專利名稱：成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，特別涉及包含在移動電子設(shè)備，例如 移動電話中的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，帶有向內(nèi)相機(jī)(次相機(jī)，sub-camera)以及向外相機(jī)(主 相機(jī)，main-camera)的移動電子設(shè)備(例如移動電話)已被廣泛使用。 向外相機(jī)用于拍攝普通目標(biāo)的靜態(tài)圖像或視頻片段，而向內(nèi)相機(jī)用于 拍攝使用者自己的靜態(tài)圖像或視頻片段，例如視頻會議。在這種類型 的移動電子設(shè)備中，由于在其機(jī)身中安裝了超過一個相機(jī)，因此希望 避免設(shè)備的體積和制造成本的增加。例如，日本未審查專利公開 2007-116361提出了一種成像設(shè)備，其設(shè)置為可以通過反射鏡和安裝在 單殼體中的遮光部件的連接而在向外圖像拍攝和向內(nèi)圖像拍攝之間進(jìn) 行切換。
由于反射鏡和遮光部件需要在前述出版物中公開的成像設(shè)備中彼 此連接，因此成像設(shè)備將變得復(fù)雜。此外，為了允許反射鏡和遮光部 件的移動，需要保證一定空間，這使減小成像設(shè)備的機(jī)身變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種簡單且緊湊的成像設(shè)備，其具有在相對的位置 上拍攝目標(biāo)圖像的功能，且適合用作雙向相機(jī)單元，例如包含在移動 電子設(shè)備中的向外-向內(nèi)相機(jī)單元。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種成像設(shè)備，其包括殼體，該殼 體包括朝相對的方向開口的第一攝影光圈和第二攝影光圈；至少一個 圖像拾取器件和用于處理從圖像拾取器件輸出的信號的圖像處理電 路，該圖像拾取器件和圖像處理電路位于殼體內(nèi)并位于包含第一攝影 光圈的平面中；第一光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成
像表面上形成從第一攝影光圈入射的光的圖像的彎曲光路，該彎曲光 路由第一光學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面限定；第二光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于 在所述圖像拾取器件的成像表面上形成從第二攝影光圈入射的光的圖 像的直線光路。
理想地，第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近第一光學(xué)系統(tǒng)的光路，該第一光學(xué)系 統(tǒng)的光路沿著第一光學(xué)系統(tǒng)的出射光軸延伸，且出射光軸從第一光學(xué) 系統(tǒng)的多個反射表面中最靠近圖像拾取器件的那個表面朝著該圖像拾 取器件延伸。第一光學(xué)系統(tǒng)的出射光軸和第二光學(xué)系統(tǒng)的光軸基本上 彼此平行。
理想地，第一光學(xué)系統(tǒng)利用的成像表面上的第一成像區(qū)域和第二 光學(xué)系統(tǒng)利用的成像表面上的第二成像區(qū)域彼此不重合。
理想地，所述成像設(shè)備包括在殼體內(nèi)位于第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光 學(xué)系統(tǒng)之間、并在遠(yuǎn)離圖像拾取器件的成像表面的方向中從第二光學(xué) 系統(tǒng)的光軸向后傾斜的傾斜遮光壁。
理想地，第一光學(xué)系統(tǒng)包括靠近第二光學(xué)系統(tǒng)安裝的棱鏡，通過 棱鏡的反射表面朝圖像拾取器件反射入射光，傾斜遮光壁沿著該棱鏡 的外表面定位。
理想地，第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近棱鏡的反射表面，傾斜遮光壁沿著該 棱鏡的反射表面定位。
理想地，棱鏡的反射表面和傾斜遮光壁彼此面對，二者之間有微 小的間隙。
理想地，棱鏡包括與棱鏡的反射表面不垂直的傾斜側(cè)表面，其中 第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近該棱鏡的傾斜側(cè)表面，且傾斜遮光壁沿著棱鏡的傾 斜側(cè)表面定位。
理想地，面對第二光學(xué)系統(tǒng)的光路的傾斜遮光壁的表面包括一系
列光線阻止線(light blocking lines)。
理想地，傾斜遮光壁與殼體整體形成。
理想地，第一光學(xué)系統(tǒng)在圖像拾取器件的成像表面的第一部分上 形成從第一攝影光圈入射的光的圖像，第二光學(xué)系統(tǒng)在圖像拾取器件 的成像表面的第二部分上形成從第二攝影光圈入射的光的圖像。
理想地，圖像拾取器件包括設(shè)置在不同位置上的兩個獨(dú)立的圖像
拾取器件，從第一攝影光圈入射的光的圖德和從第二攝影光圈入射的 光的圖像分別形成在這兩個不同位置上。
理想地，所述成像設(shè)備包括固定到形成在殼體中的開口上的蓋板， 圖像拾取器件和圖像處理電路安裝在該蓋板上。
理想地，第一光學(xué)系統(tǒng)包括兩個棱鏡，所述兩個棱鏡包括多個反 射表面。
理想地，所述兩個棱鏡中的每一個均包括直角棱鏡。 理想地，所述成像設(shè)備包含在移動電子設(shè)備中，其中該移動電子 設(shè)備包括向外相機(jī)窗口和向內(nèi)相機(jī)窗口，成像設(shè)備安裝在該移動電子 設(shè)備中同時第一攝影光圈和第二攝影光圈分別面對該向外相機(jī)窗口和 向內(nèi)相機(jī)窗口。
