TWI516085B - 接觸式影像感測裝置 - Google Patents

Description

接觸式影像感測裝置

本發明係有關於一種影像感測模組，尤指一種接觸式影像感測模組。

接觸式影像感測模組(contact image sensor)為線型影像感測器的一種，主要應用於掃描器、傳真機以及多功能事務機，以將平面的圖像或文件掃描成電子格式，以便於儲存、顯示或傳輸。

接觸式影像感測器的工作原理是將光源所產生的光線照射到待掃描的稿件上，經過稿件反射光線，並利用一鏡片組將該反射光線聚集於電荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)或是互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)等感光元件上，利用感光元件將光的訊號改變為電的訊號，進而產生類比或數位畫數(pixel)資料。

配合參閱第一圖，為習知之接觸式影像感測器之剖視圖。該接觸式影像感測器1包含一座體10、一發光元件12、一柱狀透鏡(rod lens)組14、一感測單元16及一反射鏡18。該座體10具有一容置槽100及一穿槽102。該發光元件12設置於該容置槽100，用以提供該接觸式影像感測器1感測一物體22時所需的光源提供。該柱狀透鏡組14設置於該穿槽102中。該感測單元16包含一電路板160以及設置於該電路板160上之複數感光元件162。該反射鏡18設 置於該柱狀透鏡組14及該感光元件162之間，用以反射通過該柱狀透鏡組14之光線，使光線進入該等感光元件162中。

於實際使用時，由該發光元件12發出的一光線係通過一透光玻璃20投射至該物體22，經該物體22反射後產生之影像光線係通過該柱狀透鏡組14傳遞至該反射鏡18，並由反射鏡18反射後成像於該等感測元件162。

該反射鏡18的使用雖然可以有效地降低該接觸式影像感測器1的整體高度，卻大幅地提升了該接觸式影像感測器1的製作成本、組裝的複雜度及該座體10的公差要求。

鑒於先前技術所述，本發明之一目的，在於提供一種接觸式影像感測裝置。

為達上述目的，本發明提供一種接觸式影像感測裝置，一種接觸式影像感測裝置，用以感測一物體之影像，該接觸式影像感測裝置包含一座體、一發光單元、一柱狀透鏡陣列、一透光元件及一感測單元。該座體包含一第一容置槽、一大致平行於該第一容置槽之一穿槽，以及一連通該穿槽之第二容置槽，該第二容置槽的開口方向係垂直於該第一容置槽的開口方向；該發光單元設置於該第一容置槽中，並朝向該物體發出光線；該柱狀透鏡陣列設置於該穿槽中；該透光元件包含一本體，該本體具有一全反射面，該透光元件設置於該穿槽中並位於該柱狀透鏡陣列下方；該感測單元設置於該第二容置槽中，該感測單元包含 複數感測元件，該等感測元件係面對該透光元件，經由物體反射後之一影像光線係通過該柱狀透鏡陣列傳遞至該全反射面，該全反射面係反射該影像光線，使該影像光線成像於該等感測元件。

配合參閱第二圖及第三圖，分別為本發明第一實施例之接觸式影像感測裝置之立體分解圖及剖視圖。該接觸式影像感測裝置3主要應用於掃描器、傳真機以及多功能事務機，用以感測一設置於該接觸式影像感測裝置3上之一物體4的影像，並將物體4影像轉換為類比或數位影像資料。該接觸式影像感測裝置3包含一座體30、一發光單元32、一柱狀透鏡陣列(rod lens array)34、一感測單元36及一透光元件38。該座體30的上方有一透明玻璃件40，該物體4係擺放於該透明玻璃件40上方。

該座體30包含一第一容置槽300、一大致平行於該容置槽300之穿槽302及一第二容置槽304，該第二容置槽304的開口方向係大致垂於該第一容置槽300的開口方向，同時該第二容置槽304係連通該穿槽302；其中該穿槽302係貫穿該座體30。該座體30可例如使用塑膠或其他樹脂材料，通過射出成型技術製作而成。

