透光结构、图像信号接收单元和图像读取装置的制作方法

文档序号:11085558
透光结构、图像信号接收单元和图像读取装置的制造方法

本实用新型涉及图像传感器领域,具体而言,涉及一种透光结构、图像信号接收单元和图像读取装置。



背景技术:

现有的接触式图像传感装置通常利用反射光或透射光对待测物的进行图像扫描。图1示出了一种现有的接触式图像传感装置的结构,其中,1’为发光单元,2’为图像信号接受单元,发光单元1’为线性光源或阵列式点光源。

在图像扫描过程中,待测物3与接触式图像传感装置的图像信号接受单元2’之间的距离通常需要保持在0~20mm之间,这样才能保证待测物3位于图像信号接受单元2’的透镜焦点位置附近,从而测量出待测物3的尺寸并读取薄片类待测物的图像信息。

但是当待测物3距离图像信号接受单元2’较远时,接触式图像传感装置便无法准确地测量出待测物的尺寸,从而降低了接触式图像传感装置对待测物3的测量准确性。

具体地,如图1所示,发光单元1’的表面任何一个点都可以看成一个点光源,以点光源X10、X20和X30为例,尽管待测物3会挡住点光源X20发出的一部分光束,使这部分光束无法到达图像信号接受单元2’处,但是由于点光源发出的光为杂散光,会向各个方向发散,因此,点光源X10和点光源X30发出的光束也会到达图像信号接受单元2’处,从而使发光单元1’发出的光束能够到达图像信号接受单元2’的任何位置处,从而导致接触式图像传感装置无法通过测量到达图像信号接受单元2’处的光束而判断出待测物3的边界,也就无法测量出待测物3的外形尺寸。

不仅如此,现有的接触式图像传感装置的扫描结果通常为二维图片,当待测物3不是薄片类介质而具有较大的厚度时,现有的接触式图像传感装置无法准确地测量出待测物3的厚度,因此便无法得到待测物3的整体外形三维尺寸,从而使现有的接触式图像传感装置具有一定的使用局限性。



技术实现要素:

本实用新型的主要目的在于提供一种透光结构、图像信号接受单元和图像读取装置,以解决现有技术中的接触式图像传感装置对待测物的尺寸测量准确性差的问题。

为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种透光结构,包括基体,基体上开设有多个透光通孔,多个透光通孔沿直线间隔设置在基体上,各透光通孔在其延伸方向上的长度为T,透光通孔用于使得照射向透光通孔的光束的至少部分按预定要求可选择地通过。

进一步地,基体包括第一基体和与第一基体相对设置的第二基体,多个透光通孔为开槽结构,透光通孔开设在第一基体的与第二基体相对的表面上,或透光通孔开设在第二基体的与第一基体相对的表面上。

进一步地,基体包括第一基体和与第一基体相对设置的第二基体,多个透光通孔由第一基体和第二基体拼接形成。

进一步地,透光通孔的孔截面呈圆形,透光通孔的孔截面的直径d大于等于0.5mm且小于等于1mm。

进一步地,透光通孔的长度T大于等于150mm且小于等于500mm。

进一步地,透光结构还包括多个毛细管,多个毛细管一一对应地设置在多个透光通孔内。

进一步地,透光结构还包括:第一端部体,第一端部体位于基体的第一侧,第一端部体上开设有多个第一过光通孔,多个第一过光通孔与多个透光通孔一一对应设置;第二端部体,第二端部体位于基体的第二侧,第二端部体上开设有多个第二过光通孔,多个第二过光通孔与多个透光通孔一一对应设置;其中,相对应的一个第一过光通孔、一个透光通孔和一个第二过光通孔相连通。

