KR20190096835A - 카메라 및 초점 조정을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

검출 영역으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 이미지 센서, 이미지 센서의 전방에 배열되는 수신 광학 수단(reception optics), 회전 움직임을 통해 수신 광학 수단의 초점의 포지션을 변경시키기 위한 스레드(thread)를 가지는 초점 조정 유닛(focus adjustment unit), 및 전방 스크린을 포함하는 카메라가 제공된다. 이러한 연결에서, 수신 광학 수단은, 스레드에서 외측으로부터 수신 광학 수단을 회전시키기 위해 그리고 따라서 초점을 조정하기 위해 전방 스크린을 통해 접근가능한 내부 윤곽부를 가지는 전방 영역을 갖는다.

Description

카메라 및 초점 조정을 위한 방법 {CAMERA AND METHOD FOR FOCUS ADJUSTEMENT}
본 발명은 검출 영역으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 이미지 센서, 이미지 센서의 전방에 배열되는 수신 광학 수단(reception optics), 회전 움직임을 통해 수신 광학 수단의 초점의 포지션을 변경시키기 위한 스레드(thread)를 가지는 초점 조정 유닛(focus adjustment unit), 및 전방 스크린을 가지는 카메라에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 이미지 센서 및 전방 스크린을 가지는 카메라를 초점 조정하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 이미지 센서의 전방에 배열되는 수신 광학 수단의 초점의 포지션은 스레드에서의 회전 움직임에 의해 변경된다.
산업 적용들에서, 카메라들은, 예를 들어, 물체들의 검사 또는 측정을 위해 물체 특성들을 자동으로 검출하기 위해 다수의 방식들로 사용된다. 이러한 연결에서, 물체의 이미지들은 이미지 처리 방법들에 의해 업무에 따라 기록되고 평가된다. 카메라의 추가의 적용은 코드들의 판독이다. 이미지 센서의 도움으로, 물체 위에 존재하는 코드들을 갖는 물체들이 기록된다. 코드 영역들은 이미지들에서 식별되고 그 후 디코딩된다(decoded). 카메라 기반 코드 판독기들은 또한, 매트릭스 코드(matrix code)와 같이 그리고 또한 2개의 치수들로 조립되고 그리고 용이한 보다 정보를 만드는, 임의의 문제들 없이 일차원 바코드들과는 상이한 다른 종류의 코드 유형들로 대처하도록 관리한다. 또한, 인쇄된 어드레스들(printed addresses)의 또는 필기(handwriting)의 자동 문자 인식(automatic text recognition)(OCR, Optical Character Recognition)은 원칙적으로 코드들의 판독이다. 코드 판독기들의 적용의 통상적인 분야들은 슈퍼마켓 캐쉬 데스크들, 자동식 포장 인식, 우편 전송들의 분류, 항공기들의 수화물 처리 및 다른 물류 적용들(logistical applications)이다.
검출의 빈번한 상황은 컨베이어 벨트 위에 카메라의 조립이다. 카메라는 컨베이어 벨트 상의 물체들의 유동의 상대적인 움직임 동안 이미지들을 기록하고, 그리고 획득된 물체 특성들에 따라, 추가의 처리 단계들을 시작한다. 이러한 처리 단계들은, 예를 들어, 특정한 물체에 적응된 기계에서의 추가적인 처리─기계는 이송된 물체에 영향을 줌─, 또는 특정한 물체들이 양 제어의 프레임워크 또는 물체들의 유동에서 물체들의 유동으로부터 배제되거나 물체들의 유동이 복수의 물체들의 부분적인 유동으로 분류되는 물체들의 유동의 변경으로 구성된다. 카메라가 카메라 기반 코드 판독기(camera-based code reader)일 때, 물체들은 부착된 코드들에 의해 정확한 분류를 위해 또는 유사한 처리 단계들을 위해 식별된다.
상이한 간격들에서 구조물들 검출하기 위해 그리고 코드들을 판독하기 위해, 카메라의 초점의 포지션은 설정되어야 하거나, 구어체로 표현하여(expressed colloquially), 초점이 맞춰져야 한다. 이러한 목적을 위해, 상이한 기술들이 존재한다. 통상적으로, 렌즈 시스템의 포지션은 변경되며, 이는, 재초점맞춤(refocusing)을 달성하기 위해, 렌즈 시스템과 이미지 센서 사이의 간격을 의미한다. 이는 또한, 예를 들어 스텝 모터(step motor)의 도움으로, 빈번하게 자동으로 일어난다. 구체적으로, 보다 간단한 카메라들을 위해 또는 초점 포지션이 작동의 보다 긴 기간들에 걸쳐 일정한 상태를 유지해야 하는 이러한 경우, 그러나, 또한 수동 초점 조정을 제공하기 위해 결코 통상적이지 않을 수 없다.
EP 2 498 113 A1은 렌즈 시스템의 모터-구동 캠 디스크의 도움으로의 초점 조정 및 평행 안내를 제안한다. 캠 디스크는 원칙적으로 또한 손으로 회전될 수 있다. 그러나, 평행 안내는 노력과 비용을 요구하고, 게다가, 또한 더 많은 구성 공간을 요구한다.
