CN214256439U - 图像传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种图像传感器。图像传感器包括：框体；电路板，电路板设置在框体内；透镜结构；透镜结构设置在框体上，透镜结构与电路板间隔设置，电路板位于透镜结构的光轴的延伸方向上；光源结构，光源结构设置在透镜结构远离电路板的一侧，光源结构包括至少一个第一光源结构和至少一个第二光源结构，第一光源结构与第二光源结构在透镜结构的光轴的延伸方向上间隔设置，图像传感器的检测物面位于光源结构远离透镜结构的一侧，第一光源结构的照射区域与第二光源结构的照射区域至少部分重合于检测物面上。本实用新型解决了现有技术中的图像传感器存在成像质量差的问题。

Description

图像传感器

技术领域

本实用新型涉及图像传感器设备领域，具体而言，涉及一种图像传感器。

背景技术

机器视觉领域中模拟生物视觉成像和处理信息的方式，帮助机器人提取，处理和理解所提取的信息，从而让其准确，高效且安全的自动化作业。机器视觉的重要性主要体现在：引导定位，外观检测，高精度监测以及图像识别。其中在工业自动化检测中，在提高效率的同时对微小缺陷的检测要求越来越高，未来这方面的市场还会不断扩大。

基于高速高分辨的检测需求，设计了一种镜头成像的产品。该产品在实际测试中需要有足够强的光照亮度，才能清晰的检测到检测物。但是在实际测试中，因检测条件的不同，需要把产品提高到一定的高度对检测物进行扫描，这就同时需要提高光源的亮度，但是由于镜头的设计特性，拍摄的图像中心亮度高，四周亮度低，整幅图像明暗不均匀，对后续的算法补正造成了很大的困扰。

也就是说，现有技术中的图像传感器存在成像质量差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种图像传感器，以解决现有技术中的图像传感器存在成像质量差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种图像传感器，包括：框体；电路板，电路板设置在框体内；透镜结构；透镜结构设置在框体上，透镜结构与电路板间隔设置，电路板位于透镜结构的光轴的延伸方向上；光源结构，光源结构设置在透镜结构远离电路板的一侧，光源结构包括至少一个第一光源结构和至少一个第二光源结构，第一光源结构与第二光源结构在透镜结构的光轴的延伸方向上间隔设置，图像传感器的检测物面位于光源结构远离透镜结构的一侧，第一光源结构的照射区域与第二光源结构的照射区域至少部分重合于检测物面上。

进一步地，图像传感器还包括壳体，框体和光源结构位于壳体内，壳体的一侧具有检测物面，第一光源结构与框体连接，第二光源结构与框体间隔设置。

进一步地，第一光源结构与检测物面之间的距离大于等于168毫米且小于等于172毫米；第二光源结构与检测物面之间的距离大于等于38毫米且小于等于42毫米。

进一步地，第一光源结构和第二光源结构在检测物面上的照射宽度大于等于168毫米且小于等于172毫米。

进一步地，第一光源结构包括多个第一LED，多个第一LED首尾顺次间隔设置，以形成第一光源圈。

进一步地，第二光源结构包括多个第二LED，多个第二LED首尾顺次间隔设置，以形成第二光源圈，第二光源圈围成的面积大于第一光源圈围成的面积，且第一光源圈在第二光源圈上的正投影位于第二光源圈的内部。

进一步地，第一光源结构还包括第一容置框架，第一容置框架为中部镂空的第一四边形框架结构，第一容置框架朝向检测物面的一侧具有多个第一沉槽，多个第一沉槽沿第一四边形框架结构的周向间隔设置，多个第一LED一一对应地设置在多个第一沉槽内，透镜结构的至少一部分容置在第一容置框架的镂空区域内，以使透镜结构远离电路板一侧的表面与第一LED平齐。

进一步地，第二光源结构还包括第二容置框架，第二容置框架为中部镂空的第二四边形框架结构，第二容置框架朝向检测物面的一侧具有多个第二沉槽，多个第二沉槽沿第二四边形框架结构的周向间隔设置，多个第二LED一一对应地设置在多个第二沉槽内。

