CN105444046B - 点光源条均匀化的光学机构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种点光源条均匀化的光学机构，该光学机构包括点光源条、第一光学组件、第二光学组件及平板玻璃。该点光源条提供第一光束及第二光束。该第一光学组件使该第一光束产生改变路径，该第二光学组件使该第二光束产生改变路径，且路径改变后的该第一光束及该第二光束穿透该平板玻璃，达该平板玻璃上方的扫描对象。并该第一光学组件、第二光学组件包括具有锯齿状的菲涅尔透镜。

Description

点光源条均匀化的光学机构

技术领域

本发明是有关于一种光学机构，且特别是有关于一种可利用一个点光源条产生复数方向的光束的光学机构并经由光学组件的锯齿状的菲涅尔透镜来均匀点光源。

背景技术

一般光学系统常采用荧光灯或冷阴极管作为光源，再利用反射镜让光源所提供的光束改变行进路径，投射到期待的位置。

请参照图1所示，其揭示中国台湾公告第I250780号发明专利的影像扫描模块100，其主要包含玻璃110、光源120、椭圆弧反射面130，以及感光组件140。玻璃110用于承载扫描对象，光源120发出的光经椭圆弧反射面130等组件多次反射，最后投射至感光组件140。由于椭圆弧反射面130具有两个椭圆焦点，光源120设于其中一个椭圆的焦点位置，藉此可使光源120所发出的大部份光束经由椭圆弧反射面130的反射，汇聚于另一个椭圆焦点(亦即扫描区域)形成有效光，进而降低无效光。虽然已知的影像扫描模块100可藉由圆弧及椭圆弧形成椭圆弧反射面130将光源聚集及导引至被扫描区域，然而，当光源120不是线光源冷阴极灯管，而是点光源LED光源条时，影像扫描模块100的光源反射到扫描对象时会产生光源不均匀，产生亮暗不均的问题。

另外，请参照图2所示，其揭示中国台湾公告第I315379号发明专利的扫描装置200，其主要包含二光源模块210、透光玻璃220、反射镜组230，以及影像撷取单元240。透光板220用于承载扫描对象，光源模块210发出的光经反射镜组230多次反射，最后投射至影像撷取单元240。虽然图2所示的扫描装置200藉由两个光源模块210中的锯齿状的菲涅尔透镜可解决图1所示影像扫描模块100当光源120是点光源LED光源条时所发生在光源反射到扫描对象时会产生亮暗不均的问题。但使用两个光源模块210不但会提高整体的成本、增加整体的体积，使用时也须耗费两倍的电力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的影像扫描模块的亮暗不均、或者耗电较多的缺陷，提出一种点光源条均匀化的光学机构，可获得均匀的亮度同时减少耗电。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种点光源条均匀化的光学机构，该光学机构包括点光源条、第一反射面、第二反射面及平板玻璃。该点光源条提供第一光束及第二光束；该第一反射面使该第一光束产生反射后，穿透平板玻璃投射至扫描对象；该第二反射面使该第二光束产生反射后，穿透平板玻璃投射至该扫描对象。

该第一反射面及第二反射面可为锯齿状的菲涅尔透镜的表面。

实施本发明的点光源条均匀化的光学机构，具有以下有益效果：可将点光源条分成两方向的光束，进而藉由反射组件的锯齿状的菲涅尔透镜形成复数小光源，可获得均匀的亮度同时减少耗电。

附图说明

为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图1绘示已知的影像扫描模块的示意图。

图2绘示已知的扫描装置的示意图。

图3绘示本发明实施例的光学机构及光束路径的示意图。

图4绘示本发明实施例的第一光学组件及第二光学元件及反射面的示意图。

图5A绘示本发明实施例的另一光学机构及光束路径的示意图。

图5B绘示本发明实施例的另一光学机构及光束路径的示意图。

图5C绘示本发明实施例的另一光学机构及光束路径的示意图。

图6绘示本发明实施例的另一光学机构及光束路径的示意图。

具体实施方式

图3绘示本发明实施例的一光学机构及光束路径的示意图。光学机构300包括点光源条310、第一光学组件320、第二光学组件330以及平板玻璃340。

如图3所示，点光源条310作为光学机构300的光源，提供至少一第一光束312及至少一第二光束314；第一光学组件320可改变第一光束312的路径；第二光学组件330可改变第二光束314的路径；经由第一光学组件320改变路径的第一光束312会投射至扫描对象342，且经由第二光学组件330改变路径的第二光束314也会投射至扫描对象342。其中，扫描对象342放在平板玻璃340上。