대안적으로, 스레드(thread)의 회전 움직임에 의해 초점의 포지션을 조정하는 것이 공지되어 있다. 이러한 방식으로, 요구되는 공간은 최적화되지만, 상이한 문제들이 초래된다. IP54, IP65 또는 IP67과 같은 보호 등급을 유지하기 위해, 보호 커버 또는 하우징 전방 스크린(housing front screen)은 렌즈 시스템 위에 존재해야 한다. 그러나, 보호 커버는, 그 후, 각각의 재초점맞춤 공정을 위한 렌즈 시스템을 회전할 수 있기 위해 제거되어야 한다. 게다가, 초점 포지션의 가시화는 스레들에게는 어렵다. 특정 마킹들(markings)은 렌즈 시스템에 확실히 부착될 수 있다. 그러나, 보다 긴 초점 범위에 대해, 렌즈 시스템들이 더 큰 초점 조정 범위를 가질수록, 더 큰 렌즈 시스템 스트로크(lens system stroke)가 요구되며 그리고 수개의 스레드 턴들(turns)이 이러한 목적을 위해 요구된다. 이러한 모호함(ambiguity)은 렌즈 시스템에서 매우 어렵게 단지 시각화될 수 있으며, 그리고 직접적으로 검출가능한 방식으로 간단한 마킹들의 사용시에는 결코 시각화될 수 없다.
US 9 591 299 B2으로부터, 수동으로 조정가능한 초점을 가지는 모니터링 카메라가 공지된다. 공구는 외측으로부터 초점 포지션을 설정하기 위한 보다 가깝지 않은 설명된 간접 조정 기구 상에 맞물린다.
US 2015/0103223 A1로부터, 라이브 이미지 디스플레이를 가지는 카메라가 설명된다. 수동적인 초점 조정을 위한 그래픽 사용자 인터페이스에서, 측정으로부터의 목표 초점 및 실제 설정 초점은 디스플레잉된다. 이러한 방식으로의 실제 조정 움직임은, 조정 초점 링 또는 버튼에 의해 완전히 통상적으로 일어난다. 이러한 개념은 라이브 이미지를 위한 디스플레이로 인해 간단한 카메라들에 대해 적합하지 않다. 게다가, 특정 보호 등급은, 예를 들어 각각의 재초점맞춤을 위해 제거되어야 하는 보호 커버와 같은 부가적인 설명되지 않은 밀봉 조치들과 함께 단지 유지될 것이다.
이러한 이유로, 본 발명의 목적은 카메라를 위한 개선된 초점 조정을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 카메라에 의해 그리고 각각의 독립적인 청구항에 따라 초점 조정을 위한 방법에 의해 만족된다. 카메라는 수신 광학 수단을 가지는 이미지 센서를 포함한다. 이 카메라의 초점은 스레딩된 기구를 통해 설정될 수 있는데, 수신 광학 수단의 회전 움직임이 이미지 센서에 대한 간격을 변경시키기 때문이다. 전방 스크린은 전방 측에 그의 하우징에서 카메라를 각각 폐쇄하며, 이는, 카메라의 관찰 방향에 있는 것을 의미하고 그리고 이에 의해, 예를 들어, 카메라의 조명 유닛을 보호하며, 이 조명 유닛의 광은 전방 디스크를 통해 검출 영역을 조명한다.
본 발명은 이제, 즉 말하자면, 전방 스크린을 통해 그리고 이러한 방식으로 수동으로 초점을 조정할 수 있는 수신 광학 수단을 회전시키는 기본 개념으로부터 시작한다. 이러한 목적을 위해, 수신 광학 수단에는 그의 전방 또는 후방 영역에서 내부 윤곽부가 제공된다. 따라서, 매칭 공구(matching tool)는 외측으로부터 내부 윤곽부에 맞물릴 수 있으며, 그리고 수신 광학 수단은 스레드에서 공구와 함께 회전될 수 있다.
본 발명은, 스레드에 기초한 초점 조정이 매우 간단하고 공간 절약을 유지하고 그리고, 이러한 방식으로, 소형화된 카메라가 발생할 수 있는 이점을 갖는다. 노력 및 비용을 요구하는 컴포넌트들, 예컨대 라이브 이미지를 위한 디스플레이는 이러한 방식으로 요구되지 않는다. 전방 스크린의 개방 없이 수신 광학 수단에서 내부 윤곽부를 통한 조정은, IP54, IP65 또는 IP67와 같은 보호 장치 등급의 유지를 가능하게 하고, 그리고 여전히 연속적으로 접근가능하고, 빠르고 그리고 간단한 재초점맞춤을 허용한다. 게다가, 조립은 통합된 광학 채널 분리를 보장하며, 여기서 수신 경로는 카메라의 그 자체의 능동적인 조명의 광학적 혼선(cross-talk)으로부터 보호된다.
전방 스크린은 바람직하게는, 내부 윤곽부가 외측으로부터 자유롭게 접근가능한 방식으로 개구를 갖는다. 이는 수개의 이점을 갖는다. 한편으로, 내부 윤곽부는 공구를 위해 개방 상태를 계속 유지한다. 따라서, 렌즈 시스템 보호 커버 등을 제거하기 위해, 각각의 재초점맞춤 전에 전방 스크린을 개방하는 것이 요구되지 않는다. 게다가, 수신된 광의 통과 영역이 상당히 더 높은 광학 요구들이 발생하는 수신 광학 수단에 대해 중공 상태(hollow)를 유지함에 따라, 예를 들어 광학 특성들에 대해 낮은 요건들을 가지는 플라스틱으로 제조되는, 비용 효율적인 전방 스크린은 사용될 수 있다.
수신 광학 수단은 바람직하게는 개구에 밀봉 방식으로 배열된다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 밀봉 링은 전방 스크린에 대해 수신 광학 수단의 외부 주변부에서 기여한다(serve). 이는, 비록 전방 스크린에 개구를 가진다할지라도, 요망되는 보호 등급 및 외측으로부터의 내부 윤곽부의 일정한 접근성을 유지하기 위해 가능한 조치이다.
