DE102014115946A1

DE102014115946A1 - Camera and method for reading codes or determining object properties

Info

Publication number: DE102014115946A1
Application number: DE102014115946.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Schneider
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-11-04
Also published as: DE102014115946B4

Abstract

Es wird eine Kamera (10), insbesondere ein kamerabasierter Codeleser oder eine Kamera zur Inspektion oder Vermessung von Objekten, mit einem Bildsensor (20) zur Aufnahme von Bilddaten und einem dem Bildsensor (20) zugeordneten Strahlformungselement (24, 26) sowie einer Auswertungseinheit (30) zum Lesen von Codes oder Bestimmen von Objekteigenschaften aus den Bilddaten angegeben. Dabei ist das Strahlformungselement (24, 26) zwischen mindestens einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand mit untereinander unterschiedlichen Strahlformungseigenschaften elastisch verformbar.A camera (10), in particular a camera-based code reader or a camera for inspecting or measuring objects, is provided with an image sensor (20) for receiving image data and a beam-shaping element (24, 26) associated with the image sensor (20) and an evaluation unit ( 30) for reading codes or determining object properties from the image data. In this case, the beam-shaping element (24, 26) is elastically deformable between at least one first state and a second state with mutually different beam-shaping properties.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera und ein Verfahren zum Lesen von Codes oder Bestimmen von Objekteigenschaften nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise 9. The invention relates to a camera and a method for reading codes or determining object properties according to the preamble of claims 1 and 9, respectively.

Für die Inspektion oder Vermessung von Objekten werden häufig Kamerasysteme eingesetzt. Dabei werden Bilder des Objekts erfasst und entsprechend der Aufgabe durch Bildverarbeitungsverfahren ausgewertet. Eine weitere Anwendung von Kameras ist das Lesen von Codes. Derartige kamerabasierte Codeleser lösen die noch weit verbreiteten Barcodescanner zunehmend ab. Mit Hilfe eines Bildsensors werden Objekte mit den darauf befindlichen Codes aufgenommen, in den Bildern die Codebereiche identifiziert und dann dekodiert. Kamerabasierte Codeleser kommen problemlos auch mit anderen Codearten als eindimensionalen Strichcodes zurecht, die wie ein Matrixcode auch zweidimensional aufgebaut sind und mehr Informationen zur Verfügung stellen. Camera systems are often used for the inspection or measurement of objects. In this case, images of the object are detected and evaluated according to the task by image processing methods. Another application of cameras is reading codes. Such camera-based code readers increasingly replace the still widespread bar code scanners. With the help of an image sensor, objects with the codes located on them are recorded, in the images the code areas are identified and then decoded. Camera-based code readers can easily cope with code types other than one-dimensional barcodes, which, like a matrix code, are also two-dimensional and provide more information.

In dem Empfangspfad einer Kamera sind diverse optische Elemente vorgesehen. Dazu zählt ein Empfangsobjektiv, aber auch beispielsweise strahlformende Elemente vor den lichtempfindlichen Pixeln eines Bildsensors der Kamera. Um sich an verschiedene Anwendungen anzupassen, sollten diese optischen Elemente austauschbar oder einstellbar gestaltet sein. Ein bekanntes Beispiel ist eine Fokusverstellung des Empfangsobjektives. Dies wird üblicherweise durch Veränderung der Schnittweite, bei Flüssiglinsen aber auch eine direkte Veränderung der Brennweite erreicht. Dabei wird der sogenannte Elektrobenetzungseffekt (electrowetting) ausgenutzt, indem zwei nicht mischbare Flüssigkeiten in einer Kammer übereinander angeordnet werden. Bei Anlegen einer Steuerspannung ändern die beiden Flüssigkeiten ihre Oberflächenspannung in unterschiedlicher Weise, so dass die innere Grenzfläche der Flüssigkeiten spannungsabhängig ihre Krümmung verändert. In the reception path of a camera various optical elements are provided. This includes a receiving lens, but also, for example, beam-forming elements in front of the photosensitive pixels of an image sensor of the camera. In order to adapt to different applications, these optical elements should be made interchangeable or adjustable. A well-known example is a focus adjustment of the receiving lens. This is usually achieved by changing the focal distance, but also a direct change of the focal length in the case of liquid lenses. In this case, the so-called electrowetting effect is exploited by arranging two immiscible liquids in a chamber one above the other. When applying a control voltage, the two liquids change their surface tension in different ways, so that the inner interface of the liquids changes their curvature depending on the voltage.

