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    图像 捕捉 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410830194.8

    申请日:

    2010.03.11

    公开号:

    CN104680113A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06K 7/10申请日:20100311|||公开
    IPC分类号: G06K7/10; G06K9/20 主分类号: G06K7/10
    申请人: 得利捷IP科技有限公司
    发明人: 费代里科·卡尼尼; 圭多·毛里齐奥·奥利瓦
    地址: 意大利雷诺河畔卡尔代拉拉(博洛尼亚?。?/td>
    优先权:
    专利代理机构: 中原信达知识产权代理有限责任公司11219 代理人: 张建涛; 车文
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410830194.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.05.15|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种图像捕捉装置。具体地,描述了一种成像器类型的图像捕捉装置,该图像捕捉装置包括:图像形成装置,所述图像形成装置包括传感器,所述传感器限定光学接收轴线、至少一个读取距离和在基板上在所述至少一个读取距离处被传感器框取的区域;照明装置,所述照明装置包括相邻的光源的阵列,其限定光学照明轴线,其特征在于:光源可单独地驱动,且每个光源适合于照亮尺寸远小于被传感器框取的所述区域的尺寸的区;照明轴线不与接收轴线重合;并且,该图像捕捉装置包括光源的驱动器,所述驱动器适合于驱动光源,以至少关闭照亮在所述至少一个读取距离处在基板上被传感器框取的区域的边界外侧的光源。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种成像器类型的光学信息读取器(1),包括:
    –图像形成装置(3),所述图像形成装置(3)包括传感器(4), 所述传感器(4)包括光敏元件(14)的一维或二维阵列,且限定了光 学接收轴线(Z)、至少一个读取距离(D、D1、D2)和在所述至少一 个读取距离(D、D1、D2)处在基板(S、S1、S2)上由所述传感器(4) 框取的区域(16、161、162),
    –照明装置(6),所述照明装置(6)包括相邻的光源(18)的 阵列(17),所述照明装置(6)限定光学照明轴线(A),
    –其中,每个光源(18)适合于照亮尺寸小于由所述传感器(4) 框取的所述区域(16、161、162)的尺寸的区(22m),
    –所述阵列(17)的光源(18)是微型发射器,所述微型发射器 以氮化镓(GaN)技术制成,
    –并且,所述照明轴线(A)不与所述接收轴线(Z)重合。

    2.  根据权利要求1所述的成像器类型的光学信息读取器(1), 其中每个光源(18)包括单个照明元件。

    3.  根据权利要求1-2中任一项所述的成像器类型的光学信息读取 器(1),其中光源的阵列(17)是一维阵列。

    4.  根据权利要求1-3中任一项所述的成像器类型的光学信息读取 器(1),其中在基板(S)上被所述照明装置(6)照亮的总的区在单 个光源(18)开启/关闭时经历的百分比变化小于或等于15%。

    5.  根据权利要求4所述的成像器类型的光学信息读取器(1), 其中所述百分比变化小于或等于10%。

    6.  根据权利要求4所述的成像器类型的光学信息读取器(1), 其中所述百分比变化小于或等于5%。

    7.  根据权利要求1-6中任一项所述的成像器类型的光学信息读取 器(1),其中图像捕捉装置(2)还包括相邻的光源(18)的第二阵 列(17a),所述第二阵列(17a)限定了第二照明轴线,所述第二照明 轴线不与所述接收轴线(Z)重合。

    8.  根据权利要求1-7中任一项所述的成像器类型的光学信息读取 器(1),其中光源(18)的阵列(17)与至少一个投影透镜(19a、 19b、19c)相关联。

    9.  根据权利要求8所述的成像器类型的光学信息读取器(1), 其中提供至少一个投影透镜(19a、19c),所述至少一个投影透镜(19a、 19c)被阵列(17)的光源(18)共享。

