CN220457507U - 一种集成光传输接口的超高清摄像头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成光传输接口的超高清摄像头，包括外壳以及依次设置在外壳内的IR滤光片、图像传感模块、电光转换模块和光接口，外壳上集成设置有镜头，镜头的光输出端与IR滤光片的光输入端耦合，镜头的光输入端贯穿外壳的前端，外壳的后盖上设有输出窗口，光接口贯穿后盖输出窗口；所述镜头用于采集被拍摄物的光线并转换为光学图像；所述IR滤光片用于滤除光学图像中的干扰光，例如红外光或某些特定波长的光；所述图像传感模块用于将光学图像转换为图像信号；所述电光转换模块用于将所述图像信号转换为光信号；所述光接口用于与外部光纤连接，用于将转换的光信号通过光纤传输。本实用新型的图像数据采集传输效率高，且利于设备小型化。

Description

一种集成光传输接口的超高清摄像头

技术领域

本实用新型涉及图像传输技术领域，具体涉及一种集成光传输接口的超高清摄像头。

背景技术

摄像头采集到的数据量跟像素数量，也就是通俗所说的清晰度有直接关系，当像素数量达到一定的数量后，一般传输接口的输出速率已经无法满足，这时常见的做法是通过一个设置在sensor(光电探测器)附近的DSP芯片降采集到的数据信息进行处理压缩后以一种较小的数据量进行传输，这种方式的问题是摄像头体积、功耗、成本增加，同时还有画质不可逆的损失；近几年也出现了一些新的采用光传输接口的高清摄像头，但限于技术条件，大都采用现有的光传输模块和相机结构融合方式，这虽然能提供更高的传输速率，但是体积过于庞大，功耗、成本极高，只适用于一些高端摄像机和专业场合。目前这两种方式都无法从根本上解决超高清摄像头数据采集传输的瓶颈问题。

实用新型内容

基于上述表述，本实用新型提供了集成光传输接口的超高清摄像头，以主要解决图像数据采集传输速率的瓶颈问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种集成光传输接口的超高清摄像头，包括外壳以及依次设置在外壳内的IR滤光片、图像传感模块、电光转换模块和光接口，所述外壳上集成设置有镜头，所述镜头的光输出端与所述IR滤光片的光输入端耦合，所述镜头的光输入端贯穿外壳的前端，所述外壳的后盖上设有输出窗口，光接口贯穿所述后盖输出窗口；

所述镜头用于采集被拍摄物的光线并转换为光学图像；

所述IR滤光片用于滤除光学图像中的干扰光，例如红外光或某些特定波长的光；

所述图像传感模块用于将光学图像转换为图像信号；

所述电光转换模块用于将所述图像信号转换为光信号；

所述光接口用于与外部光纤连接，用于将转换的光信号通过光纤传输。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本实用新型提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头，将摄像头采集的光学图像信息通过图像传感模块转换为图像信息，获取到的图像数据信息直接传递给电光转换模块，转换为光信号后以光的形式通过光纤进行数据传输，提升了摄像头的传输速率；本实用新型采用了原始数据直接转换输出的方案，实现无损数据输出，可实现远端DSP集中处理，以现有条件即可轻松满足8K甚至更高清晰度的摄像头原始数据采集传输，提升了图像的品质。该摄像头的内部组成部件少，结构简单，功耗低，可实现设备的小型化。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述外壳内还固定设有基板，所述图像传感模块集成设置在基板的一面，所述电光转换模块集成设置在基板的另一面，所述图像传感模块与IR滤光片的光输出端相耦合，所述电光转换模块的光输出端与所述光接口相耦合。

进一步的，所述图像传感模块包括行选择器、采样保持器、信号放大器、模/数转换器、LVDS(Low Voltage Differential Signaling低压差分信号)输出接口以及控制器，其中：