Solche Adaptionsverfahren verändern nur die Fokuslage und ermöglichen beispielsweise keine Neutralstellung, in der ein optisches Element gezielt ohne Wirkung bleibt. Außerdem wirkt eine solche Fokusverstellung global auf den gesamten Bildsensor, nicht jedoch individuell auf einzelne Pixel. Such adaptation methods only change the focal position and, for example, do not allow a neutral position in which an optical element remains deliberately without effect. In addition, such a focus adjustment acts globally on the entire image sensor, but not individually on individual pixels.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kamera mit verbesserter Adaptionsfähigkeit anzugeben. It is therefore an object of the invention to provide a camera with improved adaptability.

Diese Aufgabe wird durch eine Kamera und ein Verfahren zum Lesen von Codes oder Bestimmen von Objekteigenschaften nach Anspruch 1 beziehungsweise 9 gelöst. Eine Kamera mit einem Bildsensor zur Aufnahme von Bilddaten weist ein dem Bildsensor zugeordnetes Strahlformungselement auf. Die Erfindung geht nun von dem Grundgedanken aus, dieses Strahlformungselement elastisch verformbar auszugestalten, so dass in verschiedenen Verformungszuständen unterschiedliche Strahlformungseigenschaften erreicht werden. Dabei kann insbesondere einer dieser Zustände dazu führen, dass das Strahlformungselement praktisch neutralisiert ist, also nicht mehr strahlformend wirkt. Damit wird ein schaltbares Strahlformungselement geschaffen, das zwischen einem oder mehreren aktiven Zuständen mit zugehörigen Strahlformungseigenschaften und einem inaktiven Zustand ohne Strahlformungseigenschaften umgeschaltet werden kann. This object is achieved by a camera and a method for reading codes or determining object properties according to claims 1 and 9, respectively. A camera with an image sensor for recording image data has a beam-shaping element assigned to the image sensor. The invention is based on the basic idea of configuring this beam-shaping element to be elastically deformable so that different beam-shaping properties are achieved in different states of deformation. In particular, one of these states can lead to the beam-shaping element being virtually neutralized, that is to say no longer acting in a beam-forming manner. Thus, a switchable beamforming element is provided which can be switched between one or more active states with associated beamforming properties and an inactive state without beamforming characteristics.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass lediglich durch Verformen und somit bei gleichem Aufbau mit denselben Elementen der Strahlengang im Empfangspfad beeinflusst werden kann. Dabei kann eine Verformung auch individuell für bestimmte Bildbereiche oder sogar einzelne Pixel wirken. Es ergeben sich damit vielfältige Anpassungsmöglichkeiten der Kamera. The invention has the advantage that the beam path in the reception path can be influenced only by deformation and thus with the same structure with the same elements. In this case, a deformation can also act individually for specific image areas or even individual pixels. This results in a variety of customization options for the camera.

Das Strahlformungselement weist bevorzugt ein Mikrolinsenfeld mit elastisch verformbaren Mikrolinsen auf. Ein Mikrolinsenfeld ist wesentlich flacher als eine Einzellinse und ermöglicht damit einen kompakteren Aufbau. Zugleich können auch die Strahlformungseigenschaften lokal festgelegt und dadurch beispielsweise Linsenfehler einer Einzellinse vermieden werden. Das Mikrolinsenfeld kann so weit verformbar ausgebildet sein, dass es in dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand praktisch flach gepresst und damit ohne strahlformende Wirkung ist. So entsteht ein schaltbares Mikrolinsenfeld. The beam-shaping element preferably has a microlens field with elastically deformable microlenses. A microlens array is much flatter than a single lens, allowing for a more compact design. At the same time, the beam shaping properties can also be determined locally, thereby avoiding, for example, lens aberrations of a single lens. The microlens field can be formed so far deformable that it is pressed virtually flat in the first state or the second state and thus without beam-forming effect. This creates a switchable microlens field.