于一实施例中，点光源条310可以采用发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)作为光源；第一光学组件320具有第一反射面322，使来自于点光源条310的第一光束312在第一反射面322上产生反射，以改变行进路径；第二光学组件330具有第二反射面332，使来自于点光源条310的第二光束314在第二反射面332上产生反射，以改变行进路径；改变行进路径的第一光束312及第二光束314朝扫描对象342投射，并穿透平板玻璃340。

具体而言，第一光学组件320及第二光学组件330分别具有可对第一光束312与第二光束314产生反射的反射面，或采用可对第一光束312与第二光束314产生光学反射特性的材料所制成。于一实施例中，第一光学组件320的第一反射面322可依据数学函数构成反射表面，使反射表面上因位置点的不同而有不同的曲率。其中，数学函数可以是二维的波形函数、球面函数、非球面函数或自由曲面函数，但不以此为限，第一反射面322的数学函数也可以是同时包括了波形函数、球面函数、非球面函数及自由曲面函数的至少二者，使第一反射面322依不同的位置点，而有复合的曲率变化，让来自于点光源条310的第一光束312打在第一反射面322的不同位置点时，都能被反射而投射至扫描对象342上的相同位置点，或投射至所预期的位置点。此外，数学函数还可以是常数函数(定值)，此时，第一反射面322即形成水平面。

同理，于另一实施例中，第二光学组件330的第二反射面332也可依据数学函数构成反射表面。其中，数学函数包括了二维的波形函数、球面函数、非球面函数或自由曲面函数的至少一者，使反射表面上因位置点的不同而有不同的曲率，以致使第二光束314打在第二反射面332上的任一位置点时，都能被反射而投射至扫描对象342上的相同位置点，或投射至所预期的位置点。此外，若为使第二反射面332形成水平面，则可令数学函数为常数函数(定值)。

图4绘示本发明实施例的第一光学组件320的示意图。同时参照图3及图4，于一实施例中，数学函数是三角波函数，使第一反射面322形成锯齿状的反射表面。

再同时参照图3及图4，于另一实施例中，第一光学元件320及第二光学组件330依据相同的数学函数以形成相同的反射表面。例如，第一光学组件320及第二光学组件330分别采用同一三角波函数，以使第一反射面322与第二反射面332分别形成相同的二锯齿状的反射表面。

再者，于另一实施例中，第一光学组件320及第二光学组件330依据不同的数学函数以形成不同的反射表面。例如，第一光学组件320及第二光学组件330分别采用不同参数的三角波函数，以使第一反射面322与第二反射面332分别形成相异的二锯齿状的反射表面。

此外，于再一实施例中，第一光学组件320及第二光学组件330依据不同的数学函数以形成不同的反射表面。例如，第一光学组件320采用三角波函数，而第二光学组件330的数学函数则是常数函数，以分别使第一反射面322形成锯齿状的反射表面，使第二反射面332形成各位置点等高的反射表面。又或者，第一光学组件320及第二光学组件330可分别采用包括波形函数、球面函数、非球面函数或自由曲面函数的至少一者，或常数函数等相异的数学函数，以使第一反射面322与第二反射面332分别形成二相异的反射表面。

同时参照图3及图5A。图5A绘示本发明实施例的另一光学机构400及光束路径的示意图。本实施例的另一光学机构400相似于本发明图3的光学机构300，并大致沿用相同组件名称及图号，但本实施例的光学机构400更包括导光组件350。导光组件350的一端连接于点光源条310上，另一端设有第一反射面322，使第一光束312在导光组件350内藉由第一反射面322改变路径，再投射至扫描对象342。其中，因第一反射面322直接设置在导光组件350上，而不须再设置第一光学组件320。

