BE1029504B1 - Bilderzeugungs-Objektiv-Prüfverfahren und aktives Ausrichtungsverfahren zum Aufrechterhalten einer konsistenten bildseitigen Brennweite für ein Autofokus-Objektiv - Google Patents

Abstract

Eine optische Anordnung für ein Autofokus-Bilderzeugungssystem zum Aufnehmen mindestens eines Bilds eines Gegenstands, der in einem Bilderzeugungs-Blickfeld (Field of View, FOV) erscheint, wird vorgesehen. Die optische Anordnung weist eine vordere Apertur entlang einer optischen Achse und eine vordere Objektivgruppe entlang der optischen Achse auf, die von dem betreffenden Gegenstand Licht aufnimmt. Die Position der vorderen Objektivgruppe ist einstellbar, um eine Brennweite der optischen Anordnung zu ändern. Die optische Anordnung weist ferner einen Stellmotor auf, der mit der vorderen Objektivgruppe physisch gekoppelt ist, der die Position des vorderen Objektivs einstellt. Eine hintere Objektivgruppe ist entlang der optischen Achse angeordnet, um das Licht von der vorderen Objektivgruppe aufzunehmen, und ein Bildsensor ist an einer bildseitigen Brennweite der hinteren Objektivgruppe angeordnet, um das Licht zu erfassen.

Description

1 BE2022/5528

Bilderzeugungs-Objektiv-Prüfverfahren und aktives

Ausrichtungsverfahren zum Aufrechterhalten einer konsistenten bildseitigen Brennweite für ein Autofokus-Objektiv

HINTERGRUND

Industrielle Scanner und/oder Barcode-Leser können in

Lagerhausumgebungen und/oder anderen ähnlichen Umgebungen verwendet werden. Diese Scanner können dazu verwendet werden,

Barcodes oder andere Gegenstände zu scannen. Solche Scanner sind typischerweise in einem Chassis enthalten, um zu garantieren, dass optische Komponenten gegen Stöße, Herabfallen und/oder andere potentiell schädigende Ereignisse geschützt sind. In manchen Umgebungen können hochleistungsfähige Scanner wünschenswert sein, die dazu fähig sind,

Barcodes (die zum Beispiel 100 mm breit sind) über einen großen Bereich von Entfernungen, wie zum Beispiel von wenigen Zoll bis mehrere Meter oder mehr zu scannen oder aufzulösen. Solche Systeme erfordern eine größere Optik (zum Beispiel Bilderzeugungs-Objektivsysteme, die größer als ungefähr 6 Millimeter im Gesamtdurchmesser sind), um

Leistungsanforderungen gerecht zu werden, es bleibt jedoch ein

Kompromiss zwischen dem Umstand, dass das Objektivsystem eine bestimmte GröBe hat, und dem Umstand, dass es durch die

Gesamtabmessungen des Gehäuses und des Chassis eingeschränkt ist.

AuBerdem erfordern kompakte Bilderzeugungssysteme eine hochpräzise

Ausrichtung der Optik zur Verhinderung einer optischen Verzerrung, was zur verringerten Effizienz der Abtastraten oder zu einer fehlerhaften

Ausrüstung führen kann. Zusätzlich kann bei jeder Komponente eines

Bilderzeugungssystems ein Herstellungsfehler auftreten, der zu einer optischen Fehlausrichtung führen kann, die zu einer verringerten

Bildauflösung und Abtastungsleistung führen kann. Eine größere Optik kann gegenüber höheren Raten von Herstellungsfehlern anfälliger sein,

9 BE2022/5528 während kleinere Komponenten weniger robust gegenüber

Herstellungsfehlern hinsichtlich der optischen Ausrichtung sind.

Demgemäß besteht ein Bedarf nach verbesserten optischen

Ausrichtungsverfahren, die verbesserte Funktionalitäten aktueller und zukünftiger optischer Systeme erlauben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Ausrichten einer Anordnung eines Bilderzeugungssystems vorgesehen. Das Verfahren enthält ein Positionieren eines Objektivhalters an einer kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von einem Kalibrierungssensor. Der

Kalibrierungssensor ist entlang einer optischen Achse angeordnet, um darauf ein Bild aufzunehmen, und der Objektivhalter ist entlang der optischen Achse angeordnet, wobei eine vordere Apertur des Objektivhalters entlang der optischen Achse ist und ein hinterer Flansch des

Objektivhalters ebenfalls entlang der optischen Achse ist. Der

Objektivhalter enthält eine vordere Objektivgruppe, die entlang der optischen Achse angeordnet ist, und eine hintere Objektivgruppe, die entlang der optischen Achse angeordnet ist. Das Verfahren enthält ferner ein translatorisches Bewegen, durch einen Stellmotor, der vorderen

Objektivgruppe zu einer Vielzahl von Positionen entlang der optischen

Achse, während die hintere Gruppe in einer festen Position relativ zum

Kalibrierungssensor gehalten wird. Das translatorische Bewegen der vorderen Objektivgruppe ändert eine Brennweite des

Bilderzeugungssystems zum Fokussieren des Bilds auf den

Kalibrierungssensor. Dann enthält das Verfahren ein Bestimmen, durch einen Prozessor, einer kalibrierten Position der vorderen Objektivgruppe, wobei die kalibrierte Position eine Position ist, bei der ein kalibriertes Bild auf den Kalibrierungssensor fokussiert ist; und Einstellen, durch den

Stellmotor, der vorderen Objektivgruppe auf die kalibrierte Position.

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In einer Variation der aktuellen Ausführungsform enthält das

Verfahren ferner ein Neupositionieren des Objektivhalters relativ zu einem

Bildsensor in einem vorbestimmten Abstand von dem Objektivhalter. In

Beispielen wird der Objektivhalter neu positioniert, wobei der hintere

Flansch des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite von dem Bildsensor angeordnet wird. In weiteren oder ferneren Beispielen wird der Objektivhalter in einem Abstand vom

Bildsensor neu positioniert, wobei der Abstand durch einen physikalischen

Abstandhalter bestimmt wird, der zwischen dem Objektivhalter und dem

Bildsensor angeordnet ist. In noch weiteren oder ferneren Beispielen enthält die aktuelle Variation ein aktives Ausrichten des Objektivhalters zum Bildsensor.

Das Verfahren kann ferner ein Bereitstellen, durch den

Stellmotor, von Daten, die die kalibrierte Position angeben, für den

Prozessor und ein Speichern, durch den Prozessor, der Daten, die die kalibrierte Position angeben, in einem Speicher umfassen.

In Variationen der Ausführungsform kann die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite kleiner als 0,25 mm betragen und/oder hat die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite eine Positionstoleranz entlang der optischen Achse von weniger als 50 Mikrometer. In anderen oder ferneren Beispielen hat die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite eine Positionstoleranz von + 0,03 Millimeter oder weniger.

Das Positionieren des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von dem Kalibrierungssensor kann ein

Platzieren des Objektivhalters auf einer Kalibrierungsvorrichtung umfassen, die eine Objektivhalterbefestigung hat, die dazu konfiguriert ist, die Position des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite von einem Kalibrierungssensor aufrechtzuerhalten.

Ein aktives Ausrichten des Objektivhalters kann ein translatorisches Bewegen des Objektivhalters entlang einer optischen Achse

4 BE2022/5528 des Bildsensors zum Fokussieren eines Bilds auf den Bildsensor, ein

Bestimmen einer kalibrierten aktiven Ausrichtungsposition entlang der optischen Achse und ein Befestigen des Objektivhalters auf einer

Sensorplatine, wobei die Sensorplatine auf sich den Bildsensor hat, umfassen.

In manchen Beispielen kann das Verfahren ferner ein aktives

Ausrichten des Objektivhalters zum Bildsensor, das ein translatorisches

Bewegen des Objektivhalters in einer Ebene orthogonal zur optischen

Achse, um das Bild auf dem Bildsensor zu positionieren, ein Kippen des

Objektivhalters zum Fokussieren des Bilds auf den Bildsensor, ein

Bestimmen einer kalibrierten Kippausrichtung des Objektivhalters relativ zum Bildsensor und ein translatorisches Bewegen des Objektivhalters in der Ebene orthogonal zur optischen Achse zum Positionieren des Bilds auf dem Bildsensor und ein Bestimmen einer kalibrierten orthogonalen Position des Objektivhalters relativ zum Bildsensor enthalten.

Das translatorische Bewegen des Objektivhalters entlang der optischen Achse des Bildsensors kann mit Schritten, die kleiner als 25

Mikrometer groß sind, entlang der optischen Achse des Bildsensors durchgeführt werden.

Das Befestigen des Objektivhalters auf der Sensorplatine kann ein physisches Koppeln des Objektivhalters auf der Sensorplatine zum

Beispiel mit einem Klebstoff umfassen.

In manchen Beispielen kann das Verfahren ferner ein translatorisches Bewegen, nach dem Befestigen des Objektivhalters auf der

Sensorplatine, und durch den Stellmotor, der vorderen Objektivgruppe entlang der optischen Achse des Bildsensors zum Feinjustieren der

Brennweite des Bilderzeugungssystems durch Fokussieren des Bilds auf den Bildsensor; Bestimmen, durch den Prozessor, einer

Feinjustierungsposition der vorderen Objektivgruppe; Bereitstellen, durch den Stellmotor, von Daten, die die Feinjustierungsposition angeben, für den

Prozessor; und Speichern, durch den Prozessor, der Daten, die die

Feinjustierungsposition angeben, in dem Speicher, enthalten.

In einer Variation dieser Ausführungsform kann der Stellmotor einen aus einem Linearmotor, einer eindimensionalen 5 Positionierungsbühne, einer piezoelektrischen Vorrichtung, einem kugelgelagerten Linearmotor oder einem Motor mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) umfassen. In Beispielen hat der

Stellmotor einen Verfahrweg von weniger als 0,5 mm. Der Stellmotor kann dazu konfiguriert sein, die vordere Objektivgruppe über einen Abstand von 0 bis 550 Mikrometer translatorisch zu bewegen. In anderen oder ferneren

Beispielen kann die Brennweite der optischen Anordnung von zwischen 2

Zoll (5,08 cm) und unendlich eingestellt werden.

