成像模组及取像装置的制作方法

本实用新型是关于一种成像模组及取像装置，且特别是有关于线性影像感测器及其成像模组。

背景技术：

请参见图1；取像装置10的工作原理是将光源产生器12所产生的光线照射到物件1上，再将物件1反射后的光线(以下称反射光线)聚集于感光元件14上；感光元件14用以将反射光线换为电子信号以利于后续传输或储存。物件1可设在与感光元件14具有预定距离的透光件上。

取像装置1还包含一折射率渐变透镜(Gradient Index Lens)16，其位于物件及感光元件14之间，用以使来自物件1的光线会聚于感光元件14。折射率渐变透镜16为折射率分布沿径向由一入光面160往一出光面162逐渐减小的柱状光学透镜，其可让进入其内且沿轴向传输的光线产生连续折射，而使出射光线会聚成一点。借此，可以达到缩减取像装置1的高度及体积的效果。然而，折射率渐变透镜16的制作技术精密，难以大量生产，故具有制作成本高及焦距可选择性低的问题。

此外，折射率渐变透镜16还具有低影像畸变、低取像距离d(小于20毫米)及景深(depth of field；简称DOF)不足等问题，故一般仅应用于诸如接触式影像感测器等低取像距离的接触式影像感测器中，而难以应用于需具备高分辨率及高取像距离的工业检测领域。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种取像装置及其成像模组，用以改善过去使用折射率渐变透镜所产生的高成本、低工作距离、景深不足及影像畸变的问题，并适于工业检测使用。

一种成像模组，用以将一物件的影像成像于至少一个感光元件，其包含一第一透镜组及一第二透镜组，第一透镜组包含沿着一预定方向呈交错排列的多个第一透镜及多个第一连接部，第二透镜组包含沿着预定方向呈交错排列的多个第二透镜及多个第二连接部，第二透镜对应于第一透镜排列；当第一透镜在第一方向的最大长度为A，第一连接部在第一方向的最大长度为B，第二透镜在第一方向的最大长度为C，第二连接部在第一方向的最大长度为D，满足下列条件：

0.4 ≤ A / B；以及

0.4 ≤ C / D。

在本实用新型的一实施例中，当第一透镜在第一方向的最大长度为A，第一连接部在第一方向的最大长度为B，第二透镜在第一方向的最大长度为C，第二连接部在第一方向的最大长度为D，满足下列条件：

A / B ≤ 1；以及

C / D ≤ 1。

在本实用新型的一实施例中，当第一透镜的物方侧表面的曲率半径为R1，第一透镜的像方侧表面的曲率半径为R2，第二透镜的物方侧表面的曲率半径为R3，第二透镜的像方侧表面的曲率半径为R4，满足下列条件：

R1 = R4；以及

R2 = R3。

在本实用新型的一实施例中，成像模组还包含一第一遮光件，位于物件及第一透镜组之间，第一遮光件包含沿着第一方向排列的多个第一透光部，第一透光部对应于第一透镜配置。

在本实用新型的一实施例中，第一透镜于第一方向的最大长度为A，第一透光部于第一方向的最大长度为L1，满足下列条件：

L1 < A。

在本实用新型的一实施例中，取像模组还包含一第二遮光件及一第二遮光件，第二遮光件位于第一透镜组及第二透镜组之间，第二遮光件包含沿着第一方向排列的多个第二透光部，第二透光部对应于第一透光部配置；第三遮光件位于第二透镜组及感光元件之间，第三遮光件包含沿着第一方向排列的多个第三透光部，第三透光部对应于第一透光部配置。当第一透光部于第一方向的最大长度为L1，第二透光部于第一方向的最大长度为L2，第三透光部于第一方向的最大长度为L3，满足下列条件：

