CN101194206A - 无线通信系统电子设备用的闪光装置及操作电子设备用的闪光装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子设备用的闪光装置，其中包括：用于产生闪光的光源(6)；用于将来自光源(6)的光准直为平行光束(1)的反射镜(5)；以及设于平行光束(1)中、可彼此相对移动以改变光束(1)的覆盖角度的两块透镜板(3a、3b)，其中各透镜板(3a，3b)都包括多个透镜(4)，且其中透镜板(3a、3b)可在平行于光束(1)的方向移动。本发明还涉及一种操作电子设备用的闪光装置的方法。

Description

无线通信系统电子设备用的闪光装置及操作电子设备用的闪光装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信系统电子设备的闪光装置(flashdevice)。具体而言，本发明涉及提供用于相机的闪光装置的问题，该相机适用于无线通信系统用的电子设备的需求。
背景技术
目前，用于无线通信系统的大部分电子设备，诸如移动电话、寻呼机、个人数字助理、电子记事簿等都装有数码相机。对于这种数码相机而言，当用户喜欢在柔光状态(例如户内环境、饭店等)下照相时，良好的闪光是必要的。在使用光学变焦镜头的情况下，就出现了一些特殊的要求。第一个问题是，光学变焦透镜通常需要比固定焦距镜头更多的光。这是由于较高的f数(较小光圈)，但也是因为允许用户以较远的物距进行远摄的所述变焦放大倍率而导致的。第二个问题是，对于光学变焦透镜而言，闪光必须要具有足够的覆盖，以在把变焦透镜设定为广角位置时，照亮整个场景。如果闪光缺少用于调节覆盖角度的部件，那么在所述变焦被设定到远摄位置时就会浪费很多光。
上述问题解决方案的第一步是用氙闪光灯替代发光二极管(LED)，因为氙闪光的效率要远比LED闪光高。第二步是提供可调节的变焦闪光头(zoom flash head)，它带有可移动透镜和/或可移动反射镜。在文献US 6 782 197 B2中公开了带可移动透镜的闪光头的示例。该文献提出了包括反射镜、光源和菲涅耳透镜的闪光头。因此，菲涅耳透镜和反射镜之间的距离是可变化的，以改变闪光的照射角度。
该文献中提出的闪光头的缺点在于，因菲涅耳透镜需要移动，该闪光头的尺寸不够小而无法在电子设备内实现。
在文献EP 0 757 280 A2中公开了具有更紧凑尺寸的闪光头。该文献公开了带可调节波状透镜(wave-lens)装置的闪光头，它包括第一和第二波状透镜元件，并且公开了在垂直于光束的方向上相对于一个波状透镜元件移位另一个波状透镜元件的装置，用以调节光束的场景覆盖角度。
本说明的图1表示当前技术水平的该闪光头。其中，两个波状透镜元件2设于平行光束1中，用以改变光束的场景覆盖角度。假设光束1的方向是沿着x轴的，那么波状透镜元件可在垂直于光束1的方向移动，即可在y轴方向和z轴方向移动。从图1中可看出，波状透镜元件的缺点在于，光束1在通过波状透镜元件2之后是不均匀分布的。因此，光的分布在目标处是不均匀的，引向场景周围部分的光要比引向中心的多。
图2a至2c表示用于调节光束1的场景覆盖角度的波状透镜元件2的不同位置。图2a表示波状透镜元件2的第一位置。此处，可得到光束的最大角度α1。在如图2b中所示的第二位置，就通过波状透镜元件2的移位而实现光束1的最小角度α2。当前技术水平的闪光头具有如下缺点，由于波状透镜元件2的波浪形状，只有两个位置是合理的。从图2c中可以看出，如果波状透镜元件2位于不同于此两位置(如图2a和2b所示)的中间位置，则结果得到的光束是非对称的，因此是无用的。
发明内容
当前技术水平的电子设备用闪光装置一般存在的问题是，由于不够紧凑而不能装入电子设备内。还有，公知的电子设备不能均匀地扩展光束，并且不能使光照角度连续变化。
因此，本发明的目的在于提供一种用于无线通信系统电子设备的闪光装置以及操作这种闪光装置的方法，以使均匀扩展且对称的光束可调节到不同的场景覆盖角度。
上述目的可由根据权利要求1的、用于无线通信系统电子设备的闪光装置来实现。
根据本发明的电子设备包括电子设备用的闪光装置，其中包括：用于产生闪光的光源；用于将来自光源的光准直为平行光束的反射镜；以及设于平行光束中的两块透镜板，它们可彼此相对移动，用以改变光束的覆盖角度，其特征在于，各透镜板都包括多个透镜，并且可在平行于光束的方向移动。
