TWI377369B - Collimating lens structures - Google Patents

Collimating lens structures Download PDF

Info

Publication number
TWI377369B
TWI377369B TW094127543A TW94127543A TWI377369B TW I377369 B TWI377369 B TW I377369B TW 094127543 A TW094127543 A TW 094127543A TW 94127543 A TW94127543 A TW 94127543A TW I377369 B TWI377369 B TW I377369B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
optical
angle
light source
optical component
Prior art date
Application number
TW094127543A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200626964A (en
Inventor
George E Smith
Tong Xie
Original Assignee
Avago Technologies General Ip
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avago Technologies General Ip filed Critical Avago Technologies General Ip
Publication of TW200626964A publication Critical patent/TW200626964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI377369B publication Critical patent/TWI377369B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Description

1377369 5
15
20 難於獲得的嚴格公差條件。 基於前面所述，仍然需要一種克服先前所闡明的缺點 之光學元件。 【發明内容】 發明概要 依據本發明之一個實施例，一種用於以光學方式將一 光束擴展、準直化，以及偏折或者傾移的光學元件及方法 被記載。一光學元件接收一具有一第一光束角及一軸的輸 入光束。該光學元件包括一第一表面，其接收該輸入光束 並產生一具有一大於或者等於該第一光束角的第二光束角 之擴展光束（expanded beam)。該光學元件包括一第二表 面，其接收該擴展光束並產生一實質上為準直或者接近準 直的輸出光束。該輸出光束相對於該輸入光束的軸被傾移 一預定度數。 圖式簡單說明 本發明經由實例被說明，而不具有限制性，在隨附的 圖式中，相同的參考符號表示相似的元件。 第1圖為一習知技藝的第一準直儀。 第2圖為一習知技藝的第二準直儀。 第3圖為本發明之一個實施例的一光學元件。 第4圖為作為本發明之一個實施例的第一表面之一例 示性球面以及由該球面所產生之傾移的擴展光束角。 第5圖為作為本發明之一個實施例的第二表面之一例 示性橢圓面以及由該橢圓面所產生的傾移且實質上準直的 6 1377369 光束。 第6圖為本發明之一個實施例的一例示性第一表面以 及該第一表面相對于一光源的間距。 第7圖為本發明之一個實施例的一例示性第二表面以 5 及該第二表面相對于一虛光源的間距。 第8圖為本發明之一個實施例的一包括一第一表面和 第二表面之例示性光學元件及由該第一表面偏折的數量、 由該第二表面偏折的數量，以及由該光學元件完成的偏折
10 第9圖為由本發明之一個實施例的光學元件所執行的 光學處理步驟之流程圖。 第10圖為使用本發明之另一實施例的光學元件之一光 學導航裝置的方塊圖。 I：實施方式3 15
20 較佳實施例之詳細說明 具有被傾移的輸出光束之準直透鏡結構被加以記載。 在下列記載中，就說明的目的而言，許多具體的細節被闡 明，以便提供本發明之一透徹的理解。然而，對於熟悉本 技藝的一個技術者而言將會顯而易見，本發明可能會在不 具有這些具體細節的情況下而被實施。在其他的實例中， 眾所周知的結構及裝置以方塊圖形式顯示，以便避免不必 要地使本發明難於理解。 準直儀透鏡結構 第3圖為本發明之一個實施例的一光學元件300。提供 7 1377369
15
