图像传感器的制作方法

1.本实用新型涉及光电设备技术领域，具体而言，涉及一种图像传感器。


背景技术：

2.随着技术的不断进步及市场对产品低成本的需求的增长，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。机器视觉技术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。在实际扫描的图像中发现，在每幅图像的四个角部位置是最暗的区域，导致最终图像的明暗差异太大，亮度不均匀，不利于后续的图像算法补正。
4.也就是说，现有技术中的图像传感器存在亮度不均匀的问题。


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亮度不均匀的问题。
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；透镜结构，透镜结构设置在框体内且与电路板间隔设置，透镜结构为多个，多个透镜结构沿扫描方向依次排列；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透镜结构的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个透镜结构一一对应设置；光源结构，图像传感器的检测物面位于框体的外部且位于透镜结构远离电路板的一侧，光源结构位于框体与检测物面之间，光源结构包括主发光件和补偿发光件，主发光件的至少一侧设置有补偿发光件，一侧的补偿发光件的排列密度小于主发光件的排列密度，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。
7.进一步地，光源结构沿扫描方向延伸，主发光件为多个，多个主发光件沿扫描方向间隔排列，补偿发光件为多个，主发光件的两侧均设置有多个补偿发光件，同一侧的多个补偿发光件的排列方向与多个主发光件的排列方向相同。
8.进一步地，透镜结构在检测物面上的扫描图像的四个角部位置均对应设置有补偿发光件；和/或多个透镜结构在检测物面上的多个扫描图像顺次拼接，多个扫描图像中的相邻两个扫描图像的拼接位置对应设置有共用的一组补偿发光件。
9.进一步地，主发光件和补偿发光件均为led。
10.进一步地，光源结构包括：光源框架；光源基板，光源基板设置在光源框架内；主发光件和补偿发光件均搭载在光源基板上，且主发光件和补偿发光件间隔设置，主发光件和
补偿发光件的出光面位于同一平面。
11.进一步地，不同侧的补偿发光件相对设置，同一侧的多个补偿发光件等间隔设置。
12.进一步地，多个主发光件中相邻两个主发光件的间隔大于等于0.6mm且小于等于1mm；和/或同一侧多个补偿发光件中相邻两个补偿发光件的间隔大于等于12.5mm且小于等于13.5mm。
13.进一步地，图像传感器还包括球形透镜，球形透镜设置在补偿发光件上且位于补偿发光件的出光侧。
14.进一步地，球形透镜的直径大于等于补偿发光件的尺寸。
15.进一步地，主发光件和补偿发光件的出光面位于同一平面，主发光件与检测物面之间的距离大于等于40mm且小于等于50mm；补偿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.进一步地，光源结构还包括氧化镀层，光源框架的外壁面上设置有氧化镀层。
17.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、光电转换芯片和光源结构，电路板设置在框体内；透镜结构设置在框体内且与电路板间隔设置，透镜结构为多个，多个透镜结构沿扫描方向依次排列；光电转换芯片搭载在电路板上且位于电路板朝向透镜结构的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个透镜结构一一对应设置；图像传感器的检测物面位于框体的外部且位于透镜结构远离电路板的一侧，光源结构位于框体与检测物面之间，光源结构包括主发光件和补偿发光件，主发光件的至少一侧设置有补偿发光件，一侧的补偿发光件的排列密度小于主发光件的排列密度，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。
18.通过设置框体，使得框体为电路板、透镜结构和光电转换芯片提供了安装位置，提高了电路板、透镜结构、光电转换芯片的使用可靠性，保证了图像传感器的结构稳定性。多个透镜结构沿扫描方向依次排列，使得本技术的图像传感器采用的是多颗透镜结构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透镜结构的一侧表面上，光电转换芯片为多片，多片光电转换芯片与多个透镜结构一一对应设置，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透镜结构一一对应设置，以使得光电转换芯片能够接收到透镜结构处传来的图像信息，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。光源结构位于框体与检测物面之间，光源结构为检测物面提供光源，光源结构包括主发光件和补偿发光件，主发光件的至少一侧设置有补偿发光件，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，主发光件照射在检测物面上时对应的多个透镜结构在检测物面上的图像的中心位置，以保证图像中心的亮度较高，通过在主发光件的至少一侧设置有补偿发光件，使得补偿发光件起到补偿亮度的作用，以使得补偿发光件照射到检测物面上时对应的是多个透镜结构在检测物面上的图像的角部位置，从而对图像边缘暗部区域进行亮度补偿，从而避免中心亮边缘暗的情况，大大提高了图像的亮度均匀性，降低了后续图像处理的难度。
