CN207099194U - 一种双传感器相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双传感器相机，包括主透镜，用于把透过主透镜的入射光线拆分成反射光束和透射光束的分光镜，用于获取可见光图像的感光图像传感器，用于获取热成像图像的热成像传感器，微透镜阵列，微处理器和用于显示输出图像的显示组件，反射光束被引导至感光图像传感器或热成像传感器成像，透射光束被引导至热成像传感器或感光图像传感器成像，微处理器对可见光图像和热成像图像进行处理，微透镜阵列设置在分光镜与感光图像传感器之间或者分光镜与热成像传感器之间，感光图像传感器、热成像传感器和显示组件均与微处理器连接。本实用新型可以同时获取可见光图像和热成像图像，且在图像上叠加目标场景的深度数据。

Description

一种双传感器相机

技术领域

本实用新型属于相机设备技术领域，具体涉及一种双传感器相机。

背景技术

由于红外线具有较强的穿透力，可用于远距离拍摄或对生物组织进行穿透摄影，亦可用于森林、海洋污染调查或进行司法鉴定等。现代社会中，红外相机在军事、商业、工业和民用方面都起到了重要的作用。比如在军事方面可以作为热感武器瞄准器，海事热成像系统；在消防任务中可以用于搜救受害者或是帮助检测火情；在交通控制系统中可以用于监控交通系统、车道、人行道以及公路隧道，及时排查事故或异常现象；在工业上可以帮助检测大型工程电路是否存在短路等异常情况。在日常生活中，红外相机可以帮助判断家中门窗是否有漏风，隔热不良的情况，墙面是否遭受水分或是寄生虫的入侵，也可以作为夜晚家中的安防系统使用。

在各种成像应用中利用可见光相机，以捕捉彩色或单色图像。例如，典型地利用可见光相机，以用于环境光下的日间应用。

目前市场上主要相机产品为可见光相机或者红外相机，且可见光相机或者红外相机大多使用焦平面阵列如CCD或CMOS作为核心传感器，也无法获取场景的深度数据。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种感光图像传感器和热成像传感器相结合的双传感器相机，既能够获得可见光图像又可以输出热成像图像且在获得可见光图像和热成像图像的同时，获取场景的深度数据。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种双传感器相机，包括用于获取图像信号并对获取的图像信号进行成像的主透镜、用于把透过主透镜的入射光线拆分成反射光束和透射光束的分光镜、用于获取可见光图像的感光图像传感器、用于获取热成像图像的热成像传感器、微透镜阵列、微处理器和用于显示输出图像的显示组件，反射光束被引导至感光图像传感器或热成像传感器成像，透射光束被引导至热成像传感器或感光图像传感器成像，基于用户选择模式微处理器对可见光图像和热成像图像进行处理，微透镜阵列设置在分光镜与感光图像传感器之间或者分光镜与热成像传感器之间，感光图像传感器、热成像传感器和显示组件均与微处理器连接。

进一步地，热成像传感器包括像素阵列、用于读取图像信号的读出电路、用于将模拟信号转换为数字信号的ADC电路和用于对数字信号进行分析处理的数字信号处理器DSP，像素阵列、读出电路、ADC电路和数字信号处理器DSP采用集成工艺在硅晶圆片衬底上一体化制作而成，相互之间通过立体IC电路互联结构组态起来。

优选地，感光图像传感器为CCD传感器或CMOS传感器。

优选地，微透镜阵列设置在分光镜与感光图像传感器之间，感光图像传感器与微透镜阵列的距离等于微透镜阵列的焦距，反射光束或透射光束在微透镜阵列上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在感光图像传感器上，热成像传感器与微透镜阵列关于分光镜对称。

优选地，微透镜阵列设置在分光镜与热成像传感器之间，热成像传感器与微透镜阵列的距离等于微透镜阵列的焦距，反射光束或透射光束在微透镜阵列上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在热成像传感器上，感光图像传感器与微透镜阵列关于分光镜对称。

优选地，热成像传感器具有锗窗，用于透过红外线且滤除可见光。

进一步地，双传感器相机还包括用于供电的电源和储存拍摄数据的存储器，存储器与微处理器连接。

进一步地，双传感器相机还包括通信模块，通信模块与微处理器连接，用于与外界传输图像和数据。

优选地，存储器为可拆卸的存储卡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型采用感光图像传感器和热成像传感器相结合的结构，在获得可见光图像的同时，也获得热成像图像；

（2）本实用新型实现传统相机成像的同时实现光场成像，可以在可见光图像或热成像图像上叠加目标场景的深度数据，即只需通过一次取像，即可获得场景深度数据和热成像数据，在后期处理时，可以根据需求对拍摄的图片随时变焦。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的原理示意图；

