CN101155241A - 影像感测器的影像传递模组 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种影像感测器的影像传递模组，其中影像感测器包含光源、导光装置与光侦测器。而影像传递模组包含至少一透镜阵列，接收光源照射物体的反射光，并传递至光侦测器。透镜阵列由多个透镜所构成，透镜材料具有相同的折射率。影像传递模组更包含挡板，设置于透镜阵列靠近光侦测器的一端，其中并有多个隔板对应于透镜而设置，用于降低透镜阵列产生的光重迭现象。本发明能降低影像感应器的成本并可增加影像感应器的制作良率。

Description

影像感测器的影像传递模组

技术领域

本发明涉及一种影像感测器的装置，特别是涉及一种其影像传递模组的透镜材质具有相等折射率的特性的影像感测器。

背景技术

接触式影像感测器(Contact Image Sensor，CIS)为扫描器的硬体核心，其作用原理是利用导光管将光源转换为线光源，然后照射于要扫瞄的物体上面，透过影像传递模组，收集物体的反射光并成像一个光侦测器上。

随着半导体光源的进步，目前光源最常使用的即是可发出白光的发光二极体(Light Emitting Diode，LED)。而光侦测器一般则是利用光耦合元件(Charge-Couple Device，CCD)或者为互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)来制作。其中导光管及影像传递模组的设计方式，则是目前接触式影像感测器最重要，也影响成像品质最关键的部份。

一般接触式影像感测器的影像传递模组是由柱状透镜阵列所构成。其中柱状透镜乃利用渐变折射率材料制造，阵列中每一柱状透镜的折射率沿径向会有一定的变化，也就是柱状透镜的折射率在圆心至圆周间将会依循一特定公式作改变，折射率距离圆心的不同位置，将会有不同数值出现。藉此，可在短距离内成像于光侦测器上。

但由于渐变折射率材料规格特殊，成本较一般材料高昂。接触式影像感测器中的导光管、影像传递模组、及光侦测器皆为分离元件，若要取得最佳成像条件，组装上的精密度将是决定产品的品质及良率的重要因素。另外，分离元件也不容易缩小整体成品的体积。

因此改良其中影像传递模组的结构，利用新的材料或设计来降低接触式影像感测器的成本，并缩小体积及提高产品良率，为现今厂商所期盼的愿望与发展目标。

由此可见，上述现有的影像感测器的影像传递模组在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的影像感测器的影像传递模组，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的影像感测器的影像传递模组存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的影像感测器的影像传递模组，能够改进一般现有的影像感测器的影像传递模组，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的影像感测器的影像传递模组存在的缺陷，而提供一种新型的影像感测器的影像传递模组，所要解决的技术问题是使其装置于影像感应器内，降低影像感应器的成本并期望可增加影像感应器的制作良率，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像感测器的影像传递模组，其特征在于该影像感测器包含一光源、一导光装置与一光侦测器，该影像传递模组至少包含：至少一透镜阵列，用以接收该光源照射一物体的反射光，并传递至该光侦测器，其中该透镜阵列由复数个透镜所组成，这些透镜为等折射率材质所构成；以及一挡板，设置于该透镜阵列靠近该光侦测器的一端，其中该挡板具有复数个隔板是对应于这些透镜而设置，用以降低该透镜阵列的光重迭现象。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的影像感测器的影像传递模组，其中所述的透镜为柱状透镜，且沿径向具有相同的折射率。

前述的影像感测器的影像传递模组，其中所述的影像传递模组上更包含一卡勾结构，用以将该影像传递模组固定于该导光装置上。

前述的影像感测器的影像传递模组，其中所述的透镜阵列与该导光装置为相同材质。

前述的影像传递模组，其中所述的影像传递模组与该导光装置为一体成型的光学构件。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像感测器，该影像感测器具有一光源，一光侦测器，及一导光装置，用以将该光源转换为一线光源，照射于一物体上，而该影像感测器的特征在于更包含：一影像传递模组，用以将该物体的反射光传递至该光侦测器上，其中该影像传递模组更包含一第一透镜阵列与一第二透镜阵列，该第一透镜阵列与该第二透镜阵列分别由复数个第一透镜与第二透镜所组成，且该第一透镜阵列及该第二透镜阵与该导光装置为相同材质，其中这些第一透镜与第二透镜的透镜本身具有等折射率的特性。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的影像感测器，其中所述的这些第一透镜与这些第二透镜为柱状透镜，且沿径向具有相同的折射率。

