TWI851360B - 加強型集光結構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種加強型集光結構，其設於光學感測元件之一側，本發明包含基礎集光板及至少一加強集光板。基礎集光板具有相鄰於光學感測元件的第一基礎面、遠離光學感測元件的第二基礎面、位於第一基礎面與第二基礎面之間的基礎側邊以及複數設於第一基礎面或第二基礎面的第一集光部；加強集光板具有相鄰於光學感測元件的第一加強面、遠離光學感測元件的第二加強面、位於第一加強面與第二加強面之間的加強側邊以及複數設於第一加強面或第二加強面的第二集光部，加強側邊相鄰設置於基礎側邊，各第二集光部呈三角柱狀且截面呈銳角三角形狀。

Description

加強型集光結構

本發明係有關一種加強型集光結構，特別是指一種加強型集光結構。

習知市面上的紅外線感測裝置，通常會在感測元件的一側設置集光板，以此透過集光板進行更大範圍的光線收集，使感測元件能夠具有更大的感測範圍，並提升感測元件的靈敏度。

然而，一般集光板的集光結構，通常是透過折射原理進行集光，使得一般集光板的最大集光角度僅約50度，導致一般集光板具有邊緣處集光能力差，以及感測靈敏度提升幅度不明顯的問題。

為解決上述課題，本發明揭露一種加強型集光結構，其係藉由增設具有反射型集光結構的加強集光板，達到有效提升光學感測元件的感測角度和感測範圍的目的。

為達上述目的，本發明一項實施例提供一種加強型集光結構，其設於一光學感測元件之一側，加強型集光結構包含一基礎集光板及至少一加強集光板。基礎集光板具有一相鄰於光學感測元件的第一基礎面、一遠離光學感測元件的第二基礎面、至少一位於第一基礎面與第二基礎面之間的基礎側邊以及複數設於第一基礎面或第二基礎面的第一集光部；加強集光板具有一相鄰於光學感測元件的第一加強面、一遠離光學感測元件的第二加強面、至少一位於第一加強面與第二加強面之間的加強側邊以及複數設於第一加強面或第二加強面的第二集光部，至少一加強側邊相鄰設置於至少一基礎側邊，各第二集光部呈三角柱狀，且各第二集光部之截面呈銳角三角形狀。

藉此，本發明於加強集光板上的多個第二集光部，係能夠接收更大角度(60度以上)的光線，以此藉由第二集光部達到有效提升光學感測元件的感測角度和感測範圍的目的。

為便於說明本發明於上述創作內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖10所示，係揭示本發明實施例之加強型集光結構100，其設於一光學感測元件200之一側，加強型集光結構100包含一基礎集光板10及至少一加強集光板20。其中，光學感測元件200為紅外線感測器，用以感測光學感測元件200的感測範圍內，是否有發散紅外線的物體。

基礎集光板10，其具有一相鄰於光學感測元件200的第一基礎面11、一遠離光學感測元件200的第二基礎面12、至少一位於第一基礎面11與第二基礎面12之間的基礎側邊13以及複數設於第一基礎面11或第二基礎面12的第一集光部14。

如圖1至圖4所示，於本發明實施例中，基礎集光板10為具有菲涅耳透鏡(Fresnel lens)結構的板材，且基礎集光板10是由塑料材質所製成，並且複數第一集光部14是設於第一基礎面11上。其中，如圖3所示，基礎集光板10是由多個尺寸不一具有菲涅耳透鏡(Fresnel lens)結構的板材所組成，以此基礎集光板10能夠具有更大的接光距離以及範圍，而各第一集光部14係概呈圓弧狀，且各第一集光部14係呈間隔設置。

至少一加強集光板20，其具有一相鄰於光學感測元件200的第一加強面21、一遠離光學感測元件200的第二加強面22、至少一位於第一加強面21與第二加強面22之間的加強側邊23以及複數設於第一加強面21或第二加強面22的第二集光部24。加強側邊23相鄰設置於基礎側邊13，以使加強集光板20設於基礎集光板10之周緣；各第二集光部24呈三角柱狀，且各第二集光部24之截面呈銳角三角形狀。其中，加強集光板20由塑料材質所製成。

