CN101711353A - 用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件 - Google Patents

Abstract

一种用于增强数码相机光学传感器上的灰尘颗粒的检测的放大镜和照明组件。该组件由柱形面中空主框体组成，其中固定有放大镜透镜。电池壳体结合到主体，以便向LED阵列供应电力。LED阵列由沿周边并围绕柱形面主体内部安装的多个LED二极管组成，它们以锐角从与柱形面主体的平面垂直的轴线倾斜，使得所有二极管沿轴向在距主框体某个距离会聚到单个焦点。当灰尘颗粒位置与LED公共焦点重合时，散布在传感器上的灰尘颗粒对通过组件查看的观测者清楚可见。

Description

用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件

技术领域

本申请要求基于2007年6月12日提交的美国临时专利申请No.60/934263的巴黎公约优先权。

本发明涉及可用于增强数码相机上的灰尘颗粒的检测的放大镜和照明部件的组件。

背景技术

数码相机包括传感器室，在传感器室中容纳有例如电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的电子传感器，通过相机镜头所看到的图像被投射到电子传感器上。这种传感器可获取投影到其上的图像，并且将它转换成电子数据，此后电子数据被转发给设置在数码相机的数据处理部件。然后，数据处理部件将该电子数据转换成例如JPEG、TIFF或RAW格式等已知格式的图像文件，此后存储在相机的存储卡上。当然，这种传感器必须保持尽可能清洁，因为其上沉积的杂质会不合要求地改变相机所获取的最终图像。

不可避免的是，在数码相机的正常使用期间，它的传感器将会暴露于大气及其通过空气传播的(airborne)杂质、如通过空气传播的微小尘埃颗粒。更具体来说，在具有可互换镜头的数码相机、如数字单镜头反射(DSLR)相机上，每当从相机主体卸下镜头时、例如当转换镜头时，传感器不可避免地暴露于大气及其杂质中。

数码相机拥有者已经提出许多方式在清洁地继续使用之前查明其相机的传感器是否覆盖有污染物。其中之一称作f22测试，它包括当把相机设置在最长焦距和最小光圈值时，在瞄准具有均匀背景和一致照明的发光背景幕(backdrop)的同时进行拍照。然后，传感器表面的杂质作为改变图像的模糊斑点出现在照片上。因此，这种方法可能需要数次拍照和计算机应用工作来显示出照片上的模糊斑点的对比。

要注意，没有聚焦光的普通放大无法帮助检验相机传感器表面，因为相机传感器位置在相机框架深处，并且环境光仅以最低程度到达这个位置。另外，检验光无法在没有引起可能不可修复的损坏的情况下直接照射到传感器上。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种查明数码相机的传感器是否覆盖有灰尘颗粒的改进部件。

本发明的第二目的是通过从不同角度而不是仅依靠重叠光源对数码相机传感器表面进行照明来提供停留在数码相机传感器表面上的灰尘颗粒的形状和/或大小的良好表征。

上述问题通过本发明来消除，本发明将放大镜的放大与其光线以相对成锐角的入射角照射而不是垂直照射到传感器表面的灯配置的反射性质结合，以便检测留在数码相机传感器表面上的灰尘颗粒。

此外，灯配置优选地包括偶数个灯，它们被有策略地设置成产生留在相机传感器表面的颗粒的3维效果，因而增强灰尘颗粒的检测和/或表征。换言之，从重叠位置对物体的照射将以漫射的阴影光晕而告终，而以不同角度的照射将产生更逼真的形式，如下文配置中所述。与以上所述实现相同任务的传统方式、如f22测试相比，本发明旨在使该任务更迅速并且更用户友好。

因此，本发明涉及用于增强平坦表面上的微粒污染物的检测的放大镜和照射组件，所述组件包括电源、主框体、所述主框体所承载并且操作上连接到所述电源的发光部件以及也由主框体所承载的放大镜透镜，所述发光部件具有用于对平坦表面上的微粒污染物生成3维效果的部件，其中实现微粒污染物的增强检测和表征。

在一个实施例中，发光部件由沿所述主框体周边排列的多个LED二极管组成。

优选地，用于生成3维效果的部件在于各LED二极管，各LED二极管以小锐角从通过所述主框体的平面垂直延伸的轴线倾斜，使得所述二极管聚焦在所述组件前面的空间中的公共点。

所述放大镜和照明组件的所述主框体的形状从包括柱形面形状和四边形形状的组中选取。

主框体可具有柱形面形状，其中所述LED二极管沿周边等距离设置在所述柱形面主体中。

优选地，LED二极管锐角的范围在30至45度之间，并且最优选为大约30度。

在另一个实施例中，LED二极管设置在柱形面主体内部的第一和第二横向间隔的相邻行中，来自所述第一行的所述LED二极管具有第一锐角，并且来自所述第二行的所述LED二极管具有与所述第一锐角不同的第二锐角。

在该后一个实施例中，第一锐角优选为大约30度，并且所述第二锐角优选为大约45度。

所述第一行和所述第二行的每个行可包括沿周边等距离设置在所述柱形面主框体内部的6个LED二极管。

可对数码相机位置互补地确定所述柱形面主框体底端的形状和大小，以便在其中对接安装。

在一个实施例中，发光二极管具有偶数。

优选地，电源是操作上由所述主框体所承载的电池，所述电池给所述放大镜和照明组件供电，并且所述主框体包括覆盖所述电池并且确保所述电池到位的滑动面板。

放大镜透镜的放大能力可在5X与10X之间，且优选在5X与7X之间。

在另一个实施例中，所述LED二极管所发出的电磁谱从包括波长的紫外线范围和红外线范围的组中选取。

在另一个实施例中，放大镜透镜还包括优选地由MgF₂制成的抗反射涂层。

在另一个实施例中，手动触发开关设置到所述主框体，并且在操作上连接到所述电源和所述发光部件，所述触发开关使用户能够仅在需要时才有选择地激活所述放大镜和照明组件，因而防止所述电源的不必要使用。

本发明还涉及使用包括下列装置的放大镜和照明组件类型的方法：电池电源、主框体、所述主框体所承载的并且操作上连接到所述电源的发光部件以及也由主框体所承载的放大镜透镜，所述发光部件具有用于对平坦表面上的微粒污染物生成3维效果的部件，其中实现所述微粒污染物的增强检测和表征，所述方法包括以下步骤：

a)将相机面朝上置于台面，其中取下了可拆卸镜头；

b)使放大镜和照明组件与镜头座位置对齐；

c)向电池电源供电；以及

d)以实现传感器上的灰尘污染物的增强检测和表征的方式对所述放大镜和照明组件进行定向和定位。

本发明还涉及如权利要求20所述的使用方法，其中还包括在步骤b)与步骤c)之间进行的步骤bb)，所述步骤bb)包括将所述放大镜和照明组件与所述镜头座位置对接。

附图说明

附图中示出本发明的优选实施例；

图1是根据本发明的放大镜和照明组件的优选实施例的侧视图；

图2是图1的优选实施例的放大截面图；

图3是优选实施例的底部平面图；

图4是相对于图1的优选实施例的另一个侧视图；

附图第一页上的图5是相对于图1和图4的优选实施例的又一个侧视图。

图6是与图2相似但规模更小的部分分解示意截面图，并且进一步以边缘视图示出具有待通过本发明进行检测和表征的灰尘颗粒的平面传感器，该传感器距放大镜和照明组件一段距离；

