專利名稱：影像感測器的影像傳遞模組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種影像感測器的裝置，特別是涉及一種其影像傳遞模組 的透鏡材質具有相等折射率的特性的影像感測器。
背景技術：
接觸式影像感測器(Contact Image Sensor, CIS)為掃描器的石更體核心， 其作用原理是利用導光管將光源轉換為線光源，然后照射于要掃瞄的物體 上面，透過影像傳遞模組，收集物體的反射光并成像一個光偵測器上。隨著半導體光源的進步，目前光源最常使用的即是可發出白光的發光 二極體(Light Emitting Diode, LED)。而光偵測器一般則是利用光耦合元 件(Charge-Couple Devh:e， CCD)或者為互補性氧化金屬半導體 (Complementary Meta卜Oxide Semiconductor, CM0S)來制作。其中導光管 及影像傳遞模組的設計方式，則是目前接觸式影像感測器最重要，也影響 成像品質最關鍵的部份。一般接觸式影像感測器的影像傳遞模組是由柱狀透鏡陣列所構成。其 中柱狀透鏡乃利用漸變折射率材料制造，陣列中每一柱狀透鏡的折射率沿 徑向會有一定的變化，也就是柱狀透鏡的折射率在圓心至圓周間將會依循 一特定公式作改變，折射率距離圓心的不同位置，將會有不同數值出現。 藉此，可在短距離內成像于光偵測器上。但由于漸變折射率材料規格特殊，成本較一般材料高昂。接觸式影像 感測器中的導光管、影像傳遞模組、及光偵測器皆為分離元件，若要取得 最佳成像條件，組裝上的精密度將是決定產品的品質及良率的重要因素。 另外，分離元件也不容易縮小整體成品的體積。因此改良其中影像傳遞模組的結構，利用新的材料或設計來降低接觸 式影像感測器的成本，并縮小體積及提高產品良率，為現今廠商所期盼的 愿望與發展目標。由此可見，上述現有的影像感測器的影像傳遞模組在結構與使用上，顯 然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問 題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的 設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯 然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型的影像感測器的 影像傳遞模組，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。有鑒于上述現有的影像感測器的影像傳遞模組存在的缺陷，本發明人 基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理 的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型的影^象感測器的影〗象傳遞 模組，能夠改進一般現有的影像感測器的影像傳遞模組，使其更具有實用 性。經過不斷的研究、設計，并經過反復試作樣品及改進后，終于創設出 確具實用價值的本發明。發明內容本發明的主要目的在于，克服現有的影像感測器的影像傳遞模組存在 的缺陷，而提供一種新型的影像感測器的影像傳遞模組，所要解決的技術 問題是使其裝置于影像感應器內，降低影像感應器的成本并期望可增加影 像感應器的制作良率，從而更加適于實用。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據 本發明提出的一種影像感測器的影像傳遞模組，其特征在于該影像感測器包含一光源、 一導光裝置與一光偵測器，該影像傳遞模組至少包含至少 一透鏡陣列，用以接收該光源照射一物體的反射光,并傳遞至該光偵測器，其 中該透鏡陣列由復數個透鏡所組成，這些透鏡為等折射率材質所構成；以 及一擋板，設置于該透鏡陣列靠近該光偵測器的一端，其中該擋板具有復 數個隔板是對應于這些透鏡而設置，用以降低該透鏡陣列的光重迭現象。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的影像感測器的影像傳遞模組，其中所述的透鏡為柱狀透鏡，且 沿徑向具有相同的折射率。前述的影像感測器的影像傳遞模組，其中所述的影像傳遞模組上更包 含一卡勾結構，用以將該影像傳遞模組固定于該導光裝置上。