专利名称：扫描装置的光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种光学系统，特别是有关于一种应用于扫描装置上的光机模组内部的光学系统，以缩小光机模组的厚度，并进而缩小扫描装置的体积。
背景技术：
一般所熟知的影像处理装置(Image-Processing Device)皆是利用所谓的电子摄影系统(Electro-Photographic System)来复制文件。在影像处理装置中，诸如影像扫描装置(Image Scanner)，均是由一光学镜片将由一发光源发射经一文件反射的光线聚焦至一光线接收元件(Light Receiving Element)，诸如电荷耦合元件，以经过一光源转换系统而得到清晰的影像。此与原有的影像一致的光学影像，将会被转换为一连续地电子影像信号(Electrical Image Signals)。
此外，在彩色影像处理装置(Color Image processing device)中，由原始光源所产生经文件反射的光线将先经过彩色分离滤光镜(Color Separation Filter)的处理，而将光线分离为特别的颜色后聚焦至光线接收元件上。接下来，经由光线接收元件将这颜色转换为一连续地电子影像信号，其中光线接收元件的每一接收元使单元元件均对应于这些由彩色分离滤光镜所分离出的特别颜色。
一般来说，上述的彩色影像处里装置均被设计用来读取影像的三原色并且由分别针对此三原色进行分离的彩色滤光镜中，选择性地放置一可分离其中一种颜色的彩色滤光镜于原始光源及反射光源的光路径(Optical Path)中，其中，此三原色为红色、绿色及蓝色。影像将会根据所放置的彩色滤光镜的种类而被呈现在光线接收装置上。在目前的技术中，有一种和此三种彩色分滤光镜功效相同的灰阶密度(NeutralDensity；ND)滤光镜也被利用来控制光长度(Optical Length)及光线强度。因此此四种滤光镜将会选择性地放置在光学路径中。
由于在扫描装置内，光线均需经过一相当复杂的路径才能将光线顺利地由发光源传递至光线接收元件上，因此如何设计光线在扫描装置内的路径为相当重要的课题。在传统技术中(参照美国专利证号第6,144,475以及美国专利证号5,033,821)已经揭露出利用不同的光学系统安排许多光学路径，以顺利将光线由发光源传递至光线接收元件，并将原始的文件转换成影像信号。但是由传统的技术中所采用的光学系统所安排的光学路径中，仍需要较大的空间以使得光线顺利地由发光源传递至光线接收元件。因此，扫描装置内的光机模组(Chassis)的厚度必须较厚以为所安排的光学路径提供足够的空间。此一现象将会导致光机模组的厚度无法缩小，且扫描装置的体积也将无法缩小。由上述可知，在扫描装置的体积日益缩小的时代，传统的光学系统已无法有效地缩小光机模组的厚度以致无法进而无法缩小扫描装置的体积以符合使用者的需求。
实用新型内容鉴于上述的创作背景中，传统的光学系统将仍须较大的空间以使光线由发光源顺利传递至光线接收元件且无法顺利缩小扫描装置的体积。本实用新型的目的在于，提供一项运用在扫描装置上的光学系统，利用在光机模组内部所安装的五片反射镜片及利用各镜片摆设的位置及角度所安排出光线进行的路径，以缩小光机模组的厚度。
本实用新型的再一个目的，为利用在光机模组内部所安装的至少五片反射镜片，及利用各镜片摆设的位置及角度所安排出光线进行的路径，随着光机模组厚度的减少，而更缩小扫描装置的整体体积。
本实用新型的又一个目的，为利用在光机模组内部所安装的至少五片反射镜片，及利用各镜片摆设的位置及角度，所安排出光线进行的路径，随着扫描装置的整体体积缩小，而适当地缩减扫描装置的成本。
根据以上所述的目的，本实用新型提供了一项运用在扫描装置上的光学系统，利用在光机模组内部所安装的至少五片反射镜片及利用各镜片摆设的位置及角度所安排出光线进行的路径，以缩小光机模组的厚度。本实用新型扫描装置的光学系统，透过光源向文件发出光线，然后以大致垂直的方向，反射向一反射镜片，并开始在至少五片反射镜片之间来回反射，而后透过透镜或透镜组的聚焦，使光线接收元件得以吸收光线，并转换成相对应的电信号。为了使扫描装置垂直方向的高度，得以实质地缩减，除了一开始自文件反射的光线，与经多次反射并射向最后一片反射镜片的光线方向接近垂直外，其余的光线大约呈水平方向。
本实用新型一种扫描装置的光学系统，其特征在于，包含一光源，位于一被扫描文件的垂直方向的一侧；至少五片反射镜片，位于该光源与该被扫描文件的底下，其中，第二片反射镜片的表面与垂直方向所夹角度小于五度；及一透镜，位于最后一片反射镜片的水平方向的一侧；其中，上述光源、反射镜片、透镜所组装而成的扫描器光学系统，其垂直方向的高度小于45厘米。
其中上述的第二片反射镜片的表面与该第三片反射镜片的表面所夹角度大约介于4度与15度之间。
本实用新型的上述目的与优点，将以实施例以及附图，做详细说明如下，其中图1为本实用新型利用五片式反射镜片所安排出的光学路径的示意图；以及图2为本实用新型第二实施例的示意图。
具体实施方式
本实用新型的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本实用新型还可以广泛地在其他的实施例施行，且本实用新型的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。
本实用新型提供了一项运用在扫描装置上的光学系统，利用在光机模组内部所安装的五片反射镜片及利用各镜片摆设的位置及角度所安排出光线进行的路径，以缩小光机模组的厚度，其中在五片反射镜片中，有一片反射镜片经过两次反射的程序。参照图1所示，此为本实用新型利用五片式反射镜片所安排出的光学路径的示意图。光机模组100之上为一扫描平台110，其材质可为玻璃或其他透明材质。光机模组100相对于扫描平台110的方向为一第一轴向120的负方向，如图1所示，该第一轴向120为垂直扫描平台110向上的方向。当在使用扫描装置时，首先必须将一文件115平放于扫描平台110上。接下来在扫描平台110上放置一盖板130，用以压住固定文件115。由光机模组100所发出的光线在透过扫描平台110后，由文件115而反射回光机模组100。盖板130相对于扫描平台110的方向为与第一轴向120的正方向。
光机模组100内部包含一发光源200、一透镜组210，一光线接收元件220，与决定光线路径的第一反射镜片310、第二反射镜片320、第三反射镜片330、第四反射镜片340与第五反射镜片350；其中，光线接收元件可为一电荷耦合元件(Charge CoupledDevice，CCD)，其设置于光机模组100中的一凸出处。平行于第二反射镜片320的镜面的第二轴向410与平行于第三反射镜片330的镜面的第三轴向420之间呈现一第一角度510。此第一角度510大约为4°至15°。第二轴向410与第一轴向120之间呈现一第二角度520。此第二角度520大约为0°至5°。光机模组100在第一轴向120上的高度大约小于45毫米(Millimeter；mm)。所采用的透镜组210的高度大约为15毫米。
当启动扫描装置进行扫描程序时，第一光线605由光源200射出。若以光源200为一基准点，则第一光线605在第一轴向120上为一正方向而在第四轴向430上则为负方向，其中第一轴向120与第四轴向430相互垂直。第一光线605经过扫描平台110后发射至文件115上并由文件115将第一光线反射成射向第一反射镜片310的一第二光线610。若以文件115接受第一光线605的位置处做为基准点，则第二光线610在第一轴向120上为一负方向且平行于第一轴向120。当第一反射镜片310接收由文件115反射且经过扫描平台110的第二光线610后，第一反射镜片310将会反射射入的第二光线610而形成一射向第二反射镜片320的第三光线615。若以第一反射镜片310接收第二光线610处为基准点，则第三光线615在第一轴向120上为一负方向而在第四轴向430上也为负方向。
当第二反射镜片320接收由第一反射镜片310反射出的第三光线615后，第二反射镜片320将会反射射入的第三光线615而形成一射向第三反射镜片330的第四光线620。若以第二反射镜片320接收第三光线615处为基准点，则第四光线620在第一轴向120上为一负方向而在第四轴向430上为正方向。当第三反射镜片330接收由第二反射镜片320偏反射出的第四光线620后，第三反射镜片330将会反射射入的第四光线620而形成一射向第二反射镜片320的第五光线625。若以第三反射镜片330接收第四光线620处为基准点，则第五光线625在第一轴向120上为一正方向而在第四轴向430上为负方向。
当第二反射镜片320接收由第三反射镜片330反射出的第五光线625后，第二反射镜片320将会反射射入的第五光线625而形成一射向第四反射镜片340的第六光线630。若以第二反射镜片320接收第五光线625处为基准点，则第六光线630在第一轴向120上为一正方向而在第四轴向430上也为正方向。当第四反射镜片340接收由第二反射镜片320反射出的第六光线630后，第四反射镜片340将会反射射入的第六光线630而形成一射向第五反射镜片350的第七光线635。若以第四反射镜片340接收第六光线630处为基准点，则第七光线635在第一轴向120上为一负方向而在第四轴向430上为正方向。当第五反射镜片350接收由第四反射镜片340反射出的第七光线635后，第五反射镜片350将会反射射入的第七光线635而形成一射向透镜组210的第八光线640。若以第五反射镜片350接收第七光线635处为基准点，则第八光线640平行于第四轴向430而在第四轴向430上为负方向。
当透镜组210接收第八光线640并聚焦至光线接收元件220后，即可透过光线接收元件220，将扫描平台110上的文件115，转换为影像信号。经过本实用新型的光学系统的运作后，放置在扫描平台上的文件将会转换为一影像信号而提供使用者进行后续的处理，或是直接进行复制放置于扫描平台上的文件的程序。
在本实用新型的光学系统运作的过程中，第一反射镜片310、第三反射镜片330、第四反射镜片340与第五反射镜片350均只进行一次反射的程序而第二反射镜片320则在本实用新型的光学系统运作的过程中经过两次的反射程序。
由本实用新型的光学系统所形成的光学路径，可使光机模组100在第一轴向120上的高度小于45毫米。因此藉由本实用新型的光学系统可顺利缩小光机模组的厚度。也由本实用新型的光学系统可更缩小扫描装置的体积。
本实用新型扫描装置的光学系统的第二实施例，是如图2所示。光机模组100包含有光源200、五片反射镜片310～350，一透镜210(或透镜组)。
当光源200向文件115发出光线时，光线会先穿透扫描平台110，扫描平台110的材质可为玻璃，或是其他透明材质；而后以大致呈垂直的方向，反射向反射镜片310，并在五片反射镜片之间来回反射如下光线会先被反射镜片310反射向反射镜片320，再反射向反射镜片330，再反射向反射镜片340，再反射向反射镜片350。最后一片反射镜片350会偏转(deflect)反射入射的光线，使光线成为一大致呈水平方向的偏转光线，而反射向透镜210。当光线穿透透镜210聚焦后，就会被设置于光机模组100内侧的光线接收元件220吸收，而转换成相对应的电信号。
为了使扫描装置垂直方向的高度得以实质地缩减，大部份的光线方向接近水平，来回反射于五片反射镜片之间，直至光线被反射镜片340反射后，光线的行进方向才会以非水平方向，反射向反射镜片350。所以，可以将第一片反射镜片310的表面的摆设角度，设置为与垂直方向约呈接近45°，使自文件115反射、大致呈垂直方向的光线，会被偏转为接近水平方向。
反射镜片320的表面方向，与垂直方向所夹的角度520小于五度，使光射可以被反射向反射镜片330，但又不致于偏转得太过厉害。反射镜片330则是固定于光源200下方处，其表面的摆设方向大约为垂直方向。光线在被反射镜片330，以接近水平的方向反射向反射镜片340后，由于反射镜片表面摆设方向的角度，被设置得较大，所以可以将本来接近水平的光线，偏转为接近垂直，并射向表面方向设置为接近45°的反射镜片350。并透过最后一片反射镜片350的偏转，即可使光线回复接近水平，并反射向透镜210，以利聚焦。
第二实施例的反射镜片配置与第一实施例的配置有所不同，但同样可缩小光机模组的厚度与扫描装置的体积。
综合上述，根据以上所述的目的，本实用新型提供了一项运用在扫描装置上的光学系统，利用在光机模组内部所安装的五片反射镜片，及利用各反射镜片摆设的位置及角度所安排出光线进行的路径，缩小光机模组的厚度，其中在五片反射镜片中，第一实施例有一片反射镜片经过两次反射的程序，但第二实施例的每一片反射镜片皆只反射一次光线。而且本实用新型的反射镜片数目，并不仅限于只有五片，而可视需要或增进其他功能而有适当的增加。
本实用新型扫描装置的光学系统，透过光源向文件发出光线，然后以大致呈垂直的方向，反射向一反射镜片，并开始在至少五片反射镜片之间来回反射，而后透过透镜(透镜组)聚焦，使光线接收元件得以吸收光线，并转换成相对应的电信号。为了使扫描装置垂直方向的高度得以实质地缩减，除了一开始自文件反射的光线，与经多次反射并射向最后一片反射镜片的光线方向接近垂直外，其余的光线大约呈水平方向。藉由本实用新型的光学系统，除了可顺利缩小光机模组的厚度、扫描装置的体积，以及其相对应的成本外，亦有实用功效与进步性的增进，故已符合专利法的要件，故依法具文申请新型专利。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，此实施例仅是用来说明而非用以限定本实用新型的申请专利范围。在不脱离本实用新型的实质内容的范畴内仍可予以变化而加以实施，此等变化应仍属本实用新型的范围。因此，本实用新型的范畴是由以下的申请专利范围所界定。
权利要求1.一种扫描装置的光学系统，其特征在于，包含一光源，位于一被扫描文件的垂直方向的一侧；至少五片反射镜片，位于该光源与该被扫描文件的底下，其中，第二片反射镜片的表面与垂直方向所夹角度小于五度；及一透镜，位于最后一片反射镜片的水平方向的一侧；其中，上述光源、反射镜片、透镜所组装而成的扫描器光学系统，其垂直方向的高度小于45厘米。
2.如权利要求1所述的扫描装置的光学系统，其特征在于，其中上述的第二片反射镜片的表面与该第三片反射镜片的表面所夹角度大约介于4度与15度之间。
专利摘要本实用新型一种扫描装置的光学系统，包含一光源，位于一被扫描文件的垂直方向的一侧；至少五片反射镜片，位于该光源与该被扫描文件的底下，其中，第二片反射镜片的表面与垂直方向所夹角度小于五度；及一透镜，位于最后一片反射镜片的水平方向的一侧；其中，上述光源、反射镜片、透镜所组装而成的扫描器光学系统，其垂直方向的高度小于45厘米。
文档编号G02B26/10GK2720463SQ0320482
公开日2005年8月24日 申请日期2003年7月29日 优先权日2003年1月24日
发明者叶建良, 方伯华 申请人:力捷电脑股份有限公司