图像传感器的制作方法

1.本实用新型涉及图像传感设备技术领域，具体而言，涉及一种图像传感器。


背景技术：

2.随着技术的进步及成本的下降，机器视觉因其独有的优势，在工业中的渗透率日益提升。在现代化的大生产中，产品质量的检测和生产过程中的质量控制至关重要，工业中例如印刷品质量检测、机械零件的外观检测、产品包装的外观检测等都可运用机器视觉设备。机器视觉设备因其具备的高分辨力、高精确度、高速度、客观性、重复性、可靠性等众多优势，逐步跻身于制造业的关键位置，推动了工业发展智能化的进程，具有较高的市场需求。
3.机器视觉设备的类型多种多样，以图像传感器为例，基于工业化市场的需求，设计了一种多颗镜头成像的图像传感器。由于该图像传感器的镜头成像特性和配套光源的发光特性，使得采集到的图像呈现中心区域亮，边缘区域暗的情况，使得采集图像明暗差异大，对后续的算法补正造成了很大的困扰。
4.也就是说，现有技术中的图像传感器存在图像中心区域亮、边缘区域暗的问题。


技术实现要素：

5.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图像中心区域亮、边缘区域暗的问题。
6.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；镜头，镜头设置在框体内且与电路板间隔设置，镜头为多个，多个镜头沿扫描方向间隔排列；光电转换芯片，光电转换芯片搭载在电路板上且位于电路板朝向镜头的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个镜头一一对应设置；光源结构，图像传感器的检测物面位于框体的外部且位于镜头远离电路板的一侧，光源结构位于框体与检测物面之间，光源结构倾斜设置，以使光源结构发射的光倾斜照射在检测物面上；光源结构包括两列发光件，每列发光件均为多个，两列发光件之间平行或呈角度设置，两列发光件的出光侧具有导光棒。
7.进一步地，发光件与检测物面之间的角度小于等于20
°
。
8.进一步地，光源结构具有中心线，两列发光件与中心线之间角度相同或不相同。
9.进一步地，至少一列发光件与中心线之间角度小于等于10
°
。
10.进一步地，光源结构还包括：光源框架；光源基板，光源基板设置在光源框架中，两列发光件设置在光源基板上，且两列发光件平行。
11.进一步地，导光棒为圆棒结构，圆棒结构在光源基板的投影覆盖两列发光件。
12.进一步地，多片光电转换芯片中相邻两片光电转换芯片在检测物面上的成像区域至少部分重叠，各光电转换芯片在检测物面上的成像区域具有第一边缘区域和第二边缘区域，两列发光件发射的光分别照射在第一边缘区域和第二边缘区域上。
13.进一步地，发光件的形状为半球状；和/或发光件为led；和/或发光件的发光面积大于等于3.4mm*3.4mm且小于等于3.6mm*3.6mm。
14.进一步地，同一列的多个发光件中的相邻两个发光件之间等间隔设置，不同列的发光件间隔设置，两列发光件之间的距离大于等于0.6mm且小于等于1mm。
15.进一步地，框体的至少两侧设置有光源结构；和/或发光件与检测物面之间的距离大于等于40mm且小于等于50mm。
16.应用本实用新型的技术方案，图像传感器包括框体、电路板、镜头、光电转换芯片和光源结构，电路板设置在框体内；镜头设置在框体内且与电路板间隔设置，镜头为多个，多个镜头沿扫描方向间隔排列；光电转换芯片搭载在电路板上且位于电路板朝向镜头的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个镜头一一对应设置；图像传感器的检测物面位于框体的外部且位于镜头远离电路板的一侧，光源结构位于框体与检测物面之间，光源结构倾斜设置，以使光源结构发射的光倾斜照射在检测物面上；光源结构包括两列发光件，每列发光件均为多个，两列发光件之间平行或呈角度设置，两列发光件的出光侧具有导光棒。
17.框体为电路板、镜头和光电转换芯片提供了安装空间，使得电路板、镜头和光电转换芯片能够被框体保护在其中，从而保证电路板、镜头和光电转换芯片能够稳定运行，保证结构稳定性。多个镜头沿扫描方向间隔排列，使得本技术的图像传感器采用的是多颗镜头拼接的方式实现长条形的图像的扫描，增加了扫描面积，能够满足大面积的扫描需求。光电转换芯片搭载在电路板上且位于电路板朝向镜头的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个镜头一一对应设置，这样设置使得电路板为光电转换芯片提供电路，实现信号的传递，多片光电转换芯片与多个镜头一一对应设置，以使得光电转换芯片能够接收到镜头处传来的图像信息，使得光电转换芯片用于感光的同时进行电荷的累积，把光信号转变成电信号，以实现信号的传递和转换，保证图像传输的稳定性。两列发光件之间平行或呈角度设置，通过调节两列发光件的位置和角度，使得两列发光件的主要光线分别照射在扫描图像的上下边缘区域，在上下边缘区域形成两列亮区域波峰，中心区域形成暗区域波谷的发光形式，以此解决扫描图像中心区域亮、边缘区域暗的问题。两列发光件的出光侧具有导光棒，使得导光棒起到了聚光的作用，以使得导光棒能够进一步汇聚两列发光件发射的光，光强稳定性。