前述的影像感測器的影像傳遞模組，其中所述的透鏡陣列與該導光裝 置為相同材質。前述的影像傳遞模組，其中所述的影像傳遞模組與該導光裝置為一體成型的光學構件。本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本 發明提出的一種影像感測器，該影像感測器具有一光源， 一光偵測器，及 一導光裝置，用以將該光源轉換為一線光源，照射于一物體上，而該影像 感測器的特征在于更包含 一影像傳遞模組，用以將該物體的反射光傳遞 至該光偵測器上，其中該影像傳遞模組更包含一第一透鏡陣列與一第二透 鏡陣列，該第 一透鏡陣列與該第二透鏡陣列分別由復數個第 一透鏡與第二透 鏡所組成，且該第一透鏡陣列及該第二透鏡陣與該導光裝置為相同材質,其
中這些第一透鏡與第二透鏡的透鏡本身具有等折射率的特性。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的影像感測器，其中所述的這些第 一透鏡與這些第二透鏡為柱狀 透鏡，且沿徑向具有相同的折射率。前述的影像感測器，其中所述的第二透鏡陣列相對于該第一透鏡陣列 較靠近于該光偵測器。前述的影像感測器，其中所述的這些第 一透鏡靠近于該光偵測器的一 面為一平面，靠近于該物體的一面，具有一第一曲率半徑。前述的影像感測器，其中所述的這些第二透鏡靠近于該物體的一面具 有一第二曲率半徑，靠近于該光偵測器的一面，具有一第三曲率半徑。前述的影像感測器，其中所述的影像傳遞模組更包含一擋板，具有一 第一隔板結構與一第二隔板結構，分別設置于該第一透鏡陣列與該第二透 鏡陣列靠近該光偵測器的 一端，其中該第 一 隔板結構與該第二隔板結構具 有復數個隔板是分別對應于這些第 一透鏡與第二透鏡而設置，用以降低該 影像傳遞^t組的光重迭現象。前述的影像感測器，其中所述的影像傳遞^^莫組上更包含一卡勾結構,用 以將該透鏡陣列固定于該導光裝置上。前述的影像感測器，其中所述的影像傳遞模組與該導光裝置為一體成 型的光學構件。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明的主要技術內容如下為了達到上述目的，本發明提供了一種改良的影像傳遞模組，用于影 像感測器。此影像傳遞模組包含至少一透鏡陣列，用以接收光源照射物體 的反射光，并成像于光偵測器上，其中該透鏡陣列中包含復數個透鏡，沿 徑向具有相同的折射率，此外更包含一個擋板，設置于該透鏡陣列靠近該 光偵測器的一端，其中該擋板具有復數個隔板結構是對應于這些透鏡而設 置，用以降低該透鏡陣列的光重迭現象。因此本發明的影像感測器包含了一個光源、光偵測器、導光裝置、以 及一個影像傳遞模組。導光裝置，用以將該點光源轉換為一線光源，照射 于一物體上。影像傳遞模組，則將物體的反射光傳遞至光偵測器上，其中 影像傳遞模組更包含第一透鏡陣列與第二透鏡陣列，第一透鏡陣列與第二 透鏡陣列分別包含復數個第一透鏡及第二透鏡，各透鏡沿徑向具有相同的 折射率，并與導光裝置為相同材質。此外，影像傳遞模組，更包含一個擋板，具有第一隔板結構與第二隔 板結構，分別設置于第 一透鏡陣列與第二透鏡陣列靠近光偵測器的一端。 其中第 一隔板結構與第二隔板結構具有復數個隔板，分別對應透鏡陣列的 透鏡而設置，用以降〗氐影像傳遞才莫組的光重迭現象。借由上述技術方案，本發明影像感測器的影像傳遞模組至少具有下列優點由于各透鏡在所使用的材質具有等折射率的特性，因此，不需要使用漸變折射率材料，可提高材料的選擇性，并降低成本。在實施例中，各 透鏡陣列中的透鏡材質都與導光裝置為相同材質，可將導光裝置與透鏡陣 列于同一制程中制作，藉此將導光裝置與透鏡陣列合而為一光學構件，藉 以降低了組裝過程中的復雜度，增加產品的品質及良率。綜上所述，本發明是有關一種影像感測器的影像傳遞模組，其中影像 感測器包含光源、導光裝置與光偵測器。而影像傳遞模組包含至少一透鏡 陣列，接收光源照射物體的反射光，并傳遞至光偵測器。透鏡陣列由多個 透鏡所構成，透鏡材料具有相同的折射率。影像傳遞模組更包含擋板,設置 于透鏡陣列靠近光偵測器的一端,其中并有多個隔板對應于透鏡而設置,用 于降低透鏡陣列產生的光重迭現象。本發明能降低影像感應器的成本并可 增加影像感應器的制作良率。本發明具有上述諸多優點及實用價值，其不 論在產品結構或功能上皆有較大的改進，在技術上有顯著的進步，并產生 了好用及實用的效果，且較現有的影像感測器的影像傳遞模組具有增進的 多項功效,從而更加適于實用,并具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進 步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和 其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。附圖 說明

