TW512622B - Light guide and line illuminating device - Google Patents

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512622 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 發明的背景 J.發明之領域 本發明一般係有關於一種導光體其係使用在傳真機 、影印機、手持式掃描器以及類似裝置，更具體地，係有 關於一種直線照明裝置其係與導光體結合。 L習知技藝之描1 諸如傳真機、影印機以及手持式掃描器等裝備配置 有一影像讀取裝置，諸如一用於讀取手稿之影像感應器。 使用作為影像讀取裝置的一種型式係為接近接觸型式的影 像感應器’其之光學距離係為短的並且易於併入裝備之中 。於此接近接觸型式的影像感應器中，係需要藉由超過照 明裝置所能夠讀取之照明強度加以照明來讀取待讀取之手 稿邛伤。於此例中，在主要掃描方向（縱方向）上欲照明的 範圍係相當長，但在與主要掃描方向垂直之次要掃描方向 係為一窄的、帶狀長條。 一使用條狀或平板狀導光體的照明裝置用以照明上 述長且窄之帶狀範圍‘，以及配置有諸如照明裝置的一手稿 4取裝置係揭露在日本公開公報第平63320號及第平 10-126581 號。 此手稿讀取裝置，如第13圖中所示，配置有一框架ι〇1 其係構成有凹口 1〇2、103。凹口 1〇2其中配置有一罩子1〇5 將一條狀導光體104與凹口 1〇2之一開口部份包容於其中， 其係藉由一玻璃板106加以閉合。配置有一光電變換元件（ 感應器）107的基座板1〇8係附裝至凹口 1〇3。框架1〇1同時 ----·---«-----裝-— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

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五、發明說明（3 配置有一非均勻的表面，用以除了光線入射平面與光放射 平面之外至少將光散射至預定的表面上（一側邊亦同）。較 佳的是在注射塑製導光體時，一體成形地構成一非均勻的 表面可構成一非均勻的表面，因此其中脊線係與導光體 ^縱方向垂直。然而，較佳的是構成一非均勻的表面其中 脊線係於不同的方向行進，而不是與導光體之縱方向垂直 的方向。 發明之導光體中，在注射塑製導光體時，一體成 形地構成-非均㈣表面。因此，*在需要藉由絲網印刷 用以構成-光線散射圖案的方法。力是可以經濟地賦予導 :體均勻的特性。假若非均勻表面的脊線方向係不同於與 導光體之縱方向成直角的方向時，可將反射光線於非均句 表面的傾斜平面處直接由光放射平面帶出。於是，可增加 放射光線的強度。 於習知技藝中，藉著以一罩子將導光體之外部覆蓋 ’可以防止散射光線無用地放射。然而，假若設定非均勻 表面所形成的方向使‘不同於與導光體之縱方向成直角的方 亦即，次要掃描方向）時，即使無罩子亦可確保所需之 照明強度。再者，藉著改變非均勻表面的傾斜的方向或是 位置（亦即，介於非均句表面的脊線與次要掃描方向之間 的角度），可以調整位置使手稿表面上光線強度可達到尖 峰值。 根據本發明之一種直線照明裝置，導光體係容納在 一罩子中因此導光體之光放射平面係為暴露的。導於

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) ----;---J-----裝--- 一 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

512622 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 射之非均句表面的構成區域，而第3(b)圖係為一放大的透 視圖顯不—光線反射及散射之非均勻表面圖案的構造； 第4圖係為一解釋性的視圖顯示使用一傳統的導光體 直線…、明裝置的光線輪射原理，其中白色塗料係藉由絲 網印刷方式轉印用以構成一散射的圖案； 第5圖係為一解釋性的視圖顯示使用第一具體實施例 之導光體的直線照明裝置的光線輻射原理； 第6圖係為一解釋性的視圖顯示使用第二具體實施例 之導光體的直線照明裝置的光線輻射原理； 第7圖係為一構造視圖顯示一影像讀取裝置的一範例 ，其係使用本發明之直線照明裝置建構而成，其中第7(a) 圖係為一解釋性的視圖顯示具有實際尺寸之橫截面構造， 而第7 (b)圖係為一解釋性的視圖顯示導光體之一光線放射 平面的形狀； 第8圖係為一解釋性的視圖顯示具有一傳統構造之導 光體的光線散射圖案的概略形狀； 第9圖係為一圖表，顯示使用配置有—傳統導光體的 傳、、先的直線照明裝置，其之尺寸大小的影像讀取裝 置焭度分部特性的測量結果； 第1〇圖係為一圖表，顯示使用配置有一第一具體實 施例之導光體的一本發明之直線照明裝置，其之A_8尺寸 大小的影像讀取裝置亮度分部特性的測量結果； 第11圖係為一圖表，顯示使用配置有一第二具體實施 例之導光體的一本發明之直線照明裝置，其之A_8尺寸大 ----.---------裝--- - - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 512622 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合

S 五、發明說明（ 小的影像讀取裝置亮度分部特性的測量結果； 弟0係為圖表，顯示使用配置有一第二具體實 2例之導光體之不具有—罩子構造的直線照明裝置，其之 亮度分布特性的測量結果； 第13圖係為一手稿讀取裝置，的橫截面視圖，一傳統 的直線照明裝置係併入其中。 盤-隹具韙貧U列之詳細說.明 現將相關於伴隨之圖式對本發明之較佳具體實施例 詳加㈣。第i圖係為本發明之直線照明裝置的分解透視 f。弟2圖係為—透視圖顯示本發明之導光體的第一具體 貝也例卩及第3圖係為-透視圖顯示本發明之導光體的 第二具體實施例。 如第1圖中所示，所配置之一種直線照明裝置其中一 導光體1細—放射平面la暴露的方式容納在白色的罩子2 中—放射光源基座板3係附|在白色的罩子端部上 ，其係配置一由LED與類似物組成的發光裝置。 導光體丨係由具有高的光線傳送特性：樹脂諸如丙婦 酸及碳聚酸酯，或具有高的弁绩楂 九線傳送特性的光學玻璃所製 成。導光體1之橫截面的基本形狀係為矩形，而角落部份 係以C形狀方式去角的用以作為—光放射平面^。如第2 及3圖中所示，於導光體1之背側配置有—非均勻表面Μ 少用於光線之散射。 於第2及3圖中，參考字母（彳後 、 亏子母⑷係顯示藉由影線表示構 成非均勻表面1 b的區域，以及（b)传显一 顯不非均勻表面圖案 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮)一 丁裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ · A7 五、發明說明（ 的放大構造。 第2圖中係顯示本發明之一種導光體的第一具體實施 例。於導光體1之背側配置有複數個非均勾表面lb其之脊 線配置係與次要掃描方向平行（亦即，該方向係與主要掃 4田方向垂直）。非均勻表面形狀之一範例係如下所示。非 均勻表面ib之高度、節距以及頂點角度係分別為〇15厘米 、〇.3厘米以及9〇度。如第2⑷圖中所示，非均勻表面齡 在接近光線入射平面之一側邊的長度係為縮短的，而當非 均勻表面lb從光線入射平面向後傾斜時，非均勻表面丨^之 長度係為伸長的。來自放射光源之入射光線強度在接近光 線入射平面之一側邊係為大的，而當非均勻表面lb從光線 入射平面向後傾斜時，光線強度變得較小。因此，如第2(a) 圖中所不，當非均勻表面11}從光線入射平面向後傾斜時， 假若非均勻表面lb之長度係為增加的（亦即，非均勻表面 之構成區域係擴張的），可以使由光線入射平面放射出之 光線的強度均勻地涵蓋於主要掃描方向之整個長度。非均 勻表面係可間歇地構‘成在接近光線入射平面之側邊上。特 別地，在非均勻表面之長度縮短的情況下，構成非均勻表 面係為困難的，藉由改變用以構成非均勻表面並將非均勻 表面之長度固定在一特定範圍之空間，或是藉著改變連續 之非均句表面的數目係同時可使由光線放射平面放射出之 光線的強度均句地涵蓋於主要掃描方向之整個長度。 第3圖中係顯示本發明之一種導光體的第二具體實施 例。於導光體1之背側配置有非均勻表面lb，其之脊線配 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 512622

