專利名稱：可變化光程長導光裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種可變化光程長導光裝置及方法，尤指一種適用于光學掃描裝置的導光裝置，且將導光裝置中的反射組件進行可旋轉的設計，以便于制造組裝且可變化出不同光程長度的導光裝置及方法。
參見圖2，為
圖1所示傳統光學掃描儀1的光學引擎14的A-A剖面圖。光學引擎14包括一中空殼體141、一光源142定位于殼體141的上側面一適當位置、由數個以簧片146作為夾具機構來夾持數個反射鏡片143組構而成的導光裝置、一鏡頭組144(Lens Set)、以及一電荷耦合組件145(CCD)。由光源142發出光射向玻璃12上的原稿(圖中未示)，其反射光進入光學引擎14的殼體141內后，由導光裝置的數個反射鏡片143將其反射折向以增長光程距離(Optical Length)至一適當長度后，經鏡頭組144的聚焦而成像于電荷耦合組件145上并將掃描圖象資料轉換為電子訊號。
如圖1及圖2所示的傳統光學引擎14中的導光裝置有一重大缺陷，即，由于每一片反射鏡片143均只具有一反射面而僅能對光進行單次反射。所以，為了達到鏡頭組144清晰聚焦成像所需的總光程長度值(Total Track；簡稱TT值，也就是如圖2中所示的Y1+Y2+Y3+Y4+Y5的總值)是固定無法改變的。再一重大缺陷便是，在傳統光學引擎14中的導光裝置中，任何定位角度上的誤差均將造成掃描品質的降低，而其又無法作任何微調的動作，以修正角度誤差。
現今市面上可見的所有的光學引擎的導光裝置，不僅任何定位角度上的誤差均將造成掃描品質的降低、且更需針對不同分辨率、不同光學引擎外型尺寸、不同原稿掃描尺寸(例如A3或A4尺寸)、或是其它需要不同光程路徑或總光程長度的光學引擎，去重新設計一套定位機構來改變各反射鏡片143之間的相互定位，于使用上十分沒有效率。
根據本發明的一個方面，所提供的一種可變化光程長導光裝置，可將一光源的光進行至少一次預定方向上的光反射，該導光裝置包括至少一旋轉式反射組件，其具有數個反射面組，且各反射面組均分別各具有至少一反射面，并以一旋轉樞軸為軸心，可作一適當旋轉而選擇將某一反射面組旋轉至可進行光反射的位置上，以供該光進行該預定方向的光反射；一調固機構，其是連接于該旋轉式反射組件，用以調整與定位該旋轉式反射組件的旋轉位置。
根據本發明的另一個方面，所提供的一種可變化光程長的導光方法，包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件，其具有若干反射面組，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑；(B)根據所需光程長度值，旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上。
根據本發明的再一個方面，所提供的一種可變化光程長導光裝置的光程長度微調方法，包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件，其具有若干反射面組，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑；(B)根據所欲制造的導光裝置規格計算出所需的光程長度值；(C)旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上；(D)微調旋轉該旋轉式反射組件，以微調改變特定反射面組與光反射路徑間的夾角，以微調光程長度值。
本發明的優點是可在不需改變導光裝置的外觀體積尺寸的狀態下，達到改變導光裝置的總光程長度值的功效，以適應需要不同總光程長度的光學引擎的所需，完全不需重新去設計光學引擎。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
圖2是傳統光學掃描儀的光學引擎及其內的導光裝置的示意圖。
圖3是本發明的可變化光程長導光裝置設置于一光學掃描儀的光學引擎中的實施例示意圖。
