聚光单元、聚光方法以及光学检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种聚光单元，所述聚光单元包括：具有中空的圆顶形状的反射部件，其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面；以及多个光照射部件，其被布置在所述反射部件的外壁的周围，并使用穿过第一开口部的光来照射所述顶部的照射区域，所述第一开口部形成在所述外壁中。所述反射部件包括：第二开口部，其形成在所述顶部的所述照射区域中，以及第三开口部，其形成在所述底部中并面对光接收单元的光接收透镜，所述光接收单元用于对接收的光执行预定处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚光单元、聚光方法以及光学检测系统
本专利技术涉及聚光单元、聚光方法以及光学检测系统。
技术介绍
为了对测量对象物体的各种特性进行测量，通常使用如下方法：使用光照射测量对象物体，并通过摄像器件检测反射光。例如，专利文献1披露了着色物质定量测定装置，该定量测定装置通过检测来自固相的反射光来定量测定在固相期间包含的着色物质。专利文献2披露了使用光来照射原物(original)并检测反射光以由此读取原物的彩色图像的读色器。专利文献3披露了拍摄多光谱图像(multi-spectralimage)或超光谱图像(hyper-spectralimage)并能够扫描具有超过三个带宽的二维图像(多光谱图像或超光谱图像)的系统。另一方面，图像传感器通常输出取决于入射光量的电信号(像素信号)。为了得到期望的足以执行测量或图像拍摄的输出，需要相应量的光入射到图像传感器。如果来自于光源的光能够有效地入射到图像传感器上，那么，即使在来自光源的照射量相对地小的情况下，也能够以较高的灵敏度实施测量或图像拍摄。例如，专利文献4披露了包括具有被设置在光路中的经镜面抛光的内表面的圆筒状聚光器的检验光照射装置以及使用了该装置的固态图像传感器，其中沿该光路，来自光源的照射光被引导到图像传感器。引用列表专利文献专利文献1：JPH10-073534A专利文献2：JPS62-029506A专利文献3：JP2007-538856A专利文献4：JP2009-145180A
技术实现思路
技术问题一般而言，对于传感器模块，通常使用图像传感器，在该传感器模块中，图像传感器与用于将入射光引导到图像传感器的光接收透镜组合。原因在于，光接收透镜的最优大小或曲率可随着诸如图像传感器的大小(光接收面积)或光接收透镜与图像传感器之间的距离之类的因素而变化。因此，为了使光更有效地入射到图像传感器上，还需考虑传感器模块中的光接收透镜的特性。然而，专利文献1至3中所披露的技术并未提供有效地使光聚集在图像传感器上的具体措施。专利文献4中披露的聚光器的设计没有考虑光接收透镜的特性，因此，可能并未实现足够的聚光效率。因此，在本专利技术中，提供新颖的并且改进的聚光单元、聚光方法以及光学检测系统，它们能够更有效地使光聚集在光接收透镜上。问题的解决方案根据本专利技术，提供一种聚光单元，所述聚光单元包括：具有中空的圆顶形状的反射部件，其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面；以及多个光照射部件，其被布置在所述反射部件的外壁的周围，并使用穿过第一开口部的光来照射所述顶部的照射区域，所述第一开口部形成在所述外壁中。所述反射部件包括：第二开口部，其形成在所述顶部的所述照射区域中，以及第三开口部，其形成在所述底部中并面对光接收单元的光接收透镜，所述光接收单元用于对接收的光执行预定处理。所述反射部件将来自所述照射区域并被所述内表面反射的光引导到所述光接收透镜。根据本专利技术，提供一种聚光方法，所述聚光方法包括：使用由多个光照射部件发出并穿过第一开口部的光来照射照射区域，所述光照射部件被布置在反射部件的外壁的周围，所述反射部件具有中空的圆顶形状并且其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面，所述第一开口部形成在所述外壁中，所述照射区域位于所述顶部上；通过所述内表面反射来自所述照射区域的照射光，并且将所反射的光引导到形成在所述反射部件的所述底部中的第二开口部；以及使所引导的光入射在图像传感器模块的光接收透镜上，所述图像传感器模块用于输出取决于接收的光的量的像素信号，所述光接收透镜被设置成面对所述第二开口部。根据本专利技术，提供一种光检测系统，所述光检测系统包括：图像传感器模块，其具有光接收透镜，并用于输出像素信号，所述像素信号取决于通过所述光接收透镜接收的光的量；以及聚光单元，其用于使光聚集在所述光接收透镜上。所述聚光单元包括：具有中空的圆顶形状的反射部件，其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面；以及多个光照射部件，其被布置在所述反射部件的外壁的周围，并使用穿过第一开口部的光来照射所述顶部的照射区域，所述第一开口部形成在所述外壁中。所述反射部件包括：第二开口部，其形成在所述顶部的所述照射区域中，以及第三开口部，其形成在所述底部中并面对光接收单元的光接收透镜，所述光接收单元用于对接收的光执行预定处理。所述反射部件将来自所述照射区域并被所述内表面反射的光引导到所述光接收透镜。根据本专利技术，来自照射区域的光被反射部件的内表面反射并被引导到光接收单元的光接收透镜。因此，来自照射区域的光聚集在光接收透镜上。专利技术的有益效果根据如上所述的本专利技术，能够以更有效的方式使光聚集在光接收透镜上。附图说明图1是示出如何将根据本专利技术的第一实施例的聚光单元安装在图像传感器模块上的立体图。图2是沿图1的截面A-A所截取的根据第一实施例的聚光单元的剖视图。图3是用于说明根据第一实施例的聚光单元中的反射部件与光照射部件之间的位置关系的说明图。图4是用于说明反射部件的形状的说明图。图5是示出当根据第一实施例的聚光单元未配备反射部件时的光线追踪模拟的结果的示意图。