CN1359012A - 一种光程增加模块 - Google Patents

Abstract

本发明是一种光程增加模块,特别是一种应用于一光学图像撷取装置中,使该光程增加模块在改变光程长度的需求下,不需要重新配置该光学图像撷取装置内部的反射位置与空间,即可变更光程长度的光程增加模块。本发明是针对各种不同的光程长度设计成的各种模块,在各光学图像撷取装置中易于置换,以快速抽换各模块。本发明利用入射角与出射角的相等的原理,并因此而可求得入射点与出射点可交会于一点的现象,将一次反射与多次反射皆为相同的结果应用于具有复数个反射组件的单一模块。

Description

一种光程增加模块

技术领域

本发明涉及一种光程增加模块，尤指一种应用于一光学图像撷取装置中，使该光程增加模块在改变光程长度的需求下，不需要重新配置该光学图像撷取装置内部的反射位置与空间，即可变更光程长度的光程增加模块。

背景技术

对于一些光学图像撷取装置例如：扫描机、复印机、及部份具高解析扫描功能的传真机或甚至照相机及摄影机等装置而言，其进行扫描的原理主要是藉由一光源对着一待扫描对象发出一「光」，该「光」在先经过该待扫描对象的反射或透射后，再经由一镜头的聚焦，可将待扫描对象的「光图像」成像于一成像装置上，例如CCD(光荷耦合器件)或是底片。

对于此类的光学图像撷取装置，一般而言均需藉由一光程装置将该「光」加以适量反射或折射，使「光」行进的距离(或称为光程)达到适当的长度后，再聚焦成像于该成像装置上，如此方能得到较良好清晰的成像品质。

请参见图1，为一传统的扫描仪底座光学反射装置的一例。文件承载玻璃2上的文件面1是承载着待扫描物，下光源3发出光径1a往上照射，会将图像光径1b反射至镜片4，再有反射图像光镜1c反射至镜片5，然后光径1d、1e、1f，分别在镜片5与6间作多次的反射。然后，经由光径1g至透镜7，再成像于CCD8(Charge Couple Device；电荷耦合器件)中。本扫描仪底座9是一固定的空间，因此，若要增加光程长度，可以二种方式进行，即改变扫描仪底座9的长度，使其光径变长，但此法不在本例的先前条件之内，本例的先前条件是仅在固定的空间范围内；另外一种是增加反射的次数，亦可达到增加光程的效果。图1即为增加反射次数的一代表例。因此，镜片5与6即必须加大尺寸以配合多次反射的光径所会照射到的面积。仅此镜片尺寸的改变即会增加生产的成本。

请参见图2，为一传统的扫描仪底座光学反射装置的另一例。文件承载玻璃2上的文件面1是承载着待扫描物，下光源3发出光径2a往上照射，会将图像光径2b反射至镜片4，再有反射图像光径2c反射至镜片5。然后会有光径2d反射至镜片6，2e反射至镜片10。经过镜片10的反射产生的光径2f至透镜7，而有光径2g成像于CCD8上。图2是另一例的增加反射的次数，但必须将反射组件的数目增加，以此二例即为镜片数目的增加。但是，增加镜片的数目亦会增加生产成本。

此种传统的多镜片光学反射装置，由于其复数个(通常为三、四个)镜片在组装、固定时需同时考虑到其各个镜片的间的相互位置以及对应角度，一旦其中的一镜片的位置或角度不精确，则自该镜片的后的所有「光」行进路径与长度控制都将受到影响。尤其，当镜片4(首先将「光」反射)的位置或角度有所偏差、或甚至有镜片加工或定位机构的精度不足时，更将因为「公差累积」效应的结果而直接大幅降低成像品质。

尤其，对于具有较大扫瞄尺寸的光学反射装置而言，其达到清晰成像所需的光程总长度相对增长，如前所述，传统上一般是使用两种方式来达到所需光程总长度，即，加大各个镜片的间的距离，或是增加「光」被镜片反射的次数。然而，加大各个镜片的间的距离将直接导致光学反射装置的体积庞大且笨重，不仅成本上不经济且更有违现今电子产品小型化的发展趋势。至于，欲增加「光」反射次数则势必得增加镜片的数量，此不仅会使光学反射装置的重量增加，且愈多镜片的组装定位与角度调整的难度与成本将会愈更高，更何况，镜片的增加更将直接导致「公差累积」的效应呈等比增加，且「光」折射入与折射出镜片玻璃层时因散射造成的光衰现象将更严重，因而使产品的扫瞄品质变的更加难以控制。

