CN103939846B - 用于线扫描的多角度照明的光学组件及使用其的光源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于线扫描的多角度照明的光学组件及使用其的光源系统，本发明的光学组件包含：第一/第二透光组件及光成形扩散膜层；该第一及第二透光组件仅在一表面上形成有使光线自该表面入射时被予以汇聚的立体图案，且是以其立体图案面互相面对的方式来配置；该光成形扩散膜层则是位于以下三种其中之一的位置：该第一透光组件与该第二透光组件之间且接触于该第一透光组件及该第二透光组件、该第一或第二透光组件未具有该立体图案的面上。借此，本发明的光学组件不但可达到多角度照明的目的，还可降低光学组件所需的组件重量以及占用体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种将光源投射的光线予以扩散的组件，特别涉及一种用于线扫描的多角度照明的光学组件及使用其的光源系统。
背景技术
光源系统在自动光学检测(AOI)上扮演着举足轻重的脚色。举例来说，在液晶显示器、半导体集成电路的芯片以及相关电路的制造过程中均须经过精密的自动光学检测，然而检测中的一项重要的因素就是对检测区的照明的提供。
传统的照明装置是单纯地将光源，例如：发光二极管，对着检测区去投射，如此不但无法将精密检测仪器的有限空间中配置的光源作有效的利用，也无法对检测区提供较佳的照明亮度。
发明内容
本发明的主要目的在于可提供多角度的照明。
本发明的另一目的在于降低使光源投射所需的光学组件占用的体积。
本发明的再一目的在于减轻使光源投射所需的光学组件的重量。
为达上述目的及其它目的，本发明提出一种用于线扫描的多角度照明的光学组件，包含：第一透光组件，仅在一表面上形成有使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案；第二透光组件，仅在一表面上形成有相同于该第一透光组件的使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案，且该第二透光组件具有该立体图案的面正对于该第一透光组件具有该立体图案的面；及一光成形扩散膜层，其使入射的光线在第二维度上扩散，且位于该第一透光组件未具有该立体图案的面上、该第二透光组件未具有该立体图案的面上、及该第一透光组件与该第二透光组件之间且接触于该第一透光组件及该第二透光组件，此三种位置中的其中一种。
为达上述目的及其它目的，本发明还提出一种用于投射光线至一目标区的光源系统，包含：多个光源，其朝向该目标区投射光源；及多个光学组件，每一光学组件分别对应这些光源的其中一个，这些光学组件位于这些光源与该目标区之间，其中，该光学组件包含：第一透光组件，仅在一表面上形成有使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案；第二透光组件，仅在一表面上形成有相同于该第一透光组件的使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案，且该第二透光组件具有该立体图案的面正对于该第一透光组件具有该立体图案的面；及一光成形扩散膜层，其使入射的光线在第二维度上扩散，且位于该第一透光组件未具有该立体图案的面上、该第二透光组件未具有该立体图案的面上、及该第一透光组件与该第二透光组件之间且接触于该第一透光组件及该第二透光组件，此三种位置中的其中一种。
在本发明的一实施例中，该立体图案为自透光组件表面突起的多个凸出部，这些凸出部的形状选自半球体或正方棱锥。
在本发明的一实施例中，该第一透光组件及该第二透光组件为菲涅尔透镜，该立体图案为使该第一透光组件及该第二透光组件形成菲涅尔透镜的图案。
借此，两个透光组件的具有立体图案的面互相面对的对向配置方式将使得透光组件的重量与体积大幅降低，以及，在与光成形扩散膜层的相互搭配下，更使得光源在经过光学组件的作用而成为线光源后可在此维度上提供更大角度的照明，进而令照明光源对目标区提供高亮度的照明光。
附图说明
图1为本发明一实施例中光学组件的示意图。
图2为本发明另一实施例中光学组件的示意图。
图3A为本发明再一实施例中光学组件的第一形态的示意图。
图3B为本发明再一实施例中光学组件的第二形态的示意图。
图3C为本发明再一实施例中光学组件的第三态样的示意图。
图4为光线仅经过菲涅尔透镜组后的光路径的等角视图。
图5为本发明实施例中的光线经过光学组件后的光路径的侧视图。
图6为本发明一实施例中使用光学组件的光源系统的光路径俯视图。
【主要组件符号说明】
100光学组件
110第一透光组件
112第二透光组件
115a第一透光组件具有的立体图案
