TW493338B - Rod-shaped light guide and illuminating device incorporating rod-shaped light guide - Google Patents

Description

493338 A7 五、發明說明（ 本發明係有關一種可供使用於傳真機、影印機、掃描 益寺之4干狀導光體，及一種設有該桿狀導光體之照明穿置 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 影印機、傳真機、掃描器等皆會使用影像讀取裝置例 如衫像感測為來漬取標的物。有一種該等影像讀取裝置 包含一接觸式影像感測器具有很短的光徑長度，而可使該 影像感測器能很容易地被併設於該等機具與掃描器中。 該衫像感測器可項取該標的物的一部份，該部份合被 一知明裝置照允至讀取所需的亮度水準。而該部份標的物 係被以長條狀範圍來照亮，其乃沿著主掃描方向即縱向延 伸相當地長，而在垂直於該主掃描方向的副掃描方向則很 短。 為能照亮該等細窄的長條狀範圍，該照明裝置乃包含 一 LED(發光二極體）的陣列，而以線路連接或焊接來設在 一印刷線路板上。因為所需之有效光僅為照射在該標的物 要被讀取部份上的光，故該LED陣列將會造成照明光的浪 費。又且，要將許多LED裝設在印刷線路板上，乃是費錢 、費工、費時的。曰本專利早期公開第163320與10-126581號公告 ，乃揭露一種具有桿狀導光體的影像感測器。 如第7圖所不，該所揭之影像感測器乃包含一桿狀 光體ιοί設在一殼體100令。該桿狀導光體1〇1具有一大致 呈矩形的截面，係垂直其縱長方向，即該第7圖頁面的 直方向。該桿狀導光體101具有一斜角面1〇2係可作為一 案 導 垂 導

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經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（2 ) 出面。該影像感測器亦具有一發光元件（未示出），例如一 LED，設在該導光體1 〇 1的縱向末端。照明光在被導經該 桿狀導光體101時，會被一設在該導光體1〇1之一側面上的 散光圖案103所散射。該等散射光會由導出面ι〇2射出，並 穿過一作為標的物固定件的玻璃蓋板104,而射至被置放 在該玻璃盖板10 4上之一標的物的影像面處。由該影像面 反射的光會被一桿透鏡陣列105聚焦在一光電轉換器1〇6上 ，其將會讀取該標的物的影像。 在上述之習知裝置中，該散光圖案1〇3乃被製成為， 能不規則地減少在該桿狀導光體101之縱向，即主掃描方 向的光強度。但是，其在該副掃描方向之光強度空間分佈 仍有待改善。 具體而言，由該具有矩形或類似戴面的導光體之導出 面射出的照明光，係包括在該導光體中沿許多路徑被反射 或散射的光，以及由該散光圖案所產生的散射光等，如第 8圖所示。故而，該等照明光將不能於副掃描方向在所要 讀取的影像面上，達到最佳的照明狀態。 更具體言之，該習知的桿狀導光體並不具有聚光功能 ，及調整光強度空間分佈高峰點的功能，故可能產生多重 反射光及散射光，其會比由該散光圖案發出的散射光更強 。因此，在副掃描方向之光強度空間分佈的高峰點，將會 朝遠桿狀導光體的方向’即第8圖的左側移出，而不會正 在該桿透鏡陣列的上方位置。 藉著縮短該桿狀導光體101與桿透鏡陣列105之間的距 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------^ --------^---II----^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7

