KR102126422B1 - 이미지 데이터를 검출하기 위한 카메라 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 검출 영역(14)으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 이미지 센서(18), 상기 검출 영역(14)을 조명하기 위한 하나 이상의 광원(20)을 구비한 조명 유닛(20, 24) 및 전방 스크린(32)을 포함하는 카메라(10)와 관련이 있다. 이 경우, 상기 광원(20)에 할당된 측면 편향 소자(24)가 제공되어 있고, 상기 편향 소자는 상기 전방 스크린(32)에 의해 보호되어 상기 카메라(10) 내에 배치되어 있으며, 상기 검출 영역(14) 내에 확산 조명(22b) 또는 암시야 조명(dark field illumination)(22b)을 발생하기 위해, 확산 표면 또는 반사 표면을 포함한다.

Description

이미지 데이터를 검출하기 위한 카메라 및 방법{CAMERA AND METHOD OF DETECTING IMAGE DATA}

본 발명은 제1항 또는 제12항의 전제부에 따른 검출 영역으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 카메라 및 방법과 관련이 있다.

물체 특성들을 자동으로 검출하기 위해, 예를 들어 물체들의 검사 또는 측정을 위해, 카메라들은 산업적인 적용예들에서 다양한 방식으로 이용된다. 이 경우, 물체 이미지가 수신되고 목적에 상응하게 이미지 처리 방법에 의해 평가된다. 카메라들의 또 다른 한 가지 적용예는 코드 판독이다. 이미지 센서의 도움으로 그 위에 코드가 위치하는 물체들이 수신되고, 이미지들에서 코드 영역들이 식별되며, 그런 다음 디코딩(decoding)된다. 카메라 기반의 코드 판독기들은, 매트릭스 코드(matrix code)와 같이 이차원적으로도 구성되고 더 많은 정보를 제공하는, 일차원적인 바코드와 다른 코드 유형들도 문제없이 다룬다. 인쇄된 주소의 자동 문자 인식(광학식 문자 인식 OCR, Optical Character Recognition) 또는 손 글씨의 자동 문자 인식도 원칙적으로 코드 판독이다. 코드 판독기들의 전형적인 적용 분야는 슈퍼마켓 계산대, 자동 소포 식별, 우편물 분류, 항공 내 수하물 발송 및 다른 물류 적용예들이다.

한 가지 빈번한 검출 상황은 컨베이어벨트 위에 장착된 카메라이다. 상기 카메라는 컨베이어벨트 상에서 물체 흐름의 상대 운동 동안에 이미지를 수신하고 얻어진 물체 특성들과 관련하여 추가 처리 단계들을 시작한다. 이와 같은 처리 단계들은, 이송된 물체들에 작용하는 장치에서 구체적인 물체에 적합하게 조정된 추가 처리에서 발생하거나, 또는 특정 물체들이 품질 통제하에 물체 흐름으로부터 제거되거나 물체 흐름이 복수의 부분 물체 흐름으로 분류되는 물체 흐름의 변경에서 발생한다. 카메라가 카메라 기반의 코드 판독기인 경우, 물체들은 구체적인 분류 또는 유사한 처리 단계들을 위해 제공된 코드에 따라 식별된다.

가변적인 광 조건들로부터 자유롭기 위해, 많은 산업 카메라 시스템들은 자체 조명을 사용한다. 서로 다른 조명 유형들이 구분된다. 명시야 조명(bright field illumination)으로도 언급되는 직접 조명 이외에, 무엇보다 암시야 조명(dark field illumination) 및 확산 조명이 알려져 있다. 이와 같은 조명들은 통상적으로 기계 내에 직접 설치되거나 외부 조명으로서 부가되기도 한다.

암시야 조명들의 전형적인 이용 분야는 금속 표면들에 의한 검출이다. 이 경우, 광은 평평하게 조사된다. 입사각과 반사각이 같다는 원리에 따라 전체 광은 관찰자 또는 카메라로부터 편향되고, 때문에 시야가 어둡게 유지된다. 경사진 에지, 스크래치, 양각 무늬(embossment), 홈 및 융기부와 같은 구조들은 광의 빔 경로를 방해한다. 이와 같은 변칙들(anomalies)에서 광은 카메라 쪽으로 반사되거나 대부분은 단지 산란된다. 이 경우, 이와 같은 불완전부들은 카메라 이미지 내에서 밝게 보인다.