图6是示出当根据第一实施例的聚光单元具有反射部件时的光线追踪模拟的结果的示意图。图7是示出由装备有根据本专利技术的第一实施例的聚光单元的图像传感器模块所检测的光谱的光谱图。图8是沿图1的截面A-A所截取的根据本专利技术的第二实施例的聚光单元的剖视图。图9是示出根据第二实施例的聚光单元中的光线追踪模拟的结果的示意图。图10是沿图1的截面A-A所截取的根据本专利技术的第三实施例的聚光单元的剖视图。图11是示出根据第三实施例的聚光单元40中的光线追踪模拟的结果的示意图。图12是示出根据本专利技术的第一实施例的聚光单元的变形例的剖视图，其中，聚光单元与光接收单元被一体地形成。图13是用于说明根据本专利技术的第一实施例的聚光单元的变形例的说明图，其中，光照部件的数量被改变。图14是用于说明相对于具有较大的会聚角的光接收透镜的反射部件的通用性的说明图。图15是用于说明相对于具有较小的会聚角的光接收透镜的反射部件的通用性的说明图。具体实施方式以下，将参照附图来详细说明优选的本专利技术的实施例。注意，在本说明书及附图中，用相同的附图标记来表示具有大致相同的功能与结构的结构性元件，并省略这些结构性元件的重复说明。将按下面的顺序进行说明。1.第一实施例1.1.聚光单元的示例性外观1.2.聚光单元的构造1.3.反射部件的形状1.4.聚光效果1.5.应用示例2.第二实施例2.1.聚光单元的构造2.2.聚光效果2.3.应用示例3.第三实施例3.1.聚光单元的构造3.2.聚光效果4.变形例4.1.集成有光接收透镜4.2.光照射部件的数量的变化4.3.其他的变形例5.反射部件的通用性6.结论根据本专利技术的第一、第二以及第三实施例的聚光单元被安装在对接收的光执行预定处理的光接收单元中，该聚光单元具有使光聚集在光接收单元上的功能。这里，对于光接收单元的具体示例，在下文中，将通过例示图像传感器模块来给出说明。然而，根据本专利技术的第一、第二以及第三实施例的聚光单元可应用到其他任何种类的光接收单元，而并不限于被安装在图像传感器模块上的应用。1.第一实施例1.1.聚光单元的示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光单元，其包括：具有中空的圆顶形状的反射部件，其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面；以及多个光照射部件，其被布置在所述反射部件的外壁的周围，并用于使用穿过第一开口部的光来照射所述顶部的照射区域，所述第一开口部形成在所述外壁中，其中，所述反射部件包括：第二开口部，其形成在所述顶部的所述照射区域中，以及第三开口部，其形成在所述底部中并面对光接收单元的光接收透镜，所述光接收单元用于对接收的光执行预定处理，并且其中，所述反射部件将来自所述照射区域并被所述内表面反射的光引导到所述光接收透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.26 JP 2012-2364641.一种聚光单元，其包括：具有中空的圆顶形状的反射部件，其侧壁是弯曲的并从顶部向底部延伸，所述反射部件具有经镜面抛光的内表面；以及多个光照射部件，其被布置在所述反射部件的外壁的周围，并用于使用穿过第一开口部的光来照射所述顶部的照射区域，所述第一开口部形成在所述外壁中，其中，所述反射部件包括：第二开口部，其形成在所述顶部的所述照射区域中，以及第三开口部，其形成在所述底部中并面对光接收单元的光接收透镜，所述光接收单元用于对接收的光执行预定处理，并且其中，所述反射部件将来自所述照射区域并被所述内表面反射的光引导到所述光接收透镜，其中，所述聚光单元还包括位于所述反射部件的所述第二开口部与所述光接收透镜之间的光路调整单元，其中，所述光路调整单元是准直透镜，并且其中，所述准直透镜与所述光接收透镜构成准直器，所述准直器用于对来自所述照射区域并被所述反射部件的所述内表面反射的光进行校正以产生平行光；或者其中，所述光路调整单元是聚光透镜，并且其中，在所述聚光透镜的面对所述光接收透镜的表面上形成凹透镜，并且在所述聚光透镜的面对所述第二开口部的表面上形成凸透镜。2.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，所述反射部件的内部形状形成为使得来自所述照射区域的光在所述光接收透镜上的入射角不大于比所述光接收透镜的会聚角大预定角度的角度。3.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，所述反射部件的内部形状形成为使得来自所述照射区域的光在所述光接收透镜上的入射角不大于所述光接收透镜的会聚角。4.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，所述准直透镜的面对所述光接收透镜的表面具有与所述光接收透镜的曲率相等的曲率。5.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，所述凹透镜的曲率大于所述凸透镜的曲率。6.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，所述多个光照射部件以彼此相等的间隔被布置在所述反射部件的所述外壁的周围，并且其中，所述多个光照射部件具有在所述照射区域的中心处彼此相交的光轴。7.根据权利要求1所述的聚光单元，其还包括：由遮光部件形成的外壳，所述外壳具有用于容纳所述反射部件和所述光照射部件的内部空间，其中，所述外壳具有形成在与所述第二开口部和所述第三开口部相对应的各个位置处的开口部。8.根据权利要求1所述的聚光单元，其中，测量对象物体被放置在所述照射区域上，所述测量对象物体是生命体的至少一部分，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸟海洋一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP