CN1151392C - 光路径折叠装置及其应用的扫描器 - Google Patents
光路径折叠装置及其应用的扫描器Info
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Abstract
一种光路径折叠装置，它包括第一反射位置，将原始光线反射成第一光线；第二反射位置，将第一光线反射成第二光线；第三反射位置，将第二光线反射成第三光线；第四反射位置，将第三光线反射成第四光线；第五反射位置，将第四光线反射成第五光线及第六反射位置，将第五光线反射至透镜组；第一第五反射位置共线，第二、四、六反射位置共线；用第一及第二反射镜于上述位置反射。该折叠装置达到六次光反射后，将影像进入镜头成像。其可减少反射镜之间的距离，缩小光路径折叠装置的尺寸，即缩小光学扫描器的体积，达到轻薄短小的目的，且还可减少其镜头产生的球面像差，避免扫描影像重叠现象。
Description
本发明涉及一种光路径折叠装置及其应用的扫描器，特别是涉及一种利用具有三片反射镜的光路径折叠装置，完成六次反射光路径后，被扫描物件的影像进入光学扫描器内的影像读取器。
光学扫描器常利用反射装置多次折叠光路径。被扫描物件的影像经反射至一透镜组(或镜头)后成像于电荷耦合元件(charged couple device简称CCD)，然后被转换成为电脑可储存与处理的数字信号。被扫描物件的影像经由透镜组成像于CCD在光学上需要相当长度的光路径，因此，现有的多次折叠光路径的反射装置(或简称为光路径折叠装置，optical path foldingapparatus)一般具有许多反射镜，以便缩小光学扫描器的尺寸。然而，反射镜的数量、尺寸以及相对位置直接影响光路径折叠装置的尺寸，进一步决定扫描器的大小与重量。
现有的光学扫描器一般具有四片反射镜，反射镜反射入射光线后聚焦成像于CCD之前。如图1所示，每一反射镜M仅仅反射一光束。如此是一个体积过大、重量过重并且成本高的架构。
如图2所示的一现有光学扫描器的光路径折叠装置，其使用三片反射镜并且产生四次光反射，其中于第一反射镜M1产生两次光反射。然而，光路径折叠装置的尺寸与重量仍可进一步被缩小，即增加反射镜的反射次数可再减少反射镜间的空间。但过度的增加反射镜的反射次数将减少光的亮度，从而降低影像品质，此点也需要考虑。
图3A所示另一现有光学扫描器的光路径折叠装置，其使用三片反射镜并且可产生多次光反射。图3B与图3C显示当光束稍微倾斜入射第一反射镜M1时，将使得光行进路径增长或缩短。进一步透过透镜组250成像于影像读取器290时，将产生鬼影(ghostimage)。
本发明的目的在于提供一种光路径折叠装置及其应用的扫描器，以解决上述问题。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种光路径折叠装置，适用于将一原始光线反射至一透镜组，该光路径折叠装置包括数个反射镜，以相应位置和适当角度设置，在该数个反射镜上具有以下多个反射位置：一第一反射位置，将上述原始光线反射成一第一光线；一第二反射位置，将上述第一光线反射成一第二光线；一第三反射位置，将上述第二光线反射成一第三光线；一第四反射位置，将上述第三光线反射成一第四光线；一第五反射位置，将上述第四光线反射成一第五光线；以及一第六反射位置，将上述第五光线反射成一第六光线并至该透镜组；其中该第一、第五反射位置共线，该第二、四、六反射位置共线。可利用一第一反射镜及一第二反射镜在上述位置反射。
根据上述特点，本发明还提供一种扫描器，具有一光源模块提供一原始光线照射于一被扫描物件上，该扫描器包括：一壳体，其上方设置有一透明玻璃盖以放置上述被扫描物件；一光路径折叠装置，可将来自上述被扫描物件的反射光重复反射以延长其光路径；一透镜组，可接收来自上述光路径折叠装置的反射光并使其聚焦于一适当位置；一影像读取器，设置于上述适当位置，可将所接收到的光信号转换成相对应的电信号，其中，上述光路径折叠装置还包括数个反射镜，以相应位置和适当角度设置，在该数个反射镜上具有以下多个反射位置：一第一反射位置，将上述原始光线反射成一第一光线；一第二反射位置，将上述第一光线反射成一第二光线；一第三反射位置，将上述第二光线反射成一第三光线；一第四反射位置，将上述第三光线反射成一第四光线；一第五反射位置，将上述第四光线反射成一第五光线；以及一第六反射位置，将上述第五光线反射至该透镜组；其中该第一、第五反射位置共线，该第二、四、六反射位置共线。
下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：
图1为一种现有光路径折叠装置的示意图；
图2为现有光学扫描器的光路径折叠装置；
图3A为现有光学扫描器的光路径折叠装置；
图3B与图3C为现有光路径折叠装置易产生鬼影；
图4为本发明较佳实施例的光学扫描器立体图；