L1 = L2 = L3。

依据本实用新型提供一种取像装置，其用以采集一物件的影像；取像装置包含一光源产生器、多个感光元件及一成像模组；光源产生器朝向物件发出一线性光线，感光元件沿着一预定方向呈线性排列；成像模组位于物件及感光元件之间，以将物件反射线性光线产生的一反射光线成像于感光元件。成像模组包含一第一透镜组及一第二透镜组；第一透镜组包含沿着预定方向呈交错排列的多个第一透镜及多个第一连接部，第二透镜组包含沿着预定方向呈交错排列的多个第二透镜及多个第二连接部，第二透镜对应于第一透镜排列。当第一透镜在第一方向的最大长度为A，第一连接部在第一方向的最大长度为B，第二透镜在第一方向的最大长度为C，第二连接部在第一方向的最大长度为D，满足下列条件：

0.4 ≤ A / B；以及

0.4 ≤ C / D。

在本实用新型的一实施例中，当第一透镜的物方侧表面的曲率半径为R1，第一透镜的像方侧表面的曲率半径为R2，第二透镜的物方侧表面的曲率半径为R3，第二透镜的像方侧表面的曲率半径为R4，其满足下列条件：

R1 = R4；以及

R2 = R3。

在本实用新型的一实施例中，当成像模组至物件之间的距离为Y1，成像模组至感光元件的距离为Y2，满足下列条件：

Y1 = Y2。

在本实用新型的一实施例中，当第一透镜在第一方向的最大长度为A，第一连接部在第一方向的最大长度为B，第二透镜在第一方向的最大长度为C，第二连接部在第一方向的最大长度为D，满足下列条件：

A / B ≤ 1；以及

C / D ≤ 1。

在本实用新型的一实施例中，当成像模组至物件之间的距离为Y1，成像模组至感光元件的距离为Y2，满足下列条件：

Y1 / Y2 = 1.5。

在本实用新型的一实施例中，取像装置还包含一第一遮光件，位于物件及第一透镜组之间，第一遮光件包含沿着第一方向排列的多个第一透光部，第一透光部对应于第一透镜配置；当第一透镜于第一方向的最大长度为A，第一透光部于第一方向的最大长度为L1，满足下列条件：

L1 < A。

在本实用新型的一实施例中，取像装置还包含一第二遮光件及一第三遮光件；第二遮光件位于第一透镜组及第二透镜组之间，并包含沿着第一方向排列的多个第二透光部，第二透光部对应于第一透光部配置。第三遮光件位于第二透镜组及感光元件之间，并包含沿着第一方向排列的多个第三透光部，第三透光部对应于第一透光部配置。当第一透光部于第一方向的最大长度为L1，第二透光部于第一方向的最大长度为L2，第三透光部于第一方向的最大长度为L3，满足下列条件：

L1 = L2 = L3。

在本实用新型的一实施例中，取像装置还包含至少一个反射镜，位于成像模组及感光元件之间，感光元件的光轴垂直于物件的法线。

在本实用新型的一实施例中，其中第一透镜对应于感光元件配置。

附图说明

图1为现有的取像装置的架构图；

图2为依照本实用新型第一实施例的取像装置在短轴方向的侧视图；

图3为依照本实用新型第一实施例的取像装置在长轴方向的侧视图；

图4为依照本实用新型第一实施例的取像装置在短轴方向的光路径示意图；

图5为依照本实用新型第二实施例的取像装置的在长轴方向的侧视图；

图6为依照本实用新型第二实施例的成像模组在长轴方向的剖视图；

图7为依照本实用新型第三实施例的取像装置在短轴方向的光路径示意图。

附图标记说明：

1、2物件；10、20取像装置；12、22光源产生器；14、24感光元件；

16折射率渐变透镜；240间隙；25电路板；26成像模组；262第一透镜组；

2620第一透镜；2622第一连接部；264第二透镜组；2640第二透镜；2643第二连接部；

266定位件；268空气间隙；270第一滤光件；271第一透光部；272第二滤光件；

273第二透光部；274第三滤光件；275第三透光部；28反射镜；d取像距离。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

图2为依照本实用新型第一实施例的取像装置在短轴方向的侧视图，图3为依照本实用新型第一实施例的取像装置在长轴方向的侧视图。在图2中，取像装置20供应用于工业检测领域，用以采集芯片影像以供判断芯片的表面是否有异物、刮痕等瑕疵。在图2中，取像装置20包含一光源产生器22、多个感光元件24及一成像模组26。

光源产生器22供产生一线性光线以照射一物件2；物件2为芯片。光源产生器22产生的线性光线可依物件2的特性而为可见光线(例如白色光线)或不可见光线(例如紫外光线)。

在图3中，感光元件24沿着一第一方向X排列在电路板25上，以接收物件2反射线性光线所产生的反射光线；感光元件24接收反射光线并产生相对应的影像资料以供判断芯片的表面是否有异物、刮痕等瑕疵。感光元件24可为电荷耦合元件(charge-coupled device；简称CCD)或互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor；简称CMOS)元件。在本实施例中，相邻二感光元件24之间无间隙存在。

成像模组26位于物件2及感光元件24之间，用以将反射光线成像于感光元件24。成像模组26包含第一透镜组262及第二透镜组264；第一透镜组262设置靠近物件2，第二透镜组264设置靠近感光元件24。

第一透镜组262包含多个第一透镜2620及多个第一连接部2622；第一透镜2620沿着第一方向X排列，第一连接部2622连接相邻的二第一透镜2620。申言之，第一透镜2620及第一连接部2622呈交错排列。第一透镜2620具屈折力。由俯视角度观之，第一透镜2620可呈圆形或椭圆形；其中，当第一透镜2620呈椭圆形时，其长轴方向平行于第一方向X。

第一透镜2620及第一连接部2622可使用透光材料，如：石英、玻璃或高分子材料利用射出成型法或铸模成型法制造而成，且第一透镜2620及第一连接部2622可为一体成型。第一透镜2620在第一方向X的最大长度为A，第一连接部2622在第一方向X的最大长度为B，满足下列条件：

0.4 ≤ A / B。

第二透镜组264包含多个第二透镜2640及多个第二连接部2642；第二透镜2640沿着第一方向X排列，第二连接部2642连接相邻的二第二透镜2640。申言之，第二透镜2640及第二连接部2642呈交错排列。由俯视角度观之，第二透镜2640可呈圆形或椭圆形；其中，当第二透镜2640呈椭圆形时，其长轴方向平行于第一方向X。

第二透镜2640及第二连接部2642可使用透光材料，如：石英、玻璃或高分子材料利用射出成型法或铸模成型法制造而成，且第二透镜2640及第二连接部2642可为一体成型。第二透镜2640在第一方向X的最大长度为C，第二连接部2642在第一方向X的最大长度为D，满足下列条件：

0.4 ≤ C / D。

第二透镜2640的数量相同于第一透镜2620的数量，且第二透镜2640对应于第一透镜2620设置，据此可将反射光线经二次转折后成像于感光元件24(即二次成像)而制造光学正立成像效果，如图5所示；借此，形成于感光元件24上的影像为非相互交错的影像。

第一透镜2620具有屈折力，其物方侧表面及像方侧表面均为非球面；第二透镜2640亦具有屈折力，其物方侧表面及像方侧表面亦均为非球面。第一透镜2620及第二透镜2640可依据屈折力而设计圆形或椭圆形。第一透镜物方侧表面的曲率半径为R1，第一透镜像方侧表面的曲率半径为R2，第二透镜物方侧表面的曲率半径为R3，第二透镜像方侧表面的曲率半径为R4，其可满足下列条件：

R1 = R4；以及

R2 = R3。

借此，可有效地降低成像装置2的制作成本及成像模组26的组装难度。

此外，当物件2至成像模组26的中心的距离(即物距)为Y1，感光元件24至成像模组26的中心的距离(即像距)为Y2，满足下列条件：

Y1 = Y2。

成像模组26还可以包含一定位件266，其设置于第一透镜组262及第二透镜组264在第一方向X上的两端，且不遮蔽第一透镜2620及第二透镜2640，并据以将第一透镜组262具有一预定距离地定位于第二透镜组264的一侧。在本实施例中，经定位后第一透镜2620及第二透镜2640之间存在有一空气间隙268；换言之，第一透镜2620并不会实体接触第二透镜2640。

在本实用新型中，以包含有第一透镜组262及第二透镜组264的成像模组26来让物件2的影像得以成像于感光元件24；相较于过去以折射率渐变透镜的取像装置来说，本实用新型的成像模组26具有低制作成本、适于大量生产等特点，同时本实用新型的取像装置2的可达到拉高取像距离(即取像距离可大于20毫米)及提高景深的效果，并可让物件2的放大倍率接近于1来便于后续影像处理及辨识。

请参见图5，为依照本实用新型的第二实施例的取像装置的在长轴方向的侧视图。在图6中，取像装置20包含多个感光元件24及一成像模组26。成像模组26设于物件2及感光元件24之间，用以让物件2成像于感光元件24。取像装置20还包含一光源产生器，用以照亮物件2；光源产生器的设置位置如图2所示，其可依据物件2的特性而提供人眼可视或人眼不可视的线性光线来照亮物件2。

复参见图5；感光元件24沿着一第一方向X排列，以接收物件2反射线性光线所产生的反射光线；感光元件24接收反射光线并产生相对应的影像资料以供判断芯片的表面是否有异物、刮痕等瑕疵。感光元件24可为电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体元件。此外，相邻二感光元件24之间具有一间隙240存在。

请参见图6；成像模组26包含第一透镜组262、第二透镜组264及一第一滤光件270；第一透镜组262设置靠近物件2，第二透镜组264设置靠近感光元件24，第一滤光件270位于物件2及第一透镜组262之间。

第一透镜组262包含多个第一透镜2620及多个第一连接部2622；第一透镜2620沿着第一方向X排列，第一连接部2622连接相邻的二第一透镜2620。申言之，第一透镜2620及第一连接部2622呈交错排列。第一透镜2620具有屈折力，其可设计为圆形或椭圆形；其中，当第一透镜2620为椭圆形时，其长轴平行于第一方向X。

第一透镜2620在第一方向X的最大长度为A，第一连接部2622在第一方向X的最大长度为B，满足下列条件：

0.4 ≤ A / B ≤ 1。

第二透镜组264包含多个第二透镜2640及多个第二连接部2642；第二透镜2640沿着第一方向X排列，第二连接部2642连接相邻的二第二透镜2640。申言之，第二透镜2640及第二连接部2642呈交错排列。第二透镜2640具有屈折力，其可设计为圆形或椭圆形；其中，当第二透镜2640为椭圆形时，其长轴平行于第一方向X。

第二透镜2640在第一方向X的最大长度为C，第二连接部2642在第一方向X的最大长度为D，满足下列条件：

0.4 ≤ C / D ≤ 1。

第一透镜2620、第一连接部2622、第二透镜2640及第二连接部2642可使用透光材料，如：石英、玻璃或高分子材料制作而成，且第一透镜2620及第一连接部2622可为一体成型，第二透镜2640及第二连接部2642可为一体成型。

第一透镜2620及第二透镜2640的数量分别相同于感光元件24的数量，且如图6所示，每个感光元件24对应设于一第一透镜2620及一第二透镜2640上方；据此成像模组26可将反射光线经二次转折后成像于每个感光元件24(即二次成像)而制造光学正立成像效果，如图5所示；借此，形成于感光元件24上的影像为非相互交错的影像。

第一透镜2620的物方侧表面及像方侧表面均为非球面，第二透镜2640的物方侧表面及像方侧表面均为非球面；第一透镜物方侧表面的曲率半径为R1，第一透镜像方侧表面的曲率半径为R2，第二透镜的物方侧表面的曲率半径为R3，第二透镜像方侧表面的曲率半径为R4，其可满足下列条件：

R1 = R4；以及

R2 = R3。

借此，可有效地降低成像装置2的制作成本及成像模组26的组装难度。

此外，当物件2至成像模组26的中心的距离(即物距)为Y1，感光元件24至成像模组26的中心的距离(即像距)为Y2，满足下列条件：

Y1 / Y2 = 1.5。

第一滤光件270位于物件2及第一透镜2620之间，其可使用不透光的材质制作而成，并于其上形成有沿着第一方向X排列的多个第一透光部271；第一透光部271对应第一透镜2620设置。第一滤光件270用以防止杂散光进入成像模组26。在本实施例中，透光部271为贯穿第一滤光件270的穿孔，据此反射光线可直接通过透光部271传递至第一透镜2620；然在实际实施时，第一透光部271中可设有不具屈折力的透光元件(意即透光元件并不会改变成像模组26的成像品质)。

当第一透镜2620在第一方向X的最大长度为A，第一连接部2622在第一方向X的最大长度为B，第二透镜2640在第一方向X的最大长度为C，第二连接部2642在第一方向X的最大长度为D，第一透光部271在第一方向X的最大长度为L1，满足下列条件：

L1 < A；

L1 > B；

L1 < C；以及

L1 > D。

此外，为了更进一步地防止杂散光干扰成像模组26的成像品质，成像模组26还可包含一第二滤光件272及一第三滤光件274；第二滤光件272设于第一透镜组262及第二透镜组264之间，并包含多个第二透光部273。第二滤光件272对应于第一透镜262设置，用以防止经第一透镜2620折射后的大角度光线进入第二透镜2640形成杂散光来影响成像模组26的成像品质。当第一透光部271在第一方向X的最大长度为L1，第二透光部273在第一方向X的最大长度为L2，满足下列条件：

L1 = L2。

第三滤光件2774设于第二透镜组264及感光元件24之间，并包含多个第三透光部275。第三透镜部275对应于第一透镜262设置，用以防止经第二透镜2640折射后的大角度光线进入感光元件24而影响成像模组26的成像品质。当第一透光部271在第一方向X的最大长度为L1，第三透光部275在第一方向X的最大长度为L3，满足下列条件：

L1 = L3。

成像模组26还可以包含一定位件266，其设置于第一透镜组262、第二透镜组264、第一遮光件270、第二遮光件272及第三遮光件274在第一方向X上的两端，且不遮蔽第一透镜2620、第二透镜2640、第一透光部271、第二透光部273及第三透光部275。在本实施例中，经定位后，第一遮光件270及第一透镜2620之间、第一透镜262及第二遮光件272之间、第二遮光件272及第二透镜2640之间，以及第二透镜2640及第三遮光件274之间均存在有一空气间隙(未另标号)。换言之，第一透镜2620并未实体接触第一遮光件270及第二遮光件272，第二透镜2640并未实体接触第二遮光件272及第三遮光件274。

在本实用新型中，以包含有第一透镜组262及第二透镜组264的成像模组26来让物件2的影像得以成像于感光元件24；相较于过去以折射率渐变透镜的取像装置来说，本实用新型的成像模组26具有低制作成本、适于大量生产等特点，同时本实用新型的取像装置2的可达到拉高工作距离及提高景深的效果，并可让物件2的放大倍率接近于1来便于后续影像处理及辨识。

请参见图7，其为依照本实用新型第三实施例的取像装置在短轴方向的光路径示意图。在图7中，取像装置20的感光元件24的光轴垂直于物件2的法线；取像装置20还包含一反射镜28，其配置在成像模组26及感光元件24之间，用以将通过成像模组26的光线转折角度地传递至感光元件24。借此，可以有效的缩减取像装置的体积，达到减少漏光的效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。