DE202019106399U1

DE202019106399U1 - Focus module

Info

Publication number: DE202019106399U1
Application number: DE202019106399.8U
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-02-16
Anticipated expiration: 2029-11-16

Abstract

Fokusmodul (10) für einen optoelektronischen Sensor (100), das eine fokusverstellbare Optik (12), eine Fokusverstelleinheit (14) zum Verändern einer Fokuslage der Optik (12) sowie eine Fokussteuerung (18) aufweist, um die Optik (12) mittels der Fokusverstelleinheit (14) in eine Fokuslage entsprechend einem Distanzwert zu verbringen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokusmodul (10) weiterhin einen Abstandssensor (16) zum Bestimmen des Distanzwerts aufweist, insbesondere einen optoelektronischen Abstandssensor nach dem Prinzip des Lichtlaufzeitverfahrens, und dass Fokusverstelleinheit (14), Fokussteuerung (18) und Abstandssensor (16) Teil des Fokusmoduls (10) sind.

Focus module (10) for an optoelectronic sensor (100) which has focus-adjustable optics (12), a focus adjustment unit (14) for changing a focus position of the optics (12) and a focus control (18) to control the optics (12) by means of the To spend the focus adjustment unit (14) in a focus position corresponding to a distance value, characterized in that the focus module (10) furthermore has a distance sensor (16) for determining the distance value, in particular an optoelectronic distance sensor based on the principle of the time-of-flight method, and that the focus adjustment unit (14) , Focus control (18) and distance sensor (16) are part of the focus module (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fokusmodul für einen optoelektronischen Sensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a focus module for an optoelectronic sensor according to the preamble of claim 1.

Die Fokussierung oder umgangssprachlich das Scharfstellen einer Optik ist eine Aufgabenstellung, die sich für eine sehr große Gruppe von optoelektronischen Sensoren stellt. Das betrifft je nach Sensortyp die Sendeseite, wenn ein Lichtstrahl ausgesandt oder ein Lichtmuster projiziert werden soll, oder die Empfangsseite für die Erfassung von Lichtstrahlen oder sogar Bildern. Ein Beispiel für eine sendeseitige Fokussierung ist ein Barcodescanner mit fokussiertem Lesestrahl, ein weiteres Beispiel für eine empfangsseitige Fokussierung eine Kamera zur fokussierten Aufnahme von Bildern. Wie eine 3D-Kamera mit projiziertem Beleuchtungsmuster illustriert, besteht auch Bedarf an sowohl sendewie empfangsseitiger Fokussierung.The focusing or, colloquially, the focusing of an optical system is a task that arises for a very large group of photoelectric sensors. Depending on the type of sensor, this applies to the transmission side when a light beam is to be emitted or a light pattern is to be projected, or the receiving side for capturing light beams or even images. An example of focusing on the transmitter side is a barcode scanner with a focused reading beam, another example of focusing on the receiver side is a camera for the focused recording of images. As a 3D camera with a projected lighting pattern illustrates, there is also a need for both transmitting and receiving-side focusing.

Kameras werden unter anderem in industriellen Anwendungen in vielfältiger Weise eingesetzt, um Objekteigenschaften automatisch zu erfassen, beispielsweise zur Inspektion oder Vermessung von Objekten. Dabei werden Bilder des Objekts aufgenommen und entsprechend der Aufgabe durch Bildverarbeitungsverfahren ausgewertet. Eine weitere Anwendung von Kameras ist das Lesen von Codes. Mit Hilfe eines Bildsensors werden Objekte mit den darauf befindlichen Codes aufgenommen, in den Bildern die Codebereiche identifiziert und dann dekodiert. Kamerabasierte Codeleser kommen problemlos auch mit anderen Codearten als eindimensionalen Strichcodes zurecht, die wie ein Matrixcode auch zweidimensional aufgebaut sind und mehr Informationen zur Verfügung stellen. Auch die automatische Texterfassung von gedruckten Adressen (OCR, Optical Character Recognition) oder Handschriften ist im Prinzip ein Lesen von Codes. Trotz dieser größeren Vielfalt bei kamerabasierten Codelesern sind weiterhin verbreitet die spezialisierten, dafür in der Regel bei gleicher Leseleistung preiswerteren Barcodescanner im Einsatz. Typische Anwendungsgebiete von Code-lesern sind Supermarktkassen, die automatische Paketidentifikation, Sortierung von Postsendungen, die Gepäckabfertigung in Flughäfen und andere Logistikanwendungen.Cameras are used in a variety of ways, among other things, in industrial applications in order to automatically record object properties, for example for the inspection or measurement of objects. Images of the object are recorded and evaluated using image processing methods in accordance with the task. Another application of cameras is reading codes. With the help of an image sensor, objects with the codes on them are recorded, the code areas are identified in the images and then decoded. Camera-based code readers can also easily cope with other types of code than one-dimensional barcodes, which, like a matrix code, are also structured two-dimensionally and provide more information. The automatic text capture of printed addresses (OCR, Optical Character Recognition) or handwriting is, in principle, also a reading of codes. Despite this greater variety of camera-based code readers, the specialized bar code scanners, which are usually cheaper with the same reading performance, are still in widespread use. Typical areas of application for code readers are supermarket checkouts, automatic parcel identification, sorting of mail, baggage handling in airports and other logistics applications.

Eine häufige Erfassungssituation ist die Montage eines Codelesers oder einer Kamera für Inspektions- oder Vermessungsaufgaben über einem Förderband. Die Kamera nimmt während der Relativbewegung des Objektstroms auf dem Förderband Bilder auf und speichert die erfassten Informationen beziehungsweise leitet in Abhängigkeit der gewonnenen Objekteigenschaften weitere Bearbeitungsschritte ein. Solche Bearbeitungsschritte können in der an das konkrete Objekt angepassten Weiterverarbeitung an einer Maschine bestehen, die auf geförderte Objekte einwirkt, oder in einer Veränderung des Objektstroms, indem bestimmte Objekte im Rahmen einer Qualitätskontrolle aus dem Objektstrom ausgeschleust werden oder der Objektstrom in mehrere Teilobjektströme sortiert wird. Von einem Codeleser werden die Objekte für eine korrekte Sortierung oder ähnliche Bearbeitungsschritte anhand der angebrachten Codes identifiziert.A common detection situation is the installation of a code reader or a camera for inspection or measurement tasks above a conveyor belt. The camera records images during the relative movement of the object stream on the conveyor belt and stores the information recorded or initiates further processing steps depending on the object properties obtained. Such processing steps can consist of further processing on a machine that is adapted to the specific object and that acts on conveyed objects, or in a change in the object flow in that certain objects are ejected from the object flow as part of a quality control or the object flow is sorted into several partial object flows. A code reader identifies the objects for correct sorting or similar processing steps using the attached codes.

