CN102281378A

CN102281378A - 多镜头图像感测模块

Info

Publication number: CN102281378A
Application number: CN2010102029010A
Authority: CN
Inventors: 李彭荣
Original assignee: Lingguang Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Lingguang Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-14

Abstract

本发明公开了一种多镜头图像感测模块，用以相对一待测文件沿一第一方向移动以扫描该待测文件的图像，包含一电路板、多个图像感测芯片，以及多个非球面透镜。该图像感测芯片用以接收图像，且间隔地设置于该电路板上且沿一第二方向间隔排列，且该第二方向正交于该第一方向。该非球面透镜分别对应地设置于各该图像感测芯片前方，各该非球面透镜将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上，并由各该图像感测芯片接收。

Description

多镜头图像感测模块

技术领域

本发明有关一种图像扫描模块，尤其有关于一种多镜头图像感测模块。

背景技术

常见于扫描器或多功能一体机中的图像扫描模块包括有电荷耦合器件式(CCDM)以及接触图像感应式(CISM)两种形式。这两种图像扫描模块皆可用以对一待测文件进行图像扫描，以取得待测文件上的文字或图像的图像。

图1为传统CCDM的一示意图，其包含一设置在电路板10上的感测芯片11、一透镜12，以及多个长条状的反射镜13。透镜12的一端面朝向感测芯片11，另一端面则朝向其中一反射镜13。利用该些反射镜13取得待测文件14的线状图像并传送至透镜12后，通过透镜12将图像缩小并投射至感测芯片11上。图2为CCDM的一光学结构图，由于透镜12的物距m远大于像距n，也使得CCDM在待测文件14上可具有较大的聚焦深度(DOF＞1mm)，使得在实际进行图像感测时，待测文件14与透镜12之间的相对距离的可容许较大的变化，因此在CCDM的组装公差较大或待测文件14不平整时，感测芯片11仍可清晰的取得待测文件14的图像。

然而，CCDM有以下几个缺点：由于为了要使CCDM厚度较薄，势必利用多个反射镜13来调整光路，也因此使得光线的反射次数增多，导致光线能量损耗，并且，众多的光学组件也导致成本增加以及模块尺寸较大。此外，透镜12与反射镜13之间需配合做前后焦调整，亦使得组装成本较高。再者，由于仅有一个感测芯片11，感测芯片11的分辨率需求较高，以致感测芯片11的各像素尺寸较小，相对的各像素的感光度较差，在实际拍摄时需要补以较高照度的光源以取得清晰图像，也因此光源的耗电量较高。

图3为CISM的一示意图，其包含一设在电路板20上的感测芯片阵列21，以及一位于感测芯片阵列21上方的柱状透镜阵列(Rod lens array)22，藉由柱状透镜阵列22使待测文件23直接成像在感测芯片阵列21上。如图4所示的CISM的一光学结构图，由于柱状透镜阵列22的物距m等于像距n，可读取的待测文件23的长度与所需的感应芯片阵列21长度大致相等，意味着感测芯片阵列21需要由多颗感测芯片210来组成，因此在安装感测芯片210时，需考虑任二感测芯片210之间的间隙问题，也提高了所有感测芯片210所需的打线接合(wire bonding)次数，并使得电路板20的尺寸不易缩小，也因此电磁干扰较大，制作成本也较高。

此外，虽然CISM没有额外的光学镜片，也因此使得整体模块体积较小，但由于柱状透镜阵列22的聚焦深度较小(DOF＝±0.3mm)，当CISM的组装公差较大或待测文件23不平整时，易造成扫描时待测文件23各部位的调制转换函数(MTF)不一致，使得有些区域的图像较为清楚有些区域的图像则否。再者，由于柱状透镜阵列22的制作程序较复杂且成本高，在取得上较为不易，也影响了CISM的市场普及率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种多镜头图像感测模块，可具有较高的聚焦深度，并采用数量较少的感测芯片。

为达上述目的，本发明的多镜头图像感测模块，用以相对一待测文件沿一第一方向移动以扫描该待测文件的图像，该多镜头图像感测模块包含一电路板、多个图像感测芯片，以及多个非球面透镜。该图像感测芯片用以接收图像，且间隔地设置于该电路板上且沿一第二方向间隔排列，且该第二方向正交于该第一方向。该非球面透镜分别对应地设置于各该感测芯片前方，各该非球面透镜将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的感测芯片上，并由各该感测芯片接收。