    10.  根据权利要求8-9中任一项所述的成像器类型的光学信息读 取器(1),其中所述投影透镜(19a、19b、19c)与另一个光学元件相 关联。

    11.  根据权利要求1-10中任一项所述的成像器类型的光学信息读 取器(1),其中所述光源(18)能够单独地驱动。

    说明书

    说明书图像捕捉装置
    分案申请说明
    本申请是申请日是2010年3月11日、申请号是201080066573.4、 发明名称是“图像捕捉装置”的中国发明专利申请的分案申请。
    技术领域
    本发明涉及一种图像捕捉装置,且特别是涉及“成像器”类型的 光学信息读取系统或读取器的此种装置。
    背景技术
    成像器类型的光学信息读取器是公知的。这样的读取器包括可捕 捉或获取存在于任何类型的基板上的光学信息的图像的图像捕捉装 置,包括其上又通过任何电气或电子装置显示光学信息的显示器。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,词语“光学信息”在其最 宽泛的意义上用于包括一维的光学代码、堆叠的和二维的光学代码两 者,其中信息被编码为形状、尺寸、颜色和/或至少两个不同颜色的元 素的相互位置,和字母数字字符、签名、徽标、印章、商标、标签、 手写文本以及一般的图像还有它们的组合,特别是存在于预先打印的 形式上的,和包含适合于基于其形状和/或体积而识别和/或选择对象的 特征的图像。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,术语“光”在其最宽泛的 意义上使用,指示不仅在可见光谱中而且在紫外和红外光谱中的波长 或波长范围的电磁辐射。术语例如“颜色”、“光学”、“图像”和“视 图”也同样在最宽泛的意义上使用。特别地,能够使用隐形墨水将编 码信息标记在基板上,但对于紫外或红外射线敏感。
    成像器类型的光学信息读取器除图像捕捉装置外通常包括具有一 个或更多个不同的其它功能的或与之通信的装置。
    这样的另外的装置在此包括:用于处理所捕捉图像的装置,可从 这样的图像或从该图像的部分提取信息内容;存储装置;用于将获取 的图像和/或提取的信息内容传输到读取器外侧的装置或接口;用于输 入来自外部源的读取器的设置数据的装置或接口;用于向使用者显示 例如涉及读取器的运行状态、所读取的信息的内容等等的字母数字和/ 或图形信息的装置;用于手动输入控制信号和数据的装置;用于供电 或从外侧获取供电信号的内部装置。
    此外,可包括在成像器类型的光学信息读取器内或与之结合的另 外的装置在此包括:通过在基板上显示被图像捕捉装置框取的区域的 视觉指示,例如该区域的中心和/或其边缘和/或角部的至少部分,来辅 助操作者将读取器相对于光学信息定位的瞄准装置;用于将图像捕捉 装置正确地聚焦的辅助装置(测距仪),所述辅助装置在基板上显示在 聚焦条件和非聚焦条件之间的具有可变形状、尺寸和/或位置的发光图 形,且能够指示为了达到聚焦条件而手动移动图像捕捉装置和基板的 方向;结果指示装置,所述结果指示装置通过发光图形的形状、尺寸、 颜色和/或位置的改变,在基板上显示了指示尝试捕捉图像和/或解码图 像信息时的肯定或否定结果的发光图形,且可能地显示否定结果的原 因;用于检测基板的存在,和/或用于测量或估计读取距离-即读取器内 的参考物具体地图像捕捉装置的传感器和基板之间的距离-的装置。对 标和指示聚焦的功能也可通过投影合适的发光图形,例如分别为一对 倾斜的条或一对十字来一起完成,所述一对倾斜的条或一对十字仅在 聚焦的距离处在被图像捕捉装置框取的区域处分别于中心处相交或相 互重叠。
    距离的测量或估计通常被读取器使用,以仅当光学信息位于包括 在最小和最大工作距离之间的距离处时才激活解码算法,和/或以控制 变焦装置和/或用于自动改变图像捕捉装置的聚焦距离(自动聚焦)的 装置。此外,距离的测量或估计可使用在其中需要图像的数字复原的 情况下,因为图像形成装置的光学器件的降级函数或PSF(点扩散函数) 取决于读取距离。此外,距离的测量或估计对于计算物体的体积是需 要的。
    用于瞄准和/或指示焦点的装置例如在US 5,949,057、US  6,811,085、US 7,392,951 B2、US 5,331,176、US 5,378,883和EP 1 466 292  B1中描述。
    结果指示装置例如在前述文献US 5,331,176和EP 1 128 315 A1中 描述。
