TW465219B - Linear light source and the image sensor using the same - Google Patents

Description

465219 五、發明說明（1) 發明所屬技術領域 本發明係有關於在傳真裝置等影像輸入部使用之影像 感測器之線光源及配備此線光源之密接型影像感測器。 習知技術 圖9、圖1 0、圖11係表示例如在三菱密接型影像感測 器型錄（1 9 93年2月製作）所示習知之影像感測器之圖，圖9 係表示密接型影像感測器之圖，圖1 〇係表示密接型影像感 測器之線光源之圖，圖11係表示在密接型影像感測器之線 光源使用之LED晶片之指向特性之圖。 在圖9，1 0係原稿，20係將LED晶片排列成線狀之線光 源’ 3 0係利用複數個棒透鏡（圖上未示）構成之正立成像用 棒狀透鏡陣列’ 40係感測器電路板，50係在感測器電路板 4 0上排成線狀安裝之感測器I 〇， 6 0係位於原稿移動面之 玻璃板，70係感測器框架，80係自線光源20發出之光至成 像於感測器IC 5 0為止之路徑。 在圖10，90係LED裸晶片，100係組裝LED裸晶片90之 電路板，110係密封LED裸晶片90之樹脂，自LED裸晶片90 發出光之面係平面，用LED裸晶片90、電路板100以及樹脂 110構成表面組裝型之LED晶片120。130係複數個LED晶片 120組裝成線狀之電路板，用複數個LED晶片120和電路板 1 30構成利用LED陣列之線光源20。140係利用LED晶片1 20 照明之被照明面（原稿面），1 5 0係相鄰之LED晶片1 20間之 距離’ 160係自LED晶片120成放射狀擴散之光之路徑，170 係LED裸晶片90和原稿面140之距離，180表示來自各LED晶

第4頁 46 52 19 五、發明說明（2) 片1 2 0之光照射被照明面1 4 0時一個晶片之亮度，1 9 0表示1 個L E D晶片之亮度1 8 〇之總和之亮度。 其次參照圖9至圖11說明動作。線光源2 〇之光通過玻 璃板6 0後’均勻的照射原稿1 〇。照射光在原稿丨0按照影像 之濃淡資訊如光之路徑8 0般反射，通過棒狀透鏡陣列3 0之 棒狀透鏡内’成像於感測器IC50。感測器IC50按照反射光 之強度儲存電荷，經由感測器電路板40輸出·>線光源20利 用LED裸晶片90、電路板1 〇 〇、樹脂1 1 〇以及電路板1 3 〇構 成’藉著排列係點光源之LED晶片1 20實現線光源。此時， 各個LED晶片1 2 0如圖11所示，指向特性寬，在原稿1 〇如亮 度180所示’成為稍凸分布，但是重疊後如亮度19〇所示， 變成直線。 發明所欲解決之課題 習知之線光源如上述所示構成，LED晶片1 20之指向特 性如圖11所示般擴散。該指向特性係圖1 〇之橫向之特性， 但是在和紙面垂直之方向之特性也顯示大致相同之特性。 對於和紙面垂直之方向’指向特性差，集中照射讀取位置 的效率較佳’但是以均勻照射原稿為優先，對於和紙面垂 直之方向犧牲了光之效率。 本發明係為了解決上述之問題點而想出來的，其目的 在於得到具有均勻之特性而且在光之效率上也優異之線光 源。 用以解決課題之手段 本發明之種線光源係在電路板上將led晶片配置成線

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第5頁 4 S 5 2 1 9 五、發明說明（3) 狀’令上述LED晶片各自具有聚光功能。 又，在LED晶片設置透鏡，令具有聚光功能。 又，將LED晶片之配置間隔設為自LED晶片至原稿面為 止之距離以下。 又，依據LED晶片之指向特性及下式決定LED晶片之配 置間隔和自LED晶片至原稿面為止之距離之比例。 L( Θ ) = L(0 0 )/(2 *cos2 Θ ) 其中，L(0):在角度6»之亮度； 0 :和自LED晶片對於原稿面之垂直線之夾角。 又，在組裝LED晶片之電路板鑽孔，在該電路板之背 面側組裝LED晶片’使得LED晶片之光通過該電路板之孔自 該電路板之表侧面發光。 本發明之影像感測器係關於具有正立等倍成像透鏡、 平行的配置於該正立等倍成像透鏡之兩侧對稱位置並組裝 了 LED晶片之線光源以及經由該正立等倍成像透鏡接收自 該線光源照射至原稿面之反射光之感測器〖c之密接型影像 感測器’在該線光源使用在上述各段落之某一段落記載之 線光源’還將各線光源之led晶片配置於相向之線光源之 LED晶片之配置間隔之大致中心之位置。 又’係關於具有正立等倍成像透鏡、平行的配置於該 正立等倍成像透鏡之兩側對稱位置並组裝了 LEI)晶片之線 光源以及經由該正立等倍成像透鏡接收自該線光源照射至 原稿面之反射光之感測器丨c之密接型影像感測器’在該線 光源使用在上述各段落之某一段.落記載之線光源，還將組