此外，本发明的另一种多镜头图像感测模块，用以相对一待测文件沿一第一方向移动以扫描该待测文件的图像，该多镜头图像感测模块包含一电路板、多图像感测芯片，以及一镜片阵列。该图像感测芯片用以接收图像，且间隔地设置于该电路极上且沿一第二方向间隔排列，且该第二方向正交于该第一方向。该镜片阵列具有一体成型的一基板以及多个形成于该基板上的非球面透镜部，该非球面透镜部分别对应地设置于各该感测芯片前方，各该非球面透镜部将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的感测芯片上，并由各该感测芯片接收。

附图说明

图1为现有CCDM图像感测模块的示意图；

图2为CCDM图像感测模块的光学结构图；

图3为现有CISM图像感测模块的示意图；

图4为CISM图像感测模块的光学结构图；

图5为多镜头图像感测模块的另一实施方式的光学结构图；

图6为多镜头图像感测模块的另一实施方式的示意图；

图7为多镜头图像感测模块的另一实施方式的示意图；

图8为多镜头图像感测模块的另一实施方式的示意图；

图9为多镜头图像感测模块的另一实施方式的示意图；以及

图10为多镜头图像感测模块的另一实施方式的示意图。

其中，附图标记：

电路板30 图像感测芯片31

非球面透镜32 反射镜33

透光板34 待测文件35

线状光源36 反射镜37

第一方向X 第二方向Y

物距m 像距n

镜片阵列40 基板41

非球面透镜部42

镜片阵列50 基板51

非球面透镜部52

具体实施方式

有关本发明的技术内容、详细说明，以及功效，现配合附图说明如下：

如图5所示，为本发明的一种多镜头图像感测模块的一较佳实施例的光学结构图。该多镜头图像感测模块主要包含有一电路板30、多个图像感测芯片31、多个非球面透镜32，以及多个反射镜33，用以对一待测文件35进行扫描。

具体来说，如图6所示，该多镜头图像感测模块还包含一透光板34，用以供该待测文件35平贴地设置于其上表面，此外，还包含一线状光源36，用以透过该透光板34照明该待测文件35。多镜头图像感测模块可相对该待测文件35沿一第一方向X移动以扫描该待测文件35的图像。此待测文件35以一长方形文件(如A4尺寸)为例，该第一方向X可为长方形文件(如A4尺寸)的长轴方向或短轴方向。

该电路板30可为一印刷电路板或一软性电路板，且不以此为限。这些图像感测芯片31间隔地设置于该电路板30上，分别用以接收外界图像并将图像转为电信号。这些图像感测芯片31沿一正交于该第一方向X的第二方向Y间隔地排列于该电路板30上。图像感测芯片31可为CMOS感测芯片或CCD感测芯片，且不以此限。

这些非球面透镜32分别对应地设置于各该图像感测芯片31前方。各该反射镜33呈长条状，对应用来取得待测文件35上的线状图像。各该非球面透镜32经由各该反射镜33及该透光板34将该待测文件35沿该第二方向Y延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片31上，并由各该图像感测芯片31接收。

如图5所示，由于采用非球面透镜32，使得多镜头图像感测模块的物距m可大于像距n。在待测文件35上，本发明使任一图像感测芯片31接收的图像至少部分地重迭于邻近的图像感测芯片31接收的图像，并利用软件或硬件对所有图像感测芯片31所接收的图像进行处理以迭合成为一完整的图像，藉此，由于物距m可大于像距n，单颗图像感测芯片31所对应接收的图像面积可较大，因此可使用数量较少的图像感测芯片31以降低成本。

如图7所示，为本发明的多镜头图像感测模块的另一实施例，该多镜头图像感测模块大致与图6的图像感测模块相同，不同之处在于这些非球面透镜32以一镜片阵列40代替。

该镜片阵列40具有一体成型的一基板41以及多个形成于该基板41上的非球面透镜部42。这些非球面透镜部42分别对应地设置于各该图像感测芯片31前方，各该非球面透镜部42经由各该反射镜33及该透光板34将该待测文件35沿该第二方向Y延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片31上，并由各该图像感测芯片31接收。该镜片阵列40可利用塑料等透明材质进行射出成型或模造成型而制得，由于该镜片阵列40为单一组件，相较于图6的多镜头图像感测模块需对多个透镜32进行安装而言，显然可有效简化模块的组装步骤及成本。此外，如图8所示，更可使用一长条状反射镜37来代替图7中的多个反射镜33，各该非球面透镜部42经由该长条状反射镜37及该透光板34将该待测文件35沿该第二方向Y延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片31上，并由各该图像感测芯片31接收。

