導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)明公開一種用于接觸式圖像傳感器的導光元件，所述導光元件用以導入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導光元件包括一長條型入射面及一出射面。所述長條型入射面與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾一銳角，其中所述長條型入射面具有若干個微結構，以將光線朝均勻方向擴散，并同時增加光利用率。
【專利說明】導光元件及高均勻度高亮度光源模組
[0001] 本發(fā)明專利申請是分案申請。原案的申請?zhí)柺牵?01110151364.6 ;申請日是：2011 年6月8日；發(fā)明名稱是："導光元件及高均勻度高亮度光源模組"。

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

【背景技術】
[0003] 接觸式圖像傳感器一般用于掃描器、傳真機及影印機等光電產品中，是一種常見 的圖像傳感器。請參考圖1，圖1為現(xiàn)有的接觸式圖像傳感器的剖面圖。現(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、導光元件2、及感光單元陣 列3集成在一條狀方型盒4內構成。進行掃描文件時，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，反射光通過多個反射鏡5傳送至感光單元 陣列3,通過處理感光單元陣列3所產生電流信號，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)個沿 垂直剖面排列的LED會使得所述文件10受照射時，在垂直剖面方向上有光分布不法均勻的 問題。而上述的導光元件2雖然能對每一顆LED所發(fā)出的光線進行擴散導光，但是，仍無法 有效解決在垂直剖面方向上光分布不均勻的問題。一旦所述文件10受照的光分布不均勻 時，將會所述文件10掃描后所得的畫面在垂直剖面方向上出現(xiàn)明暗間隔的條紋，使得掃描 品質不佳。
[0005] 因此，有人提出了更改導光元件2的設計，用以改善光分布不均勻的問題。臺灣專 利1315379揭露了在導光元件的一面做出密集的齒狀反射面，透過齒狀反射面將光朝均勻 方向擴散，藉此改善不均勻的問題。但此設計將無法有效利用LED側向發(fā)出的光，使得光利 用率不佳，并且非對稱的結構亦造成出光的不均。


【發(fā)明內容】

[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光元件，其透 過在一出射面以及/或入射面上形成若干個微結構，除可以將光線朝均勻方向擴散，同時 增加光利用率，一次解決上述問題。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有上述導光元件的高均勻度高亮度光源模組， 其提供固定所述導光元件在發(fā)光二極管燈條上的固定件，透過所述固定件反射發(fā)光二極管 的側向光，以增加光利用率。
[0008] 為達上述目的，本發(fā)明第一實施例提供一種用于接觸式圖像傳感器的導光元件， 用以導入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導光元件包括一長條型入射面及一第一出 射面。所述長條型入射面對應設置于所述發(fā)光二極管燈條之上。所述第一出射面在所述長 條型入射面的一長邊與所述長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 微結構。
[0009] 在第一較佳實施例的另一實施樣態(tài)中，所述導光元件進一步包括一第二出射面， 與所述長條型入射面的另一長邊夾一第二銳角，其中所述第二出射面具有所述若干微結 構。具體來說，所述若干微結構是垂直所述長邊排列的菱鏡結構，或是金字塔型、微透鏡、柱 狀、規(guī)則或不規(guī)則結構。
[0010] 另外，本發(fā)明還提供一種具有上述導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 的導光元件用以導入所述光線。所述固定件用于固定所述導光元件在所述發(fā)光二極管燈條 上，并用以反射所述光線。值得注意的是，所述固定件為預定顏色塑料，用以反射所述發(fā)光 二極管的側向光，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)明第二實施例還提供一種用于接觸式圖像傳感器的導光元件，用以導入一發(fā) 光二極管燈條所發(fā)出的光線，所述導光元件包括一長條型入射面及一出射面。所述長條型 入射面與所述發(fā)光二極管燈條的一短邊夾一銳角，其中所述長條型入射面具有若干個微結 構。所述出射面平行并相距于所述長條型入射面一距離。
[0012] 在第二較佳實施例的另一實施樣態(tài)中，所述出射面具有所述若干微結構。同樣地， 所述若干微結構是垂直所述長邊排列的菱鏡結構，或是金字塔型、微透鏡及柱狀、規(guī)則或不 規(guī)則結構。
[0013] 另外，本發(fā)明第二實施例還提供一種具有上述導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。上述的導光元件用以導入所述光線。所述固定件用于固定所述導光元件在所述發(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)明的導光元件及具有所述導光元件的高均勻度高亮度光源模組，其透過 在一出射面以及/或入射面上形成若干個微結構，例如菱鏡結構，以將光線朝均勻方向擴 散，以解決發(fā)光二極管長邊方向上的光線不均勻的問題，并且發(fā)光二極管的側向出光也透 過固定件反射，做有效的利用，克服現(xiàn)有技術光利用率不佳的問題。
[0015] 為讓本發(fā)明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作 詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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中的導光元件的立體圖。
[0020] 圖5為第一較佳實施例的導光元件的另一實施樣態(tài)。
[0021] 圖6為圖5的立體爆炸圖。
[0022] 圖7為本發(fā)明第二較佳實施例的光源模組的立體爆炸圖。
[0023] 圖8為第二較佳實施例的光源模組另一實施樣態(tài)的立體爆炸圖。

【具體實施方式】
[0024] 以下將配合附圖來詳細說明本發(fā)明的導光元件的第一較佳實施例，其中于不同圖 式中相同的元件符號是代表示相同或相似的元件。請參照圖2,圖2繪示本發(fā)明第一較佳實 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20來代表此較佳實施例的光 源模組，元件符號200代表此較佳實施例的導光元件。
[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、多個反射鏡5、透光板9。進行掃描文件10時，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，反射光通過多個反射鏡5傳送至感光單元陣列3,通過 處理感光單元陣列3所產生電流信號，即可得到文件10掃瞄后的圖像信息。
[0026] 請參照圖3,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、一導光元件200及一固定件24。所述LED燈條22包含一長條 型基板222及裝設于所述長條型基板222上的若干顆LED晶粒（die) 224,用以發(fā)出光線。
[0027] 所述導光元件200用以導入所述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（本領域稱一次光學），經(jīng)過所述導光元件200 (二次光學）傳輸?shù)剿鑫募?10處。具體地說，所述導光元件200的材質是一種透光的光學塑料，例如為聚甲基丙烯酸甲 酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)等。所述固定件24用于固定所 述導光元件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] 所述導光元件200包括一長條型入射面220及一第一出射面240。需注意的是，所 述長條型入射面220及所述第一出射面240皆為垂直紙面延伸的長條型。所述長條型入射 面220對應設置于所述LED燈條22之上，以將從LED晶粒224所發(fā)出的光線從所述長條型 入射面220進入所述導光元件200。
[0029] 在第一實施例中，所述第一出射面240在所述長條型入射面220的一長邊2202與 所述長條型入射面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，或因應其他設計所需的角度皆可實施。
[0030] 請參照圖3及圖4,圖4是圖3中的導光元件200的立體圖。所述第一出射面240 具有若干個微結構。在此較佳實施例中，所述若干微結構是垂直所述長邊2202排列的菱鏡 結構，使得導入所述導光元件200的光線可透過所述若干菱鏡結構朝所述長邊2202方向折 射出來，使得LED晶粒224發(fā)出的光線在所述長邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并 不限于以菱鏡結構方式實施，所述第一出射面240的微結構亦可選自金字塔型（pyramid)、 微透鏡（microlens)、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結構所組成群組之一。
[0031] 請參照圖5,圖5為第一較佳實施例的導光元件200的另一實施樣態(tài)。在第一較佳 實施例的另一實施樣態(tài)中，所述導光元件200進一步包括一第二出射面260。所述第二出 射面260與所述長條型入射面220的另一長邊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）可同時從所述第一出射面240及所述第二出射面260發(fā) 出，達到分光的效果。利用此設計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 應其他設計所需的角度皆可實施。
[0032] 請參考圖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 干微結構。具體來說，所述若干微結構是垂直所述長邊2202及2204排列的菱鏡結構，使得 導入所述導光元件200的光線可透過所述若干菱鏡結構朝所述長邊2202方向折射出來，使 得LED晶粒224發(fā)出的光線在所述長邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并不限于以 菱鏡結構方式實施，所述第二出射面240的微結構亦可選自金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則 及不規(guī)則結構所組成群組之一。
[0033] 以下將詳細說明本發(fā)明第二較佳實施例的用于接觸式圖像傳感器的導光元件。請 參照圖7,圖7是本發(fā)明第二較佳實施例的光源模組的立體爆炸圖，其中是以元件符號40來 代表此較佳實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、一導光元件400及一固定件24。所述LED燈條22包含一長條型基板222及裝設于 所述長條型基板222的若干顆LED晶粒（die) 224,用以發(fā)出光線。
[0034] 所述導光元件400用以導入一 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（本領域稱一次光學），經(jīng)過所述導光元件400 (二次光學）傳輸?shù)剿鑫募?0 處。所述固定件24用于固定所述導光元件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] 所述導光元件400包括一長條型入射面420及一出射面440。所述長條型入射面 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 相距于所述長條型入射面420 -距離。所述銳角Φ較佳地可為45度，或因應其他設計所需 的角度皆可實施。所述長條型入射面420具有若干個微結構。在此較佳實施例中，所述若 干微結構是垂直所述LED燈條22的所述長邊2202排列的菱鏡結構，使得所述光線可從所 述若干菱鏡結構折射進入所述導光元件400,再從所述出射面440發(fā)出，使得LED晶粒224 發(fā)出的光線在所述長邊2202方向混合的較均勻。然而，本發(fā)明并不限于以菱鏡結構方式實 施，所述第一出射面240的微結構亦可選自金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結構所 組成群組之一。
[0036] 請參照圖8,圖8為第二較佳實施例的光源模組40另一實施樣態(tài)的立體爆炸圖， 其中是以元件符號500來代表此實施樣態(tài)的導光元件。在第二較佳實施例的另一實施樣態(tài) 中，同樣地，所述導光元件500包括一長條型入射面520及一出射面540。所述出射面540 與前一實施樣態(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構。舉例 來說，所述若干微結構是垂直所述LED燈條22的所述長邊2202排列的菱鏡結構，使得所述 光線可從所述若干菱鏡結構（即長條型入射面520)折射進入所述導光元件400 (即二次光 學），再從所述出射面540的菱鏡結構折出來（即三次光學），使得LED晶粒224發(fā)出的光 線在所述長邊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構方式實施，所述出射面540的微結構亦可選自 金字塔型、微透鏡、柱狀、規(guī)則及不規(guī)則結構所組成群組之一。
[0037] 依據(jù)本發(fā)明的導光元件及具有所述導光元件的光源模組，其透過在一出射面以及 /或入射面上形成若干個微結構，例如菱鏡結構，以將光線朝混光均勻的方向擴散，以解決 LED燈條長邊方向上的光線不均勻的問題，并且LED的側向出光也透過固定件反射，做有效 的利用，克服現(xiàn)有技術光利用率不佳的問題。
[0038] 雖然本發(fā)明已用較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明所屬技 術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
【權利要求】
1. 一種用于接觸式圖像傳感器的導光元件，用以導入一發(fā)光二極管燈條所發(fā)出的光 線，其特征在于，所述導光元件包括：一長條型入射面，與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾 一銳角，其中所述長條型入射面具有若干個微結構；以及一出射面，平行并相距于所述長條 型入射面一距離，所述出射面具有所述若干微結構。
2. 根據(jù)權利要求1所述的導光元件，其特征在于，所述若干微結構是垂直所述發(fā)光二 極管燈條之一長邊排列的菱鏡結構。
3. 根據(jù)權利要求1所述的導光元件，其特征在于，所述若干微結構是金字塔型、微透鏡 或柱狀。
4. 根據(jù)權利要求1所述的導光元件，其特征在于，所述若干微結構是規(guī)則或不規(guī)則結 構。
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；一導光元件，用以導入所述光線，所述導光元件包括：一長條型入射面以及一 出射面，所述長條型入射面與所述發(fā)光二極管燈條之一短邊夾一銳角，其中所述長條型入 射面具有若干個微結構，所述出射面平行并相距于所述長條型入射面一距離，所述出射面 具有所述若干微結構；以及一固定件，用于固定所述導光元件在所述發(fā)光二極管燈條上，并 用以反射所述光線。
6. 根據(jù)權利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結構是垂直所述發(fā)光二 極管燈條的一長邊排列的菱鏡結構。
7. 根據(jù)權利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結構是金字塔型、微透鏡 或柱狀。
8. 根據(jù)權利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述若干微結構是規(guī)則或不規(guī)則結 構。
9. 根據(jù)權利要求5所述的光源模組，其特征在于，所述固定件為一預定顏色塑料。
【文檔編號】H04N1/04GK104101942SQ201410321559
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2011年6月8日 優(yōu)先權日:2010年12月31日
【發(fā)明者】許書誠 申請人:亞泰影像科技股份有限公司