在一個實(shí)施例中提供了成像單元，其包括殼體，所述殼體包括分 別形成在殼體的相對側(cè)面上的第一攝影光圈和第二攝影光圈；固定到 殼體上以覆蓋形成在殼體中的開口的蓋板，所述第一攝影光圈和開口 在殼體的一個相對側(cè)面上并排形成；至少一個圖像拾取器件和圖像處
理電路安裝在蓋板上，該圖像處理電路處理從圖像拾取器件輸出的信
號；第一光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形 成從第一攝影光圈入射的光的圖像的彎曲光路，該彎曲光路由第一光 學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面形成；第二光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像 拾取器件的成像表面上形成從第二攝影光圈入射的光的圖像的直線光 路。
根據(jù)本發(fā)明，獲得了一種簡單且緊湊的成像設(shè)備，其具有在相對 的位置上拍攝目標(biāo)圖像的功能。此外，傾斜遮光壁可以以有效的方式 防止光在第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間泄露。


下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中
圖1是折疊型移動電話的透視圖，顯示了該移動電話的完全打開
的狀態(tài)(未折疊狀態(tài))，其中包含根據(jù)本發(fā)明的成像單元；
圖2是顯示在圖1中的移動電話的透視圖，從圖1中所示的移動 電話的另一側(cè)看去；
圖3成像單元的第一實(shí)施例的透視圖，顯示了其外觀，還顯示了 成像單元的內(nèi)部以通過虛線顯示包含在該成像單元中的成像光學(xué)系 統(tǒng)；
圖4是成像單元的透視圖，從圖3所示的成像單元的另一側(cè)(前 側(cè))看去；
圖5是沿圖3所示的V-V線的截面圖6是固定到所述成像單元的第一實(shí)施例的殼體上的蓋板的簡化 前視圖，顯示了包含在蓋板上的電子電路部件的布局；
圖7是圖6所示的包含在蓋板上的電子電路部件的方框圖，顯示 了所述電子電路部件之間的控制連接；
圖8是所述成像單元的第二實(shí)施例的主視圖，其中蓋板從殼體上 移除；
圖9是沿圖8所示的IX-IX線的截面圖； 圖10是沿圖8所示的X-X線的截面圖11是作為成像設(shè)備的第二實(shí)施例的主光學(xué)系統(tǒng)元件的第二棱鏡 和構(gòu)成成像設(shè)備的第二實(shí)施例的次光學(xué)系統(tǒng)的次攝影透鏡組的透視 圖12是固定到成像單元的第二實(shí)施例的殼體上的蓋板的簡化前視 圖，顯示了包含在蓋板上的電子電路部件的布局；
圖13是圖12所示的包含在蓋板上的電子電路部件的方框圖，顯 示了所述電子電路部件之間的控制連接；
圖14是圖12所示的包含在蓋板上的電子電路部件的方框圖，顯 示了所述電子電路部件之間的控制連接；以及
圖15與圖IO類似，顯示了圖IO所示的傾斜遮光部件的另一個實(shí) 施例，其中圖15中所示的形成在傾斜遮光部件上的一系列光線阻止線 的形狀與圖10中所示的形成在傾斜遮光部件上的一系列光線阻止線的 形狀不同。
具體實(shí)施例方式
圖1和2中所示的配備有向外相機(jī)(主相機(jī))和向內(nèi)相機(jī)(次相 機(jī))的移動電話(便攜式電話)IO為折疊類型，其帶有包含操作部分
12和顯示部分14的可折疊殼體，在操作部分12和顯示部分14之間還 帶有鉸鏈15。操作部分12和顯示部分14通過鉸鏈15彼此鉸接，以關(guān) 于鉸鏈15的軸彼此相對轉(zhuǎn)動，從而移動電話10可以在圖1和2所示 的操作狀態(tài)(完全打開狀態(tài)/未折疊狀態(tài))和折疊狀態(tài)(未顯示)之間 變化，在操作狀態(tài)下，操作部分12和顯示部分14完全打開，而在折 疊狀態(tài)下，移動電話10被折疊從而操作部分12和顯示部分14彼此重 疊。操作部分12具有多個操作鍵11 (例如數(shù)字鍵)和其他鍵(例如功 能鍵)，顯示部分14具有作為顯示設(shè)備的液晶顯示器(LCD) 13。顯 示部分14在其后面(無論移動電話處于折疊狀態(tài)下還是完全打開狀態(tài) 下都被露出的顯示部分14的外表面)在鉸鏈15附近，還裝備有向外 相機(jī)窗口 16。在另一方面，顯示部分14在其前側(cè)面(液晶顯示器13 一側(cè))上在鉸鏈15附近還裝備有向內(nèi)相機(jī)窗口 17，當(dāng)移動電話10處 于折疊狀態(tài)時，所述前側(cè)面面對操作部分12。在顯示部分14中、向外 相機(jī)窗口 16和向內(nèi)相機(jī)窗口 17之間，移動電話IO裝備有成像單元(成 像模塊)20。在以下關(guān)于成像單元20的描述中，液晶顯示器13的長 度方向、液晶顯示器13的寬度方向、和顯示部分14的厚度方向分別 被稱為縱向方向、橫向方向和深度方向。此外，面向向外相機(jī)窗口 16 和向內(nèi)相機(jī)窗口 17的成像單元20的一個側(cè)面和另一側(cè)面分別被定義 為成像單元20的前側(cè)面和后側(cè)面。
成像單元20具有形成為盒形并沿著橫向方向延長的殼體30。如圖 5所示，在面向向外相機(jī)窗口 16的殼體30的前側(cè)面上設(shè)置有前開口(第 一攝影光圈)31和基板固定開口 32，此外圍繞前開口 31和基板固定 開口 32還設(shè)置有一對橫向壁33和34 (見圖3和4)以及一對縱向壁 35和36。另外，在面向向內(nèi)相機(jī)窗口 17的殼體30的后面設(shè)置有封閉 殼體30的后面的后壁37。 一對橫向壁33和34基本彼此平行， 一對縱 向壁35和36也基本彼此平行。后壁37面向前開口 31和基板固定開 口 32，且基本上垂直于一對橫向壁33和34以及一對縱向壁35和36。 后壁37設(shè)置有后開口 (第二攝影光圈)38，該后開口 38在深度方向 上穿過后壁37而形成，從而殼體30的內(nèi)側(cè)和外側(cè)通過后開口 38連通 性地連接。成像單元20設(shè)置有透明部件39，該透明部件39安裝在后 開口 38中以固定在其上，起到保護(hù)和防塵的作用。在殼體30的橫向