如图9所示，为本发明的多镜头图像感测模块的另一实施例，该多镜头图像感测模块大致与图6的图像感测模块相同，不同之处在于省去了反射镜33，各该非球面透镜32经由各该反射镜33及该透光板34将该待测文件35的一线状图像的一部分直接成像于对应的图像感测芯片31上，并由各该图像感测芯片31接收。

此外，如图10所示，为本发明的多镜头图像感测模块的另一实施例，该多镜头图像感测模块大致与图9的图像感测模块相同，不同之处在于该非球面透镜32以一镜片阵列50代替。

该镜片阵列50具有一体成型的一基板51以及多个形成于该基板51上的非球面透镜部52。该等非球面透镜部52分别对应地设置于各该图像感测芯片31前方，各该非球面透镜部52经由该透光板34将该待测文件35沿该第二方向Y延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片31上，并由各该图像感测芯片31接收。该镜片阵列50可利用塑料等透明材质进行射出成型或模造成型而制得，由于该镜片阵列50为单一组件，相较于图9的多镜头图像感测模块需对多个透镜32进行安装而言，显然可有效简化模块的组装步骤及成本。

因此，本发明的多镜头图像感测模块利用非球面透镜32以及反射镜33来调整光路，可有效提高聚焦深度(DOF＞0.8mm)，当模块组装公差较大或待测文件35不平整时，也不易造成扫描时待测文件35各部位的调制转换函数(MTF)不一致。

并且，相较于CCDM来说，由于各该图像感测芯片31仅需搭配一对应的反射镜33，因此使得光线的反射次数减少，可减低光线能量损耗。并且，较少的光学组件也可使成本降低以及模块尺寸缩小。另一方面，相较于CISM来说，由于图像感测芯片31的数量减少亦可有效降低成本，图像感测芯片31的分辨率需求亦较低。此外，由于不具有柱状透镜阵列，不仅可有效降低成本，也减少了零件取得的困难度。

以上所述者仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的实施范围。凡依本发明权利要求保护范围所作的等效变化与修改，皆仍属本发明专利所涵盖范围之内。

Claims

1.一种多镜头图像感测模块，其特征在于，用以相对一待测文件沿一第一方向移动以扫描该待测文件的图像，该多镜头图像感测模块包含：

一电路板；

多个图像感测芯片，用以接收图像，且间隔地设置于该电路板上且沿一第二方向间隔排列，且该第二方向正交于该第一方向；以及

多个非球面透镜，分别对应地设置于各该图像感测芯片前方，各该非球面透镜将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上，并由各该图像感测芯片接收。

2.如权利要求1所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含至少一反射镜，各该非球面透镜经由该反射镜将该线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上。

3.如权利要求2所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，该反射镜呈长条状。

4.如权利要求1所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，任一图像感测芯片接收的图像至少部分地重迭于邻近的图像感测芯片接收的图像。

5.如权利要求1所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含一供该待测文件设置于其上的透光板，且各该非球面透镜经由该透光板将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上。

6.如权利要求5所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含一用以透过该透光板照明该待测文件的线状光源。

7.一种多镜头图像感测模块，其特征在于，用以相对一待测文件沿一第一方向移动以扫描该待测文件的图像，该多镜头图像感测模块包含：

一电路板；

一镜片阵列，具有一体成型的一基板以及多个形成于该基板上的非球面透镜部，该非球面透镜部分别对应地设置于各该图像感测芯片前方，各该非球面透镜部将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上，并由各该图像感测芯片接收。

8.如权利要求7所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含至少一反射镜，各该非球面透镜部经由该反射镜将该线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上。

9.如权利要求8所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，该反射镜呈长条状。

10.如权利要求7所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，任一图像感测芯片接收的图像至少部分地重迭于邻近的图像感测芯片接收的图像。

11.如权利要求7所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含一供该待测文件设置于其上的透光板，且各该非球面透镜部经由该透光板将该待测文件沿该第二方向延伸的一线状图像的一部分成像于对应的图像感测芯片上。

12.如权利要求11所述的多镜头图像感测模块，其特征在于，还包含一用以透过该透光板照明该待测文件的线状光源。