CN210183413U

CN210183413U - 一种成像装置

Info

Publication number: CN210183413U
Application number: CN201921378960.6U
Authority: CN
Inventors: Tiedao Fan; 范铁道; Hua Zhong; 钟华; Xie'en Zhang; 张谢恩; Xiuxin Li; 李修新; Feijun Zhang; 张飞军
Original assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Current assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-08-22

Abstract

本实用新型涉及光电成像技术领域，特别涉及一种成像装置，包括镜头、光致变色片以及图像传感器，镜头、光致变色片以及图像传感器依次设置在成像装置采集光线的光路上，光线依次经过镜头及光致变色片照射到图像传感器的感光面上，本实用新型在镜头和图像传感器之间增加了光致变色片，强光通过光致变色片后光强会下降，弱光通过光致变色片后光强不变，使图像传感器能够获取更大范围的光像，从而使图像传感器获取光像的动态范围得到提升，同时不会影响图像质量。

Description

一种成像装置

技术领域

本实用新型涉及光电成像技术领域，特别涉及一种成像装置。

背景技术

目前安防产业发展到了人工智能时代，人脸抓拍应用得到了前所未有的推广，出入口的人脸抓拍由于背光场景，人脸的图像效果无法满足智能识别，所以对摄像机的动态范围有了更高的要求。

图像传感器的动态范围一般依赖于其可分辨的最小信号及可测量的最大信号。图像传感器的动态范围通常可定义为：传感器最大的非饱和信号与暗条件下均方根噪声之比，它表征了图像传感器在某一特定图像中能够探测到的最强光信号到最弱光信号范围的能力，它是关系图像传感器性能的一个重要因素，较高动态范围场景需要图像传感器具有高的动态范围。

目前安防业界的图像传感器的动态范围基本在60～70db的范围，而环境图像的动态范围往往超过100db，为了克服这个问题，安防界采用多帧宽动态技术，多帧宽动态技术是把相同场景，不同曝光时间的图像和成一帧，从而提高图像的动态范围，在该技术下，运动物体的边缘容易出现重影现象，影响图像质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成像装置，旨在解决现有技术中的成像装置在提升动态范围后图像质量会下降的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种成像装置，包括：镜头、光致变色片以及图像传感器，所述图像传感器包括感光面，所述镜头、所述光致变色片以及所述图像传感器依次设置在所述成像装置采集光线的光路上，光线依次经过所述镜头及所述光致变色片照射到所述图像传感器的感光面上。

进一步地，所述镜头、所述光致变色片和所述图像传感器平行设置，所述感光面在所述镜头上的投影包含在所述光致变色片在所述镜头上的投影内。

进一步地，所述光致变色片中含有光敏物质。

进一步地，所述光敏物质为卤化银。

进一步地，所述成像装置还包括图像处理器，所述图像处理器与所述图像传感器电气连接，所述图像传感器用于将所述感光面上的光像转换为电信号，并将所述电信号传输给所述图像处理器。

进一步地，所述成像装置还包括具有容置空间的外壳组件，所述光致变色片、所述图像传感器以及所述图像处理器均安装在所述容置空间中。

进一步地，所述外壳组件的头部设有开口，所述镜头安装在所述开口位置。

进一步地，所述成像装置还包括镜筒，所述镜头安装在所述镜筒内，且所述镜筒与所述外壳组件连接，并使所述镜头位于所述开口位置。

进一步地，所述外壳组件包括头盖和壳体，所述头盖和所述壳体围合形成所述外壳组件的容置空间，所述开口设置在所述头盖上。

进一步地，所述光致变色片粘接在所述图像传感器上，所述图像传感器粘贴在所述图像处理器上，所述图像处理器可拆卸地连接在所述头盖上。

实施本实用新型的一种成像装置，具有以下有益效果：本实用新型的成像装置，包括镜头、光致变色片以及图像传感器，镜头、光致变色片以及图像传感器依次设置在成像装置采集光线的光路上，光线依次经过镜头及光致变色片照射到图像传感器的感光面上，本实用新型在镜头和图像传感器之间增加了光致变色片，强光通过光致变色片后光强会下降，弱光通过光致变色片后光强不变，使图像传感器能够获取更大范围的光像，从而使图像传感器获取光像的动态范围得到提升，同时，由于本方式获得的还是单帧图像，因此不会出现使用多帧图像出现重影而影响图像质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的成像装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的成像装置的分解结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的成像装置另一角度的分解结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的成像装置进一步分解的结构示意图；

图5是CMOS图像传感器像素输出V_pixel与光强I以及积分时间T_int的关系图；

图6是加装光致变色片前后CMOS图像传感器像素输出V_pixel与光强I以及积分时间T_int的关系图。

上述附图所涉及的标号明细如下：1、镜头；2、光致变色片；3、图像传感器；4、图像处理器；5、外壳组件；51、头盖；511、开口；512、螺孔；52、壳体；6、镜筒；7、螺钉。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合附图1至6及实施例进行详细说明。