请参阅图3，为一传统的扫描仪底座光学反射装置的再一例。其所示是一种多角棱镜，亦为另一种在有限的空间中增加反射次数的传统例。此即为上光源11射出一「光」，透过文件承载玻璃2再照射至该多角棱镜的第一反射镜，随即反射至第二反射镜13后再射出。此例显示出一重要缺点，即，由于任何一种多角棱镜的设计仅能适用于单一种光学反射路径，当一多角棱镜的反射面数与位置固定后，其对于「光」的反射路径(包含「光反射次数」与内部的「光程长度」)便均已固定住，无法调整。而对于需要不同光程长度的光学扫瞄产品，例如不同扫瞄尺寸或分辨率的光学扫瞄机，均需重新设计、制造不同尺寸或反射面数量的多角棱镜31，其零件不可共享也不易进行模块化设计，导致设计、生产、与零件待料库存的成本增加，所以仍需要加以改善。

发明内容

本发明的第一目的是在于提供一种光程增加模块，以在有限的空间内可利用不同的模块配合不同光程长度的应用。该模块易于抽换，增加工作效率，并可以针对不同的光程随时装设就续，不需再另外设计新的光程系统，耗费时间与成本。另一方面，其藉由「光」射入光学图像撷取装置的位置调整，可达到调整「光」反射次数与光程长度的目的，而不需另行设计制造不同尺寸的光学图像撷取装置，可利于零件模块化设计、减少组件开发成本、并降低待料库存成本。

本发明的第二目的是在提供一种光程增加模块，除可大幅减少达到相同总光程长度所需的镜片组件数的外，更可降低组件组装工时、消除「光」路反射角累积误差、以及缩减反射系统的整体体积。

本发明的第三目的是提供一种光程增加模块，在不改变原稿位置与图像感应位置的情形下，可应用于不同长度、分辨率需求的光学设计。其中，光程增加模块为利用多次反射的设计增加光程，以达上述目的。

本发明的上述目的是这样实现的，一种光程增加模块，是应用于一光学图像撷取装置中，使该光程增加模块在改变光程长度的需求下，不需要重新配置该光学图像撷取装置内部的反射位置与空间，即可变更光程长度，该光程增加模块包括：至少一立方形容器，该立方形容器是可经由一扣合装置可自该光学图像撷取装置中固定与抽换，以配合不同光程长度的配置，该立方形容器开设有沿轴向延伸的一光源入口及一光源出口，可将该「光」自该光源入口投射入立方形容器，再自该光源出口射出该立方形容器外部；至少一反射组件，为一薄片状体，装设于该立方形容器中，且在立方形容器中呈现适当的倾斜角；该反射组件的至少二对应边是与立方形容器的二对应边等长，以利配合于容器中；该反射组件于立方形容器中倾斜的角度，配合该光源发出的「光」射入至反射组件的入射角与被反射组件反射出的出射角角度相等。

本发明的上述目的还可以这样实现，一种光程增加模块，是应用于一光学图像撷取装置中，该光学图像撷取装置设有包括：一光源、一镜头及一成像装置，该光源可射出一「光」，该「光」在经由该光程增加模块进行至少一次的反射后，由该镜头将「光」聚焦并成像于该成像装置上，其中：该光程增加模块，是藉由一位于光程增加模块的一立方形容器中的反射组件，将射入的「光」利用该反射组件表面的反光材料进行至少一次的反射，而自光程增加模块反射出去，再射入至镜头；该立方形容器是可经由一扣合装置可自该光学图像撷取装置中固定与抽换，以配合不同光程长度的配置，该立方形容器开设有沿轴向延伸的一光源入口及一光源出口，可将该「光」自该光源入口投射入立方形容器，再自该光源出口射出该立方形容器外部。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是一传统的扫描仪底座光学反射装置的一例。

图2是一传统的扫描仪底座光学反射装置的另一例。

图3是一传统的扫描仪底座光学反射装置的再一例。

图4是本发明的技术原理第一例图式。

图5是本发明的技术原理第二例图式。

图6是单一镜片模块的较佳实施例。

图7是单一镜片模块的立体图式。

图8是三镜片模块的较佳实施例。

图9是三镜片模块的立体图式。

图10是四片镜片的较佳实施例。

图11是圆形镜片的较佳实施例。附图标号说明：1 文件面；2 文件承载玻璃；3 下光源；4 镜片；5 镜片；6 镜片；7 透镜；8 CCD；9 扫描仪底座；10 镜片；11 上光源；12 第一反射镜；13 第二反射镜；20 单一镜片模块；201扣合装置；203 镜片；205 光源入口；207 光源出口；209 凹槽；30 三镜片模块；301 扣合装置；303 第一反射镜片；305 第二反射镜片；307 第三反射镜片；309 光源入口；311 光源出口；1a-1h 光径；2a-2g 光径；100 入射光径；101 光径；102 光径；103 光径；104出射光径；105 光径；106 光径；107 光径；108 光径；X1 入出点；X2-X4 反射点；α入射角；β出射角；γ法线；A 假想镜片；B-F 反射镜片。