    值得强调的是,瞄准、聚焦条件的指示、结果指示、存在检测和 读取距离的测量或估计功能中的每个可通过不同的方式实施,所述不 同的方式本身是熟知的且不利用在基板上的光的投射。在此仅作为示 例提及的是,为瞄准和/或聚焦条件,对被传感器所框取的事物取景并 显示;为指示结果,将声音指示和视觉指示不投射到基板上,而是朝 操作者投射;为检测存在,测量或估计距离和/或评估聚焦条件、光电 系统、雷达或超声装置等等。
    成像器类型的图像捕捉装置包括图像形成装置或部分,所述图像 形成装置或部分包括呈光敏元件的-直线或优选地矩阵类型的-规则排 列或阵列形式的传感器,所述传感器可从光学信号产生电信号,且所 述图像形成装置或部分通常也包括图像的接收器光学器件,所述接收 器光学器件可在传感器上形成包含光学信息的基板或其区域的图像。
    图像捕捉装置的特征在于光学接收轴线,所述光学接收轴线通过 接收器光学器件的元件的中心限定或在单个透镜的情况下通过光学表 面的曲率中心限定,且所述光学接收轴线限定了图像捕捉装置的主工 作方向。图像捕捉装置的特征还在于工作空间区域,所述工作空间区 域一般地成形为类似于在传感器前方延伸的金字塔的截锥体。工作空 间区域,换言之其中光学信息被传感器正确地框取且其图像充分地在 传感器上聚焦的空间区域通常特征在于视场和景深,所述视场表示工 作区域关于接收轴线的角宽度,所述景深表示工作区域沿接收轴线的 方向的尺寸。景深因此表示沿接收轴线在读取器和基板上被传感器框 取的区域之间的最小和最大有用距离之间的范围。视场也可以以“垂 直”和“水平”视场的形式来表示,换言之以在通过接收轴线且相互 垂直的平面内的两个角度范围的形式表示,以考虑到传感器的形状因 数,或甚至在不带有任何对称性的接收系统的情况下以90°分开的半 平面中的四个角度范围表示。
    工作空间区域-且因此视野和景深-可以是固定的或在尺寸和/或比 例上通过已熟知的变焦和/或自动聚焦系统而动态地变化,所述变焦和/ 或自动聚焦系统例如是用于移动一个或更多个透镜或光圈、镜或接收 器光学器件的其它部件或用于移动传感器和/或用于改变接收器光学器 件的一个或更多个透镜-例如液体透镜或可变形透镜-的曲率的机电、压 电或光电致动器。
    EP 1 764 835 A1描述了一种光学传感器,其中每个光敏元件或光 敏元件的组均具有相结合的透镜或其它光学元件,例如光圈、棱镜表 面、光导或自聚焦透镜。此文献总体上未言及被传感器框取的区域的 照明。
    虽然仅熟知以环境光运行的图像捕捉装置,但成像器类型的图像 捕捉装置通?;拱ㄊ屎嫌诮桓龌蚋喔龉馐赡艿匾钥杀涞那慷?和/或光谱成分投射到携带光学信息的基板上的照明装置或部分。由照 明装置发出的光束或光束的整体限定了光学照明轴线,所述光学照明 轴线是此单独的或复合的光束的平均方向,在二维阵列的情况下作为 所述光束在至少一个平面内且通常在两个垂直的平面内的对称轴线。
    为正确地操作图像捕捉装置,照明装置必须可照亮图像形成装置 的整个工作空间区域。
    一种图像捕捉装置,所述图像捕捉装置类似于以上所提到的US 5,378,883的图4的图像捕捉装置,其中如在图1中所图示的,照明装 置90不与图像形成装置91同轴,而是布置在图像形成装置91旁边、 且构造成使得照明光束93的照明轴线92和接收轴线94汇合,在二维 情况下所述图像捕捉装置受到固有的视差误差的影响且受到固有的透 视畸变误差的影响。此误差使得基板S和照明光束93之间的交点以及 基板S和图像形成装置91的工作空间区域95之间的交点大体上至多 在非常小的读取距离(大约为在图1中部分地指示的基板S处的距离) 的范围内是同心的。因此,为使得照明装置90可照亮图像形成装置91 的整个工作空间区域95,在大部分读取距离处,照明是过度冗余的(参 考在图1中部分地指示的基板S1或基板S2处的距离),换言之,照明 延伸到基板上被传感器框取的区域外侧,其结果是能量的浪费。
    在现有技术的用于捕捉图像的一些装置中,视差误差通过使得照 明装置与图像形成装置同轴来解决。
    US 5,319,182描述了非成像器类型而是扫描类型的图像捕捉装置, 其中照明装置和传感器总体上同轴,因为它们由其中带有可程序激活 的发射器与传感器的光敏元件交替的矩阵组成。此装置潜在地非常紧 凑且灵活,但也受到在发射器和光敏元件之间的明显的光学隔离的问 题的困扰:即使通过在发射器和光敏元件之间提供如在此文献中所建 议的隔离器,通过发射器发出且即使最小程度上被任何表面例如不透 明的分隔壁或投影光学器件的带有防反射处理的后表面反射到光敏元 件上的光的强度也远高于从携带光学信息的基板接收到的光的强度。 此外,在单个的基板上布置光敏元件和发光元件导致在效率方面的折 中,因为为具有有效的发光元件而要求的材料的特征与获得有效的光 敏元件所要求的材料特征相反。
