CN2788229Y - 薄型取像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种薄型取像装置，用于撷取一物体的一不规则面的影像，薄型取像装置包含一主光源、一导光平板及一成像***。导光平板由透光材质制成，且具有一供不规则面接触的侦测面、二相反且接收入射光束的侧面、一相反于侦测面并将部分自侦测面散射的光束全反射的全反射面，及一与全反射面呈一锐角相接且将自全反射面来的光束反射出导光平板的反射面。成像***接收来自导光平板的光束并形成不规则面的影像，且成像***具有一可修正梯形畸变的第一透镜。本实用新型所述薄型取像装置，更加有效地减小了导光平板的厚度，除了使取像装置更加薄型化外，亦使成像更加接近不规则面的真实影像，此外，更能有效延长主光源的使用寿命。

Description

薄型取像装置

技术领域

本实用新型涉及一种取像装置，特别是涉及一种薄型取像装置。

背景技术

由美国专利第5621516号(如图1所示)及第6657185号专利案所揭示的取像装置，主要由光源1、导光平板10及成像***11所构成，利用导光平板10的折射率(refractive index)大于水的折射率及光线全反射(total internal reflection)的原理，将物体12的不规则面(uneven surface)13的影像投射到影像接收器14上。

以往取像装置设计，虽可限制导光平板10内部的光线经反射面15反射后，光线平行导光平板10的上、下两平行面16、17出射，再经光圈18、透镜19而被影像接收器14感应。然而光源1的位置，主要是在导光平板10的底面17，并由底面17往上照射不规则面13，此种光源1位置设计，在现今讲求轻薄短小的科技潮流下，限制了取像装置的厚度，使得无法更进一步薄型化。

发明内容

本实用新型的目的在提供一种可以更佳薄型化的取像装置。

本实用新型薄型取像装置，用于撷取一物体的一不规则面的影像，薄型取像装置包含一主光源、一导光平板及一成像***。导光平板由透光材质制成，且具有一供不规则面接触的侦测面、二相反且接收入射光束的侧面、一相反于侦测面并将部分自侦测面散射的光束全反射的全反射面，及一与全反射面呈一锐角相接且将自全反射面来的光束反射出导光平板的反射面。成像***接收来自导光平板的光束并形成不规则面的影像，且成像***具有一可修正梯形畸变的第一透镜。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述主光源为一发光二极管，且所述反射面由一反射镜所组成。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述成像***具有一第一透镜及一介于所述反射面及所述第一透镜之间的光圈，且所述第一透镜至少有一面为选自圆柱面及复曲面所组成的群体中之一。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述导光平板相反于所述反射面的面为一负曲度的圆柱面。

本实用新型所述的薄型取像装置，一负曲度圆柱透镜组装于所述导光平板及所述光圈之间。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述成像***还具有一介于所述第一透镜及所述光圈之间的第二透镜，所述第二透镜至少有一面为非球面。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述成像***还具有一接收所述影像的影像感测器。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述薄型取像装置还具有一设于所述任一侧面的辅助光源，且相反于所述辅助光源的侧面上装设有一辅助侦测器，所述辅助侦测器对应接收所述辅助光源发出的光。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述薄型取像装置还包含有一与所述辅助侦测器电连接的电子电路。

本实用新型所述的薄型取像装置，所述成像***还具有一介于所述导光平板及所述影像感测器之间并可将光路转折的反射装置。

本实用新型所述薄型取像装置，更加有效地减小了导光平板的厚度，除了使取像装置更加薄型化外，亦使成像更加接近不规则面的真实影像，此外，更能有效延长主光源的使用寿命。

附图说明

图1是以往取像装置的示意图；

图2是本实用新型薄型取像装置一第一较佳实施例的示意图；

图3是所述第一较佳实施例的侧视示意图；

图4是本实用新型薄型取像装置一第二较佳实施例的示意图；

图5是所述第二较佳实施例的侧视示意图；

图6是本实用新型薄型取像装置一第三较佳实施例的示意图；

图7是所述第三较佳实施例的侧视示意图；

图8是本实用新型薄型取像装置一第四较佳实施例的示意图；

图9是所述第四较佳实施例的侧视示意图。

具体实施方式

为了方便说明，以下的实施例，相同的元件以相同的编号表示。

如图2、图3所示，本实用新型薄型取像装置的第一较佳实施例，用于撷取一物体2的一不规则面21的影像，薄型取像装置包含一主光源3、一导光平板4、一成像***5、一辅助光源6、一辅助侦测器7及一电子电路8。

