專利名稱：聚光裝置及其制造方法及影像掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚光裝置及其制造方法，特別是涉及一種適用于影像掃描儀，且可提高由光源的外圍輪廓所發(fā)出的光的利用效率的一種聚光裝置及其制造方法。本發(fā)明還涉及使用這種聚光裝置的影像掃描儀。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參閱圖1，其為目前市面上可見的典型的平臺(tái)式(Flat Bed)光學(xué)影像掃描儀1(Optical Scanner)實(shí)施例。其主要是在一掃描儀1外殼11的上側(cè)表面設(shè)有一原稿承載玻璃12(Document Window Glass)以承放一待掃描原稿(圖中未示)，藉由一驅(qū)動(dòng)裝置13帶動(dòng)一光學(xué)引擎14(Optical Chassis)在中空外殼11內(nèi)沿著導(dǎo)桿15方向進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行玻璃12上的原稿的影像掃描工作。
請(qǐng)參閱圖2，其為圖1所示常用影像掃描儀1的光學(xué)引擎14的A-A剖面圖。光學(xué)引擎14包括有一中空殼體141、一光源模塊142定位于殼體141之上側(cè)面一適當(dāng)位置、由多個(gè)反射鏡片143組構(gòu)而成的導(dǎo)光裝置、一鏡頭組144(Lens Set)、以及一電荷耦合組件145(Charge Coupled Device，簡稱CCD)。由光源模塊142發(fā)出光射向玻璃12上的原稿(圖中未示)，其原稿影像的反射光進(jìn)入光學(xué)引擎14的殼體141內(nèi)后，由導(dǎo)光裝置的多個(gè)反射鏡片143將其反射折向以增長光程距離(Optical Length)至一適當(dāng)長度后，經(jīng)鏡頭組144的聚焦而成像于電荷耦合組件145上并將掃描所得的光影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可供計(jì)算機(jī)判讀的電信號(hào)。
如圖1及圖2所示的常用光學(xué)引擎14，其反射鏡片143是藉由在一薄板狀的玻璃片上鍍銀所構(gòu)成，需要以額外的簧片146、夾具機(jī)構(gòu)或配合螺絲鎖固的方式來將其固定在殼體141內(nèi)側(cè)的預(yù)定位置上。并且，由于每一片反射鏡片143均只具有一反射面而僅能對(duì)光進(jìn)行單次反射。所以，為了達(dá)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+...+Y5的總值)，各反射鏡片143間的距離及對(duì)應(yīng)角度便需適當(dāng)?shù)匕才拧?br> 如圖3所示，為一典型的光源模塊142a與一掃描預(yù)定區(qū)域121之間的相對(duì)位置示意圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，圖3所示的光源模塊142a的設(shè)置位置與圖2所示的情況雖然左右相反，然而由于其為視角方向的差異且無論是圖2或圖3均僅為示意圖，因此圖2與圖3的視角方向相反并不會(huì)影響到光源模塊142a的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)，在此敘明。
圖3所示的該光源模塊142a一般是由包括一光源1421及一聚光反射罩1422所組合構(gòu)成。該聚光反射罩1422的設(shè)置主要是為了將光源1421朝向各方向輻射的光加以反射并聚集朝向位于原稿上或是原稿承載玻璃上的該掃描預(yù)定區(qū)域121。而目前所有常用的聚光反射罩1422的曲面設(shè)計(jì)方式，均是以希望由光源1421的“中心點(diǎn)”朝各方向輻射所發(fā)出的光在經(jīng)過聚光反射罩1422反射后能被聚集向該掃描預(yù)定區(qū)域121的方式設(shè)計(jì)，以提高光源1421的光利用效率。如圖3所示的傳統(tǒng)典型的光源模塊142a，其聚光反射罩1422大致上即是以“圓弧曲面”作為聚光反射罩1422的反射面曲線。然而，由于圓弧曲面對(duì)光的聚集效果不佳，所以后來便在較接近掃描預(yù)定區(qū)域處增加設(shè)置另一反射片，例如圖4所示便為其中一例。在圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)中，除了原有環(huán)繞于光源1421附近的聚光反射罩1422之外，還在掃描預(yù)定區(qū)域121處增加一片平面反射片1423，可將原來無法準(zhǔn)確聚集在掃描預(yù)定區(qū)域121的光線再次往掃描預(yù)定區(qū)域121反射。然而，由于現(xiàn)有技術(shù)的反射片1423僅是單純的平面反射面，且反射片1423與原聚光反射罩1422的曲面設(shè)計(jì)也不相同更無法相互配合，所以仍非完美的聚光方式。
還有人曾經(jīng)設(shè)計(jì)出以橢圓曲線作為聚光反射罩1422的反射面截面曲線的設(shè)計(jì)。例如，美國專利US 5,430,282，即揭露有以橢圓曲線作為聚光反射罩的反射面截面曲線的設(shè)計(jì)，藉由將光源的中心點(diǎn)與該掃描預(yù)定區(qū)域分別定位在橢圓曲線的兩焦點(diǎn)上，這樣，理論上所有由光源的中心點(diǎn)(也就是該橢圓曲線之其中一焦點(diǎn))所輻射發(fā)出的光均可被聚集于該掃描預(yù)定區(qū)域(也就是該橢圓曲線之另一焦點(diǎn))上。
