CN101373309A - 成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像设备，其包括壳体，该壳体包括朝相对的方向开口的第一摄影光圈和第二摄影光圈；至少一个图像拾取器件和用于处理从图像拾取器件输出的信号的图像处理电路，该图像拾取器件和图像处理电路位于壳体内并位于包含所述第一摄影光圈的平面中；第一光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第一摄影光圈入射的光的图像的弯曲光路，该弯曲光路由第一光学系统的多个反射表面限定；和第二光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第二摄影光圈入射的光的图像的直线光路。

Description

成像设备

技术领域

本发明涉及一种成像设备，特别涉及包含在移动电子设备，例如移动电话中的成像设备。

背景技术

近年来，带有向内相机(次相机，sub-camera)以及向外相机(主相机，main-camera)的移动电子设备(例如移动电话)已被广泛使用。向外相机用于拍摄普通目标的静态图像或视频片段，而向内相机用于拍摄使用者自己的静态图像或视频片段，例如视频会议。在这种类型的移动电子设备中，由于在其机身中安装了超过一个相机，因此希望避免设备的体积和制造成本的增加。例如，日本未审查专利公开2007-116361提出了一种成像设备，其设置为可以通过反射镜和安装在单壳体中的遮光部件的连接而在向外图像拍摄和向内图像拍摄之间进行切换。

由于反射镜和遮光部件需要在前述出版物中公开的成像设备中彼此连接，因此成像设备将变得复杂。此外，为了允许反射镜和遮光部件的移动，需要保证一定空间，这使减小成像设备的机身变得困难。

发明内容

本发明提供了一种简单且紧凑的成像设备，其具有在相对的位置上拍摄目标图像的功能，且适合用作双向相机单元，例如包含在移动电子设备中的向外-向内相机单元。

根据本发明的一方面，提供了一种成像设备，其包括壳体，该壳体包括朝相对的方向开口的第一摄影光圈和第二摄影光圈；至少一个图像拾取器件和用于处理从图像拾取器件输出的信号的图像处理电路，该图像拾取器件和图像处理电路位于壳体内并位于包含第一摄影光圈的平面中；第一光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第一摄影光圈入射的光的图像的弯曲光路，该弯曲光路由第一光学系统的多个反射表面限定；第二光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第二摄影光圈入射的光的图像的直线光路。

理想地，第二光学系统邻近第一光学系统的光路，该第一光学系统的光路沿着第一光学系统的出射光轴延伸，且出射光轴从第一光学系统的多个反射表面中最靠近图像拾取器件的那个表面朝着该图像拾取器件延伸。第一光学系统的出射光轴和第二光学系统的光轴基本上彼此平行。

理想地，第一光学系统利用的成像表面上的第一成像区域和第二光学系统利用的成像表面上的第二成像区域彼此不重合。

理想地，所述成像设备包括在壳体内位于第一光学系统和第二光学系统之间、并在远离图像拾取器件的成像表面的方向中从第二光学系统的光轴向后倾斜的倾斜遮光壁。

理想地，第一光学系统包括靠近第二光学系统安装的棱镜，通过棱镜的反射表面朝图像拾取器件反射入射光，倾斜遮光壁沿着该棱镜的外表面定位。

理想地，第二光学系统邻近棱镜的反射表面，倾斜遮光壁沿着该棱镜的反射表面定位。

理想地，棱镜的反射表面和倾斜遮光壁彼此面对，二者之间有微小的间隙。

理想地，棱镜包括与棱镜的反射表面不垂直的倾斜侧表面，其中第二光学系统邻近该棱镜的倾斜侧表面，且倾斜遮光壁沿着棱镜的倾斜侧表面定位。

理想地，面对第二光学系统的光路的倾斜遮光壁的表面包括一系列光线阻止线(light blocking lines)。

理想地，倾斜遮光壁与壳体整体形成。

理想地，第一光学系统在图像拾取器件的成像表面的第一部分上形成从第一摄影光圈入射的光的图像，第二光学系统在图像拾取器件的成像表面的第二部分上形成从第二摄影光圈入射的光的图像。

理想地，图像拾取器件包括设置在不同位置上的两个独立的图像拾取器件，从第一摄影光圈入射的光的图像和从第二摄影光圈入射的光的图像分别形成在这两个不同位置上。

理想地，所述成像设备包括固定到形成在壳体中的开口上的盖板，图像拾取器件和图像处理电路安装在该盖板上。

理想地，第一光学系统包括两个棱镜，所述两个棱镜包括多个反射表面。

理想地，所述两个棱镜中的每一个均包括直角棱镜。

理想地，所述成像设备包含在移动电子设备中，其中该移动电子设备包括向外相机窗口和向内相机窗口，成像设备安装在该移动电子设备中同时第一摄影光圈和第二摄影光圈分别面对该向外相机窗口和向内相机窗口。

