CN1407366A - 扫描仪上的凹面镜光学***装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，具有至少一个曲面反射镜与一个影像感应装置。其中，曲面反射镜用来将物体的影像反射至影像感应装置上。此外，曲面反射镜可以是凹面镜或凸面镜，且物体在投射至曲面反射镜前可经由至少一个平面反射镜以调整入射至曲面反射镜的角度与位置。

Description

扫描仪上的凹面镜光学***装置

技术领域

本发明是有关于一种光学成像***，且特别是有关于一种扫描仪上的凹面镜光学***装置。

背景技术

在常见的光学成像***中，为了将物体的影像转换成适合于影像感应装置适当的大小，都会使用一组透镜以完成此项目。请参照图1A，为一般透镜成像的原理示意图。其中，凸透镜100两侧的焦点分别是106与108，放置在凸透镜100一侧的物体102则透过凸透镜100而在凸透镜100的另一侧成像为影像104。

类似这样的技术被广泛运用于各种光学成像***中，举例而言，请参照图1B，为公知运用于扫描仪内的光学***的示意图。在扫描仪内的光学***136最主要的目的是将光源照射于文件140后的影像传递至影像感应装置132上。光学***136内则至少包括反射镜片137与透镜组138，反射镜片137用来改变光线的行进方向，而透镜组138则以图1A所示的原理，将光线聚集至影像感应装置132上，使得影像感应装置132可以接收到文件140上的资料。

而在一般的光学成像***中，由于必须依靠透镜组而将影像放大或缩小至影像感应装置上，因此会受到透镜组的成像距离的限制。而此成像距离若非在透镜组设计组装完成时就予以固定，就是必须做成可调整焦距的可变化式透镜组。其中，前者会限制整个光学成像***的大小尺寸，而后者则会增加透镜组的制造成本。此外，由于透镜组会产生色光分离的效应，因此还会降低成像的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，其摒除了原本的透镜成像，而改用曲面镜做为聚集影像的装置。如此，不但可以消除透镜组产生的色光分离效应，同时在构造与组装上也较为简单。

本发明提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，此扫描仪上的凹面镜光学***装置具有至少一个曲面反射镜与一个影像感应装置。其中，曲面反射镜用来将物体的影像反射至影像感应装置上。

在本发明的一个实施例中，可选择凸面镜或凹面镜做为上述的曲面反射镜。此外，在必要的情况下，还可以通过至少一个平面反射镜以调整影像入射至曲面反射镜的角度与位置。

而在本发明的另一个实施例中，所使用的曲面反射镜可以有各种的设计方式。举例而言，可用具有固定曲率半径的曲面反射镜，也可使用具有连续性变化的曲率半径的曲面反射镜，或者也可以使用具有多个区域，而每一个区域有一个固定曲率半径的曲面反射镜。

本发明另提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，此扫描仪上的凹面镜光学***装置具有平面反射镜、曲面反射镜以及一个影像感应装置。其中，影像感应装置位于曲面反射镜的光轴平面上。平面反射镜将影像反射至曲面反射镜上，曲面反射镜再将影像反射至影像感应装置。

本发明还提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，此扫描仪上的凹面镜光学***装置具有曲面反射镜、多个平面反射镜以及一个影像感应装置。其中，平面反射镜分别位于曲面反射镜的光轴平面的两侧，并在曲面反射镜的光轴平面附近留有间隙。而影像感应装置则位于曲面反射镜的光轴平面上，且当平面反射镜将影像反射至曲面反射镜后，曲面反射镜会将影像通过间隙反射至影像感应装置上。

本发明还提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，此扫描仪上的凹面镜光学***装置具有曲面反射镜与影像感应装置。其中，影像感应装置位于曲面反射镜的光轴平面上，而曲面反射镜则将影像反射至影像感应装置上。

本发明另外提出一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，用来取得与一个预定平面相平行的物体的影像。此扫描仪上的凹面镜光学***装置具有平面反射镜、曲面反射镜与影像感应装置。其中，曲面反射镜的光轴平面与前述的预定平面以一角度相交，影像则经平面反射镜反射至曲面反射镜后，再由曲面反射镜将影像反射至影像感应装置上。

