CN215344717U - 一种图像采集装置及成像装置 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种图像采集装置及成像装置，涉及图像采集领域。其中图像采集装置包括分光单元和至少一个图像传感器，分光单元会将特定波段的光线在分光单元上反射，而其他波段的光线则透过分光单元，因此分光单元将入射光线透射得到透射光束，将入射光线反射得到反射光束，透射光束和反射光束其中一束为紫外光束，其中一个图像传感器接收到紫外光束，产生紫外光对应的电信号，另一束光被另一图像传感器接收产生对应电信号，实现了通过一个图像采集装置分别获取两个不同光的电信号的功能，在图像处理器对不同电信号融合处理时不会出现视角差，保证了图片的融合质量，同时压缩了图像采集装置的占用空间，简化了工艺和结构，节约了成本。

Description

一种图像采集装置及成像装置

技术领域

本申请涉及图像采集领域，尤其涉及一种图像采集装置及成像装置。

背景技术

紫外成像技术早期被应用于的军事、生物医疗领域，随着紫外成像技术的发展，紫外成像技术被应用于人们的日常生活。

目前，紫外成像设备中，通常通过双图像采集装置来获取图片，即可见光图像采集装置和紫外光图像采集装置，分别获取可见光图像和紫外光图像，再将两个图片信息进行融合处理，反馈图像信息，例如，在获取防晒霜涂抹痕迹时，需将可见光图像和紫外光图像融合比对后呈现涂抹痕迹效果。

然而，采用两个独立的摄像镜头，分开进行成像以获取两个图片，这样，占用的空间多，体积大，且由于两个摄像镜头之间存在视角差，可见光图像和紫外光图像融合时会出现对齐误差，导致图片成像模糊，视觉效果差，两个图片的对其融合处理过程复杂。

实用新型内容

本方案的目的在于提供一种图像采集装置及成像装置。

本方案提供一种图像采集装置及成像装置，以解决现有技术中为实现两种不同波段光线的图像进行融合处理时，使用两个图像采集装置，分别获取图像，两个图像采集装置存在视角差导致两种波段光线的图像出现对齐误差，融合处理过程复杂的问题。

为解决上述技术问题，本方案实施例主要提供如下技术方案：

一方面，本方案的实施例提供一种图像采集装置，包括：

分光单元，用于将入射光线进行透射得到透射光束，且对所述入射光线进行反射，得到反射光束；

至少一个图像传感器，接收所述透射光束，生成与紫外光线相对应的电信号，或者，接收所述反射光束，生成与紫外光线相对应的电信号。

在一种优选的实施例中，所述分光单元包括：平面镜和设置在所述平面镜上的用于反射特定波段光线的半透半反膜。

在一种优选的实施例中，图像采集装置还包括：

增透膜，置于所述分光单元的上表面和/或所述分光单元的下表面；

其中，所述增透膜置于所述分光单元上表面时，所述增透膜置于所述半透半反膜远离所述平面镜一侧；

所述增透膜置于所述分光单元下表面时，所述增透膜置于所述平面镜远离所述半透半反膜一侧。

在一种优选的实施例中，所述分光单元包括：两个相互拼接的三棱镜和置于两个相互拼接的三棱镜的拼接处的半透半反膜；

或者，所述分光单元包括：两个相互拼接的三棱镜，所述三棱镜的截面为等腰直角三角形，在两个所述三棱镜斜边对应的平面的拼接处设置有所述半透半反膜。

在一种优选的实施例中，所述半透半反膜为紫外光反射膜，接收所述反射光束的图像传感器为紫外图像传感器；

或，所述半透半反膜为紫外光透射膜，接收所述透射光束的图像传感器为紫外图像传感器。

在一种优选的实施例中，图像采集装置还包括：

至少一个调焦单元，置于所述分光单元和图像传感器之间，用于对图像传感器进行调焦；和/或，

至少一个聚焦单元，设置在分光单元入射侧和/或图像传感器光线接收侧。

在一种优选的实施例中，接收所述透射光束的图像传感器与接收所述反射光束的图像传感器置于同一平面；

该装置还包括：

反光单元，接收所述反射光束并将所述反射光束传输至图像传感器；

所述反光单元和接收所述反射光束的图像传感器之间设置有调焦单元。

在一种优选的实施例中，接收所述透射光束的图像传感器所在平面为基准面；

所述分光单元相对于所述基准面设置有预设角度α；

所述预设角度α大于等于30°且小于等于60°，且所述预设角度α不等于 45°时，接收所述反射光束的图像传感器与所述基准面成2α角度设置；

所述预设角度α等于45°时，接收所述反射光束的图像传感器垂直于所述基准面设置。

在一种优选的实施例中，接收所述透射光束的图像传感器所在平面为基准面；所述半透半反膜与所述基准面呈45°角设置，接收所述反射光束的图像传感器和接收所述透射光束的图像传感器垂直设置。

