CN104570193A - 双坡面导光柱以及使用它的光源模块与扫描仪光学组件 - Google Patents

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Abstract

一种双坡面导光柱，包括第一平面、第二平面以及曲面。第一平面具有多个第一反射结构。第二平面连接至第一平面，并具有多个第二反射结构，第一平面与第二平面之间的夹角不等于180度。曲面连接第一平面及第二平面。第一平面、第二平面及曲面从导光柱的第一终端延伸至第二终端。第一反射结构及第二反射结构将从导光柱的第一终端入射的光线进行反射而转换成从曲面发出的线状光。本发明还提供了一种使用前述导光柱的光源模块及扫描仪光学组件。

Description

双坡面导光柱以及使用它的光源模块与扫描仪光学组件
技术领域
本发明涉及一种双坡面导光柱以及使用它的光源模块与扫描仪光学组件，且特别涉及一种其反光面是由双坡面构成的导光柱，以及使用该导光柱的光源模块及扫描仪光学组件。
背景技术
发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）由于具有能量转换效率高、省电、寿命长、体积小等优点，已经广泛被应用当作光源。以扫描仪而言，LED所发出的光线为点状光，需要透过导光柱转换成线状光，才能提供扫描原稿时所需要的照明光线。
一般导光柱是以导光为目的，导光的原理为利用顶面上的V形沟槽来对从两终端投射过来的光线进行反射及/或折射而导引至所需出光的顶面，以便从顶面输出所要的光线。这种横向延伸且纵向排列的V形沟槽只能让设计者调节导光柱的纵向的光线特性，而无法让设计者调节导光柱的横向的光线特性，因而已经无法满足日益严格的要求或多样化的需求，譬如满足影像传感器的响应曲线的需求。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种双坡面导光柱及使用它的光源模块及扫描仪光学组件，利用在导光柱的双坡面形成三角锥状或三角柱状的空间或实体来当作反射结构，方便设计者通过调整双坡面及三角锥状或三角柱状的参数来调整光源模块的出光特性及光线亮度曲线以符合不同产品对光源亮度的需求。
为达上述目的，本发明提供一种双坡面导光柱，包括第一平面、第二平面以及曲面。第一平面具有多个第一反射结构。第二平面连接至第一平面，并具有多个第二反射结构，第一平面与第二平面之间的夹角不等于180度。曲面连接第一平面及第二平面。第一平面、第二平面及曲面从导光柱的第一终端延伸至第二终端。第一反射结构及第二反射结构将从导光柱的第一终端入射的光线进行反射而转换成从曲面发出的线状光。
本发明还提供了一种光源模块，包含支托座、前述导光柱、第一发光组件及第二发光组件。导光柱安装于支托座上。支托座局部包覆导光柱。第一发光组件及第二发光组件分别邻近导光柱的第一终端及第二终端设置，用以发射光线进入导光柱中。
本发明更提供一种扫描仪光学组件，包含壳体、前述光源模块、反射镜模块、透镜及影像传感器。光源模块安装于壳体上。反射镜模块、透镜及影像传感器设置于壳体中。光源模块将线状光照射在原稿上，原稿所反射的光线经由反射镜模块反射通过透镜而到达影像传感器。影像传感器获得代表原稿的图像的光学信号。
依据本发明的上述导光柱及使用它的光源模块及扫描仪光学组件，利用在导光柱的双坡面形成三角锥状或三角柱状的空间或实体来当作反射结构，除了在纵向排列的反射结构可以变化以外，在接近横向延伸的反射结构也可以变化。相较于传统的单一方向做V型沟槽的排列方式，本发明多了更宽广的调节光源能力，且光源变化可以更细微地渐变，免除了可能发生的明暗急剧变化而产生的影像直线条，甚至是不均匀现象。这都有助于提升扫描质量。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明第一实施例的扫描仪光学组件的立体图。
图2为图1的扫描仪光学组件的配置示意图。
图3为图1的光源模块的主视图。
图4为图3的导光柱的立体图。
图5为图4的导光柱的局部放大图。
图6为图5的导光柱的侧视图。
