CN101238713A - 利用光源和图像传感器的聚焦系统 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括可动光学元件，其具有光轴并包括一个或多个聚焦元件；图像传感器，其沿着光轴定位，并且基本上与该光轴正交；辐射源，其附着到可动光学元件，其中该辐射源相对于光轴以选定角将辐射束引导到传感器上。一种方法，包括将传感器沿着且正交于可动光学元件的光轴定位；将辐射束从附着到可动光学元件的辐射源投射到传感器上，其中该辐射束相对于光轴处于选定角；调整可动光学元件的位置直到该辐射束落在传感器上的位置与当可动光学元件在焦点上时辐射束预期落在传感器上的位置相对应为止。公开并要求其它实施例的权利。

Description

利用光源和图像传感器的聚焦系统
技术领域
本发明一般涉及聚焦成像设备，尤其但不专门涉及利用成像传感器和光源的焦点反馈装置。
背景技术
图1示出一种简单的透镜系统100，其中透镜102将物体104的像聚焦到像平面106上。物体104与该透镜之间的距离是前聚焦距离(focus distance)ff，而像平面106与该透镜之间的距离是后焦距fb。为了使透镜102保持在像平面106上的最佳聚焦像，光学定律规定了在ff和fb之间的特定关系-换句话说，对于给定的ff，存在fb的特定值，必须为完全聚焦在像平面106上的像而保持该特定值。
对于非常简单的透镜系统100适用的定律也适用于更复杂的聚焦系统：对于给定的ff，fb必须保持特定值。但是，在包括更复杂的聚焦元件的设备中，各种因素，如热膨胀、机械部件的容差等都可能致使该聚焦元件移动，从而改变了ff和fb的值，并影响聚焦图像的质量。为了校正聚焦元件的这些移动，一些设备结合了可动光学元件，这些可动光学元件的位置由控制系统来控制。该控制系统感测图像何时离开焦点，并调整可动光学元件的位置，直到使ff和fb返回到其本征值为止，结果使图像返回到最佳焦点。
但是，在控制系统能够适当地工作之前，其必须具有一些检测可动光学元件的位置的方法。检测可动光学元件的位置的最普通的方法是利用机械传感器。但是，机械传感器趋于庞大、昂贵，并且难以集成到小型系统中。由于机械传感器是机械的，鉴于该传感器中的机械容差，该机械传感器的精度也是有限的，并且此外，该传感器也易遭受由诸如热膨胀的因素而导致的不精确。已经开发出基于光学的位置传感器，但是这种传感器也很庞大和昂贵，并且主要取决于通过例如发送和接收信号来测量前聚焦距离ff以及测量延时来计算该距离。因此，在本领域需要一种精确地测量可动聚焦元件的位置同时不贵、紧凑并易于集成到光学系统中的装置和方法。
发明内容
本申请公开了一种装置的实施例，该装置包括可动光学元件，其具有光轴并包括一个或多个聚焦元件；图像传感器，其沿着光轴定位并且基本上与该光轴正交；以及辐射源，其附着到可动光学元件，其中该辐射源相对于光轴以选定角将辐射束引导到传感器上。本申请还公开了一种方法的实施例，该方法包括将传感器沿着且正交于可动光学元件的光轴定位；将辐射束从附着到可动光学元件的辐射源投射到传感器上，其中该辐射束相对于光轴处于选定角；以及调整可动光学元件的位置直到辐射束落在传感器上的位置与当可动光学元件在焦点上时期望该辐射束落在传感器上的位置相对应为止。公开并要求这些以及其他实施例的权利。
附图说明
参考下面的附图描述本发明的非限制性以及非穷举的实施例，除非另有说明，否则在各个视图中类似的附图标记表示类似的部分。
图1是聚焦元件的简化示意图，该图说明该聚焦元件的前焦距和后焦距。
图2是本发明实施例的示意图。
图3A-3C是示出了图2的实施例中的可动光学元件的运动，以及辐射束落在光学传感器上所形成的光点的相应运动的视图。
图4是说明用于校准图2所示本发明实施例的过程实施例的流程图。
图5A-5B说明图2所示实施例的操作的实施例。图5A说明光点在光学传感器上的运动，而图5B是说明保持后焦距的过程的流程图。
图6是本发明的替换实施例的示意图。
具体实施方式
本文描述了一种用于利用光源和传感器将成像设备聚焦的装置和方法的实施例。在下面的描述中，描述了许多细节来全面理解本发明的实施例。但是相关领域的技术人员将认识到本发明可以在没有一个或多个特定细节的情况下实施，或者以其它方法、部件、材料等来实施。在其它情况下，没有示出或详细地描述公知的结构、材料或操作，尽管如此这些结构、材料或操作也包括在本发明的范围内。
