CN112946857B - 一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，包括：自动调焦马达、镜头、红外探测芯片、红外线透过性材料元件和电子线路板，红外探测芯片设于电子线路板上，红外线透过性材料元件设于红外探测芯片上，自动调焦马达底面罩住红外线透过性材料元件和红外探测芯片，镜头同轴套设于自动调焦马达中心的活动组件内，镜头上最接近红外探测芯片的镜片的边缘区域涂覆有深色遮蔽物质，自动调焦马达能带动镜头沿轴向移动来调节镜头和红外探测芯片的相对距离，以实现红外探测组件的聚焦。本发明的红外探测器模组体积小、成本低、质轻，融合了清晰化影像、自动重置校正这两个功能，且所需的电子线路简单，低功耗。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组。
背景技术
现有市场上的红外探测器模组，一种是为了获得清晰的红外热影像，会设置有带自动聚焦功能的马达；而另外一种则是为了适应外界的温度，探测器带有自适应调整温度的结构，这种结构一般是通过在红外镜头外或者在红外镜头和探测器机芯之间安装挡片，通过挡片遮挡镜头，从而根据现有环境去重置校正探测器温度参数，以达到合适的成像效果，以解决在不重置校正参数观测影像时出现不规则灰色影像或横竖条纹等问题。
目前红外探测器通常只具有上述的一种功能，若将两种功能集合于一体，则同时需要设置自动对焦马达结构及挡片重置校正结构，因此模组需要设计挡片X\Y水平方向上的作动结构以及镜头Z方向上的作动结构，整个作动结构就需要两套支撑包裹用的支架、磁场、绕线圈，在整体结构堆叠上设计过于复杂，模组三维体积大、模组重量增加、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种融合自动对焦和重置校正功能的红外探测器模组，以满足红外探测器模组的清晰化影像和自动重置校正的功能需求、及小型化和低成本的需求。
为实现以上目标，本发明采用如下的技术方案：
一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，包括：自动调焦马达、镜头、红外线透过性材料元件、红外探测芯片和电子线路板，所述红外探测芯片设于所述电路线路板上，所述自动调焦马达底面罩住所述红外探测芯片及红外线透过性材料元件，所述红外线透过性材料元件设于红外探测芯片上，自动调焦马达底面罩住红外线透过性材料元件和红外探测芯片，所述镜头同轴套设于自动调焦马达中心的活动组件内，所述镜头靠近所述红外探测芯片一侧的镜片边框上涂覆有深色遮蔽物质，所述自动调焦马达能沿轴向移动来调节镜头和红外探测芯片的相对距离，以实现红外探测组件的聚焦。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述镜头在距离红外探测芯片远端时，镜头的原始成像圆的直径大于或等于红外探测芯片成像区的外接圆直径，被深色遮蔽物质遮挡后的实际成像圆的直径小于红外探测芯片成像区的外接圆直径。
优选地，所述涂覆有深色遮蔽物质的镜片的边缘区域为圆环区域，镜头在向下移动到对焦位置时，镜头上圆环区域以内的中间区域在红外探测器片上的实际成像圆（即镜头上的圆环区域的圆环内圆在红外探测芯片上的最大成像圆）小于红外探测芯片成像区的外接圆直径。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述的红外线透过性材料元件为锗玻、硅玻等其他对红外光线有良好透过性的材料。
所述红外线透过性材料元件配合增透膜的表面处理，对于红外线来说，有良好的透过性，且对其它光线有一定的拦截性。上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述马达中心的活动组件与所述镜头连接；所述连接可以采用螺纹连接或间隙搭配粘接材料来固定连接。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，马达底面为腔体结构，可以保护锗玻及红外探测芯片等不受外界环境的影响或破坏。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述锗玻通过粘接材料固定于所述红外探测芯片上。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，红外探测芯片通过粘接材料固定在电子线路板平面上，并通过金属线将红外探测芯片与电子线路板线路接通。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述马达通过线路和电子线路板连接。