    在US 5,430,286中,通过照明装置发出的光和图像形成装置之间 的同轴性通过光束分离器获得。由于沿照明路径和沿接收路径两者的 50%的功率损失,所以导致存在读取器内被占据的非常大的空间和非常 低的效率的结果。
    也受到被占据的空间问题的这样的系统在前述US 5,331,176中描 述,所述系统使用了半透明镜作为光束分离器的替代。此文献也教导 了调整照明光束的部分的尺寸,但通过机械移动装置进行,所述装置 导致占据的空间和读取器的消耗。此外,这样的解决方案无法避免用 于照明的能量的浪费的缺点,因为照明光束的部分仅被遮挡。
    代表了最接近的现有技术的US 2007/0158427 A1在图5B中描述 了一种照明系统,该照明系统包括每个均布置在传感器的相对侧上且 以较大的工作距离相结合的一对照明阵列的和每个也均布置在传感器 的所述相对侧上且以较小的距离相结合的一对照明阵列。因为总体上 通过以更大的工作距离相结合的一对阵列发射的光束的部分被定向且 定尺寸为至少在最大距离处均匀地照亮被传感器框取的整个区域,所 以结果是在此距离处且在更短的读取距离处,通过此阵列的照明是过 度冗余的,换言之,所述阵列在被传感器框取的区域外侧延伸。此类 缺点相对于以更小的工作距离相结合的一对阵列发生。因此此文献的 装置效率很低,特别是几乎不适合于将节能作为重要要求的电池供电 的便携式读取器。文献也教导了仅开启每对中的一个阵列以避免从基 板反射的问题,因此落入到受到视差和透视畸变误差困扰的系统的情 况,或教导了当读取距离未知时开启一对阵列中的两个。所述文献还 描述了:另一对照明器,每个均布置在传感器的另外两侧处以照亮用 于读取一维编码的细线;和布置在传感器的顶点处的四个照明器,以 瞄准关注的区域。
    发明内容
    本发明所基于的技术问题是:提供一种有效的图像捕捉装置,且 更具体地提供成像器类型的光学信息读取器的这样一种装置,具体地 所述装置无视差误差,还不提供在被传感器框取的区域外侧延伸的过 度的冗余照明,且避免了光源和光敏元件之间的光学干涉的任何可能 性。
    在本发明的第一方面中,本发明涉及成像器类型的图像捕捉装置, 包括:
    –图像形成装置,所述图像形成装置包括传感器,所述传感器包括 光敏元件的一维或二维阵列,且限定了光学接收轴线、至少一个读取 距离和在基板上在所述至少一个读取距离处被传感器框取的区域;
    –照明装置,所述照明装置包括阵列或相邻的光源的阵列,其限定 光学照明轴线,
    其特征在于:
    –光源可单独地驱动,且每个光源适合于照亮尺寸远小于被传感器 框取的所述区的尺寸的区,
    –照明轴线不与接收轴线重合,
    –所述图像捕捉装置包括光源的驱动器,所述光源的驱动器适合于 驱动光源,以至少关闭照亮在所述至少一个读取距离处在基板上被传 感器框取的区域的边界外侧的光源。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,术语“光学接收轴线”意 味着指示了被接收器光学器件的元件的中心限定的方向,或在单独透 镜的情况下被光学表面的曲率中心限定的方向。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,术语“光学照明轴线”意 味着指示如下最大照明光束的平均方向,即在除在阵列的相对的末端 处的光源的可能的不同角度模糊之外,阵列的所有光源被开启的情况 下,由照明装置发出的最大照明光束。
    应注意的是,在本说明书中且在所附的权利要求中,术语“轴线” 为简单起见使用,但在实践中在两个情况下为半轴线。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,术语“相邻”意味着指示 在光源之间不存在具有如下功能的部件,所述功能与光发射功能和/或 与隶属于此的功能例如光源的寻址、驱动、散热、光学隔离的功能不 同;此术语因此不必以限制性意义解释为指示光源相互接触。
    在本说明书中且在所附的权利要求中,在基板上由传感器框取的 区域的“边界”术语意味着指示具有至多等于被阵列的单独的光源照 亮的区域的厚度的行列?;谎灾?,术语考虑到如下事实,即光源在任 何情况下在数量上是有限的,且每个光源照亮的区域具有有限的尺寸, 因此规定了照明系统相对于被传感器框取的区域的几何边界的分辨极 限。
