導(dǎo)光元件及高均勻度高亮度光源模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件，所述導(dǎo)光元件用以導(dǎo)入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導(dǎo)光元件包括一長(zhǎng)條型入射面及一出射面。所述長(zhǎng)條型入射面與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾一銳角，其中所述長(zhǎng)條型入射面具有若干個(gè)微結(jié)構(gòu)，以將光線朝均勻方向擴(kuò)散，并同時(shí)增加光利用率。
【專利說(shuō)明】導(dǎo)光元件及高均勻度高亮度光源模組
[0001] 本發(fā)明專利申請(qǐng)是分案申請(qǐng)。原案的申請(qǐng)?zhí)柺牵?01110151364.6 ;申請(qǐng)日是：2011 年6月8日；發(fā)明名稱是："導(dǎo)光元件及高均勻度高亮度光源模組"。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明是有關(guān)于一種接觸式圖像傳感器（contact image sensor, CIS)，且特別是 有關(guān)于一種接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件及光源模組。

【背景技術(shù)】
[0003] 接觸式圖像傳感器一般用于掃描器、傳真機(jī)及影印機(jī)等光電產(chǎn)品中，是一種常見(jiàn) 的圖像傳感器。請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有的接觸式圖像傳感器的剖面圖?，F(xiàn)有的接觸式圖像 傳感器主要由發(fā)光二極管（light emitting diode, LED)陣列1、導(dǎo)光元件2、及感光單元陣 列3集成在一條狀方型盒4內(nèi)構(gòu)成。進(jìn)行掃描文件時(shí)，發(fā)光二極管陣列1作為光源將光線 照射到文件10上，入射光線經(jīng)由文件10反射后，反射光通過(guò)多個(gè)反射鏡5傳送至感光單元 陣列3,通過(guò)處理感光單元陣列3所產(chǎn)生電流信號(hào)，即可得到文件10掃瞄后的圖像信息。
[0004] 如圖1所示，發(fā)光二極管陣列1中的每一顆LED均可視為一光源，因此，多數(shù)個(gè)沿 垂直剖面排列的LED會(huì)使得所述文件10受照射時(shí)，在垂直剖面方向上有光分布不法均勻的 問(wèn)題。而上述的導(dǎo)光元件2雖然能對(duì)每一顆LED所發(fā)出的光線進(jìn)行擴(kuò)散導(dǎo)光，但是，仍無(wú)法 有效解決在垂直剖面方向上光分布不均勻的問(wèn)題。一旦所述文件10受照的光分布不均勻 時(shí)，將會(huì)所述文件10掃描后所得的畫(huà)面在垂直剖面方向上出現(xiàn)明暗間隔的條紋，使得掃描 品質(zhì)不佳。
[0005] 因此，有人提出了更改導(dǎo)光元件2的設(shè)計(jì)，用以改善光分布不均勻的問(wèn)題。臺(tái)灣專 利1315379揭露了在導(dǎo)光元件的一面做出密集的齒狀反射面，透過(guò)齒狀反射面將光朝均勻 方向擴(kuò)散，藉此改善不均勻的問(wèn)題。但此設(shè)計(jì)將無(wú)法有效利用LED側(cè)向發(fā)出的光，使得光利 用率不佳，并且非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)亦造成出光的不均。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件，其透 過(guò)在一出射面以及/或入射面上形成若干個(gè)微結(jié)構(gòu)，除可以將光線朝均勻方向擴(kuò)散，同時(shí) 增加光利用率，一次解決上述問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有上述導(dǎo)光元件的高均勻度高亮度光源模組， 其提供固定所述導(dǎo)光元件在發(fā)光二極管燈條上的固定件，透過(guò)所述固定件反射發(fā)光二極管 的側(cè)向光，以增加光利用率。
[0008] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件， 用以導(dǎo)入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導(dǎo)光元件包括一長(zhǎng)條型入射面及一第一出 射面。所述長(zhǎng)條型入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述發(fā)光二極管燈條之上。所述第一出射面在所述長(zhǎng) 條型入射面的一長(zhǎng)邊與所述長(zhǎng)條型入射面夾一第一銳角，其中所述第一出射面具有若干個(gè) 微結(jié)構(gòu)。