图2是本实用新型实施例2的原理示意图；

图3是本实用新型实施例3的原理示意图；

图4是本实用新型实施例2的原理示意图；

图5是本实用新型热成像传感器的原理示意图；

图6是本实用新型实施例1和实施例3中输出显示的传统可见光图像；

图7是本实用新型实施例1和实施例3中输出显示的热成像输出图像；

图8是本实用新型实施例1和实施例3中输出显示的场景深度输出图像；

图9是本实用新型实施例2和实施例4中输出显示的传统热成像图像；

图10是本实用新型实施例2和实施例4中输出显示的载有深度信息的可见光图像；

图11是本实用新型实施例2和实施例4中输出显示的场景深度输出图像。

具体实施方式

下面结合图1至图11，对本实用新型的实施方式和具体的操作过程作详细说明，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种双传感器相机，如图1所示，包括用于获取图像信号并对获取的图像信号进行成像的主透镜1，用于把透过主透镜的入射光线拆分成反射光束和透射光束的分光镜2，用于获取可见光图像的感光图像传感器3，用于获取热成像图像的热成像传感器4，微透镜阵列5，基于用户选择模式处理可见光图像和热成像图像的微处理器，基于用户选择模式显示微处理器处理后的图像的显示组件。在本实施例中反射光束被引导至感光图像传感器3成像，透射光束被引导至热成像传感器4成像，微透镜阵列5设置在分光镜2与热成像传感器4之间，热成像传感器4与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距，透射光束在微透镜阵列5上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在热成像传感器4上，感光图像传感器3与微透镜阵列5关于分光镜2对称，以保证透射光束和反射光束具有相同的像面位置。感光图像传感器3、热成像传感器4和显示组件均与微处理器连接。

在本实用新型中热成像传感器4包括像素阵列、用于读取图像信号的读出电路、用于将模拟信号转换为数字信号的ADC电路和用于对数字信号进行分析处理的数字信号处理器DSP，像素阵列、读出电路、ADC电路和数字信号处理器DSP采用集成工艺在硅晶圆片衬底上一体化制作而成，相互之间通过立体IC电路互联结构组态起来。热成像传感器的原理示意图如图5所示。热成像传感器4还具有锗窗，用于透过红外线且滤除可见光。采用集成工艺一体化制作热成像传感器，可以显著减小传感器体积和功耗，相较于传统产品，信号稳定性更强，分辨率和检测精度均得到显著提高。

携带不同波段信息的目标场景入射光线投射在主透镜1上，获取了图像信号且在主透镜1上进行成像，穿过主透镜1的光线在分光镜2的作用下被拆分成反射光束和透射光束，反射光束被引导至感光图像传感器3上，实现传统相机的成像；透射光束在微透镜阵列5上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在热成像传感器4上，由于热成像具有锗窗，可以滤除可见光而透过红外光线，因此投射在热成像传感器3上的图像只具有热成像相关数据，而不具备可见光相关数据。

透射光束在微透镜阵列5上再次成像，因此，置于微透镜焦距处的热成像传感器像素尽管只记录了光线的强度信息，但却因其相对于某个微透镜的位置而记录了光线的方向信息，即成像过程中记录了四维图像，这样在后期处理时，只需要对光线重新追踪即可完成热成像图像的重新聚焦。

在本实施例中，微透镜阵列5设置在分光镜2与热成像传感器4之间，且热成像传感器4与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距，热成像传感器4在获取热成像数据的同时也获得场景图像的深度数据，热成像传感器4将热成像数据和图像深度数据传输给微处理器，微处理器处理热成像数据和图像深度数据并将热成像数据和图像深度数据进行叠加生成组合的热成像输出图像或场景深度输出图像，用户根据需求选择热成像输出图像或场景深度输出图像显示在显示组件上，在本实用新型中显示组件可以为液晶显示器或其它类型的已知显示设备。

当用户选择的输出显示模式是传统可见光图像时，微处理器发出指令，将可见光图像显示在显示组件上，图像如图6所示；当用户选择的输出显示模式是热成像输出图像时，微处理器把目标场景的热成像数据和图像深度数据进行叠加生成热成像输出图像，此图像上载有该目标场景的深度信息，当需要了解目标场景中某一处的深度信息时，此处的深度信息以相对距离的数据形式显示，图像如图7所示；当用户选择的输出显示模式是场景深度输出图像时，微处理器把目标场景的热成像数据和图像深度数据进行叠加生成场景深度输出图像，此图像上载有该目标场景的热成像数据，当需要了解目标场景中某一处的热成像数据时，热成像数据以温度数据形式显示，图像如图8所示。

此外，按照通常相机的一般配置，双传感器相机还包括用于供电的电源、储存拍摄数据的存储器、用于与外界传输图像和数据的通信模块。存储器可以选择可拆卸的储存卡，但不仅限于此一种类型的存储器。通信模块可以为蓝牙模块、WIFI模块或USB接口模块中的一种或多种组合，但也不仅限于此三种模块或它们的组合。