—產生具有一第一光束角305的光束304(在此亦被稱為一“ 輸入光束綱”)之光源302。舉例而言，光源302可以為-雷 射光源或者-發光二極體(LED)。光源如使具有預定光束 角305的光東3G4沿著—預定軸指向本發明的透鏡結構300 。該預定轴在此亦被稱為“輸人光源軸，，或者“光源的中心軸 。在一個實例中，光源3〇2產生一光束3〇4，其具有大约為 W-6.5度的窄光束角305。光源3〇2係位於一第一介質3〇6(例 如空氣）内。 光學元件(在此亦被稱為一“透鏡結構，，)3〇〇包括一第一 表面310以及一第二表面320。第一表面31〇可以為一球面， 而第二表面320可以為一糖圓面。在—個實施例中，第一表 面310係偏移于光源302的中心轴。換言之，第一表面31〇係 偏離于光源302的中心轴。就這點而言，表面31 〇在下文中 亦被稱為一“離轴第一表面310”。在這個實例中，一經過第 —表面310之球形中心的軸係一大致平行于光源302之中心 轴的部分，但是與光源302的中心軸並不相同。 第一表面310接收具有第一光束角305的光束304，並產 生一具有一第二光束角315的光束314。第一表面310亦選擇 性地將光束304偏折一預定數量（舉例而言，X度）。舉例而 言’在一個實施例中’第一表面310執行一個或者更多個下 列光學功能：1)以光學方式擴展光束304至一預定光束角（ 舉例而言，一第二光束角315)，其係大於或者等於來自光 源302的光束304之原始光束角（舉例而言，第一光束角305) 以及2)以光學方式使光束304偏折或者傾移一預定角度（舉 20 例而言，一X度的傾移）。在一個實施例中，由第一表面31〇 所產生的傾移或者偏折大約為15度。由第一表面31〇執行的 光束304之光學擴展以及光束304之偏折在下文中會更加詳 細地加以記載。 第二表面320接收擴展及一次傾移的光束314，並產生 一具有一第三光束角329的輸出光束328。第二表面32〇亦選 擇性地將光束314偏折一合計為γ度的預定數量。舉例而言 ，在一個實施例中，第二表面320接收擴展及—次傾移的光 束314，並產生一以一合§十為γ度而傾移（舉例而言，一合叶 為30度的傾移)之實質準直或者接近準直的輪出光束328(舉 例而言，以一合計為Y度而傾移之略微會聚的光線或者略微 發散的光線）。第二表面320執行一個或者更多個下列光學 功能：1)以光學方式準直化擴展的、一次傾移的光束314以 及2)以光學方式進一步偏折或者傾移擴展的、一次傾移的 光束314。 在一個實例中，第二表面320進一步偏折光束314，以 產生一具有由一預定角度(Y)指定的總傾移量之輸出光束 。由第二表面320執行的光束之光學準直化以及光束之偏折 在下文中會更加詳細地加以記載。 在一個實施例中，光學元件產生一接近準直的輪出光 束(舉例而言，一具有可能會略微地發散或者略微地會聚的 光線之光束）。在另一實施例中，光學元件產生一具有準直 或者實質上準直的光線之輸出光束。實質上準直表示—輸 出光束具有一實質上小於或者很大程度上小於光學元件接 一具有一近於零發 收的輸入光束之第一光束角（舉例而言， 散的輸出光束）。 他材料製成 光學元件300可以由一種材料，例如玻璃或者塑勝或者 熟悉光學元件製造技藝之技術者或者#通技術者已知的其 在-個實施例中，光學元件3〇〇藉由一單獨的透鏡元件 來加以實現’其中該透鏡元件包括—產生—理想化衍射極 限的折射之第-模製表面以及—產生—理想化衍射極限的 折射之第二模製表面。在這個實施例中，單獨的透鏡元件 3〇〇係藉由-光束擴展準直儀來加以實現，其中該光束擴展 準直儀具有一能夠使一預定光束傾移於輸入光源的軸(舉 例而言，雷射轴)之内置的最小偏向棱鏡(deviati〇nprism)。 在-個實例中，該光學元件以γ度(舉例而言，3〇度)傾移輸 入光束。«本發_光學構造在—短于習知技藝路徑的 空間内產生-傾移的光束，並進-步提供較低的波前像差 (wavefront aberration) ° 例示性第一袅面420 第4圖為本發明的一個實施例之作為第一表面的一例 不性球面420。一光源410產生一對準球面42〇的光束。表面 420接收來自光源410的光束，並產生如第3圖所示的輸出光 線(舉例而έ，一傾移且擴展的光束）。當該輸出光線被反轉 時，反轉的輸出光線450經過一虛光源414。應該注意的是 ，虛光源414係位於一第一介質430(舉例而言，空氣）内。由 第一表面420所產生的輸出光線在一第二介質44〇(舉例而 1377369
言，玻璃或者塑膠）内傳播。 例示性第二表面520 第5圖為本發明的一個實施例之作為第二表面的一例 示性橢圓面520以及由橢圓面520所產生之傾移且實質上準 5 直的光束。一虛光源510產生一對準第二表面520的擴展光 束550。擴展光束550在一第二介質530(舉例而言，玻璃或 者塑膠）内傳播。第二表面520接收來自虛光源510的擴展光 束550，並產生輸出光線(舉例而言，一傾移且實質上準直 的光束560)。第二表面520可能會以一橢圓面來加以實現。 10 該輸出光線在另一介質（舉例而言，空氣）中傳播並撞擊一傾 移的表面570。 用於橢圓面的卡泊值(Kappa value) 一橢圓面可能會由下列公式來說明：
