DE102018132699B4 - Sight system and adjustable lens system for a sight system - Google Patents

Sight system and adjustable lens system for a sight system Download PDF

Info

Publication number
DE102018132699B4
DE102018132699B4 DE102018132699.8A DE102018132699A DE102018132699B4 DE 102018132699 B4 DE102018132699 B4 DE 102018132699B4 DE 102018132699 A DE102018132699 A DE 102018132699A DE 102018132699 B4 DE102018132699 B4 DE 102018132699B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens
lens assembly
assembly
adjustable
vision system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018132699.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018132699A1 (en
Inventor
Laurens Nunnink
Esther Oteo Lozano
Jose Fernandez Dorado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cognex Corp
Original Assignee
Cognex Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/847,868 external-priority patent/US10795060B2/en
Application filed by Cognex Corp filed Critical Cognex Corp
Publication of DE102018132699A1 publication Critical patent/DE102018132699A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018132699B4 publication Critical patent/DE102018132699B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02Bodies
    • G03B17/12Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B3/00Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers
    • G03B3/10Power-operated focusing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/08Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted to co-operate with a remote control mechanism

Abstract

Sichtsystem, das die Drift einer Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) ausgleicht, umfassend:einen Bildsensor (130, 230, 910, 1010) in funktionaler Verbindung mit einem Sichtsystemprozessor (140);eine Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL), die ihre Form oder ihren Brechungsindex verändert; undeine Festlinsenbaugruppe, die dafür ausgelegt ist, eine Wirkung der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) über einen vorbestimmten Betriebsbereich des Objekts abzuschwächen,wobei die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe sind, die Licht auf den Bildsensor (130, 230, 910, 1010) fokussiert, wobei eine optische Gesamtstärke der Gesamtlinsenbaugruppe vorwiegend durch die optische Stärke der Festlinsenbaugruppe definiert ist, so dass die Drift der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) ausgeglichen wird,dadurch gekennzeichnet, dassdie Festlinsenbaugruppe umfasst: (a) eine vordere Linse (940) mit einer vorderen Konkavfläche (942) und einer hinteren Konvexfläche (944) und eine von der vorderen Linse (940) beabstandete, mittige Bikonvexlinse (952), oder (b) eine vordere Bikonvexlinse (1040) und eine hintere Stapellinsenbaugruppe mit einer vorderen Positivlinse, einer mittigen Bikonkavlinse (1060) und einer hinteren Positivlinse, oder (c) eine vordere Plankonkavlinse und eine vordere Negativlinse (1442), eine mittige Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1446) und einer Plankonvexlinse (1448) sowie eine hintere Bikonvexlinse (1454) und eine hintere Positivlinse (1452), oder (d) eine vordere Plankonvexlinse und eine vordere Positivlinse sowie eine hintere Positivlinse (1552) und eine hintere Negativlinse (1556), oder (e) eine vordere Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1642) und einer Bikonkavlinse (1648) sowie eine hintere Plankonvexlinse (1654) und eine hintere Negativlinse (1656).A vision system that compensates for the drift of a lens assembly (LL1, LL2, VL), comprising: an image sensor (130, 230, 910, 1010) operatively connected to a vision system processor (140); a lens assembly (LL1, LL2, VL) that changed their shape or refractive index; anda fixed lens assembly configured to attenuate an action of the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) over a predetermined operating range of the object, the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) being part of an overall lens assembly that light onto the image sensor (130, 230, 910, 1010), wherein an overall optical power of the overall lens assembly is primarily defined by the optical power of the fixed lens assembly, so that the drift of the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) is compensated, characterized in that the fixed lens assembly comprises: (a) a front lens (940) having a front concave surface (942) and a rear convex surface (944) and a central biconvex lens (952) spaced from the front lens (940), or (b) a front biconvex lens (1040) and a rear stacked lens assembly with a front positive lens, a central biconcave lens (1060) and a rear positive lens, or (c) a front plano-concave lens and a front negative lens (1442), a central stacked lens assembly with a biconvex lens (1446) and a plano-convex lens (1448), and a rear biconvex lens (1454) and a rear positive lens (1452), or (d) one anterior plano-convex lens and an anterior positive lens as well as a posterior positive lens (1552) and an posterior negative lens (1556), or (e) an anterior stacked lens assembly with a biconvex lens (1642) and a biconcave lens (1648) as well as a posterior posterior convex lens (1654) Negative lens (1656).

Description

VERWANDTE ANMELDUNGRELATED APPLICATION

Die vorliegende Anmeldung beruht auf einer Teilfortsetzung der ebenfalls angemeldeten U.S.- Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/271,148, mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF DRIFT IN A VISION SYSTEM VARIABLE LENS (System und Verfahren zur Driftverringerung bei einer Verstelllinse eines Sichtsystems), eingereicht am 05. 06. 2014.The present application is based on a partial continuation of the also filed US patent application with the serial number 14 / 271,148, entitled SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF DRIFT IN A VISION SYSTEM VARIABLE LENS on June 5, 2014.

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung betrifft Kameras, die beim maschinellen Sehen zum Einsatz kommen, und im Spezielleren Linsenbaugruppen mit automatischer Fokussierung.The present application relates to cameras that are used in machine vision, and more particularly to lens assemblies with automatic focusing.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Sichtsysteme zur Durchführung von Messungen, Prüfungen, Objekt-Ausrichtvorgängen und/oder Entschlüsselungen von Symbolsätzen (z. B. Strichcodes oder einfacher gesagt „ID“-Kennungen) kommen bei einem breiten Spektrum von Anwendungen in zahlreichen Branchen zum Einsatz. Diese Systeme beruhen im Wesentlichen auf der Verwendung eines Bildsensors, welcher Bilder (in der Regel ein-, zwei- oder dreidimensionale Graustufen- oder Farbbilder) des Gegenstands oder Objekts erfasst und die so erfassten Bilder mittels eines eingebauten oder zugeschalteten Sichtsystemprozessors verarbeitet. Der Prozessor enthält im Allgemeinen sowohl Verarbeitungshardware als auch nichtflüchtige computerlesbare Programmanweisungen, die einen oder mehrere Sichtsystemprozesse durchführen, um basierend auf den verarbeiteten Bildinformationen eine gewünschte Ausgabe zu erzeugen. Diese Bildinformationen werden in der Regel innerhalb einer Anordnung von Bildpixeln bereitgestellt, die jeweils verschiedene Farben und/oder Intensitäten aufweisen. Beim Beispiel eines ID-Lesegeräts erfasst der Benutzer oder der automatisierte Prozess ein Bild eines Objekts, wobei davon ausgegangen wird, dass dieses eine oder mehrere ID-Kennungen enthält. Das Bild wird verarbeitet, um ID-Merkmale zu erkennen, die anschließend von einem Decodierungsprozess und/oder Prozessor decodiert werden, um die darin enthaltenen Informationen (z. B. alphanumerische Daten) zu gewinnen, die im Muster der ID-Kennung codiert sind.Vision systems for carrying out measurements, tests, object alignment processes and / or decoding symbol sets (e.g. bar codes or more simply "ID" identifiers) are used in a wide range of applications in numerous industries. These systems are essentially based on the use of an image sensor, which captures images (usually one, two or three-dimensional grayscale or color images) of the object or object and processes the images captured in this way by means of a built-in or activated vision system processor. The processor generally includes both processing hardware and non-volatile computer readable program instructions that perform one or more vision system processes to produce a desired output based on the processed image information. This image information is generally provided within an arrangement of image pixels, each of which has different colors and / or intensities. In the example of an ID reader, the user or the automated process captures an image of an object, assuming that it contains one or more ID identifiers. The image is processed to recognize ID features which are then decoded by a decoding process and / or processor to obtain the information contained therein (e.g. alphanumeric data) which is encoded in the pattern of the ID identifier.

Häufig enthält eine Sichtsystemkamera einen internen Prozessor und andere Komponenten, die es ihr ermöglichen, als eigenständige Einheit zu arbeiten, wobei gewünschte Ausgabedaten (z. B. decodierte Symbolinformationen) an einen nachgeschalteten Prozess, etwa an ein Computersystem zur Warenbestandsverfolgung oder an eine Logistikanwendung bereitgestellt werden.Often, a vision system camera includes an internal processor and other components that enable it to operate as a stand-alone unit, with desired output data (e.g. decoded symbol information) being provided to a downstream process, such as a computer system for inventory tracking or a logistics application .

Eine beispielhafte Linsenauslegung, die bei bestimmten Sichtsystemanwendungen wünschenswert sein kann, ist die Baugruppe mit automatischer Fokussierung (Autofokus-Baugruppe). Beispielsweise lässt sich eine solche Autofokuslinse durch eine Art von (nachstehend näher definierter) „Verstelllinsen“-Baugruppe, auch als sogenannte Flüssiglinsenbaugruppe bekannt, vereinfachen. Bei einer Form von Flüssiglinse, die von dem französischen Unternehmen Varioptic vertrieben wird, kommen zwei Flüssigkeiten gleicher Dichte - Öl als ein Isolator und Wasser als ein Leiter - zum Einsatz. Durch die Veränderung der Spannung, die von einem umgebenden Schaltkreis durch die Linse geleitet wird, lässt sich eine Änderung des Krümmungsgrads der Flüssigkeit/Flüssigkeit-Grenzfläche erzielen, was wiederum zu einer Änderung der Brennweite der Linse führt. Als wesentliche Vorteile, die für die Verwendung einer Flüssiglinse sprechen, sind unter anderem die Robustheit der Linse (sie weist keine mechanisch beweglichen Teile auf), ihre schnellen Reaktionszeiten, ihre relativ gute optische Qualität sowie ihr geringer Energieverbrauch und ihre geringe Größe zu nennen. Durch die Verwendung einer Flüssiglinse lässt sich die Installation, die Einrichtung und die Instandhaltung des Sichtsystems in wünschenswerter Weise vereinfachen, da sich die Notwendigkeit erübrigt, die Linse manuell zu berühren. Verglichen mit anderen Autofokusmechanismen weist die Flüssiglinse äußerst schnelle Reaktionszeiten auf. Sie eignet sich somit auch ideal für Anwendungen, bei denen sich die Leseabstände von Objekt zu Objekt (von Oberfläche zu Oberfläche) bzw. während der Umstellung vom Lesen eines Objekts zum Lesen eines anderen Objekts, verändern - wie dies etwa beim Abtasten eines sich bewegenden Förderbands, das Objekte unterschiedlicher Größe/Höhe (wie etwa Versandkisten) enthält, der Fall ist. Die Fähigkeit, eine Fokusanpassung bei laufendem Betrieb „dynamisch“ vorzunehmen, ist generell bei vielen Sichtsystemanwendungen wünschenswert.An example lens design that may be desirable in certain vision system applications is the auto focus assembly (auto focus assembly). For example, such an autofocus lens can be simplified by a type of “adjustable lens” assembly (defined below), also known as a so-called liquid lens assembly. One form of liquid lens sold by the French company Varioptic uses two liquids of the same density - oil as an insulator and water as a conductor. By changing the voltage that is passed through the lens by a surrounding circuit, a change in the degree of curvature of the liquid / liquid interface can be achieved, which in turn leads to a change in the focal length of the lens. The main advantages that speak for the use of a liquid lens include the robustness of the lens (it has no mechanically moving parts), its fast response times, its relatively good optical quality and its low energy consumption and small size. The use of a liquid lens can desirably simplify the installation, setup, and maintenance of the vision system because it eliminates the need to manually touch the lens. Compared to other auto focus mechanisms, the liquid lens has extremely fast response times. It is therefore also ideal for applications in which the reading distances change from object to object (from surface to surface) or during the switch from reading an object to reading another object - such as when scanning a moving conveyor belt that contains objects of different sizes / heights (such as shipping boxes). The ability to make a “dynamic” focus adjustment during operation is generally desirable in many vision system applications.

Eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Flüssiglinsentechnik wird seit Kurzem von dem schweizerischen Unternehmen Optotune AG angeboten. Diese Linse verwendet eine bewegliche Membran, die ein Flüssigkeitsreservoir bedeckt, um dessen Brennweite zu verstellen. Eine Spule übt Druck aus, um die Form der Membran zu verändern und damit den Linsenfokus zu verstellen. Die Spule wird durch Verändern des Eingangsstroms innerhalb eines voreingestellten Bereichs bewegt. Unterschiedliche Strompegel stellen unterschiedliche Brennweiten für die Flüssiglinse bereit. Diese Linse stellt vorteilhafterweise eine größere Blendenöffnung (z. B. 6 bis 10 Millimeter) als konkurrierende Bauformen (z. B. Varioptic, Frankreich) bereit und arbeitet schneller. Aufgrund des thermischen Drifts und anderer Faktoren kann es im Allgemeinen während der Laufzeitnutzung und im zeitlichen Verlauf zu einer Veränderung der Kalibrierung und Fokuseinstellung kommen. Es kann eine Vielzahl von Systemen bereitgestellt werden, um die Fokusveränderungen und andere Faktoren auszugleichen und/oder zu korrigieren. Solche Ausgleichsroutinen können jedoch Verarbeitungszeit (in dem internen Prozessor der Kamera) erfordern, wodurch sich die Gesamtreaktionszeit der Linse zum Erreichen eines neuen Fokus verlangsamt. Desgleichen können solche Ausgleichsroutinen (z. B. für thermischen Drift) standardisiert und nicht an die individuellen Gegebenheiten der Linse angepasst sein, wodurch sie in Bezug auf spezifische Driftbedingungen, die eine Linse im zeitlichen Verlauf erfahren kann, weniger zuverlässig sind. Es ist anzumerken, dass der Drift bei einer Flüssiglinse z. B. ungefähr 0,15 Dioptrien/°C (d. h. für manche derzeit in Produktion befindliche Flüssiglinsen und/oder für spezifische, handelsübliche Produkte Varioptic) betragen kann. Manche Sichtanwendungen erfordern eine Stabilität der optischen Stärke der Bildwandlerlinse von +/- 0,1 Dioptrien, insbesondere wenn es darum geht, kleine Merkmale aus großer Entfernung zu erkennen.A further development in the field of liquid lens technology has recently been offered by the Swiss company Optotune AG. This lens uses a moveable membrane, the one Liquid reservoir covered to adjust its focal length. A coil exerts pressure to change the shape of the membrane and thus to adjust the lens focus. The coil is moved within a preset range by changing the input current. Different current levels provide different focal lengths for the liquid lens. This lens advantageously provides a larger aperture (e.g. 6 to 10 millimeters) than competing designs (e.g. Varioptic, France) and works faster. Due to the thermal drift and other factors, the calibration and focus setting can generally change during runtime usage and over time. A variety of systems can be provided to compensate for and / or correct the focus changes and other factors. However, such compensation routines may require processing time (in the camera's internal processor), which slows down the overall response time of the lens to reach a new focus. Likewise, such compensation routines (e.g. for thermal drift) can be standardized and not adapted to the individual circumstances of the lens, which makes them less reliable with regard to specific drift conditions that a lens can experience over time. It should be noted that the drift in a liquid lens e.g. B. about 0.15 diopter / ° C (ie for some liquid lenses currently in production and / or for specific, commercially available Varioptic products). Some vision applications require a stability of the optical power of the image converter lens of +/- 0.1 diopter, especially when it comes to recognizing small features from a long distance.

Anerkanntermaßen kann überdies eine Steuerfrequenz von zumindest ungefähr 1000 Hz erforderlich sein, um den Fokus der Linse angemessen zu steuern und innerhalb gewünschter Bereiche zu halten. Dies stellt eine Belastung für den Sichtsystemprozessor dar, der auf einer DSP- oder einer ähnlichen Architektur basieren kann. Somit würden Aufgaben des Sichtsystems darunter leiden, wenn der DSP kontinuierlich mit Linsensteuerungsaufgaben beschäftigt wäre. All diese Nachteile machen den Driftausgleich in vielen Anwendungen zu einer besonderen Herausforderung.It is recognized that a control frequency of at least about 1000 Hz may also be required to adequately control and maintain the focus of the lens within desired ranges. This places a burden on the vision system processor, which can be based on a DSP or similar architecture. Thus, vision system tasks would suffer if the DSP were continuously engaged in lens control tasks. All these disadvantages make drift compensation a particular challenge in many applications.

