[发明专利]液体透镜图像捕捉装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像捕捉装置的领域，特别是包含编码光学信息的图像。更具体地，本发明涉及一种包括液体透镜的用于这种装置的图像捕捉模块。本发明还涉及一种用于这种图像捕捉模块的电光元件，和一种包括这种模块的图像获取装置。

背景技术

在本说明书和权利要求书中，“编码光学信息”或者简称“光代码”是指具有利用预确立形状的元素的适当的组合来存储编码信息的功能的任何图形表示，所述预确立形状例如是正方形、长方形或者六边形，具有被亮色(空白，通常为白色)分离的深色(通常黑色)，如条形码、堆叠码即带有几个迭加的条形序列和一般的二维代码、彩色码等，以及数字字母和特定形状或图案例如戳记、徽标、签名等。

表述“图像”以及特别是“光代码”包括不仅在可见光范围中，而且还在红外和紫外之间包括的波长范围中可检测的图形表示。在本说明书和权利要求书中，“光”一般地指适合于捕捉图像并且特别地适合于检测光代码的任何辐射。

包含编码信息的图像的捕捉装置通常被称作成像器类型的光代码阅读器，特别地成像器类型的条形码阅读器。

能够捕捉图片或者影像和/或能够为了自动字符识别或者“文档处理”应用而捕捉文档的图像的成像器阅读器落入本发明的范围内。

这种成像器装置包括一种图像捕捉模块，该图像捕捉模块通常包括线性或者矩阵光敏装置或者像素阵列传感器，和用于将光聚焦到像素阵列传感器上的光学器件。

除了由像素阵列传感器决定的像素方面的分辨率限制，任何成像器装置具有其自身景深(depth of field，DoF)的进一步限制，景深是根据光学器件使得该装置能够利用适当聚焦来捕捉图像的距离范围。显然，在手动和固定这两种类型的成像器装置的情形中，诸如，例如在飞机场处用于行李分类的应用中使用的传送器上的条形码阅读器经常存在增加景深的需要。

增加景深的第一个对策包括提供具有被不同聚焦的相应光学器件的几个阅读器或者图像捕捉模块。在US 7195164中，在阅读器内侧安装的图像捕捉模块之一能够又具有可变焦距。但提供多于一个的图像捕捉模块仍然是高成本的，并且形成一种难以管理的复杂体系结构。

几种可变的特别是自动聚焦系统是众所周知的。最通常的和简单的例如在照相机和摄影机中使用的是基于电动机的，该电动机通过实际移动光学器件或者其一个部分而改变该系统的焦距。通常，提供一种物镜，包括第一固定透镜组(固定或者主光学器件)和被电动机移动的第二透镜组。第二透镜组被称为物镜的无焦部分，因为它并不能够依其自身在平面上形成图像，并且应该总是被与主光学器件耦合。

例如在US 7303131、US 6431452和US 5378883中描述了一种这样的聚焦系统。能够通过测量从存在待阅读条形码的支撑件或者目标分离阅读器的距离而确立适当的焦距。在这种文献中提出的距离测量方法基于激光指示器的使用，阅读器设置有该激光指示器。如果距离测量失败，则该系统通过比较以不同的聚焦条件获取的不同的样本图像而识别所期焦距。

在US 7222793中，一种电动机并不移动透镜，而是实际上移动反射镜，从而沿着不同的光程导引光束，所述光程的特征在于具有不同的焦距。该聚焦系统因此允许获得预设的和可选择的焦距。

近来，相关技术开始提供不同于传统的电动机的致动器，该致动器能够被用于以机械方式移动成像器装置的光学器件的部件。除了压电致动器之外，“音圈”，即采用声波传播从而以机械方式移动轴的电动机，是这种类别的一个部分。例如，在US 7083096中，一种压电致动器被用于移动透镜组并且获得最好的焦点位置；被用于决定定位的方法是基于距离测量的。在US 6634554中描述了一种聚焦系统，其中压电致动器修正反射镜的偏转角度，因此改变光程并且因此改变系统的聚焦长度。

然而，音圈是大体积装置。压电致动器昂贵、噪音很大、不是很可靠并且操作寿命不够长。压电电动机几乎不能实现一百万次循环，而条形码阅读器通常每天使用几千次，并且因此在它的第一操作年度期间便已经达到一百万次循环。

而且，基于部件运动的变焦，特别地自动聚焦，系统通常具有较长的响应时间。提供仅仅两个可选择聚焦位置，如例如在US 7073715中描述地，允许获得更快的系统响应；然而特别地对于编码信息阅读器而言，该响应的适合度仍然是不良的。