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CN104956658A - 影像拍摄装置 - Google Patents

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CN104956658A CN201480006691.4A CN201480006691A CN104956658A CN 104956658 A CN104956658 A CN 104956658A CN 201480006691 A CN201480006691 A CN 201480006691A CN 104956658 A CN104956658 A CN 104956658A
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Abstract

本发明涉及一种影像拍摄装置，其包括图像传感器；冷却装置，设置在图像传感器的一侧，用于对图像传感器进行冷却；以及移动装置，设置在冷却装置的一侧，用于使图像传感器及冷却装置移动。

Description

影像拍摄装置
技术领域
本发明涉及一种影像拍摄装置，更详细地说，涉及一种能够达到高分辨率且能够降低图像传感器的噪声的影像拍摄装置。
背景技术
一般来说，影像拍摄装置是对被摄体进行拍摄的装置。影像拍摄装置可应用于各种检查装置、影像装置、通信装置等。例如，影像拍摄装置可应用于显示器检查装置、半导体检查装置、印刷电路板检查装置、太阳能面板检查装置等。影像拍摄装置对检查对象物进行拍摄，检查装置通过读取被拍摄的图像来对检查对象物的不良与否进行检查。
本发明的背景技术被揭露在韩国公开专利公报第2006-0045565号(2006年5月17日公开，发明名称为“影像拍摄装置模块的透镜筒组装装置及利用该组装装置的组装方法”)。
发明内容
发明所要解决的问题
现有的影像拍摄装置在图像传感器固定的状态下对被摄体进行拍摄，因此难以得到影像拍摄装置的图像传感器所具有的分辨率以上的图像。此外，随着图像传感器发热，会产生噪声，因此，在要求低噪声的产品的情况下，可能存在图像质量恶化的问题。因此，需要改善该问题。
本发明是为了改善如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于提供一种影像拍摄装置，该影像拍摄装置能够拍摄图像传感器所具有的分辨率以上的图像，并且能够降低图像传感器的噪声。
用于解决问题的手段
根据本发明的一方面的影像拍摄装置，其包括：图像传感器；冷却装置，设置在所述图像传感器的一侧，用于对所述图像传感器进行冷却；以及移动装置，设置在所述冷却装置的一侧，用于使所述图像传感器及所述冷却装置移动。
在本发明中，所述冷却装置是包括冷却部和发热部的热电模块，所述冷却部设置在所述图像传感器的一侧。
在本发明中，所述冷却部与所述图像传感器相接触来对所述图像传感器进行冷却。
在本发明中，还包括散热部，该散热部设置在所述发热部的一侧，用于对所述发热部进行冷却。
在本发明中，所述散热部是热导管。
在本发明中，所述移动装置包括：联接器，设置在所述热电模块的一侧；以及驱动部，与所述联接器相结合，用于使所述联接器移动。
在本发明中，所述驱动部使所述图像传感器以1/n像素为单位移动，其中，n是将一个像素的长度设为1时图像传感器为了移动一个像素长度所需要的移动次数。
根据本发明的另一方面的影像拍摄装置，其包括：第一外壳；图像传感器，容置于所述第一外壳的内部；冷却装置，设置在所述图像传感器的一侧，用于对所述图像传感器进行冷却；第二外壳，与所述第一外壳相接触；以及移动装置，设置在所述第二外壳的内部，与所述第一外壳相连接来使所述第一外壳移动。
在本发明中，所述冷却装置是包括冷却部和发热部的热电模块，所述冷却部设置在所述图像传感器的一侧。
在本发明中，所述冷却部与所述图像传感器相接触来对所述图像传感器进行冷却；所述发热部与所述第一外壳相接触。
在本发明中，还包括散热部，该散热部设置在所述第二外壳，用于对所述发热部进行冷却。
在本发明中，所述散热部是热导管。
在本发明中，所述移动装置包括：联接器，与所述第一外壳相连接；以及驱动部，设置在所述第二外壳的内部，与所述联接器相结合来使所述联接器移动。
在本发明中，所述驱动部使所述图像传感器以1/n像素为单位移动，其中，n是将一个像素的长度设为1时图像传感器为了移动一个像素长度所需要的移动次数。
在本发明中，还包括散热片，该散热片与所述第二外壳相接触，用于对所述第二外壳进行冷却。
发明的效果
根据本发明，能够一边使像素阵列移动一边拍摄图像，并且能够对图像传感器进行冷却，因此，具有能够实现高分辨率且能够降低图像传感器的噪声的效果。
附图说明
图1是示出了本发明一实施例的影像拍摄装置的剖面图。
图2是示出了图1的影像拍摄装置的被摄体图像和像素阵列的结构图。
图3是示出了图1的影像拍摄装置的拍摄方法的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的影像拍摄装置的一实施例。在对影像拍摄装置进行说明的过程中，为了叙述方便及清晰起见，可能会夸大图示线条的厚度或结构要素的尺寸等。此外，后述的术语是在考虑本发明中的功能的基础上定义的，可根据使用者或操作者的习惯或意图而不同。因此，应当以本说明书整体内容为基础来定义这些用语。
图1是示出了本发明一实施例的影像拍摄装置的剖面图。
参照图1，本发明一实施例的影像拍摄装置包括图像传感器120、冷却装置130以及移动装置150。
图像传感器120被安装在印刷电路板上(未图示)。此时，图像传感器120能够以附着在印刷电路板的一表面的形态安装。此外，在印刷电路板上形成有开口部的情况下，图像传感器120能够以安置于开口部的周缘部的形态安装。如此，图像传感器120能够以各种形态安装在印刷电路板上。
图像传感器120的电路布线和印刷电路板的电路布线彼此相连接。印刷电路板连接到影像拍摄装置的控制部(未图示)。被图像传感器120所拍摄的图像信息会经由印刷电路板被传送到控制部。
冷却装置130被设置在图像传感器120的一侧(以图1为基准时下侧)来冷却图像传感器120。只要冷却装置130能够冷却图像传感器120，冷却装置130能够以各种形式被应用。以下，列举各种形式中的一个实施例来说明冷却装置130。
冷却装置130可以是如珀耳帖(Peltier)元件那样的热电模块(Thermoelectric Module)，其包括冷却部131以及发热部133。当将直流(direct current，DC)电压施加到热电模块的不同的两个元件的两端时，根据电流的方向，热电模块的一侧被冷却，而热电模块的另一侧产生热。因此，在使用热电模块的情况下，具有能够选择性地仅冷却需要的部位的优点。在本实施例中，将热电模块的一侧(以图1为基准时上侧)定义为冷却部131，将热电模块的另一侧(以图1为基准时下侧)定义为发热部133。
热电模块的冷却部131被设置在图像传感器120的一侧，从而在图像传感器120产生热时冷却图像传感器120。冷却部131可直接与图像传感器120相接触或隔着导热介质来间接地与图像传感器120相接触。在此，导热介质可以是具有良好的导热特性的金属或合金，也可以是如润滑油(grease)那样的导热流体。如上所述，“冷却部131与图像传感器120相接触”的含义包含直接接触和间接接触。
由于图像传感器120通过冷却装置130被冷却，因此可降低图像传感器120中的暗电流噪声(Dark Current Noise)。暗电流噪声是即使没有光进入图像传感器120也随着图像传感器120的发热而产生的热电子引起的信号值。暗电流噪声会减少图像传感器120的动态范围(DynamicRange)，因此会使影像拍摄装置的性能降低。动态范围表示图像中最亮的区域与最暗的区域的比例，是表示在一个图像中能够包含暗区和亮区的性能的指数。
图像传感器120以及冷却装置130被设置在第一外壳110的内部。在第一外壳110的内部形成有容置空间113，以在其中容置图像传感器120和冷却装置130。在此，冷却装置130的冷却部131被设置为与图像传感器120相接触。
此外，冷却装置130的发热部133可直接与第一外壳110的底部相接触或隔着导热介质来间接性地与第一外壳110的底部接触。“发热部133与第一外壳110相接触”意味着包含直接接触和间接接触。
第一外壳110可由导热材料制成，以便发散发热部133的热能。此时，可以是第一外壳110的整体由导热材料制成，也可以是只有第一外壳110的一部分由导热材料制成。如此，因为第一外壳110由导热材料制成，因此能够增大发热部133的散热面积。并且，随着发热部133的散热性能的提高，冷却部131的冷却性能也得到提高。进一步，因为图像传感器120所产生的热传递到冷却部131后再经由发热部133排出，因此发热部133的散热性能的提高不仅使冷却部131的冷却性能得到提高，也提高了对图像传感器120的冷却效率。
在第一外壳110固定设置有玻璃板115，以接收入射光。玻璃板115防止外部的异物流入第一外壳110的内部空间，因此，可防止图像传感器120被异物污染。
移动装置150被设置在冷却装置130的一侧(以图1为基准时下侧)。移动装置150用于使图像传感器120和冷却装置130移动。在本实施例中，移动装置150通过使第一外壳110移动来使安装在第一外壳110的内部的图像传感器120和冷却装置130移动。移动装置150包括联接器(coupler)151和驱动部153。
联接器151是用以使驱动部153的驱动力传递到冷却装置130和图像传感器120的媒介物。联接器151连接在第一外壳110的一侧。此时，联接器151的一表面和第一外壳110的一表面可通过粘接剂或紧固件而相结合。
驱动部153与联接器151相结合，并通过驱动力来使联接器151移动。此时，驱动部153使第一外壳110以1/n像素为单位移动，从而能够使图像传感器120以1/n像素为单位进行非常细微的移动。由此，图像传感器120一边沿着X轴和Y轴方向以1/n像素间隔进行移动，一边拍摄图像，并可通过软件将如此拍摄的多个图像组合后输出一个最终的图像。
在此，n是将一个像素的长度设为1时图像传感器120为了移动一个像素长度所需要的移动次数。例如，如图3所示，驱动部153能够使图像传感器120以0.5像素为单位进行移动。图像传感器120一边移动一边拍摄图像，控制部对图像进行组合并将组合的图像进行输出，因此，可提高输出的最终图像的分辨率。对此，将在后面进行详细的说明。
驱动部153使联接器151沿着两个轴方向移动。例如，驱动部153可使联接器151沿着X轴和Y轴方向移动。因此，图像传感器120可沿着X轴和Y轴方向以1/n像素为单位进行移动。
驱动部153可包括与联接器151相连接的多个压电元件(PiezoelectricElement)。当电压施加到压电元件时，压电元件变形，随之，联接器151及图像传感器120移动。
驱动部153可具有四个面板被层叠而一个面板借助压电元件来移动的结构。只要驱动部153能够使图像传感器120移动，驱动部153可形成为任何结构。这样的驱动部153是使图像传感器120极其细微地移动的纳米平台(Nano-stage)。
在本实施例中，影像拍摄装置还包括散热部160，该散热部160与冷却装置130的发热部133相连接来冷却发热部133。散热部160可直接与发热部133相接触或隔着导热介质间接地与发热部133相接触。散热部160可以是热导管，在该热导管的管主体(未图示)内部流动有导热流体。热导管随着导热流体的流动而进行热交换，因此能够快速地散发发热部133的热能。如此，当发热部133和对该发热部133进行冷却的冷却单元之间的距离较远或中间有阻碍物时，若利用热导管，则能够在将发热部133和冷却单元之间的温度差维持在最小限度的状态下将内部的热量排出到外部。因此，随着发热部133的散热性能的提高，冷却部131的冷却性能也得到提高，进一步，随着冷却部131的冷却性能的提高，图像传感器120的冷却效率也得到提高。
散热部160可设置在第二外壳140。散热部160能够以“—”字型、字型等各种形态形成于第二外壳140。
第二外壳140与第一外壳110的一表面相接触。第二外壳140的一表面可形成为平滑，以使第一外壳110的一表面顺畅地滑动。在第二外壳140的一表面可具有润滑剂(grease)，以便第一外壳110顺畅地滑动且提高热交换效率。
移动装置150设置在第二外壳140的内部空间143内。此时，在第二外壳140形成有开口部145，以使联接器151插入到该开口部145。开口部145大于联接器151，以使联接器151能够借助驱动部153来移动。
第二外壳140由导热材料制成，以便将散热部160的热能排出到外部。此时，可以是第二外壳140的整体由导热材料制成，也可以是只有第二外壳140的局部由导热材料制成。由此，因为发热部133经由第一外壳110与第二外壳140相连接，因此，通过第二外壳140，发热部133的散热面积进一步增加。由此，图像传感器120的冷却效能也进一步改善。
在本实施例中，影像拍摄装置可进一步包括散热片(heat sink)170，该散热片170与第二外壳140相接触来冷却第二外壳140。散热片170包括与第二外壳140相接触的热交换翅片171以及使空气流动到热交换翅片171的风扇173。通过热交换翅片171，使散热面积增大，并且通过风扇173形成强制对流，因此，可实现更有效的散热。热交换翅片171可形成为各种形状。如此，由于散热片170可提高第二外壳140的散热性能，因此可进一步提高图像传感器120的冷却性能。
以下，对具有如上所述的结构的本发明实施例的影像拍摄装置的操作进行说明。在下面的叙述中，以图像传感器按照0.5像素单位移动的情况为例进行说明。
图2是示出了图1的影像拍摄装置的被摄体图像和像素阵列的结构图，图3是示出了图1的影像拍摄装置的拍摄方法的结构图。
参照图2及图3，被摄体图像10投影到像素阵列20。移动装置150使得影像拍摄装置能够一边移动像素阵列20一边拍摄图像。对此，将在后面进行详细说明。
随着移动装置150被驱动，图像传感器120沿着X轴方向(以图3为基准时右侧方向)移动0.5个像素。在这个位置，图像传感器120拍摄被摄体图像(如图3中的用A表示的图像(最上方的图像))。被拍摄的第一输出图像30被存储在存储器(未图示)中。
随着移动装置150被驱动，图像传感器120沿着对角线方向移动。此时，图像传感器120沿着X轴方向移动0.5个像素并沿着Y轴方向移动0.5个像素，其结果，实现对角线方向(以图3为基准时左下侧方向)的移动。在这个位置，图像传感器120拍摄被摄体图像(如图3中的用B表示的图像(从上数第二个图像))。被拍摄的第二输出图像31被存储在存储器中。
随着移动装置150被驱动，图像传感器120沿着X轴方向(以图3为基准时右侧方向)移动0.5个像素。在这个位置，图像传感器120拍摄被摄体图像(如图3中的用C表示的图像(从上数第三个图像))。被拍摄的第三输出图像32被存储在存储器中。
随着移动装置150被驱动，图像传感器120沿着对角线方向移动。此时，图像传感器120沿着X轴方向移动0.5个像素并沿着Y轴方向移动0.5个像素，其结果，实现对角线方向(以图3为基准时左上侧方向)的移动。在这个位置，图像传感器120拍摄被摄体图像(如图3中的用D表示的图像(从上数第四个图像))。被拍摄的第四输出图像33被存储在存储器中。
控制部对第一输出图像到第四输出图像30、31、32、33进行组合来输出最终图像40。最终图像40是四个输出图像30、31、32、33组合在一起的最终图像，其与仅由一个输出图像构成的最终图像50相比，分辨率得到提高。因此，可提高影像拍摄装置的分辨率。
另一方面，当影像拍摄装置拍摄图像时，图像传感器120可能会产生热。此时，冷却部131对图像传感器120进行冷却，因此，能够使图像传感器120放射热离子的现象最小化。由此，能够抑制图像传感器120产生暗电流噪声，因此能够提高影像拍摄装置的分辨率。
由于发热部133直接或间接地连接到第一外壳110以及第二外壳140，因此增加了发热部133的散热面积。此外，发热部133可经由散热部160散热。如此，第一外壳110、第二外壳140以及散热部160提高发热部133的散热性能，因此冷却装置130的冷却部131的性能也得到提高。结果，第一外壳110、第二外壳140以及散热部160使得图像传感器120的冷却性能也得到提高，因此，能够使图像传感器120放射热离子的现象最小化。