綜觀前述各現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)原理，是假設(shè)光源是“點(diǎn)”光源，其光系僅由光源的中心點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散。此種論點(diǎn)在當(dāng)該光源為一傳統(tǒng)「鎢絲燈泡」時(shí)或許適用。然而，由于目前普遍運(yùn)用在影像掃描儀上的光源1421均是采用熒光光源(fluorescent Lamp)，其熒光光源的光并非由光源中心點(diǎn)輻射發(fā)散，而是由光源的外圍輪廓上的每一點(diǎn)(亦即光源表面內(nèi)側(cè)的熒光材料)分別朝向各方向輻射發(fā)散。因此前述的各現(xiàn)有技術(shù)的聚光反射罩的反射面截面曲線設(shè)計(jì)無法符合目前影像掃描儀的實(shí)際需求，其所能提高的光利用效率也很有限，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明任務(wù)在于提供一種聚光裝置及其制造方法以及一種影像掃描儀，其藉由聚光裝置的反射曲面的改進(jìn)設(shè)計(jì)，可提高由光源的外圍輪廓所發(fā)出的光的利用效率。
本發(fā)明一方面提供一種聚光裝置，可配合一光源使用以朝向一預(yù)定區(qū)域聚光，該光源的截面呈具有一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，且光源的光是由該外圍輪廓上的各位置點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散，而非自光源的中心點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散，該聚光裝置包括至少一反射曲面，非封閉式地環(huán)繞于該光源并與該外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，用于將射向反射曲面的光加以反射，并且，該反射曲面的截面曲率，是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)的其一、與該預(yù)定區(qū)域上之至少一位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)，并配合位于光源外的一參考點(diǎn)，來定義出多個(gè)橢圓曲線，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。
優(yōu)選地，定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份至少包括較接近光源的部分。
優(yōu)選地，該參考點(diǎn)的位置位于由光源的中心點(diǎn)與預(yù)定區(qū)域的一中心點(diǎn)兩點(diǎn)所決定的直線上。
優(yōu)選地，藉由反射曲面所聚集的光在射到預(yù)定區(qū)域后會(huì)受其反射并產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的反射光，且定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮檔該反射光。
優(yōu)選地，該聚光裝置的至少一反射曲面包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離的組件且分別為該包絡(luò)線的一部份。
優(yōu)選地，該第一反射曲面較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則鄰近該預(yù)定區(qū)域。
本發(fā)明另一方面提供一種影像掃描儀，可對(duì)一原稿進(jìn)行掃描以取得該原稿影像，包括一光學(xué)引擎，其還包括有一中空殼體、一光源模塊定位于殼體之上側(cè)面一適當(dāng)位置、一導(dǎo)光裝置、以及一影像感應(yīng)組件，由光源模塊發(fā)出光射向原稿上的一預(yù)定區(qū)域，其原稿影像的反射光進(jìn)入光學(xué)引擎的殼體內(nèi)后，由導(dǎo)光裝置將其折向，然后成像于影像感應(yīng)組件上并將光影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可供計(jì)算機(jī)讀取的電信號(hào)；以及一驅(qū)動(dòng)裝置，用以驅(qū)動(dòng)，使光學(xué)引擎與原稿進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以改變?cè)擃A(yù)定區(qū)域在原稿上的相對(duì)位置；其中，該光源模塊還包括有一光源及一聚光裝置，該光源的截面呈具有一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，該聚光裝置具有至少一反射曲面，其為非封閉式地環(huán)繞于該光源并與該外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，可將射向反射曲面的光加以反射，并且，該反射曲面的截面曲率是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)的其中之一與該預(yù)定區(qū)域上的至少一位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)，并配合位于光源外的一參考點(diǎn)，來定義出多個(gè)橢圓曲線后，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。
