CN216560302U - 接触式图像传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种接触式图像传感器。接触式图像传感器包括：框架；光源结构，设置在框架上；光束转换部，设置在框架上，光束转换部位于光源结构的一侧，光束转换部用于将光源结构发出的光束转换为平行光束；分光部，设置在框架上，分光部和光源结构分别位于光束转换部的相对两侧，分光部用于将平行光束分成反射光线和透射光线；透镜结构，用于汇聚光线，透镜结构设置在框架上，透镜结构位于分光部的一侧，且分光部位于透镜结构的光轴的延伸线上，并与透镜结构的光轴之间具有夹角，以使反射光线垂直射入待扫描物并经待扫描物反射后垂直射入透镜结构。本实用新型的技术方案的接触式图像传感器可以提高识别待扫描物上的划痕的准确度。

Description

接触式图像传感器

技术领域

本实用新型涉及图像检测技术领域，具体而言，涉及一种接触式图像传感器。

背景技术

目前，工业检测领域，主要采用两种方式，一种是面阵相机(CCD)加各种光源，另一种就是接触式图像传感器。接触式图像传感器为线性扫描，具有幅面宽、结构紧凑、节约空间、图像为1:1图像和无畸变等优势。

接触式图像传感器在对一些表面具有划痕等缺陷的金属零件进行扫描时，部分扫描光线可以垂直射入金属零件的表面，这样，若射入的金属表面较光滑，扫描光线就可以被垂直反射入透镜中，若扫描光线射入金属表面的划痕，则扫描光线会以其它角度反射出去，这样，被反射的光线就很难进入透镜，就可以对金属零件的表面的伤痕进行识别。

但是，现有技术中的接触式图像传感器发出的垂直射入待扫描物的扫描光线较少，导致垂直射入待扫描物的光束的强度较低，这样，会降低对金属表面的划痕的检测的精确度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种接触式图像传感器，上述接触式图像传感器可以提高识别待扫描物上的划痕的准确度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种接触式图像传感器，包括：框架；光源结构，设置在框架上；光束转换部，设置在框架上，光束转换部位于光源结构的一侧，光束转换部用于将光源结构发出的光束转换为平行光束；分光部，设置在框架上，分光部和光源结构分别位于光束转换部的相对两侧，分光部用于将平行光束分成反射光线和透射光线；透镜结构，用于汇聚光线，透镜结构设置在框架上，透镜结构位于分光部的一侧，且分光部位于透镜结构的光轴的延伸线上，并与透镜结构的光轴之间具有夹角，以使反射光线垂直射入待扫描物并经待扫描物反射后垂直射入透镜结构。