Η力现 五、發明說明（3 ) 離，上述缺點可被減少至某種程度。但是，若該間距被縮 紐，則由該導光體射出的光，將會被該玻璃蓋板104的一 面所直接反射’或被該標的物表面所反射，假若該標的物 表面太光滑’則會由所要讀取的影像上產生明亮反射。 另一種解決方法係將該桿狀導光體1〇1斜傾，俾使光 強度空間分佈之高峰點移開，即移向第8圖中的右側，而 校準於該桿透鏡陣列正上方處。但是，此種方法並不實用 ’因為其會增加該光強度空間分佈的範圍。 雖知使該導出面凸棋亦能會聚所發出的照明光。但是 ’利用此方式，將不易使該光強度空間分佈的高峰點位置 ，對準於該桿透鏡陣列的正上方位置，且該影像感測器中 的空間利用性將會被該凸拱的導出面所限制。 緣是，本發明之主要目的係在提供一種桿狀導光體， 其能使在副掃描方向之光強度空間分佈的高峰點校準於所 要讀取的影像表面。 本發明之另一目的係在提供一種照明裝置，其乃設有 前述之桿狀導光體。 依據本發明，係在提供一種桿狀光導體，能以其内表 面將由其一端進入的照明光反射，並由一沿其縱向延伸的 導出面將被反射的照明光射出；該桿狀導光體具有數側表 面沿其縱向延伸，該等侧表面包括一平直的導出面，一平 面其上設有一散光圖案，及一曲面可將由該散光圖案散射 的光朝遠導出面反射’該反射曲面在垂直於縱向的載面形 狀，係包含一橢圓形的一部份，且該散光圖案被設在靠近 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（4 ) 該橢圓形的焦點處。 禾述設計’該散光圖案與被該散光圖案散射之光 所照明之一影像面，將會互相形成聚焦關係，即由該散光 圖案所散射的光能夠聚焦在該所要讀取的影像面上。 照明光可由該桿狀導光體的兩相對端引入其中。該散 光圖案亦可為任何所需形狀。 其上設有該散光圖案的平面，乃可包含該橢圓形的長 軸，而該導出面可包含該橢圓形的短軸。 其上設有該散光圖案的平面，乃可包含該橢圓形的長 軸，而該導出面可包含一邊斜傾於該橢圓形的短軸。 其上設有該散光圖案的平面，乃可包含一邊平行於該 橢圓形的短軸，而該導出面可包含該橢圓形的短軸。 其上没有垓散光圖案的平面及該導出面皆可包含單一 平面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據本發明，亦在提供一種照明裝置，包含一殼體； 一桿狀導光體，能以其内表面反射由其一端進入的照明光 ，並由位於縱向之一導出面射出該等被反射的照明光，該 才干狀V光體具有數側表面沿其縱向延伸，該等側表面包括 一平直的導出面，一平面其上設有一散光圖案，及一反射 曲面可朝該導出面反射該散光圖案的散射光，該反射曲面 具有-截面形狀，其係垂直於該縱向，而包含一橢圓形的 一部份，該散光圖案則被設在靠近該橢圓形的焦點處，該 桿狀導光體係被容納在該殼體内而露現該導出面；及發光 裝置被設在該桿狀導光體的一端而可發光；該散光圖

493338 A7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 由該桿狀導光體的一端朝向另外一端逐漸變寬，或該散光 圖案係包含多數分開的片段，而至少靠近該桿狀導光體的 末端。 本發明之上述及其它的目的、特徵與優點等，將可由 以下說明，配合舉例示出本發明較佳實施例之圖式等而更 為清楚瞭解。 圖式之簡單說明： 第1圖係本發明之一設有照明裝置之影像讀取裝置的 橫剖視圖； 第2圖係本發明之一桿狀導光體的立體圖； 弟3圖係該;^干狀導光體之側視圖，示出該等照明光如 何反射； 第4圖係類似於第3圖，示出本發明另一實施例的桿狀 導光體； 第5圖係類似於第3圖，示出本發明又一實施例的桿狀 導光體； 第6圖係類似於第3圖，示出本發明再一實施例的桿狀 導光體； 第7圖係為一習知影像讀取裝置之橫剖視圖；及 第8圖示出在該習知影像讀取裝置中的光強度空間分 佈。 如第1圖所示’一設有本發明之照明裝置的影像讀取 裝置乃包含一基座1，在其相反面上具有凹槽2, 3等，有 一殼體5設在凹槽2中，並容裝一透明的桿狀導光體4，有 - ----------#--------^.11------f , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 493338 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 f 作 社 印 製 五、發明說明（ 一玻璃蓋板6設於該凹槽2上並封閉其開口端，有一板8設 在該凹槽3中，而封閉其開口端，並承裝一感測器7，及一 桿透鏡陣列9設在該基座1中，而位於凹槽2，3之間。 該桿狀導光體4最好係由一高透光性的人造樹脂製成 ，諸如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯等，或由高透光性的光學玻 璃來製成。 如第2，3圖所示’該導光體4在垂直於其縱向的方向 上’具有部份橢圓的截面造型。具體而言，該導光體4的 截面形狀係包含一四分之一橢圓的形狀，且該導光體4的 側面包括一平面10包含該橢圓的長軸，一平面11包含該橢 圓的短軸，及一曲面12包含該橢圓的周緣。該二平面1〇與 11係互相靠接定位，並互呈90。角。 有一散光圖案13設在平面1〇上。由於該曲面12形成該 橢圓的一部份，故若該曲面12被當作一面鏡，則該曲面12 的焦點會出現在該平面10上。該散光圖案13係被製成校準 於該曲面12的焦點。具體而言，該散光圖案13係被設在該 曲面12的焦點附近，因為該圖案13本身具有一寬度。 該散光圖案13係被塗上白漆而來形成。但是，其亦可 被以任何白色以外的不同顏色來製成，乃視所使用之光波 長而定。例如，假若該影像讀取裝置使用在傳真機中，則 因為許多傳真機皆使用570nm波長的光，故該散光圖案13 即可使用具有該波長的顏色來製成。該散光圖案丨3亦能將 具有所需顏色之薄膜黏接於該平面1〇上而來形成。 該散光圖案13乃包含一系列間隔分開的個別片條，該 --------------裳--------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