前述的影像感测器，其中所述的第二透镜阵列相对于该第一透镜阵列较靠近于该光侦测器。

前述的影像感测器，其中所述的这些第一透镜靠近于该光侦测器的一面为一平面，靠近于该物体的一面，具有一第一曲率半径。

前述的影像感测器，其中所述的这些第二透镜靠近于该物体的一面具有一第二曲率半径，靠近于该光侦测器的一面，具有一第三曲率半径。

前述的影像感测器，其中所述的影像传递模组更包含一挡板，具有一第一隔板结构与一第二隔板结构，分别设置于该第一透镜阵列与该第二透镜阵列靠近该光侦测器的一端，其中该第一隔板结构与该第二隔板结构具有复数个隔板是分别对应于这些第一透镜与第二透镜而设置，用以降低该影像传递模组的光重迭现象。

前述的影像感测器，其中所述的影像传递模组上更包含一卡勾结构，用以将该透镜阵列固定于该导光装置上。

前述的影像感测器，其中所述的影像传递模组与该导光装置为一体成型的光学构件。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：

为了达到上述目的，本发明提供了一种改良的影像传递模组，用于影像感测器。此影像传递模组包含至少一透镜阵列，用以接收光源照射物体的反射光，并成像于光侦测器上，其中该透镜阵列中包含复数个透镜，沿径向具有相同的折射率，此外更包含一个挡板，设置于该透镜阵列靠近该光侦测器的一端，其中该挡板具有复数个隔板结构是对应于这些透镜而设置，用以降低该透镜阵列的光重迭现象。

因此本发明的影像感测器包含了一个光源、光侦测器、导光装置、以及一个影像传递模组。导光装置，用以将该点光源转换为一线光源，照射于一物体上。影像传递模组，则将物体的反射光传递至光侦测器上，其中影像传递模组更包含第一透镜阵列与第二透镜阵列，第一透镜阵列与第二透镜阵列分别包含复数个第一透镜及第二透镜，各透镜沿径向具有相同的折射率，并与导光装置为相同材质。

此外，影像传递模组，更包含一个挡板，具有第一隔板结构与第二隔板结构，分别设置于第一透镜阵列与第二透镜阵列靠近光侦测器的一端。其中第一隔板结构与第二隔板结构具有复数个隔板，分别对应透镜阵列的透镜而设置，用以降低影像传递模组的光重迭现象。

借由上述技术方案，本发明影像感测器的影像传递模组至少具有下列优点：由于各透镜在所使用的材质具有等折射率的特性，因此，不需要使用渐变折射率材料，可提高材料的选择性，并降低成本。在实施例中，各透镜阵列中的透镜材质都与导光装置为相同材质，可将导光装置与透镜阵列于同一制程中制作，藉此将导光装置与透镜阵列合而为一光学构件，藉以降低了组装过程中的复杂度，增加产品的品质及良率。

综上所述，本发明是有关一种影像感测器的影像传递模组，其中影像感测器包含光源、导光装置与光侦测器。而影像传递模组包含至少一透镜阵列，接收光源照射物体的反射光，并传递至光侦测器。透镜阵列由多个透镜所构成，透镜材料具有相同的折射率。影像传递模组更包含挡板，设置于透镜阵列靠近光侦测器的一端，其中并有多个隔板对应于透镜而设置，用于降低透镜阵列产生的光重迭现象。本发明能降低影像感应器的成本并可增加影像感应器的制作良率。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的影像感测器的影像传递模组具有增进的多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明实施例的一种影像传递模组的透镜阵列示意图。