进一步地，光束转换部包括：主体；多个齿形凸起，设置在主体的背离光源结构的一侧，多个齿形凸起绕主体的中心间隔设置，齿形凸起沿主体的周向延伸以形成环形。

进一步地，光束转换部沿竖直方向布置，光源结构的光轴与光束转换部垂直设置。

进一步地，接触式图像传感器还包括设置在框架上的透光板，框架的朝向待扫描物的一侧设有安装腔，透光板用于将光源结构、光束转换部和分光部封装在安装腔内。

进一步地，接触式图像传感器还包括遮光结构，沿竖直方向，透光板的至少一侧设有遮光结构，且遮光结构具有用于通过反射光线的通道，通道与透镜结构对应设置。

进一步地，遮光结构为油墨涂层或者遮光布；或者，沿竖直方向，透光板的相对两侧均设有遮光结构。

进一步地，接触式图像传感器还包括聚光部，聚光部用于汇聚光源结构发出的光束，沿光线的传播路径，光源结构、聚光部、光束转换部和分光部依次间隔设置。

进一步地，光源结构包括：PCB板，设置在框架上；多个光源，呈线性布置在PCB板上。

进一步地，接触式图像传感器还包括散射板，散射板用于散射光源发出的光束，沿光线的传播路径，光源、散射板、光束转换部和分光部依次间隔设置。

进一步地，透镜结构沿竖直方向布置，接触式图像传感器还包括基板和用于感应透镜结构汇聚的反射光线的感光件，感光件设置于基板的朝向透镜结构的一侧。

应用本实用新型的技术方案，通过在分光部和光源结构之间设置光束转换部，这样，可以将光源结构发出的具有发散性的光束转换成平行光束，平行光束照射至分光部上，然后一部分的平行光束经分光部反射后形成反射光线，并且反射光线可以垂直射入待扫描物，当反射光线射入待扫描物的光滑表面时，反射光线会经待扫描物反射垂直射入透镜结构；当反射光线射入待扫描物上的划痕或者凸起时，因划痕和凸起的表面相对于待扫描物的光滑表面有角度，所以垂直射入待扫描物的光线经划痕或者凸起的表面反射后不会进入透镜，这样，这样就可以很好地对划痕或者凸起进行识别，因此，本实施例的接触式图像传感器通过设置光束转换部，可以增加射入分光部的平行光束，这样可以增加射入分光部的光束的强度，从而使更多的反射光线垂直射入待扫描物，这样可以提高识别待扫描物上的划痕的准确度。

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示出了本实用新型的实施例一的接触式图像传感器的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例二的接触式图像传感器的结构示意图；

图3示出了本实用新型的实施例三的接触式图像传感器的结构示意图；以及

图4示出了本实用新型的实施例四的接触式图像传感器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、框架；11、安装腔；2、光源结构；201、PCB板；202、光源；3、分光部；4、透光板；41、遮光结构；42、通道；5、感光件；6、基板；7、透镜结构；8、待扫描物；9、光束转换部；80、聚光部；81、散射板。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的实施例的接触式图像传感器主要适用于表面反光性好的物体，如光亮金属和玻璃等制品的表面检测以及精准印刷品检测。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，分光片的表面是经过特殊处理的，一般是采用二氧化硅和五氧化三钛交叉真空镀膜而成，二氧化硅可以有效地提高光线的透过率，五氧化三钛具有很高的折射率，因此，当利用这两种材料进行真空镀膜后，就会在玻璃表面形成一种五氧化三钛和二氧化硅同时存在的光学膜，这样，当光源发出的探测光束照射在分光片的表面时，一部分探测光束因照射在具有较高的折射率的五氧化三钛的表面而发生镜面反射，即图1中的反射光线od；另一部分探测光束因照射在具有折射率较小的二氧化硅的表面直接穿透分光片并照射到光源结构2对面的容纳腔的内壁面上，即图1中的透射光线oe。

实施例一

如图1所示，本实用新型的实施例一提供了一种接触式图像传感器。接触式图像传感器包括框架10、光源结构2、光束转换部9、分光部3和透镜结构7。其中，光源结构2设置在框架10上；光束转换部9设置在框架10上，光束转换部9位于光源结构2的一侧，光束转换部9用于将光源结构发出的光束转换为平行光束；分光部3设置在框架10上，分光部3和光源结构2分别位于光束转换部9的相对两侧，分光部3用于将平行光束分成反射光线和透射光线；透镜结构7用于汇聚光线，透镜结构7设置在框架10上，透镜结构7位于分光部3的一侧，且分光部3位于透镜结构7的光轴的延伸线上，并与透镜结构7的光轴之间具有夹角，以使反射光线垂直射入待扫描物8并经待扫描物8反射后垂直射入透镜结构7。

上述技术方案中，框架10用于支撑光源结构2、光束转换部9、分光部3和透镜结构7，提高了光束转换部9、分光部3、透镜结构7和光源结构2的使用可靠性，保证接触式图像传感器能够稳定运行；通过在分光部3和光源结构2之间设置光束转换部9，这样，可以将光源结构2发出的具有发散性的光束转换成平行光束，使得光线强度更强，平行光束照射至分光部3上，然后一部分的平行光束经分光部3反射后形成反射光线，并且分光部3的特定的设置方式，可以保证有较多的反射光线垂直射入待扫描物8，当反射光线射入待扫描物8的光滑表面时，反射光线会经待扫描物8反射垂直射入透镜结构7；当反射光线射入待扫描物8上的划痕或者凸起时，因划痕和凸起的表面相对于待扫描物的光滑表面有角度，所以垂直射入待扫描物8的光线经划痕或者凸起的表面反射后不会进入透镜，这样，这样就可以很好地对划痕或者凸起进行识别，因此，本实施例的接触式图像传感器通过设置光束转换部9，可以增加射入分光部3的平行光束，这样可以增加射入分光部3的光束的强度，从而使更多的反射光线垂直射入待扫描物8，这样可以提高识别待扫描物8上的划痕的准确度，从而确保成像质量更好。