[0009] 在第一較佳實(shí)施例的另一實(shí)施樣態(tài)中，所述導(dǎo)光元件進(jìn)一步包括一第二出射面， 與所述長(zhǎng)條型入射面的另一長(zhǎng)邊夾一第二銳角，其中所述第二出射面具有所述若干微結(jié) 構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述長(zhǎng)邊排列的菱鏡結(jié)構(gòu)，或是金字塔型、微透鏡、柱 狀、規(guī)則或不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0010] 另外，本發(fā)明還提供一種具有上述導(dǎo)光元件的高均勻度高亮度光源模組，包括一 發(fā)光二極管燈條、上述的導(dǎo)光元件及一固定件。所述發(fā)光二極管燈條用以發(fā)出光線。上述 的導(dǎo)光元件用以導(dǎo)入所述光線。所述固定件用于固定所述導(dǎo)光元件在所述發(fā)光二極管燈條 上，并用以反射所述光線。值得注意的是，所述固定件為預(yù)定顏色塑料，用以反射所述發(fā)光 二極管的側(cè)向光，以增加光利用率，可大幅降低所述發(fā)光二極管燈條的使用功率。
[0011] 本發(fā)明第二實(shí)施例還提供一種用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件，用以導(dǎo)入一發(fā) 光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導(dǎo)光元件包括一長(zhǎng)條型入射面及一出射面。所述長(zhǎng)條型 入射面與所述發(fā)光二極管燈條的一短邊夾一銳角，其中所述長(zhǎng)條型入射面具有若干個(gè)微結(jié) 構(gòu)。所述出射面平行并相距于所述長(zhǎng)條型入射面一距離。
[0012] 在第二較佳實(shí)施例的另一實(shí)施樣態(tài)中，所述出射面具有所述若干微結(jié)構(gòu)。同樣地， 所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述長(zhǎng)邊排列的菱鏡結(jié)構(gòu)，或是金字塔型、微透鏡及柱狀、規(guī)則或不 規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0013] 另外，本發(fā)明第二實(shí)施例還提供一種具有上述導(dǎo)光元件的高均勻度高亮度光源模 組，包括一發(fā)光二極管燈條、上述的導(dǎo)光元件及一固定件。所述發(fā)光二極管燈條用以發(fā)出光 線。上述的導(dǎo)光元件用以導(dǎo)入所述光線。所述固定件用于固定所述導(dǎo)光元件在所述發(fā)光二 極管燈條上，并用以反射所述光線。值得注意的是，所述固定件為任意有色塑料，用以反射 所述發(fā)光二極管的側(cè)向光，以增加光利用率，可大幅降低所述發(fā)光二極管燈條的使用功率。
[0014] 依據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光元件及具有所述導(dǎo)光元件的高均勻度高亮度光源模組，其透過(guò) 在一出射面以及/或入射面上形成若干個(gè)微結(jié)構(gòu)，例如菱鏡結(jié)構(gòu)，以將光線朝均勻方向擴(kuò) 散，以解決發(fā)光二極管長(zhǎng)邊方向上的光線不均勻的問(wèn)題，并且發(fā)光二極管的側(cè)向出光也透 過(guò)固定件反射，做有效的利用，克服現(xiàn)有技術(shù)光利用率不佳的問(wèn)題。
[0015] 為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作 詳細(xì)說(shuō)明如下。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有的接觸式圖像傳感器的剖面圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的接觸式圖像傳感器的剖面示意圖。
[0018] 圖3為圖2中的光源模組的剖面放大圖。
[0019] 圖4為圖3中的導(dǎo)光元件的立體圖。
[0020] 圖5為第一較佳實(shí)施例的導(dǎo)光元件的另一實(shí)施樣態(tài)。
[0021] 圖6為圖5的立體爆炸圖。
[0022] 圖7為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的光源模組的立體爆炸圖。
[0023] 圖8為第二較佳實(shí)施例的光源模組另一實(shí)施樣態(tài)的立體爆炸圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下將配合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的導(dǎo)光元件的第一較佳實(shí)施例，其中于不同圖 式中相同的元件符號(hào)是代表示相同或相似的元件。請(qǐng)參照?qǐng)D2,圖2繪示本發(fā)明第一較佳實(shí) 施例的接觸式圖像傳感器的剖面示意圖，其中是以元件符號(hào)20來(lái)代表此較佳實(shí)施例的光 源模組，元件符號(hào)200代表此較佳實(shí)施例的導(dǎo)光元件。
[0025] 所述接觸式圖像傳感器包括高均勻度高亮度的光源模組20、感光單元陣列3、條 狀方型盒4、多個(gè)反射鏡5、透光板9。進(jìn)行掃描文件10時(shí)，光源模組20將光線照射到文件 10上，入射光線經(jīng)由文件10反射后，反射光通過(guò)多個(gè)反射鏡5傳送至感光單元陣列3,通過(guò) 處理感光單元陣列3所產(chǎn)生電流信號(hào)，即可得到文件10掃瞄后的圖像信息。
[0026] 請(qǐng)參照?qǐng)D3,圖3是圖2中的光源模組20的剖面放大圖，所述光源模組20包括一 發(fā)光二極管（LED)燈條22、一導(dǎo)光元件200及一固定件24。所述LED燈條22包含一長(zhǎng)條 型基板222及裝設(shè)于所述長(zhǎng)條型基板222上的若干顆LED晶粒（die) 224,用以發(fā)出光線。
[0027] 所述導(dǎo)光元件200用以導(dǎo)入所述LED燈條22所發(fā)出的光線，以將從LED晶粒224 所發(fā)出的光線（本領(lǐng)域稱一次光學(xué)），經(jīng)過(guò)所述導(dǎo)光元件200 (二次光學(xué)）傳輸?shù)剿鑫募?10處。具體地說(shuō)，所述導(dǎo)光元件200的材質(zhì)是一種透光的光學(xué)塑料，例如為聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)等。所述固定件24用于固定所 述導(dǎo)光元件200在所述LED燈條22上，并且還用以反射所述光線。值得注意的是，所述固定 件24較佳為一預(yù)定顏色塑料、如白色或其他顏色，可用以反射所述若干LED晶粒（die) 224 的側(cè)向光，以增加光利用率，可大幅降低所述LED燈條22的使用功率。
[0028] 所述導(dǎo)光元件200包括一長(zhǎng)條型入射面220及一第一出射面240。需注意的是，所 述長(zhǎng)條型入射面220及所述第一出射面240皆為垂直紙面延伸的長(zhǎng)條型。所述長(zhǎng)條型入射 面220對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述LED燈條22之上，以將從LED晶粒224所發(fā)出的光線從所述長(zhǎng)條型 入射面220進(jìn)入所述導(dǎo)光元件200。
[0029] 在第一實(shí)施例中，所述第一出射面240在所述長(zhǎng)條型入射面220的一長(zhǎng)邊2202與 所述長(zhǎng)條型入射面220夾一第一銳角，即小于90度，使得所述光線可從所述第一出 射面240發(fā)出。第一銳角角較佳地可為45度，或因應(yīng)其他設(shè)計(jì)所需的角度皆可實(shí)施。
[0030] 請(qǐng)參照?qǐng)D3及圖4,圖4是圖3中的導(dǎo)光元件200的立體圖。所述第一出射面240 具有若干個(gè)微結(jié)構(gòu)。在此較佳實(shí)施例中，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述長(zhǎng)邊2202排列的菱鏡 結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)入所述導(dǎo)光元件200的光線可透過(guò)所述若干菱鏡結(jié)構(gòu)朝所述長(zhǎng)邊2202方向折 射出來(lái)，使得LED晶粒224發(fā)出的光線在所述長(zhǎng)邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并 不限于以菱鏡結(jié)構(gòu)方式實(shí)施，所述第一出射面240的微結(jié)構(gòu)亦可選自金字塔型（pyramid)、 微透鏡（microlens)、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結(jié)構(gòu)所組成群組之一。
[0031] 請(qǐng)參照?qǐng)D5,圖5為第一較佳實(shí)施例的導(dǎo)光元件200的另一實(shí)施樣態(tài)。在第一較佳 實(shí)施例的另一實(shí)施樣態(tài)中，所述導(dǎo)光元件200進(jìn)一步包括一第二出射面260。所述第二出 射面260與所述長(zhǎng)條型入射面220的另一長(zhǎng)邊2204夾一第二銳角Θ 2，即Θ 2小于90度， 使得所述光線（如虛線箭頭所示）可同時(shí)從所述第一出射面240及所述第二出射面260發(fā) 出，達(dá)到分光的效果。利用此設(shè)計(jì)可將所述光線分為兩道不同方向的光，可借著配置不同的 反光鏡收集所述二分光，以增加光的利用率。同樣地，第二銳角θ 2較佳地可為45度，或因 應(yīng)其他設(shè)計(jì)所需的角度皆可實(shí)施。
[0032] 請(qǐng)參考圖6,圖6為圖5的立體爆炸圖。同樣地，所述第二出射面260具有所述若 干微結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述長(zhǎng)邊2202及2204排列的菱鏡結(jié)構(gòu)，使得 導(dǎo)入所述導(dǎo)光元件200的光線可透過(guò)所述若干菱鏡結(jié)構(gòu)朝所述長(zhǎng)邊2202方向折射出來(lái)，使 得LED晶粒224發(fā)出的光線在所述長(zhǎng)邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并不限于以 菱鏡結(jié)構(gòu)方式實(shí)施，所述第二出射面240的微結(jié)構(gòu)亦可選自金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則 及不規(guī)則結(jié)構(gòu)所組成群組之一。
[0033] 以下將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件。請(qǐng) 參照?qǐng)D7,圖7是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的光源模組的立體爆炸圖，其中是以元件符號(hào)40來(lái) 代表此較佳實(shí)施例的高均勻度高亮度的光源模組。同樣地，所述光源模組40包括一 LED燈 條22、一導(dǎo)光元件400及一固定件24。所述LED燈條22包含一長(zhǎng)條型基板222及裝設(shè)于 所述長(zhǎng)條型基板222的若干顆LED晶粒（die) 224,用以發(fā)出光線。
[0034] 所述導(dǎo)光元件400用以導(dǎo)入一 LED燈條22所發(fā)出的光線，以將從LED晶粒224所 發(fā)出的光線（本領(lǐng)域稱一次光學(xué)），經(jīng)過(guò)所述導(dǎo)光元件400 (二次光學(xué)）傳輸?shù)剿鑫募?0 處。所述固定件24用于固定所述導(dǎo)光元件400在所述LED燈條22上，并且還用以反射所 述光線。值得注意的是，所述固定件24為一預(yù)定顏色塑料、如白色或其他顏色，用以反射所 述若干LED晶粒（die) 224的側(cè)向光，以增加光利用率，可大幅降低所述LED燈條22的使用 功率。
[0035] 所述導(dǎo)光元件400包括一長(zhǎng)條型入射面420及一出射面440。所述長(zhǎng)條型入射面 420與所述LED燈條22的一短邊2206夾一銳角Φ，即Φ小于90度，所述出射面440平行并 相距于所述長(zhǎng)條型入射面420 -距離。所述銳角Φ較佳地可為45度，或因應(yīng)其他設(shè)計(jì)所需 的角度皆可實(shí)施。所述長(zhǎng)條型入射面420具有若干個(gè)微結(jié)構(gòu)。在此較佳實(shí)施例中，所述若 干微結(jié)構(gòu)是垂直所述LED燈條22的所述長(zhǎng)邊2202排列的菱鏡結(jié)構(gòu)，使得所述光線可從所 述若干菱鏡結(jié)構(gòu)折射進(jìn)入所述導(dǎo)光元件400,再?gòu)乃龀錾涿?40發(fā)出，使得LED晶粒224 發(fā)出的光線在所述長(zhǎng)邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并不限于以菱鏡結(jié)構(gòu)方式實(shí) 施，所述第一出射面240的微結(jié)構(gòu)亦可選自金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結(jié)構(gòu)所 組成群組之一。
[0036] 請(qǐng)參照?qǐng)D8,圖8為第二較佳實(shí)施例的光源模組40另一實(shí)施樣態(tài)的立體爆炸圖， 其中是以元件符號(hào)500來(lái)代表此實(shí)施樣態(tài)的導(dǎo)光元件。在第二較佳實(shí)施例的另一實(shí)施樣態(tài) 中，同樣地，所述導(dǎo)光元件500包括一長(zhǎng)條型入射面520及一出射面540。所述出射面540 與前一實(shí)施樣態(tài)的出射面440不同的是，所述出射面540同樣具有所述若干微結(jié)構(gòu)。舉例 來(lái)說(shuō)，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述LED燈條22的所述長(zhǎng)邊2202排列的菱鏡結(jié)構(gòu)，使得所述 光線可從所述若干菱鏡結(jié)構(gòu)（即長(zhǎng)條型入射面520)折射進(jìn)入所述導(dǎo)光元件400 (即二次光 學(xué)），再?gòu)乃龀錾涿?40的菱鏡結(jié)構(gòu)折出來(lái)（即三次光學(xué)），使得LED晶粒224發(fā)出的光 線在所述長(zhǎng)邊2202方向混合的更均勻、出光效率更好，可大幅降低所述發(fā)光二極管燈條的 使用功率。然而，本發(fā)明并不限于以菱鏡結(jié)構(gòu)方式實(shí)施，所述出射面540的微結(jié)構(gòu)亦可選自 金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結(jié)構(gòu)所組成群組之一。
[0037] 依據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)光元件及具有所述導(dǎo)光元件的光源模組，其透過(guò)在一出射面以及 /或入射面上形成若干個(gè)微結(jié)構(gòu)，例如菱鏡結(jié)構(gòu)，以將光線朝混光均勻的方向擴(kuò)散，以解決 LED燈條長(zhǎng)邊方向上的光線不均勻的問(wèn)題，并且LED的側(cè)向出光也透過(guò)固定件反射，做有效 的利用，克服現(xiàn)有技術(shù)光利用率不佳的問(wèn)題。
[0038] 雖然本發(fā)明已用較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于接觸式圖像傳感器的導(dǎo)光元件，用以導(dǎo)入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光 線，其特征在于，所述導(dǎo)光元件包括：一長(zhǎng)條型入射面，與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾 一銳角，其中所述長(zhǎng)條型入射面具有若干個(gè)微結(jié)構(gòu)；以及一出射面，平行并相距于所述長(zhǎng)條 型入射面一距離，所述出射面具有所述若干微結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光元件，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述發(fā)光二 極管燈條之一長(zhǎng)邊排列的菱鏡結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光元件，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是金字塔型、微透鏡 或柱狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光元件，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是規(guī)則或不規(guī)則結(jié) 構(gòu)。
5. -種用于接觸式圖像傳感器的光源模組，其特征在于，包括：一發(fā)光二極管燈條，用 以發(fā)出光線；一導(dǎo)光元件，用以導(dǎo)入所述光線，所述導(dǎo)光元件包括：一長(zhǎng)條型入射面以及一 出射面，所述長(zhǎng)條型入射面與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾一銳角，其中所述長(zhǎng)條型入 射面具有若干個(gè)微結(jié)構(gòu)，所述出射面平行并相距于所述長(zhǎng)條型入射面一距離，所述出射面 具有所述若干微結(jié)構(gòu)；以及一固定件，用于固定所述導(dǎo)光元件在所述發(fā)光二極管燈條上，并 用以反射所述光線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是垂直所述發(fā)光二 極管燈條的一長(zhǎng)邊排列的菱鏡結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是金字塔型、微透鏡 或柱狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結(jié)構(gòu)是規(guī)則或不規(guī)則結(jié) 構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述固定件為一預(yù)定顏色塑料。
【文檔編號(hào)】H04N1/04GK104101942SQ201410321559
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月31日
【發(fā)明者】許書(shū)誠(chéng) 申請(qǐng)人:亞泰影像科技股份有限公司