组合透镜与包括其的图像传感器的制作方法

本申请涉及图像传感器领域，具体而言，涉及一种组合透镜与包括其的图像传感器。

背景技术：

随着接触式图像传感器技术的不断发展，其应用范围也越来越广泛，特别是医疗、纺织、印刷等领域的需求也越来越多。但是，这些领域的需求具有特点是扫描对象的幅面大，如A1、A0甚至更大，这样使得图像传感器扫描一行的需要的扫描长度也较大。

现有技术中，为了解决上述的技术问题，主要有两种方法，一种是利用现有的A4或A3幅面的接触式图像传感器拼接以检测这些幅面较大的对象，如图1所示，其中，4个接触式图像传感器1交错拼接成扫描幅度840mm左右的图像读取单元。

上述这种方法的缺点在于：结构较复杂，定位精度很难控制；由于两个A4幅面的接触式图像传感器需要互相交错，会有很多重合点，使得后续处理变得很复杂，处理数据庞大；再次，由于四只A4幅面的接触式图像传感器不在一条直线上，会进一步使得后续处理更加复杂。

另一种方法是采用一只大幅面的接触式图像传感器以检测这些幅面较大的对象，但是透镜的幅面是限制大幅面接触式图像传感器生产的主要因素之一。现有技术中的最大幅面的透镜可以达到A0，但是，这种透镜品种单一，无法满足各种不同的需求；而且，由于工艺复杂，价格较高，对产品造成了很大的成本压力。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种组合透镜与包括其的图像传感器，以解决现有技术中的图像传感器不能以简单的方式检测较大幅面的待测物的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种组合透镜，该组合透镜包括多个依次拼接的匹配透镜，各上述匹配透镜包括至少一个匹配部，相邻的两个上述匹配透镜中的一个上述匹配透镜中的至少一个上述匹配部与另一个上述匹配透镜的至少一个上述匹配部相适配。

进一步地，上述组合透镜包括三个匹配部，分别是第一匹配部、第二匹配部与第三匹配部，各上述匹配透镜包括：第一侧板，形成上述第一匹配部；透镜单元，设置在上述第一侧板上，上述透镜单元包括至少一行多个依次排列的柱状透镜与第一粘结剂，上述第一粘结剂填充在相邻的上述柱状透镜之间的空隙中，上述透镜单元形成上述第二匹配部；第二侧板，设置在上述透镜单元的第一表面上，上述第一表面为上述透镜单元远离上述第一侧板的表面，上述第二侧板形成上述第三匹配部；一个面板，设置在上述透镜单元的第二表面上，上述第二表面为与上述第一表面相邻的表面，且上述面板与上述第一侧板以及上述第二侧板均连接。

进一步地，相邻的两个上述透镜单元中的一个上述透镜单元的第一匹配部与另一个上述透镜单元的上述第三匹配部相适配，相邻的两个上述透镜单元中的一个上述透镜单元的上述第二匹配部与另一个上述透镜单元的上述第二匹配部相适配。

进一步地，上述第三匹配部的沿第一方向上的长度大于上述第一匹配部的沿上述第一方向上的长度，上述第一方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，上述第一方向与上述第一侧板的厚度方向垂直。

进一步地，上述透镜单元包括多行上述柱状透镜，各上述柱状透镜的中心的连线为平行四边形。

进一步地，上述第二匹配部的沿第一方向上的长度在上述第一匹配部的沿上述第一方向上的长度与第三匹配部的沿上述第一方向上的长度之间，上述第一方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，上述第一方向与上述第一侧板的厚度方向垂直。

进一步地，上述匹配部包括匹配面，相邻的两个上述匹配透镜中的至少一个上述匹配面与另一个上述匹配透镜的至少一个上述匹配面相适配，上述组合透镜还包括：粘结部，设置在至少一个上述匹配面上，用于粘结两个相适配的上述匹配部。

进一步地，相邻的两个上述透镜单元中的一个上述透镜单元的上述第一匹配部与另一个上述透镜单元的上述第三匹配部在第一方向上具有间隙，相邻的两个上述透镜单元中的一个上述透镜单元的上述第二匹配部与另一个上述透镜单元的上述第二匹配部相适配，上述第一方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，上述第一方向与上述第一侧板的厚度方向垂直。