所述行选择器与所述IR滤光片的光输出端相耦合，用于将感应到的光学图像转换为电信号；

所述采样保持器的输入端与所述行选择器信号连接，用于采样所述行选择器输出的电信号；

所述信号放大器的输入端与所述采样保持器的输出端连接，用于将采样的电信号进行放大；

所述模/数转换器的输入端与所述信号放大器的输出端连接，用于将放大的电信号转换为数字信号；

所述LVDS输出接口用于将所述数字信号转换为低压差分信号输出，所述低压差分信号作为所述图像传感模块输出的图像信号；

所述控制器用于控制行选择器、采样保持器、信号放大器、模/数转换器以及LVDS输出接口工作。

进一步的，所述电光转换模块包括激光驱动/信号放大模块、激光器、光接收器和透镜组，

所述激光驱动/信号放大模块与所述控制器信号连接，用于根据所述低压差分信号发出激光驱动信号，还用于将光接收器产生的光电转换信号进行放大；

所述激光器用于根据所述激光驱动信号发出激光；

所述光接收器用于将接收到的光信号进行光电转换；

所述透镜组的一端与激光器、光接收器相耦合，透镜组的另一端与所述光接口相连接，用于对激光器发出的激光进行过滤、光斑大小以及准直调节，还用于将光接收器接收的光信号进行过滤以及光斑大小调节。

进一步的，所述镜头与外壳一体式连接。

进一步的，所述IR滤光片为红外截止/吸收滤光片。

进一步的，所述光接口为光纤耦合器。

进一步的，所述基板上还设有电源模块，所述图像传感模块和电光转换模块分别与所述电源模块电性连接，所述电源模块用于将外部电源进行电压转换后为所述图像传感模块和电光转换模块提供工作电源。

进一步的，所述外壳上设有安装座。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头的外观以及爆炸结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的基板上的功能模块示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外壳，101、后盖，2、镜头，3、IR滤光片，4、图像传感模块，401、行选择器，402、采样保持器，403、信号放大器，404、模/数转换器，405、LVDS输出接口，406、控制器，5、电光转换模块，501、激光驱动/信号放大模块，502、激光器，503、光接收器，504、透镜组，6、光接口，7、基板，8、电源模块。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

如图1所示为本实施例提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头的外观结构以及爆炸结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头，包括外壳1以及在外壳1内依次设置的IR滤光片3、图像传感模块4、电光转换模块5和光接口6，所述外壳1上集成设置有镜头2，所述镜头2的光输出端与所述IR滤光片3的光输入端耦合，所述镜头2的光输入端以及光接口6分别贯穿所述外壳1，具体的，所述镜头2的光输入端贯穿外壳1的前端，所述外壳1的后盖101上设有输出窗口，光接口6贯穿所述后盖101的输出窗口；

所述镜头2用于采集被拍摄物的光线并转换为光学图像；

所述IR滤光片3用于滤除光学图像中的干扰光；

所述图像传感模块4用于将光学图像转换为图像信号；

所述电光转换模块5用于将所述图像信号转换为光信号；

所述光接口6用于与外部光纤连接，用于将转换的光信号通过光纤传输。

可以理解的是，基于背景技术指出的缺陷，本实施例提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头，将摄像头采集的光学图像信息通过图像传感模块4转换为图像信息，获取到的图像数据信息直接传递给电光转换模块5，转换为光信号后以光的形式通过光纤进行数据传输，相比于传统的摄像头，提升了摄像头的传输速率。本实施例的摄像头采用了原始数据直接转换输出的方案，实现无损数据输出，通过光接口6和光纤将图像传输到远端，可实现远端DSP集中处理，以现有设备条件即可轻松满足8K甚至更高清晰度的摄像头原始数据采集传输，提升了图像的品质。该摄像头的内部组成部件少，结构简单、紧凑，功耗低，可实现设备的小型化。

如图1的爆炸图所示，所述外壳1内还固定设有基板7，所述图像传感模块4及其外围电路集成设置在基板7的一面，所述电光转换模块5及其外围电路集成设置在基板7的另一面，所述图像传感模块4与IR滤光片3的光输出端相耦合，所述电光转换模块5的光输出端与所述光接口6相耦合。