如上所述，影像拍摄装置一边使像素阵列20移动一边拍摄图像，并且对图像传感器120进行冷却，因此，通过像素阵列20的移动和图像传感器120的冷却，能够提高影像拍摄装置的分辨率。
在本发明中，参考附图中图示的实施例来进行了说明，但是其仅仅是例示性的，本领域中具有通常的知识的技术人员应当理解由此能够得到各种变形以及等同的其他实施例。
因此，本发明的保护范围应当由权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种影像拍摄装置，其特征在于，包括：
图像传感器；
冷却装置，设置在所述图像传感器的一侧，用于对所述图像传感器进行冷却；以及
移动装置，设置在所述冷却装置的一侧，用于使所述图像传感器及所述冷却装置移动。
2.根据权利要求1所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述冷却装置是包括冷却部和发热部的热电模块，所述冷却部设置在所述图像传感器的一侧。
3.根据权利要求2所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述冷却部与所述图像传感器相接触来对所述图像传感器进行冷却。
4.根据权利要求2所述的影像拍摄装置，其特征在于，
还包括散热部，该散热部设置在所述发热部的一侧，用于对所述发热部进行冷却。
5.根据权利要求4所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述散热部是热导管。
6.根据权利要求2所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述移动装置包括：
联接器，设置在所述热电模块的一侧；以及
驱动部，与所述联接器相结合，用于使所述联接器移动。
7.根据权利要求6所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述驱动部使所述图像传感器以1/n像素为单位移动，其中，n是将一个像素的长度设为1时图像传感器为了移动一个像素长度所需要的移动次数。
8.一种影像拍摄装置，其特征在于，包括：
第一外壳；
图像传感器，容置于所述第一外壳的内部；
冷却装置，设置在所述图像传感器的一侧，用于对所述图像传感器进行冷却；
第二外壳，与所述第一外壳相接触；以及
移动装置，设置在所述第二外壳的内部，与所述第一外壳相连接来使所述第一外壳移动。
9.根据权利要求8所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述冷却装置是包括冷却部和发热部的热电模块，所述冷却部设置在所述图像传感器的一侧。
10.根据权利要求9所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述冷却部与所述图像传感器相接触来对所述图像传感器进行冷却；
所述发热部与所述第一外壳相接触。
11.根据权利要求10所述的影像拍摄装置，其特征在于，
还包括散热部，该散热部设置在所述第二外壳，用于对所述发热部进行冷却。
12.根据权利要求11所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述散热部是热导管。
13.根据权利要求8所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述移动装置包括：
联接器，与所述第一外壳相连接；以及
驱动部，设置在所述第二外壳的内部，与所述联接器相结合来使所述联接器移动。
14.根据权利要求13所述的影像拍摄装置，其特征在于，
所述驱动部使所述图像传感器以1/n像素为单位移动，其中，n是将一个像素的长度设为1时图像传感器为了移动一个像素长度所需要的移动次数。
15.根据权利要求8所述的影像拍摄装置，其特征在于，
还包括散热片，该散热片与所述第二外壳相接触，用于对所述第二外壳进行冷却。
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