專利名稱：具有溫度補(bǔ)償?shù)木劢箷r(shí)間的液體透鏡的制作方法
具有溫度補(bǔ)償?shù)木劢箷r(shí)間的液體透鏡
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及自動(dòng)聚焦成像系統(tǒng)，更具體地涉及能夠在從近場到遠(yuǎn)場的寬范 圍距離之上有效地讀取的成像系統(tǒng)。這種裝置還可以用來捕獲要解碼的符號的圖像，或者 用作用于捕獲任何類型的圖像的普通成像裝置。當(dāng)這些裝置用來讀取和解碼數(shù)據(jù)符號時(shí)， 盡管它們不是更常規(guī)激光掃描儀含義上的“掃描儀”，但是這些裝置可以被稱為代碼掃描 儀。近來已經(jīng)提出了使用液體透鏡的成像裝置。這種液體透鏡系統(tǒng)使用這樣的電壓施 加到流體，該電壓改變流體表面的形狀，從而產(chǎn)生不同性質(zhì)的透鏡。通過正確地改變施加的 電壓，可以在任何特定的應(yīng)用中根據(jù)需要設(shè)置透鏡的光學(xué)性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種代碼掃描儀包括將代碼的反射圖像聚焦到圖像傳感 器上的液體透鏡，該代碼掃描儀從遠(yuǎn)處照射被掃描的代碼。該掃描儀包括確定離被掃描的 代碼的距離的距離檢測器，該距離檢測器優(yōu)選是基于激光的，并且，液體透鏡被控制為在檢 測到的距離處聚焦。距離檢測器的存在自身是可任選的，并且對于本發(fā)明來說不重要。根據(jù)改進(jìn)的實(shí)施例，系統(tǒng)包括位于液體透鏡附近的溫度傳感器。溫度傳感器可以 與存儲(chǔ)部件一起操作，該存儲(chǔ)部件包括先前獲得的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示透鏡響應(yīng)于施加的電 壓而適當(dāng)?shù)刈鞒鲰憫?yīng)(即，改變其性質(zhì))所花費(fèi)的時(shí)間的長度。由于這些性質(zhì)隨著溫度而 改變，所以使用先前獲得的數(shù)據(jù)，允許系統(tǒng)在將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘拥揭后w透鏡之后且在捕獲 期望的圖像之前等待可能最小的時(shí)間量。


參照附圖，從下面對根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的、示例性的實(shí)施例的詳細(xì)描述，將會(huì) 更加全面地理解本發(fā)明的以上簡述以及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是示出實(shí)施本發(fā)明的代碼掃描儀的示意圖；圖2是包括位于液體透鏡附近的溫度傳感器的成像裝置的框圖；圖3描繪在不同的溫度將液體透鏡的響應(yīng)時(shí)間與施加的電壓進(jìn)行比較的曲線圖； 以及圖4是示出液體透鏡的響應(yīng)時(shí)間如何根據(jù)溫度改變的曲線圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，轉(zhuǎn)到附圖的細(xì)節(jié)，圖1是示出實(shí)施本發(fā)明的代碼掃描儀10的示意圖。掃描 儀10具有光源12，該光源12從遠(yuǎn)處照射光學(xué)代碼13，例如，條形碼。從條形碼14反射的 光L在圖像傳感器16上形成圖像，對該圖像進(jìn)行處理，以對條形碼14進(jìn)行解碼。將液體透鏡18置于條形碼14和圖像傳感器16之間的光路L中。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將會(huì)理解，這是在兩個(gè)透明層之間具有光學(xué)界面的電光型裝置。通過對施加的電壓的調(diào)整，可以改變該界面的形狀，從而改變透鏡的焦距。透鏡18和圖像傳感器16之間的距離保 持固定不變，但是，透鏡聚焦的平面離透鏡18的左邊的距離將隨著施加的電壓而改變。因 此，通過簡單地改變控制器20施加到透鏡18的電壓，可以在離圖像傳感器16的一定距離 范圍對條形碼14進(jìn)行聚焦。不需要透鏡的機(jī)械移動(dòng)。然而，將會(huì)認(rèn)識到，必須將施加到透 鏡18的控制電壓與條形碼14離透鏡18的實(shí)際距離相關(guān)聯(lián)，從而與條形碼14離圖像傳感 器16的實(shí)際距離相關(guān)聯(lián)。為了確保對透鏡18的適當(dāng)控制，提供測距設(shè)備，該測距設(shè)備優(yōu)選地包括激光裝置 和激光檢測器24。兩種激光測距技術(shù)是本領(lǐng)域中熟知的。脈沖技術(shù)測量激光脈沖的開始和 其反射光的返回之間的延遲時(shí)間。視差技術(shù)將光束投射以在目標(biāo)上形成光斑，然后測量被 檢測到的光斑在目標(biāo)上的位置。可以從被檢測到的光斑的位置確定目標(biāo)的距離。優(yōu)選地， 激光裝置22和檢測器M限定視差測距子系統(tǒng)。激光器22將光束投射到條形碼14上，并 且，檢測器M感測所得到的點(diǎn)的位置并確定條形碼14的距離。然后，它產(chǎn)生施加到控制器 20的表示該距離的信號。作為響應(yīng)，控制器20然后能夠適當(dāng)?shù)貙㈦妷菏┘拥酵哥R18，以對 其進(jìn)行聚焦。檢測器M的輸出信號也被施加到光源12，因而控制光源12的強(qiáng)度。以其最簡單 的形式，光源12可以是發(fā)光二極管陣列，并且，該強(qiáng)度可以通過接通該陣列上的二極管的 數(shù)量(更簡單地，通過改變光學(xué)輸出功率)來控制。光源12的強(qiáng)度也可以通過改變中間光 的色散角來控制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識到，這可以通過控制vain-like裝置等的角 度來機(jī)械地實(shí)現(xiàn)，或者，可以用會(huì)聚透鏡來光學(xué)地實(shí)現(xiàn)。將可以提供多個(gè)會(huì)聚透鏡并從中選 擇，或者將可以提供變焦透鏡，甚至可能是液體透鏡。在任何情況下，通過控制器聚焦距離和與條形碼的距離有關(guān)的光源照度，有可能 實(shí)現(xiàn)接近理想的DOF性能。優(yōu)選地，液體透鏡18是由Varioptic生產(chǎn)的ARCTIC-414或ARCTIC-416。然而，也 可以利用其它的液體透鏡。在優(yōu)選的布置中，激光器被安裝在照相機(jī)模塊的頂部，而不是在側(cè)面或底部。另 外，激光器可以與光軸偏移等于6mm至15mm的量。而且，如果LED用于照明，則相對于激光 器而言，它們應(yīng)該安裝在模塊的對面，以便使反射效果最少化。如前所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)表現(xiàn)出如下的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明能夠更快地使代碼 圖像聚焦，避免了使用移動(dòng)部件，消除了相關(guān)的可靠性問題；本發(fā)明具有基本上更大的聚焦 范圍；并且，本發(fā)明容易被改裝到現(xiàn)有的掃描系統(tǒng)中。圖2描繪了示例性的2D成像裝置，該成像裝置包括液體透鏡201和位于液體透鏡 附近的溫度傳感器204，如圖所示。激光測距裝置207安裝在液體透鏡的正上方，如圖所示。 溫度傳感器204與控制電路(未示出)連接，以便使得在確定在施加適當(dāng)?shù)碾妷褐笄以?捕獲圖像之前系統(tǒng)應(yīng)該等待多長時(shí)間的過程中考慮溫度。圖3示出表示示例性液體透鏡在三個(gè)不同的溫度處的響應(yīng)時(shí)間的一組曲線圖 301-303，如圖所示。具體地說，對于聚焦到規(guī)定級別的圖象清晰度的液體透鏡，例如，在 60°C的等待時(shí)間明顯小于在25°C的等待時(shí)間，如圖所示。雖然不同的液體透鏡可以起不同 的作用，但是，對于任何給定的液體透鏡或者任何給定類型的液體透鏡，可以使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 來產(chǎn)生合適的等待時(shí)間值。可以簡單地測試透鏡的響應(yīng)時(shí)間，以產(chǎn)生相關(guān)的等待時(shí)間的表格。圖4描繪合適的等待時(shí)間作為由溫度傳感器204測量的溫度的函數(shù)的單一曲線 圖。通過對圖像捕獲裝置的控制電路進(jìn)行編程使得在最小的等待時(shí)間之后捕獲圖像，系統(tǒng) 等待足以提供至少與對于適當(dāng)?shù)慕獯a所規(guī)定的閾值一樣清晰的圖像，但是，系統(tǒng)不會(huì)等待 太長的時(shí)間而導(dǎo)致更低的速度和更低的容量。由于不同的溫度指定(mandate)不同的等待時(shí)間，所以在裝置工作時(shí)可以更新溫 度值。在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制器被編程為要求周期性地更新溫度?？商鎿Q地，當(dāng)溫度傳感 器檢測到大于規(guī)定量的溫度變化時(shí)，可以提供更新。雖然上文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是各種其它的修改和添加對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說是顯而易見的。這種修改和添加應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置，包括透鏡和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于提供聚焦信號并使所述裝置 在特定的響應(yīng)時(shí)間之后捕獲圖像，所述響應(yīng)時(shí)間取決于測量的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，還包括激光測距裝置和位于所述液體透鏡附近的 溫度傳感器，其中，所述控制系統(tǒng)周期性地讀取所述溫度傳感器數(shù)據(jù)，并且，所述控制系統(tǒng) 基于所述溫度傳感器數(shù)據(jù)更新等待時(shí)間。
3.一種捕獲圖像的方法，包括將電壓施加到液體透鏡；等待所述液體透鏡對所述電 壓作出響應(yīng)的預(yù)定時(shí)間；以及捕獲所述圖像，其中，所述預(yù)定時(shí)間是至少部分地基于來自溫 度傳感器的信息而預(yù)定的，該溫度傳感器被安裝到捕獲所述圖像的圖像捕獲裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間以基本上線性的方式根據(jù)溫度而 改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間以下述的線性的方式根據(jù)溫度而 改變對于高于預(yù)定溫度的所有的溫度，具有第一斜率，而對于低于所述預(yù)定溫度的所有的 溫度，具有第二斜率。
6.一種成像裝置，具有透鏡、溫度傳感器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括一組值，所述值指 示所述裝置應(yīng)該允許的從施加控制信號以使所述透鏡聚焦到圖像捕獲的時(shí)間量，所述時(shí)間 量至少部分地取決于測量的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，溫度傳感器信息被周期性地發(fā)送到控制器。
8.一種方法，包括將電壓施加到液體透鏡；等待所述透鏡通過改變其光學(xué)性質(zhì)而對 所述電壓作出響應(yīng)的預(yù)定時(shí)間；以及響應(yīng)于傳感器感測環(huán)境變化而自動(dòng)地改變所述等待時(shí) 間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述傳感器是溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述傳感器被周期性地監(jiān)控，以提供更新的溫度信息。
全文摘要
公開一種溫度補(bǔ)償?shù)囊后w透鏡，其中，預(yù)先計(jì)算液體透鏡對施加的控制電壓作出響應(yīng)的等待時(shí)間，并且將所述等待時(shí)間存儲(chǔ)在表格中。溫度傳感器與液體透鏡一起使用，其提供溫度數(shù)據(jù)給控制電路。于是，液體透鏡作出響應(yīng)的等待時(shí)間被最小化為不大于液體透鏡對足以使圖像聚焦到規(guī)定的質(zhì)量水平的控制電壓作出響應(yīng)的最小要求時(shí)間。
文檔編號G02B1/06GK102150063SQ200880130692
公開日2011年8月10日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者川島安武 申請人:Opto電子有限公司, 歐光股份有限公司