Aus der US 2015/0323709 A1 ist ein Sichtsystem mit einem Bildsensor, einer Verstelllinsenbaugruppe und einer eine Festlinsenbaugruppe bekannt, das die Drift der Verstelllinsenbaugruppe ausgleicht. Ein anderes Sichtsystem mit einem Bildsensor, einer Verstelllinsenbaugruppe und einer eine Festlinsenbaugruppe wird in der US 2010/0231783 A1 beschrieben.From the US 2015/0323709 A1 a vision system with an image sensor, an adjustable lens assembly and a fixed lens assembly is known, which compensates for the drift of the adjustable lens assembly. Another vision system with an image sensor, an adjustable lens assembly and a fixed lens assembly is in the US 2010/0231783 A1 described.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Stands der Technik durch die Bereitstellung eines Sichtsystems, das dafür ausgelegt ist, den optischen Drift auszugleichen, der bei gewissen Linsenbaugruppen, deren optische Stärke veränderbar ist, auftreten kann, wobei die Veränderung der optischen Stärke (und somit der Brennweite/des Fokusabstands, wobei Brennweite = 1/optische Stärke) durch Steuern der Linsenform bzw. des Brechungsindexes der Linse erfolgt. Solche Linsenbaugruppen umfassen unter anderem Flüssiglinsenanordnungen, bei denen beispielsweise zwei Fluide eher Dichte oder eine flexible Membran zum Einsatz kommen, und die hier allgemein auch als „Verstelllinsen“-Baugruppe bezeichnet werden. Das System enthält einen Bildsensor, der funktional mit einem Sichtsystemprozessor verbunden ist, und eine Verstelllinsenbaugruppe, die für eine Steuerung ihrer Brennweite (z. B. durch den Sichtprozessor oder eine weitere Bereichsbestimmungseinrichtung) ausgelegt ist. Eine Positivlinsenbaugruppe ist dafür ausgelegt, eine Wirkung der Verstelllinsenbaugruppe über einen von der Positivlinsenbaugruppe aus gesehen vorbestimmten Betriebsbereich des Objekts abzuschwächen. Die Verstelllinsenbaugruppe umfasst beispielhaft eine Flüssiglinsenbaugruppe, und eine solche Flüssiglinsenbaugruppe lässt sich grundsätzlich über einen Bereich von ungefähr 20 Dioptrien verändern. Die Positivlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe sind beispielhaft gemeinsam in einem Linsentubus untergebracht, welcher in Bezug auf ein Kameragehäuse und den Bildsensor abnehmbar ist. Der Bildsensor befindet sich beispielhaft innerhalb des Kameragehäuses. Desgleichen kann sich der Sichtprozessor zur Gänze oder zum Teil im Kameragehäuse befinden. Bei einer Ausführungsform weist der Linsentubus eine C-Mount-Linsenbasis auf und umfasst die Positivlinsenbaugruppe eine Doppellinse, die eine vordere Konvexlinse und eine hintere Konkavlinse enthält. Die Positivlinsenbaugruppe kann einen effektiven Brennweitenbereich von 40 Millimeter definieren. Die nutzbare Brennweite der Linse (z. B. einer Doppellinse) liegt beispielhaft zwischen ungefähr 10 und 100 Millimeter. Überdies befindet sich die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. die Flüssiglinsenbaugruppe) in der Regel benachbart zu einem Brennpunkt der Positivlinsenbaugruppe, ist aber dennoch von diesem entfernt, wobei es sich dabei um den vorderen oder, typischer, um den rückseitigen/hinteren Brennpunkt der Positivlinsenbaugruppe handeln kann. Der Abstand zwischen der Verstelllinsenbaugruppe und dem Brennpunkt kann ungefähr zwischen dem 0,1-Fachen und dem 0,5-Fachen einer Brennweite F des Positivlinsenbaugruppe liegen. Auf diese Weise sind die Positivlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe, die Licht auf den Bildsensor fokussiert. Durch die optische Stärke der Positivlinsenbaugruppe wird somit eine optische Stärke der Gesamtlinsenbaugruppe „vorwiegend definiert“ - anders ausgedrückt, die Vergrößerungsstärke/optische Stärke wird größtenteils von der Positivlinsenbaugruppe bereitgestellt, wodurch die Driftwirkung bei der Verstelllinsenbaugruppe minimiert wird.The present invention overcomes the disadvantages of the prior art by providing a vision system that is designed to compensate for the optical drift that can occur with certain lens assemblies whose optical power is variable, the change in optical power (and thus the Focal length / the focus distance, focal length = 1 / optical power) by controlling the lens shape or the refractive index of the lens. Such lens assemblies include, among other things, liquid lens arrangements in which, for example, two fluids are used, rather density or a flexible membrane, and which are generally also referred to here as “adjusting lenses” assemblies. The system includes an image sensor that is functionally connected to a vision system processor, and an adjustment lens assembly that is designed to control its focal length (e.g., by the vision processor or another area determining device). A positive lens assembly is designed to mitigate an effect of the adjustable lens assembly over a predetermined operating range of the object as seen from the positive lens assembly. The adjustable lens assembly includes, for example, a liquid lens assembly, and such a liquid lens assembly can basically be changed over a range of approximately 20 diopters. The positive lens assembly and the adjustable lens assembly are, for example, housed together in a lens barrel, which can be removed with respect to a camera housing and the image sensor. The image sensor is located, for example, within the camera housing. Likewise, the vision processor can be located in whole or in part in the camera housing. In one embodiment, the lens barrel has a C-mount lens base and the positive lens assembly includes a double lens that includes a front convex lens and a rear concave lens. The positive lens assembly can define an effective focal length range of 40 millimeters. The usable focal length of the lens (e.g. a double lens) is, for example, between approximately 10 and 100 millimeters. In addition, the adjustable lens assembly (e.g., the liquid lens assembly) is typically adjacent to, but still distant from, a focal point of the positive lens assembly, which is the front or, more typically, the rear / rear focal point of the positive lens assembly can. The distance between the adjustment lens assembly and the focal point can be approximately between 0.1 times and 0.5 times a focal length F of the positive lens assembly. In this way, the positive lens assembly and the adjustable lens assembly are part of an overall lens assembly that focuses light onto the image sensor. The optical strength of the positive lens assembly thus makes an optical strength of the overall lens assembly “ predominantly defined ”- in other words, the magnification / optical power is largely provided by the positive lens assembly, thereby minimizing the drifting effect of the adjustable lens assembly.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein driftausgleichendes Sichtsystem bereitgestellt. Das Sichtsystem enthält einen Bildsensor, der funktional mit einem Sichtsystemprozessor verbunden ist, eine Verstelllinsenbaugruppe, deren Form oder Brechungsindex veränderbar ist, und eine Festlinsenbaugruppe ist dafür ausgelegt, eine Wirkung der Verstelllinsenbaugruppe über einen von der Positivlinsenbaugruppe aus gesehen vorbestimmten Betriebsbereich des Objekts abzuschwächen. Zur Veranschaulichung umfasst die Verstelllinsenbaugruppe eine Flüssiglinsenbaugruppe. Diese kann zwischen dem Bildsensor und der Festlinsenbaugruppe positioniert sein und kann über einen Bereich von ungefähr 20 Dioptrien verstellbar sein. Überdies kann die Festlinsenbaugruppe eine positive optische Stärke definieren. Die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe sind beispielhaft in einem Linsentubus untergebracht, welcher in Bezug auf ein Kamerabaugruppengehäuse und auf den Bildsensor abnehmbar ist, wobei sich der Bildsensor in dem Kamerabaugruppengehäuse befinden kann. Das Kamerabaugruppengehäuse kann durch Kontaktflächen bzw. durch eine Kabelbaugruppe elektrisch mit der Verstelllinsenbaugruppe verbunden sein, um diese zu betreiben und/oder zu steuern. Die Festlinsenbaugruppe kann umfassen: (a) eine vordere Linse mit einer vorderen Konkavfläche und einer hinteren Konvexfläche und eine von der vorderen Linse beabstandete, mittige Bikonvexlinse, bzw. (b) eine vordere Bikonvexlinse und eine hintere Stapellinsenbaugruppe mit einer vorderen Positivlinse, einer mittigen Bikonkavlinse und einer hinteren Positivlinse, bzw. (c) eine vordere Plankonkavlinse und eine vordere Negativlinse, eine mittige Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse und einer Plankonvexlinse sowie eine hintere Bikonvexlinse und eine hintere Positivlinse, bzw. (d) eine vordere Plankonvexlinse und eine vordere Positivlinse sowie eine hintere Positivlinse und eine hintere Negativlinse, bzw. (e) eine vordere Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse und einer Bikonkavlinse sowie eine hintere Plankonvexlinse und eine hintere Negativlinse. Außerdem kann zumindest eine Linse der Festlinsenbaugruppe ein Polymermaterial umfassen. Die Festlinsenbaugruppe kann beispielsweise einen effektiv nutzbaren Brennweitenbereich von ungefähr 0,3 Meter bis ungefähr 8 Meter definieren. Die Verstelllinsenbaugruppe kann, ebenfalls beispielshalber, benachbart zu einem Brennpunkt der Festlinsenbaugruppe gelegen sein. Bei dem Brennpunkt handelt es sich entweder um einen vorderen Brennpunkt oder um einen hinteren Brennpunkt der Festlinsenbaugruppe. Bei manchen Ausführungsformen kann die Festlinsenbaugruppe eine vordere Linsenbaugruppe und eine hintere Linsenbaugruppe umfassen, wobei die Verstelllinsenbaugruppe zwischen diesen positioniert ist und die hintere Linsenbaugruppe eine positive optische Stärke definieren kann. Außerdem kann bei solchen Ausführungsformen die vordere Linsenbaugruppe ein Paar von Linsen mit jeweils vorderen Konvexflächen und hinteren Konkavflächen sowie eine Linse mit entgegengesetzten Konkavflächen aufweisen und kann die hintere Linsenbaugruppe eine Linse mit entgegengesetzten Konvexflächen aufweisen. Der Veranschaulichung halber sind die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe, die Licht auf den Bildsensor fokussiert, wobei eine optische Stärke der Gesamtlinsenbaugruppe vorwiegend durch eine optische Stärke der Festlinsenbaugruppe definiert ist.In an exemplary embodiment, a drift compensating vision system is provided. The vision system includes an image sensor that is functionally connected to a vision system processor, an adjustable lens assembly, the shape or refractive index of which can be changed, and a fixed lens assembly is designed to weaken an effect of the adjustable lens assembly over an operating range of the object that is predetermined by the positive lens assembly. For purposes of illustration, the adjustable lens assembly includes a liquid lens assembly. This can be positioned between the image sensor and the fixed lens assembly and can be adjustable over a range of approximately 20 diopters. Furthermore, the fixed lens assembly can define a positive optical power. The fixed lens assembly and the adjustable lens assembly are housed, for example, in a lens barrel, which can be removed with respect to a camera assembly housing and the image sensor, wherein the image sensor can be located in the camera assembly housing. The camera module housing can be electrically connected to the adjusting lens module by means of contact surfaces or by a cable module in order to operate and / or control the latter. The fixed lens assembly may include: (a) a front lens with a front concave surface and a rear convex surface and a central biconvex lens spaced from the front lens, or (b) a front biconvex lens and a rear stacked lens assembly with a front positive lens, a central biconcave lens and a rear positive lens, or (c) a front plano-concave lens and a front negative lens, a central stacked lens assembly with a biconvex lens and a plano-convex lens and a rear biconvex lens and a rear positive lens, or (d) a front plano-convex lens and a front positive rear positive lens and a rear negative lens, or (e) a front stacked lens assembly with a biconvex lens and a biconcave lens as well as a rear plano-convex lens and a rear negative lens. In addition, at least one lens of the fixed lens assembly may comprise a polymer material. The fixed lens assembly can, for example, define an effective usable focal length range from about 0.3 meters to about 8 meters. The adjusting lens assembly can also be located adjacent to a focal point of the fixed lens assembly, for example as well. The focal point is either a front focal point or a rear focal point of the fixed lens assembly. In some embodiments, the fixed lens assembly may include a front lens assembly and a rear lens assembly, with the adjustable lens assembly positioned between them and the rear lens assembly being able to define a positive optical power. In addition, in such embodiments, the front lens assembly may have a pair of lenses each having front convex surfaces and rear concave surfaces, and a lens having opposite concave surfaces, and the rear lens assembly may have a lens having opposite convex surfaces. For the sake of illustration, the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly are part of an overall lens assembly that focuses light onto the image sensor, wherein an optical power of the overall lens assembly is predominantly defined by an optical power of the fixed lens assembly.

In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verstelllinsensystem für ein Sichtsystem mit einem Bildsensor bereitgestellt, der Bilddaten an einen Prozessor überträgt. Das System umfasst eine Verstelllinsenbaugruppe (beispielsweise eine Flüssiglinsenbaugruppe). Das System umfasst eine Festlinsenbaugruppe mit einem Brennpunkt. Die Verstelllinsenbaugruppe ist benachbart zu dem Brennpunkt gelegen. Die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe können Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe sein, das Licht auf den Bildsensor fokussiert. Durch die optische Stärke der Positivlinsenbaugruppe kann somit die optische Stärke der Gesamtlinsenbaugruppe vorwiegend definiert sein. Die Flüssiglinsenbaugruppe lässt sich beispielsweise über einen Bereich von ungefähr 20 Dioptrien verändern. Bei manchen Ausführungsformen sind die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe in einem Linsentubus untergebracht, welcher in Bezug auf ein Kamerabaugruppengehäuse und auf den Bildsensor abnehmbar ist. Der Bildsensor befindet sich in dem Kamerabaugruppengehäuse. Das Kamerabaugruppengehäuse kann durch Kontaktflächen bzw. durch eine Kabelbaugruppe elektrisch mit der Verstelllinsenbaugruppe verbunden sein, um diese zu betreiben und/oder zu steuern. Das Festlinsensystem kann veranschaulichungshalber umfassen: (a) eine vordere Linse mit einer vorderen Konkavfläche und einer hinteren Konvexfläche und eine von der vorderen Linse beabstandete, mittige Bikonvexlinse, bzw. (b) eine vordere Bikonvexlinse und eine hintere Stapellinsenbaugruppe mit einer vorderen Positivlinse, einer mittigen Bikonkavlinse und einer hinteren Positivlinse, bzw. (c) eine vordere Plankonkavlinse und eine vordere Negativlinse, eine mittige Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse und einer Plankonvexlinse sowie eine hintere Bikonvexlinse und eine hintere Positivlinse, bzw. (d) eine vordere Plankonvexlinse und eine vordere Positivlinse sowie eine hintere Positivlinse und eine hintere Negativlinse, bzw. (e) eine vordere Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse und einer Bikonkavlinse sowie eine hintere Plankonvexlinse und eine hintere Negativlinse.In another exemplary embodiment, an adjustment lens system is provided for a vision system with an image sensor that transmits image data to a processor. The system includes an adjustable lens assembly (e.g., a liquid lens assembly). The system includes a fixed lens assembly with one focus. The adjustment lens assembly is located adjacent to the focal point. The fixed lens assembly and the adjustable lens assembly can be part of an overall lens assembly that focuses light on the image sensor. The optical strength of the overall lens assembly can thus be predominantly defined by the optical strength of the positive lens assembly. For example, the liquid lens assembly can be changed over a range of approximately 20 diopters. In some embodiments, the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly are housed in a lens barrel that is removable with respect to a camera assembly housing and the image sensor. The image sensor is located in the camera assembly housing. The camera module housing can be electrically connected to the adjusting lens module by means of contact surfaces or by a cable module in order to operate and / or control the latter. For purposes of illustration, the fixed lens system may include: (a) a front lens with a front concave surface and a rear convex surface and a central biconvex lens spaced from the front lens, or (b) a front biconvex lens and a rear stacked lens assembly with a front positive lens, a central one Biconcave lens and a positive rear lens, or (c) a front plano-concave lens and a front negative lens, a central stacked lens assembly with a biconvex lens and a plano-convex lens and a rear biconvex lens and a rear positive lens, or (d) a front and front plano-convex lens a rear positive lens and a rear negative lens, or (e) a front stacked lens assembly with a biconvex lens and a biconcave lens as well as a rear plano-convex lens and a rear negative lens.

Figurenliste Figure list

Die nachstehende Beschreibung der Erfindung nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:

  • 1 ein Diagramm einer der Veranschaulichung dienenden Sichtsystemanordnung ist, welche eine Sichtsystemkamera mit zugehörigem Sichtprozessor und mit einer Linsenbaugruppe aufweist, die den im zeitlichen Verlauf auftretenden, inhärenten Drift ausgleicht, wobei das Erfassen von Bildern eines Beispielobjekts in einer Situation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt ist;
  • 2 ein Strahlenverfolgungsdiagramm für ein beispielhaftes Linsensystem ist, das eine Verstelllinsenbaugruppe enthält, welche ein Objekt abbildet;
  • 3 ein Strahlenverfolgungsdiagramm für ein beispielhaftes Linsensystem mit einer Verstelllinsenbaugruppe ist, wobei eine Positivlinsenbaugruppe entlang der optischen Achse in einer vorbestimmten Entfernung von der Verstelllinsenbaugruppe positioniert ist, um dadurch ein drifttolerantes Linsensystem bereitzustellen;
  • 4 einen Seitenquerschnitt einer Linseneinheit darstellt, die eine Verstelllinsenbaugruppe samt Positivlinse enthält und gemäß einer beispielhaften Ausführungsform Drifttoleranz aufweist, wobei die relativen Abmessungen des Linsentubus und der zugehörigen Komponenten gezeigt sind;
  • 4A ein Seitenquerschnitt der Linseneinheit aus 4 ist, wobei die relative Komponentenplatzierung entlang der optischen Achse gezeigt ist;
  • 5 ein Strahlenverfolgungsdiagramm für die beispielhaften Linseneinheit aus 4 ist, wobei die Abbildung eines Objekts in einem ersten Abstand gezeigt ist;
  • 6 ein Strahlenverfolgungsdiagramm für die beispielhafte Linseneinheit aus 4 ist, wobei die Abbildung eines Objekts in einer zweiten Entfernung gezeigt ist, die weiter als die erste Entfernung ist;
  • 7 ein Strahlenverfolgungsdiagramm für die beispielhafte Linseneinheit aus 4 ist, wobei die Abbildung eines Objekts in einer ersten Entfernung gezeigt ist;
  • 8 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Positivlinsenbaugruppe, der Verstelllinsenbaugruppe und dem Brennpunkt der Positivlinse gemäß vorliegenden Ausführungsformen ist;
  • 9 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen der Optik und dem Bildsensor befindet;
  • 10 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen zwei vor einem Bildsensor platzierten Optik-Gruppen befindet;
  • 11 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes 12-Millimeter-Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer anderen Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen der Optik und dem Bildsensor befindet;
  • 12 eine Perspektivansicht einer Linsenbaugruppe ist, welche die Linsenanordnung aus 11 enthält;
  • 13 ein Seitenquerschnitt der Linsen entlang der Linie 13-13 aus 12 ist;
  • 14 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes 16-Millimeter-Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer anderen Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen der Optik und dem Bildsensor befindet;
  • 14A ein Diagramm der Bildkreise eines rechteckigen Bildsensors, der in dem Sichtsystem gemäß einer Ausführungsform verwendet werden kann;
  • 15 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes 25-Millimeter-Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer anderen Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen der Optik und dem Bildsensor befindet;
  • 16 ein Diagramm einer Linsenanordnung für ein drifttolerantes 35-Millimeter-Linsensystem ist, bei welchem sich gemäß einer anderen Ausführungsform eine Verstelllinsenbaugruppe zwischen der Optik und dem Bildsensor befindet;
  • 17 eine Perspektivansicht einer Linsenbaugruppe ist, welche eine Version der Linsenanordnung aus 16 enthält; und
  • 18 ein Seitenquerschnitt der Linsen entlang der Linie 18-18 aus 17 ist.
The following description of the invention makes reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 FIG. 2 is a diagram of an illustrative vision system arrangement that includes a vision system camera with associated vision processor and with a lens assembly that compensates for the inherent drift over time, wherein capturing images of an example object is shown in a situation according to an example embodiment;
  • 2nd FIG. 4 is a ray tracing diagram for an exemplary lens system that includes an adjustable lens assembly that images an object; FIG.
  • 3rd FIG. 12 is a ray tracing diagram for an exemplary lens system with a lens assembly wherein a positive lens assembly is positioned along the optical axis a predetermined distance from the lens assembly, thereby providing a drift-tolerant lens system;
  • 4th FIG. 3 illustrates a side cross-section of a lens unit that includes an adjustable lens assembly including a positive lens and, according to an exemplary embodiment, has drift tolerance, the relative dimensions of the lens barrel and the associated components being shown;
  • 4A a side cross section of the lens unit 4th with relative component placement shown along the optical axis;
  • 5 FIG. 8 shows a ray tracing diagram for the exemplary lens unit 4th with the image of an object shown at a first distance;
  • 6 FIG. 8 shows a ray tracing diagram for the exemplary lens unit 4th wherein the image of an object is shown at a second distance that is farther than the first distance;
  • 7 FIG. 8 shows a ray tracing diagram for the exemplary lens unit 4th with the image of an object shown at a first distance;
  • 8th FIG. 14 is a diagram of the relationship between the positive lens assembly, the reticle lens assembly, and the focus of the positive lens according to the present embodiments;
  • 9 FIG. 2 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant lens system, in which, according to one embodiment, an adjustable lens assembly is located between the optics and the image sensor;
  • 10th FIG. 2 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant lens system, in which, according to one embodiment, an adjusting lens assembly is located between two optical groups placed in front of an image sensor;
  • 11 FIG. 3 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant 12 millimeter lens system in which, according to another embodiment, there is an adjustable lens assembly between the optics and the image sensor;
  • 12 FIG. 4 is a perspective view of a lens assembly that makes up the lens assembly 11 contains;
  • 13 a side cross section of the lenses along the line 13-13 out 12 is;
  • 14 FIG. 4 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant 16 millimeter lens system, in which, according to another embodiment, an adjustable lens assembly is located between the optics and the image sensor;
  • 14A a diagram of the image circles of a rectangular image sensor that can be used in the vision system according to an embodiment;
  • 15 FIG. 2 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant 25 millimeter lens system, in which, according to another embodiment, an adjustable lens assembly is located between the optics and the image sensor;
  • 16 FIG. 4 is a diagram of a lens arrangement for a drift-tolerant 35 millimeter lens system, in which, according to another embodiment, an adjustable lens assembly is located between the optics and the image sensor;
  • 17th Figure 3 is a perspective view of a lens assembly, which is one version of the lens assembly 16 contains; and
  • 18th a side cross section of the lenses along the line 18-18 out 17th is.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

SystemübersichtSystem overview

1 zeigt ein Sichtsystem 100 ausführlich, das eine Sichtsystemkamerabaugruppe 110 samt zugehöriger Linseneinheit/-baugruppe 120 enthält. Der Aufbau der Linseneinheit 120 ist weiter unten näher beschrieben. Bei einer Ausführungsform ist die Linseneinheit 120 an der Kamera befestigt und kann unter Verwendung einer spezifischen oder herkömmlichen Halterungsbasis, wie etwa der hinlänglich bekannten Cine-Halterung bzw. „C-Mount“-Halterung, abnehmbar sein. Die Kamera enthält einen Körper/ein Gehäuse, in dem eine Mehrzahl von Betriebskomponenten, wie etwa ein Bildsensor oder Bildwandler 130 (gestrichelt gezeigt), untergebracht sein kann. Bei dieser Ausführungsform ist der Bildwandler 130 funktional mit einem eingebauten Sichtprozessor 140 verbunden, der eine Vielzahl von Hardware- und/oder Softwareprozessen betreibt, die allgemein als Sichtprozess 142 bezeichnet werden. Der Sichtprozess 142 kann eine Mehrzahl von Softwareanwendungen umfassen, die dafür ausgelegt sind, allgemeine oder spezifische Sichtsystemaufgaben durchzuführen, wie etwa Aufgaben des Auffindens und Decodierens von ID-Kennungen (ID-Codes), Kantenerkennung, Blob-Analyse, Oberflächenprüfung, Robotermanipulation und/oder andere Vorgänge. Siehe z. B. die beispielhafte ID 144. Die Prozesse 142 können auch diverse Bilderfassungs- und Bildmanipulationsanwendungen umfassen, z. B. Histogrammbildung, Schwellenwertbildung usw., wodurch Bilddaten in eine für Sichtsystemaufgaben besser verwendbare Form gebracht werden. Diese Aufgaben und Prozesse sind dem Fachmann bekannt und können von einem kommerziellen Sichtsystemanbieter, wie beispielsweise Cognex Corporation, Natick, MA, bezogen werden. Der beispielhafte Sichtsystemprozessor 140 ist, wie hier gezeigt, in dem Kameragehäuse enthalten. Sichtsystemdaten in „roher“ Form, in vorbearbeiteter Form (z. B. als aufgefundene, noch nicht-decodierte ID-Bilddaten) oder in vollständig bearbeiteter Form (z. B. als decodierte ID-Daten) können über eine kabelgebundene und/oder drahtlose Verbindung 144 an ein geeignetes Datenverarbeitungssystem oder einen geeigneten Prozessor, z. B. einen unabhängigen Einzelrechner oder an ein Serversystem, bereitgestellt werden. Alternative Systeme wie mobile Rechnersysteme, cloudbasierte Einrichtungen und dergleichen können im Rahmen von alternativen Umsetzungen bereitgestellt werden. Das Datenverarbeitungssystem speichert und manipuliert die bildbasierten Daten dem Benutzerwunsch entsprechend, etwa als Qualitätskontroll- oder Bestandskontrolldaten. Bei alternativen Ausführungsformen können einige oder alle der Sichtsystemprozessoren/-prozesse in einem Remote-Prozessor (z. B. der Datenverarbeitungseinrichtung/dem Prozessor 150) instantiiert und/oder durchgeführt werden, der in einer dem Fachmann bekannten Weise über eine geeignete kabelgebundene und/oder drahtlose Verbindung (z. B. die Verbindung 144) mit der Kamera 110 verbunden ist. 1 shows a vision system 100 in detail, this is a vision system camera assembly 110 including the associated lens unit / assembly 120 contains. The construction of the lens unit 120 is described in more detail below. In one embodiment, the lens unit 120 attached to the camera and can be removable using a specific or conventional mounting base, such as the well-known cine mount. The camera contains a body / housing in which a plurality of operating components, such as an image sensor or image converter 130 (shown in dashed lines). In this embodiment, the imager is 130 functional with a built-in visual processor 140 connected who operates a variety of hardware and / or software processes, generally as a visual process 142 be designated. The vision process 142 may include a variety of software applications designed to perform general or specific vision system tasks, such as tasks of finding and decoding ID codes (ID codes), edge detection, blob analysis, surface inspection, robot manipulation and / or other operations. See e.g. B. the exemplary ID 144 . The processes 142 may also include various imaging and manipulation applications, e.g. B. histogram formation, threshold value formation, etc., whereby image data are brought into a form which can be better used for vision system tasks. These tasks and processes are known to those skilled in the art and can be obtained from a commercial vision system provider such as Cognex Corporation, Natick, MA. The exemplary vision system processor 140 is included in the camera body as shown here. Visual system data in "raw" form, in pre-processed form (e.g. as found, not yet decoded ID image data) or in completely processed form (e.g. as decoded ID data) can be connected via a cable and / or wireless connection 144 to a suitable data processing system or a suitable processor, e.g. B. an independent single computer or to a server system. Alternative systems such as mobile computer systems, cloud-based facilities and the like can be provided as part of alternative implementations. The data processing system stores and manipulates the image-based data in accordance with the user request, for example as quality control or inventory control data. In alternative embodiments, some or all of the vision system processors / processes may be in a remote processor (e.g., the computing device / processor 150 ) can be instantiated and / or carried out in a manner known to the person skilled in the art via a suitable wired and / or wireless connection (e.g. the connection 144 ) with the camera 110 connected is.