进一步地,第一过光通孔和/或第二过光通孔的孔截面积小于透光通孔的孔截面积。

进一步地,第一过光通孔和/或第二过光通孔与透光通孔同轴设置,或第一过光通孔和/或第二过光通孔与透光通孔偏心设置。

进一步地,透光结构还包括密封垫,密封垫设置在第一基体和第二基体的连接处,和/或密封垫设置在第一端部体和基体的连接处,和/或密封垫设置在第二端部体和基体的连接处。

根据本实用新型的另一方面,提供了一种图像信号接受单元,包括依次设置的透光板、透光结构、感光芯片和传感器基板,透光结构是上述的透光结构。

根据本实用新型的另一方面,提供了一种图像读取装置,包括发光单元和与发光单元相对且平行设置的图像信号接受单元,发光单元和图像信号接受单元之间具有用于放置待测物的测量空间,其中,图像信号接受单元是上述的图像信号接受单元。

进一步地,发光单元和图像信号接受单元均为两个,两个发光单元和两个图像信号接受单元共同围成测量空间,且两个发光单元相邻设置,两个图像信号接受单元相邻设置。

进一步地,两个图像信号接受单元相垂直。

应用本实用新型的技术方案,通过在透光结构的基体上开设多个透光通孔,多个透光通孔沿直线间隔设置在基体上,各透光通孔在其延伸方向上的长度为T,透光通孔用于使得照射向透光通孔的光束的至少部分按预定要求可选择地通过。这样位于基体的一侧的光束通过透光通孔后受到汇聚作用而变成近似平行的光束。

由于待测物能够止挡发光单元发出的部分光束,这样没有被待测物止挡住且经过待测物边沿的光束中,与透光通孔延伸方向近似平行的光线才能够通过透光通孔并到达图像信号接受单元处,从而在多个透光通孔中,一部分透光通孔有光线通过,而另一部分透光通孔没有光线通过,因此,即便当待测物距离图像信号接受单元较远时,图像信号接受单元也能够通过检测通过多个透光通孔的光线而准确地测量出待测物的尺寸,从而提高了图像传感装置的对待测物的测量准确性。

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示出了现有技术中的图像读取装置的工作原理示意图;

图2示出了根据本实用新型的一种可选实施例的透光结构的工作原理示意图;

图3示出了图2中的透光结构的左视示意图;

图4示出了根据本实用新型的另一种可选实施例中的透光结构的左视示意图;

图5示出了图4中的带有毛细管的透光结构的左视示意图;

图6示出了根据本实用新型的另一种可选实施例中的透光结构的左视示意图;

图7示出了图6中的带有毛细管的透光结构的左视示意图;

图8示出了根据本实用新型的另一种可选实施例中的透光结构的主视剖视图;

图9示出了根据本实用新型的另一种可选实施例中的透光结构的主视剖视图;

图10示出了图8中的透光结构的第一端部体的第一过光通孔和第一过光通孔的第二过光通孔的位置示意图;

图11示出了根据本实用新型的一种可选实施例的图像读取装置的工作原理示意图;

图12示出了根据本实用新型的另一种可选实施例的图像读取装置的工作原理示意图;

其中,上述附图包括以下附图标记:

1、发光单元;2、图像信号接受单元;11、测量空间;3、待测物;21、框体;22、透光板;24、感光芯片;25、传感器基板;26、转接器;27、后处理系统;23、透光结构;10、基体;12、第一基体;13、第二基体;20、透光通孔;30、第一端部体;31、第一过光通孔;40、第二端部体;32、第二过光通孔;50、毛细管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都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、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

为了解决现有技术中的接触式图像传感装置对待测物的尺寸测量准确性差的问题,本实用新型提供了一种透光结构23、图像信号接受单元2和图像读取装置,其中,图像读取装置包括发光单元1和上述的图像信号接受单元2,图像信号接受单元2与发光单元1相对且平行设置,发光单元1和图像信号接受单元2之间具有用于放置待测物3的测量空间11;图像信号接受单元2包括依次设置的透光板22、透光结构23、感光芯片24和传感器基板25,透光结构23是上述的和下述的透光结构。

如图2至图12所示,透光结构,包括基体10,基体10上开设有多个透光通孔20,多个透光通孔20沿直线间隔设置在基体10上,各透光通孔20在其延伸方向上的长度为T,透光通孔20用于使得照射向透光通孔20的光束的至少部分按预定要求可选择地通过。