综上所述，本发明以曲面反射镜替换原本光学成像***中所使用的透镜组，因此可以消除透镜组产生的色光分离效应。此外，曲面反射镜的影像反射并不会如同透镜组般的受限于成像距离，因此可以进一步缩减光学成像***的整体尺寸。

附图说明

图1A是一般透镜成像的原理示意图；

图1B是公知运用于扫描仪内的光学***的示意图；

图2是根据本发明的一实施例的光学成像***示意图；

图3是根据本发明的另一实施例的光学成像***示意图；

图4是根据本发明的又一实施例的光学成像***示意图；

图5是根据本发明的再一实施例的光学成像***示意图；

图6A是根据本发明的曲面反射镜的第一实施例的俯视图、正视图以及侧视图；

图6B是根据本发明的曲面反射镜的第二实施例的俯视图、正视图以及侧视图；

图6C是根据本发明的曲面反射镜的第三实施例的俯视图、正视图以及侧视图；

图6D是根据本发明的曲面反射镜的第四实施例的俯视图、正视图以及侧视图；

图7A是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第一实施例的示意图；

图7B是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第二实施例的示意图；

图7C是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第三实施例的示意图；以及

图8是根据本发明的曲面反射镜的一实施例的示意图。

附图标号说明：

20、30、40、50：光学成像***

60、62、64、66、70、72、74、

80、200、300、400、500：曲面反射镜

100：透镜

102、202、302、402、502：物体

104：影像    106、108：焦点

132、210、310、410、510：影像感应装置

136：光学***    137：反射镜片

138：透镜组      140：文件

204a、204b、206a、206b、304a、304b、304c、306a、306b、306c、

404a、404b、404c、406a、406b、406c、504a、504b、504c、506a、

506b、506c：光线

308、420、422、520：平面反射镜

430、530：光轴平面  432：间隙

540：平面           550：行进方向

601、602、621、622、641、642、661、662：长边

603、605、623、625、643、645、663、665：短边

605、606、625、626、645、646、665、666、806：反射面

607、608、627、628、648、649、668、669：底边

700-742：节点       802-806：透射层

具体实施方式

请参照图2，是依照本发明一实施例的光学成像***示意图。在光学成像***20中，包括了一个曲面反射镜200以及一个影像感应装置210。物体202则是提供光学成像***20所需影像的来源。光学成像***20接收由物体202所传来的光线204a与206a，并在曲面反射镜200的反射后，分别以光线204b与206b传送到影像感应装置210中。必须注意的是，光线204a与206a在曲面反射镜200上的反射点是在接近曲面反射镜200的光轴附近，因此在图2中仅画出曲面反射镜200的一部份。要强调的是，虽然在本实施例中是以凹面镜为例来说明光学成像***20的成像方式，但是熟悉此技术的人应当知道，使用凸面镜也可以达到同样的效果。因此，本发明并非仅限定于使用凹面镜的光学成像***。

而在本发明的另一个实施例中，可以利用平面镜来改变影像入射至曲面反射镜时的位置与角度。请参照图3，是根据本发明实施例的光学成像***示意图。在本实施例中，从物体302所发出的光线304a与306a在进入光学成像***30后，经由平面镜308的反射而分别成为光线304b与306b，而光线304b与306b再经由曲面反射镜300的反射，最终形成光线304c与306c而入射至影像感应装置310。而与图2相类似的，图3中也仅画出曲面反射镜300中接近光轴的一部份。在此必须注意的是，虽然在本实施例中仅使用了一个平面镜308做为反射用，但是熟悉此技术的人应当知道，实际上用来做为改变影像入射角度与位置所用的平面镜可以不止一个。

接下来请参照图4，是根据本发明的又一实施例的光学成像***示意图。在光学***40中，包括了曲面反射镜400、影像感应装置410以及平面镜420与422。其中，影像感应装置410放置在曲面反射镜400的光轴平面430上，而平面镜420与422则放置在光轴平面430的两侧，且在光轴平面430的附近留下一个间隙432。由物体402所发出的光线404a与406a在分别经过平面镜422与420的反射后，会沿着光线404b与406b的方向入射至曲面反射镜400，而曲面反射镜会将光线404b与406b反射成光线404c与406c，并经由间隙432而入射至影像感应装置410。

接下来请参照图5，是根据本发明的再一实施例的光学成像***示意图。在本实施例提供的光学成像***50中，包括了一个曲面反射镜500、一个影像感应装置510以及一个平面反射镜520。其中，由物体502发出的光线504a与506a所形成的影像在经由平面反射镜520的反射后，成为光线504b与506b而入射至曲面反射镜500。入射至曲面反射镜500的光线504b与506b在经由曲面反射镜500的反射后，会以光线504c与506c入射至影像感应器510中。本实施例与前述实施例的不同处在于，在本实施例中，与物体502相平行的平面540明显与曲面反射镜500的光轴平面530不平行，并如图5所示，平面540与光轴平面530以θ角相交。在这种状况下，本发明依然可以适用。而当本发明要进一步适用于光学成像***50时必须移动，例如在扫描仪之类的装置上的时候，光学成像***50就要以与光轴平面530同样成θ角的方向550来移动。此外，图5也仅画出曲面反射镜500中接近光轴的一部份，而并非表示曲面反射镜500的整体尺寸。

接下来介绍在本发明中所可能使用到的曲面反射镜型态。请参照图6A，为曲面反射镜的第一实施例的俯视图、正视图以及侧视图。其中，曲面反射镜60具有长边601与602、短边603与604、底边607与608以及反射面605与606。在曲面反射镜60上，将短边603与604弯曲，形成反射面605向内凹，而反射面606向外凸出的形状。

请参照第6B图，为曲面反射镜的第二实施例的俯视图、正视图以及侧视图。其中，曲面反射镜62具有长边621与622、短边623与624、底边627与628以及反射面625与626。在曲面反射镜62上，将长边621与622以及短边623与624弯曲，以形成反射面625向内凹，而反射面626向外凸出的形状。

请参照图6C，为曲面反射镜的第三实施例的俯视图、正视图以及侧视图。其中，曲面反射镜64具有长边641与642、短边643与644、底边647与648以及反射面645与646。在曲面反射镜64上，将长边641与642弯曲，以形成反射面645向内凹，而反射面646向外凸出的形状。

再请参照图6D，是曲面反射镜的第四实施例的俯视图、正视图以及侧视图。其中，曲面反射镜66具有长边661与662、短边663与664、底边667与668以及反射面665与666。在曲面反射镜66上，将短边663与664以及底边667与668予以弯曲，以形成反射面665向内凹，而反射面666向外凸出的形状。

在此要强调的是，从上述图6A至图6D所绘出的实施例仅是用来说明本发明所可能使用的曲面反射镜中的一部份而已。举例而言，若以长边为X轴、短边为Y轴、底边为Z轴，则图6A所示的为经由弯曲Y轴而形成的曲面反射镜。同样的，图6B则为弯曲X轴与Y轴所形成的曲面反射镜，图6C为弯曲X轴所形成的曲面反射镜，而图6D则是弯曲Z轴与Y轴所形成的曲面反射镜。但是熟悉此技术的人应当知道，可对上述三轴中的任一轴、任两轴结合，或是三轴一起进行弯曲，就可得到不同形状的曲面反射镜，而这些曲面反射镜皆可为本发明使用，且可达到本发明所需功能的元件。

此外，请参照图7A，是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第一实施例。其中，曲面反射镜70的凹面部分700-702之间的曲率半径完全相同。

再请参照图7B，是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第二实施例。在本实施例中，曲面反射镜72的凹面部分720-723的曲率半径并不完全相同，而是以凹面部分720-721的曲率半径为R1，凹面部分721-722的曲率半径为R2，凹面部分722-723的曲率半径为R3组合而成。此外，熟悉此技术的人应当知道，本实施例中的曲面反射镜的凹面部分虽然是以三段具有不同曲率半径的凹面部分组成，但实际上凹面部分并非仅能限定于三段，而且其所使用的曲率半径也无须完全相异。