如图5A所示，导光组件350另包括有第一穿透面352及第二穿透面354。第一光束312由点光源条310射出后，即进入导光元件350，并直接投射至第一反射面322上，经由第一反射面322改变路径后，再通过第一穿透面352投射至平板玻璃340；第二光束314由点光源条310射出后，亦进入导光组件350，并通过第二穿透面354投射至第二反射面332后，再投射至平板玻璃340。

同时参照图3、图5A及图5B。图5B绘示本发明实施例的另一光学机构410及光束路径的示意图。本实施例的另一光学机构410相似于本发明图3及图5A的光学机构300、400，并大致沿用相同组件名称及图号，但本实施例的光学机构410的导光组件350设置于点光源条310与第一光学组件320之间，且还包括有第三穿透面356。第一光束312由点光源条310射出后，即进入导光组件350，并自第三穿透面356离开导光组件350后，投射至第一光学组件320上。

同时参照图5A及图5C。图5C绘示本发明实施例的另一光学机构420及光束路径的示意图。本实施例的另一光学机构420相似于本发明图5A的光学机构400，并大致沿用相同组件名称及图号，但本实施例的光学机构420的导光组件350开设有较大的第一穿透面352，以至于第一穿透面352的范围涵盖第二穿透面354，使得经由第一反射面322改变路径的第一光束312以及来自于点光源条310的第二光束314均由第一穿透面352离开导光组件350。

具体而言，由点光源条310投射出的第一光束312及第二光束314可于导光组件350内发生全反射，进而降低第一光束312与第二光束314的损失、提高光源的效益。其中，导光组件350可采用镀制有可对第一光束312与第二光束314产生反射的光学反射膜，或可采用由可对第一光束312与第二光束314产生反射的光学材料所制成的反射组件。

同时参照图3及图6。图6绘示本发明实施例的另一光学机构500及光束路径的示意图。本实施例的另一光学机构500相似于本发明图3的光学机构300，并大致沿用相同组件名称及图号，但本实施例的光学机构500更包括聚光组件360。聚光组件360套设置于点光源条310上，使第一光束312及第二光束314由点光源条310射出后，分别笔直地投射到第一光学组件320及第二光学组件330的第一反射面322与第二反射面332上。

具体而言，由点光源条310投射出的第一光束312及第二光束314会以放射方向前进，因此，部分发射角度较大的第一光束312与第二光束314可能不会到达第一光学组件320或第二光学组件330，使得光源效益降低。于点光源条310上设置聚光组件360可使发射角度过大的第一光束312与第二光束314改变行进方向，集中朝第一光学组件320或第二光学组件330投射，以降低第一光束312与第二光束314的损失、提高光源的使用率。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，包括：

平板玻璃；

点光源条，提供第一光束及第二光束；

第一反射面，使该第一光束产生反射后，投射至该平板玻璃；以及

第二反射面，使该第二光束产生反射后，投射至该平板玻璃；

导光组件，该第一反射面设置于该导光组件上，或者该导光组件设置于该光源与该第一反射面之间且与第一反射面紧邻；

该导光组件包括第一穿透面，经该第一反射面改变路径后的该第一光束，通过该第一穿透面投射至该平板玻璃，该导光组件更包括第二穿透面，该第二光束经由该第二穿透面投射至该第二反射面，经该第二反射面改变路径后的该第二光束，投射至该平板玻璃。

2.如权利要求1所述的点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，该导光组件更包括第三穿透面，该第一光束经由该第三穿透面投射至该第一反射面，经该第一反射面改变路径后，通过该第一穿透面，投射至该平板玻璃。

3.如权利要求1所述的点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，更包括聚光组件，该聚光组件设置于该光源与该第一反射面之间。

4.如权利要求1至2中任一所述的点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，该第一反射面及/或该第二反射面分别为锯齿状的菲涅尔透镜的反射表面。

5.如权利要求1至2中任一所述的点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，该第一反射面及/或该第二反射面分别依据数学函数形成反射表面。

6.如权利要求5所述的点光源条均匀化的光学机构，其特征在于，该数学函数包括波形函数、球面函数、非球面函数、自由曲面函数或常数函数。