另一方面，本方案的实施例提供一种成像装置，包括：

上述的图像采集装置；

图像处理器，将所述图像采集装置的所述电信号进行处理，以产生对应图像并融合处理，得到处理后的最终图像。

本方案的有益效果如下：

本方案提供的一种图像采集装置包括分光单元和至少一个图像传感器，分光单元会将特定波段的光线在分光单元上反射，而其他波段的光线则透过分光单元，透射光束和反射光束其中一束为紫外光束，实现了通过一个图像采集装置分别获取不同电信号的功能，在图像处理器融合处理时不会出现视角差，保证了图片的融合质量，同时压缩了图像采集装置的占用空间，简化了工艺和结构，节约了成本。

本方案在分光单元和紫外图像传感器之间增加调焦单元，能够在物面位置改变时，通过调焦单元在其轴向方向的移动，仍能使其像在光学***原位置上，保证紫外图像传感器能够生成清晰的电信号，进而保证图像处理器生成的紫外图像清晰，保证最终图片的融合质量。

上述说明，仅是本方案技术方案的概述，为了能够更清楚了解本方案实施例的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本方案的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本方案实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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方案的一些实施例，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示出本方案所述图像采集装置的一种实施例的截面图；

图2示出本方案所述图像采集装置的另一种实施例的截面图；

图3示出本方案所述图像采集装置的再一种实施例的截面图；

图4示出本方案所述图像采集装置的再一种实施例的截面图；

图5示出本方案所述图像采集装置的再一种实施例的截面图；

图6示出本方案所述图像采集装置的再一种实施例的截面图；

图7示出本方案所述成像装置的一种实施例的示意图；

图1至图7中的附图标记包括：

10-图像采集装置，11-分光单元，111-半透半反膜，12-图像传感器，13- 调焦单元，14-反光单元，20-入射光线，21-透射光束，22-反射光束，30-图像处理器。

具体实施方式

为使本方案的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本方案实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

经过对现有技术的分析和研究，在对不同波段光线的两个图像并进行融合处理时，需要使用两个图像采集装置同时获取两个不同波段光线的图像，再将两个图像进行融合处理，但这种图像融合方式，由于两个图像采集装置之间存在视角差，往往导致两个不同波段光线的图像不能直接融合，出现对齐误差，导致图片合成模糊，融合处理过程复杂。

因此，本方案旨在提供一种图像采集装置及成像装置，该图像采集装置，通过一个图像采集装置采集入射光线，并用分光单元实现两种不同波段光线的分离，并将两种不同波段光线分别被不同的图像传感器接收，同时产生对应的图像，从而保证了图像在产生的过程中不会出现视角差，在进一步融合处理时更方便，融合后的图像更清晰。

以下，结合附图对本方案提出的一种图像采集装置及成像装置进行详细描述。

实施例一

图1至图6为本方案提供的一种图像采集装置的实施例。

如图1至图6所示，本方案提供的一种图像采集装置10包括：分光单元 11和至少一个图像传感器12，所述分光单元11用于将入射光线20进行透射得到透射光束21，且对所述入射光线20进行反射，得到反射光束22；至少一个图像传感器12接收所述透射光束21，生成与紫外光线相对应的电信号，或者，接收所述反射光束22，生成与紫外光线相对应的电信号。

具体地，图像采集装置10包括分光单元11和至少一个图像传感器12，入射光线20射入图像采集装置10时，分光单元11将入射光线20透射得到透射光束21，分光单元11将入射光线20进行反射得到反射光束22，透射光束21 和反射光束22其中之一为紫外线，实现了通过一个图像采集装置10分别获取不同电信号的功能，图像处理器30再处理电信号产生对应图片，且不同电信号对应的图片融合处理时不会出现视角差。避免了现有技术中由于两个独立的图像传感器分开获取电信号，导致的图像传感器占用空间多的问题，以及两个图像传感器分别获取电信号时，由于图像传感器之间的视角差，导致不同电信号对应的图片在融合处理时产生对齐误差，导致图片成像模糊，处理过程复杂的问题。

在一种实施例中，如图1所示，所述分光单元11包括平面镜和半透半反膜 111，所述半透半反膜111用于反射特定波段的入射光线20，所述半透半反膜 111置于所述平面镜的上表面。