方向中，前開口 31形成在縱向壁35附近的位置，后開口38形成在縱 向壁36附近的位置。
在殼體30中鄰近縱向壁35的位置，成像單元20設(shè)置有第一棱鏡 21。此外，在殼體30中，在橫向方向上在與縱向壁36—側(cè)相對的后 開口 38—側(cè)、后開口 38附近，成像單元20設(shè)置有第二棱鏡24。第一 棱鏡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 鏡。第一棱鏡21通過反射表面21-r將從入射表面21-i入射的光以基本 為直角的方向朝出射表面21-o反射。第二棱鏡24是具有入射表面24-i、 出射表面24-o和反射表面24-r的直角棱鏡。第二棱鏡24通過反射表 面24-r將入射到入射表面24-i上的光以基本為直角的方向朝出射表面 24-o反射。第一棱鏡21安裝在殼體30中，其中入射表面21-i通過前 開口 31向外暴露，而出射表面21-o朝縱向壁36定向。第二棱鏡24 安裝在殼體30中，其中入射表面24-i朝第一棱鏡21的出射表面21-o 定向，而出射表面24-o朝基板固定開口 32定向。
在殼體30中第一棱鏡21和第二棱鏡24之間，成像單元20還配 備有第一透鏡組22和第二透鏡組23。第一透鏡組22安裝為面向第一 棱鏡21的出射表面21-o，第二透鏡組24安裝為面向第二棱鏡24的入 射表面24-i。
第一棱鏡21、第一透鏡組22、第二透鏡組23、和第二棱鏡24構(gòu) 成用于通過向外相機(jī)窗口 16來拍攝圖像的主光學(xué)系統(tǒng)(第一光學(xué)系 統(tǒng))。當(dāng)光入射到主光學(xué)系統(tǒng)上時，來自物體一側(cè)的光沿著入射光軸 OP-M1入射到入射表面21-i上，如圖5所示。入射光軸OP-M1在深度 方向中延伸。第一棱鏡21通過反射表面21-r以基本為直角反射該入射 光，從而被反射表面21-r反射的光通過出射表面21-o離開第一棱鏡21， 且沿著在橫向方向中延伸的中間光軸OP-M2穿過第一透鏡組22和第 二透鏡組23，從而入射到第二棱鏡24的入射表面24-i上。第二棱鏡 24通過反射表面24-r以基本為直角朝物體一側(cè)反射該入射光，從而被 反射表面24-r反射的光通過出射表面24-o沿著基本平行于入射光軸 OP-MI的出射光軸OP-M3離開第二棱鏡24。相應(yīng)地，主光學(xué)系統(tǒng)配 置為包括入射光軸OP-MI 、中間光軸OP-M2和出射光軸OP-M3的光 學(xué)系統(tǒng)，所述入射光軸OP-Ml、中間光軸OP-M2和出射光軸OP-M3
構(gòu)成基本為U形彎曲的光軸。
第一透鏡組22和第二透鏡組23被支撐以在殼體30中沿著中間光 軸OP-M2 (在橫向方向中)移動，且被至少一個透鏡驅(qū)動馬達(dá)(未顯 示)沿著中間光軸OP-M2分別向前和向后驅(qū)動。主光學(xué)系統(tǒng)是變焦光 學(xué)系統(tǒng)，其中通過以預(yù)定的移動方式沿著中間光軸OP-M2使第一透鏡 組22和第二透鏡組23彼此相對移動來改變焦距。此外，通過沿著中 間光軸OP-M2移動第一透鏡組22或第二透鏡組23可以執(zhí)行對焦操作。 雖然第一透鏡組22或是第二透鏡組23作為對焦透鏡組是可選的，在 成像單元20的本實(shí)施例中，由第二透鏡組23作為對焦透鏡組。
在殼體30中第二棱鏡24和縱向壁36之間，成像單元20還設(shè)置 有構(gòu)成向內(nèi)相機(jī)的次光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))的次攝影透鏡組40。 次攝影透鏡組40的次光軸OP-S在殼體30的深度方向上直線延伸，并 基本上平行于主光學(xué)系統(tǒng)的出射光軸OP-M3。通過后開口 38入射到次 攝影透鏡組40上的光線沿著次光軸OP-S朝基板固定開口 32離開所述 次攝影透鏡組40。
通過在殼體30上固定蓋板50完成成像單元20，從而在上述元件 安裝到殼體30上之后封閉基板固定開口 32。如圖6所示，蓋板50設(shè) 置有電子電路部件，例如圖像傳感器(圖像拾取器件)51、數(shù)字信號 處理器(下文中稱為DSP) 52、石英振蕩器53、只讀存儲器(下文中 稱為ROM) 54、隨機(jī)存儲器(下文中稱為RAM) 55和馬達(dá)驅(qū)動器56， 這些部件都安裝在在殼體30的橫向方向中延長的矩形基板上。
圖7顯示了被蓋板50包含的電子電路部件之間的控制連接。圖像 傳感器51是傳統(tǒng)類型圖像傳感器，例如CCD或CMOS圖像傳感器， 其將入射到其成像表面(光線接收表面)上的光轉(zhuǎn)化為電信號并輸出 該信號。在實(shí)時圖像(實(shí)時預(yù)覽)顯示在液晶顯示器13上的實(shí)時觀看 模式中，通過控制DSP 52從圖像傳感器51中順序讀出來自圖像傳感 器51的使用區(qū)域的信號，并由DSP 52對信號進(jìn)行處理以產(chǎn)生能夠被 液晶顯示器13的顯示元件視覺顯示的信號(YUV信號)。當(dāng)進(jìn)行攝影 來拍攝靜態(tài)圖像時，根據(jù)從DSP 52輸出的控制信號從圖像傳感器51 中讀出所有像素信號(像素?cái)?shù)據(jù))，由DSP 52對信號進(jìn)行處理，通過 DSP 52以例如JPEG的預(yù)定義的格式的壓縮信號，并作為可以存儲在
外部存儲器(例如可移動存儲卡)中的圖像信號通過外部接口 59 (見
