TW201505415A - 光學組件及使用其之影像擷取器 - Google Patents

Abstract

一種光學組件包括一基板及二光學透鏡，且基板與光學透鏡為一體成型且不可分離之結構。基板上具有凹槽可容設所需之準直光學元件，或使準直光學元件與基板一體成型。由於製作光學組件的同時即完成各光學元件的製造，因此可可減少了製造元件數量、時間及成本。且組裝影像擷取器時，僅需將光學組件鎖固至影像擷取器之本體，即可完成前面板及光學元件之設置，可大幅簡化組裝程序，縮短組裝時間。

Description

光學組件及使用其之影像擷取器

本發明係為一種光學組件，特別是一種適用於條碼讀取裝置之影像擷取器中的光學組件。

隨著光學編碼技術的提升，條碼系統已取代繁複的人工輸入方式，而廣泛地使用於各種領域中，並具有方便控管貨品物料、文書處理建檔、及迅速判斷商品價格等優點。而要讀取各條碼中所包含之資訊，則需透過條碼掃描器(barcode reader)。條碼掃描器主要利用影像擷取器擷取條碼影像後，經由影像處理程式將條碼內的資料分析出來，以利後續應用。而無論一維或是二維的條碼讀取裝置中，都是經由設置一影像擷取器，來進行條碼之掃描與讀取，以得到條碼中的資料。

用以讀取並編譯條碼系統的影像擷取器，其內部通常會設置有一發光二極體，以產生一光線，並在發光二極體外設置所需的光學元件，如透鏡以及擴散片等。在位於光線投射路徑上之光學構件的引導下，得以對條碼符號進行掃描，並將條碼符號中之有碼區的寬度與間距反射至條碼掃描器內，以判別所掃描的條碼符號。

另外，為讓使用者能將條碼置於條碼掃描器所 能讀取之範圍內，影像擷取器內會再設置一準直光源及相對應之光學元件，藉以在投射出一掃描區域，讓使用者能將條碼置於影像擷取視角之中心。

現有的影像擷取器是分別生產各個光學元件後，再分別固定至各光源前方或所需位置。由於為能投射出較大範圍以能快速讀取範圍內之條碼資訊，或能發出較高亮度光源以利在戶外使用，多會組設多個發光元件。而在每一個發光元件前亦再設置相對應的光學元件，因而增加光學元件之數量，並使得組裝工序更為繁複。

另外，為使條碼掃描器中的影像擷取器能盡可能微型化以適用於各種電子裝置，如手機、PDA等，光學元件之大小亦需跟著最小化。因此，亦提升了設置、定位各光學元件之難度，並有可能使得良率降低。

有鑑於此，本發明提出一種影像擷取器之光學組件，包括：一基板以及二光學透鏡。基板具有一穿孔、一凹槽與相對之二長側邊。穿孔位於二長側邊之間，凹槽自基板之其中一表面朝另一表面凹設而凸出於另一表面，且凹槽位於其中一長側邊之一端。二光學透鏡則是分別凸設於基板之另一表面，且位於基板之另一長側邊之二端，二光學透鏡與基板係為一體成型且不可分離之結構。

另外，本發明亦提出一種影像擷取器，包括：一本體、一第一電路板、一影像擷取鏡頭、一準直光源、一第二電路板、二發光元件、及上述之光學組件。本體包括一 第一通孔及一第二通孔。第一電路板則是固設於本體，影像擷取鏡頭則是設置於第一通孔中，並電性連接至第一電路板。準直光源設置於第一電路板且對應本體之第二通孔。第二電路板是固設於本體相對於第一電路板之一側，二發光元件則是設置於第二電路板上。光學組件設置於第二電路板上且固接於本體。光學組件上之二光學透鏡會分別對應覆蓋二發光元件，凸蓋則對應覆蓋第二通孔。