Es ist anzumerken, dass die hier verwendeten Begriffe „Prozess“ und/oder „Prozessor“ im Großen und Ganzen so auszulegen sind, dass sie eine Vielzahl von auf elektronischer Hardware und/oder Software basierenden Funktionen und Komponenten umfassen. Darüber hinaus kann ein hier abgebildeter Prozess oder Prozessor mit anderen Prozessen und/oder Prozessoren kombiniert werden oder in verschiedene Teilprozesse oder Teilprozessoren unterteilt werden. Solche Teilprozesse und/oder Teilprozessoren können gemäß vorliegenden Ausführungsformen auf verschiedenartige Weise miteinander kombiniert werden. Gleichermaßen wird ausdrücklich erwogen, dass jede Funktion, jeder Prozess und/oder jeder Prozessor, die hier angeführt sind, unter Verwendung von elektronischer Hardware, von Software bestehend aus auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium vorhandenen Programmanweisungen, oder aus einer Kombination aus Hardware und Software umgesetzt sein kann bzw. können. Bei einer Systemanordnung können solche Prozesse/Prozessfunktionen als in einem entsprechenden „Modul“ bzw. „Element“ auftretend/vorliegend bezeichnet werden. Beispielsweise in einem „ID-Lesemodul“, das jene Funktionen ausführt, die mit dem Lesen und/oder Decodieren von ID-Codes in Zusammenhang stehen.It should be noted that the terms “process” and / or “processor” used here are to be interpreted broadly so that they encompass a large number of functions and components based on electronic hardware and / or software. In addition, a process or processor shown here can be combined with other processes and / or processors or divided into different subprocesses or subprocessors. Such subprocesses and / or subprocessors can be combined with one another in various ways according to the present embodiments. Likewise, it is expressly contemplated that each function, process, and / or processor listed here will use electronic hardware, software consisting of program instructions available on a non-volatile, computer-readable medium, or a combination of hardware and Software can be implemented. In a system arrangement, such processes / process functions can be described as occurring / present in a corresponding “module” or “element”. For example, in an "ID reading module" that performs those functions that are related to reading and / or decoding ID codes.

Die Linsenbaugruppe 120 ist entlang der optischen Achse OA ausgerichtet gezeigt (wobei die Ebene des Sensors 130 in der Regel senkrecht zu der Achse angeordnet ist). Die Linsenbaugruppe 120 und der Sensor 130 bilden ein Objekt O ab. Das Objekt O kann beispielsweise eine beliebige zweidimensionale (2D) oder dreidimensionale (3D) Oberfläche oder Form aufweisen, die zum Teil oder zur Gänze in das Sichtfeld (field of view, FOV) passt. Bei dem abgebildeten Beispiel kann der Bereich/Abstand (do) des Objekts O zur Kamera 110 (z. B. zur Brennebene des Sensors 130) verändert werden, es ist jedoch (gemäß einer beispielhaften Ausführungsform) ein vorbestimmter Betriebsbereich definiert, innerhalb dessen das Objekt O abzubilden ist.The lens assembly 120 is along the optical axis OA shown aligned (where the plane of the sensor 130 is usually arranged perpendicular to the axis). The lens assembly 120 and the sensor 130 form an object O from. The object O can, for example, have any two-dimensional (2D) or three-dimensional (3D) surface or shape that is partially or entirely in the field of view, FOV ) fits. In the example shown, the area / distance (do) of the object O to the camera 110 (e.g. to the focal plane of the sensor 130 ) can be changed, however (according to an exemplary embodiment) a predetermined operating range is defined within which the object O is to be depicted.

Diese Ausführungsform gleicht beispielhaft einen im zeitlichen Verlauf eintretenden, potentiellen optischen Drift bei einer Verstelllinse (z. B. einer Flüssiglinse) aus, die Teil der Gesamtlinsenbaugruppe 120 ist, indem für das Sichtsystem ein Betriebsbereich definiert wird, bei welchem der Einfluss der optischen Stärke der Verstelllinse auf die optische Stärke der Gesamtlinsenbaugruppe (einschließlich sämtlicher darin enthaltener Festlinsen) vermindert ist. Auf diese Weise stellt der Drift nur eine kleine Komponente der Gesamtbrennkraft der Linsenbaugruppe dar. Diese beispielhafte Anordnung ist dort von Nutzen, wo sich der einstellbare Brennweitenbereich verringern lässt. Somit ist dieses System bei diversen Ausführungsformen zweckmäßig - beispielsweise bei jenen, bei denen der Abstand (do) der Objektoberfläche zur Brennebene relativ konstant ist oder bei denen sich dieser Abstand (do) nur um eine kleine Relativdistanz verändert. Beispielsweise kann dieses System bei Sichtsystemanwendungen verwendet werden, die aus größeren Entfernungen lesen, wobei der erforderliche optische Bereich nur einen kleinen Bruchteil (ungefähr 2 Dioptrien) des spezifizierten Bereichs von im Handel erhältlichen Flüssiglinsen (20 Dioptrien) darstellt. Wie oben beschrieben, kann die Verstelllinsenbaugruppe der hier erwogenen Ausführungsformen eine Vielzahl von Linsenarten umfassen, die in der Lage sind, die optische Stärke zu verändern. Insbesondere erfolgt bei manchen Ausführungsformen die Veränderung der optischen Stärke (und somit der Brennweite/des Fokusabstands, wobei die Brennweite = 1/optische Stärke) durch Steuern der Linsenform und/oder des Brechungsindexes der Linse. Derlei Verstelllinsenbaugruppen umfassen unter anderem Flüssiglinsen und es kann dabei eine Vielzahl von Linsenarten, wie etwa solche mit Fluiden gleicher Dichte (von Varioptic) oder solche mit einer Membran (von Optotune) usw. zum Einsatz kommen. Desgleichen können auch Verstelllinsen verwendet werden, die mithilfe anderer Mechanismen arbeiten, etwa mittels elektromechanischer Betätigung. By way of example, this embodiment compensates for a potential optical drift that occurs over time in the case of an adjusting lens (for example a liquid lens) that forms part of the overall lens assembly 120 is by defining an operating range for the vision system in which the influence of the optical strength of the adjusting lens on the optical strength of the overall lens assembly (including all fixed lenses contained therein) is reduced. In this way, the drift represents only a small component of the total internal power of the lens assembly. This exemplary arrangement is useful where the adjustable focal length range can be reduced. This system is therefore useful in various embodiments - for example, those in which the distance (do) of the object surface from the focal plane is relatively constant or in which this distance (do) changes only by a small relative distance. For example, this system can be used in vision system applications that read from long distances, with the required optical range being only a small fraction (approximately 2 diopters) of the specified range of commercially available liquid lenses (20 diopters). As described above, the adjustable lens assembly of the embodiments contemplated herein may include a variety of lens types that are capable of changing optical power. In particular, in some embodiments the change in the optical power (and thus the focal length / focus distance, the focal length = 1 / optical power) takes place by controlling the lens shape and / or the refractive index of the lens. Such adjustable lens assemblies include liquid lenses and a variety of lens types, such as those with fluids of the same density (from Varioptic) or those with a membrane (from Optotune) etc. can be used. Likewise, adjustable lenses can be used that work using other mechanisms, such as electromechanical actuation.

Driftverringernde LinsenanordnungDrift reducing lens assembly

Am Beispiel einer weiteren Veranschaulichung der Grundgedanken einer Ausführungsform zeigt 2 ein Strahlenverfolgungsdiagramm einer Basisoptikanordnung für ein beispielhaftes Sichtsystem 200 mit einem beispielhaften Objekt O1, einem Bildsensor 230 und einer verallgemeinert dargestellten Verstelllinse (etwa einer Flüssiglinse (LL1)). Das Objekt O1 ist in einer Entfernung d1 von der Verstelllinse LL1 positioniert. Dieses System weist keine zusätzlichen Linsen auf und die von dem Objekt O1 reflektierten Strahlen 240 gehen durch die Verstelllinse LL1 und werden, wie gezeigt, direkt auf den Bildsensor 130 fokussiert. Somit führt jede (etwa driftbedingte) geringfügige Veränderung des Brennpunkts der Verstelllinse LL1 zu einem potentiell signifikanten Unschärfezustand, der die Fähigkeit des Sichtsystems zur Lieferung eines korrekten Ergebnisses beeinträchtigen kann.The example of a further illustration of the basic ideas of an embodiment shows 2nd a ray tracing diagram of a basic optics arrangement for an exemplary vision system 200 with an exemplary object O1 , an image sensor 230 and a generalized adjustment lens (e.g. a liquid lens ( LL1 )). The object O1 is at a distance d1 from the adjustable lens LL1 positioned. This system has no additional lenses and those from the object O1 reflected rays 240 go through the adjustable lens LL1 and, as shown, directly on the image sensor 130 focused. Thus, every (for example drift-related) slight change in the focal point of the adjustment lens LL1 to a potentially significant blur condition that can affect the vision system's ability to provide a correct result.

Um diese Empfindlichkeit für Drift und andere Brennpunktabweichungen in z. B. einer Flüssiglinse zu berücksichtigen, wird nun auf 3 Bezug genommen, die eine verallgemeinert dargestellte Optikanordnung für ein Sichtsystem 300 gemäß einer Ausführungsform zeigt. Eine positive (nicht verstellbare) Festlinse PL befindet sich in einem vorbestimmten Abstand d vor der Verstelllinsenbaugruppe (z. B. Flüssiglinsenbaugruppe) LL2 entlang dem optischen Pfad zwischen dem System und dem abgebildeten Objekt O2.To this sensitivity for drift and other focus deviations in z. B. to consider a liquid lens is now on 3rd Reference, which is a generalized optical arrangement for a vision system 300 according to one embodiment. A positive (non-adjustable) fixed lens PL is located at a predetermined distance d in front of the adjustable lens assembly (e.g. liquid lens assembly) LL2 along the optical path between the system and the depicted object O2 .

Somit ist die optische Stärke A dieses Systems 300 (wobei A1 der optischen Stärke der Positivlinsenbaugruppe PL, A2 der optischen Stärke der Verstelllinsenbaugruppe LL2 und d dem Abstand zwischen der Positivlinse PL und der Verstelllinse LL2 entspricht) wie folgt: A = A 1 + A 2 d * A 1 * A 2

Figure DE102018132699B4_0001
Wenn der Abstand zwischen der Verstelllinse LL2 und der Positivlinse PL relativ groß ist (z. B. d = k/A1 (wobei k = 0,5 ... 0,9 ist und das Produkt der Stärke der Positivlinse A1 und des Abstands d darstellt; d. h. k = d*A1)), so kann die optische Gesamtstärke A des oben definierten Linsensystems mit den Stärken A1 und A2 und dem relativen Abstand d wie folgt wiedergegeben werden: A = A 1 + ( 1 k ) * A 2
Figure DE102018132699B4_0002
und ist der Drift, der als Differential der optischen Stärke (dA) der Linse pro Einheitszeit (dT) (dA/dT) des Systems dargestellt ist, wie folgt: dA / dT = dA 1 / dT + ( 1 k ) * dA 2 / dT
Figure DE102018132699B4_0003
was bedeutet, dass der Drift des Gesamtsystems dA/DT der Summe des Drifts der Positivlinse dA1/dT und (1 - k) mal dem Drift der Verstelllinse dA2/dT entspricht.Thus the optical strength is A of this system 300 (where A1 is the optical power of the positive lens assembly PL , A2 the optical strength of the lens assembly LL2 and d the distance between the positive lens PL and the adjustable lens LL2 corresponds) as follows: A = A 1 + A 2nd - d * A 1 * A 2nd
Figure DE102018132699B4_0001
If the distance between the adjustable lens LL2 and the positive lens PL is relatively large (e.g. d = k / A1 (where k = 0.5 ... 0.9 and is the product of the power of the positive lens A1 and the distance d; ie k = d * A1)), the total optical power A of the lens system defined above with the powers A1 and A2 and the relative distance d can be reproduced as follows: A = A 1 + ( 1 - k ) * A 2nd
Figure DE102018132699B4_0002
and the drift, represented as the differential of the optical power (dA) of the lens per unit time (dT) (dA / dT) of the system, is as follows: there / dT = there 1 / dT + ( 1 - k ) * there 2nd / dT
Figure DE102018132699B4_0003
which means that the drift of the overall system dA / DT corresponds to the sum of the drift of the positive lens dA1 / dT and (1 - k) times the drift of the adjustable lens dA2 / dT.

Bei einer Ausführungsform kann die positive Festlinse PL als Glaslinse mit inhärent geringem Drift (d. h. dA1/dT ≈ 0) gewählt werden, so dass sich im Vergleich zum ursprünglichen Aufbau aus 2 unter Verwendung der Positivlinse PL und der größeren Leistung der Positivlinse (d. h. größere k) eine effektive Verringerung des Gesamtdrifts dA/dT des Systems aus 3 um einen Faktor von 1 - k (= 0,1-fach ... 0,5-fach) ergibt, je größer die Driftverringerung in der Verstelllinse ist.In one embodiment, the positive fixed lens PL be chosen as a glass lens with inherently low drift (ie dA1 / dT ≈ 0), so that in comparison to the original design 2nd using the positive lens PL and the larger power of the positive lens (ie larger k) effectively reduce the overall drift dA / dT of the system 3rd by a factor of 1 - k (= 0.1 times ... 0.5 times), the greater the drift reduction in the adjustable lens.

Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die ausführlich einen Querschnitt einer integrierten Linseneinheit/-baugruppe 120 zur Verwendung in der beispielhaften Sichtsystemkamera 110 aus 1 zeigt. Diese Linsenbaugruppe 120 kann diverse elektrische Verbindungen und/oder Leitungen (hier schematisch gestrichelt als Kabel 410 und Verbinder 412 gezeigt) enthalten, welche sich von der Verstelllinsenbaugruppe (z. B. Flüssiglinsenbaugruppe) 420 zu einer Stelle auf dem Kameragehäuse 110 erstrecken, die mit geeigneten, dem Sichtprozessor 140 zugehörigen Steuerprozessoren/-komponenten in Verbindung steht. Es ist anzumerken, dass die beispielhafte Flüssiglinsenbaugruppe 420, bei welcher es sich um eine Bauart mit Membran, um eine Bauart mit Flüssigkeiten gleicher Dichte oder um eine äquivalente Bauart handeln kann, innerhalb eines Tubus 430 enthalten ist und die Leitung 410 so konstruiert ist, dass sie sich von einer Stelle auf dem Tubus 430 aus erstreckt. Diese Verbindung erlaubt es, der Flüssiglinsenbaugruppe Steuersignale zuführen (z. B. durch Strom- und/oder Spannungsmodulation), um die Veränderung und die Einstellung des Brennpunkts der Flüssiglinsenbaugruppe 420 in Reaktion auf Befehle des Prozessors zu ermöglichen. Der korrekte Fokus kann unter Heranziehung einer Vielzahl von Techniken ermittelt und/oder eingestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind - so etwa die Verwendung der gestochenen Schärfe von abgebildeten Kanten, nachdem diverse Fokuseinstellungen durchprobiert wurden, und/oder die Verwendung einer externen Einrichtung zur Bereichsfindung. Zwar wird bei der gezeigten Ausführungsform eine separate Kabelverbindung mit zugehörigem Verbinder auf dem Kameragehäuse verwendet, die Verbindungsanordnung kann jedoch auch im Inneren des Tubus 430 vorgesehen sein - z. B. in Form von zueinander ausgerichteten Kontaktflächen und/oder Kontaktringen (auf der Linse und dem Kameragehäuse), die zueinander in Verbindung stehen, wenn die Linsenbaugruppe 120 an dem Kameragehäuse befestigt ist.It is now going on 4th Reference is made in detail to a cross section of an integrated lens unit / assembly 120 for use in the exemplary vision system camera 110 out 1 shows. This lens assembly 120 can various electrical connections and / or lines (here schematically dashed as a cable 410 and connectors 412 shown) which are different from the adjustable lens assembly (e.g. liquid lens assembly) 420 to a location on the camera body 110 extend that with appropriate, the vision processor 140 associated control processors / components. It should be noted that the exemplary liquid lens assembly 420 , which can be a type with a membrane, a type with liquids of the same density or an equivalent type, within a tube 430 is included and the line 410 is constructed so that it extends from one place on the tube 430 extends from. This connection allows control signals to be supplied to the liquid lens assembly (e.g., by current and / or voltage modulation) to change and adjust the focus of the liquid lens assembly 420 in response to commands from the processor. The correct focus can be determined and / or set using a variety of techniques known to those skilled in the art - such as using the sharpness of imaged edges after various focus settings have been tried and / or using an external area finder . Although a separate cable connection with an associated connector is used on the camera housing in the embodiment shown, the connection arrangement can also be in the interior of the tube 430 be provided - e.g. B. in the form of mutually aligned contact surfaces and / or contact rings (on the lens and the camera housing), which are connected to each other when the lens assembly 120 is attached to the camera body.

Der Tubus 430 der Linsenbaugruppe ist bei dieser Ausführungsform mit dem Formfaktor einer herkömmlichen C-Mount-Linse mit einer entsprechenden Gewindebasis 440 bemessen und angeordnet. Das abgebildete Außengewinde der Tubusbasis (des Flansches 440) ist so ausgelegt, dass es zu einem entsprechenden Innengewinde (nicht gezeigt) an dem Kameragehäuse passt. Es handelt sich dabei um eine herkömmliche Gewindegröße (z. B. 1 Zoll X 32). Es ist anzumerken, dass das Kameragehäuse eine Vielzahl von Zubehörteilen und Funktionskomponenten enthalten kann, wie etwa einen Ringbeleuchter, der die Linse umgibt, und/oder Anschlüsse für eine externe Beleuchtungsbaugruppe. Solche Zubehörteile und/oder Komponenten können zur Erfüllung verschiedener Sichtsystemaufgaben an der Kamera angebracht werden. Der Tubus 430 kann aus einer Vielzahl von Materialien konstruiert sein, z. B. aus gegossener oder maschinell bearbeiteter Aluminiumlegierung. Die Gewindebasis erlaubt es, den Tubus und die darin enthaltene, zugehörige Gesamtlinsenbaugruppe abnehmbar am Kameragehäuse anzubringen und, je nach Bedarf des Herstellers oder Benutzers, durch andere Linsenarten zu ersetzen. Auch wenn bei dieser Ausführungsform der Formfaktor eines C-Mount-Basis verwendet wird, kann bei alternativen Ausführungsformen eine beliebige angemessene Linsenbasisform zum Einsatz kommen, welche die Unterbringung einer Flüssiglinse oder einer anderen gebrauchstauglichen Verstelllinse ermöglicht. So kann etwa auch eine F-Mount-Linsenbasis verwendet werden.The tube 430 the lens assembly is in this embodiment with the form factor of a conventional C-mount lens with a corresponding thread base 440 dimensioned and arranged. The illustrated external thread of the tube base (the flange 440 ) is designed so that it fits a corresponding internal thread (not shown) on the camera housing. It is a conventional thread size (e.g. 1 inch X 32). It should be noted that the camera housing can contain a variety of accessories and functional components, such as a ring illuminator that surrounds the lens and / or connections for an external lighting assembly. Such accessories and / or components can be attached to the camera to perform various vision system tasks. The tube 430 can be constructed from a variety of materials, e.g. B. made of cast or machined aluminum alloy. The threaded base allows the tube and the associated overall lens assembly contained therein to be detachably attached to the camera housing and, depending on the needs of the manufacturer or user, to be replaced by other types of lenses. Even if the form factor of a C-mount base is used in this embodiment, any suitable lens base shape can be used in alternative embodiments, which enables the accommodation of a liquid lens or another usable adjustment lens. For example, an F-mount lens base can also be used.

