图像传感器的制作方法

1.本实用新型涉及图像传感器技术领域，具体而言，涉及一种图像传感器。


背景技术：

2.在工业检测领域，使用图像传感器进行检测的情况越来越多。大多数图像传感器在透镜的两侧打光，光线照射到待扫描物体上后，经常会由于待扫描物体的表面存在凹凸不平，造成扫描获取的图像有阴影。但是，有些检测(比如高精高端工业印刷品检测)需要获取的是一张无阴影的图像。
3.因此，需要提供一种能够消除图像阴影的图像传感器。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种图像传感器，能够消除图像阴影，得到一张无阴影的图像。
5.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；光源结构，设置在框体上，光源结构用于发射光线；导光结构，设置在框体上，导光结构位于光源结构的一侧，导光结构用于将光源结构发出的光线转换为平行光束射出；透镜结构，设置在框体内，透镜结构与导光结构对应设置，且透镜结构位于导光结构的远离待扫描物体的一侧。
6.进一步地，导光结构包括导光板和设置在导光板上的线光成型控制元件，线光成型控制元件与光源结构对应设置，线光成型控制元件用于将光源结构发出的光线转换为线光源后通过导光板的出光面以面光源射出。
7.进一步地，线光成型控制元件嵌设在导光板内；或者，线光成型控制元件包括一字线透镜；或者，线光成型控制元件包括鲍威尔透镜。
8.进一步地，光源结构的数量为多个，沿与透镜结构的光轴垂直的第一方向，导光结构的相对两侧均设有光源结构。
9.进一步地，光源结构包括光源和与光源连接的光源基板，光源基板设置在框体内，光源与导光结构对应设置。
10.进一步地，导光结构的中心线与透镜结构的光轴重合或者间隔设置。
11.进一步地，图像传感器还包括感光芯片，感光芯片设置在框体内，感光芯片与透镜结构对应设置，且感光芯片位于透镜结构的光轴的延伸方向上，透镜结构位于导光结构和感光芯片之间。
12.进一步地，图像传感器还包括芯片基板，芯片基板设置在框体内，感光芯片设置在芯片基板上。
13.进一步地，框体的一侧具有第一凹入部，框体的另一侧具有第二凹入部，光源结构和导光结构均位于第一凹入部内，图像传感器还包括感光芯片，感光芯片位于第二凹入部内。
14.进一步地，框体还具有相连通的第一安装腔和第二安装腔，第一凹入部经第二安
装腔和第一安装腔与第二凹入部连通，在垂直于透镜结构的光轴的横截面上，第一安装腔的横截面积小于第二安装腔的横截面积，透镜结构安装在第二安装腔内。
15.应用本实用新型的技术方案，光源结构发射光线，导光结构能够将光源结构发射的光线转换为平行光束射出，平行光束照射到待扫描物体上。由于平行光束的光线是平行的，因此，当平行光束照射到待扫描物体上时，即使待扫描物体上有凹凸不平的部分，待扫描物体上的每一个角落也都会被照射到，待扫描物体上不会产生阴影。这样，当光线被待扫描物体反射至透镜结构里时，形成的图像中不存在阴影部分。也就是说，本技术的技术方案中，图像传感器能够消除图像阴影，得到一张无阴影的图像。
附图说明
16.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：
17.图1示出了传统图像传感器的剖视图；
18.图2示出了根据本实用新型的图像传感器的实施例的剖视图；以及
19.图3示出了图2的图像传感器的部分结构的放大图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.1、框体；11、第一凹入部；12、第二凹入部；13、第一安装腔；2、光源结构；21、光源；22、光源基板；3、透镜结构；4、感光芯片；5、芯片基板；6、待扫描物体；7、导光结构；8、透光板。
具体实施方式
22.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。
23.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。
24.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。
25.目前，在工业检测领域，使用普通的面阵框状光源配合ccd(电荷耦合元件，又称图像控制器，charge-coupled device)应用在工业检测上，会带来占用空间大的问题。为克服上述问题，接触式图像传感器的应用越来越普遍。
26.在扫描获取图像的过程中，大多数接触式图像传感器在透镜的两侧打光，光线照射到待扫描物体上后，经常会由于待扫描物体本身存在凹凸不平的地方，造成扫描获取的图像有阴影。
27.如图1所示，传统图像传感器的光源21’发射出来的光经过透光板8后照射到待扫描物体6上，待扫描物体6上有一块凸起部分，当侧方向的光照射到凸起部分后必定会产生阴影，这样的阴影最后会反射到透镜结构内，进入感光芯片，导致最终成像的部分有一部分
阴影。
28.在工业检测领域，有些检测需要阴影来作为识别缺陷、划痕等的标识，而有些检测则需要削除阴影，得到一张无阴影的图像，比如高精高端工业印刷品检测。
29.为了解决上述问题，本实用新型及本实用新型的实施例提供一种图像传感器。
30.如图2所示，本实用新型的实施例中，图像传感器包括框体1、光源结构2、导光结构7和透镜结构3，光源结构2设置在框体1上，光源结构2用于发射光线；导光结构7设置在框体1上，导光结构7位于光源结构2的一侧，导光结构7用于将光源结构2发出的光线转换为平行光束射出；透镜结构3设置在框体1内，透镜结构3与导光结构7对应设置，且透镜结构3位于导光结构7的远离待扫描物体6的一侧。
31.上述设置中，光源结构2发射光线，导光结构7能够将光源结构2发射的光线转换为平行光束射出，平行光束照射到待扫描物体6上。由于平行光束的光线是平行的，因此，当平行光束照射到待扫描物体6上时，即使待扫描物体6上有凹凸不平的部分，待扫描物体6上的每一个角落也都会被照射到，待扫描物体6上不会产生阴影。这样，当光线被待扫描物体6反射至透镜结构3里时，形成的图像中不存在阴影部分。也就是说，本技术的技术方案中，图像传感器能够消除图像阴影，得到一张无阴影的图像。
32.本实用新型的实施例中，光源结构2和导光结构7均设置在框体1上，透镜结构3设置在框体1内，框体1对光源结构2、透镜结构3和导光结构7均具有安装和支撑的作用。
33.本实用新型的实施例中，导光结构7位于光源结构2的一侧，这样设置，能够对光源结构2和导光结构7进行合理布置，使光源结构2发射的光线顺利入射至导光结构7，并经导光结构7射出，同时可以避免干涉。
34.本实用新型的实施例中，透镜结构3与导光结构7对应设置，并且透镜结构3位于导光结构7的远离待扫描物体6的一侧，这样，被待扫描物体6反射的光线能够顺利透过导光结构7被透镜结构3收集后成像。
35.具体地，如图2所示，本实用新型的实施例中，导光结构7将光源结构2发出的光线转换为垂直于导光结构7射出的平行光束，平行光束垂直照射到待扫描物体6(比如，待扫描物体6为纸面)上。这样即使待扫描物体6上有凹凸不平的部分，那么在整个平行光束照射的情况下，待扫描物体6上的每一个角落也都会被照射到，这样，待扫描物体6上就不会产生阴影。这样，当光线照射到待扫描物体6上并被反射回透镜结构3里后，形成的图像就没有阴影部分，从而能够得到一张无阴影的图像。
36.本技术的技术方案中，图像传感器能够消除图像阴影，得到一张无阴影的图像，一方面能够满足实际检测(高精高端工业印刷品检测)需求，另一方面在应对相关扫描识别时，能够避免阴影造成的误判、误识别等情况。
37.本实用新型的实施例中，图像传感器为接触式图像传感器，具体地为一种用于工业检测的接触式图像传感器。
38.如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，导光结构7包括导光板和设置在导光板上的线光成型控制元件，线光成型控制元件与光源结构2对应设置，线光成型控制元件用于将光源结构2发出的光线转换为线光源后通过导光板的出光面以面光源射出。
39.上述设置中，线光成型控制元件用于将光源结构2发出的光线转换为线光源，线光源的光线经导光板自导光板的出光面以面光源射出，面光源发射平行光束照射到待扫描物
体6上。线光成型控制元件设置在导光板上，导光板对线光成型控制元件具有安装和支撑的作用。线光成型控制元件与光源结构2对应设置，这样，光源结构2发射的光线能够顺利并尽可能多地照射至线光成型控制元件，从而可以提高照射到待扫描物体6上的光强，有助于得到清晰、明亮的图像，可以降低光资源损耗。
40.具体地，本实用新型的实施例中，线光成型控制元件设置在导光板内，导光板具有入光面和与入光面呈夹角设置的出光面，光源结构2发射的光线经入光面进入导光板并经线光成型控制元件转换为线光源后，经导光板内的多次散射与反射后在导光板的出光面形成面光源射出。
41.优选地，导光板的入光面与出光面垂直设置，光源结构2的光轴与入光面垂直。也就是说，光源结构2自导光板的入光面向线光成型控制元件发射沿第一方向延伸的水平光束，经线光成型控制元件转换，并经导光板散射和反射后，光束以垂直光束自导光板的出光面射出。
42.本实用新型的实施例中，线光成型控制元件嵌设在导光板内。这样设置，可以使线光成型控制元件稳固安装在导光板上，提高导光结构7的结构稳定性。
43.优选地，导光板上设有容置腔，线光成型控制元件安装在容置腔内。
44.优选地，导光板上容置腔靠近导光板的入光面设置，这样可以缩短光源结构2和线光成型控制元件之间的距离，使光源结构2发射的光线能够顺利并尽可能多得照射至线光成型控制元件。
45.优选地，线光成型控制元件与导光板粘接连接。
46.优选地，线光成型控制元件包括一字线透镜或者鲍威尔透镜。这样设置，能够减少线光源的波束宽度。
47.本实用新型的实施例中，光线照射到待扫描物体6上，经待扫描物体6反射后能够透过导光板被透镜结构3收集。需要说明的是，本实用新型的实施例中，导光板可以采用现有技术中透光板。
48.如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，光源结构2的数量为多个，沿与透镜结构3的光轴垂直的第一方向，导光结构7的相对两侧均设有光源结构2。
49.上述设置中，导光结构7的相对两侧均设有光源结构2，两侧的光源结构2均用于发射光线，这样能够提高照射到待扫描物体6上的光强，有助于得到清晰、明亮的图像。
50.本实用新型的实施例中，沿第一方向，导光结构7的相对两侧均设有与光源结构2对应设置的线光成型控制元件。
51.本实用新型的实施例中，各线光成型控制元件均用于将与之相对应的光源结构2发出的光线转换为线光源，通过将线光成型控制元件与光源结构2对应设置，可以提高转转效果。
52.如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，光源结构2包括光源21和与光源21连接的光源基板22，光源基板22设置在框体1内，光源21与导光结构7对应设置。
53.上述设置中，光源21用于发射光线，光源基板22用于安装和支撑光源21，光源21通过光源基板22安装在框体1上，光源21与导光结构7对应设置，光源21发射的光线能够顺利地经导光结构7照射至待扫描物体6上，导光结构7用于将光源21发出的光线转换为平行光束射出。
54.本实用新型的实施例中，光源基板22包括电路板。光源21与电路板电连接，电路板用于为光源21供电。
55.如图2所示，本实用新型的实施例中，导光结构7的中心线与透镜结构3的光轴间隔设置。也就是说，沿第一方向，导光结构7的中心线与透镜结构3的光轴之间具有间隔，也即，沿第一方向，透镜结构3位于导光结构7的中心线与导光结构7的一侧边缘之间。
56.通过上述设置，可以提高入射到透镜结构3内的光线的强度，有助于得到清晰、明亮的图像。
57.需要说明的是，本实用新型的实施例中，沿第一方向，透镜结构3位于导光结构7的中心线与导光结构7的一侧边缘之间，并且，透镜结构3越靠近导光结构7的一侧边缘，入射到透镜结构3内的光线的强度越强，得到的图像也就越清晰、明亮。
58.当然，在本技术的附图未示出的替代实施例中，还可以根据实际需要，使导光结构7的中心线与透镜结构3的光轴重合。也就是说，透镜结构3位于导光结构7的沿第一方向的中心位置处，透镜结构3与导光结构7的沿第一方向的相对两侧之间的距离相等，这样，位于导光结构7的沿第一方向的相对两侧的光源21发射的光线能够均匀地入射到透镜结构3内，最终得到光分布均匀的图像。
59.如图2所示，本实用新型的实施例中，图像传感器还包括感光芯片4，感光芯片4设置在框体1内，感光芯片4与透镜结构3对应设置，且感光芯片4位于透镜结构3的光轴的延伸方向上，透镜结构3位于导光结构7和感光芯片4之间。
60.上述设置中，框体1用于安装和支撑感光芯片4。感光芯片4与透镜结构3对应设置，且感光芯片4位于透镜结构3的光轴的延伸方向上，这样，当光源21发射的光线经待扫描物体6反射后，反射的光线能够透过透镜结构3并照射到感光芯片4上，经过感光芯片4的分析可以得到关于待扫描物体6的光图像的光信号。
61.如图2所示，本实用新型的实施例中，图像传感器还包括芯片基板5，芯片基板5设置在框体1内，感光芯片4设置在芯片基板5上。
62.上述设置中，感光芯片4通过芯片基板5固定安装在框体1内，芯片基板5对感光芯片4具有安装和支撑的作用。
63.优选地，芯片基板5包括电路板。电路板与感光芯片4电连接，电路板用于为感光芯片4供电，并且电路板还具有将感光芯片4分析得到的光信号转化为电信号，并将电信号输出的作用。
64.如图2所示，本实用新型的实施例中，框体1的一侧具有第一凹入部11，框体1的另一侧具有第二凹入部12，光源结构2和导光结构7均位于第一凹入部11内，图像传感器还包括感光芯片4，感光芯片4位于第二凹入部12内。
65.本实用新型的实施例中，第一凹入部11用于容置光源结构2和导光结构7，第二凹入部12用于容置感光芯片4。由于光源结构2和导光结构7均位于第一凹入部11内，感光芯片4位于第二凹入部12内，因此，框体1对光源结构2、导光结构7和感光芯片4还具有保护作用，能够避免设备损坏。
66.如图2所示，本实用新型的实施例中，芯片基板5位于第二凹入部12内。第二凹入部12用于容置芯片基板5，并且，框体1对芯片基板5还具有保护作用，能够避免芯片基板5损坏。
67.如图2所示，本实用新型的实施例中，框体1还具有相连通的第一安装腔13和第二安装腔，第一凹入部11经第二安装腔和第一安装腔13与第二凹入部12连通，在垂直于透镜结构3的光轴的横截面上，第一安装腔13的横截面积小于第二安装腔的横截面积，透镜结构3安装在第二安装腔内。
68.上述设置中，第一凹入部11经第二安装腔和第一安装腔13与第二凹入部12连通，这样设置，便于光线在位于第一凹入部11内和位于第二凹入部12内的各部件之间传播。第一安装腔13的横截面积小于第二安装腔的横截面积，并且透镜结构3安装在第二安装腔内，因此，第二安装腔的内壁面对透镜结构3具有限位作用，能够防止透镜结构3沿透镜结构3的光轴方向移动，使透镜结构3更稳定的固定在框体1上，保证成像效果。
69.需要说明的是，本实用新型的实施例中，可以根据透镜结构3的布置位置，对感光芯片4的位置进行布置，只要能够保证感光芯片4与透镜结构3对应设置，且感光芯片4位于透镜结构3的光轴的延伸方向上即可。
70.具体地，如图2所示，本实用新型的实施例中，框体1起支撑作用，光源结构2包括光源21(如光源21为发光led芯片)和光源基板22，导光结构7用于将光源21发出的光线转换为平行光束射出。光源21发出的光线可以是任意波段的光线，经过导光结构7透明导光后改变方向以平行光束照射到待扫描物体6上。再经过待扫描物体6反射回透镜结构3里，之后再照射到感光芯片4上，并由电路板将光信号转换成电信号输出。因为整个待扫描物体6上都被照射到了光，待扫描物体6上凹凸部分也都被面光源发出的平行光束照射到无阴影存在，因此，最终采集的图像将不存在阴影部分。
71.为了消除扫描获取的图像上存在的阴影，本实用新型的实施例提出了一种新结构形式的接触式图像传感器。本实用新型的实施例中，在现有的接触式图像传感器基础上，将位于透镜结构两侧的光源换成本技术中位于导光结构的相对两侧的光源结构，并将现有的图像传感器中的导光板换成本技术中的导光结构，使导光结构可以将光源结构发出的光线转换为平行光束射出。平行光束照射到待扫描物体上，再反射回透镜结构里，并经过透镜结构照射到感光芯片上，再由电路板将光信号转换为电信号输出。
72.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：光源结构发射光线，导光结构能够将光源结构发射的光线转换为平行光束射出，平行光束照射到待扫描物体上。由于平行光束的光线是平行的，因此，当平行光束照射到待扫描物体上时，即使待扫描物体上有凹凸不平的部分，待扫描物体上的每一个角落也都会被照射到，待扫描物体上不会产生阴影。这样，当光线被待扫描物体反射至透镜结构里时，形成的图像中不存在阴影部分。也就是说，本技术的技术方案中，图像传感器能够消除图像阴影，得到一张无阴影的图像。
73.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。
74.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。
75.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。
76.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。