圖1是依照本發明實施例的一種影像傳遞模組的透鏡陣列示意圖。圖2是依照本發明實施例的一種影像傳遞模組作用示意圖。圖3是依本發明實施例中光重迭現象示意圖。圖4是本發明實施例中影像傳遞模組的擋板示意圖。圖5是本發明實施例中影像傳遞模組的示意圖。圖6是本發明實施例中影像傳遞模組與導光板結合方式示意圖。圖7是本發明實施例中影像傳遞模組與導光板結合的另 一方式示意圖。102:第一透鏡陣列104第二透鏡陣列106:第一透鏡108第二透鏡202:物體204光偵測器206:反射光208平面210至214:曲面302物體 304第一透鏡陣列306第二透4竟陣列308光偵測器310干擾成像光線312成像光線楊擋板402隔板404第一隔板結構406第二隔板結構502物體504第一透鏡陣列506第二透鏡陣列508光偵測器510第一隔板結構512第二隔板結構514成像光線516干擾成像光線518至520:隔板602導光板604影像傳遞模組606卡勾結構702物體704導光板706光源708影像傳遞模組710感光元件具體實施方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所釆取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的影像感測器的影像傳 遞模組其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。本發明的特點在于利用等折射率材質的透鏡組成陣列來作為影像感測器的影像傳遞模組，并利用 一擋板降低光重迭現象(cross-talk)。影像感 測器可為接觸式影像感測器或者其他相同性質的裝置。且實施例中其材料 與導光裝置的材料相同，因此可與導光裝置于同一制程中成型，達到降低 接觸式影像感應器的成本并增加制作良率。在不限制本發明的精神及應用 范圍之下，熟悉此領域技藝者，了解本發明的精神后，當可修改本發明的 應用范圍，以滿足各種應用上的需求。并可更改使用材料及各項參數，來 符合成本及設計上所需。影像感測器包含了光源、導光裝置、光偵測器、及一個影像傳遞模組。 光源透過導光裝置轉為線光源，照射于物體上，物體的反射光透過影像傳 遞模組成像于光感測器。通常物體為紙張或是相片等平面文件。此影像傳 遞模組包含至少一透鏡陣列，接收光源照射物體的反射光，并將其傳遞至 影像感測器上的光感測器。透鏡陣列由復數個透鏡所構成。這些透鏡材質 具有等折射率特性，并配合其中透鏡的各個設計參數，可將物體的影像正 確地投射至光感測器上。由于各個透鏡間可能會有光重迭現象，導致成像品質不佳，因此影像 傳遞模組中更設計一個擋板，將其設置于透鏡陣列靠近光偵測器的一端。 擋板內有復數個隔板，對應于透鏡陣列中的各個透鏡設置，藉以降低光重
迭現象。為了更清楚影像傳遞模組的用途，故以下將列舉一實施例來說明。實 施例中，將影像傳遞模組應用于接觸式影像感應器，在本實施例中，導光 裝置為一導光板，其他實施例中,也可為導光管或者其他導光元件的設計，僅 需符合本發明實施例的特征即可。請參閱圖1，此圖為本實施例的一種影像傳遞模組的透鏡陣列示意圖。此透鏡陣列包含第一透鏡陣列102及第二透 鏡陣列104。第一透鏡陣列102與第二透鏡陣列104分別由復數個第一透鏡 106、及第二透鏡108所構成，且第一透鏡陣列102跟第二透鏡陣列104所 使用的材料與導光板相同。而其中的第一透鏡106與第二透鏡108由等折 射率材質所構成。換句話說，第一透鏡106與第二透^: 108沿徑向均具有 相同的折射率。請參閱圖2,其是繪示依照本實施例的影像傳遞模組作用示意圖。為了 清楚表達，圖中第一透鏡陣列102與第二透鏡陣列104僅以單一透鏡表現 的。第一透鏡陣列102與第二透鏡陣列104設置于物體202及光感測器204 之間。由圖中可知，第二透鏡陣列104相對于第一透鏡陣列102較靠近于 光偵測器204。光源(圖中未表示)照射物體202的反射光206經過第一透 鏡陣列102收集后，得到倒立縮小的影像。