CN106575348A - 在成像扫描仪的照明系统中使用的光学透镜 - Google Patents

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Abstract

成像扫描仪包括照明光源与混合照明透镜。该混合照明透镜包括面向该照明光源的第一菲涅尔表面以及在其上具有微透镜阵列的第二表面。该第一菲涅尔表面被配置成朝向第二表面引导从照明光源接收到的光，以穿过第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象生成照明光。

Description

在成像扫描仪的照明系统中使用的光学透镜
背景技术
已研发出多种电光系统用于读取诸如条形码之类的光学标记。条形码是由一系列不同宽度的条和间隔构成的图形标记的经编码的图案。在条形码中，条和间隔具有不同的光反射特性。一些条形码具有一维结构，其中条和间隔在一个方向上隔开以形成一排图案。一维条形码的例子包括通用产品代码(UPC)，其一般用于零售店销售。一些条形码具有二维结构，其中多行的条和间隔图案垂直地堆叠以形成单个条形码。二维条形码的例子包括代码49(Code 49)和PDF417。
使用一个或多个成像传感器以对条形码进行读取和解码的系统通常被称为基于成像的条形码读取器、成像扫描仪或成像读取器。成像传感器通常包括对准成一列或多列的多个光敏元件或像素。成像传感器的例子包括电荷耦合器件(CCD)或互补式金属氧化物半导体(CMOS)成像芯片。
基于成像的条形码读取器可以是便携式的或固定的。便携式的条形码读取器是一种适合持于用户手中，且相对于目标标记(诸如将被读取，即，被成像并且被解码的目标条形码)移动的条形码读取器。固定的条形码读取器例如相对于销售点柜台被安装在固定的位置。目标对象，例如，包括目标条形码的产品包装被移动或被刷(swipe)过一个或多个透明窗口之一，并且藉此在固定的条形码读取器的视场内穿过。条形码读取器通常提供可听和/或视觉信号，以指示目标条形码已被成功地成像且解码。有时与被刷相反，条形码被呈现。
附图说明
附图，其中像参考标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的元件，连同下面的详细描述被纳入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的理念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优势。
图1描绘了根据一些实施例的工作站。
图2A是根据一些实施例的包括多个固态成像器的多平面工作站的示意图。
图2B是根据一些实施例的成像扫描仪的示意图。
图3是根据一些实施例的具有第一菲涅尔表面和第二微透镜阵列表面的紧凑的混合光学透镜的示意图。
图4-5是根据一些实施例的用于生成照明视场的照明系统的示意图。
图6A和图6B分别是根据一些实施例的照明视场的X-扫描强度分布与Y-扫描强度分布。
本领域技术人员将理解，附图中的要素为了简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可相对于其它要素被放大以帮助提高对本发明实施例的理解。
已通过附图中的传统标号在适宜的位置对装置和方法构成进行了表示，这些标号仅示出理解本发明的实施例有关的那些特定细节，这是为了不使对本领域技术人员借助本文的说明书显而易见的那些细节的披露变得晦涩。
具体实施方式
成像扫描仪包括照明光源、照明透镜、成像透镜布置、成像传感器以及控制器。照明透镜包括面向照明光源的第一菲涅尔表面以及在其上具有微透镜阵列的第二表面。该第一菲涅尔表面被配置成朝向第二表面引导从照明光源接收到的光，以穿过第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象生成照明光。照明光具有预定的照明视场。成像传感器具有光敏元件，所述光敏元件被配置成至少在当照明光照明该目标对象的时间周期期间，检测穿过成像透镜布置来自成像视场内的该目标对象的光。成像传感器被配置成从光敏元件输出图像数据。控制器被配置用于处理图像数据，以对目标对象上的条形码的图像进行解码。
图1描绘了根据一些实施例的工作站10。该工作站10是固定的，且包括外壳20。该外壳20具有大致水平的窗口25H与大致垂直的窗口25V。在一种实现中，该外壳20可被集成到交易点系统的销售柜台中。交易点系统还可包括收银机48、触摸屏视觉显示器、用于生成销售收据的打印机或其他类型用户界面。工作站通常包括并入外壳20内的磅秤46。水平盘片26与磅秤46耦合，以用于称量放置在水平盘片26上的产品工作站10可被零售商用来处理涉及产品的购买的交易，所述产品承载诸如UPC符号之类的识别目标。
根据一种用途，操作者可以“刷”模式将产品30从右向左或从左向右滑动或刷过窗口之一(例如，25H或25V)，以使产品30上的条形码40的图像被工作站10捕捉。替代地，操作者可以“呈现”模式将产品30上的条形码40呈现给窗口25V的中心。选择取决于操作者偏好或者工作站的布局。一旦成功地读取目标条形码，工作站10将生成视觉和/或可听信号，以指示用户目标条形码40已被成功成像且解码。
如图2A中所示意性示出的，多个成像扫描仪50被安装在工作站10处，以用于捕捉来自目标的穿过其一或两个窗口的光，该目标可以是一维或二维的符号(诸如驾照上的二维符号)，或如下所述的任何文件。图2B是根据一些实施例的成像扫描仪50的示意图。图2B中的成像扫描仪50包括下列部件：(1)置于成像透镜布置60后面的成像传感器62；(2)置于照明光源72前面的照明透镜布置70；以及(3)控制器90。
成像传感器62可以是CCD或CMOS成像设备。成像传感器62通常包括多个像素元件。这些多个像素元件可由以单个行线性地布置的一维阵列的光敏元件形成。这些多个像素元件也可由以相互正交的行和列的布置的二维阵列的光敏元件形成。成像传感器62可操作以检测穿过窗口25H(或25V)沿着光路或轴61由成像透镜布置60捕捉的光。通常，成像传感器62和成像透镜布置60被设计成一起操作，以捕捉从条形码40散射或反射的光作为二维成像视场(FOV)上的图像数据。条形码40一般可位于近距工作距离(WD1)和远距工作距离(WD2)之间的距离的工作范围内的任何位置。
在图2B中，照明透镜布置70和照明光源72被设计成一起操作，以在照明时间周期期间朝向条形码40生成照明光。照明光源72可包括一个或多个发光二极管(LED)。照明光源72也可包括激光器或其他类型的光源。
在图2B中，诸如微处理器之类的控制器90被可操作地连接至成像传感器62和照明光源72，以控制这些部件的操作。控制器90也可被用于控制成像扫描仪中的其他设备。成像扫描仪50包括存储器94，该存储器可由控制器90访问以用于存储和检索数据。在许多实施例中，控制器90还包括解码器，以用于对成像扫描仪50的成像视场(FOV)内的一个或多个条形码进行解码。在一些实现中，可通过利用微处理器数字地处理捕捉的条形码的图像来对条形码40进行解码。
在操作中，根据一些实施例，控制器90发送命令信号以对照明光源72供能达预定的照明时间周期。控制器90随后使成像传感器62曝光以捕捉条形码40的图像。条形码40的所捕捉的图像被转移至控制器90作为图像数据。这种图像数据由控制器90中的解码器数字地处理，以对条形码进行解码。从解码条形码40获得的信息随后被存储在存储器94中或被发送至其他设备以供进一步处理。
基于图像的条形码扫描器通常需要高功率可视LED来提供照明以独立于环境和条形码取向来读取条形码。明亮的照明一直引起用户的大的不适。本公开提出一种紧凑的照明设计方法，以提供极好的眼睛舒适度，同时满足对条形码读取的期望的信号和视场要求。
改善由于基于图像的条形码读取器中明亮的LED照明的眼睛不适的一种已知方法是使用漫射器来柔化易碎的(crispy)LED芯片图像(chip image)并降低光强度。遗憾的是，这是以牺牲扫描仪性能和由于来自光漫射器的性质的功率损失造成的较高功耗而实现的。满足性能要求并且同时提供可接受的眼睛舒适度如果并非不可能的话通常也是非常有挑战性的。
在本公开中，照明系统包括结合第一菲涅尔表面与第二微透镜阵列表面的混合光学透镜以显著地拓宽和均匀化用户眼中的芯片图像，即，表观光源(apparent lightsource)，以提供极好的眼睛舒适度，并且同时以最小的功率损失并且因此以最佳的功耗有效地满足对条形码读取的期望的信号水平、均匀性以及视场要求。
图3是具有第一菲涅尔表面175和第二微透镜阵列表面176的紧凑的混合光学透镜170的示意图。紧凑的混合光学透镜170可被用作图2的照明器透镜组件70的部件。如图3中所示，第一菲涅尔表面175对来自LED源72的发散光束进行准直。并且随后，第二微透镜阵列表面176上的每个微透镜将由菲涅尔表面175捕捉和准直的所有光线有效地引导至期望的视场。在一些实现中，所有的微透镜具有基本上相同的视场，并且它们全都在远场处重叠以形成具有与各个微透镜相同的形状和纵横比的均匀照明图案。
在一些实施例中，如图4-5中所示，照明图案78，即，照明视场的尺寸仅由X、Y维度和诸如176(i,j)之类的每个微透镜的焦距确定。例如，如果各个微透镜具有F焦距与Dx和Dy的X、Y维度的矩形形状，则所得的照明图案将具有纵横比Dx/Dy以及分别Dx/F和Dy/F的X和YFOV的矩形形状。与使用复杂的光学透镜(透镜组)来偏斜光线以实现期望的照明图案的形状、尺寸以及纵横比的传统的照明设计方法相反，包括紧凑的混合光学透镜170的照明器透镜组件70通过仅控制各个微透镜的形状、其X、Y维度以及其焦距而可以灵活得多、更有效且成本节约。最重要地，在这个设计方法中，表观光源具有菲涅尔表面的收集孔径的尺寸，该尺寸可通过调节LED源72与菲涅尔表面175之间的距离被设计成显著大于LED源的虚拟芯片图像，并因此极大地改善眼睛舒适度。而且，这个设计方法把复杂的设计问题(该复杂的设计问题涉及非常有挑战性的光线偏斜以将发散的LED源转换成期望的照明图案)解耦成仅涉及轴上设计的两个简化的步骤，这在生产量和照明图案质量方面实现了更加有效的设计。
在用于改善眼睛舒适度、功率效率以及当前双光学产品的均匀性的紧凑的混合光学透镜170的一个实施例中。在这个实施例中，菲涅尔表面175具有30.5mm的焦距；微透镜阵列有30x60个矩形微透镜，其中每个微透镜具有3mm的焦距以及分别2mm和1mm的X和Y维度，这基于我们当前的双光学(bioptics)产品的光学布局而给出垂直侧视场所要求的～38°x18°的视场。这种紧凑的混合光学透镜170的设计能使得表观光源具有大约50mm的尺寸，如由用户所观察的，该尺寸比可具有小于2mm的表观光源尺寸的传统照明设计方法上的当前双光学产品中使用的当前使眼睛烦恼(eye annoying)设计大超过25倍。图6A示出了具有期望的～38°的X视场的X-扫描强度分布。图6B示出了具有期望的～18°的Y视场的Y-扫描强度分布。
相比于使用复杂的光学透镜或透镜组来偏斜光线以实现期望的照明图案的形状、尺寸以及纵横比，并随后使用漫射器来改善眼睛舒适度的传统照明设计方法，如图3中所示的紧凑的混合光学透镜170提供许多优势。第一，它使得设计能够具有显著改善的眼睛舒适度。例如，在一些实施例中，有可能从基于传统方法的一些条形码成像扫描仪产品中使用的当前设计中实现25倍的眼睛感知改善。第二，如图3中所示的紧凑的混合光学透镜170允许更高的功率效率，因为它将由菲涅尔表面捕捉并准直的所有光线引导至期望的视场。第三，这个方法提供简单但有效的方法来控制所得的照明图案的形状、尺寸、纵横比以及均匀性。
这个想法可被用于解决我们当前的双光学产品中的眼睛烦恼问题，同时具有提高的功率效率以及照明图案质量。其也可被用于所有其他基于图像的条形码读取引擎和/或扫描仪中，以用于改善眼睛舒适度、功率效率以及照明图像质量。
在一个方面，本公开涉及一种装置，该装置包括照明光源、照明透镜、成像透镜布置、成像传感器以及控制器。照明透镜包括面向照明光源的第一菲涅尔表面以及在其上具有微透镜阵列的第二表面。该第一菲涅尔表面被配置成朝向第二表面引导从照明光源接收到的光，以穿过第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象生成照明光。该照明光具有预定的照明视场。成像传感器具有光敏元件，所述光敏元件被配置成至少在当照明光照明目标对象的时间周期期间，检测穿过成像透镜布置来自成像视场内的该目标对象的光。成像传感器被配置成从光敏元件输出图像数据。控制器被配置用于处理该图像数据，以对目标对象上的条形码的图像进行解码。
在一些实现中，照明光源可位于第一菲涅尔表面的焦点位置处，以朝向照明透镜的第二表面准直来自照明光源的光。在一些实现中，照明光源可被配置成朝向照明透镜的第二表面准直来自照明光源的光。在一些实现中，第一菲涅尔表面可具有10mm与60mm之间的焦距。
在一些实现中，微透镜阵列可被布置在M行和N列的矩阵中。在一些实现中，微透镜阵列可以其他规则的或不规则的图案进行布置。在一些实现中，整数M可为至少20，且整数N也可为至少20.在一些实现中，整数M与整数N中的至少一个大于50。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，每个微透镜具有1mm与6mm之间的焦距。在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，每个微透镜具有2mm与4mm之间的焦距。在一些实现中，微透镜阵列中的至少200个微透镜在形状上是矩形。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，每个微透镜将从第一菲涅尔表面接收到的光投射至在形状上是矩形的相应的视场内。在一些实现中，微透镜阵列可包括至少400个、至少800个或1200个此类微透镜。在一些实现中，该预定的照明视场在形状上是矩形。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，其中，多个微透镜各自将从第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，该视场与该预定的照明视场重叠至少90％。在一些实现中，微透镜阵列可包括至少400个、至少800个或1200个此类微透镜。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，其中，多个微透镜各自将从第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，该视场基本上在该预定的照明视场内。在一些实现中，微透镜阵列可包括至少400个、至少800个或1200个此类微透镜。
在一个方面，本公开涉及一种方法，该方法包括(1)将光从照明光源投射至照明透镜的第一菲涅尔表面上，以及(2)由第一菲涅尔表面朝向照明透镜的第二表面引导从照明光源接收到的光，以穿过第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象产生照明光。该照明光具有预定的照明视场。该方法还包括至少在当照明光照明目标对象的时间周期期间，利用具有光敏元件的成像传感器检测穿过成像透镜布置来自成像视场内的该目标对象的光，其中，该成像传感器被配置成从光敏元件输出图像数据。该方法进一步包括对图像数据进行处理并解码，该图像数据对投射在成像传感器上的目标对象的条形码的图像进行采样。
在一些实现中，所述引导光包括朝向照明透镜的第二表面准直来自照明光源的光以生成照明光。在一些实现中，该预定的照明视场在形状上是矩形。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，且该方法进一步包括利用该至少200个微透镜中的每个将从第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，该视场与该预定的照明视场重叠至少90％。在一些实现中，该预定的照明视场在形状上可为矩形。
在一些实现中，微透镜阵列包括至少200个微透镜，且该方法进一步包括利用该至少200个微透镜中的每个将从第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，该视场基本上在该预定的照明视场内。在一些实现中，该预定的照明视场在形状上可为矩形。
在上述说明书中已经描述了特定实施例。然而，本领域技术人员理解，可做出多种修正和改变而不脱离本发明如下权利要求书记载的范围。因此，说明书和附图被认为是示例性的而非限定性的意义，并且所有这些修正都旨在落在本教义的范围内。
这些益处、优势、问题的解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。
此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶和底等等之类的关系项可单独地用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体和动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“构成为”、“由……构成”、“具有”、“具备”、“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”或任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使构成为、具有、包括、包含一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“构成有一”、“具有一”、“包括一”、“包含一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在构成为、具有、包括、包含该要素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相似要素的可能性。术语“一”和“一个”被定义为一个或多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“本质上”、“近似”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，并在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械方式连接的。以某种方式“配置的”设备或结构至少以那种方式配置，但也可以未列出的方式配置。
要理解一些实施例可包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理器件”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以配合某些非处理器电路执行本文描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可由无存储程序指令的状态机执行，或者在一种或多种应用中由专用集成电路(ASIC)执行，在这类ASIC中每种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方式的组合。
另外，一实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包含处理器的)计算机编程以执行如本文描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的例子包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域内技术人员可能无需显著的努力和由例如可用时间、当前技术和财政因素促动的许多设计选择，当受到本文描述的理念和原则指导时，能以最少的试验容易地产生这些软件指令和程序和IC。
提供本公开的摘要以使读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上述详细描述中，可以看出为了使本发明整体化，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例需要比每一项权利要求中明确陈述的更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的那样，发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，下面的权利要求在此被纳入详细说明书中，其中每个权利要求独自作为单独要求保护的主题事项。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
照明光源；
照明透镜，所述照明透镜包括面向所述照明光源的第一菲涅尔表面与在其上具有微透镜阵列的第二表面，所述第一菲涅尔表面被配置成朝向所述第二表面引导从所述照明光源接收到的光，以穿过所述第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象生成照明光，所述照明光具有预定的照明视场；
成像透镜布置；
成像传感器，所述成像传感器具有光敏元件，所述光敏元件被配置成至少在当所述照明光照明所述目标对象的时间周期期间，检测穿过所述成像透镜布置来自成像视场内所述目标对象的光，其中，所述成像传感器被配置成从所述光敏元件输出图像数据；以及
控制器，所述控制器被配置用于处理所述图像数据，以对所述目标对象上的条形码的图像进行解码。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述照明光源位于所述第一菲涅尔表面的焦点位置处，以朝向所述照明透镜的第二表面准直来自所述照明光源的光。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一菲涅尔表面被配置成朝向所述照明透镜的第二表面准直来自所述照明光源的光。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一菲涅尔表面具有至少5mm的焦距。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列被布置在M行和N列的矩阵中，其中，整数M至少是5，且整数N至少是5。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述微透镜各自具有至少0.5mm的焦距。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，以矩形图案布置至少25个矩形的微透镜。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，以六边形图案布置至少25个六边形的微透镜。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述微透镜各自将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场在形状上是矩形。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定的照明视场在形状上是矩形。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预定的照明视场在形状上是六边形。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，其中，多个微透镜各自将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场与所述预定的照明视场重叠至少90％。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，其中，多个微透镜各自将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场基本上在所述预定的照明视场内。
14.一种方法，包括：
将光从照明光源投射至照明透镜的第一菲涅尔表面上；
由所述第一菲涅尔表面朝向所述照明透镜的第二表面引导从所述照明光源接收到的光，以穿过所述第二表面上的微透镜阵列朝向目标对象生成照明光，所述照明光具有预定的照明视场；
至少在当所述照明光照明所述目标对象的时间周期期间，利用具有光敏元件的成像传感器检测穿过成像透镜布置来自成像视场内所述目标对象的光，其中，所述成像传感器被配置成从所述光敏元件输出图像数据；以及
对所述图像数据进行处理并解码，所述图像数据对投射在所述成像传感器上的所述目标对象的条形码的图像进行采样。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述引导光包括：
朝向所述照明透镜的第二表面准直来自所述照明光源的光，以生成所述照明光。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预定的照明视场在形状上是矩形。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述方法进一步包括：
利用所述至少25个微透镜中的每个将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场与所述预定的照明视场重叠至少90％。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述方法进一步包括：
利用所述至少25个微透镜中的每个将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场基本上在所述预定的照明视场内。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述方法进一步包括：
利用所述至少25个微透镜中的每个将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场与所述预定的照明视场重叠至少90％，其中，所述预定的照明视场在形状上是矩形。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述微透镜阵列包括至少25个微透镜，所述方法进一步包括：
利用所述至少25个微透镜中的每个将从所述第一菲涅尔表面接收到的光投射至相应的视场内，所述视场基本上在所述预定的照明视场内，其中，所述预定照明视场在形状上是矩形。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113312931A (zh) * 2020-02-27 2021-08-27 斑马技术公司 具有针对dpm标记的漫射和直接照明的机器视觉系统中的光学布置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017060954A1 (ja) 2015-10-05 2018-07-19 オリンパス株式会社 撮像装置
US10659668B2 (en) * 2017-10-10 2020-05-19 Lumileds Holding B.V. Flash device comprising a plurality of LEDs, a Fresnel lens, and a lens array

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090140050A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Symbol Technologies, Inc. Imaging Bar Code Reader having Light Emitting Diode for Generating a Field of View
US20090159685A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Symbol Technologies, Inc. Optimizing Optical Quality of a Sensor in a Bar Code Reader
CN102156310A (zh) * 2011-03-22 2011-08-17 苏州震旦光伏科技有限公司 一种菲涅尔透镜
CN102540286A (zh) * 2012-02-09 2012-07-04 四川钟顺太阳能开发有限公司 菲涅尔聚光透镜
CN102582034A (zh) * 2012-02-09 2012-07-18 四川钟顺太阳能开发有限公司 用于成型菲涅尔聚光透镜的模具
CN102737563A (zh) * 2011-03-23 2012-10-17 微软公司 可弯曲移动显示
CN103225984A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 西克股份公司 光电传感器以及用于探测目标物信息的方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991002380A1 (en) 1989-08-11 1991-02-21 Santa Barbara Research Center Method of fabricating a binary optics microlens upon a detector array
US5733710A (en) 1991-12-03 1998-03-31 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Method for manufacturing a master die for a diffusion plate and diffusion plate manufactured by said method
JP3228896B2 (ja) 1997-10-24 2001-11-12 キヤノン株式会社 反射型ｌｃｄパネルユニット及びこれを用いた液晶プロジェクター
US6105869A (en) 1997-10-31 2000-08-22 Microscan Systems, Incorporated Symbol reading device including optics for uniformly illuminating symbology
AU2001284677A1 (en) 2000-07-31 2002-02-13 Rochester Photonics Corporation Structure screens for controlled spreading of light
EP1461645A4 (en) 2001-12-14 2006-09-06 Digital Optics Internat Corp UNIFORM LIGHTING SYSTEM
CN1584743A (zh) 2003-07-24 2005-02-23 三星电子株式会社 微透镜的制造方法
JP2006010868A (ja) 2004-06-23 2006-01-12 Sony Corp マイクロレンズアレイ、液晶表示装置、投射型表示装置
EP1862826A4 (en) 2005-02-22 2010-02-17 Nikon Corp OPTICAL ELEMENT AT DIFFRACTION
US7330311B2 (en) 2005-07-08 2008-02-12 Arisawa Mfg. Co., Ltd. Transmission type screen having directional light scattering lens and fresnel lens
JP4799341B2 (ja) * 2005-10-14 2011-10-26 株式会社東芝 照明装置
US7835079B2 (en) 2007-03-06 2010-11-16 Ostendo Technologies, Inc. Micro-structure based screen system for use in rear projection array display systems
US8085295B2 (en) 2007-10-26 2011-12-27 Mitutoyo Corporation Controllable micro light assembly
EP2075630A1 (en) 2007-12-28 2009-07-01 Varioptic Adaptative illumination device
US20100079861A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Microvision, Inc. Exit Pupil Forming Scanned Beam Projection Display Having Higher Uniformity
EP2446306A4 (en) 2009-06-24 2014-09-10 Univ Rochester ATTENUATED LIGHT COLLECTION AND CONCENTRATION SYSTEM, COMPONENTS THEREOF AND METHODS

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090140050A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Symbol Technologies, Inc. Imaging Bar Code Reader having Light Emitting Diode for Generating a Field of View
US20090159685A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Symbol Technologies, Inc. Optimizing Optical Quality of a Sensor in a Bar Code Reader
CN102156310A (zh) * 2011-03-22 2011-08-17 苏州震旦光伏科技有限公司 一种菲涅尔透镜
CN102737563A (zh) * 2011-03-23 2012-10-17 微软公司 可弯曲移动显示
CN103225984A (zh) * 2012-01-26 2013-07-31 西克股份公司 光电传感器以及用于探测目标物信息的方法
CN102540286A (zh) * 2012-02-09 2012-07-04 四川钟顺太阳能开发有限公司 菲涅尔聚光透镜
CN102582034A (zh) * 2012-02-09 2012-07-18 四川钟顺太阳能开发有限公司 用于成型菲涅尔聚光透镜的模具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113312931A (zh) * 2020-02-27 2021-08-27 斑马技术公司 具有针对dpm标记的漫射和直接照明的机器视觉系统中的光学布置
CN113312931B (zh) * 2020-02-27 2024-04-09 斑马技术公司 具有针对dpm标记的漫射和直接照明的机器视觉系统中的光学布置

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