进一步地，第一光源结构的照射区域位于第二光源结构的中部镂空区域处。

进一步地，光源结构还包括扩散板，扩散板为多个，多个扩散板中至少一个扩散板与第一光源结构朝向检测物面的一侧表面连接，多个扩散板中至少另一个扩散板与第二光源结构朝向检测物面的一侧表面连接。

进一步地，图像传感器还包括光电转换芯片，光电转换芯片位于在电路板朝向透镜结构的一侧上，光电转换芯片与透镜结构对应设置。

应用本实用新型的技术方案，图像传感器包括框体、电路板、透镜结构和光源结构，电路板设置在框体内；透镜结构设置在框体上，透镜结构与电路板间隔设置，电路板位于透镜结构的光轴的延伸方向上；光源结构设置在透镜结构远离电路板的一侧，光源结构包括至少一个第一光源结构和至少一个第二光源结构，第一光源结构与第二光源结构在透镜结构的光轴的延伸方向上间隔设置，图像传感器的检测物面位于光源结构远离透镜结构的一侧，第一光源结构的照射区域与第二光源结构的照射区域至少部分重合于检测物面上。

光源结构包括至少一个第一光源结构和至少一个第二光源结构，第一光源结构与第二光源结构在透镜结构的光轴的延伸方向上间隔设置。这样设置增加了光源结构的数量，使得第一光源结构和第二光源结构能够同时对检测物面进行照射，便于第一光源结构和第二光源结构对检测物面的均匀照射，使得检测物面的光亮度更为均匀，同时使得检测物面反射的光线射向透镜结构处，以将图像信息传递给与透镜结构对应设置的电路板中，保证图像传输的稳定性。第一光源结构的照射区域与第二光源结构的照射区域至少部分重合于检测物面上，这样设置使得第一光源结构和第二光源结构在检测物面上能够形成部分叠加，有利于保证第一光源结构和第二光源结构的照射光能够均匀的分布在检测物面上，同时还提高了检测物面周边的光亮度，通过第一光源结构和第二光源结构间隔设置的多层光源照明的方式可以使整个检测物面的图像亮度更加均匀，从而达到提高检测效率的目的，进而便于图像传感器对异物的检测，也减轻了后续繁琐的图像算法处理。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一个可选实施例的图像传感器的结构示意图；

图2示出了图1中第一光源结构的结构示意图；

图3示出了图1中第二光源结构的结构示意图；

图4示出了本实用新型的图像传感器单独使用第一光源结构所拍摄的图像；

图5示出了本实用新型的图像传感器同时使用第一光源结构和第二光源结构所拍摄的图像。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、框体；20、电路板；30、透镜结构；40、第一光源结构；41、第一容置框架；42、第一LED；50、第二光源结构；51、第二LED；52、第二容置框架；60、检测物面；70、光电转换芯片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请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。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的图像传感器存在成像质量差的问题，本实用新型提供了一种图像传感器。

如图1至图5所示，图像传感器包括框体10、电路板20、透镜结构30和光源结构，电路板20设置在框体10内；透镜结构30设置在框体10上，透镜结构30与电路板20间隔设置，电路板20位于透镜结构30的光轴的延伸方向上；光源结构设置在透镜结构30远离电路板20的一侧，光源结构包括至少一个第一光源结构40和至少一个第二光源结构50，第一光源结构40与第二光源结构50在透镜结构30的光轴的延伸方向上间隔设置，图像传感器的检测物面60位于光源结构远离透镜结构30的一侧，第一光源结构40的照射区域与第二光源结构50的照射区域至少部分重合于检测物面60上。

光源结构包括至少一个第一光源结构40和至少一个第二光源结构50，第一光源结构40与第二光源结构50在透镜结构30的光轴的延伸方向上间隔设置。这样设置增加了光源结构的数量，使得第一光源结构40和第二光源结构50能够同时对检测物面60进行照射，便于第一光源结构40和第二光源结构50对检测物面60的均匀照射，使得检测物面60的光亮度更为均匀，同时使得检测物面60反射的光线射向透镜结构30处，以将图像信息传递给与透镜结构30对应设置的电路板20中，保证图像传输的稳定性。第一光源结构40的照射区域与第二光源结构50的照射区域至少部分重合于检测物面60上，这样设置使得第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上能够形成部分叠加，有利于保证第一光源结构40和第二光源结构50的照射光能够均匀的分布在检测物面60上，同时还提高了检测物面60周边的光亮度，通过第一光源结构40和第二光源结构50间隔设置的多层光源照明的方式可以使整个检测物面60的图像亮度更加均匀，从而达到提高检测效率的目的，进而便于图像传感器对异物的检测，也减轻了后续繁琐的图像算法处理。