具体实施方式

本发明的主要特点是：入射角与出射角角度相等及在两次或两次以上的反射条件时，射入的光路径会与射出的光路径交会于入射角与出射角的一法线上；以一次反射而言，射入的光会射在一反射组件上，而造成一反射点，该点即为在两次或两次以上的反射条件下其射入光路径与射出光路径会相交的一点。请参阅图4，是本发明的技术原理第一实施例。虚线A是一假想镜片，为配合上述的一次反射所加入的图案。本图中入射光径100射入并与法线γ行成一入射角α，接触至假想镜片A的X1点，并反射出去形成一出射光径104与出射角β。在此将X1点定名为一入出点，以方便后面的叙述/说明。以下就二次反射进行说明：若无假想镜片A，入射光径100在通过X1后形成另一光径101，接触至反射镜片B的反射点X2后经由光径102反射至反射镜片C的反射点X3，再反射形成一光径103通过X1点，并形成另一出射光径104射出。此时，该法线γ、入射角α、出射角β皆与一次反射的三组件完全相同，故基于该精神下，人们可作无限制地修改，以增加光程长度。

请参阅图5，是本发明的技术原理第二实施例。图4所示的反射镜片B与C，是分开摆设于光学图像撷取装置中，然本发明是将这些反射组件加以模块化，即将这些反射镜片以联结的方式聚集成一体，以方便因应不同的光程长度而可快速地更换。至于如何将这些反射镜片以联结的方式聚集成一体，所牵涉到的镜片大小的计算将于以下说明的：本实施例是以三次反射为例，入射光程100的方向、出射光程104的方向、入出点X1、欲增加的光程长度皆为已知。因此，若设定ΔL为欲增加的光程长度，则光径105(射线X1X2)、光径106(射线X2X3)、光径107(射线X3X4)、光径108(射线X4X1)的总和与ΔL相等，其中X2、X3、X4分别为反射镜片D、E、F的反射点。此推出的光径轨迹是依据入射光径100的方向，并同样地有一入射角与反射角相等的理论与已知的ΔL、出射光程104的方向、入出点X1配合而渐次推导出光径105、106、107、108。由此，反射镜片D、E、F的大小尺寸即可得出。至此，一光程增加模块的设计即呈现出来。

请参阅图6，其是单一镜片模块的较佳实施例。本实施例是传统技术图1的延伸例。在未有加大镜片尺寸与增加扫描仪底座的前提下，增设一单一镜片模块20，于是在多一次的反射下其光程长度立刻增加。请参阅图7，其是单一镜片模块的立体图式。该单一镜片模块20是一立方形体，该立方形体是可经由一扣合装置201可自该扫描仪底座9中固定与抽换，以配合不同光程长度的配置；扣合装置201是一伸缩装置，可缩入单一镜片模块内的一凹槽209，在装设入扫描仪底座9中即可伸出于底座某处<途中未示>固定，此扣合装置201在单一镜片模块20两端的固定方式皆然。该立方形体开设有沿轴向延伸的一光源入口205及一光源出口207，可将射入的光自该光源入口205投射入立方形体内，直至一具有倾斜角度的镜片203，而镜片203会反射该射入的光，再自该光源出口射出该立方形体外部；此段光径的描述请配合图6所示。镜片203是一薄片状体，设于该立方形体中，且在立方形体中呈现适当的倾斜角；镜片203的二长边对应边是与立方形体的二长边对应边等长，以利合于立方形体中；镜片203于立方形体中倾斜的角度，是配合该光源发出的「光」射入至镜片的入射角与镜片反射出的出射角角度相等，详情请见图4所示。

请参阅图8，其是三镜片模块的较佳实施例。本实施例是图6的另一延伸实施例。显而易见的，本实施例是采用三个镜片的组合所成的模块，较之前图6的实施利多两次反射，因此，其光程长度亦较长。三镜片模块30的光径路径与原理已于图4与图5中提及，因此不再重复。请参阅图9，其是三镜片模块的立体图式。扣合装置301是与上一个较佳实施例相同，光源发出的光由光源入口309进入，至第一反射镜片303，而后第二反射镜片305、第三反射镜片307，最后由光源出口311出去。

请参阅图10，其是四片镜片的较佳实施例。其反射次数的增加，其光程长度亦增加。由此，人们可在技术可达的范围内，尽量地增加镜片而达到增加光程长度，并且可以极快的速度更换不同镜片数目标模块，以适应不同光程与分辨率的条件。