Die Mikrolinsen sind vorzugsweise Lichtempfangselementen des Bildsensors zugeordnet. Jeder Gruppe von Pixeln oder sogar jedem Einzelpixel wird also eine eigene Mikrolinse zugeordnet. Obwohl häufig die Mikrolinsen untereinander gleichartig sind, können prinzipiell auch individuell angepasste Mikrolinsen verwendet werden. Ein Beispiel ist ein individueller Versatz der Mikrolinsen gegenüber dem regelmäßigen Matrixgitter des Bildsensors. The microlenses are preferably associated with light receiving elements of the image sensor. Each group of pixels or even each individual pixel is thus assigned its own microlens. Although often the microlenses are similar to each other, in principle, individually adapted microlenses can be used. An example is an individual offset of the microlenses to the regular matrix grid of the image sensor.

Die Mikrolinsen sind bevorzugt jeweils gegenüber einem zugeordneten Lichtempfangselement radial nach innen zu einem Zentrum des Bildsensors versetzt angeordnet. Dieser Versatz dient dazu, den Randlichtabfall bei einem nicht telezentrischen Objektiv zu reduzieren. The microlenses are preferably arranged offset in each case in relation to an assigned light-receiving element radially inwards to a center of the image sensor. This offset serves to reduce the edge light drop in a non-telecentric lens.

Vorzugsweise weist der Bildsensor die Mikrolinsen auf. Die Mikrolinsen sind also direkt mit dem Bildsensor verbunden, beispielsweise Vergusslinsen, mit denen die Lichtempfangselemente in einem Spritzgussprozess mit einem elastischen Polymer in Form einer Mikrolinse umspritzt werden. So entsteht ein besonders kompakter Aufbau. The image sensor preferably has the microlenses. The microlenses are thus directly connected to the image sensor, for example Vergusslinsen, with which the light-receiving elements in an injection molding process with an elastic Polymer are molded in the form of a microlens. This creates a particularly compact structure.

Vorteilhafterweise ist ein Druckelement vorgesehen, um das Strahlformungselement zusammenzupressen oder zu entlasten und dadurch zwischen den Zuständen zu wechseln. So wird eine einfache Aktorik geschaffen, um die Strahlformungseigenschaften anzupassen. Im Falle eines Mikrolinsenfeldes als Strahlformungselement werden dadurch die einzelnen Mikrolinsen verformt. Advantageously, a pressure element is provided to compress or relieve the beam-shaping element and thereby change between states. Thus, a simple actuator is created to adjust the beam shaping properties. In the case of a microlens array as a beam-shaping element thereby the individual microlenses are deformed.

Das Druckelement weist vorzugsweise eine transparente Druckplatte auf. So wird eine homogene Krafteinwirkung erzielt, insbesondere eine gleichmäßige Verformung aller Mikrolinsen eines Mikrolinsenfeldes. Beispielsweise sind in dem ersten Zustand alle Mikrolinsen entlastet und damit bei maximaler Brennweite voll ausgewölbt und optisch aktiv, während sie in dem zweiten Zustand flachgedrückt und damit wie die transparente Druckplatte selbst praktisch optisch wirkungslos werden. Das Druckelement kann alternativ auch mit einer Konturierung versehen werden, so dass die Verformung des Strahlformungselements lokal unterschiedlich wird beziehungsweise die Mikrolinsen eines Mikrolinsenfeldes unterschiedlich stark eingedrückt werden. The printing element preferably has a transparent printing plate. Thus, a homogeneous force is achieved, in particular a uniform deformation of all microlenses of a microlens field. For example, in the first state all microlenses are relieved and thus fully bulged at maximum focal length and optically active, while flattened in the second state and thus practically optically ineffective as the transparent printing plate itself. Alternatively, the pressure element can also be provided with a contouring, so that the deformation of the beam-shaping element becomes locally different or the microlenses of a microlens field are pressed in to different degrees.

