图像传感器的制作方法

1.本实用新型涉及图像传感器设备技术领域，具体而言，涉及一种图像传感器。


背景技术：

2.随着科技的不断发展和进步，工业智能发展呈现爆炸式增长势头，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，需求也会不断扩大。
3.基于高速高分辨的检测需求，一些厂家提出了一种图像传感器。该图像传感器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。
4.也就是说，现有技术中的图像传感器存在检测效率差的问题。


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检测效率差的问题。
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，光源结构设置在框体上且位于透镜结构远离电路板的一侧，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；聚光结构，聚光结构设置在光源结构上，以使聚光结构对光源结构发射的光进行汇聚。
7.进一步地，光源结构包括多个led，多个led首尾顺次间隔设置，各led上均对应设置有聚光结构。
8.进一步地，聚光结构为聚光透镜，聚光透镜的聚光角度大于等于60度且小于等于90度；和/或聚光透镜远离光源结构的一侧表面具有齿结构。
9.进一步地，框体朝向检测物面的一侧具有朝远离检测物面的方向凹入的凹部，透镜结构设置在凹部处，框体还具有多个沉槽，多个沉槽绕凹部的周向间隔设置，多个led一一对应地设置在多个沉槽内。
10.进一步地，透镜结构为一个或多个，当透镜结构为多个时，多个透镜结构间隔设置在框体上，光源结构为多个，多个光源结构与多个透镜结构一一对应设置，多个光源结构中至少部分光源结构是共用的。
11.进一步地，框体为一个或多个，当框体为多个时，多个框体间隔设置，且多个框体位于同一水平面上，各框体对应设置有电路板、透镜结构、光源结构和聚光结构。
12.进一步地，透镜结构与检测物面之间的距离大于等于167毫米且小于等于173毫米；和/或光源结构与检测物面之间的距离大于等于117毫米且小于等于123毫米。
13.进一步地，图像传感器的拍摄的检测物面的宽度大于等于167毫米且小于等于173毫米。
14.进一步地，图像传感器还包括壳体，框体位于壳体内，壳体的一侧具有检测物面。
15.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。
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、透镜结构、光源结构和聚光结构，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；光源结构设置在框体上且位于透镜结构远离电路板的一侧，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；聚光结构设置在光源结构上，以使聚光结构对光源结构发射的光进行汇聚。
17.通过设置框体，使得框体为电路板、透镜结构和光源结构提供了安装位置，提高了电路板、透镜结构和光源结构的使用可靠性，保证图像传感器能够稳定运行。通过设置光源结构，使得光源结构能够对检测物面进行照射，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。通过在光源结构上设置聚光结构，使得聚光结构能够汇聚光源结构的发光角度，从而达到聚光增加光亮的效果，从而避免出现拍摄物面图像边缘比中心暗的情况，提高了四周的光亮度，使得检测物面上图像传感器的拍摄范围内均能受到光源结构的均匀照射，增加了光照亮度均匀性，减轻了后续繁琐的图像处理算法，提高了检测效率。
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；
20.图2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；
21.图3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。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、框体；20、电路板；30、透镜结构；40、led；50、聚光结构；60、光电转换芯片；70、检测物面。
具体实施方式
24.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。
25.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。
26.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。
27.为了解决现有技术中的图像传感器存在检测效率差的问题，本实用新型提供了一种图像传感器。
28.如图1至图3所示，图像传感器包括框体10、电路板20、透镜结构30、光源结构和聚光结构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；光源结构设置在框体10上且位于透镜结构30远离电路板20的一侧，图像传感器的检测物面70位于光源结构远离透镜结构30的一侧；聚光结构50设置在光源结构上，以使聚光结构50对光源结构发射的光进行汇聚。
29.通过设置框体10，使得框体10为电路板20、透镜结构30和光源结构提供了安装位置，提高了电路板20、透镜结构30和光源结构的使用可靠性，保证图像传感器能够稳定运行。通过设置光源结构，使得光源结构能够对检测物面70进行照射，同时使得检测物面70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。通过在光源结构上设置聚光结构50，使得聚光结构50能够汇聚光源结构的发光角度，从而达到聚光增加光亮的效果，从而避免出现拍摄物面图像边缘比中心暗的情况，提高了四周的光亮度，使得检测物面70上图像传感器的拍摄范围内均能受到光源结构的均匀照射，增加了光照亮度均匀性，减轻了后续繁琐的图像处理算法，提高了检测效率。