具体地，本实用新型的实施例中，透射光线是平行光束的另一部分透过分光部3形成的。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，光源结构2和透镜结构7分别位于分光部3的两侧，且分光部3相对于透镜结构7的光轴倾斜设置。这样，经光源结构2发出的光束经分光部3可以垂直射入待扫描物8，并经反射后能垂直射入透镜结构7，方便后续准确成像。

优选地，本实用新型的实施例一中，分光部3为用于将光束分为折射光和反射光的分光片。

本实用新型的实施例一中，光束转换部9包括主体和多个齿形凸起；多个齿形凸起设置在主体的背离光源结构2的一侧，多个齿形凸起绕主体的中心间隔设置，齿形凸起沿主体的周向延伸以形成环形。

通过上述设置，光源结构2发出的光束从主体的背离齿形凸起的一侧射入，然后从齿形凸起射出，这样，具有发散性的光束经过折射后形成平行光束，从而增加射入分光部3的平行光束的强度，以使接触式图像传感器能够更加准确地识别待扫描物8上的划痕或者凸起。

优选地，本实用新型的实施例一中，光束转换部9为螺纹透镜，即菲涅尔透镜。当然，在替代实施例中，光束转换部9也可以为其它可以将具有发散性的光束转换为平行光束的透镜。

如图1所示，本实用新型的实施例一中，光束转换部9沿竖直方向布置，光源202的光轴与光束转换部9垂直设置。

通过上述设置，光源结构2的光轴可以与光束转换部9(螺纹透镜)的光轴平行，从而使螺纹透镜更好地将光源结构2发出的光束转换成平行光束。

优选地，本实用新型的实施例一中，分光片与螺纹透镜之间具有夹角，上述夹角优选为45°，这样平行光束以45°的入射角射入分光片，然后以45°的出射角反射，这样，反射光线可以沿竖直方向射入待扫描物8，即反射光线垂直射入待扫描物8，以便对待扫描物8进行更好地扫描。

当然，在附图未示出的替代实施例中，分光片与螺纹透镜之间的夹角的取值范围也可以在30°至60°之间，这样，光束转换部9的布置方向也随着夹角变化而变化，即光束转换部9不再沿竖直方向布置，并且光源结构2也会随光束转换部9的位置变化而变化，只要可以将反射光线垂直射入待扫描物8即可。

如图1所示，本实用新型的实施例一中，接触式图像传感器还包括设置在框架10上的透光板4，框架10的朝向待扫描物8的一侧设有安装腔11，透光板4用于将光源结构2、光束转换部9和分光部3封装在安装腔11内。

通过上述设置，透光板4可以避免灰尘或者水分附着在光源结构2处，从而可以提高扫描图像的画质。

具体地，本实用新型的实施例一中，经光束转换部9转换后的平行光束射入分光部3，并通过分光部3反射后形成反射光线od向垂直于透光板4的方向射出，并垂直照射在待扫描物8上。

优选地，本实用新型的实施例一中，透光板4可以采用玻璃或透明塑料制成。

如图1所示，本实用新型的实施例一中，光源结构2包括PCB板201和多个光源202。其中，PCB板201设置在框架10上；多个光源202呈线性布置在PCB板201上。

通过上述设置，可以使光源结构2发出多束光束，这样可以提高光源结构2发出光的亮度，以增加光源结构2的光强，从而使扫描的图像有足够的亮度，满足其使用要求。

优选地，本实用新型的实施例一中，光源202可以为LED芯片，其可以发出任何波段的光。

优选地，本实用新型的实施例一中，多个LED芯片沿着PCB板201的长度方向线性排列，并且多个LED芯片沿着PCB板201的宽度方向线性排列，这样，可以形成面光源，从而增加发出的光的强度。

如图1所示，本实用新型的实施例一中，透镜结构7沿竖直方向布置，接触式图像传感器还包括基板6和用于感应透镜结构7汇聚的反射光线的感光件5，感光件5设置于基板6的朝向透镜结构7的一侧。

通过上述设置，经透镜结构7汇聚后的探测光束可以直接照射在感光件5，从而将待扫描物8反射的光信号转变成电子信号。

实施例二

如图2所示，本实用新型的实施例二与实施例一的不同之处在于，本实用新型的实施例二的接触式图像传感器还包括遮光结构41。沿竖直方向，透光板4的至少一侧设有遮光结构41，且遮光结构41具有用于通过反射光线的通道42，通道42与透镜结构7对应设置。

通过上述设置，遮光结构41可以将透光板4的除需要通过反射光线的位置覆盖，可以避免光源结构2发出的部分发散光束照射到待扫描物8上，从而可以避免上述发散光束经待扫描物8漫反射后射入透镜结构7，进而可以防止多余的无用的杂光进入透镜结构7，这样，可以有效地提高接触式图像传感器的扫描精度。

需要说明的是，本实用新型的实施例二中，通道42与透镜结构7对应设置是指透镜结构7的光轴可以穿过通道42。具体地，通道42为贯穿遮光结构41的通孔。透镜结构7的光轴优选为与通孔的中心轴线重合。

优选地，本实用新型的实施例二中，遮光结构41为油墨涂层。这样，通过在透光板4的表面喷涂油墨，既可避免无用的杂光进入透镜结构7中。优选地，油墨涂层为黑色的油墨涂层。

当然，在附图未示出的替代实施例中，遮光结构41也可以遮光布，这样，直接将遮光布覆盖在透镜结构7的表面即可。

如图2所示，本实用新型的实施例二中，沿竖直方向，透光板4的相对两侧均设有遮光结构41。

通过上述设置，可以进一步降低透光板4的被遮盖部分的透光率，从而可以进一步提高接触式图像传感器的扫描精度。

本实用新型的实施例二中的接触式图像传感器的其它结构与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例三

如图3所示，本实用新型的实施例三与实施例一的不同之处在于，本实施例三的接触式图像传感器还包括聚光部80，聚光部80用于汇聚光源结构2发出的光束，沿光线的传播路径，光源202、聚光部80、光束转换部9和分光部3依次间隔设置。

上述技术方案中，在光源结构2和分光部3之间增加聚光部80，可以对光源结构2发出的发散性光束进行汇聚，以降低光束的发散性，从而可以提高光束的强度，并且可以提高光源结构2发出的光束的利用率，以提高接触式图像传感器的扫描精度。

优选地，本实用新型的实施例三中，聚光部80为圆形或半圆形或其它线性形状的凸透镜，其由透明材质材料制成，例如：玻璃、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等光学透明材料。

本实用新型的实施例三中的接触式图像传感器的其它结构与实施例一相同，此处不再赘述。

实施例四

本实用新型的实施例一所采用的光源结构2包括呈线性布置的多个光源202，因为两个相邻的光源202之间是有距离的，并且距离越大，在有限的空间内光源202的数量就越少，所以光源结构2的亮度也就越低，而且多个光源202间隔设置很容易使光源结构2明暗不均，从而导致扫描出来的图像存在明暗不均的现象。

为了解决上述光源结构2导致的成像明暗不均的问题，如图4所示，本实用新型的实施例四与实施例一的不同之处在于，接触式图像传感器还包括散射板81，散射板81用于散射光源结构2发出的光束，沿光线的传播路径，光源202、散射板81、光束转换部9和分光部3依次间隔设置。

上述技术方案中，在光源结构2与分光部3之间增加散射板81，光源结构2发出的光进入散射板81后，发生漫反射后射出散射板81，照射在分光部3上，从而使光源结构2发出的光更加均匀，从而消除因多个光源202之间具有一定的距离而使光源结构2产生亮度不均的问题，进而消除因阵列光源的波峰波谷而造成的明暗相间的条纹。