암시야 조명에서 조명 광원들은 경우에 따라 광학 수단과 함께 카메라 주시 영역에 대하여 특정 위치 및 각도로 배치되어야 한다. 전형적으로 광원들은 원형 배치에서 카메라의 광학 축에 대하여 특정 각도로 위치한다. 이와 같은 이유로 상기 광원들은 더는 공동의 전자 기판상에 위치할 수 없다.

확산 광은 반사 작용하거나, 윤이 나거나, 광이 나거나, 또는 금속성의 물체들이 검사되어야 하는 적용예들에서 유용할 수 있다. 이와 같은 표면들이 더는 평탄하지 않고, 자유롭게 형성되거나, 주름지거나, 구부러지거나, 또는 원통형인 경우가 특히 어려워진다.

유럽 특허 출원서 EP 1 158 460 B1호에서는 학습 공정에서 광을 방사하기 위한 송신 소자들의 서로 다른 그룹들이 구동 제어되고, 후속하는 작동에서, 검출된 물체의 하나 또는 복수의 특징이 최적인 구동 장치 및 그에 따른 조명이 사용된다. 링 형태로 배치된 상기 송신 소자들은 다양한 방향의 조명들을 발생할 수는 있지만, 확산 조명을 발생하거나 암시야 조명을 위해 충분히 평평한 각도의 조명을 발생할 수 없다.

유럽 특허 출원서 EP 1 687 752 B2호는 이미지 센서에 의해서 코드를 판독하는 스캔 장치 내에서 전방향 조명(omnidirectional illumination)의 제공을 공지한다. 수신 광학 수단을 둘러싸는, 암시야 조명의 개별적으로 구동 제어 가능한 광원들 앞에는 각각 하나의 도광 소자가 배치되어 있고, 상기 도광 소자의 광 출력면은 광을 내부로 편향시킨다. 상기 광원들의 광은, 이미지 데이터 내에 포함된 코드가 판독될 수 있을 때까지 변경된다. 상기 도광 소자들은 어느 정도의 깊이를 필요로 하는데, 이는 휴대용 장치 내에서의 기술된 적용예에서는 문제가 없지만, 산업 카메라들에서는 단점적으로 작용한다. 그뿐 아니라, 광원당 각각 하나의 도광 소자가 제공되어 있음으로써, 결과적으로 복수의 광원을 구비한 더 강한 조명들에서는 전체 구조가 매우 복잡해진다.

유럽 특허 출원서 EP 1 68 8861 B1호는 코드 판독기의 조명 앞에 반사기들 또는 도광 소자들을 구비한 상부 부착물을 사용하고, 광은 상기 상부 부착물의 다른 단부에서 평평한 각도로 판독 영역 상으로 입사한다. 그러나 이와 같은 상부 부착물은 코드 판독기의 크기를 매우 두드러지게 확대한다.

미국 특허 출원서 US 8 768 159 B2호에는 조합된 암시야 조명과 명시야 조명이 공지되어 있다. 직접 검출 영역 내로 방사함으로써 명시야 조명을 나타내는 내부 광원들이 제공되어 있고, 그리고 암시야 조명을 위해 경사진 출력면을 갖는 도광 소자를 구비한 외부 광원들이 제공되어 있다. 그에 따라, 암시야 조명과 관련하여 도광 소자들에 의한 또 다른 한 가지 해결책이 제시되며, 이는 복잡성 및 구조 크기와 관련하여 이미 여러 번 언급된 단점들을 가져온다.

미국 특허 출원서 US 9 569 653 B1호는 코드 판독기를 위한 경사진 평면 내 암시야 조명을 기술한다. 각각 광이 확산기를 투과하는 확산 조명용 자체 광원들과 반사기들에 의한 암시야 조명이 제공되어 있다. 코드 판독기의 전면은 15° 내지 30°만큼 기울어져 있고, 의도적으로 판독될 코드의 표면과 같은 높이로 제공되어야 한다. 그러나 이는 비틀리고, 다시 한 번 주시 방향으로 큰 크기의 구조를 야기한다.

따라서 본 발명의 과제는 간단하고도 유연한 방식으로 적합한 조명을 발생하는 것이다.

이와 같은 과제는 제1항 또는 제12항에 따른 카메라 및 검출 영역으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 카메라 및 방법에 의해 해결된다. 상기 카메라는 이미지 센서에 의해서 검출 영역으로부터 이미지 데이터를 수신한다. 이를 위해, 하나 이상의 광원을 구비한 조명 유닛이 상기 검출 영역을 조명한다. 전방 스크린은 상기 카메라 또는 상기 카메라의 하우징을 전면 상에서 폐쇄하는데, 다시 말해 상기 카메라의 주시 방향으로 폐쇄하고, 그럼으로써 특히 상기 조명 유닛을 보호한다.

본 발명은, 광원이 직접 검출 영역 내로 방사하지 않고, 오히려 상기 광원의 광이 앞서 상기 광원에 할당된 측방 편향 소자 상으로 입사한다는 아이디어에서 출발한다. 여기서 "측방"은, 주시 방향에 대해 수직인 평면 내에서의 변위를 의미하는데, 상기 주시 방향은 재차 예를 들어 이미지 센서 또는 상기 이미지 센서 앞에 배치된 수신 광학 수단의 광학 축에 의해 결정되어 있다. 상기 광원에서 생성된 광은 상기 편향 소자에서 확산 조명을 위해 무지향성으로 확산 반사되거나, 또는 암시야 조명을 위해 지향성으로 반사된다. 그에 상응하게 상기 편향 소자는 생성될 조명에 따라서 확산 반사 표면 또는 반사 표면을 갖는다. 편향 소자 및 광원은 전방 스크린 하부에, 다시 말해 카메라 내부에서 상기 전방 스크린에 의해 보호되어 위치한다. 이 경우, 상기 편향 소자의 적어도 부분들이 상기 전방 스크린과 함께 형성될 수도 있으며, 이때 상기 전방 스크린은 보호- 및 편향 기능을 통합시킨다.

본 발명의 장점은, 모듈식 암시야 조명 또는 확산 조명이 카메라 내로 통합된다는 것이다. 그럼으로써 상기 카메라는 실제 필요한 조명 상황에 적합하게 훨씬 더 간단하게 조정된다. 상기 카메라의 구조는 소형의, 그리고 특히 평평한 크기를 구현한다.

광원은 바람직하게 빔 방향이 카메라의 주시 방향에 대해 횡 방향으로 정렬되어 있다. 이를 위해, 바람직하게 측방으로 방사하는 LED들이 사용될 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 상기 카메라의 주시 방향은 이미지 센서 또는 수신 광학 수단의 광학 축을 통해 규정될 수 있다. 측방 편향 소자는 빔 방향에 배치됨으로써, 상기 광원의 방사된 광이 그곳에 입사한다. "주시 방향에 대해 횡 방향인 빔 방향"은 적어도 70°, 적어도 80° 및 바람직하게 대략 90°의 각도를 의미한다. 약간 더 큰 각도도 고려될 수 있는데, 이때 상기 편향 소자는 그에 상응하게 우선 단순한 리버스 소자에 의해 방사된 광을 검출 영역 내로 편향시킨다. "주시 방향에 대해 횡 방향인 빔 방향"은, 조명이 이상적으로 편향 소자 자체보다 더 큰 구조 깊이를 필요로 하지 않는다는 것을 의미하는데, 그 이유는 편향이 실질적으로 평면 내에서 이루어지기 때문이다. 따라서 조명 유닛의 극도로 평평한 구조가 가능하다.

광원은 바람직하게 빔 방향이 외측으로 배치되어 있다. 이 경우, 상기 빔 방향은 주시 방향에 대하여 방사상 외측(radially outward)으로 하나 이상의 성분이 있다. "외측"이라는 표현은, 예를 들어 복수의 광원이 직사각형으로 배치되어 있고 상기 직사각형의 에지들에 대하여 외측으로 향해 있는 경우, 광원과 수신 광학 수단의 광학적 중점 간의 연결의 직접적인 연장 방향을 의미하지 않을 수도 있다. 외측으로의 상기 빔 방향과 후속하는 편향에 의해 대형 표면이 형성되고, 특히 이러한 표면은 복수의 광원들 자체만으로 직접 형성되는 표면보다 더 크고, 이로부터 광을 효과적으로 방사할 수 있다. 이는 나아가 더 큰 간격을 갖는 평평한 조명각을 가능하게 하며, 그에 따라 상기 광원의 외측으로의 방향 설정에 의해서, 기존의 구조 크기가 더 바람직하게 활용된다.