該發光單元32設置於該第一容置槽300中，並朝向該物體4發出光線。該發光單元32包含至少一發光元件320及一導光元件322，該發光元件320可例如為發光二極體(light emitting diode,LED)或小型燈泡。該發光元件320設置於 該導光元件322之至少一側，並朝向該導光元件322發出光線。該導光元件322用以引導入射於其中的光線，使產生一線性光源。於實際實施時，該發光單元32可以為一燈條或燈管。

該柱狀透鏡陣列34設置於該穿槽302中，該柱狀透鏡陣列34具有複數柱狀透鏡340，各該柱狀透鏡340具有成像的功能。

該感測單元36設置於該第二容置槽304中。該感測單元36包含一電路板360及複數個感測元件362，該電路板360可例如(但不限定)為印刷電路板(printed circuit board,PCB)。該等感測元件362係平行於一軸線A地設置於該電路板360上並與該電路板360形成電性連接。各該感測元件362具有一光軸I，該光軸I平行於該物體4。各該感測元件362可以為電荷耦合元件(CCD)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)或其他具有光電轉換特性之元件，且較佳地該感測元件362可以為高解析度光線耦合元件。

該透光元件38設置於該穿槽302中，並位於該柱狀透鏡陣列34下方，該等感測元件362係面對該透光元件38。透鏡元件38可例如使用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等透光樹脂材質製成。該透光元件38包含一本體380，該本體380包含一凹槽部382、一全反射面384及一入光面386，其中該入光面386為該凹槽部382之底面。該凹槽部382用以供該柱狀透鏡陣列34容設於其中，且該柱狀透鏡陣列34之一底表面342係抵接於該入光面 386，如此一來，可以減少光線於該柱狀透鏡陣列34與該凹槽部382的接合處產生反射，進而提高光線傳遞至該透光元件38的機會。該全反射面384用以反射由該物體4反射並通過該柱狀透鏡陣列34之一影像光線L，使該影像光線L成像於該等感測元件362。

配合參閱第四圖，為本發明第二實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。第四圖所示之接觸式影像感測裝置3a與第一實施例的接觸式影像感測裝置3類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於：座體30a及透光元件38a為一體成型，如第五圖所示。

該座體30a及該透光元件38a可利用雙色射出(或稱雙料射出)成型技術製作而成，如此一來，可以降低該接觸式影像感測裝置3a的組裝程序，並可大幅地提升該座體30a之強度，藉以提高該接觸式影像感測裝置3a的可靠度。其中，當製作該透光元件38a之樹脂材料的轉移溫度低於製作該座體30a之樹脂材料的轉移溫度時，可利用射出成型技術先製作該座體30a，之後在使該透光元件38a成型於座體30a中。反之，當製作該透光元件38a之樹脂材料的轉移溫度高於製作該座體30a之樹脂材料的轉移溫度時，可利用射出成型技術先製作該透光元件38a，之後再使該座體30a成型於該透光元件38a上。

該座體30a包含一第一容置槽300a、一大致平行於該第一容置槽300a之穿槽302a及一連通該穿槽302a之第二容置槽304a，該第二容置槽304a的開口方向大致垂直於該第 一容置槽300a的開口方向。

該透鏡元件38a係設置於該穿槽302a及該第二容置槽304a中。該透鏡元件38a包含一本體380a，該本體380a具有一全反射面384a及一入光面386a。

復參閱第四圖，該柱狀透鏡陣列34設置於該穿槽302a中，且該柱狀透鏡陣列34之一底表面342抵接於該入光面386a。該發光單元32設置於該第一容置槽300a並朝向該物體4發出光線。該感測單元36設置於該第二容置槽304a，該感測單元36之電路板360係密封該第二容置槽304a之開口，該等感測元件362係面對該透光元件38a。

該發光單元32朝向該物體4發出之光線，該物體4係反射該發光單元32發出的光線使產生一影像光線L，該影像光線L係通過該柱狀透鏡陣列34及該入光面386a傳遞至該全反射面384a，該全反射面384a係反射該影像光線L，使該影像光線L得以成像於該等感測元件362上。