優(yōu)選地，藉由反射曲面所聚集的光在射到原稿上的預(yù)定區(qū)域后會(huì)受原稿的反射并產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的原稿反射影像，且定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮文件該反射影像。
優(yōu)選地，該聚光裝置具有包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離的組件且分別為該包絡(luò)線的一部份，其中，該第一反射曲面是較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則較接近該預(yù)定區(qū)域。
本發(fā)明再一方面提供一種聚光裝置的制造方法，包括下列步驟提供一光源與一預(yù)定區(qū)域，該光源在截面上呈一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，而該預(yù)定區(qū)域在相同截面方向上則呈一線段，并決定該光源與預(yù)定區(qū)域的相對(duì)位置；在光源的外圍輪廓的該線段上選取多個(gè)位置點(diǎn)，并于預(yù)定區(qū)域的線段上選取至少一位置點(diǎn)，且于光源較遠(yuǎn)離預(yù)定區(qū)域之側(cè)的一預(yù)定距離處選擇一參考點(diǎn)；
分別選取外圍輪廓上多個(gè)位置點(diǎn)中的其中之一、以及該線段上至少一位置點(diǎn)中的其一，并將所選取的該兩位置點(diǎn)當(dāng)作一橢圓的兩焦點(diǎn)、并配合該參考點(diǎn)，而定義出一橢圓曲線，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)；改變所選擇的外圍輪廓與/或線段上的位置點(diǎn)，并重復(fù)前一步驟，以產(chǎn)生多個(gè)橢圓曲線；根據(jù)該多個(gè)橢圓曲線決定一包絡(luò)線，其中，該聚光裝置的一反射曲面的截面為該包絡(luò)線的一部份。
優(yōu)選地，藉由反射曲面所聚集的光在射到預(yù)定區(qū)域后會(huì)產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的反射光，且定義該反射曲面的截面所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮檔該反射光。
優(yōu)選地，該聚光裝置具有包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離之組件且分別為該包絡(luò)線的一部份，其中，該第一反射曲面較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則較接近該預(yù)定區(qū)域。
本發(fā)明提供了一種聚光裝置，該聚光裝置包括有至少一反射曲面，其為非封閉式地環(huán)繞于一光源并與光源的外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，并且，該反射曲面的截面曲率藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)與一預(yù)定區(qū)域上的多個(gè)位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)并配合位于光源背側(cè)外的一參考點(diǎn)來定義出多個(gè)橢圓曲線后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線(Envelope)的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。藉此，由光源的外圍輪廓上的各位置點(diǎn)所輻射發(fā)出的光，均可更有效地被聚集在欲聚光的該預(yù)定區(qū)域上，而可大幅提高由光源的外圍輪廓所發(fā)出的光的利用效率。
本發(fā)明還提供一種聚光裝置，該聚光裝置包括有至少一反射曲面，其為非封閉式地環(huán)繞于一光源并與光源的外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，并且，該反射曲面的截面曲率是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)與一預(yù)定區(qū)域上的中間點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)并配合位于光源背側(cè)外的一參考點(diǎn)來定義出多個(gè)橢圓曲線后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線(Envelope)的一部份來定義該反射曲面之截面曲率。藉此，可簡化復(fù)數(shù)橢圓及其包絡(luò)線的產(chǎn)生方式。
