CN208737180U - 一种便携成像模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开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，其特征在于：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，所述镜体内部局部构造有导光结构，该导光结构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，从而使得来自于所述照明器的第一照明光被所述导光结构导向所述镜头附近为成像物体提供第二照明光。本实用新型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、放大倍率大，且针对不同型号的便携设备适应性强，成像质量进一步提高。
Description
技术领域
本实用新型属于成像领域，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、由于成像系统通常对照明有要求，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；
4、申请人在先申请(CN201810720674.7)中，虽然解决了上述问题，但发现，为了适应不同型号的便携设备，其端部反射端设计了多种结构方案，型号繁多、不便于集中大批量快速生产，且互相不能切换，使用成本较高，又需要通过旋转等操作来调整匹配，操作繁琐、体验性有待提高。
实用新型内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本实用新型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、放大倍率大，且针对不同型号的便携设备适应性强，成像质量进一步提高，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，按照本实用新型的一个方面，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，其特征在于：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，所述镜体内部局部构造有导光结构，该导光结构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，从而使得来自于所述照明器的第一照明光被所述导光结构导向所述镜头附近为成像物体提供第二照明光。
优选地，所述导光结构具有倾斜于安装面的斜面部分；所述导光结构具有基本平行于安装面的平面部分；所述斜面部分和所述平面部分相对设置，分别位于所述导光结构的两侧。
优选地，所述平面部分构造在所述导光结构靠近安装面一侧，从而第一照明光透射进入所述镜体；所述斜面部分构造在所述导光结构远离安装面一侧，从而透射光直接或间接导向所述镜头附近。
优选地，所述导光结构具有多个微型结构，每个微型结构均具有所述斜面部分和所述平面部分，从而多个所述斜面部分构造为朝向所述镜头延伸的斜面阵列。
优选地，所述导光结构的一侧表面具有多个凹部，构成齿状结构；每个微型结构具有一个所述凹部，所述凹部的端面构造为所述斜面部分。
优选地，所述凹部靠近所述镜头方向一侧具有两个第一斜面部分，这两个第一斜面部分呈夹角设置。
优选地，所述凹部靠近所述镜头方向一侧具有一个第一斜面部分，远离所述镜头一侧具有一个第二斜面部分；所述第二斜面部分基本垂直于安装面，多个所述凹部的多个所述第一斜面部分在远离所述镜头的方向上、与安装面所夹角度逐渐减小。
优选地，多个所述凹部的深度的在远离所述镜头的方向上逐渐变大。
优选地，所述导光结构和所述镜体为分体结构，不同结构形式的所述导光结构可选择性切换地安装于所述镜体。
优选地，所述导光结构和所述镜体为一体结构，同一所述镜头可选择性更换不同结构形式的所述镜体进行安装。
为实现上述目的，按照本实用新型的第二方面，还提供了一种便携式成像设备，包括如前所述的便携式成像模块，其可拆卸地连接到便携式成像设备。
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，通过本实用新型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、本实用新型无需设置自身独立光源，通过构造镜体的导光腔体，特别是导光结构，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、通过镜体导光结构的构造，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，且操作简单，即装即用。
4、通过斜面阵列的多种不同构造，后一斜面的反射光可以避开前一斜面的阻挡，经过较短的腔内光路即可到达镜头附近，避免了不必要的光能损失，使得每次照明器能够输入更多的第一照明光进入镜体，输出更多的第二照明光，并且使得镜体内一部分照明光能够绕过镜头至镜体的另一端，从而使得第二照明光在一定区域内的强度分布能够更加均匀，从而提高成像质量。