在一个实施例中提供了成像单元，其包括壳体，所述壳体包括分别形成在壳体的相对侧面上的第一摄影光圈和第二摄影光圈；固定到壳体上以覆盖形成在壳体中的开口的盖板，所述第一摄影光圈和开口在壳体的一个相对侧面上并排形成；至少一个图像拾取器件和图像处理电路安装在盖板上，该图像处理电路处理从图像拾取器件输出的信号；第一光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第一摄影光圈入射的光的图像的弯曲光路，该弯曲光路由第一光学系统的多个反射表面形成；第二光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从第二摄影光圈入射的光的图像的直线光路。

根据本发明，获得了一种简单且紧凑的成像设备，其具有在相对的位置上拍摄目标图像的功能。此外，倾斜遮光壁可以以有效的方式防止光在第一光学系统和第二光学系统之间泄露。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明，其中：

图1是折叠型移动电话的透视图，显示了该移动电话的完全打开的状态(未折叠状态)，其中包含根据本发明的成像单元；

图2是显示在图1中的移动电话的透视图，从图1中所示的移动电话的另一侧看去；

图3成像单元的第一实施例的透视图，显示了其外观，还显示了成像单元的内部以通过虚线显示包含在该成像单元中的成像光学系统；

图4是成像单元的透视图，从图3所示的成像单元的另一侧(前侧)看去；

图5是沿图3所示的V-V线的截面图；

图6是固定到所述成像单元的第一实施例的壳体上的盖板的简化前视图，显示了包含在盖板上的电子电路部件的布局；

图7是图6所示的包含在盖板上的电子电路部件的方框图，显示了所述电子电路部件之间的控制连接；

图8是所述成像单元的第二实施例的主视图，其中盖板从壳体上移除；

图9是沿图8所示的IX-IX线的截面图；

图10是沿图8所示的X-X线的截面图；

图11是作为成像设备的第二实施例的主光学系统元件的第二棱镜和构成成像设备的第二实施例的次光学系统的次摄影透镜组的透视图；

图12是固定到成像单元的第二实施例的壳体上的盖板的简化前视图，显示了包含在盖板上的电子电路部件的布局；

图13是图12所示的包含在盖板上的电子电路部件的方框图，显示了所述电子电路部件之间的控制连接；

图14是图12所示的包含在盖板上的电子电路部件的方框图，显示了所述电子电路部件之间的控制连接；以及

图15与图10类似，显示了图10所示的倾斜遮光部件的另一个实施例，其中图15中所示的形成在倾斜遮光部件上的一系列光线阻止线的形状与图10中所示的形成在倾斜遮光部件上的一系列光线阻止线的形状不同。

具体实施方式

图1和2中所示的配备有向外相机(主相机)和向内相机(次相机)的移动电话(便携式电话)10为折叠类型，其带有包含操作部分12和显示部分14的可折叠壳体，在操作部分12和显示部分14之间还带有铰链15。操作部分12和显示部分14通过铰链15彼此铰接，以关于铰链15的轴彼此相对转动，从而移动电话10可以在图1和2所示的操作状态(完全打开状态/未折叠状态)和折叠状态(未显示)之间变化，在操作状态下，操作部分12和显示部分14完全打开，而在折叠状态下，移动电话10被折叠从而操作部分12和显示部分14彼此重叠。操作部分12具有多个操作键11(例如数字键)和其他键(例如功能键)，显示部分14具有作为显示设备的液晶显示器(LCD)13。显示部分14在其后面(无论移动电话处于折叠状态下还是完全打开状态下都被露出的显示部分14的外表面)在铰链15附近，还装备有向外相机窗口16。在另一方面，显示部分14在其前侧面(液晶显示器13一侧)上在铰链15附近还装备有向内相机窗口17，当移动电话10处于折叠状态时，所述前侧面面对操作部分12。在显示部分14中、向外相机窗口16和向内相机窗口17之间，移动电话10装备有成像单元(成像模块)20。在以下关于成像单元20的描述中，液晶显示器13的长度方向、液晶显示器13的宽度方向、和显示部分14的厚度方向分别被称为纵向方向、横向方向和深度方向。此外，面向向外相机窗口16和向内相机窗口17的成像单元20的一个侧面和另一侧面分别被定义为成像单元20的前侧面和后侧面。