In manchen Beispielen kann der Stellmotor einen Prozessor und einen Speicher aufweisen, und kann das Verfahren ferner ein Bestimmen einer aktuellen Position des Stellmotors durch den Prozessor des

Stellmotors, ein Generieren eines die aktuelle Position angebenden Signals durch den Prozessor des Stellmotors, und ein Speichern von Daten, die dem die aktuelle Position angebenden Signal entsprechen, in dem Speicher des

Stellmotors umfassen.

Ein Abstand von der Apertur zum Sensor kann weniger als 12 mm betragen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beiliegenden Zeichnungen, in denen sich gleiche

Bezugszeichen auf identische oder funktional ähnliche Elemente über die mehreren Ansichten hinweg beziehen, zusammen mit der unten angegebenen detaillierten Beschreibung sind in die Beschreibung integriert und bilden einen Teil von dieser und dienen zur weiteren

Veranschaulichung von Ausführungsformen von Konzepten, welche die

6 BE2022/5528 beanspruchte Erfindung beinhalten, und erläutern verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen.

FIG. 1 veranschaulicht eine Vorderansicht einer beispielhaften

Bilderzeugungsanordnung eines beispielhaften Scanners zum Aufnehmen von Bildern eines Gegenstands;

FIG. 2 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung der beispielhaften Bilderzeugungsanordnung von Fig. 1 gemäß verschiedener

Ausführungsformen;

FIG. 3 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Objektivhalters zur Verwendung mit der beispielhaften

Bilderzeugungsanordnung der Figuren 1 und 2 gemäß verschiedener

Ausführungsformen;

FIG. 4 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Chassis zur Verwendung mit der beispielhaften

Bilderzeugungsanordnung der Figuren 1 und 2 gemäß verschiedener

Ausführungsformen;

FIG. 5 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung der beispielhaften Bilderzeugungsanordnung der Figuren 1 bis 4 gemäß verschiedener Ausführungsformen;

FIG. 6 veranschaulicht eine Vorderansicht im Querschnitt des beispielhaften Bilderzeugungssystems der Figuren 1 bis 5 gemäß verschiedener Ausführungsformen;

FIG. 7 ist ein Fließdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen einer Ausrichtung einer optischen Anordnung bezüglich eines

Kalibrierungssensors, wie es für das Bilderzeugungssystem von Fig. 6 durchgeführt werden kann;

FIG. 8 ist eine Vorderansicht im Querschnitt einer beispielhaften

Bilderzeugungs-Ausrichtungsvorrichtung zur Ausrichtung einer optischen

Anordnung;

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FIG. 9 ist ein Fließdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen einer Ausrichtung einer optischen Anordnung mit Bezug auf einen

Bildsensor, wie es für das Bilderzeugungssystem von Fig. 6 durchgeführt werden kann; und

FIG. 10 ist eine Vorderansicht im Querschnitt einer hergestellten optischen Anordnung, die gemäß den Verfahren der Figuren 7 und 9 ausgerichtet ist.

Der Fachmann wird erkennen, dass Elemente in den Figuren aus

Gründen der Einfachheit und Klarheit veranschaulicht sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt sind. Zum Beispiel können die Abmessungen einiger Elemente in den Figuren relativ zu anderen

Elementen übertrieben dargestellt sein, um zu einem Verständnis von

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beizutragen.

Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden gegebenenfalls durch konventionelle Symbole in den Zeichnungen dargestellt, wobei nur diejenigen spezifischen Einzelheiten gezeigt sind, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, um die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu überfrachten, die sich für den Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet anhand der hier gegebenen Beschreibung leicht erschließen. Der Fachmann wird aus der folgenden Erörterung leicht erkennen können, dass alternative

Beispiele der Anordnungen und Verfahren, die hier veranschaulicht sind, ebenfalls verwendet werden können, ohne dass dadurch von den hier vorgestellten Prinzipien abgewichen wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Allgemein gesagt ist gemäß dieser verschiedenen

Ausführungsformen ein Verfahren zum Ausrichten eines optischen

Autofokussystems vorgesehen, das über einen geringeren

Ausrichtungsfehler als andere optische Ausrichtungsverfahren verfügt.

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Spezifischer stellt das beschriebene Verfahren eine sehr hohe Präzision bei der optischen Ausrichtung bereit, wodurch die Verwendung kleiner, kompakterer, Objektive und optischer Elemente zum Herstellen optischer

Systeme ermöglicht wird, die geringe Toleranzen für Ausrichtungsfehler haben. Die Verfahren können auch zum Kompensieren von

Herstellungsfehlern in optischen Systemen nützlich sein. Ferner können die beschriebenen Verfahren auch an größeren optischen Systemen umgesetzt werden, bei denen größere, leistungsstärkere optische Einheiten zum

Einsatz kommen, die Bilder (z. B. Barcodes und andere Angaben) auflösen können, die in größeren Abständen sowie in größeren Entfernungsbereichen vom optischen System angeordnet sind.

Mit Bezug auf die Figuren veranschaulicht Fig. 1 eine

Vorderansicht einer beispielhaften Bilderzeugungsanordnung 100 eines

Scanners zum Aufnehmen von Bildern eines Gegenstands gemäß verschiedener Ausführungsformen. Fig. 2 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Bilderzeugungsanordnung 100 von Fig. 1 gemäß verschiedener Ausführungsformen. Fig. 2 veranschaulicht ein Bilderzeugungssystem 110, das auf einer Leiterplatte 102 angeordnet ist, ohne dass sie andere Komponenten der

Bilderzeugungsanordnung 100 aufweist. Die Anordnung 100 bzw. Scan-

Engine ist ein Beispiel für eine Bilderzeugungsanordnung zum Aufnehmen mindestens eines Bilds eines Gegenstands, der in einem Bilderzeugungs-

Sichtfeld (Field of view, FOV) erscheint. Die hier beschriebenen

Ausrichtungsverfahren können dazu verwendet werden, eine Optik der

Bilderzeugungsanordnung 100 auszurichten. Die Anordnung 100 enthält die Leiterplatte 102, das Bilderzeugungssystem 110, das mit der

Leiterplatte 102 wirksam verbunden ist, sowie ein Chassis 150. Ferner kann in manchen Beispielen das System 100 ein Zielsystem 170 und ein

Beleuchtungssystem 180 sowie eine beliebige Anzahl zusätzlicher

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Komponenten aufweisen, die dazu verwendet werden, beim Aufnehmen eines Bilds oder Bilder eines Gegenstands mitzuwirken.

Die Leiterplatte 102 kann eine beliebige Anzahl elektrischer und/oder elektromechanischer Komponenten (z. B. Kondensatoren,

Widerstände, Transistoren, Stromversorgungen usw.) aufweisen, die dazu verwendet werden, verschiedene elektrische Komponenten der Anordnung 100 kommunikativ zu verbinden und/oder zu steuern. Zum Beispiel kann die Leiterplatte 102 eine beliebige Anzahl von Komponenten-

Befestigungsteilen 103 aufweisen, die in Fig. 2 gezeigt sind, um

Komponenten (z. B. das Bilderzeugungssystem 110) aufzunehmen, um mit dieser wirksam verbunden zu werden, und kann zusätzlich einen Platinen-

Befestigungsteil 104 aufweisen, der dazu verwendet wird, die Leiterplatte 102 an einem (nicht gezeigten) Scanner-Gehäuse zu befestigen. Bei dem in

Fig. 2 veranschaulichten Beispiel weist die Leiterplatte 102 ferner einen oder mehrere Flex-Tails auf, die angeschlossen sind (nicht gezeigt), um

Komponenten, die im Chassis 150 angeordnet sind, und/oder das

Bilderzeugungssystem 110 mit der Leiterplatte 102 kommunikativ zu verbinden.

Das Bilderzeugungssystem 110 ist auch mit der Leiterplatte 102 wirksam verbunden. Das Bilderzeugungssystem 110 enthält ein Autofokus-

System 220 und einen hinteren Objektivhalter 112, die beide Linsen zur

Bilderzeugung enthalten. Das Autofokus-System 220 ist in Nachbarschaft zu dem hinteren Objektivhalter 112 und/oder wirksam mit diesem verbunden. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften

Objektivhalters als dem hinteren Objektivhalter 112 zur Verwendung mit dem beispielhaften Bilderzeugungssystem 110 der Figuren 1 und 2 gemäß verschiedener Ausführungsformen. Der hintere Objektivhalter 112 ist in der

Form eines allgemein hohlen Körpers, der einen unteren Teil 112a, einen oberen Teil 112b und eine Seitenwand 112c definiert, die sich zwischen dem unteren und dem oberen Teil 112a, 112b erstreckt. Der hintere

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Objektivhalter 112 kann eine beliebige Anzahl von Merkmalen, wie zum

Beispiel Formen und/oder Ausnehmungen 113 aufweisen, sodass die

Seitenwand 112c eine allgemein gleichmäßige Dicke hat, trotz ihrer einzigartigen Form, die der Form der darin enthaltenen Linse oder Linsen entspricht. Diese Ausnehmungen 113 verringern das Gesamtgewicht des hinteren Objektivhalters 112, und aufgrund der gleichmäßigen Dicke der

Seitenwand 112c ist der hintere Objektivhalter 112 leichter herzustellen (zum Beispiel mittels einer Spritzgussmaschine spritzzugießen) im

Vergleich zu Objektivhaltern, die variierende Dicken haben. Jede der verschiedenen Komponenten des hinteren Objektivhalters 112 hat eine

Herstellungstoleranz, die dazu führen kann, dass zwei verschiedene hintere

Objektivhalter 112 mit unterschiedlichen Abmessungen hergestellt werden.

Diese Herstellungsfehler können zu einer optischen Fehlausrichtung der

Optik, wie zum Beispiel von Linsen, führen, die innerhalb des hinteren

Objektivhalters 112 enthalten sind, was zu einer Bildverzerrung, und/oder

Fehlern beim Identifizieren von Angaben in gescannten Bildern führt.

In manchen Beispielen ist der hintere Objektivhalter 112 über den Komponenten-Befestigungsteil 103 mit der Leiterplatte 102 verbunden.

Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Komponenten-

Befestigungsteil 103 in der Form eines Pads sein, auf das der untere Teil 112a des hinteren Objektivhalters 112 gepresst wird. Der Komponenten-

Befestigungsteil 103 kann einen Klebstoff, wie zum Beispiel einen Kleber, enthalten, um bei der Befestigung des hinteren Objektivhalters 112 an der

Leiterplatte 102 beizutragen. In anderen Beispielen kann der

Komponenten-Befestigungsteil 103 eine beliebige Anzahl elektrischer

Verbindungen aufweisen, die entsprechende elektrische Verbindungen aufnehmen, die an dem hinteren Objektivhalter 112 angeordnet oder sonst wie mit ihm verbunden sind. Andere Beispiele sind ebenfalls möglich.

Der hintere Objektivhalter 112 weist ferner einen Objektivhalter-

Befestigungsteil 114 auf, der an einem äußeren Rand der Seitenwand 112c

11 BE2022/5528 angeordnet ist. Der Objektivhalter-Befestigungsteil 114 weist eine beliebige

Anzahl oberer Tabs 116 und eine beliebige Anzahl unterer Tabs 120 auf.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, weist jeder der oberen Tabs 116 eine allgemein ebene vordere Oberfläche 116a, eine gekrümmte obere Oberfläche 116b, die anliegend an die vordere Oberfläche 116a angeordnet ist, eine angewinkelt Oberfläche 116c, die anliegend an die gekrümmte obere

Oberfläche 116b angeordnet ist, und eine innere Seitenwand 116d auf, die anliegend an die vordere Oberfläche 116a, die gekrümmte obere Oberfläche 116b und die angewinkelt Oberfläche 116c angeordnet ist. In dem dargestellten Beispiel sind die jeweiligen inneren Seitenwände 116d der jeweiligen oberen Tabs 116 so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Die angewinkelt Oberfläche 116c ist eine allgemein ebene

Oberfläche, die mit der vorderen Oberfläche 116a einen Winkel von ungefähr 30 Grad einschließt. Andere Beispiele geeigneter Winkel sind

Jedoch ebenfalls möglich. Ferner können die Befestigungsteile 114, oberen

Tabs 116, unteren Tabs 120 und die Position dieser verschiedenen Elemente an der Seitenwand 112c jeweils Herstellungsfehler aufweisen, die für jegliche Optik, relativ zueinander und zu einem Bildsensor, die in dem hinteren Objektivhalter 112 enthalten ist, eine Fehlausrichtung verursachen können.

Fig. 4 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Chassis 150 zur Verwendung mit der beispielhaften

Bilderzeugungsanordnung der Figuren 1 und 2, und Fig. 5 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung der beispielhaften

Bilderzeugungsanordnung der Figuren 1 bis 4 gemäß verschiedener

Ausführungsformen. Das Chassis 150 kann aus einem steifen Werkstoff, wie zum Beispiel einem Metall oder einer Metalllegierung (z. B. Zink) hergestellt sein. Das Chassis 150 enthält einen Körper 151, der eine beliebige Anzahl von Hohlräumen 152 definiert, in denen Komponenten teilweise oder vollständig angeordnet sein können. Zum Beispiel können das

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Zielsystem 170 und/oder das Beleuchtungssystem 180 mindestens teilweise innerhalb des Hohlraums 152 des Chassis 150 angeordnet sein. Das

Zielsystem 170 kann Komponenten enthalten, um ein kosmetisches Muster zu generieren, um dazu beizutragen zu identifizieren, wo das

Bilderzeugungssystem 110 hinzielt. In manchen Beispielen kann das

Zielsystem 170 auf einem Laser und/oder einer Leuchtdiode (‚LED“) basierende Beleuchtungsquellen enthalten. Das Beleuchtungssystem 180 trägt zur Beleuchtung des gewünschten Ziels bei, damit das

Bilderzeugungssystem 110 das gewünschte Bild exakt aufnehmen kann.

Das Beleuchtungssystem 180 kann eine LED oder eine Anordnung von

LEDs, Linsen und dergleichen aufweisen. Aus Gründen der kurzen

Beschreibung werden das Zielsystem 170 und das Beleuchtungssystem 180 nicht in aller Einzelheit beschrieben.

Das Chassis 150 weist ferner einen Chassis-Befestigungsteil 154 auf, der an einem äußeren Rand des Körpers 151 des Chassis 150 angeordnet oder positioniert ist. Der Chassis-Befestigungsteil 154 enthält eine Referenzoberfläche 155, eine beliebige Anzahl oberer Haken 156 und eine beliebige Anzahl unterer Haken 160. Der Chassis-Befestigungsteil 154 kann das Chassis 150 physisch mit dem Bilderzeugungssystem 110 koppeln, um eine physikalische Position und/oder Ausrichtung des

Bilderzeugungssystems 110 abzustützen.

Fig. 6 veranschaulicht eine Vorderansicht im Querschnitt des beispielhaften Bilderzeugungssystems 110 der Figuren 1 bis 5 gemäß verschiedener Ausführungsformen. Das Bilderzeugungssystem 110 ist dazu konfiguriert, einen betreffenden Gegenstand oder ein Ziel, das einen oder mehrere aus einem 1D-Barcode, 2D-Barcode, QR-Code, UPC-Code oder

Angaben, die sich auf den betreffenden Gegenstand beziehen, enthalten kann, abzubilden. Das Bilderzeugungssystem 110 enthält das Autofokus-

System 220 und ein hinteres Optiksystem 260.

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Das Autofokus-System 220 enthält eine vordere Objektivgruppe 222 und einen vorderen Objektivgruppenhalter 224. Die vordere

Objektivgruppe 220 ist entlang einer optischen Achse A angeordnet, und der vordere Objektivgruppenhalter 224 ist mit der vorderen Objektivgruppe 222 physisch gekoppelt, um eine Position der vorderen Objektivgruppe 222 entlang der optischen Achse A zu steuern und relative Positionen der

Linsen der vorderen Objektivgruppe 222 zueinander aufrechtzuerhalten.

Ein Stellmotor 225 ist physisch mit dem vorderen Objektivgruppenhalter 224 gekoppelt, um den vorderen Objektivgruppenhalter 224 entlang der optischen Achse A translatorisch zu verschieben. Ein translatorisches

Verschieben der vorderen Objektivgruppe 222 verändert eine Brennweite des Bilderzeugungssystems 110 zum Abbilden eines betreffenden

Gegenstands. Das Autofokus-System 220 kann ferner eine Autofokus-

Befestigung 226 aufweisen, in dem der vordere Objektivgruppenhalter 224 und der Stellmotor 225 untergebracht ist, und hält eine seitliche Position (d. h. eine Position entlang einer Ebene orthogonal zur optischen Achse A) des vorderen Objektivgruppenhalters 224, des Stellmotors 225 und der vorderen

Objektivgruppe 222 aufrecht. Die Autofokus-Befestigung 226 hat eine vordere Apertur 228, die entlang der optischen Achse A angeordnet ist, um

Licht von dem betreffenden Gegenstand durchzulassen, um den betreffenden Gegenstand zu scannen.

Das hintere Optiksystem 260 enthält eine hintere Objektivgruppe 262 und einen hinteren Objektivgruppenhalter 112. Der hintere

Objektivgruppenhalter 112 ist mit Linsen der hinteren Objektivgruppe 262 physisch gekoppelt, um eine Position jeder Linse der hinteren

Objektivgruppe 262 entlang der optischen Achse A zu unterstützen und aufrechtzuerhalten. Die hintere Objektivgruppe 262 ist so angeordnet, dass sie von der vorderen Objektivgruppe 222 Licht empfängt, um den betreffenden Gegenstand abzubilden. Der hintere Objektivgruppenhalter 112 hat einen hinteren Objektivfassungs-Flansch 264, der mit einem

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Komponenten-Befestigungsteil 103 physisch gekoppelt sein kann, um den hinteren Objektivhalter 112 mit der Leiterplatte 102 zu koppeln, um eine

Position des Autofokus-Bilderzeugungssystems 110 relativ zum Bildsensor 210 aufrechtzuerhalten. Der hintere Objektivgruppenhalter 112 hat auch eine oder mehrere Ausrichtungsschienen 290 zur Durchführung einer

Ausrichtung der Optik des hinteren und des vorderen

Objektivgruppenhalters 112 und 224, wie ferner hier unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 10 beschrieben ist.

Der vorderen Objektivgruppenhalter 224 hat einen äußeren

Konus 224a, und der hintere Objektivgruppenhalter 112 hat einen

Führungsgrat 266 zum Ausrichten der Position der vorderen

Objektivgruppe 222 entlang der optischen Achse A mit der hinteren

Objektivgruppe 262. Der Führungsgrat 266 hat einen Führungskonus 266a und eine Außenwand 266b. Der Führungskonus 266a ist eine konische

Oberfläche, die einen Winkel hat, der komplementär zu einem Winkel des äußeren Konus 224a des vorderen Objektivgruppenhalters 224 ist. Der äußere Konus 224a des vorderen Objektivgruppenhalters 224 stößt auf den

Führungskonus 266a des Führungsgrats 266, wodurch die vordere

Objektivgruppe 222 physisch mit der hinteren Objektivgruppe 262 ausgerichtet wird. Die äußere Wand 266b des Führungsgrats 266 kann mit der äußeren Befestigung 226 physisch gekoppelt sein, um eine Position des

Autofokus-Systems 220 relativ zum hinteren Objektivgruppenhalter 112 abzustützen und zu sichern. Zum Beispiel kann die äußere Befestigung 226 physisch an die äußere Wand 266b mittels eines Klebstoffs, eines Klebers,

Epoxidharz, einer Schraube, eines Stifts, eines Riegels oder eines anderen

Verfahrens physisch gekoppelt sein. Die mechanische Ausrichtung der vorderen und der hinteren Objektivgruppe 222 und 262, die durch den äußeren Konus 2244 und den Führungsgrat 266 bereitgestellt wird, führt zu einem radialen Dezentrierungsfehler um die optische Achse von weniger als 0,5 Millimeter oder in Ausführungsformen weniger als 0,3 Millimeter, wie

15 BE2022/5528 das durch Herstellungstoleranzen des vorderen und des hinteren

Objektivgruppenhalters 224 und 112 begrenzt ist. Ferner erfordern manche

Systeme Dezentrierungstoleranzen von weniger als 0,25 Millimeter, weshalb eine weitere Ausrichtung der Optik des Bilderzeugungssystems 110 erforderlich sein kann, um einen betreffenden Gegenstand zu scannen.