如圖5A及圖5B所示，並請配合參閱圖1及圖2，於本發明實施例中，各第二集光部24具有一接光面241、一反射面242及一出光面243。接光面241接收一入射光L1，入射光L1經由接光面241折射至反射面242，並經由反射面242反射至出光面243，最後經由出光面243折射而為一出射光L2，出射光L2會射至光學感測元件200，以使光學感測元件200根據接收到的光線進行物體的感測。其中，第二集光部24係為反射型類稜鏡結構，即入射光線會在第二集光部24內經過一次反射再折射出去，以此第二集光部24能夠提升加強集光板20的集光能力，並提升光學感測元件200的感測範圍及感測靈敏度。

如圖5A及圖5B所示，於本發明實施例中，各第二集光部24能夠調整接光面241、反射面242及出光面243三者之間的夾角，以控制入射光L1及出射光L2的行進方向。舉例來說，如圖5A所示，當入射光L1的光傾角為80度，且接光面241與出光面243的角度A為60度以及反射面242與出光面243的角度B為70度時，入射光L1及出射光L2的行進方向的Y軸分量呈相反方向；如圖5B所示，當入射光L1的光傾角同樣為80度，但接光面241與出光面243的角度A為60度且反射面242與出光面243的角度B為40度時，入射光L1及出射光L2的行進方向的Y軸分量則呈相同方向。藉此，使用者能夠根據使用需求以及設置位置，調整各第二集光部24中，接光面241、反射面242及出光面243三者之間的夾角，以此調整加強集光板20的接光範圍。

如圖1至圖4所示，為本發明之第一實施例，加強集光板20之數量為複數個，加強集光板20的加強側邊23係相鄰貼合於基礎集光板10的基礎側邊13，加強集光板20係設置於基礎集光板10之水平兩側且呈平面狀，複數第二集光部24設於第二加強面22上，各第二集光部24的出光面243相鄰連接於第二加強面22上，以此透過加強集光板20擴大整體的接光範圍，並使光學感測元件200具有更大的感測範圍。其中，加強集光板20不以設於基礎集光板10之水平兩側為限，加強集光板20亦能夠設於基礎集光板10之上下兩側，或是基礎集光板10之水平兩側及上下兩側皆設有加強集光板20；複數第二集光部24的排列方式包含縱向排列、橫向排列及斜向排列至少其中一者。

如圖4所示，於第一實施例中，第二集光部24的排列方式根據其所在的位置會有所不同，舉例來說，若加強集光板20設於基礎集光板10之水平兩側，並且第二集光部24之位置較靠近加強集光板20之角落處時，第二集光部24之排列方式呈斜向排列，以此增強加強集光板20角落處的接光能力；而當第二集光部24之位置是設置較為中間時，第二集光部24之排列方式呈縱向排列，以此增強加強集光板20於水平方向的接光能力。

另外，於第一實施例中，更能夠在複數第二集光部24遠離第二加強面22之一側設置一保護件（未圖示），由於在本實施例中，第二集光部24是設置在第二加強面22上，亦即朝外設置而直接暴露於使用者可直接接觸的一側，所以第二集光部24較容易遭受到外來物體的破壞，故可透過所述保護件降低第二集光部24被外來物體直接破壞的機率，以此提升加強集光板20之使用壽命。

如圖6及圖7所示，為本發明第二實施例，加強集光板20之數量為複數個，加強集光板20係設置於基礎集光板10之水平兩側，並且加強集光板20與基礎集光板10相鄰光學感測元件200的一側相夾有一設置角度θ，設置角度θ介於95度至170度之間，複數第二集光部24設於第一加強面21上，各第二集光部24的接光面241相鄰連接於第一加強面21上，以此相較於第一實施例，第二實施例之加強集光板20能夠藉由調整設置角度θ，獲得更大的接光角度，並使光學感測元件200具有更大的感測範圍。

其中，加強集光板20不以設於基礎集光板10之水平兩側為限，加強集光板20亦能夠設於基礎集光板10之上下兩側，或是基礎集光板10之水平兩側及上下兩側皆設有加強集光板20；複數第二集光部24的排列方式包含縱向排列、橫向排列及斜向排列至少其中一者。

如圖8至圖10所示，為本發明第三實施例，加強集光板20之數量為兩個，基礎集光板10與加強集光板20皆呈弧形狀，加強集光板20係設置於基礎集光板10之上下兩側，複數第二集光部24設於第一加強面21上，各第二集光部24的接光面241相鄰連接於第一加強面21上。以此呈弧形狀的基礎集光板10及加強集光板20能夠增加水平兩側的接光範圍，而由於加強集光板20之位置位於基礎集光板10的上下兩側，因此加強集光板20更能夠增加上下兩側的接光範圍，使本發明能夠全方面的擴大光學感測元件200的感測範圍。

如圖10所示，於第三實施例中，複數第二集光部24的排列方式包含橫向排列及斜向排列至少其中一者。其中，第二集光部24的排列方式根據其所在的位置會有所不同，舉例來說，若加強集光板20設於基礎集光板10之上下兩側，並且第二集光部24之位置較靠近加強集光板20之角落處時，第二集光部24之排列方式呈斜向排列，以此增強加強集光板20角落處的接光能力（如圖4角落處的斜向排列方式）；而當第二集光部24之位置較為中間時，第二集光部24之排列方式呈橫向排列，以此增強加強集光板20於垂直方向的接光能力。

藉此，本發明具有以下優點：

1.本發明於加強集光板20上的多個第二集光部24，係能夠接收更大角度(60度以上)的光線，以此藉由第二集光部24達到有效提升光學感測元件200的感測角度和感測範圍的目的。

2.使用者能夠根據使用需求以及設置位置，調整第二集光部24中，接光面241、反射面242及出光面243三者之間的夾角，以此調整出射光L2的行進方向，並使加強集光板20的接光角度能夠對應調整。

3.於本發明第二實施例中，加強集光板20能夠藉由調整設置角度θ，獲得更大的接光角度，並使光學感測元件200具有更大的感測角度和感測範圍。

4.於本發明第三實施例中，係透過將基礎集光板10及加強集光板20之形狀改變為弧形狀，並且將加強集光板20之設置位置更改為基礎集光板10之上下兩側，以此能夠同時增加水平方向及垂直方向的接光角度，並使光學感測元件200能夠全方面得提升感測角度和感測範圍。

雖然本發明是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本創作精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或改變，俱屬本創作申請專利範圍。

100:加強型集光結構200:光學感測元件 10:基礎集光板11:第一基礎面 12:第二基礎面13:基礎側邊 14:第一集光部20:加強集光板 21:第一加強面22:第二加強面 23:加強側邊24:第二集光部 241:接光面242:反射面 243:出光面L1:入射光 L2:出射光A:角度 B:角度θ:設置角度

[圖1]係本發明第一實施例之加強型集光結構之實施示意圖。 [圖2]係圖1之2-2剖面線所取之剖面示意圖，用以表示第一集光部及第二集光部之設置樣態。 [圖3]係本發明第一實施例之加強型集光結構之前視立體示意圖以及基礎集光板之局部放大圖，用以表示第一集光部之設置樣態。 [圖4]係本發明第一實施例之加強型集光結構之前視立體示意圖以及加強集光板之局部放大圖，用以表示第二集光部之設置樣態。 [圖5A]係本發明之第二集光部之實施示意圖，用以表示入射光與出射光的行進方向的Y軸分量呈相反方向。 [圖5B]係本發明之第二集光部之實施示意圖，用以表示入射光與出射光的行進方向的Y軸分量呈相同方向。 [圖6]係本發明第二實施例之加強型集光結構之實施示意圖。 [圖7]係圖6之7-7剖面線所取之剖面示意圖，用以表示第二集光部之設置樣態。 [圖8]係本發明第三實施例之加強型集光結構之實施示意圖。 [圖9]係圖8之9-9剖面線所取之剖面示意圖，用以表示第二集光部之設置樣態。 [圖10]係本發明第三實施例之加強型集光結構之前視立體示意圖以及加強集光板之局部放大圖，用以表示第二集光部之設置樣態。