成像单元20具有形成为盒形并沿着横向方向延长的壳体30。如图5所示，在面向向外相机窗口16的壳体30的前侧面上设置有前开口(第一摄影光圈)31和基板固定开口32，此外围绕前开口31和基板固定开口32还设置有一对横向壁33和34(见图3和4)以及一对纵向壁35和36。另外，在面向向内相机窗口17的壳体30的后面设置有封闭壳体30的后面的后壁37。一对横向壁33和34基本彼此平行，一对纵向壁35和36也基本彼此平行。后壁37面向前开口31和基板固定开口32，且基本上垂直于一对横向壁33和34以及一对纵向壁35和36。后壁37设置有后开口(第二摄影光圈)38，该后开口38在深度方向上穿过后壁37而形成，从而壳体30的内侧和外侧通过后开口38连通性地连接。成像单元20设置有透明部件39，该透明部件39安装在后开口38中以固定在其上，起到保护和防尘的作用。在壳体30的横向方向中，前开口31形成在纵向壁35附近的位置，后开口38形成在纵向壁36附近的位置。

在壳体30中邻近纵向壁35的位置，成像单元20设置有第一棱镜21。此外，在壳体30中，在横向方向上在与纵向壁36一侧相对的后开口38一侧、后开口38附近，成像单元20设置有第二棱镜24。第一棱镜21是具有入射表面21-i、出射表面21-o和反射表面21-r的直角棱镜。第一棱镜21通过反射表面21-r将从入射表面21-i入射的光以基本为直角的方向朝出射表面21-o反射。第二棱镜24是具有入射表面24-i、出射表面24-o和反射表面24-r的直角棱镜。第二棱镜24通过反射表面24-r将入射到入射表面24-i上的光以基本为直角的方向朝出射表面24-o反射。第一棱镜21安装在壳体30中，其中入射表面21-i通过前开口31向外暴露，而出射表面21-o朝纵向壁36定向。第二棱镜24安装在壳体30中，其中入射表面24-i朝第一棱镜21的出射表面21-o定向，而出射表面24-o朝基板固定开口32定向。

在壳体30中第一棱镜21和第二棱镜24之间，成像单元20还配备有第一透镜组22和第二透镜组23。第一透镜组22安装为面向第一棱镜21的出射表面21-o，第二透镜组24安装为面向第二棱镜24的入射表面24-i。

第一棱镜21、第一透镜组22、第二透镜组23、和第二棱镜24构成用于通过向外相机窗口16来拍摄图像的主光学系统(第一光学系统)。当光入射到主光学系统上时，来自物体一侧的光沿着入射光轴OP-M1入射到入射表面21-i上，如图5所示。入射光轴OP-M1在深度方向中延伸。第一棱镜21通过反射表面21-r以基本为直角反射该入射光，从而被反射表面21-r反射的光通过出射表面21-o离开第一棱镜21，且沿着在横向方向中延伸的中间光轴OP-M2穿过第一透镜组22和第二透镜组23，从而入射到第二棱镜24的入射表面24-i上。第二棱镜24通过反射表面24-r以基本为直角朝物体一侧反射该入射光，从而被反射表面24-r反射的光通过出射表面24-o沿着基本平行于入射光轴OP-M1的出射光轴OP-M3离开第二棱镜24。相应地，主光学系统配置为包括入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3的光学系统，所述入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3构成基本为U形弯曲的光轴。

第一透镜组22和第二透镜组23被支撑以在壳体30中沿着中间光轴OP-M2(在横向方向中)移动，且被至少一个透镜驱动马达(未显示)沿着中间光轴OP-M2分别向前和向后驱动。主光学系统是变焦光学系统，其中通过以预定的移动方式沿着中间光轴OP-M2使第一透镜组22和第二透镜组23彼此相对移动来改变焦距。此外，通过沿着中间光轴OP-M2移动第一透镜组22或第二透镜组23可以执行对焦操作。虽然第一透镜组22或是第二透镜组23作为对焦透镜组是可选的，在成像单元20的本实施例中，由第二透镜组23作为对焦透镜组。

在壳体30中第二棱镜24和纵向壁36之间，成像单元20还设置有构成向内相机的次光学系统(第二光学系统)的次摄影透镜组40。次摄影透镜组40的次光轴OP-S在壳体30的深度方向上直线延伸，并基本上平行于主光学系统的出射光轴OP-M3。通过后开口38入射到次摄影透镜组40上的光线沿着次光轴OP-S朝基板固定开口32离开所述次摄影透镜组40。

通过在壳体30上固定盖板50完成成像单元20，从而在上述元件安装到壳体30上之后封闭基板固定开口32。如图6所示，盖板50设置有电子电路部件，例如图像传感器(图像拾取器件)51、数字信号处理器(下文中称为DSP)52、石英振荡器53、只读存储器(下文中称为ROM)54、随机存储器(下文中称为RAM)55和马达驱动器56，这些部件都安装在在壳体30的横向方向中延长的矩形基板上。

图7显示了被盖板50包含的电子电路部件之间的控制连接。图像传感器51是传统类型图像传感器，例如CCD或CMOS图像传感器，其将入射到其成像表面(光线接收表面)上的光转化为电信号并输出该信号。在实时图像(实时预览)显示在液晶显示器13上的实时观看模式中，通过控制DSP 52从图像传感器51中顺序读出来自图像传感器51的使用区域的信号，并由DSP 52对信号进行处理以产生能够被液晶显示器13的显示元件视觉显示的信号(YUV信号)。当进行摄影来拍摄静态图像时，根据从DSP 52输出的控制信号从图像传感器51中读出所有像素信号(像素数据)，由DSP 52对信号进行处理，通过DSP 52以例如JPEG的预定义的格式的压缩信号，并作为可以存储在外部存储器(例如可移动存储卡)中的图像信号通过外部接口59(见图7)从DSP 52输出。DSP 52还通过马达驱动器56控制前面提到的用于沿着中间光轴OP-M2驱动第一透镜组22和第二透镜组23的透镜驱动马达的操作。用于操作DSP 52的程序存储在ROM 54中。当启动移动电话10的电源时，DSP 52从ROM 54中读取该程序，以执行一系列启动处理，并处理从图像传感器51输出的信号以输出物体图像(实时预览)，该物体图像通知使用者移动电话10已经进入待摄影状态。RAM 55用作临时存储器，从而DSP 52可以处理从图像传感器51输入的图像信号。石英振荡器53以预设的时钟速度输出计时信号。

如图5所示，当盖板50固定到壳体30上以封闭基板固定开口32时，图像传感器51的成像表面(光线接收表面)位于面对第二棱镜24的出射表面24-o。换言之，图像传感器51位于主光学系统的出射光轴OP-M3和次光学系统的次光轴OP-S上。主光学系统在图像传感器51的成像表面上的第一区域(第一成像区)51M上形成通过前开口31入射到主光学系统上的入射光的图像，而次光学系统在图像传感器51的成像表面上的第二区域(第二成像区)51S上形成通过后开口38入射到次光学系统上的入射光的图像。当盖板50固定到壳体30上时，精细地调节盖板50相对于壳体30的固定位置，从而通过主光学系统形成的物体图像和通过次光学系统形成的物体图像分别精确地形成在图像传感器51的成像表面的第一区域51M和第二区域51S上。例如，盖板50通过粘合剂固定到壳体30上。

当盖板50固定到壳体30上时，从盖板50延伸的马达驱动柔性PCB(印刷电路板)57(见图3)连接到前述的透镜驱动马达的接线端。马达驱动柔性PCB 57连接到马达驱动器56，从而一旦完成盖板50在壳体30上的安装，就可以通过马达驱动器56控制每个透镜驱动马达的操作。

当盖板50和壳体30被彼此结合之后，处于其完成状态的成像单元20为盒形，该盒形包括前后光线入射部分(光学光圈)，即前开口31和后开口38，通过该前开口31，第一棱镜21的入射表面21-i暴露到外部，而次摄影透镜组40的入射表面朝向该后开口38。成像单元20安装在移动电话10的显示部分14中，从而第一棱镜21的入射表面21-i(前开口31)刚好位于向外相机窗口16的后面，次摄影透镜组40的入射表面(后开口38)恰好位于向内相机窗口17的后面，如图1和2所示。在这种安装操作中，从盖板50延伸的图像信号柔性PCB(印刷电路板)58连接到设置在移动电话10中的控制电路(未显示)。

移动电话10的控制电路将由操作设备，例如操作键11，输入的控制信号通过图像信号柔性PCB 58发送到成像单元20。该控制信号可以是例如摄影操作执行信号、实时观看(图像显示)执行信号、变焦操作信号、或相机切换信号(摄影模式切换信号)。当输入摄影操作执行信号时，成像单元20执行包括上述的对焦操作(其中第二透镜组23被相连的透镜驱动马达驱动)的摄影操作，并且成像单元20通过图像信号柔性PCB 58将被DSP 52处理和设置格式以在存储器中进行存储的图像信号发送到控制电路。当输入实时观看执行信号时，成像单元20通过柔性PCB 58将被DSP 52处理过的用于屏幕显示的图像信号(YUV信号)发送到控制电路。此外，成像单元20输入变焦操作信号后，立刻通过马达驱动器56驱动两个透镜驱动马达，以改变成像单元20的成像光学系统的焦距。此外，通过柔性PCB 58为成像单元20供电。