在本实用新型中，感光图像传感器3为CCD传感器或CMOS传感器。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，微透镜阵列设置在分光镜2与感光图像传感器3之间，感光图像传感器3与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距。透射光束被引导至热成像传感器4上，实现传统红外相机的成像。反射光束在微透镜阵列5上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在感光图像传感器3上。

反射光束在微透镜阵列5上再次成像，因此，置于微透镜焦距处的感光图像传感器像素尽管只记录了光线的强度信息，但却因其相对于某个微透镜的位置而记录了光线的方向信息，即成像过程中记录了四维图像，这样在后期处理时，只需要对光线重新追踪即可完成可见光图像的重新聚焦。

在本实施例中，微透镜阵列5设置在分光镜2与感光图像传感器4之间，且感光图像传感器4与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距，因此感光图像传感器4获取场景图像的深度数据，感光图像传感器4将图像深度数据传输给微处理器，微处理器处理图像深度数据并将数据叠加在可见光图像上。

当用户选择的输出显示模式为传统热成像图像时，微处理5发出指令，将热成像图像显示在显示组件上，图像如图9所示；当用户选择的输出显示模式为可见光图像时，微处理器把目标场景的图像深度数据叠加在可见光图像上，此图像上载有目标场景的深度信息，当需要了解目标场景中某一处的深度信息时，此处的深度信息以相对距离的数据形式显示，图像如图10所示；当用户选择的输出显示模式为场景深度输出图像时，微处理器发出指令，处理目标场景的图像深度数据并生成场景深度输出图像显示在显示组件上，图像如图11所示。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，透射光束被引导至感光图像传感器3成像，反射光束被引导至微透镜阵列5，微透镜阵列5设置在分光镜2与热成像传感器4之间，热成像传感器4与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距。本实施例的成像过程如实施例1所述，此处不再赘述。

实施例4

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，透射光束被引导至热成像传感器4成像，反射光束被引导至微透镜阵列5，微透镜阵列5设置在分光镜2与感光图像传感器3之间，感光图像传感器3与微透镜阵列5的距离等于微透镜阵列5的焦距。本实施例的成像过程如实施例2所述，此处不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双传感器相机，其特征在于，包括用于获取图像信号并对获取的图像信号进行成像的主透镜，用于把透过主透镜的入射光线拆分成反射光束和透射光束的分光镜，用于获取可见光图像的感光图像传感器，用于获取热成像图像的热成像传感器，微透镜阵列，微处理器和用于显示输出图像的显示组件，反射光束被引导至感光图像传感器或热成像传感器成像，透射光束被引导至热成像传感器或感光图像传感器成像，基于用户选择模式微处理器对可见光图像和热成像图像进行处理，微透镜阵列设置在分光镜与感光图像传感器之间或者分光镜与热成像传感器之间，感光图像传感器、热成像传感器和显示组件均与微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的双传感器相机，其特征在于，所述热成像传感器包括像素阵列、用于读取图像信号的读出电路、用于将模拟信号转换为数字信号的ADC电路和用于对数字信号进行分析处理的数字信号处理器DSP，像素阵列、读出电路、ADC电路和数字信号处理器DSP采用集成工艺在硅晶圆片衬底上一体化制作而成，相互之间通过立体IC电路互联结构组态起来。

3.根据权利要求1所述的双传感器相机，其特征在于，感光图像传感器为CCD传感器或CMOS传感器。

4.根据权利要求1所述的双传感器相机，其特征在于，所述微透镜阵列设置在分光镜与感光图像传感器之间，感光图像传感器与微透镜阵列的距离等于微透镜阵列的焦距，反射光束或透射光束在微透镜阵列上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在感光图像传感器上，热成像传感器与微透镜阵列关于分光镜对称。

5.根据权利要求1所述的双传感器相机，其特征在于，所述微透镜阵列设置在分光镜与热成像传感器之间，热成像传感器与微透镜阵列的距离等于微透镜阵列的焦距，反射光束或透射光束在微透镜阵列上再次成像，形成携带不同波段信息的像素点，再次成像形成的图像投射在热成像传感器上，感光图像传感器与微透镜阵列关于分光镜对称。

6.根据权利要求2所述的双传感器相机，其特征在于，所述热成像传感器具有锗窗，用于透过红外线且滤除可见光。

7.根据权利要求4至6任一项所述的双传感器相机，其特征在于，还包括用于供电的电源和储存拍摄数据的存储器，存储器与微处理器连接。

8.根据权利要求7所述的双传感器相机，其特征在于，还包括通信模块，通信模块与微处理器连接，用于与外界传输图像和数据。

9.根据权利要求7所述的双传感器相机，其特征在于，所述存储器为可拆卸的存储卡。