5、不同型号的导光结构或镜体，形成了产品配件梯度，满足了多种使用和消费需求，且相对于昂贵的镜头或整个模块成品，使用者可以通过导光结构或镜体配件的选装或自由切换，无需购买多套模块成品，也无需因配件不合适或损坏而必须放弃昂贵的镜头，节约了使用成本，改善了用户体验。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是相对于图1正交方向视角的本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型与便携式成像设备的配合示意图；
图4是相对于图3正交方向视角的本实用新型与便携式成像设备的配合示意图；
图5是本实用新型的镜体起光导作用的示意图；
图6是相对于图5正交方向视角的本实用新型的镜体起光导作用的示意图；
图7是本实用新型导光结构的一个实施例；
图8是本实用新型导光结构的另一个实施例；
图9是本实用新型导光结构的微型结构的放大图，并示意了导光方向。
图10是相对于图9正交方向视角的本实用新型导光结构的微型结构的放大图，展示了两种不同的实施例，并示意了导光方向。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型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实用新型进一步详细说明。
如图1-10所示，本实用新型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。
所述镜头1包括透镜、镜头封装。镜头1中的透镜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3-4所示，本实用新型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。其中，XY平面为安装面方向，Z方向为便携式成像设备3和便携式模块的厚度方向。
所述镜体2由透明或半透明的固体材料制成，所述镜体2内部局部构造有导光结构22，该导光结构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(例如闪光灯)，从而使得来自于所述照明器32的第一照明光33被所述导光结构22导向所述镜头1附近为成像物体提供第二照明光34。
所述导光结构22具有倾斜于安装面的斜面部分或弧面部分。下文以斜面部分为例进行介绍，以下方案中，弧面部分可以代替斜面部分，不再单独赘述。所述导光结构22具有基本平行于安装面的平面部分22c；所述斜面部分和所述平面部分22c相对设置，分别位于所述导光结构22的两侧皆可。优选地，所述平面部分22c构造在所述导光结构22靠近安装面一侧，从而第一照明光33透射进入所述镜体2；所述斜面部分构造在所述导光结构22远离安装面一侧，从而透射光直接或间接导向所述镜头1附近。这里，平面部分22c作为直接透射部分，相比于斜面部分的折射和反射，可以导入更多的第一照明光33。
所述导光结构22具有多个微型结构221，每个微型结构221均具有所述斜面部分和所述平面部分22c，从而多个所述斜面部分构造为朝向所述镜头1延伸的斜面阵列。
使用时，将本实用新型紧贴便携式成像设备3的机身，并让本实用新型的镜头1与便携式成像设备3的镜头31对齐，同时让本实用新型的导光结构22覆盖照明器32。如图5-6所示，照明器32发出的第一照明光33透过镜体2被导光结构22反射和散射。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，最终在本实用新型的镜头1的附近形成第二照明光34。
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，而本实用新型的导光结构22具有一定长度，当本实用新型的镜头1与便携式成像设备3的镜头31对齐后，导光结构22能覆盖一定范围内的距镜头31不同距离的照明器32。
本实用新型无需设置自身独立光源，通过构造镜体的导光腔体，特别是导光结构，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。通过镜体导光结构的构造，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，且操作简单，即装即用。
进一步地，所述导光结构22的一侧表面具有多个凹部，构成齿状结构；每个微型结构221具有一个所述凹部，所述凹部的端面构造为所述斜面部分。
图7到图10是本实用新型所述导光区域22的结构或功能的实施例或示意。本实用新型所述导光区域22不必须是所述微型结构221的周期性重复阵列。本实用新型所述导光区域22由一系列的微型结构221组成，这些微型结构221的形状、位置、尺寸等可不相同。
图7是本实用新型导光结构22的一个实施例，采用的是微型结构221的阵列，微型结构221的齿的截面为三角形或梯形。所述凹部靠近所述镜头1方向一侧具有一个第一斜面部分22a，远离所述镜头1一侧具有一个第二斜面部分22b。图8是本实用新型导光结构22的另一个实施例，三角形或梯形截面的第二斜面部分22b与所示xy平面有较大夹角甚至垂直，使得第一照明光33进入镜体2后，有更多的光被导光结构22导向镜头1，从而获得更强的第二照明光34。
多个所述凹部的多个所述第一斜面部分22a在远离所述镜头1的方向上、与安装面所夹角度逐渐减小。图9是本实用新型导光结构22的微型结构221的导光示意图，靠近镜头1处于前方的第一斜面部分22a夹角较大，该微型结构221使得第一照明光进入镜体2后，在前方的微型结构221上发生反射和散射，直接被导向镜头1。处于后方的第一斜面部分22a夹角减小，从而反射光线尽量避开前方凹部或第二斜面部分22b的遮挡反射，反射到平面部分22c上，再多次间接导向镜头1，从而获得更强的第二照明光34。