再經由第二透鏡陣列104的傳 遞，即可在光感測器204得到物體的正立實像。第一透鏡陣列102與第二透鏡陣列104皆與導光板(圖中未表示)為相 同材質，常見的導光板為塑膠材質，像是PMMA(Polymethyl Methacrylate) 等，因此本實施例中透鏡陣列102、 104可為P固A所構成。當然，在其他 實,例中，t，裝置，材f也可有《種變化、因此導光裝置及透，陣列的限于PMMA。為了得到良好的成像效果，在本實施例中，各透鏡陣列102、 104中的 透鏡為柱狀透鏡，第一透鏡陣列102的第一透鏡在靠近光偵測器204的一 面為一平面208,靠近物體202的一面為曲面210,其具有一個第一曲率半 徑。第二透鏡陣列104的第二透鏡在靠近物體202的一面為曲面212，其具 有一第二曲率半徑，靠近光偵測器204的一面也為一曲面214，具有一第三 曲率半徑。實施例中第一曲率半徑為0.548,第二曲率半徑為0.24，第三 曲率半徑為-0. 196。第一透鏡陣列102與第二透鏡陣列104的高度皆為1 毫米，面210距離物體202的距離約為2.74毫米，面208與面212間隔約 1. 21毫米，面214離光偵測器204的距離則約為0. 87毫米。透過上述第一透鏡陣列與第二透鏡陣列的設計，藉以讓影像感測器的 光源所照射的物體可成像于光偵測器上，各參數可依照不同產品特性而有 不同的改變。雖然此設計可達成利用影像傳遞模組，將物體的反射光收集
并成像于光偵測器上的功效，惟，各透鏡間可能產生光重迭現象(cross-talk),導致接收到許多不必要的散射光，并將其傳遞至光偵測器 的上，降低成像品質。請參閱圖3,為實施例中光重迭現象示意圖。第一透鏡陣列304與第二 透鏡陣列306設置于物體302與光偵測器308的間。當光源照射于物體302 上的后，物體302的反射光理論上將向各方向傳遞。而透鏡陣列304、 306 最佳成像條件為僅收集成像光線312,成像于光偵測器上。但實際上干擾成 像光線310也會同時被透鏡陣列304、 306所收集，而降低整個成像品質。本實施例的影像傳遞模組利用一擋板的設計，藉以提高整體成像品質。 請參閱圖4,圖4為影像傳遞模組的擋板400示意圖。擋板400擁有第一隔 板結構404、第二隔板結構406。第一隔板結構404與第二隔板結構406內 分別有復數個隔板402。各個隔板402的位置是對應于透鏡陣列的透鏡而設 置。而隔板400裝置于透鏡陣列中，形成影像傳遞才莫組的示意圖為第5圖。 第5圖中，物體502與光偵測器508之間，有著第一透鏡陣列504、第二透 鏡陣列506、第一隔板結構510、與第二隔板結構512所組成的影像傳遞模 組。第一隔板結構510設置于第一透鏡陣列504靠近光偵測器508的一側， 且第一隔板結構510內部的隔板518是對應于第一透鏡陣列504內部的透 鏡位置而設置。而第二隔板結構512設置于第二透鏡陣列506靠近光偵測 器508的一側，且第二隔板結構512內部的隔板520是對應于第二透鏡陣 列506內部的透鏡位置而設置。換句話i兌，隔;f反結構510、 512內部的隔+反518， 520都i殳置于同一透 鏡陣列504、 506靠近光偵測器508的一側，并位于各透鏡間的間隔位置,藉 以降低各個透鏡所接收到的干擾成像光線516，進入第二透鏡陣列506或光 偵測器508的機率。讓光偵測器508可以收集到成像光線514,避免干擾成 像光線516所形成的光重迭現象(cross-talk)。由于本發明的實施例的影像傳遞模組乃利用P固A形成透鏡陣列，請參 閱圖6,透過塑膠材質的高可塑性，也可在影像傳遞模組604上設計一卡勾 結構606,將影像傳遞模組604卡勾固定于導光板602之上，藉以達成將影 像傳遞模組604與導光板602結合的目的。當然，欲達到結合兩者的設計，并不僅只上述的方法，請參閱圖7，由 于影像傳遞模組708與導光板704為相同的塑膠材料，所以可以在制程中 一次制作，成為一體成型的光學構件,再搭配光源706以及光偵測器710，即 可成為接觸視影像感測器，用來掃瞄物體702。此外，也可利用私合或其他 結合方式來將透鏡陣列與導光板設計成單一光學構件。而本發明的實施例，除了適用于影像感側器之外，也可應用于指紋辨 識器、照明才莫lfL、或感測才莫組之上。由上述可知本發明中影像傳遞模組的各個透鏡沿徑向的折射率不變， 在材料選擇上有較大彈性，降低整體成本。