Um mit verschiedenen Arbeitsabständen umzugehen und insbesondere Codes in unterschiedlichen Abständen lesen zu können, muss die Fokusposition eingestellt werden. Dafür gibt es unterschiedliche Technologien. Typischerweise wird die Position des Objektivs verändert, also der Abstand zwischen Objektiv und Bildsensor, um eine Umfokussierung zu erzielen. Oftmals geschieht dies automatisch mit Hilfe eines Schrittmotors oder einer Tauchspule über eine Parallelführung oder ein Gewinde.In order to deal with different working distances and in particular to be able to read codes at different distances, the focus position must be set. There are different technologies for this. Typically, the position of the lens is changed, i.e. the distance between the lens and the image sensor, in order to achieve refocusing. Often this happens automatically with the help of a stepper motor or a moving coil via a parallel guide or a thread.

So schlägt die EP 2 498 113 A1 für einen kamerabasierten Codeleser eine Fokusverstellung mit Hilfe einer motorgetriebenen Kurvenscheibe und einer Parallelführung des Objektivs in einer Federlagerung vor. Die DE 10 2016 112 123 A1 offenbart einen Barcodescanner mit einer Sendeoptik auf einem Schwenkarm, der zum Fokussieren des Lesestrahls mit einer Tauchspulaktorik verschwenkt wird. In der EP 3 525 026 A1 wird eine Fokusverstellung vorgestellt, die einen mit einer Tauchspulaktorik in verschiedene Fokuslagen beweglichen Optikträger vorsieht, der auf zwei Blattfedern abrollt.That's how she beats EP 2 498 113 A1 for a camera-based code reader, a focus adjustment with the help of a motor-driven cam and a parallel guide of the lens in a spring bearing. The DE 10 2016 112 123 A1 discloses a bar code scanner with transmission optics on a swivel arm which is swiveled with a moving coil actuator to focus the reading beam. In the EP 3 525 026 A1 a focus adjustment is presented that provides an optics carrier that can be moved into different focus positions with a moving coil actuator and that rolls on two leaf springs.

In den genannten Förderbandapplikationen werden bisher Geräte eingesetzt, in denen die Fokuseinheiten fest verbaut sind. Es gibt folglich Gerätevarianten mit und ohne Fokusverstellung. Aufgrund des großen Platzbedarfs des Fokusverstellungsmotors muss das aufwändige und teure Druckgussgehäuse in unterschiedlichen Varianten vorliegen. Das bedeutet höhere Kosten, höheren Aufwand und fehlende Flexibilität.Up to now, devices in which the focus units are permanently installed have been used in the conveyor belt applications mentioned. There are consequently device variants with and without focus adjustment. Due to the large amount of space required by the focus adjustment motor, the complex and expensive die-cast housing must be available in different variants. That means higher costs, more effort and a lack of flexibility.

Weiterhin basiert insbesondere in Lesetunneln an Förderbändern die schnelle Fokusverstellung auf einem externen Messsignal. Die Geometrie der geförderten Objekte wird dazu vorab mit einem gesonderten Laserscanner oder dergleichen vermessen. Dazu ist ein entsprechender Geräte- und Koordinationsaufwand notwendig.Furthermore, especially in reading tunnels on conveyor belts, the fast focus adjustment is based on an external measurement signal. For this purpose, the geometry of the conveyed objects is measured in advance with a separate laser scanner or the like. This requires a corresponding amount of equipment and coordination.

Die US 2010/0176319 A1 offenbart ein modulares Fokussystem für einen bildbasierten Codeleser. Damit werden wahlweise Linsenanordnungen für einen Fixfokus, einen manuellen Fokus oder einen variablen Fokus eingesetzt. Das betrifft jedoch allein die Optik. Der variable Fokus muss immer noch von der Kamera mit der passenden Fokuslage angesteuert werden.The US 2010/0176319 A1 discloses a modular focus system for an image based code reader. This means that lens arrangements for a fixed focus, a manual focus or a variable focus can be used. However, this only affects the optics. The variable focus still has to be controlled by the camera with the appropriate focus position.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fokussierung für einen optoelektronischen Sensor zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve the focusing for an optoelectronic sensor.

Diese Aufgabe wird durch ein Fokusmodul für einen optoelektronischen Sensor nach Anspruch 1 gelöst. Das Fokusmodul ist so ausgestaltet, dass der Sensor damit nachgerüstet beziehungsweise ein Fokusmodul gegen ein anderes Fokusmodul ausgetauscht werden kann. Das Fokusmodul umfasst eine fokusverstellbare Optik, die in jeder an sich bekannten Form beispielsweise als Einzellinse oder Objektiv ausgestaltet sein kann. Eine Fokusverstellung dient als Aktor zur Veränderung der Fokuslage. Die erforderlichen Ansteuerungen erfolgen mittels einer Fokussteuerung, die dafür sorgt, dass die Optik mit Hilfe der Fokusverstellung in eine gewünschte Fokuslage gebracht wird, der Tiefenschärfenbereich also um einen bestimmten Distanzwert gelegt wird.This object is achieved by a focus module for an optoelectronic sensor according to claim 1. The focus module is designed so that the sensor can be retrofitted with it or a focus module can be exchanged for another focus module. The focus module comprises focus-adjustable optics, which can be designed in any form known per se, for example as a single lens or objective. A focus adjustment serves as an actuator for changing the focus position. The necessary controls are carried out by means of a focus control, which ensures that the optics are brought into a desired focus position with the help of the focus adjustment, i.e. the depth of field is set around a certain distance value.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass das Fokusmodul autark eine situationsangepasste Fokuslage einstellen kann. Dazu ist ein Abstandssensor vorgesehen, der den Distanzwert beispielsweise zu einem Objekt oder zu lesenden Code misst. Der Abstandssensor kann optisch arbeiten, vorzugsweise nach dem Prinzip des Lichtlaufzeitverfahrens. Solche Sensoren sind in sehr kompakter Bauform verfügbar. Die Fokussteuerung, der Abstandssensor und die Fokusverstellung sind Teil des Fokusmoduls, nicht des optoelektronischen Sensors. Das Fokusmodul ist daher in der Lage, Fokusverstellungen eigenständig vorzunehmen, insbesondere als Autofokusmodul zu fungieren. The invention is based on the basic idea that the focus module can independently set a situation-adapted focus position. For this purpose, a distance sensor is provided which measures the distance value, for example to an object or to a code to be read. The distance sensor can work optically, preferably according to the principle of the time-of-flight method. Such sensors are available in a very compact design. The focus control, the distance sensor and the focus adjustment are part of the focus module, not the optoelectronic sensor. The focus module is therefore able to carry out focus adjustments independently, in particular to function as an autofocus module.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Modularität eine besonders große Flexibilität erreicht wird. Insbesondere kann in einem Lesetunnel entschieden werden, ob der Aufwand für eine externe Abstandsmessung in einer schnellen Anwendung erforderlich ist oder ob durch die integrierte Abstandsmessung des Fokusmoduls auf einen vorgelagerten Laserscanner zur Geometriebestimmung verzichtet werden kann. Das Fokusmodul kann separat entwickelt, getestet und hergestellt werden. Es sind sehr kompakte Fokusverstellungen und Abstandssensoren und dementsprechend kompakte Bauformen des Fokusmoduls möglich.The invention has the advantage that particularly great flexibility is achieved through the modularity. In particular, a decision can be made in a reading tunnel whether the effort for an external distance measurement is necessary in a fast application or whether an upstream laser scanner for determining the geometry can be dispensed with thanks to the integrated distance measurement of the focus module. The focus module can be developed, tested and manufactured separately. Very compact focus adjustments and distance sensors and accordingly compact designs of the focus module are possible.

