CN107077047A - 成像单元和成像系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种成像单元3，所述成像单元3包括：安装构件，所述安装构件用于安装在具有成像单元和照明单元的移动终端上；光学构件OP(OP1、OP2)，所述光学构件OP将来自照明单元的照明光沿倾斜方向提供到成像目标的由成像单元成像的成像部分上；以及遮光构件SL，所述遮光构件SL围绕光学构件OP的外围，其中，来自光学构件OP的光的第一光轴沿相对于成像单元的光学系统的第二光轴倾斜的方向入射到成像目标上。
Description
技术领域
本发明涉及成像单元和成像系统。
背景技术
已知一种图像处理装置，所述图像处理装置检测出现在介质表面上的图案(例如，纸张指纹信息)，并使用图案信息来验证介质的原创性。
此外，专利文献1公开了一种放大成像单元，该放大成像单元使用利用配备有摄像头的移动电话的摄像头的照明光来捕获放大的图像。
引用列表
专利文献
[专利文献1]JP-A-2004-279733
发明内容
技术问题
与来自移动终端的照明部的光的光轴平行于由移动终端的成像部获取的光学系统的光轴的情况相比，本发明的示例性实施方式的至少一个目的是提供一种能够精确地获取成像目标的图案信息的成像单元以及一种包括具有成像部和照明部的移动终端以及所述成像单元的成像系统。
技术方案
[1]根据本发明的一方面，提供了一种成像单元，所述成像单元包括：附接构件，所述附接构件附接到包括成像部和照明部的移动终端；光学构件，所述光学构件将来自照明部的照明光沿倾斜方向提供到成像目标的要被成像的部分，所述要被成像的部分由成像部成像；以及遮光构件，所述遮光构件围绕所述光学构件的外围，其中，来自光学构件的光的第一光轴沿相对于成像部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入成像目标。
[2]在[1]的成像单元中，光学构件可以包括：第一构件，所述第一构件沿远离成像部的方向传递来自照明部的照明光；以及第二构件，所述第二构件被设置在所述遮光构件内部并且将由第一构件传递的光朝向成像目标的要被成像的部分反射。
[3]在[1]的成像单元中，光学构件可以包括第一构件，所述第一构件将来自照明部的照明光传递到成像目标的要被成像的部分，并且所述第一构件可以将来自照明部的照明光引导到比成像部在成像目标侧的端部更靠近成像目标的位置，并且可以在比成像部在成像目标侧的端部更靠近成像目标的位置处沿倾斜方向朝向成像目标的要被成像的部分发射照明光。
[4]中任一项的成像单元还可以包括镜头(lens)部，所述镜头部被固定在所述移动终端的成像部的位置处并对所述成像目标进行特写(close up)，所述遮光构件可以围绕镜头部和光学构件的外围，并且可以阻挡成像目标的特写部分(close-up part)处的外部光，并且来自光学构件的光的第一光轴可以沿相对于成像部和镜头部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入成像目标。
[5]在[4]的成像单元中，所述光学构件可以包括：第一构件，所述第一构件沿远离镜头部的方向传递来自照明部的照明光；以及第二构件，所述第二构件被设置在所述遮光构件内部并且将由所述第一构件传递的照明光朝向成像目标的特写部分反射。
[6]在[4]的成像单元中，所述光学构件可以包括第一构件，所述第一构件利用来自照明部的照明光照射成像目标的特写部分，并且所述第一构件可以将来自照明部的照明光引导到比镜头部在成像目标侧的端部更靠近成像目标的位置，并且可以在比镜头部在成像目标侧的端部更靠近成像目标的位置处沿倾斜方向朝向成像目标的特写部分发射照明光。
[7][1]至[6]的成像单元还可以包括保持构件，所述保持构件将成像目标保持在与成像部分离的位置处。
[8]根据本发明的另一方面，提供了一种成像系统，所述成像系统包括：移动终端，所述移动终端包括成像部和照明部；以及成像单元，所述成像单元附接到所述移动终端，其中，所述成像单元包括：附接构件，所述附接构件附接到所述移动终端；光学构件，所述光学构件将来自所述照明部的照明光沿倾斜方向提供到成像目标的要被成像的部分，所述要被成像的部分由成像部进行成像；以及遮光构件，所述遮光构件围绕光学构件的外围，并且来自光学构件的光的第一光轴沿相对于成像部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入成像目标。