具体的，图像传感器还包括壳体，框体10和光源结构位于壳体内，壳体的一侧具有检测物面60，第一光源结构40与框体10连接，第二光源结构50与框体10间隔设置。框体10和光源结构位于壳体内，这样设置使得壳体对框体10和光源结构起到了保护的作用，保证了框体10和光源结构工作的稳定性。第一光源结构40与框体10连接，有利于保证第一光源结构40与框体10的连接强度，进而保证连接的稳定性。通过在第一光源结构40的下方增加了一个第二光源结构50，以此来提高检测物面60周边的光亮度，避免出现图像中心区域较亮而图像周边区域较暗的情况发生，这样使得检测物面60的光亮度更加均匀，进而保证了拍摄的图像亮度的一致性，有利于提高图像传感器的检测效率，保证图像传感器的检测性能。

具体的，第一光源结构40与检测物面60之间的距离大于等于168毫米且小于等于172毫米。优选地，第一光源结构40与检测物面60之间的距离为170毫米，第一光源结构40与透镜结构30位于水平面，也就是说，透镜结构30与检测物面60之间的距离也是170毫米。若第一光源结构40与检测物面60之间的距离小于168毫米，使得第一光源结构40与检测物面60之间的距离过小，容易造成检测物面60中心区域亮度过亮而周边区域过暗的情况。若第一光源结构40与检测物面60之间的距离大于等于172毫米，使得第一光源结构40与检测物面60之间的距离过大，容易造成检测物面60上光亮度不足的情况，不利于后续的检测工作。通过对第一光源结构40与检测物面60之间的距离的合理控制，有利于保证图像传感器拍摄图像的亮度均匀性，有利于保证检测精度。

具体的，第二光源结构50与检测物面60之间的距离大于等于38毫米且小于等于42毫米。优选的，第二光源结构50与检测物面60之间的距离为40毫米。通过对第二光源结构50与检测物面60之间的距离的合理控制，避免第二光源结构50相对于检测物面60过高或过低而导致的检测物面60亮度不均匀的情况，同时有利于保证第二光源结构50和第一光源结构40照射到检测物面60上的光亮度是一致的，以保证最终拍摄的图像的清晰度。

具体的，第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射宽度大于等于168毫米且小于等于172毫米。优选的，第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射宽度等于170毫米。若第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射宽度小于168毫米，使得照射宽度过小，容易造成图像信息丢失，不利于成像的完整性。若第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射宽度大于172毫米，使得照射宽度过大，使得第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的光强较小，不利于检测。将第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射宽度限制在168毫米到172毫米的范围内，保证了图像传感器成像的清晰度和完整性。

需要说明的是，图像传感器所拍摄的图像的大小是170mm*170mm。这样设置使得第一光源结构40和第二光源结构50在检测物面60上的照射面积与图像传感器所拍摄的图像面积是一致的，有利于保证图像的完整性。

如图2所示，第一光源结构40包括多个第一LED42，多个第一LED42首尾顺次间隔设置，以形成第一光源圈。多个第一LED42首尾顺次间隔设置，这样设置使得多个第一LED42是分开设置的，有利于保证每个第一LED42都是独立工作的，避免了多个第一LED42中相邻两个第一LED42之间的干涉。