本創作透過將影像擷取器所需使用的光學元件，如發光元件用之光學透鏡，直接結合於覆蓋於影像擷取器前端的基板上。使光學透鏡與基板為一體成型式結構，在製作基板時，亦可同時製成所需之光學透鏡，同時減少了製造元件數量、時間及成本。而在組裝時，僅需將基板鎖固至影像擷取器之本體上，即可完成組裝設置前面板及光學元件。因不需要一一進行各光學元件之黏固或設置，可大幅簡化組裝程序，縮短組裝時間。再者，光學元件於成形時即同時完成定位，亦解決了因光學元件設置位置偏移而成為不良品，造成良率降低的問題。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟悉相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。

10、30、50‧‧‧光學組件

11‧‧‧基板

111‧‧‧穿孔

112‧‧‧凹槽

1121‧‧‧透孔

113、114‧‧‧長側邊

115‧‧‧第一表面

116‧‧‧第二表面

12‧‧‧光學透鏡

13‧‧‧繞射光學元件

14‧‧‧螺絲

20、40、60‧‧‧影像擷取器

21‧‧‧本體

211‧‧‧第一通孔

212‧‧‧第二通孔

22‧‧‧第一電路板

222‧‧‧感光元件

23‧‧‧影像擷取鏡頭

24‧‧‧雷射光源

25‧‧‧第二電路板

26‧‧‧發光元件

27、28、29‧‧‧準直圖案

271、281、291‧‧‧十字

272、282‧‧‧大圓點

283‧‧‧小圓點

292‧‧‧橫線

33‧‧‧光柵元件

53‧‧‧光學擴散元件

641‧‧‧發光二極體

642‧‧‧光圈元件

第1圖係本發明第一實施例光學組件之立體圖(一)。

第2圖係本發明第一實施例光學組件之立體圖(二)。

第3圖係本發明第一實施例影像擷取器之立體圖。

第4圖係本發明第一實施例影像擷取器之分解圖。

第5A至5C圖係分別為本發明第一實施例各種準直圖案之示意圖。

第6圖係本發明第二實施例光學組件之立體圖。

第7圖係本發明第二實施例影像擷取器之立體圖。

第8圖係本發明第三實施例光學組件之立體圖。

第9圖係本發明第三實施例影像擷取器之立體圖。

請參閱第1圖及第2圖，其分別為本發明第一實施例不同視角的光學組件之立體圖。本實施例之光學組件10包括一基板11、二光學透鏡12、及一準直光學元件。基板11具有一穿孔111、一凹槽112與相對之二長側邊113、114。穿孔111位於二長側邊113、114之間。凹槽112自基板11之第二表面116朝第一表面115凹設而凸出於第一表面115，且凹槽112位於其中一長側邊之一端。如第1圖所示，凹槽112位於長側邊113之一端。

二光學透鏡12分別凸設於11基板之第一表面115，且位於基板11之另一長側邊之二端。如第1圖所示，二光學透鏡12位於長側邊114之二端。二光學透鏡12與基板11係為一體成型且不可分離之結構，因此在製造基板 時，可同時形成二光學透鏡12。如此可減少元件數量及製造時間，並同時降低製造成本。

在本實施例中之準直光學元件為一繞射光學元件13設置於凹槽112中，且在凹槽112之中心處具有一透孔1121。在第1圖中，透孔1121之形狀為一圓形，然而其亦可為方形、菱形、橢圓形或不規則形狀等，只要能讓準直光線透出即可。本實施例中考量到製造上的方便是採用圓形。

接著請參閱第3圖及第4圖，其分別為本發明第一實施例影像擷取器20之立體圖及分解圖。本實施例之影像擷取器20包括：一本體21、一第一電路板22、一影像擷取鏡頭23、一準直光源、一第二電路板25、二發光元件26、上述之光學組件10。本體21包括一第一通孔211及一第二通孔212。如第4圖所示，第一通孔211位於本體11之中央處，而第二通孔212則可位於第一通孔211左右任一側。