上述目的可进一步通过根据权利要求14的、用于操作无线通信系统电子设备用的闪光装置的方法来实现。
根据本发明的该方法包括如下步骤：由光源产生闪光；借助反射镜将来自光源的光准直为平行光束；以及通过在平行光束中定位两块透镜板而改变光束的覆盖角度，所述透镜板可彼此相对移动，其特征在于，提供包括多个透镜的透镜板，并且在平行于光束的方向上移动该透镜板。
在本申请和本发明的上下文中，术语“用于无线通信系统的电子设备”包括任何种类的便携式无线通信设备。术语“便携式无线通信设备”包括所有诸如移动电话，移动蜂窝电话，寻呼机，个人数字助理，通信装置，即电子记事簿，灵巧电话机等设备。术语“无线通信系统”涉及允许无线信息传输的任何类型的通信或远程通信系统。
需要强调的是，在用于此说明书时，术语“包括/包含”用来规定所述的特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除另一个或多个其它的特征、整体、步骤、部件或其组合的存在和附加。
透镜最好为球面(spherical)或非球面(aspherical)的透镜。
另外，透镜最好为正透镜。
有利的方式是，第一透镜板位于第二透镜板和反射镜之间。
另一有利的方式是，第一板的透镜是平凸透镜(planar-convexlens)，第二板的透镜是凸平透镜(convex-planar lens)。
在一优选实施例中，第一板的透镜的凸面对着第二板的透镜的凸面。
反射镜最好为具有抛物面形状。
另外，光源最好为氙闪光灯。
有利的方式是，移位机构在平行于光束的方向移动透镜板。
另一有利的方式是，第一透镜板和第二透镜板由弹簧相互拉紧。
在一优选实施例中，借助扩张部件克服弹簧力来增加第一透镜板和第二透镜板之间的距离。
有利的方式是，各透镜板都包含至少一个突出部。
突出部最好沿着至少一条导轨移动来引导透镜板移动。
附图说明
在以下面的描述中，将结合附图来对本发明的优选实施例作更详细的介绍，其中
图1表示当前技术水平的闪光装置，
图2a至2c表示当前技术水平的闪光装置的不同位置，
图3a是本发明的透镜板的正视图，
图3b是本发明的透镜板的侧视图，
图4a和4b表示作为本发明基础的光学原理，
图5a和5b表示本发明的透镜板的不同位置，
图6a和6b是本发明的闪光装置的原理图，以及
图7a至7c表示移位机构，它用于将本发明的闪光装置的透镜板移位。
具体实施方式
本发明涉及一种闪光装置，该装置用于无线通信系统的电子设备。该电子设备能够在无线通信系统(诸如UMTS、GSM或任何其它可用的无线远程通信系统)中传送和接收信息。需要注意，实际的电子设备包括运行于各自无线通信系统的所有必需的部件和单元。为了清楚起见，本描述只涉及理解本发明所需的功能。
图3a表示本发明的透镜板3的正视图。透镜板3包含多个透镜4，装配成透镜阵列，从而提供了平坦的透镜板。透镜4是球面的或非球面的透镜。具体而言，透镜4为正透镜。透镜4具有棋盘状、蜂巢状或可将多个透镜加到一起而在透镜4之间不留任何空间并由此提供连续透镜阵列3的任何其它形状。图3b是本发明的第一透镜板3a和第二透镜板3b的侧视图。透镜板3a、3b都包括多块单一透镜4。这里，第一透镜板3a的透镜4是平凸透镜4，而第二透镜板3b的透镜4是凸平透镜4。第一和第二透镜板3a、3b设置成使透镜4的凸表面相互面对。这里，第一板3a的各透镜4设置成面对着第二板3b的透镜4。
图4a和4b表示作为本发明基础的光学原理。平行光束1会聚在两个透镜4a、4b上。由此，光束1通过第一透镜4a，并在其后通过第二透镜4b。第一透镜4a靠近光源的表面8a是平面的，即具有无限大半径，而第一透镜4a面向第二透镜4b的表面7a是凸起的，即具有负半径。第二透镜4b面向第一透镜4a的表面8b是凸起的，即具有正半径，第二透镜4b的不面向第一透镜4a的表面7b是平面的，即具有无限大半径。通过此透镜阵列的平行光束1在一定角度上展开，这依赖于两块透镜的距离。可以从图4a看出，透镜之间的距离d1最小，就可以得到最大光束角度β1。在图4b中所示，大的透镜距离d2就对应着小的覆盖角度β2。通过选择位于d1和d2之间的间隔中的两个透镜之间的距离，就可以实现角度β1和β2之间的任意覆盖角度范围。如可从图4a看出，能够被照亮的最大角度受限于透镜之间的距离，其又依赖于它们的焦距。这里的问题是，不能制造带有短焦距和足够尺寸的透镜。通过使用由设置于平坦阵列中的多个透镜4构成的透镜阵列3，此问题为本申请提出的发明所克服，如已经参考图3a和3b说明的。如图3b中所示的两块透镜板3的设置能够覆盖光的较宽范围，覆盖较广的角度。透镜板3中的多个小透镜4的设置减小了有效焦距，使其封装更紧凑。