Der Stellmotor 225 ist mit der vorderen Objektivgruppe 222 wirksam gekoppelt, entweder direkt physisch mit der vorderen

Objektivgruppe 222 physisch gekoppelt oder mit dem vorderen

Objektivgruppenhalter 224 physisch gekoppelt, um eine Position der vorderen Objektivgruppe 222 entlang der optischen Achse A zu steuern. Der

Stellmotor 225 hat einen Innendurchmesser 225a, und der

Innendurchmesser 225a des Stellmotors 225 kann mit einem

Außendurchmesser 224a des vorderen Objektivgruppenhalters 224 zum

Beispiel über einen Klebstoff physisch gekoppelt sein.

Ein translatorisches Bewegen der Position der vorderen

Objektivgruppe 222 relativ zur Position der hinteren Objektivgruppe 262 verändert die Brennweite des Bilderzeugungssystems 110, wodurch ein

Abbilden von Zielen oder betreffenden Gegenständen in einem

Entfernungsbereich von dem Bilderzeugungssystems 110 ermöglicht wird.

In Ausführungsformen kann der Stellmotor 225 einen oder mehrere

Linearmotoren, eine eindimensionale Positionierungsbühne, eine zweidimensionale Positionierungsbühne, eine dreidimensionale

Positionierungsbühne, eine verkippbare (Tip/Tilt) Befestigung, eine piezoelektrische Vorrichtung, einen kugelgelagerten Linearmotor oder einen

Motor mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) oder einen anderen Stellmotor enthalten, der dazu fähig ist, die Position der vorderen

Objektivgruppe 222 translatorisch zu verschieben. Der Stellmotor 225 kann eine Translationsentfernung von 0 Millimeter bis 0,5 Millimeter bereitstellen, wobei 0 Millimeter an einer Position ist, bei der der äußere

Konus 224a des vorderen Objektivgruppenhalters 224 an den

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Führungskonus 266a des Führungsgrats 266 anstößt. In Beispielen kann der Stellmotor 225 Translationsentfernungen von zwischen 0 Millimeter und 0,3 Millimeter, zwischen 0 und 0,55 Millimeter, zwischen 0 Millimeter und 1 Millimeter, weniger als 0,5 Millimeter, weniger als 1 Millimeter oder andere Translationsentfernungen vorsehen, die bereitzustellen der

Stellmotor 225 fähig ist. Ferner kann die Brennweite des

Bilderzeugungssystems 110 von zwischen 2 Zoll zu einer Brennweite von unendlich verstellt werden. Wie ein Durchschnittsfachmann auf diesem

Gebiet erkennen wird, ermöglicht eine Brennweite von unendlich eine

Abbildung kollimierter, bzw. paralleler, optischer Strahlen oder Bildfelder, die von dem Bilderzeugungssystems 110 aufgenommen werden. Ferner ermöglicht eine Brennweite bei unendlich eine Abbildung von Gegenständen in großen Entfernungen (z. B. größer als 9,144 m (30 Fuß)) vom

Bilderzeugungssystem 110, die annäherungsweise kollimierte Strahlen an das Bilderzeugungssystem 110 liefern. In Ausführungsformen kann die

Brennweite von Entfernungen kleiner als 2 Zoll bis zu einer beliebigen

Entfernung kleiner als unendlich verstellt werden, wozu der Stellmotor 225 und die vordere und die hintere Objektivgruppe 222 und 262 fähig sind.

Der Stellmotor 225 kann einen Prozessor und einen Speicher enthalten, wobei der Prozessor eine aktuelle Position des Stellmotors 225 feststellt und/oder nachverfolgt. Der Prozessor des Stellmotors kann ein

Signal erzeugen, das die aktuelle Position des Stellmotors angibt, und der

Prozessor kann das Signal an den Speicher weiterleiten. Der Speicher kann

Daten speichern, welche die aktuelle Position des Stellmotors 225 angeben, und der Prozessor kann die Daten abrufen und die Daten an andere

Vorrichtungen weiterleiten. In Beispielen können andere Prozessoren und

Systeme Zugriff auf den Speicher haben und die die aktuelle Position des

Stellmotors 225 angebenden Daten von dem Speicher zur weiteren

Verarbeitung abrufen. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von Bildern aufgenommen werden, bei denen der Stellmotor 225 an verschiedenen

17 BE2022/5528

Positionen ist, und deshalb das Bilderzeugungssystem 110 verschiedene

Brennweiten hat. Der Stellmotor 225 kann eine aktuelle Position des

Stellmotors 225 einem externen Prozessor oder System für jedes der aufgenommenen Bilder zur Verfügung stellen. Der externe Prozessor kann dann die Bilder und die entsprechenden Positionen analysieren, um optische Ausrichtungsverfahren durchzuführen, wie sie in größerer

Einzelheit anhand der Figuren 7 bis 10 beschrieben sind.

Die optische Achse A kann durch eine seitliche Position des

Bildsensors 210 definiert sein. Die Linsen der vorderen und hinteren

Objektivgruppe 222 und 262 sind entlang der optischen Achse A angeordnet und auf die optische Achse A radial zentriert. Deshalb bezieht sich ein radialer Dezentrierungsfehler, wie er hier beschrieben ist, auf einen Versatz oder Fehler in der seitlichen Position eines optischen Elements, oder optischer Elemente, entlang der optischen Achse A. In Ausführungsformen können Fabrikations- und Herstellungsfehler eine Fehlausrichtung der

Optik der vorderen und der hinteren Objektivgruppe 222 und 262 und eine

Fehlstellung bezüglich der optischen Achse A verursachen. Ferner können auch optische Toleranzen (z. B. eine Brennweitentoleranz einer Linse, eine

Krümmungsradiustoleranz eines optischen Elements usw.) zu einer

Fehlausrichtung der Optik in dem System beitragen. Deshalb kann eine zusätzliche Feinjustierung und optische Ausrichtung der Optik, um eine

Bildverzerrung zu verringern und zur Herstellung von Scananordnungen mit geringem Fehler erforderlich sein. Die Begriffe „Ausrichtung“ oder „Fehlausrichtung“, wie sie hier verwendet werden, können sich darauf beziehen, wie ein optisches Element bezüglich einer Position entlang einer optischen Achse ausgerichtet ist, und können sich auf eine seitliche oder radiale Position auf einer optischen Achse, eine Verkippung eines optischen

Elements auf einer optischen Achse oder eine andere physische Anordnung eines optischen Elements zur Abbildung eines betreffenden Gegenstands beziehen.

18 BE2022/5528

Während die vordere Objektivgruppe 222 und die hintere

Objektivgruppe 262 oben so veranschaulicht wurden, dass sie jeweils 3 bzw. 4 Linsen haben, kann jede aus der vorderen und der hinteren

Objektivgruppe 222 und 262 unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr

Linsen zur Abbildung des betreffenden Gegenstands oder des Ziels aufweisen. Ferner kann jede Linse der vorderen und der hinteren

Objektivgruppe 222 und 262 eine Vielzahl von Abbe-Zahlen, optischer

Leistung haben und aus einer Vielzahl von Werkstoffen (z. B. Glas,

Kunststoff, Flüssigkeit usw.) hergestellt sein, um eine Abbildung des betreffenden Gegenstands durchzuführen, wobei jede Linse Toleranzen für jeden der beschriebenen Parameter hat, die zu einer optischen

Fehlausrichtung beitragen können. Die Linsen der vorderen und hinteren

Objektivgruppe 222 und 262 können verschiedene optische

Charakteristiken je nach dem gewünschten Blickfeld, Bereich von

Brennweiten und/oder F-Zahlen des Bilderzeugungssystems 110 haben.

Zum Beispiel kann jede Linse dazu konfiguriert sein, unabhängig oder im

Zusammenspiel zu vergrößern, zu fokussieren, Linsenverzerrung zu korrigieren, ein Krümmungsfeld des Lichts auszugleichen, sphärische

Aberrationen, Koma, Pupillen-Aberrationen, chromatische Aberrationen, und/oder jegliche Seidel-Aberrationen zu korrigieren.

Das Bilderzeugungssystem 110 hat eine bildseitige

Flanschbrennweite 280 von weniger als 0,3 Millimeter und in

Ausführungsformen von 0,21 + 0,03 Millimeter. In Beispielen ist die bildseitige Flanschbrennweite 280 kleiner als 0,5 Millimeter, kleiner als 0,25 Millimeter oder kleiner als 0,2 Millimeter, und kann die bildseitigen

Flanschbrennweite Toleranzen von kleiner als 1 Millimeter, kleiner als 0,75

Millimeter, kleiner als 0,5 Millimeter, kleiner als 0,3 Millimeter oder kleiner als 0,2 Millimeter haben. Die bildseitige Flanschbrennweite 280 wird typischerweise als der Abstand zwischen dem letzten optischen Element, oder mechanischen Element, eines Bilderzeugungssystems zur

19 BE2022/5528

Bilderzeugungsebene des Sensors 210 bezeichnet. Die bildseitige

Flanschbrennweite 280 kann auch als bildseitige Schnittweite bezeichnet werden. In der Darstellung des Bilderzeugungssystems 110 wird als die bildseitige Flanschbrennweite 280 der Abstand zwischen der unteren

Oberfläche 264a des hinteren Objektivfassungs-Flanschs 264 zur

Abbildungsebene des Bildsensors 210 genommen. Bilderzeugungssysteme, die kleinflächige Sensoren verwenden, benötigen typischerweise eine aktive

Ausrichtung des Sensors zum Erreichen hoher Bildauflösungen zum

Verarbeiten von Bildern. Typischerweise erfordert die aktive Ausrichtung des Bildsensors 210, dass die bildseitigen Flanschbrennweite 280 größer als mehrmals zehn Mikrometer ist, um sicherzustellen, dass der Bildsensor 210 nicht mit dem Bilderzeugungssystem 110 in physischem Kontakt kommt, wodurch der Bildsensor 210 oder Elemente des Bilderzeugungssystems 110 potentiell beschädigt werden können. Als ein Ergebnis hiervon verwenden typische kompakte Bilderzeugungssysteme bildseitige Flanschbrennweiten von größer als wenigen Millimetern und typischerweise in der

Größenordnung von mehrmals zehn Millimetern zum Minimieren einer optischen Verzerrung aufgrund von Staub, Schmutz, Herstellungsfehlern oder Fehlern in der Linse. Aufgrund des hier beschriebenen optischen

Ausrichtungsverfahrens ist das Bilderzeugungssystem 110 dazu fähig, bildseitige Flanschbrennweiten von weniger als 1 Millimeter zu verwenden, um ein kompakteres Bilderzeugungssystem bereitzustellen, während eine hohe Auflösung und eine hochleistungsfähige Abbildung von Zielen mit minimaler optischer Verzerrung erhalten wird.

