发光模块及其对准、组装方法技术

一种发光模块及其对准、组装方法，该发光模块包含壳座单元、固定在该壳座单元内的发光单元，及透镜单元。该壳座单元具有形成在一侧的开口。该透镜单元相对该发光单元架置在该壳座上且显露在该开口内。借此，组装时，该透镜单元由该开口穿置入该壳座单元，对准时，只须提取该透镜单元的中心位置重合于该发光单元至成像位置的中心位置，就可以完成光学对准，而能大幅提升组装时的精确性与方便性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光模块，特别涉及一种可投射光线的发光模块 及其对准、组装方法。
技术介绍
一般光学输出装置如打印机、复印机等，主要是利用发光模块投 射光线成像于一个感光鼓上，使该感光鼓产生电荷来吸附碳粉，再将 所吸附的碳粉转印至纸张上。而发光模块所使用的光源有激光及发光二极管阵列(light emitting device array)等。相较于传统激光输出装置 而言，发光二极管阵列式输出装置具有体积小、打印速度快且成本低 廉的优点。参阅图1、图2，以一种使用发光二极管阵列为光源的发光模块 1为例，包含壳座单元11、发光单元12及透镜单元13。该壳座单元 ll具有大致呈U型的外壳lll，及沿Z轴方向架置在该外壳lll上的 基座112。该发光单元12沿该Z轴固定设置在该外壳111内，并具 有沿X轴方向排列的多个发光组件121。该透镜单元13嵌置在该基 座112上。借此，当前述发光组件121产生光线时，就可以透过该透 镜单元13聚焦于成像位置2(如前述的感光鼓)。由于该光线成像位置的精确度是决定前述光学输出装置分辨率 的首要关键，因此，该发光单元12与该透镜单元13所需要的对准精 度要求较高，目前是以人工的方式进行微幅调校的动作，以满足成像 品质的需求，称为主动对准(Active Alignment),主要是先将该外壳 111、该基座112与该发光单元12预先组合为一体，然后，以外加电 源驱动前述发光组件121产生光线，再利用电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD)于该成像位置2，观察光线经由该透镜单元13 聚焦投射在该CCD上的光点大小(spot size),最后，在该发光单元12与该CCD位置固定不动的情形下，以人工方式沿六个方向的自由度 (X、 Y、 Z三轴的位移与旋转)调整该发光单元12与该透镜单元13的 相对位置，直到达到最佳光学品质需求时，以封胶将该透镜单元13 固定于该基座112，即完成对准与组装。然而，上述对准与组装方法 具有下列缺点1. 该发光模块l目前只能以人工方式进行三次元的对准，且调整 时高达六个自由度(X、 Y、 Z三轴的位移与旋转)，每一发光模块1的 组装与对准费时约20 25分钟，不但作业相当冗长、耗时且效率不 佳，而不符合经济效益。2. 由于该透镜单元13进行六个自由度的对准时，需要复杂的六 轴控制机构，且在测试时，必须配置可驱动该发光单元12发亮的控 制模块，再加上对测量平台精度与稳定度的高要求，会大幅提升设备 成本，使该发光模块1的成本居高不下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以利用自动化作业进行简化组装、 对准流程的。本专利技术的特征在于该发光模块包含发光单元、壳座单元及透镜 单元。该发光单元具有沿光轴产生光线的至少一个光点，及通过该光 点至成像位置的中心且垂直该光轴的第一中心线。该壳座单元是设置 有该发光单元，并具有形成在一侧且沿该第一中心线延伸的开口。该 透镜单元相对该发光单元架置在该壳座上且显露在该开口内，并具有 通过中心且重合于该第一中心线的第二中心线。本专利技术发光模块的对准方法，包含下列步骤步骤l:沿该光轴 方向提取该发光单元的光点位置，以及预设的成像位置，计算出该光 点到该成像位置的总光程。步骤2:以该总光程的一半，划分出垂直 该光轴的第一中心线。步骤3:沿该光轴方向提取该透镜单元的至少 一第一端点与至少一第二端点，计算出透镜长度。步骤4:以该透镜长度的一半，划分出垂直该光轴的第二中心线。步骤5:组装该透镜 单元与该壳座，且使该第二中心线重合于该第一中心线。本专利技术发光模块的组装方法，包含下列步骤步骤l:将该发光 单元安装在该壳座单元内。步骤2:沿垂直该光轴的方向将该透镜单 元由该壳座单元的开口穿置入该壳座单元内。