30.如图1所示，光源结构设置在透镜结构30的下方，光源结构包括多个led40，多个led40首尾顺次间隔设置，以形成一个光源圈，光源圈和透镜结构30在检测物面70上的投影至少部分重合，且光源圈位于透镜结构30的外周侧，同时光源圈照射的区域是图像传感器拍摄画面的四周边缘区域，以使光源结构能够提高边缘光照亮度，进一步减小了拍摄物面图像边缘比中心暗的可能性，提高了光照均匀性。各led40上均对应设置有聚光结构50，使得每个led40上的聚光结构50均能对对应的led40进行聚光，进一步提高检测物面70四周的亮度。
31.需要说明的是，上述多个led40围成的光源圈呈正方形，对于正方形的四角光照相对较弱的情况，也可单独控制四个角部的led40，以此提高四角亮度，从而实现检测物面70均匀发光的效果，达到提高检测效率的目的，也减轻了后续繁琐的图像算法处理。可选的，为了进一步提高led40的发光亮度，可以用脉冲点灯控制的方式。
32.具体的，聚光结构50为聚光透镜，聚光透镜的聚光角度大于等于60度且小于等于90度，这样设置保证了聚光透镜的聚光特性，以此来进一步聚光，汇聚led40的发光角度，从而达到聚光增加光亮的效果，使得检测物面70被拍摄的范围能够有足够的光照强度且能够保证光照的均匀性，以提高检测精度。
33.如图1所示，框体10朝向检测物面70的一侧具有朝远离检测物面70的方向凹入的凹部，凹部设置在框体10的中心位置，透镜结构30设置在凹部处，这样设置规划了框体10的结构形状，提高了框体10的使用可靠性，同时使得框体10不会对透镜结构30造成遮挡，保证透镜结构30能够稳定拍摄到检测物面70的画面。框体10还具有多个沉槽，多个沉槽绕凹部的周向间隔设置，多个led40一一对应地设置在多个沉槽内。这样设置使得沉槽为led40提供了安装位置，提高了led40与框体10的装配稳定性。需要说明的是，聚光透镜也是设置在
沉槽内的。
34.具体的，透镜结构30与检测物面70之间的距离大于等于167毫米且小于等于173毫米，在本技术中，透镜结构30与检测物面70之间的距离为170毫米。光源结构与检测物面70之间的距离大于等于117毫米且小于等于123毫米。若光源结构与检测物面70之间的距离小于117毫米，使得光源结构与检测物面70之间的距离过小，容易造成检测物面70中心区域亮度与周边区域亮度不一致的情况，若光源结构与检测物面70之间的距离大于123毫米，使得光源结构与检测物面70之间的距离过大，容易造成检测物面70中心区域亮度过亮而周边区域过暗的情况，影响后续的检测识别工作。通过合理规划透镜结构30与检测物面70、光源结构与检测物面70之间的距离，有利于保证图像传感器拍摄图像亮度的均匀性，有利于保证检测精度。在本技术中，光源结构与检测物面70之间的距离为120毫米。
35.由于光源结构与检测物面70的距离较远，需要提高光源结构的光照亮度，通过在每个led40上设置聚光透镜，使得聚光透镜能够汇聚led40的发光角度，从而达到聚光增加光亮的效果。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，所以拍摄的物面图像边缘会比中心暗，导致后续算法无法进行识别判断，所以将光源结构设置在检测物面70的周圈，优选的光源结构设置在165mm*165mm的正方形区域；同时还可以提高单个led40的亮度，增加四角位置的亮度，使得整个发光面光照均匀，以保证最终检测效率。
36.具体的，图像传感器的拍摄的检测物面70的宽度大于等于167毫米且小于等于173毫米。在本技术中，图像传感器拍摄的物面大小是170毫米*170毫米，这样设置使得光源结构在检测物面70上的照射面积与图像传感器所拍摄的图像面积是一致的，使得图像传感器拍摄范围内都能被光源结构照射到，以保证拍摄图像画面亮度的均匀性。
37.具体的，图像传感器还包括壳体，框体10位于壳体内，壳体的一侧具有检测物面70。这样设置使得壳体对框体10起到了保护的作用，保证了框体10上器件工作的稳定性，保证了图像传感器能够稳定运行。
38.如图1所示，图像传感器还包括光电转换芯片60，光电转换芯片60位于在电路板20朝向透镜结构30的一侧上，光电转换芯片60与透镜结构30对应设置。光电转换芯片60与透镜结构30对应设置，这样设置使得光电转换芯片60能够接收到透镜结构30处传来的图像信息，以实现信号的传递和转换，保证图像传输的稳定性。
39.如图2所示的具体实施例中，透镜结构30为一个或多个，当透镜结构30为多个时，多个透镜结构30间隔设置在框体10上，光源结构为多个，多个光源结构与多个透镜结构30一一对应设置，多个光源结构中至少部分光源结构是共用的。对于长尺寸的扫描需求的产品，可以使图中所示，在一个框体10上设置两个透镜结构30，且各透镜结构30都有对应的电路板20和光电转换芯片60。多个led40绕透镜结构30周向间隔设置以围成一正方形光圈，正方形的每个边均为一组led40，此时两个透镜结构30之间的一组led40是共用的，这样设置节省了led40的个数，节约了成本，同时能够保证长尺寸的图像传感器的拍摄画面的光照亮度能够满足拍摄需求，保证图像亮度均匀性，保证检测准确性。
40.如图3所示的具体实施例中，框体10为一个或多个，当框体10为多个时，多个框体10间隔设置，且多个框体10位于同一水平面上，各框体10对应设置有电路板20、透镜结构30、光源结构和聚光结构50。聚光透镜远离光源结构的一侧表面具有齿结构。对于长尺寸的扫描需求的产品，附图以两个框体10组合为例，为了实现模块化的拼接，产品需要小型化，
此时可以变更聚光透镜的方式，让光源发出的光线经过聚光透镜时，使光线偏折一定的角度，可选的，聚光透镜朝向检测物面70的一侧表面设置一定角度的齿结构，在实现小体积的单元模块化的同时，保证检测物面70的170mm*170mm尺寸，优选的，光源偏折角度大于等于20度且小于等于30度。
41.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。
42.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。
43.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。
44.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。