CN108681188A - 一种便携成像模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携成像模块，其可拆卸地连接到具有摄像头(31)和照明器(32)的便携式成像设备(3)，其特征在于：包括镜头(1)和镜体(2)，所述镜头(1)至少部分安装在所述镜体(2)的安装孔(21)中；所述镜头(1)包括透镜(11)、镜头封装(12)；所述镜头(1)正对安装于所述便携式成像设备(3)的摄像头(31)处；所述镜体(2)由透明或半透明的固体材料制成，其端部构造有反射端(22)，该反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域至少部分覆盖所述照明器(32)。通过结构的重新优化设计，使得成像模块小巧、轻便、方便、易用、成像质量高、放大倍率大。

Description

一种便携成像模块
技术领域
本发明属于成像领域，具体涉及一种便携成像模块。
背景技术
利用外置镜头可使得手机或其他便携设备的摄像头具备成像能力，可方便的应用于零件检测、医学检测、珠宝检测、矿物检测等领域。但是现有的外置镜头存在如下缺陷：
1、传统的手机外置镜头通常使用单镜头，镜头的数值孔径非常有限(NA<0.1)且成像质量较差，尤其是视场中的轴外点成像质量远远差于衍射极限，并且有较大的色差；
2、传统手机外置镜头通常放大倍率较小，在观察相对宏观的样品时有效，但对于微观样品(例如十微米级甚至微米级)无能为力；放大倍率小的原因是镜头的焦距较长，带来的问题是镜头体积较大，没有便携性；
3、由于成像***通常对照明有要求，为了实现满足要求的照明，传统手机外置镜头通常还单独增设LED照明功能，但是这一方面需要为镜头中的LED供电，带来续航的问题，另一方面额外添加照明和供电结构会显著增加镜头的体积，循环加重了第2条中的问题。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种便携成像模块，通过结构的重新优化设计，使得成像模块小巧、轻便、方便、易用、成像质量高、放大倍率大，特别适合作为手机等可移动电子成像设备的增强成像模块。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种便携成像模块，其可拆卸地连接到具有摄像头和照明器的便携式成像设备，包括镜头和镜体，所述镜头至少部分安装在所述镜体的安装孔中；
所述镜头包括透镜、镜头封装；所述镜头正对安装于所述便携式成像设备的摄像头处；
所述镜体由透明或半透明的固体材料制成，其端部构造有反射端，该反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的投影区域至少部分覆盖所述照明器。
优选地，所述反射端构造为倾斜于安装面的斜面或弧形面。
优选地，所述反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的投影区域为竖直条状。
优选地，所述反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的投影区域为倾斜的直条状。
优选地，所述镜体的两端分别构造有一个所述反射端，两个所述反射端分布于所述镜头的两侧，且至所述镜头的距离互不相同。
优选地，两个反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的两个倾斜的直条状的投影区域整体呈八字形。
优选地，所述反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的投影区域为弧形条状。
优选地，所述反射端投影到所述便携式成像设备的安装面上的投影区域为水平条状，其延长线经过所述镜头。
优选地，所述镜体包括可伸缩的两个部分，所述镜头和所述反射端分别位于该两个部分上。
优选地，所述镜体在至少包括所述反射端的区域设置有增强镜面反射层或增强漫反射层，且其他区域中的至少部分设置有增强镜面反射层或增强漫反射层。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明无需设置自身独立光源，通过构造镜体的导光腔体，特别是导光反射端，将便携式成像设备所带的光源经反射、折射和散射，在镜头附件形成照明光，从而既满足了照明需求，又缩小了成像模块的体积，实现了便携性。
2、成像模块的体积缩小后，镜头的焦距较小，放大倍率更大，可用于微距成像。