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8) 置係相對於次要掃描方向（亦即，該方向係與主要掃描方 向垂直）傾斜一預定的角度。非均勻表面形狀之一範例係 如下所示。非均句表面lb之高度、節距以及頂點角度係分 別為0.15厘米、0.3厘米以及90度，而介於非均勻表面之 脊線與次要掃描方向之間的角度係為48度。如第3(a)圖中 所示，非均勻表面在接近光線入射平面之一側邊的長 度係為縮短的，而當非均勻表面113從光線入射平面進而向 後傾斜時，非均勻表面lb之長度係為增加的。來自放射光 源之入射光線強度在接近光線入射平面之一侧邊係為大的 而田非均勻表面進而從光線入射平面向後傾斜時光線強 度會變小。因此，如第3(a)圖中所示，當非均勻表面11}延 伸退離光線入射平面時，假若非均勻表面lb之長度係為增 加的（亦即，非均勻表面之構成區域係擴張的），可以使由 光線入射平面放射出之光線的強度均勻地涵蓋於主要掃描 方向之整個長度。非均勻表面係可間歇地構成在接近光線 =射平面之側邊上。特別地，在非均勾表面之長度縮短的 情況下，構成非均勻‘表面係為困難的，藉由改變用以構成 非均句表面並將非均勻表面之長度固定在一特定範圍之空 間，或是藉著改變連續之非均勻表面的數目係同時可使由 光線放射平面放射出之光線的強度均㈣涵蓋於主要掃描 方向之整個長度。其同時係為改變非均句表面之傾斜角度 的有效方法。 接著，將說明直線照明裝置之光線輻射原理。首先 ’說明照明裝置’該裝置係使用配置有_傳統散射圖案的 ----；—-----裝— - . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·-

512622 A7 ------ B7 五、發明說明（9 ) 一導光體。如第4圖中所示，傳統之導光體係藉由絲網印 刷法將白色塗料轉印至導光體之背側而構成散射的圖案。 由入射平面接收之光線在於主要散射方向（亦即，縱方向） 散佈之前係可產生完全的反射。光線一經到達已印刷構成 在導光體之背側上的散射圖案（一光線散射體）時，光線係 為擴散反射的。擴散反射之光線的一部份係由接近去角部 份（亦即，放射平面）放射。如第4圖中所示，已照射在白 色塗料或是接近罩子表面之散射光線的一部份，以及擴散 反射的光線係由放射平面中移除。 第5圖係為一解釋性的視圖，顯示使用第一具體實施 例之導光體的直線照明裝置之光線的照射動作。由入射平 面接收之光線在導光體之内係可產生完全的反射，並於主 要掃描方向（亦即，縱方向）散佈。如第5圖中所示，當由 一二角形的非均勻表面組成的散射體係配置在導光體之背 側時，抵達此點的光線係受到析射以及傳動，並且接著照 射在罩子上，結果可以獲得上述之相同的散射光線。亦即 ，可以獲得與非均勻‘表面係構成在導光體之背側時之相同 的效果，用以印刷於白色塗料從而構成散射的圖案。 由於當導光體係為注射塑製時，非均勻表面可一體 成形地製成，因此可以消除用以構成傳統之散射圖案印刷 方法。 第6圖係為一解釋性的視圖，其係顯示使用第二具體 實施例之導光體的直線照明裝置之光線照射動作。於使用 第二具體實施例之導光體的直線照明裝置中，由於三角形 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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發明說明（川 2均勻表面之傾斜平面’除了上述光線散射的效果外尚 1面加工表面的效果’反射的光分量係有效地用來改善 、t二率亦即，第二具體實施例之導光體以及使用諸如 t光體的直線照明裝置其之特徵在於在導光體的背側配置 j角形非均勻表面之傾斜平面，因此入射光除了只有藉由 2如白色塗料或罩子之散射體之光擴散效果之外，亦可有 疋王的反射效果。相關於第6圖說明-光線反射的效果。 於第二具體實施例之導光體中，三角形非均勻表面之脊線 八之形狀係设計成不與次要散射方向平行，於圖中以參考 數子①所示之光線在非均勻表面之傾斜平面上可以產生完 全的反射，並可前進至去角的放射平面，同時光線②貫穿 非均勻表面之傾斜面，照射在罩子上並變成散射的光線。 配置第一具體實施例之導光體，因此三角形非均勻 表面之脊線係平行次要的散射方向而導光體僅操縱散射的 光線。另一方面，於第二具體實施例之導光體中，假若完 全的反射光線之分量可供照明之用，則光線的分量不用經 歷散射的過程。因此，光線①之分量係顯示不損及光量， 且因而光線之分量可以1 〇0%有效地用以照明。此外，於 第二具體實施例之導光體中，由於完全的反射光線其之方 向係直接地照明去角的放射平面，因此可以將頂點的位置 從導光體之端部隔開。 第7圖係為一構造視圖，其係顯示使用本發明之直線 照明裝置建構而成之一影像讀取裝置的一範例。在此係說 明一 A-8尺寸的影像讀取裝置，其中直線照明的有效長度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . *------- (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制衣 13 512622 A7 五、發明說明（11 係、勺為55厘米。導光體1係由透明之一般用途的丙烯酸製 成並如第1圖中所示作c形狀之去角，其中高度、寬度（亦 即，在次要掃描方向上的長度）、以及長度（亦即，在主要 知榀方向上的長度）係分別地設定為15厘米、5厘米以及64 厘米。如第7(b)圖中所示，去角部份於每一方向之測量值 係為〇·5厘米而放射平sla之角度係為45度。使用作為LED 係為购hia公司的產品，其之綠色支配色彩的波長係為 520麵，以及20mA之正向電流的輸出係為以婦。所使 罩子2係以不透明之白色碳聚酸酯製成的。使用日本 板硝子么司之型旒為SLA_2〇E的產品作為一桿狀透鏡陣列 訂 。第7(b)圖中係顯示A_8尺寸的影像讀取裝置之橫截面構 造，並結合實際的尺寸。 對每一具有傳統構造之導光體已對其之直線照明之 亮度的分布特性加以測量，如第7圖中所示係為第一以及 第二具體實施例之導光體係使用A-8尺寸的影像讀取裝置 。具有傳統構造之導光體係使用由丁eik〇ku列印墨水製造 A T所生產之兩度反射白色墨汁作為白色塗料之散射體， 而光線散射圖案係藉由絲網印刷法所構成。如第8圖中所 不，具有傳統構造之導光體的光線散射圖案的概略形狀。

I 員 費 第9圖中係顯示使用具有傳統構造之導光體的a_8尺 寸的影像讀取裝置，其之亮度分布特性的測量結果。第ι〇 圖中係顯示使用第-具體實施例之導光體的^8尺寸的影 像讀取裝置’其之亮度分布特性的測量結果。第u圖中係 顯不使用第二具體實施例之導光體的A_8尺寸的影像讀取 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱

I Μ 2622 Α7 Β7 五、發明說明（12 ) 衣置，其之亮度分布特性的測量結果。於第9至11圖中， 水平軸係為次要散射方向而垂直軸係為亮度。水平軸之大 小〇係為次要掃描方向之一參考點（亦即，導光體之放射平 面其中一側邊的一端部），如第7(a)圖中所示。相對於次 要掃描方向之亮度分布已測量了3個點，分別為在主要掃 描方向中離開導光體之入射平面13、33及53厘米，並顯示 測量的結果。 對於具有傳統構造之導光體以及根據第一具體實施 例之導光體其之光線強度之頂點位置係接近次要掃描方向 之參考點（亦即，導光體之放射平面的端部）。二種導光體 在距離次要掃描方向之一參考點（亦即，導光體之放射平 =其中一側邊的一端部）約為〇6厘米的位置處，係顯示其 多多少少具有相同的光線強度。因此，假若於此位置安裝 =光電變換S件’二者在待讀取手稿的位置處之亮度係相 等的，且二者間直線照明裝置的基本性能並無差別。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____；--------裝—— - . (請先閱讀背面之注咅W事項再填寫本頁) 於第二具體實施例之導光體的例子中，光線強度之 頂點位置係位在距鱗次要掃描方向之參考點（亦即，導光 體之放射平面側邊的端部）約12厘米。於此位置（約丨.2厘 米）待讀取手稿的位置處的亮度是第一具體實施例之導光 體亮度的兩倍。因此，在使用以接近接觸型式之影像感應 器方法之影像處理裝置時，其係可以根據光電變換元件（ 感應器）的位置明亮地照明該部分，並因而增加自由度。 亦即，從配件佈置的觀點，以不同的方式〇厘米左右）設 相接近接觸型式之影像感應器方法之影像處理裝置中光 -n n ·

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A7 ----------B7_____ 發明說明（13 ) 電、欠換元件（感應器）的位置，但是可以調整直線照明裝置 的性能，因此對每一型式的裝置而言，位在光電變換元件 (感應器）的位置正上方的手稿表面係可被照亮。於本發明 中，焭度的調整係藉由將非均句表面之脊線從次要散射方 向傾斜而達成。再者，如第11圖中所示，部分的分布（亦 即，相對於次要掃描方向之亮度的分布）具有一寬廣的波 形，結果亮度並不因受接近接觸型式之影像感應器方法的 衫像碩取裝置於裝配時位置的精確度誤差的影響（亦即， k付較遲鈍）。因此，使用第二具體實施例之導光體的直 線照明裝置，其係可同時提供均句的亮度，相關於位置精 確度的誤差其係為穩定的。 於使用第二具體實施例之導光體的直線照明裝置中 ，即使去除覆蓋的導光體的罩子仍可獲得有利的特性。由 於非均句表面使反射效果的使用優於傳統的光線散射效果 ，罩子覆蓋導光體的外周圍部份並未顯著地增加光量。於 印刷型式的導光體以及類似物中，罩子之光學上的功能係 防止散射光線不致散射於外部（損失），並藉由罩子表面的 反射將光線回復至導光體之内部，用以增加於放射平面處 之光量從而照亮手稿的表面。正好相反，第二具體實施例 之導光體具有較少之光線散射分量，並因而藉由罩子有更 多的”光線的同步效果”係無法預期的。 第12圖係顯示使用配置有一第二具體實施例之導光 體不具有一罩子的直線照明裝置，其之亮度分布的測量結 果。位在距離次要掃描方向之參考點（亦即，導光體之放 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ；---.----^_wl Μ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 16 512622 第090104591號專利說明書修正頁

五、發明說明（I4 射平面側邊的端部）約1.2厘米位置處的亮度，相對於具有 罩子（見第11圖之圖表）之直線照明裝置係由約76%的光量 所構成。於上述之相同的位置相對於傳統印刷型式之直線 照明裝置（見第9圖之圖表）係由約9〇%的光量所構成。亮度 之特性因而幾乎疋相同的程度。因而可以實現低價、簡單 型式的直線照明裝置，其不需印刷的處理與蓋子（亦即，可 以去除一些配件與處理過程）。 於每一具體實施例中，三角形的非均句表面之頂點角 度係顯示為90度’但亦可非為9〇度。應注意的是非均勻表 面的尺寸、非均勻表面的節距以及類似之物理量係只是顯 示作為一範例，其係可根據導光體所需之規格而選擇性地 加以改變。再者，所顯示之導光體的外部形狀係為一去角 的矩形實體，但其係可為一多邊形或是一曲面。 同時應注意的是導光體的外部形狀係為一去角的矩 形實體、一其他的形狀或是曲面主體。 如上所述，根據本發明用以將光線散射或反射至導光 體之預定表面的非均勻表面係與導光體一體成形的。因此 ’根據5玄印刷方法’光線散射圖案及類似物不需被構成， 並可以提供一低價的導光體以及直線照明裝置。由於配置 有光線反射及散射之非均勻表面的導光體係藉由注射塑製 一體成形地構成，所以可以構成用於高精確度之光線反射 及散射的一非均勻表面，並可提供對於亮度性能具有較小 誤差的導光體與直線照明裝置。 再者，由於在次要掃描方向上係可藉由調整非均勻 17 512622 A7 B7 五、發明說明（15) 表面而加以調整亮度之頂點位置，因此即使光電變換元件 (感應器）的位置因每一種類的影像讀取裝置而有所不同， 仍然可以改良位於光電變換元件（感應器）正上方之手稿表 面的亮度。由於在次要掃描方向上之亮度的分布係可藉由 調整非均勻表面而使其擴大，因此即使組成影像讀取裝置 的每一配件，諸如直線照明裝置與光電變換元件（感應器） 之附裝精確度有所誤差仍不致損及亮度之穩定的均勻性。 再者’藉由去除覆蓋導光體之罩子係可降低直線照明裝置 的成本。 (清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 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512622 A7 B7 五、發明說明（16 元件標號對照 1.. .導光體 la…放射平面 lb.…非均勻表面 2…罩子 3…放射光源基座板 101.. .框架 102.··凹口 103···凹口 104…條狀導光體 105…罩子 106.. .玻璃板 107.. .光電變換元件 108.. .基座板 109…桿狀透鏡陣列 110…放射平面 111.. .光線散射的圖案 112.. .遮蓋玻璃 113.. .手稿 (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 19 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. 512622 mu修正 平乃 Η 、V 、 六、申請專利範圍 第090104591號申請專利範圍修正本 修正日期：91年9月 1 · 一種導光體，其係用以於内部表面之一端部反射入射照 明光線，並用以從一放射平面放射此照明光線，其特徵 在於該導光體係配置非均勻表面用以至少散射該入射 明光線於除了一入射表面以及導光體之放射表面之 外的預定表面處。 2·如申明專利範圍第1項之導光體，其中該非均勻表面在 導光體於注射塑製時係一體成形的。 3·如申請專利範圍第2項之導光體，纟中所構成之非均句 表面係容許其之脊線由與導光體之縱方向垂直的方向 上於不同的方向延伸。 •一種1綠…明裝置，其併有如申請專利範圍第丨至）項中 任-項之導錢，其巾料缝係料紐之放射平面 係為暴露的方式容納在一單子中。 5. -種直線㈣裝置，其併有如申請專利範圍第⑴項中 任一項之導光體，其中該㈣體係以導光體之整個表面 為暴露的狀況併入裝置之中，而非容納在罩子之中。 6. -種直線照明裝置，其併有如中請專利範圍第⑴項令 任一項之導光體，其中該婁 導切於—端部配置有—照明 、-構成非均勻表面以容許該非均勻表面之長度由 配置有照明裝置之端部朝向另一端部延伸。 種直線照明裝置，其併有如 任一項之導光體，其中該導光體於—端部配置有一照 任…道“…甲·月專利耗圍第1至3項中 明 512622 —^ 捕充 六、申請專利範圍 裝置，並佈置非均勻表面致使該非均勻表面所構成之區 域至少在配置有照明裝置之端部係為非連續的。