附图说明
19.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：
20.图1示出了现有技术中的图像传感器的示意图；
21.图2示出了图1中的图像传感器的扫描图像；
22.图3示出了本实用新型的一个可选实施例的图像传感器的示意图；
23.图4示出了图3中的一个光源结构上主发光件和补偿发光件的布置示意图；
24.图5示出了本实用新型的另一个可选实施例的图像传感器的示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、框体；20、电路板；30、透镜结构；40、光电转换芯片；50、光源结构；51、光源框架；52、光源基板；53、主发光件；54、补偿发光件；55、球形透镜；60、检测物面；61、角部位置。
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和图2所示，为现有技术中的图像传感器的示意图。如图1所示，为现有技术中的图像传感器的结构示意图。如图2所示，为图1中的图像传感器的扫描图像，图中示出了在未进行补正之前的效果。从扫描图像上看，在每幅图像的角部位置61对应的是图像最暗的区域，这样导致图像中心区域与角部位置61明暗差异过大，使得图像亮度不均匀，影响后续图像算法处理。图中展示的是6幅图像的成像效果。
31.为了解决现有技术中的图像传感器存在亮度不均匀的问题，本实用新型的提供了一种图像传感器。
32.如图3至图5所示，图像传感器包括框体10、电路板20、透镜结构30、光电转换芯片40和光源结构50，电路板20设置在框体10内；透镜结构30设置在框体10内且与电路板20间隔设置，透镜结构30为多个，多个透镜结构30沿扫描方向依次排列；光电转换芯片40搭载在电路板20上且位于电路板20朝向透镜结构30的一侧表面上，光电转换芯片40为多片，多片光电转换芯片40与多个透镜结构30一一对应设置；图像传感器的检测物面60位于框体10的外部且位于透镜结构30远离电路板20的一侧，光源结构50位于框体10与检测物面60之间，光源结构50包括主发光件53和补偿发光件54，主发光件53的至少一侧设置有补偿发光件54，一侧的补偿发光件54的排列密度小于主发光件53的排列密度，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60上。
33.通过设置框体10，使得框体10为电路板20、透镜结构30和光电转换芯片40提供了
安装位置，提高了电路板20、透镜结构30、光电转换芯片40的使用可靠性，保证了图像传感器的结构稳定性。多个透镜结构30沿扫描方向依次排列，使得本技术的图像传感器采用的是多颗透镜结构30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40搭载在电路板20上且位于电路板20朝向透镜结构30的一侧表面上，光电转换芯片40为多片，多片光电转换芯片40与多个透镜结构30一一对应设置，这样设置使得电路板20为光电转换芯片40提供电路，实现信号的传递，多片光电转换芯片40与多个透镜结构30一一对应设置，以使得光电转换芯片40能够接收到透镜结构30处传来的图像信息，使得光电转换芯片40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。光源结构50位于框体10与检测物面60之间，光源结构50为检测物面60提供光源，光源结构50包括主发光件53和补偿发光件54，主发光件53的至少一侧设置有补偿发光件54，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60上，主发光件53照射在检测物面60上时对应的多个透镜结构30在检测物面60上的图像的中心位置，以保证图像中心的亮度较高，通过在主发光件53的至少一侧设置有补偿发光件54，使得补偿发光件54起到补偿亮度的作用，以使得补偿发光件54照射到检测物面60上时对应的是多个透镜结构30在检测物面60上的图像的角部位置61，从而对图像边缘暗部区域进行亮度补偿，从而避免中心亮边缘暗的情况，大大提高了图像的亮度均匀性，降低了后续图像处理的难度。
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40均在对应的透镜结构30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。
35.如图3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60提供一定区域的光源照明。