图7a和图7b是来自两个不同透视的图1的放大镜和照明组件的两个透视图；以及

图7c是取自图4的透视图的放大镜和照明组件的分解透视图。

具体实施方式

图1、图3-5、图7a和图7b一般示出根据本发明的用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件10，它用于增强相机传感器上的微粒污染物的检测和表征。这个放大镜和照明组件包括中空柱形面主框体12，主框体12包括包含向本发明的光源供电所需的并且通过滑盖18覆盖的电池17的电池壳体14，滑盖18具有提供更好夹持并且更易于接近的压纹凹槽。在主框体12上还集成有手动触发开关16，手动触发开关16允许向放大镜和照明组件选择性供电，因而防止在本发明未使用时消耗电池17，其中具有压纹凹槽以便更好夹持。在柱形面主框体12中沿径向且向内固定有具有圆锥形凸缘13的较小中空柱形面主体(在图2、图6和图7c更清楚地看到)，在圆锥形凸缘13上嵌有多个、优选为6个发光二极管(LED)，它们在图3用编号22、22’、22”、22”’、22””和22””’标识，并且以周边间隔方式设置，因而创建了LED阵列。二极管22、22’、22”、22”’、22””和22””’中的每个以优选在30与45度之间、最优选为30度的锐角倾斜。

在优选实施例中，在主框体12上刻有柱形面压纹形状的主体24，以便实现用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件10与数字单镜头反射(DSLR)相机的数码相机传感器位置对接安装，但是后者备选地可用于与传感器位置开口间隔对齐。放大镜和照明组件10还可用于对在任何其它类型的相机、如现有技术的数码相机的镜头或者不排除光学显微镜、光学和数字望远镜、景象透镜等其它应用中的其它透镜上的微粒污染物进行检测和表征。放大镜和照明组件10的使用领域并不局限于检测透镜上的杂质，而是还可扩展到任何平坦表面，但它不是预计的主要目的。

在图2看到，中空柱形面主框体12的径向向内弯曲的后部扩展30用于相对于具有与其共面的前向圆锥形凸缘13的柱形面主体使双凸放大镜透镜28的锥形周缘楔入到位。前向(13)和后向(30)使放大镜透镜28楔入其间的这两种部件均具有进行接触的略微倾斜的边缘，以便使放大镜透镜28以摩擦方式互锁在它们之间。中空柱形面主框体12的另一个横向扩展25在放大镜和照明组件10内部延伸，并且进一步组成使放大镜透镜28防止其意外横向移动的沿边缘对接塞。当具有圆锥形凸缘13的中空柱形面主体的前向径向向外延伸突出29插入在主框体12的径向向内周边表面上刻有的环形凹槽29a时，所述突出29用于将凸缘13固定到主框体12。

如前面所述，在电池壳体14内部优选地是两个盘状电池17。那些电池17与两个电极20和21接触(图2)。电极20、21的导线20a和21a通过主框体12的壁径向向内投射，并且进入主体扩展13和30与主框体12之间的环形空心。电极20和21使电流流过导线20a和21a。导线20a和21a与手动触发开关16的金属触点23连接，然后连接到对应LED 22、22’、22”、22”’、22””和22””’的电极19、19’、19”、19”’、19””和19””’，形成串联电路，因而实现向用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件10供电。还可组成与二极管的并联电路，因而允许此后更易于检测和更换废弃二极管，如果发生这种情况的话。用于向串联电路供电的两个电池17可以是CR2025锂电池或者优选地是最近的CR2032锂电池。

手动触发开关16嵌入并且保持在主框体12中形成的对应径向孔16a中，在图7c看到，径向孔16a允许手动触发开关16沿主框体12的侧面在圆周上成切线地滑动。手动触发开关16具有与开路对应并且用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件10内部没有电力循环的断电限制位置以及与闭合电路对应并且启用放大镜和照明组件10的正常功能的供电限制位置。