Das Fokusmodul weist bevorzugt eine Leiterplatte auf, insbesondere eine Flexplatine, auf dem eine Treiberschaltung für die Fokusverstellung, die Fokussteuerung und der Abstandssensor untergebracht sind. Eine derartige gemeinsame Leiterplatte für alle wesentlichen oder sogar alle Elektronikelemente des Fokusmoduls erlaubt eine besonders kompakte Bauform. Das Fokusmodul umfasst vorzugsweise auch einen Positionssensor zur Erfassung der Position der Optik und damit der tatsächlich eingestellten Fokuslage, und ein solcher Positionssensor kann ebenfalls vorteilhaft auf der gemeinsamen Leiterplatte untergebracht sein.The focus module preferably has a printed circuit board, in particular a flexible board, on which a driver circuit for the focus adjustment, the focus control and the distance sensor are accommodated. Such a common circuit board for all essential or even all electronic elements of the focus module allows a particularly compact design. The focus module preferably also includes a position sensor for detecting the position of the optics and thus the actually set focus position, and such a position sensor can also advantageously be accommodated on the common circuit board.

Das Fokusmodul umfasst vorzugsweise eine Schnittstelle zu dem Sensor, um Steuerungsdaten des Sensors zu empfangen und/oder um Distanzwerte des Abstandssensors an den Sensor zu übergeben. So kann der Sensor mit dem Fokusmodul kommunizieren und beispielsweise einen Fokussierungsmodus einstellen oder eine Fokuslage vorgeben. Umgekehrt hat der Sensor Zugriff auf die von dem Abstandssensor gemessenen Distanzwerte, die auch für andere Zwecke als die Fokusverstellung von Nutzen ist, etwa eine Beleuchtungsanpassung oder zur Unterstützung der Bildauswertung.The focus module preferably comprises an interface to the sensor in order to receive control data from the sensor and / or to transfer distance values from the distance sensor to the sensor. The sensor can communicate with the focus module and, for example, set a focusing mode or specify a focus position. Conversely, the sensor has access to the distance values measured by the distance sensor, which are also useful for purposes other than focus adjustment, such as lighting adjustment or to support image evaluation.

Die Fokussteuerung ist bevorzugt für einen externen Fokusmodus ausgebildet, in dem über die Schnittstelle mindestens ein Distanzwert vorgegeben und die Fokuslage entsprechend dem Distanzwert nachgeführt wird. Das Fokusmodul kann für den Betrieb in verschiedenen Modi ausgebildet sein. In diesem Modus werden externe Distanzwerte in Ergänzung oder anstelle der eigenen Distanzwerte des Abstandssensors verwendet. Das ist womöglich in schnellen Anwendungen erforderlich, beispielsweise bei hohen Fördergeschwindigkeiten, wo die autarke Umfokussierung zu langsam wäre. Dann werden die Distanzwerte schon vorab beispielsweise durch einen vorgelagerten Laserscanner bestimmt, so dass genug Zeit verleibt, um bis zur eigentlichen Bildaufnahme oder Codelesung die passende Fokuslage einzustellen.The focus control is preferably designed for an external focus mode in which at least one distance value is specified via the interface and the focus position is tracked according to the distance value. The focus module can be designed to operate in different modes. In this mode, external distance values are used in addition to or instead of the distance sensor's own distance values. This may be necessary in fast applications, for example at high conveyor speeds, where the autarkic refocusing would be too slow. The distance values are then determined in advance, for example by an upstream laser scanner, so that enough time is left to set the appropriate focus position before the actual image recording or code reading.

Die Fokussteuerung ist bevorzugt für einen Autofokusmodus ausgebildet, in dem fortlaufend über den Abstandssensor Distanzwerte gemessen werden und die Fokuslage entsprechend den Distanzwerten nachgeführt wird. Das Fokusmodul arbeitet hier als eigenständiges Autofokusmodul. Die fortlaufende Messung von Distanzwerten erfolgt entsprechend der geforderten Regelungsgeschwindigkeit. Neben dem externen Fokusmodus und dem Autofokusmodus sind weitere Modi vorstellbar, etwa ein Kalibrationsmodus, in dem sich das Fokusmodul eigenständig kalibriert.The focus control is preferably designed for an autofocus mode in which distance values are continuously measured via the distance sensor and the focus position is tracked in accordance with the distance values. The focus module works here as an independent autofocus module. The continuous measurement of distance values takes place in accordance with the required control speed. In addition to the external focus mode and the autofocus mode, other modes are conceivable, such as a calibration mode in which the focus module calibrates itself.

Die Fokusverstelleinheit weist bevorzugt einen Tauchspulenaktor auf. Damit ist ein besonders leichtes und kompaktes Fokusmodul möglich. Der Tauchspulenaktor kann mit einer Steuerung oder Regelung betrieben werden, wobei für die Regelung vorzugsweise das Fokusmodul den oben schon erwähnten Positionssensor für die Bestimmung der tatsächlichen Position der Optik umfasst. Alternativ zu einem Tauchspulenaktor ist beispielsweise auch eine adaptive Linse denkbar, wie eine Flüssig- oder Gellinse.The focus adjustment unit preferably has a moving coil actuator. This enables a particularly light and compact focus module. The moving coil actuator can be operated with a control or regulation, the focus module preferably including the above-mentioned position sensor for determining the actual position of the optics for regulation. As an alternative to a plunger coil actuator, an adaptive lens, such as a liquid or gel lens, is also conceivable.