Fig. 7 ist ein FlieBdiagramm, in dem ein Verfahren 700 zum

Ausrichten einer optischen Anordnung eines Bilderzeugungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht wird, und Fig. 8 ist eine

Vorderansicht im Querschnitt einer beispielhaften Bilderzeugungs-

Kalibrierungsvorrichtung 800 zum Ausrichten einer optischen Anordnung, wie zum Beispiel des Bilderzeugungssystems 110. Das Verfahren 700 kann

20 BE2022/5528 durchgeführt werden, bevor das Bilderzeugungssystem 110 in die

Leiterplatte 102 und/oder das Chassis 150 eingesetzt wird oder sonst wie mit diesem verbunden wird. Das Verfahren 700 ermöglicht es, dass eine

Optik des Bilderzeugungssystems 110 ausgerichtet wird, um Fabrikations- und Herstellungsfehler von Elementen des Bilderzeugungssystems 110 auszugleichen, die nicht mehr ausgeglichen werden können, nachdem das

Bilderzeugungssystem 110 mit der Leiterplatte 102 und/oder dem Chassis 150 verbunden wurde.

Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 weist bei 702 das Verfahren 700 das Positionieren eines Objektivhalters auf, wie zum Beispiel des hinteren Objektivgruppenhalters 112 des

Bilderzeugungssystems 110 entlang einer optischen Achse B und bei einer kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite 810 von einem

Kalibrierungssensor 804. In Ausführungsformen ist die kalibrierte bildseitige Flanschbrennweite 810 kleiner als 0,3 Millimeter und kann 0,21 + 0,03 Millimeter sein. In Beispielen ist die bildseitige Flanschbrennweite 810 kleiner als 0,5 Millimeter, kleiner als 0,25 Millimeter oder kleiner als 0,2 Millimeter, und kann die kalibrierte bildseitige Flanschbrennweite 810 eine Toleranz entlang der optischen Achse B von weniger als 1 Millimeter, weniger als 0,75 Millimeter, weniger als 0,5 Millimeter, weniger als 0,3

Millimeter, weniger als 0,1 Millimeter, weniger als 0,05 Millimeter, weniger als 0,03 Millimeter oder weniger als 0,02 Millimeter haben. Die Apertur 228 des Bilderzeugungssystems 110 ist entlang der optischen Achse B angeordnet und dazu konfiguriert, Licht von einem Ziel oder betreffenden

Gegenstand durch sie hindurch aufzunehmen. Ferner ist der hintere

Objektivfassungs-Flansch 264 des hinteren Objektivgruppenhalters 112 entlang der optischen Achse B bei der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite 810 angeordnet, um es Licht von dem betreffenden

Gegenstand zu ermöglichen, aus dem Bilderzeugungssystems 110 auszutreten, um das Licht an den Kalibrierungssensor 804 zu schicken. Der

91 BE2022/5528 hintere Objektivfassungs-Flansch 264 ist in einem Abstand von dem

Kalibrierungssensor 804 angeordnet, der gleich der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite 810 ist.

In Beispielen kann der hintere Objektivgruppenhalter 112 auf einer Kalibrierungsbefestigung 802 befestigt sein. Wie in Fig. 8 veranschaulicht, kann die Kalibrierungsbefestigung 802 eine Ebene einer ersten Oberfläche 8024 und einer zweiten Oberfläche 802b aufweisen, die der ersten Oberfläche 8024 gegenüberliegt. Die Objektiv-

Kalibrierungsbefestigung 802 von Fig. 8 hat eine zentrale Apertur 815, in welche der hintere Objektivfassungs-Flansch 264 eingesetzt wird. Die eine oder die mehreren Ausrichtungsschienen 290 stoßen an die erste Oberfläche 8024 der Kalibrierungsbefestigung 802, um den hinteren Objektivfassungs-

Flansch 264 an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite 810 von dem Kalibrierungssensor 804 anzuordnen. Der Kalibrierungssensor 804 ist auf einer Kalibrierungssensor-Platine 806 in einer festen Position in einem festen Abstand zur Kalibrierungsbefestigung 802 angeordnet. Die festen relativ Positionen des Kalibrierungssensors 804 und der

Kalibrierungsbefestigung 802 stellen sicher, dass die kalibrierte bildseitige

Flanschbrennweite 810 über die Zeit kalibriert und konsistent bleibt. Ein

Beibehalten einer konsistenten bildseitige Flanschbrennweite 810 ermöglicht die Herstellung von Bilderzeugungssystemen mit fein justierter optischen Ausrichtung über eine Vielzahl von Herstellungsprozessen hinweg.

Während sie als in einer Ebene mit der zentralen Apertur 815 gelegen dargestellt ist, kann die Kalibrierungsbefestigung eine oder mehrere Klemmen, Schraubstöcke, Positionierungsbühnen oder andere physische Elemente zum Abstützen und Halten der Position des

Bilderzeugungssystems 110 bei der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite 810 aufweisen.

29 BE2022/5528

Bei 704 bewegt der Stellmotor 225 die vordere Objektivgruppe 222 zu einer Vielzahl von Positionen entlang der optischen Achse B translatorisch und nimmt der Kalibrierungssensor 804 an jeder der

Positionen der vorderen Objektivgruppe 222 ein Bild eines Ziels auf. Ferner kann der Stellmotor 225 an jeder Position des Stellmotors 225

Positionsdaten speichern, wobei die Positionsdaten einem jeweiligen Bild entsprechen, das von dem Kalibrierungssensor 804 aufgenommen wurde.

Die Brennweite des Bilderzeugungssystems 110 ändert sich, während die vordere Objektivgruppe 222 entlang der optischen Achse B translatorisch bewegt wird. Deshalb variiert die Bildqualität des beim Kalibrierungssensor 804 aufgenommenen Bilds mit der translatorischen Bewegung der vorderen

Objektivgruppe. Der Kalibrierungssensor 804 kann mit einem Computer oder Prozessor (nicht dargestellt) in elektrischer Kommunikation sein, und der Kalibrierungssensor 804 kann eine Mehrzahl von Signalen, die das von dem Kalibrierungssensor 804 erfasste Bild angeben, an den Prozessor liefern. Der Kalibrierungssensor 804 kann über die Kalibrierungssensor-

Platine 806 mit Off-Board-Prozessoren, Netzwerken und Vorrichtungen in einer elektrischen Kommunikation sein, oder die Kalibrierungssensor-

Platine 806 kann Prozessoren und Bildverarbeitungschips enthalten, und der Kalibrierungssensor kann das Bild angebende Signale an die

Prozessoren und Chips der Kalibrierungssensor-Platine 806 liefern. Ferner kann der Prozessor der Kalibrierungssensor-Platine 806 von dem Stellmotor 225 Positionen erhalten, die den Bildern entsprechen, um eine optimale

Position des Stellmotors 225 zu bestimmen.

Bei 706 bestimmt der Prozessor eine kalibrierte Position der vorderen Objektivgruppe 222. Zum Bestimmen der kalibrierten Position kann der Prozessor an der Mehrzahl von Signalen, welche die Bilder angeben, eine Analyse oder eine Bildverarbeitung durchführen und aus den erhaltenen Bildern ein optimales Bild bestimmen. Zum Beispiel kann der

Prozessor die Mehrzahl von Signalen analysieren, um eine

23 BE2022/5528

Bildqualitätsmetrik zu bestimmen, die dem jeweiligen Bild zugeordnet ist, und der Prozessor kann auf Basis der bestimmten Bildqualitätsmetrik ein optimales Bild bestimmen. Zum Beispiel kann der Prozessor jedes Signal der Mehrzahl von Signalen analysieren und kann der Prozessor einen

Kontrastwert als die Bildqualitätsmetrik für jedes der Bilder bestimmen.

Der Prozessor kann dann das Bild identifizieren, das den höchsten

Kontrastwert hat, und die Position der vorderen Objektivgruppe 222, die dem identifizierten Bild zugeordnet ist, kann als die kalibrierte Position bestimmt werden. In anderen Beispielen kann die Bildqualitätsmetrik eines oder mehrerer aus einer Bildauflösung, einem Kantenerfassungswert, einem PPM-Wert (Pixel per Module), einem

Modulationsübertragungsfunktions-Wert, einem Kontrastwert, einem

Schärfegrad, einer maximalen Varianz der Pixelintensität, oder einem

Standardabweichungswert der Pixelintensität unter anderen Metriken beinhalten, die ein Bild oder eine Bildqualität angeben. Bei 708 stellt der

Stellmotor 225 die Position der vorderen Objektivgruppe auf die kalibrierte

Position.

