 수 있다. 배플(512)의 크기, 위치 및 재료 선택을 적절하게 함으로써, 배플(512)은 광원(118)으로부터의 광이 개구(120)(예컨대, 도 2a 참조)를 통해 조명기에서 바로 빠져나가는 것을 방지할 수 있도록 도와준다. 배플(512)의 존재는 플랜지의 폭(F)을 줄일 수 있도록 하면서도 광원(118)으로부터의 광이 조명기를 바로 떠나는 것을 여전히 방지할 수 있게 해준다. 일 실시예에서, 배플(512)은 플랜지의 전체 길이를 따라 뻗어 있을 수 있지만, 다른 실시예에서 배플(512)은 프랜지의 길이의 일부분을 따라서만 존재할 수 있다.

도 6은 조명기(100)를 포함하는 이미징 시스템(600)을 나타내며, 다른 실시예의 이미징 시스템(600)은 본 명세서에 기술한 다른 조명기 중 어느 것으로 대체할 수 있음은 물론이다. 이미징 시스템(600)은 조명기(100) 및 카메라(604)가 내부에 위치한 하우징(602)을 포함한다. 카메라(200)와 조명기(100) 외에, 이미징 시스템(600)은 이미지 센서(610)에 연결된 신호 컨디셔너(signal conditioner)(612), 신호 컨디셔너(612)에 연결된 프로세서(614), 및 프로세서(614)에 연결된 입출력 유닛(616)을 포함한다. 도시되지 않았으나, 내부 또는 외부 전원공급장치가 하우징(602) 내의 구성요소들에 전력을 공급한다. 일 실시예에서, 이미징 시스템(600)은 작은 휴대형 핸드헬드 시스템일 수 있지만, 다른 실시예에서 이미징 시스템(600)은 고정 장착형(fixed-mount) 이미징 시스템일 수 있다.

조명기(100)는 하우징(602) 내부에 개구(120)가 조명 및 이미지화될 물체를 향하도록 위치된다. 예시된 실시예에서, 조명 및 이미지화될 물체는 면(620) 상의 바코드 또는 매트릭스 코드(618)와 같은 광학 심볼이지만, 다른 실시예에서 상기한 물체는 머신 비전 검사를 받는 부품의 일부 또는 표면일 수 있다. 만곡된 면(102)은 하우징(602)의 내부로 연장되고 그 첨점 또는 정점 근처에 이미징 애퍼처(116)를 포함한다. 전원이 광원(118)에 공급될 때, 광원(118)으로부터의 광이 만곡된 광반사 면(102)에 입사하고, 그러면 만곡된 광반사 면(102)은 그 광을 반사 및 확산시켜 개구(120) 쪽으로 향하게 하며, 개구(120)에서 광은 조명기를 빠져나가 물체(618) 및/또는 표면(620)에 떨어진다.

카메라(604)는 이미지 센서(610)에 연결된 광학기(609)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학기(608)는 하나 이상의 반사 렌즈를 포함하지만, 다른 실시예에서 광학기(608)는 하나 이상의 굴절성, 반사성 또는 회절성 광학기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 센서(610)는 CMOS 이미지 센서를 포함하지만, 다른 실시예에서 CCD와 같은 다른 종류의 이미지 센서를 사용할 수 있다. 카메라(604)와 광학기(608)는, 광학기(608)가 만곡된 면(102) 내의 이미징 애퍼처(116)와 광학적으로 정렬되도록 하우징(602) 내에 위치한다. 광학기(608)와 이미징 애퍼처(116)의 광학적 정렬은, 광학기(608)가 물체(618)의 이미지의 초점을 이미지 센서(610) 상에 맞출 수 있도록 해주고, 이미지 센서(610)가 물체(618)의 이미지를 캡처할 수 있게 하는 한편 동시에 조명기(100)가 그 물체를 조명할 수 있게 한다.