Die Fokusverstelleinheit umfasst bevorzugt ein bewegliches Trägerelement mit der Optik und ein feststehendes Haltelement, die jeweils eine Fläche aufweisen, insbesondere mit den Flächen parallel zueinander, wobei für eine Einstellung einer Fokuslage die Position des beweglichen Trägerelements gegenüber dem Halteelement veränderbar ist und mindestens eine gerollte Blattfeder zwischen Trägerelement und Halteelement angeordnet ist, die während einer Bewegung des beweglichen Trägerelements auf den Flächen auf- oder abrollt. Für eine Einstellung einer Fokuslage wird die Position des beweglichen Trägerelements gegenüber einem feststehenden Halteelement verändert. Die Fokusverstellung beruht auf einer zwischen Trägerelement und Halteelement angeordneten Blattfeder, die auf jeweiligen Flächen von Trägerelement und Halteelement auf- und abrollt. Diese Art der kompakten mechanischen Aufhängung ermöglicht große Stellwege bei hoher Langzeitstabilität.The focus adjustment unit preferably comprises a movable support element with the optics and a fixed holding element, each of which has a surface, in particular with the surfaces parallel to one another, the position of the movable carrier element relative to the holding element being changeable for setting a focus position and at least one rolled leaf spring being arranged between the carrier element and the holding element, which during a movement of the movable The carrier element rolls up or down on the surfaces. To set a focus position, the position of the movable carrier element is changed in relation to a stationary holding element. The focus adjustment is based on a leaf spring which is arranged between the carrier element and the holding element and which rolls up and down on the respective surfaces of the carrier element and the holding element. This type of compact mechanical suspension enables large travel ranges with high long-term stability.

Das Trägerelement weist bevorzugt einen oberen und einen unteren Endanschlag und das Halteelement ein Dämpfungselement auf, das zwischen die Endanschläge hineinragt. Die Endanschläge begrenzen die Bewegung des Trägerelements in einer kleinsten beziehungsweise größten Auslenkung, vor allem im unbestromten Zustand, in dem die Fokusverstellung einer zu großen Auslenkung nicht entgegenwirken kann. Das Dämpfungselement absorbiert die kinetische Energie des aufprallenden Trägerelements. So kann es nicht zu einem Aufschaukeln kommen, und das Fokusmodul wird robuster gegen Schwing-/Schockbelastung.The carrier element preferably has an upper and a lower end stop and the holding element has a damping element which protrudes between the end stops. The end stops limit the movement of the carrier element in the smallest or largest deflection, especially in the de-energized state, in which the focus adjustment cannot counteract an excessive deflection. The damping element absorbs the kinetic energy of the impacting carrier element. This prevents it from rocking, and the focus module becomes more robust against vibration / shock loads.

In vorteilhafter Weiterbildung ist ein optoelektronischer Sensor mit einem Lichtsender und/oder einem Lichtempfänger und mindestens einem dem Lichtsender und/oder dem Lichtempfänger zugeordneten erfindungsgemäßen Fokusmodul vorgesehen. Das Fokusmodul ist demnach für eine sendeseitige oder empfangsseitige Fokussierung geeignet. Denkbar ist auch eine koaxiale Anordnung von Lichtsender und Lichtempfänger, wo das Fokusmodul sowohl als Sende- und wie als Empfangsoptik fungiert, oder der Einsatz von zwei Fokusmodulen für die Sende- und Empfangsseite.In an advantageous further development, an optoelectronic sensor with a light transmitter and / or a light receiver and at least one focus module according to the invention assigned to the light transmitter and / or the light receiver is provided. The focus module is therefore suitable for focusing on the transmission side or receiving side. A coaxial arrangement of light transmitter and light receiver is also conceivable, where the focus module functions both as transmitting and receiving optics, or the use of two focus modules for the transmitting and receiving side.

Der Sensor ist vorzugsweise als Barcodescanner mit dem Fokusmodul vor dessen Lichtsender ausgebildet. Bei diesem sendeseitigen Einsatz bündelt das Fokusmodul den Lesestrahl des Barcodescanners auf den Codeabstand. Alternativ ist der Sensor als Kamera mit dem Fokusmodul vor dessen Lichtempfänger ausgebildet. In dieser empfangsseitigen Anwendung sorgt das Fokusmodul für eine scharfe Abbildung auf den als Bildsensor ausgebildeten Lichtempfänger der Kamera. Die Kamera ist vorzugsweise ein kamerabasierter Codeleser, hat also eine Auswertungseinheit, die Codes in den Bilddaten des Bildsensors findet und decodiert.The sensor is preferably designed as a barcode scanner with the focus module in front of its light transmitter. With this use on the transmitter side, the focus module bundles the reading beam of the bar code scanner to the code distance. Alternatively, the sensor is designed as a camera with the focus module in front of its light receiver. In this application on the receiving side, the focus module ensures a sharp image on the camera's light receiver, which is designed as an image sensor. The camera is preferably a camera-based code reader, that is to say it has an evaluation unit which finds and decodes codes in the image data of the image sensor.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in:

1 eine schematische Darstellung eines Fokusmoduls;
2 eine vergrößerte Darstellung einer Fokusverstellung des Fokusmoduls;
3 eine vergrößerte Darstellung eines Abstandssensors des Fokusmoduls;
4a eine schematische Darstellung einer aufgefalteten gemeinsamen Leiterplatte mit den wesentlichen elektronischen Elementen des Fokusmoduls;
4b eine schematische Darstellung der Anordnung der Leiterplatte in dem Fokusmodul;
5 eine schematische Darstellung einer Kamera mit Fokusmodul;
6 eine schematische Darstellung eines Trägerelements einer Fokusverstellung mit Begrenzung und Dämpfung der Auslenkung;
7 eine dreidimensionale Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer Begrenzung und Dämpfung der Auslenkung des Trägerelements; und
8 eine Darstellung einer Anwendungssituation einer Kamera mit Fokusmodul in Montage an einem Förderband.