[9]根据本发明的又一方面，提供了一种成像系统，所述成像系统包括：移动终端，所述移动终端包括成像部和照明部；以及成像单元，所述成像单元附接到所述移动终端，其中，所述成像单元包括：附接构件，所述附接构件附接到所述移动终端；镜头部，所述镜头部被固定在所述移动终端的成像部的位置处并且对成像目标进行特写；光学构件，所述光学构件将照明光沿倾斜方向提供到成像目标的由镜头部进行特写的特写部分；以及遮光构件，所述遮光构件围绕镜头部和光学构件的外围，并且来自光学构件的光的第一光轴沿相对于成像部和镜头部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入成像目标。
根据[1]的成像单元，将来自移动终端的照明部的光的光轴沿相对于移动终端的成像部的光学系统的光轴倾斜的方向提供到要被成像的部分。
根据[2]的成像单元，即使在成像部与成像目标之间的空间变窄的情况下，也可以通过有效地利用遮光构件内部的空间将照明光沿倾斜方向提供到要被成像的部分。
根据[3]的成像单元，照明光被提供到要被成像的部分，而不受成像部影响。
根据[4]的成像单元，即使在提供特写成像镜头的情况下，也将来自移动终端的照明部的光的光轴沿相对于移动终端的光学系统的光轴倾斜的方向提供到特写部分。
根据[5]的成像单元，即使在镜头部与成像目标之间的空间由于特写成像而变窄的情况下，也通过有效地利用遮光构件内部的空间将照明光沿倾斜方向提供到特写部分。
根据[6]的成像单元，即使在存在特写镜头部的情况下，也将照明光提供到特写部分。
根据[7]的成像单元，可以容易地定位要被成像的成像目标。
根据[8]的成像系统，将来自移动终端的照明部的光的光轴沿相对于移动终端的成像部的光学系统的光轴倾斜的方向提供到要被成像的部分。
根据[9]的成像系统，即使在提供特写成像镜头的情况下，也将来自移动终端的照明部的照明光沿相对于移动终端的光学系统的光轴倾斜的方向提供到特写部分。
附图说明
[图1]图1是示意性地示出根据第一示例性实施方式的成像系统的透视图。
[图2]图2是示出根据第一示例性实施方式的成像单元的外形的视图。
[图3]图3是示出根据第一示例性实施方式的成像单元的修改示例1的视图。
[图4A]图4A是示出根据第一示例性实施方式的成像单元的截面的视图。
[图4B]图4B是示出根据第一示例性实施方式的成像单元的修改示例2的视图。
具体实施方式
在下文中，将利用附图来描述根据本发明的各个示例性实施方式的成像系统和成像单元。
[第一示例性实施方式]
图1是示意性地示出根据第一示例性实施方式的成像系统的透视图。在根据第一示例性实施方式的成像系统1中，成像单元3被附接到包括成像部(摄像头功能)和照明部(闪光灯功能)的便携式移动终端2。此外，成像单元3包括适配并固定到移动终端2的外部形状的附接构件PR以及特写成像壳体CA。
尽管根据示例性实施方式的移动终端2通过诸如智能电话的移动电话来实现，但移动终端2可以通过包括成像部和照明部的平板电脑终端来实现。此外，除了微处理器、由诸如RAM或硬盘驱动器的存储介质形成的存储部、通信接口和操作按钮之外，移动终端2还包括显示器和触摸面板，并且在显示器的后表面上包括成像部和照明部。
同时，附接构件PR在移动终端2的成像部的位置处形成有开口，并且通过该开口和设置在遮光构件SL内部的镜头部LZ从成像部获取图案信息。此外，类似地，附接构件PR在移动终端2的照明部的位置处形成有开口，并且通过该开口将照明光提供到设置在遮光构件SL内部的光学构件OP。
移动终端2的成像部包括成像元件(诸如，电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)以及光学系统(诸如，镜头)，并且通过对物体的图像进行成像来获取图像数据。此外，成像部中的光学系统的光轴(第二光轴)在与移动终端2的后表面大致垂直的方向上。
移动终端2的照明部例如包括作为发光元件的发光二极管(LED)。根据示例性实施方式的照明部在由成像部获取图像的情况下发光。
此外，在根据示例性实施方式的成像系统1中，用于获取图案信息的应用程序被安装在移动终端2中。在应用程序被驱动的情况下，由照明部保持发光，并且由成像部开始成像，并且这种状态被显示在显示器上。此外，在移动终端2的操作按钮和触摸面板上执行输入，获取由照明部照亮的成像目标的图像，并且此外，获取图案信息。