配合參閱第六圖，為本發明第三實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。該接觸式影像感測裝置5用以感測一設置於其上之一物體4的影像，並將物體4影像轉換為類比或數位影像資料。該接觸式影像感測裝置5包含一座體50、一發光單元52、一柱狀透鏡陣列54、一感測單元56及一透光元件58。該座體50的上方設置有一透明玻璃件40，該物體4係擺放於該透明玻璃件40上方。

該發光單元52、該柱狀透鏡陣列54、該感測單元56及該透光元件58分別設置於該座體50上，該柱狀透鏡陣列54 位於該發光單元52及該感測單元56之間，該透光元件58位於該發光單元52及該柱狀透鏡陣列54之間。其中，該座體50與該透光元件58可以為分離設置，或者，該座體50與該透光元件58可以為一體成型，且使用雙色射出成型技術製作而成。當該座體50及該透光元件58為一體成型時，可以降低該接觸式影像感測裝置5的組裝程序，並可大幅地提升該座體50之強度，藉以提高該接觸式影像感測裝置5的可靠度。

該發光單元52用以朝向該物體4發出光線，該物體4係反射該發光單元52發出之光線，使產生一影像光線L，該影像光線L係傳遞至該透光元件58。

該透光元件58包含一本體580，於本實施例中，該本體580大致呈矩形，實際實施時則不以此限。該本體580具有一全反射面582，該全反射面582為該本體580貼近於該座體50之一表面。該全反射面582係反射該影像光線L，藉以轉折該影像光線L的光學傳遞路徑，使該影像光線L得以傳遞至該柱狀陣列透鏡54。

該柱狀透鏡陣列54用以使該影像光線L聚焦於該感測單元56。該感測單元56係面對該發光單元52之一發光側520，該發光側520具有一出光面522，該發光單元52係由該出光面522發出光線。該感測單元56包含一電路板560及設置於該電路板560上之複數感測元件562，各該感測元件562具有一光軸I，該光軸I係平行於該物體4。該等感測元件562係面對該柱狀透鏡陣列54，該柱狀 透鏡陣列54係使得該影像光線L成像於該等感測元件562。

配合參閱第七圖，為本發明第四實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。該接觸式影像感測裝置6用以感測一設置於其上之一物體4的影像，並將物體4影像轉換為類比或數位影像資料。該接觸式影像感測裝置6包含一座體60、一發光單元62、一柱狀透鏡陣列64、一感測單元66及一透光元件68。該座體60的上方設置有一透明玻璃40件，該物體4係擺放於該透明玻璃件40上方。該發光單元62、該柱狀透鏡陣列64、該感測單元66及該透光元件68分別設置於該座體60上，該柱狀透鏡陣列64位於該透光元件68及該感測單元66之間。其中，該座體60與該透光元件68可以為分離設置，或者，該座體60與該透光元件68可以為一體成型，且使用雙色射出成型技術製作而成。當該座體60及該透光元件68為一體成型時，可以降低該接觸式影像感測裝置6的組裝程序，並可大幅地提升該座體60之強度，藉以提高該接觸式影像感測裝置6的可靠度。

該發光單元62包含一發光側620，該發光側620具有一出光面622，該發光單元62係由該出光面622發出光線。該發光單元62用以朝向該物體4發出光線，該物體4係反射該發光單元62發出之光線，使產生一影像光線L，該影像光線L係傳遞至該透光元件68。

該透光元件68包含一本體680，於本實施例中，該本體680大致呈五邊形，且該本體680面對該物體4之一表 面(即用以接收該影像光線L之表面)為平面。該本體680具有一全反射面682，該全反射面682為該本體680貼近於該座體60之一表面。該全反射面682係反射該影像光線L，藉以轉折該影像光線L的光學傳遞路徑，使該影像光線L得以傳遞至該柱狀陣列透鏡64。

該柱狀透鏡陣列64用以使該影像光線L聚焦於該感測單元66。該感測單元66係背對該發光側620。該感測單元66包含一電路板660及設置於該電路板660上之複數感測元件662，各該感測元件662具有一光軸I，該光軸I係平行於該物體4。該等感測元件662係面對該柱狀透鏡陣列64，該柱狀透鏡陣列64係使得該影像光線L成像於該等感測元件662。