편향 소자는 바람직하게 전방 스크린의 가장자리 하부에서 외측에 배치되어 있다. 이와 같은 방식으로 편향은 우선 가장 바깥쪽 가장자리에서, 그에 따라 수신 광학 수단에 대하여 가능한 최대 간격으로 이루어진다. 그에 따라 제공된 표면은 심지어 최적으로 이용되는데, 그 이유는 실질적으로 카메라의 전면의 가장자리가 실질적인 조명원이 되기 때문이다.

편향 소자는 바람직하게 프레임으로서 형성되어 있다. 이와 같은 프레임은, 각각 상기 프레임 쪽으로 정렬되어 있는 바람직하게 복수의 광원을 둘러싼다. 이와 같은 프레임은 평평한 기계 구조 내로 매우 간단하게 통합될 수 있고, 동시에 카메라 내부에서 광 편향 평면을 형성한다.

전방 스크린 및 프레임은 바람직하게 직사각형이다. 상기 프레임은 상기 전방 스크린의 형태에 직접적으로 적합하게 조정되어 있다. 이는 간단하게 제조될 수 있고 단순한 전체 구조 또한 제공한다.

편향 소자는 바람직하게는, 특히 교체 프레임으로서 형성됨으로써, 추후에 교체 가능하여, 확산 조명과 암시야 조명을 서로 교체할 수 있고, 그리고/또는 상기 편향 소자의 다른 형태에 의해 조명 파라미터를 변경할 수 있다. 각각의 카메라 또는 심지어 적용예에서 필요에 따라 적합한 편향 소자가 사용된다. 이 경우, 확산 조명 또는 암시야 조명을 얻기 위해, 뭉툭한 확산 반사 표면과 반사 표면이 서로 교체된다. 그뿐 아니라. 다른 조명각, 판독 거리 또는 빔 형성 및 빔 방향에 의해 조정 가능한 그 밖의 조명 파라미터를 설정하기 위해, 다른 반사 형태의 편향 소자가 사용될 수 있다. 상기 편향 소자는 바람직하게 교체 프레임이고, 재차 바람직하게는 직사각형이다. 이는 특히 간단하게 제조될 수 있고 교체될 수 있다.

편향 소자는 바람직하게 전방 스크린과 연결되어 있고, 이와 같은 방식으로 상기 전방 스크린과 함께 교체 가능하게 형성되어 있다. 이는 추가로 조명의 교체를 수월하게 한다. 조명에 적합하게 단지 편향 소자와 함께 상기 전방 스크린이 제거되어 다른 편향 소자를 구비한 다른 전방 스크린으로 교체되기만 하면 된다.

편향 소자는 바람직하게 광학 작용하는 윤곽, 특히 오목한 윤곽 또는 자유-형태 표면을 갖는다. 그럼으로써 조명은 평평한 미러에 의한 단순한 편향에 대하여 요구되는 조명 조건들에 더 바람직하게 적합하게 조정된다.

조명 유닛의 복수의, 특히 모든 광원은 바람직하게 공동의 회로 기판상에 배치되어 있다. 이는, 편향 소자가 적합한 조명각에 기여하기 때문에 가능하다. 상기 광원들 자체는 평평하게 서로 나란히 배치될 수 있고, 심지어 검출 영역에 대하여 올바른 각도에 위치하지 않아도 된다. 공동의 회로 기판은 조명 유닛 자체의 복잡성과 상기 조명 유닛의 설치 복잡성을 축소하고, 이와 같은 방식으로 제조 비용을 줄인다.

조명 유닛은 바람직하게 광원들의 개별적으로 구동 제어 가능한 복수의 그룹을 포함한다. 바람직하게 동일한 크기의 각각의 그룹은 하나 이상의 광원을 포함한다. 상기 그룹들의 의도한 활성화 또는 강도 조정에 의해 서로 다른 조명 시나리오들이 발생하는데, 상기 조명 시나리오들은 파라미터에 의해 사전 결정될 수 있지만, 이미지 데이터 평가의 피드백에 의해서도 설정 또는 학습 될 수 있다. 바람직하게 직사각형 프레임으로서 형성된 편향 소자의 에지마다 4개의 그룹이 제공되어 있다. 그럼으로써 상기 그룹들의 개별적인 구동 제어에 의해 조명이 모든 4개의 방향에서 변경될 수 있다.