具体地，分光单元11包括平面镜和其上表面设置有特定波段的半透半反膜 111，以使该特定波段的光线在接触到分光单元11上表面即反射，保证光线能够直接被反射，而不是穿透有厚度的平面镜片后再反射，减少光衰减的问题。

本方案中，图像采集装置还包括增透膜，所述增透膜置于所述分光单元11 的上表面和/或所述分光单元11的下表面；其中，所述增透膜置于所述分光单元上表面时，所述增透膜置于所述半透半反膜远离所述平面镜一侧；所述增透膜置于所述分光单元下表面时，所述增透膜置于所述平面镜远离所述半透半反膜一侧。

具体地，分光单元11还设置有增透膜，增透膜可以是置于分光单元11的上表面，或其上表面和下表面均设置有增透膜。当其设置在分光单元11的上表面时，所述增透膜置于所述半透半反膜111远离所述平面镜一侧，该增透膜用于降低特定反射波段以外的波段在分光单元11上表面的反射作用，如反射波段为紫外光波段，则增透膜对应除紫外光之外的光波段，减小紫外光之外的光线在分光单元11上表面的反射损失；当增透膜设置在下表面时，所述增透膜置于所述平面镜远离所述半透半反膜111一侧，以降低特定反射波段以外的波段在分光单元11下表面的反射作用。从而保证了特定反射波段以外的波段的光透射更强，进而接收透射光束21的图像传感器12得到的电信号更清晰。

在一种实施例中，如图2所示，所述分光单元11包括两个相互拼接的三棱镜和置于两个相互拼接的三棱镜的拼接处的半透半反膜111，或者，三棱镜的截面为等腰直角三角形，所述半透半反膜置于两个三棱镜斜边对应的平面的拼接处。

具体地，分光单元11包括两个相互拼接的三棱镜，棱镜截面为等腰直角三角形，两个棱镜的斜边最宽面相粘合，两个棱镜中间拼接处设置有特定波段的半透半反膜111，值得注意的是，若采用两个拼接的三棱镜，使入射光线尽量垂直进入分光单元，减小光的色散。

在一种实施例中，如图1至6所示，所述半透半反膜111为紫外光反射膜，接收所述反射光束22的所述图像传感器12为紫外图像传感器；或，所述半透半反膜111为紫外光透射膜，接收所述透射光束21的图像传感器为紫外图像传感器。

具体地，半透半反膜111为紫外光反射膜，其中，半透半反膜111仅需针对紫外光波段进行制作，工艺简单，反射到图像传感器12的光线中仅包括紫外光部分，因此接收所述反射光束22的图像传感器12可以为未覆盖任何滤光膜的图像传感器12，从而不必使用紫外图像传感器，简化了工艺和结构，节约了成本。

进一步地，半透半反膜111为紫外光透射膜，接收所述透射光束21的所述图像传感器12为紫外图像传感器。由于入射光线20中各波段光线在介质中对应的折射率不同，因此当入射角非零度时，会使各波段光线发生色散。由于可见光波段较长，其波长是从紫色开始的波段380nm至红色结束的波段780nm，因此原本对应于同一像素点的不同颜色光线在经过分光单元11后会有一定程度的偏差，造成像散。因此该方案使除紫外光之外的光线直接发生反射，防止了紫外光之外的光线的像散。紫外光部分由于波段较为集中，例如，我们在有补光灯的情况下主要是波段为365nm紫外光，因此色散较小。

本方案中，如图3至图4所示，图像采集装置10还包括至少一个调焦单元 13，所述调焦单元13置于所述分光单元11和图像传感器12之间，用于对所述图像传感器12进行调焦。

具体地，图像采集装置10还包括至少一个调焦单元13，调焦单元可以是一种调焦用的透镜，通过其轴向移动，在物面位置改变时，仍能使其成像在光学***原位置上。更具体的，调焦单元13置于分光单元11和任一图像传感器 12之间，对该图像传感器12进行调焦，以保证该图像传感器获得的信号清晰，由于使用调焦单元，可以实现紫外图像传感器和接收其他光线的图像传感器距离分光镜的中心具有不同距离，使传感器之间的位置排布更加灵活。

在一种实施例中，图像采集装置还包括至少一个聚焦单元，设置在分光单元入射侧和/或图像传感器光线接收侧。

具体地，图像采集装置10还可以设置有聚焦单元，聚焦单元可以是一个镜片，也可以是多个镜片的组合，聚焦单元可以设置在入射光线20射入分光单元 11之前，也可以设置在入射光线20被透射或反射之后，具体不做位置限定，目的是能实现入射光线20的汇聚，减少光损失。