配合參閱第八圖，為本發明第五實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。該接觸式影像感測裝置7用以感測一設置於其上之一物體4的影像，並將物體4影像轉換為類比或數位影像資料。該接觸式影像感測裝置7包含一座體70、一發光單元72、一柱狀透鏡陣列74、一感測單元76、一透光元件78及一全反射件79。該座體70的上方設置有一透明玻璃40，該座體70的上方有一透明玻璃件40，該物體4係擺放於該透明玻璃件40上方。

該發光單元72、該柱狀透鏡陣列74、該感測單元76、該透光元件78及該全反射件79分別設置於該座體70上，該柱狀透鏡陣列74位於該發光單元72及該感測單元76之間，該透光元件78位於該發光單元72及該柱狀透鏡陣列74之 間，該全反射件79位於該柱狀透鏡陣列74及該感測單元76之間。其中，該座體70、該透光元件78及該全反射件79可以為分離設置，或者，該座體70、該透光元件78及該全反射件79可以為一體成型，且使用雙色射出成型技術製作而成。當該座體70及該透光元件78為一體成型時，可以降低該接觸式影像感測裝置7的組裝程序，並可大幅地提升該座體70之強度，藉以提高該接觸式影像感測裝置7的可靠度。

該發光單元72用以朝向該物體4發出光線，該物體4係反射該發光單元72發出之光線，使產生一影像光線L，該影像光線L係傳遞至該透光元件78。

該感測單元76包含一電路板760及設置於該電路板760上之複數感測元件762，各該感測元件762具有一光軸I，該光軸I係垂直於該物體4。該等感測元件762係面對該全反射件79。

該透光元件78包含一本體780，於本實施例中，該本體780大致呈矩形。該本體780具有一全反射面782，該全反射面782為該本體780貼近於該座體70之一表面。該全反射面782係反射該影像光線L，藉以轉折該影像光線L的光學傳遞路徑，使該影像光線L得以傳遞至該柱狀陣列透鏡74。

該柱狀透鏡陣列74具有成像之功能，可使該影像光線L成像於該感測單元76。該全反射件79包含一透光本體790，於本實施例中，該透光本體790大致呈三角形。該 透光本體790具有一全反射面792，該全反射面792係反射通過該柱狀透鏡陣列74之該影像光線L，藉以轉折該影像光線L的光學傳遞路徑，使該影像光線L得以成像於該等感測元件762。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。