조명 유닛은 바람직하게 서로 다른 색상의 광원들을 포함한다. 몇몇 구조들, 특히 특정 이유에서 특정 색상의 코딩들은 적합한 조명 스펙트럼 내에서 더 바람직하게 판독된다. 이는 광원들의 색상을 설정함으로써, 그러나 색상들을 혼합함으로써도 달성될 수 있다. 실시 형태에 따라, 다양한 색상의 광원들 또는 다색 LED와 같이, 자체 색상을 전환할 수 있는 광원들이 제공되어 있다.

카메라는 바람직하게 제어- 및 평가 유닛을 포함하고, 상기 제어- 및 평가 유닛은 이미지 데이터 내 코드 영역들을 식별하고 그 코드 내용을 판독하기 위해 형성되어 있다. 그에 따라 상기 카메라는 바코드 및/또는 다양한 기준에 따른 2D-코드, 그리고 경우에 따라서는 문자 인식(OCR, Optical Character Reading)을 위한 카메라 기반의 코드 판독기가 된다. 그 밖에 제어- 및 평가 유닛은 바람직하게 코드 판독 기능 없이도 제공되어 있는데, 상기 제어- 및 평가 유닛은 이미지 수신, 조명, 필요한 실제 초점 위치의 측정 및 상기 초점 위치의 표시와 같은 카메라 내 다양한 과제들을 제어 및 실시한다.

본 발명에 따른 방법은 유사한 방식으로 개선될 수 있으며, 이때 유사한 장점들을 나타낸다. 상기 유형의 바람직한 특징들은 독립 청구항들에 후속하는 종속 청구항들에 예시적으로, 그러나 단정적이지 않게 기술되어 있다.

본 발명은 다음에서 추가 특징들 및 장점들과 관련해서도 실시 형태들을 참조하여, 그리고 첨부된 도면 인용하에 예시적으로 더 상세하게 설명된다.

도 1은 조명을 구비한 카메라의 개략적인 단면도이고;
도 2는 카메라의 전면도이며;
도 3은 조명의 편향의 상세도이고;
도 4는 편향에 의해 발생하는 조명 및 카메라의 주시 영역의 개략도이며;
도 5는 컨베이어벨트에 장착된 카메라의 예시적인 한 가지 적용예의 3차원도이다.

도 1은 카메라(10)의 개략적인 단면도를 보여준다. 검출 영역(14)으로부터 비롯된 수신 광(12)은 수신 광학 수단(16) 상으로 입사하고, 상기 수신 광학 수단은 상기 수신 광(12)을 이미지 센서(18) 상으로 안내한다. 상기 수신 광학 수단(16)의 광학 소자들은 바람직하게 복수의 렌즈 및 조리개, 프리즘 등과 같은 다른 광학 소자들로 구성된 대물렌즈로서 설계되어 있지만, 본 도면에서는 간략하게 단지 하나의 렌즈에 의해 나타나 있다.

상기 카메라(10)의 촬영 동안에 상기 검출 영역(14)을 조명하기 위해, 상기 카메라(10)는 조명 유닛을 포함하고, 상기 조명 유닛은 도 1에서 2개의 광원(20), 예를 들어 LED들 또는 레이저 다이오드들의 형태로 도시되어 있다. 상기 광원(20)에는 도면에 도시되지 않은 송신 광학 수단이 할당될 수 있다.

상기 광원들(20)은 상기 검출 영역(14) 내로 직접 방사하지 않는다. 그 대신, 상기 광원들의 송신 광(22a)이 우선 측방 편향 소자(24) 상으로 조정되어 있다. 상기 편향 소자(24)는 카메라(10)의 적용예에 따라서 반사 표면 또는 확산 표면을 가지며, 상기 반사 표면 또는 확산 표면은 상기 송신 광(22a)으로부터 상기 검출 영역(12) 내로 평평한 조사각을 갖는 암시야 조명(22b) 또는 확산 조명(22b)을 발생한다. 상기 편향 소자(24) 및 상기 송신 광(22a-b)의 빔 경로는 추후에 도 2 내지 도 4를 인용하여 더 상세하게 설명된다.