说明书各处提到的“一个实施例”或“实施例”意味着关于该实施例描述的特殊的特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书中出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部指的是同一个实施例。而且，这些特殊的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。
图2示意性地说明本发明的实施例，其包括焦点反馈系统200。该系统200包括安装在外壳或支架214中的可动光学元件202。步进电机218经由运动传送机构220与可动光学元件202耦合。可动光学元件202将物体(未示出)的像聚焦到图像传感器222上；在物体和可动光学元件之间的每一个前聚焦距离ff将具有在该可动光学元件与图像传感器222之间的相对应的后焦距fb。辐射源212按照其以相对于光轴210成选定角α将辐射束213引导到图像传感器222上的这种方式附着到可动光学元件202上。控制器224与图像传感器222的输出相耦合，并与步进电机218相耦合，从而使控制器224能够响应于辐射束213落在图像传感器222上的位置来控制步进电机218的运动。
可动光学元件202的主要功能是将物体(图中未示出)的像聚焦到图像传感器222上。为了保证对于与可动光学元件202相距可变前聚焦距离的物体能够在该传感器上形成适当聚焦的像，该可动光学元件能够基本上沿着其自己的光轴210前后运动，如箭头209所示。在所示的实施例中，可动光学元件202是复合光学元件，其包括沿着光轴210对准的三个聚焦元件204、206和208。在其它实施例中，可动光学元件202可以包含或多或少的聚焦元件，这些聚焦元件能够以不同的方式布置在该可动光学元件中。此外，图中示出将聚焦元件204、206和208作为折射的聚焦元件，但是在其它实施例中，这些聚焦元件也可以是衍射元件或反射元件。另外的实施例可以利用折射、衍射和反射的聚焦元件的组合。
辐射源212附着到可动光学元件202上。辐射源212按照其以相对于该可动光学元件的光轴210的选定角α发射出辐射束213的方式放置。辐射源212可以在其中包括将发射的光束聚焦或准直的元件。在将发射的光束准直的情况下，由此在该辐射落在传感器上的位置处形成基本上为椭圆的辐射光点。为了最高灵敏度，可以对选定角α进行选择以在可动光学元件202行经其运动范围时最大化辐射光点跨越该传感器的行程(参见图3A-3B)，并且因此该选定角α取决于诸如传感器的尺寸、在可动光学元件和传感器之间的距离、以及该可动光学元件能够沿其轴移动多远的参数。在一个实施例中α的值为62.5度，但是在其他实施例中，α的值当然可以是不同的。
在所示的实施例中，辐射源212附着到可动光学元件202的外部，基本上位于该光学元件最接近传感器的那一端。但是在其它实施例中，该辐射源可以定位在该可动光学元件上的其它位置，或者定位在朝向可动光学元件202引导并反射回到图像传感器222的传感器平面上，只要由该辐射源发射的辐射束能够到达该传感器。在一个实施例中，辐射源212发射的辐射可以是光谱的可见光部分；辐射源的例子是发光二极管(LED)。但是在其它实施例中，发射的辐射可以是在光谱的可见光区域之外的部分中，如光谱的红外线区域或紫外线区域。
为了使光学元件202能够沿着其轴210移动，由支承该可动光学元件202同时允许其沿光轴210运动的元件将该可动光学元件保持在外壳214的开口中。在所示的实施例中，通过辊216在外壳214中支承该可动光学元件，但是在其它实施例中，可以通过其它装置在外壳中支承该可动光学元件，或者可以通过未附着到外壳214的装置来支承该可动光学元件。
步进电机218与运动传送机构220耦合，运动传送机构220又与可动光学元件220耦合。当启动步进电机218时，该步进电机的运动驱动运动传送机构220，然后该运动传送机构将电机的运动转变为可动光学元件202基本上沿着其自己的光轴210的前后的线性运动，如箭头209所示。在步进电机218的运动是旋转运动的实施例中，运动传送机构220可以是将电机的旋转运动转变为可动光学元件202的线性运动的元件；适合的运动传送机构的例子包括凸轮、齿轮、摩擦轮、蜗轮、齿条-小齿轮组件，或者这些和/或其它这种机构的组合。在电机218的运动是线性运动的替换实施例中，该运动传送机构可以简单地是连接电机和可动光学元件的刚性元件，或者可以是更复杂的机构，其也包括凸轮、齿轮、摩擦轮、蜗轮、齿条-小齿轮组件，或者这些和/或其它这种机构的组合。