相机切换信号用于在使用主光学系统的向外相机模式和使用次光学系统的向内相机模式之间进行切换。在向外相机模式中，当在前述的实时观看模式中实时图像显示在液晶显示器13上时，或者当拍摄图像时，从图像传感器51的成像表面上的第一区域51M中的像素输出的信号用于DSP 52中执行的图像处理。在向内相机模式中，当在前述的实时观看模式中实时图像显示在液晶显示器13上时，或者当拍摄图像时，从图像传感器51的成像表面上的第二区域51S中的像素输出的信号用于DSP 52中执行的图像处理。

如上所述，通过把从成像单元20延伸的柔性PCB 58连接到移动电话10的控制电路来完成移动电话10的成像系统。在移动电话10的制造过程中，包括安装在盖板50上的电子电路部件并预先组装为模块的成像单元20简单地安装在显示部分14中，相应地，成像单元20的安装不需要复杂的操作；因此，移动电话10在其组装的实用性方面是先进的。类似地，如果维修或更换成像单元20，移动电话10在可维护性方面也是先进的。此外，由于从成像单元20输出的信号已经被DSP52进行了处理，因此移动电话10控制电路没有图像处理的负担。

此外，在成像单元20中，在含有图像传感器51的壳体30的两个侧面上设置有分别面对向外相机窗口16和面对向内相机窗口17的前开口31和后开口38，并且用于通过前开口31摄影的主光学系统和用于通过后开口38摄影的次光学系统安装在单独的壳体，即壳体30中。相应地，成像单元20由于具有数量较少的元件在结构上比传统类型的成像设备更简单，在传统类型的成像设备中，向外相机(主相机)和向内相机(次相机)独立地安装，因此可以降低成像单元20的制造成本。

成像单元20的主光学系统包括两个反射表面：第一棱镜21的反射表面21-r和第二棱镜24的反射表面24-r，并且该主光学系统被设置为包括入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3的光学系统，所述入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3构成基本为U形弯曲的光轴。此外，主光学系统在安装到固定在壳体30的前侧面上的盖板50上的图像传感器51(第一区域51M)上形成物体图像。另一方面，次光学系统在沿着出射光轴OP-M3延伸的主光学系统的光路附近形成光路，该次光学系统形成的光路沿着与出射光轴OP-M3平行的次光轴OP-S直线延伸。与主光学系统类似，次光学系统在安装到壳体30的前侧面上的图像传感器51(第二区域51S)上形成物体图像。相应地，成像单元20的次光学系统以与主光学系统在壳体30的横向方向中重合(对应)的方式设置。此外，主光学系统和次光学系统中用于执行图像处理的电子电路部件(例如DSP 52)设置在图像传感器51所在的平面中(在盖板50上)。这种设置可以使成像单元20在尺寸上紧凑，同时允许成像单元20配置有向外相机(主相机)和向内相机(次相机)。特别地，由于在壳体30的横向方向中，次光学系统位于主光学系统的延长部分的空间中，并且由于安装在盖板50上且位于盖板50的同一平面上的图像传感器51和DSP 52由主光学系统和次光学系统共享，因此与壳体30包括主光学系统但不包括次光学系统的对比例相比，即使在壳体30中设置次光学系统也没有在厚度方向上增加壳体30的尺寸，因此获得了成像单元20的厚度最小化。

如图5所示，在成像单元20中，在第二棱镜24(其作为主光学系统的元件)和次摄影透镜组40(其构成次光学系统)之间，壳体30还设置有倾斜遮光壁41。倾斜遮光壁41从后壁37向内突出，并在远离后壁37的方向中朝壳体30的前侧(朝盖板50)倾斜以接近纵向壁36。换言之，形成倾斜遮光壁41的壁在壳体30的横向方向中从次光学系统的次光轴OP-S向后倾斜，同时在壳体30的深度方向中从图像传感器51的成像表面向后倾斜。倾斜遮光壁41的延伸方向基本上平行于第二棱镜24的反射表面24-r，并且倾斜遮光壁41沿着反射表面24-r位于其后，在倾斜遮光壁41和反射表面24-r之间有微小的空间。第二棱镜24的反射表面24-r是完全反射入射光的反射表面。通过前述的倾斜遮光壁与反射表面24-r隔开的设置来防止这种完全反射入射光的功能的退化。