本实用新型的实施例四中的接触式图像传感器的其它结构与实施例一相同，此处不再赘述。

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：通过在分光部和光源结构之间设置光束转换部，这样，可以将光源结构发出的具有发散性的光束转换成平行光束，平行光束照射至分光部上，然后一部分的平行光束经分光部反射后形成反射光线，并且反射光线可以垂直射入待扫描物，当反射光线射入待扫描物的光滑表面时，反射光线会经待扫描物反射垂直射入透镜结构；当反射光线射入待扫描物上的划痕或者凸起时，因划痕和凸起的表面相对于待扫描物的光滑表面有角度，所以垂直射入待扫描物的光线经划痕或者凸起的表面反射后不会进入透镜，这样，这样就可以很好地对划痕或者凸起进行识别，因此，本实施例的接触式图像传感器通过设置光束转换部，可以增加射入分光部的平行光束，这样可以增加射入分光部的光束的强度，从而使更多的反射光线垂直射入待扫描物，这样可以提高识别待扫描物上的划痕的准确度。

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。

Claims (10)

1.一种接触式图像传感器，其特征在于，包括：

框架(10)；

光源结构(2)，设置在所述框架(10)上；

光束转换部(9)，设置在所述框架(10)上，所述光束转换部(9)位于所述光源结构(2)的一侧，所述光束转换部(9)用于将所述光源结构(2)发出的光束转换为平行光束；

分光部(3)，设置在所述框架(10)上，所述分光部(3)和所述光源结构(2)分别位于所述光束转换部(9)的相对两侧，所述分光部(3)用于将所述平行光束分成反射光线和透射光线；

透镜结构(7)，用于汇聚光线，所述透镜结构(7)设置在所述框架(10)上，所述透镜结构(7)位于所述分光部(3)的一侧，且所述分光部(3)位于所述透镜结构(7)的光轴的延伸线上，并与所述透镜结构(7)的光轴之间具有夹角，以使所述反射光线垂直射入待扫描物(8)并经所述待扫描物(8)反射后垂直射入所述透镜结构(7)。

2.根据权利要求1所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述光束转换部(9)包括：

主体；

多个齿形凸起，设置在所述主体的背离所述光源结构(2)的一侧，多个所述齿形凸起绕主体的中心间隔设置，所述齿形凸起沿所述主体的周向延伸以形成环形。

3.根据权利要求1所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述光束转换部(9)沿竖直方向布置，所述光源结构(2)的光轴与所述光束转换部(9)垂直设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述接触式图像传感器还包括设置在所述框架(10)上的透光板(4)，所述框架(10)的朝向所述待扫描物(8)的一侧设有安装腔(11)，所述透光板(4)用于将所述光源结构(2)、所述光束转换部(9)和分光部(3)封装在所述安装腔(11)内。

5.根据权利要求4所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述接触式图像传感器还包括遮光结构(41)，沿竖直方向，所述透光板(4)的至少一侧设有所述遮光结构(41)，且所述遮光结构(41)具有用于通过所述反射光线的通道(42)，所述通道(42)与所述透镜结构(7)对应设置。

6.根据权利要求5所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述遮光结构(41)为油墨涂层或者遮光布；或者，沿竖直方向，所述透光板(4)的相对两侧均设有所述遮光结构(41)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述接触式图像传感器还包括聚光部(80)，所述聚光部(80)用于汇聚所述光源结构(2)发出的光束，沿光线的传播路径，所述光源结构(2)、所述聚光部(80)、所述光束转换部(9)和所述分光部(3)依次间隔设置。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述光源结构(2)包括：

PCB板(201)，设置在所述框架(10)上；

多个光源(202)，呈线性布置在所述PCB板(201)上。

9.根据权利要求8所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述接触式图像传感器还包括散射板(81)，所述散射板(81)用于散射所述光源(202)发出的光束，沿光线的传播路径，所述光源(202)、所述散射板(81)、所述光束转换部(9)和所述分光部(3)依次间隔设置。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的接触式图像传感器，其特征在于，所述透镜结构(7)沿竖直方向布置，所述接触式图像传感器还包括基板(6)和用于感应所述透镜结构(7)汇聚的所述反射光线的感光件(5)，所述感光件(5)设置于所述基板(6)的朝向所述透镜结构(7)的一侧。

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