图像传感器222可以是任何能够捕获由可动光学元件202聚焦在其上的图像的传感器。在一个实施例中，图像传感器222是数字传感器，其包括能够捕获二维图像的像素阵列，例如1.3兆像素的阵列。适合的传感器的例子包括电荷耦合器件(CCD)阵列、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电检测器等。但是在其它实施例中，可以使用其它类型的传感器。
控制器224与图像传感器222的输出相耦合，并且也与步进电机218相耦合，因此形成闭合控制回路。如下面结合图5A-5B进一步描述的那样，控制器224分析该传感器的输出，包括由辐射源212所形成的光点的位置，并且该控制器224利用该信息来控制步进电机218。这样，控制器224将光点位置信息用于诸如将可动光学元件移动到适当后焦距并且一旦找到它就保持该适当后焦距的功能。在所示的实施例中，该控制器是与图像传感器222在物理上分开的单元，但是在其它实施例中，该控制器和图像传感器222可以都是同一个单元的一部分。例如，在具有集成传感器的处理器中，控制器可以在该处理器中实施。此外，该控制器能够以硬件或软件来实施。
图3A-3C示出可动光学元件202的运动以及由辐射源212所形成的光点的跨越图像传感器222的相应移动的实施例。为了清楚起见夸大了图中所示的尺寸；在许多实际应用中，如Δfb和Δx的距离实际上相当小。图3A示出可动光学元件202在缩进位置，从而光点的中心位于用箭头302标出的位置xR。图3B示出可动光学元件202在伸出位置，该可动光学元件从其缩进位置行进了距离Δfb。在可动光学元件202在伸出位置的情况下，光点跨越该传感器移动到图中用箭头304标出的位置xE。因此，该可动光学元件移过距离Δfb致使光点跨越图像传感器222移动距离Δx＝xE-xR。只要角α保持不变，那么Δfb和Δx之间的关系将是线性的。
图3C示出光点跨越图像传感器222的移动。当可动光学元件202处于缩进位置时，光点306位于传感器上处于位置xR。当可动光学元件202从图像传感器222移开时，该光点移动并变为位置xE处的光点308。光点308显示为大于光点306；光点增长(即改变面积)的这种趋势发生在由辐射源212发射的光束未准直或不完全准直的情况下。光点308和光点306之间的面积变化可以是有用的，因为其能够提供可被控制器224利用的附加的光点移动信息。图中示出的另一个特征在于当光点跨越传感器时一旦建立了其位置和尺寸，那么仅仅需要分析光点行经的传感器的那部分。于是，就该图而言，控制器不需要分析来自整个传感器的信息；而是，其能够通过仅分析限制光点的路径和尺寸的传感器的部分310来减小工作量。
图4示出用于校准图2所示的焦点反馈系统200的过程400的实施例。该过程在方框402开始。在方框404，步进电机定位在原始位置，并且在方框406，记录光点在图像传感器222上的相应原始位置(xH，yH)。该光点的位置可以利用其中心的x和y坐标来表征，其通常是从图像传感器222的规定原点按像素(inpixels)测量的。在方框408，将目标以系统能够聚焦的最小前聚焦距离ff定位在可动光学元件前面；这被称为起始位置fs。在方框410，移动可动光学元件202以调整后焦距fb直到该目标在焦点上为止，并且在方框412，记录该光点起始位置(xs，ys)、起始面积As和ff。该光点面积通常也按像素进行测量。
在方框414，将目标放置在校准中所用的下一个焦点位置ff处。在方框416，移动该可动光学元件202以调整后焦距fb直到该目标在焦点上为止，在该点在方框418记录ff的值。在方框420，记录该光点在传感器上的位置和面积，并且在方框422，记录步进电机218在起始位置和当前位置之间所用(take)的步数。步进电机在起始位置和当前位置之间所用的步数用作在当前光点位置的后焦距fb的测量值(measure)。在方框424，该过程检查是否存在更多校准中所包括的焦点位置。通常，为了产生适当的校准必须存在三个聚焦距离的最小值。如果存在更多用于校准的聚焦距离，那么该过程返回到方框414并为该焦点位置重复方框414-422。