第一電路板22固設於本體21之下表面。另外，第一電路板22可包括一感光元件222，且感光元件222會對應第一通孔211，且會電性連接至第一電路板22。影像擷取鏡頭23是設置於第一通孔211中。準直光源是設置於第一電路板22且對應第二通孔212。在本實施例中，準直光源為一雷射光源24，且會穿設於第二通孔212中。第二電路板25固設於本體21相對於第一電路板22之一側，即在本體21之上表面。二發光元件26設置於第二電路板 25上，且位於第二電路板25上相對應的二側邊。

前述之光學組件10則設置於第二電路板25上且固接於本體21。如第3、4圖所示，當光學組件10覆蓋至第二電路25上時，二光學透鏡12會分別對應覆蓋二發光元件26，且凹槽112會對應覆蓋第二通孔212。且在本實施例中是利用三螺絲14穿過光學組件10及第二電路板25再鎖固至本體21，以將光學組件10固接於本體21。

由於將影像擷取器20所需之光學元件，如發光元件26用之光學透鏡12及準直光源用之準直光學元件全部都設置於光學組件10上。因此，僅需將光學組件10鎖固至影像擷取器20之本體21上，即完成多個光學元件之組設。且由於各光學元件在製造光學組件10時，已準確設置於所需位置，在組設時不需要另外進行定位，亦可避免光學元件設置位置偏移。因此，可大幅簡化組裝程序，縮短組裝時間，同時解決良率降低的問題。

接著請參閱第5A、5B及5C圖，其分別為本發明第一實施例之影像擷取器20使用不同的繞射光學元件所形成之準直圖案。使用者可根據需求去設計所想形成之準直圖案，而進一步去組設相對應之繞射光學元件於本實施例之影像擷取器20中，以提升使用者判斷條碼可讀取範圍的準確度。如第5A圖所示之準直圖案27，為中間以一具圓點之十字271代表中心位置，而最大可讀取範圍的四個角落分別以一大圓點272表示，以示意影像擷取器20的可讀取範圍。

而第5B圖所示之準直圖案28，同樣是以一具圓點之十字281做為中心位置，但將十字中間之圓點放大，讓中點之對位可更為容易。另外，最大可讀取範圍除四個角落除了有一大圓點282外，各大圓點282間之中間位置亦有一小圓點283，以使可讀取範圍更為明確。

另外，亦可如第5C圖所示之準直圖案29，中間僅以一不含圓點之十字291表示中心位置。而最大可讀取範圍則是在四個角落以一橫線292表示，當要讀取為方形或矩形之條碼時，橫線292可較容易判斷條碼是否有位於可讀取位置內或進行調整。

接著請參閱第6圖及第7圖，其分別為本發明第二實施例光學組件及使用其之影像擷取器之立體圖。本實施例之光學組件30與第一實施例相同之處以同樣元件符號表示且不再贅述。不同之處在於，本實施例之準直光學元件係為一光柵元件33。在本實施例中，光柵元件33為一二維光柵元件，在其他態樣下，亦可使用一維光柵元件，本發明不以此為限。

光柵元件33是設置於基板11之凹槽112。且光柵元件33可利用緊配、黏固或是一體成型的方式設置於基板11之凹槽112。在本實施例中，光柵元件33與基板11之凹槽112為一體成型且不可分離之結構。其是在射出成型基板11的同時亦形成光柵元件33。如此，可減少各元件之製造及組裝時間，以縮短製程並降低製造成本。

在其他態樣中，亦可在凹槽穿設一矩型孔洞， 再將光柵元件33以緊配或黏合的方式置入矩型孔洞中，與基板之凹槽結合。此種方式適用於需要使用結構較細密之光柵元件的情形。因為一般塑膠射出成型無法形成過於細密之結構，因此可透過其他如半導體製程之方式先製成所需之光柵元件後，再組設至基板之凹槽。再者，此種設置方式亦提供元件替換之靈活性，當要將光柵元件由一維光柵元件更換為二維光柵元件的話，亦僅需進行光柵元件之替換，而不需要重製整個光學組件。

另外，由於使用光柵元件33做為準直光學元件，其較適合使用雷射光源做為準直光源，以使光線能通過光柵元件形成所需準直圖樣。因此，本實施例之影像擷取元件40亦同第一實施例是使用雷射光源24做為準直光源。

接著請參閱第8圖及第9圖，其分別為本發明第三實施例光學組件及使用其之影像擷取器之立體圖。本實施例之光學組件50與第一實施例相同之處以同樣之元件符號表示且不再贅述。不同之處在於，本實施例之準直光學元件係為一光學擴散元件53。且由第8圖可見，本實施例之光學擴散元件53與基板11之凹槽112為一體成型且不可分離之結構。在其他態樣中，亦可將凹槽穿設一圓形孔洞，再將光學擴散元件以緊配或黏合的方式置入凹槽中與基板結合，並使光學擴散元件之中心位於圓形孔洞處。在本實施例中使用一體成型之方式，可減少各元件之製造及組裝時間，以縮短製程並降低製造成本。

另外，本實施例之影像擷取器60與第一實施例不同之處在於使用之準直光源包括一發光二極體641及一光圈元件642。如第9圖所示，發光二極體641設置於第一電路板22，而光圈元件642則設置於本體21靠近發光二極體641之一側，並覆蓋第二通孔212。由發光二極體641發出之準直光線通過光圈元件642後，再經過光學擴散元件53後投射出，以表示影像擷取鏡頭23的可讀取範圍的中心。

由上述三個實施例可知，本發明之光學組件，可配合所需使用的準直光源而設置相對應的準直光學元件，以符合使用需求。且無論搭配合何種準直光學元件，皆可設置於本發明之光學組件上，使得影像擷取器所需之光學元件皆在同一個組件上。如此，以減少了製造元件數量、時間及成本，並大幅簡化組裝程序，縮短組裝時間，且亦提供了元件替換的靈活性。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學組件

11‧‧‧基板

111‧‧‧穿孔

112‧‧‧凹槽

1121‧‧‧透孔

113、114‧‧‧長側邊

115‧‧‧第一表面

116‧‧‧第二表面

12‧‧‧光學透鏡

13‧‧‧繞射光學元件

Claims (9)

1. 一種影像擷取器之光學組件，包括：一基板，具有一穿孔、一凹槽與相對之二長側邊，該穿孔位於該二長側邊之間，該凹槽自該基板之其中一表面朝另一表面凹設而凸出於該另一表面，且該凹槽位於其中一長側邊之一端；以及二光學透鏡，分別凸設於該基板之該另一表面，且位於該基板之另一長側邊之二端，該二光學透鏡與該基板係為一體成型且不可分離之結構。
2. 如請求項1所述之光學組件，更包含一準直光學元件，設置於該凹槽。
3. 如請求項2所述之光學組件，其中該準直光學元件係為一光柵元件。
4. 如請求項3所述之光學組件，其中該光柵元件與該基板係為一體成型且不可分離之結構。
5. 如請求項2所述之光學組件，其中該準直光學元件係為一繞射光學元件。
6. 如請求項5所述之光學組件，其中該凹槽之中心處具有一透孔。
7. 如請求項2所述之光學組件，其中該準直光學元件係為一光學擴散元件。
8. 如請求項7所述之光學組件，其中該光學擴散元件與該基板係為一體成型且不可分離之結構。
9. 一種影像擷取器，包括： 一本體，包括一第一通孔及一第二通孔；一第一電路板，固設於該本體；一影像擷取鏡頭，設置於該第一通孔中；一準直光源，設置於該第一電路板且對應該第二通孔；一第二電路板，固設於該本體相對於該第一電路板之一側；二發光元件，設置於該第二電路板上；及一如請求項1至8任一項所述之光學組件，設置於該第二電路板上且固接於該本體，該二光學透鏡分別對應覆蓋該二發光元件，該凹槽對應於該第二通孔。