수신 광학 수단은 바람직하게는 내부 윤곽부와 광학 소자들 사이에 보호 소자를 갖는다. 보호 소자는, 바람직하게는 보호 유리 또는 대응하는 플라스틱 소자는, 이러한 방식으로 간단한 방식으로 미리결정된 보호 등급을 유지하는 카메라의 내부 공간을 종료한다. 초점 포지션을 조정하기 위한 내부 윤곽부는 외측에 놓이고, 이러한 방식으로 자유롭게 접근가능한 반면, 실제 수신 광학 수단은 보호된 상태를 유지하며, 이는 이의 광학 소자들, 예컨대 렌즈들 등을 의미한다. 보호 소자는 높은 광학 품질을 가질 수 있고, 또한 초점 조정 동안 그의 포지션을 유지한다.
카메라는 바람직하게는 수신 광학 수단의 실제 포지션을 결정하기 위한 초점 포지션 측정 유닛을 갖는다. 초점 포지션 측정 유닛은 수신 광학 수단의 실제 포지션에 대한 측정 값을 전송한다. 실제로 흥미로운 측정 값은 수신 광학 수단과 이미지 센서 사이의 간격이며, 이는 실제 초점 포지션을 의미한다. 이러한 목적을 위해, 바람직하게는 복수의 완전한 용어들을 고려할 때, 동등한 직접적인 변위 스레드에서의 수신 광학 수단의 회전 포지션 또는 측정 광학 수단의 광학 축을 따른 동등한 직접적인 변위가 측정될 수 있다.
초점 포지션 측정 유닛은 바람직하게는 자기 소자, 바람직하게는, 자기 스트립 및 홀 센서를 갖는다. 자기 소자는 또한, 초점 조정 시에 수신 광학 수단의 앞뒤로의 움직임을 실행하며, 홀 센서는 이를 실행하지 않는다. 상대적인 움직임은 또한, 반대의 배열에 의해 생성될 수 있지만, 그 후, 움직임가능한 홀 센서는 공급되고 제어되어야 한다. 홀 센서는 바람직하게는 포지션 값들을 직접적으로 출력하는 전자 장치를 포함하는 고집적 컴포넌트이다.
초점 포지션 유닛은 바람직하게는 자기 소자를 가지는 슬라이딩 소자를 가지며, 이 때 슬라이딩 소자는 수신 광학 수단의 주변부에 배열되고, 뒤로부터 수신 광학 수단을 향하여 스프링 힘으로 축방향으로 가압된다. 수신 광학 수단은 바람직하게는 그의 전방 영역에서 더 큰 반경을 가져서, 한 종류의 후방 벽이 발생하며, 슬라이딩 소자는 내측으로부터 이 후방 벽으로 가압될 수 있다. 스프링-로딩된 그리고 안내된 슬라이딩 소자는, 수신 광학 수단이 미끄럼(slippage) 없이, 가능한 양 방향들로의 조정 움직임들시에 자기 소자를 동반하는 것을 보장한다.
카메라는 바람직하게는 기록될 물체에 대한 거리를 결정하기 위한 거리 측정 유닛을 갖는다. 거리 측정 유닛의 측정 값들로부터, 수신 광학 수단이 기록될 물체 상에 강하게 초점이 맞춰지는, 요구되는 초점 포지션이 결정된다.
거리 측정 유닛은 바람직하게는 광 전송기, 광 수신기 및 전송되고 그리고 다시 수신되는 광 신호의 광의 TOF(time of flight)를 결정하기 위한 TOF의 광 측정 유닛을 갖는다. 이러한 방식으로, 간격은 TOF의 광 측정 방법, 특히 펄스식 방법, 펄스 평균화 방법 또는 위상(phase) 방법에 의해 결정된다. 거리 측정 유닛은 바람직하게는 고도로 집적화되고 그리고 직접적으로 거리 값들을 출력한다.
카메라는 바람직하게는 요구되는 초점 포지션의 디스플레이를 위한 제1 디스플레이 유닛을 포함하며 그리고/또는 수신 광학 수단의 실제 포지션의 디스플레이를 위한 제2 디스플레이 유닛을 갖는다. 따라서, 실제 및/또는 요구되는 초점 포지션은 가시화된다. 바람직하게는, 거리 측정 유닛 및 초점 측정 포지션 유닛의 각각의 측정 값들이 표시된다. 측정 값들은 가능하게는 여전히, 선형적으로 또는 비선형적으로, 다시 계산되어야 하고 리스케일링되어야(rescaled) 한다. 측정 값들의 디스플레이보다는 오히려, 특정한 작동 모드들의 작업 세팅들 또는 매개변수들을 디스플레잉하는 것이 주로 또한 타당할 수 있다.
제1 디스플레이 유닛 및/또는 제2 디스플레이 유닛은 바람직하게는 광 스트립(light strip)을 갖는다. 배열은 수개의 포지션들에서 조명되는 광 스트립으로 이해되며, 이 때 각각의 포지션은 스케일러블(scalable) 측정 크기(여기서, 초점 포지션)의 상이한 증가 값들을 가시화한다. 구현의 일 예는, 측정 값을 가장 근접하게 나타내는 그 포지션에서 각각 밝히는 일렬 배열의 광원들, 특히 LED들이다. 동등한 광 패턴들은 또한 타당할 수 있으며, 예를 들어, 조명은, 이러한 포지션 또는 모든 곳 그리고 정확히 이러한 포지션이 아닌 곳으로부터, 포지션을 측정 값에 일치시킨다. 광 스트립을 통해, 그럼에도 불구하고 복수의 초점 포지션을 바로 직관적으로 인식하는 것을 허용하며, 그리고, 이러한 방식으로 매우 간단하고 신속하게 카메라를 조작 또는 적응시키는 것을 허용하는 간단한 디스플레이가 발생한다. 스레드에서의 마킹들과는 대조적으로, 수신 광학 수단이 커버될 초점 영역을 위한 렌즈 시스템의 완전한 하나의 턴(turn) 이상을 요구할 때, 또한 양면성(ambivalence)이 존재하지 않는다. 사용자 인터페이스를 포함하는 라이브 이미지의 이미지 디스플레이를 위한 노력 및 비용에 대한 요구는, 이에 의해, 생략될 수 있다.