493338 A7 —---------------- _五、發明說明（7 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 等間隔係由該桿狀導光體4設有-發光裝置14例如LED的 一端’朝向其另1而逐漸變小。故該散光圖案13之構造 能夠沿桿狀導光體4的縱向形成岐量的散射光。該發光 裝置14則固設於殼體5上。 為能沿縱向形成固定量的散射光，俾不規則地減少光 強度’該散光圖案13亦可包含一連續的細長片㉟，由該桿 狀導光體4的一端朝向其另一端逐漸變寬。或者是，該散 光圖案13亦可包括—系列間隔分開的個別片條，該等間隔 係由該導光體4的一端朝其另一端逐漸變小，而該等片條 則由該導光體4的一端至其另一端逐漸變寬。 在第1至3圖中之該影像讀取裝置的操作如下： 該發光裝置14產生的光會進入該透明桿狀導光體4中 ，並被設在該平面10上的散光圖案13所散射，而被曲面12 所反射，而由作為導出面的平面射出。嗣該射出的光會穿 經玻璃蓋板6，而照在一所要讀取之標的物丨5的影像面i 6 上。由該影像面16反射的光會被該桿透鏡陣列9聚焦在感 測器7上，其將會讀取該標的物的影像。 由於遠散光圖案13被設在該形如凹面鏡之曲面12的焦 點區域，故由該曲面12反射而從該平面1丨射出的散射光， 將會聚焦在一預定的焦點位置。若該預定的焦點位置與影 像面16互相校準，則如第3圖所示，由散光圖案13所發出 的散射光，將會全部落在該影像面16上而不會浪費，因此 在副掃描方向的光強度空間分佈將會被均化化。 第3至6圖乃類似於第3圖，示出本發明另外實施例的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · 訂— -線 1·! 10 493338 經濟部智慧財產局員工消貴合作祚印製 Α7 Β7 五、發明說明（8 ) 桿狀導光體。 依據第4圖所示的實施例，有一桿狀導光體4具有部份 橢圓之戴面造型，其包含一橢圓形的一部份。該桿狀導光 體4具有一平面1〇包含一橢圓形的長軸，一平面丨丨乃與該 橢圓形的短軸呈一角度斜設，及一曲面12包含該橢圓形的 周緣。該散光圖案13係設在該平面10上。而平面Η則形成 一導出面。該等平面1〇，丨丨係互相鄰接，並以一小於9〇。 的角度來互相斜交。該與平面丨〇以一角度斜交的平面U， 乃可依據所要讀取之影像面的位置，而來移轉焦點位置。 依據第5圖所示的實施例，有一桿狀導光體4具有呈部 份橢圓的戴面，其包含一橢圓形的一部份。該導光體4具 有一平面17平行於該橢圓形的短軸，及一曲面12包含該橢 圓形的周緣。其散光圖案13係設在該平面17上，該平面ι7 亦形成一導出面。該橢圓形的焦點會出現在該平面17上， 而該散光圖案13即被設在該曲面12的焦點區域上。被該散 光圖案13所散射，並由平面π發出的照明光，將會聚在該 導光體4外部之某一焦點位置上。若該影像面與該焦點位 置校準，則該影像面即能被以一固定的光強度分佈來有效 地照明。 依據第6圖所示的實施例，有一桿狀導光體4具有呈部 份橢圓的截面，其包含一橢圓形的一部份。該導光體4具 有一平面11平行於該橢圓形的短軸，而形成一導出面，一 曲面Π包含該橢圓形的周緣，及一平面18平行於該擴圓形 的短軸，其上設有散光圖案13。彳部份構成該曲面12之該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 493338 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 橢圓形的焦點，將會出現在該平面18上，其係相當於第5 圖中所示的平面17。 上述各實施例乃可被以各種方式來修正。如第3，4圖 中所示的實施例，該平面10可校準於橢圓形的長轴。但是 ，若該散光圖案13係位於該橢圓形的焦點區域上，則該平 面10與該糖圓形的長軸即可不需要互相校準。 在第5圖所示的實施例中，假使該散光圖案丨3位於包 含該曲面12之橢圓形的焦點區域上，則該平面17亦可不必 平行於該橢圓形的短軸。 在第6圖所示的實施例中，該平面18與平面^亦不一 定要平行於該橢圓形的短軸。該平面丨8亦可具有斜削或圓 曲的末端，或不定要包含一單獨的平直面。 如上所述，依據本發明，由於在桿狀導先體一側之散 光圖案，與被由該散光圖案的散射光所照明之該要讀取的 影像面，係互相形成聚焦關係，故其光強度空間分佈之高 峰點將會對準於位在桿透鏡陣列正上方之所要讀取的影像 面處。 因為藉著改變該桿狀導光體的反射曲面，即可調整散 射光的會♦位置，故可很容易地調整來使散光圖案與影像 面形成互相聚焦的關係。 由於該散光圖案與影像面係互相保持聚焦關係，故被 散射光照明之影像面區域，將可藉改變該散光圖案的寬度 ，而能容易地調整。 雖本發明之某些較佳實施例已被示出並詳細說明如上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;0 tri——

