专利名称：光程装置及其聚光装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种光程装置及其聚光装置，特别指一种应用于事务机(如扫描仪或复印机)内的扁平形状的聚光镜头，用以聚集稿件所反射的光线而成像于一光电转换装置上。
背景技术：
一般的影像读取装置的影像成像原理是借由一光程装置(一般又称为光学引擎)将光线经多次反射后，经由一聚光装置(通常为一镜头(lens))聚集成像，再经一光电转换装置将光的讯号转换成电气信号以供电子装置处理与存储(光电转换装置目前业界多使用电荷耦合组件(Charge CoupledDevice，简称CCD)，也有使用互补性氧化金属半导体(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，简称COMS))。在光的行进过程中，由于光学成像需要一定长度的光程，使其宽度变窄，故通常借由数片反射镜而使光的成像宽度随光程路径增加而依序变窄，以缩小其尺寸，最终经过该聚光装置聚集而成像于该光电转换装置。
请参阅图1，为目前惯用的影像读取装置的光程装置的示意图。该光程装置1包括有一光源13、三片矩形反射镜14，15，16、一聚光装置17及一电荷耦合组件18所组成。该光源13的光透过一透明玻璃12照向一底稿11，该底稿11经照射后，将光依序反射至第一反射镜14，第二反射镜15以及第三反射镜16，该第三反射镜16再将光线射向于该聚光装置17，经该聚光装置17聚合光线后再射向于一电荷耦合组件18。该光程装置1由驱动装置(图略)带动沿一导杆19而作线性运动，以进行对原稿的扫描。
但是，先前技术中的镜头具有下列的缺点一、请参阅图2，为聚光装置对光线的作用示意图，该聚光装置17是由多个圆柱形透镜固定于一壳体内所组成，在光程装置1内非常占用空间，容易影响光线的行进路线。当欲提高整体进光量时，需加大其直径及长度，如虚线的聚光装置17’所示的，导致设计的困难。
二、请参阅图3，为光线经聚光装置投射至电荷耦合组件的示意图。其中影像读取装置的电荷耦合组件18为一之长形传感器，以行对行的方式进行数据转换及收集，因此实际上并不需要整个圆柱形镜头的光线数据。先前技术使用圆柱形镜头，因此容易使其它行的数据参杂其中，导致光学分辨率(Modulation Transfer Function，简称MTF)变差。
三、如图3中所示的，由于公知聚光装置，亦即圆柱形镜头17的垂直方向的截面积A1，A2并不相同，因而当光源S经过聚光装置17而投射至电荷耦合组件18的光线也不均匀，造成如图4所示的电荷耦合组件中间入射光线强度较强而两端较弱，如此导致光学成像时的亮度不平均的现象。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种聚光装置，其主要是提供一种应用于影像读取装置的聚光镜头，减少在光程装置内所占用的体积而使其在设计上更方便，并且撷取单行数据以减少不必要的其它行的数据参杂其中而提升扫描仪的分辨率，进一步能使光学成像时的亮度更为均匀。
本发明的另一目的在于提供一包含上述聚光装置的光程装置，该光程装置的结构化设计更简化且不会干扰光行进路径，并可减少全部光程。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚光装置，包括一中空的框架，其具有矩形的两端开口；及多个矩形透镜，设置于该框架内。
所述的聚光装置，其中该框架是一体成形，其材质可以是塑料、金属或陶瓷，该多个透镜为矩形透镜且卡合在该框架内。
所述的聚光装置，其中该透镜为圆形透镜，且其中该框架的两端开口为矩形的光线射入区及射出区。
所述的聚光装置，其中该框架，包括有多个由金属或陶瓷所制成的矩形副框架，其中每一矩形副框架的两端各形成有一卡合部以彼此连接。
所述的聚光装置，其中该透镜是由塑料材质制成矩形透镜，并且各自成型于该相对应副框架内，借此该透镜不易受温度影响而变形。