通过在透光结构23的基体10上开设多个透光通孔20,多个透光通孔20沿直线间隔设置在基体10上,各透光通孔20在其延伸方向上的长度为T,透光通孔20用于使得照射向透光通孔20的光束的至少部分按预定要求可选择地通过。这样位于基体10的一侧的光束通过透光通孔20后受到汇聚作用而变成近似平行的光束。

待测物能够止挡发光单元发出的部分光束,这样没有被待测物止挡住且经过待测物边沿的光束中,与透光通孔20延伸方向近似平行的光线才能够通过透光通孔20并到达图像信号接受单元2处,从而在多个透光通孔20中,一部分透光通孔20有光线通过,而另一部分透光通孔20没有光线通过,因此,即便当待测物距离图像信号接受单元2较远时,图像信号接受单元2也能够通过检测通过多个透光通孔20的光线而准确地测量出待测物的尺寸,从而提高了图像传感装置的对待测物的测量准确性。

如图2所示,相邻的两个透光通孔20的轴线之间的距离为m,可选地,m大于0mm且小于等于2mm,当相邻的两个透光通孔20的轴线之间的距离m此范围内时,通过透光结构23的光线更能准确地测量出待测物3的外围轮廓尺寸。

图2和图3示出本实用新型的透光结构的一种可选实施例,100为一点光源,点光源100向空间内发出多条杂乱无章的光线,且点光源100距离透光结构23的靠近点光源100一侧的表面的距离为M,透光结构23的透光通孔20的长度为T。由图2可知,光线101和光线102为通过透光通孔20的两条极限光线,也就是说,光线101是点光源100发出的一条经过透光通孔20的远离点光源100一侧的孔口的最上沿处的光线,光线102是点光源100发出的一条经过透光通孔20的远离点光源100一侧的孔口的最下沿处的光线,光线101和光线102之间的夹角为Q,只有在夹角Q范围内的光线才能通过透光通孔20,这样保证了通过透光通孔20的光线的一致性。

需要说明的是,点光源100发出的其余光线或者未到达透光通孔20处,或者到达透光通孔20的孔内壁处而无法通过透光通孔20,例如光线103和光线104均到达了相邻透光通孔20的孔内壁处而被止挡。

需要说明的是,在光源100与基体10之间的距离M保持不变的情况下,透光通孔20的直径d越小、透光通孔20的长度T越大,光线101和光线102之间的夹角Q越小,通过小孔的光的一致性越好,越接近平行光。

可选地,在本实施例中,基体10为一体结构。

如图4和图5所示,基体10包括第一基体12和与第一基体12相对设置的第二基体13,多个透光通孔20由第一基体12和第二基体13拼接形成。这样,便于对多个透光通孔20进行加工,保证了多个透光通孔20的加工精度,同时只需要将第一基体12和第二基体13进行拼接,便能够轻松地构造出多个透光通孔20。

需要说明的是,开槽结构的横截面为半圆形,两个横截面呈半圆形的开槽结构共同拼接呈圆形的透光通孔20。

如图6和图7所示,基体10包括第一基体12和与第一基体12相对设置的第二基体13,多个透光通孔20为开槽结构,透光通孔20开设在第一基体12的与第二基体13相对的表面上,或透光通孔20开设在第二基体13的与第一基体12相对的表面上。这样,只需要在第一基体12和第二基体13中的一个上设置开槽结构同样能够形成透光通孔20。

可选地,第一基体12和第二基体13通过螺栓连接在一起,这样增加了第一基体12和第二基体13之间的连接稳定性。

可选地,透光通孔20的孔截面呈圆形,透光通孔20的孔截面的直径d大于等于0.5mm且小于等于1mm。

可选地,透光通孔20的长度T大于等于150mm且小于等于500mm。

如图5和图7所示,透光结构23还包括多个毛细管50,多个毛细管50一一对应地设置在多个透光通孔20内。这样,使用毛细管50的内孔径作为光束通过的路径,使透光结构23便于加工制造,同时保证了多个透光通孔20具有均匀地、一致的内孔径,有效地对光束的筛选作用。