具体的，第一光源结构40还包括第一容置框架41，第一容置框架41为中部镂空的第一四边形框架结构，第一容置框架41朝向检测物面60的一侧具有多个第一沉槽，多个第一沉槽沿第一四边形框架结构的周向间隔设置，多个第一LED42一一对应地设置在多个第一沉槽内，透镜结构30的至少一部分容置在第一容置框架41的镂空区域内，以使透镜结构30远离电路板20一侧的表面与第一LED42平齐。多个第一LED42一一对应地设置在多个第一沉槽内，这样设置使得第一沉槽为第一LED42提供了安装位置，使得第一LED42能够稳定的装配在第一沉槽中，使得第一沉槽能够对第一LED42形成限位，避免在工作过程中第一LED42晃动或与第一沉槽脱离的风险，保证了第一LED42与第一沉槽装配的稳定性，保证了第一LED42工作的稳定性。透镜结构30的至少一部分容置在第一容置框架41的镂空区域内，以使透镜结构30远离电路板20一侧的表面与第一LED42平齐。这样设置使得透镜结构30与第一光源圈位于同一水平面上，这样设置便于第一光源结构40对检测物面60的均匀照射，使得检测物面60的光亮度更为均匀，同时使得检测物面60反射的光线能够射向透镜结构30处，以将图像信息传递给与透镜结构30对应设置的电路板20中，保证图像传输的稳定性。

另外，第一容置框架41为中部镂空的第一四边形框架结构，这样设置使得第一容置框架41不会对透镜结构30造成遮挡，不会影响透镜结构30和电路板20对检测物面60反射回来的信息的接收，保证图像能够顺利传输。

需要说明的是，上述第一光源结构40相对侧位于同一水平面的两个第一LED42之间的间距A为57毫米。

如图3所示，第二光源结构50包括多个第二LED51，多个第二LED51首尾顺次间隔设置，以形成第二光源圈，第二光源圈围成的面积大于第一光源圈围成的面积，且第一光源圈在第二光源圈上的正投影位于第二光源圈的内部。这样设置使得第一光源结构40提供了检测物面60中心区域的光亮度，第二光源结构50提供了检测物面60周边区域的光亮度，使得第二光源结构50弥补了第一光源结构40的不足，使得光照能够均匀充分地铺满整个检测物面60，避免了图像丢失的风险，保证了检测的精度。

具体的，第二光源结构50还包括第二容置框架52，第二容置框架52为中部镂空的第二四边形框架结构，第二容置框架52朝向检测物面60的一侧具有多个第二沉槽，多个第二沉槽沿第二四边形框架结构的周向间隔设置，多个第二LED51一一对应地设置在多个第二沉槽内。这样设置规划了第二LED51的安装位置，保证了第二LED51与第二沉槽的稳定装配，保证了第二LED51能够稳定运行。第二容置框架52为中部镂空的第二四边形框架结构，第一光源结构40的照射区域位于第二光源结构50的中部镂空区域处。这样设置使得第二光源结构50不会对第一光源结构40造成遮挡，使得第一光源结构40发射的光线能够通过第二光源结构50中心镂空的区域照射到检测物面60上，保证了第一光源结构40能够稳定运行，同时通过第一光源结构40和第二光源结构50同时发光，使得二者所照射的光能够均匀地充满整个检测物面60，有利于保证图像传感器所拍摄的图像的清晰度和完整性，以实现高精度监测和图像识别。

需要说明的是，上述第二光源结构50相对侧位于同一水平面的两个第二LED51之间的间距B为165毫米。

需要说明的是，上述第一LED42和第二LED51可通过脉冲点灯控制的方式进行控制，以提高第一LED42和第二LED51的发光亮度，保证第一LED42和第二LED51的光照强度。

如图4所示，为单独使用第一光源结构40照射检测物面60时所拍摄的图像，由于透镜结构30自身的感光特性，边缘照度大概是中心照度的40％左右，所以使得拍摄的图像周边区域会比中心区域暗，导致照射不均匀的情况，同时使得后续算法无法进行识别判断，不利于检测。

如图5所示，为同时使用第一光源结构40和第二光源结构50对检测物面60进行照射时所拍摄的图像。这样使得第一光源结构40提供了检测物面60中心区域的光照，第一光源结构40距离检测物面60的距离是170mm，与透镜结构30大致在一个水平面，由于第一光源结构40与检测物面60的距离较远，可以适当提高第一光源结构40的光照亮度。第二光源结构50提供了检测物面60周边区域的光照，提高了检测物面60周边区域的光照亮度，使得图像传感器拍摄的图像的亮度更加均匀，便于后续的检测工作。