제1 디스플레이 유닛 및 제2 디스플레이 유닛은 바람직하게는 비교가능한 스케일링과 상호 근린 영역(mutual neighborhood)에 배열된다. 이에 의해, 요구되는 초점 포지션과 실제 초점 포지션 사이의 여전히 존재하는 불일치는 사용자에 의해 즉시 검출될 수 있다. 그 후, 정확한 초점 포지션은, 양자 모두의 디스플레이들이 서로 순응할 때까지, 그의 내부 윤곽부에서 공구와의 수신 공학 수단의 회전에 의해 매우 간단히 설정된다. 바람직하게는, 2개의 디스플레이 유닛들은, 이들의 색상으로 서로로부터 가능하게는 구별하는 서로 중에 배열되는 동일한 광 스트립들이다. 그러나, 원칙적으로, 또한, 광 스트립들의 포지션은 광 스트립들이 요구되거나 실제 초점 포지션을 담당하는지의 여부를 코딩하며(code), 광 스트립의 색상을 통해 이를 디스플레잉하는 것보다는 오히려, 광 스트립들이 지정에 의해 디스플레잉될 수 있다. 그러나, 단일의 광 스트립이 양자 모두의 디스플레이 유닛들을 형성하는 것은 또한 타당할 수 있다. 그 후, 초점 포지션은, 후속하는 순응 포지션이 실제 및 요구되는 초점 포지션을 함께 디스플레잉할 때까지 오랫 동안 조정된다. 다중 색상(multi-colored) LED들, 예를 들어 실제 초점 포지션을 위한 적색, 요구되는 초점 포지션을 위한 청색 및 가능하게는 또한 순응을 위한 녹색을 갖는 디스플레이는 이보다 조금 더 편리하며, 이는 타당할 수 있다.
눈금은 바람직하게는 제1 디스플레이 유닛 및/또는 제2 디스플레이 유닛에 의해 예시되는 초점 포지션들을 위한 유닛들을 나타낸다. 이러한 방식으로, 거의 상대적인 초점 포지션뿐만 아니라 절대 초점 포지션들이 판독될 수 있다. 바람직하게는, 단지 하나의 눈금은, 그 후 직접적인 비교를 위해 동일한 유닛들과 작동하는 양자 모두의 디스플레이 유닛들을 위해 존재한다. 특히, 눈금을 위한 고정된 표시는 충분하며, 이는 유닛을 광 스트립의 포지션과 연관시킨다.
카메라는 바람직하게는, 코드 영역들에서 이미지 데이터를 식별하도록 그리고 이들의 코드 콘텐츠를 판독하도록 구성되는 제어 및 평가 유닛을 갖는다. 이러한 방식으로, 카메라는 특정한 표준들에 따라 바 코드들 및/또는 2차원 코드들을 위한, 가능하게는, 또한 OCR(optical character reading)를 위한 카메라-기반 코드 판독기가 된다. 그 외에는, 제어 및 평가 유닛이 바람직하게는 또한 코드 판독 기능성이 제공되지 않는다. 제어 및 평가 유닛은 카메라에서 다양한 업무들, 예컨대 이미지 레코딩, 조명, 실제 및 요구되는 초점 포지션의 측정 및 이들의 디스플레이를 제어하고 실행한다.
본 발명에 따른 방법은 유사한 방식으로 그리고 추가적으로 개발될 수 있고, 이러한 방식으로 유사한 이점들을 나타낼 수 있다. 이러한 유리한 특징들은 예로써 설명되지만, 독립항들에 종속되는 종속항들에서는 결정적으로는 설명되지 않는다.
바람직하게는 요구되는 초점 포지션은 기록될 물체에 대한 간격으로 표시되며, 그리고 실제 초점 포지션은 수신 광학 수단의 포지션으로서 측정되고 디스플레잉되며, 그리고 실제 초점 포지션은, 실제 초점 포지션 및 요구되는 초점 포지션이 서로 순응할 때까지 스레드에서 수신 광학 수단을 회전시킴으로써 변경된다. 이는 특히, 양자 모두의 디스플레이들이, 그 후, 수신 광학 수단의 회전에 의해 순응하게 되는 광 스트립들을 통해 실행될 때 간단한 방식으로 인식될 수 있다. 이러한 방식으로, 신뢰가능한, 사용자-친화적인 수동 초점 조정이 일어나며, 여기서 카메라는 개방될 필요가 없고 그리고 이러한 이유로 간단한 수단으로 디바이스 보호 등급을 유지할 필요가 없다.
본 발명은 하기에서 추가의 특징들 및 이점들에 대해 실시예들에 의해 단지 예로써 그리고 제출된 도면을 참조로 하여 상세히 또한 설명될 것이다.
도 1은 위로부터 초점 조정의 경우의 카메라의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 카메라의 정면도를 도시한다.