In Beispielen kann auch die hintere Objektivgruppe 262 entlang der optischen Achse B translatorisch verschiebbar sein. Die Position der hinteren Objektivgruppe 262 kann von einem Stellmotor gesteuert oder unter der Verwendung von Positionierungsbühnen oder anderen optischen

Elementen und Befestigungen manuell gesteuert werden. In

Ausführungsformen mit einer verschiebbaren hinteren Objektivgruppe 262 kann der Prozess 700 ferner ein translatorisches Bewegen der Position der hinteren Objektivgruppe 262 entlang der optischen Achse B zu einer

Mehrzahl von Positionen und ein Erhalten einer Mehrzahl sekundärer

Bilder mit jedem Bild beinhalten, das an einer anderen Position der hinteren Objektivgruppe 262 erhalten wird. In ähnlicher Weise zu der vorderen Objektivgruppe 222 verändert ein translatorisches Bewegen der hinteren Objektivgruppe 262 die Brennweite des Bilderzeugungssystems

24 BE2022/5528 110, und daher hat jedes der zweiten Mehrzahl von Bildern, die von dem

Kalibrierungssensor 804 erfasst wird, dann unterschiedliche Bildqualitäten an jeder der Positionen der hinteren Objektivgruppe 262. Der

Kalibrierungssensor 804 kann Signale, die die Bilder angeben, an den

Prozessor liefern, und der Prozessor kann für jedes Bild der zweiten

Mehrzahl von Bildern eine Bildqualitätsmetrik bestimmen. Der Prozessor kann dann aus den Bildqualitätsmetriken ein kalibriertes Bild der zweiten

Mehrzahl von Bildern identifizieren. Der Prozessor kann dann eine kalibrierte Position der hinteren Objektivgruppe 262 aus dem kalibrierten

Bild identifizieren.

In Ausführungsformen kann sowohl die vordere Objektivgruppe 222 als auch die hintere Objektivgruppe 262 translatorisch bewegbar sein und kann das Verfahren 700 iterativ durchgeführt werden, um die kalibrierten Positionen der vorderen und der hinteren Objektivgruppe 222 und 262 fein zu justieren. Zum Beispiel kann das Verfahren 700 zuerst ein kalibriertes Bild der vorderen Objektivgruppe 222 bestimmen, und dann kann die hintere Objektivgruppe 262 translatorisch bewegt werden, um ein

Bild (z. B. wie es durch eine Bildqualitätsmetrik bestimmt wird) auf dem

Kalibrierungssensor weiter fein zu justieren. Der Prozessor kann dann ein kalibriertes Bild der zweiten Objektivgruppe 262 bestimmen, und das

Bilderzeugungssystem 110 kann die Position der zweiten Objektivgruppe 262 an der bestimmten kalibrierten Position der zweiten Objektivgruppe 262 halten. Das Verfahren 700 kann dann für die erste Objektivgruppe 222 wiederholt werden, um die kalibrierte Position der ersten Objektivgruppe 222 im Verhältnis zur kalibrierten Position der zweiten Objektivgruppe 262 weiter fein zu Justieren.

Fig. 9 ist ein FlieBdiagramm, in dem einen Verfahren 900 zum

Ausrichten einer optischen Anordnung veranschaulicht wird, wie zum

Beispiel des Bilderzeugungssystems 110, mit dem Bildsensor 210 auf der

Leiterplatte 102 zum Herstellen der Anordnung 100, wie in den Figuren 1

95 BE2022/5528 und 2 veranschaulicht. Fig. 10 ist eine Vorderansicht im Querschnitt eines

Beispiels für eine Ausrichtung des Bilderzeugungssystems 110 mit dem

Bildsensor 210. Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 enthält bei 902 das Verfahren ein Positionieren eines Objektivhalters, wie zum Beispiel des hinteren Objektivgruppenhalters 112 des

Bilderzeugungssystems 110, bei einer vorbestimmten bildseitige

Flanschbrennweite 280 von dem Bildsensor 210, d. h. an einem kalibrierten

Abstand von dem Bildsensor. Die vorbestimmte bildseitige

Flanschbrennweite 280 kann eine gleiche Entfernung wie die kalibrierte bildseitige Flanschbrennweite 810 sein, wie sie unter Bezugnahme auf die

Figuren 8 und 9 beschrieben wurde. Deshalb kann die vorbestimmte bildseitige Flanschbrennweite 280 durch die Geometrien der

Bilderzeugungs-Kalibrierungsvorrichtung 800 und insbesondere durch die kalibrierte bildseitige Flanschbrennweite 810 der Bilderzeugungs-

Kalibrierungsvorrichtung 800 bestimmt werden.

Das Bilderzeugungssystem 110 kann mit der Leiterplatte 102 durch den Komponenten-Befestigungsteil 103 physisch gekoppelt sein.

Deshalb kann der Komponenten-Befestigungsteil 103 den hinteren

Objektivgruppenhalter 112 des Bilderzeugungssystems 110 an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite 810 befestigen. Der

Komponenten-Befestigungsteil 103 kann eine Klebstoffraupe oder eine

Klebstoffschicht mit einer entsprechenden Dicke sein, um die Position des

Bilderzeugungssystems 110 an der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite 810 zu unterstützen. In Beispielen kann der

Komponenten-Befestigungsteil 103 einen oder mehrere aus einem Klebstoff, einem Epoxidharz, einem O-Ring, einer physischen Schicht, wie zum

Beispiel einer Metall- oder Kunststoffschicht, die mit dem hinteren

Objektivgruppenhalter 112 physisch gekoppelt ist, Schrauben mit oder ohne

Muttern können zum direkten Befestigen des hinteren

Objektivgruppenhalters 112 auf der Leiterplatte 102 oder eine andere

26 BE2022/5528

Befestigungskomponente zum Halten einer Position des

Bilderzeugungssystems 110 an der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite 810 verwendet werden.

Bei 904 enthält das Verfahren 900 eine Ausrichtung des

Bilderzeugungssystems, zum Beispiel des Objektivhalters, zum Bildsensor 210 entlang der optischen Achse A. Die Ausrichtung des

Bilderzeugungssystems 110 kann eine aktive Ausrichtung der Optik des

Bilderzeugungssystems 110 enthalten. Die aktive Ausrichtung kann ein translatorisches Bewegen des gesamten Bilderzeugungssystems 110 entlang der optischen Achse A zum Fokussieren eines Bilds auf den Bildsensor 210 und ein Bestimmen einer kalibrierten aktiven Ausrichtungsposition des

Bilderzeugungssystems 110 entlang der optischen Achse A enthalten. Das translatorische Bewegen des Bilderzeugungssystems entlang der optischen

Achse A kann händisch, durch Positionierungsbühnen, mit Stellmotoren oder anderen translatorisch beweglichen Befestigungen entweder manuell oder automatisch durch einen Prozessor erfolgen. Während der aktiven

Ausrichtung kann das Bilderzeugungssystem 110 unter der Verwendung von Schrittgrößen von weniger als 5 Mikrometer, weniger als 10

Mikrometer, weniger als 25 Mikrometer, weniger als 50 Mikrometer, weniger als 100 Mikrometer oder weniger als 500 Mikrometer entlang der optischen Achse A des Bildsensor 210 translatorisch bewegt werden.

Die aktive Ausrichtung kann ein translatorisches Bewegen des

Bilderzeugungssystems 110 in einer Ebene orthogonal zur optischen Achse

A beinhalten, um ein Bild auf dem Bildsensor 210 zu positionieren, und ein

Bestimmen einer kalibrierten orthogonalen Position beinhalten. Das translatorische Bewegen des Bilderzeugungssystems 110 in der Ebene orthogonal zur optischen Achse A kann händisch, durch

Positionierungsbühnen, mit Stellmotoren oder anderen translatorisch beweglichen Befestigungen entweder manuell oder automatisch durch einen

Prozessor erfolgen. Während der aktiven Ausrichtung kann das

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Bilderzeugungssystem 110 unter der Verwendung von SchrittgröBen von weniger als 5 Mikrometer, weniger als 10 Mikrometer, weniger als 25

Mikrometer, weniger als 50 Mikrometer, weniger als 100 Mikrometer oder weniger als 500 Mikrometer orthogonal zur optischen Achse A translatorisch bewegt werden.

Die aktive Ausrichtung kann ferner ein Verkippen des

Bilderzeugungssystems 110 zum Fokussieren des Bilds auf den Bildsensor und ein Bestimmen einer kalibrierten Kippausrichtung des

Bilderzeugungssystems 110 aus dem Bild heraus beinhalten. Ein Kippen des Bilderzeugungssystems 110 kann durch eine Kippbühne,

Kippbefestigung, verkippbare (Tip/Tilt) Befestigung, Drehbühne und entweder manuell oder automatisch durch einen Prozessor und eine

Steuerungselektronik erfolgen. Während der aktiven Ausrichtung kann das

Bilderzeugungssystem 110 um drei Winkelachsen 0x, By, Oz unabhängig mit einer minimalen inkrementellen Bewegung von 12 urad gekippt werden.

In Ausführungsformen kann die aktive Ausrichtung der Optik und des Bilderzeugungssystems 110 auch nicht nötig sein. Zum Beispiel kann der Komponenten-Befestigungsteil 103 physisch abgestützt sein und die Position des hinteren Objektivgruppenhalters 112 an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite 280 unter der Verwendung eines

Abstandhalters mit festgelegter Dicke beibehalten, wodurch sich die

Notwendigkeit zum Feinjustieren des Bilderzeugungssystems 110 entlang der optischen Achse A erübrigt. Ferner kann der Komponenten-

Befestigungsteil 103 ein physischer Abstandhalter sein, der dazu konstruiert ist, ein Verkippen und eine orthogonale translatorische

Positionierung des Bilderzeugungssystems zum Liefern von Bildern an den

Bildsensor 210 zu kompensieren.