图5a和5b表示本发明的透镜板的不同位置。这里，透镜板3a、3b在平行于光束1的方向移位。因此，能够改变光束1的覆盖角度。如果假设光束1沿着直角座标系的x-轴延伸，那么透镜板3a、3b就在此x-轴方向移动。本发明的优点在于，由于为透镜板3a、3b使用了多个球面的或非球面的透镜4，可以得到均匀和对称的光分布。而且，本发明中透镜板在平行于光束1的方向移位，可以选择透镜板3a、3b之间的任何距离，因此能够实现光束1的任何可能的覆盖角度。在任何场合均可不依赖于透镜板3a、3b之间的距离而得到对称均匀的光分布。
本发明透镜板3a、3b最好使用具有折射率为约1.5的聚合物。因此，透镜板能够彼此相对地在最小距离d1＝1.7mm和最大距离d2＝3.1mm之间移位。这意味着，两块透镜板3a、3b的总厚度最大只有3.1mm。
图6a和6b表示本发明的闪光装置。光源6(可包括LED、氙闪光或任何其它放电管)发射光束，该光束由抛物面反射镜5准直为平行光束1。在反射镜前部，设有第一透镜板3a和第二透镜板3b。然后，平行光束1会聚到透镜板3a、3b上，并通过透镜板彼此相对的移位而改变其角度。
图7a至7c表示用于在平行于光束1的方向移动透镜板3a、3b的移位机构9、10、11、12、13、14的实施例。这里，第一和第二透镜板3a、3b由弹簧9拉紧。各透镜板3a、3b均包含沿着导轨11引导的突出部10，用以引导透镜板3a、3b的移动。为此，导轨11包含槽口，突出部10伸出于该槽口中。导轨11固定于电子设备的不可移动部分，以让透镜板3a、3b只在导轨11方向移动。
为了克服弹簧9的力而增加第一和第二透镜板3a、3b之间的距离，设置有扩张部件12、13、14。为此，滑动件12设置于两块透镜板3a、3b的突出部10之间。为了让透镜板3a、3b均匀移动，突出部10设于滑动件12对侧的透镜板3a、3b上。该滑动件12可以设于导轨11的顶面或背面，在任何情况下，突出部10至少要与导轨11和滑动件12一样高。滑动件12包含至少两个楔形部分14，它们沿着滑动件12的长度而延伸。这里，楔形部分设于位于滑动件12两侧的突出部10之间。通过在图中所示方向A移动滑动件12，突出部10之间的距离就增加了，从而增加了板3a、3b之间的距离，并且图中所示方向B移动，使其克服弹簧9的力。图7b所示的滑动件12的位置使透镜板3a和3b之间的距离成为最小。图7c表示滑动件12的第二位置，提供了透镜板3a和3b之间的最大距离。
此外，连接件13附装到滑动件12上，用于将滑动件12连接到机构以控制透镜板3a、3b移位。例如，连接件13连接到相机的变焦系统，以根据所想要的变焦而自动调节透镜板3a和3b之间的距离。
采用本发明的闪光装置可实现紧凑的形式，它容易在小型消费装置中实现，例如用于无线通信系统的电子设备。另外，该闪光装置容易制造，并容易机械连接到相机变焦透镜。另外，本发明的闪光装置提供了均匀且对称的光分布，且容易适用于多种不同的场景覆盖角度。

Claims (26)

1.一种电子设备用的闪光装置，其中包括：
光源(6)，用于产生闪光；
反射镜(5)，用于将来自所述光源(6)的光准直为平行光束(1)；以及
两块透镜板(3a、3b)，设于所述平行光束(1)中并可彼此相对移动，以改变所述光束(1)的覆盖角度，
其特征在于，
所述各透镜板(3a、3b)包含多个透镜(4)，并且
所述透镜板(3a、3b)能够在平行于所述光束(1)的方向上移动。
2.根据权利要求1所述的闪光装置，其特征在于，所述透镜(4)是球面或非球面透镜。
3.根据权利要求1或2所述的闪光装置，其特征在于，所述透镜(4)是正透镜。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的闪光装置，其特征在于，所述第一透镜板(3a)位于所述第二透镜板(3b)和所述反射镜(5)之间。
5.根据权利要求4所述的闪光装置，其特征在于，所述第一板(3a)的所述透镜(4)是平凸透镜，所述第二板(3b)的所述透镜(4)是凸平透镜。