도 3은 측면으로부터의 카메라의 3차원 단면도를 도시한다.
도 4는 초점 포지션 측정 유닛을 갖는 수신 광학 수단의 3차원 도면을 도시한다.
도 5는 대안적인 초점 포지션 측정 유닛의 3차원 도면을 도시한다.
도 6은 측정되고 그리고 요구되는 초점 포지션을 위한 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 7은 컨베이어 벨트에서 조립시에 카메라의 예시적인 적용의 3차원 도면을 도시한다.
도 1은 카메라(10)의 개략적인 단면도를 도시한다. 검출 영역(14)으로부터 수신된 광(12)은 수신된 광(12)을 이미지 센서(18)로 안내하는 수신 광학 수단(16) 상에 입사된다(incident). 수신 광학 수단(16)의 광학 소자들은 바람직하게는 복수의 렌즈들 및 다른 광학 소자들, 예컨대, 개구들, 프리즘들 및 그 유사물로부터 형성되는 렌즈 시스템이지만, 여기서 간소화의 이유들로 렌즈(20)에 의해서만 표시된다.
카메라(10)는 수동 초점 조정을 갖는다. 제1 화살표(22)에 의해 나타내는 바와 같이, 수신 광학 수단(16)은 단지 개략적으로 표시된 스레드(24)를 통해서 회전식으로 이동가능하고 그리고 제2 화살표(26)에 따라 그의 광학 축을 따라 앞뒤로 변위될 수 있다. 이에 의해 변경된, 수신 광학 수단(16)과 이미지 센서(18) 사이의 간격은 초점 조정을 초래한다.
수신 광학 수단(16)을 회전시키기 위해, 내부 윤곽부(28)는 그의 외부 또는 내부 영역에 제공된다. 이러한 내부 윤곽부(28)는 도 2에 따른 정면도로 또는 도 3에 따른 측방향 3차원 도면으로 개선된 방식으로 인식될 수 있으며, 이에 대한 참조는 카메라(10)의 추가의 피처들에 대해 하기에 이루어질 것이다.
예시된 실시예에서, 내부 윤곽부(28)는 육각형 소켓(hexagon socket)이며, 여기서 매칭 공구에 의한 맞물림은 힘의 특정한 적용 없이 회전 움직임을 허용한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 처음에, 또한, 6개 에지들과는 상이한 임의의 수를 가지는 다른 윤곽부들은 타당할 수 있고, 게다가 십자형 슬릿(crossed slit), 별 또는 상이한 패턴(pattern)이다. 윤곽부는 또한, 코인 또는 상이한 표준화된 대부분 항상 이용가능한 물체에 일치할 수 있다. 신용 카드의 에지는, 예를 들어, 일자형 스크류드라이버(straight headed screwdriver)와 같이 사용될 수 있다. 신뢰가능한 맞물림은 충분한 토크를 전달하기 위해 중요하며, 이 토크로 수신 광학 수단(16)은 요망되는 회전 포지션이 되게 될 수 있다. 이러한 이유로, 복잡한 윤곽부는 단지 슬롯 위에서는 바람직하다. 추가의 대안으로서, 도 1에서 도시되는 것과는 대조적으로 수신 광학 수단(16)이 또한 카메라(10)로부터 약간 바깥쪽으로 돌출하게 하는 것, 그리고, 예를 들어, 그의 외부 주변부에서 평면 방식으로 배치되는 신용 카드의 맞물림을 위한 윤곽부를 제공하는 것이 또한 타당할 수 있다.
카메라(10)는, 수신된 광(12)이 전방 스크린(32)에 의해 입사되는 그의 전방 영역에서 종결되는 하우징(30)에 의해 보호된다. 결국, 전방 스크린(32)은 개구(34)를 가지며, 이 개구에 의해 수신 광학 수단(16)이 폐쇄된다. 전방 스크린(32)은, 수신 광학 수단(16)이 또한 초점 조정 시에 전방 스크린(32)과 접촉 상태를 유지하고 카메라(10) 밖으로 돌출하지 않는 방식으로, 이러한 실시예에서 개구(34)의 영역에서 구성된다.
수신 광학 수단(16)의 외부 주변부는, 내측에서 렌즈(20)를 보호하고 외측에 대해 개방된 내부 윤곽부(28)를 떠나고 이러한 방식으로 접근가능한, 내부와 외부 사이의 분리부(separation)로서 보호 유리(38)를 가지는 한 종류의 슬리브(36)로서 구성된다. 밀봉 링(sealing ring)(40)은 전방 스크린(32)과 수신 광학 수단(16)이 그의 포지션에 있는 상태를 유지시키는 데 또한 돕는 슬리브(sleeve)(36) 사이에 배열된다.
하우징(30) 및 전방 스크린(32)뿐만 아니라, 바람직하게는 보호 유리(38) 및 밀봉 링(40)의 도움으로, 카메라(10)는 IP54, IP65 또는 IP67과 같은 요망되는 보호 등급을 달성한다. 내부 윤곽부(28)가 보호되는 내부 공간의 외측에 존재하기 때문에, 재초점맞춤(refocusing)은 보호 등급에 대한 충격이 없으며, 그리고, 예를 들어 하우징(30), 전방 스크린(32) 또는 수신 광학 수단(16)의 보호 커버(cover)의 개방과 같은 추가의 단계들이, 그 후 보호 등급을 회복하는 데 요구되지 않는다.