Dem Bildsensor ist bevorzugt wahlweise eine erste Empfangsoptik oder eine zweite Empfangsoptik zugeordnet, wobei das Strahlformungselement bei Verwendung der ersten Empfangsoptik in den ersten Zustand und bei Verwendung der zweiten Empfangsoptik in den zweiten Zustand verformt ist. Die Verformung wird also zur Anpassung an das eingesetzte Objektiv ausgenutzt. Ein beispielhafter Anwendungsfall ist, die Mikrolinsen eines Mikrolinsenfeldes bei Verwendung eines nicht telezentrischen Objektivs zu entlasten und bei Verwendung eines telezentrischen Objektivs flach zu drücken und damit das Strahlformungselement praktisch auszuschalten. The image sensor is preferably assigned either a first receiving optics or a second receiving optics, wherein the beam-shaping element is deformed when using the first receiving optical system in the first state and when using the second receiving optical system in the second state. The deformation is thus used to adapt to the lens used. An exemplary application is to relieve the microlenses of a microlens array when using a non-telecentric lens and to press flat when using a telecentric lens and thus practically turn off the beam-shaping element.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf ähnliche Weise weitergebildet werden und zeigt dabei ähnliche Vorteile. Derartige vorteilhafte Merkmale sind beispielhaft, aber nicht abschließend in den sich an die unabhängigen Ansprüche anschließenden Unteransprüchen beschrieben. The method according to the invention can be developed in a similar manner and shows similar advantages. Such advantageous features are described by way of example but not exhaustively in the subclaims following the independent claims.

Dabei weist bevorzugt das Strahlformungselement in dem ersten Zustand die stärksten Strahlformungseigenschafen und in dem zweiten Zustand keine Strahlformungseigenschaften auf, und bei Verwendung einer telezentrischen Empfangsoptik wird das Strahlformungselement in den ersten Zustand und bei Verwendung einer nicht telezentrischen Empfangsoptik in den zweiten Zustand gebracht oder umgekehrt. So wird für beide Objektivtypen eine optimale Beleuchtung der Lichtempfangselemente des Bildsensors gewährleistet. In this case, preferably, the beam-shaping element in the first state, the strongest Strahlformseigenschafen and in the second state no beam-forming properties, and when using a telecentric receiving optics, the beam-shaping element is brought into the first state and when using a non-telecentric receiving optics in the second state or vice versa. Thus, an optimal illumination of the light receiving elements of the image sensor is ensured for both lens types.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in: The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages by way of example with reference to embodiments and with reference to the accompanying drawings. The illustrations of the drawing show in:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kamera; 1 a schematic cross-sectional view of a camera;

2 eine Schnittansicht einiger Lichtempfangselemente eines Bildsensors mit zugeordneten Mikrolinsen; 2 a sectional view of some light receiving elements of an image sensor with associated microlenses;

3a eine Schnittansicht eines Lichtempfangselements mit einem Strahlverlauf zentral einfallenden Lichts bei zentriert angeordneter Mikrolinse; 3a a sectional view of a light receiving element with a beam path of centrally incident light with centered arranged microlens;

3b eine Schnittansicht eines Lichtempfangselements mit einem Strahlverlauf schräg einfallenden Lichts bei versetzt angeordneter Mikrolinse; 3b a sectional view of a light receiving element with a beam angle obliquely incident light with staggered microlens;

4a den Strahlverlauf für einige Lichtempfangselemente eines Bildsensors bei Verwendung eines telezentrischen Objektivs; 4a the beam path for some light receiving elements of an image sensor using a telecentric lens;