并由較佳實施例可知，實施例 中影像傳遞模組的內部透鏡陣列，利用與導光裝置相同材料制作，可輕易 將影像傳遞模組與導光裝置設計為單一光學構件，藉此降低組裝過程中的 復雜度，增加產品的品質及良率。此外，利用擋板來降低光重迭現象，讓 影像感測器在低成本下，即可獲得高成像品質的功效。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式 上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發 明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利 用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍 內。
權利要求
1、一種影像感測器的影像傳遞模組，其特征在于該影像感測器包含一光源、一導光裝置與一光偵測器，該影像傳遞模組至少包含至少一透鏡陣列，用以接收該光源照射一物體的反射光，并傳遞至該光偵測器，其中該透鏡陣列由復數個透鏡所組成，這些透鏡為等折射率材質所構成；以及一擋板，設置于該透鏡陣列靠近該光偵測器的一端，其中該擋板具有復數個隔板是對應于這些透鏡而設置，用以降低該透鏡陣列的光重迭現象。
2、 根據權利要求1所述的影像感測器的影像傳遞模組，其特征在于其 中所述的透鏡為柱狀透鏡，且沿徑向具有相同的折射率。
3、 根據權利要求1所述的影像感測器的影像傳遞;f莫組，其特征在于其 中所述的影像傳遞模組上更包含一卡勾結構，用以將該影像傳遞模組固定 于該導光裝置上。
4、 根據權利要求1所述的影像感測器的影像傳遞模組，其特征在于其 中所述的透鏡陣列與該導光裝置為相同材質。
5、 根據權利要求1所述的影像感測器的影像傳遞模組，其特征在于其 中所述的影像傳遞^t組與該導光裝置為一體成型的光學構件。
6、 一種影像感測器，該影像感測器具有一光源， 一光偵測器，及一導 光裝置，用以將該光源轉換為一線光源，照射于一物體上，而該影像感測 器的特征在于更包含一影像傳遞模組，用以將該物體的反射光傳遞至該光偵測器上，其中 該影像傳遞模組更包含一第一透鏡陣列與一第二透鏡陣列，該第一透鏡陣 列與該第二透鏡陣列分別由復數個第 一透鏡與第二透鏡所組成，且該第一 透鏡陣列及該第二透鏡陣與該導光裝置為相同材質，其中這些第一透鏡與 第二透鏡的透鏡本身具有等折射率的特性。
7、 根據權利要求6所迷的影像感測器，其特征在于其中所述的這些第 一透鏡與這些第二透鏡為柱狀透鏡，且沿徑向具有相同的折射率。
8、 根據權利要求6所述的影像感測器，其特征在于其中所述的第二透 鏡陣列相對于該第 一透鏡陣列較靠近于該光偵測器。
9、 根據權利要求8所述的影像感測器，其特征在于其中所述的這些第一透鏡靠近于該光偵測器的一面為一平面，靠近于該物體的一面，具有一 第一曲率半徑。
10、 根據權利要求9所述的影像感測器，其特征在于其中所述的這些 第二透鏡靠近于該物體的--面具有一第二曲率半徑，靠近于該光偵測器的 一面，具有一第三曲率半徑。
11、 根據權利要求6所述的影像感測器，其特征在于其中所述的影像傳遞模組更包含一擋板，具有一第一隔板結構與一第二隔板結構，分別設 置于該第一透鏡陣列與該第二透鏡陣列靠近該光偵測器的一端，其中該第 一隔板結構與該第二隔板結構具有復數個隔板系分別對應于這些第一透鏡 與第二透鏡而設置，用以降低該影像傳遞模組的光重迭現象。
12、 根據權利要求6所述的影像感測器，其特征在于其中所述的影像 傳遞模組上更包含一卡勾結構，用以將該透鏡陣列固定于該導光裝置上。
13、 根據權利要求6所述的影像感測器，其特征在于其中所述的影像 傳遞模組與該導光裝置為一體成型的光學構件。
全文摘要
本發明是有關一種影像感測器的影像傳遞模組，其中影像感測器包含光源、導光裝置與光偵測器。而影像傳遞模組包含至少一透鏡陣列，接收光源照射物體的反射光，并傳遞至光偵測器。透鏡陣列由多個透鏡所構成，透鏡材料具有相同的折射率。影像傳遞模組更包含擋板，設置于透鏡陣列靠近光偵測器的一端，其中并有多個隔板對應于透鏡而設置，用于降低透鏡陣列產生的光重迭現象。本發明能降低影像感應器的成本并可增加影像感應器的制作良率。
文檔編號H04N1/03GK101155241SQ20061014040
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優先權日2006年9月30日
發明者許浩中, 鄭正元, 陳政寰 申請人:東元電機股份有限公司