도 1의 실시예의 카메라(10)는 또한, 추가의 광학 피처들을 포함한다. 예로써, 각각의 이미지 기록 동안의 2개의 광원들에 의해 표시되는 조명 유닛(illumination unit)(42)은 검출 영역(14)에서 충분한 광 조건들을 보장한다. 조명 유닛(42)의 광은 전방 스크린(32)을 통해 외측에 도달한다. 슬리브(36)를 가지는 스레드(24)에 저장되는 수신 광학 수단(16)을 갖는 도시되는 조립체는, 투과된 광과 수신 광학 수단 사이의 부가적인 채널 분리부가 설치될 필요가 없다는 이점을 갖는다. 슬리브(36) 그 자체는 채널 분리부로서의 역할을 한다.
TOF(Time Of Flight)로 지정되는 거리 센서(44)는 검출 영역(14)에서 물체에 대한 거리를 측정하기 위해 제자리에 있다. 이러한 거리로부터, 각각의 필요하거나 요구되는 초점 포지션이 결정될 수 있다. 거리 센서(44)는 광 TOF 방법으로 작동하며, 여기서 광 신호는 투과되고, 물체에서 반사되고, 그리고 다시 수신된다. 광의 TOF는 광의 일정한 속도로 인해 간격에 대한 직접적인 측정이다. 바람직하게는, 광 전송기들, 광 트랜시버들(transceivers) 및 요구되는 제어 평가부(control evaluation)를 갖는 고집적 컴포넌트(highly integrated component)는 거리 값들을 직접적으로 출력하는 거리 센서(44)로서 사용된다. 그러나, 또한 다른 컴포넌트들 및 측정 원리들은, 요구되는 초점 포지션을 위한 물체 간격을 측정하기 위해 존재한다.
수신 광학 수단(16)에 동반되는 자기 소자(magnetic element)(48)와 협력하는 HALL로 지정되는 초점 포지션 센서(46)는 그의 광학 축을 따라 실제 포지션 및 이러한 방식으로 상호적인 실제 초점 포지션을 측정한다. 이는, 도 4 및 도 5를 참조하여 하기에서 더 상세히 설명될 것이다.
제1 디스플레이 유닛(50) 및 제2 디스플레이 유닛(52)은 요구되는 초점 포지션 및 실제 초점 포지션을 사용자에게 나타낸다. 도 1의 디스플레이 유닛(50, 52)의 포지션 및 형상은 단지 개략적이고 예시적이다. 초점 포지션의 디스플레이는 도 6을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
제어 및 평가 유닛(54)은 언급된 전자 컴포넌트들에 연결되고, 카메라(10)에서 제어, 평가 그리고 다른 코디네이팅(coordinating) 업무들을 담당한다. 따라서, 제어 및 평가 유닛은, 이를 처리하기 위해 그리고 인터페이스(56)로 이를 출력하기 위해 이미지 센서(18)의 이미지 데이터를 판독 출력한다(read out). 또한, 이미지 데이터의 자체 평가들, 특히 이미지 데이터에서의 코드 영역들의 디코딩은 타당할 수 있으며, 이로 인해, 카메라(10)는 카메라-기반 코드 판독기가 된다. 게다가, 제어 및 평가 유닛(54)은 거리 센서(44) 및 초점 포지션 센서(46)로부터 측정 값들을 수신하고, 이로부터 유도되는, 디스플레이 유닛들(50, 52)에서 요구되고 그리고 실제 초점 포지션들을 디스플레잉한다. 거리 센서(44) 및 초점 포지션 센서(46)가 고도로 집적화되지(highly integrated)이지 않고, 그리고, 제어 및 평가 유닛(54)에서 그 후 추가로 처리되는 단지 원 측정 신호들만을 전송하는 것이 타당할 수 있다.
도 4는 초점 포지션 센서(46)의 일 실시예를 설명하기 위해 수신 광학 수단(16)의 3차원 도면을 도시한다. 초점 포지션 센서(46)는 포지션 값들을 직접적으로 출력하는 홀 센서, 바람직하게는 회로 보드 상의 고집적 센서이다. 제어 및 평가 유닛(54)은, 예를 들어, 제조 공정, 계산 처방 또는 순람표(lookup table)에서의 대응하는 측정들에 의해, 계산 홀 센서(Hall sensor)에 의해 이용가능하게 되는 유닛들에 수신 광학 수단(16)의 포지션을 처음에 단지 표시하는 이러한 포지션 값들을 초점 포지션으로 변환하는 포지션에 있다. 본 발명은 단지 홀 센서만으로 제한되는 것이 아니라, 또한 선형 포지션 결정과 상이한 다른 검출 원리들을 포함한다.
이러한 방식으로 재초점맞춤하는 동안의 수신 광학 수단(16)의 터닝 인(turning in) 및 터닝 아웃(turning out)은 초점 포지션 센서(46) 아래의 수신 광학 수단이 동반되는 자기 소자(48)의 변위를 초래한다. 이러한 목적을 위해, 이러한 예에서 자기 스트립(magnetic strip)으로서 구성되는 자기 소자(48)는 슬라이더(58)에 배열된다. 슬라이더(58)는, 뒤로부터 수신 광학 수단(16)의 슬리브(36)에서 단차부(62)를 향하여 비예시적인 스프링을 통해 가이드(60)에서 가압된다. 안내부(guidance)(60) 및 스프링 구조물을 위한 그의 안내 로드(64)를 포함하는 슬라이더(58)는 플라스틱 사출 성형 부품에서 이용가능하게 될 수 있다.