Sag = ^. cr 二:，其中K為卡泊（表示為K或者k) l + Vl-(l + ^)cV2
，其係一用於確定二次曲線類型的參數，且其中c = 1/R係 極點下的曲率。舉例而言，當K=0時，該二次曲線為一球 面，而當Κ= -1時，該二次曲線為一拋物面。當-1<=Κ<=0 時，該二次曲線為一橢圓面。在一個實施例中，卡泊（標示 為“Κ”)的一範圍如下：-1.4/η2<=Κ<=0·7/η2。舉例而言，在 20 另一實施例中，卡泊（標示為“Κ”）的一範圍如下： -1.2/η2<=Κ<=0.85/η2。在一個具體的實施中，Κ被選定為大 約等於-1/η2。 第一表面與一光源的間距 11 1377369
15
20 第6圖為本發明之一個實施例的一例示性第一表面6 2 0 以及第一表面620相對于一光源604的間距。參看第6圖，對 於一球面半徑(Rs)及透鏡材料指數(η)而言，另一介質（舉例 而言，空氣）中的光源(Ρ)(舉例而言，一雷射器）以一預定距 離(L)遠離球面的曲率中心（0)。該預定距離(g* Rs)可能會變 化且從一範圍内的數值進行選擇，其中g為某一實數。舉例 而言，在一個實施例中，光源(P)與球面的曲率中心（0)間的 距離（標示為“L”)之範圍如下：Rs <=L<=2.5 Rs。舉例而言 ，在另一實施例中，光源(P)與球面的曲率中心（0)間的距離 (標示為“L”)之範圍如下：1.25RS<=L<=2.0RS。 第一表面的傾移 一光束（舉例而言，一雷射光束）可能會以一離軸角度（ 表示為“a”)進行瞄準。該離軸角係該光線與該球面半徑間的 角。舉例而言，在一個實施例中，該球面的中心軸與該光 束的軸間的角（標示為“a”)之範圍如下：5度<=a<=45度。舉 例而言，在另一實施例中，該球面的中心軸與該光束的軸 之間的角度(標示為“a”)之範圍如下：10度<=a<=35度。在一 個具體的實施中，“a”被選定為大約等於20度。 第二表面與一虛光源的間距 第7圖為本發明之一個實施例的一例示性第二表面720 以及第二表面720相對于一虛光源704的間距。參看第7圖， 對於一橢圓面的極半徑（RP)而言，一虛光源(Q)係位於以一 距離（表示為“M”)遠離極點下的曲率中心（S)之軸上。該預定 距離(h* RP)可能會變化且從一範圍内的數值進行選擇，其 12 1377369
15
20 中h為某一實數。舉例而言，在一個實施例中，虛光源(Q) 與橢圓面的曲率中心（S)間的距離（標示為“Μ”)之範圍如下 :0.7RP/(n-l) <=M<=1.4 RP/(n-l)。舉例而言，在另一實施 例中，虛光源(Q)與橢圓面的曲率中心（S)間的距離(標示為 “M”)之範圍如下：0.85RP/(n-l) <=M<=1.2 RP/(n-l)。在一個 具體的實施中，Μ被選定為大約等於RP/(n-l)。 第二表面的傾移 一光束(舉例而言，一雷射光束）可能會以一離軸角（表 示為“b”)進行瞄準。該離軸角係該光線與該橢圓面之長軸 間的角。舉例而言，在一個實施例中，該橢圓面之中心軸 與該光束之軸間的角（標示為“b”)之範圍如下：2度<=b<=30 度。 兩個表面的偏向分離 第8圖為本發明之一個實施例的一包括一第一表面和 第二表面的例示性光學元件及由該第一表面偏折的數量、 由該第二表面偏折的數量，以及由該光學元件完成的偏折 總量。 參看第8圖，由該光學元件完成的傾移或者光學偏折之 總量表示為d度。由該第一表面完成的光學傾移量可能會以 度數來表示並表示為字母“c”。該第一表面或者該第二表面 處的總傾移或者偏折與光學傾移總量（表示為“d”)構成的分 數⑴可能會被確定。這個分數⑴可以用於說明供本發明之 一特定實施例之用的光學元件之該等兩個表面間的光學偏 折或者傾移的分配。該分數可以表示為由該第一表面引起 13 1377369 的偏折或者傾移量除以由該光學元件引起的總傾移量，或 者由該第二表面引起的偏折或者傾移量除以由該光學元件 引起的總傾移量。舉例而言，由該第一表面進行的偏折之 分數可能會被表示為f=c/d。同樣地，由該第二表面進行的 5 偏折之分數可能會被表示為f=e/d，其中“e”係從一由該第二 表面接收到的光束之一光線的投射路徑而測得之由該第二 表面引起的傾移量。