倾斜遮光壁41是遮挡主光学系统和次光学系统之间的光线的遮光部件，特别地，其能够遮挡来自穿过次摄影透镜组40的次光学系统的光线，以防止该光线进入主光学系统。虽然在成像单元20的本实施例中，由于第二棱镜24的反射表面24-r完全反射入射光，光线不易从主光学系统朝次光学系统泄露，但是即使发生了这样的光线泄露，通过倾斜遮光壁41的遮光功能，也可以防止光线从主光学系统朝次光学系统泄露从而对次光学系统的光学性能产生不利影响。

如上所述，倾斜遮光壁41制作为倾斜壁，其在从图像传感器51(物体图像通过次光学系统形成在该图像传感器51上)到后开口38(其作为光入射部分)的方向中远离次光轴OP-S延伸。如果通过倾斜遮光壁41的光的内部反射入射到图像传感器51上，这种内部反射可能对图像品质产生有害影响，因此，希望尽可能地抑制这种内部反射。与成像单元20的本实施例中的倾斜遮光壁41不同，假设遮光壁安装在第二棱镜24和次光学系统之间以与次光轴OP-S平行，则由于空间限制，遮光壁将形成在次光学系统的光路附近，这就容易发生通过遮光壁的内部反射。此外，如果遮光壁平行于次光轴，通过遮光壁的光线的内部反射可以容易地朝图像传感器51传输。相反，成像单元20的本实施例中的倾斜遮光壁41在远离次光轴OP-S的方向中倾斜形成，因此不会与次光学系统的光路太近，从而防止内部反射的发生。此外，倾斜遮光壁41的倾斜方向使通过该倾斜遮光壁41反射的光难以朝图像传感器51传输。因此，在次光学系统中，不易产生通过倾斜遮光壁41反射的光的有害内部反射，这可以获得良好的光学性能。另外，由于倾斜遮光壁41沿着第二棱镜24的反射表面24-r设置，倾斜遮光壁41在空间利用上出色，使得倾斜遮光壁41的位置距离次光学系统足够远而无需增加壳体30的尺寸。虽然在成像单元20的本实施例中，倾斜遮光壁41与壳体30的后壁37整体形成，但是倾斜遮光壁41也可以形成为从壳体30的不同部分突出，或不与壳体30整体形成。

下面将参考图8和其他附图描述成像单元的第二实施例。与成像单元的第一实施例的元件相对应的成像单元的第二实施例的元件用相同的附图标记表示，并且下面只描述与成像单元的第一实施例的元件不同的成像单元的第二实施例的元件。

图8、9和10分别显示了成像单元120的主视图、横向截面图和纵向截面图。图8的主视图显示了壳体130的内部，其中盖板150被拆除。从图中可以看出，在成像单元120中，构成成像单元120的次光学系统的次摄影透镜组140位于第二棱镜124和横向壁33之间的空间中，而不是位于壳体130中的第二棱镜124和纵向壁36之间的空间中。即成像单元120的次光学系统以在壳体130的纵向方向中、而不是壳体130的横向方向中与主光学系统重叠的方式设置。相应地，壳体130的后壁37的后开口(第二光圈)138和安装在该后开口138中与其固定的透明部件139形成在比包括主光学系统的光轴OP-M1、OP-M2、OP-M3的平面更靠近横向壁33的位置上。此外，如图12所示，用于主光学系统的图像传感器(图像拾取器件)151M和用于次光学系统的图像传感器(图像拾取器件)151S独立设置，并在壳体130的纵向方向中彼此邻近地设置在盖板150上。图像传感器151M和151S分别被传感器支撑架160M和160S支撑。图像传感器151M和151S的前面分别被覆盖玻璃161M和161S覆盖。

图13显示了安装在盖板150上的电子电路部件之间的控制连接的实施例。在DSP52中执行的程序在用于主光学系统的图像传感器151M和用于次光学系统的图像传感器151S之间切换。图14显示了安装在盖板150上的电子电路部件之间的控制连接的另一实施例。在该实施例中，成像单元120具有机械选择开关SW1。根据机械开关SW1的操作，安装在DSP 52和两个图像传感器151M和151S中的每个之间的传感器转换开关SW2被启动，以在两个图像传感器151M和151S之间选择用于向DSP 52发送图像信号的图像传感器。

