[发明专利]包括照相机和光圈的光学设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括固定焦距照相机和光圈的光学设备，用于改进所述照相机的景深且改进定位在改进景深之内的待被照相物体的图像的质量。根据本发明的光学设备特别适合于光学读取器，其中光学设备被链接到用于图像识别照相机捕捉的图像的装置。

背景技术

在自动系统和程序中，光学设备可用于监测所述系统和程序的特定元件。光学设备用于捕捉所述系统或程序的所述元件的图像。使用图像识别技术，图像可被分析，且可使用该分析的结果，例如监测和影响系统或程序的控制。这种光学设备在自动系统中的典型用途是使用光学系统来读取附接到产品的光学代码或条形码，以识别产品的类型，以及例如在系统或程序中使用的产品批号。

从经济层面来看，有利的且经常需要使用具有照相机的光学设备，该照相机可以以相对低的成本制造，诸如固定焦距照相机。利用固定焦距照相机所获得的图像质量通常适于采用光学设备所用于的特定任务。

然而，当固定焦距照相机被使用时，固定焦距照相机和关心物体之间的距离必须仔细调整以便允许照相机以足以允许随后图像识别步骤的质量来产生关心物体的图像。实际上，期望向使用者提供这样一种光学设备，该光学设备相对于光学设备的照相机和关心物体之间的距离具有至少一些余量，同时保持所获得图像的足够正确以用于随后图像识别步骤的质量。

为了允许固定焦距照相机和关心物体之间距离的这种灵活性，可用的技术方案需要改进照相机的景深。改进照相机景深应该足以用于特定用途以及光学设备的目的。

美国专利申请US2007/0119942公开了一种用于改进在线性光学条形码读取器中使用的照相机的景深的方法。根据US2007/0119942，线性光学条形码读取器包括具有光感元件或传感器以及光学接收设备的照相机，该光学接收设备具有一个或多个透镜，用于形成传感器上的图像。光学接收设备具有光学接收路径或光轴。设备在光学接收设备的光轴中包括在物镜的上游或下游的光圈以改进照相机的景深。该光圈具有阻止光线的不透明屏的形式，具有透光孔。在使用中，穿过孔的射线用于形成传感器上的图像。对比而言，被拦截的光束将不会用于形成图像。

根据US2007/0119942，当与不包括光圈的照相机对比时，在照相机光轴上存在光圈的效果是增加照相机的景深。

根据US2007/0119942的解决方案在一个特定方向提供对于景深的改进。这是由于透光孔的矩形形状。效果是根据现有技术的解决方案可用于特定任务诸如读取线性光学条形码。然而，根据现有技术文献的解决方案不适于提供用于增加在用于分析具有任意形状的物体，诸如2-D光学代码的光学设备中使用的照相机的景深。根据US2007/0119942的解决方案将不适于改进用于通用任务诸如样品水平感测的照相机的景深。

日本专利申请JP2003-098426公开使用特定光圈以改进照相机景深的照相机。该特定光圈包括用于传输仅仅红外线的中心部分以及用于传输仅仅可见光的外侧部分。根据JP2003-098426，使用特定光圈连同特定照明条件消除了对于具有自动光阑控制系统的光圈的需求。然而，该解决方案是昂贵的且复杂操作的。

发明内容

本发明的目的是提供改进的光学设备，其具有照相机和用于改进所述照相机的景深的装置以及用于改进定位在改进景深之内的待被照相物体的图像质量，其中对于景深的改进不限于光学设备的特定方向用途。

应注意到，在本文中，术语“固定焦距照相机”用于区分该类型的照相机与具有调节照相机焦距的能力的照相机。

在本文中，术语“照相机”涉及一个或多个透镜和光敏传感器的组合，其中透镜用于形成传感器上的图像。

在“景深”的情况下，是指利用照相机所获得的图像的质量足以用于照相机的特定用途的照相机-物体距离的范围。如果照相机与用于图像识别的装置组合使用，则“照相机景深”将包括所获得的图像的质量将足以随后图像识别的照相机-物体距离的范围。

在本文中，在“改进照相机景深”的情况下，是指利用照相机所获得的图像的质量足以用于照相机的特定用途的照相机-物体距离的范围的增加。“增加的”或“改进的”景深相对于不具有改进景深的照相机来说允许照相机和关心物体之间距离的更大灵活性。