Bei 906 wird der hintere Objektivgruppenhalter 112 an der

Leiterplatte 102 befestigt, wobei die Optik des Bilderzeugungssystems 110 mit dem Bildsensor 210 entlang der optischen Achse A ausgerichtet ist. Der

98 BE2022/5528 hintere Objektivgruppenhalter 112 kann über den Komponenten-

Befestigungsteil 103 an der Leiterplatte 102 befestigt werden. Zusätzlich zur Zentrierung der vorderen und der hinteren Objektivgruppe 222 und 262 ermöglicht die Ausrichtung des Bilderzeugungssystems 110 auch, dass der

Komponenten-Befestigungsteil 103 eine Dicke von weniger als 1 Millimeter hat. Zum Beispiel kann der Komponenten-Befestigungsteil 103 eine Raupe aus Klebstoff oder einem anderen Klebstoff sein, die ungefähr 0,5 + 0,2

Millimeter dick ist. Die Raupe aus Klebstoff kann an dem hinteren

Objektivgruppenhalter 112 angebracht werden, während das

Bilderzeugungssystem 110 an der kalibrierten bildseitigen

Flanschbrennweite von dem Bildsensor 210 gehalten wird. Ferner kann die

Klebstoffraupe an dem hinteren Objektivgruppenhalter 112 und an der

Leiterplatte 102 angebracht werden, während der hintere

Objektivgruppenhalter 112 an der kalibrierten aktiven

Ausrichtungsposition entlang der optischen Achse À, der kalibrierten orthogonalen Position und der kalibrierten Kippausrichtung des hinteren

Objektivgruppenhalters 112 gehalten wird. In Beispielen kann der

Komponenten-Befestigungsteil 103 eines oder mehrere aus einem Klebstoff, einem Klebeband, einer Klemme, einer Optikbefestigung, einem

Objektivrohr, einer Schraube, einer Scheibe oder einem anderen Element bestehen, das dazu fähig ist, den hinteren Objektivgruppenhalter 112 physisch mit der Leiterplatte 102 zu koppeln.

Ein Verringern der Dicke des Komponenten-Befestigungsteils 103 verringert ein Defokussieren der Bildebene der vorderen und hinteren

Objektivgruppen 222 und 262 mit dem Bildsensor 210.

Defokussierungseffekte dickerer Komponenten-Befestigungsteile 103 beinhalten Dickenfluktuationen aufgrund von Temperaturveränderungen,

Druckveränderungen, Feuchteveränderungen oder

Materialverschlechterungen des Komponenten-Befestigungsteils.

Ermöglicht durch die hier beschriebenen Ausrichtungsprozeduren

29 BE2022/5528 ermöglicht der dünne Komponenten-Befestigungsteil 103 mit bildseitigen

Flanschbrennweiten 280 von weniger als 0,5 Millimeter ein kompakteres

Bilderzeugungssystem, das die optischen Vorteile eines großen Bereichs von

Brennweiten hat, während gleichzeitig eine verringerte Defokussierung über die Zeit im Vergleich zu anderen Bilderzeugungssystems gegeben ist.

In Ausführungsformen kann das Verfahren 900 ferner ein translatorisches Bewegen, durch den Stellmotor 225, der vorderen

Objektivgruppe 222 entlang der optischen Achse A zum Feinjustieren der

Brennweite des Bilderzeugungssystems 110 nach dem Befestigen des hinteren Objektivgruppenhalters 112 an der Leiterplatte 102 beinhalten.

Ein translatorisches Bewegen der vorderen Objektivgruppe 222 fokussiert ferner ein Bild auf den Bildsensor 210, und eine Feinjustierungsposition der vorderen Objektivgruppe 222 kann manuell von einem Benutzer oder einer

Bedienperson oder automatisch durch einen Prozessor über eine

Bildverarbeitung und eine Bildanalyse bestimmt werden. Das Verfahren 900 kann eine Feinjustierungsposition der vorderen Objektivgruppe 222 bestimmen, und ein Prozessor kann Daten speichern, welche die

Feinjustierungsposition der vorderen Objektivgruppe 222 angeben. Der

Stellmotor 225 kann die Daten liefern, welche die Feinjustierungsposition des Prozessors angeben, und der Prozessor kann die Feinjustierungsposition in einem Speicher speichern.

Alle oben beschriebenen Merkmale tragen zu dem kompakten

Formfaktor des Bilderzeugungssystems 110 bei. Zum Beispiel kann das

Bilderzeugungssystem eine Länge (d. h. einen Abstand von der Apertur 228 zur Leiterplatte 102) von weniger als 12 Millimeter, eine Höhe (wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben) von weniger als 8 Millimeter und eine Breite von weniger als 10 Millimeter aufweisen. Auf diese Weise konfiguriert und wie in Fig. 9 dargestellt kann das hier beschriebene

Bilderzeugungssystem 110 eine gesamte verfügbare Höhe zwischen den sich gegenüberliegenden großen flachen Befestigungsoberflächen des Chassis

30 BE2022/5528 150 einnehmen, verglichen damit, dass es von dem Körper 151 des Chassis 150 eingeschränkt ist. Ferner wird anstatt dessen, dass das Chassis 150 direkt auf der Leiterplatte 102 angebracht wird, das Bilderzeugungssystem 110 direkt auf der Leiterplatte 102 angebracht, während das Chassis 150 mit dem Bilderzeugungssystems 110 gekoppelt wird und indirekt mit dem

Chassis 150 gekoppelt wird. Vorteilhafterweise isoliert eine solche

Anordnung die Wärme des Zielsystems 170 und des Beleuchtungssystems 180, die im Chassis 150 angeordnet sind, gegenüber dem Bildsensor 210, der auf der Leiterplatte 102 montiert ist, während eine zusätzliche optische

Pfadlänge für das Bilderzeugungssystem 110 geboten wird.

Die oben gegebene Beschreibung bezieht sich auf ein

Blockdiagramm der beiliegenden Zeichnungen. Alternative

Implementierungen des durch das Blockdiagram dargestellten Beispiels schließen eines oder mehrere zusätzliche oder alternative Elemente,

Prozesse und/oder Geräte mit ein. Zusätzlich oder alternativ dazu können einer oder mehrere der beispielhaften Blöcke des Diagramms kombiniert, getrennt, umgeordnet oder weggelassen werden. Durch die Blöcke des

Diagramms dargestellte Komponenten sind durch Hardware, Software,

Firmware und/oder eine beliebige Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware implementiert. In manchen Beispielen ist mindestens eine der durch die Blöcke dargestellten Komponenten durch eine

Logikschaltung implementiert. Der Begriff „Logikschaltung“, wie er hier verwendet wird, ist ausdrücklich als eine physische Vorrichtung definiert, die mindestens eine Hardwarekomponente enthält, die (zum Beispiel über einen Betrieb gemäß einer vorbestimmten Konfiguration und/oder über eine

Ausführung gespeicherter maschinenlesbarer Befehle) dazu konfiguriert ist, eine oder mehrere Maschinen zu steuern und/oder Operationen einer oder mehrerer Maschinen durchzuführen. Beispiele einer Logikschaltung schließen einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere Co-

Prozessoren, einen oder mehrere Mikroprozessoren, einen oder mehrere

31 BE2022/5528

Controller, einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), eine oder mehrere applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICS), eines oder mehrere Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), eine oder mehrere

Mikrocontroller-Einheiten (MCUs), einen oder mehrere

Hardwarebeschleuniger, einen oder mehrere Spezial-Computerchips und eines oder mehrere SoC-Geräte (System-on-a-Chip) ein. Einige beispielhafte

Logikschaltungen, wie zum Beispiel ASICs oder FPGAs, sind spezifisch konfigurierte Hardware zum Durchführen von Operationen (zum Beispiel einer oder mehrerer der Operationen, die hier beschrieben und durch die

Flussdiagramme dieser Offenbarung, wenn sie vorhanden sind, dargestellt sind). Einige beispielhafte Logikschaltungen sind Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt, um Operationen (zum Beispiel eine oder mehrere der Operationen, die hier beschrieben und durch die

Flussdiagramme dieser Offenbarung, wenn sie vorhanden sind, dargestellt sind) auszuführen. Einige beispielhafte Logikschaltungen enthalten eine

Kombination spezifisch konfigurierter Hardware sowie Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt.

Wie sie hier gebraucht werden, sind die Begriffe „tangibles maschinenlesbares Medium“, ,nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“ ausdrücklich jeweils als ein

Speichermedium (z. B. eine Platte eines Festplattenlaufwerks, eine DVD, eine Compact Disc, einen Flash-Speicher, einen Nurlesespeicher, einen

Speicher mit wahlfreiem Zugriff usw.) definiert, auf denen maschinenlesbare Befehle (z. B. Programmcode in der Form zum Beispiel von Software und/oder Firmware) über einen beliebigen geeigneten

Zeitraum (z. B. permanent, über einen längeren Zeitraum (z. B. während ein den maschinelesbaren Befehlen zugeordnetes Programm ausgeführt wird), und/oder einen kurzen Zeitraum (z. B. während die maschinenlesbaren Befehle zwischengespeichert sind und/oder während eines Pufferungsprozesses)) gespeichert sind. Ferner sind, wie sie hier

39 BE2022/5528 gebraucht werden, die Begriffe „tangibles maschinenlesbares Medium“, „nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare

Speichervorrichtung“ ausdrücklich jeweils so definiert, dass sie sich ausbreitende Signale ausschließen. Das heißt, dass keiner der Begriffe „tangibles maschinenlesbares Medium“, „nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“, wie sie in einem beliebigen Anspruch des vorliegenden Patents verwendet werden, so zu lesen sind, dass sie durch ein sich ausbreitendes Signal implementiert werden.

In der oben gegebenen Beschreibung wurden spezifische

Ausführungsformen beschrieben. Der Durchschnittsfachmann wird jedoch erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch vom Umfang der

Erfindung abgewichen wird, wie er in den unten angegebenen Ansprüchen dargelegt ist. Demgemäß sollen die Beschreibung und die Figuren in einem veranschaulichenden und nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden, und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang der vorliegenden Lehre enthalten sein. Zusätzlich sollten die beschriebenen

Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen nicht als sich gegenseitig ausschlieBend verstanden werden, sondern sollten stattdessen als potenziell kombinierbar verstanden werden, wenn solche Kombinationen in irgendeiner Weise gestattet sind. Mit anderen Worten können beliebige in beliebigen der zuvor erwähnten

Ausführungsformen/Beispielen/Implementierungen offenbarten Merkmale in beliebigen der anderen zuvor erwähnten

Ausführungsformen/Beispielen/Implementierungen enthalten sein.