具体的，光源结构还包括扩散板，扩散板为多个，多个扩散板中至少一个扩散板与第一光源结构40朝向检测物面60的一侧表面连接，多个扩散板中至少另一个扩散板与第二光源结构50朝向检测物面60的一侧表面连接。这样设置使得扩散板起到了散光的作用，有利于保证第一光源结构40和第二光源结构50所发射的光能能够均匀地照射在检测物面60上，使得拍摄的图像更加美观、质量更好。

如图1所示，图像传感器还包括光电转换芯片70，光电转换芯片70位于在电路板20朝向透镜结构30的一侧上，光电转换芯片70与透镜结构30对应设置。光电转换芯片70与透镜结构30对应设置，这样设置使得光电转换芯片70能够接收到透镜结构30处传来的信息，以实现信号的传递和转换，保证图像传输的稳定性。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

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、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

框体(10)；

电路板(20)，所述电路板(20)设置在所述框体(10)内；

透镜结构(30)；所述透镜结构(30)设置在所述框体(10)上，所述透镜结构(30)与所述电路板(20)间隔设置，所述电路板(20)位于所述透镜结构(30)的光轴的延伸方向上；

光源结构，所述光源结构设置在所述透镜结构(30)远离所述电路板(20)的一侧，所述光源结构包括至少一个第一光源结构(40)和至少一个第二光源结构(50)，所述第一光源结构(40)与所述第二光源结构(50)在所述透镜结构(30)的所述光轴的延伸方向上间隔设置，所述图像传感器的检测物面(60)位于所述光源结构远离所述透镜结构(30)的一侧，所述第一光源结构(40)的照射区域与所述第二光源结构(50)的照射区域至少部分重合于所述检测物面(60)上。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括壳体，所述框体(10)和所述光源结构位于所述壳体内，所述壳体的一侧具有所述检测物面(60)，所述第一光源结构(40)与所述框体(10)连接，所述第二光源结构(50)与所述框体(10)间隔设置。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一光源结构(40)与所述检测物面(60)之间的距离大于等于168毫米且小于等于172毫米；

所述第二光源结构(50)与所述检测物面(60)之间的距离大于等于38毫米且小于等于42毫米。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光源结构(40)和所述第二光源结构(50)在所述检测物面(60)上的照射宽度大于等于168毫米且小于等于172毫米。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光源结构(40)包括多个第一LED(42)，多个所述第一LED(42)首尾顺次间隔设置，以形成第一光源圈。

6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第二光源结构(50)包括多个第二LED(51)，多个所述第二LED(51)首尾顺次间隔设置，以形成第二光源圈，所述第二光源圈围成的面积大于所述第一光源圈围成的面积，且所述第一光源圈在所述第二光源圈上的正投影位于所述第二光源圈的内部。

7.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光源结构(40)还包括第一容置框架(41)，所述第一容置框架(41)为中部镂空的第一四边形框架结构，所述第一容置框架(41)朝向所述检测物面(60)的一侧具有多个第一沉槽，多个所述第一沉槽沿所述第一四边形框架结构的周向间隔设置，多个所述第一LED(42)一一对应地设置在多个所述第一沉槽内，所述透镜结构(30)的至少一部分容置在所述第一容置框架(41)的镂空区域内，以使所述透镜结构(30)远离所述电路板(20)一侧的表面与所述第一LED(42)平齐。

8.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述第二光源结构(50)还包括第二容置框架(52)，所述第二容置框架(52)为中部镂空的第二四边形框架结构，所述第二容置框架(52)朝向所述检测物面(60)的一侧具有多个第二沉槽，多个所述第二沉槽沿所述第二四边形框架结构的周向间隔设置，多个所述第二LED(51)一一对应地设置在多个所述第二沉槽内。

9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光源结构(40)的照射区域位于所述第二光源结构(50)的中部镂空区域处。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述光源结构还包括扩散板，所述扩散板为多个，多个所述扩散板中至少一个所述扩散板与所述第一光源结构(40)朝向所述检测物面(60)的一侧表面连接，多个扩散板中至少另一个所述扩散板与所述第二光源结构(50)朝向所述检测物面(60)的一侧表面连接。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括光电转换芯片(70)，所述光电转换芯片(70)位于在所述电路板(20)朝向所述透镜结构(30)的一侧上，所述光电转换芯片(70)与所述透镜结构(30)对应设置。

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