CN102150063A - 具有温度补偿的聚焦时间的液体透镜 - Google Patents

Abstract

公开一种温度补偿的液体透镜，其中，预先计算液体透镜对施加的控制电压作出响应的等待时间，并且将所述等待时间存储在表格中。温度传感器与液体透镜一起使用，其提供温度数据给控制电路。于是，液体透镜作出响应的等待时间被最小化为：不大于液体透镜对足以使图像聚焦到规定的质量水平的控制电压作出响应的最小要求时间。

Description

具有温度补偿的聚焦时间的液体透镜

背景技术

本发明总体上涉及自动聚焦成像系统，更具体地涉及能够在从近场到远场的宽范围距离之上有效地读取的成像系统。这种装置还可以用来捕获要解码的符号的图像，或者用作用于捕获任何类型的图像的普通成像装置。当这些装置用来读取和解码数据符号时，尽管它们不是更常规激光扫描仪含义上的“扫描仪”，但是这些装置可以被称为代码扫描仪。

近来已经提出了使用液体透镜的成像装置。这种液体透镜系统使用这样的电压施加到流体，该电压改变流体表面的形状，从而产生不同性质的透镜。通过正确地改变施加的电压，可以在任何特定的应用中根据需要设置透镜的光学性质。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种代码扫描仪包括将代码的反射图像聚焦到图像传感器上的液体透镜，该代码扫描仪从远处照射被扫描的代码。该扫描仪包括确定离被扫描的代码的距离的距离检测器，该距离检测器优选是基于激光的，并且，液体透镜被控制为在检测到的距离处聚焦。距离检测器的存在自身是可任选的，并且对于本发明来说不重要。

根据改进的实施例，系统包括位于液体透镜附近的温度传感器。温度传感器可以与存储部件一起操作，该存储部件包括先前获得的数据，该数据指示透镜响应于施加的电压而适当地作出响应(即，改变其性质)所花费的时间的长度。由于这些性质随着温度而改变，所以使用先前获得的数据，允许系统在将适当的电压施加到液体透镜之后且在捕获期望的图像之前等待可能最小的时间量。

附图说明

参照附图，从下面对根据本发明的当前优选的、示例性的实施例的详细描述，将会更加全面地理解本发明的以上简述以及其它的目的、特征和优点，在附图中：

图1是示出实施本发明的代码扫描仪的示意图；

图2是包括位于液体透镜附近的温度传感器的成像装置的框图；

图3描绘在不同的温度将液体透镜的响应时间与施加的电压进行比较的曲线图；以及

图4是示出液体透镜的响应时间如何根据温度改变的曲线图。

具体实施方式

现在，转到附图的细节，图1是示出实施本发明的代码扫描仪10的示意图。扫描仪10具有光源12，该光源12从远处照射光学代码13，例如，条形码。从条形码14反射的光L在图像传感器16上形成图像，对该图像进行处理，以对条形码14进行解码。

将液体透镜18置于条形码14和图像传感器16之间的光路L中。本领域的技术人员将会理解，这是在两个透明层之间具有光学界面的电光型装置。通过对施加的电压的调整，可以改变该界面的形状，从而改变透镜的焦距。透镜18和图像传感器16之间的距离保持固定不变，但是，透镜聚焦的平面离透镜18的左边的距离将随着施加的电压而改变。因此，通过简单地改变控制器20施加到透镜18的电压，可以在离图像传感器16的一定距离范围对条形码14进行聚焦。不需要透镜的机械移动。然而，将会认识到，必须将施加到透镜18的控制电压与条形码14离透镜18的实际距离相关联，从而与条形码14离图像传感器16的实际距离相关联。

为了确保对透镜18的适当控制，提供测距设备，该测距设备优选地包括激光装置和激光检测器24。两种激光测距技术是本领域中熟知的。脉冲技术测量激光脉冲的开始和其反射光的返回之间的延迟时间。视差技术将光束投射以在目标上形成光斑，然后测量被检测到的光斑在目标上的位置。可以从被检测到的光斑的位置确定目标的距离。优选地，激光装置22和检测器24限定视差测距子系统。激光器22将光束投射到条形码14上，并且，检测器24感测所得到的点的位置并确定条形码14的距离。然后，它产生施加到控制器20的表示该距离的信号。作为响应，控制器20然后能够适当地将电压施加到透镜18，以对其进行聚焦。

检测器24的输出信号也被施加到光源12，因而控制光源12的强度。以其最简单的形式，光源12可以是发光二极管阵列，并且，该强度可以通过接通该阵列上的二极管的数量(更简单地，通过改变光学输出功率)来控制。光源12的强度也可以通过改变中间光的色散角来控制。本领域的技术人员将会认识到，这可以通过控制vain-like装置等的角度来机械地实现，或者，可以用会聚透镜来光学地实现。将可以提供多个会聚透镜并从中选择，或者将可以提供变焦透镜，甚至可能是液体透镜。

在任何情况下，通过控制器聚焦距离和与条形码的距离有关的光源照度，有可能实现接近理想的DOF性能。

优选地，液体透镜18是由Varioptic生产的ARCTIC-414或ARCTIC-416。然而，也可以利用其它的液体透镜。

在优选的布置中，激光器被安装在照相机模块的顶部，而不是在侧面或底部。另外，激光器可以与光轴偏移等于6mm至15mm的量。而且，如果LED用于照明，则相对于激光器而言，它们应该安装在模块的对面，以便使反射效果最少化。

如前所述，本发明相对于现有技术表现出如下的优点：本发明能够更快地使代码图像聚焦，避免了使用移动部件，消除了相关的可靠性问题；本发明具有基本上更大的聚焦范围；并且，本发明容易被改装到现有的扫描系统中。

图2描绘了示例性的2D成像装置，该成像装置包括液体透镜201和位于液体透镜附近的温度传感器204，如图所示。激光测距装置207安装在液体透镜的正上方，如图所示。温度传感器204与控制电路(未示出)连接，以便使得在确定在施加适当的电压之后且在捕获图像之前系统应该等待多长时间的过程中考虑温度。

图3示出表示示例性液体透镜在三个不同的温度处的响应时间的一组曲线图301-303，如图所示。具体地说，对于聚焦到规定级别的图象清晰度的液体透镜，例如，在60℃的等待时间明显小于在25℃的等待时间，如图所示。虽然不同的液体透镜可以起不同的作用，但是，对于任何给定的液体透镜或者任何给定类型的液体透镜，可以使用实验数据来产生合适的等待时间值。可以简单地测试透镜的响应时间，以产生相关的等待时间的表格。

图4描绘合适的等待时间作为由温度传感器204测量的温度的函数的单一曲线图。通过对图像捕获装置的控制电路进行编程使得在最小的等待时间之后捕获图像，系统等待足以提供至少与对于适当的解码所规定的阈值一样清晰的图像，但是，系统不会等待太长的时间而导致更低的速度和更低的容量。

由于不同的温度指定(mandate)不同的等待时间，所以在装置工作时可以更新温度值。在优选的实施例中，控制器被编程为要求周期性地更新温度。可替换地，当温度传感器检测到大于规定量的温度变化时，可以提供更新。

虽然上文描述了本发明的优选实施例，但是各种其它的修改和添加对于本领域的技术人员来说是显而易见的。这种修改和添加应当由所附的权利要求所覆盖。

Claims (10)

1.一种成像装置，包括透镜和控制系统，该控制系统用于提供聚焦信号并使所述装置在特定的响应时间之后捕获图像，所述响应时间取决于测量的温度。

2.根据权利要求1所述的成像装置，还包括激光测距装置和位于所述液体透镜附近的温度传感器，其中，所述控制系统周期性地读取所述温度传感器数据，并且，所述控制系统基于所述温度传感器数据更新等待时间。

3.一种捕获图像的方法，包括：将电压施加到液体透镜；等待所述液体透镜对所述电压作出响应的预定时间；以及捕获所述图像，其中，所述预定时间是至少部分地基于来自温度传感器的信息而预定的，该温度传感器被安装到捕获所述图像的图像捕获装置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定时间以基本上线性的方式根据温度而改变。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定时间以下述的线性的方式根据温度而改变：对于高于预定温度的所有的温度，具有第一斜率，而对于低于所述预定温度的所有的温度，具有第二斜率。

6.一种成像装置，具有透镜、温度传感器和存储器，所述存储器包括一组值，所述值指示所述装置应该允许的从施加控制信号以使所述透镜聚焦到图像捕获的时间量，所述时间量至少部分地取决于测量的温度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，温度传感器信息被周期性地发送到控制器。

8.一种方法，包括：将电压施加到液体透镜；等待所述透镜通过改变其光学性质而对所述电压作出响应的预定时间；以及响应于传感器感测环境变化而自动地改变所述等待时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述传感器是温度传感器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述传感器被周期性地监控，以提供更新的温度信息。

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