도 5는 슬라이더(58)의 추가의 실시예를 도시하며, 이 슬라이더에 의해, 자기 소자(48)는 수신 광학 소자(16)와 함께 움직일 수 있다. 이러한 슬라이더(58)는, 본 발명이 특정 형상에 제한되지 않는 것을 예시하기 위해 상이한 형상을 갖는다. 게다가, 스프링들(66)이 도시되며, 이 스프링들에 의해, 슬라이더(58)는 뒤로부터 슬리브(36)를 향하여 가압된다. 이 스프링들은 바람직하게는 분리된 나선 스프링들로서 형성되고, 그리고 단일 부품으로 슬라이더(58)가 오버-몰딩되지(over-molded) 않는다.
추가의 실시예들에서, 슬라이더(58)는 단차부(62)에서 뒤로부터 맞물지지 않지만, 수신 광학 수단(16) 또는 슬리브(36)에서 대안적인 작업 지점, 예를 들어, 홈(groove)을 사용한다.
도 6은 초점 포지션을 가시화하기 위한 디스플레이 유닛들(50, 52)의 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다. 제1 디스플레이 유닛(50)은 거리 센서(44)의 측정 값 및 이러한 방식으로 요구되는 초점 포지션의 요망되는 값을 담당하며, 제2 디스플레이 유닛(52)은 초점 포지션 센서(46)의 측정 값 및 이러한 방식으로 수신 광학 수단(16)의 실제 설정된 초점 포지션의 실제 값을 담당한다. 선택적인 눈금(optional scale)(68)은 예시된 초점 포지션들의 유닛들을 보완한다(complement). 이는 이러한 예에서 비선형적이고, 대안적으로 또한 더 미세하고, 더 거칠고 그리고 또한 선형적일 수 있다.
이러한 경우의 디스플레이 유닛들(50, 52)은 일렬 배열(a series arrangement)의 복수의 광원들(50a, 52a)의 형태의 광 스트립들(light strips), 특히 LED들의 열들로서 구성된다. 항상, 디스플레잉된 초점 포지션에 가장 가깝게 대응하는 이러한 광원(50a, 52a)이 조명된다. 중간 포지션들은 또한 2개의 인접한 광원들(50a, 52a)의 조명에 의해 보여질 수 있다. 실제 초점 포지션 및 요구되는 초점 포지션이 정확하게 순응하게 될 때, 그 후 조명하는 추가의 비예시적인 광원을 제공하는 것이 또한 타당할 수 있으며, 여기서 이러한 목적을 위해 여전히 수용가능한 공차가 미리 규정된다. 훨씬 더 개선된 식별가능성(differentiability)을 위해, 디스플레이 유닛들(50, 52)은 상이한 색상들을 사용할 수 있다. 디스플레이 유닛들(50, 52)은 상부 영역에서 전방 스크린(32)을 통해 도 1에서 도시되는 바와 같이 보일 수 있다. 대안적으로, 그러나, 또한 각각의 다른 포지션이 가능하다.
디스플레이 유닛들(50, 52)의 도움으로, 카메라(10)는 다음에 의해 초점이 맞춰질 수 있다: 기록될 물체는 검출 영역(14)에서 카메라(10)로부터 대응하는 간격에 존재한다. 제1 단계에서, 거리 센서들(44)의 거리 측정은 특정 시간 기간 동안, 제어 및 평가 유닛(54)에 의해 또는 카메라(10)의 비예시적인 버튼의 버튼 가압에 의해 활성화된다. 측정된 거리 값은 유닛 눈금(68)에 일치하는 유닛으로 다시 계산되며, 그리고 제1 디스플레이 유닛의 대응하는 광원(50a)이 활성화된다. 이 광원은, 예를 들어, 그 후 청색으로 조명하고, 따라서 요구되는 초점 포지션을 표시한다.
아날로그(analog) 방식으로, 광원(52a)은, 초점 포지션 센서(46)에 의해 측정되는 수신 광학 수단(16)의 실제 포지션에 대응하는 제2 디스플레이 유닛(52)을, 예를 들어, 적색으로 비춘다. 제2 단계에서, 사용자는 이제, 내부 윤곽부(28)에 맞물리는 공구를 통해 수신 광학 수단(16)을 회전시킴으로써 실제 초점 포지션을 요구되는 초점 포지션으로 설정한다. 이러한 목적을 위해, 단지 수신 광학 수단(16)은, 제2 디스플레이 유닛(52) 상에서 회전하는 동안 움직이는 적색 광이 제1 디스플레이 유닛(50) 상의 청색 광과 정렬하기 위해 움직일 때까지 오랫동안 터닝되어야 한다. 실제 초점 포지션 및 요구되는 초점 포지션의 특정 공차 내에서 정확한 순응을 디스프레잉하기 위한 추가의 광원이 존재하는 한, 사용자는, 이러한 광원이 비출 때까지 오랫동안 수신 광학 수단(16)을 터닝할 수 있으며, 이 때 디스플레이 유닛들(50)은, 사용자가 여전히 이를 위해 어떻게 정확하게 해야하는지의 매우 양호한 배향을 제공한다.
추가의 미도시된 실시예에서, 2개의 디스플레이 유닛들(50, 52)은 단일의 광 스트립 또는 LED들의 열로 조합된다. 이러한 광원들(50a, 52a)은, 그 후, 요구되는 그리고 실제 초점 포지션들은 여전히 서로에 대해 순응하지 않을 때까지 오랫동안 2개의 상이한 포지션들에서 비춘다. 다수의 색상의 LED들의 도움으로, 따라서, 사용자는 각각 요구되는 값들 사이에서 직접적으로 차이를 만들(differentiate) 수 있다.
