專利名稱：薄型取像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種取像裝置，特別是涉及一種薄型取像裝置。
背景技術(shù)：
由美國專利第5621516號(如圖1所示)及第6657185號專利案所揭示的取像裝置，主要由光源1、導(dǎo)光平板10及成像系統(tǒng)11所構(gòu)成，利用導(dǎo)光平板10的折射率(refractive index)大于水的折射率及光線全反射(total internal reflection)的原理，將物體12的不規(guī)則面(uneven surface)13的影像投射到影像接收器14上。
以往取像裝置設(shè)計，雖可限制導(dǎo)光平板10內(nèi)部的光線經(jīng)反射面15反射后，光線平行導(dǎo)光平板10的上、下兩平行面16、17出射，再經(jīng)光圈18、透鏡19而被影像接收器14感應(yīng)。然而光源1的位置，主要是在導(dǎo)光平板10的底面17，并由底面17往上照射不規(guī)則面13，此種光源1位置設(shè)計，在現(xiàn)今講求輕薄短小的科技潮流下，限制了取像裝置的厚度，使得無法更進一步薄型化。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在提供一種可以更佳薄型化的取像裝置。
本實用新型薄型取像裝置，用于擷取一物體的一不規(guī)則面的影像，薄型取像裝置包含一主光源、一導(dǎo)光平板及一成像系統(tǒng)。導(dǎo)光平板由透光材質(zhì)制成，且具有一供不規(guī)則面接觸的偵測面、二相反且接收入射光束的側(cè)面、一相反于偵測面并將部分自偵測面散射的光束全反射的全反射面，及一與全反射面呈一銳角相接且將自全反射面來的光束反射出導(dǎo)光平板的反射面。成像系統(tǒng)接收來自導(dǎo)光平板的光束并形成不規(guī)則面的影像，且成像系統(tǒng)具有一可修正梯形畸變的第一透鏡。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述主光源為一發(fā)光二極管，且所述反射面由一反射鏡所組成。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述成像系統(tǒng)具有一第一透鏡及一介于所述反射面及所述第一透鏡之間的光圈，且所述第一透鏡至少有一面為選自圓柱面及復(fù)曲面所組成的群體中之一。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述導(dǎo)光平板相反于所述反射面的面為一負(fù)曲度的圓柱面。
本實用新型所述的薄型取像裝置，一負(fù)曲度圓柱透鏡組裝于所述導(dǎo)光平板及所述光圈之間。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述成像系統(tǒng)還具有一介于所述第一透鏡及所述光圈之間的第二透鏡，所述第二透鏡至少有一面為非球面。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述成像系統(tǒng)還具有一接收所述影像的影像感測器。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述薄型取像裝置還具有一設(shè)于所述任一側(cè)面的輔助光源，且相反于所述輔助光源的側(cè)面上裝設(shè)有一輔助偵測器，所述輔助偵測器對應(yīng)接收所述輔助光源發(fā)出的光。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述薄型取像裝置還包含有一與所述輔助偵測器電連接的電子電路。
本實用新型所述的薄型取像裝置，所述成像系統(tǒng)還具有一介于所述導(dǎo)光平板及所述影像感測器之間并可將光路轉(zhuǎn)折的反射裝置。
本實用新型所述薄型取像裝置，更加有效地減小了導(dǎo)光平板的厚度，除了使取像裝置更加薄型化外，亦使成像更加接近不規(guī)則面的真實影像，此外，更能有效延長主光源的使用壽命。


圖1是以往取像裝置的示意圖；圖2是本實用新型薄型取像裝置一第一較佳實施例的示意圖；圖3是所述第一較佳實施例的側(cè)視示意圖；圖4是本實用新型薄型取像裝置一第二較佳實施例的示意圖；圖5是所述第二較佳實施例的側(cè)視示意圖；圖6是本實用新型薄型取像裝置一第三較佳實施例的示意圖；圖7是所述第三較佳實施例的側(cè)視示意圖；圖8是本實用新型薄型取像裝置一第四較佳實施例的示意圖；圖9是所述第四較佳實施例的側(cè)視示意圖。
具體實施方式
為了方便說明，以下的實施例，相同的元件以相同的編號表示。
如圖2、圖3所示，本實用新型薄型取像裝置的第一較佳實施例，用于擷取一物體2的一不規(guī)則面21的影像，薄型取像裝置包含一主光源3、一導(dǎo)光平板4、一成像系統(tǒng)5、一輔助光源6、一輔助偵測器7及一電子電路8。
主光源3用以照射不規(guī)則面21，在本實施例中，主光源3是以一發(fā)光二極管為例說明，然不以此為限。
導(dǎo)光平板4具有一偵測面41、二分別與偵測面41鄰接的相反側(cè)面42、一相反于偵測面41的全反射面43、一與全反射面43呈一銳角相接的反射面44及一相反于反射面44的出射面45。導(dǎo)光平板4由透光材質(zhì)制成，例如玻璃、壓克力(Acrylic)或塑料材質(zhì)等，且其折射率大于水的折射率。偵測面41用以供不規(guī)則面21接觸，側(cè)面42供設(shè)置所述主光源3且導(dǎo)入主光源3的入射光束。入射光束經(jīng)由側(cè)面42到達偵測面41照射不規(guī)則面21，且在偵測面41發(fā)生散射，接著，在偵測面41被散射的散射光束打到相反于偵測面41的全反射面43，其入射角度大于環(huán)境(例如空氣)與導(dǎo)光平板4邊界(boundary)的臨界角(critical angle)，將會發(fā)生全反射且全反射至反射面44；其入射角度小于環(huán)境與導(dǎo)光平板4邊界的臨界角，不會發(fā)生全反射，且光束自導(dǎo)光平板4折射進入環(huán)境，在本實施例中，偵測面41大致平行于全反射面43，而反射面44由一反射鏡的鏡面所組成或是由一反射材質(zhì)形成，包括但不限于利用氣相沉積(vapor deposition)鍍鋁，用以將來自全反射面43的光束反射出導(dǎo)光平板4。需注意的是，以導(dǎo)光平板4的折射率1.514(對波長660nm的光)為例說明，空氣與導(dǎo)光平板4邊界的臨界角為41.34度，反射面44與全反射面43的傾斜角度較佳地為77.5度，使得自全反射面43來的光束到達反射面44后，可大致平行全反射面43地反射至對面的出射面45。利用此種光束平行偵測面41及全反射面43的設(shè)計，在實用上，可縮小產(chǎn)品的體積及厚度。特別說明的是，主光源3也可只設(shè)置于其中任一側(cè)面42，并不限于必定裝設(shè)于兩相反側(cè)面42，當(dāng)然，兩相反側(cè)面42的情況(本例)，能提供較佳的照明亮度。此外，加以說明，全反射面43及反射面44也可設(shè)計為球面(spherical surface)，球面反射面44可以提供物端側(cè)(object)經(jīng)此反射面44，成像至影像感測器53上。
成像系統(tǒng)5具有一第一透鏡51、一介于第一透鏡51及導(dǎo)光平板4之間的光圈(aperture stop)52及一影像感測器53。自出射面45射出的光束經(jīng)由光圈52的調(diào)控及第一透鏡51聚焦將不規(guī)則面21成像在影像感測器53上。本實施例中，第一透鏡51為一變形透鏡(anamorphic lens)，至少有一面為圓柱面(cylindricalsurface)或復(fù)曲面(toric surface)，利用圓柱面及復(fù)曲面可將影像感測器53上的成像于縱向(longitudinal)與橫向(lateral)方向的放大率(magnification)及焦距(focal length)最佳化，用以修正梯形畸變(trapezoidal distortion)。此變形透鏡的另一面可以是非球面，以提升成像品質(zhì)。影像感測器53為一電荷耦合元件(chargedcoupled device，簡稱CCD)，也可為一互補金屬氧化物半導(dǎo)體元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，簡稱CMOS)。較佳地搭配一介于第一透鏡51及影像感測器53之間的反射裝置54，用以使光路轉(zhuǎn)折，可縮短產(chǎn)品的長度，反射裝置54可為一反射鏡，也可使用一反射菱鏡。
輔助光源6設(shè)置于任一側(cè)面42鄰近偵測面41處，在本實施例中，與主光源3相同地可以是一發(fā)光二極管，然不以此為限。
輔助偵測器7裝設(shè)于與輔助光源6相反的側(cè)面42且鄰近偵測面41處，面向輔助光源6對應(yīng)接收來自輔助光源6發(fā)出的光。
電子電路8與輔助偵測器7電連接。當(dāng)不規(guī)則面21遠(yuǎn)離偵測面41時，輔助光源6發(fā)出的光可不被遮蔽地直接被對面的輔助偵測器7接收，此時，主光源3為省電狀態(tài)，沒有光線射出；當(dāng)不規(guī)則面21接觸偵測面41時，由于輔助光源6發(fā)出的光被物體2的不規(guī)則面21吸收或阻擋，其相對應(yīng)的輔助偵測器7感應(yīng)到較少量的光，經(jīng)由電子電路8的設(shè)計，可將主光源3由省電狀態(tài)切換為使用狀態(tài)，也就是說，此時，主光源3被開啟且發(fā)出光線照射不規(guī)則面21，且光線經(jīng)由散射、全反射及反射等物理機制射出導(dǎo)光平板4外，再經(jīng)由成像系統(tǒng)5形成影像。
如圖4、圖5所示，本實用新型薄型取像裝置的第二較佳實施例，用于擷取一物體2的一不規(guī)則面21的影像，薄型取像裝置包含一主光源3、一導(dǎo)光平板4、一成像系統(tǒng)5、一輔助光源6、一輔助偵測器7及一電子電路8。
與第一較佳實施例不同的地方在于，出射面45在本例中為一負(fù)曲度(concave)的圓柱面，相較于第一較佳實施例中的平面，本例中，負(fù)曲度的圓柱面搭配光圈52及第一透鏡51能提供更佳的成像品質(zhì)。
如圖6、圖7所示，本實用新型薄型取像裝置的第三較佳實施例，用于擷取一物體2的一不規(guī)則面21的影像，薄型取像裝置包含一主光源3、一導(dǎo)光平板4、一成像系統(tǒng)5、一輔助光源6、一輔助偵測器7及一電子電路8。
與第二較佳實施例不同的地方在于，成像系統(tǒng)5還具有一介于第一透鏡51及光圈52之間的第二透鏡55。第二透鏡55是一正透鏡(positive lens)，至少有一面為非球面，用以修正成像系統(tǒng)5的像差(aberration)。
如圖8、圖9所示，本實用新型薄型取像裝置的第四較佳實施例，用于擷取一物體2的一不規(guī)則面21的影像，薄型取像裝置包含一主光源3、一導(dǎo)光平板4、一成像系統(tǒng)5、一輔助光源6、一輔助偵測器7及一電子電路8。
與第三較佳實施例不同的地方在于，本實施例中，一具有負(fù)曲度的圓柱透鏡56，其位于光圈52與導(dǎo)光平板4之間，提供負(fù)曲度的圓柱面，不同于前述第二或第三實施例中的一體成型面。
本實用新型薄型取像裝置，利用主光源3裝設(shè)于導(dǎo)光平板4側(cè)面42的設(shè)計，更加有效地減小了導(dǎo)光平板4的厚度，除了使取像裝置更加薄型化外，利用透鏡51、55的圓柱面或復(fù)曲面修正像差，使成像更加接近不規(guī)則面21的真實影像，此外，較佳地搭配輔助光源6及輔助偵測器7，更能有效延長主光源3的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種薄型取像裝置，用于擷取一物體的一不規(guī)則面的影像，所述薄型取像裝置包含一主光源、一由透光材質(zhì)制成的導(dǎo)光平板及一成像系統(tǒng)，所述導(dǎo)光平板具有一供所述不規(guī)則面接觸的偵測面、一相反于所述偵測面并使部分經(jīng)所述偵測面散射的光束被全反射的全反射面，及一與所述全反射面呈一銳角相接并使經(jīng)所述全反射面全反射的光束被反射出所述導(dǎo)光平板的反射面，所述成像系統(tǒng)接收來自所述反射面的光束并形成所述不規(guī)則面的影像，其中至少含有一面為選自圓柱面及復(fù)曲面所組成的群體中之一，其特征在于所述薄型取像裝置還具有二分別與所述偵測面鄰接的相反側(cè)面，且其中任一面供所述主光源的光束被導(dǎo)入并照射所述偵測面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型取像裝置，其特征在于所述主光源為一發(fā)光二極管，且所述反射面由一反射鏡所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型取像裝置，其特征在于所述成像系統(tǒng)具有一第一透鏡及一介于所述反射面及所述第一透鏡之間的光圈，且所述第一透鏡至少有一面為選自圓柱面及復(fù)曲面所組成的群體中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄型取像裝置，其特征在于所述導(dǎo)光平板相反于所述反射面的面為一負(fù)曲度的圓柱面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄型取像裝置，其特征在于一負(fù)曲度圓柱透鏡組裝于所述導(dǎo)光平板及所述光圈之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的薄型取像裝置，其特征在于所述成像系統(tǒng)還具有一介于所述第一透鏡及所述光圈之間的第二透鏡，所述第二透鏡至少有一面為非球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型取像裝置，其特征在于所述成像系統(tǒng)還具有一接收所述影像的影像感測器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型取像裝置，其特征在于所述薄型取像裝置還具有一設(shè)于所述任一側(cè)面的輔助光源，且相反于所述輔助光源的側(cè)面上裝設(shè)有一輔助偵測器，所述輔助偵測器對應(yīng)接收所述輔助光源發(fā)出的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄型取像裝置，其特征在于所述薄型取像裝置還包含有一與所述輔助偵測器電連接的電子電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄型取像裝置，其特征在于所述成像系統(tǒng)還具有一介于所述導(dǎo)光平板及所述影像感測器之間并可將光路轉(zhuǎn)折的反射裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種薄型取像裝置，用于擷取一物體的一不規(guī)則面的影像，薄型取像裝置包含一主光源、一導(dǎo)光平板及一成像系統(tǒng)。導(dǎo)光平板由透光材質(zhì)制成，且具有一供不規(guī)則面接觸的偵測面、二相反且接收入射光束的側(cè)面、一相反于偵測面并將部分自偵測面散射的光束全反射的全反射面，及一與全反射面呈一銳角相接且將自全反射面來的光束反射出導(dǎo)光平板的反射面。成像系統(tǒng)接收來自導(dǎo)光平板的光束并形成不規(guī)則面的影像，且成像系統(tǒng)具有一可修正梯形畸變的第一透鏡。本實用新型所述薄型取像裝置，更加有效地減小了導(dǎo)光平板的厚度，除了使取像裝置更加薄型化外，亦使成像更加接近不規(guī)則面的真實影像，此外，更能有效延長主光源的使用壽命。
文檔編號G03B42/08GK2788229SQ20052001697
公開日2006年6月14日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者李宏德 申請人:晶遠(yuǎn)光學(xué)工程股份有限公司