36.具体的，光源结构50沿扫描方向延伸，主发光件53为多个，多个主发光件53沿扫描方向间隔排列，补偿发光件54为多个，主发光件53的两侧均设置有多个补偿发光件54，同一侧的多个补偿发光件54的排列方向与多个主发光件53的排列方向相同。一侧的补偿发光件54的排列密度小于主发光件53的排列密度，也就是说，一侧的补偿发光件54的个数小于主发光件53的个数，由于本技术设置补偿发光件54的目的是为了给每个透镜结构30的扫描图像的角部位置61进行亮度补偿，所以在实际应用时，一侧的补偿发光件54的个数不需要与主发光件53的个数一致，仅需要在扫描图像的角部位置61对应设置补偿发光件54即可，这样即可解决扫描图像亮度不均匀的问题，又能节省补偿发光件54的个数，达到节约成本的目的。
37.如图4所示，为光源结构50的主发光件53和补偿发光件54的具体排列布置。多个主发光件53沿扫描方向间隔设置，透镜结构30在检测物面60上的扫描图像的四个角部位置61均对应设置有补偿发光件54，也就是说每个透镜结构30检测物面60上的每个扫描图像四个角部位置61均对应设置有补偿发光件54，由于多个透镜结构30在检测物面60上的多个扫描图像是顺次拼接，所以在设置补偿发光件54时，可采用多个扫描图像中的相邻两个扫描图像的拼接位置对应设置有共用的一组补偿发光件54。以图4中为例，为6个透镜结构30在检测物面60上的6副扫描图像，主发光件53两侧的补偿发光件54的数量均为7个，也就是说相
邻两个扫描图像的拼接位置的两个角部位置61的补偿发光件54是共用的。通过设置补偿发光件54以提高每幅图像四个角部位置61的亮度。当然在其他可选实施例中，角部位置61的补偿发光件54的数量可以增加，不限于1个，例如每个角部位置61的补偿发光件54的数量可以大于等于2颗。
38.如图3所示，光源结构50包括光源框架51、光源基板52和上述的主发光件53和补偿发光件54，光源基板52设置在光源框架51内；主发光件53和补偿发光件54均搭载在光源基板52上，光源基板52为主发光件53和补偿发光件54提供电路，且主发光件53和补偿发光件54间隔设置，多个主发光件53中呈线性等间隔设置，主发光件53和补偿发光件54的出光面位于同一平面。光源结构50的主发光件53和补偿发光件54均为led。通过设置补偿发光件54进行补光，来平衡整幅图像的明暗差异。进一步的，同一个角部位置61的led的数量可以是单个，也可以是多个。
39.需要说明的是，上述光源框架51优选金属材料，以增加散热效果。上述光源基板52采用铝制基板，增加散热效果。同时将光源结构50设置为两侧对称照射的形式，可以进一步弥补两列主发光件53因为光程不同造成的亮度不同的情况。进一步地，主发光件53和补偿发光件54的电流通过脉冲控制的方式，可以更好的调整主发光件53和补偿发光件54的发光亮度。
40.如图4所示，不同侧的补偿发光件54相对设置，同一侧的多个补偿发光件54等间隔设置。多个主发光件53中相邻两个主发光件53的间隔大于等于0.6mm且小于等于1mm；主发光件53的间隔距离小于补偿发光件54的间隔距离，两侧的补偿发光件54均呈线性等间隔设置，两侧的补偿发光件54的主要光线都集中在扫描图像的角部位置61，优选地补偿发光件54的间隔距离是每个扫描图像之间的距离，即在本实施例中，同一侧的多个补偿发光件54中相邻两个补偿发光件54的间隔大于等于12.5mm且小于等于13.5mm。其中左侧上第一颗补偿发光件54的发光区域正对的位置在扫描图像的最左上角的叫角部位置61。
41.具体的，主发光件53和补偿发光件54的出光面位于同一平面，主发光件53与检测物面60之间的距离大于等于40mm且小于等于50mm；补偿发光件54与检测物面60之间的距离大于等于40mm且小于等于50mm。相应的补偿发光件54和主发光件53的角度应该选取小角度的led的发光方式。以本案的实施例来说，确定主发光件53和补偿发光件54到检测物面60之前的距离，以调整主发光件53和补偿发光件54的发光角度控制在15
°
以内，则照射到检测物面60的暗区的光效利用率最高。
42.如图5所示，为本技术的另一个可选实施例的图像传感器的结构示意图。在本实施例中，图像传感器还包括球形透镜55，球形透镜55设置在补偿发光件54上且位于补偿发光件54的出光侧。也就是在主发光件53两侧的补偿发光件54上均对应设置了球形透镜55。球形透镜55的直径大于等于补偿发光件54的尺寸。也就是球形透镜55在光源基板52上的投影能完全覆盖补偿发光件54，球形透镜55材料优选pmma等透光性较好的光学材料，通过在补偿发光件54前端增加球形透镜55的结构，可以进一步的汇聚补偿发光件54发出的光线，得到小角度的光线，增加射入扫描图像的亮度。
43.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。
44.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。
45.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。
46.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。