本發(fā)明還提供提供了一種聚光裝置，其中，該聚光裝置具有包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面系兩分離之組件且分別為前述包絡(luò)線之一部份，其中，該第一反射曲面系較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則較接近該預(yù)定區(qū)域。藉由將第一及第二反射曲面設(shè)計(jì)成相同曲面之設(shè)計(jì)，可使兩者具有相輔相成之作用，而更進(jìn)一步提高聚光效率。


圖1為現(xiàn)有的影像掃描儀示意圖；圖2為現(xiàn)有影像掃描儀的光學(xué)引擎的示意圖；圖3為一現(xiàn)有典型的聚光裝置與掃描預(yù)定區(qū)域之間的相對(duì)位置示意圖；圖4為另一現(xiàn)有聚光裝置與掃描預(yù)定區(qū)域之間的相對(duì)位置示意圖；圖5為本發(fā)明的聚光裝置的第一優(yōu)選實(shí)施例示意圖；圖6為本發(fā)明的聚光裝置的第二優(yōu)選實(shí)施例示意圖；圖7為本發(fā)明的聚光裝置的再一實(shí)施例示意圖；附圖標(biāo)號(hào)說明1-掃描儀11-外殼12-玻璃121-掃描預(yù)定區(qū)域13-驅(qū)動(dòng)裝置14-光學(xué)引擎141-中空殼體142、142a-光源模塊1421-光源1422-聚光反射罩1423-平面反射片143-反射鏡片144-鏡頭組145-電荷耦合組件146-簧片15-導(dǎo)桿
30、30c、30d-本發(fā)明之聚光裝置31、31c、31d-光源311、311d-外圍輪廓32、32c-第一反射曲面33-第二反射曲面37、37d-參考點(diǎn)38-多個(gè)橢圓曲線39-包絡(luò)線50-原稿51-掃描預(yù)定區(qū)域511-中間點(diǎn)具體實(shí)施方式
本發(fā)明的聚光裝置與制造方法的主要精神在于該聚光裝置包括有至少一反射曲面，其為非封閉式地環(huán)繞于一光源并與光源的外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，并且，該反射曲面的截面曲率是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)與一預(yù)定區(qū)域上的多個(gè)位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)并配合位于光源背側(cè)外的一參考點(diǎn)來定義出多個(gè)橢圓曲線后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線(Envelope)的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。藉此，由光源的外圍輪廓上的各位置點(diǎn)所輻射發(fā)出的光，均可更有效地被聚集在欲聚光的該預(yù)定區(qū)域上，而可大幅提高由光源的外圍輪廓所發(fā)出的光的利用效率。
以下將舉出數(shù)個(gè)優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的聚光裝置及其制造方法的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、操作方式、功效、以及其它特征。
請(qǐng)參閱圖5所示，為本發(fā)明的聚光裝置30及其制造方法的第一優(yōu)選實(shí)施例。在圖中雖然僅繪制有該聚光裝置30與待掃描原稿的掃描預(yù)定區(qū)域的示意圖，然而本發(fā)明的聚光裝置30同樣也可以設(shè)置于如圖1與圖2所示的影像掃描儀1與光學(xué)引擎14上，并且適用于本發(fā)明的影像掃描儀1也如圖1所示具有相同或類似的光學(xué)引擎14、驅(qū)動(dòng)裝置13、導(dǎo)桿15、及原稿承載玻璃12等組件。且在光學(xué)引擎14中同樣具有中空殼體141、導(dǎo)光裝置(包括至少一反射鏡片143)、鏡頭組144、以及影像感應(yīng)組件(例如電荷耦合組件145)。藉由驅(qū)動(dòng)裝置使光學(xué)引擎與原稿進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由具有本發(fā)明聚光裝置30的光源裝置發(fā)出光射向原稿，其原稿影像的反射光進(jìn)入光學(xué)引擎的殼體內(nèi)后，由導(dǎo)光裝置將其折向，然后成像于影像感應(yīng)組件上并將光影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可供計(jì)算機(jī)讀取的電信號(hào)，可對(duì)一原稿進(jìn)行掃描以取得該原稿影像。
本發(fā)明主要是針對(duì)聚光裝置30的部分進(jìn)行改進(jìn)。下列說明將主要針對(duì)聚光裝置30詳述，至于影像掃描儀除了聚光裝置之外的其它組件說明可參閱以上結(jié)合圖1與圖2的說明，以下將不再贅述。