图2是依照本发明实施例的一种影像传递模组作用示意图。

图3是依本发明实施例中光重迭现象示意图。

图4是本发明实施例中影像传递模组的挡板示意图。

图5是本发明实施例中影像传递模组的示意图。

图6是本发明实施例中影像传递模组与导光板结合方式示意图。

图7是本发明实施例中影像传递模组与导光板结合的另一方式示意图。

102：第一透镜阵列    104：第二透镜阵列

106：第一透镜        108：第二透镜

202：物体            204：光侦测器

206：反射光          208：平面

210至214：曲面       302：物体

304：第一透镜阵列           306：第二透镜阵列

308：光侦测器               310：干扰成像光线

312：成像光线               400：挡板

402：隔板                   404：第一隔板结构

406：第二隔板结构           502：物体

504：第一透镜阵列           506：第二透镜阵列

508：光侦测器               510：第一隔板结构

512：第二隔板结构           514：成像光线

516：干扰成像光线           518至520：隔板

602：导光板                 604：影像传递模组

606：卡勾结构               702：物体

704：导光板                 706：光源

708：影像传递模组           710：感光元件

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的影像感测器的影像传递模组其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明的特点在于利用等折射率材质的透镜组成阵列来作为影像感测器的影像传递模组，并利用一挡板降低光重迭现象(cross-talk)。影像感测器可为接触式影像感测器或者其他相同性质的装置。且实施例中其材料与导光装置的材料相同，因此可与导光装置于同一制程中成型，达到降低接触式影像感应器的成本并增加制作良率。在不限制本发明的精神及应用范围之下，熟悉此领域技艺者，了解本发明的精神后，当可修改本发明的应用范围，以满足各种应用上的需求。并可更改使用材料及各项参数，来符合成本及设计上所需。

影像感测器包含了光源、导光装置、光侦测器、及一个影像传递模组。光源透过导光装置转为线光源，照射于物体上，物体的反射光透过影像传递模组成像于光感测器。通常物体为纸张或是相片等平面文件。此影像传递模组包含至少一透镜阵列，接收光源照射物体的反射光，并将其传递至影像感测器上的光感测器。透镜阵列由复数个透镜所构成。这些透镜材质具有等折射率特性，并配合其中透镜的各个设计参数，可将物体的影像正确地投射至光感测器上。

由于各个透镜间可能会有光重迭现象，导致成像品质不佳，因此影像传递模组中更设计一个挡板，将其设置于透镜阵列靠近光侦测器的一端。挡板内有复数个隔板，对应于透镜阵列中的各个透镜设置，藉以降低光重迭现象。

为了更清楚影像传递模组的用途，故以下将列举一实施例来说明。实施例中，将影像传递模组应用于接触式影像感应器，在本实施例中，导光装置为一导光板，其他实施例中，也可为导光管或者其他导光元件的设计，仅需符合本发明实施例的特征即可。请参阅图1，此图为本实施例的一种影像传递模组的透镜阵列示意图。此透镜阵列包含第一透镜阵列102及第二透镜阵列104。第一透镜阵列102与第二透镜阵列104分别由复数个第一透镜106、及第二透镜108所构成，且第一透镜阵列102跟第二透镜阵列104所使用的材料与导光板相同。而其中的第一透镜106与第二透镜108由等折射率材质所构成。换句话说，第一透镜106与第二透镜108沿径向均具有相同的折射率。

请参阅图2，其是绘示依照本实施例的影像传递模组作用示意图。为了清楚表达，图中第一透镜阵列102与第二透镜阵列104仅以单一透镜表现的。第一透镜阵列102与第二透镜阵列104设置于物体202及光感测器204之间。由图中可知，第二透镜阵列104相对于第一透镜阵列102较靠近于光侦测器204。光源(图中未表示)照射物体202的反射光206经过第一透镜阵列102收集后，得到倒立缩小的影像。再经由第二透镜阵列104的传递，即可在光感测器204得到物体的正立实像。