图5为本发明第一实施例的光路径折叠装置的示意图；
图6A至图6G分别为本发明第一实施例的变化状态示意图；
图7为本发明第二实施例的光路径折叠装置的示意图；
图8A至图8G分别为本发明第二实施例的变化示意图。
图4显示本发明较佳实施例的扫描器立体图。如图4所示，本发明的较佳实施例的扫描器包括：一第一壳体100、一透明玻璃盖120G、一光源模块(未图示)、一光路径折叠装置210、一透镜组250、一影像读取器290以及一第二壳体200。
第一壳体100，具有一开口110。透明玻璃盖120G设置于该第一壳体100的开口110，可在此透明玻璃盖120G上放置一被扫描物件(未图示，例如：纸张、相片等)。光源模块(未图示)可提供一原始光线照射于被扫描物件。光路径折叠装置210是由位置特别安排的三片反射镜所组成，被扫描物件所反射的光经由光路径折叠装置210六次反射后，其行进方向将做适当的转向，而后进入一透镜组250并成像于影像读取器290的位置。影像读取器290通过其内部所设置的电荷耦合元件及相关电路读取被扫描物件的光信号并转换成相对应的电信号。第二壳体200是一具有内凹空间的壳座，用以承载上述各装置及元件。
图5是显示本发明的光路径折叠装置的示意图。如图所示，光路径折叠装置包括一第一反射镜M1、一第二反射镜M2以及一第三反射镜M3，以相对应位置及适当角度构成。在本发明的第一实施例中，光行进的次序自光源模块出发，经由被扫描物件反射后进入光路径折叠装置中。原始光线在光路径折叠装置中的反射次序为“→M1→M2→M3→M2→M1→M2→透镜组”，其中第一反射镜M1在不同位置以不同角度反射两次，第二反射镜M2在不同位置反射三次，第三反射镜M3反射一次，整个光线反射过程总共为六次光反射。
如图5所示，一原始光线0照射于第一反射镜M1的第一反射位置A，并于此位置反射出光线1照射于第二反射镜M2的第二反射位置B。接着，上述第二反射位置B反射出的光线2照射于第三反射镜M3的第三反射位置C，并于该位置反射出光线3后照射于第二反射镜M2的第四反射位置D。第四反射位置D反射的光线4再反射于第一反射镜M1的第五反射位置E。最后，光线5再经由第二反射镜M2的第六反射位置F反射成光线6，并转向离开光路径折叠装置。在本实施例中，原始光线0与最后的出射光线6恰成直角90度。
离开光路径折叠装置的光束进一步可以进入一透镜组内。当光束经多次反射后稍有偏移时，利用发明中第三反射镜M3仅反射光束一次的特性，可以适当微调第三反射镜M3的角度使得光束可以准确地进入透镜组250内。被扫描物件的影像经由透镜组250可精确成像于影像读取器290内部的电荷耦合元件上。上述第一、第五反射位置A、E，及第二、第四、第六反射位置B、D、F不尽然必须在同一反射镜上。其可能分别位于不同的反射镜上，只要符合反射位置A、E所在的反射镜共一直线以及反射位置B、D、F所在的反射镜共一直线即可，如图6A至图6G所示。
图6A中第一、第五反射位置A、E分别位于不同的反射镜M11及M12上，但反射镜M11与反射镜M12的延伸仍与图5中第一反射镜M1共线，如此仍可达到六次光反射后将扫描物件影像进入镜头成像的目的。图6B至图6G是另外一种变化，本领域技术人员可依据相同的原则推衍出各种类似的变化，不再一一赘述。
在本发明的第二实施例中，利用光路径的可逆性形成另一个光路径折叠装置。如图7所示，光反射的次序为“→M2→M1→M2→M3→M2→M1→透镜组”，其中第一反射镜M1以不同位置及角度反射两次、第二反射镜M2以不同位置及角度反射三次以及第三反射镜M3反射一次。
如图7所示，一原始光线0′照射于第二反射镜M2的第一反射位置A′，反射得光线1′照射于第一反射镜M1的第二反射位置B′。接着，上述反射位置B′反射光线2′并照射于第二反射镜M2的第三反射位置C′。第二光线2′经由第三反射位置C′反射出光线3′并照射于第三反射镜M3的第四反射位置D′。第四反射位置D′反射出光线4′照射于第二反射镜M2的第五反射位置E′。最后，光线5′并经由第一反射镜M1的第六反射位置F′反射出光线6′，并转向离开光路径折叠装置。
如同图7所述，上述的第一、三、五反射位置A′、C′、E′，及第二、第六反射位置B′、F′不尽然必须在同一反射镜上，只要反射位置A′、C′、E′所在的反射镜共线、以及反射位置B、F所在的反射镜共线即可，如图8A至图8F所示。类似的变化则不再赘述。
在与现有光程相同的情形下，本发明因为光反射次数增加，所以可以减少反射镜之间的距离，缩小光路径折叠装置的尺寸。进一步，可以缩小光学扫描器的体积，达到轻薄短小的目的。
在不缩小光路径折叠装置的扫描尺寸情形下，本发明实施例中，利用六次光路径反射而增加光程，使得本发明具有减少镜头产生的球面像差。
本发明的另一项优点是，由于入射光线的散射光源在多次特定位置及特定角度的反射之后将无法顺利进入透镜组成像，因此本发明可以有效排除入射光线的散射光源，避免扫描影像重叠(欲称“鬼影”)现象的发生。
以上的实施例是采用电荷耦合元件(CCD)作为光电信号转换元件，但在本发明的精神下，也可采用其他元件作为光电信号转换之用。另外，除了实施例中所举出的平台式扫描器(Flat-bed Scanner)之外，本发明也可应用在馈纸式扫描器(Feed-sheet Scanner)、底片扫描器(Film Scanner)等其他种类的扫描器上。
本发明的光路径折叠装置除了可应用于扫描器之外，尚可应用于其他使光路径转向的装置中，例如：投影机(Projector)、影印装置、望远镜等。
虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围时，可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。
Claims (21)
1一种光路径折叠装置，适用于将一原始光线反射至一透镜组，该光路径折叠装置包括数个反射镜，以相应位置和适当角度设置，在该数个反射镜上具有以下多个反射位置：一第一反射位置(A)，将上述原始光线反射成一第一光线(1)；
一第二反射位置(B)，将上述第一光线(1)反射成一第二光线(2)；
一第三反射位置(C)，将上述第二光线(2)反射成一第三光线(3)；
一第四反射位置(D)，将上述第三光线(3)反射成一第四光线(4)；
一第五反射位置(E)，将上述第四光线(4)反射成一第五光线(5)；以及
一第六反射位置(F)，将上述第五光线(5)反射成一第六光线(6)并至该透镜组(250)；
其中该第一、第五反射位置(A，E)共线，该第二、四、六反射位置(B，D，F)共线。
2.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)与该第五反射位置(E)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)、该第四反射位置(D)与该第六反射位置(F)；以及
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(D)。
3.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)；
一第二反射镜(M2)，具有该第五反射位置(E)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；以及
一第四反射镜，具有该第二反射位置(B)、该第四反射位置(D)及该第六反射位置(F)。
4.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)与该第五反射位置(E)；
一第二反射镜(M2)，具有该第四反射位置(D)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；以及
一第四反射镜，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)。
5.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)与该第五反射位置(E)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)与该第四反射位置(D)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；以及
一第四反射镜，具有该第六反射位置(F)。
6.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)与该第五反射位置(E)；
一第二反射镜(M2)，具有该第四反射位置(D)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；
一第四反射镜，具有该第二反射位置(B)；以及
一第五反射镜，具有该第六反射位置(F)。
7.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)；
一第二反射镜(M2)，具有该第五反射位置(E)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；
一第四反射镜，具有该第二反射位置(B)与该第四反射位置(D)；以及
一第五反射镜，具有该第六反射位置(F)。
8.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置(A)；
一第二反射镜(M2)，具有该第五反射位置(E)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；
一第四反射镜，具有该第四反射位置(D)；以及
一第五反射镜，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)。
9.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第一反射位置；
一第二反射镜(M2)，具有该第五反射位置(E)；
一第三反射镜(M3)，具有该第三反射位置(C)；
一第四反射镜，具有该第四反射位置(D)；
一第五反射镜，具有该第二反射位置(B)；以及
一第六反射镜，具有该第六反射位置(F)。
10.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第一反射位置、该第三反射位置(C)与该第五反射位置(E)；以及
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)。
11.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；以及
一第四反射镜，具有该第一反射位置(A)、该第三反射位置(C)及该第五反射位置(E)。
12.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第三反射位置(C)与该第五反射位置(E)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；以及
一第四反射镜，具有该第一反射位置(A)。
13.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第三反射位置(C)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；以及
一第四反射镜，具有该第一反射位置与该第五反射位置(E)。
14.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第二反射位置(B)与该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第三反射位置(C)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；
一第四反射镜，具有该第五反射位置(E)；以及
一第五反射镜，具有该第一反射位置。
15.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；
一第四反射镜，具有该第三反射位置(C)；以及
一第五反射镜，具有该第一反射位置(A)与该第五反射位置(E)。
16.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；
一第四反射镜，具有该第三反射位置(C)与第五反射位置(E)；以及
一第五反射镜，具有该第一反射位置(A)。
17.如权利要求1所述的光路径折叠装置，该数个反射镜包括：
一第一反射镜(M1)，具有该第六反射位置(F)；
一第二反射镜(M2)，具有该第二反射位置(B)；
一第三反射镜(M3)，具有该第四反射位置(D)；
一第四反射镜，具有该第三反射位置(C)；
一第五反射镜，具有第五反射位置(E)；以及
一第六反射镜，具有该第一反射位置(A)。
18.如权利要求1所述的光路径折叠装置，其中该第一光线与该第六光线恰成直角90度。
19.一种扫描器，具有一光源模块提供一原始光线照射在一被扫描物件上，该扫描器包括：
一壳体，其上方设置有一透明玻璃盖以放置上述被扫描物件；
一光路径折叠装置(210)，可将来自上述被扫描物件的反射光重复反射以延长其光路径；
一透镜组(250)，可接收来自上述光路径折叠装置(210)的反射光并使其聚焦于一适当位置；
一影像读取器(290)，设置于上述适当位置，可将所接收到的光信号转换成相对应的电信号，其特征在于，
上述光路径折叠装置还包括数个反射镜，以相应位置和角度设置，在该各反射镜上具有以下多个反射位置：一第一反射位置(A)，将上述原始光线反射成一第一光线(1)；一第二反射位置(B)，将上述第一光线反射(1)成一第二光线(2)；一第三反射位置(C)，将上述第二光线反射(2)成一第三光线(3)；一第四反射位置(D)，将上述第三光线反射(3)成一第四光线(4)；一第五反射位置(E)，将上述第四光线(4)反射成一第五光线(5)；以及一第六反射位置(F)，将上述第五光线反射(5)至该透镜组；其中该第一、第五反射位置(A，E)共线，该第二、四、六反射位置(B，D，F)共线。
20.如权利要求19所述的扫描器，其中该第一、第五反射位置(A，E)位于一第一反射镜(M1)上。
21.如权利要求19所述的扫描器，其中该第二、第四、第六反射位置(B，D，F)位于一第二反射镜(M2)上。
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