步骤3:使该透镜单元 的第二中心线重合于该第一中心线，并获得定位。本专利技术的有益效果是能借由侧向组装的方式，及重合该第一、第 二中心线的对准方法，降低设备成本，并提升组装、对准效率。附图说明图1是立体分解图，说明一般使用发光二极管阵列为光源的发光模块；图2是剖视图，说明前述发光模块的组合情形；图3是立体分解图，说明本专利技术发光模块的优选实施例；图4是该优选实施例的组合剖视图5是该优选实施例中总光程距离的示意图6是MTF关系图7是MTF关系图8是该优选实施例MTF关系图9是该优选实施例的对准、组装流程图IO是该优选实施例的第一组装立体图11是该优选实施例前述组装立体图的剖视图12是该优选实施例的第二组装立体图13是该优选实施例的组合立体图。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。参阅图3、图4，本专利技术发光模块的优选实施例包含壳座单元3、发光单元4及透镜单元5。该壳座单元3沿X轴方向延伸，并具有大致呈U形的外壳31、 架置卡合在该外壳31上的基座32、贯穿该外壳31与该基座32 二端 部的二个定位件33，及盖板34。该外壳31具有形成在一侧且该X轴方向延伸的开口 311。该基座32具有相互对合且界定出插槽321 的第一对合件322与第二对合件323,该第二对合件323由该外壳31 的开口 311可拆卸地与该第一对合件322卡合。该盖板34可拆卸地 封闭该外壳31的开口 311。该发光单元4是固定设置在该外壳31内，并具有沿该X轴排列 且可朝Z轴(即光轴)方向发射光线的多数个光点41。前述光点41在 本实施例分别是发光二极管。该透镜单元5插置在该基座32第一、第二对合件322、 323间的 插槽321内，参阅图5，并具有沿该X轴排列的多个柱状透镜51。 前述柱状透镜51具有渐变折射率且可聚焦光线，可以使该发光单元 4入射的光程(物距)LO相当于聚焦后折射至成像位置的光程(像 距)L0。而光线沿Z轴方向通过前述柱状透镜51的距离为透镜长度 Z0，借此，可知前述光点41沿该Z轴方向的总光程距离TC=2LO+Z0。首先，在此必须阐明的是，在本
中，该发光模块投射品 质中最重要的性能指标称为MTF(%)，指数愈高，代表成像品质愈好。 因此，参阅图5并配合图6~图8的MTF(Modulation Transfer Function) 关系图(提取自SLA制造商NSG: NIPPON SHEET GLASS),可以发 现，只要物距(成像位置)改变(如图6)或该透镜单元5与该发光单元4 的相对位置改变(如图7)，则MTF(。/。)指数多个就会急剧下降，也就 是说，现有技术的主动对准(ActiveAlignment)作业，只要稍有偏移， 就会影响MTF(M)指数。然而，参阅图5、图8，若能使1/2 Z0在1/2TC 的位置，则可允许TC在一定的距离内，MTF(e/。)指数都可以维持在 几近稳定的范围值内。以下即针对本专利技术优选实施例的对准方法及组装步骤说明如下步骤6h参阅图9、图10，将该发光单元4安装在该外壳31内， 再将该基座32的第一对合件322卡固在该外壳31上，使该发光单元 4的光点41与该插槽321显露在该外壳31的开口 311内。步骤62:参阅图9、图10及图11，以二电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD，图未示)透过该外壳31的开口 311，沿该Z轴 即光轴方向提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光模块的对准方法，该发光模块包含壳座单元、固定在该壳座单元内的发光单元，及透镜单元，该对准方法包含下列步骤：步骤１：沿光轴方向提取该发光单元的至少一个光点，及以预设的成像位置，计算出该光点到该成像位置的总光程距离；步骤 ２：以该总光程距离的一半，划分出垂直该光轴的第一中心线；步骤３：沿该光轴方向提取该透镜单元的至少一第一端点与至少一第二端点，计算出透镜长度；步骤４：以该透镜长度的一半，划分出垂直该光轴的第二中心线；及步骤５：组装该透 镜单元与该壳座，且使该第二中心线重合于该第一中心线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明哲，
申请(专利权)人：环隆电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]