신호 컨디셔너(612)는 이미지 센서(610)에 연결되어 이미지 센서(610) 내의 화소 어레이로부터 신호를 수신하여 컨디셔닝한다. 다른 실시예에서, 신호 컨디셔너(612)는 필터, 증폭기, 오프셋 회로, 자동 이득 제어부, 아날로그-디지털 변환기(ADC), 디지털-아날로그 변환기(DAC) 등의 각종 신호 컨디셔닝 구성요소를 포함할 수 있다. 프로세서(614)는 신호 컨디셔너(612)에 연결되어 이미지 센서(610)의 화소 어레이 내의 각 화소에 대응하는 컨디셔닝된 신호를 수신한다. 프로세서(614)는 프로세서와 메모리는 물론, 이미지 데이터를 처리하여 최종 디지털 이미지를 생성하고 그 최종 이미지를 분석 및 디코딩하기 위한 논리회로(logic) 또는 명령어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(614)는 범용 프로세서일 수 있지만, 다른 실시예에서 프로세서(614)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 또는 FPGA(Field-Programmable Gate Array)일 수 있다.

입출력 회로(616)는, 이미지 데이터 또는 디코딩된 정보를 저장, 표시, 추가 처리할 수 있거나, 아니면 사용할 수 있는 다른 구성요소(도시되지 않음)에, 상기한 이미지 데이터 또는 디코딩된 정보를 송신하기 위해 프로세서(614)에 연결되어 있다. 특히, 입출력 회로(616)는 프로세서, 메모리, 저장소(storage), 및 하나 이상의 다른 컴퓨터, 디스플레이 또는 기타 구성요소에 대한 유선 또는 무선 연결을 포함할 수 있다.

예시된 실시예에서, 요소 612, 614, 616은 카메라(601) 및 조명기(100)와 함께 수용되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서, 요소 612, 614, 616은 하우징(602)의 외부에 위치할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 요소 612, 614, 616 중 하나 이상이 이미지 센서(610)에 통합될 수 있다.

요약서에 기재된 내용을 비롯하여, 본 발명의 예시된 실시예에 대한 이상의 설명은, 본 발명을 총망라하거나 개시된 바로 그 형태로 한정하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서는 설명을 위해 본 발명의 구체적인 실시예, 및 본 발명의 예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자라면, 본 발명의 범위 내에서 여러 동등한 변경이 가능함을 알 것이다. 이러한 변경은 이상의 상세한 설명에 비추어 본 발명에 대해 이루어질 수 있다.

아래의 청구항들에 사용된 용어는 본 발명을 명세서와 청구항에 개시된 구체적인 실시예에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 더 정확히 말하면, 본 발명의 범위는 전적으로 아래의 청구항들에 의해 정해지며, 청구항 해석에 대해 확립된 원칙(established doctrine)에 따라 해석되어야 한다.