第一透镜阵列102与第二透镜阵列104皆与导光板(图中未表示)为相同材质，常见的导光板为塑胶材质，像是PMMA(Polymethyl Methacrylate)等，因此本实施例中透镜阵列102、104可为PMMA所构成。当然，在其他实施例中，导光装置的材质也可有多种变化；因此导光装置及透镜阵列的材质在其他实施例中可为具有与本实施例相同特征的塑胶材质，并不仅局限于PMMA。

为了得到良好的成像效果，在本实施例中，各透镜阵列102、104中的透镜为柱状透镜，第一透镜阵列102的第一透镜在靠近光侦测器204的一面为一平面208，靠近物体202的一面为曲面210，其具有一个第一曲率半径。第二透镜阵列104的第二透镜在靠近物体202的一面为曲面212，其具有一第二曲率半径，靠近光侦测器204的一面也为一曲面214，具有一第三曲率半径。实施例中第一曲率半径为0.548，第二曲率半径为0.24，第三曲率半径为-0.196。第一透镜阵列102与第二透镜阵列104的高度皆为1毫米，面210距离物体202的距离约为2.74毫米，面208与面212间隔约1.21毫米，面214离光侦测器204的距离则约为0.87毫米。

透过上述第一透镜阵列与第二透镜阵列的设计，藉以让影像感测器的光源所照射的物体可成像于光侦测器上，各参数可依照不同产品特性而有不同的改变。虽然此设计可达成利用影像传递模组，将物体的反射光收集并成像于光侦测器上的功效，惟，各透镜间可能产生光重迭现象(cross-talk)，导致接收到许多不必要的散射光，并将其传递至光侦测器的上，降低成像品质。

请参阅图3，为实施例中光重迭现象示意图。第一透镜阵列304与第二透镜阵列306设置于物体302与光侦测器308的间。当光源照射于物体302上的后，物体302的反射光理论上将向各方向传递。而透镜阵列304、306最佳成像条件为仅收集成像光线312，成像于光侦测器上。但实际上干扰成像光线310也会同时被透镜阵列304、306所收集，而降低整个成像品质。

本实施例的影像传递模组利用一挡板的设计，藉以提高整体成像品质。请参阅图4，图4为影像传递模组的挡板400示意图。挡板400拥有第一隔板结构404、第二隔板结构406。第一隔板结构404与第二隔板结构406内分别有复数个隔板402。各个隔板402的位置是对应于透镜阵列的透镜而设置。

而隔板400装置于透镜阵列中，形成影像传递模组的示意图为第5图。第5图中，物体502与光侦测器508之间，有着第一透镜阵列504、第二透镜阵列506、第一隔板结构510、与第二隔板结构512所组成的影像传递模组。第一隔板结构510设置于第一透镜阵列504靠近光侦测器508的一侧，且第一隔板结构510内部的隔板518是对应于第一透镜阵列504内部的透镜位置而设置。而第二隔板结构512设置于第二透镜阵列506靠近光侦测器508的一侧，且第二隔板结构512内部的隔板520是对应于第二透镜阵列506内部的透镜位置而设置。

换句话说，隔板结构510、512内部的隔板518，520都设置于同一透镜阵列504、506靠近光侦测器508的一侧，并位于各透镜间的间隔位置，藉以降低各个透镜所接收到的干扰成像光线516，进入第二透镜阵列506或光侦测器508的机率。让光侦测器508可以收集到成像光线514，避免干扰成像光线516所形成的光重迭现象(cross-talk)。

由于本发明的实施例的影像传递模组乃利用PMMA形成透镜阵列，请参阅图6，透过塑胶材质的高可塑性，也可在影像传递模组604上设计一卡勾结构606，将影像传递模组604卡勾固定于导光板602之上，藉以达成将影像传递模组604与导光板602结合的目的。

当然，欲达到结合两者的设计，并不仅只上述的方法，请参阅图7，由于影像传递模组708与导光板704为相同的塑胶材料，所以可以在制程中一次制作，成为一体成型的光学构件，再搭配光源706以及光侦测器710，即可成为接触视影像感测器，用来扫瞄物体702。此外，也可利用黏合或其他结合方式来将透镜阵列与导光板设计成单一光学构件。