제어- 및 평가 유닛(26)은 상기 조명 유닛 및 상기 이미지 센서와 연결되어 있고 상기 카메라(10) 내에서 제어-, 평가- 및 그 밖의 조정 과제들을 담당한다. 다시 말해 상기 제어- 및 평가 유닛은 상기 이미지 센서(18)의 이미지 데이터를 판독하여 상기 이미지 데이터를 처리하고 인터페이스(28)에 제공한다. 이미지 데이터의 자체 평가들도 고려될 수 있는데, 특히 이미지 데이터 내 코드 영역들의 디코딩이 고려될 수 있으며, 그에 따라 상기 카메라(10)는 카메라 기반의 코드 판독기가 된다.

상기 카메라(10)는 하우징(30)에 의해 보호되고, 상기 하우징은 상기 수신 광(12)이 입사하고 상기 송신 광(22b)이 방사되는 전방 영역에서 전방 스크린(32)에 의해 폐쇄되어 있다.

도 2는 카메라(10)의 하나의 실시 형태를 전면도로 보여준다. 상기 카메라(10)의 전면 및 상기 카메라의 전방 스크린(32)은 직사각형이고, 이때 라운딩 처리된 코너들은 이와 같은 형태가 협의의 수학적 개념으로 이해되지 않음을 암시한다. 상기 직사각형의 에지들에는 각각 조명 유닛의 복수의 광원(20)이 배치되어 있지만, 실시 형태에 따라서 상기 에지들에 대하여 다소 내부로 변위 되어 배치되어 있다. 상기 광원들(20)은 바람직하게 공동의 회로 기판(34)상에 제공되어 있다.

편향 소자(24)는 마찬가지로 실질적으로 직사각형인, 상기 광원들(20)을 둘러싸는 반사 프레임으로서 형성되어 있고, 상기 반사 프레임은 바람직하게 상기 카메라(10)의 전면의 바깥쪽 가장자리를 형성함으로써, 제공된 표면을 가능한 한 완전히 이용한다. 상기 광원들(20)은 자체 송신 광(22a)을 외측으로 상기 편향 소자(24) 또는 반사 프레임 방향으로 방사한다. 이곳에서 상기 송신 광(22a)은 상기 편향 소자(24)의 실시 형태에 따라서 확산성 또는 지향성으로 검출 영역(14) 내로 편향된다. 상응하는 확산 조명(22b) 또는 암시야 조명(22b)은 도 2의 전면도에서 평평한 조사각으로 종이 평면으로부터 방출되어 상기 검출 영역(14) 내로 입사한다. 물론 확산 조명의 경우, 지향성의 암시야 조명(22b)과 달리 단지 중심부의 방향만이 제시된다.

바람직하게 상기 광원들(20)은 개별적으로 구동 제어 가능하고, 그럼으로써 가변적인 조명 구역들을 구현한다. 전환 복잡성을 줄이기 위해, 광원들(20)의 그룹들을 단지 공동으로 구동 제어하는 것으로 충분할 수 있다. 이 경우 한 가지 변형예는, 상기 직사각형의 각각의 에지에 배치된 광원들(20)을 각각 하나의 그룹으로서 통합시키는 것이다. 이 경우, 특히 제어- 및 평가 유닛(26) 내에서 이미지 센서(18)의 이미지 데이터의 이미지 처리와의 상호작용으로, 의도적으로 특정 방향들로부터 조명(22b)이 발생하고, 이와 같은 방식으로 각각의 적용예에 대하여 최적의 조명 설정이 주어진다.

또 다른 한 가지 바람직한 실시 형태에서 다색의 광원들(20)이 사용된다. 다색 LED에서와 같이, 이미 각각의 광원들(20)에서 다양한 색상들이 발생할 수 있거나, 또는 특정 색상들을 위해 선택적으로 활성화되는 서로 다른 색상의 광원들(20)이 서로 나란히 사용된다. 조명(22b)의 색상 교체에 의해 몇몇 구조들이 더 바람직하게 인식될 수 있는데, 예를 들어 인쇄 잉크 및 베이스에 따라서 코드가 적색 또는 청색 광에서 더 바람직하게 판독된다. 이 경우, 반사 작용하는 편향 소자(24)는 색수차(chromatic aberration)를 발생하지 않는다.