作为另一实施例(未示出)，多个所述凹部的深度的在远离所述镜头1的方向上逐渐变大。靠近镜头1处于前方凹部深度较小，该微型结构221使得第一照明光进入镜体2后，在前方的微型结构221上发生反射和散射，直接被导向镜头1。处于后方的凹部深度增大，从而反射光线尽量避开前方凹部或第二斜面部分22b的遮挡反射，反射到平面部分22c上，再多次间接导向镜头1，从而获得更强的第二照明光34。
图10是相对于图9正交方向视角的本实用新型导光结构22的微型结构221的两种实施例，上方的微型结构221的实施例使得第一照明光进入镜体2后，被导向镜头1所在方向，从而获得更强的第二照明光34。
作为最优实施例，所述凹部靠近所述镜头1方向一侧具有两个第一斜面部分22a，这两个第一斜面部分22a呈夹角设置。当微型结构221所在位置距镜头1更近时，该夹角更大，当微型结构221所在位置距镜头1更远时，该夹角更小。见图10，下方的微型结构221的实施例使得第一照明光进入镜体2后，被导向镜头1所在方向，但是不是直指镜头1所在方向，而是指向镜头1的两侧，一方面，由于夹角的设置，后一凹部的反射斜面避开了前一凹部的或第二斜面部分22b的遮挡反射，更多的反射光导向镜头1，从而获得更强的第二照明光34。另一方面，夹角的角度变化，使得不同位置的照明器32发出的第一照明光33经镜体2导光以后，均能形成强度较高、分布较均匀的第二照明光34。第三方面，使得镜体2内的一部分照明光能够绕过镜头1至镜体2的另一端，从而使得第二照明光34在一定区域内的强度分布能够更加均匀，提高成像质量。
所述导光结构22和所述镜体2的一种设计是分体结构，不同结构形式的所述导光结构22可选择性切换地安装于所述镜体2。此时，导光结构22可设计为沿着X轴方向可移动，以便于调整覆盖更大的范围，适应更广泛的便携成像设备。
所述导光结构22和所述镜体2的第二种设计是一体结构，同一所述镜头1可选择性更换不同结构形式的所述镜体2进行安装。不同型号的导光结构或镜体，形成了产品配件梯度，满足了多种使用和消费需求，且相对于昂贵的镜头或整个模块成品，使用者可以通过导光结构或镜体配件的选装或自由切换，无需购买多套模块成品，也无需因配件不合适或损坏而必须放弃昂贵的镜头，节约了使用成本，改善了用户体验。
所述镜体2在至少包括所述导光结构22的区域设置有增强镜面反射层，且其他区域中的至少部分设置有增强漫反射层，具体形式例如反射膜、反射条、反射贴，或者镜体2的外部具备壳体，壳体的内壁为反光或漫反射材料以实现所述增强反射或增强漫反射功能，可以增强第二照明光34的强度，从而提高成像质量。
本实用新型还提供了一种便携式成像设备，包括如前所述的便携式成像模块，其可拆卸地连接到便携式成像设备。
上述不同实施例，可以作为独立方案使用，也可以任意组合。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种便携成像模块，其可拆卸地连接到具有摄像头和照明器的便携式成像设备，其特征在于：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，所述镜体内部局部构造有导光结构，该导光结构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，从而使得来自于所述照明器的第一照明光被所述导光结构导向所述镜头附近为成像物体提供第二照明光。
2.如权利要求1所述的便携成像模块，其特征在于：所述导光结构具有倾斜于安装面的斜面部分；所述导光结构具有基本平行于安装面的平面部分；所述斜面部分和所述平面部分相对设置，分别位于所述导光结构的两侧。
3.如权利要求2所述的便携成像模块，其特征在于：所述平面部分构造在所述导光结构靠近安装面一侧，从而第一照明光透射进入所述镜体；所述斜面部分构造在所述导光结构远离安装面一侧，从而透射光直接或间接导向所述镜头附近。
4.如权利要求2-3任一项所述的便携成像模块，其特征在于：所述导光结构具有多个微型结构，每个微型结构均具有所述斜面部分和所述平面部分，从而多个所述斜面部分构造为朝向所述镜头延伸的斜面阵列。
5.如权利要求4所述的便携成像模块，其特征在于：所述导光结构的一侧表面具有多个凹部，构成齿状结构；每个微型结构具有一个所述凹部，所述凹部的端面构造为所述斜面部分。
6.如权利要求5所述的便携成像模块，其特征在于：所述凹部靠近所述镜头方向一侧具有两个第一斜面部分，这两个第一斜面部分呈夹角设置。
7.如权利要求5所述的便携成像模块，其特征在于：所述凹部靠近所述镜头方向一侧具有一个第一斜面部分，远离所述镜头一侧具有一个第二斜面部分；所述第二斜面部分基本垂直于安装面，多个所述凹部的多个所述第一斜面部分在远离所述镜头的方向上、与安装面所夹角度逐渐减小。
8.如权利要求5所述的便携成像模块，其特征在于：多个所述凹部的深度的在远离所述镜头的方向上逐渐变大。
9.如权利要求1所述的便携成像模块，其特征在于：所述导光结构和所述镜体为分体结构，不同结构形式的所述导光结构可选择性切换地安装于所述镜体。
10.如权利要求1所述的便携成像模块，其特征在于：所述导光结构和所述镜体为一体结构，同一所述镜头可选择性更换不同结构形式的所述镜体进行安装。
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