The invention is explained in more detail below also with regard to further features and advantages by way of example with the aid of embodiments and with reference to the accompanying drawings. The figures in the drawing show in:

1 a schematic representation of a focus module;
2 an enlarged illustration of a focus adjustment of the focus module;
3 an enlarged illustration of a distance sensor of the focus module;
4a a schematic representation of an unfolded common circuit board with the essential electronic elements of the focus module;
4b a schematic representation of the arrangement of the circuit board in the focus module;
5 a schematic representation of a camera with focus module;
6th a schematic representation of a carrier element of a focus adjustment with limitation and damping of the deflection;
7th a three-dimensional representation of an alternative embodiment of a limitation and damping of the deflection of the carrier element; and
8th a representation of an application situation of a camera with focus module mounted on a conveyor belt.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fokusmoduls 10. Eine Optik 12 wird mittels einer Fokusverstellung 14 in eine jeweils passende Fokuslage gebracht. Wie sämtliche in 1 gezeigten Elemente ist die Optik 12 rein beispielhaft und hier als einzelne Linse gezeigt. Allgemein handelt es sich um ein beliebiges Objektiv aus Linsen und anderen optischen Elementen wie Blenden, Prismen und dergleichen, die gegebenenfalls auch reflexiv sein können. Die Fokusverstellung 14 wirkt entsprechend dem Doppelpfeil durch Veränderung der Linsenposition längs der optischen Achse, ohne damit eine alternative Fokusänderung etwa durch Brennweitenverstellung einer adaptiven Linse auszuschließen. 1 shows a schematic representation of a focus module 10 . One look 12th is by means of a focus adjustment 14th brought into a suitable focus position. Like all in 1 The elements shown are the optics 12th purely by way of example and shown here as a single lens. In general, any objective made up of lenses and other optical elements such as diaphragms, prisms and the like, which may also be reflective, if necessary. The focus adjustment 14th acts according to the double arrow by changing the lens position along the optical axis, without excluding an alternative change in focus, for example by adjusting the focal length of an adaptive lens.

Ein Abstandssensor 16 misst Distanzwerte, aus denen die jeweils einzustellende Fokuslage abgeleitet werden soll, also beispielsweise einen Objekt- oder Codeabstand. Der Abstandssensor 16 ist mit TOF (Time of Flight, Lichtlautzeitmessung) gekennzeichnet, kann aber auch andere Messprinzipien nutzen.A distance sensor 16 measures distance values from which the respective focus position to be set is to be derived, for example an object or code distance. The distance sensor 16 is marked with TOF (Time of Flight), but can also use other measuring principles.

Das Fokusmodul 10 weist ferner eine eigene Fokussteuerung 18 auf, die mit der Fokusverstellung 14 und dem Abstandssensor 16 verbunden ist. Das ermöglicht eine Fokusregelung beziehungsweise einen Autofokusmodus, in dem jeweils Distanzwerte gemessen werden und die Fokuslage entsprechend eingestellt wird.The focus module 10 also has its own focus control 18th on that with the focus adjustment 14th and the distance sensor 16 connected is. The enables focus regulation or an autofocus mode in which distance values are measured and the focus position is set accordingly.

Eine Schnittstelle 20 dient dem Anschluss an einen optoelektronischen Sensor, in dem das Fokusmodul 10 eingesetzt wird. Darüber können externe Steuerungsbefehle empfangen und die Distanzwerte des Abstandssensors 16 ausgegeben werden. Das Fokusmodul 10 besitzt ferner einen in der schematischen Darstellung nicht erkennbaren mechanischen Anschluss, um es an dem Sensor zu befestigen beziehungsweise davon zu lösen.One interface 20th is used for connection to an optoelectronic sensor in which the focus module 10 is used. In addition, external control commands can be received and the distance values from the distance sensor 16 are issued. The focus module 10 furthermore has a mechanical connection, which cannot be seen in the schematic representation, in order to attach it to the sensor or to detach it therefrom.

2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Fokusverstellung 14 als Tauchspulaktorik. Die Optik 12, die hier durch drei Linsen symbolisiert ist, befindet sich auf einem beweglichen Trägerelement 22, das zu beiden Seiten mittels zweier gerollter Blattfedern 24 zwischen einem feststehenden Halteelement 26 eingeklemmt ist. Das bewegliche Trägerelement 22 fungiert als Schwinger, das feststehende Halteelement 26 als Stator. Die gerollten Blattfedern 24 sind an dem beweglichen Trägerelement 22 und dem Halteelement 26 mit jeweils einem Fixierungspunkt 28 befestigt. Die Fixierung ist auch an zusätzlichen Punkten denkbar, was aber den möglichen Verstellweg verkürzt, oder sie kann umgekehrt auch weggelassen werden, da die gerollten Blattfedern 24 mit ihrer Federkraft eingeklemmt sind und die Rollreibung geringer ist als die Haftreibung. 2 shows an advantageous embodiment of the focus adjustment 14th as moving coil actuator. The optics 12th , which is symbolized here by three lenses, is located on a movable support element 22nd on both sides by means of two rolled leaf springs 24 between a fixed holding element 26th is jammed. The movable support element 22nd acts as a vibrator, the fixed holding element 26th as a stator. The rolled leaf springs 24 are on the movable support element 22nd and the holding element 26th with one fixation point each 28 attached. The fixation is also conceivable at additional points, but this shortens the possible adjustment path, or conversely, it can also be omitted, since the rolled leaf springs 24 are clamped with their spring force and the rolling friction is less than the static friction.

Eine Krafteinwirkung auf das bewegliche Trägerelement 22 in Richtung der Längsachse, die vorzugsweise der optischen Achse der Optik 12 entspricht, bewirkt ein Auf- beziehungsweise Abrollen der gerollten Blattfedern 24. Die jeweils eingenommene Position wird von der Fokussteuerung 18 über eine Treiberschaltung 30 vorgegeben. Der Angriffspunkt der Treiberschaltung beziehungsweise der Richtungspfeil in der 2 sollen rein funktional und nicht geometrisch verstanden werden. Tatsächlich greift die Tauchspulaktorik vorzugsweise am Umfang des Trägerelements 22 an, um die Lichtwege nicht zu stören.A force acting on the movable support element 22nd in the direction of the longitudinal axis, which is preferably the optical axis of the optics 12th corresponds, causes the rolled leaf springs to roll up or down 24 . The current position is determined by the focus control 18th via a driver circuit 30th given. The point of application of the driver circuit or the directional arrow in the 2 should be understood purely functionally and not geometrically. In fact, the moving coil actuator preferably engages on the circumference of the carrier element 22nd so as not to disturb the light paths.

Alternativ zu einer Tauchspulaktorik sind auch andere Fokusverstellungen denkbar, beispielsweise eine adaptive Linse, die ihre Brennweite durch Veränderung der optisch wirksamen Kontur verändert, wie bei einer Flüssig- oder Gellinse.As an alternative to a moving coil actuator, other focus adjustments are also conceivable, for example an adaptive lens that changes its focal length by changing the optically effective contour, as in the case of a liquid or gel lens.