도 3은 편향 소자(24)에서 송신 광(22a) 및 조명(22b)의 빔 경로의 상세 구조를 횡단면도로 보여준다. 본 도면에서 광원(20)은 측방으로, 그에 따라 카메라(10)의 주시 방향에 대해 수직으로 광을 방사하는 LED이다. 빔 방향은 바람직하게 주시 방향에 대해 적어도 횡 방향인데, 다시 말해 수직 정렬에서 약간 벗어나는 예를 들어 70° 내지 110°의 각도 범위도 고려될 수 있다. 이는 측방으로 방사하는 LED 대신에 예를 들어 상기 광원(20)에서의 광 편향에 의해서도 달성된다.

도 3에서 반사 표면에 의해 구현된 편향 소자(24)는 상기 송신 광(22a)을 검출 영역(14) 방향으로 편향시킨다. 이 경우, 어떤 간격 및 어떤 형태의 암시야 조명(22b)이 필요한지에 따라서, 상기 검출 영역(24) 내 입사각은 상기 편향 소자(24)의 상응하는 디자인에 의해 도시된 것보다 더 평평하거나 더 가파를 수 있다.

상기 편향 소자(24)의 윤곽은, 최대한 많은 송신 광(22a)이 상기 검출 영역(14) 내로 편향되도록 형성되어 있다. 도시된 예시에서 오목한, 다시 말해 모아지는 윤곽이 선택되어 있다. 윤곽의 만곡부 및 유효 경사각을 통해, 작동 거리, 조사각, 검출 영역(14)의 크기 및 구조 또는 강도 분포와 같은 암시야 조명(22b)의 파라미터가 설정된다. 이를 위해, 상기 윤곽은 자유 형태로서 형성될 수도 있다.

상기 유형의 광학 작용들은 편향 소자(24)의 특정 윤곽 대신에, 또는 상기 특정 윤곽과의 상호 작용하에, 예를 들어 송신 광(22a)을 도 3의 수직 방향으로 포커싱하고, 이와 같은 방식으로 수렴하여 편향 소자(24) 상에 입사시키는, 광원(20)과 편향 소자(24) 사이에 있는 도면에 도시되지 않은 추가 광학 소자들에 의해서도 달성될 수 있다. 계속해서 전방 스크린(32)에는 광학 기능성 구조가 제공될 수 있는데, 예를 들어 양각된 렌즈, 프리즘 또는 또 다른 수렴 또는 검출 영역(14) 내 조사각의 추가 변경을 야기하는 회절성 구조가 제공될 수 있다.

선택적으로, 반사 표면을 구비한 편향 소자(24)를 확산 표면을 구비한 편향 소자에 의해 대체하는 것이 가능하다. 이 경우, 암시야 조명(22b)이 아니라, 확산 조명(22b)이 발생한다. 카메라(10)는 암시야 조명(22b)과 확산 조명(22b) 서로 간의 교체를 지원하고, 그리고/또는 편향 소자(24)가 새로운 요구 조건들에 적합한 편향 소자(24)에 의해 교체되는 매우 간단한 전환에 의한 조명 파라미터의 조정을 지원한다. 이를 위해, 상기 편향 소자(24)는 카메라(10) 내에서 단지 해제 가능하게만 고정되어 있다. 도 2에서 제안된 바와 같이, 프레임으로서 형성된 편향 소자(24)의 경우에, 전방 스크린(32)과 나머지 하우징(30) 사이에 삽입되어 있는 교체 프레임이 고려된다. 특히 바람직한 한 가지 실시 형태에서 편향 소자(24) 또는 교체 프레임은 전방 스크린(32)에 고정되어 있고, 이와 같은 방식으로 공동의 부품을 형성한다. 이 경우, 상기 편향 소자(24)의 교체, 그 결과 암시야 조명(22b)과 확산 조명(22b) 서로 간의 교체 또는 조명 파라미터의 조정이 상기 전방 스크린(32)의 교체에 의해서 매우 간단하게 야기된다.

도 4는, 검출 영역(14) 및 본 도면에서 암시야 조명(22b)에 의해 조명된 영역을 도시하기 위해, 재차 카메라(10)의 전방 영역의 단면도를 보여준다. 광원들(20) 자체가 하나의 평면 내에 장착되어 있음에도 불구하고, 측방의 조사각이 달성된다. 회로 기판(34)의 도시된 섹션들 사이의 틈은 단면도로 인한 것이지만, 도 2의 전면도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 수신 광(12)을 위한 중앙 개구를 구비한 동일한 회로 기판(34)이 고려될 수도 있다.