值得一提的是，雖然前述的本發(fā)明聚光裝置30的實(shí)施例是設(shè)置于“平臺(tái)式(Flat Bed)”且采用“電荷耦合組件(CCD)”的影像掃描儀上。然而，本發(fā)明的聚光裝置30也可以是設(shè)置在“饋紙式(Paper Feed)”影像掃描儀或是使用“CMOS影像感應(yīng)組件(CMOS Image Sensor；簡稱CIS)”的影像掃描儀上。
如圖5所示，本發(fā)明的聚光裝置30可配合一光源31，在本優(yōu)選實(shí)施例中是以具有圓形輪廓截面的狹長燈管為例，使用以朝向一原稿50(或原稿承載玻璃)上的掃描預(yù)定區(qū)域51發(fā)射光。
該光源31的截面呈具有一預(yù)定尺寸(直徑)的外圍輪廓311。該光源31的光系自光源的外圍輪廓311表面上的各位置點(diǎn)分別朝向各方向輻射發(fā)散，而非自光源31的中心點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在本優(yōu)選實(shí)施例中是以長條狀圓形截面的光源31來作為光源，然而，該光源也可以是球狀燈泡、點(diǎn)狀或線狀排列的LED光源、或具有其它截面輪廓形狀的光源。
聚光裝置30具有至少一第一反射曲面32，其為非封閉式地環(huán)繞于該光源31并與該外圍輪廓311相隔一預(yù)定距離，使光源31朝向原稿50的該掃描預(yù)定區(qū)域51側(cè)(可簡稱為光源31前側(cè))為開放狀態(tài)且不受第一反射曲面32所環(huán)繞遮蔽，以作為光發(fā)射向預(yù)定位置的出口。該第一反射曲面32可以藉由在一塑料射出的殼體表面上鍍反射膜、貼上光反射貼紙或是塞入反射片的方式來設(shè)置光反射面，以便能將射向第一反射曲面32的光加以反射。
本發(fā)明的主要精神在于，該第一反射曲面32的截面曲率，是藉由分別依次采取光源31外圍輪廓311上的多個(gè)位置點(diǎn)、與該預(yù)定區(qū)域51上的多個(gè)位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)、并配合位于光源背側(cè)外的一參考點(diǎn)37，來定義出多個(gè)橢圓曲線后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線(Envelope)的一部份來定義該第一反射曲面32的截面曲率。
如圖5所示的實(shí)施例中，該包絡(luò)線的產(chǎn)生方法可包括下列步驟步驟一，提供該光源31與該預(yù)定區(qū)域51，該光源31于截面上呈一預(yù)定尺寸之外圍輪廓311，而該預(yù)定區(qū)域51于相同截面方向上則呈一線段511，并決定該光源與該預(yù)定區(qū)域的相對(duì)位置。
步驟二，在位于光源背側(cè)一適當(dāng)距離外選擇一參考點(diǎn)37，并于光源31的外圍輪廓311、與預(yù)定區(qū)域51的該線段511上，分別選取多個(gè)位置點(diǎn)；例如圖5所示的本實(shí)施例中，于光源31的外圍輪廓311上可選取C0，C1，...Cn共n個(gè)點(diǎn)，而于預(yù)定區(qū)域51的該線段511上也選取C0’，C1’，...Cn’共n個(gè)點(diǎn)。原則上，該參考點(diǎn)37的位置以位于由光源31圓心與線段511中點(diǎn)兩點(diǎn)所決定的直線上為佳，而參考點(diǎn)37與光源31外圍輪廓311間的距離則可以實(shí)驗(yàn)方式求取其最佳值，以使光源31對(duì)該線段511的聚光效果最佳。在本優(yōu)選實(shí)施例中，光源31的截面呈圓形輪廓，該參考點(diǎn)37的位置位于由光源31圓心與線段511中點(diǎn)兩點(diǎn)所決定的直線上，且假設(shè)參考點(diǎn)37與光源31外周緣輪廓的最短距離為X，光源31外周緣輪廓的直徑為D時(shí)，以0＜X/D＜1為佳，且當(dāng)0.4＜X/D＜0.8時(shí)可有更佳聚光效果。
步驟三，分別選取外圍輪廓311上多個(gè)位置點(diǎn)中的其中之一、以及該線段511上多個(gè)位置點(diǎn)中的其中之一，并將所選取之該兩位置點(diǎn)當(dāng)作一橢圓的兩焦點(diǎn)并配合該參考點(diǎn)37，而定義出一橢圓曲線；例如圖5所示的本實(shí)施例中，可取C0與C0’為一組配合參考點(diǎn)37而定義一橢圓曲線E0。而此所述的所謂“配合參考點(diǎn)37”是指該參考點(diǎn)37必須落在所定義的橢圓曲線E0上。
步驟四，改變所選擇的外圍輪廓311與/或線段511上的位置點(diǎn)，并重復(fù)前一步驟，以產(chǎn)生多個(gè)橢圓曲線；例如，依次取C0與C0’，C1與C1’，...，一直到取Cn與Cn’為一組，則可分別定義出橢圓曲線E0，E1，...En，一共可產(chǎn)生n個(gè)橢圓曲線，而各個(gè)橢圓曲線E0，E1，...En均會(huì)穿越該參考點(diǎn)37。
步驟五，根據(jù)該多個(gè)橢圓曲線決定一包絡(luò)線(Envelope)，其中，該聚光裝置30的第一反射曲面32的截面便是屬于該包絡(luò)線的一部份。
如圖中所示，所繪出的包絡(luò)線在較接近光源31背側(cè)的部分(亦即第一反射曲面32)部分的截面略呈一ω形狀，也就是說，第一反射曲面32于較接近光源31背側(cè)(較遠(yuǎn)離預(yù)定區(qū)域51之側(cè)稱為光源31背側(cè))部分是朝向光源31背側(cè)突起，而成類似ω形狀。而該參考點(diǎn)37則恰位于該ω形狀的中間突點(diǎn)位置。
當(dāng)然，以上所述僅為本發(fā)明聚光裝置30的反射曲面32的設(shè)計(jì)制造方法的其中一實(shí)施例，并非唯一實(shí)施例。例如，于步驟三與步驟四中對(duì)于外圍輪廓311與線段511上的多個(gè)位置點(diǎn)的選取配對(duì)順序，亦可改為由C0搭配Cn’、C1搭配Cn-1’、...Cn搭配C0’的方式，來定義出n個(gè)橢圓曲線?；蛘?，亦可由C0分別搭配C0’至Cn’，C1也搭配C0’至Cn’，一直到Cn也搭配C0’至Cn’，來產(chǎn)生n2個(gè)橢圓曲線。甚者，亦可能在外圍輪廓上取n個(gè)位置點(diǎn)，而線段上則m個(gè)位置點(diǎn)，來產(chǎn)生n乘m個(gè)橢圓曲線。
至于，該包絡(luò)線的產(chǎn)生方式可藉由數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式、或是由制圖法(也可設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)軟件來自動(dòng)繪圖)的方式來求得。其中關(guān)于包絡(luò)線的數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式，為一現(xiàn)有的計(jì)算公式，細(xì)節(jié)可參考由NASA(National Aeronauticsand Space Administration)的Scientific and Technical Information Division所出版的NASA Reference Publication 1212期刊AVSCOM Technical Report88-C-035報(bào)告，報(bào)告名稱為“Theory of Gearing”，作者為Faydor L.Litvin(其撰寫該報(bào)告時(shí)任職于The University of Illinois at Chicago，Department ofMechanical Engineering)，于該報(bào)告第68頁起的第4.2章節(jié)名稱為“Envelopofa Locus of Planar Curves”中即有關(guān)于“包絡(luò)線”的相關(guān)數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式。而至于藉由制圖法來取得包絡(luò)線的方法，則可使用手工繪圖、或是計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖的方式，依據(jù)前述步驟一至步驟四的步驟，繪制出多數(shù)個(gè)(可能是十?dāng)?shù)個(gè)、上百個(gè)或是上千個(gè))橢圓曲線后，再根據(jù)該多數(shù)個(gè)橢圓曲線的外圍各切點(diǎn)的各位置處加以切線方向相互連接而形成一新曲線，其中，該聚光裝置30的第一反射曲面32的截面便屬于該新曲線的一部份。而于另一實(shí)施例中，所述的該新曲線亦可是根據(jù)該多數(shù)個(gè)橢圓曲線中外圍相互重疊密度最大的各位置處加以連接而形成者。
另，由于藉由聚光裝置30所聚集的光在射到原稿50上的該預(yù)定區(qū)域51后，會(huì)受原稿50的反射并產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的原稿反射影像。所以，在圖5所示的本實(shí)施例中，該第一反射曲面32，乃是僅擷取包絡(luò)線較接近光源31的部分所構(gòu)成，而較接近預(yù)定區(qū)域51的部分則不包括在第一反射曲面32中。因此，藉由第一反射曲面32所聚集之光在射到該預(yù)定區(qū)域51后所產(chǎn)生之反射光(也就是欲進(jìn)行掃描之原稿的反射影像)，將不會(huì)受到第一反射曲面32的遮檔。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)該光源31的外型為一球狀熒光燈泡時(shí)，由于光源31(球狀熒光燈泡)不同位置的各截面大小不一，所以依據(jù)光源31不同截面位置所依次決定的多個(gè)第一反射曲面32截面輪廓雖分別呈ω形狀但其尺寸位置亦將略有不同，以整體觀之，當(dāng)該光源31的外型為一球狀熒光燈泡時(shí)其第一反射曲面32整體的立體形狀將呈現(xiàn)類似碗狀結(jié)構(gòu)，但該碗狀結(jié)構(gòu)第一反射曲面32的中間部分(亦即參考點(diǎn)37的位置)將朝向光源31突出，也就是其截面仍將如圖5所示。
請(qǐng)參閱圖6為本發(fā)明的聚光裝置30c的另一實(shí)施例，其與前述圖5的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，該聚光裝置30c包括有一第一反射曲面32c及一第二反射曲面33，該第一及第二反射曲面32c，33是兩分離的組件且分別為相同包絡(luò)線的一部份。其中，該第一反射曲面32c較接近且非封閉式地環(huán)繞光源31c，而第二反射曲面33則鄰近該預(yù)定區(qū)域51，兩者之間的間隔則至少可讓前述原稿反射影像所通過。藉由將第一及第二反射曲面32c，33設(shè)計(jì)成相同曲面的設(shè)計(jì)，可使兩者具有相輔相成的作用，因此相對(duì)于如圖4所示的采用不同曲率設(shè)計(jì)之反射片1423的現(xiàn)有技術(shù)而言，圖6所示的本發(fā)明實(shí)施例將可更進(jìn)一步提高聚光效率。
請(qǐng)參閱圖7，其為本發(fā)明的聚光裝置30d的再一實(shí)施例，其與前述圖5的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，圖7所示的包絡(luò)線39的產(chǎn)生方式將更為簡化，如圖7所示，本優(yōu)選實(shí)施例的包絡(luò)線39，是藉由分別依次采取光源31d外圍輪廓311d上的多個(gè)位置點(diǎn)319、然后再分別與該預(yù)定區(qū)域51上的其中一位置點(diǎn)(通常以該預(yù)定區(qū)域51之中間點(diǎn)511為最佳)來當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)、并配合位于光源背側(cè)一適當(dāng)距離外的參考點(diǎn)37d，來定義出多個(gè)橢圓曲線38后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線38的包絡(luò)線39(Envelope)的一部份來定義該第一反射曲面(可另參考圖6所示之第一反射曲面32c)的截面曲率。由于本優(yōu)選實(shí)施例僅選取預(yù)定區(qū)域51的中間點(diǎn)作為橢圓的其中一焦點(diǎn)，所以無論于多個(gè)橢圓曲線38或包絡(luò)線39的繪制或產(chǎn)生方式上均可相對(duì)簡化。
以上所述是利用優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。所以，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在上述描述的基礎(chǔ)上作出依序改變及調(diào)整，仍將不失本發(fā)明的要義所在，也不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種聚光裝置，可配合一光源使用以朝向一預(yù)定區(qū)域聚光，該光源的截面呈具有一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，且光源的光是由該外圍輪廓上的各位置點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散，而非自光源的中心點(diǎn)向各方向輻射發(fā)散，該聚光裝置包括至少一反射曲面，非封閉式地環(huán)繞于該光源并與該外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，用于將射向反射曲面的光加以反射，并且，該反射曲面的截面曲率，是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)的其一、與該預(yù)定區(qū)域上之至少一位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)，并配合位于光源外的一參考點(diǎn)，來定義出多個(gè)橢圓曲線，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。
2.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其中，定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份至少包括較接近光源的部分。
3.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其中，該參考點(diǎn)的位置位于由光源的中心點(diǎn)與預(yù)定區(qū)域的一中心點(diǎn)兩點(diǎn)所決定的直線上。
4.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其中，藉由反射曲面所聚集的光在射到預(yù)定區(qū)域后會(huì)受其反射并產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的反射光，且定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮檔該反射光。
5.如權(quán)利要求1所述的聚光裝置，其中，該聚光裝置的至少一反射曲面包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離的組件且分別為該包絡(luò)線的一部份。
6.如權(quán)利要求5所述的聚光裝置，其中，該第一反射曲面較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則鄰近該預(yù)定區(qū)域。