可选地,毛细管50的孔内径小于等于1mm。

如图8和图9所示,为了进一步降低透光结构23的加工制造难度,透光结构23还包括第一端部体30和第二端部体40所示,第一端部体30位于基体10的第一侧,第一端部体30上开设有多个第一过光通孔31,多个第一过光通孔31与多个透光通孔20一一对应设置;第二端部体40位于基体10的第二侧,第二端部体40上开设有多个第二过光通孔32,多个第二过光通孔32与多个透光通孔20一一对应设置;其中,相对应的一个第一过光通孔31、一个透光通孔20和一个第二过光通孔32相连通。

在图8示出的可选实施例中,第一过光通孔31的长度为T1,第一过光通孔31的孔截面的直径为d1,第二过光通孔32的长度为T2,第二过光通孔32的孔截面的直径为d2。

为了更好地提高透光结构23对光束的汇聚效果以得到更近似于平行光的光束,第一过光通孔31的孔截面的直径d1小于透光通孔20的孔截面的直径d。同样地,第二过光通孔32的孔截面的直径d2小于透光通孔20的孔截面的直径d。

可选地,第一过光通孔31和/或第二过光通孔32的孔截面积小于透光通孔20的孔截面积。这样,使得通过一个第一过光通孔31、一个透光通孔20和一个第二过光通孔32的光束更好地向平行光束汇聚,从而使图像读取装置更测量得到的待测物的轮廓尺寸的精确性。

可选地,第一过光通孔31和/或第二过光通孔32与透光通孔20同轴设置,或第一过光通孔31和/或第二过光通孔32与透光通孔20偏心设置。

在图8示出的可选实施例中,第一过光通孔31的长度T1与第二过光通孔32的长度T2相等,且第一过光通孔31和第二过光通孔32同轴设置。这样,有利于对第一端部体30和第二端部体40进行批量生产,而且还降低了第一端部体30、第二端部体40和基体10三者之间的装配失误率。

在图9和图10示出的可选实施例中,第一过光通孔31和/或第二过光通孔32与透光通孔20偏心设置。具体地,第一过光通孔31的轴线与第二过光通孔32的轴线之间的距离为Δy,且第一过光通孔31和第二过光通孔32重合部分的横截面为S,S便为相对应的一个第一过光通孔31、一个透光通孔20和一个第二过光通孔32的实际透光部分的截面积。这样,能够有效地控制通过透光结构23的光束的量,保证了通过透光结构23的光束的平行效果。

可选地,为了降低透光结构23的加工制造难度并便于对透光结构23的检查,第一端部体30和第二端部体40均与基体10可拆卸地连接。

进一步可选地,第一端部体30和第二端部体40通过螺栓连接。

在本实用新型的一个未图示的可选实施例中,透光结构23还包括密封垫,密封垫设置在第一基体12和第二基体13的连接处,和/或密封垫设置在第一端部体30和基体10的连接处,和/或密封垫设置在第二端部体40和基体10的连接处。

当密封垫设置在第一基体12和第二基体13的连接处时,能够有效的避免光束由第一基体12和第二基体13的连接处外泄,同时还能够避免灰尘进入通过第一基体12和第二基体13的连接处的缝隙进入到透光通孔20内。

同理,当密封垫设置在第一端部体30和基体10的连接处时,能够有效的避免光束由第一端部体30和基体10的连接处外泄,同时还能够避免灰尘进入通过第一端部体30和基体10的连接处的缝隙进入到透光通孔20内。

同理,当密封垫设置在第二端部体40和基体10的连接处时,能够有效的避免光束由第二端部体40和基体10的连接处泄,同时还能够避免灰尘进入通过第二端部体40和基体10的连接处的缝隙进入到透光通孔20内。

图11是本实用新型的一种可选实施例的图像传感装置的结构示意图,在该实施例中,图像传感装置由一个发光单元1和一个图像信号接收单元2组成。

可选地,发光单元1为阵列式点光源或连续地线性光源。

可选地,发光单元1为阵列式点光源和连续地线性光源的组合光源。

图像信号接收单元2包括依次设置在框体21内的透光板22、透光结构23、感光芯片24和传感器基板25,排列成直线的感光芯片24设置在传感器基板25上,透光结构23的多个透光通孔20轴线垂直于感光芯片24,并与感光芯片24正对设置。