而本发明的实施例，除了适用于影像感侧器之外，也可应用于指纹辨识器、照明模组、或感测模组之上。

由上述可知本发明中影像传递模组的各个透镜沿径向的折射率不变，在材料选择上有较大弹性，降低整体成本。并由较佳实施例可知，实施例中影像传递模组的内部透镜阵列，利用与导光装置相同材料制作，可轻易将影像传递模组与导光装置设计为单一光学构件，藉此降低组装过程中的复杂度，增加产品的品质及良率。此外，利用挡板来降低光重迭现象，让影像感测器在低成本下，即可获得高成像品质的功效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种影像感测器的影像传递模组，其特征在于该影像感测器包含一光源、一导光装置与一光侦测器，该影像传递模组至少包含：

至少一透镜阵列，用以接收该光源照射一物体的反射光，并传递至该光侦测器，其中该透镜阵列由复数个透镜所组成，这些透镜为等折射率材质所构成；以及

一挡板，设置于该透镜阵列靠近该光侦测器的一端，其中该挡板具有复数个隔板是对应于这些透镜而设置，用以降低该透镜阵列的光重迭现象。

2.根据权利要求1所述的影像感测器的影像传递模组，其特征在于其中所述的透镜为柱状透镜，且沿径向具有相同的折射率。

3.根据权利要求1所述的影像感测器的影像传递模组，其特征在于其中所述的影像传递模组上更包含一卡勾结构，用以将该影像传递模组固定于该导光装置上。

4.根据权利要求1所述的影像感测器的影像传递模组，其特征在于其中所述的透镜阵列与该导光装置为相同材质。

5.根据权利要求1所述的影像感测器的影像传递模组，其特征在于其中所述的影像传递模组与该导光装置为一体成型的光学构件。

6.一种影像感测器，该影像感测器具有一光源，一光侦测器，及一导光装置，用以将该光源转换为一线光源，照射于一物体上，而该影像感测器的特征在于更包含：

一影像传递模组，用以将该物体的反射光传递至该光侦测器上，其中该影像传递模组更包含一第一透镜阵列与一第二透镜阵列，该第一透镜阵列与该第二透镜阵列分别由复数个第一透镜与第二透镜所组成，且该第一透镜阵列及该第二透镜阵与该导光装置为相同材质，其中这些第一透镜与第二透镜的透镜本身具有等折射率的特性。

7.根据权利要求6所述的影像感测器，其特征在于其中所述的这些第一透镜与这些第二透镜为柱状透镜，且沿径向具有相同的折射率。

8.根据权利要求6所述的影像感测器，其特征在于其中所述的第二透镜阵列相对于该第一透镜阵列较靠近于该光侦测器。

9.根据权利要求8所述的影像感测器，其特征在于其中所述的这些第一透镜靠近于该光侦测器的一面为一平面，靠近于该物体的一面，具有一第一曲率半径。

10.根据权利要求9所述的影像感测器，其特征在于其中所述的这些第二透镜靠近于该物体的一面具有一第二曲率半径，靠近于该光侦测器的一面，具有一第三曲率半径。

11.根据权利要求6所述的影像感测器，其特征在于其中所述的影像传递模组更包含一挡板，具有一第一隔板结构与一第二隔板结构，分别设置于该第一透镜阵列与该第二透镜阵列靠近该光侦测器的一端，其中该第一隔板结构与该第二隔板结构具有复数个隔板系分别对应于这些第一透镜与第二透镜而设置，用以降低该影像传递模组的光重迭现象。

12.根据权利要求6所述的影像感测器，其特征在于其中所述的影像传递模组上更包含一卡勾结构，用以将该透镜阵列固定于该导光装置上。

13.根据权利要求6所述的影像感测器，其特征在于其中所述的影像传递模组与该导光装置为一体成型的光学构件。

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