Die Abmessungen des Linsentubus 430 sind in 4 anhand eines Beispiels ohne einschränkenden Charakter gezeigt. Wie gezeigt, kann der Tubusaußendurchmesser ODL bei einer Ausführungsform ungefähr 28 bis 29 Millimeter betragen. Damit werden die allgemeinen Größenbeschränkungen/-parameter einer C-Mount-Linse berücksichtigt. Desgleichen beträgt die Länge OLL des Tubus 430 vom vorderen Ende 432 zur Gewindebasis 440 der Veranschaulichung halber ungefähr 32 bis 34 Millimeter. Der Abstand DS zwischen der Linsenbasis 440 und der Brennebene des Bildsensors 130 beträgt ungefähr 17,5 Millimeter. Es ist anzumerken, dass diese Abmessungen beispielhaft für ein breites Spektrum an dem Fachmann bekannten, möglichen Beziehungen sind.The dimensions of the lens barrel 430 are in 4th shown using an example without any restrictive character. As shown, the tube outer diameter ODL may be approximately 28 to 29 millimeters in one embodiment. This takes into account the general size restrictions / parameters of a C-mount lens. The length of the tube is also OLL 430 from the front end 432 to the thread base 440 approximately 32 to 34 millimeters for illustrative purposes. The distance DS between the lens base 440 and the focal plane of the image sensor 130 is approximately 17.5 millimeters. It should be noted that these dimensions are exemplary of a wide range of possible relationships known to those skilled in the art.

Es wird nun, im Weiteren bezugnehmend auf 4A, die Positionierung der internen optischen Komponenten der Linse im Einzelnen beschrieben. Eine Positivlinsenbaugruppe 450, die einen in Bezug auf den Durchmesser der Verstelllinse (420) relativ großen Durchmesser aufweist, ist benachbart zu dem vorderen Ende 432 des Tubus 430 gelegen. Diese Positivlinsenbaugruppe 450 (auch „Positivlinse“ genannt) befindet sich in einer am vorderen Ende des Tubus ausgebildeten Ausnehmung 454. Die Positivlinse 450 ist an ihrer Vorderseite durch einen 456 Gewindering befestigt. Es ist anzumerken, dass die Anordnung bei alternativen Ausführungsformen äußerst variabel ausgestaltet ist und bei alternativen Ausführungsformen eine Vielzahl von Befestigungs- und/oder Anbringmechanismen zum Einsatz kommen kann. Bei der Positivlinse 450 handelt es sich um eine achromatische Doppellinse, die eine effektive Brennweite (f) von 40 mm und eine hintere Brennweite von 33,26 Millimeter definiert. Die offene Blende beträgt 24 Millimeter. Der Durchmesser der Gesamtlinsenbaugruppe beträgt 25 Millimeter. Der Veranschaulichung halber besteht sie hier aus einer vorderen Konvexlinse 458 und einer hinteren Konkavlinse 459. Die Konvexlinse 458 definiert einen vorderen Radius RL1 von 27,97 Millimeter und einen hinteren Radius RL2 von 18,85 Millimeter (wobei positive und negative Radii jeweils Richtungsangaben in Bezug auf die Ausrichtung relativ zu dem abgebildeten Objekt darstellen, wobei positive Radii zum Objekt hin ausgerichtet sind und negative Radii zum Bildsensor hin ausgerichtet sind). Die Konkavlinse 459 definiert einen vorderen Radius (auch RL2) von 18,85 Millimeter (und komplementiert die Gegenoberfläche der Konvexlinse 458) und einen hinteren Radius RL3 von 152,94 Millimeter. Die Konvexlinse 458 hat eine Mittendicke TC1 (entlang der optischen Achse OA) von 9,5 Millimeter und die Konkavlinse hat eine Mittendicke TC2 von 2,5 Millimeter. Diese Abmessungen können bei alternativen Ausführungsformen sehr unterschiedlich sein. Die oben beschriebene Ausführungsform und die zugehörigen Abmessungen einer Positivlinsenbaugruppe 450 (z. B. mit Doppellinse) ist im Handel bei Edmund Optics Inc., Barrington, NJ, unter der Artikelnummer 32321 erhältlich. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Abstand ODLF zwischen Linsenvorderseite und Sensorebene gemäß einer Ausführungsform ungefähr 49 Millimeter. Es versteht sich, dass sich die Abmessungen der Positivlinse und/oder die Komponentenanordnung bei alternativen Ausführungsformen stark voneinander unterscheiden können.It will now refer to 4A , the positioning of the internal optical components of the lens is described in detail. A positive lens assembly 450 which is related to the diameter of the adjustment lens ( 420 ) has a relatively large diameter, is adjacent to the front end 432 of the tube 430 located. This positive lens assembly 450 (also called "positive lens") is located in a recess formed at the front end of the tube 454 . The positive lens 450 is on hers Front by one 456 Threaded ring attached. It should be noted that the arrangement is designed to be extremely variable in alternative embodiments and that a plurality of fastening and / or attachment mechanisms can be used in alternative embodiments. With the positive lens 450 It is an achromatic double lens that defines an effective focal length (f) of 40 mm and a rear focal length of 33.26 millimeters. The open aperture is 24 millimeters. The diameter of the entire lens assembly is 25 millimeters. For the sake of illustration, it consists of a front convex lens 458 and a rear concave lens 459 . The convex lens 458 defines a front radius RL1 of 27.97 millimeters and a rear radius RL2 of 18.85 millimeters (with positive and negative radii each indicating directions with respect to the orientation relative to the object depicted, positive radii being oriented toward the object and negative radii toward the image sensor). The concave lens 459 defines a front radius (also RL2 ) of 18.85 millimeters (and complements the counter surface of the convex lens 458 ) and a rear radius RL3 of 152.94 millimeters. The convex lens 458 has a center thickness TC1 (along the optical axis OA ) of 9.5 millimeters and the concave lens has a center thickness TC2 of 2.5 millimeters. These dimensions can be very different in alternative embodiments. The embodiment described above and the associated dimensions of a positive lens assembly 450 (e.g. with double lens) is commercially available from Edmund Optics Inc., Barrington, NJ, under item number 32321. In this embodiment, the distance is ODLF approximately 49 millimeters between the front of the lens and the sensor plane according to one embodiment. It is understood that the dimensions of the positive lens and / or the component arrangement can differ greatly from one another in alternative embodiments.

Die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. Flüssiglinsenbaugruppe) 420 (die über eine Vielzahl von Herstellern bezogen werden kann) ist benachbart zu dem hinteren Ende des Linsentubus 430 positioniert. Bei dieser Ausführungsform kann, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, die Verstelllinsenbaugruppe 420 eine Flüssiglinse vom Modell Arctic 416, erhältlich bei Varioptic, Frankreich, umfassen. Die beispielhafte Verstelllinsenbaugruppe hat einen Fokusbereich von ungefähr 20 Dioptrien (d. h. von 5 Zentimeter bis unendlich), einen Durchmesser von 7,75 Millimeter und eine Dicke (entlang der optischen Achse) von 1,6 Millimeter. Die gezeigte beispielhafte Flüssiglinsenbaugruppe 420 besteht aus der auf einer Controllerleiterplatte 472 montierten Linseneinheit 470 mit einer zentralen Blendenöffnung 474, die entlang der optischen Achse ausgerichtet ist und durch die fokussiertes Licht zum Sensor 130 gelangt.The adjustable lens assembly (e.g. liquid lens assembly) 420 (which can be obtained from a variety of manufacturers) is adjacent to the rear end of the lens barrel 430 positioned. In this embodiment, as an example, without limitation, the lens assembly 420 an Arctic liquid lens 416 , available from Varioptic, France. The exemplary lens assembly has a focus range of approximately 20 diopters (ie, from 5 centimeters to infinity), a diameter of 7.75 millimeters and a thickness (along the optical axis) of 1.6 millimeters. The exemplary liquid lens assembly shown 420 consists of the on a controller circuit board 472 mounted lens unit 470 with a central aperture 474 that is aligned along the optical axis and through the focused light to the sensor 130 reached.

Die Linsenbaugruppe 130 kann mittels eines integralen oder als eine Einheit ausgebildeten Abstandselements, einer Schulteranordnung und/oder einer Tragstruktur 460 im Inneren des Tubus 430 gelagert sein. Die Tragstruktur 460 gewährleistet, dass die Verstelllinsenbaugruppe 420 in einer angemessenen Ausrichtung in Bezug auf die optische Achse OA verbleibt. Der Abstand DLR von der Rückseite der Positivlinse bis zu der Vorderseite der Verstelllinseneinheit 470 beträgt bei dieser Ausführungsform 18,0 Millimeter. Es ist anzumerken, dass der Bildsensor 130 bei einer Ausführungsform einen herkömmlichen CMOS-Sensor mit einer Größe von 0,5 Zoll (6,9 Millimeter (horizontal) mal 5,5 Millimeter (vertikal) - SW in 5) definieren kann.The lens assembly 130 can by means of an integral or as a unitary spacer, a shoulder arrangement and / or a support structure 460 inside the tube 430 be stored. The supporting structure 460 ensures that the adjustable lens assembly 420 in an appropriate alignment with respect to the optical axis OA remains. The distance DLR from the back of the positive lens to the front of the adjustable lens unit 470 is 18.0 millimeters in this embodiment. It should be noted that the image sensor 130 in one embodiment, a conventional 0.5 inch (6.9 millimeter (horizontal) by 5.5 millimeter (vertical) - SW in CMOS sensor 5 ) can define.

Es wird nun auf die 5 bis 7 Bezug genommen, die das Sichtsystem und die Linsenbaugruppe im Betrieb mit einer Mehrzahl von Brennweiten innerhalb des Betriebsbereichs des Systems zeigen. Das Objekt O befindet sich somit in den Strahlenverfolgungsdiagrammen aus den 5, 6 und 7 jeweils in drei unterschiedlichen, beispielhaften Abständen DO1, DO2 und DO3. Beispielsweise beträgt der Abstand DO1 ungefähr 219 Millimeter, der Abstand DO2 ungefähr 430 Millimeter und der Abstand DO3 ungefähr 635 Millimeter. Innerhalb dieses Bereichs wird die optische Stärke der Verstelllinsenbaugruppe von +10,73 Dioptrien für F = 37,4 Millimeter (5); auf +0,32 Dioptrien für F = 39,8 Millimeter (6); und auf -3,81 Dioptrien für F = 42,3 Millimeter verändert. Dieser Brennweitenbereich von 219 bis 635 Millimetern ist mit einer Veränderung um 6,9 Dioptrien verbunden. Im Vergleich dazu erfordert ein Systemaufbau mit der abgebildeten Verstelllinsenbaugruppe bei einer herkömmlichen Anordnung, bei welcher die Verstelllinse in einem engen Abstand zu der vorderen Linse angebracht ist, in der Regel eine Veränderung um 3,3 Dioptrien. Somit verringert das beispielhafte System den potentiellen Drift relativ zu einer herkömmlichen Anordnung effektiv um mehr als einen Faktor von 2.It is now on the 5 to 7 Reference is made to show the vision system and lens assembly operating with a plurality of focal lengths within the operating range of the system. The object O is therefore in the ray tracing diagram from the 5 , 6 and 7 each in three different, exemplary intervals DO1 , DO2 and DO3 . For example, the distance is DO1 about 219 millimeters, the distance DO2 about 430 millimeters and the distance DO3 about 635 millimeters. Within this range, the optical power of the lens assembly is +10.73 diopters for F = 37.4 millimeters (5); to +0.32 diopters for F = 39.8 millimeters (6); and changed to -3.81 diopters for F = 42.3 millimeters. This focal length range from 219 to 635 millimeters is associated with a change of 6.9 diopters. In comparison, a system configuration with the illustrated lens assembly in a conventional arrangement in which the lens is closely spaced from the front lens usually requires a change of 3.3 diopters. Thus, the exemplary system effectively reduces the potential drift relative to a conventional arrangement by more than a factor of 2.

Allgemeiner gesagt befindet sich die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. Flüssiglinsenbaugruppe) benachbart zu einem Brennpunkt der Positivlinsenbaugruppe, ist aber dennoch von diesem entfernt, wobei es sich um den vorderen oder, typischer, um den rückseitigen/hinteren Brennpunkt der Positivlinsenbaugruppe handeln kann. Es versteht sich, dass die Positionierung benachbart zu dem Brennpunkt es ermöglicht, dass die Verstelllinse zur Gesamtstärke des Linsensystems beiträgt. Der Abstand zwischen der Verstelllinsenbaugruppe und dem Brennpunkt kann ungefähr zwischen dem 0,1-Fachen und dem 0,5-Fachen einer Brennweite F der Positivlinsenbaugruppe liegen. Der Veranschaulichung halber wird Bezug auf das Diagramm aus 8 genommen, wobei eine Positivlinsenbaugruppe PL entlang der optischen Achse OA positioniert ist, wobei sich eine Verstelllinse VL benachbart zu dem Brennpunkt FP der Positivlinse befindet. Zwischen der Positivlinse PL und dem Brennpunkt FP ist die Brennweite F abgebildet. Der Abstand (1 - k)*F ist als der Abstand zwischen der Verstelllinse VL und der Fokuslinse charakterisiert und der Brennpunkt FP ist mit k = 0,9 bis 0,5 (d. h. 0,9*F bis 0,5*F) charakterisiert. Der Abstand zwischen der Positivlinse PL und der Verstelllinse VL beträgt somit k*F (d. h. 0,1*F bis 0,5*F). Auf diese Weise sind die Positivlinsenbaugruppe PL und die Verstelllinsenbaugruppe VL Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe LA, die Licht auf den Bildsensor fokussiert, womit eine optische Gesamtstärke der Gesamtlinsenbaugruppe „vorwiegend“ durch die optische Stärke der Positivlinsenbaugruppe „definiert“ ist - anders ausgedrückt, die Vergrößerungsstärke/optische Stärke wird größtenteils von der Positivlinsenbaugruppe bereitgestellt, wodurch die Driftwirkung bei der Verstelllinsenbaugruppe minimiert wird.More generally, the adjustable lens assembly (e.g., liquid lens assembly) is adjacent to but is distant from a focal point of the positive lens assembly, which may be the front or, more typically, the rear / rear focal point of the positive lens assembly. It is understood that the positioning adjacent to the focal point enables the adjustment lens to contribute to the overall strength of the lens system. The distance between the adjustment lens assembly and the focal point can be approximately between 0.1 times and 0.5 times a focal length F of the positive lens assembly. For the sake of illustration, reference is made to the diagram 8th taken with a positive lens assembly PL along the optical axis OA is positioned, with an adjustable lens VL adjacent to the focal point FP the positive lens. Between the positive lens PL and the focus FP the focal length F is shown. The distance (1 - k) * F is the distance between the adjustment lens VL and the focus lens characterizes and the focal point FP is characterized with k = 0.9 to 0.5 (ie 0.9 * F to 0.5 * F). The distance between the positive lens PL and the adjustable lens VL is thus k * F (ie 0.1 * F to 0.5 * F). In this way, the positive lens assembly PL and the adjustable lens assembly VL Part of an overall lens assembly LA which focuses light on the image sensor, with which an overall optical power of the overall lens assembly is “predominantly” defined by the optical power of the positive lens assembly - in other words, the magnification / optical power is largely provided by the positive lens assembly, thereby minimizing the drifting effect of the adjustment lens assembly becomes.

Es wird nun auf die 9 und 10 Bezug genommen, in denen zwei Ausführungsformen von driftverringernden Linsenanordnungen gemäß entsprechenden Ausführungsformen gezeigt sind. Die weiter unten angeführten Tabellen stellen ebenfalls jeweils entsprechende, beispielhafte Parameter für jedes Linsenelement bereit. 9 ist eine Linsenanordnung 900 in Verbindung mit einem Bildsensor 910 von (z. B.) herkömmlicher Bauart. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Verstelllinse eine Flüssiglinsenbaugruppe 920. Die abgebildeten Strahlen 930 werden von einem (nicht gezeigten) Objekt, das in einem Abstand von (z. B.) 200 Millimeter von der ersten Linse 940 platziert sein kann, in die Linsenanordnung 900 hinein reflektiert. Als Beispiel ohne einschränkenden Charakter umfasst diese Linse 940 eine vordere Konkavfläche 942 und eine hintere Konvexfläche 944. Diese Linse kann ein Polymer, wie etwa Polycarbonat (oder ein anderes optikgeeignetes Material) umfassen. Eine mittige Linsenbaugruppe umfasst eine vordere Verbundlinse 950 mit einer Konvexlinse 952, die eine vordere Fläche 954 und eine hintere Fläche 956 aufweist. Diese passt mit einer Konkavlinse 958 mit einer Konvexfläche von ähnlichem Radius und einer hinteren Konvexfläche 960 zusammen. Es ist anzumerken, dass das/die Linsenelement(e) (950) auch aus Polycarbonat (oder einem anderen optischen Material) gebaut sein können. Ein scheibenförmiges optisches Element 970 (z. B. ein IR-Filter) mit unendlichen Radii auf jeder Seite (z. B. auf parallelen Ebenen) befindet sich hinter der Verbundlinsenbaugruppe 950. Die Strahlen 930 laufen von der Scheibe 970 an der Verstelllinsenbaugruppe (Flüssiglinsenbaugruppe) 920 aus zusammen. Diese beispielhafte Baugruppe kann im Wesentlichen auf der Arctic 416 von Varioptic aus Frankreich oder auf einer anderen geeigneten Linse (z. B. einer Flüssiglinse) beruhen. Sie umfasst eine vordere Abdeckscheibe 980, das mit der Linsensteuerungsschaltung 990 verbundene Linsenelement 982, die Aperturblende 984 (mit einem zugehörigen Radius von 341,763 Millimeter) und eine hintere Abdeckscheibe 986. Die Linsensteuerungsschaltung kann in funktionaler Verbindung mit dem oben beschriebenen Sichtsystem stehen. Dieses Element ist dafür angepasst, den Fokus auf dem Bildsensor 910 zu halten und einem auf einer Vielzahl von weiter oben beschriebenen Bedingungen basierenden Drift entgegenzuwirken. Die Beabstandung zwischen der Flüssiglinsenbaugruppe 920 und dem Bildwandler kann ungefähr 13 - 14 Millimeter betragen und die Beabstandung zwischen der Scheibe 970 und der Flüssiglinsenbaugruppe 920 kann ungefähr 3 - 4 Millimeter betragen. Es ist anzumerken, dass die Form der beispielhaften Linsen sowie die Beabstandung zwischen diesen dem einschlägigen Fachwissen entsprechend modifiziert sein können. Desgleichen kann die Verstelllinsenbaugruppe vielerei unterschiedliche Linsenarten umfassen, die nach jeweils verschiedenen physikalischen Prinzipien betrieben werden. So können beispielsweise als Ersatz eine bei dem schweizerischen Unternehmen Optotune erhältliche Flüssiglinse mit Membran ebenso wie mechanische Linsenarten zum Einsatz kommen.It is now on the 9 and 10th Reference is shown in which two embodiments of drift reducing lens assemblies are shown according to corresponding embodiments. The tables below also provide corresponding, exemplary parameters for each lens element. 9 is a lens arrangement 900 in connection with an image sensor 910 of (e.g.) conventional design. In this embodiment, the adjustment lens comprises a liquid lens assembly 920 . The rays shown 930 are from an object (not shown) that is at a distance of (e.g.) 200 millimeters from the first lens 940 can be placed in the lens assembly 900 reflected into it. As an example, without limitation, this lens includes 940 a front concave surface 942 and a rear convex surface 944 . This lens can comprise a polymer, such as polycarbonate (or another optically suitable material). A central lens assembly includes a composite front lens 950 with a convex lens 952 that have a front surface 954 and a back surface 956 having. This fits with a concave lens 958 with a convex surface of a similar radius and a rear convex surface 960 together. It should be noted that the lens element (s) ( 950 ) can also be made of polycarbonate (or another optical material). A disc-shaped optical element 970 (e.g. an IR filter) with infinite radii on each side (e.g. on parallel planes) is behind the compound lens assembly 950 . The Rays 930 run off the disk 970 on the adjustable lens assembly (liquid lens assembly) 920 out together. This exemplary assembly can essentially be found on the Arctic 416 from Varioptic of France or on another suitable lens (e.g. a liquid lens). It includes a front cover 980 that with the lens control circuit 990 connected lens element 982 who have favourited aperture stop 984 (with an associated radius of 341.763 millimeters) and a rear cover plate 986 . The lens control circuit can be operatively connected to the vision system described above. This element is adapted to focus on the image sensor 910 to maintain and counteract a drift based on a variety of conditions described above. The spacing between the liquid lens assembly 920 and the imager can be approximately 13-14 millimeters and the spacing between the disk 970 and the liquid lens assembly 920 can be about 3-4 millimeters. It should be noted that the shape of the exemplary lenses and the spacing between them can be modified in accordance with the relevant specialist knowledge. Likewise, the adjustable lens assembly can comprise many different types of lenses, which are operated according to different physical principles. For example, a liquid lens with membrane available from the Swiss company Optotune as well as mechanical lens types can be used as a replacement.