请参阅图11，其是圆形镜片的较佳实施例。本实施例是依据前述的导衍，即当反射镜片的数目增加至一个临界数目时，已经与一个圆弧面所造成的效果是没有差异的。因为该圆形镜片可进行任何角度的反射。然以制造方面而言，如图10的实施例，其中任一片反射片的角度在制造的过程时没有调整正确而有误差，将导致无法正确反射的问题；本实施例是将该圆形镜片以一整体模块生产，如此将可改善上述问题。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。例如，本发明的实施例的反射组件皆以镜片为例，而可以以镀膜或蒸镀的方式在模块的架设反射组件基材处置成反射组件；而该基材的材料可以是下列数种，如玻璃、塑料、金属材质等；又如，本发明的实施例的光学图像撷取装置是以扫描仪为例，但是本发明亦可应用于复印机、高分辨率传真机、数字式照相机、摄影机等。甚且，本发明的光程增加模块是不只可以只以一个模块的形式应用于光学图像撷取装置中，若空间够大，将可以数个模块联用。因此，本发明的配合使用将可以是没有限制的。所以，本领域的熟练技术人员皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1、一种光程增加模块，是应用于一光学图像撷取装置中，使该光程增加模块在改变光程长度的需求下，不需要重新配置该光学图像撷取装置内部的反射位置与空间，即可变更光程长度，该光程增加模块包括：

至少一立方形容器，该立方形容器是可经由一扣合装置可自该光学图像撷取装置中固定与抽换，以配合不同光程长度的配置，该立方形容器开设有沿轴向延伸的一光源入口及一光源出口，可将该「光」自该光源入口投射入立方形容器，再自该光源出口射出该立方形容器外部；

至少一反射组件，为一薄片状体，装设于该立方形容器中，且在立方形容器中呈现适当的倾斜角；该反射组件的至少二对应边是与立方形容器的二对应边等长，以利配合于容器中；该反射组件于立方形容器中倾斜的角度，配合该光源发出的「光」射入至反射组件的入射角与被反射组件反射出的出射角角度相等。

2、如权利要求1所述的一种光程增加模块，其中，该光学图像撷取装置可以是下列任一种：复印机、具高解析扫描功能的传真机、扫描仪、数字式照相机、摄影机。

3、如权利要求1所述的一种光程增加模块，其中，该反射组件的材质可以是镜片。

4、如权利要求1所述的一种光程增加模块，其中，该反射组件可以经由下列的方法产生：镀膜的方法、蒸镀的方法在反射组件的一基材上制造而成。

5、如权利要求4所述的一种光程增加模块，其中，该基材可以为下列任一种可产生反光面的材料：玻璃、塑料、金属材质等。

6、如权利要求1所述的一种光程增加模块，其中，入射角与出射角角度相等及在两次或两次以上的反射条件时，射入的光路径会与射出的光路径交会于入射角与出射角的一法线上；以一次反射而言，射入的光会射在一反射组件上，而造成一反射点，该点即为在两次或两次以上的反射条件下其射入光路径与射出光路径会相交的一点。

7、一种光程增加模块，是应用于一光学图像撷取装置中，该光学图像撷取装置设有包括：一光源、一镜头及一成像装置，该光源可射出一「光」，该「光」在经由该光程增加模块进行至少一次的反射后，由该镜头将「光」聚焦并成像于该成像装置上，其特征在于：

该光程增加模块，是藉由一位于光程增加模块的一立方形容器中的反射组件，将射入的「光」利用该反射组件表面的反光材料进行至少一次的反射，而自光程增加模块反射出去，再射入至镜头；该立方形容器是可经由一扣合装置可自该光学图像撷取装置中固定与抽换，以配合不同光程长度的配置，该立方形容器开设有沿轴向延伸的一光源入口及一光源出口，可将该「光」自该光源入口投射入立方形容器，再自该光源出口射出该立方形容器外部。

8、如权利要求7所述的一种光程增加模块，其中，该光学图像撷取装置可以是复印机、具高解析扫描功能的传真机、扫描仪、数字式照相机、摄影机。

9、如权利要求7所述的一种光程增加模块，其中，该反射组件的材质可以是镜片。

10、如权利要求7所述的一种光程增加模块，其中，该反射组件可以经由下列方法产生：镀膜的方法、蒸镀的方法在反射组件的一基材上制造而成。

11、如权利要求10所述的一种光程增加模块，其中，该基材可以为下列任一种可产生反光面的材料：玻璃、塑料、金属材质等。

12、如权利要求7所述的一种光程增加模块，其中，入射角与出射角角度相等及在两次或两次以上的反射条件时，射入的光路径会与射出的光路径交会于入射角与出射角的一法线上；以一次反射而言，射入的光会射在一反射组件上，而造成一反射点，该点即为在两次或两次以上的反射条件下其射入光路径与射出光路径会相交的一点。

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