3 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des integrierten Abstandssensors 16 als optoelektronischen Abstandssensor nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung. Der Abstandssensor 16 umfasst einen TOF-Lichtsender 32 mit TOF-Sendeoptik 34 sowie einen TOF-Lichtempfänger 36 mit TOF-Empfangsoptik 38. Damit wird ein TOF-Lichtsignal ausgesandt und wieder empfangen. Eine Lichtlaufzeitmesseinheit 40 bestimmt die Laufzeit des TOF-Lichtsignals und daraus den Abstand zu einem Objekt, an dem das TOF-Lichtsignal zurückgeworfen wurde. 3 shows an advantageous embodiment of the integrated distance sensor 16 as an optoelectronic distance sensor based on the principle of time-of-flight measurement. The distance sensor 16 includes a TOF light transmitter 32 with TOF transmission optics 34 as well as a TOF light receiver 36 with TOF receiving optics 38 . A TOF light signal is thus sent and received again. A time-of-flight measurement unit 40 determines the travel time of the TOF light signal and from this the distance to an object at which the TOF light signal was reflected.

Der Aufbau des Abstandssensors 16 ist rein beispielhaft. Die optoelektronische Entfernungsmessung mittels Lichtlaufzeitverfahren ist bekannt und wird daher nicht im Einzelnen erläutert. Zwei beispielhafte Messverfahren sind Photomischdetektion mit einem periodisch modulierten TOF-Lichtsignal und Pulslaufzeitmessung mit einem pulsmodulierten TOF-Lichtsignal. Dabei gibt es auch hochintegrierte Lösungen, in denen der TOF-Lichtempfänger 36 mit der Lichtlaufzeitmesseinheit 40 oder zumindest Teilen davon, etwa TDCs (Time-to-Digital-Converter) für Laufzeitmessungen, auf einem gemeinsamen Chip untergebracht ist. Dazu eignet sich insbesondere ein TOF-Lichtempfänger 36, der als Matrix von SPAD-Lichtempfangselementen 36a aufgebaut ist (Single-Photon Avalanche Diode). Die TOF-Optiken 34, 38 sind nur symbolhaft als jeweilige Einzellinsen stellvertretend für beliebige Optiken wie beispielsweise ein Mikrolinsenfeld gezeigt. Alternativ ist denkbar, dass der Abstandssensor 16 Abstände mit einem anderen optischen oder nicht optischen Prinzip misst.The structure of the distance sensor 16 is purely exemplary. The optoelectronic distance measurement using the time-of-flight method is known and is therefore not explained in detail. Two exemplary measurement methods are photonic mixing detection with a periodically modulated TOF light signal and pulse transit time measurement with a pulse-modulated TOF light signal. There are also highly integrated solutions in which the TOF light receiver 36 with the time of flight measuring unit 40 or at least parts thereof, such as TDCs (time-to-digital converters) for runtime measurements, is accommodated on a common chip. A TOF light receiver is particularly suitable for this 36 , which acts as a matrix of SPAD light receiving elements 36a is constructed (single-photon avalanche diode). The TOF optics 34 , 38 are only shown symbolically as respective individual lenses representative of any optics such as a microlens array. Alternatively, it is conceivable that the distance sensor 16 Measure distances with a different optical or non-optical principle.

4a zeigt eine aufgefaltete gemeinsame Leiterplatte 42 einer besonders vorteilhaften Ausführungsform. Die gemeinsame Leiterplatte 42 ist vorzugsweise als Flexplatine beziehungsweise Starrflex-Leiterplatte ausgestaltet. Auf der gemeinsamen Leiterplatte 42 sind der Abstandssensor 16, die Fokussteuerung 18 und die Treiberschaltung 30 untergebracht. 4a shows an unfolded common circuit board 42 a particularly advantageous embodiment. The common circuit board 42 is preferably designed as a flex circuit board or rigid-flex circuit board. On the common circuit board 42 are the distance sensor 16 who have favourited focus control 18th and the driver circuit 30th housed.

4b zeigt die Anordnung der gemeinsamen Leiterplatte 42 in dem Fokusmodul 10. Sie wird so gefaltet, dass sich die Elektronik zur Regelung, also Fokussteuerung 18 und Treiberschaltung 30, auf der Unterseite des Fokusmoduls 10 befindet. Der Abstandssensor 16 dagegen, der ja in der Lage sein muss, das Sichtfeld der Optik 12 zu erfassen, befindet sich auf der Oberseite. Seitlich kann noch ein nicht gezeigter Positionssensor für die jeweilige Position der Optik 12 vorgesehen sein. 4b shows the arrangement of the common circuit board 42 in the focus module 10 . It is folded in such a way that the electronics for regulation, i.e. focus control 18th and driver circuit 30th , on the underside of the focus module 10 is located. The distance sensor 16 on the other hand, which must be able to control the field of vision of the optics 12th to capture is located on the top. A position sensor (not shown) for the respective position of the optics can also be installed on the side 12th be provided.

Die Leiterplatte 42 kann insbesondere in ihrem unteren Bereich noch weitere Elektronikelemente aufweisen. Dazu zählen allgemeine Elemente wie Speicher oder Versorgungen sowie die Schnittstelle 20. Im Idealfall ist keine weitere Leiterplatte erforderlich. Nicht erkennbar ist in der schematischen Schnittansicht der 4b eine zentrale Öffnung im unteren Bereich der Leiterplatte 42, die den Lichtdurchtritt durch Optik 12 und Fokusmodul 10 ermöglicht.The circuit board 42 can have further electronic elements, especially in its lower area. This includes general elements such as storage or supplies as well as the interface 20th . Ideally, no additional circuit board is required. It cannot be seen in the schematic sectional view of FIG 4b a central opening in the lower part of the circuit board 42 that allow light to pass through optics 12th and focus module 10 enables.

Es sind noch weitere Sensoren auf der Leiterplatte 42 denkbar, etwa ein Temperatursensor oder ein Beschleunigungssensor. Über die Temperatur wird die jeweilige Position der Optik 12 temperaturabhängig korrigiert. Der Beschleunigungssensor dient der Analyse der Anwendungssituation, um beispielsweise eine Regelung anzupassen. Je nach Situation wird beispielsweise die Ansprechzeit oder die Positionsstabilität bei externen Störungen optimiert. Bestehen in dieser Hinsicht aktuell keine besonderen Anforderungen, so kann die Regelung den Stromverbrauch optimieren.There are other sensors on the circuit board 42 conceivable, for example a temperature sensor or an acceleration sensor. About the temperature becomes the respective position of the optics 12th corrected depending on temperature. The acceleration sensor is used to analyze the application situation, for example to adapt a regulation. Depending on the situation, the response time or the position stability in the event of external disturbances, for example, is optimized. If there are currently no special requirements in this regard, the control can optimize power consumption.

5 zeigt eine Blockdarstellung einer Kamera 100 als Beispiel eines optoelektronischen Sensors mit empfangsseitig angeschlossenem Fokusmodul 10. Der Anschluss erfolgt einerseits mechanisch durch nicht gezeigte, lösbare Verbindungselemente und andererseits elektronisch über die Schnittstelle 20 und eine entsprechende Schnittstelle 44 der Kamera 100. Das Empfangslicht wird von der Optik 12 auf einen Bildsensor 46 der Kamera 100 geführt. 5 shows a block diagram of a camera 100 as an example of an optoelectronic sensor with a focus module connected on the receiver side 10 . The connection is made mechanically on the one hand by detachable connecting elements (not shown) and electronically on the other hand via the interface 20th and a corresponding interface 44 the camera 100 . The received light is from the optics 12th on an image sensor 46 the camera 100 guided.

Eine Kamerasteuerung 48 ist dem Bildsensor 46 verbunden und für die Steuerungs-, Auswertungs- und sonstigen Koordinierungsaufgaben in der Kamera 100 zuständig. Sie löst also Bildaufnahmen aus, liest Bilddaten des Bildsensors 46 ein, um sie zu speichern, zu verarbeiten oder an einer nicht gezeigten externen Schnittstelle auszugeben. Vorzugsweise ist die Kamerasteuerung 48 in der Lage, Codebereiche in den Bilddaten aufzufinden und zu decodieren, womit die Kamera 100 zu einem kamerabasierten Codeleser wird. Es sind aber auch andere Bildverarbeitungen beispielsweise für Inspektions- und Messaufgaben denkbar (Machine Vision).A camera control 48 is the image sensor 46 connected and for the control, evaluation and other coordination tasks in the camera 100 responsible. So it triggers image recordings, reads image data from the image sensor 46 in order to save them, process them or output them to an external interface (not shown). Preferably the camera control is 48 able to locate and decode code areas in the image data, with which the camera 100 becomes a camera-based code reader. However, other image processing, for example for inspection and measurement tasks, is also conceivable (machine vision).

Das Fokusmodul 10 ist in dem Sinne autark oder eigenständig, dass es sich unabhängig von der Kamerasteuerung 48 um die Fokussierung kümmern kann. Nichtsdestotrotz steht die Kamerasteuerung 48 vorzugsweise über die Schnittstellen 20, 44 mit der Fokussteuerung 18 in Verbindung. Das ermöglicht unterschiedliche Betriebsmodi. Ein bevorzugter Betriebsmodus ist ein Aufofokusmodus, bei dem die Fokussteuerung 18 anhand der Distanzwerte des Abstandssensors 16 eigenständig die zugehörige Fokuslage der Optik 12 einstellt. Dabei können die Distanzwerte auch an die Kamerasteuerung 48 ausgegeben werden, die damit weitere Aufgaben wie das Einstellen von Belichtungszeiten, eine eigene aktive Beleuchtung für eine Bildhelligkeitssteuerung und dergleichen erfüllt. Ein anderer Betriebsmodus ist ein externer Fokusmodus, bei dem nun der Fokussteuerung 18 die Distanzwerte oder die entsprechenden Fokuslagen von extern an die Kamera 100 angeschlossenen Sensoren wie einem Laserscanner vorgegeben werden. In diesem externen Fokusmodus ist das Fokusmodul 10 nicht mehr völlig autark, es bietet diese Zusatzfunktion aber vorzugsweise für noch größere Flexibilität mit an. Weitere Betriebsmodi sind denkbar, wie eine autarke Kalibration des Fokusmoduls 10.The focus module 10 is self-sufficient or autonomous in the sense that it is independent of the camera control 48 can take care of the focus. Nevertheless, the camera control is still 48 preferably via the interfaces 20th , 44 with the focus control 18th in connection. This enables different operating modes. A preferred operating mode is an up-focus mode in which the focus control 18th based on the distance values of the distance sensor 16 independently the associated focus position of the optics 12th adjusts. The distance values can also be sent to the camera control 48 are output, which thus fulfills other tasks such as setting exposure times, its own active lighting for image brightness control and the like. Another operating mode is an external focus mode in which the focus control is now 18th the distance values or the corresponding focus positions externally to the camera 100 connected sensors such as a laser scanner. The focus module is in this external focus mode 10 no longer completely self-sufficient, but it offers this additional function preferably for even greater flexibility. Further operating modes are conceivable, such as an autarkic calibration of the focus module 10 .

Die Kamera 100 ist nur ein Beispiel eines optoelektronischen Sensors für den Einsatz des Fokusmoduls 10. Dabei arbeitet das Fokusmodul 10 empfangsseitig. Alternativ ist auch eine sendeseitige Fokussierung denkbar, etwa um ein Beleuchtungsmuster scharf zu stellen oder den Lesestrahl eines Barcodescanners auf einen Codeabstand einzustellen. In weiteren Ausführungsformen eines optoelektronischen Sensors dient dasselbe Fokusmodul 10 sowohl der sende- wie empfangsseitigen Fokussierung, oder es sind dafür zwei Fokusmodule 10 vorgesehen.The camera 100 is just one example of an optoelectronic sensor for use with the focus module 10 . This is where the focus module works 10 on the receiving side. Alternatively, focusing on the transmission side is also conceivable, for example in order to focus a lighting pattern or to set the reading beam of a bar code scanner to a code distance. The same focus module is used in further embodiments of an optoelectronic sensor 10 both the sending and receiving side focusing, or there are two focus modules 10 intended.