圖7)從DSP 52輸出。DSP 52還通過馬達(dá)驅(qū)動器56控制前面提到的 用于沿著中間光軸OP-M2驅(qū)動第一透鏡組22和第二透鏡組23的透鏡 驅(qū)動馬達(dá)的操作。用于操作DSP 52的程序存儲在ROM 54中。當(dāng)啟動 移動電話10的電源時，DSP 52從ROM 54中讀取該程序，以執(zhí)行一系 列啟動處理，并處理從圖像傳感器51輸出的信號以輸出物體圖像(實(shí) 時預(yù)覽)，該物體圖像通知使用者移動電話10已經(jīng)進(jìn)入待攝影狀態(tài)。 RAM 55用作臨時存儲器，從而DSP 52可以處理從圖像傳感器51輸入 的圖像信號。石英振蕩器53以預(yù)設(shè)的時鐘速度輸出計(jì)時信號。
如圖5所示，當(dāng)蓋板50固定到殼體30上以封閉基板固定開口 32 時，圖像傳感器51的成像表面(光線接收表面)位于面對第二棱鏡24 的出射表面24-o。換言之，圖像傳感器51位于主光學(xué)系統(tǒng)的出射光軸 OP-M3和次光學(xué)系統(tǒng)的次光軸OP-S上。主光學(xué)系統(tǒng)在圖像傳感器51 的成像表面上的第一區(qū)域(第一成像區(qū))51M上形成通過前開口 31入 射到主光學(xué)系統(tǒng)上的入射光的圖像，而次光學(xué)系統(tǒng)在圖像傳感器51的 成像表面上的第二區(qū)域(第二成像區(qū))51S上形成通過后開口 38入射 到次光學(xué)系統(tǒng)上的入射光的圖像。當(dāng)蓋板50固定到殼體30上時，精 細(xì)地調(diào)節(jié)蓋板50相對于殼體30的固定位置，從而通過主光學(xué)系統(tǒng)形 成的物體圖像和通過次光學(xué)系統(tǒng)形成的物體圖像分別精確地形成在圖 像傳感器51的成像表面的第一區(qū)域51M和第二區(qū)域51S上。例如， 蓋板50通過粘合劑固定到殼體30上。
當(dāng)蓋板50固定到殼體30上時，從蓋板50延伸的馬達(dá)驅(qū)動柔性PCB (印刷電路板)57 (見圖3)連接到前述的透鏡驅(qū)動馬達(dá)的接線端。馬 達(dá)驅(qū)動柔性PCB 57連接到馬達(dá)驅(qū)動器56，從而一旦完成蓋板50在殼 體30上的安裝，就可以通過馬達(dá)驅(qū)動器56控制每個透鏡驅(qū)動馬達(dá)的
當(dāng)蓋板50和殼體30被彼此結(jié)合之后，處于其完成狀態(tài)的成像單 元20為盒形，該盒形包括前后光線入射部分(光學(xué)光圈)，即前開口 31和后開口38，通過該前開口31，第一棱鏡21的入射表面21-i暴露 到外部，而次攝影透鏡組40的入射表面朝向該后開口 38。成像單元 20安裝在移動電話10的顯示部分14中，從而第一棱鏡21的入射表面
21-i (前開口31)剛好位于向外相機(jī)窗口 16的后面，次攝影透鏡組40 的入射表面(后開口 38)恰好位于向內(nèi)相機(jī)窗口 17的后面，如圖1 和2所示。在這種安裝操作中，從蓋板50延伸的圖像信號柔性PCB(印 刷電路板)58連接到設(shè)置在移動電話10中的控制電路(未顯示)。
移動電話10的控制電路將由操作設(shè)備，例如操作鍵ll，輸入的控 制信號通過圖像信號柔性PCB 58發(fā)送到成像單元20。該控制信號可 以是例如攝影操作執(zhí)行信號、實(shí)時觀看(圖像顯示)執(zhí)行信號、變焦 操作信號、或相機(jī)切換信號(攝影模式切換信號)。當(dāng)輸入攝影操作執(zhí) 行信號時，成像單元20執(zhí)行包括上述的對焦操作(其中第二透鏡組23 被相連的透鏡驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動)的攝影操作，并且成像單元20通過圖像 信號柔性PCB 58將被DSP 52處理和設(shè)置格式以在存儲器中進(jìn)行存儲 的圖像信號發(fā)送到控制電路。當(dāng)輸入實(shí)時觀看執(zhí)行信號時，成像單元 20通過柔性PCB 58將被DSP 52處理過的用于屏幕顯示的圖像信號 (YUV信號)發(fā)送到控制電路。此外，成像單元20輸入變焦操作信 號后，立刻通過馬達(dá)驅(qū)動器56驅(qū)動兩個透鏡驅(qū)動馬達(dá)，以改變成像單 元20的成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距。此外，通過柔性PCB58為成像單元20 供電。
相機(jī)切換信號用于在使用主光學(xué)系統(tǒng)的向外相機(jī)模式和使用次光 學(xué)系統(tǒng)的向內(nèi)相機(jī)模式之間進(jìn)行切換。在向外相機(jī)模式中，當(dāng)在前述 的實(shí)時觀看模式中實(shí)時圖像顯示在液晶顯示器13上時，或者當(dāng)拍攝圖 像時，從圖像傳感器51的成像表面上的第一區(qū)域51M中的像素輸出 的信號用于DSP52中執(zhí)行的圖像處理。在向內(nèi)相機(jī)模式中，當(dāng)在前述 的實(shí)時觀看模式中實(shí)時圖像顯示在液晶顯示器13上時，或者當(dāng)拍攝圖 像時，從圖像傳感器51的成像表面上的第二區(qū)域51S中的像素輸出的 信號用于DSP 52中執(zhí)行的圖像處理。
如上所述，通過把從成像單元20延伸的柔性PCB 58連接到移動 電話10的控制電路來完成移動電話10的成像系統(tǒng)。在移動電話10的 制造過程中，包括安裝在蓋板50上的電子電路部件并預(yù)先組裝為模塊 的成像單元20簡單地安裝在顯示部分14中，相應(yīng)地，成像單元20的 安裝不需要復(fù)雜的操作；因此，移動電話10在其組裝的實(shí)用性方面是 先進(jìn)的。類似地，如果維修或更換成像單元20，移動電話10在可維護(hù)
性方面也是先進(jìn)的。此外，由于從成像單元20輸出的信號已經(jīng)被DSP
52進(jìn)行了處理，因此移動電話IO控制電路沒有圖像處理的負(fù)擔(dān)。