图6示出在通过使手动触发开关16从断电限制位置移到供电限制位置来激活放大镜和照明组件10时由包括二极管22、22’、22”、22”’、22””和22””’的LED阵列所发出的光线40、40’和40”。那些入射光线40、40’和40”被停留在传感器表面42上并且位于包括二极管22、22’和22”的LED阵列以及放大镜透镜28的焦点的灰尘颗粒43吸收。反射光线41和41’通过灰尘颗粒43重新发出，并且经过放大镜透镜28，相互平行地射出，因此通过用于相机传感器灰尘检测的放大镜和照明组件10观察的观测者目睹这个灰尘颗粒的放大图像。放大镜透镜28是厚双凸会聚透镜，像具有放大能力的玻璃那样工作，即：通过增大观测者正在查看在本例中为灰尘颗粒43的物体的视角，放大通过放大镜透镜28所看到的并且位于透镜焦点与透镜本身之间的物体。由此创建的图像是虚拟的，并且具有比原始物体更大的尺寸，因而为观测者提供物体已被放大的印象。当物体位于放大镜透镜28的包括所述焦点的焦平面时，来自物体并且经过透镜的光线此后相互平行，从而无限地创建具有不是最大的某种放大的虚拟图像。但是，在这种情况下，目镜松弛，因而查看放大物体不需要适应，因此观测者可长时期凝视它而不会疲劳。在通过放大镜透镜28查看时图像所对的角与没有光学设备在给定距离、即“近点”查看时物体所对的角的比率称作角度放大率或者放大能力。这个值允许确定在通过放大镜透镜28查看时所看到的物体变得更大的程度。在类似放大镜透镜28的具有放大能力的玻璃的情况下，角度放大率简化为估计为25厘米的眼睛“近点”与透镜焦距的比率。

在图3上所看到的LED阵列22、22’、22”、22”’、22””和22””’的特定设置允许对停留在传感器表面42上的颗粒的3维效果。通过将阴影光晕投射到所述灰尘颗粒43周围并且照明颗粒表面的较大区域，照明灰尘颗粒43的这种方式提供更好的对比，由此为目击观测者强调颗粒并且实现准许灰尘颗粒43的检测和表征(大小和外形轮廓)的上述效果。

不是与主框体12共面，放大镜透镜28而是备选地可在放大镜和照明组件10中以相对于柱形面主框体12和具有圆锥形凸缘13的柱形面主体的平面的小锐角倾斜，但是这要求使二极管具有变化角度和定向的复杂调整，以便使它们聚焦在与放大镜透镜28相同的焦点。那就是为了使装置具有在图7c所看到的围绕轴线II的某种圆形对称并因而需要将二极管22、22’、22”、22”’、22””和22””’的定向配置成相对于放大镜透镜28的焦点聚焦的较少工作量，而最好使透镜28在柱形面主框体12中共面的原因。

在优选实施例中，放大镜透镜28以使整个传感器表面42通过放大镜和照明组件10可见的方式来定位。但是，放大能力越大，则需要的焦距越短。为了符合这两个前提限制，发现放大镜和照明组件10中包含的放大镜透镜28的放大值的可操作范围在5X与10X之间。最优选实施例的放大镜透镜28具有5X与7X之间的最佳放大能力，从而允许在考虑传感器位置时的优良焦距以及允许传感器表面上微粒污染物的检测和表征的放大率。另外，焦点越接近透镜，则透镜弯曲越大，从而引起更多球面像差，并因而引起通过放大镜透镜28所看到的图像因通过单镜头的更高放大率、应被避免的像差的变形。

放大镜透镜28优选由K9光学玻璃组成，并且可具有大约50毫米的直径，其中具有MgF₂涂层以使它抗反射。通过使更多入射光透射过放大镜透镜28，无源地、即未使用又需要更大电池电流的更强大LED二极管来增加到达用户眼睛的光强度，这个涂层赋予放大镜和照明组件10更好的效率。它还防止色差与在透镜表面上的霉堆积(mildew build-up)以及在放大镜透镜28表面上的多余反射，所述多余反射将使灰尘颗粒43的表征和检测不太可靠，因为这些反射寄生在观测者所感知的图像中。优选地，发光二极管22、22’、22”、22”’、22””和22””’为5毫米宽并且为无色，其中发光强度在18000与20000mcd(毫坎德拉)之间。在优选实施例中，主框体12、具有圆锥形凸缘13的较小柱形面主体、电池壳体14、滑盖18和手动触发开关16因其质量(刚性、可塑性、可用性、韧性和低成本)而由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene：ABS)塑料制成。一旦在传感器表面上检测到灰尘颗粒，可使用刷子、例如2007年10月11日出版的申请人的公开物No.WO2007/112550A1中所公开的具有多孔刀片的抗污清洁刷子将其去除而没有损坏传感器的过滤器涂层。

Claims (20)