舉例而言，在一個實施例中，任一表面處的中心光線 之總偏向量的分數(標示為“Γ)之範圍如下：l/3<=f<=2/3。 10 舉例而言，在另一實施例中，任一表面處的中心光線之總 偏向量的分數(標示為“Γ)之範圍如下：0.4<=f<=0.6。在一 個具體的實施中，其中確定的是各表面完成大約相同數量 的光學傾移或者偏折（亦即，該第一表面的分數大約等於該 第二表面的分數）為佳，該分數⑴被選定為大約等於0.5或者 15 20 1/2。 光學處理 第9圖為由本發明之一個實施例的光學元件所執行的 光學處理步驟之流程圖。以光學方式將一光束擴展、準直 化，以及偏折的方法包括以下步驟。在步驟910中，一光束 係從一光源被接收，舉例而言。在步驟920中，接收到的光 束角被擴展，且以光學方式被偏折以產生一擴展且一次偏 折的光束。步驟920中所闡明的光學功能可能會由一第一表 面（舉例而言，一球面）來執行。在一個實施例中，該球面為 一維爾斯特拉斯(Weierstrass)或者等光程的球面。應該注意 14 1377369 的是在-些實施例中，在步驟920中，光束角被擴展但^ 光束的偏折沒有發生(舉例而言，光束不是傾移的）。在這些 實施例中，光束的偏折或者傾移係在步驟93〇中發生。~
在步驟93〇中，擴展且—次偏折的光束係準直的或者選 5擇性地被偏折以產生一擴展、實質上準直或者接近準直= 兩次偏折的光束。步驟930中所闡明的光學功能可能會由— 第二表面（舉例而言，一橢圓面）來執行。應該注意的是在— 些實施例中，在步驟930中，光束角係準直的，但是光束的 偏折沒有發生（舉例而言，光束在步驟92〇中被傾移或者偏 10折）。在另一實施例中，光束在步驟920中傾移一第—預定 量（舉例而言，由光學元件引起的總傾移量的50%)，並在步 驟930中傾移一第二預定量（舉例而言，由光學元件引起的 總傾移量的50%)。 ‘ 光學導航裝琶1000 15 20 第10圖為使用本發明之一個實施例的光學元件1〇1〇之 —光學導航裝置1000的方塊圖。光學導航裝置1000包括一 光源1004以及一光感測器1008。舉例而言，光源1〇〇4可以 為一雷射光源’且光感測器1008可以為一成像器積體電路 。光學導航裝置1000係一光標控制裝置(舉例而言，一滑鼠 )’其通常被稱為一光學滑鼠且通常更為精準，而且與使用 —機械球狀物的機械滑鼠相比需要較少的維護。 光學導航裝置1000係支撐在一表面1050(舉例而言，_ 桌面，工作表面，或者一滑鼠塾)上而動或者由一使用者沿 著該表面移動。光學導航裝置1000以下列方式進行操作： 15 1377369 1)光被產生並指向表面1050; 2)光被表面1050反射並被裝置 1000捕捉；3)裝置1000基於捕捉到的圖像來決定光標的移 動0 光學導航裝置1000包括用於在接收到的圖像上進行圖 5 像處理的成像電子裝置1060。光學導航裝置1000亦包括本 發明之一準直透鏡1〇1〇。準直透鏡1〇1〇包括一第一表面 1020以及一第二表面1024，而且產生一傾移的擴展、準直
10 15 的光束1034並將這個光束引導至該表面。 應該注意的是’光學元件1010以光學方式偏折光，從 而使光源1004可以被“平坦地”安裝在一大致平行於一表面 1050的平面内，一光學導航裝置1〇〇〇係位在或者坐於表面 1050上。舉例而言，表面1〇5〇可以為一滑鼠墊表面或者桌 面。來自準直透鏡1010的光束接著從表面1〇5〇反射出來。 被反射的光束1035接著經過感測器電子裝置丨，再由光 感測器1008加以偵測。
20 本發明之光學透鏡由於其明確的幾何結構而獲得特定 的光學優點’該幾何結構係採用一用於擴展光束並偏折光 束的第一表面，以及一用於準直化光束並進一步偏折光束 的第二表面。應該注意的是，一個或者更多個上述光學功 能可以完全由第一表面、完全由第二表面來執行，或者在 該第一及第二表面之間分配執行。舉例而言，該第一表面 或者該第二表面可以執行光束的所有偏折或者傾移。 雖然本發明之準直透鏡結構已經由圖式中所示的各種 實施例加以記載，但是其他的佈置可以依據本發明的教授 16 1377369 5
15 而被設計出來，以實現其他透鏡結構可執行一個或者更多 個下列功能：光學的光束角擴展，光學準直化，以及光學 偏折或者傾移。 在前述的說明書中，本發明已經參照其中明確的實施 例而被記載。然而，顯而易見地是在不偏離本發明之較寬 範圍的情況下，可能會進行各種修改及變更。因此，說明 書及圖式均被視為說明性而非限制性含義。 【圖式簡單說明】 第1圖為一習知技藝的第一準直儀。 第2圖為一習知技藝的第二準直儀。 第3圖為本發明之一個實施例的一光學元件。 第4圖為作為本發明之一個實施例的第一表面之一例 示性球面以及由該球面所產生之傾移的擴展光束角。 第5圖為作為本發明之一個實施例的第二表面之一例 示性橢圓面以及由該橢圓面所產生的傾移且實質上準直的