In 10, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine andere Ausführungsform einer Linsenanordnung 1000 abgebildet, die über einen gegebenen Betriebsbereich hinweg einen geringen Drift bereitstellen kann. Diese Anordnung umfasst einen Bildsensor 1010 von herkömmlicher Bauart und eine Verstelllinsenbaugruppe (Flüssiglinsenbaugruppe) 1020. Die Strahlen 1030 werden von einem (nicht gezeigten) Gegenstand in einem Bereich von (z. B.) 80 - 100 Millimeter zu einer vorderen Konvexlinse 1040 hin reflektiert. Als Beispiel ohne einschränkenden Charakter umfasst die vordere Linse 1040 eine vordere Konvexfläche 1042 und eine hintere Konkavfläche 1044. Die nächste Linse 1046 definiert eine vordere Konvexfläche 1048 und eine hintere Konkavfläche 1050. Die nächste Linse 1060 ist an beiden Flächen 1062 und 1064 konkav ausgebildet, und zwar mit einer vordere Fläche 1062 und einer hinteren Fläche 1064. Die Strahlen 1030 treten aus dieser Linse 1060 aus und werden in die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. die Flüssiglinsenbaugruppe) 1020 eingeleitet, die sich in dieser Ausführungsform in der Mitte der Optikanordnung befindet, wobei zusätzliche Linsen 1080 und 1088 zwischen dieser und dem Bildsensor 1010 positioniert sind. Bei diesem Beispiel ähnelt die Flüssiglinsenbaugruppe 1020 dem Modell und der Konstruktion nach der weiter oben beschriebenen Baugruppe 920 (wobei eine Aperturblende einen Radius von 10,101 Millimeter aufweist) und wird sie durch einen Linsencontroller 1090 gesteuert, welcher ähnlich betreibbar ist wie der ebenfalls weiter oben beschriebene Controller 990. Alternative Ausführungsformen der Verstelllinsenbaugruppe können gegebenenfalls zum Einsatz kommen, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf die Anordnung 900 beschrieben worden ist. Von der Flüssiglinsenbaugruppe (z. B. der Flüssiglinsenbaugruppe) 1020 werden die Strahlen 1030 in eine Konvexlinse 1080 eingeleitet, die ungefähr 1,2 Millimeter von der Flüssiglinsenbaugruppe beabstandet ist. Die Konvexlinse 1080 umfasst eine vordere Konvexfläche 1082 und eine hintere Konvexfläche 1084. Ein scheibenförmiger Filter (z. B. ein IR-Filter) 1088 kann sich hinter der Konvexlinse 1080 befinden. Dieser ist bei der gegenwärtigen Ausführungsform in einem Abstand von ungefähr 10 - 12 Millimeter vor dem Bildsensor angeordnet. Die Linsen sind, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, bei dieser Ausführungsform aus einem optischen Glas gefertigt, wobei eine oder mehrere der Linsen (oder der sonstigen optischen Elemente) aus einem anderen, annehmbaren Material, wie beispielsweise Polycarbonat oder einem anderen gebrauchstauglichen, äquivalenten Material gefertigt sein kann.In 10th Now referenced is another embodiment of a lens assembly 1000 mapped that can provide low drift across a given operating range. This arrangement includes an image sensor 1010 of conventional design and an adjustable lens assembly (liquid lens assembly) 1020 . The Rays 1030 become from a (not shown) object in a range of (e.g.) 80-100 millimeters to a front convex lens 1040 reflected. As an example, without limitation, the front lens includes 1040 a front convex surface 1042 and a rear concave surface 1044 . The next lens 1046 defines a front convex surface 1048 and a rear concave surface 1050 . The next lens 1060 is on both surfaces 1062 and 1064 concave, with a front surface 1062 and a back surface 1064 . The Rays 1030 emerge from this lens 1060 and are introduced into the adjustable lens assembly (e.g., the liquid lens assembly) 1020, which in this embodiment is located in the center of the optics assembly, with additional lenses 1080 and 1088 between this and the image sensor 1010 are positioned. In this example, the liquid lens assembly is similar 1020 the model and construction according to the assembly described above 920 (with an aperture stop having a radius of 10.101 millimeters) and it is controlled by a lens controller 1090 controlled, which can be operated similarly to the controller also described above 990 . Alternative embodiments of the adjustable lens assembly can optionally be used, as described above with reference to the arrangement 900 has been described. From the liquid lens assembly (e.g., the liquid lens assembly) 1020, the rays 1030 into a convex lens 1080 initiated, which is spaced approximately 1.2 millimeters from the liquid lens assembly. The convex lens 1080 includes a front convex surface 1082 and a rear convex surface 1084 . A disc-shaped filter (e.g. an IR filter) 1088 can be located behind the convex lens 1080 are located. In the current embodiment, this is arranged at a distance of approximately 10-12 millimeters in front of the image sensor. As an example, without limitation, the lenses are made from an optical glass in this embodiment, with one or more of the lenses (or other optical elements) being made from another acceptable material, such as polycarbonate or another suitable equivalent material can be.

Die oben beschriebenen Linsenanordnungen 900 und 1000 können so angepasst sein, dass sie in eine Linsenpackung eingeschlossen sind, mit (z. B.) einer herkömmlichen Kamera-Basishalterung, wie etwa einer weiter oben beschriebenen „C-Mount“-Halterung. Geeignete elektrische Steckverbinder können zwischen dem Linsenkörper und der Kamerabasis vorgesehen sein, um eine Steuerung der Verstelllinsenbaugruppe zu ermöglichen. Die Elektronik der Steuerschaltung kann zur Gänze oder zum Teil in dem Linsenkörper untergebracht sein, oder geeigneterweise auch in dem Kameragehäuse.The lens arrangements described above 900 and 1000 can be adapted to be enclosed in a lens package with (e.g.) a conventional camera base mount, such as a "C-mount" mount described above. Suitable electrical connectors can be provided between the lens body and the camera base to allow control of the adjustment lens assembly. All or part of the electronics of the control circuit can be accommodated in the lens body, or suitably also in the camera housing.

Als Beispiel ohne einschränkenden Charakter können die Linsen der diversen Ausführungsformen hierin die in einer jeden der weiter unten dargelegten Tabellen spezifizierten Parameter definieren. Die Parameter der Linsenbaugruppe 900 (9) sind nachfolgend in der ersten Tabelle bereitgestellt, wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 13 angegeben sind: Oberfläche Struktur Bezugs-# Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) 200,414 1 Linse 940 942 -5,758 3,543 Polycarbonat 3,28 2 944 -6,977 4,121 4,00 3 Linse 950 954 11,027 3,012 480R + PC 4,00 4 956 -5,976 0,792 4,00 5 960 -48,925 0,100 4,00 6 Filter 970 unendlich (flach) 1,300 B270 4,00 7 unendlich (flach) 3,000 4,00 8 Flüssiglinse 920 unendlich (flach) 0,550 mehrfach 2,00 9 unendlich (flach) 2,00 10 variabel 1,15 11 unendlich (flach) 0,300 2,00 12 unendlich (flach) 13,884 2,00 13 Bild 910 As an example, without limitation, the lenses of the various embodiments herein can define the parameters specified in each of the tables set forth below. The parameters of the lens assembly 900 ( 9 ) are provided below in the first table, where (if available) the associated front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are given in the order of 0 - 13: surface structure Reference # Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) 200.414 1 Lens 940 942 -5.758 3,543 Polycarbonate 3.28 2nd 944 -6.977 4,121 4.00 3rd Lens 950 954 11,027 3,012 480R + PC 4.00 4th 956 -5,976 0.792 4.00 5 960 -48.925 0.100 4.00 6 Filter 970 infinite (flat) 1,300 B270 4.00 7 infinite (flat) 3,000 4.00 8th Liquid lens 920 infinite (flat) 0.550 multiple 2.00 9 infinite (flat) 2.00 10th variable 1.15 11 infinite (flat) 0.300 2.00 12 infinite (flat) 13,884 2.00 13 Photo 910

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1000 (10), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 14 angegeben sind: Oberfläche Struktur Bezugs-# Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) 82,081 1 Linse 1040 1042 13,078 1,461 N-LASF9 4,00 2 1044 49,620 0,256 4,00 3 Linse 1046 1048 19,922 1,770 N-SF6 4,00 4 1050 18,444 1,066 4,00 5 Linse 1060 1062 -25,000 1,495 N-SF6 4,00 6 1064 25,000 2,000 4,00 7 Flüssiglinse 1020 unendlich (flach) 0,550 mehrfach 2,00 8 unendlich (flach) 2,00 9 variabel 1,15 10 unendlich (flach) 0,300 2,00 11 unendlich (flach) 1,200 2,00 12 Linse 1080 1082 23,854 1,400 N-LASF9 3,00 13 1084 -18,000 1,433 3,00 14 Filter 1088 unendlich (flach) 1,300 B270 3,00 15 unendlich (flach) 11,100 3,00 16 Bild 1010 The table below applies to the lens assembly 1000 ( 10th ), whereby (if available) the associated front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 14: surface structure Reference # Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) 82,081 1 Lens 1040 1042 13,078 1,461 N-LASF9 4.00 2nd 1044 49.620 0.256 4.00 3rd Lens 1046 1048 19.922 1,770 N-SF6 4.00 4th 1050 18,444 1,066 4.00 5 Lens 1060 1062 -25,000 1,495 N-SF6 4.00 6 1064 25,000 2,000 4.00 7 Liquid lens 1020 infinite (flat) 0.550 multiple 2.00 8th infinite (flat) 2.00 9 variable 1.15 10th infinite (flat) 0.300 2.00 11 infinite (flat) 1,200 2.00 12 Lens 1080 1082 23.854 1,400 N-LASF9 3.00 13 1084 -18,000 1,433 3.00 14 Filter 1088 infinite (flat) 1,300 B270 3.00 15 infinite (flat) 11,100 3.00 16 image 1010

Es wird darüber hinaus erwogen, dass die driftkompensierende Linsenanordnung der vorliegenden Ausführungsformen in Kombination mit anderen driftverringernden Verfahren, wie etwa der Temperaturstabilisierung der Verstelllinsensysteme oder der optischen Rückkopplungssysteme, verwendet werden kann. Als Beispiel ohne einschränkenden Charakter sind solche Anordnungen in der gemeinsam zugewiesenen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 8,576,390, mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING AND CONTROLLING FOCAL DISTANCE IN A VISION SYSTEM CAMERA“ (System und Verfahren zur Brennweitenbestimmung und -steuerung bei einer Sichtsystemkamera), von Nunnink, gezeigt und beschrieben und seien diese hier durch Bezugnahme als zweckmäßige Hintergrundinformationen integriert. Des Weiteren wird Bezug genommen auf die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/139,867, mit dem Titel „CONSTANT MAGNIFICATION LENS FOR VISION SYSTEM CAMERA“ (Konstante Vergrößerungslinse für eine Sichtsystemkamera), von Nunnink; und auf die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/800,055, mit dem Titel LENS ASSEMBLY WITH INTEGRATED FEEDBACK LOOP FOR FOCUS ADJUSTMENT (Linsenbaugruppe mit integrierter Rückkopplungsschleife zur Fokusanpassung), von Nunnink et al. Die vorliegende Anmeldung stellt veranschaulichungshalber eine abnehmbar anbringbare Linsenbaugruppe für eine Sichtsystemkamera bereit, welche eine integrierte Autofokus-Flüssiglinseneinheit umfasst, bei der die Linseneinheit unter Verwendung einer in den Linsenbaugruppenkörper integrierten Rückkopplungssteuerschaltung Fokusveränderungen ausgleicht. Die Rückkopplungssteuerschaltung empfängt Bewegungsinformationen in Bezug auf das Stellglied, etwa eine Linsenspule (welche die elektrisch steuerbare Membran in unterschiedlichem Ausmaß spannt) von einem Positionssensor (z. B. einem Hall-Sensor) und verwendet diese Informationen intern dazu, Bewegungsänderungen, die von der Einstellposition der Linse an einer Ziel-Linsenbrennweiteneinstellung abweichen, zu korrigieren. Bei dem Positionssensor kann es sich um eine Einzeleinheit oder um eine Kombination aus verschiedenen, in Bezug auf das Stellglied bzw. die Spule unterschiedlich angeordneten, diskreten Sensoren handeln, mit dem bzw. mit denen Bewegungen an verschiedenen Stellen im Bereich um die Linseneinheit herum gemessen werden. Der Veranschaulichung halber kann die Rückkopplungsschaltung mit einem oder mehreren Temperatursensoren verbunden sein, welche die Linseneinstellposition für einen bestimmten Temperaturwert anpassen. Außerdem kann die Rückkopplungsschaltung mit einem Beschleunigungsmesser kommunizieren, der die Wirkungsrichtung der Schwerkraft erfasst und dadurch einen potentiellen Durchhang (oder eine sonstige ausrichtungsbedingte Verformung) der Linsenmembran, die auf der räumlichen Ausrichtung der Linse basiert, korrigiert.It is also contemplated that the drift compensating lens assembly of the present embodiments may be used in combination with other drift reducing methods, such as temperature stabilization of the lens system or the optical feedback systems. Such arrangements in the commonly assigned US patent application with the serial number 8,576,390, entitled "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING AND CONTROLLING FOCAL DISTANCE IN A VISION SYSTEM CAMERA" (system and method for determining and controlling the focal length of a system) are an example without restrictive character Vision system camera), shown and described by Nunnink and these are incorporated here by reference as useful background information. Furthermore, reference is made to the US patent application with the serial number 14 / 139,867, with the title “CONSTANT MAGNIFICATION LENS FOR VISION SYSTEM CAMERA” (constant magnifying lens for a vision system camera), by Nunnink; and U.S. Patent Application Serial No. 13 / 800,055, entitled LENS ASSEMBLY WITH INTEGRATED FEEDBACK LOOP FOR FOCUS ADJUSTMENT, by Nunnink et al. For purposes of illustration, the present application provides a detachably attachable lens assembly for a vision system camera that includes an integrated auto-focus liquid lens unit in which the lens unit compensates for focus changes using a feedback control circuit integrated into the lens assembly body. The feedback control circuit receives motion information related to the actuator, such as a lens coil (which tensions the electrically controllable membrane to different degrees) from a position sensor (e.g., a Hall sensor) and uses this information internally to detect motion changes from the set position correct the lens at a target lens focal length setting. The position sensor can be a single unit or a combination of different ones with respect to the actuator or the coil arranged, discrete sensors act with or with which movements are measured at different points in the area around the lens unit. For purposes of illustration, the feedback circuit may be connected to one or more temperature sensors that adjust the lens adjustment position for a particular temperature value. The feedback circuit may also communicate with an accelerometer that senses the direction of gravity and thereby corrects a potential sag (or other orientation-related deformation) of the lens membrane based on the spatial orientation of the lens.

Driftverringernde LinsenbaugruppeDrift reducing lens assembly

In den 11 - 18 sind auf unterschiedliche Weise Ausführungsformen einer driftverringernden Linse beschrieben, die ein bereichserweitertes Lesen von Objektmerkmalen (z. B. ID-Codes) zur Verwendung in verschiedenen Kamerabaugruppen und zugehörigen Anwendungen, einschließlich tragbaren und stationären Geräten, ermöglichen. Mit den vorliegenden Linsenanordnungen lassen sich Brennweitenbereiche von bis zu ungefähr 8 Meter abbilden. Im Allgemeinen stellen die beispielhaften Anordnungen eine fokusverstellbare Linse (z. B. eine Flüssiglinse) bereit, die hinter der restlichen Festlinsen-Optikpackung positioniert ist, so dass sich die Verstelllinse im Allgemeinen hinten an der Linsenbaugruppe zwischen der Festoptikpackung und dem Kamerabildsensor befindet. In 11, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Linsenanordnung 1100 gezeigt. Diese Anordnung ist auf eine 12-Millimeter-Linse (f = 12) anwendbar. Wie gezeigt, wird eine Relativ-Maßstabsskala 1110 der Gesamtlinsenanordnung (in Millimeter) bereitgestellt. Der Linsen-Festoptikbereich (in dem gestrichelten Kasten 1120 gezeigt) besteht aus einem vorderen Plattenelement 1130, gefolgt von einer Bikonvexlinse 1132. Hinter der Bikonvexlinse 1132 ist ein Satz bestehend aus drei im Durchmesser kleiner dimensionierten Linsen 1134 (positiv), 1136 (bikonkav) und 1138 (positiv, mit entgegengesetzter Ausrichtung) bereitgestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Festoptikpackung 1120 in einem separaten Linsengehäuse bereitgestellt, während eine Verstellfokuslinsenbaugruppe 1140 im Rahmen des Sichtsystemgehäuses montiert ist (z. B. in einem tragbaren ID-Lesegerät, wie es in der gemeinsam zugewiesenen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/550,709, mit dem Titel IMAGE MODULE INCLUDING MOUNTING AND DECODER FOR MOBILE DEVICES (Bildmodul, einschließlich Halterung und Decoder, für Mobilgeräte), eingereicht am 21. 11. 2014, beschrieben ist). Als Beispiel ohne einschränkenden Charakter kann die Verstelllinsenbaugruppe 1140 den weiter oben beschriebenen Flüssiglinsenmechanismus, erhältlich bei dem schweizerischen Unternehmen Optotune, umfassen. Alternativ dazu kann die Verstelllinsenbaugruppe jede gebrauchstaugliche, manuell oder elektronisch verstellbare Linsenanordnung umfassen, einschließlich der weiter oben beschriebenen, die bei dem französischen Unternehmen Varioptic erhältlich sind. Die Verstelllinsenbaugruppe 1140 kann (über ein Kabel, über Leiterbahnen gedruckter Schaltungen usw.) mit dem Sichtsystemprozessor oder mit einem anderen Controller, der eine Brennweitenanpassung der Linse erlaubt, verbunden sein. Dieser Controller kann mit dem weiter oben beschriebenen Rückkopplungssystem integriert sein. Die Verstelllinsenbaugruppe 1140 ist, soweit angemessen, optional mit einem oder mehreren Filtern und/oder Staubabdeckungen ausgerüstet. Eine Aperturblende 1142 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls vorgesehen. Die Verstelllinsenbaugruppe 1140 fokussiert Licht (die Strahlen 1150) auf den Bildsensor 1152 im Hinblick auf eine Übertragung zu dem Sichtsystemprozessor. Die Gesamtlänge 1160 der Anordnung 1100 zwischen der vorderen Fläche der Platte 1130 und dem Bildsensor 1152 beträgt ungefähr 15,2 Millimeter. Der Abstand 1162 zwischen der Rückfläche der hinteren Linse 1138 und der Bildebene (dem Bildsensor 1152) beträgt ungefähr 10,26 Millimeter. Als Beispiel definieren die ungefähren Parameter der Anordnung 1100 eine Blendenöffnung F/# mit 7; einen Bildradius mit 3 Millimeter (d. h. 1/3 Zoll bei einem 1,2-Megapixel-Sensor, bis zu einem 5,0-Megapixel-Sensor); einen RMS-Spotradius mit 1,7 µm bei 3 mm Bildhöhe; und eine gemessene Verzerrung von weniger als 3% - 4%.In the 11 - 18th Embodiments of a drift-reducing lens are described in different ways that enable object features (e.g., ID codes) to be read over a wider area for use in various camera assemblies and associated applications, including portable and stationary devices. With the present lens arrangements, focal length ranges of up to approximately 8 meters can be imaged. In general, the exemplary arrangements provide a focus-adjustable lens (e.g., a liquid lens) that is positioned behind the rest of the fixed lens optics package, so that the focusing lens is generally on the back of the lens assembly between the fixed optics package and the camera image sensor. In 11 which is now referred to is a lens assembly 1100 shown. This arrangement is applicable to a 12 millimeter lens (f = 12). As shown, a relative scale scale 1110 the total lens arrangement (in millimeters). The lens fixed optics area (in the dashed box 1120 shown) consists of a front plate element 1130 followed by a biconvex lens 1132 . Behind the biconvex lens 1132 is a set consisting of three lenses with smaller diameters 1134 (positive), 1136 (biconcave) and 1138 (positive, with opposite orientation). In this embodiment, the fixed optical package 1120 provided in a separate lens housing, while a focus lens assembly 1140 mounted in the scope of the vision system housing (e.g. in a portable ID reader, as described in the commonly assigned US patent application with the serial number 14 / 550,709, entitled IMAGE MODULE INCLUDING MOUNTING AND DECODER FOR MOBILE DEVICES (image module, including Bracket and decoder, for mobile devices), filed on November 21, 2014). The adjustable lens assembly can be used as an example without restrictive character 1140 the liquid lens mechanism described above, available from the Swiss company Optotune. Alternatively, the adjustable lens assembly may include any usable, manually or electronically adjustable lens assembly, including those described above, available from the French company Varioptic. The adjustable lens assembly 1140 can be connected (via a cable, printed circuit boards, etc.) to the vision system processor or to another controller that allows focal length adjustment of the lens. This controller can be integrated with the feedback system described above. The adjustable lens assembly 1140 is, if appropriate, optionally equipped with one or more filters and / or dust covers. An aperture stop 1142 is also provided in this embodiment. The adjustable lens assembly 1140 focuses light (the rays 1150 ) on the image sensor 1152 with a view to transmission to the vision system processor. The total length 1160 the arrangement 1100 between the front surface of the plate 1130 and the image sensor 1152 is approximately 15.2 millimeters. The distance 1162 between the back surface of the back lens 1138 and the image plane (the image sensor 1152 ) is approximately 10.26 millimeters. As an example, define the approximate parameters of the arrangement 1100 an aperture F / # with 7; an image radius of 3 millimeters (ie 1/3 inch for a 1.2 megapixel sensor up to a 5.0 megapixel sensor); an RMS spot radius of 1.7 µm at 3 mm image height; and a measured distortion of less than 3% - 4%.

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1100 (11), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 16 angegeben sind: Oberfläche Struktur Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) 500 1 Filter 1130 unendlich (flach) 0,650 B-270 2,50 2 unendlich (flach) 0,200 2,50 3 Linse 1132 11,175 1,300 N-SK16 2,50 4 -11,175 0,200 2,50 5 Linse 1134 3,765 0,850 N-SK16 1,50 6 5,228 0,336 1,00 7 Linse 1136 -5,227 0,800 N-SF2 1,50 8 5,227 0,150 1,20 9 Aperturblende 1142 0,150 mehrfach 0,63 10 Linse 1138 -8,538 0,800 N-BAF10 1,20 11 -3,331 1,100 1,50 12 Flüssiglinse 1100 variabel mehrfach 1,60 13 unendlich (flach) 1,60 14 Sensorfenster 1152 unendlich (flach) 0,400 D263T 15 unendlich (flach) 0,125 16 Bild 1160 The table below applies to the lens assembly 1100 ( 11 ), whereby (if available) the corresponding front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 16: surface structure Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) 500 1 Filter 1130 infinite (flat) 0.650 B-270 2.50 2nd infinite (flat) 0.200 2.50 3rd Lens 1132 11.175 1,300 N-SK16 2.50 4th -11.175 0.200 2.50 5 Lens 1134 3,765 0.850 N-SK16 1.50 6 5,228 0.336 1.00 7 Lens 1136 -5,227 0.800 N-SF2 1.50 8th 5,227 0.150 1.20 9 Aperture diaphragm 1142 0.150 multiple 0.63 10th Lens 1138 -8.538 0.800 N-BAF10 1.20 11 -3,331 1,100 1.50 12 Liquid lens 1100 variable multiple 1.60 13 infinite (flat) 1.60 14 Sensor window 1152 infinite (flat) 0.400 D263T 15 infinite (flat) 0.125 16 Fig. 1160

Es ist anzumerken, dass die weiter oben und im Folgenden vorgestellten Linsenparameter-Tabellen nur als Beispiele für ein breites Spektrum an möglichen Umsetzungen zu betrachten sind. Für den Fachmann versteht es sich, dass irgendwelche oder alle der vorliegenden Linsen und/oder optischen Komponenten verändert werden können, indem verschiedene Teile, Größen, Brennweiten, Dicken usw. gemäß der jeweiligen Zweckmäßigkeit für die mechanischen und optischen Anforderungen der Bilderfassungsanwendung zum Einsatz kommen können.It should be noted that the lens parameter tables presented above and below are only to be regarded as examples of a wide range of possible implementations. It will be understood by those skilled in the art that any or all of the present lenses and / or optical components can be modified by using different parts, sizes, focal lengths, thicknesses, etc., as appropriate for the mechanical and optical requirements of the imaging application .

Die 12 und 13 zeigen eine Linsenbaugruppe 1200, welche der Festoptikpackung 1120 entspricht. Die Linsenelemente sind in einem Tubusgehäuse 1210 enthalten, das aus Aluminium oder einem anderen gebrauchstauglichen Material gefertigt ist. Die Linsenelemente sind ähnlich nummeriert wie deren Entsprechungen bei der Baugruppe 1120 aus 11. Die Basis 1230 der Linsen 1200 kann in jedem beliebigen, gebrauchstauglichen Format vorliegen - es kann beispielsweise eine C-Mount-Gewindebasis (d. h. 1 Zoll X 32 Gewindegänge pro Zoll) für die Gesamtlänge des Tubus spezifiziert sein. Alternativ dazu kann ein M8x0,5-Gewinde für die Gesamtlänge des Tubus, bzw. in beiden Fällen für einen angemessenen Abschnitt davon, spezifiziert sein. Wie in dem Querschnitt aus 13 gezeigt, kann sich eine Aperturblende 1310 zwischen der Bikonkavlinse 1136 und der hintersten Positivlinse 1138 befinden. Die in dem Tubus 1210 enthaltenen Linsen 1130 - 1138 werden durch einen vorderen Haltering 1240 mit einem Außendurchmesser 1330 von 10 Millimeter festgehalten, welcher auf das vordere Ende des Tubus 1210 aufgeschraubt ist. Ein mit einem Gewinde versehener Abstandsring 1250 ist ebenfalls auf den Tubus aufgeschraubt und befindet sich an einer Stelle entlang von diesem, um die Brennweite der Linsenbaugruppe in Bezug auf die Bildebene einzustellen. Bei einer Ausführungsform kann der Ring 1250 nach erfolgter, korrekter Positionierung auf dem Linsentubus 1210 mittels einer Gewindesperrmasse, eines Klebmittels oder eines anderen Befestigungsmechanismus (z. B. einer Stellschraube, eines Stifts usw.) auf permanente/semipermanente Weise an dem Tubus befestigt werden. Beim Einschrauben der Linse in die Linsenhalterung der Vorrichtung kommt der Ring 1250 gegen die Halterung zum Anliegen und stellt so die gewünschte Beabstandung bereit. Bei einer Ausführungsform beträgt die Linsengesamtlänge 1340 ungefähr 6,9 Millimeter und beträgt der eingestellte Abstand 1350 zwischen der Rückfläche des Halterings 1250 und der Bildebene 1360 ungefähr 12,15 Millimeter.The 12 and 13 show a lens assembly 1200 which of the fixed optics pack 1120 corresponds. The lens elements are in a tube housing 1210 included, which is made of aluminum or other usable material. The lens elements are numbered similarly to their counterparts in the assembly 1120 out 11 . The base 1230 of the lenses 1200 can be in any usable format - for example, a C-mount thread base (ie 1 inch X 32 threads per inch) can be specified for the total length of the tube. Alternatively, an M8x0.5 thread can be specified for the total length of the tube, or in both cases for an appropriate section thereof. As in the cross section 13 shown, can be an aperture stop 1310 between the biconcave lens 1136 and the rearmost positive lens 1138 are located. The one in the tube 1210 contained lenses 1130-1138 through a front retaining ring 1240 with an outer diameter 1330 held by 10 millimeters, which on the front end of the tube 1210 is screwed on. A threaded spacer ring 1250 is also screwed onto the tube and is located at a point along it to adjust the focal length of the lens assembly with respect to the image plane. In one embodiment, the ring 1250 after correct positioning on the lens barrel 1210 are permanently / semi-permanently attached to the tube by means of a thread locking compound, an adhesive or another fastening mechanism (e.g. a set screw, a pin, etc.). When the lens is screwed into the lens holder of the device, the ring comes 1250 against the bracket and thus provides the desired spacing. In one embodiment, the total lens length is 1340 approximately 6.9 millimeters and the set distance is 1350 between the back surface of the retaining ring 1250 and the image plane 1360 about 12.15 millimeters.

Die 14 - 18 bilden auf unterschiedliche Weise Versionen einer driftverringernden Linsenbaugruppe ab, welche die Verstelllinse in deren Gesamtaufbau einschließen können und die (z. B.) bei stationären Sichtsystemen - beispielsweise bei ID-Lesegeräten, die bei Logistik- und Objektverfolgungsanwendungen verwendet werden - zum Einsatz kommen können. The 14 - 18th depict versions of a drift-reducing lens assembly in different ways, which can include the adjustment lens in its overall structure and which (e.g.) can be used in stationary vision systems - for example, in ID readers used in logistics and object tracking applications.

In 14, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine 16-Millimeter-Linsenanordnung 1400 gezeigt. Diese Anordnung kann mit einem Gehäuse 1410 ausgestaltet sein, welches die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. die Flüssiglinsenbaugruppe) 1430 in der Gesamtpackung einschließt. Die Linsenbaugruppe ist über ein Kabel 1432 oder auf andere Art und Weise mit einem Steckverbinder/Kontakten an der Kamera oder an einem sonstigen Sichtsystemgehäuse verbunden, welches derart mit dem Prozessor kommuniziert, dass die Brennweite der Linsenbaugruppe 1430 gesteuert werden kann. Es ist anzumerken, dass unterschiedlich gestaltete Schaltungstechnik in das Linsengehäuse eingebaut oder daran angebaut sein kann, um einige der Funktionen der Verstelllinsensteuerung oder die Gesamtheit derselben durchzuführen.In 14 To which reference is now made, a 16 millimeter lens array 1400 is shown. This arrangement can be with a housing 1410 be configured which the adjustable lens assembly (e.g. the liquid lens assembly) 1430 included in the overall package. The lens assembly is via a cable 1432 or otherwise connected to a connector / contact on the camera or other vision system housing which communicates with the processor such that the focal length of the lens assembly 1430 can be controlled. It should be noted that differently designed circuitry can be built into or attached to the lens housing to perform some or all of the functions of the lens control.

Die Linsenanordnung 1400 umfasst eine vordere Negativlinse 1440, gefolgt von einer im Durchmesser kleiner dimensionierten Negativlinse 1442, einer weiteren Bikonvexlinse 1444 und einer im Durchmesser kleiner dimensionierten Doppellinse 1445, bestehend aus einer Bikonvexlinse 1446 und einer Plankonkavlinse 1448. Eine zweite, im Durchmesser kleiner dimensionierte Doppellinse 1450, bestehend aus einer Positivlinse 1452 und einer Bikonvexlinse 1454, ist hinter der ersten Doppellinse 1445 vorgesehen und eine Positivlinse 1456 ist zwischen der Doppellinse 1450 und der Verstelllinsenbaugruppe (Flüssiglinsenbaugruppe) 1430 vorgesehen. Außerdem kann eine Aperturblende 1458 an der hinteren Fläche der letzten Positivlinse 1456 vorgesehen sein. Die in Millimeter angegebene Relativ-Maßstabsskala 1470 ist abgebildet und die hintere Brennweite 1480 zwischen der Rückseite der Verstelllinse 1430 und der Bildebene auf der Oberfläche des Bildsensors 1490 ist auf ungefähr 8,5 Millimeter eingestellt - unter Verwendung von (z. B.) zweckmäßigen Einstellringen, Basen, Halterungen usw., die für den Fachmann verständlich sein sollten. Wie in 14A knapp dargestellt, wird dadurch ein Bildkreis von ungefähr 8 Millimeter im Durchmesser erzeugt. Dieser liegt innerhalb des maximalen Bildkreises 1496 (von ungefähr 8,83 Millimeter) des abgebildeten, beispielhaften Sensors 1490, bei dem es sich um einen CMOS-Bildsensor des Modells IMX265 (des japanischen Unternehmens Sony) handelt. Das heißt, der Bildkreis 1496 umschreibt die Ecken des rechteckigen Umfangs 1495, der die nutzbare Anordnung von Bildpixeln für den Sensor 1490 darstellt. Andere Bildsensoren, wie etwa jener, der eine durch das Rechteck 1494 definierte Pixelanordnung aufweist, zeichnen sich durch eine unterschiedliche (in diesem Beispiel kleinere - z. B. 7,66 Millimeter) Bildkreisabmessung (1493) aus. Ein solcher kleiner dimensionierter Sensor ist bei dem britischen Unternehmen Teledyne e2v, Ltd. erhältlich.The lens arrangement 1400 includes a front negative lens 1440 , followed by a negative lens with a smaller diameter 1442 , another biconvex lens 1444 and a double lens with a smaller diameter 1445 consisting of a biconvex lens 1446 and a plano-concave lens 1448 . A second double lens with a smaller diameter 1450 consisting of a positive lens 1452 and a biconvex lens 1454 , is behind the first double lens 1445 provided and a positive lens 1456 is between the double lens 1450 and the adjustable lens assembly (liquid lens assembly) 1430 intended. In addition, an aperture diaphragm 1458 on the back surface of the last positive lens 1456 be provided. The relative scale, given in millimeters 1470 is shown and the rear focal length 1480 between the back of the adjustable lens 1430 and the image plane on the surface of the image sensor 1490 is set to approximately 8.5 millimeters using appropriate adjustment rings, bases, brackets, etc. that should be understood by those skilled in the art. As in 14A In short, an image circle of approximately 8 millimeters in diameter is created. This is within the maximum image circle 1496 (of approximately 8.83 millimeters) of the exemplary sensor shown 1490 , which is a CMOS image sensor of the model IMX265 (from the Japanese company Sony). That is, the image circle 1496 circumscribes the corners of the rectangular perimeter 1495 that the usable arrangement of image pixels for the sensor 1490 represents. Other image sensors, such as the one through the rectangle 1494 has a defined pixel arrangement, are characterized by a different (in this example smaller - e.g. 7.66 millimeter) image circle dimension ( 1493 ) out. Such a small-sized sensor is available from the British company Teledyne e2v, Ltd. available.

Andere beispielhafte optische Parameter der Linsenbaugruppe 1400 können umfassen eine Brennweite von ungefähr 16,2 bis 16,6 Millimeter, eine Blendenöffnungsgröße von F8, eine Gesamtlänge von ungefähr 27,9 Millimeter, einen Fokusbereich von 1,0 - 4,0 Meter und einen Betriebsbereich für die Verstelllinse von ungefähr 0,0 bis 2,5 Dioptrien. Innerhalb dieses Bereichs besteht ein theoretisch um das 2,5-fache geringerer Drift als bei einer herkömmlichen Bauart. Der RMS-Spotradius liegt bei unter 2,2 Mikron in der extremen Sichtfeldposition (FOV-Position).Other exemplary optical parameters of the lens assembly 1400 may include a focal length of approximately 16.2 to 16.6 millimeters, an aperture size of F8, a total length of approximately 27.9 millimeters, a focus range of 1.0 to 4.0 meters and an operating range for the focusing lens of approximately 0, 0 to 2.5 diopters. Within this range there is theoretically 2.5 times less drift than with a conventional design. The RMS spot radius is less than 2.2 microns in the extreme field of view position (FOV position).

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1400 (14), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 20 angegeben sind: Oberfläche Struktur Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) 1828,571 1 Linse 1440 25,720 1,143 N-BK7 3,886 2 6,657 1,000 3,000 3 Linse 1442 14,130 2,000 N-SK16 3,000 4 5,789 1,000 2,500 5 Linse 1444 20,400 0,914 N-SK16 2,500 6 -32,069 0,229 2,266 7 Doppellinse 1445 10,082 1,234 N-SK16 + N-SF2 2,237 8 -32,093 1,097 2,129 9 32,093 0,200 1,988 10 Doppellinse 1450 5,850 1,097 N-SF2 + N-BK7 2,000 11 5,000 1,500 2,000 12 -12,411 0,229 2,000 13 Linse 1456 6,259 1,000 N-SF2 2,000 14 3,130 0,229 0,920 15 Aperturblende 1458 1,000 mehrfach 0,898 16 Flüssiglinse 1430 variabel mehrfach 1,600 17 unendlich (flach) 9,740 1,600 18 Sensorfenster 1490 unendlich (flach) 0,400 D263T 19 unendlich (flach) 0,125 20 Bild 1494 The table below applies to the lens assembly 1400 ( 14 ), where (if available) the corresponding front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 20: surface structure Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) 1828,571 1 Lens 1440 25,720 1,143 N-BK7 3,886 2nd 6,657 1,000 3,000 3rd Lens 1442 14.130 2,000 N-SK16 3,000 4th 5,789 1,000 2,500 5 Lens 1444 20,400 0.914 N-SK16 2,500 6 -32.069 0.229 2,266 7 Double lens 1445 10,082 1,234 N-SK16 + N-SF2 2,237 8th -32.093 1,097 2,129 9 32.093 0.200 1,988 10th Double lens 1450 5,850 1,097 N-SF2 + N-BK7 2,000 11 5,000 1,500 2,000 12 -12.411 0.229 2,000 13 Lens 1456 6,259 1,000 N-SF2 2,000 14 3,130 0.229 0.920 15 Aperture diaphragm 1458 1,000 multiple 0.898 16 Liquid lens 1430 variable multiple 1,600 17th infinite (flat) 9.740 1,600 18th Sensor window 1490 infinite (flat) 0.400 D263T 19th infinite (flat) 0.125 20th Fig. 1494

In 15, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine 25-Millimeter-Linsenanordnung 1500 gezeigt. Diese Anordnung kann mit einem Gehäuse 1510 ausgestaltet sein, welches die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. die Flüssiglinsenbaugruppe) 1530 in der Gesamtpackung einschließt. Die Linsenbaugruppe ist, wie weiter oben beschrieben, über ein Kabel 1532 oder auf andere Art und Weise mit einem Steckverbinder/Kontakten verbunden. Die Linsenanordnung 1500 umfasst eine vordere Linse 1540 mit einer leicht konkaven Vorderfläche, gefolgt von einer im Durchmesser kleiner dimensionierten Plankonvexlinse 1542 und einer Doppellinse 1544, bestehend aus einer Bikonvexlinse 1546 und einer Bikonkavlinse 1548. Eine zweite, im Durchmesser kleiner dimensionierte Doppellinse 1550, bestehend aus einer ersten Positivlinse 1552 und einer zweiten Linse 1554, ist hinter der ersten Doppellinse 1544 vorgesehen und eine Negativlinse 1556 ist zwischen der Doppellinse 1550 und der Verstelllinsenbaugruppe (Flüssiglinsenbaugruppe) 1530 vorgesehen. Außerdem kann eine Aperturblende 1558 an der hinteren Fläche der letzten Positivlinse 1556 vorgesehen sein. Die in Millimeter angegebene Relativ-Maßstabsskala 1570 ist abgebildet und die hintere Brennweite 1580 zwischen der Rückseite der Verstelllinse 1530 und der Bildebene auf der Oberfläche des Bildsensors 1590 (z. B. ungefähr ein 8-Millimeter-Bildkreis) ist auf ungefähr 8,5 Millimeter eingestellt - unter Verwendung von (z. B.) zweckmäßigen Einstellringen, Basen, Halterungen usw., die für den Fachmann verständlich sein sollten. Andere Parameter der Linsenbaugruppe umfassen eine Brennweite von ungefähr 24,2 bis 25,2 Millimeter, eine Blendenöffnungsgröße von F8, eine Gesamtlänge von ungefähr 27,6 Millimeter, einen Fokusbereich von 1,0 - 4,0 Meter und einen Betriebsbereich für die Verstelllinse von ungefähr 0,0 bis 4,0 Dioptrien. Innerhalb dieses Bereichs besteht ein theoretisch um das vierfache geringerer Drift als bei einer herkömmlichen Bauart. Der RMS-Spotradius liegt bei unter 1,9 Mikron in der extremen Sichtfeldposition (FOV-Position).In 15 To which reference is now made, a 25 millimeter lens array 1500 is shown. This arrangement can be with a housing 1510 be configured which the adjustable lens assembly (e.g. the liquid lens assembly) 1530 included in the overall package. As described above, the lens assembly is via a cable 1532 or otherwise connected to a connector / contacts. The lens arrangement 1500 includes a front lens 1540 with a slightly concave front surface, followed by a plano-convex lens with a smaller diameter 1542 and a double lens 1544 consisting of a biconvex lens 1546 and a biconcave lens 1548 . A second double lens with a smaller diameter 1550 consisting of a first positive lens 1552 and a second lens 1554 , is behind the first double lens 1544 provided and a negative lens 1556 is between the double lens 1550 and the adjustable lens assembly (liquid lens assembly) 1530 intended. In addition, an aperture diaphragm 1558 on the back surface of the last positive lens 1556 be provided. The relative scale, given in millimeters 1570 is shown and the rear focal length 1580 between the back of the adjustable lens 1530 and the image plane on the surface of the image sensor 1590 (e.g., approximately an 8 millimeter image circle) is set to approximately 8.5 millimeters using appropriate adjustment rings, bases, brackets, etc. that should be understood by those skilled in the art. Other parameters of the lens assembly include a focal length of approximately 24.2 to 25.2 millimeters, an aperture size of F8, an overall length of approximately 27.6 millimeters, a focus range of 1.0 to 4.0 meters and an operating range for the lens of about 0.0 to 4.0 diopters. Within this range, there is theoretically four times less drift than with a conventional design. The RMS spot radius is less than 1.9 microns in the extreme field of view position (FOV position).