进一步地，上述粘结部在第二方向上的长度为N，上述柱状透镜的长度为M，1/3M≤N≤2/3M，上述第二方向与上述第一方向垂直，且上述第二方向与上述柱状透镜的长度方向平行。

进一步地，上述粘结部为树脂胶粘结部。

进一步地，上述组合透镜中的依次交错排列的上述第一侧板与上述第二侧板形成上述组合透镜的第一基板，上述组合透镜中的依次交错排列的上述第二侧板与上述第一侧板形成上述组合透镜的第二基板，上述组合透镜还包括：加强板，各上述加强板设置上述第一基板和/或上述第二基板的远离上述透镜单元的表面上，并且，两个相邻的上述匹配透镜的连接处在上述加强板上具有投影。

进一步地，上述加强板沿第一方向上的长度与上述组合透镜在上述第一方向上的长度相同，上述第一方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，上述第一方向与上述第一侧板的厚度方向垂直。

根据本申请的另一方面，提供了一种图像传感器，包括组合透镜，该组合透镜为上述的组合透镜。

进一步地，上述图像传感器还包括框架，上述框架能够容纳上述图像传感器中的其它结构。

应用本申请的技术方案，该组合透镜中包括多个相互适配的匹配透镜，这些匹配透镜可以是由现有技术中的较小的透镜拼接形成扫描幅度较大的组合透镜，该组合透镜的结构比较简单，并且，将其应用在图像传感器中，图像传感器的数据处理较简单，并且其成本较低，另外，该组合透镜可以根据实际设计匹配透镜的个数，能够满足不同检测幅面的需要，相对于现有技术中的一个大幅面的透镜来说能够更加灵活地适应各种幅面的需要。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种典型实施例提供的组合透镜的结构示意图；

图2示出了现有技术中的A4透镜形成一个匹配透镜时需要处理部分的结构示意图；

图3示出了现有技术中的A4透镜形成另一个匹配透镜时需要处理部分的结构示意图；

图4示出了对图2所示的透镜处理后形成的匹配透镜的结构示意图；

图5示出了对图3所示的透镜处理后形成的匹配透镜的结构示意图；

图6中示出了现有技术中的一种透镜的结构示意图；

图7中示出了现有技术中的另一种透镜的结构示意图；

图8示出了现有技术中的再一种透镜的结构示意图；

图9示出了实施例1的组合透镜的结构示意图；

图10示出了实施例2的组合透镜的结构示意图；

图11示出了本申请的实施例3的组合透镜的结构示意图；以及

图12示出了本申请的一种实施例提供的图像传感器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

01、框架；02、光源基板；03、透光板；04、光源；05、组合透镜；06、底板；07、传感器基板；08、感光部；09、待测物；1、第一基板；2、第二基板；3、粘结部；4、加强板；10、第一侧板；20、透镜单元；30、第二侧板；40、面板；011、避空槽；200、柱状透镜；201、第一粘结剂；400、第二粘结剂。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的图像传感器不能以简单的方式检测较大幅面的待测物，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种组合透镜与包括其的图像传感器。

本申请一种典型的实施方式中，提供了一种组合透镜，该组合透镜包括多个依次拼接的匹配透镜，各上述匹配透镜包括至少一个匹配部，相邻的两个上述匹配透镜中的一个上述匹配透镜中的至少一个上述匹配部与另一个上述匹配透镜的至少一个上述匹配部相适配。

上述的组合透镜中包括多个相互适配的匹配透镜，这些匹配透镜可以是由现有技术中的较小的透镜拼接形成扫描幅度较大的组合透镜，该组合透镜的结构比较简单，并且，将其应用在图像传感器中，图像传感器的数据处理较简单，并且其成本较低，另外，该组合透镜可以根据实际设计匹配透镜的个数，能够满足不同检测幅面的需要，相对于现有技术中的一个大幅面的透镜来说能够更加灵活地适应各种幅面的需要。

另外，需要说明的一点是该组合透镜中的匹配透镜可以是现有技术中的透镜加工而成也可以是直接制备而成，如果是现有技术中的透镜加工而成的，那么需要将现有技术中的透镜制备成具有匹配部的匹配透镜，比如将图2与图3所示的现有技术中的A4透镜的阴影部分去除掉，分别形成图4与图5所示的具有匹配部的匹配透镜，这两个匹配透镜的匹配部相适配，可以形成如图1所示的长度(一行的扫描长度)为A2的组合透镜。