20 光束。 第6圖為本發明之一個實施例的一例示性第一表面以 及該第一表面相對于一光源的間距。 第7圖為本發明之一個實施例的一例示性第二表面以 及該第二表面相對于一虛光源的間距。 第8圖為本發明之一個實施例的一包括一第一表面和 第二表面之例示性光學元件及由該第一表面偏折的數量、 由該第二表面偏折的數量，以及由該光學元件完成的偏折 總量。 17

Claims (1)

1377369 十、申請專利範圍： 1. 一種接收一具有一第一光束角及一轴的輸入光束之光 學元件，包含： 一第一表面，其接收該輸入光束並產生一具有一第 二光束角的擴展光束，其中該第二光束角為大於及等於 該第一光束角的角度中之一者；
一第二表面，其接收該擴展光束並產生一實質上為 準直及接近準直的光束中之一者的輸出光束； 其中該輸出光束相對於該輸入光束的軸被傾移了 Y度。 2. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第一表面執 行所有的傾移。 3. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第二表面執 行所有的傾移。
4. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第一表面執 行大約50%的傾移；且其中該第二表面執行大約50%的 傾移。 5. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第一表面包 括一球面及一離轴球面中之一者。 6. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第二表面包 括一橢圓面及一離軸橢圓面中之一者。 7. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該第一表面包 括一球面及一離轴球面中之一者；且其中該第二表面包 括一橢圓面及一離軸橢圓面中之一者。 20 1377369 8. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該輸出光束包 括略微會聚的光線及略微發散的光線中之一者。 9. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該輸出光束包 括準直光線。 10. 如申請專利範圍第1項之光學元件，其中該光學元件係 由玻璃及塑膠中之一者製成。 11. 一種光學導航裝置，包含：
一光源，其包括一軸並產生一具有一第一光束角的 光束； 一光學元件，其包括一接收該光束並產生一具有一 第二光束角的擴展光束之第一表面，其中該第二光束角 為大於及等於該第一光束角的角度中之一者； 一第二表面，其接收該擴展光束並產生一實質上為 準直及接近準直的光束中之一者的輸出光束； 其中該輸出光束相對於該光源的軸被移了Y度。
12. 如申請專利範圍第11項之光學導航裝置，進一步包含： 一偵測由一表面反射出來的光之光感測器；以及 成像電子裝置，其係連接至利用所偵測到的光來執 行光學導航的光感測器。 13. 如申請專利範圍第11項之光學導航裝置，其中該第一表 面及該第二表面中之一者執行所有的傾移。 14. 如申請專利範圍第11項之光學導航裝置，其中該第一表 面執行大約50%的傾移；且其中該第二表面執行大約 50%的傾移。 21 1377369 15. 如申請專利範圍第u項之光學導航裝置，其中該第一表 面包括一球面及一離軸球面中之一者；而其中該第二表 面包括一橢圓面及一離軸橢圓面中之—者。 16. 如申請專利範圍第u項之光學導航裝置，其中該光學元 件之接近準直的輸出光束包括略微會聚的光線及略微 發散的光線中之一者。
17·如申請專利範圍第u項之光學導航裝置，其中該光學元 件係由玻璃及塑膠中之一者製成。 18.如申請專利範圍第u項之光學導航裝置其中該光源為 一雷射光源及一發光二極體中之一者。 H 一種用於以光學方式將一光束擴展、準直化以及偏折 的方法，包含： 接收一具有一第一光束角的光束； 使該光束擴展至一弟一光束角；其中該第二光束角
為大於及等於該第一光束角的角度中之—者，並在一第 一表面使該光束偏折以產生一擴展且—次偏折的光束 :以及 將該擴展且-次騎的光束準直化並使其偏折以在一 第二表面產生-擴展、實質上準直、兩次偏折的光束。 2〇·如申請專利第19項之吵，其中該光學元件的輸出 光束具有-大於或等於原始光束之束寬的束；而且其中 該第一表面使該光束相對於所接收到的光束之一轴偏 折Μ度’而該第二表面則使該光束相對於該擴展且—次 偏折的光束之一軸偏折Ν度。 22 工377369 發明專利說明書 '褊, 中文說明書替換頁(96年11月） (本說明書格式、順序及粗體字，請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號：094127543 ※申請日期：分類：6〇1丨3>(2006.01) 、發明名稱：（中文/英文） 準直透鏡結構 COLLIMATING LENS STRUCTURES
二、申請人：（共1人） 姓名或名稱：（中文/英文） 新加坡商安華高科技通用IP(新加坡)公司 AVAGO TECHNOLOGIES GENERAL IP (SINGAPORE) PTE. LTD. 代表人：（中文/英文） 莫西德強森 / JOHNSON，MERCEDES 住居所或營業所地址：（中文/英文）
新加坡768923宜順第7大道之1 No. 1 Yishun Avenue 7, Singapore 768923 國籍：（中文/英文） 新加坡 / SINGAPORE 三、發明人：（共2人） 姓名：（中文/英文） 1 ·史密斯喬治 E. / SMITH, GEORGE E. 2.謝彤 /ΧΙΕ,TONG 國籍：（中文/英文） 1. 紐西蘭 /NEWZEALAND 2. 美國 /U.S.A. 126026-doc _ | _ I3?7369 第094127543號專利申請案 中文說明書替換頁(101年7月） M、7、V 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明大致和準直透鏡結構有關，更特別地係和執行光 束的擴展及準直化而具有傾移的輸出光束之準直透鏡結構有 關。 【先前技術】 ^ 發明背景 眾所周知，準直儀透鏡由玻璃或者塑膠構成。第1圖為 —習知技藝的第一準直儀透鏡10。習知技藝的第一準直儀透 鏡10包括一雙曲面12以及一平面14。一光源16,例如一雷射 光源，產生一通常以一光束角或者寬度發散的光束。當經過 習知技藝的透鏡10後，光束2〇係大致平行。應該注意的是， 雙曲面12執行準直化功能。 第2圖為一習知技藝的第二準直儀透鏡3〇。習知技藝的 _ 第二準直儀透鏡30包括一平面32以及一凸面34❶一光源36， 例如-雷射光源，產生一通常以一第一光束角發散的光束 38。當經過習知技藝的透鏡3〇後，光束40係大致平行。應該 注意的是，凸面34執行準直化功能。 不幸地是，這兩個習知技藝的方法遭受缺點或者不利條 件。首先，在緊湊且受到限制的空間之應用_，例如一光學 /f鼠產品’習知技藝的準直儀沿著從光源至反射光束的表面 ^費太多的空間。其次，存在的系統及應用需要一傾移 的光束。然而，雷射的傾移係利用製造中昂貴且 126026-10l0730.doc 1377369 第094127543號專利申請案，“ 中文說明書替換頁(101年7月） 第9圖為由本發明之一個實施例的光學元件所執行的光 學處理步驟之流程圖。 第圖為使用本發明之另一實施例的光學元件之—光學 導航裝置的方塊圖。 【主要元件符號說明】 10…透鏡 12…雙曲面 328…成一 γ度的傾移之具有第三光 束角329的輸出光束 14…平面 329…第三光束角 16…光源 410…光源 30…透鏡 414…虛光源 32…平面 420…第一表面 34···凸面 430…空氣 36…光源 440…玻璃 300…光學元件 450…反轉的輸出光線 302…光源 510…虛光源 304…輸入光束 520…第二表面 305…第一光束角 530…玻璃/塑膠 306·.·第一介質 540…空氣 308·.·第二介質 550…擴展光束 310···第一表面 560…傾移且實質上準直的光束 314…成一 X度的傾移之具有第二光 570···傾移的表面 束角315的光束 604…光源 315···第二光束角 .620…第一表面 320…第二表面 630…空氣 126026-1010730.doc -18- 1377369 第094127543號專利申請案 中文說明書替換頁(101年7月） 640…玻璃 1020…第一表面 704…虛光源 1024…第二表面 720···第二表面 1030···空氣 730…玻璃 1034…傾移的擴展、準直的光束 740…空氣 1035…被反射的光束 910、920、930…步驟 1040…玻璃 1000…光學導航束置 1050…表面 1004…光源 1060…成像電子裝置 1008…光感測器 1070…感測器電子裝置 1010…準直透鏡 126026-1010730.doc -19-
TW094127543A 2005-01-31 2005-08-12 Collimating lens structures TWI377369B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/048,470 US7495837B2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Collimating lens structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200626964A TW200626964A (en) 2006-08-01
