些實施例的示例性位移傳感器100。該位移傳感器100包括運動平臺102和控制器104。圖像傳感器106被安裝到運動平臺102?？刂破?04被配置為控制運動平臺102沿著圖像平面108移動圖像傳感器106的位置。設(shè)備100包括限定透鏡平面112的透鏡110。透鏡平面112和圖像平面108之間的角度以及圖像傳感器106沿著移動平臺102關(guān)于透鏡110的光軸(未示出)的位置導致了聚焦平面(PoF) 114，使得圖像傳感器106具有沿著PoF的視場(“F0V” )。
[0032]如圖1A的實施例中所示，由于圖像平面108與透鏡平面112不平行，所以盡管PoFl 14與圖像平面不平行，位移傳感器100也可以在PoFl 14上聚焦。該配置不同于其它成像系統(tǒng)，例如圖像平面與透鏡平面平行以導致PoF也與圖像和透鏡平面平行的那些成像系統(tǒng)。
[0033]位移傳感器100可以用于各種類型的應用中。位移傳感器100可以用于檢查小對象，例如PCB的組件。例如，位移傳感器100可以檢查PCB的部分，以確保這些部分滿足相關(guān)規(guī)范(例如測量PCB上的連接器銷釘?shù)拈L度以保證這些銷釘均具有相同高度)。作為另一個示例，位移傳感器可以用于測量在裝配線上的對象的三維形狀。例如，位移傳感器可以用于隨著對象被制造測量對象(例如保證對象維持一致形狀或者確保對象為用于產(chǎn)品封裝的適當尺寸)。位移傳感器也可以用于檢查大對象，例如驗證輪胎的側(cè)壁上的印字或者測量輪胎的胎面。
[0034]在一些實施例中，位移傳感器100可以為基于激光的系統(tǒng)，在該基于激光的系統(tǒng)中，圖像傳感器106被配置為捕獲由激光投射的(例如投射到對象上的)照明。圖1B示出了根據(jù)一些實施例的基于激光的位移傳感器150?；诩す獾奈灰苽鞲衅?50包括:來自圖1A的運動平臺102、控制器104、圖像傳感器106以及透鏡110，并且還包括激光器152。激光器152和透鏡110之間的距離154通常稱為激光器152和透鏡110之間的基線。
[0035]參照圖1A和圖1B，位移傳感器100(例如，經(jīng)由控制器104)可以被配置為控制圖像傳感器106的位置，使得圖像傳感器106的POV與由激光器152照明的對象區(qū)域校準。運動平臺102可以例如為單軸運動平臺，該運動平臺被配置為沿著特定方向(或者軸)移動?？刂破?04可以控制運動平臺沿著軸移動運動平臺102的位置(并且因此圖像傳感器106的位置)來沿著PoF 114的POVl 18移動圖像傳感器106，例如參照圖3A和圖3B所述?？梢跃S持圖像傳感器106和激光器152之間的基線同時通過移動圖像傳感器106的位置來提供近距離和遠距離能力，如下面進一步詳細解釋。
[0036]如圖1A所示，圖像平面108、透鏡平面112和PoF 114在線116處相交。稱為沙姆普弗魯克原理的原理為描述當透鏡平面與圖像平面不平行時的光學系統(tǒng)(例如位移傳感器100)的聚焦平面的定向的幾何規(guī)則。如由沙姆普弗魯克原理所解釋的，當透鏡平面與圖像平面不平行時(例如，如圖1A所示)，通過移動圖像傳感器靠近(或者進一步遠離)透鏡110以調(diào)整焦距則旋轉(zhuǎn)PoF而不是沿著透鏡軸移動PoF。技術(shù)人員可以明白，雖然本文描述的技術(shù)使用沙姆普弗魯克原理，但是其它光學原理可以用于實現(xiàn)相同效果(例如在光路中放置棱鏡)。
[0037]圖1C示出了根據(jù)一些實施例的圖1B中示出的基于激光的位移傳感器的視場。激光器152沿著PoF 114投射激光線，其在圖1C中被旋轉(zhuǎn)90度以示出F0V170。視場170被示出為梯形區(qū)域，該區(qū)域被成像在傳感器106 (例如矩形傳感器)上。視場170由FOV的寬度172、FOV的高度174以及如由激光扇角176示出的激光的寬度來限定。FOV的寬度172由在點Q處相交的兩條線來限定，其中，點Q由線L和PoF 114的相交點來限定。線L開始于透鏡的中心且與傳感器平面108平行。FOV的寬度172連同水平方向的傳感器像素的數(shù)量(例如以及其它因素例如軟件等)限定了能夠分辨的最小的對象特征。FOV的高度174連同垂直方向的傳感器像素的數(shù)量(和/或其它因素)限定了位移傳感器的高度測量的分辨率。
[0038]圖2是示出根據(jù)一些實施例的如果靠近透鏡平面212移動圖像傳感器206的圖像平面208導致的聚焦平面214的旋轉(zhuǎn)的示意圖。將圖像平面208水平地向左移動到圖像平面位置二 222則將PoF 214旋轉(zhuǎn)到PoF位置二 224，使得圖像傳感器206具有由沿著PoF 二224的區(qū)域226指示的F0V。然而，對于將沙姆普弗魯克原理用于位移感測(例如測量來自基位置例如來自平臺或者傳送帶的對象的位移)的圖像傳感器而言，實現(xiàn)FOV中的改變通常需要改變激光器和成像透鏡之間的基線(例如圖1B中示出的基線154)?；€中的該改變通常需要位移傳感器的機械外殼的尺寸的物理改變，因為圖像傳感器和激光器的位置通常固定在外殼內(nèi)。
[0039]本文所描述的技術(shù)可以以不需要改變透鏡和激光器之間的基線的方式來移動圖像傳感器。不是朝向透鏡平面移動圖像平面(例如，如圖2所示)，而是沿著圖像平面108平移圖像傳感器106來增加或者減少視場(FOV)同時維持相同的PoF。因此，這些技術(shù)可以調(diào)整F0V，使得FOV沿著PoF移動，并且因此激光器和成像透鏡之間的基線距離可以保持固定，因為激光被配置為沿著PoF投射。如下所述，取決于圖像傳感器的移動的方向，F(xiàn)OV將增加或者減少，允許位移傳感器的不同配置(例如近距離和遠距離配置)。這些配置可以在機械外殼的框架內(nèi)實現(xiàn)，這可以消除改變機械外殼的基線或者外殼的其它機械性質(zhì)的需要。
[0040]圖3A是示出了根據(jù)一些實施例的沿著圖像平面108的圖像傳感器106的兩種配置以及沿著聚焦平面導致的FOV的示意圖。當圖像傳感器106位于沿著圖像平面108的位置302時，圖像傳感器106具有沿著PoF 114的FOV 306。當將圖像傳感器106沿著圖像平面108縱向向下從位置302移動到位置304時，圖像傳感器106的FOV沿著PoF 114從FOV 306 移動到 FOV 308。如圖 3A 所示，F(xiàn)OV 306 比 FOV 308 窄。
[0041]圖3B是示出根據(jù)一些實施例的圖3A中示出的圖像傳感器的位置的移動以及沿著聚焦平面的產(chǎn)生的FOV改變的示意圖。如果將圖像傳感器106進一步遠離透鏡110的光軸而沿著圖像平面108縱向向下從位置302移動到位置352，沿著PoF 114的FOV變得更小，如由FOV 356指出的。雖然未示出光軸，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白光軸與透鏡平面112垂直從透鏡110的中心(在來自透鏡110的兩個方向)延伸。當將圖像傳感器106沿著圖像平面108縱向向上從位置304移動到位置354時，F(xiàn)OV沿著PoFl 14移動到FOV 358。如圖3B所示，F(xiàn)OV 356比FOV 358窄。進一步，將圖3A與圖3B進行比較，F(xiàn)OV 356比FOV306 窄，并且 FOV 358 比 FOV 308 寬。
[0042]較窄FOV (例如比較寬FOV具有更高分辨率)可以用于近距離應用，而較寬FOV (例如比較窄FOV具有更低分辨率)可以用于遠距離應用。示例性近距離應用包括檢查小對象(例如電路板組件)或者需要較高分辨率的其它項。示例性遠距離應用包括檢查大對象(例如輪胎的胎面)或這不需要精細紋理細節(jié)的其它項。
[0043]圖3C是示出根據(jù)一些實施例的位移傳感器370的不同配置的示意圖。位移傳感器370包括將激光線372向下投射到平臺378上的激光器(未示出)。配置(a)具有如本文所述的定位在位移傳感器370內(nèi)部的圖像傳感器(未示出)以實現(xiàn)較寬FOV 374。配置(b)具有定位在位移傳感器370內(nèi)部的圖像傳感器(未示出)以實現(xiàn)較窄FOV 376。如配置(b)所示，由于較窄FOV 376進一步處于激光線之上(例如，并且因此進一步處于PoF之上)，所以降低位移傳感器370來靠近平臺378，使得FOV 376可以測量平臺378 (例如，用于移動由位移傳感器370檢查的對象的傳送帶)上的對象的位移。
[0044]位移傳感器的組件可以被配置為滿足各種設(shè)計參數(shù)。例如，在一些實施例中，可以增大透鏡的尺寸以減少漸暈(例如以阻止由圖像傳感器采集的圖像的外圍方面的減少)。透鏡可以被選擇為使得透鏡的圖像圈(由透鏡或者一系列透鏡傳輸?shù)墓忮F的橫截面)可以支持傳感器的所有期望的配置。為了避免漸暈，透鏡的圖像圈可以被選擇為全部包含傳感器。作為另一個示例，高質(zhì)量透鏡可以用在位移傳感器中，以阻止像差，這可能降低圖像的質(zhì)量。進一步，位移傳感器的FOV調(diào)整可以限制為與位移傳感器中的光學系統(tǒng)配置的分辨率中的基本限制內(nèi)的移動一致。例如，如果聚焦的視場遠離(例如較寬的F0V，并且因此，圖像傳感器進一步遠離對象)，則所需圖像的分辨率可能低于用于較近的FOV的分辨率，因為約束在于圖像傳感器。在一些實施例中，不同的圖像傳感器可以用于特定應用(例如，取決于FOV是靠近還是遠離位移傳感器)。
[0045]本文所述的技術(shù)可以使用不同的光學配置來實現(xiàn)不同視場，以對于不同的用途適應位移傳感器而不需要改變圖像傳感器和激光器之間的基線。圖1A和圖1B示出了使用運動平臺來移動圖像傳感器以沿著PoF實現(xiàn)不同F(xiàn)OV的示例性實施例。圖4A示出了根據(jù)一些實施例的為不同印刷電路板(PCB)安裝位置可配置的外殼400的頂部透視圖。外殼400的頂部包括用于將透鏡安裝到外殼400的安裝位置402，這將參照圖6A至圖6B進一步詳細來描述。外殼400還包括開口 404，圖像傳感器可以透過該開口 404觀看場景，這將參照圖6A至圖7B進一步詳細來描述。外殼400可以固定安裝到位移傳感器外殼，該位移傳感器外殼中包括激光器