115b第二透光组件具有的立体图案
120光成形扩散膜层
200光源
300目标区
H区域
L光的线段
X轴方向
Y轴方向
具体实施方式
为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如后：
首先请参阅图1，为本发明一实施例中光学组件的示意图。本发明公开的光学组件100包含：第一透光组件110、第二透光组件112及光成形扩散膜层(LightShapingDiffuser,LSD)120。
第一透光组件110仅有一表面上具有一立体图案115a。该立体图案115a的作用为当光线自具有该立体图案115a的表面入射时，光线被予以仅在单一维度上(例如第一维度)汇聚。其可通过对第一透光组件110的一表面形成突起部而被粗糙化来产生该立体图案115a。立体图案115a突起的形状可通过不同的造型来达成前述的“光线被予以仅在第一维度上(如X轴上)汇聚”的功能，其为本领域技术人员在了解此需求后可轻易完成的，举例来说，半球体或正方棱锥均可适用，然而本发明并不以此为限。其中，图1是以半球体为例，图2是以正方棱锥为例，其均可在单一维度上对所入射的光线进行汇聚。关于单一维度上的汇聚于后续将参考图5而有更详细的说明。
第二透光组件112相同于第一透光组件110，在本发明中，其采用特殊的配置方式而令该第一透光组件110及该第二透光组件112恰为相反，也就是，该第二透光组件112具有该立体图案115b的面是正对于该第一透光组件具有该立体图案115a的面，从图1及图2可看出。
光成形扩散膜层120用于使入射的光线在第二维度(如Y轴上)产生接近单一维度上的扩散现象，其余维度上的扩散程度不会影响使光在第一维度上成形为一线段，也就是，光线主要在第二维度上被扩散而纵使该光成形扩散膜层120在第一维度上具有扩散现象也不会影响到本发明所要达成的第一维度上的汇聚，进而可使来自光源的光线不会在第一维度上(如：X轴方向上)产生影响到光成形为一线段的扩散现象。
光成形扩散膜层120例如可采用美国Luminit，LLC公司所生产的LSD系列的光成形扩散膜层。光成形扩散膜层120较佳是使用不到1mm的厚度。光成形扩散膜层120的扩散角(在本发明中的定义为Y轴向方向上的扩散角)可采用60度或80度等的扩散角。举例来说，当采用60度×1度的LSD是代表在Y轴向方向上的扩散角为60度，而于X轴向方向上的扩散角仅为1度，在光学检测装置的狭小空间中，该1度的扩散角不会使光成形为一线段的程度受到影响。关于仅在第二维度上的扩散在后续将参考图6而有更详细的说明。光成形扩散膜层120可位于下列三种位置的其中一种：1、该第一透光组件110未具有该立体图案115a的面上；2、该第二透光组件112未具有该立体图案115b的面上；3、该第一透光组件110与该第二透光组件112之间且接触于该第一透光组件110及该第二透光组件112。
较佳地，光学组件100仅由该第一透光组件110、该第二透光组件112及该光成形扩散膜层120所构成。也就是，当该光成形扩散膜层120未位于该第一透光组件110及该第二透光组件112的中间时，该第一透光组件110及该第二透光组件112是直接接触在一起(可参考图3A至图3C)。
接着请参阅图3A至图3C，其为本发明再一实施例中光学组件的第一至第三形态的示意图。在本实施例中，通过在该第一透光组件110及该第二透光组件112的一表面形成突起部而使表面被粗糙化来产生该立体图案115a、115b，该立体图案115a、115b为形成菲涅尔透镜(FresnelLens)的图案，也就是，该第一透光组件110及该第二透光组件112为菲涅尔透镜，例如：通过两个线性菲涅尔透镜组成的透镜组，在线扫描的一些应用中较佳是采用焦距为0.25～6英寸（6.35～152.4毫米）的菲涅尔透镜。图3A是光成形扩散膜层120位于该第一透光组件110未具有该立体图案115a的面上的示意图；图3C是光成形扩散膜层120位于该第二透光组件112未具有该立体图案115b的面上的示意图；图3B是光成形扩散膜层120位于该第一透光组件110与该第二透光组件112之间且接触于该第一透光组件110及该第二透光组件112的示意图。
本发明的光学组件通过仅在第一维度上汇聚的二个特殊透光组件的对向安排，以及在第二维度上扩散的光成形扩散膜层的配置，可使通过光学组件的光线汇聚成一条较长的亮线，可供光学检测装置上的扫描光的使用。
接着请参阅图4，为光线仅经过菲涅尔透镜组后的光路径的等角视图。如图所示，光源200发散出的光线经过菲涅尔透镜组(即两个互相对向配置的菲涅尔透镜)后，在第一维度(X轴)的方向上会产生汇聚的现象，而在第二维度(Y轴)的方向上则为几乎达到直进无扩散的现象，进而所汇聚成的光的线段L就会较为短小。
接着请参阅图5，为本发明实施例中的光线经过光学组件后的光路径的侧视图。如图所示，光源200发散出的光线经过本发明的光学组件100后，一样在第一维度(X轴)的方向上会产生汇聚的现象。
接着请参阅图6，为本发明一实施例中使用光学组件的光源系统的光路径俯视图。光源系统用于投射光线至目标区300所在的范围。光源系统中采用多个光源200(图6是以3个LED光源作为示例)，每一光源200发散出的光线经过本发明的光学组件100后，除了前述图5中所示的在第一维度(X轴)的方向上汇聚外，在第二维度(Y轴)的方向上可进一步产生扩散的现象，通过每一光源200对应的光学组件100所组成的一整片的光扩散装置(是由多个光学组件所组成)来使目标区300的中间部位的受照明强度有效增加，这是因为每一光源的光线经光学组件100后在第二维度上大幅增加了照明角度，而可对相邻光源在目标区300上投射的照明区贡献更多的照明角度，例如图6中所示的H区域。
综上所述，本发明借着两个透光组件具有立体图案的面互相面对的对向配置方式来使第一维度上的光线被汇聚，并通过与光成形扩散膜层的相互搭配，更使得第二维度上的光线的照射角度被扩大，进而对目标区提供较多角度的照明光，此外，采用两个透光组件相对向的设置还使得透光组件的重量与体积大幅降低，减少在光学检测装置的有限空间中占用的体积。
本发明在上文中已以较佳实施例公开，然而本领域的技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定者为准。
Claims (8)
1.一种用于线扫描的多角度照明的光学组件，其特征在于，包含：
第一透光组件，仅在一表面上形成有使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案；
第二透光组件，仅在一表面上形成有相同于该第一透光组件的、使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案，且该第二透光组件具有该立体图案的面正对于该第一透光组件具有该立体图案的面；及
一光成形扩散膜层，其使入射的光线在第二维度上扩散，且位于该第二透光组件未具有该立体图案的面上，
其中，入射的光线系依序通过该第一透光组件、该第二透光组件及该光成形扩散膜层。
2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该立体图案为自透光组件表面突起的多个凸出部，这些凸出部的形状选自半球体或正方棱锥。
3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该第一透光组件及该第二透光组件为菲涅尔透镜，该立体图案为使该第一透光组件及该第二透光组件形成菲涅尔透镜的图案。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光学组件，其特征在于，该光学组件仅由该第一透光组件、该第二透光组件及该光成形扩散膜层所构成，其中，当该光成形扩散膜层未位于该第一透光组件及该第二透光组件的中间时，该第一透光组件及该第二透光组件是直接接触。
5.一种光源系统，用于投射光线至一目标区，其特征在于，包含：
多个光源，朝向该目标区投射光源；及
多个光学组件，每一光学组件分别对应这些光源的其中一个，这些光学组件位于这些光源与该目标区之间，该光学组件包含：
第一透光组件，仅在一表面上形成有使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案；
第二透光组件，仅在一表面上形成有相同于该第一透光组件的使光线自该表面入射时被予以仅在第一维度上汇聚的立体图案，且该第二透光组件具有该立体图案的面正对于该第一透光组件具有该立体图案的面；及
一光成形扩散膜层，其将入射的光线予以在第二维度上扩散，且位于该第二透光组件未具有该立体图案的面上，
其中，入射的光线系依序通过该第一透光组件、该第二透光组件及该光成形扩散膜层。
6.如权利要求5所述的光源系统，其特征在于，每一光学组件中的该立体图案为自透光组件表面突起的多个凸出部，这些凸出部的形状选自半球体或正方棱锥。
7.如权利要求5所述的光源系统，其特征在于，每一光学组件中的该第一透光组件及该第二透光组件为菲涅尔透镜，该立体图案为使该第一透光组件及该第二透光组件形成菲涅尔透镜的图案。
8.如权利要求5至7中任一项所述的光源系统，其特征在于，该光学组件仅由该第一透光组件、该第二透光组件及该光成形扩散膜层所构成，其中，当该光成形扩散膜层未位于该第一透光组件及该第二透光组件的中间时，该第一透光组件及该第二透光组件是直接接触。
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