可选地,感光芯片24为光敏集成电路。

在本领域中,发光单元1可以看成由无数个点光源组成,而每个点光源发出的光都是杂散光,会向空间内的各个方向发散。为了便于说明,选取几个具有代表性的位于发光单元1上的点光源200和点光源300发出的光线对图像传感装置的工作原理进行说明。

由图11可以看出,点光源200发出的光线201与待测物3的边3a相切后到透光板22并穿过透光板22,之后光线201到达透光结构23处并经过透光结构23的透光通孔20的远离点光源200一侧的孔口的最下沿处而通过透光通孔20后到达感光芯片24被检测,因此,光线201与待测物3的上表面之间形成的夹角α便是能够测出待测物3边界的最大角度。也就是说,点光源200发出的光束中,只有与待测物3的上表面之间的夹角在0度到α度范围内的光线才能通过透光通孔20后到达感光芯片24处。

同理,点光源300发出的光线301与待测物3的边3b相切后到透光板22并穿过透光板22,之后光线301到达透光结构23处并经过透光结构23的透光通孔20的远离点光源200一侧的孔口的最上沿处而通过透光通孔20后到达感光芯片24被检测,因此,光线301与待测物3的下表面之间形成的夹角β便是能够测出待测物3边界的最大角度。也就是说,点光源300发出的光束中,只有与待测物3的下表面之间的夹角在0度到β度范围内的光线才能通过透光通孔20后到达感光芯片24处。

光线201和光线301到达感光芯片24的点分别为点A和点B,在点A和点B两点之间的感光芯片24上没有光线进入,感光芯片24能将光信号转换成电信号,以电压的形式输出,因此,有光线照射到的部分以高电平的形式输出,没有光线照射的地方,会以低电平的显示输出,这些电信号通过转接器26输出到后处理系统27,后处理系统27根据点A和点B两点间的点数和感光芯片24的分辨率,能够计算出点A和点B之间的距离b。实际上,待测物3的边3a与边3b之间的距离为a,计算得到的点A和点B之间的距离b与a之间存在一个误差值△a,需要说明的是,△a=a-b。由图11中的原理可知,透光通孔20的直径d越小,长度T越长,相邻两个透光通孔20之间的间隔值越小,△a会越小。因此,设计人员能够根据图像读取装置所要求的精度来设计具体的透光通孔20的长度、直径、孔间距等。同时,待测物3在平行于图像信号接受单元2的平面内移动,图像信号接受单元2便能够得到多条线段AB,根据多条线段AB能够绘制出待测物3的尺寸平面图。

图12是本实用新型的另一种可选实施例的图像传感装置的结构示意图,如图12所示,发光单元1和图像信号接受单元2均为两个,两个发光单元1和两个图像信号接受单元2共同围成测量空间11,且两个发光单元1相邻设置,两个图像信号接受单元2相邻设置。

可选地,两个图像信号接受单元2相垂直。

需要说明的是,如图12所示,当待测物3位于测量空间11内时,一个发光单元1的点光源200发出的光线201和点光源300发出的光线301在与其相对的图像信号接受单元2上形成多条线段AB,从而测得待测物3的过边3d和3c的平面的尺寸图。

当待测物3具有一定的厚度,即边3b与边3c之间的距离为c时,通过点光源400发出的光线401和点光源500发出的光线501能够在另一个图像信号接受单元2上得到线段CD,从而得到CD两点之间的距离e,通过不断移动待测物3而到多条线段CD,进而能够得到过待测物3的边3a和3d的平面的尺寸图。经过处理后最终得到待测物3的立体图,从而使图像传感装置具有三维图像扫描功能,提高了图像传感装置的实用性。

当然在本实用新型的一个未图示的图像传感装置的可选实施例中,发光单元1和图像信号接受单元2均为多个,多个发光单元1和多个图像信号接受单元2一一对应设置并配合使用。

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。

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