当不存在更多用于校准的焦点位置时，该过程从方框424继续到方框426，其中例如通过用曲线拟合ff和fb的记录值来使前和后焦距与相对于起始位置的电机步距(motor step)中参考的fb相关联。一旦拟合了曲线，就能够为ff的任何值找到适当的fb值，而不仅仅为校准过程中收集的ff的特定值找到适当的fb值。但是在其它实施例中，可以利用其它方法来使ff和fb相关联。例如，可以将收集的ff和fb的值存储在表中，并且对于任何ff，可以通过在表中的值之间进行插值来计算fb的值。同样，可以为每个已校准的物距记录光点位置，并使其与ff相关联，并且按照与上述相同的方式拟合成曲线。
在方框428，为光点位置收集的数据和为电机位置收集的数据用于计算每一电机步距的光点位置的平均变化一换句话说，对于步进电机的每次移动光点平均移动多远。在方框430，存储该值，并且该过程继续到方框432，在此为光点面积收集的数据和为As收集的数据用于计算每一电机步距的光点面积的平均变化一换句话说，对于步进电机的每次移动光点面积平均变化多少。在方框434，存储该值，并且在方框436完成该校准过程。
图5A和5B示出焦点反馈系统200的操作的实施例。图5A示出光点在传感器222上的移动。为了清楚起见夸大了该图中的所有尺寸；实际上尺寸和光点移动可能比所示的小得多。当系统200起动时，该系统利用在校准过程中收集的信息将可动光学元件202定位到适当的后焦距。这通过首先移动该光学元件202直到传感器上的光点位于对于已记录的起始位置(xs，ys)适当的位置为止来实现。然后，利用在校准过程中生成的曲线，确定设置适当的后焦距所需的步数，并将光学元件202移动到所希望的位置。然后记录光点位置和面积。这是“预期”光点位置504。
在系统的操作过程中，热膨胀、机械移动和各种其它因素可能导致可动光学元件202移动，因此改变后焦距并使光点从预期光点位置504漂移到“当前”光点位置，如光点位置502或506。反馈系统的主要目的是为可动光学元件202保持适当的后焦距。这通过调整光学元件的位置直到当前光点502或506的位置和面积与预期的光点位置504基本上相符为止来进行。
当该光点位于预期光点位置504时，其位于坐标(xEXP，yEXP)处，并具有预期面积AEXP。利用当前光点位置502作为例子，如果可动光学元件在操作过程中发生漂移，那么光点将移动到坐标为(xCUR，yCUR)的当前光点位置502，在该位置处该光点具有面积ACUR。因此，光点从其预期位置水平地漂移了距离Δx，且垂直地漂移了距离Δy，且其面积与预期面积相差量ΔA。利用例如图5B所示的过程的实施例连同在校准过程中收集的信息，然后反馈系统移动可动光学元件202直到光点从其当前位置502移动到预期位置504为止。
图5B参照图5A示出焦点反馈系统200的操作的实施例550。该过程在方框551开始，并且继续到方框552，在此移动可动光学元件202直到其处于起始位置为止。在方框553，该过程基于校准来确定将光学元件202从起始位置移动到焦点位置所需要的电机步数。将光学元件202移动到焦点位置，然后记录光点位置和面积。这就是“预期”光点位置504，其坐标为(xEXP，yEXP)，且面积为AEXP。
在规定的延迟之后，在方框555处确定并记录光点的当前位置502的坐标(xCUR，yCUR)；如上所述，由通常从传感器上的规定原点按像素数测量的光点中心的位置来确定该光点的位置。在方框506，确定并且记录光点502的当前面积ACUR。在方框508，为系统工作所处的聚焦距离取回光点的预期位置504的坐标(xEXP，yEXP)，以及光点504的预期面积AEXP。在方框560，该过程计算偏差Δx和Δy，所述偏差用数量表示光点的实际位置与其预期位置相差的距离。
在计算了偏差Δx和Δy之后，该过程紧接着利用这些值来检查光点502是否有效。在方框562，该过程将Δy的值与规定容差进行比较。如果Δy的值超过了规定容差，那么在方框570该过程确定光点是无效的，并且在方框566停止。如果Δy的值在规定容差之内，那么该过程继续到方框568，在此其将Δx的值与规定容差进行比较。如果Δx的值超过了规定容差，那么在方框570，该过程确定光点是无效的，并且在方框566停止。