7.一種影像掃描儀，可對(duì)一原稿進(jìn)行掃描以取得該原稿影像，包括一光學(xué)引擎，其還包括有一中空殼體、一光源模塊定位于殼體之上側(cè)面一適當(dāng)位置、一導(dǎo)光裝置、以及一影像感應(yīng)組件，由光源模塊發(fā)出光射向原稿上的一預(yù)定區(qū)域，其原稿影像的反射光進(jìn)入光學(xué)引擎的殼體內(nèi)后，由導(dǎo)光裝置將其折向，然后成像于影像感應(yīng)組件上并將光影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可供計(jì)算機(jī)讀取的電信號(hào)；以及一驅(qū)動(dòng)裝置，用以驅(qū)動(dòng)，使光學(xué)引擎與原稿進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以改變?cè)擃A(yù)定區(qū)域在原稿上的相對(duì)位置；其中，該光源模塊還包括有一光源及一聚光裝置，該光源的截面呈具有一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，該聚光裝置具有至少一反射曲面，其為非封閉式地環(huán)繞于該光源并與該外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，可將射向反射曲面的光加以反射，并且，該反射曲面的截面曲率是藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)的其中之一與該預(yù)定區(qū)域上的至少一位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)，并配合位于光源外的一參考點(diǎn)，來定義出多個(gè)橢圓曲線后，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線的一部份來定義該反射曲面的截面曲率。
8.如權(quán)利要求7所述的影像掃描儀，其中，藉由反射曲面所聚集的光在射到原稿上的預(yù)定區(qū)域后會(huì)受原稿的反射并產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的原稿反射影像，且定義該反射曲面的截面曲率所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮文件該反射影像。
9.如權(quán)利要求7所述的影像掃描儀，其中，該聚光裝置具有包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離的組件且分別為該包絡(luò)線的一部份，其中，該第一反射曲面是較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則較接近該預(yù)定區(qū)域。
10.一種聚光裝置的制造方法，包括下列步驟提供一光源與一預(yù)定區(qū)域，該光源在截面上呈一預(yù)定尺寸的外圍輪廓，而該預(yù)定區(qū)域在相同截面方向上則呈一線段，并決定該光源與預(yù)定區(qū)域的相對(duì)位置；在光源的外圍輪廓的該線段上選取多個(gè)位置點(diǎn)，并于預(yù)定區(qū)域的線段上選取至少一位置點(diǎn)，且于光源較遠(yuǎn)離預(yù)定區(qū)域之側(cè)的一預(yù)定距離處選擇一參考點(diǎn)；分別選取外圍輪廓上多個(gè)位置點(diǎn)中的其中之一、以及該線段上至少一位置點(diǎn)中的其一，并將所選取的該兩位置點(diǎn)當(dāng)作一橢圓的兩焦點(diǎn)、并配合該參考點(diǎn)，而定義出一橢圓曲線，以使該橢圓曲線穿越該參考點(diǎn)；改變所選擇的外圍輪廓與/或線段上的位置點(diǎn)，并重復(fù)前一步驟，以產(chǎn)生多個(gè)橢圓曲線；根據(jù)該多個(gè)橢圓曲線決定一包絡(luò)線，其中，該聚光裝置的一反射曲面的截面為該包絡(luò)線的一部份。
11.如權(quán)利要求10所述的聚光裝置的制造方法，其中，藉由反射曲面所聚集的光在射到預(yù)定區(qū)域后會(huì)產(chǎn)生朝向預(yù)定方向行進(jìn)的反射光，且定義該反射曲面的截面所擷取的包絡(luò)線的該部份不會(huì)遮檔該反射光。
12.如權(quán)利要求10所述的聚光裝置的制造方法，其中，該聚光裝置具有包括一第一反射曲面及一第二反射曲面，該第一及第二反射曲面是兩分離之組件且分別為該包絡(luò)線的一部份，其中，該第一反射曲面較接近且非封閉式地環(huán)繞光源，而第二反射曲面則較接近該預(yù)定區(qū)域。
全文摘要
一種聚光裝置及其制造方法，該聚光裝置包括有至少一反射曲面，其非封閉式地環(huán)繞于一光源并與光源的外圍輪廓相隔一預(yù)定距離，并且，該反射曲面的截面曲率藉由分別依次采取光源外圍輪廓上的多個(gè)位置點(diǎn)與一預(yù)定區(qū)域上的多個(gè)位置點(diǎn)當(dāng)作橢圓的兩焦點(diǎn)并配合位于光源背側(cè)外的一參考點(diǎn)，來定義出多個(gè)橢圓曲線后，再擷取該多個(gè)橢圓曲線的包絡(luò)線(Envelope)的一部分來定義該反射曲面的截面曲率。藉此，由光源的外圍輪廓上的各位置點(diǎn)所輻射發(fā)出的光，均可更有效地被聚集在欲聚光的該預(yù)定區(qū)域上，而可大幅提高由光源的外圍輪廓所發(fā)出的光的利用效率。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1530687SQ0311987
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者林魁偉 申請(qǐng)人:力捷電腦股份有限公司