图7为图3的导光柱的主视图及局部放大图。
图8为依据本发明第二实施例的导光柱的局部放大图。
图9为图8的导光柱的侧视图。
图10为依据本发明第三实施例的导光柱的侧视图。
图11为图10的反射结构的立体图。
图12为依据本发明第四实施例的导光柱的侧视图。
具体实施方式
图1为依据本发明第一实施例的扫描仪光学组件200的立体图。图2为图1的扫描仪光学组件200的配置示意图。如图1与图2所示，本实施例的扫描仪光学组件200包含壳体210、光源模块100、反射镜模块220、透镜230及影像传感器240。
光源模块100安装于该壳体210上，用以提供线状光LB。反射镜模块220、透镜230及影像传感器240设置于该壳体210中。在本实施例中是以反射镜模块220包含三个反射镜221、222、223作为例子说明，但并非将本发明局限于此，反射镜的数目可以适当增减，甚至可以使用单一反射镜。该光源模块100将该线状光LB照射在原稿O上，原稿O所反射的光线LC经由反射镜模块220反射通过透镜230而到达影像传感器240，影像传感器240获得代表原稿O的图像的光学信号。亦即，线状光LB照射在原稿O上以后，由原稿O反射至反射镜222，在反射镜222与221之间反射行进数次后，再由反射镜222反射通过透镜230而到达影像传感器240。在本实施例中，影像传感器240为电荷耦合组件影像传感器（Charge-coupled device（CCD）type image sensor）。
图3为图1的光源模块100的主视图。如图3所示，本实施例的光源模块100包含支托座110、导光柱1、第一发光组件120及第二发光组件130。
在本实施例中，第一发光组件120及第二发光组件130是以发光二极管作为例示但非限制性例子说明。第一发光组件120及第二发光组件130分别设置于扫描仪光学组件200的两侧板250、260上，两侧板250、260架设于壳体210上，并且连接至支托座110。导光柱1安装于支托座110上。支托座110局部包覆导光柱1。第一发光组件120及第二发光组件130分别邻近导光柱1的第一终端1A及第二终端1B设置，用以发射光线LA进入导光柱1中。第一发光组件120与第二发光组件130所发射的光线LA经导光柱1的反射被转换成由出光面11射出的线状光LB。
图4为图3的导光柱1的立体图。如图4所示，本实施例的导光柱1包括第一平面10、第二平面20以及曲面30。
第一平面10具有多个第一反射结构12，沿着纵向DL排列。第二平面20连接至第一平面10，并具有多个第二反射结构22，沿着纵向DL排列。第一平面10与第二平面20之间的夹角Ang不等于180度，也就是第一平面10与第二平面20没有共平面。在本实施例中，夹角Ang小于180度，最好是介于160度与175度之间，譬如是170度。因此，第一平面10及第二平面20组成双坡面。
如图3与4所示，曲面30连接第一平面10及第二平面20。在本例示但非限制性实施例中，曲面30为圆弧面。第一平面10、第二平面20及曲面30从导光柱1的第一终端1A延伸至第二终端1B。第一反射结构12及第二反射结构22将从导光柱1的第一终端1A入射的光线LA进行反射而转换成从曲面30发出的线状光LB。曲面30的一部分作为图3的出光面11。
图5为图4的导光柱1的局部放大图。图6为图5的导光柱1的侧视图。如图5与图6所示，每一个第一反射结构12及第二反射结构22都具有V形结构，V形结构是由三角锥状的实体构成，各第一反射结构12的V形结构从第一平面10与曲面30的连接处C1渐缩至第一平面10与第二平面20的连接处C3，以及各第二反射结构22的V形结构从第二平面20与曲面30的连接处C2渐缩至第一平面10与第二平面20的连接处C3。亦即，三角锥状的实体在靠近连接处C3的高度H1小于靠近连接处C1及连接处C2的高度H2，提供了相当于钻石型角锥反射结构。此外，各第一反射结构12及各第二反射结构22约略沿着横向DT延伸。由于夹角Ang小于180度，所以由反射结构12/22反射过来的线状光LB会有会聚的效果，因此通过靠近连接处C3的反射结构12/22的V形结构的高度H1小于靠近连接处C1/C2的反射结构12/22的V形结构的高度H2的设计，可以达到横向DT上的光线亮度均匀的效果。