接下来请参照图7C，是根据本发明的曲面反射镜的曲率半径的第三实施例。在本实施例中，曲面反射镜74的凹面部分740-742的曲率半径为连续变化的形式。即，凹面部分740-742的曲率半径可为递增、递减或是递增与递减交错出现的形式。当然，熟悉此技术的人应当知道，将图7B与图7C的特征组合而成的曲面反射镜也可以适用于本发明。

最后请参照图8，是根据本发明的曲面反射镜的一实施例。在此实施例中，曲面反射镜80具有三层透射层802、804与806，且相邻透射层之间的折射率并不相同。光线在依序经由透射层802、804与806的折射后，再经由反射面800反射，而经由反射面800反射的光线，则会依序经由透射层806、804与802的折射，最后入射至影像感应装置。

在此要强调的是，在本发明中所提出的曲面反射镜可以一个以上的个数存在于光学成像***中。而为了解决影像可能的扭曲，则可以组合上述所提到的各种曲面反射镜，或是以软件校正的方式来修正影像。

综上所述，现将本发明的优点略述如下。本发明可以消除透镜组产生的色光分离效应。此外，还可以进一步缩减光学成像***的整体尺寸。

虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：包括：

一曲面反射镜；以及

一影像感应装置；

其中，该曲面反射镜将一影像反射至该影像感应装置上。

2.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜为凹面镜。

3.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜为凸面镜。

4.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该影像感应装置为电荷耦合元件。

5.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该影像感应装置为接触影像感应器。

6.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：还包括一平面反射镜，该影像经由该平面反射镜反射至该曲面反射镜上。

7.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜具有固定的一曲率半径。

8.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜具有变化的一曲率半径。

9.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜具有固定的复数个曲率半径。

10.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜包括：

两长边；

两短边；以及

两底边；

其中，该曲面反射镜是在弯曲该些长边、弯曲该些短边与弯曲该些底边中择其一而形成。

11.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜包括：

两长边；

两短边；以及

两底边；

其中，该曲面反射镜是在弯曲该些长边、弯曲该些短边与弯曲该些底边中择其二而形成。

12.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜包括：

两长边；

两短边；以及

两底边；

其中，该曲面反射镜是以弯曲该些长边、该些短边与该些底边而形成。

13.如权利要求1所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该曲面反射镜包括：

复数个透射层；以及

一反射面。

14.一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：包括：

一平面反射镜；

一曲面反射镜；以及

一影像感应装置，位于该曲面反射镜的光轴平面上；

其中，该平面反射镜将一影像反射至该曲面反射镜上，该曲面反射镜再将该影像反射至该影像感应装置上。

15.一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：包括：

一曲面反射镜；

复数个平面反射镜，位于该曲面反射镜的光轴平面两侧，并于该曲面反射镜的光轴平面附近留有一间隙；以及

一影像感应装置，位于该曲面反射镜的光轴平面上；

其中，该些平面反射镜将一影像反射至该曲面反射镜上，该曲面反射镜再将该影像通过该间隙反射至该影像感应装置上。

16.一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：包括：

一曲面反射镜；以及

一影像感应装置，位于该曲面反射镜的光轴平面上；

其中，该曲面反射镜将一影像反射至该影像感应装置上。

17.一种扫描仪上的凹面镜光学***装置，用以取得与一预定平面相平行的物体的一影像，其特征为：包括：

一平面反射镜，反射该影像；

一曲面反射镜，该曲面反射镜的光轴平面与该预定平面以一角度相交；以及

一影像感应装置；

其中，该影像经该平面反射镜反射至该曲面反射镜，该曲面反射镜再将该影像反射至该影像感应装置上。

18.如权利要求17所述的扫描仪上的凹面镜光学***装置，其特征为：该扫描仪上的凹面镜光学***装置是沿与该预定平面相平行的方向移动。

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