도 5는, 물체들(38)을 화살표(40)에 의해 표시된 바와 같이, 카메라(10)의 검출 영역(14)을 통해 이송하는 컨베이어벨트(36)에 장착된 카메라(10)의 한 가지 가능한 적용예를 보여준다. 상기 물체들(38)은 자체 외부면들에 코드 영역들(42)을 가질 수 있다. 상기 카메라(10)의 과제는 상기 물체들(38)의 특성들을 검출하고, 코드 판독기로서의 바람직한 사용에서 상기 코드 영역들(42)을 인식하며, 그곳에 제공된 코드를 판독하고, 디코딩하여 각각 해당 물체(38)에 할당하는 것이다. 측면에 제공된 코드 영역들(44)도 인식하기 위해, 바람직하게 도면에 도시되지 않은 추가 카메라들(10)이 서로 다른 관점에서 사용된다.

Claims (13)

1. 카메라(10)로서,
   검출 영역(14)으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 이미지 센서(18),
   상기 검출 영역(14)을 조명하기 위한 하나 이상의 광원(20)을 구비한 조명 유닛(20, 24),
   전방 스크린(32), 및
   상기 광원(20)에 할당된 측방 편향 소자(24)
   를 포함하고,
   상기 편향 소자는 상기 전방 스크린(32)에 의해 보호되어 상기 카메라(10) 내에 배치되며, 상기 검출 영역(14)에 확산 조명(22b) 또는 암시야 조명(dark field illumination)(22b)을 발생하기 위해, 확산 표면 또는 반사 표면을 포함하고,
   상기 편향 소자(24)는, 확산 조명(22b)과 암시야 조명(22b) 간에서 전환하기 위해 또는 상기 편향 소자(24)의 다른 형태에 의해 조명 파라미터를 변경하기 위해 추후에 교체 가능한 교체 프레임으로서 형성되는,
   카메라.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광원(20)은 빔 방향이 상기 카메라(10)의 주시 방향에 대해 횡 방향으로 정렬되어 있는,
   카메라.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 광원(20)은 빔 방향이 외측을 향하게 배치되어 있는,
   카메라.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 편향 소자(24)는 상기 전방 스크린(32)의 가장자리 하부에서 외측에 배치되어 있는,
   카메라.
5. 제2항에 있어서,
   상기 광원(20)은 상기 빔 방향이 상기 카메라(10)의 주시 방향에 대해 수직 방향으로 정렬되어 있는,
   카메라.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 전방 스크린(32) 및 상기 프레임은 직사각형인,
   카메라.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 편향 소자는 광학 작용하는 윤곽을 갖는,
   카메라.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 편향 소자(24)는 상기 전방 스크린(32)과 연결되어 있고, 상기 전방 스크린(32)과 함께 교체 가능하게 형성되어 있는,
   카메라.
9. 제7항에 있어서,
   상기 편향 소자는 오목한 윤곽 또는 자유-형태 표면을 갖는,
   카메라.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조명 유닛(20, 24)의 복수의 광원(20)은 공동의 회로 기판(34)상에 배치되어 있는,
    카메라.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조명 유닛(20, 24)은 광원들(20)의 개별적으로 구동 제어 가능한 복수의 그룹 및/또는 서로 다른 색상의 광원들(20)을 포함하는,
    카메라.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 카메라는 제어- 및 평가 유닛(28)을 포함하고, 상기 제어- 및 평가 유닛은 이미지 데이터 내 코드 영역들을 식별하고 그 코드 내용을 판독하기 위해 형성되어 있는,
    카메라.
13. 검출 영역(14)으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 방법에 있어서,
    상기 검출 영역(14)은 하나 이상의 광원(20)을 구비한 조명 유닛(20, 24)에 의해 전방 스크린(32)을 관통하여 조명되고,
    상기 검출 영역(14)은, 상기 전방 스크린(32)에 의해 보호되고 상기 광원(20)에 할당되고 그리고 확산 표면 또는 반사 표면을 구비한 측방 편향 소자(24)에 의해, 확산 조명(22b) 또는 암시야 조명(22b)으로 조명되고,
    상기 편향 소자(24)는 추후에 교체 가능한 교체 프레임으로서 형성되어, 확산 조명(22b)과 암시야 조명(22b) 간에서 전환하거나 또는 상기 편향 소자(24)의 다른 형태에 의해 조명 파라미터를 변경할 수 있는,
    검출 영역으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 방법.

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