这里，具体地，图2是示出根据示例性实施方式的成像单元3的特写成像壳体CA的内部的视图。成像单元3的特写成像壳体CA在移动终端2的成像部和照明部的位置被固定到附接构件PR，并且包括镜头部LZ、光学构件OP和盒形遮光构件SL。
镜头部LZ包括特写镜头(微距镜头)和圆柱形构件，所述特写镜头减小移动终端2的成像部的最短成像距离，所述圆柱形构件保持该特写镜头。镜头部LZ被设置在与移动终端2的成像部对应的位置，并且被固定在特写成像壳体CA中，使得特写镜头的光轴与移动终端2的成像部的光学系统的光轴匹配。
光学构件OP包括：第一构件OP1，所述第一构件OP1沿远离镜头部LZ的方向传递来自照明部的照明光；以及第二构件OP2，所述第二构件OP2反射由所述第一构件OP1传递的照明光并且沿倾斜方向照射作为目标(从该目标获取图案信息)的成像目标(诸如纸张、塑料、平板电脑以及金属部件的物体)的要被成像的部分(由移动终端2的成像部进行成像并且被获取为图像的区域)。
根据示例性实施方式的第一构件OP1包括导光构件，所述导光构件引导光以便改变来自照明部的照明光行进的方向。所述导光构件的入射面被设置成面向移动终端2的照明部。因此，所述导光构件有效地获取来自照明部的照明光。来自照明部的照明光通过在光导构件内重复全反射和折射被传播，并且斜向下射出照明光，使得行进方向逐渐变化并且变为远离镜头部LZ的方向。同时，优选的是，第一构件OP1是具有管形状(圆柱形状、多边形形状等)的导光构件。
第二构件OP2包括沿着将在后面描述的遮光构件SL的壁表面设置的反射构件。来自第一构件OP1的照明光由设置在镜头部LZ的一侧上的第二构件OP2反射，并且从相对于位于镜头部LZ下面的成像目标倾斜的方向入射。
具体地，主光线沿作为圆柱形导光构件的第一构件OP1的中心轴(光轴)面向的方向行进，并且被所述第二构件OP2反射的主光线相对于被设置在镜头部LZ下方的成像目标倾斜地入射。所述主光线是指穿过从光学构件OP提供到对其执行特写成像的成像目标的照明光的光通量的中心的光线。在该示例性实施方式中，所述主光线是指穿过所述第一构件OP1的中心轴并且在被所述第二构件OP2反射后行进的光线，以及在光学构件OP的光轴(第一光轴)上行进的光。此外，用作对其执行特写成像的成像目标的示例的介质被设置成与移动终端2的后表面大致平行(设置成与通过移动终端2的成像部和镜头部LZ获取的光学系统的第二光轴垂直)，并且来自光学构件OP的主光线(来自光学构件的光的第一光轴)基于与介质垂直的第二光轴方向例如以等于或大于10°并且等于或小于80°的角度或者等于或大于20°并且等于或小于70°的角度入射到介质。同时，来自光学构件OP的光的第一光轴可以入射成与由移动终端2的成像部和镜头部LZ获取的光学系统的第二光轴交叉，或者可以入射到要被成像的部分和其外围。
遮光构件SL被形成为具有盒形结构，以便包含镜头部LZ和光学构件OP(第一构件OP1和第二构件OP2)，并且阻挡到达特写部分的外部光。此外，所述遮光构件SL的矩形端面被形成为抵靠移动终端2的后表面的平行表面，并且容易将介质定位在光学系统的焦点深度中，其中，由于该端面，使得最短成像距离减小。
包含纸张指纹的图案信息通过由于纸张纤维等导致的随机起伏形成，并且在照明光从倾斜方向照射同时外部光被阻挡的情况下，容易获取可归因于具有再现性的起伏的图案信息。可以通过经由网络将原始介质的图案信息提供到移动终端2作为在成像系统1中新获取的图案信息来确认原创性。
此外，根据示例性实施方式的成像单元3的遮光构件SL的厚度(参见图4A和图4B中的d1)是与其中最短成像距离通过镜头部LZ被减小的光学系统相对应的尺寸。在考虑镜头部LZ的厚度(参见图4A和图4B中的d2)的情况下，可以将来自移动终端2的照明部的照明光提供到特写部分的空间是狭窄的。然而，引发移动终端2的照明光的光学构件OP包括第一构件OP1以及第二光学构件OP2，所述第一构件OP1引导照射光的主光线，使得所述主光线面向远离镜头部LZ的方向，所述第二构件OP2使得来自第一构件OP1的主光线被反射并且面向特写部分(在由镜头部LZ对成像目标进行特写的情况下获取的要被成像的部分)，并且因此，遮光构件SL内部的空间被有效地利用，并且容易将照明光沿倾斜方向从镜头部LZ与介质之间的狭窄空间均匀地提供到所述特写部分。
图3是示意性地示出根据示例性实施方式的成像系统1的修改示例1的视图。如图所示，根据修改示例1的成像系统1包括保持构件HL，所述保持构件HL将介质M保持在与移动终端2的成像部分离的位置。具体地，所述保持构件HL位于遮光构件SL的下方。所述保持构件HL连接到遮光构件SL的下端，并且包括与移动终端2的后表面平行的两个板形构件B1和B2。两个板形构件B1和B2通过L形内壁连接。
因此，被特写的介质M通过被插入到两个板形构件B1和B2之间而被保持，结果是由于移动终端2的成像部和镜头部LZ导致的光学系统的光轴方向的变化受到限制，并且沿垂直方向和水平方向的变化受L形内壁限制。因此，通过保持构件HL很容易定位被特写的介质M。
随后，图4A是示出根据示例性实施方式的特写成像壳体CA的截面的视图，并且图4B是示出根据示例性实施方式的修改示例2的特写成像壳体CA的截面的视图。
如图4A所示，根据示例性实施方式的特写成像壳体CA的第一构件OP1被配置为朝向设置在与镜头部LZ分离的位置的第二构件OP2引导照明光，并且被配置为使照明光通过第二构件OP2中的反射到达特写部分。如图4A所示，在来自第一构件OP1的主光线通过第二构件OP2到达介质的情况下，所述主光线以等于或小于45°的角度或者以等于或小于30°的低角度入射到介质。相比之下，在示例性实施方式的修改示例2中，将照明光提供到特写部分的光学构件OP不包括作为反射构件的第二构件OP2，并且仅包括包含导光构件的第一构件OP1。
如图4B所示，根据修改示例2的第一构件OP1被形成为使得发光表面存在于第一构件OP1的比镜头部LZ在介质侧的端部更靠近介质的一侧上。具体地，第一构件OP1的发光表面的上端成为比镜头部LZ的端部更靠近介质的一侧。此外，在修改示例2中，镜头部LZ不存在于圆柱形第一构件OP1的延长线上。具体地，在以来自第一构件OP1的主光线(从第一构件OP1的中心轴射出的光)的光路径为中心的具有相同半径的空间中，不存在镜头部LZ，并且直接利用来自第一构件OP1的发光表面的照明光照射特写部分。存在移动终端2的成像部和照明部被设置成彼此接近的许多情况。因此，在第一构件OP1不存在的情况下，通过镜头部LZ面向特写部分的照明光不被阻挡。然而，在第一构件OP1存在并且光被引导使得照明光被发射到介质侧而不是镜头部LZ的端部的情况下，很容易将由移动终端2的照明部获取的照明光提供到特写部分而没有延迟。
同时，在图4A所示的示例性实施方式的情况下，第一构件OP1的发光表面可以不必被设置在介质侧上而不是设置在镜头部LZ在介质侧的端部上。例如，第一构件OP1的发光表面的一部分可以被设置在移动终端2的一侧上，而不是镜头部LZ在介质侧的端部上。
同时，在示例性实施方式和修改示例中，特写成像壳体CA的位置以及镜头部LZ和光学构件OP的位置可以是固定的，并且可以根据移动终端2的成像部和照明部的位置而改变。此外，第一构件OP1的形状和方向可以是固定的并且可以改变。此外，为了在获取图案信息的情况下提高再现性，期望位置和形状是固定的。
同时，在示例性实施方式和修改示例中，由镜头部LZ对成像目标执行特写成像。然而，在本发明中，可以不必包括镜头部LZ，并且可以利用来自光学构件OP的主光线沿倾斜方向照射要被成像的部分。此外，在示例性实施方式和修改示例中，光学构件OP包括第一构件OP1(导光构件)。然而，可以不必包括导光构件，并且例如可以使用诸如反射镜的反射构件来反射来自照明部的照明光，使得从倾斜方向照射要被成像的部分。
工业实用性
使用本发明的至少一个示例性实施方式例如通过诸如智能电话的移动终端来对成像目标(诸如纸张或塑料)的图案进行成像是有用的。
然而，本发明并不限于上述示例性实施方式并且各种修改是可能的。在本发明的精神的范围内，本领域技术人员可以设计各种改变的示例和修正的示例，并且可以理解，所述改变的示例和修正的示例都属于本发明的范围。此外，例如，在不脱离本发明的主旨的情况下，由本领域技术人员针对各个示例性实施方式执行的适当地添加和移除部件、改变设计、添加和省略步骤或改变条件被包括在本发明的范围内。
本申请基于于2014年12月10日提交的日本专利申请(JP-A-2014-250153)，并且其全部内容通过引用并入本文。
附图标记列表
1 成像系统
2 移动终端
3 成像单元
PR 附接构件
CA 特写成像壳体
LZ 镜头部
OP 光学构件
OP1 第一构件