如图6至图8所示，现有技术中的透镜包括第一侧板10、透镜单元20、第二侧板30与两个面板40，如果采用现有技术中的透镜形成匹配透镜，则序号至少将透镜的一个面板40和部分第一侧板10(或第三侧板)中的一部分去除。

现有技术中的透镜中的透镜单元20包括至少一行依次排列的柱状透镜200，如图6所示，该透镜单元20包括一行柱状透镜200，如图7所示，透镜单元20包括两行柱状透镜200，如图8所示，该透镜单元20包括四行柱状透镜200。

本申请一种具体的实施例中，如图4与图5所示，上述组合透镜包括三个匹配部，分别是第一匹配部、第二匹配部与第三匹配部，各上述透镜单元20包括第一侧板10、透镜单元20、第二侧板30与一个面板40。其中，第一侧板10形成上述第一匹配部；透镜单元20设置在上述第一侧板10上，上述透镜单元20包括至少一行多个依次排列的柱状透镜200与第一粘结剂201，上述第一粘结剂201填充在相邻的上述柱状透镜200之间的空隙中，且通过第一粘结剂201将柱状透镜200粘结在第一侧板10上，也能防止光线从两个柱状透镜200之间或柱状透镜200与侧板之间透过，影响图像传感器的扫描效果，上述透镜单元20形成上述第二匹配部；第二侧板30设置在上述透镜单元20的第一表面上，上述第一表面为上述透镜单元20远离上述第一侧板10的表面，通过透镜单元20中的第一粘结剂201将柱状透镜200粘结在第二侧板30上，上述第二侧板30形成上述第三匹配部；面板40设置在上述透镜单元20的第二表面上，上述第二表面为与上述第一表面相邻的表面，且上述第一面板40与上述第一侧板10以及上述第二侧板30均连接。

本申请的另一种实施例中，如图1所示，相邻的两个上述透镜单元20中的一个上述透镜单元20的第一匹配部与另一个上述透镜单元20的上述第三匹配部相适配，相邻的两个上述透镜单元20中的一个上述透镜单元20的上述第二匹配部与另一个上述透镜单元20的上述第二匹配部相适配。

为了使得采用现有技术中的透镜形成本申请的组合透镜的工艺更加简单，本申请的一种实施例中，上述第三匹配部的沿第一方向上的长度大于上述第一匹配部的沿第一方向上的长度，即可以只将现有技术中的透镜的第一侧板10的一部分去除形成第一匹配部，而不对第二侧板30进行处理，直接形成第三匹配部。

本申请的匹配透镜中的透镜单元20可以只有一行依次排列的柱状透镜，也可以是多行柱状透镜，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适行数量的柱状透镜。

当透镜单元20包括采用多行柱状透镜200时，增加了透镜的透光量，提高了扫描效果。

当当透镜单元20包括采用多行柱状透镜200时，相邻两行的柱状透镜200可以交错排列，使得各上述柱状透镜200的中心的连线为平行四边形，使得一个匹配透镜的第二匹配部与另一个匹配透镜的第二匹配部的接触面为斜面，这样可以减小位于相邻两行的并且排列序数相同的两个柱状透镜200的中心在第一方向上(即主扫描方向，也是一行的柱状透镜的排列方向，该方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，也与上述第一侧板的厚度方向垂直)距离L，使得L＜2d(其中，d为柱状透镜200的直径)，这样当组合透镜应用到图像传感器中，能够使得组合透镜下方的感光芯片接受的光更加均匀，进而能够进一步提高图像传感器的检测精度，同时，这样的排列方式能够使连接紧密，牢固。

本申请的一种实施例中，相邻的两个匹配透镜中，一个称为第一匹配透镜，一个称为第二匹配透镜，第一匹配透镜中的第一匹配部与第二匹配透镜中的第三匹配部相匹配，同时，第一匹配透镜的第二匹配部与第二匹配透镜中的第二匹配部的相匹配，第一匹配透镜的第三匹配部与第二匹配透镜中的第一匹配部相匹配。并且，第一匹配透镜中，如图4所示，第二匹配部突出于第一匹配部的部分的最大长度为a1，第二匹配部突出于第一匹配部的部分的最小长度为b1。第二匹配透镜中，如图5所示，第二匹配部突出于第三匹配部的部分的最大长度为a2，第二匹配部突出于第三匹配部的部分的最小长度为b2，且a1＝a2，b1＝b2。这样使得各匹配透镜实际上都是相同的，这样的匹配透镜方便拼接。该实施例中的长度均指第一方向上的长度。

本申请的另一种实施例中，上述a1与a2不相同，并且，b1与b2也不相同，这样可以降低制备过程的不良率。由于生产过程中，需要将原透镜中的柱状透镜200去掉，在此过程中，可能会因为各种原因造成多去掉了几个柱状透镜，如果要求a1＝a2，b1＝b2，那么，该匹配透镜就不能与其它匹配透镜匹配了，该匹配透镜就作废了。所以，将上述a1与a2设置为不相同，并且，b1与b2也设置为不相同，可以提高匹配透镜的良率。

本申请的一种实施例中，将上述各匹配部设置为沿第一方向上的长度相同，这样当采用现有技术中的透镜进行处理并拼接形成本申请的组合透镜时，将各匹配部设置为沿第一方向上的长度相同，可以简化透镜的处理过程，并且使得后续的拼接过程较简单。

本申请的再一种实施例中，上述第二匹配部的沿第一方向上的长度在上述第一匹配部的沿第一方向上的长度与第三匹配部的沿第一方向上的长度之间。

本申请的又一种实施例中，上述匹配部包括匹配面，相邻的两个上述匹配透镜中的至少一个上述匹配面与另一个上述匹配透镜的至少一个上述匹配面相适配，如图9所示，上述组合透镜还包括粘结部3，该粘结部3设置在至少一个上述匹配面上，用于粘结两个相适配的上述匹配部。如图9所示，两个匹配透镜的第二匹配部均具有匹配面，在这两个匹配面上的至少一个匹配面上设置粘结部3来粘结这两个匹配透镜。

本申请再一种实施例中，如图9所示，第二匹配部的粘结面上设置有粘结部3，相邻的匹配透镜通过第二匹配部的匹配面上的粘结部3连接。

本申请的一种优选的实施例中，上述粘结部3的材料与透镜单元20中的第一粘结剂201相同或者相似，这样可以防止热膨胀系数不一致导致的收缩不均匀而使匹配透镜拼接处扭曲变形或错位，影响组合透镜的性能。

为了进一步避免制作该组合透镜时，粘结部3的多余第一粘结剂201溢出到第一侧板10与第二侧板30外，影响光的传播方向，进而影响包括该组合透镜的图像传感器的检测精度。如图9所示，本申请优选相邻的两个上述透镜单元20中的一个上述透镜单元20的上述第一匹配部与另一个上述透镜单元20的上述第三匹配部在第一方向上具有间隙，以图4与图5的两个匹配透镜为例，要使得第一匹配透镜与第二匹配透镜在匹配后，在第一方向上具有间隙，需满足a1+b2＞A，a2+b1＞A，其中，A为第一匹配部与第三匹配部的长度差。该实施例中，相邻的两个上述透镜单元20中的一个上述透镜单元20的上述第二匹配部与另一个上述透镜单元20的上述第二匹配部相适配，也就是说只需要第二匹配部的适配就可以实现相邻两个匹配透镜的适配。该实施例中的长度均指第一方向上的长度。

本申请的一种实施例中，上述粘结部3在第二方向上的长度为N，上述柱状透镜200的长度为N，1/3M≤N≤2/3M，上述第二方向为与上述第一方向垂直的方向且与上述柱状透镜200的长度方向平行，这样进一步防止多余第一粘结剂201进入透镜单元20的上表面与下表面(透镜单元20的上表面就是指透镜单元20中的柱状透镜200的上表面组成的表面，透镜单元20的下表面就是指透镜单元20中的柱状透镜200的下表面组成的表面)。

为了更好地将不同的匹配透镜拼接起来且不影响组合透镜的性能，本申请优选上述粘结部3为树脂胶粘结部3。

本申请的另一种实施例中，上述组合透镜中的依次交错排列的上述第一侧板10与上述第二侧板30形成上述组合透镜的第一基板1，上述组合透镜中的依次交错排列的上述第二侧板30与上述第一侧板10形成上述组合透镜的第二基板2，上述组合透镜还包括至少一个加强板4，各上述加强板4设置上述第一基板1或第二基板2的远离上述透镜单元20的表面上，该加强板4能够增加透镜单元20的强度和刚性，使得该组合透镜的结构更加牢固，使用寿命更长。

为了进一步使得该组合透镜的结构更加牢固，本申请优选两个相邻的上述匹配透镜的连接处在上述加强板4上具有投影，也就是说，该加强板4设置至少两个匹配透镜的拼接处的上方，如图10或图11所示。

本申请的再一种实施例中，如图10与图11所示，上述加强板4通过第二粘结剂400粘结在组合透镜的第一基板1和/或第二基板2上。

另一种优选的实施例中，第二粘结剂400为树脂胶，并且该树脂胶的硬度较小，热膨胀系数较小，由于加强板4的物理性能与柱状透镜200的不一致，树脂胶硬度设置在上述范围时，可以避免温度变化时，加强板4的膨胀系数与柱状透镜200的膨胀系数不同而引起组合透镜的扭曲变形。

本申请的一种实施例中，如图10所示，上述加强板4沿第一方向上的长度W小于上述组合透镜在上述第一方向上的长度相同。

本申请的另一种实施例中，如图11所示，加强板4沿第一方向上的长度W与上述组合透镜在上述第一方向上的长度相同，这样能够进一步使得该组合透镜的结构更加牢固。

本申请的再一种典型的实施方式中，如图12所示，提供了一种图像传感器，该图形传感器包括上述的组合透镜。

该图像传感器还包括透光板03、传感器基板07、传感器基板07上设置的排列成直线的感光部08、光源基板02、排列于光源基板02上的光源04以及容纳上述透光板03、光源基板02和组合透镜05的框架01，传感器基板07设置于底板06上，底板06和框架01通过螺钉或其他方式固定在一起，且组合透镜05设置于感光部08上方，感光部08包括感光芯片，待测物09的位置如图12所示。上述图像传感器的工作原理与现有技术相同，此不赘述。

上述的图像传感器由于包括上述的组合透镜，可以应用到各种领域中，测试不同幅面的待测物。

本申请的另一种实施例中，如图12所示，上述图像传感器还包括框架01，该框架01能够容纳图像传感器中的其他结构。

本申请中的又一种实施例中，如图12所示，框架中包括避空槽011，该避空槽011用来容纳加强板4，且该避空槽011在第一方向上的长度大于加强板4的长度W。

需要说明的是，在没有特殊说明的情况下，本申请中的“第一方向”就是主扫描方向，也是一行的柱状透镜的排列方向，也是图像传感器扫描一行的扫描长度，该方向与上述柱状透镜的长度方向垂直，也与上述第一侧板和/或第二基板的厚度方向垂直。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例说明本申请的技术方案。

实施例1

将图2与图3的现有技术中的A4透镜进行处理，形成如图4与图5所示的匹配透镜。

在处理的过程中，不仅要去除阴影部分并仔细清理匹配部附近的第一粘结剂201，如果清理不干净，拼接时，第一粘结剂201挤在匹配部之间，会增大柱状透镜200之间的距离，影响扫描效果。

在连接的两个匹配部的一个上涂布树脂胶，固化后形成长度N＝2/3M的如图9所示的粘结部3(该图中粘结部3用黑色不规则形状表示)。其中，M为上述柱状透镜200的长度。

通过工装夹具施加一定均匀的挤压力，形成如图9所示的组合透镜。

实施例2

与实施例1的区别在于，在组合透镜的第一基板1与第二基板2的远离透镜单元20的表面上分别设置加强板4，加强板4通过第二粘结剂即树脂胶设置在第一基板与第二基板的表面上，该加强板4的长度为40mm，并且，如图10所示，该加强板4的位置可以将第一匹配部与第三匹配部之间的间隙遮蔽，这样可以进一步加强该组合透镜的强度和刚性。

实施例3

与实施例2的区别在于，如图11所示，加强板4的长度与组合透镜的第一基板1(或第二基板2)的长度相同，即与扫描长度相同。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的组合透镜中包括多个相互适配的匹配透镜，这些匹配透镜可以是由现有技术中的较小的透镜拼接形成扫描幅度较大的组合透镜，该组合透镜的结构比较简单，并且，将其应用在图像传感器中，图像传感器的数据处理较简单，并且其成本较低，另外，该组合透镜可以根据实际设计匹配透镜的个数，能够满足不同检测幅面的需要，相对于现有技术中的一个大幅面的透镜来说能够更加灵活地适应各种幅面的需要。

2)、本申请的图像传感器由于包括上述的组合透镜，可以应用到各种领域中，测试不同幅面的待测物。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。