圖4A是本發明的調固機構第一較佳實施例。
圖4B是本發明的調固機構第二較佳實施例。
圖4C是本發明的調固機構第三較佳實施例。
圖5A是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第一實施例，其中具一反射面的反射面組示意圖。
圖5B是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第一實施例，其中具兩反射面的反射面組示意圖。
圖5C是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第一實施例，其中具三反射面的反射面組示意圖。
圖6A是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第二實施例，其中具三反射面的反射面組示意圖。
圖6B是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第二實施例，其中具兩反射面的反射面組示意圖。
圖7A是本發明的可變化光程長導光裝置的旋轉式反射組件第一實施例旋轉至具一反射面的反射面組所產生光程長度示意圖。
圖7B是本發明的可變化光程長導光裝置的旋轉式反射組件第一實施例旋轉至具兩反射面的反射面組所產生光程長度示意圖。
圖7C是本發明的可變化光程長導光裝置的旋轉式反射組件第一實施例旋轉至具三反射面的反射面組所產生光程長度示意圖。
圖8是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第三圖9是本發明的可變化光程長導光裝置的光程長度微調流程圖。
附圖標號說明1-光學掃描儀；12-玻璃；13-驅動裝置；14-光學引擎；141-中空殼體；142-光源；143-反射鏡片；144-鏡頭組；145-電荷耦合組件；146-簧片；15-導桿；2-可變化光程長導光裝置；20-旋轉式反射組件；200、201、202-反射面組；2001、2011、2021-反射面；2002、2012、2022-鍍膜層；21-固定式反射組件；210-反射面；22-調固機構；220-旋轉基座；221-固定銷；222-動力源；223-傳動機構；2230-小齒輪；2231-大齒輪；2232-第一傳動輪；2233-第二傳動輪；2234-傳動帶；224-電路板；23-旋轉式反射組件；230、231-反射面組；2301、2311-反射面；2302、2312-鍍膜層；24-旋轉式反射組件；240、241-反射面組；2400、2410-反射鏡片；242-套蓋；3-鏡頭組；4-電荷耦合組件；5-光源；6-光學引擎殼體；7-準備至少一旋轉式反射組件；8-計算所需光程長度；9-旋轉旋轉式反射組件至某一反射面組；10-偵測是否符合預設光程長度值；11-動作停止；12-微調旋轉式反射組件。
以下將舉出數個較佳實施例詳細說明本發明的可變化光程長導光裝置的詳細結構、動作方式、功效、以及其它特征。
參見圖3，為本發明的可變化光程長導光裝置2配合鏡頭組3、電荷耦合組件4、光源5、及光學引擎殼體6等組件所組構而成的一可適用于光學掃描裝置上的光學引擎。本發明的可變化光程長導光裝置2包括數個反射組件，其中至少有一個為旋轉式反射組件20，并以光學引擎殼體6上的一旋轉樞軸60為軸心，可作一適當旋轉切換至不同反射面組200、201、202，而其余固定式反射組件21分別各具有一反射面210。且該旋轉式反射組件20設有一調固機構22，用以調整與固定該旋轉式反射組件20的旋轉位置，促使該旋轉式反射組件20旋轉至不同的反射面組200、反射面組201或反射面組202時，各反射面組可與其中一固定式反射組件21的反射面210相對應，以便能直接提供預定方向與光程長度的光反射功效，其旋轉式反射組件20根本不需在其殼體5上或殼體5內部另外設置額外的定位機構或夾持組件，其可大幅改善傳統技術的困擾。