100:加強型集光結構

200:光學感測元件

10:基礎集光板

11:第一基礎面

12:第二基礎面

13:基礎側邊

14:第一集光部

20:加強集光板

21:第一加強面

22:第二加強面

23:加強側邊

24:第二集光部

241:接光面

242:反射面

243:出光面

Claims (14)

1. 一種加強型集光結構，其設於一光學感測元件之一側，該加強型集光結構包含：一基礎集光板，其具有一相鄰於該光學感測元件的第一基礎面、一遠離該光學感測元件的第二基礎面、至少一位於該第一基礎面與該第二基礎面之間的基礎側邊以及複數設於該第一基礎面或該第二基礎面的第一集光部；以及至少一加強集光板，其具有一相鄰於該光學感測元件的第一加強面、一遠離該光學感測元件的第二加強面、至少一位於該第一加強面與該第二加強面之間的加強側邊以及複數設於該第一加強面或該第二加強面的第二集光部，該至少一加強側邊相鄰設置於該至少一基礎側邊，各該第二集光部呈三角柱狀，且各該第二集光部之截面呈銳角三角形狀；其中，各該第二集光部具有一接光面、一反射面及一出光面，該接光面接收一入射光，該入射光經由該接光面折射至該反射面，並經由該反射面反射至該出光面，最後經由該出光面折射而為一出射光；其中，該至少一加強集光板與該基礎集光板相鄰該光學感測元件的一側相夾有一設置角度，該設置角度介於95度至170度之間。
2. 如請求項1所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部設於該第二加強面上，各該第二集光部的該出光面相鄰連接於該第二加強面上。
3. 如請求項2所述之加強型集光結構，其中，該至少一加強集光板具有複數個，該些加強集光板設於該基礎集光板之水平兩側及上下兩側至少其中一者。
4. 如請求項3所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部的排 列方式包含縱向排列、橫向排列及斜向排列至少其中一者。
5. 如請求項1所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部設於該第一加強面上，各該第二集光部的該接光面相鄰連接於該第一加強面上。
6. 如請求項5所述之加強型集光結構，其中，該至少一加強集光板具有複數個，該些加強集光板設於該基礎集光板之水平兩側及上下兩側至少其中一者。
7. 如請求項6所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部的排列方式包含縱向排列、橫向排列及斜向排列至少其中一者。
8. 一種加強型集光結構，其設於一光學感測元件之一側，該加強型集光結構包含：一基礎集光板，其具有一相鄰於該光學感測元件的第一基礎面、一遠離該光學感測元件的第二基礎面、至少一位於該第一基礎面與該第二基礎面之間的基礎側邊以及複數設於該第一基礎面或該第二基礎面的第一集光部；以及至少一加強集光板，其具有一相鄰於該光學感測元件的第一加強面、一遠離該光學感測元件的第二加強面、至少一位於該第一加強面與該第二加強面之間的加強側邊以及複數設於該第一加強面或該第二加強面的第二集光部，該至少一加強側邊相鄰設置於該至少一基礎側邊，各該第二集光部呈三角柱狀，且各該第二集光部之截面呈銳角三角形狀；其中，各該第二集光部具有一接光面、一反射面及一出光面，該接光面接收一入射光，該入射光經由該接光面折射至該反射面，並經由該反射面反射至該出光面，最後經由該出光面折射而為一出射光；其中，該基礎集光板與該至少一加強集光板皆呈弧形狀。
9. 如請求項8所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部設於該第一加強面上，各該第二集光部的該接光面相鄰連接於該第一加強面上。
10. 如請求項9所述之加強型集光結構，其中，該至少一加強集光板具有兩個，分別設於該基礎集光板之上下兩側。
11. 如請求項10所述之加強型集光結構，其中，該些第二集光部的排列方式包含橫向排列及斜向排列至少其中一者。
12. 如請求項1或8所述之加強型集光結構，其中，該光學感測元件為紅外線感測器。
13. 如請求項1或8所述之加強型集光結構，其中，該基礎集光板及該至少一加強集光板皆由塑料材質所製成。
14. 如請求項1或8所述之加強型集光結構，其中，該基礎集光板為具有菲涅耳透鏡(Fresnel lens)結構的板材。

Images