附图说明
18.构成本技术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：
19.图1示出了现有技术中的图像传感器的结构示意图；
20.图2示出了图1中的图像传感器的扫描图像；
21.图3示出了图1中的光源结构的发光曲线图；
22.图4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；
23.图5示出了图4中的光源结构的发光曲线图；
24.图6示出了本实用新型的另一个可选实施例的图像传感器的结构示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、框体；20、镜头；30、光电转换芯片；40、电路板；50、光源结构；51、光源框架；52、光源基板；53、发光件；54、导光棒；60、中心线；70、检测物面；71、中心区域；72、第一边缘区域；73、第二边缘区域。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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。
28.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.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。
30.如图1至图3所示，描述了现有技术中的图像传感器。图1示出了现有技术中的图像传感器的结构示意图。图像传感器具有框体，内部搭载结构构件，框体优选pc等材料。图像传感器还包括两个光源结构，两个光源结构设置在框体的两侧以为检测物面70提供一定区域的光源照明。图2为图1的图像传感器的扫描图像，从扫描图像上看，中心区域71的亮度高，上侧的边缘区域和下侧的边缘区域的亮度低，这样造成图像的亮度不均匀，给后续的算法补正造成了很大的困难。对于此现象产生的原因，和光源结构的特性有很大的关系。图3示出了图1中的光源结构的发光曲线图，从图3的发光曲线效果来看，光源结构具有中心区域71的光源亮度高，边缘部分的亮度低的特点。所以实际在扫描时，容易造成扫描图像的这种中心区域71亮度高，边缘区域亮度低的特点。
31.为了解决现有技术中的图像传感器存在图像中心区域亮、边缘区域暗的问题，本实用新型提供了一种图像传感器。
32.如图4至图6所示，图像传感器包括框体10、电路板40、镜头20、光电转换芯片30和光源结构50，电路板40设置在框体10内；镜头20设置在框体10内且与电路板40间隔设置，镜头20为多个，多个镜头20沿扫描方向间隔排列；光电转换芯片30搭载在电路板40上且位于电路板40朝向镜头20的一侧表面上，光电转换芯片30为多片，多片光电转换芯片30与多个镜头20一一对应设置；图像传感器的检测物面70位于框体10的外部且位于镜头20远离电路板40的一侧，光源结构50位于框体10与检测物面70之间，光源结构50倾斜设置，以使光源结构50发射的光倾斜照射在检测物面70上；光源结构50包括两列发光件53，每列发光件53均为多个，两列发光件53之间平行或呈角度设置，两列发光件53的出光侧具有导光棒54。
33.框体10为电路板40、镜头20和光电转换芯片30提供了安装空间，使得电路板40、镜头20和光电转换芯片30能够被框体10保护在其中，从而保证电路板40、镜头20和光电转换芯片30能够稳定运行，保证结构稳定性。多个镜头20沿扫描方向间隔排列，使得本技术的图像传感器采用的是多颗镜头20拼接的方式实现长条形的图像的扫描，增加了扫描面积，能够满足大面积的扫描需求。光电转换芯片30搭载在电路板40上且位于电路板40朝向镜头20的一侧表面上，光电转换芯片30为多片，多片光电转换芯片30与多个镜头20一一对应设置，
这样设置使得电路板40为光电转换芯片30提供电路，实现信号的传递，多片光电转换芯片30与多个镜头20一一对应设置，以使得光电转换芯片30能够接收到镜头20处传来的图像信息，使得光电转换芯片30用于感光的同时进行电荷的累积，把光信号转变成电信号，以实现信号的传递和转换，保证图像传输的稳定性。两列发光件53之间平行或呈角度设置，通过调节两列发光件53的位置和角度，使得两列发光件53的主要光线分别照射在扫描图像的上下边缘区域，在上下边缘区域形成两列亮区域波峰，中心区域71形成暗区域波谷的发光形式，以此解决扫描图像中心区域71亮、边缘区域暗的问题。两列发光件53的出光侧具有导光棒54，使得导光棒54起到了聚光的作用，以使得导光棒54能够进一步汇聚两列发光件53发射的光，光强稳定性。
34.需要说明的是，上述框体10优选金属材料，如al等材料，以增加散热效果。各光电转换芯片30均在对应的镜头20的光轴延伸方向上，以保证图像传输的稳定性。光源结构50还包括氧化镀层，光源框架51的外壁面上设置有氧化镀层，此氧化镀层为白色氧化镀层，通过设置白色氧化镀层，能够提高光源结构50的发光效果，提高光亮度。上述镜头20优选成一定比例缩小的像。任意两个相邻的上述光电转换芯片30在上述扫描方向上的成像区域至少部分连接。