6.根据权利要求5所述的闪光装置，其特征在于，所述第一板(3a)的所述透镜(4)的凸面对着所述第二板(3b)的所述透镜(4)的凸面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的闪光装置，其特征在于，所述反射镜(5)具有抛物面形状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的闪光装置，其特征在于，所述光源(6)是氙闪光灯。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的闪光装置，其特征在于，移位机构(9、10、11、12、13、14)能够在平行于所述光束(1)的方向上移动所述透镜板(3a、3b)。
10.根据权利要求9所述的闪光装置，其特征在于，所述第一透镜板和所述第二透镜板(3a、3b)由弹簧(9)相互拉紧。
11.根据权利要求10所述的闪光装置，其特征在于，用扩张部件(12、13、14)克服所述弹簧(9)的力，使所述第一透镜板和所述第二透镜板(3a、3b)之间的距离增加。
12.根据权利要求9、10或11中任一项所述的闪光装置，其特征在于，所述透镜板(3a、3b)各包含至少一个突出部(10)。
13.根据权利要求12所述的闪光装置，其特征在于，所述突出部(10)沿着至少一条导轨(11)引导，以引导所述透镜板(3a、3b)的移动。
14.一种操作电子设备用的闪光装置的方法，包括如下步骤：
由闪光放电管产生闪光；
由反射镜(5)将来自所述闪光放电管(6)的所述光准直为平行光束(1)；以及
通过在所述平行光束(1)中设置两块透镜板(3a，3b)来改变所述光束(1)的覆盖角度，所述透镜板(3a、3b)可彼此相对移动，
其特征在于，
设置包含多个透镜(4)的透镜板(3a、3b)，并
在平行于所述光束(1)的方向上移动所述透镜板(3a，3b)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述透镜(4)是球面或非球面透镜。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述透镜(4)是正透镜。
17.根据权利要求14、15或16所述的方法，其特征在于，所述第一透镜板(3a)位于所述第二透镜板(3b)和所述反射镜(5)之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一板(3a)的所述透镜(4)是平凸透镜，所述第二板(3b)的所述透镜(4)是凸平透镜。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一板(3a)的所述透镜(4)的凸面对着所述第二板(3b)的所述透镜(4)的凸面。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述反射镜(5)具有抛物面形状。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述光源(6)是氙闪光灯。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其特征在于，移位机构(9、10、11、12、13、14)能够在平行于所述光束(1)的方向上移动所述透镜板(3a、3b)。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一透镜板和所述第二透镜板(3a、3b)由弹簧(9)相互拉紧。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，用扩张部件(12、13、14)克服所述弹簧(9)的力，以增加所述第一透镜板和所述第二透镜板(3a、3b)之间的距离。
25.根据权利要求22、23或24中任一项所述的方法，其特征在于，所述透镜板(3a，3b)各包括至少一个突出部(10)。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述突出部(10)是沿着至少一条导轨(11)引导，以引导所述透镜板(3a、3b)的移动。
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