3、通过镜体和反射端多种形状的构造，以满足不同型号和规格的便携式成像设备的镜头和照明器对距离和位置的适应性需求，提高其通用性和适应性；同时使得每次照明器能够输入最多的第一照明光进入镜体，输出最多的第二照明光，从而提高成像质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是沿图1中的A-A线的截面剖视图；
图3是本发明与便携式成像设备的配合示意图；
图4是沿图3中的B-B线的截面剖视图；
图5是本发明的镜体起光导作用的示意图；
图6是本发明的镜体形状的一个实施例；
图7是图6实施例的调节示意图；
图8是本发明的镜体形状的另一个实施例；
图9是本发明的镜体形状的另一个实施例；
图10是本发明的镜体形状的另一个实施例；
图11是本发明的镜体形状的另一个实施例；
图12是本发明的反射端的三种不同形式。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
如图1-12所示，本发明提供一种便携成像模块，其可拆卸地连接到便携式成像设备3，该便携式成像设备3例如是手机、平板等，其具有摄像头31和照明器32，照明器32例如是闪光灯、补光灯等。该便携成像模块包括镜头1和镜体2，所述镜头1至少部分安装在所述镜体2的安装孔21(通孔、沉孔、螺纹孔或其他异型孔)中。
如图1-4所示，所述镜头1包括透镜11、镜头封装12。镜头1中的透镜11由球面透镜或非球面透镜组成，可以是单片透镜也可以是多片组成透镜组。优选的，镜头1中包含非球面透镜，且由多片透镜组成透镜组。所述镜头封装12为镜头1提供机械封装结构。所述镜头1正对安装于所述便携式成像设备3的摄像头31处。如图4所示，本发明的便携成像模块在安装面处贴合便携式成像设备3的背面。
如图3-5所示，所述镜体2由透明或半透明的固体材料制成，其右端部构造有反射端22，该反射端22投影到所述便携式成像设备3的安装面上的投影区域至少部分覆盖所述照明器32。镜体2同时起到机械结构和光导的作用。镜体2的光导功能是指将便携式成像设备3上的照明器32(例如闪光灯)发出的光导入到镜头1要成像的物体上。
所述反射端22构造为倾斜于安装面的斜面(如图12a-b)或弧形面(如图12c)。所述反射端22优选为斜面，且与安装面的夹角为45°。
本发明对反射端构造了多种实施方式，一种实施例是，所述反射端22投影到所述便携式成像设备3的安装面上的投影区域为竖直条状，如图1-5所示。
使用时，将本发明紧贴便携式成像设备3的机身，并让本发明的镜头1与便携式成像设备3的镜头31对齐，同时让本发明的反射端斜面覆盖照明器32。如图5所示，照明器32发出的第一照明光33透过镜体2被反射端22反射。由于镜体2用透明或半透明材料制成，其内部相当于是一个腔体，光可以在其内部传播，并在其边界上发生反射、折射和散射，最终在本发明的镜头1的附近形成第二照明光34。
由于不同型号和规格的便携式成像设备3的镜头31和照明器32的和距离和位置不同，本发明的反射端22的位置可以做适当调整以适应。调整时以镜头1为轴旋转镜体2，使反射端22对齐移动电子设备3的照明器32即可。
同时为了提高适配性，镜体2的形状可做调整，使得镜头1与反射端22上不同位置的距离的变化量更大。作为发射端的另一种实施例，如图6-7所示，所述反射端22投影到所述便携式成像设备3的安装面上的投影区域为倾斜的直条状，可增大反射端22的长度。这样，通过选择镜体2，可以在摄像头31与照明器32的最小距离和最大距离范围内进行调节，以适应不同的便携式成像设备3，使得反射端22与照明器32对齐，提高其通用性和适应性；同时使得每次照明器32能够输入最多的第一照明光33进入镜体2，输出最多的第二照明光34，从而提高成像质量。
如图8所示，作为发射端的另一种实施例，所述镜体2的两端分别构造有一个所述反射端22，两个所述反射端221和222分布于所述镜头1的两侧，且至所述镜头1的距离互不相同。与图7的结构同理，每个端部的反射端都获得一个调节范围，同时通过反射端至镜头距离的设置，使得两个调节范围呈梯度分布或连续分布，获得了更大的调节范围，进一步提高了通用性、适应性和成像质量。
图8中两个反射端投影区域的倾斜直条状优选为互相平行，若逆时针旋转，从左边的反射端221的最小距离过渡到最大距离，继续连续过渡到右边的反射端222的最小距离(大于或等于左边的反射端221的最大距离)到最大距离，构成了四个档位。与此不同的是，如图9所示，作为发射端的另一种实施例，两个反射端投影到所述便携式成像设备3的安装面上的两个倾斜的直条状的投影区域整体呈八字形，从而丰富了档位的设置情况，进一步提高了通用性、适应性和成像质量。
如图10所示，作为发射端的另一种实施例，所述反射端22投影到所述便携式成像设备3的安装面上的投影区域为弧形条状。其从镜体2的右端弧形弯曲延续到中部，档位为连续不间断的可调形式，覆盖了镜头1的尽可能多的受光区。
如图11所示，作为发射端的另一种实施例，所述反射端22投影到所述便携式成像设备3的安装面上的投影区域为水平条状，其延长线经过所述镜头1。水平条状的远端和近端分别对应最大距离和最小距离，而且其45度斜面使得更多的反射光直接导向镜头区域，进一步提高了通用性、适应性和成像质量。
所述镜体2包括可伸缩的两个部分，所述镜头1和所述反射端22分别位于该两个部分上。该伸缩结构可以单独使用，用于适应不同的便携式成像设备；也可以与前述反射端22的多种形状配合使用。
所述镜体2在至少包括所述反射端22的区域设置有增强镜面反射层或增强漫反射层，且其他区域中的至少部分设置有增强镜面反射层或增强漫反射层，增强层形式例如反射膜、反射条、反射贴，可以增强第二照明光34的强度，从而提高成像质量。
本发明无需设置自身独立光源，通过构造镜体的导光腔体，特别是导光反射端，将便携式成像设备所带的光源经反射、折射和散射，在镜头附件形成照明光，从而既满足了照明需求，又缩小了成像模块的体积，实现了便携性。成像模块的体积缩小后，镜头的焦距较小，放大倍率更大，可用于微距成像。通过镜体和反射端多种形状的构造，以满足不同型号和规格的便携式成像设备的镜头和照明器对距离和位置的适应性需求，提高其通用性和适应性；同时使得每次照明器能够输入最多的第一照明光进入镜体，输出最多的第二照明光，从而提高成像质量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携成像模块，其可拆卸地连接到具有摄像头(31)和照明器(32)的便携式成像设备(3)，其特征在于：包括镜头(1)和镜体(2)，所述镜头(1)至少部分安装在所述镜体(2)的安装孔(21)中；
所述镜头(1)包括透镜(11)、镜头封装(12)；所述镜头(1)正对安装于所述便携式成像设备(3)的摄像头(31)处；
所述镜体(2)由透明或半透明的固体材料制成，其端部构造有反射端(22)，该反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域至少部分覆盖所述照明器(32)。
2.如权利要求1所述的便携成像模块，其特征在于：所述反射端(22)构造为倾斜于安装面的斜面或弧形面。
3.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域为竖直条状。
4.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域为倾斜的直条状。
5.如权利要求4所述的便携成像模块，其特征在于：所述镜体(2)的两端分别构造有一个所述反射端(22)，两个所述反射端(22)分布于所述镜头(1)的两侧，且至所述镜头(1)的距离互不相同。
6.如权利要求5所述的便携成像模块，其特征在于：两个反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的两个倾斜的直条状的投影区域整体呈八字形。
7.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域为弧形条状。
8.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述反射端(22)投影到所述便携式成像设备(3)的安装面上的投影区域为水平条状，其延长线经过所述镜头(1)。
9.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述镜体(2)包括可伸缩的两个部分，所述镜头(1)和所述反射端(22)分别位于该两个部分上。
10.如权利要求1-2任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述镜体(2)在至少包括所述反射端(22)的区域设置有增强镜面反射层或增强漫反射层，且其他区域中的至少部分设置有增强镜面反射层或增强漫反射层。
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