与成像单元20的第一实施例类似，在成像单元120的第二实施例中，主光学系统被设置为包括入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3的光学系统，所述入射光轴OP-M1、中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3构成基本为U形弯曲的光轴，而次光学系统在沿着出射光轴OP-M3延伸的主光学系统的光路附近形成光路，该次光学系统形成的光路沿着与出射光轴OP-M3平行的次光轴OP-S直线延伸。此外，主光学系统和次光学系统分别在图像传感器151M和151S的成像表面上形成物体图像，所述的图像传感器151M和151S支撑在壳体130的前侧面上的公共平面上(盖板150上)。用于执行图像处理的电子电路部件，例如DSP52，也设置在盖板150上，位于图像传感器151M和151S所在的平面中。由于这种设置，即使成像单元120包括向外相机(主相机)和向内相机(次相机)，也可以获得成像单元120在厚度上的最小化。

成像单元120设置在次光学系统的光路和第二棱镜124之间，具有防止光线从主光学系统和次光学系统之间泄露的倾斜遮光板141。如图10和11所示，第二棱镜124具有入射表面124-i、反射表面124-r和出射表面124-o，入射表面124-i、反射表面124-r和出射表面124-o位于其间的第二棱镜124的相对侧表面分别形成为侧表面124-f1和124-f2，侧表面124-f1和124-f2均不与入射表面124-i、反射表面124-r和出射表面124-o中的任一个平行(不平行于包括中间光轴OP-M2和出射光轴OP-M3的平面)。倾斜侧表面124-f1和124-f2之间的距离在沿着出射光轴OP-M3从后壁37向图像传感器151M的方向中增大。倾斜遮光壁141沿着第二棱镜124的倾斜侧表面124-f1设置。倾斜遮光壁141从次光学系统的次光轴OP-S沿着壳体130的纵向方向向后倾斜，同时在壳体130的深度方向中从图像传感器151S的成像表面向后倾斜。因此，与成像单元20的第一实施例中的倾斜遮光壁41类似，可能对次光学系统的图像捕捉能力产生不利影响的光的内部反射不易发生在倾斜遮光壁141上。

如图10所示，在倾斜遮光壁141朝向次光学系统的光路的表面上设置有一系列光线阻止线142，光线阻止线142具有阶梯形截面以更有效地防止光的内部反射。在倾斜遮光壁141上形成这种一系列的光线阻止线的方式不只限于这种特定的方式；可以在倾斜遮光壁141上形成一系列具有类似楔形截面的光线阻止线143，如图15所示。此外，除了一系列光线阻止线142或143以外，还可以采用涂层或丝绒纤维(plush fabric)作为内部反射阻止设备。这种内部反射阻止设备也可以应用于成像单元20的第一实施例的倾斜遮光壁41。

从成像单元120的本实施例中的倾斜遮光壁141可以看出，安装在主光学系统和次光学系统之间的倾斜遮光壁可以沿着主光学系统的棱镜的表面而不是该棱镜的反射表面安装。在这种情况下，希望在作为主光学系统的元件的光学元件(棱镜)上、邻近倾斜遮光壁、在不影响该光学元件的光学性能的范围内形成倾斜表面，例如第二棱镜124的倾斜侧表面124-f1。这可以防止光学元件和倾斜遮光壁彼此干涉，从而通过减小光学元件和倾斜遮光壁之间的空隙来提高空间利用率；从而可以防止成像单元尺寸的增加。与成像单元20的第一实施例中的倾斜遮光壁41类似，倾斜遮光壁141可以与壳体130整体形成或者单独形成。

通过上述各个实施例可以理解，根据本发明，可以获得成像设备的最小化，尤其是在壳体的深度方向(前-后方向/入射光的光轴方向)中减小成像设备的厚度。此外，由于倾斜遮光壁具有简单且节省空间的结构而没有移动部件，还由于可以防止光从主光学系统和次光学系统之间泄露同时防止发生不希望的光线的内部反射，因此获得了适用于这种紧凑的成像设备的遮光结构。

虽然参考上述实施例和附图描述了本发明，但是本发明不只限于这些特定的实施例；在不背离本发明的精神或主要特征的前提下可以对所述成像单元进行各种修改。

例如，在上述成像单元的第一和第二实施例中，主光学系统包括可以沿着中间光轴OP-M2移动以执行光学变焦操作的第一透镜组22和第二透镜组23；但是，本发明也可以应用于不具有光学变焦功能的成像设备中。

此外，根据本发明，所述成像单元不仅可以包含在移动电话中，还可以用在任何其他类型的移动设备中，例如数码相机(静态-视频相机)、数码摄像机(移动-视频相机)、个人数字助理(PDS)、个人计算机和移动计算机中。

可以对上述本发明的特定实施例进行显而易见的改变，这样的改变也在本发明所要求保护的精神和范围之内。需要指出，此处包含的所有说明均是示例性的，并不限制本发明的范围。

Claims (17)

1.一种成像设备，包括：

壳体，其包括朝相对方向开口的第一摄影光圈和第二摄影光圈；

至少一个图像拾取器件和用于处理从所述图像拾取器件输出的信号的图像处理电路，所述图像拾取器件和所述图像处理电路在所述壳体内并位于包括所述第一摄影光圈的平面中；

第一光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从所述第一摄影光圈入射的光的图像的弯曲光路，所述弯曲光路由所述第一光学系统的多个反射表面限定；

第二光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从所述第二摄影光圈入射的光的图像的直线光路。

2.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述第二光学系统邻近沿着所述第一光学系统的出射光轴延伸的所述第一光学系统的光路，所述出射光轴从所述第一光学系统的多个反射表面中最靠近所述图像拾取器件的表面朝着所述图像拾取器件延伸，以及

其中所述第一光学系统的所述出射光轴和所述第二光学系统的光轴实质上彼此平行。

3.根据权利要求1所述的成像设备，其中被所述第一光学系统利用的所述成像表面上的第一成像区域和被第二光学系统利用的所述成像表面上的第二成像区域彼此不重合。

4.根据权利要求2所述的成像设备，进一步包括位于所述壳体内的所述第一光学系统和所述第二光学系统之间、并在远离所述图像拾取器件的所述成像表面的方向中从所述第二光学系统的光轴向后倾斜的倾斜遮光壁。

5.根据权利要求4所述的成像设备，其中所述第一光学系统包括靠近所述第二光学系统安装的棱镜，通过所述棱镜的反射表面朝所述图像拾取器件反射入射光，所述倾斜遮光壁沿着所述棱镜的外表面定位。

6.根据权利要求5所述的成像设备，其中所述第二光学系统邻近所述棱镜的所述反射表面，所述倾斜遮光壁沿着所述棱镜的所述反射表面定位。

7.根据权利要求6所述的成像设备，其中所述棱镜的所述反射表面和所述倾斜遮光壁彼此面对，二者之间有微小的间隙。

8.根据权利要求5所述的成像设备，其中所述棱镜包括与所述棱镜的所述反射表面不垂直的倾斜侧表面，

其中所述第二光学系统邻近所述棱镜的所述倾斜侧表面，以及

所述倾斜遮光壁沿着所述棱镜的所述倾斜侧表面定位。

9.根据权利要求4所述的成像设备，其中面对所述第二光学系统的光路的所述倾斜遮光壁的表面包括一系列光线阻止线。

10.根据权利要求4所述的成像设备，其中所述倾斜遮光壁与所述壳体整体形成。

11.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述第一光学系统在所述图像拾取器件的所述成像表面的第一部分上形成从所述第一摄影光圈入射的所述光的所述图像，以及

其中所述第二光学系统在所述图像拾取器件的所述成像表面的第二部分上形成从所述第二摄影光圈入射的所述光的所述图像。

12.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述图像拾取器件包括设置在不同位置上的两个独立的图像拾取器件，从所述第一摄影光圈入射的所述光的所述图像和从所述第二摄影光圈入射的所述光的所述图像分别形成在所述的不同位置上。

13.根据权利要求1所述的成像设备，进一步包括固定到形成在所述壳体中的开口上的盖板，所述图像拾取器件和所述图像处理电路安装在所述盖板上。

14.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述第一光学系统包括两个棱镜，所述两个棱镜包括所述多个反射表面。

15.根据权利要求14所述的成像设备，其中所述两个棱镜中的每一个均包括直角棱镜。

16.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述成像设备包含在移动电子设备中，

其中所述移动电子设备包括向外相机窗口和向内相机窗口，所述成像设备安装在所述移动电子设备中，同时所述第一摄影光圈和所述第二摄影光圈分别面对所述向外相机窗口和所述向内相机窗口。

17.一种成像单元，包括：

壳体，其包括分别形成在所述壳体的相对侧面上的第一摄影光圈和第二摄影光圈；

固定到所述壳体上以覆盖形成在所述壳体中的开口的盖板，所述第一摄影光圈和所述开口在所述壳体的所述相对侧面中的一个上并排形成；

安装在所述盖板上的至少一个图像拾取器件和图像处理电路，所述图像处理电路处理从所述图像拾取器件输出的信号；

第一光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从所述第一摄影光圈入射的光的图像的弯曲光路，所述弯曲光路由所述第一光学系统的多个反射表面形成；

第二光学系统，其具有用于在所述图像拾取器件的成像表面上形成从所述第二摄影光圈入射的光的图像的直线光路。

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