6 illustriert in einer Ansicht des beweglichen Trägerelements 22 eine Dämpfung zum Schutz vor Extremauslenkungen insbesondere bei Schock- und Schwingbelastung. Die Masse von Trägerelement 22 und Optik 12, die über die Blattfedern 24 mit einer gewissen Federsteifigkeit gelagert ist, bildet ein klassisches Feder-Masse-Dämpfer-System. Im unbestromten Zustand insbesondere beim Transport kann die Fokussteuerung 18 einer externen Beschleunigung nicht entgegenwirken. Um eine Beschädigung des Fokusmodul 10 zu verhindern und einen Transport zu ermöglichen, sind Endanschläge 50 an dem Trägerelement 22 vorgesehen. In der maximalen beziehungsweise minimalen Auslenkung des Trägerelements 22 schlagen diese Endanschläge auf einem an dem Halteelement 26 befestigten Dämpfer 52 auf. Die Dämpfer 52 sind aus einem dämpfenden Material wie Gummi hergestellt und absorbieren die Energie aus Schocks und Schwingungen des Trägerelements 22. Zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik werden geeignete Materialien (u.a. Shore-Härte) oder Materialverbünde etwa mit zwei Gummisorten oder ein Gummi-Metall-Verbund sowie Formen gewählt. Auch Form und Material der typischerweise harten Endanschläge 50 lassen sich variieren. Der horizontale Abstand zwischen Trägerelement 22 und Dämpfern 52 begrenzt Verformungen bei Querbeanspruchung. 6th illustrated in a view of the movable support element 22nd a damping to protect against extreme deflections, especially in the event of shock and vibration loads. The mass of the carrier element 22nd and optics 12th that are about the leaf springs 24 is mounted with a certain spring stiffness, forms a classic spring-mass-damper system. In the de-energized state, especially during transport, the focus control 18th do not counteract an external acceleration. To avoid damage to the focus module 10 to prevent and enable transport are end stops 50 on the carrier element 22nd intended. In the maximum or minimum deflection of the carrier element 22nd hit these end stops on one of the holding element 26th attached damper 52 on. The dampers 52 are made of a damping material such as rubber and absorb the energy from shocks and vibrations of the carrier element 22nd . To set the damping characteristics, suitable materials (including Shore hardness) or material composites, for example with two types of rubber or a rubber-metal composite, and shapes are selected. Also the shape and material of the typically hard end stops 50 can be varied. The horizontal distance between the support element 22nd and dampers 52 limits deformations in the event of transverse loading.

7 illustriert eine variierte Ausführungsform der Dämpfung. Die Endanschläge 50 sind in diesem Fall dreieckförmig gestaltet. Der Dämpfer 52 ist über eine Madenschraube 54 an dem Halteelement 26 befestigt, wobei die entsprechende Öffnung in dem Dämpfer 52 zentral oder exzentrisch sitzt. Bei anderer Befestigung etwa durch Verkleben kann der Dämpfer 52 wahlweise ebenfalls mit einer Öffnung oder voll gefüllt sein. 7th illustrates a varied embodiment of the damping. The end stops 50 are designed triangular in this case. The damper 52 is about a grub screw 54 on the holding element 26th attached, the corresponding opening in the damper 52 sits centrally or eccentrically. In the case of a different attachment, for example by gluing, the damper 52 optionally also with an opening or fully filled.

8 zeigt eine mögliche Anwendung des Sensors 100 in Montage an einem Förderband 56, welches Objekte 58, wie durch den Pfeil 60 angedeutet, durch den Erfassungsbereich des Sensors 100 fördert. Die Objekte 58 können an ihren Außenflächen Codebereiche 62 tragen. Aufgabe des Sensors 100 ist, Eigenschaften der Objekte 58 zu erfassen und in einem bevorzugten Einsatz als Codeleser die Codebereiche 62 zu erkennen, die dort angebrachten Codes auszulesen, zu dekodieren und dem jeweils zugehörigen Objekt 58 zuzuordnen. Um auch seitlich angebrachte Codebereiche 64 zu erkennen, werden vorzugsweise zusätzliche, nicht dargestellte Sensoren aus unterschiedlicher Perspektive eingesetzt. 8th shows a possible application of the sensor 100 in assembly on a conveyor belt 56 what objects 58 as by the arrow 60 indicated by the detection range of the sensor 100 promotes. The objects 58 can code areas on their outer surfaces 62 carry. Task of the sensor 100 is, properties of the objects 58 to capture and in a preferred use as a code reader the code areas 62 to recognize the ones affixed there Read out codes, decode them and the associated object 58 assign. Around code areas attached to the side 64 To recognize, additional, not shown sensors are preferably used from different perspectives.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2498113 A1 [0006]
DE 102016112123 A1 [0006]
EP 3525026 A1 [0006]
US 2010/0176319 A1 [0009]

Claims

Focus module (10) for an optoelectronic sensor (100) which has focus-adjustable optics (12), a focus adjustment unit (14) for changing a focus position of the optics (12) and a focus control (18) to control the optics (12) by means of the To spend the focus adjustment unit (14) in a focus position corresponding to a distance value, characterized in that the focus module (10) furthermore has a distance sensor (16) for determining the distance value, in particular an optoelectronic distance sensor based on the principle of the time-of-flight method, and that the focus adjustment unit (14) , Focus control (18) and distance sensor (16) are part of the focus module (10).

Focus module (10) Claim 1 , which has a printed circuit board (42), in particular a flexible circuit board, on which a driver circuit (30) for the focus adjustment (14), the focus control (18) and the distance sensor (16) are accommodated.

Focus module (10) Claim 1 or 2 with an interface (20) to the sensor (100) in order to receive control data from the sensor (100) and / or to transfer distance values from the distance sensor (16) to the sensor (100).

Focus module (10) Claim 3 wherein the focus control (18) is designed for an external focus mode in which at least one distance value is specified via the interface (20) and the focus position is tracked according to the distance value.

Focus module (10) according to one of the preceding claims, wherein the focus control (18) is designed for an autofocus mode in which distance values are continuously measured via the distance sensor (16) and the focus position is tracked according to the distance values.

Focus module (10) according to one of the preceding claims, wherein the focus adjustment unit (14) has a moving coil actuator.

Focus module (10) according to one of the preceding claims, wherein the focus adjustment unit (14) comprises a movable carrier element (22) with the optics (12) and a fixed holding element (26), each having a surface, and wherein for setting a focus position the position of the movable carrier element (22) relative to the holding element (26) is variable and at least one rolled leaf spring (24) is arranged between the carrier element (22) and the holding element (26), which during a movement of the movable carrier element (22) on the surfaces rolls up or down.

Focus module (10) Claim 7 wherein the carrier element (22) has an upper and a lower end stop (50) and the holding element (26) has a damping element (52) which protrudes between the end stops (50).

Optoelectronic sensor (100) with a light transmitter and / or a light receiver (46) and at least one focus module (10) assigned to the light transmitter and / or the light receiver (46) according to one of the preceding claims.

Sensor (100) Claim 9 , which is designed as a barcode scanner with the focus module (10) in front of its light transmitter and / or as a camera, in particular a camera-based code reader, with the focus module (10) in front of its light receiver (46).