35.如图4所示，框体10的两侧设置有上述的光源结构50，以为检测物面70提供一定区域的光源照明。
36.如图4所示，光源结构50还包括光源框架51和光源基板52，光源基板52设置在光源框架51中，两列发光件53设置在光源基板52上，光源基板52为两列发光件53提供电路，以保证两列发光件53能够稳定发光，且两列发光件53之间平行。光源结构50沿扫描方向延伸两列发光件53的排列方向与扫描方向相同。不同列中的发光件53的个数可相同也可不相同，根据具体情况进行设置；两列发光件53之间可以是间隔或无间隔设置的。光源结构50具有中心线60，两列发光件53与中心线60之间角度相同或不相同。也就是说，两列发光件53在光源框架51中的发光角度和发光位置是可以调节的，以保证两列发光件53出射至扫描物面上时，正好能分别对应扫描图像上、下的边缘区域，以增加边缘区域的光亮度。
37.具体的，多片光电转换芯片30中相邻两片光电转换芯片30在检测物面70上的成像区域至少部分重叠，各光电转换芯片30在检测物面70上的成像区域具有第一边缘区域72和第二边缘区域73，两列发光件53发射的光分别照射在第一边缘区域72和第二边缘区域73上。也就是说，两列发光件53中的一列发射光对应第一边缘区域72，两列发光件53中的另一列发射光对应第二边缘区域73，以实现边缘区域光亮度的补偿。
38.其中，两列发光件53均是呈线性等间隔排列，也就是说，同一列的多个发光件53中的任意相邻两个发光件53之间的间隔都是相等的。不同列的发光件53间隔设置，两列发光件53之间的距离大于等于0.6mm且小于等于1mm。通过合理约束两列发光件53的距离，以保证两列发光件53是分开设置且独立工作的，同时能够避免两列发光件53之间的距离过小或过大而无法对应到扫描图像的两个边缘区域，保证了两列发光件53的使用可靠性。
39.具体的，发光件53的型号为c3535，发光件53的形状为半球状，发光件53为led，发光件53的发光面积大于等于3.4mm*3.4mm且小于等于3.6mm*3.6mm，在本实施例中发光件53的发光面积为3.5mm*3.5mm。通过合理选用发光件53的型号的形状，以使得发光件53的发光面积符合应用要求，同时能够进一步达到聚光的效果。
40.如图4所示，光源基板52采用铝制基板，增加散热效果。导光棒54为圆棒结构，在两列发光件53的出光侧增加了一个圆棒结构，相应的此圆棒结构会聚拢一定的光线，起到聚光的效果。优选的，此圆棒结构的直径大于等于两列发光件53的发光面积，也可以理解为圆棒结构在光源基板52的投影覆盖两列发光件53。圆棒结构的材料优选为石英玻璃等透光性较好的光学材料，以保证圆棒结构的透光性。
41.如图4所示，在实际应用过程中，两列发光件53发出的光线经过圆棒结构，主要光线分别照射到第一边缘区域72和第二边缘区域73中。这样在第一边缘区域72和第二边缘区域73形成了亮度高的区域，在中心区域71形成亮度低的区域。同时光源结构50选用两个且为两侧对称照射的形式，可以进一步弥补两列发光件53因为光程不同造成的亮度不同的情况。优选的发光件53与检测物面70之间的距离大于等于40mm且小于等于50mm，发光件53与检测物面70之间的角度小于等于20
°
，以保证两列发光件53能够准确对应两个边缘区域。进一步地，led的电流通过脉冲控制的方式，可以更好的调整两列led的发光亮度。
42.如图5所示，为图4的图像传感器的光源结构50的发光曲线图，从曲线图上来看，形成了边缘两列波峰，中心是波谷的发光形式，以此解决了扫描图像中心区域71亮，边缘区域暗的问题。
43.如图6所示，为本技术的图像传感器的另一种可选实施例。与上述的实施例中的图像传感器的区别在于，其中两列发光件53可以进一步的调整发光角度。通过对发光角度的调整，可以调整两列发光件53照射到检测物面70的有效位置的区域。至少一列发光件53与中心线60之间角度小于等于10
°
，也可以两列发光件53与中心线60之间角度均小于等于10
°
。通过调整两列发光件53的发光角度，也可以进一步的让光源结构50更加靠近检测物面70，达到进一步提高检测物面70的亮度的效果。
44.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。
45.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技术的示例性实施方式。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。
46.需要说明的是，本技术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，以便这里描述的本技术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。
47.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。