CN104881664A - 一种用于目标区域成像的图像获取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于目标区域成像的图像获取装置，包括成像组件、第一电路板、板对板连接器、金属支架、照明光源、瞄准光源及通讯接口；所述成像组件通过板对板连接器固定于第一电路板的正面上；所述成像组件的周围设有照明光源及瞄准光源；所述第一电路板上还设有一通讯接口，所述通讯接口与成像组件、照明光源、瞄准光源通信连接，并与外界通信。采用一体成型的成像组件，方便图像获取模块的组装，提高了安装效率并可降低生产成本；成像组件与第一电路板通过板对板连接器连接，安装牢固易于操作，提高了工作效率。

Description

一种用于目标区域成像的图像获取装置

技术领域

本发明涉及自动识别领域，尤其涉及一种用于目标区域成像的图像获取装置。

背景技术

二维条码是用特定的几何图形按照一定的规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的矩阵区域，该矩阵区域用以记录符号信息。二维码可以分为堆叠式二维码和矩阵式二维码条码。堆叠式二维码是由多行短截的一维条码堆叠而成；矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”，用空表示二进制“0”，由点和空排列组成数据代码。在日常生活和工业应用中，条码的使用越来越广泛，诸如：零售行业、物流行业、金融行业对条码的使用需求越来越大。

条码技术的迅速发展对条码读取设备的要求也越来越高，条码读取引擎作为读取条码的一个重要组成部分，现有市场上流通的条码解码引擎体积大、兼容性差、生产效率低下，成本高。镜头和传感器为分离式部件；从生产方面，需对镜头调焦后点胶固定，增加生产工序。

现有市场上流通的成像模块存在多方面的不足，其体积大，使用球面镜头模组，受限于生产要求，使得产品的整体体积不可减小；其光学性能差，视场小，影响使用，光圈小，需要外界补光，功耗大；其速度慢，使用的CMOS帧数低，读取速度慢；其功耗高，使用的CMOS功耗大；其生命周期不可控，CMOS为早期的产品，投产时间较长，较易被淘汰而影响后续的生产；其生产效率低，镜头与CMOS先调焦后再固定，对生产环境的要求高，人工引入的误差大，生产效率较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种体积小，结构简单，安装方便的图像获取模块。

本发明采用了如下的技术方案，提供一种用于目标区域成像的图像获取装置，包括成像组件、第一电路板、板对板连接器、金属支架、照明光源、瞄准光源既通讯接口；所述成像组件通过板对板连接器固定于第一电路板的正面上，成像组件包括基座、图像传感器及第二电路板，所述基座上设有一凸台，凸台内设导向通孔；所述图像传感器固定于第二电路板上，与导向通孔的中心位置相对应，并由基座封装；所述图像传感器接收所述导向通孔传导的目标区域反射的光线；所述金属支架包括支架壳体及支架脚，支架壳体与基座相匹配，套接于基座本体的外部，支架脚固定于第一电路板上；所述支架壳体顶部设有通孔，供基座的凸台穿过；照明光源及瞄准光源设于成像组件的周围；照明光源用于投射一照明图案，瞄准光源用于在目标区域投射一集合形状的对焦图案；通讯接口设于第一电路板上，所述通讯接口与成像组件、照明光源、瞄准光源通信连接，并与外界通信。

其中，导向通孔内容置一镜头组，所述镜头组与基座固定；图像传感器接收镜头组反射的光线。

其中，所述图像传感器为一专用集成图像传感器。

其中，所述图像传感器为一全局电子快门图像传感器。

其中，所述图像传感器为基于互补金属氧化物半导体传感器阵列。

其中，所述第一电路板的背面设置通讯接口，所述通讯接口为连接器。

其中，所述第一电路板为柔性电路板，其一端布置所述的成像组件、至少一瞄准光源及至少一照明光源，另一端设置通讯接口。

其中，所述第一电路板为PCB板，所述成像组件与通讯接口可设置于PCB的同一面或者异面。

本发明的有益效果为：

其一，采用一体成型的成像组件，方便图像获取模块的组装，提高了安装效率并可降低生产成本；

其二、成像组件与第一电路板通过板对板连接器连接，不仅实现了二者的通信功能，而且通过固定的结构安装固定易于操作，提高了工作效率；

其三、采用金属支架将成像组件固定于第一电路板上，能够确保成像组件稳固在第一电路板上，提高了产品的可靠性能。

附图说明

图1所示为本发明的一种用于目标区域成像的图像获取装置结构示意图；

图2所示为本发明的一种用于目标区域成像的图像获取装置的又一具体实施方式结构示意图；

图3为图2的侧面视图；

图4为图2的整体结构示意图；

标号说明：

金属支架1    支架壳体101    支架脚102    通孔103    成像组件2基座201    凸台202    板对板连接器3    瞄准光源4    照明光源5    第一电路板6    通讯接口7