OP2 第二构件
SL 遮光构件
HL 保持构件
Claims (9)
1.一种成像单元，所述成像单元包括：
附接构件，所述附接构件被附接到包括成像部和照明部的移动终端；
光学构件，所述光学构件将来自所述照明部的照明光沿倾斜方向提供到成像目标的要被成像的部分，所述要被成像的部分由所述成像部成像；以及
遮光构件，所述遮光构件围绕所述光学构件的外围，
其中，来自所述光学构件的光的第一光轴沿相对于所述成像部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入所述成像目标。
2.根据权利要求1所述的成像单元，其中
所述光学构件包括：
第一构件，所述第一构件沿远离所述成像部的方向传递来自所述照明部的照明光，以及
第二构件，所述第二构件被设置在所述遮光构件的内部，并且朝向所述成像目标的所述要被成像的部分反射由所述第一构件传递的所述光。
3.根据权利要求1所述的成像单元，其中
所述光学构件包括第一构件，所述第一构件将来自所述照明部的照明光传递到所述成像目标的所述要被成像的部分，并且
所述第一构件将来自所述照明部的所述照明光引导到比所述成像部在所述成像目标侧的端部更靠近所述成像目标的位置，并且在比所述成像部在所述成像目标侧的端部更靠近所述成像目标的位置处沿所述倾斜方向朝向所述成像目标的所述要被成像的部分发射照明光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成像单元，所述成像单元还包括：
镜头部，所述镜头部被固定在所述移动终端的所述成像部的位置处，并且对所述成像目标进行特写；
其中，所述遮光构件包围所述镜头部和所述光学构件的外围，并且阻挡在所述成像目标的特写部分处的外部光，并且
其中，来自所述光学构件的光的所述第一光轴沿相对于所述成像部和所述镜头部的所述光学系统的所述第二光轴倾斜的方向进入所述成像目标。
5.根据权利要求4所述的成像单元，其中
所述光学构件包括：
第一构件，所述第一构件沿远离所述镜头部的方向传递来自所述照明部的照明光，以及
第二构件，所述第二构件被设置在所述遮光构件的内部，并且朝向所述成像目标的所述特写部分反射由所述第一构件传递的所述照明光。
6.根据权利要求4所述的成像单元，其中
所述光学构件包括第一构件，所述第一构件将来自所述照明部的所述照明光传递到所述成像目标的所述特写部分，并且
所述第一构件将来自所述照明部的所述照明光引导到比所述镜头部在所述成像目标侧的端部更靠近所述成像目标的位置，并且在比所述镜头部在所述成像目标侧的端部更靠近所述成像目标的位置处沿所述倾斜方向朝向所述成像目标的所述特写部分发射照明光。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的成像单元，所述成像单元还包括：
保持构件，所述保持构件将所述成像目标保持在与所述成像部分离的位置。
8.一种成像系统，所述成像系统包括：
移动终端，所述移动终端包括成像部和照明部；以及
成像单元，所述成像单元被附接到所述移动终端，
其中，所述成像单元包括：
附接构件，所述附接构件被附接到所述移动终端；
光学构件，所述光学构件将来自所述照明部的照明光沿倾斜方向提供到成像目标的要被成像的部分，所述要被成像的部分由所述成像部成像；以及
遮光构件，所述遮光构件围绕所述光学构件的外围，并且
来自所述光学构件的光的第一光轴沿相对于所述成像部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入所述成像目标。
9.一种成像系统，所述成像系统包括：
移动终端，所述移动终端包括成像部和照明部；以及
成像单元，所述成像单元被附接到所述移动终端，
其中，所述成像单元包括：
附接构件，所述附接构件被附接到所述移动终端；
镜头部，所述镜头部被固定在所述移动终端的所述成像部的位置处，并且对所述成像目标进行特写；
光学构件，所述光学构件将照明光沿倾斜方向提供到所述成像目标的特写部分，所述特写部分由所述镜头部进行特写；以及
遮光构件，所述遮光构件围绕所述镜头部和所述光学构件的外围，并且
来自所述光学构件的光的第一光轴沿相对于所述成像部和所述镜头部的光学系统的第二光轴倾斜的方向进入所述成像目标。
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