如果利用Δx和Δy的值发现光点502是有效的，那么该过程继续到方框572，在此其计算ΔA的值，ΔA即对于给定的焦点位置实际光点面积与预期光点面积之差。在方框574，该过程利用标准化因数ΔxF将Δx的值标准化，而在方框576，其利用不同的标准化因数ΔAF将ΔA的值标准化。在方框578，该过程将Δx和ΔA的标准化值进行比较。如果标准化值不相等，那么在方框564该过程确定光点是无效的，并且该过程在方框566停止。如果Δx和ΔA的标准化值相等，那么光点是有效的，并且该过程继续到方框580，在此该过程基于校准来确定其将采用用于移动光点502通过距离Δx的电机步数，从而光点502能够移动到其预期位置504。在确定必需的电机步数之后，在方框582，该过程使电机通过适当的步数步进以使光点返回到其预期位置504。最后，该过程继续到方框584，在此该过程等待一段规定的时间后返回到方框555并再次继续进行方框555-582。
图6示出替换实施例焦点反馈系统600。该焦点反馈系统600与结合图2描述的焦点反馈系统200类似。两者之间的主要区别在于来自辐射源的辐射被引导到传感器222上的方式。在系统600中，辐射源604沿着传感器的像平面被定位，并指向附着到可动光学元件202的反射器602。辐射源604将辐射束606引导到反射器602上，并且反射器602将光束606再次引导到光束608中，其相对于可动光学元件的光轴210处于选定角α。然后将光束608引导到传感器222上。在其它实施例中，该辐射源可以不同地定位，只要在可动光学元件202的整个运动范围内光束606落在反射器602上且光束608落在传感器222上。可以基本上如上面对于焦点反馈系统200所描述的那样对焦点反馈系统600进行校准和操作。
本发明的所示实施例的以上描述，包括摘要中所描述的，并不旨在是穷举的或者将本发明限制于所公开的精确形式。虽然本文中出于说明的目的描述了本发明的特定实施例和例子，但是如相关领域技术人员所知的那样，多种等效的修改在本发明的范围内是可以的。根据上面的详述可以对本发明进行这些修改。
在下面的权利要求中使用的术语不应当解释为将本发明限制于说明书中公开的特定实施例。相反，本发明的范围完全由下面的权利要求来确定，所述权利要求将依照已经建立的权利要求解释原则来解释。

Claims (40)

1.一种装置，包括：
可动光学元件，其具有光轴并包括一个或多个聚焦元件；
图像传感器，其沿着该光轴定位并且基本上与该光轴正交；以及
辐射源，其附着到可动光学元件，其中该辐射源相对于光轴以选定角将辐射束引导到传感器上。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括驱动机构，其与可动光学元件耦合以沿着光轴移动该可动光学元件。
3.如权利要求2所述的装置，进一步包括控制器，其与传感器和驱动机构耦合，其中该控制器基于光束或辐射照在传感器上的位置来控制电机的移动。
4.如权利要求2所述的装置，其中该驱动机构包括：
电机；以及
运动传送机构，其与该电机和可动光学元件耦合，其中该运动传送机构将电机的运动转变成可动光学元件沿着光轴的线性运动。
5.如权利要求4所述的装置，其中该运动传送机构包括摩擦轮、蜗轮、齿轮以及凸轮中的一个或多个。
6.如权利要求1所述的装置，其中该辐射束基本上是准直的。
7.如权利要求1所述的装置，其中该一个或多个聚焦元件可以包括折射、衍射或反射的聚焦元件，或者其组合。
8.如权利要求1所述的装置，其中该辐射源发射在光谱的可见部分中的光束。
9.如权利要求8所述的装置，其中该辐射源是发光二极管(LED)。
10.一种方法，包括：
将传感器沿着且正交于可动光学元件的光轴定位；
将辐射束从可动光学元件投射到传感器上，其中该辐射束相对于光轴处于选定角；以及
调整可动光学元件的位置直到辐射束落在传感器上的位置与当可动光学元件在焦点上时该辐射束预期落在传感器上的位置相对应为止。
11.如权利要求10所述的方法，其中将辐射束从可动光学元件投射到传感器上包括从附着到可动光学元件的辐射源投射辐射束。
12.如权利要求10所述的方法，其中将辐射束从可动光学元件投射到传感器上包括利用附着到可动光学元件的反射器来将该辐射束反射到传感器上。