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1500 (11), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 16 angegeben sind: Oberfläche Struktur Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) variabel 1 Linse 1540 141,523 1,786 N-SK16 6,071 2 unendlich (flach) 0,300 6,071 3 Linse 1542 24,589 1,429 N-SK16 4,286 4 179,888 0,357 4,286 7 Doppellinse 1544 11,789 1,929 N-SK16 + N-SF2 4,286 8 -13,653 1,714 4,286 9 13,653 1,434 3,571 10 Doppellinse 1550 6,888 1,714 N-SF2 + N-BK7 2,500 11 8,747 1,071 2,500 12 14,691 0,357 1,786 13 Linse 1556 8,245 0,714 N-BK7 2,500 14 4,122 0,357 1,786 15 Aperturblende 1558 1,429 mehrfach 0,850 16 Flüssiglinse 1530 variabel mehrfach 1,600 17 unendlich (flach) 8,500 1,600 14 Sensorfenster 1590 unendlich (flach) 0,400 D263T 15 unendlich (flach) 0,125 16 Bild 1594 The table below applies to the lens assembly 1500 ( 11 ), where (if available) the corresponding front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 16: surface structure Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) variable 1 Lens 1540 141.523 1,786 N-SK16 6,071 2nd infinite (flat) 0.300 6,071 3rd Lens 1542 24,589 1,429 N-SK16 4,286 4th 179.888 0.357 4,286 7 Double lens 1544 11.789 1,929 N-SK16 + N-SF2 4,286 8th -13.653 1,714 4,286 9 13,653 1,434 3,571 10th Double lens 1550 6,888 1,714 N-SF2 + N-BK7 2,500 11 8,747 1,071 2,500 12 14.691 0.357 1,786 13 Lens 1556 8,245 0.714 N-BK7 2,500 14 4,122 0.357 1,786 15 Aperture diaphragm 1558 1,429 multiple 0.850 16 Liquid lens 1530 variable multiple 1,600 17th infinite (flat) 8,500 1,600 14 Sensor window 1590 infinite (flat) 0.400 D263T 15 infinite (flat) 0.125 16 Fig. 1594

In 16, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine 35-Millimeter-Linsenanordnung 1600 gezeigt. Die Linsenanordnung ist in dieser Ausführungsform für die Verwendung in großangelegten Kamerabaugruppen wie beispielsweise jenen, die bei hochvolumigen Logistigvorgängen (z. B. Erfüllungsdienstleistungen, Massenversandvorgängen usw.), bei denen Objekte unterschiedlicher Größe gehandhabt werden, zum Einsatz kommen. Diese Linsenanordnung 1600 kann mit einem Gehäuse 1610 (in 16 als gestrichelter Kasten gezeigt und weiter unten eingehender beschrieben) ausgestaltet sein, welches die Verstelllinsenbaugruppe (z. B. die Flüssiglinsenbaugruppe) 1630 in der Gesamtpackung einschließt. Die Linsenbaugruppe ist, wie weiter oben beschrieben, über ein Kabel 1632 oder auf andere Art und Weise mit einem Steckverbinder/Kontakten verbunden.In 16 To which reference is now made, a 35 millimeter lens array 1600 is shown. The lens assembly in this embodiment is for use in large-scale camera assemblies such as those used in high volume logistics operations (e.g. fulfillment services, bulk shipping operations, etc.) that handle objects of different sizes. This lens arrangement 1600 can with a housing 1610 (in 16 Shown as a dashed box and described in more detail below), which the adjustable lens assembly (e.g. the liquid lens assembly) 1630 included in the overall package. As described above, the lens assembly is via a cable 1632 or otherwise connected to a connector / contacts.

Die Linsenanordnung 1600 umfasst eine vordere, im Durchmesser groß dimensionierte Plankonvexlinse 1640, gefolgt von einer im Durchmesser kleiner dimensionierten Bikonvexlinse 1642, gestapelt mit einer Doppellinse 1644, bestehend aus einer Positivlinse 1646 und einer Bikonkavlinse 1648. Eine zweite, im Durchmesser kleiner dimensionierte Doppellinse 1650, bestehend aus einer ersten Positivlinse 1652 und einer zweiten Plankonvexlinse 1654, ist hinter der ersten Doppellinse 1644 vorgesehen und eine Negativlinse 1656 ist zwischen der Doppellinse 1650 und der Verstelllinsenbaugruppe (Flüssiglinsenbaugruppe) 1630 vorgesehen. Außerdem kann eine Aperturblende 1658 an der hinteren Fläche der letzten Negativlinse 1656 vorgesehen sein. Die in Millimeter angegebene Relativ-Maßstabsskala 1670 ist abgebildet und die hintere Brennweite 1680 zwischen der Rückseite der Verstelllinse 1630 und der Bildebene auf der Oberfläche des Bildsensors 1690 (z. B. ein 8-Millimeter-Bildkreis) ist auf ungefähr 8,5 Millimeter eingestellt. Andere Parameter der Linsenbaugruppe umfassen eine Brennweite von ungefähr 32,4 bis 34,8 Millimeter, eine Blendenöffnungsgröße von F8, eine Gesamtlänge von ungefähr 49,6 Millimeter, einen Fokusbereich von 1,0 - 4,0 Meter und einen Betriebsbereich für die Verstelllinse von ungefähr 0,0 bis 6,5 Dioptrien. Innerhalb dieses Bereichs besteht ein theoretisch um das 6,5-fache geringerer Drift als bei einer herkömmlichen Bauart. Der RMS-Spotradius liegt bei unter 3,4 Mikron in der extremen Sichtfeldposition (FOV-Position).The lens arrangement 1600 includes a front plano-convex lens with a large diameter 1640 , followed by a biconvex lens with a smaller diameter 1642 , stacked with a double lens 1644 consisting of a positive lens 1646 and a biconcave lens 1648 . A second double lens with a smaller diameter 1650 consisting of a first positive lens 1652 and a second plano-convex lens 1654 , is behind the first double lens 1644 provided and a negative lens 1656 is between the double lens 1650 and the adjustable lens assembly (liquid lens assembly) 1630 intended. In addition, an aperture diaphragm 1658 on the back surface of the last negative lens 1656 be provided. The relative scale, given in millimeters 1670 is shown and the rear focal length 1680 between the back of the adjustable lens 1630 and the image plane on the surface of the image sensor 1690 (e.g., an 8 millimeter image circle) is set to approximately 8.5 millimeters. Other parameters of the lens assembly include a focal length of approximately 32.4 to 34.8 millimeters, an aperture size of F8, an overall length of approximately 49.6 millimeters, a focus range of 1.0 to 4.0 meters and an operating range for the adjustable lens of approximately 0.0 to 6.5 diopters. Within this range, there is theoretically 6.5 times less drift than with a conventional design. The RMS spot radius is less than 3.4 microns in the extreme field of view (FOV) position.

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1600 (16), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 20 angegeben sind: Oberfläche Struktur Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) variabel 1 Linse 1640 55,586 2,500 N-SK16 8,500 2 unendlich (flach) 10,000 8,500 3 Linse 1642 20,856 3,000 N-SK16 6,000 4 -24,197 0,500 6,000 7 Doppellinse 1644 -20,861 2,700 N-SK16 + N-SF2 6,000 8 17,704 2,400 6,000 9 17,704 7,479 5,000 10 Doppellinse 1650 8,787 2,400 N-SF2 + N-BK7 3,500 11 9,034 1,500 3,500 12 -2195,069 0,500 2,500 13 Linse 1656 11,052 1,000 N-BK7 3,500 14 5,526 0,500 2,500 15 Aperturblende 1658 2,000 0,892 16 Flüssiglinse 1630 variabel mehrfach 1,600 17 unendlich (flach) 8,500 1,600 18 Sensorfenster 1690 unendlich (flach) 0,400 D263T 19 unendlich (flach) 0,125 20 Bild 1694 The table below applies to the lens assembly 1600 ( 16 ), where (if available) the corresponding front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 20: surface structure Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) variable 1 Lens 1640 55,586 2,500 N-SK16 8,500 2nd infinite (flat) 10,000 8,500 3rd Lens 1642 20,856 3,000 N-SK16 6,000 4th -24,197 0.500 6,000 7 Double lens 1644 -20.861 2,700 N-SK16 + N-SF2 6,000 8th 17.704 2,400 6,000 9 17.704 7,479 5,000 10th Double lens 1650 8,787 2,400 N-SF2 + N-BK7 3,500 11 9,034 1,500 3,500 12 -2195.069 0.500 2,500 13 Lens 1656 11.052 1,000 N-BK7 3,500 14 5,526 0.500 2,500 15 Aperture diaphragm 1658 2,000 0.892 16 Liquid lens 1630 variable multiple 1,600 17th infinite (flat) 8,500 1,600 18th Sensor window 1690 infinite (flat) 0.400 D263T 19th infinite (flat) 0.125 20th Image 1694

Die untenstehende Tabelle gilt für die Linsenbaugruppe 1800 (18), wobei (sofern vorhanden) die zugehörigen vorderen und hinteren Flächen jeder Struktur oder jedes Elements innerhalb der Gesamtbaugruppe (von links nach rechts) jeweils in der Reihenfolge von 0 - 22 angegeben sind: Oberfläche Struktur Radius (mm) Dicke oder Abstand zur nächsten Fläche (mm) Material Halbdurchmesser (mm) 0 Objekt (nicht gezeigt) variabel 1 Filter 1840 unendlich (flach) 2,000 mehrfach 10,750 2 unendlich (flach) 3,500 10,750 3 Linse 1842 unendlich (flach) 2,000 N-SK16 9,500 4 -46,710 1,000 9,500 5 Doppellinse 1844 19,310 2,700 N-SK16 + N-SF2 7,500 6 unendlich (flach) 2,400 7,500 7 62,220 1,500 7,000 8 Linse 1850 -30,000 2,000 N-SF2 7,500 9 30,000 1,000 7,000 10 Linse 1852 24,550 3,400 N-SK16 7,500 11 300,000 1,000 7,000 12 Linse 1854 -300,000 3,400 N-SF2 7,000 13 -24,550 1,000 7,500 14 Doppellinse 1856 18,000 2,400 N-SF2+N-SK16 4,000 15 9,000 1,500 4,000 16 12,700 1,000 3,500 17 Linse 1858 30,000 1,500 N-SK16 4,000 18 17,140 0,500 3,000 19 Aperturblende 1859 0,987 20 Flüssiglinse 1860 variabel mehrfach 1,600 21 unendlich (flach) 9,103 1,600 22 Bild (nicht gezeigt) The table below applies to the lens assembly 1800 ( 18th ), where (if available) the corresponding front and rear surfaces of each structure or element within the overall assembly (from left to right) are each given in the order of 0 - 22: surface structure Radius (mm) Thickness or distance to the next surface (mm) material Half diameter (mm) 0 Object (not shown) variable 1 Filter 1840 infinite (flat) 2,000 multiple 10.750 2nd infinite (flat) 3,500 10.750 3rd Lens 1842 infinite (flat) 2,000 N-SK16 9,500 4th -46.710 1,000 9,500 5 Double lens 1844 19.310 2,700 N-SK16 + N-SF2 7,500 6 infinite (flat) 2,400 7,500 7 62,220 1,500 7,000 8th Lens 1850 -30,000 2,000 N-SF2 7,500 9 30,000 1,000 7,000 10th Lens 1852 24,550 3,400 N-SK16 7,500 11 300,000 1,000 7,000 12 Lens 1854 -300,000 3,400 N-SF2 7,000 13 -24.550 1,000 7,500 14 Double lens 1856 18,000 2,400 N-SF2 + N-SK16 4,000 15 9,000 1,500 4,000 16 12,700 1,000 3,500 17th Lens 1858 30,000 1,500 N-SK16 4,000 18th 17.140 0.500 3,000 19th Aperture aperture 1859 0.987 20th Liquid lens 1860 variable multiple 1,600 21st infinite (flat) 9.103 1,600 22 Picture (not shown)

In den 17 und 18, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine weitere Ausführungsform und/oder Umsetzung der driftverringerten 35-Millimeter-Linse 1700 eingehender gezeigt. Diese Linsenbaugruppe 1700 umfasst ein Außengehäuse 1710, welches eine Reihe von Linsen umfasst, die mit der weiter oben in 16 beschriebenen Anordnung 1600 funktional ähnlich oder identisch sind. Das Gehäuse kann aus jedem beliebigen, gebrauchstauglichen Material (z. B. einer Aluminiumlegierung) und in verschiedenen Formen ausgebildet sein. Wie gezeigt, umfasst das Gehäuse 1710 ein vorderes Ende 1720, einen Haupttubus 1730 und ein hinteres Ende 1740. Unter weiterer Bezugnahme auf 18 wird die Linsenvorderseite 1720 in ein Innengewinde geschraubt, das in einem erweiterten Flansch 1820 des Haupttubus 1730 ausgebildet ist. Es ist anzumerken, dass bei dieser oder bei anderen Ausführungsformen ein optionaler Filter (z. B. ein Rot-Bandpassfilter) 1840 an der Vorderseite der Linse angebracht sein kann. Der Gesamtdurchmesser DF des vorderen Endes 1720 der Linse beträgt ungefähr 27,5 Millimeter. Im Allgemeinen kann es sich bei dem Filter 1840 um einen handelsüblichen Gewindefilter mit angemessenen optischen Spezifikationen (z. B. Wellenlängen-Bandpass für sichtbare Farben, IR, UV usw.) handeln. In dem Haupttubus 1730 sind eine Plankonvexlinse 1842 vor einer Doppellinse 1844, bestehend aus einer Plankonvexlinse 1846 und einer Plankonkavlinse 1848, die zusammen eine Positivlinsengeometrie erzeugen, untergebracht. Eine Bikonkavlinse 1850 ist hinter der Doppellinse 1844 gestapelt. Ein im Durchmesser kleiner dimensioniertes Paar von entgegengesetzt ausgerichteten Plankonvexlinsen 1852 und 1854 ist hinter der Bikonkavlinse 1850 vorgesehen. Eine im Durchmesser kleiner dimensionierte Doppellinse 1856 definiert eine Negativlinse hinter den Linsen 1852 und 1854. Diese Doppellinse 1856 befindet sich hinter einer hintersten Positivlinse 1858. Die Verstelllinse (d. h. die Flüssiglinse) 1860 befindet sich hinter den Linsen 1858. Sie wird durch einen ringförmigen und mit einem Gewinde versehenen Haltering 1862, der sich in einem hinteren Kragen 1864 mit (z. B.) einem M13 x 0,5 Innengewinde befindet, in dem im Durchmesser kleiner dimensionierten, hinteren Ende 1740 festgehalten. Der Innendurchmesser IDC des Kragens beträgt ungefähr 13 Millimeter (Gewindebereich) und der Außendurchmesser ODC beträgt ungefähr 14 Millimeter und seine axiale Länge LC kann ungefähr 3,1 Millimeter betragen. Der Haltering 1862 kann einen Schlitz 1866 umfassen zum Festziehen des Rings durch ein blattförmiges Werkzeug von angemessener Größe und Form. Es ist anzumerken, dass die Linsenanordnung 1700 außerdem in dem optischen Pfad an einer geeigneten Stelle - beispielsweise benachbart zu der Flüssiglinsenbaugruppe 1860 an der hinteren Fläche der Linsen 1858 eine Aperturblende 1859 umfassen kann.In the 17th and 18th , to which reference is now made, is another embodiment and / or implementation of the drift reduced 35 millimeter lens 1700 shown in more detail. This lens assembly 1700 includes an outer housing 1710 , which comprises a series of lenses that are compatible with the above in 16 described arrangement 1600 are functionally similar or identical. The housing can be made of any usable material (e.g. an aluminum alloy) and in various shapes. As shown, the housing includes 1710 a front end 1720 , a main tube 1730 and a rear end 1740 . With further reference to 18th becomes the front of the lens 1720 screwed into an internal thread that in an expanded flange 1820 of the main tube 1730 is trained. It should be noted that in this or in other embodiments, an optional filter (e.g. a red bandpass filter) 1840 can be attached to the front of the lens. The total diameter DF of the front end 1720 the lens is approximately 27.5 millimeters. Generally, the filter can be 1840 a commercially available thread filter with appropriate optical specifications (e.g. wavelength bandpass for visible colors, IR, UV, etc.). In the main tube 1730 are a plano-convex lens 1842 in front of a double lens 1844 , consisting of a plano-convex lens 1846 and a plano-concave lens 1848 which together create a positive lens geometry. A biconcave lens 1850 is behind the double lens 1844 stacked. A pair of oppositely aligned plano-convex lenses with a smaller diameter 1852 and 1854 is behind the biconcave lens 1850 intended. A double lens with a smaller diameter 1856 defines a negative lens behind the lenses 1852 and 1854 . This double lens 1856 is located behind a rearmost positive lens 1858 . The adjustable lens (ie the liquid lens) 1860 is behind the lenses 1858 . It is formed by an annular and threaded retaining ring 1862 that is in a rear collar 1864 with (e.g.) an M13 x 0.5 internal thread, in the rear end with smaller dimensions 1740 captured. The inside diameter IDC the collar is approximately 13 millimeters (thread area) and the outer diameter ODC is approximately 14 millimeters and its axial length LC can be approximately 3.1 millimeters. The retaining ring 1862 can be a slit 1866 comprise for tightening the ring by a sheet-shaped tool of appropriate size and shape. It should be noted that the lens assembly 1700 also in the optical path at a suitable location - for example, adjacent to the liquid lens assembly 1860 on the back surface of the lenses 1858 an aperture stop 1859 may include.

Der Tubus 1730 kann an seinem hinteren Ende 1734 mit einem Gewinde versehen sein, das in ein Innengewinde an der Linsenfassung der Kamerabaugruppe passt. Die Tiefe der Aufnahme wird durch eine Einstellmuffe 1736 gesteuert, die auf den Tubus 1730 aufschiebbar ist. Eine oder mehrere zwischen der Innenfläche der Muffe 1736 und der Außenfläche des Tubus 1730 ausgebildete Keilnuten (nicht gezeigt) können dazu verwendet werden, eine Drehung der Muffe relativ zu dem Tubus zu beschränken und gleichzeitig eine axiale Verschiebebewegung (wobei unter axial eine Richtung parallel zu der optischen Achse OA zu verstehen ist) zu erlauben. Die Muffe 1736 wird durch eine oder mehrere Stellschrauben 1760 in einer gewünschten Position gehalten. Das mit einem Gewinde versehene, hintere Ende 1734 des Tubus kann bei einer Ausführungsform eine C-Mount-Standardgewindegröße definieren. Der Außendurchmesser des Tubus 1730 beträgt somit ungefähr 25 Millimeter. Die abgebildete Linse kann zumindest eine 3-Megapixel-Auflösung bei mäßig vorhandenem Drift schaffen.The tube 1730 can at its rear end 1734 be provided with a thread that fits into an internal thread on the lens mount of the camera assembly. The depth of the recording is determined by an adjusting sleeve 1736 controlled that on the tube 1730 can be postponed. One or more between the inner surface of the sleeve 1736 and the outer surface of the tube 1730 Traced keyways (not shown) can be used to restrict rotation of the sleeve relative to the tube and, at the same time, axial displacement movement (with axial direction parallel to the optical axis OA is to be understood). The sleeve 1736 is by one or more set screws 1760 held in a desired position. The threaded rear end 1734 the tube may define a standard C-mount thread size in one embodiment. The outer diameter of the tube 1730 is about 25 millimeters. The lens shown can create at least 3 megapixel resolution with moderate drift.

SchlussbemerkungFinal note

Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen ein System bereitstellen, welches insbesondere bei einem Merkmal (oder Merkmalsatz) mit kleinen Abmessungen, wie beispielsweise einem ID-Code, zur Bilderfassung aus relativ großer Entfernung äußerst zweckmäßig ist. Die Wirkung der Verstelllinsenbaugruppe wird durch die Verwendung der Positivlinsenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform abgeschwächt. Diese Anordnung ist im Rahmen des Sollbetriebsbereichs und der gewünschten Merkmalsabmessung akzeptabel. In weiteren Ausführungsformen ist bei der (z. B. abnehmbaren) Linsenanordnung die Verstelllinse hinter den Festoptikkomponenten platziert, welche das driftverringerte Merkmal generieren. Die Verstelllinse stellt somit die hinterste optische Komponente der Anordnung vor dem Sensor dar. Die Verstelllinse kann in der Linsenanordnung/dem Linsengehäuse integriert sein, oder sie kann ein Bestandteil der Kamerabaugruppe sein.It goes without saying that the above-described embodiments provide a system which is extremely expedient, in particular in the case of a feature (or feature set) with small dimensions, such as, for example, an ID code, for capturing images from a relatively long distance. The effect of the adjustable lens assembly is weakened by the use of the positive lens assembly according to one embodiment. This arrangement is acceptable in the context of the target operating range and the desired feature dimension. In further embodiments, in the case of the (for example removable) lens arrangement, the adjusting lens is placed behind the fixed optic components which generate the drift-reduced feature. The adjusting lens thus represents the rearmost optical component of the arrangement in front of the sensor. The adjusting lens can be integrated in the lens arrangement / lens housing, or it can be a component of the camera assembly.