參見圖4A、圖4B與圖4C，為本發明調固機構22的不同較佳實施例。如圖4A所示，該調固機構22是由一旋轉基座220及一固定銷221所組成。其中旋轉基座220固設于旋轉式反射組件20上，且具有一刻度標示以標明該旋轉基座220旋轉位置，使旋轉該旋轉基座220同時帶動旋轉式反射組件20旋轉時，觀看刻度標示即可知轉動至何處便是符合需求的光程長的反射面組，再利用一固定銷221(在本實施例是一固定螺絲)通過該旋轉基座220，以固定該旋轉式反射組件20的旋轉位置。
如圖4B所示，該調固機構22是由一動力源222和一傳動機構223所組成。其中該動力源222(在本實施例是一馬達)可提供動力，藉由相互嚙合的小齒輪2230與大齒輪2231所組成的傳動機構223，將動力源222的動力傳遞至旋轉式反射組件20，并使用一電路板224來控制動力源222所提供的動力大小以及時間長短，進而控制旋轉式反射組件20的旋轉位置。
如圖4C所示，當然亦可將傳動機構223改成由第一傳動輪2232、第二傳動輪2233及一傳動帶2234所組成，皆是屬孰知此項技藝者可輕易設計完成的，故不再多加贅述。
參見圖5A至圖6B，為本發明旋轉式反射組件20的不同反射面組較佳實施例。
如圖所示，旋轉式反射組件20、23是一體成型的單一組件為佳，其材質可為玻璃、水晶、石英、透明壓克力等透明材質所制成、或亦可為金屬、陶瓷、塑料、不透明壓克力、木材、紙等不透明或半透明等材質所制成。
如圖5A、圖5B、圖5C所示，于旋轉式反射組件20的各反射面組200、201、202上，均分別各設有至少一沿狹長方向延伸的狹長反射面2001、2011、2021。此所述的反射面2001、2011、2021，乃是藉由在旋轉式反射組件20沿狹長方向上切削掉部份，而在旋轉式反射組件20上形成預定角度的傾斜平面或是以預定角度向內凹陷的切削平面。然后，再覆蓋至少一層反光材質的鍍膜層2002、2012、2022于該平面上以形成可將光進行反射的反射面2001、2011、2021。于本較佳實施例中，該反光材質的鍍膜層2002、2012、2022可為在反射面2001、2011、2021直接鍍上鉻、銀等良好反光材質，或亦可以貼貼紙的方式將反光材質的鍍膜層2002、2012、2022直接貼覆在反射面形成的。或者，當旋轉式反射組件20是以良好反光材質(例如部份金屬等)所制成時，藉由將反射面2001、2011、2021的部份加以拋光，亦可達到不需鍍膜層便可具有良好反光的功效。于本較佳實施例中，無論哪種型式的反射面組200、201、202均具有相同特性；無論是何種型式或具有多少反射面數量的反射面組200、201、202，光于進入與射出各反射面組200、201、202的方向與位置均完全相同，即，無論旋轉至反射面組200、201、202中任何一個對應進行光反射，光于進入與射出的方向與位置均完全相同。
再參見圖6A與圖6B，于旋轉式反射組件23的各反射面組230、231上，均分別各設有至少一沿狹長方向延伸的狹長反射面2301、2311。此所述的反射面2301、2311，亦是藉由在旋轉式反射組件23沿狹長方向上切削掉部份，而在旋轉式反射組件23上形成預定角度的傾斜平面或是以預定角度向內凹陷的切削平面。再來的處理與特性與圖5所述相同，在此故不再多加贅述。
圖7A、圖7B與圖7C則分別為本發明的可變化光程長導光裝置2中旋轉式反射組件20旋轉切換至不同反射面組200、201、202時，所產生不同光程長度的數種變化例。
如圖7A、圖7B、圖7C所示，為圖3的可變化光程長導光裝置2中旋轉式反射組件20旋轉至不同反射面組200、201、202時，所形成的不同光程長反射方式。具體說明本發明可藉由旋轉至不同反射面組200、201、202來決定該可變化光程長導光裝置2所能提供的光反射次數與光程長度。
如圖7A所示，為旋轉至反射面組200時，與固定式反射組件21組成的可變化光程長導光裝置2，其實質的光反射次數為三次、且總光程路徑長為「X1+X2+X3+X4」。
圖7B所示，為旋轉至反射面組201時，與固定式反射組件21組成的可變化光程長導光裝置2，其實質的光反射次數為四次、且總光程路徑長為「X1+X2+X3+2*X5+X6+X4」。