13.如权利要求10所述的方法，其中调整可动光学元件的位置包括：
确定辐射束落在传感器上的当前位置；
确定当可动光学元件在焦点上时辐射束落在传感器上的预期位置；以及
根据当前位置和预期位置之差，启动与可动光学元件耦合的步进电机通过将辐射束落下的位置从当前位置移动到预期位置所需的步数。
14.如权利要求13所述的方法，其中辐射束在传感器上形成光点，并且其中启动与可动光学元件耦合的步进电机也基于该光点在当前位置的面积与该光点在该预期位置的面积之差。
15.如权利要求13所述的方法，其中启动与可动光学元件耦合的步进电机包括：
利用该步进电机引起运动传送机构的运动；
将运动传送机构的运动传递到可动光学元件。
16.如权利要求13所述的方法，进一步包括确定辐射束落在传感器上的位置的每一电机步距的平均移动。
17.如权利要求10所述的方法，进一步包括将辐射束基本上准直。
18.如权利要求10所述的方法，其中确定辐射束落在传感器上的当前位置包括只分析传感器的一部分。
19.一种方法，包括：
将辐射束从可动光学元件投射到传感器上，其中该辐射束相对于该可动光学元件的光轴处于选定角；
以与可动光学元件相距已知的前聚焦距离定位多个目标；以及
对于每个前聚焦距离，确定并记录可动光学元件的后焦距以及辐射束落在传感器上的位置。
20.如权利要求19所述的方法，其中将辐射束从可动光学元件投射到传感器上包括从附着到可动光学元件的辐射源投射辐射束。
21.如权利要求19所述的方法，其中将辐射束从可动光学元件投射到传感器上包括利用附着到可动光学元件的反射器来将该辐射束反射到传感器上。
22.如权利要求19所述的方法，其中确定后焦距包括：
调整可动光学元件的位置直到目标在传感器上的图像在焦点上为止；以及
确定可动光学元件与传感器之间的距离。
23.如权利要求19所述的方法，其中该辐射束在其落在传感器上的地方形成光点。
24.如权利要求23所述的方法，其中辐射束落在传感器上的位置近似为光点中心的位置。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括确定并记录光点的面积。
26.如权利要求19所述的方法，进一步包括使前焦点位置与后焦点位置相关联。
27.如权利要求26所述的方法，其中使前焦点位置与后焦点位置相关联包括用曲线拟合前焦点位置和后焦点位置的记录值。
28.如权利要求19所述的方法，其中可动光学元件具有通过运动传送机构与其耦合的步进电机，并进一步包括为每个前焦点位置记录步进电机位置。
29.如权利要求28所述的方法，进一步包括使步进电机的位置与辐射束落在传感器上的位置相关联。
30.如权利要求29所述的方法，其中使步进电机的位置与辐射束落在传感器上的位置相关联包括计算辐射束落在传感器上的位置的每一电机步距的平均移动。
31.一种装置，包括：
可动光学元件，其具有光轴并包括一个或多个聚焦元件；
图像传感器，其沿着光轴定位并且基本上与该光轴正交；以及
反射器，其附着到可动光学元件，其中该反射器相对于光轴以选定角将来自辐射源的辐射束引导到传感器上。
32.如权利要求31所述的装置，进一步包括驱动机构，其与可动光学元件耦合以沿着光轴移动该可动光学元件。
33.如权利要求32所述的装置，进一步包括控制器，其与传感器和驱动机构耦合，其中该控制器基于光束或辐射照在传感器上的位置来控制电机的移动。
34.如权利要求32所述的装置，其中该驱动机构包括：
电机；以及
运动传送机构，其与该电机和可动光学元件耦合，其中该运动传送机构将电机的运动转变成可动光学元件沿着光轴的线性运动。
35.如权利要求34所述的装置，其中该运动传送机构包括摩擦轮、蜗轮、齿轮以及凸轮中的一个或多个。
36.如权利要求31所述的装置，其中该辐射束基本上是准直的。
37.如权利要求31所述的装置，其中该一个或多个聚焦元件可以包括折射、衍射或反射的聚焦元件，或者其组合。
38.如权利要求31所述的装置，其中该辐射源发射在光谱的可见部分中的光束。
39.如权利要求38所述的装置，其中该辐射源是发光二极管(LED)。
40.如权利要求21所述的装置，其中该辐射源定位在传感器的平面内。
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