可以理解的是，由于图像传感模块4和电光转换模块5分别位于同一个基板7的正反面，模块间传输距离非常短，传输损耗几乎可以忽略不计，再结合特定编码协议和光传输的固有特性，能轻松实现数十上百Gbps的传输速率，在此方案下可轻松满足8K甚至更高清晰度的摄像头原始数据采集传输。

如图2所示，所述图像传感模块4包括行选择器401、采样保持器402、信号放大器403、模/数转换器404、LVDS输出接口405以及控制器406，其中：

所述行选择器401与所述IR滤光片3的光输出端相耦合，用于将感应到的光学图像转换为电信号；具体的，行选择器401包括具有若干个微型光敏二极管组成的感光点阵列，当镜头2采集的光线组成光学图像，这些光线到达行选择器401时，对应的光敏二极管感应到光信号并转换为对应的电信号；

所述采样保持器402的输入端与所述行选择器401信号连接，用于采样所述行选择器401输出的电信号；

所述信号放大器403的输入端与所述采样保持器402的输出端连接，用于将采样的电信号进行放大；

所述模/数转换器404的输入端与所述信号放大器403的输出端连接，用于将放大的电信号转换为数字信号；

所述LVDS输出接口405用于将所述数字信号转换为低压差分信号输出，所述低压差分信号作为所述图像传感模块4输出的图像信号；

所述行选择器401、采样保持器402、信号放大器403、模/数转换器404以及LVDS输出接口405分别与控制器406连接，所述控制器406用于控制行选择器401、采样保持器402、信号放大器403、模/数转换器404以及LVDS输出接口405工作。

如图2所示，所述电光转换模块5包括激光驱动/信号放大模块501、激光器502、光接收器503和透镜组504，其中，

所述激光驱动/信号放大模块501与所述控制器406信号连接，用于根据所述低压差分信号向激光器502发出激光驱动信号，还用于将光接收器503产生的光电转换信号进行放大；

所述激光器502用于根据所述激光驱动信号发出激光，从而将图像信号以光的形式向远端DSP传输；

所述光接收器503用于将接收到的光信号进行光电转换以生成光电转换信号，实现与远端DSP的通信；

所述透镜组504的一端与激光器502、光接收器503相耦合，透镜组504的另一端与所述光接口6相连接，用于对激光器502发出的激光进行过滤、光斑大小以及准直调节，还用于将光接收器503接收的光信号进行过滤以及光斑大小调节。

如图1所示，所述镜头2与外壳1一体式连接，可进一步减小摄像头的体积。

进一步的，所述IR滤光片3为红外截止/吸收滤光片。通过对镜头2采集的光学图像中的红外线进行滤除，以消除图像中的光晕现象。

进一步的，所述光接口6为光纤耦合器。摄像头通过光接口6与外部光纤进行耦合连接，可将摄像头采集的图像无损、高速率地传输到从其他设备。

进一步的，所述基板7上还设有电源模块8，所述图像传感模块4和电光转换模块5分别与所述电源模块8电性连接，所述电源模块8用于将外部电源进行电压转换后为所述图像传感模块4和电光转换模块5提供工作电源。电源模块8为摄像头的各个用电元件提供工作电源，使得摄像头能够高效、正常运转。

进一步的，所述外壳1上设有安装座(图中未示出)，安装座优选使用万向安装座。安装座为摄像头提供结构支撑，万向安装座在提供结构支撑的同时，可根据摄像头拍摄角度或视场的需要，灵活调节摄像头的方向。