图7为图3的导光柱1的主视图及局部放大图。如图7所示，接近导光柱1的第一终端1A或第二终端1B的V形结构的尺寸（如图的左右两侧的反射结构12/22所示）大于接近导光柱1的第一终端1A与第二终端1B之间的中间处1C的V形结构的尺寸（如图的中间的反射结构12/22所示）。此外，接近导光柱1的第一终端1A或第二终端1B的那些V形结构的节距（pitch）大于接近导光柱1的第一终端1A与第二终端1B之间的中间处1C的那些V形结构的节距。举例而言，节距p4>p3>p2>p1。再者，这些第一反射结构12及第二反射结构22相对于中间处1C呈现对称状。
在实例中，图7的反射结构12/22的高度从左至右依序为0.1mm、0.08mm、0.06mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm；而p4、p3、p2、p1分别为0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm。
因此，本实施例利用双坡面上形成的V形渐变反射结构，能让设计者有效调整纵向与横向的光源扩散状况，且能全面性地调节光源强弱。通过V形结构的节距长短产生纵向的光源扩散效果，以及通过双坡面来调整光型以提升反光效率，其中利用双坡面上的V形结构的高度变化可以加宽光源的在横向DT上的光型，因为光源在双坡面的连接处C3处够亮，所以将连接处C1与C2的反射结构加深或加高，用以调整光型宽度、补偿两侧的光线，兼顾光源的均匀性。在一个例子中，可以达成让导光柱的两终端的光线强度比导光柱的中间处的光线强，以配合影像传感器的响应曲线（譬如是″微笑″曲线）。在另一例子中，可以达成让导光柱的光线强度沿着纵向都是均匀状态。在又另一例子中，利用双坡面（夹角Ang小于180度）上的反射结构可以达到会聚光线的效果。如此，可以让设计者可以不受限于常规技术手段的单一平面上的反射结构的限制，更有其他设计参数可以调整以满足各式各样的需求。
图8为依据本发明第二实施例的导光柱1’的局部放大图。图9为图8的导光柱1’的侧视图。本实施例类似于第一实施例，不同之处在于各第一反射结构12’及第二反射结构22’的V形结构由三角锥状的空间构成，第一反射结构12’的三角锥状的空间从连接处C1渐缩至连接处C3，以及第二反射结构22’的三角锥状的空间从连接处C2渐缩至连接处C3。亦即，各三角锥状的空间在靠近连接处C3的深度D1小于靠近连接处C1及连接处C2的深度D2。三角锥状的空间或实体都能达成本发明的效果，好处是可以依据制造方式来作适当的选择。
图10为依据本发明第三实施例的导光柱1”的侧视图。图11为图10的反射结构12”/22”的立体图。如图10与图11所示，第一反射结构12”及第二反射结构22”的V形结构定义一个三角柱状的实体。在能满足线状光LB的需求规格的状况下，三角柱状的实体的结构强度高，且制造成本低。
图12为依据本发明第四实施例的导光柱1”’的侧视图。如图12所示，本实施例子类似于第三实施例，不同之处在于第一反射结构12”’及第二反射结构22”’的V形结构定义一个三角柱状的空间（因为空间类似于图10的实体，故不再绘制）。在能满足线状光LB的需求规格的状况下，三角柱状的空间的结构强度高，且制造成本低。
依据本发明的双坡面导光柱及使用它的光源模块及扫描仪光学组件，利用在导光柱的双坡面形成三角锥状或三角柱状的空间或实体来当作反射结构，除了在纵向排列的反射结构可以变化以外，在接近横向延伸的反射结构也可以变化。相较于传统的单一方向做V型沟槽的排列方式，本发明多了更宽广的调节光源能力，且光源变化可以更细微地渐变，免除了可能发生的明暗急遽变化而产生的影像直线条，甚至是不均匀现象。这都有助于提升扫描质量。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及权利要求范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。
符号说明
Ang：夹角
C1、C2、C3：连接处
D1、D2：深度
DL：纵向
DT：横向
H1、H2：高度
LA：光线
LB：线状光
LC：光线
O：原稿
p1、p2、p3、p4：节距
1、1’、1”、1”’：导光柱
1A：第一终端
1B：第二终端
1C：中间处
10：第一平面
11：出光面
12、12’、12”、12”’：第一反射结构
20：第二平面
22、22’、22”、22”’：第二反射结构
30：曲面
100：光源模块
110：支托座
120：第一发光组件
130：第二发光组件
200：扫描仪光学组件
210：壳体
220：反射镜模块
221、222、223：反射镜
230：透镜
240：影像传感器
250、260：侧板。

Claims (10)

1.一种双坡面导光柱，其特征在于，包括：
第一平面，所述第一平面具有多个第一反射结构；
第二平面，所述第二平面连接至所述第一平面，并具有多个第二反射结构，所述第一平面与所述第二平面之间的夹角不等于180度；以及
曲面，所述曲面连接所述第一平面及所述第二平面，其中所述第一平面、所述第二平面及所述曲面从所述导光柱的第一终端延伸至第二终端，以及所述第一反射结构及所述第二反射结构将从所述导光柱的所述第一终端入射的光线进行反射而转换成从所述曲面发出的线状光。
2.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，所述第一反射结构及所述第二反射结构将从所述导光柱的所述第一终端及所述第二终端入射的光线进行反射而转换成从所述曲面发出的线状光。
3.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，每一个所述第一反射结构及所述第二反射结构具有V形结构，所述V形结构定义为一个三角柱状的空间或实体。
4.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，每一个所述第一反射结构及所述第二反射结构具有所述V形结构，所述V形结构定义为一个三角锥状的空间或实体，所述三角锥状的空间或实体为从所述第一平面与所述曲面的连接处及所述第二平面与所述曲面的连接处渐缩至所述第一平面与所述第二平面的连接处。
5.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，每一个所述第一反射结构及所述第二反射结构具有V形结构，而且接近所述导光柱的所述第一终端或所述第二终端的所述V形结构的尺寸大于接近所述导光柱的所述第一终端与所述第二终端之间的中间处的所述V形结构的尺寸。
6.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，每一个所述第一反射结构及所述第二反射结构具有V形结构，而且接近所述导光柱的所述第一终端或所述第二终端的所述V形结构的节距大于接近所述导光柱的所述第一终端与所述第二终端之间的中间处的所述V形结构的节距。
7.如权利要求1所述的双坡面导光柱，其特征在于，所述第一反射结构相对于所述导光柱的所述第一终端与所述第二终端之间的中间处呈现对称状，所述第二反射结构相对于所述中间处呈现对称状。
8.如权利要求1所述的导光柱，其特征在于，所述夹角介于160度与175度之间。
9.一种光源模块，其特征在于，包含：
支托座；
如权利要求1至8项中的任一项所述的双坡面导光柱，安装于所述支托座上，其中所述支托座局部包覆所述导光柱；以及
第一发光组件及第二发光组件，分别邻近所述导光柱的所述第一终端及所述第二终端设置，用以发射光线进入所述导光柱中。
10.一种扫描仪光学组件，其特征在于，包含：
壳体；
如权利要求9所述的光源模块，安装于所述壳体上；以及
反射镜模块、透镜及影像传感器，设置于所述壳体中，其中所述光源模块将所述线状光照射在原稿上，所述原稿所反射的光线经由所述反射镜模块反射通过所述透镜而到达所述影像传感器，以及所述影像传感器获得代表所述原稿的图像的光学信号。
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