如圖7C所示，為旋轉至反射面組202時，與固定式反射組件21組成的可變化光程長導光裝置2，其實質的光反射次數為五次、且總光程路徑長為「X1+X2+X3+4*X7+X4」。
對于一光學引擎而言，任何熟習光程裝置的技術人員均熟知，圖7中距離X1、X2、X3以及距離X4是相對較不輕易去改變(即，當比較圖6與圖2時，其中X1＝Y1、X2＝Y2、X3＝Y3、X4＝Y4)。也就是說，可輕易發現，如圖2所示的傳統導光裝置所能改變的光程長度值，主要是藉由各反射鏡片143間的距離Y2與Y3的大小來決定，一旦為了增加總光程長度而加大Y2與Y3值，將直接導致整個光學引擎或導光裝置的體積也會大幅增加。然而，相對地，本發明藉由旋轉式反射組件20旋轉至不同反射面組200、201、202時，便能輕易產生許多不同總光程長度值的可變化光程長導光裝置2。當然亦可同時使用旋轉式反射組件20及旋轉式反射組件23于可變化光程長導光裝置2中，或視所需選擇不同形式的旋轉式反射組件加以組合成可變化光程長導光裝置2，故可獲得相當大的組合自由度。
由此可知，本發明的可變化光程長的導光方法，包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件20或23，其中該旋轉式反射組件20或23是分別各具有不同數量的反射面組200、201、202與230、231，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑；(B)根據所需光程長度值，旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上。
如圖8所示，其是本發明的可變化光程長導光裝置中旋轉式反射組件的第三實施例。旋轉式反射組件24的反射面組240、241是由兩片反射鏡片2400及一片反射鏡片2410所組成，再套上套蓋242后，便完成此旋轉式反射組件24，以節省制造旋轉式反射組件的成本。
圖9是本發明的可變化光程長導光裝置的光程長度微調流程圖，光學引擎的導光裝置設置時，因光學引擎內各組件的制造變量與公差，難免必需微調總光程路徑長(TT值)，傳統的光學引擎的導光裝置必需以精密儀器調校移動反射鏡片，以抵消光學引擎內各組件的制造變量與公差，而本發明的可變化光程長導光裝置的光程長度微調方法，是包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件7，其是具有若干反射面組，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑。
(B)計算所需光程長度8，根據所欲制造的導光裝置規格，計算出所需的光程長度值。
(C)旋轉旋轉式反射組件至某一反射面組9，旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上，以大致符合該所需的光程長度值。
(D)偵測是否符合預設光程長度值10時，當符合該預設光程長度值時，執行步驟(D1)動作停止11，當不符合該預設光程長度值時，執行步驟(D2)微調旋轉式反射組件12，微調旋轉該旋轉式反射組件，以微調改變特定反射面組與光反射路徑間的夾角，當該特定反射面組只有一反射面時，特定反射面組旋轉θ角，光反射路徑則改變2θ角，而當該特定反射面組具有n個反射面時，特定反射面組旋轉θ角，光反射路徑則改變2nθ角，如此便可微調光程長度值，且當微調角度小于5°時，并不會影響聚焦。再重復執行該步驟(D)，直到可執行步驟(D1)為止。
以上是利用較佳實施例詳細說明本發明，而非限制本發明的范圍。例如，本發明的旋轉式反射組件并非僅局限于如圖5A-圖5C、圖6A-圖6B及圖9所示的旋轉式反射組件20、23、24，亦非局限僅具有不大于三個的反射面組數量。相對地，本發明的旋轉式反射組件亦可設計成類似五角形或其它多邊形長條狀的旋轉式反射組件，且旋轉式反射組件反射面組的反射面數量也可大于三個，或甚至為圓弧面的反射面者。又如，本發明的可變化光程長導光裝置并不僅局限使用于光學掃描裝置的光學引擎上者，其亦可以適用于復印機等其它需進行光反射以達到預定光程距離的其它光學引擎上者。