光学组件及使用该光学组件的影像撷取器的制造方法
【专利摘要】一种光学组件及使用该光学组件的影像撷取器，光学组件包括一基板及二光学透镜，且基板与光学透镜为一体成型且不可分离的结构。基板上具有凹槽可容设所需的准直光学元件，或使准直光学元件与基板一体成型。由于制作光学组件的同时即完成各光学元件的制造，因此可减少了制造元件数量、时间及成本。且组装影像撷取器时，仅需将光学组件锁固至影像撷取器的本体，即可完成前面板及光学元件的设置，可大幅简化组装程序，缩短组装时间。
【专利说明】光学组件及使用该光学组件的影像撷取器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学组件，特别涉及一种适用于条码读取装置的影像撷取器中的光学组件。
【背景技术】
[0002]随着光学编码技术的提升，条码系统已取代繁复的人工输入方式，而广泛地使用于各种领域中，并具有方便控管货品物料、文书处理建档、及迅速判断商品价格等优点。而要读取各条码中所包含的信息，则需通过条码扫描器(barcode reader)。条码扫描器主要利用影像撷取器撷取条码影像后，经由影像处理程序将条码内的数据分析出来，以利后续应用。而无论一维或是二维的条码读取装置中，都是经由设置一影像撷取器，来进行条码的扫描与读取，以得到条码中的数据。
[0003]用以读取并编译条码系统的影像撷取器，其内部通常会设置有一发光二极管，以产生一光线，并在发光二极管外设置所需的光学元件，如透镜以及扩散片等。在位于光线投射路径上的光学构件的引导下，得以对条码符号进行扫描，并将条码符号中的有码区的宽度与间距反射至条码扫描器内，以判别所扫描的条码符号。
[0004]另外，为让使用者能将条码置于条码扫描器所能读取的范围内，影像撷取器内会再设置一准直光源及相对应的光学元件，藉以在投射出一扫描区域，让使用者能将条码置于影像撷取视角的中心。
[0005]现有的影像撷取器是分别生产各个光学元件后，再分别固定至各光源前方或所需位置。由于为能投射出较大范围以能快速读取范围内的条码信息，或能发出较高亮度光源以利在户外使用，多会组设多个发光元件。而在每一个发光元件前亦再设置相对应的光学元件，因而增加光学元件的数量，并使得组装工序更为繁复。
[0006]另外，为使条码扫描器中的影像撷取器能尽可能微型化以适用于各种电子装置，如手机、PDA等，光学元件的大小亦需跟着最小化。因此，亦提升了设置、定位各光学元件的难度，并有可能使得良率降低。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提出一种影像撷取器的光学组件，包括:一基板以及二光学透镜。基板具有一穿孔、一凹槽与相对的二长侧边。穿孔位于二长侧边之间，凹槽自基板的其中一表面朝另一表面凹设而凸出于另一表面，且凹槽位于其中一长侧边的一端。二光学透镜则是分别凸设于基板的另一表面，且位于基板的另一长侧边的二端，二光学透镜与基板为一体成型且不可分离的结构。
[0008]另外，本发明亦提出一种影像撷取器，包括:一本体、一第一电路板、一影像撷取镜头、一准直光源、一第二电路板、二发光元件、及上述的光学组件。本体包括一第一通孔及一第二通孔。第一电路板则是固设于本体，影像撷取镜头则是设置于第一通孔中，并电性连接至第一电路板。准直光源设置于第一电路板且对应本体的第二通孔。第二电路板是固设于本体相对于第一电路板的一侧，二发光元件则是设置于第二电路板上。光学组件设置于第二电路板上且固接于本体。光学组件上的二光学透镜会分别对应覆盖二发光元件，凸盖则对应覆盖第二通孔。
[0009]本发明通过将影像撷取器所需使用的光学元件，如发光元件用的光学透镜，直接结合于覆盖于影像撷取器前端的基板上。使光学透镜与基板为一体成型式结构，在制作基板时，亦可同时制成所需的光学透镜，同时减少了制造元件数量、时间及成本。而在组装时，仅需将基板锁固至影像撷取器的本体上，即可完成组装设置前面板及光学元件。因不需要一一进行各光学元件的粘固或设置，可大幅简化组装程序，缩短组装时间。再者，光学元件于成形时即同时完成定位，亦解决了因光学元件设置位置偏移而成为不良品，造成良率降低的问题。
[0010]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1本发明第一实施例光学组件的立体图(一)；
[0012]图2本发明第一实施例光学组件的立体图(二)；
[0013]图3本发明第一实施例影像撷取器的立体图；
[0014]图4本发明第一实施例影像撷取器的分解图；
[0015]图5A至图5C分别为本发明第一实施例各种准直图案的示意图；
[0016]图6本发明第二实施例光学组件的立体图；
[0017]图7本发明第二实施例影像撷取器的立体图；
[0018]图8本发明第三实施例光学组件的立体图；
[0019]图9本发明第三实施例影像撷取器的立体图。其中，附图标记
[0020]10,30,50 光学组件
[0021]11 基板
[0022]111 穿孔
[0023]112 凹槽
[0024]1121 透孔
[0025]113、114 长侧边
[0026]115 第一表面
[0027]116 第二表面
[0028]12 光学透镜
[0029]13 绕射光学元件
[0030]14 螺丝
[0031]20、40、60影像撷取器
[0032]21 本体
[0033]211 第一通孔
[0034]212 第二通孔
[0035]22 第一电路板
[0036]222 感光元件
[0037]23 影像撷取镜头
[0038]24 激光光源
[0039]25 第二电路板
[0040]26 发光元件
[0041]27、28、29 准直图案
[0042]271、281、291 十字
[0043]272、282 大圆点
[0044]283 小圆点
[0045]292 横线
[0046]33 光栅元件
[0047]53 光学扩散元件
[0048]641 发光二极管
[0049]642 光圈元件
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0051]请参阅图1及图2，其分别为本发明第一实施例不同视角的光学组件的立体图。本实施例的光学组件10包括一基板11、二光学透镜12、及一准直光学元件。基板11具有一穿孔111、一凹槽112与相对的二长侧边113、114。穿孔111位于二长侧边113、114之间。凹槽112自基板11的第二表面116朝第一表面115凹设而凸出于第一表面115，且凹槽112位于其中一长侧边的一端。如图1所示，凹槽112位于长侧边113的一端。
[0052]二光学透镜12分别凸设于11基板的第一表面115，且位于基板11的另一长侧边的二端。如图1所示，二光学透镜12位于长侧边114的二端。二光学透镜12与基板11是为一体成型且不可分离的结构，因此在制造基板时，可同时形成二光学透镜12。如此可减少元件数量及制造时间，并同时降低制造成本。
[0053]在本实施例中的准直光学兀件为一绕射光学兀件13设置于凹槽112中，且在凹槽112的中心处具有一透孔1121。在图1中，透孔1121的形状为一圆形，然而其亦可为方形、菱形、椭圆形或不规则形状等，只要能让准直光线透出即可。本实施例中考量到制造上的方便是米用圆形。
[0054]接着请参阅图3及图4，其分别为本发明第一实施例影像撷取器20的立体图及分解图。本实施例的影像撷取器20包括:一本体21、一第一电路板22、一影像撷取镜头23、一准直光源、一第二电路板25、二发光兀件26、上述的光学组件10。本体21包括一第一通孔211及一第二通孔212。如图4所示，第一通孔211位于本体11的中央处，而第二通孔212则可位于第一通孔211左右任一侧。
[0055]第一电路板22固设于本体21的下表面。另外,第一电路板22可包括一感光兀件222，且感光元件222会对应第一通孔211，且会电性连接至第一电路板22。影像撷取镜头23是设置于第一通孔211中。准直光源是设置于第一电路板22且对应第二通孔212。在本实施例中，准直光源为一激光光源24，且会穿设于第二通孔212中。第二电路板25固设于本体21相对于第一电路板22的一侧，即在本体21的上表面。二发光兀件26设置于第二电路板25上，且位于第二电路板25上相对应的二侧边。
[0056]前述的光学组件10则设置于第二电路板25上且固接于本体21。如图3、图4所示，当光学组件10覆盖至第二电路25上时，二光学透镜12会分别对应覆盖二发光元件26，且凹槽112会对应覆盖第二通孔212。且在本实施例中是利用三螺丝14穿过光学组件10及第二电路板25再锁固至本体21，以将光学组件10固接于本体21。
[0057]由于将影像撷取器20所需的光学元件，如发光元件26用的光学透镜12及准直光源用的准直光学元件全部都设置于光学组件10上。因此，仅需将光学组件10锁固至影像撷取器20的本体21上，即完成多个光学元件的组设。且由于各光学元件在制造光学组件10时，已准确设置于所需位置，在组设时不需要另外进行定位，亦可避免光学元件设置位置偏移。因此，可大幅简化组装程序，缩短组装时间，同时解决良率降低的问题。
[0058]接着请参阅图5A、图5B及图5C，其分别为本发明第一实施例的影像撷取器20使用不同的绕射光学元件所形成的准直图案。使用者可根据需求去设计所想形成的准直图案，而进一步去组设相对应的绕射光学元件于本实施例的影像撷取器20中，以提升使用者判断条码可读取范围的准确度。如图5A所示的准直图案27，为中间以一具圆点的十字271代表中心位置，而最大可读取范围的四个角落分别以一大圆点272表示，以示意影像撷取器20的可读取范围。
[0059]而图5B所示的准直图案28，同样是以一具圆点的十字281做为中心位置，但将十字中间的圆点放大，让中点的对位可更为容易。另外，最大可读取范围除四个角落除了有一大圆点282外，各大圆点282间的中间位置亦有一小圆点283，以使可读取范围更为明确。
[0060]另外，亦可如图5C所不的准直图案29,中间仅以一不含圆点的十字291表不中心位置。而最大可读取范围则是在四个角落以一横线292表示，当要读取为方形或矩形的条码时，横线292可较容易判断条码是否有位于可读取位置内或进行调整。
[0061]接着请参阅图6及图7，其分别为本发明第二实施例光学组件及使用该光学组件的影像撷取器的立体图。本实施例的光学组件30与第一实施例相同之处以同样元件符号表示且不再赘述。不同之处在于，本实施例的准直光学元件是为一光栅元件33。在本实施例中，光栅元件33为一二维光栅元件，在其他态样下，亦可使用一维光栅元件，本发明不以此为限。
[0062]光栅元件33是设置于基板11的凹槽112。且光栅元件33可利用紧配、粘固或是一体成型的方式设置于基板11的凹槽112。在本实施例中，光栅元件33与基板11的凹槽112为一体成型且不可分离的结构。其是在射出成型基板11的同时亦形成光栅元件33。如此，可减少各元件的制造及组装时间，以缩短工艺并降低制造成本。
[0063]在其他态样中，亦可在凹槽穿设一矩型孔洞，再将光栅元件33以紧配或粘合的方式置入矩型孔洞中，与基板的凹槽结合。此种方式适用于需要使用结构较细密的光栅元件的情形。因为一般塑胶射出成型无法形成过于细密的结构，因此可通过其他如半导体工艺的方式先制成所需的光栅元件后，再组设至基板的凹槽。再者，此种设置方式亦提供元件替换的灵活性，当要将光栅元件由一维光栅元件更换为二维光栅元件的话，亦仅需进行光栅元件的替换，而不需要重制整个光学组件。
[0064]另外，由于使用光栅元件33做为准直光学元件，其较适合使用激光光源做为准直光源，以使光线能通过光栅元件形成所需准直图样。因此，本实施例的影像撷取元件40亦同第一实施例是使用激光光源24做为准直光源。
[0065]接着请参阅图8及图9，其分别为本发明第三实施例光学组件及使用该光学组件的影像撷取器的立体图。本实施例的光学组件50与第一实施例相同之处以同样的元件符号表不且不再赘述。不同之处在于，本实施例的准直光学兀件是为一光学扩散兀件53。且由图8可见，本实施例的光学扩散元件53与基板11的凹槽112为一体成型且不可分离的结构。在其他态样中，亦可将凹槽穿设一圆形孔洞，再将光学扩散元件以紧配或粘合的方式置入凹槽中与基板结合，并使光学扩散元件的中心位于圆形孔洞处。在本实施例中使用一体成型的方式，可减少各元件的制造及组装时间，以缩短工艺并降低制造成本。
[0066]另外，本实施例的影像撷取器60与第一实施例不同之处在于使用的准直光源包括一发光二极管641及一光圈兀件642。如图9所不,发光二极管641设置于第一电路板22,而光圈兀件642则设置于本体21靠近发光二极管641的一侧，并覆盖第二通孔212。由发光二极管641发出的准直光线通过光圈元件642后，再经过光学扩散元件53后投射出，以表示影像撷取镜头23的可读取范围的中心。
[0067]由上述三个实施例可知，本发明的光学组件，可配合所需使用的准直光源而设置相对应的准直光学元件，以符合使用需求。且无论搭配合何种准直光学元件，皆可设置于本发明的光学组件上，使得影像撷取器所需的光学元件皆在同一个组件上。如此，以减少了制造元件数量、时间及成本，并大幅简化组装程序，缩短组装时间，且亦提供了元件替换的灵活性。
[0068]当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种影像撷取器的光学组件，其特征在于，包括: 一基板，具有一穿孔、一凹槽与相对的二长侧边，该穿孔位于该二长侧边之间，该凹槽自该基板的其中一表面朝另一表面凹设而凸出于该另一表面，且该凹槽位于其中一长侧边的一端；以及 二光学透镜，分别凸设于该基板的该另一表面，且位于该基板的另一长侧边的二端，该二光学透镜与该基板为一体成型且不可分离的结构。
2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，更包含一准直光学元件，设置于该凹槽。
3.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，该准直光学元件为一光栅元件。
4.根据权利要求3所述的光学组件，其特征在于，该光栅元件与该基板为一体成型且不可分离的结构。
5.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，该准直光学元件为一绕射光学元件。
6.根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于，该凹槽的中心处具有一透孔。
7.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，该准直光学元件为一光学扩散元件。
8.根据权利要求7所述的光学组件，其特征在于，该光学扩散元件与该基板为一体成型且不可分离的结构。
9.一种影像撷取器，其特征在于，包括: 一本体，包括一第一通孔及一第二通孔； 一第一电路板，固设于该本体； 一影像撷取镜头，设置于该第一通孔中； 一准直光源，设置于该第一电路板且对应该第二通孔； 一第二电路板，固设于该本体相对于该第一电路板的一侧； 二发光元件，设置于该第二电路板上；及 一如权利要求1至8任意一项所述的光学组件，设置于该第二电路板上且固接于该本体，该二光学透镜分别对应覆盖该二发光元件，该凹槽对应于该第二通孔。
【文档编号】G02B7/02GK104345419SQ201310325593
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】陈怡永, 林品仲, 张永福 申请人:欣技资讯股份有限公司