Im Vorangegangenen wurden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung eingehend beschrieben. Diverse Modifikationen und Hinzufügungen können vorgenommen werden, ohne dass dadurch von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Merkmale einer jeden der verschiedenen weiter oben beschriebenen Ausführungsformen können nach Maßgabe der Angemessenheit mit Merkmalen anderer beschriebener Ausführungsformen kombiniert werden, um in entsprechenden neuen Ausführungsformen eine Vielzahl von Merkmalkombinationen bereitzustellen. Darüber hinaus ist festzuhalten, dass obwohl das Vorstehende eine Reihe von getrennten Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, das hier Beschriebene lediglich veranschaulichenden Charakter für die Anwendung der Grundsätze der vorliegenden Erfindung hat. Beispielsweise werden verschiedene hier verwendete richtungs- und ausrichtungsbezogene Ausdrücke wie „vertikal“, „horizontal“, „aufwärts“, „abwärts“, „untere, -r/-s“, „obere, -r/-s“, „seitliche, -r/-s“, „vorne, -r/-s“, „hintere, -r/-s“, „linke, -r/-s“, „rechte, -r/-s“ und dergleichen nur als relative Bezüge und nicht als absolute Ausrichtungen bezogen auf ein festes Koordinatensystem wie etwa jenes Schwerkraft verwendet. Außerdem ist erwogen, dass das System, auch wenn die abgebildete Linsenbaugruppe hier in einer abnehmbaren Linseneinheit integriert ist, auch in einer ortsfesten und/oder fest einbaubaren Linse zum Einsatz kommen kann. Desgleichen können, auch wenn die oben beschriebenen Linsengrößen und -beabstandungen für den beispielhaften Betriebsbereich verwendet werden, solche Größen und Beabstandungen bei Anordnungen, die ähnliche relative Parameter, aber eine größere oder kleinere Gesamtgröße aufweisen, maßstabsgetreu vergrößert oder verkleinert werden. Überdies kann eine hier verwendete und/oder beschriebene „Linsenbaugruppe“ aus einer oder mehreren diskreten Einzellinsen bestehen, die eine gewünschte optische Wirkung bereitstellen. Demgemäß soll die vorliegende Beschreibung lediglich beispielhaften Charakter aufweisen und sei der Umfang der vorliegenden Erfindung dadurch in keinster Weise eingeschränkt.Exemplary embodiments of the invention have been described in detail above. Various modifications and additions can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Features of each of the various embodiments described above may be combined with features of other described embodiments as appropriate to provide a variety of combinations of features in corresponding new embodiments. Furthermore, it should be noted that although the foregoing shows a number of separate embodiments of the device and the method according to the present invention, what has been described here is only illustrative of the application of the principles of the present invention. For example, various directional and alignment-related expressions used here such as "vertical", "horizontal", "upward", "downward", "lower, -r / -s", "upper, -r / -s", "lateral, -r / -s ”,“ front, -r / -s ”,“ rear, -r / -s ”,“ left, -r / -s ”,“ right, -r / -s ”and the like only as relative references and not used as absolute orientations with respect to a fixed coordinate system such as that of gravity. It is also contemplated that the system, even if the lens assembly shown here is integrated in a removable lens unit, can also be used in a fixed and / or permanently installed lens. Likewise, even if the lens sizes and spacings described above are used for the exemplary operating range, such sizes and spacings can be scaled up or down in arrangements that have similar relative parameters but a larger or smaller overall size. In addition, a “lens assembly” used and / or described here can consist of one or more discrete individual lenses that provide a desired optical effect. Accordingly, the present description is intended to be exemplary only and is in no way intended to limit the scope of the present invention.

Claims (18)

Sichtsystem, das die Drift einer Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) ausgleicht, umfassend: einen Bildsensor (130, 230, 910, 1010) in funktionaler Verbindung mit einem Sichtsystemprozessor (140); eine Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL), die ihre Form oder ihren Brechungsindex verändert; und eine Festlinsenbaugruppe, die dafür ausgelegt ist, eine Wirkung der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) über einen vorbestimmten Betriebsbereich des Objekts abzuschwächen, wobei die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe sind, die Licht auf den Bildsensor (130, 230, 910, 1010) fokussiert, wobei eine optische Gesamtstärke der Gesamtlinsenbaugruppe vorwiegend durch die optische Stärke der Festlinsenbaugruppe definiert ist, so dass die Drift der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlinsenbaugruppe umfasst: (a) eine vordere Linse (940) mit einer vorderen Konkavfläche (942) und einer hinteren Konvexfläche (944) und eine von der vorderen Linse (940) beabstandete, mittige Bikonvexlinse (952), oder (b) eine vordere Bikonvexlinse (1040) und eine hintere Stapellinsenbaugruppe mit einer vorderen Positivlinse, einer mittigen Bikonkavlinse (1060) und einer hinteren Positivlinse, oder (c) eine vordere Plankonkavlinse und eine vordere Negativlinse (1442), eine mittige Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1446) und einer Plankonvexlinse (1448) sowie eine hintere Bikonvexlinse (1454) und eine hintere Positivlinse (1452), oder (d) eine vordere Plankonvexlinse und eine vordere Positivlinse sowie eine hintere Positivlinse (1552) und eine hintere Negativlinse (1556), oder (e) eine vordere Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1642) und einer Bikonkavlinse (1648) sowie eine hintere Plankonvexlinse (1654) und eine hintere Negativlinse (1656).A vision system that compensates for the drift of an adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL), comprising: an image sensor (130, 230, 910, 1010) operatively connected to a vision system processor (140); an adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) that changes shape or refractive index; and a fixed lens assembly configured to attenuate an action of the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) over a predetermined operating range of the object, the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) being part of an overall lens assembly that light onto the image sensor (130, 230, 910, 1010) focused, wherein an optical total strength of the overall lens assembly is mainly defined by the optical strength of the fixed lens assembly, so that the drift of the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) is compensated, characterized in that the fixed lens assembly comprises : (a) a front lens (940) with a front concave surface (942) and a rear convex surface (944) and a central biconvex lens (952) spaced from the front lens (940), or (b) a front biconvex lens (1040 ) and a rear stacked lens assembly with a front positive lens, a central biconcave lens (1060) and a rear positive lens , or (c) a front plano-concave lens and a front negative lens (1442), a central stacked lens assembly with a biconvex lens (1446) and a plano-convex lens (1448) as well as a rear biconvex lens (1454) and a rear positive lens (1452), or (d) a front plano-convex lens and a front positive lens and a rear positive lens (1552) and a rear negative lens (1556), or (e) a front stacked lens assembly with a biconvex lens (1642) and a biconcave lens (1648) as well as a rear plano-convex and a lens (1654) rear negative lens (1656). Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Verstelllinsenbaugruppe eine Flüssiglinsenbaugruppe (420, 920, 1020) umfasst.Vision system after Claim 1 wherein the adjustable lens assembly comprises a liquid lens assembly (420, 920, 1020). Sichtsystem nach Anspruch 2, wobei sich die Flüssiglinsenbaugruppe (420, 920, 1020) über einen Bereich von ungefähr 20 Dioptrien verändern lässt.Vision system after Claim 2 , wherein the liquid lens assembly (420, 920, 1020) can be changed over a range of approximately 20 diopters. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Festlinsenbaugruppe eine positive optische Stärke definiert.Vision system after Claim 1 , the fixed lens assembly defining a positive optical power. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) in einem Linsentubus untergebracht sind, welcher in Bezug auf ein Kamerabaugruppengehäuse und auf den Bildsensor (130, 230, 910, 1010) abnehmbar ist, wobei sich der Bildsensor (130, 230, 910, 1010) in dem Kamerabaugruppengehäuse befindet.Vision system after Claim 1 , wherein the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) are accommodated in a lens barrel, which can be removed with respect to a camera assembly housing and to the image sensor (130, 230, 910, 1010), the image sensor (130, 230 , 910, 1010) is located in the camera assembly housing. Sichtsystem nach Anspruch 5, wobei das Kamerabaugruppengehäuse durch Kontaktflächen oder durch eine Kabelbaugruppe elektrisch mit der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) verbunden ist, um diese zu betreiben und/oder zu steuern.Vision system after Claim 5 , wherein the camera assembly housing is electrically connected to the adjustment lens assembly (LL1, LL2, VL) by contact surfaces or by a cable assembly in order to operate and / or control it. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Linse der Festlinsenbaugruppe ein Polymermaterial umfasst.Vision system after Claim 1 wherein at least one lens of the fixed lens assembly comprises a polymer material. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Festlinsenbaugruppe einen effektiv nutzbaren Brennweitenbereich von ungefähr 0,3 Meter bis ungefähr 8 Meter definiert.Vision system after Claim 1 , wherein the fixed lens assembly defines an effective usable focal length range from about 0.3 meters to about 8 meters. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) benachbart zu einem Brennpunkt der Festlinsenbaugruppe gelegen ist.Vision system after Claim 1 , wherein the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) is located adjacent to a focal point of the fixed lens assembly. Sichtsystem nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Brennpunkt entweder um einen vorderen Brennpunkt oder um einen hinteren Brennpunkt der Festlinsenbaugruppe handelt.Vision system after Claim 9 , wherein the focus is either a front focus or a rear focus of the fixed lens assembly. Sichtsystem nach Anspruch 1, wobei die Festlinsenbaugruppe eine vordere Linsenbaugruppe und eine hintere Linsenbaugruppe umfasst, wobei die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) zwischen diesen positioniert ist.Vision system after Claim 1 , wherein the fixed lens assembly comprises a front lens assembly and a rear lens assembly, with the adjustment lens assembly (LL1, LL2, VL) positioned between them. Sichtsystem nach Anspruch 12, wobei die hintere Linsenbaugruppe eine positive optische Stärke definiert.Vision system after Claim 12 , the rear lens assembly defining a positive optical power. Sichtsystem nach Anspruch 12, wobei die vordere Linsenbaugruppe ein Paar von Linsen mit jeweils vorderen Konvexflächen und hinteren Konkavflächen sowie eine Linse mit entgegengesetzten Konkavflächen aufweist und die hintere Linsenbaugruppe eine Linse mit entgegengesetzten Konvexflächen aufweist.Vision system after Claim 12 , wherein the front lens assembly has a pair of lenses each having front convex surfaces and rear concave surfaces and a lens having opposite concave surfaces, and the rear lens assembly has a lens having opposite convex surfaces. Verstelllinsensystem für ein Sichtsystem, das einen Drifteffekt einer Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) kompensiert, mit einem Bildsensor (130, 230, 910, 1010), welcher Bilddaten an einen Prozessor überträgt, umfassend: eine Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL); und eine Festlinsenbaugruppe mit einem Brennpunkt, wobei die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) benachbart zu dem Brennpunkt gelegen ist, wobei die Festlinsenbaugruppe und die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) Teil einer Gesamtlinsenbaugruppe sind, die Licht auf den Bildsensor (130, 230, 910, 1010) fokussiert, und eine optische Stärke der Gesamtlinsenbaugruppe vorwiegend durch eine optische Stärke der Festlinsenbaugruppe definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlinsenbaugruppe umfasst: (a) eine vordere Linse (940) mit einer vorderen Konkavfläche (942) und einer hinteren Konvexfläche (944) und eine von der vorderen Linse (940) beabstandete, mittige Bikonvexlinse (952), oder (b) eine vordere Bikonvexlinse (1040) und eine hintere Stapellinsenbaugruppe mit einer vorderen Positivlinse, einer mittigen Bikonkavlinse (1060) und einer hinteren Positivlinse, oder (c) eine vordere Plankonkavlinse und eine vordere Negativlinse (1442), eine mittige Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1446) und einer Plankonvexlinse (1448) sowie eine hintere Bikonvexlinse (1454) und eine hintere Positivlinse (1452), oder (d) eine vordere Plankonvexlinse und eine vordere Positivlinse sowie eine hintere Positivlinse (1552) und eine hintere Negativlinse (1556), oder (e) eine vordere Stapellinsenbaugruppe mit einer Bikonvexlinse (1642) und einer Bikonkavlinse (1648) sowie eine hintere Plankonvexlinse (1654) und eine hintere Negativlinse (1656).A lens system for a vision system that compensates for a drift effect of a lens assembly (LL1, LL2, VL), with an image sensor (130, 230, 910, 1010) that transmits image data to a processor, comprising: an adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL); and a fixed lens assembly having a focal point, the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) being located adjacent to the focal point, the fixed lens assembly and the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) being part of an overall lens assembly, which light onto the image sensor (130, 230, 910, 1010), and an optical power of the overall lens assembly is mainly defined by an optical power of the fixed lens assembly, characterized in that the fixed lens assembly comprises: (a) a front lens (940) with a front concave surface (942) and one rear convex surface (944) and a central biconvex lens (952) spaced from the front lens (940), or (b) a front biconvex lens (1040) and a rear stacked lens assembly with a front positive lens, a central biconcave lens (1060) and a rear Positive lens, or (c) a front plano-concave lens and a front negative lens (1442), including a central stacked lens assembly he biconvex lens (1446) and a plano-convex lens (1448) as well as a rear biconvex lens (1454) and a rear positive lens (1452), or (d) a front plano-convex lens and a front positive lens as well as a rear positive lens (1552) and a rear negative lens (1556 ), or (e) a front stacked lens assembly with a biconvex lens (1642) and a biconcave lens (1648) as well as a rear plano-convex lens (1654) and a rear negative lens (1656). Linsensystem nach Anspruch 14, wobei die Verstelllinsenbaugruppe eine Flüssiglinsenbaugruppe (420, 920, 1020) umfasst.Lens system after Claim 14 wherein the adjustable lens assembly comprises a liquid lens assembly (420, 920, 1020). Linsensystem nach Anspruch 15, wobei sich die Flüssiglinsenbaugruppe (420, 920, 1020) über einen Bereich von ungefähr 20 Dioptrien verändern lässt.Lens system after Claim 15 , wherein the liquid lens assembly (420, 920, 1020) can be changed over a range of approximately 20 diopters. Linsensystem nach Anspruch 16, wobei die Festlinsen- und die Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) in einem Linsentubus untergebracht sind, welcher in Bezug auf ein Kamerabaugruppengehäuse und auf den Bildsensor (130, 230, 910, 1010) abnehmbar ist, wobei sich der Bildsensor (130, 230, 910, 1010) in dem Kamerabaugruppengehäuse befindet.Lens system after Claim 16 , wherein the fixed lens and the adjustable lens assembly (LL1, LL2, VL) are accommodated in a lens barrel, which can be removed with respect to a camera assembly housing and to the image sensor (130, 230, 910, 1010), the image sensor (130, 230, 910, 1010) is located in the camera assembly housing. Linsensystem nach Anspruch 17, wobei das Kamerabaugruppengehäuse durch Kontaktflächen oder durch eine Kabelbaugruppe elektrisch mit der Verstelllinsenbaugruppe (LL1, LL2, VL) verbunden ist, um diese zu betreiben und/oder zu steuern.Lens system after Claim 17 , wherein the camera assembly housing is electrically connected to the adjustment lens assembly (LL1, LL2, VL) by contact surfaces or by a cable assembly in order to operate and / or control it.
DE102018132699.8A 2017-12-19 2018-12-18 Sight system and adjustable lens system for a sight system Active DE102018132699B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/847,868 2017-12-19
US15/847,868 US10795060B2 (en) 2014-05-06 2017-12-19 System and method for reduction of drift in a vision system variable lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018132699A1 DE102018132699A1 (en) 2019-06-19
DE102018132699B4 true DE102018132699B4 (en) 2020-06-18

Family

ID=66674476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018132699.8A Active DE102018132699B4 (en) 2017-12-19 2018-12-18 Sight system and adjustable lens system for a sight system

Country Status (2)

Country Link
CN (2) CN113311519B (en)
DE (1) DE102018132699B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638039A (en) * 2020-04-20 2020-09-08 中国科学技术大学智慧城市研究院(芜湖) Laser speckle measurement system based on human visual characteristics

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100231783A1 (en) 2009-03-13 2010-09-16 Bueeler Michael Lens Systems And Method
US20150323709A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Cognex Corporation System and method for reduction of drift in a vision system variable lens

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10349293B4 (en) * 2003-10-23 2010-10-21 Carl Zeiss Surgical Gmbh Stereo Microscopy System and Stereo Microscopy Method
US7436587B2 (en) * 2006-03-23 2008-10-14 Mitutoyo Corporation Variable focal length constant magnification lens assembly
EP2217958B1 (en) * 2007-12-04 2015-01-07 Blackeye Optics, LLC Zoom lens of the telephoto type having a liquid lens in a fixed group
US20100060991A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Omnivision Technologies, Inc. Electrically-Controlled, Variable Focal Length Liquid-Based Optical Imaging Apparatus and Method
JP2011013583A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Sony Corp Zoom lens, camera module and electronic equipment
US8154810B2 (en) * 2009-07-16 2012-04-10 Microscan Systems, Inc. Optical assemblies for adjusting working distance and field of view in an imaging system
US9304319B2 (en) * 2010-11-18 2016-04-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic focus improvement for augmented reality displays
US8576390B1 (en) * 2012-07-31 2013-11-05 Cognex Corporation System and method for determining and controlling focal distance in a vision system camera
US9575221B2 (en) * 2013-12-31 2017-02-21 Cognex Corporation Systems and methods reduce temperature induced drift effects on a liquid lens
FR3029644B1 (en) * 2014-12-04 2018-01-12 Webster Capital Llc AUTOFOCUS CAMERA AND VARIABLE FOCAL OPTICAL DEVICE INTENDED TO BE INTEGRATED WITH SUCH A CAMERA
CN106324815B (en) * 2015-06-26 2019-03-26 浙江大华技术股份有限公司 A kind of zoom-lens system and camera lens

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100231783A1 (en) 2009-03-13 2010-09-16 Bueeler Michael Lens Systems And Method
US20150323709A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Cognex Corporation System and method for reduction of drift in a vision system variable lens

Also Published As

Publication number Publication date
CN109946769A (en) 2019-06-28
CN109946769B (en) 2021-05-11
DE102018132699A1 (en) 2019-06-19
CN113311519B (en) 2023-01-24
CN113311519A (en) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013106585B4 (en) System and method for determining the focal length of a lens assembly
DE102017218503A1 (en) Laser projector with dynamic customizable focus
EP3557523B1 (en) Method for generating a correcting model of a camera for correcting an imaging error
DE102013114863A1 (en) Constant-magnification lens for a camera of a vision system
DE102015106844A1 (en) System and method for reducing drift in a variable lens of a vision system
EP2924973B1 (en) Opto-electronic device and method for its adjustment
DE112015002290T5 (en) PICTURE MODULE, READER AND METHOD FOR LIGHTING AND PICTURE OF OBJECTIVES WHICH SHOULD BE READ OVER AN EXTENDED FIELD OF WORK DISTANCE
DE112006001820T5 (en) Optimize the use and performance of optical systems implemented with telecentric darkfield illumination on the axis
DE102006055758A1 (en) Camera calibrating method for optical measuring system, involves marking one of cross-over points in checker pattern by position information, which is readable by image processing of images of pattern and has coding of orientation
EP2924476B1 (en) Optoelectronic device and method for capturing an image
US20210103076A1 (en) System and method for reduction of drift in a vision system variable lens
EP2837961A1 (en) Method for calibrating a digital optical imaging system, method for the correction of imaging defects in a digital optical imaging system, and digital optical imaging system
DE102021112651A1 (en) OPTICAL ARRANGEMENTS FOR NON-FORMAT WIDE-ANGLE AUTOFOCUS IMAGING LENSES FOR HIGH-RESOLUTION SENSORS
DE102017119282B4 (en) Optical imaging devices and methods
DE102011079285A1 (en) Device for detecting biometric features
DE102018132699B4 (en) Sight system and adjustable lens system for a sight system
DE102018123574A1 (en) IMAGING DEVICES WITH TARGET SYSTEMS
DE102008036275B4 (en) Method for measuring profiles with optical sensors
DE102015116895B3 (en) Photographic lens
EP2916258A1 (en) 2D barcode scanner
DE102020116468A1 (en) STEREO CAMERA
DE112017002649T5 (en) ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETERMINING A TARGET DISTANCE AND ADAPTING READING PARAMETERS OF AN IMAGING READER BASED ON A TARGET DISTANCE
EP2674811A2 (en) Lens for an image recording apparatus
DE102015110926A1 (en) System for determining a lens position
DE4426618A1 (en) Aberration correction plate for an interchangeable lens

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE KEILITZ & PARTNER, PARTNERSCHAF, DE

Representative=s name: KEILITZ HAINES & PARTNER PATENTANWAELTE PARTGM, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R130 Divisional application to

Ref document number: 102018010386

Country of ref document: DE

R020 Patent grant now final