所述的聚光装置，其中该透镜包括有一入光片，其尺寸相对应于扫描仪的扫描尺寸、一聚光片组、及一分光片，其尺寸相对应于电荷耦合组件的尺寸，其中该聚光片组是由一片以上的透镜所组成。
所述的聚光装置，其中该框架内组装有一电荷耦合组件。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种光程装置，主要是设置于一光学设备内，该光程装置包括一光源装置，提供所需的光；一反射装置，包含至少一个反射镜，各反射镜是对该光进行至少一次的反射以达到一预定的光程长度；一聚光装置，接受由该反射装置所反射来的光并予以聚集成像，包括有一中空的框架，其两端具有呈矩形的开口；及多个透镜，设置于该框架内；以及一光电转换装置，接受由该聚光装置所聚集成像的光并转换为电气信号。
所述的光程装置，其中该光电转换置是置于该聚光装置的框架末端内。
所述的光程装置，其中该框架是一体成形，其材质可以是塑料、金属或陶瓷，该多个透镜为矩形透镜且卡合在该框架内。
所述的光程装置，其中该框架是由多个金属或陶瓷材质的矩形副框架所组成，其中该透镜是由塑料材质制成的矩形透镜，各自成型于该相对应矩形副框架上，其中每一矩形副框架的两端各形成有一卡合部以彼此连接，借此该透镜不易受温度影响而变形。
所述的扁形聚光装置，其中该透镜为圆形透镜，且其中该框架的两端开口是为矩形的光线射入区及射出区。
所述的光程装置，其中该透镜包括有一入光片，其尺寸相对应于扫描仪的扫描尺寸、一聚光片组、及一分光片，其尺寸相对应于电荷耦合组件的尺寸，其中该聚光片为非球面设计。
所述的光程装置，其中该扁长形聚光装置靠近该反射装置的一端是等于或大于靠近该光电转换装置的一端。
本发明的有益效果是一、采用扁形聚光装置设计，能减少光程干涉区域，并且可降低光程装置的高度。
二、由于采取扁平型局部镜头，相对于影像波峰区域使用，可减少杂散光，而提高分辨率(MTF)。
三、由于为扁平形设计，较无宽度限制，故可借以作较高光量广角设计。
四、由于可作较高光量广角设计，因此可减少全部的光程(total track)，光程缩短后，反射镜反射次数可变少，而减少反射镜数目，可降低成本。
五、光程变短，反射镜数目减少，入射亮度增加，可增加影像品质，亦可降低组装精度的要求。
兹配合附图将本发明的较佳实施例详细说明如下，但是此等说明仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
图1为公知影像读取装置的光程装置示意图；图2为公知聚光装置对光线的作用示意图；图3为公知聚光装置聚集反射光线于电荷耦合组件示意图；图4为公知电荷耦合组件上光线强度的坐标图；图5为本发明的扁形镜头的立体图；图6为本发明的扁形镜头的前视图；图7为光线经过本发明的扁形聚光装置聚焦于电荷耦合组件的光线强度坐标图；图8为本发明的扁形聚光装置较佳实施例的立体图；图9为本发明的扁形聚光装置另一实施例的立体图；图10为本发明的扁形聚光装置组装于光程装置的立体图；图11为本发明的扁形聚光装置的制造步骤的流程图。
其中，附图标记说明如下(公知)1-光程装置11-底稿 12-透明玻璃13-光源 14，15，16-反射镜17，17’-聚光装置18-电荷耦合组件19-导杆 A1，A2-截面积(本发明)3、3’-扁形聚光装置30、30’-矩形透镜组31-容置座32、32’-框架 312-射入区
34-入光片314-射出区36-聚光片38-分光片33，35，37-副框架33a，35a，35b，37a-卡合部4-光电转换装置5-光程装置53-光源装置 54-反射装置55-光电转换装置 66-固定装置具体实施方式
请参阅图5和图6，分别为本发明的扁形聚光装置的立体图及前视图。该扁形镜头3，是设置于光学设备的光程装置内，例如可以为一扫描仪的光学引擎，其具有一剖面呈矩形的框架32，是为一扁平状的壳体而具有呈矩形的两端开口，其内设置有一透镜组30，包括有多个矩形透镜34，36，38，用以聚集光线以形成影像于一光电转换装置4(如电荷耦合组件)。其中框架32的材质为塑料、金属或陶瓷的材质所制成。该透镜34，36，38的制法可以为模造，或借由切割玻璃透镜而得，但成本过高，本发明建议可以由塑料材质，借着较精密的塑料射出制成，如此可以较低的成本制造，此种精密的塑料射出技术是目前如数字相机中的镜头常使用的方法，在此容不赘述。