4b den Strahlverlauf für einige Lichtempfangselemente eines Bildsensors bei Verwendung eines nicht telezentrischen Objektivs; 4b the beam path for some light receiving elements of an image sensor using a non-telecentric lens;

5 eine schematische Draufsicht auf die Lichtempfangselemente eines Bildsensors mit radial nach innen versetzten Mikrolinsen; 5 a schematic plan view of the light-receiving elements of an image sensor with radially inwardly offset microlenses;

6a–c eine Darstellung eines Bildsensors mit einem zugeordneten Mikrolinsenfeld mit elastisch verformbaren Mikrolinsen bei unterschiedlicher Krafteinwirkung durch eine Druckplatte; und 6a C is an illustration of an image sensor with an associated microlens array with elastically deformable microlenses with different force by a pressure plate; and

7 beispielhafte Oberflächenprofile einer elastisch verformbaren Mikrolinse bei unterschiedlicher Krafteinwirkung. 7 exemplary surface profiles of an elastically deformable microlens at different force.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Kamera 10. Sie kann beispielsweise zur Vermessung oder Inspektion von Objekten sowie zum Erfassen von Codes und Auslesen von deren Inhalt eingesetzt werden. Die Kamera 10 erfasst Licht 12 aus einem Aufnahmebereich 14 durch ein Objektiv 16, in dem nur eine dargestellte Linse die Empfangsoptik 18 repräsentiert. Häufig sorgt eine nicht dargestellte Beleuchtungsvorrichtung für eine Ausleuchtung des Aufnahmebereichs 14. Weitere Elemente wie ein spektraler optischer Filter sind denkbar. 1 shows a schematic sectional view of a camera 10 , It can be used, for example, to measure or inspect objects and to capture codes and read their contents. The camera 10 captures light 12 from a reception area 14 through a lens 16 in which only one lens shown the receiving optics 18 represents. Frequently, a lighting device not shown ensures illumination of the receiving area 14 , Other elements such as a spectral optical filter are conceivable.

Ein Bildsensor 20, beispielsweise ein CCD- oder CMOS-Chip mit einer Vielzahl von zu einer Zeile oder einer Matrix angeordneten Pixelelementen 22, erzeugt Bilddaten des Aufnahmebereichs 14 und der dort gegebenenfalls vorhandenen Objekte und Codebereiche. Dem Bildsensor 22 ist ein Mikrolinsenfeld 24 mit elastisch verformbaren Mikrolinsen 26 sowie eine transparente Druckplatte 28 zugeordnet, die weiter unten näher erläutert werden. An image sensor 20 For example, a CCD or CMOS chip having a plurality of pixel elements arranged in a row or a matrix 22 , generates image data of the recording area 14 and the possibly present there objects and code areas. The image sensor 22 is a Microlens array 24 with elastically deformable microlenses 26 and a transparent printing plate 28 assigned, which are explained in more detail below.

Der Bildsensor 22 gibt die Bilddaten an eine Auswertungseinheit 30 weiter. Die Auswertungseinheit 30 ist auf einem oder mehreren digitalen Bausteinen implementiert, beispielsweise Mikroprozessoren, ASICs, FPGAs oder dergleichen, die auch ganz oder teilweise außerhalb der Kamera 10 vorgesehen sein können. Die Bilddaten werden in der Auswertungseinheit 30 verarbeitet, beispielsweise vorbereitend gefiltert, geglättet, helligkeitsnormiert, auf bestimmte Bereiche zugeschnitten oder binarisiert. Dann werden interessante Strukturen erkannt und segmentiert, beispielsweise einzelne Objekte, Linien oder Codebereiche. Diese Strukturen werden vermessen oder auf bestimmte Eigenschaften hin überprüft. Sofern Codes gelesen werden sollen, werden diese identifiziert und decodiert, also die in den Codes enthaltene Information ausgelesen. The image sensor 22 gives the image data to an evaluation unit 30 further. The evaluation unit 30 is implemented on one or more digital devices, such as microprocessors, ASICs, FPGAs, or the like, all or part of which is external to the camera 10 can be provided. The image data are in the evaluation unit 30 processed, for example preparatory filtered, smoothed, brightness normalized, tailored to specific areas or binarized. Then interesting structures are recognized and segmented, for example, individual objects, lines or code areas. These structures are measured or checked for specific properties. If codes are to be read, they are identified and decoded, ie the information contained in the codes is read out.