上述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，优选地，所述镜头为具有红外功能的镜头，即为红外镜头；且所述镜头的外圈为具有螺纹或无螺纹的圆筒结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的红外探测器模组融合了清晰化影像、自动重置校正这两个功能，且模组能满足小型化，满足成本低、轻型化等需求，同时该模组所需的电子线路简单，低功耗。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为红外探测器模组封装示意图。
图2(a)、(b)分别为镜头顶部（前端）的主视图和侧视图。
图3(a)、(b)分别为镜头底部的主视图及剖视图。
图4(a)、(b)分别为红外探测器模组的结构主视图和侧视图。
图5(a)、(b)分别为镜头在距离红外探测芯片远端时镜头底面未经遮蔽的成像示意图，以及为镜头在对焦位置时镜头底面涂覆有深色遮蔽物质进行遮挡后的成像示意图。
附图说明：
1、镜头；2、自动调焦马达；3、红外线透过性材料元件；4、红外探测芯片；5、电子线路板；6、电子器件；7、输出端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，请参见图1-3所示，提供一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，包括自动调焦马达2、镜头1、红外线透过性材料元件3、红外探测芯片4和电路板5，所述红外探测芯片4设于所述电路板5上，红外线透过性材料元件3设于红外探测芯片4上，所述自动调焦马达2底面罩住锗玻和所述红外探测芯片4，所述镜头1同轴套设于所述自动调焦马达2中心的活动组件内，所述镜头1上最接近红外探测芯片4的镜片（即镜头1最底层的镜片）的边缘区域（边框）涂覆有深色遮蔽物质，所述自动调焦马达2能在轴向上调节镜头1和红外探测芯片4的相对距离，以实现红外探测组件的聚焦。模组的电子器件6及内置算法构成的控制系统根据反馈的信号来实现控制自动调焦马达2的移动以在轴向上调节镜头2和红外探测芯片4的相对距离。
根据电磁原理，在一个固定的磁场内，电路控制系统通过改变自动调焦马达2内部线圈电流的大小，根据物理学中的左手法则，来控制自动调焦马达2内圈移动，从而带动位于自动调焦马达2内圈中心的镜头1在轴向上移动，然后镜头1不同位置的影像反馈在红外探测芯片4上，芯片根据软件算法判断且选择其中一个位置的清晰影像，传递此位置的信号给到控制系统，控制系统确定这个位置的电流值，且稳定输出此电流到自动调焦马达2；对应地，自动调焦马达2及镜头1就会稳定停留在合适的焦距位置来实现红外模组自动对焦的功能。
本方案中，图3示出了镜头底部的主视图，从图3中可看出，镜头1最底层镜片（即镜头1上最接近红外探测芯片4的镜片）的边缘区域涂覆有遮挡的黑色辐射物质，该遮挡涂装区域呈圆环区域。
具体地，所述镜头1为红外镜头，参考图2所示，所述镜头1以同轴的方式装置在自动对焦马达2中心的活动组件里。
如图5所示，当未在镜头1最底层的镜片上涂覆任何材料时，其成像如图5(a)所示，镜头1的最大成像圆的直径等于红外探测芯片4成像区的外接圆直径，可以确保红外探测芯片4成像区均为红外成像区，且镜头2的视角最大限度地被红外探测芯片4成像区接收到。
本发明中，由于在镜头1最底层的镜片上涂覆了具有遮挡作用的深色遮蔽物质，为了更好地实现同步重置和校正功能，需要确保镜头1的原始成像圆（即镜头1的最大成像圆）的直径等于或略大于红外探测芯片4成像区的外接圆直径外接圆直径，优选为镜头1原始成像圆（即镜头的最大成像圆）的直径比红外探测芯片4成像区的外接圆直径外接圆直径大0~0.5mm），同时，镜头1底部镜片上除了深色遮蔽区域以外（即镜头1上的外圈遮挡区域以外）的中间区域在红外探测芯片4上的最大成像直径小于红外探测芯片4成像区的外接圆直径（即涂覆有深色遮蔽物质的圆环区域内圆的最大成像直径小于红外探测芯片4成像区的外接圆直径），这样能够确保红外探测芯片4对镜头1底部镜片上的深色遮挡区域成像，成像区的四个角为暗角区域。
因此，本红外探测器模组工作过程中，自动对焦马达2带动镜头1移动来调整焦距，镜头1在距离红外探测芯片4远端（即镜头1在距离红外探测器芯片4最远的位置时）时，镜头1的原始成像圆的直径大于红外探测芯片4成像区的外接圆的直径；且镜头1在向下移动到对焦位置时，如图5(b)所示，底部的遮挡区域的直径小于红外探测芯片4成像区外接圆的直径，因此红外探测芯片4可以同时感应镜头1外的红外光线以及镜头底部镜片遮蔽区域的红外光辐射信号，转换为热电信号，因此红外探测芯片4可以实时抓取遮蔽区域的热电信号来给予测温系统的校正。