本方案中，如图4所示，图像采集装置还包括反光单元14，接收所述反射光束并将所述反射光束反射至图像传感器；其中，接收所述透射光束21的图像传感器12与接收所述反射光束22的图像传感器12置于同一平面；至少一个所述调焦单元13置于所述反光单元14和接收所述反射光束22的图像传感器12 之间。

具体地，图像采集装置还包括反光单元14，反光单元14与半透半反膜111 所在的面平行设置，用于反射所述反射光束22，进而保证接收反射光束的图像传感器和接收透射光束的图像传感器能够处于同一平面，射入接收反射光束22 的图像传感器12的光路比射入接收透射光束21的图像传感器12的光路长，当接收透射光束21的图像传感器12对焦时，接收反射光束22的图像传感器12 无法对焦，因此需要调焦单元13进行调焦，调焦单元13置于反光单元14和接收反射光束22的图像传感器12之间，对接收反射光束22的图像传感器12进行调焦，以保证接收反射光束22的图像传感器12产生的电信号清晰。

在一种实施例中，如图5至图6所示，接收所述透射光束21的图像传感器 12所在平面为基准面；所述分光单元11相对于所述基准面设置有预设角度α；所述预设角度α大于等于30°且小于等于60°，且所述预设角度α不等于45°时，接收所述反射光束22的所述图像传感器12与所述基准面成2α角度设置；所述预设角度α等于45°时，接收所述反射光束22的所述图像传感器12与所述基准面垂直设置。其中，上述预设角度α指的是半透半反膜111所在平面与该基准面的夹角。

具体地，分光单元11相对于基准面设置有预设角度α；当预设角度α大于等于30°且小于等于60°，且预设角度α不等于45°时，接收反射光束22的图像传感器12与基准面成2α角度设置，接收反射光束22的图像传感器12垂直于反射光束22接收，接收反射光束22的图像传感器12与基准面有一定倾斜角度，在保证成像的基础上，能够使图像采集装置10做的更薄，接收反射光束 22的图像传感器12随分光单元11的角度变化而对应改变倾斜度，接收反射光束22的图像传感器12可以安装在一个基座上，该基座包括底座和用于固定图像传感器12的旋转板，旋转板和底座之间滚轮固定，滚轮固定处具有限位装置，可将旋转板限位在某一角度，从而保证图像传感器12可以限位在某一角度，旋转板和分光单元之间具有联动结构，使得图像传感器12可以随分光单元的角度变化同步变化角度；当预设角度α等于45°时，接收所述反射光束22的图像传感器12垂直于基准面，接收所述反射光束22的图像传感器12垂直于反射光束22接收，不需要额外计算角度，同时也不需要额外的反光设备来保证反射光束22照射到接收所述反射光束22的所述图像传感器12上。接收所述反射光束 22的图像传感器12和接收所述透射光束21的图像传感器12距离分光单元11 中心点的距离相同，保证在两个图像传感器12在生成电信号时对应的焦距相同，从而两个图像传感器12均能生成清晰电信号，否则会导致仅有一个图像传感器12能生成清晰电信号，导致后期图像处理器30生成的图像不清楚。

在一种实施例中，如图1至图2所示，接收所述透射光束的图像传感器所在平面为基准面，接收所述透射光束21的图像传感器12所在平面为基准面，所述半透半反膜111与基准面呈45°角设置，接收所述反射光束22的图像传感器12和接收所述透射光束21的所述图像传感器12垂直设置。

具体地，分光单元11为两个相互拼接的等腰直角三棱镜时，或分光单元 11为一平面镜且与基准面呈45°设置时，反射光束22平行于基准面射出，接收反射光束22的图像传感器12垂直于反射光束22接收，此时接收反射光束 22的图像传感器12垂直于基准面设置，不需要额外计算角度。由于图像采集装置10设置有调焦单元13，因此，可以通过调焦单元13对不同的图像传感器 12进行调焦，不需要让接收所述反射光束22的图像传感器12和接收所述透射光束21的图像传感器12距离分光单元11中心点的距离相同，也可以使多个图像传感器均能清晰接收信号。上述结构应用到手机摄像头中时，由于接收反射光束22的图像传感器12和接收透射光束21的所述图像传感器12相互垂直设置，由于接收透射光束21的所述图像传感器12在手机结构中，空间设置较为有限，无法配置光学变焦装置，而紫外图像的应用不需要过于清晰的画质，因此，可将接收透射光束21的所述图像传感器12设置为紫外图像传感器；而接收反射光束22的图像传感器12与手机摄像头的光线入射方向垂直，延与手机屏幕平行的方向有较多空间可设置光学变焦装置，且彩色图像较为追求画质质量，因此可将接收反射光束22的图像传感器12设置可见光传感器。如此，可实现在手机有限的内部空间中，通过一颗摄像头，同时得到紫外图像以及画质较高的可见光图像。