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参阅图1至图4所示，一种用于目标区域成像的图像获取装置，包括成像组件2、第一电路板6、板对板连接器、照明光源、瞄准光源、通讯接口及一金属支架1；所述成像组件2通过板对板连接器3固定于第一电路板6的正面上，成像组件2包括一基座201，图像传感器及第二电路板，所述基座201上设有一凸台202，凸台内设导向通孔；所述图像传感器固定于第二电路板上，与导向通孔的中心位置相对应，并由基座封装；所述图像传感器接收由所述导向通孔传导的目标区域反射的光线；所述金属支架1包括支架壳体101及支架脚102，支架壳体101与基座201相匹配，套接于基座201本体的外部，支架脚102固定于第一电路板6上；所述支架壳体101顶部设有通孔103，供基座201的凸台202穿过，所述的金属支架还可以设置防呆结构的特征，方便安装定位，防呆结构特征可可将所述的支架壳体设置凸起或者凹陷等；所述成像组件2的周围设有至少一照明光源5及至少一瞄准光源4；所述第一电路板6上还设有一通讯接口7，所述通讯接口7与成像组件2、至少一照明光源5、至少一瞄准光源4通信连接，并与外界通信。

本实施方式中，所述成像组件2能够根据目标区域反射的光线生成清晰的图像像素，在成像的过程中通过照明光源5进行照明、补光，通过瞄准光源4对目标区域进行瞄准，通讯接口7用于控制指令的输入或用于图像数据的传输，如传输成像组件2的控制命令，控制照明光源5进行补光、照明，控制瞄准光源4进行目标区域的瞄准。参见图4，本发明的成像组件可采用金属支架1固定于第一电路板6上，能够确保该成像组件2长久的稳固，并且金属支架1的导热性能好，结构稳定，不易于变形，能够保证产品的质量。金属材质的支架其导热性能好，能够保证成像组件2的工作环境，金属支架1与第二载板6的固定方式可采用焊接或者限位孔固定的方式等。所述的金属支架1还可以设置防呆结构的特征，方便安装定位，防止安装错误，防呆结构特征可在所述的支架壳体设置凸起或者凹陷或者缺口等，如在所述凸台202的外侧壁设有凸耳，金属支架1相应的位置设有缺口，凸耳限位于金属支架1的缺口处。

如上所述：

通讯接口7可以从开关、按键、语音等控制模块接收指令，通讯接口7可以采用FPC连接器，FPC连接器可以使用柔性排线或者其他连接线与外部设备进行连接并传输控制信号、图像数据等。如上所述的各实施方式中，所述图像获取模块的通讯接口7可为第一电路板6上的有线通信接口：如USB接口、FPC连接器接口、MIPI接口等，还可为无线通信接口：如蓝牙、WIFI通信等无线通讯接口7。参见图1所示，所述的通讯接口7可设置在第一电路板6的背面，采用FPC连接器与电路板正面的各个器件进行通信，并通过该FPC连接器实现与外界通信。

成像组件2可根据入射光的信号生成数字化的图像像素。成像组件2可有多种方案，在一优选的实施方式中，所述基座201包括一基底，所述基底上固定一集成图像传感器；所述基座201凸台202内设导向通孔，导向通孔内容置一镜头组，所述镜头组与基座201固定；集成图像传感器接收镜头组反射的光线。该集成图像传感器可以采用专用的集成图像传感器，采用专用的集成模块，其体积小，性能稳定，能够提供更加清晰的图像，为后续的解码提高可行性；集成图像传感器可以采用封装或者非封装的形式，非封装的形式比普通集成单元少了一片玻璃保护片，能提高成像的质量，并降低成本，集成图像传感器与基底的连接方式可为金线键合。镜头组的主体可采用塑料的材质，其质量轻，可用开模注塑的方式制成，良率高，品质一致，镜头组可采用至少一片镜片组成，该镜片可以采用球面或者非球面镜片，提高其光学性能；镜片可以使用光学塑料或光学玻璃制成，光学塑料重量更轻，适用于非球面镜头，光学玻璃性能稳定，选择性更高；镜头组的镜片表面可采用镀膜工艺，优选的采用增透膜或者带通膜，以提高光的透过率，减少杂散光，提高成像质量；镜头组可为光学塑料模压制成，加工精度高，性能稳定，生产效率高，价格低廉；镜头组可选用光圈F#为2-6，选择光圈数值小可以提高光通量，减少对背景光或者辅助照明的要求，即可以降低辅助照明的功耗，更节能、环保；所述镜头组的镜片组合方式可以是正透镜与负透镜组合、双胶合镜、正透镜与双胶合透镜组合、双胶合镜与正透镜组合、正透镜+正透镜+负透镜、正透镜+负透镜+正透镜、双胶合镜+双胶合镜或者其他；镜头组的光栅位置可以放置于第一片透镜前、第一片与第二片透镜之间、第二片与第三片透镜之间或者其他。镜头组通过对焦后，使用点胶方式固定于基座201的导向通孔内，提高镜头的机械性能。在另一优选的实施方式中，其与上述实施方式的区别在于，所述基座201包括一基底，所述基底上固定一全局电子快门图像传感器；所述基座201凸台202内设导向通孔，导向通孔内容置一镜头组，所述镜头组与基座201固定；全局电子快门图像传感器接收镜头组反射的光线。采用全局电子快门图像传感器，能够在同一曝光周期内连续曝光多个图像像素，提高成像质量。在又一优选的实施方式中，其与上述实施方式的区别在于，所述基座201包括一基底，所述基底上固定一基于互补金属氧化物半导体传感器阵列；所述基座201凸台202内设导向通孔，导向通孔内容置一镜头组，所述镜头组与基座201固定；图像传感器接收镜头组反射的光线。基于互补金属氧化物半导体(CMOS)其接收镜头组反射的光线，CMOS图像传感器的总体像素被用来进行有效的光电转换并输出图像信号的像素为有效像素。光经光电二极管的光电转换后能够直接产生电压信号，信号电荷不需要转移，MOS器件的集成度高、体积小，CMOS图像传感器使用与制造半导体器件90％的相同基本技术和工艺，成品率高，制造成本低；CMOS图像传感器能在同一个芯片上集成各种信号和图像处理模块，形成单片高集成度数字成像系统，CMOS图像传感器使用单一的工作电压，芯片采用集成电路，电路几乎没有静态电量消耗，只有在电路接通的时候才有电量的消耗，因此功耗低；CMOS电路的一固有特性是高速性，CMOS图像传感器可以极快的驱动成像阵列的列总线，并且ADC在片内工作具有极快的速率，CMOS图像传感芯片除了可见光之外，对红外等非可见光波也有反应。本实施方式中，采用CMOS图像传感器，提高成像的质量，并减小器件的体积，方便布局。

在另一实施方式中，参见附图2、3所示，所述第一电路板6为柔性电路板，其一端布置所述的成像组件2、至少一瞄准光源4及至少一照明光源5，另一端设置通讯接口7。第一电路板6采用柔性电路板能够非常方便的实现与其他器件的连接，其受空间位置的限定比较小，通用性广。第一电路板6还可以采用PCB板，成像组件与通讯接口可设置与PCB板的同一面或者异面，PCB板取材容易，成本低廉，并且形状稳定，不容易使整体模块变形。

上所述仅为本发明用于目标区域成像的图像获取装置的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于：包括成像组件、第一电路板、板对板连接器、金属支架、照明光源、瞄准光源及通讯接口；

所述成像组件通过板对板连接器固定于第一电路板的正面上，成像组件包括基座、图像传感器及第二电路板，所述基座上设有一凸台，凸台内设导向通孔；所述图像传感器固定于第二电路板上，与导向通孔的中心位置相对应，并由基座封装；所述图像传感器接收所述导向通孔传导的目标区域反射的光线；

所述金属支架包括支架壳体及支架脚，支架壳体与基座相匹配，套接于基座本体的外部，支架脚固定于第一电路板上；所述支架壳体顶部设有通孔，供基座的凸台穿过；

照明光源及瞄准光源设于成像组件的周围；照明光源用于投射一照明图案，瞄准光源用于在目标区域投射一集合形状的对焦图案；

通讯接口设于第一电路板上，所述通讯接口与成像组件、照明光源、瞄准光源通信连接，并与外界通信。

2.根据权利要求1所述的用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于：导向通孔内容置一镜头组，所述镜头组与基座固定；图像传感器接收镜头组反射的光线。

3.根据权利要求2所述的用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于；所述图像传感器为一专用集成图像传感器。

4.根据权利要求2所述的用于目标区域成像图像获取模块，其特征在于：所述图像传感器为一全局电子快门图像传感器。

5.根据权利要求2所述的用于目标区域成像图像获取模块，其特征在于：所述图像传感器为基于互补金属氧化物半导体传感器阵列。

6.根据权利要求3-5的任意一项所述的用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于：所述第一电路板的背面设置通讯接口，所述通讯接口为连接器。

7.根据权利要求6所述的用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于：所述第一电路板为柔性电路板，其一端布置所述的成像组件、瞄准光源及照明光源，另一端设置通讯接口。

8.根据权利要求6所述的用于目标区域成像的图像获取装置，其特征在于：所述第一电路板为PCB板，所述成像组件与通讯接口可设置于PCB的同一面或者异面。