Die Vorteile, Vorzüge, Lösungen von Problemen und jegliche(s)

Element(e), die einen Vorteil, einen Vorzug oder eine Lösung verursachen können oder diese ausgeprägter erscheinen lassen, sollen nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente eines oder aller

33 BE2022/5528

Ansprüche verstanden werden. Die beanspruchte Erfindung ist lediglich durch die beiliegenden Ansprüche definiert, einschließlich aller

Änderungen, die während des schwebenden Zustands der vorliegenden

Anmeldung vorgenommen werden, und aller Äquivalente dieser Ansprüche, wie sie erteilt sind. Zu Zwecken der Klarheit und einer prägnanten

Beschreibung werden Merkmale hier als Teil derselben oder getrennter

Ausführungsformen beschrieben, es versteht sich jedoch, dass der Umfang der Erfindung auch Ausführungsformen enthalten kann, die Kombinationen aller oder einiger der beschriebenen Merkmale enthalten. Es versteht sich, dass die gezeigten Ausführungsformen die gleichen oder ähnliche

Komponenten haben, außer wenn sie als verschieden beschrieben sind.

Außerdem können in dem vorliegenden Dokument eine Beziehung anzeigende Begriffe, wie zum Beispiel erster und zweiter, oben und unten und dergleichen lediglich dazu verwendet werden, eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass dadurch eine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen

Entitäten oder Aktionen benötigt oder vorausgesetzt wird. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „habend“, „beinhaltet“, „beinhaltend“, „enthält“, „enthaltend“ oder eine beliebige andere Variation hiervon sollen ein nicht ausschließliches Vorhandensein abdecken, sodass ein Prozess, ein

Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, hat, aufweist, enthält, nicht nur diese Elemente aufweist, sondern auch andere Elemente aufweisen kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder für einen derartigen Prozess, ein derartiges Verfahren, einen derartigen Artikel oder eine derartige Vorrichtung inhärent sind. Wenn einem Element „umfasst... ein“, „hat... ein“, „weist... ein... auf“, „enthält... ein“ vorausgeht, so schließt das die Existenz zusätzlicher identischer

Elemente in dem Prozess, dem Verfahren, dem Artikel oder der Vorrichtung ohne weitere Einschränkungen nicht aus, der bzw. die das Element umfasst, hat, aufweist, enthält. Die Wörter „einer/eine/eines“ sind als eines

34 BE2022/5528 oder mehrere definiert, wenn das hier nicht explizit anders angegeben ist.

Die Begriffe „im Wesentlichen“, „essenziell“, „annäherungsweise“, „ungefähr“ oder eine beliebige Version davon sind so definiert, dass sie dem nahe kommen, was ein Fachmann auf diesem Gebiet darunter versteht, und in einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist der Ausdruck so definiert, dass er in einem Bereich innerhalb von 10%, in einer anderen

Ausführungsform innerhalb von 5%, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1% und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5% davon ist. Der Begriff „gekoppelt“ wird hier so benutzt, dass er als verbunden definiert ist, auch wenn nicht notwendigerweise direkt oder nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in einer bestimmten Weise „konfiguriert“ ist, ist mindestens auf diese Weise konfiguriert, kann jedoch auch in Arten und Weisen konfiguriert sein, die nicht aufgelistet sind.

Die Zusammenfassung der Offenbarung wird gegeben, um es dem

Leser zu ermöglichen, sich über die Art der technischen Offenbarung schnell einen Eindruck zu verschaffen. Sie wird mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zum Auslegen oder Eingrenzen des Umfangs oder der Bedeutung der

Ansprüche verwendet wird. Zusätzlich dazu ist in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung zu sehen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen für die Zwecke einer rationelleren

Offenbarung kombiniert wurden. Dieses Verfahren der Offenbarung soll nicht dahingehend interpretiert werden, dass die Absicht besteht, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als im jeweiligen Anspruch ausdrücklich angegeben. Vielmehr liegt, wie die folgenden Ansprüche das widerspiegeln, der Erfindungsgegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform.

Auf diese Weise sind die folgenden Ansprüche hierdurch in die detaillierte

Beschreibung mit aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrennt beanspruchter Gegenstand für sich selbst steht. Die bloße Tatsache, dass

35 BE2022/5528 bestimmte Maßnahmen in voneinander verschiedenen Ansprüchen angegeben sind, zeigt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht auch vorteilhaft eingesetzt werden kann. Viele Varianten werden dem

Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein. Alle Varianten sollen als im

Umfang der Erfindung enthalten verstanden werden, der in den folgenden

Ansprüchen definiert ist.

Claims (20)

36 BE2022/5528 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Ausrichtung einer Anordnung eines Bilderzeugungssystems, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren eines Objektivhalters an einer kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von einem Kalibrierungssensor, wobei der Kalibrierungssensor entlang einer optischen Achse angeordnet ist, um darauf ein Bild aufzunehmen, wobei der Objektivhalter entlang der optischen Achse angeordnet ist und eine vordere Apertur entlang der optischen Achse und einen hinteren Flansch entlang der optischen Achse hat, und der Objektivhalter eine vordere Objektivgruppe, die entlang der optischen Achse angeordnet ist, und eine hintere Objektivgruppe enthält, die entlang der der optischen Achse angeordnet ist; translatorisches Bewegen, durch einen Stellmotor, der vorderen Objektivgruppe zu einer Mehrzahl von Positionen entlang der optischen Achse, während die hintere Gruppe in einer feststehenden Position relativ zum Kalibrierungssensor gehalten wird, um eine Brennweite zu ändern, um das Bild auf den Kalibrierungssensor zu fokussieren; Bestimmen, durch einen Prozessor, einer kalibrierten Position der vorderen Objektivgruppe, wobei die kalibrierte Position eine Position ist, bei der ein kalibriertes Bild auf den Kalibrierungssensor fokussiert ist; und Einstellen, durch den Stellmotor, der vorderen Objektivgruppe auf die kalibrierte Position.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Neupositionieren des Objektivhalters relativ zu einem Bildsensor in einem vorbestimmten Abstand von dem Objektivhalter.

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3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Objektivhalter neu positioniert wird, wobei der hintere Flansch des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von dem Bildsensor angeordnet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Neupositionieren des Objektivhalters relativ zum Bildsensor ein Neupositionieren des Objektivhalters in einem Abstand zum Bildsensor umfasst, wobei der Abstand durch einen physischen Abstandhalter bestimmt wird, der zwischen dem Objektivhalter und dem Bildsensor angeordnet ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, ferner umfassend aktives Ausrichten des Objektivhalters zum Bildsensor.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Bereitstellen, durch den Stellmotor, von Daten, die die kalibrierte Position angeben, für den Prozessor; und Speichern, durch den Prozessor, der Daten, die die kalibrierte Position angeben, in einem Speicher.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite kleiner als 0,25 Millimeter ist.

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8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite eine Positionstoleranz entlang der optischen Achse von weniger als 50 Mikrometer hat.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kalibrierte bildseitigen Flanschbrennweite eine Positionstoleranz von + 0,03 Millimeter oder weniger hat.

10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Positionieren des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von dem Kalibrierungssensor ein Platzieren des Objektivhalters auf einer Kalibrierungsvorrichtung umfasst, die eine Objektivhalterbefestigung hat, die dazu konfiguriert ist, die Position des Objektivhalters an der kalibrierten bildseitigen Flanschbrennweite von einem Kalibrierungssensor zu halten.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, wobei ein aktives Ausrichten des Objektivhalters umfasst: translatorisches Bewegen des Objektivhalters entlang einer optischen Achse des Bildsensors zum Fokussieren eines Bilds auf den Bildsensor; Bestimmen einer kalibrierten aktiven Ausrichtungsposition entlang der optischen Achse; und Befestigen des Objektivhalters auf einer Sensorplatine, wobei die Sensorplatine auf sich den Bildsensor hat.

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12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das aktive Ausrichten des Objektivhalters ferner umfasst: translatorisches Bewegen des Objektivhalters in einer Ebene orthogonal zur optischen Achse zum Positionieren des Bilds auf dem Bildsensor; Kippen des Objektivhalters zum Fokussieren des Bilds auf den Bildsensor; Bestimmen einer kalibrierten Kippausrichtung des Objektivhalters relativ zum Bildsensor; und translatorisches Bewegen des Objektivhalters in der Ebene orthogonal zur optischen Achse zum Positionieren des Bilds auf dem Bildsensor; Bestimmen einer kalibrierten orthogonalen Position des Objektivhalters relativ zum Bildsensor.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das translatorische Bewegen des Objektivhalters entlang der optischen Achse des Bildsensors mit Schritten, die kleiner als 25 Mikrometer groß sind, entlang der optischen Achse des Bildsensors durchgeführt wird.

14. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei ein Befestigen des Objektivhalters auf der Sensorplatine ein physisches Koppeln des Objektivhalters auf der Sensorplatine mit einem Klebstoff umfasst.

15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, ferner umfassend:

40 BE2022/5528 translatorisches Bewegen, nach dem Befestigen des Objektivhalters auf der Sensorplatine, und durch den Stellmotor, der vorderen Objektivgruppe entlang der optischen Achse des Bildsensors zum Feinjustieren der Brennweite des Bilderzeugungssystems durch Fokussieren des Bilds auf den Bildsensor; Bestimmen, durch den Prozessor, einer Feinjustierungsposition der vorderen Objektivgruppe; Bereitstellen, durch den Stellmotor, von Daten, die die Feinjustierungsposition angeben, für den Prozessor; und Speichern, durch den Prozessor, der Daten, die die Feinjustierungsposition angeben, in dem Speicher.

16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stellmotor einen aus einem Linearmotor, einer eindimensionalen Positionierungsbühne, einer piezoelektrischen Vorrichtung, einem kugelgelagerten Linearmotor oder einem Motor mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) umfasst.

17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stellmotor dazu konfiguriert ist, die vordere Objektivgruppe über eine Entfernung von 0 bis 550 Mikrometer translatorisch zu bewegen.

18. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stellmotor einen Prozessor und einen Speicher aufweist, und wobei das Verfahren ferner umfasst:

41 BE2022/5528 Bestimmen einer aktuellen Position des Stellmotors durch den Prozessor des Stellmotors; Generieren eines die aktuelle Position angebenden Signals durch den Prozessor des Stellmotors; und Speichern von Daten, die dem die aktuelle Position angebenden Signal entsprechen, in dem Speicher des Stellmotors.

19. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennweite des Bilderzeugungssystems von 5,08 cm (2 Zoll) bis unendlich eingestellt werden kann.

20. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand von der Apertur zum Sensor weniger als 12 Millimeter beträgt.