1.一种用于增强平坦表面上微粒污染物的检测的放大镜和照明组件，所述组件包括电源、主框体、所述主框体所承载并且操作上连接到所述电源的发光部件以及也由主框体所承载的放大镜透镜，所述发光部件具有用于对所述平坦表面上所述微粒污染物生成3维效果的部件，其中实现所述微粒污染物的增强检测和表征。

2.如权利要求1所述的放大镜和照明组件，其中，所述发光部件由排列在所述主框体周边的多个LED二极管组成。

3.如权利要求2所述的放大镜和照明组件，其中，用于生成3维效果的所述部件在于各LED二极管，所述各LED二极管以小锐角从通过所述主框体的平面垂直延伸的轴线倾斜，使得所述二极管聚焦在所述组件前面的空间中的公共点。

4.如权利要求1所述的放大镜和照明组件，其中，所述放大镜和照明组件的所述主框体的形状从包括柱形面形状和四边形形状的组中选取。

5.如权利要求3所述的放大镜和照明组件，其中，所述主框体具有柱形面形状，并且所述LED二极管沿周边等距离设置在所述柱形面主体中。

6.如权利要求5所述的放大镜和照明组件，其中，所述LED二极管锐角范围在30至45度之间。

7.如权利要求6所述的放大镜和照明组件，其中，所述锐角为30度。

8.如权利要求5所述的放大镜和照明组件，其中，所述LED二极管设置在所述柱形面主体内部的第一和第二横向间隔相邻行中，来自所述第一行的所述LED二极管具有第一锐角，并且来自所述第二行的所述LED二极管具有与所述第一锐角不同的第二锐角。

9.如权利要求8所述的放大镜和照明组件，其中，所述第一锐角优选为大约30度，并且所述第二锐角优选为大约45度。

10.如权利要求8所述的放大镜和照明组件，其中，所述第一行和所述第二行的每个行包括沿周边等距离设置在所述柱形面主框体内部的6个LED二极管。

11.如权利要求7所述的放大镜和照明组件，其中，对数码相机位置互补地确定所述柱形面主框体底端的形状和大小，以便在其中对接安装。

12.如权利要求2所述的放大镜和照明组件，其中，所述发光二极管为偶数。

13.如权利要求1所述的放大器和照明组件，其中，所述电源是操作上由所述主框体所承载的电池，所述电池向所述放大镜和照明组件供电，并且所述主框体包括覆盖所述电池并且确保所述电池到位的滑动面板。

14.如权利要求1所述的放大镜和照明组件，其中，所述放大镜透镜的放大能力在5X与10X之间，且优选在5X与7X之间。

15.如权利要求2所述的放大镜和照明组件，其中，所述LED二极管所发出的电磁谱从包括波长的紫外线范围和波长的红外线范围的组中选取。

16.如权利要求1所述的放大镜和照明组件，其中，所述放大镜透镜还包括抗反射涂层。

17.如权利要求16所述的放大镜和照明组件，其中，所述抗反射涂层由MgF2制成。

18.如权利要求1所述的放大镜和明照组件，其中，手动触发开关设置到所述主框体，并且在操作上连接到所述电源和所述发光部件，所述触发开关使用户能够仅在需要时才激活所述放大镜和照明组件，因而防止所述电源的非必要使用。

19.一种使用包括下列装置的放大镜和照明组件类型的方法：电池电源，主框体，所述主框体所承载并且操作上连接到所述电源的发光部件以及也由所述主框体所承载的放大镜透镜，所述发光部件具有用于对平坦表面上的微粒污染物生成3维效果的部件，其中实现所述微粒污染物的增强检测和表征，所述方法包括以下步骤：

a)将相机面朝上置于台面，其中取下了可拆卸镜头；

b)使放大镜和照明组件与所述镜头座位置间隔对齐；

c)向所述电池电源供电；以及

d)以实现所述传感器上灰尘污染物的增强检测和表征的方式对所述放大镜和照明组件进行定向和定位。

20.如权利要求20所述的使用方法，其中，还包括在步骤b)与步骤c)之间进行的步骤bb)，所述步骤bb)包括将所述放大镜和照明组件与所述镜头座位置对接。

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