도 7은, 화살표(74)에 의해 표시되는 바와 같이, 카메라(10)의 검출 영역(14)을 통해 물체들(72)을 이송시키는 컨베이어 또는 벨트(70)의 조립체에서 카메라(10)의 가능한 적용을 도시한다. 물체들은 이들의 외부 표면들에서 코드 영역들(76)을 지닐 수 있다. 카메라(10)의 업무는 물체(72)의 특성들을 검출하는 것 그리고 코드 판독기로서의 바람직한 사용시에 코드 영역들(76)을 인식하는 것, 부착된 코드들을 판독하는 것, 그리고 이 코드들을 디코딩하는 것 그리고 이 코드들을 각각의 물체(72)와 연관시키기 위한 것이다. 또한, 부착된 코드 영역들(78)을 측방향으로 검출하기 위해, 바람직하게는 부가적으로 예시되지 않은 카메라들은 상이한 시각들(perspectives)로부터 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 카메라(10)로서,
    상기 카메라는,
    검출 영역(14)으로부터 이미지 데이터를 검출하기 위한 이미지 센서(18),
    상기 이미지 센서(18) 앞에 배열된 수신 광학 수단(reception optics)(16),
    회전 운동에 의해 상기 수신 광학 수단(16)의 초점 포지션을 변경하기 위한 스레드(thread)(24)를 구비한 초점 조정 유닛(24, 28) 및
    전방 스크린(32)을 포함하며,
    상기 수신 광학 수단(16)은 내부 윤곽부(28)을 구비한 전방 영역을 포함하고, 상기 수신 광학 수단(16)을 외부에서 상기 스레드(24) 내에서 회전시키고, 이와 같은 방식으로 초점을 조정하기 위해, 상기 전방 영역은 상기 전방 스크린(32)을 통해 접근 가능한 것을 특징으로 하는,
    카메라(10).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전방 스크린(32)은 개구(34)를 포함함으로써, 결과적으로 상기 내부 윤곽부(28)는 자유롭게 외부에서 접근 가능한,
    카메라(10).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 수신 광학 수단(16)은 밀봉된 상태로 상기 개구(34) 내에 배열되어 있는,
    카메라(10).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 광학 수단(16)은 내부 윤곽부(28)와 광학 소자(20) 사이에 보호 소자(38)를 포함하는,
    카메라(10).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 수신 광학 수단(16)의 실제 포지션을 결정하기 위한 초점 포지션 측정 유닛(46, 48)을 포함하는,
    카메라(10).
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 초점 포지션 측정 유닛(46, 48)은 자기 소자(magnetic element)(48) 및 홀 센서(hall sensor)(46)를 포함하는,
    카메라(10).
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 초점 포지션 측정 유닛(46, 48)은 상기 자기 소자(48)를 구비한 슬라이딩 소자(sliding element)(58)를 포함하고, 상기 슬라이딩 소자(58)는 상기 수신 광학 수단(16)의 주변에 배열되어 있고 스프링력(66)에 의해 후방에서 축 방향으로 상기 수신 광학 수단(16, 36, 60)에 가압되어 있는,
    카메라(10).
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는 촬영할 물체에 대한 거리를 결정하기 위한 거리 측정 유닛(44)을 포함하는,
    카메라(10).
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 거리 측정 유닛(44)은 광 송신기, 광 수신기 및 송신되고 재차 수신된 광 신호의 광 전송 시간을 결정하기 위한 광 전송 시간 측정 유닛을 포함하는,
    카메라(10).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는 요구되는 초점 포지션을 표시하기 위한 제1 디스플레이 유닛(50) 및/또는 상기 수신 광학 수단(16)의 실제 포지션을 표시하기 위한 제2 디스플레이 유닛(52)을 포함하는,
    카메라(10).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 유닛(50) 및/또는 상기 제2 디스플레이 유닛(52)은 광 스트립(light strip)을 가지며, 상기 광 스트립은 특히 일렬 배열(series arrangement)의 광원들(50a, 52a)인,
    카메라(10).
  12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    제1 디스플레이 유닛(50)과 제2 디스플레이 유닛(52)은 대등한 스케일링으로 서로 이웃하여 배열되어 있는,
    카메라(10).
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는, 상기 이미지 데이터에서 코드 영역들을 식별하고 그 코드 내용을 판독하기 위해 형성되어 있는 제어 및 평가 유닛(54)을 포함하는,
    카메라(10).
  14. 이미지 센서(18) 및 전방 스크린(32)을 구비한 카메라(10)의 초점 조정 방법으로서,
    상기 이미지 센서(18) 앞에 배열된 수신 광학 수단(16)의 초점 포지션은 스레드(24) 내에서의 회전 운동에 의해 변경되고,
    공구에 의해 외부에서 상기 전방 스크린(32)의 개구(34)를 통해 상기 수신 광학 수단(16)의 전방 영역에 있는 내부 윤곽부(28) 내로 맞물리고, 이와 같은 방식으로 상기 수신 광학 수단(16)이 상기 스레드(24) 내에서 회전함으로써, 상기 회전 운동은 외부에서 발생하는 것을 특징으로 하는,
    이미지 센서 및 전방 스크린을 구비한 카메라의 초점 조정 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    촬영할 물체에 대한 거리로서 요구되는 초점 포지션 및 수신 광학 수단(16)의 포지션으로서 실제 초점 포지션이 측정 및 표시되고, 실제 초점 포지션과 요구되는 초점 포지션이 일치할 때까지, 상기 실제 초점 포지션은 스레드(24) 내에서 상기 수신 광학 수단(16)의 회전에 의해 변경되는,
    이미지 센서 및 전방 스크린을 구비한 카메라의 초점 조정 방법.
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