请参阅图1至图4，为本实用新型实施例提供的成像装置，该成像装置包括：镜头1、光致变色片2以及图像传感器3，其中，图像传感器3包括但不限于采用CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器，并且，该图像传感器3包括感光面，镜头1、光致变色片2以及图像传感器3依次设置在成像装置采集光线的光路上，光线依次经过镜头1及光致变色片2照射到图像传感器3的感光面上。其中，镜头1、光致变色片2和图像传感器3平行设置，图像传感器3的感光面在镜头1上的投影包含在光致变色片2在镜头1上的投影内，光致变色片2中含有光敏物质，该光敏物质具体可以为卤化银。在弱光条件下，卤化银呈化合物状态，无色透明，则弱光通过光致变色片2后光强不变，在强光条件下，卤化银分解出银单质，银单质能阻挡光线通过，则强光通过光致变色片2后光强会下降，使位于光路中光致变色片2之后的图像传感器3能够获取更大范围的光像，从而使图像传感器3获取光像的动态范围得到提升，同时由于本方式获得的还是单帧图像，因此不会出现使用多帧图像出现重影而影响图像质量的问题。

需要说明的是，由于本实用新型实施例的最终目的是提升图像传感器3获取光像的动态范围，因此光致变色片2不能受到环境光的影响，而只能受到光学成像的光的影响，如果光致变色片2受到环境光影响会对图像传感器3整体响应产生影响，进而影响图像传感器3获取光像的动态范围，因此，选择将光致变色片2放置在镜头1的后方，图像传感器3的表面。

请参阅图5，是CMOS图像传感器像素输出V_pixel与光强I以及积分时间t的关系，其中光强的大小关系为I₁<I₂<I₃，V_reset为起始电压，V_sat为饱和电压，在较高光强照度下，像素的光敏二极管产生更多电子，像素输出电压曲线斜率更大。如果像素在积分时间的中间或末端饱和，则像素输出最大电压(饱和电压V_sat)。一旦像素饱和，输出将不再变化。虽然输出饱和的像素的光强存在差别，但输出的幅度相同。其中，光强I₁和I₂可正确探测，在光强I₃下，因V_pixel饱和，后面的部分图像将会丢失。可见，如果场景动态范围超过传感器动态范围，图像中亮的区域将被限幅，所获得的图像对比度差。因而，在图像传感器的动态范围无法改变的情况下，要获得良好的图像质量，只有想办法压缩场景的动态范围，即光学成像的动态范围。

请参阅图6，是加装光致变色片2前后CMOS图像传感器像素输出V_pixel与光强I以及积分时间t的关系图，其中，V_reset为起始电压，V_sat为饱和电压，，曲线I为加装光致变色片2前的曲线，曲线I`为加装光致变色片2后的曲线。光致变色片2里面加有卤化银成分，卤化银在弱光下呈卤化银化合物的状态，不显色，在强光下卤化银分解出银单质，能阻挡光线透过，光致变色片2呈现灰黑色，当进入弱光环境又重新合成卤化银化合物，重新变得通透。光线透过光致变色片2，相当于对光线作用了一个偏离函数，当照度较小时，基本不偏离，当照度较大时，具有较大偏离。

请参阅图2至图4，成像装置还包括图像处理器4，图像处理器4与图像传感器3电气连接，图像传感器3将感光面上的光像转换为电信号，并将电信号传输给图像处理器4。

成像装置还包括具有容置空间的外壳组件5，光致变色片2、图像传感器3以及图像处理器4均安装在容置空间中。外壳组件5的头部设有开口511，镜头1安装在开口511位置。成像装置还包括镜筒6，镜头1安装在镜筒6内，且镜筒6与外壳组件5连接，使镜头1位于开口511位置。具体地，镜筒6靠近开口511的一端设有外螺纹，开口511内设有内螺纹，镜筒6螺纹连接在开口511上。外壳组件5包括头盖51和壳体52，头盖51和壳体52围合形成外壳组件5的容置空间，头盖51上设有开口511。

仍请参阅图2至图4，光致变色片2粘接在图像传感器3上，光致变色片2具体可通过UV胶粘接在图像传感器3上，图像传感器3粘贴在图像处理器4上，图像处理器4可拆卸地连接在头盖51上。具体地，成像装置还包括螺钉7，螺钉7穿过图像处理器4上的通孔与头盖51背面的螺孔512螺纹连接(如图3)，以将图像处理器4可拆卸连接在头盖51上。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种成像装置，其特征在于，包括：镜头、光致变色片以及图像传感器，所述图像传感器包括感光面，所述镜头、所述光致变色片以及所述图像传感器依次设置在所述成像装置采集光线的光路上，光线依次经过所述镜头及所述光致变色片照射到所述图像传感器的感光面上。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述镜头、所述光致变色片和所述图像传感器平行设置，所述感光面在所述镜头上的投影包含在所述光致变色片在所述镜头上的投影内。

3.如权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述光致变色片中含有光敏物质。

4.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述光敏物质为卤化银。

5.如权利要求1至4任一项所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括图像处理器，所述图像处理器与所述图像传感器电气连接，所述图像传感器用于将所述感光面上的光像转换为电信号，并将所述电信号传输给所述图像处理器。

6.如权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括具有容置空间的外壳组件，所述光致变色片、所述图像传感器以及所述图像处理器均安装在所述容置空间中。

7.如权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述外壳组件的头部设有开口，所述镜头安装在所述开口位置。

8.如权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括镜筒，所述镜头安装在所述镜筒内，所述镜筒与所述外壳组件连接，并使所述镜头位于所述开口位置。

9.如权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述外壳组件包括头盖和壳体，所述头盖和所述壳体围合形成所述外壳组件的容置空间，所述开口设置在所述头盖上。

10.如权利要求9所述的成像装置，其特征在于，所述光致变色片粘接在所述图像传感器上，所述图像传感器粘贴在所述图像处理器上，所述图像处理器可拆卸地连接在所述头盖上。