本实用新型提供的一种集成光传输接口的超高清摄像头，采用适用于光传输的数据编码协议，将摄像头采集的光学图像信息通过图像传感模块4转换为图像信息，获取到的图像数据信息直接传递给电光转换模块5，转换为光信号后以光信号的形式通过光纤进行数据传输，提升了传统摄像头的传输速率，结合特定编码协议和光传输的固有特性，能轻松实现数十上百Gbps的传输速率。本实用新型采用了原始数据直接转换输出的方案，由于图像传感模块4和光电转换模块分别位于同一个基板7的正反两面，模块间的传输距离非常短，传输损耗几乎可忽略，实现了无损数据输出，可实现远端DSP集中处理，以现有条件即可轻松满足8K甚至更高清晰度的摄像头原始数据采集传输，提升了图像的品质。该摄像头的内部组成部件少，结构简单，功耗低，可实现设备的小型化，缩小设备体积，摄像头的整体尺寸几乎与图像传感模块4尺寸相当。例如，高端1080P摄像头能轻松实现10mm以下的外形尺寸。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，包括外壳（1）以及依次设置在外壳（1）内的IR滤光片（3）、图像传感模块（4）、电光转换模块（5）和光接口（6），所述外壳（1）上集成设置有镜头（2），所述镜头（2）的光输出端与所述IR滤光片（3）的光输入端耦合，所述镜头（2）的光输入端以及光接口（6）分别贯穿所述外壳（1）；

所述镜头（2）用于采集被拍摄物的光线并转换为光学图像；

所述IR滤光片（3）用于滤除光学图像中的干扰光；

所述图像传感模块（4）用于将光学图像转换为图像信号；

所述电光转换模块（5）用于将所述图像信号转换为光信号；

所述光接口（6）用于与外部光纤连接，用于将转换的光信号通过光纤传输。

2.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述外壳（1）内还固定设有基板（7），所述图像传感模块（4）集成设置在基板（7）的一面，所述电光转换模块（5）集成设置在基板（7）的另一面，所述图像传感模块（4）与IR滤光片（3）的光输出端相耦合，所述电光转换模块（5）的光输出端与所述光接口（6）相耦合。

3.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述图像传感模块（4）包括行选择器（401）、采样保持器（402）、信号放大器（403）、模/数转换器（404）、LVDS输出接口（405）以及控制器（406），

所述行选择器（401）与所述IR滤光片（3）的光输出端相耦合，用于将感应到的光学图像转换为电信号；

所述采样保持器（402）的输入端与所述行选择器（401）信号连接，用于采样所述行选择器（401）输出的电信号；

所述信号放大器（403）的输入端与所述采样保持器（402）的输出端连接，用于将采样的电信号进行放大；

所述模/数转换器（404）的输入端与所述信号放大器（403）的输出端连接，用于将放大的电信号转换为数字信号；

所述LVDS输出接口（405）用于将所述数字信号转换为低压差分信号输出，所述低压差分信号作为所述图像传感模块（4）输出的图像信号；

所述控制器（406）用于控制行选择器（401）、采样保持器（402）、信号放大器（403）、模/数转换器（404）以及LVDS输出接口（405）工作。

4.根据权利要求3所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述电光转换模块（5）包括激光驱动/信号放大模块（501）、激光器（502）、光接收器（503）和透镜组（504），

所述激光驱动/信号放大模块（501）与所述控制器（406）信号连接，用于根据所述低压差分信号发出激光驱动信号，还用于将光接收器（503）产生的光电转换信号进行放大；

所述激光器（502）用于根据所述激光驱动信号发出激光；

所述光接收器（503）用于将接收到的光信号进行光电转换；

所述透镜组（504）的一端与激光器（502）、光接收器（503）相耦合，透镜组（504）的另一端与所述光接口（6）相连接，用于对激光器（502）发出的激光进行过滤、光斑大小以及准直调节，还用于将光接收器（503）接收的光信号进行过滤以及光斑大小调节。

5.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述镜头（2）与外壳（1）一体式连接。

6.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述IR滤光片（3）为红外截止/吸收滤光片。

7.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述光接口（6）为光纤耦合器。

8.根据权利要求2所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述基板（7）上还设有电源模块（8），所述图像传感模块（4）和电光转换模块（5）分别与所述电源模块（8）电性连接，所述电源模块（8）用于将外部电源进行电压转换后为所述图像传感模块（4）和电光转换模块（5）提供工作电源。

9.根据权利要求1所述一种集成光传输接口的超高清摄像头，其特征在于，所述外壳（1）上设有安装座。