•線 —f -------------ir! 493338 A7 B7 五、發明說明（10) ，但應可瞭解仍有各種不同的變化及修飾可被實施，而不 超出申請專利範圍。 元件標號對照 1…基座 14…發光裝置 2…凹槽 15…標的物 3···凹槽 16…影像面 4···桿狀導光體 17…平面 5…殼體 18…平面 6···玻璃蓋板 100…殼體 7…感測器 101…桿狀導光體 8…板 102…斜角面 9···桿透鏡陣列 103…散光圖案 10…平面 104…玻璃蓋板 11…平面 105…桿透鏡陣列 12…曲面 106…光電轉換器 13…散光圖案 -------------I--------t---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 493338 A8B8C8D8 ^、、申清專利範圍 L 一種桿狀導光體，能以其内表面反射由其一端進入的 照明光’並由沿其縱向延伸之一導出面，將該等反射 的照明光射出；該桿狀導光體具有側表面等沿其縱向 延伸’该等側表面包括一平直導出面，一平面其上設 有散光圖案，及一反射曲面可將由該散光圖案散射的 光朝該導出面反射，該反射曲面在垂直於該縱向的截 面形狀，乃包含一橢圓形的一部份，而該散光圖案係 被設於該橢圓形的焦點區域上。 1如申請專利範圍第1項之桿狀導光體，其中該設有散光 圖案的平面乃包含所述橢圓形的長軸。 如申明專利範圍第1項之桿狀導光體，其中該設有散光 圖案的平面乃包含所述橢圓形的長軸，而該導出面包 含一邊斜傾於該橢圓形的短軸。 如申π專利範圍第1項之桿狀導光體，其中該設有散光 圖案的平面包含一邊平行於該橢圓形的短軸。 5·如申請專利範圍第1項之桿狀導光體，其中該設有散光 圖案的平面及該導出面皆包含單一平面。 6_ —種照明裝置，包含： 一殼體； 一桿狀導光體能以其内表面反射由其一端進入的 照明光’並由沿其縱向延伸之一導出面，將該等反射 的知明光射出；該桿狀導光體具有側表面等沿其縱向 延伸，該等側表面包括一平直導出面，一平面其上設 有散光圖案’及一反射曲面可將由該散光圖案散射的 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格咖χ挪公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) »-------訂--------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 4^3338 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社*印製 申請專利範圍 光朝邊導出面反射’該反射曲面在垂直於该縱向的戴 面形狀，乃包含一橢圓形的一部份，而該散光圖案係 被設於該橢圓形的焦點區域上； 該桿狀導光體係被容裝在該殼體内，而曝現該導 出面； 發光裝置設在該桿狀導光體之一端，乃可發光； 且 該散光圖案係由該桿狀導光體的一端朝其另一端 逐漸地變寬。 7· —種照明裝置，包含： 一殼體； 一桿狀導光體能以其内表面反射由其一端進入的 S?、明光’並由沿其縱向延伸之一導出面，將該等反射 的S?、明光射出，該桿狀導光體具有側表面等沿其縱向 延伸，該等側表面包括一平直導出面，一平面其上設 有散光圖案，及一反射曲面可將由該散光圖案散射的 光朝遠導出面反射，該反射曲面在垂直於該從向的截 面形狀，乃包含一橢圓形的一部份，而該散光圖案係 被設於該橢圓形的焦點區域上； 5亥才干狀導光體係被容裝在該殼體内，而曝現該導 出面， 發光裳置設在該桿狀導光體之一端，乃可發光； 且 該散光圖案包含多數片段至少靠近該桿狀導光體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I---裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 15 '—~~--—___ 六、申請專利範圍 的一端。 如申明專利純圍第6或7項之照明裝置，其中該設有散 光圖案的平面乃包含該#1圓形的長軸。 如申明專利乾圍第6或7項之照明裝置，其中該設有散 光圖案的平面乃包含該橢圓形的長軸，而該導出面包 含一邊斜傾於該橢圓形的短軸。 10.如申胡專利範圍第6或7項之照明裝置，其中該設有散 光圖案的平©包含一邊平行於該橢圓料短軸。 11·如申清專利範圍第6或7項之照明裝置，其中該設有散 光圖案的平面及該導出面皆包含單一平面。 --------------·-------訂！-----線丨1· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16