本发明中该透镜组30至少包括有一入光片34，其尺寸相对应于扫描仪之扫描尺寸(如A3或A4尺寸)、一聚光片组36、及一分光片38，其尺寸是相对应于该光电转换装置4的尺寸而设计，其中该聚光片组36相对应于该入光片34及分光片38，且依分光片38需求而可有不同的设计。由于该光电转换装置4通常是借一托架(bracket)固定，本发明中的该框架32可以与该光电转换装置4的托架合为一个，亦即该光电转换装置4可设置于该框架32的一末端内，借此可以减少外界光线的干涉影响。本发明的该框架32是可一体成型，并且可设置一些卡合的机构于其内部，供该透镜组30一一地组装卡合于该框架32的内部，甚至可加上一些黏剂固定。
请同时参阅图7，为反射的光线经过本发明的扁形聚光装置聚集于该光电转换装置上的光线强度坐标图。由于反射的光线经过本发明的扁形聚光装置时，其截面积均相同而能得到起伏较小的光线强度曲线，减少了杂散光，亦即其它行的数据的参杂，可降低不必要光线地进入，能有效提高其分辨率(MTF)。
请参阅图8，为本发明的扁形聚光装置较佳实施例的立体图。其中该框架32是由金属或陶瓷所制成，包括有多个矩形副框架33，35，37。该透镜34，36，38可各自成型于该相对应的副框架33，35，37上，该副框架33，35，37为不锈钢或陶瓷的材料所制成，其中该副框架33，35，37的两端各形成有一卡合部33a，35a，35b，37a以彼此连接，借此该透镜由于分别直接成型固定于不锈钢或陶瓷的耐高温的材质上，于是不易受温度影响而变形，并且，借此本发明可以快速地组装完成。另外，该光电转换装置4亦可以设于一相同的副框架上，以加速组装。
请参阅图9，为本发明的扁形聚光装置另一实施例的立体图。本发明的扁形聚光装置3’亦可设圆形透镜组30’于一扁形的框架31内，该扁形的框架31的两端开口为略呈矩形的射入区312及射出区314，以遮挡不必要的光线。此实施例由于圆形透镜组30’方便制造取得，只需制造该扁形的框架31，仍可有效降低聚光装置的高度。
请参阅图10，为本发明的扁形聚光装置组装于一光程装置内的立体图。该光程装置5，主要是设置于一影像读取装置内，例如扫描仪、多功能事务机。该光程装置5包括一光源装置53，用以提供所需的光；一反射装置，包含至少一个反射镜54，对该光进行至少一次的反射以达到一预定的光程长度；一固定装置56固定该聚光装置3于该光程装置5内；及一光电转换装置55，接受由该聚光装置3所聚集成像的光并转换为电气信号。该聚光装置3接受由该反射装置54所反射来的光并予以聚集成像，包括有中空的框架32’，其两端具有呈矩形的开口，；及一矩形透镜组30，设置于该框架32’内。其中该光电转换置55可以设置于该聚光装置3的框架32’里面。
值得注意的是，本实施例中只设置一反射镜，此是因本发明的聚光装置为扁平状，在光程装置的结构设计上，因而不会干涉光行进路径，所以较无宽度的限制，借着增加聚光装置前端的宽度以作较高进光量的广角设计，因此可减少全部的光程(total track)，光程缩短后，反射镜反射次数可变少，而减少反射镜数目，故可只设置一反射镜，如此在结构上可更为简化。
请参阅图11，为本发明的扁形聚光装置的制造步骤的流程图。该扁形聚光装置之制造步骤，包括有步骤60，提供多个副框架；步骤70，形成卡合部于每一副框架的两端，以彼此连接；步骤80，以塑料射出方式设置透镜于该副框架内；步骤90，组合该副框架成一框架。
上述的扁形聚光装置的制造步骤，进一步提供一副框架于该聚光装置的末端，以容置一光电转换装置。
综上所述，本发明符合发明专利的要件，依法提出申请。但是以上所披露的内容，仅为本发明较佳实施例而已，自不能以此限定本发明的权利范围，因此依本发明申请范围所做的均等变化或修饰，仍属本发明所涵盖的范围。尚请审查委员拨冗细审，并盼早日准予专利以励发明，实感德便。
权利要求
1.一种聚光装置，是设置于影像读取装置的光程装置内，其特征是包括一中空的框架，其具有矩形的两端开口；及多个透镜，设置于该框架内。
2.如权利要求1所述的聚光装置，其特征是该框架是一体成形，其材质可以是塑料、金属或陶瓷，该多个透镜为矩形透镜且卡合在该框架内。
3.如权利要求1所述的聚光装置，其特征是该透镜为圆形透镜，且其中该框架的两端开口是为矩形的光线射入区及射出区。
4.如权利要求1所述的聚光装置，其特征是该框架，包括有多个由金属或陶瓷所制成的矩形副框架，其中每一矩形副框架的两端各形成有一卡合部以彼此连接。
5.如权利要求4所述的聚光装置，其特征是该透镜是由塑料材质制成的矩形透镜，并且各自成型于该相对应副框架内，借此该透镜不易受温度影响而变形。
6.如权利要求1所述的聚光装置，其特征是该透镜包括有一入光片，其尺寸相对应于扫描仪的扫描尺寸、一聚光片组、及一分光片，其尺寸相对应于电荷耦合组件的尺寸，其中该聚光片组是由一片以上的透镜所组成。
7.如权利要求1所述的聚光装置，其特征是该框架内组装有一电荷耦合组件。
8.一种光程装置，主要是设置于一光学设备内，其特征是该光程装置包括一光源装置，提供所需的光；一反射装置，包含至少一个反射镜，各反射镜是对该光进行至少一次的反射以达到一预定的光程长度；一聚光装置，接受由该反射装置所反射来的光并予以聚集成像，包括有一中空的框架，其两端具有呈矩形的开口；及多个透镜，设置于该框架内；以及一光电转换装置，接受由该聚光装置所聚集成像的光并转换为电气信号。
9.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该光电转换装置是置于该聚光装置的框架末端内。
10.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该框架是一体成形，其材质可以是塑料、金属或陶瓷，该多个透镜为矩形透镜且卡合在该框架内。
11.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该框架是由多个金属或陶瓷材质的矩形副框架所组成，其中该透镜是由塑料材质制成的矩形透镜，各自成型于该相对应矩形副框架上，其中每一矩形副框架的两端各形成有一卡合部以彼此连接，借此该透镜不易受温度影响而变形。
12.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该透镜为圆形透镜，且其中该框架的两端开口是为矩形的光线射入区及射出区。
13.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该透镜包括有一入光片，其尺寸相对应于扫描仪的扫描尺寸、一聚光片组、及一分光片，其尺寸相对应于电荷耦合组件的尺寸，其中该聚光片为非球面设计。
14.如权利要求8所述的光程装置，其特征是该扁长形聚光装置靠近该反射装置的一端是等于或大于靠近该光电转换装置的一端。
全文摘要
本发明涉及一种光程装置及其聚光装置，该光程装置内的聚光装置包括有一中空的框架，其两端具有呈矩形的开口；及多个透镜，设置于该框架内。该光程装置，主要是设置于一光学设备内，包括一光源装置，提供所需的光；一反射装置，包含至少一个反射镜，各反射镜是对该光进行至少一次的反射以达到一预定的光程长度；一聚光装置，接受由该反射装置所反射来的光并予以聚集成像，包括有一中空的框架，其两端具有呈矩形的开口；及多个透镜，设置于该框架内；以及一光电转换装置，接受由该聚光装置所聚集成像的光并转换为电气信号。
文档编号H04N1/028GK1609649SQ20031010277
公开日2005年4月27日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者李彭荣 申请人:东友科技股份有限公司