此外，在成像單元20中，在含有圖像傳感器51的殼體30的兩個 側(cè)面上設(shè)置有分別面對向外相機(jī)窗口 16和面對向內(nèi)相機(jī)窗口 17的前 開口 31和后開口 38，并且用于通過前開口 31攝影的主光學(xué)系統(tǒng)和用 于通過后開口 38攝影的次光學(xué)系統(tǒng)安裝在單獨(dú)的殼體，即殼體30中。 相應(yīng)地，成像單元20由于具有數(shù)量較少的元件在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)類型的 成像設(shè)備更簡單，在傳統(tǒng)類型的成像設(shè)備中，向外相機(jī)(主相機(jī))和 向內(nèi)相機(jī)(次相機(jī))獨(dú)立地安裝，因此可以降低成像單元20的制造成 本。
成像單元20的主光學(xué)系統(tǒng)包括兩個反射表面第一棱鏡21的反 射表面21-r和第二棱鏡24的反射表面24-r，并且該主光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置 為包括入射光軸OP-Ml、中間光軸OP-M2和出射光軸OP-M3的光學(xué) 系統(tǒng)，所述入射光軸0P-M1、中間光軸OP-M2和出射光軸OP-M3構(gòu) 成基本為U形彎曲的光軸。此外，主光學(xué)系統(tǒng)在安裝到固定在殼體30 的前側(cè)面上的蓋板50上的圖像傳感器51 (第一區(qū)域51M)上形成物 體圖像。另一方面，次光學(xué)系統(tǒng)在沿著出射光軸OP-M3延伸的主光學(xué) 系統(tǒng)的光路附近形成光路，該次光學(xué)系統(tǒng)形成的光路沿著與出射光軸 OP-M3平行的次光軸OP-S直線延伸。與主光學(xué)系統(tǒng)類似，次光學(xué)系 統(tǒng)在安裝到殼體30的前側(cè)面上的圖像傳感器51 (第二區(qū)域51S)上形 成物體圖像。相應(yīng)地，成像單元20的次光學(xué)系統(tǒng)以與主光學(xué)系統(tǒng)在殼 體30的橫向方向中重合(對應(yīng))的方式設(shè)置。此外，主光學(xué)系統(tǒng)和次 光學(xué)系統(tǒng)中用于執(zhí)行圖像處理的電子電路部件(例如DSP52)設(shè)置在 圖像傳感器51所在的平面中(在蓋板50上)。這種設(shè)置可以使成像單 元20在尺寸上緊湊，同時允許成像單元20配置有向外相機(jī)(主相機(jī)) 和向內(nèi)相機(jī)(次相機(jī))。特別地，由于在殼體30的橫向方向中，次光 學(xué)系統(tǒng)位于主光學(xué)系統(tǒng)的延長部分的空間中，并且由于安裝在蓋板50 上且位于蓋板50的同一平面上的圖像傳感器51和DSP 52由主光學(xué)系 統(tǒng)和次光學(xué)系統(tǒng)共享，因此與殼體30包括主光學(xué)系統(tǒng)但不包括次光學(xué) 系統(tǒng)的對比例相比，即使在殼體30中設(shè)置次光學(xué)系統(tǒng)也沒有在厚度方 向上增加殼體30的尺寸，因此獲得了成像單元20的厚度最小化。
如圖5所示，在成像單元20中，在第二棱鏡24 (其作為主光學(xué)系 統(tǒng)的元件)和次攝影透鏡組40 (其構(gòu)成次光學(xué)系統(tǒng))之間，殼體30 還設(shè)置有傾斜遮光壁41。傾斜遮光壁41從后壁37向內(nèi)突出，并在遠(yuǎn) 離后壁37的方向中朝殼體30的前側(cè)(朝蓋板50)傾斜以接近縱向壁 36。換言之，形成傾斜遮光壁41的壁在殼體30的橫向方向中從次光 學(xué)系統(tǒng)的次光軸OP-S向后傾斜，同時在殼體30的深度方向中從圖像 傳感器51的成像表面向后傾斜。傾斜遮光壁41的延伸方向基本上平 行于第二棱鏡24的反射表面24-r，并且傾斜遮光壁41沿著反射表面 24-r位于其后，在傾斜遮光壁41和反射表面24-r之間有微小的空間。 第二棱鏡24的反射表面24-r是完全反射入射光的反射表面。通過前述 的傾斜遮光壁與反射表面24-r隔開的設(shè)置來防止這種完全反射入射光 的功能的退化。
傾斜遮光壁41是遮擋主光學(xué)系統(tǒng)和次光學(xué)系統(tǒng)之間的光線的遮光 部件，特別地，其能夠遮擋來自穿過次攝影透鏡組40的次光學(xué)系統(tǒng)的 光線，以防止該光線進(jìn)入主光學(xué)系統(tǒng)。雖然在成像單元20的本實(shí)施例 中，由于第二棱鏡24的反射表面24-r完全反射入射光，光線不易從主 光學(xué)系統(tǒng)朝次光學(xué)系統(tǒng)泄露，但是即使發(fā)生了這樣的光線泄露，通過 傾斜遮光壁41的遮光功能，也可以防止光線從主光學(xué)系統(tǒng)朝次光學(xué)系 統(tǒng)泄露從而對次光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。
如上所述，傾斜遮光壁41制作為傾斜壁，其在從圖像傳感器51 (物體圖像通過次光學(xué)系統(tǒng)形成在該圖像傳感器51上)到后開口 38 (其作為光入射部分)的方向中遠(yuǎn)離次光軸OP-S延伸。如果通過傾斜 遮光壁41的光的內(nèi)部反射入射到圖像傳感器51上，這種內(nèi)部反射可 能對圖像品質(zhì)產(chǎn)生有害影響，因此，希望盡可能地抑制這種內(nèi)部反射。 與成像單元20的本實(shí)施例中的傾斜遮光壁41不同，假設(shè)遮光壁安裝 在第二棱鏡24和次光學(xué)系統(tǒng)之間以與次光軸OP-S平行，則由于空間 限制，遮光壁將形成在次光學(xué)系統(tǒng)的光路附近，這就容易發(fā)生通過遮 光壁的內(nèi)部反射。此外，如果遮光壁平行于次光軸，通過遮光壁的光 線的內(nèi)部反射可以容易地朝圖像傳感器51傳輸。相反，成像單元20 的本實(shí)施例中的傾斜遮光壁41在遠(yuǎn)離次光軸OP-S的方向中傾斜形成， 因此不會與次光學(xué)系統(tǒng)的光路太近，從而防止內(nèi)部反射的發(fā)生。此外，
傾斜遮光壁41的傾斜方向使通過該傾斜遮光壁41反射的光難以朝圖 像傳感器51傳輸。因此，在次光學(xué)系統(tǒng)中，不易產(chǎn)生通過傾斜遮光壁 41反射的光的有害內(nèi)部反射，這可以獲得良好的光學(xué)性能。另外，由
于傾斜遮光壁41沿著第二棱鏡24的反射表面24-r設(shè)置，傾斜遮光壁 41在空間利用上出色，使得傾斜遮光壁41的位置距離次光學(xué)系統(tǒng)足夠 遠(yuǎn)而無需增加殼體30的尺寸。雖然在成像單元20的本實(shí)施例中，傾 斜遮光壁41與殼體30的后壁37整體形成，但是傾斜遮光壁41也可 以形成為從殼體30的不同部分突出，或不與殼體30整體形成。
下面將參考圖8和其他附圖描述成像單元的第二實(shí)施例。與成像 單元的第一實(shí)施例的元件相對應(yīng)的成像單元的第二實(shí)施例的元件用相 同的附圖標(biāo)記表示，并且下面只描述與成像單元的第一實(shí)施例的元件 不同的成像單元的第二實(shí)施例的元件。
圖8、 9和10分別顯示了成像單元120的主視圖、橫向截面圖和 縱向截面圖。圖8的主視圖顯示了殼體130的內(nèi)部，其中蓋板150被 拆除。從圖中可以看出，在成像單元120中，構(gòu)成成像單元120的次 光學(xué)系統(tǒng)的次攝影透鏡組140位于第二棱鏡124和橫向壁33之間的空 間中，而不是位于殼體130中的第二棱鏡124和縱向壁36之間的空間 中。即成像單元120的次光學(xué)系統(tǒng)以在殼體130的縱向方向中、而不 是殼體130的橫向方向中與主光學(xué)系統(tǒng)重疊的方式設(shè)置。相應(yīng)地，殼 體130的后壁37的后開口 (第二光圈)138和安裝在該后開口 138中 與其固定的透明部件139形成在比包括主光學(xué)系統(tǒng)的光軸OP-Ml、 0P-M2、 OP-M3的平面更靠近橫向壁33的位置上。此外，如圖12所 示，用于主光學(xué)系統(tǒng)的圖像傳感器(圖像拾取器件)151M和用于次光 學(xué)系統(tǒng)的圖像傳感器(圖像拾取器件)151S獨(dú)立設(shè)置，并在殼體130 的縱向方向中彼此鄰近地設(shè)置在蓋板150上。圖像傳感器151M和151S 分別被傳感器支撐架160M和160S支撐。圖像傳感器151M和151S 的前面分別被覆蓋玻璃161M和161S覆蓋。
圖13顯示了安裝在蓋板150上的電子電路部件之間的控制連接的 實(shí)施例。在DSP 52中執(zhí)行的程序在用于主光學(xué)系統(tǒng)的圖像傳感器151M 和用于次光學(xué)系統(tǒng)的圖像傳感器151S之間切換。圖14顯示了安裝在 蓋板150上的電子電路部件之間的控制連接的另一實(shí)施例。在該實(shí)施
例中，成像單元120具有機(jī)械選擇開關(guān)SW1。根據(jù)機(jī)械開關(guān)SW1的操
作，安裝在DSP 52和兩個圖像傳感器151M和151S中的每個之間的 傳感器轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2被啟動，以在兩個圖像傳感器151M和151S之 間選擇用于向DSP 52發(fā)送圖像信號的圖像傳感器。
與成像單元20的第一實(shí)施例類似，在成像單元120的第二實(shí)施例 中，主光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為包括入射光軸0P-M1、中間光軸0P-M2和出 射光軸OP-M3的光學(xué)系統(tǒng)，所述入射光軸OP-Ml、中間光軸OP-M2 和出射光軸OP-M3構(gòu)成基本為U形彎曲的光軸，而次光學(xué)系統(tǒng)在沿著 出射光軸OP-M3延伸的主光學(xué)系統(tǒng)的光路附近形成光路，該次光學(xué)系 統(tǒng)形成的光路沿著與出射光軸OP-M3平行的次光軸OP-S直線延伸。 此外，主光學(xué)系統(tǒng)和次光學(xué)系統(tǒng)分別在圖像傳感器151M和151S的成 像表面上形成物體圖像，所述的圖像傳感器151M和151S支撐在殼體 130的前側(cè)面上的公共平面上(蓋板150上)。用于執(zhí)行圖像處理的電 子電路部件，例如DSP52，也設(shè)置在蓋板150上，位于圖像傳感器151M 和151S所在的平面中。由于這種設(shè)置，即使成像單元120包括向外相 機(jī)(主相機(jī))和向內(nèi)相機(jī)(次相機(jī))，也可以獲得成像單元120在厚度 上的最小化。
成像單元120設(shè)置在次光學(xué)系統(tǒng)的光路和第二棱鏡124之間，具 有防止光線從主光學(xué)系統(tǒng)和次光學(xué)系統(tǒng)之間泄露的傾斜遮光板141。如 圖10和11所示，第二棱鏡124具有入射表面124-i、反射表面124-r 和出射表面124-0，入射表面124-i、反射表面124-r和出射表面124-o 位于其間的第二棱鏡124的相對側(cè)表面分別形成為側(cè)表面124-fl和 124-f2，側(cè)表面124-fl和124-f2均不與入射表面124-i、反射表面124-r 和出射表面124-o中的任一個平行(不平行于包括中間光軸OP-M2和 出射光軸OP-M3的平面)。傾斜側(cè)表面124-fl和124-G之間的距離在 沿著出射光軸OP-M3從后壁37向圖像傳感器151M的方向中增大。 傾斜遮光壁141沿著第二棱鏡124的傾斜側(cè)表面124-fl設(shè)置。傾斜遮 光壁141從次光學(xué)系統(tǒng)的次光軸OP-S沿著殼體130的縱向方向向后傾 斜，同時在殼體130的深度方向中從圖像傳感器151S的成像表面向后 傾斜。因此，與成像單元20的第一實(shí)施例中的傾斜遮光壁41類似， 可能對次光學(xué)系統(tǒng)的圖像捕捉能力產(chǎn)生不利影響的光的內(nèi)部反射不易發(fā)生在傾斜遮光壁141上。
如圖IO所示，在傾斜遮光壁141朝向次光學(xué)系統(tǒng)的光路的表面上
設(shè)置有一系列光線阻止線142，光線阻止線142具有階梯形截面以更有 效地防止光的內(nèi)部反射。在傾斜遮光壁141上形成這種一系列的光線 阻止線的方式不只限于這種特定的方式；可以在傾斜遮光壁141上形 成一系列具有類似楔形截面的光線阻止線143，如圖15所示。此外， 除了一系列光線阻止線142或143以外，還可以采用涂層或絲絨纖維 (plush fabric)作為內(nèi)部反射阻止設(shè)備。這種內(nèi)部反射阻止設(shè)備也可以 應(yīng)用于成像單元20的第一實(shí)施例的傾斜遮光壁41。
從成像單元120的本實(shí)施例中的傾斜遮光壁141可以看出，安裝 在主光學(xué)系統(tǒng)和次光學(xué)系統(tǒng)之間的傾斜遮光壁可以沿著主光學(xué)系統(tǒng)的 棱鏡的表面而不是該棱鏡的反射表面安裝。在這種情況下，希望在作 為主光學(xué)系統(tǒng)的元件的光學(xué)元件(棱鏡)上、鄰近傾斜遮光壁、在不 影響該光學(xué)元件的光學(xué)性能的范圍內(nèi)形成傾斜表面，例如第二棱鏡124 的傾斜側(cè)表面124-fl。這可以防止光學(xué)元件和傾斜遮光壁彼此干涉， 從而通過減小光學(xué)元件和傾斜遮光壁之間的空隙來提高空間利用率； 從而可以防止成像單元尺寸的增加。與成像單元20的第一實(shí)施例中的 傾斜遮光壁41類似，傾斜遮光壁141可以與殼體130整體形成或者單 獨(dú)形成。
通過上述各個實(shí)施例可以理解，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得成像設(shè)備 的最小化，尤其是在殼體的深度方向(前-后方向/入射光的光軸方向) 中減小成像設(shè)備的厚度。此外，由于傾斜遮光壁具有簡單且節(jié)省空間 的結(jié)構(gòu)而沒有移動部件，還由于可以防止光從主光學(xué)系統(tǒng)和次光學(xué)系 統(tǒng)之間泄露同時防止發(fā)生不希望的光線的內(nèi)部反射，因此獲得了適用 于這種緊湊的成像設(shè)備的遮光結(jié)構(gòu)。
雖然參考上述實(shí)施例和附圖描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不只限于 這些特定的實(shí)施例；在不背離本發(fā)明的精神或主要特征的前提下可以 對所述成像單元進(jìn)行各種修改。
例如，在上述成像單元的第一和第二實(shí)施例中，主光學(xué)系統(tǒng)包括 可以沿著中間光軸0P-M2移動以執(zhí)行光學(xué)變焦操作的第一透鏡組22 和第二透鏡組23;但是，本發(fā)明也可以應(yīng)用于不具有光學(xué)變焦功能的
成像設(shè)備中。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述成像單元不僅可以包含在移動電話中， 還可以用在任何其他類型的移動設(shè)備中，例如數(shù)碼相機(jī)(靜態(tài)4見頻相 機(jī))、數(shù)碼攝像機(jī)(移動-視頻相機(jī))、個人數(shù)字助理(PDS)、個人計(jì)算 機(jī)和移動計(jì)算機(jī)中。
可以對上述本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行顯而易見的改變，這樣的改 變也在本發(fā)明所要求保護(hù)的精神和范圍之內(nèi)。需要指出，此處包含的 所有說明均是示例性的，并不限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括殼體，其包括朝相對方向開口的第一攝影光圈和第二攝影光圈；至少一個圖像拾取器件和用于處理從所述圖像拾取器件輸出的信號的圖像處理電路，所述圖像拾取器件和所述圖像處理電路在所述殼體內(nèi)并位于包括所述第一攝影光圈的平面中；第一光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形成從所述第一攝影光圈入射的光的圖像的彎曲光路，所述彎曲光路由所述第一光學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面限定；第二光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形成從所述第二攝影光圈入射的光的圖像的直線光路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近 沿著所述第一光學(xué)系統(tǒng)的出射光軸延伸的所述第一光學(xué)系統(tǒng)的光路， 所述出射光軸從所述第一光學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面中最靠近所述圖像 拾取器件的表面朝著所述圖像拾取器件延伸，以及其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)的所述出射光軸和所述第二光學(xué)系統(tǒng)的光 軸實(shí)質(zhì)上彼此平行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中被所述第一光學(xué)系統(tǒng)利 用的所述成像表面上的第一成像區(qū)域和被第二光學(xué)系統(tǒng)利用的所述成 像表面上的第二成像區(qū)域彼此不重合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，進(jìn)一步包括位于所述殼體內(nèi) 的所述第一光學(xué)系統(tǒng)和所述第二光學(xué)系統(tǒng)之間、并在遠(yuǎn)離所述圖像拾 取器件的所述成像表面的方向中從所述第二光學(xué)系統(tǒng)的光軸向后傾斜 的傾斜遮光壁。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)包括 靠近所述第二光學(xué)系統(tǒng)安裝的棱鏡，通過所述棱鏡的反射表面朝所述圖像拾取器件反射入射光，所述傾斜遮光壁沿著所述棱鏡的外表面定 位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近所述棱鏡的所述反射表面，所述傾斜遮光壁沿著所述棱鏡的所述反射表面定位。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像設(shè)備，其中所述棱鏡的所述反射表 面和所述傾斜遮光壁彼此面對，二者之間有微小的間隙。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備，其中所述棱鏡包括與所述棱 鏡的所述反射表面不垂直的傾斜側(cè)表面，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)鄰近所述棱鏡的所述傾斜側(cè)表面，以及 所述傾斜遮光壁沿著所述棱鏡的所述傾斜側(cè)表面定位。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其中面對所述第二光學(xué)系統(tǒng) 的光路的所述傾斜遮光壁的表面包括一系列光線阻止線。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其中所述傾斜遮光壁與所 述殼體整體形成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)在 所述圖像拾取器件的所述成像表面的第一部分上形成從所述第一攝影 光圈入射的所述光的所述圖像，以及其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)在所述圖像拾取器件的所述成像表面的第 二部分上形成從所述第二攝影光圈入射的所述光的所述圖像。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述圖像拾取器件包 括設(shè)置在不同位置上的兩個獨(dú)立的圖像拾取器件，從所述第一攝影光 圈入射的所述光的所述圖像和從所述第二攝影光圈入射的所述光的所 述圖像分別形成在所述的不同位置上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，進(jìn)一步包括固定到形成在 所述殼體中的開口上的蓋板，所述圖像拾取器件和所述圖像處理電路 安裝在所述蓋板上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)包 括兩個棱鏡，所述兩個棱鏡包括所述多個反射表面。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的成像設(shè)備，其中所述兩個棱鏡中的每 一個均包括直角棱鏡。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述成像設(shè)備包含在移動電子設(shè)備中，其中所述移動電子設(shè)備包括向外相機(jī)窗口和向內(nèi)相機(jī)窗口，所述 成像設(shè)備安裝在所述移動電子設(shè)備中，同時所述第一攝影光圈和所述 第二攝影光圈分別面對所述向外相機(jī)窗口和所述向內(nèi)相機(jī)窗口。
17、 一種成像單元，包括殼體，其包括分別形成在所述殼體的相對側(cè)面上的第一攝影光圈 和第二攝影光圈；固定到所述殼體上以覆蓋形成在所述殼體中的開口的蓋板，所述 第一攝影光圈和所述開口在所述殼體的所述相對側(cè)面中的一個上并排 形成；安裝在所述蓋板上的至少一個圖像拾取器件和圖像處理電路，所述圖像處理電路處理從所述圖像拾取器件輸出的信號；第一光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形 成從所述第一攝影光圈入射的光的圖像的彎曲光路，所述彎曲光路由所述第一光學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面形成；第二光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形 成從所述第二攝影光圈入射的光的圖像的直線光路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，其包括殼體，該殼體包括朝相對的方向開口的第一攝影光圈和第二攝影光圈；至少一個圖像拾取器件和用于處理從圖像拾取器件輸出的信號的圖像處理電路，該圖像拾取器件和圖像處理電路位于殼體內(nèi)并位于包含所述第一攝影光圈的平面中；第一光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形成從第一攝影光圈入射的光的圖像的彎曲光路，該彎曲光路由第一光學(xué)系統(tǒng)的多個反射表面限定；和第二光學(xué)系統(tǒng)，其具有用于在所述圖像拾取器件的成像表面上形成從第二攝影光圈入射的光的圖像的直線光路。
文檔編號H04N5/335GK101373309SQ200810134699
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者多田英二郎, 奧田功, 野村博, 金子敦美 申請人:Hoya株式會社