An einem Ausgang 32 der Kamera 10 können Daten ausgegeben werden, und zwar sowohl Auswertungsergebnisse, wie gelesene Codeinformationen oder ermittelte Abmessungen und Inspektionsergebnisse, als auch Daten in verschiedenen Verarbeitungsstufen, wie Rohbilddaten, vorverarbeitete Bilddaten, identifizierte Objekte oder noch nicht decodierte Codebilddaten. At an exit 32 the camera 10 Data can be output, both evaluation results, such as read code information or determined dimensions and inspection results, as well as data in various processing stages, such as raw image data, preprocessed image data, identified objects or not yet decoded code image data.

2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einiger Pixelelemente 22 und zugeordneter Mikrolinsen 26 des Bildsensors 20. Es ist nicht möglich, die Fläche des Bildsensors 20 vollständig mit den lichtempfindlichen Pixelelementen 22 zu füllen, da noch weitere Schaltelemente untergebracht werden müssen, die hier vereinfachend als Blöcke 34 zusammengefasst. Mit Hilfe der Mikrolinsen 26 kann der effektive Füllfaktor und die Quantenausbeute erhöht werden. 2 shows an enlarged sectional view of some pixel elements 22 and associated microlenses 26 of the image sensor 20 , It is not possible to use the surface of the image sensor 20 completely with the photosensitive pixel elements 22 to fill, since still more switching elements must be accommodated, simplifying here as blocks 34 summarized. With the help of microlenses 26 the effective fill factor and the quantum yield can be increased.

Allerdings gelingt dies in dem regelmäßigen Aufbau nach 2 nur dann, wenn das Licht möglichst senkrecht einfällt. Diese Situation ist auch noch einmal in 3a dargestellt. Ersichtlich würde schräg einfallendes Licht ab einem bestimmten Winkel die lichtempfindliche Fläche des Pixelelements 22 nicht mehr vollständig treffen. Als Ausgleich kann wie in 3b die Mikrolinse 26 gegenüber dem Pixelelement 22 versetzt angeordnet werden. Diese Anordnung ist dann für einen durch den Versatz bestimmten Einfallswinkelbereich optimal. However, this succeeds in the regular structure after 2 only if the light is incident as vertically as possible. This situation is also in again 3a shown. Obviously obliquely incident light at a certain angle would be the photosensitive surface of the pixel element 22 no longer hit completely. As compensation can be like in 3b the microlens 26 opposite to the pixel element 22 be arranged offset. This arrangement is then optimal for a range of angles of incidence determined by the offset.

4a zeigt schematisch den Lichteinfall bei Verwendung eines telezentrischen Objektivs 16. Es ist gerade die definierende Eigenschaft dieses Objektivs 16, dass das Licht 12 für alle Pixelelemente 22 senkrecht einfällt, so dass kein Versatz der Mikrolinse 26 vorgenommen werden sollte. Bei einem nicht telezentrischen Objektiv 16 dagegen, für das der Lichteinfall schematisch in 4b gezeigt ist, fällt das Licht 12 mit zunehmendem Abstand vom Zentrum des Bildsensors 20 immer schräger ein. 4a schematically shows the incidence of light when using a telecentric lens 16 , It is just the defining feature of this lens 16 that the light 12 for all pixel elements 22 occurs vertically, so that no offset of the microlens 26 should be made. For a non-telecentric lens 16 on the other hand, for which the incidence of light is schematically in 4b is shown, the light falls 12 with increasing distance from the center of the image sensor 20 always weird one.