TWI377369B true TWI377369B (en) 2012-11-21

Family

ID=36100772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094127543A TWI377369B (en) 2005-01-31 2005-08-12 Collimating lens structures

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7495837B2 (zh)
JP (1) JP2006235620A (zh)
KR (1) KR101247444B1 (zh)
CN (1) CN100570408C (zh)
GB (1) GB2422685A (zh)
TW (1) TWI377369B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8089466B2 (en) * 2009-02-18 2012-01-03 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. System and method for performing optical navigation using a compact optical element
KR101061423B1 (ko) 2009-10-26 2011-09-01 김경수 Ｌｅｄ 광원용 렌즈
US9519108B1 (en) 2013-06-28 2016-12-13 Optical Cable Corporation Expanded beam fiber optic system
US9755740B2 (en) 2015-12-30 2017-09-05 Surefire Llc Receivers for optical narrowcasting
US9917652B1 (en) 2017-06-06 2018-03-13 Surefire Llc Adaptive communications focal plane array
US10473439B2 (en) 2018-01-05 2019-11-12 Aron Surefire, Llc Gaming systems and methods using optical narrowcasting
US10236986B1 (en) 2018-01-05 2019-03-19 Aron Surefire, Llc Systems and methods for tiling free space optical transmissions
US10250948B1 (en) 2018-01-05 2019-04-02 Aron Surefire, Llc Social media with optical narrowcasting
US11029527B2 (en) * 2019-07-05 2021-06-08 Pixart Imaging Inc. Optical mouse and light pipe thereof, and optical component of optical navigation device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383052A (en) 1992-05-27 1995-01-17 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Afocal optical system and multibeam recording apparatus comprising the same
KR960013802B1 (ko) 1993-03-30 1996-10-10 현대전자산업 주식회사 레이저 다이오드의 빔을 정형한 비구면 시준기렌즈
US5689374A (en) 1995-03-08 1997-11-18 Lightpath Technologies, Inc. GRIN lens and method of manufacturing
JP3614294B2 (ja) * 1998-03-09 2005-01-26 富士通株式会社 光強度変換素子及び光学装置及び情報記憶装置
JP3370612B2 (ja) * 1998-09-14 2003-01-27 富士通株式会社 光強度変換素子、コリメートレンズ、対物レンズ及び光学装置
US6181476B1 (en) * 1999-07-22 2001-01-30 Teledyne Lighting And Display Products, Inc. Light collimating and distributing apparatus
JP2004151927A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Mitsumi Electric Co Ltd マウス入力装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20060171039A1 (en) 2006-08-03
GB0601940D0 (en) 2006-03-15
US7495837B2 (en) 2009-02-24
KR20060088030A (ko) 2006-08-03
CN1815265A (zh) 2006-08-09
KR101247444B1 (ko) 2013-03-26
GB2422685A (en) 2006-08-02
CN100570408C (zh) 2009-12-16
JP2006235620A (ja) 2006-09-07
TW200626964A (en) 2006-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI377369B (en) Collimating lens structures
KR101681858B1 (ko) 마이크로리소그래피 투사 노광 장치
US9019597B2 (en) Device for short-distance projection at a reasonably large angle with zoom and focusing
CN107209607B (zh) 照射光学系统和投影仪
TWI724275B (zh) 自由曲面離軸三反成像系統
JP5475785B2 (ja) マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム
JPH1114922A (ja) 光源装置及びそれを用いた光走査装置並びに情報読み取り装置
JP2018503859A (ja) 写真またはフィルムカメラ用の対物レンズ、およびそのような対物レンズの変調伝達関数の特定の空間周波数範囲の選択的減衰方法
JP2009288611A (ja) 投射型表示装置
US20220247158A1 (en) Light source, sensor and method of illuminating a scene
JP5600377B2 (ja) リソグラフィ用投影対物レンズ
JP2005134681A (ja) チルト誤差低減非球面ホモジナイザー
JP6417198B2 (ja) ２次元走査型のレーザビーム投射装置およびレーザレーダ装置
TW201250326A (en) Lens aligning device and image capturing lens
US10983360B2 (en) Optical device able to change the direction of propagation of a light beam
TW202004262A (zh) 點陣投影器結構，以及利用點陣投影器結構擷取圖像的方法
CN114089588A (zh) 激光装置、投射型图像显示装置以及传感装置
AU2017444080B2 (en) Illumination system for light projection
JP2002048977A (ja) 反射光学系及びこの光学系を用いたプロキシミティ露光装置
CN104570342B (zh) 一种检测设备光学系统的设计方法
JP2006173688A (ja) 空間光伝送装置
Prasad et al. Aberrations of a system of arbitrarily inclined planar surfaces placed in non-collimated light beam
CN109298605A (zh) 像差校正系统、光刻机及像差校正方法
JP5094240B2 (ja) 投影光学系
JPS584326B2 (ja) 双眼鏡装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees