一种定形导光的光学元件及光学检测用光源的制作方法

本实用新型涉及一种光学元件及一种光学检测用光源，具体而言涉及一种可供自动光学检测(Automatic Optical Inspection,AOI)设备使用的光学元件，以及使用前述光学元件的检测用光源，具有制造效率高，容易组装使用的优点。

背景技术：

目前机器视觉的自动光学检测技术已经获得普遍的应用，为了得到清晰的影像，光学检测设备所使用的LED环形光源是重要的关键零件。

中国第CN202561575U号实用新型专利公开一种光学检测设备用LED光源装置，如所述专利图1至图3所示，多个LED灯3是同轴设置并安装于具有预定斜度的灯板2上。目前灯板的做法是多个LED灯3设置在一长条状的可挠性印刷电路板上，然后以人工方式卷曲并固定所述可挠性印刷电路板使其成为中空的圆锥状，的后灯板2再组装到外罩1上。这样的做法不但相当没有效率，也无法精确控制LED灯的位置，在卷曲的过程当中还可能造成LED灯的损坏，日后维修也相当不方便。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型主要目的是提供一种定形导光的光学元件，以及使用所述光学元件的光学检测用光源，可以自动化生产来取代人工而提高效率。

本实用新型所提供技术方案的定形导光的光学元件，其包含有：一片状本体，围绕一虚拟中心轴，沿着与虚拟中心轴相交且具有预定夹角的一倾斜方向向外延伸，片状本体具有面向虚拟中心轴的一内表面，以及相对于所述内表面的一外表面；以及多个导光柱，围绕虚拟中心轴排列且相互平行的设置于外表面，导光柱具有远离外表面的一受光端，以及位于内表面的一出光端，受光端用来接受多个半导体光源所发射的光线，最后由出光端射出。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体与多个导光柱为一体成型制成。

在本实用新型的一个实施例中，半导体光源的位置是偏心于所对应的导光柱的一中心轴。

在本实用新型的一个实施例中，各受光端具有向外凸且呈弧形剖面的第一透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各出光端具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各第二透镜部的剖面为圆弧形、拋物线形或自由曲线。

在本实用新型的一个实施例中，各出光端具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各第二透镜部的剖面为圆弧形或拋物线形。

在本实用新型的一个实施例中，多个导光柱是等间隔排列，且均平行于虚拟中心轴。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体的横剖面呈锥状。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体围绕虚拟中心轴形成圆环形、椭圆形或方形。

借此，片状本体与导光柱能够一体成型制作完成，生产效率可以大幅提高。而且，半导体光源的摆放位置是偏心于所对应导光柱的中心轴，使从出光端射出的光线产生特定角度范围的偏斜并朝片状本体的虚拟中心轴发射。

在本实用新型的实施例中，受光端具有向外凸且呈弧形剖面的第一透镜部，可以使适应半导体光源的发光角度使光束集中，进而提高导光效果；出光端则具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部，能够用来控制出光的角度。

本实用新型较佳的设计是，第二透镜部的剖面为圆弧形或拋物线形，因此也可以通过调整第二透镜部剖面的圆心或焦点的位置(也就是变动第二透镜部的形状及/或位置)，进而控制出光的角度。

同时，本实用新型提供一种光学检测用光源，包含有一壳体、一印刷电路板位于壳体内部且设置有多个半导体光源，且壳体内设有前述的定形导光的光学元件。同样能达成本实用新型的目的与技术效果。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体与多个导光柱为一体成型制成。

在本实用新型的一个实施例中，半导体光源的位置是偏心于所对应的导光柱的一中心轴。

在本实用新型的一个实施例中，各受光端具有向外凸且呈弧形剖面的第一透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各出光端具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各第二透镜部的剖面为圆弧形、拋物线形或自由曲线。

在本实用新型的一个实施例中，各出光端具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部。

在本实用新型的一个实施例中，各第二透镜部的剖面为圆弧形、拋物线形或自由曲线。

在本实用新型的一个实施例中，多个导光柱是等间隔排列，且均平行于虚拟中心轴。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体的横剖面呈锥状。

在本实用新型的一个实施例中，片状本体围绕虚拟中心轴形成圆环形、椭圆形或方形。

在本实用新型的一个实施例中，印刷电路板是采用玻璃纤维材料作为基材。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型使用导光材料制作一体成形的光学元件，定形的导光柱能够提供良好的导光作用，不需要使用可挠性印刷电路板，也不需要人工进行卷曲，因此能够大幅提升生产效率，并降低成本，也方便日后维修。此外，本实用新型还能够提高技术人员的设计弹性，通过半导体光源设置位置或第二透镜部的设置变更就可以轻易改变光线射出的方向，甚至是沿着虚拟中心轴的不同高度而提供不同的出光角度。

附图说明

图1为本实用新型的剖面示意图；及

图2为本实用新型光学元件的局部放大示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 壳体 20印刷电路板 21 半导体光源

30 光学元件 31片状本体 31A 内表面

31B 外表面 32导光柱 32A 受光端

32B 出光端 L1第一透镜部 L2 第二透镜部

X 虚拟中心轴 C倾斜方向

具体实施方式

后续配合图式以详细介绍本实用新型，请参考图1，本案具体实施例提供一光学检测用光源，包含有一壳体10、一印刷电路板20位于壳体10内部，以及一定形导光的光学元件30设置于壳体10内部。其中，印刷电路板20靠近前述光学元件30的表面设有多个半导体光源21(例如发光二极管或激光二极管)，前述半导体光源21可以通过表面附着技术(SMT)，以自动化方式设置于印刷电路板20。此外，印刷电路板20可以使用玻璃纤维FR4作为基板材料，具有可靠、耐用且成本低廉的优点。

请参考图1与图2，光学元件30是利用导光材质以一体成型方式制成，具有一片状本体31与同轴设置的多个导光柱32。

片状本体31是围绕一虚拟中心轴X，沿着与虚拟中心轴相交且具有预定夹角的一倾斜方向C向外延伸，使片状本体31的横剖面呈锥状，具有面向虚拟中心轴X的一内表面31A，以及相对于内表面31A的一外表面31B。值得一提的是，片状本体31围绕虚拟中心轴X的构型并不拘束于圆环形，也可以构成椭圆形、方形或其他多边形。

多个导光柱32为圆柱形，设置于外表面31B，围绕且平行虚拟中心轴X而等间隔排列，各导光柱32具有远离外表面31B且面向半导体光源21的一受光端32A，以及位于内表面31A的一出光端32B。其中，为了改善收光效率与收敛发光二极管21所发射光线的投射角度，受光端32A与出光端32B均设有球面或非球面透镜；在本实施例中，受光端32A具有向外凸且呈弧形剖面的第一透镜部L1用来接受半导体光源21所发射的光线，提供聚光的作用。出光端32B则具有向外凸且呈弧形剖面的一第二透镜部L2，使光线产生折射。前述半导体光源21所发射的光线将会通过导光柱32的导光作用而最终由出光端32B朝向虚拟中心轴X的方向发射。

值得一提的是，半导体光源21的摆放位置是偏心于导光柱32的中心轴，使从出光端32B射出的光线产生特定角度范围的偏斜。

具体而言，第二透镜部L2的剖面在本实施例为圆弧形，也可以视情况需要而设置为拋物线形或自由曲线(Free Form)。因此，能够让经过导光柱32的光线被有效的朝预定角度折射。换句话说，在第二透镜部L2的剖面形状不变的情况下，本领域技术人员可以通过变动第二透镜部L2圆心(在拋物线形则为焦点)的位置，使出光端32B所射出的光线角度有所变化。当然，变动第二透镜部L2的形状也可以提供调整出光角度的效果。

综上所陈，本实用新型使用导光材料制作一体成形的光学元件，定形的导光柱能够提供良好的导光作用，不需要使用可挠性印刷电路板，也不需要人工进行卷曲，因此能够大幅提升生产效率，并降低成本，也方便日后维修。此外，本实用新型还能够提高技术人员的设计弹性，通过半导体光源设置位置或第二透镜部的设置变更就可以轻易改变光线射出的方向，甚至是沿着虚拟中心轴的不同高度而提供不同的出光角度，这都是现有技术所无法达成的技术效果。前述实施例的第一透镜部与第二透镜部虽然是采用凸透镜，但也可能视情况使用凹透镜的设计，或是不需要设置第一透镜部及/或第二透镜部；换言之，本实用新型的技术核心并不以前述实施例所述为限。