主光源3用以照射不规则面21，在本实施例中，主光源3是以一发光二极管为例说明，然不以此为限。

导光平板4具有一侦测面41、二分别与侦测面41邻接的相反侧面42、一相反于侦测面41的全反射面43、一与全反射面43呈一锐角相接的反射面44及一相反于反射面44的出射面45。导光平板4由透光材质制成，例如玻璃、压克力(Acrylic)或塑料材质等，且其折射率大于水的折射率。侦测面41用以供不规则面21接触，侧面42供设置所述主光源3且导入主光源3的入射光束。入射光束经由侧面42到达侦测面41照射不规则面21，且在侦测面41发生散射，接着，在侦测面41被散射的散射光束打到相反于侦测面41的全反射面43，其入射角度大于环境(例如：空气)与导光平板4边界(boundary)的临界角(critical angle)，将会发生全反射且全反射至反射面44；其入射角度小于环境与导光平板4边界的临界角，不会发生全反射，且光束自导光平板4折射进入环境，在本实施例中，侦测面41大致平行于全反射面43，而反射面44由一反射镜的镜面所组成或是由一反射材质形成，包括但不限于利用气相沉积(vapor deposition)镀铝，用以将来自全反射面43的光束反射出导光平板4。需注意的是，以导光平板4的折射率1.514(对波长660nm的光)为例说明，空气与导光平板4边界的临界角为41.34度，反射面44与全反射面43的倾斜角度较佳地为77.5度，使得自全反射面43来的光束到达反射面44后，可大致平行全反射面43地反射至对面的出射面45。利用此种光束平行侦测面41及全反射面43的设计，在实用上，可缩小产品的体积及厚度。特别说明的是，主光源3也可只设置于其中任一侧面42，并不限于必定装设于两相反侧面42，当然，两相反侧面42的情况(本例)，能提供较佳的照明亮度。此外，加以说明，全反射面43及反射面44也可设计为球面(spherical surface)，球面反射面44可以提供物端侧(object)经此反射面44，成像至影像感测器53上。

成像***5具有一第一透镜51、一介于第一透镜51及导光平板4之间的光圈(aperture stop)52及一影像感测器53。自出射面45射出的光束经由光圈52的调控及第一透镜51聚焦将不规则面21成像在影像感测器53上。本实施例中，第一透镜51为一变形透镜(anamorphic lens)，至少有一面为圆柱面(cylindricalsurface)或复曲面(toric surface)，利用圆柱面及复曲面可将影像感测器53上的成像于纵向(longitudinal)与横向(lateral)方向的放大率(magnification)及焦距(focal length)最佳化，用以修正梯形畸变(trapezoidal distortion)。此变形透镜的另一面可以是非球面，以提升成像品质。影像感测器53为一电荷耦合元件(chargedcoupled device，简称CCD)，也可为一互补金属氧化物半导体元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)。较佳地搭配一介于第一透镜51及影像感测器53之间的反射装置54，用以使光路转折，可缩短产品的长度，反射装置54可为一反射镜，也可使用一反射菱镜。

辅助光源6设置于任一侧面42邻近侦测面41处，在本实施例中，与主光源3相同地可以是一发光二极管，然不以此为限。

辅助侦测器7装设于与辅助光源6相反的侧面42且邻近侦测面41处，面向辅助光源6对应接收来自辅助光源6发出的光。

电子电路8与辅助侦测器7电连接。当不规则面21远离侦测面41时，辅助光源6发出的光可不被遮蔽地直接被对面的辅助侦测器7接收，此时，主光源3为省电状态，没有光线射出；当不规则面21接触侦测面41时，由于辅助光源6发出的光被物体2的不规则面21吸收或阻挡，其相对应的辅助侦测器7感应到较少量的光，经由电子电路8的设计，可将主光源3由省电状态切换为使用状态，也就是说，此时，主光源3被开启且发出光线照射不规则面21，且光线经由散射、全反射及反射等物理机制射出导光平板4外，再经由成像***5形成影像。

如图4、图5所示，本实用新型薄型取像装置的第二较佳实施例，用于撷取一物体2的一不规则面21的影像，薄型取像装置包含一主光源3、一导光平板4、一成像***5、一辅助光源6、一辅助侦测器7及一电子电路8。

与第一较佳实施例不同的地方在于，出射面45在本例中为一负曲度(concave)的圆柱面，相较于第一较佳实施例中的平面，本例中，负曲度的圆柱面搭配光圈52及第一透镜51能提供更佳的成像品质。

如图6、图7所示，本实用新型薄型取像装置的第三较佳实施例，用于撷取一物体2的一不规则面21的影像，薄型取像装置包含一主光源3、一导光平板4、一成像***5、一辅助光源6、一辅助侦测器7及一电子电路8。

与第二较佳实施例不同的地方在于，成像***5还具有一介于第一透镜51及光圈52之间的第二透镜55。第二透镜55是一正透镜(positive lens)，至少有一面为非球面，用以修正成像***5的像差(aberration)。

如图8、图9所示，本实用新型薄型取像装置的第四较佳实施例，用于撷取一物体2的一不规则面21的影像，薄型取像装置包含一主光源3、一导光平板4、一成像***5、一辅助光源6、一辅助侦测器7及一电子电路8。

与第三较佳实施例不同的地方在于，本实施例中，一具有负曲度的圆柱透镜56，其位于光圈52与导光平板4之间，提供负曲度的圆柱面，不同于前述第二或第三实施例中的一体成型面。

本实用新型薄型取像装置，利用主光源3装设于导光平板4侧面42的设计，更加有效地减小了导光平板4的厚度，除了使取像装置更加薄型化外，利用透镜51、55的圆柱面或复曲面修正像差，使成像更加接近不规则面21的真实影像，此外，较佳地搭配辅助光源6及辅助侦测器7，更能有效延长主光源3的使用寿命。

Claims (10)

1、一种薄型取像装置，用于撷取一物体的一不规则面的影像，所述薄型取像装置包含一主光源、一由透光材质制成的导光平板及一成像***，所述导光平板具有一供所述不规则面接触的侦测面、一相反于所述侦测面并使部分经所述侦测面散射的光束被全反射的全反射面，及一与所述全反射面呈一锐角相接并使经所述全反射面全反射的光束被反射出所述导光平板的反射面，所述成像***接收来自所述反射面的光束并形成所述不规则面的影像，其中至少含有一面为选自圆柱面及复曲面所组成的群体中之一，其特征在于：

所述薄型取像装置还具有二分别与所述侦测面邻接的相反侧面，且其中任一面供所述主光源的光束被导入并照射所述侦测面。

2、根据权利要求1所述的薄型取像装置，其特征在于：

所述主光源为一发光二极管，且所述反射面由一反射镜所组成。

3、根据权利要求1所述的薄型取像装置，其特征在于：

所述成像***具有一第一透镜及一介于所述反射面及所述第一透镜之间的光圈，且所述第一透镜至少有一面为选自圆柱面及复曲面所组成的群体中之一。

4、根据权利要求3所述的薄型取像装置，其特征在于：所述导光平板相反于所述反射面的面为一负曲度的圆柱面。

5、根据权利要求3所述的薄型取像装置，其特征在于：一负曲度圆柱透镜组装于所述导光平板及所述光圈之间。

6、根据权利要求4或5所述的薄型取像装置，其特征在于：所述成像***还具有一介于所述第一透镜及所述光圈之间的第二透镜，所述第二透镜至少有一面为非球面。

7、根据权利要求1所述的薄型取像装置，其特征在于：所述成像***还具有一接收所述影像的影像感测器。

8、根据权利要求1所述的薄型取像装置，其特征在于：

所述薄型取像装置还具有一设于所述任一侧面的辅助光源，且相反于所述辅助光源的侧面上装设有一辅助侦测器，所述辅助侦测器对应接收所述辅助光源发出的光。

9、根据权利要求8所述的薄型取像装置，其特征在于：

所述薄型取像装置还包含有一与所述辅助侦测器电连接的电子电路。

10、根据权利要求7所述的薄型取像装置，其特征在于：

所述成像***还具有一介于所述导光平板及所述影像感测器之间并可将光路转折的反射装置。

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