Daher kann es sinnvoll sein, bei Verwendung eines nicht telezentrischen Objektivs 16 die Mikrolinsen 26 gegenüber den zugeordneten Pixelelementen 22 in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentrum des Bildsensors 20 radial nach innen zu versetzen, wie dies in einer schematischen Draufsicht in 5 gezeigt ist. So wird ein Randlichtabfall des Bildsensors 20 aufgrund der numerischen Apertur der Mikrolinsen 26 reduziert. Wenn nun aber anstelle des nicht telezentrischen Objektivs 16 ein telezentrisches Objektiv eingesetzt wird, schlägt der Effekt in sein Gegenteil um, und dies hat starke Auswirkungen auf den Randlichtabfall des Bildsensors 20. Therefore, it may be useful to use a non-telecentric lens 16 the microlenses 26 towards the associated pixel elements 22 depending on the distance to the center of the image sensor 20 radially inwardly, as shown in a schematic plan view in FIG 5 is shown. Thus, an edge light drop of the image sensor becomes 20 due to the numerical aperture of the microlenses 26 reduced. But if instead of the non-telecentric lens 16 a telecentric lens is used, the effect turns into its opposite, and this has a strong effect on the edge light drop of the image sensor 20 ,

Wie in 6a–c illustriert, sind die Mikrolinsen 26 elastisch verformbar, so dass sie durch Kraftbeaufschlagung in ihren Strahlformungseigenschaften verändert und auch praktisch außer Kraft gesetzt werden können. Dies lässt sich unter anderem zur Anpassung bei einem Wechsel von einem telezentrischen Objektiv auf ein nicht telezentrisches Objektiv oder umgekehrt nutzen. As in 6a -C illustrates, are the microlenses 26 elastically deformable, so that they can be changed by applying force in their beam shaping properties and also be virtually disabled. This can be used, among other things, to adapt when changing from a telecentric lens to a non-telecentric lens or vice versa.

6a zeigt eine Situation, in der die Druckplatte 28 noch keine Kraft auf die Mikrolinsen 26 ausübt. Die Mikrolinsen 26 sind daher entlastet, somit maximal gewölbt und strahlformend wirksam. In 6b wird die Druckplatte 28 mit Hilfe einer nicht gezeigten Aktorik mit einer gewissen endlichen Kraft gegen die Mikrolinsen 26 gedrückt, die dadurch verformt und somit in ihren Strahlformungseigenschaften verändert werden. In 6c ist eine Situation gezeigt, in der die Druckplatte 28 mit einer größtmöglichen Kraft auf die Mikrolinsen 26 drückt und diese dadurch so gut wie plan werden. In diesem Zustand sind die Mikrolinsen 26 optisch nicht mehr wirksam, sondern praktisch eine oder mehrere Planplatten wie die Druckplatte 28 selbst. Das Mikrolinsenfeld 24 ist damit ausgeschaltet. In einigen Ausführungsformen werden nur die maximalen Positionen der Druckplatte 28 gemäß 6a und 6c genutzt, andere Ausführungsformen setzten die Mikrolinsen 26 auch in einem oder mehreren Zwischenzuständen wie in 6b ein. Es ist denkbar, statt einer Druckplatte 28 ein konturiertes Druckelement zu verwenden, das statt einer homogenen Kraftverteilung eine lokal angepasste Verformung ermöglicht. 6a shows a situation where the pressure plate 28 still no force on the microlenses 26 exercises. The microlenses 26 are therefore relieved, thus maximum arched and jet forming effective. In 6b becomes the pressure plate 28 with the help of an actuator, not shown with a certain finite force against the microlenses 26 pressed, thereby deformed and thus changed in their beam shaping properties. In 6c a situation is shown in which the pressure plate 28 with the greatest possible power on the microlenses 26 pushes and these are as good as plan thereby. In this state are the microlenses 26 visually no longer effective, but practically one or more plane plates such as the pressure plate 28 itself. The microlens field 24 is off. In some embodiments, only the maximum positions of the printing plate become 28 according to 6a and 6c Other embodiments used the microlenses 26 also in one or more intermediate states like in 6b one. It is conceivable, instead of a pressure plate 28 to use a contoured pressure element, which allows a locally adapted deformation instead of a homogeneous force distribution.

7 zeigt abschließend eine Simulation der Linsenoberfläche einer Mikrolinse 26 bei unterschiedlicher Krafteinwirkung. Ohne Kraftbeaufschlagung ist eine sphärische Linsenform zu erkennen. Bei zunehmender Kraftausübung flacht die Mikrolinse 26 im inneren Bereich ab. Je mehr die Kraft erhöht wird, desto weiter wird der innere horizontale Bereich der Mikrolinse 26 nach außen gedrückt, bis die optische Wirkung zumindest annähernd und in dem inneren Bereich, in dem die Mikrolinse 26 tatsächlich von auf das Pixelelement 26 geleiteter Strahlung durchsetzt ist, einer Planplatte entspricht und die Mikrolinse 26 somit nicht mehr strahlformend wirkt. 7 finally shows a simulation of the lens surface of a microlens 26 with different forces. Without applying force a spherical lens shape can be seen. As the force increases, the microlens flattens 26 in the inner area. The more the force is increased, the further becomes the inner horizontal area of the microlens 26 pushed out until the optical effect at least approximately and in the inner region in which the microlens 26 actually from to the pixel element 26 guided radiation is interspersed, corresponds to a plane plate and the microlens 26 thus no longer beam-forming effect.

Claims

Camera ( 10 ), in particular camera-based code reader or camera for the inspection or measurement of objects, with an image sensor ( 20 ) for capturing image data and an image sensor ( 20 ) associated beam shaping element ( 24 . 26 ) and an evaluation unit ( 30 ) for reading codes or determining object properties from the image data, characterized in that the beam-shaping element ( 24 . 26 ) is elastically deformable between at least one first state and a second state with mutually different beam shaping properties.

Camera ( 10 ) according to claim 1, wherein the beam-shaping element ( 24 . 26 ) a microlens field ( 24 ) with elastically deformable microlenses ( 26 ) having.

Camera ( 10 ) according to claim 2, wherein the microlenses ( 26 ) Light receiving elements ( 22 ) of the image sensor ( 20 ) assigned.

Camera ( 10 ) according to claim 3, wherein the microlenses ( 26 ) each with respect to an associated light receiving element ( 22 ) radially inwardly toward a center of the image sensor ( 20 ) are arranged offset.

Camera ( 10 ) according to one of claims 2 to 4, wherein the image sensor ( 20 ) the microlenses ( 26 ) having.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a pressure element ( 28 ) is provided to the beam-shaping element ( 24 . 26 ) to compress or relieve and thereby switch between the states.

Camera ( 10 ) according to claim 6, wherein the pressure element ( 28 ) has a transparent printing plate.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the image sensor ( 20 ) optionally a first receiving optics ( 16 . 18 ) or a second receiving optics ( 16 . 18 ), and wherein the beam-shaping element ( 24 . 26 ) when using the first receiving optics ( 16 . 18 ) in the first state and when using the second receiving optics ( 16 . 18 ) is deformed into the second state.

Method of inspection or measurement, in which an image sensor ( 20 ) by an image sensor ( 20 ) associated beam shaping element ( 24 . 26 ) Image data and read in the image data codes or object properties are determined, characterized in that between at least a first state and a second state with mutually different beam shaping properties elastically deformable beam shaping element ( 24 . 26 ) is brought into the first or second state for the image acquisition.

Method according to claim 9, wherein the beam-shaping element ( 24 . 26 ) has the strongest beam shaping properties in the first state and no beam shaping properties in the second state, and wherein when using a telecentric receiving optical system ( 16 . 18 ) the beam-shaping element ( 24 . 26 ) in the first state and when using a non-telecentric receiving optics ( 16 . 18 ) is brought into the second state or vice versa.