即模组工作时，红外探测芯片4可以同时感测到遮蔽区域以及外界的红外光辐射信号；对应地会对整个从外部入射到镜头的红外光线进行成像；同时由于镜头1底部镜片外圈有部分遮蔽，红外探测芯片4上实际成像的是四角有暗角的影像；本模组搭配算法系统，截取影像中间没有暗角的矩形影像进行输出。本模组输出影像的同时，算法系统在进行校正时，会对镜头1底部镜片外圈遮蔽部分的红外辐射进行采样，也就是将遮蔽区域的影像和探测器实际输出影像（未遮蔽区域的影像）进行对比运算，从而校正算各个光敏元的响应校正系数，从而实现自动校正的功能。
红外线透过性材料元件3为锗玻或硅玻等对红外光线有良好透过性的材料，且所述自动调焦马达2底面罩住所述红外线透过性材料元件3，以实现对红外线透过性材料元件3的保护。
所述自动调焦马达2中心的活动组件与所述镜头1连接。
所述自动调焦马达2底面为腔体结构，可以更好地实现对红外探测芯片4的保护。
所述红外线透过性材料元件3通过粘接材料固定于所述红外探测芯片4上。
所述红外探测芯片4通过粘接材料固定在电子线路板5平面上，并通过金属线将红外探测芯片4与电子线路板5的线路接通。
所述自动调焦马达2通过线路和电子线路板5连接。
所述镜头1为具有红外功能的镜头；且所述镜头1的外圈为具有螺纹或无螺纹的圆筒结构。
还包括电子器件6，其为实现电子线路的集成、驱动、信号放大、电路管控等功能，其设于电子线路板5上，位置一般可排布在红外探测芯片4及自动调焦马达2周围。
还包括输出装置7；所述输出装置7为连接器。连接器是作为模组内部电子线路和外部应用的连接装置，其位置可根据客户端的实际使用情况来设定，一般放置在电子线路板5的末端位置，如图1、3和4所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，包括：自动调焦马达（2）、镜头（1）、红外线透过性材料元件（3）、红外探测芯片（4）和电子线路板（5），所述红外探测芯片（4）设于所述电子线路板（5）上，所述红外线透过性材料元件（3）设于所述红外探测芯片（4）上，所述自动调焦马达（2）底面罩住所述红外探测芯片（4）和红外线透过性材料元件（3），所述镜头（1）同轴套设于所述自动调焦马达（2）中心的活动组件内，所述镜头（1）上最接近红外探测芯片（4）的镜片的边缘区域涂覆有深色遮蔽物质，所述自动调焦马达（2）能沿轴向移动来调节镜头（1）和红外探测芯片（4）的相对距离，以实现红外探测组件的聚焦；所述镜头（1）在距离红外探测芯片远端时，镜头（1）的原始成像圆的直径大于或等于红外探测芯片（4）成像区的外接圆直径，被深色遮蔽物质遮挡后的实际成像圆的直径小于红外探测芯片（4）成像区的外接圆直径。
2.如权利要求1所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，所述涂覆有深色遮蔽物质的镜片的边缘区域为圆环区域。
3.如权利要求1所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，红外线透过性材料元件（3）为锗玻或硅玻。
4.如权利要求1-3任意一项所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，所述自动调焦马达（2）的中心的活动组件与所述镜头（1）连接。
5.如权利要求1-3任意一项所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，自动调焦马达（2）底面为腔体结构。
6.如权利要求3所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，所述红外线透过性材料元件（3）通过粘接材料固定于所述红外探测芯片（4）上。
7.如权利要求1-3任意一项所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，红外探测芯片（4）通过粘结材料固定在电子线路板（5）平面上，并通过金属线将红外探测芯片（4）与电子线路板（5）线路接通。
8.如权利要求1-3任意一项所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，所述自动调焦马达（2）通过线路和电子线路板（5）连接，且自动调焦马达（2）底面固定在电子线路板（5）。
9.如权利要求1-3任意一项所述的融合自动对焦及重置校正功能的红外探测器模组，其特征在于，所述镜头（1）为具有红外功能的镜头；且所述镜头（1）的外圈为具有螺纹或无螺纹的圆筒结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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