实施例二

图7为本方案提供的一种成像装置的实施例。

如图7所示，本方案提供的一种成像装置，包括图像采集装置10和图像处理器30，所述图像处理器30将所述图像采集装置10的所述电信号进行处理，以产生对应图像并融合处理，得到处理后的最终图像。

在具体实施中，该成像装置包括图像采集装置10和图像处理器30，该图像采集装置10可同时生成多个光线对应的电信号，并将多个电信号发送至图像处理器30，该图像处理器30产生对应的图像并融合处理，得到融合后的最终图像。通过一个图像采集装置10实现分别获取不同光线信号的功能，一方面，避免了现有技术中由于多个独立的图像传感器分开获取电信号，导致的多个图像传感器占用空间多的问题，另一方面，现有技术中，多个图像传感器分别获取电信号时，由于各图像传感器之间的视角差，导致多个电信号传至图像处理器后，在融合处理时产生对其误差，导致图片成像模糊，处理过程复杂的问题。

具体地，该图像采集装置10可以设置在摄像机、照相机、手机、平板电脑等手持终端上，还可以设置在智能家居产品上。

具体地，本实施例二中所述的图像采集装置10可直接采用上述实施例一提供的所述图像采集装置10，具体的实现结构可参见上述实施例一中描述的相关内容，此处不再赘述。

综上所述，本方案通过一个图像采集装置采集入射光线，从而消除两个图像采集装置在采集入射光线时的视角差，从而保证不同波段光线生成的图像在融合时的图像质量。

本方案能实现两种不同波段光线产生的图像在一张图像上展示，从而使用户更加清晰了解不同波段光线在一张图像上的差异显示，提升用户的视觉体验，并简化了工艺和结构，节约了成本。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应该注意的是上述实施例对本方案进行说明而不是对本方案进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本方案可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种图像采集装置，其特征在于，包括：

分光单元，用于将入射光线进行透射得到透射光束，且对所述入射光线进行反射，得到反射光束；

至少一个图像传感器，接收所述透射光束，生成与紫外光线相对应的电信号，或者，接收所述反射光束，生成与紫外光线相对应的电信号；

接收所述透射光束的图像传感器与接收所述反射光束的图像传感器置于同一平面；

反光单元，接收所述反射光束并将所述反射光束传输至图像传感器；

所述反光单元和接收所述反射光束的图像传感器之间设置有调焦单元。

2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，

所述分光单元包括：平面镜和设置在所述平面镜上的用于反射特定波段光线的半透半反膜。

3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，还包括：

增透膜，置于所述分光单元的上表面和/或所述分光单元的下表面；

其中，所述增透膜置于所述分光单元上表面时，所述增透膜置于所述半透半反膜远离所述平面镜一侧；

所述增透膜置于所述分光单元下表面时，所述增透膜置于所述平面镜远离所述半透半反膜一侧。

4.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，

所述分光单元包括：两个相互拼接的三棱镜和置于两个相互拼接的三棱镜的拼接处的半透半反膜；

或者，所述分光单元包括：两个相互拼接的三棱镜，所述三棱镜的截面为等腰直角三角形，在两个所述三棱镜斜边对应的平面的拼接处设置有所述半透半反膜。

5.根据权利要求2至4任一项所述的图像采集装置，其特征在于，

所述半透半反膜为紫外光反射膜，接收所述反射光束的图像传感器为紫外图像传感器；

或，所述半透半反膜为紫外光透射膜，接收所述透射光束的图像传感器为紫外图像传感器。

6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，还包括：

置于所述分光单元和接收所述透射光束的图像传感器之间的至少一个调焦单元，用于对接收所述透射光束的图像传感器进行调焦；和/或，

至少一个聚焦单元，设置在分光单元入射侧和/或图像传感器光线接收侧。

7.一种成像装置，其特征在于，包括：

权利要求1至6中任一项所述的图像采集装置；

图像处理器，将所述图像采集装置的所述电信号进行处理，以产生对应图像并融合处理，得到处理后的最终图像。

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