再如，本發明的反射組件并非局限于如前所述實施例般，其每一反射面均僅進行一次光反射，相對地，亦可設計使反射組件可進行數次光反射于同一反射面上、或是有某一反射面在某種情況下不會反射到光者。所以，凡熟知此類技藝的技術人員皆能明了，適當而作些微的改變及調整，仍將不失本發明的要義所在，亦不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種可變化光程長導光裝置，可將一光源的光進行至少一次預定方向上的光反射，該導光裝置包括至少一旋轉式反射組件，其具有數個反射面組，且各反射面組均分別各具有至少一反射面，并以一旋轉樞軸為軸心，可作一適當旋轉而選擇將某一反射面組旋轉至可進行光反射的位置上，以供該光進行該預定方向的光反射；一調固機構，其是連接于該旋轉式反射組件，用以調整與定位該旋轉式反射組件的旋轉位置。
2.如權利要求1所述的可變化光程長導光裝置，其中該調固機構包括一旋轉基座，其是固設于該旋轉式反射組件，可藉由調整該旋轉基座以旋轉該旋轉式反射組件；一固定銷，其是通過該旋轉基座，用以固定該旋轉式反射組件的旋轉位置。
3.如權利要求1所述的可變化光程長導光裝置，其中該調固機構包括一動力源；一傳動機構，其一端連接于該旋轉式反射組件，另一端連接于該動力源，以傳遞該動力源的動力至該旋轉式反射組件。
4.如權利要求3所述的可變化光程長導光裝置，其中該傳動機構是由數個相互嚙合的齒輪所組成。
5.如權利要求3所述的可變化光程長導光裝置，其中該傳動機構是包括一第一傳動輪，其是連接于該動力源；一第二傳動輪，其是連接于該旋轉式反射組件；一傳動帶，其是連接該第一傳動輪與該第二傳動輪，以帶動該第一傳動輪與該第二傳動輪。
6.如權利要求1所述的可變化光程長導光裝置，其中無論旋轉式反射組件所具有的反射面組數量有多少，該光于進入與射出各反射面組的方向與位置均完全相同。
7.一種可變化光程長的導光方法，包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件，其具有若干反射面組，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑；(B)根據所需光程長度值，旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上。
8.如權利要求7所述的可變化光程長的導光方法，其中各該旋轉式反射組件是具有一調固機構，用以調整與固定該旋轉式反射組件的旋轉位置。
9.如權利要求7所述的可變化光程長的導光方法，其中無論該旋轉式反射組件所具有的反射面組數量有多少，光于進入與射出各反射面組的方向與位置均完全相同。
10.一種可變化光程長導光裝置的光程長度微調方法，包括下列步驟(A)準備至少一旋轉式反射組件，其具有若干反射面組，且各該反射面組均具有至少一反射面，且各反射面組是可對光提供不同光程長度的光反射路徑；(B)根據所欲制造的導光裝置規格計算出所需的光程長度值；(C)旋轉該旋轉式反射組件使某一特定反射面組被定位于光反射路徑上；(D)微調旋轉該旋轉式反射組件，以微調改變特定反射面組與光反射路徑間的夾角，以微調光程長度值。
全文摘要
一種可變化光程長導光裝置及方法,可將一光源的光進行至少兩次以上預定方向上的光反射,該導光裝置包括數個反射組件,其中至少有一個為旋轉式反射組件,該旋轉式反射組件具有數個反射面組,且各該反射面組具有至少一反射面,并以一旋轉樞軸為軸心,可作一適當旋轉而選擇將某一反射面組切換至光程路徑上,以改變單一反射組件所能提供的光程路徑長度;并設置一調固機構,其是連接于該旋轉式反射組件,用以調整與固定該旋轉式反射組件的旋轉位置,藉由旋轉該旋轉式反射組件至不同型式的反射面組進行光反射,可決定該導光裝置的光反射次數與光程長度。
文檔編號G02B26/12GK1356573SQ0113628
公開日2002年7月3日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者黃英俊, 黃志文 申請人:力捷電腦股份有限公司