Claims

한 쌍의 대향하는 만곡된 에지와, 상기 대향하는 만곡된 에지의 대응하는 단점들 사이에 연장되는 한 쌍의 대향하는 길이방향의 에지를 포함하는 만곡된 광반사 면;
각각의 반사면이 상기 만곡된 에지의 대응하는 에지에 부착되는 한 쌍의 반사면;
상기 한 쌍의 길이방향의 에지 중 하나에 연결되어 대향하는 길이방향의 에지 쪽으로 돌출되는 하나 이상의 플랜지; 및
상기 하나 이상의 플랜지 상에 장착된 하나 이상의 광원
을 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 광반사 면의 상에 광확산 코팅(light-diffusing coating)을 가지는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 반사면은 평면이고 서로 평행인, 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 대항하는 길이방향의 에지는 동일 평면상에 있는(co-planar), 장치.
제1항에 있어서,
상기 광반사 면 내에 이미징 애퍼처를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 광반사 면은 매끈하고 연속적인, 장치
제1항에 있어서,
상기 만곡된 면은 다면적인(faceted), 장치.
제1항에 있어서,
상기 대향하는 만곡된 에지의 형태는 반원, 포물선, 쌍곡선, 반타원 또는 비스듬한 포물선 중 하나인, 장치.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은 하나 이상의 전구 또는 발광 다이오드(LED)를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 플랜지의 자유 단(free end)은 상기 플랜지의 나머지에 대해 비스듬히 구부러진, 장치.
제1항에 있어서,
상기 플랜지의 자유 단에 또는 그 근처에 위치한 배플을 더 포함하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 배플은 투명, 반투명 또는 불투명인, 장치.
한 쌍의 대향하는 만곡된 에지와, 상기 대향하는 만곡된 에지의 대응하는 단점들 사이에 연장되는 한 쌍의 대향하는 길이방향의 에지를 포함하고, 그 안에 이미징 애퍼처를 가지는 만곡된 광반사 면;
각각의 반사면이 상기 만곡된 에지의 대응하는 에지에 부착되는 한 쌍의 반사면;
상기 한 쌍의 길이방향의 에지 중 하나에 연결되어 대향하는 길이방향의 에지 쪽으로 돌출되는 하나 이상의 플랜지; 및
상기 하나 이상의 플랜지 상에 장착된 하나 이상의 광원
을 포함하는 발광 장치; 및
상기 발광 장치에 연결되고, 상기 이미징 애퍼처에 광학적으로 연결되는 이미징 광학기를 포함하는 카메라
를 포함하는 시스템.
제13항에 있어서,
상기 광반사 면 상에 광확산 코팅을 가지는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 광확산 면은 매끈하고 연속적인, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 만곡된 면은 다면적인(faceted), 시스템.
제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 반사면은 평면이고 서로 평행인, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 한 쌍의 대향하는 길이방향의 에지는 동일 평면상에 있는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 대향하는 만곡된 에지의 형태는 반원, 포물선, 쌍곡선, 반타원 또는 비스듬한 포물선 중 하나인, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은 하나 이상의 전구 또는 발광 다이오드(LED)를 포함하는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 카메라에 연결된 신호 컨디셔닝 회로를 더 포함하는, 시스템.
제21항에 있어서,
상기 신호 컨디셔닝 유닛 및 상기 카메라에 연결된 이미지 프로세서를 더 포함하는 시스템.
제22항에 있어서,
상기 프로세서에 연결된 입출력 유닛을 더 포함하는 시스템.
한 쌍의 대향하는 만곡된 에지와, 상기 대향하는 만곡된 에지의 대응하는 단점들 사이에 연장되는 한 쌍의 대향하는 길이방향의 에지를 포함하는 만곡된 광반사 면을 형성하는 단계;
한 쌍의 반사면을 상기 만곡된 에지의 대응하는 에지에 부착하는 단계;
상기 한 쌍의 길이방향의 에지 중 하나에, 대향하는 길이방향의 에지 쪽으로 돌출되는 하나 이상의 플랜지를 형성하는 단계; 및
상기 하나 이상의 플랜지 상에 하나 이상의 광원을 장착하는 단계
를 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 광반사 면 상에 광확산 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 한 쌍의 반사면은 평면이고 서로 평행인, 방법.
제24항에 있어서,
상기 한 쌍의 대항하는 길이방향의 에지는 동일 평면상에 있는, 방법.
제24항에 있어서,
상기 만곡된 광확산 면 내에 이미징 애퍼처를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 광반사 면은 매끈하고 연속적인, 방법.
제24항에 있어서,
상기 만곡된 면은 다면적인(faceted), 방법.
제24항에 있어서,
상기 대향하는 만곡된 에지의 형태는 반원, 포물선, 쌍곡선, 반타원 또는 비스듬한 포물선 중 하나인, 방법.
제24항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은 하나 이상의 전구 또는 발광 다이오드(LED)를 포함하는, 방법.
제24항에 있어서,
상기 플랜지의 자유 단을 상기 플랜지의 나머지에 대해 비스듬히 구부리는 단계를 더 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 플랜지의 자유 단에 또는 그 근처에 배플을 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제34항에 있어서,
상기 배플은 투명, 반투명 또는 불투명인, 방법.