46 52 19 五、發明說明（4) 裝該LED晶片而形成線光源之電路板和組裝該感測器IC之 電路板作為共用之電路板。 發明之實施例 實施例1 參照圖說明本發明之實施例1。圖1係表示本發明之線 光源之主要部分之圖’在圖1，1 〇係原稿，1 2丨係對於原稿 10配置成一列之複數個附透鏡之LED晶片，在圖1表示其中 2個。90係設於附透鏡之led晶片121内之LED裸晶片。 現在’在原稿1〇上設LED晶片1 21之正上之點為點A1、 點A2 ’設點A1和點A2之中間點為點B。因在原稿1〇上最亮 之點係點A1，最暗之點係點b，若該兩點之亮度相同，假 設可得到均勻之亮度。1個LED晶片121之亮度180之分布如 圖1中所示，認為在點A1最亮，而在點B變成點A1之亮度之 一半時，和相鄰LED晶片121之亮度180之和如亮度190所示 變成均勻。設LED晶片121在點A1之亮度為LA1、在點B之亮 度為LB時，LA1和LB之關係變成如下所示。 LA1 二2 * LB …①

又，如圖1所示，設LED裸晶片90和點A1之距離為a、 LED裸晶片90和點B之距離為b、a和b之夾角為θ、相鄰LED 晶片121之距離為p、在自LED裸晶片90往點B之直線上之距 離係a之點為點C。設此時在點C之亮度為LC，因放射狀擴 散之光之亮度和距離之平方成反比，變成如下所示。 a2 *LC = b2 氺 LB …0 在此，由a = b*cos<9之關係，式-變成如下。

第7頁 465219 五、發明說明（5) ' b2 *cos2 Θ *LC= b2 *LB …③ 因此，由式①、③，得到下式。 LC = LA1 / ( 2 * cos2 β )…④ 圖1所示附透鏡之LED晶片1 21使用例如圖2、3所示之 構造（Stanlay電氣株式會社製附透鏡之led晶片、LED綜合 -型錄1 998年1月，型號ργιι〇2ΐ〇，圖2係外觀圖，圖3係指 向特性圖。在圖2 ( a係平面圖，b係側視圖），1 〇 〇係電路 - 板，2 0 0係在樹脂11 〇所形成之透鏡，擔任聚光之功用。 在圖3 ’實線表示L E D晶片1 2 1之指向特性，形狀尖的 係透鏡2 0 0之效果。虛線係以式④表示之線。由圖3實線和 虚線之交點係在配置複數個圖2所示附透鏡之LED晶片1 21 時附透鏡之LED晶片121產生之角度Θ，表示約26。。使用 該26。時，在圖1，例如a = 6mm時，p = 5.9mm，預料亮度之 分布如190所示變成直線。 ， 圖4係對於a = 6mm、p = 4 、5 mm、6 mm使用圖2之附 透鏡之UD晶片121實驗之結果，及對於a = 6mm、D = R „ μ υ mm 使 用圖11所示習知之LED晶片120實驗之結果。（a，ρ)=；(6， 5· 9)係假設亮度分布190之計算結果，理想係成為直 ’ 但是實際上因各附透鏡之LED晶片121之光量、指命4士 t 變動、照射點B之光具有角度、照射玻璃板6 0時弁+ ^ 射、折射等條件 μ 3 μ > τ a ϋ 1 °1 >夂0a ‘ mm 線 附 具有偏差 透鏡之LED晶片121之各間隔（ 距 離P) 可是，在使用來自密接型影像感測器’因具有修 光源20、棒狀透鏡陣列30、感測器IC50所引起之笼二正線

4652 19 五、發明說明（6) 變動之裝置’圖4所示程度之偏差無問題。由圖4得知，只 要巧妙的決定LED晶片之間隔ρ，使用附透鏡之LED晶片1 21 時，可得到比使用LED晶片1 2 0之情況亮之光源。 如上述所示，在本發明之實施例1 ’使用附透鏡之LED 晶片121，藉著自附透鏡之LED晶片1 21之指向特性及式④ 設定附透鏡之LED晶片1 2 1之組裝間距P ’對於附透鏡之LED 晶片之組裝方向具有均勻之特性，藉著在和附透鏡之led 晶片之組裝方向垂直之方向具有透鏡效果，可得到在光之 效率上優異之線光源。尤其在附透鏡之LED晶片之情況， 只要將配置間隔設為自LED晶片至被照明面為止之距離以 下即可。換言之，可摘要如下。即，在本實施例，在將發 射光在垂直方向具有指向性之LED晶片以既定間隔配置成 線狀時’對於在垂直於一個LED晶片之方向之原稿面（被照 明面）之該一個LED晶片之光之照度，在相鄰之LEI)晶片之 正中位置’在5衾一個led晶片在原稿面之光之照度剛好變 成半之間隔配置LED晶片。若照這樣做，來自複數個LED 晶片之照射光重疊’在原稿面可得到均勻之照度。 此外.，在本發明之實施例1，使用圖2所示形狀之附透 晶片’但是使用圖5(a係平面圖，以系側視圖）所示 ，狀之附透鏡之LED晶片122也可。這具備自包圍LED裸晶 片90之樹脂110之上端突出之透鏡2〇ι。又，利用不利用透 鏡之方法具有聚光功能之led晶片也可。 實施例2 其次，說明本發明之實施例2。在圖6，丨3〗係為了可

465219 五、發明說明（7) 自背面組裝附透鏡之LED晶片122而設置了孔300之電路 板’其他構造和上述實施例〗相同。如圖6所示，在電路板 1 31鑽孔3 0 0 ’藉著自電路板之遠離原稿之側（背側）組裝， 可使附透鏡之LED晶片122更遠離原稿10，可增大附透鏡之 L E D晶片1 2 2之組裝間隔。 於是’在實施例2，因在電路板131鑽孔300並自背側 組裝附透鏡之LED晶片122，減少附透鏡之LED晶片122之個 數’可得到效率佳之便宜之光源。 實施例3 參照圖面說明本發明之實施例3。圖7 (a )係密接型影 像感測器之側視圖’（b)、（ c )係其線光源之平面圖。在圖 7，20係將LED晶片排列成線狀之線光源，30係利用複數個 棒透鏡（圖上未示）構成之正立成像用棒狀透鏡陣列，40係 感測器電路板，5 0係在感測器電路板4 〇上排成線狀安裝之 感測器IC ’ 6 0係位於原稿移動面之玻璃板，7 〇係感測器框 架，8 0係自線光源2 0發出之光至成像於感測器I c 5 0為止之 路徑，1 21係附透鏡之LED晶片’ 21 0係設於線光源20之電 路板上之圖案配線。 線光源20以棒狀透鏡陣列30為中心對稱配置，在其上 所組裝之附透鏡之LED晶片1 21處於位於相向之線光源2 〇上 之附透鏡之LED晶片1 21之大致中心之位置之配置關係。 2 1 0係設於線光源2 〇之電路板上之圖案配線，通過附透鏡 之LED晶片121之間。 如上述所示’在本發明之實施例3，因2支線光源2 0以

第10頁 4 65219 五、發明說明（8) --- 棒狀透鏡陣列30為中心對稱配置，而且令在其上所組裝之 附透鏡之LED晶片121位於相向之線光源2〇上之附透鏡之 LED晶片1 21之大致中心’等價上可使得附透鏡之LEd晶片 1 2 1之間隔變成一半。這在使用儘管指向特性尖而需要將 組裝間隔變窄，卻為了得到所需之圖案配線2丨〇之粗細或 條數而無論如何也無法將配置間隔變窄之附透鏡2LE])晶 片之情況，特別有效。即，相對於依據在本發明之實施例 1所說明之圖3及式④決定之相鄰附透鏡之LED晶片j 2丨之距 離P ’在本發明之實施例3之相鄰附透鏡之LED.晶片i 2 i之距 離可設為2 * p，可得到設置所需之圖案配線2丨〇之空間， 可得到均勻而且在光之效率上優異之線光源。 實施例4 又，說明本發明之實施例4。在圖8，3 〇係利用複數個 棒透鏡（圖上未示）構成之正立成像用棒狀透鏡陣列，4〇係 感測器電路板，5 0係在感測器電路板4 〇上排成線狀安裝之 感測器I C，1 21係在感測器電路板4 〇上按照在本發明之實 施例1所说明之配置間隔排列安裝之LED晶片，6〇係位於原 稿移動面之玻璃板’ 7 0係感測器框架，8 〇係自L Ε ρ晶片1 21 發出之光至成像於感測器IC50為止之路徑。 在實施例4，因將LED晶片121配置於感測器電路板4〇 上’省略LED晶片1 21之組裝專用之電路板，藉著將植裝感 測器電路板40和LED晶片121之電路板共用化，可使密接型 影像感測器小型化。 發明之效果

# 11頁 465219 五、發明說明（9) 如上述所示，若依據本發明，因使闬在垂直方向具有 亮之指向特性之LED晶片，並依據LED晶片之指向特性及式 ④設定在垂直方向具有亮之指向特性之LED晶片之組裝間 距’藉著在LED晶片之組裝方向具有均勻之特性而且在和 LED晶片之組裝方向垂直之方向具有聚光效果，可得到在 光之效率上優異之線光源。 使用附透鏡之led晶片，若將LED晶片之配置間隔設為 自LED晶片至原稿面為止之距離以下，在led晶片之組裝方 向具有均勻之特性而且在和LED晶片之組裝方向垂直之方 向具有聚光效果。可得到在光之效率上優異之線光源。 又’因在組裝LED電路板鑽孔後，自背侧組裝在垂直 方向具有亮之指向特性之LED晶片而構成線光源，減少LED 晶片之個數’可得到效率佳之便宜之光源。 又’因以棒狀透鏡陣列為中心配置密接型影像感測器 之2支線光源’而且令led晶片位於相向之線光源上之在垂 直方向具有亮之指向特性之LED晶片之間，等價上將在垂 直方向具有亮之指向特性之LE])晶片之間隔變成一半，可 得到所需之圖案配線，可得到均句而且在光之效率上優異 之線光源。 又’藉箸將感測器電路板和組裝LED晶片之電路板共 用化’可使密接型影像感測器小型化。 圖式簡單說明 圖1係表示本發明之實施形態1之線光源之圖。 圖2係表示本發明之實施形態1之led晶片之圖。 4^5213 五、發明說明（ίο) 圖3係表示本發明之實施形態1之LEI)晶片之指向特性 之圖。 圖4係表示本發明之實施形態1之線光源之亮度之圖。 圖5係表示本發明之實施形態2之led晶片之圖。 圖6係表示本發明之實施形態2之線光源之圖。 圖7係表示本發明之實施形態3之密接型影像感測器之 圖。 圖8係表示本發明之實施形態4之密接型影像感測器之 圖。 圖9係表示習知之密接型影像感測器之圖。 圖1 0係表示習知之線光源之圖。 圖π係表示習知之led晶片之指向特性之圖。 符號說明 1 〇原稿；20線光源；30棒狀透鏡陣列；40感測器電路 板·’ 5 0感測器IC ; 6 0玻璃板；7 0感測器框架；8 〇光之路 徑，90LED裸晶片；1〇〇電路板；樹脂；120LED晶片. 121附透鏡之LED晶片；122附透鏡之LED晶片；130LED電路 板；131 LED電路板；140被照明面；150LED晶片間距離； 1 60光之路徑；1 70 LED裸晶片和被照明面之距離；丨8〇 LED晶片1個晶片之亮度；1 90 LED晶片之亮度之總和； 200、201聚光透鏡；210圖案配線；300孔’。

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Claims (1)

1. 46 52 1 9 六 申請專利範圍 1 * 一種線光源，在電路板上將LED晶片配置成線狀， 其特徵在於： 令上述LED晶片各自具有聚光功能。 其中在LED晶片設 其中將LED晶片之 2.如申請專利範圍第1項之線光源 置透鏡’令具有聚光功能。 3‘如申請專利範圍第1項之線光源 配置間隔設為自led晶片至原稿面為止之距離以下。 匕4.如申請專利範園第1項之線光源，其中依據LED晶片 之才a向特性及下式決疋led晶片之配置間隔和自led晶片至 原稿面為止之距離之比例： L( 6> ) = L(0。）/(2 * cos2 61 ) 其中，L(0):在角度(9之亮度； Θ :和自LED晶片對於原稿面之垂直線之夾角。 5. 如申請專利範圍第丨、2、3或4項之線光源，其中在 ΐ f LED晶3片之1路板鑽孔，在該電路板之背面側組裝led 1曰片，使得LED晶片之光通過該電路板之孔自該電路板之 表侧面發光。 6. -種影像感測器，具有正立等倍成像透鏡 配置於該正立等倍成像透鏡之兩側對稱位 D 晶片之線光源以及經由該正立算捭ώ後、系拉& A裝f 艰腿从衣®c Γ 等成像透鏡接收自該線光 源”、、射至原稿面之反射光之感測器ic， 在該線光源使用如申請專利範圍第丨項至第 一項之線光源，還將各線光源之LEI)曰 、'、 光源之LED晶片之配置間隔之大致中：之位【於相向之線

   第14頁 46 52 彳 9 六、申請專利範圍 7. —種影像感測器，具有正立等倍成像透鏡、平行的 配置於該正立等倍成像透鏡之兩侧對稱位置並組裳了 LED 晶片之線光源以及經由該正立等倍成像透鏡接收自該線光 源照射至原稿面之反射光之感測器I C， '在該線光源使用如申請專利範圍第1項至第4項之其中 一項之線光源，還將组裝該LED晶片而形成線光源之電路 板和組裝該感測器IC之電路板作為共用之電路板。

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