1‧‧‧接觸式影像感測器

10、30、30a、50、60、70‧‧‧座體

100‧‧‧容置槽

102、302、302a‧‧‧穿槽

12‧‧‧發光元件

14‧‧‧柱狀透鏡組

16、36、56、56、66、76‧‧‧感測單元

160、360、560、660、760‧‧‧電路板

162‧‧‧感光元件

18‧‧‧反射鏡

20‧‧‧透光件

22、4‧‧‧物體

3、3a、5、6‧‧‧接觸式影像感測裝置

300、300a‧‧‧第一容置槽

304、304a‧‧‧第二容置槽

32、52、62、72‧‧‧發光單元

320‧‧‧發光元件

322‧‧‧導光元件

34、54、64、74‧‧‧柱狀透鏡陣列

340‧‧‧柱狀透鏡

342‧‧‧底表面

362、562、662、762‧‧‧感測元件

38、38a、58、68、78‧‧‧透光元件

380、380a、580、680、780‧‧‧本體

382‧‧‧凹槽部

384、384a、582、682、782、792‧‧‧全反射面

386、386a‧‧‧入光面

40‧‧‧透明玻璃件

520、620‧‧‧發光側

522、622‧‧‧出光面

79‧‧‧全反射件

790‧‧‧透光本體

A‧‧‧軸線

I‧‧‧光軸

L‧‧‧影像光線

第一圖為習知之影像感測裝置之剖視圖。

第二圖為本發明第一實施例之接觸式影像感測裝置之立體圖分解。

第三圖為本發明第一實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。

第四圖為本發明第二實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。

第五圖為本發明第二實施例之座體與透光元件之剖視圖。

第六圖為本發明第三實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。

第七圖為本發明第四實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。

第八圖為本發明第五實施例之接觸式影像感測裝置之剖視圖。

3‧‧‧接觸式影像感測裝置

30‧‧‧座體

300‧‧‧第一容置槽

302‧‧‧穿槽

32‧‧‧發光單元

320‧‧‧發光元件

322‧‧‧導光元件

34‧‧‧柱狀透鏡陣列

340‧‧‧柱狀透鏡

36‧‧‧感測單元

360‧‧‧電路板

362‧‧‧感測元件

38‧‧‧透光元件

380‧‧‧本體

384‧‧‧全反射面

386‧‧‧入光面

A‧‧‧軸線

Claims (15)

1. 一種接觸式影像感測裝置，用以感測一物體之影像，該接觸式影像感測裝置包含：一座體，包含一第一容置槽、一大致平行於該第一容置槽之一穿槽，以及一連通該穿槽之第二容置槽，該第二容置槽的開口方向係垂直於該第一容置槽的開口方向；一發光單元，設置於該第一容置槽中，並朝向該物體發出光線；一柱狀透鏡陣列，設置於該穿槽中；一透光元件，包含一本體，該本體具有一全反射面，該透光元件設置於該穿槽中並位於該柱狀透鏡陣列下方；以及一感測單元，設置於該第二容置槽中，該感測單元包含複數感測元件，該等感測元件係面對該透光元件，各該感測元件具有一光軸，該光軸平行於該物體，其中，經由該物體反射後之一影像光線係通過該柱狀透鏡陣列傳遞至該全反射面，該全反射面係反射該影像光線，使該影像光線成像於該等感測元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式影像感測裝置，其中該透光元件更包含一凹槽部，該凹槽部係供該柱狀透鏡陣列容設於其中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之接觸式影像感測裝置，其中該透光元件更包含一入光面，該柱狀透鏡陣列係容置於該凹槽部中，使該柱狀透鏡陣列之一底表面抵接於 該入光面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式影像感測裝置，其中該座體及該透光元件為一體成型。
5. 如申請專利範圍第4項所述之接觸式影像感測裝置，其中該座體及該透光元件係使用雙色射出所製成。
6. 如申請專利範圍第4項所述之接觸式影像感測裝置，其中該透光元件係設置於該穿槽及該第二容置槽中。
7. 一種接觸式影像感測裝置，用以感測一物體之影像，該接觸式影像感測裝置包含：一發光單元，朝向該物體直接地發出光線；一感測單元，包含複數感測元件；一透光元件，包含一本體，該本體具有一全反射面；以及一柱狀透鏡陣列，設置於該透光元件及該感測單元之間；其中，經由物體反射後之一影像光線係傳遞至該透光元件，該全反射面係反射該影像光線，使該影像光線通過該柱狀透鏡陣列而成像於該等感測元件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之接觸式影像感測裝置，更包含一座體，該發光單元、該感測單元、該柱狀陣列透鏡及該透光元件分別設置於該座體上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之接觸式影像感測裝置，其中該座體及該透光元件為一體成型。
10. 如申請專利範圍第8項所述之接觸式影像感測裝 置，其中該座體及該透光元件係使用雙色射出所製成。
11. 如申請專利範圍第7項所述之接觸式影像感測裝置，其中各該感光元件具有一光軸，該光軸係垂直於該物體。
12. 如申請專利範圍第11項所述之接觸式影像感測裝置，更包含一全反射件，該全反射件設置於該柱狀透鏡陣列及該感測單元之間，該全反射件係反射通過該柱狀透鏡陣列之該影像光線，使該影像光線成像於該等感測元件。
13. 如申請專利範圍第7項所述之接觸式影像感測裝置，其中各該感測元件具有一光軸，該光軸平行於該物體。
14. 如申請專利範圍第13項所述之接觸式影像感測裝置，其中該感測單元係面對該發光單元之一發光側。
15. 如申請專利範圍第13項所述之接觸式影像感測裝置，其中該感測單元係背對該發光單元之一發光側。