    每个单独的可驱动的光源优选地包括一个单独的照明元件,但其 可包括超过一个照明元件。
    优选地,所述至少一个读取距离包括在景深内的多个读取距离, 换言之,包括在最小读取距离和最大读取距离之间(含最小读取距离 和最大读取距离)的多个读取距离。
    在其处驱动器适合于驱动光源以关闭至少照亮在基板上被传感器 框取的区域的边界外侧的光源的读取距离可相互不连续,或可在景深 内连续变化。
    通常,为增加景深和/或在被传感器框取的区域的空间内更好地限 定方向和/或形状,图像形成装置还包括至少一个带有固定的或可变的 焦距的接收器光学器件。这样的接收器光学器件可特别地包括被传感 器的光敏元件共享的单独的透镜或光学部件组,和/或每个均与光敏元 件或元件的子组相关联的透镜阵列、棱镜表面和/或光圈,例如在前述 EP 1 764 835 A1中所述的。
    通常,图像形成装置包括变焦和/或自动聚焦系统,在此情况下, 被传感器框取的区域以不直接与景深内的读取距离成比例的方式变 化。
    接收轴线可与传感器的表面的法线重合,或以一个角度相对于该 法线倾斜。
    优选地,为增加图像侧上的焦深和/或将照明轴线相对于光源阵列 的法线倾斜,将光源阵列与至少一个投影透镜相结合。更具体地,每 个光源可设有其自己的投影透镜,和/或可提供至少一个被阵列的光源 共享的单独的投影透镜。
    每个投影透镜可被其它的光学元件替换或与其它的光学元件相结 合,所述光学元件例如光圈、棱镜表面、光导和/或自聚焦透镜,类似 于在前述EP 1 764 835 A1中所述的。
    照明轴线可与阵列的平面的法线重合,或以一个角度相对于该法 线倾斜。
    在一些实施例中,照明轴线平行于接收轴线且与之分开。
    在其它实施例中,照明轴线相对于接收轴线倾斜且不共平面。在 两个轴线倾斜的情况下,两个轴线可相交,一般地在传感器前方相交, 或它们可倾斜。
    在一些实施例中,阵列和传感器是共平面的,使得它们可有利地 制成在相同的集成电路板的相同的支撑件上,或制成在相同的集成电 路基板上。
    在其它实施例中,阵列和传感器布置在相互倾斜的平面上,使得 有利地照明轴线和接收轴线之间的倾斜角度被确定或有助于被确定。
    优选地,阵列的光源如果都开启则适合于总体上照亮大于在景深 内被传感器框取的最大区域的区。
    更具体地,光源的数量选择为使得:当一个单独光源被开启/关闭 时,在基板上被照明装置总体上照亮的区经历足够小的百分比变化。
    优选地,百分比变化小于或等于15%,更优选地小于或等于10%, 再更优选地小于或等于5%。
    优选地,驱动器适合于在任何读取距离处不开启阵列的所有的光 源。
    更优选地,驱动器适合于关闭在每个读取距离处在阵列的边缘处 的至少一个光源?;谎灾?,驱动器适合于在任何读取距离处不开启在 阵列的相对的末端处布置的两个光源。
    优选地,驱动器适合于关闭在读取距离处照亮了被传感器框取的 区域的边界外侧的所有光源,且适合于以运行模式开启照亮了被传感 器框取的区域的边界内的所有光源。
    优选地,驱动器适合于以运行模式仅开启照亮了被传感器框取的 区域内的至少一个关注区的光源。
    驱动器可响应于读取距离的测量器或用于估计读取距离的装置。
    读取距离的测量器可以是与读取器不同且与之通信的装置,例如 光电池的系统,基于相位测量的装置或基于激光器或LED光束、可见 光或IR(红外线)的飞行时间的测量的装置,或基于雷达或超声波类 型的装置等等。
    然而,优选地,驱动器适合于以运行模式开启阵列的被选择为投 射发光的图形以用于评估读取距离的光源。读取距离基于在传感器上 通过被所述阵列的至少若干光源发射的光形成的图像的形状和/或位置 而测量或估计。
    驱动器可适合于以运行模式开启阵列的被选择为总体上照亮用于 瞄准被传感器框取的区域和/或其至少一个关注区的图形的光源。
    驱动器可适合于以运行模式开启阵列的被选择为总体上照亮用于 指示在被传感器框取的区域内尝试捕捉图像的结果的图形的光源。
    阵列的光源优选地还在发射强度方面可被单独地驱动。
    优选地,光源的阵列适合于发射超过一种波长的光。特别地,阵 列可包括适合于发射第一波长的多个光源的第一子集和至少一个适合 于发射与第一波长不同的第二波长的多个光源的第二子集??商婊坏?, 每个光源可适合于可选地发射不同波长的光。
    在这样的措施的情况下,例如可基于光学编码及其背景的颜色调 整照明的颜色。此外,可例如通过对于肯定的结果投射绿色照明图形 而对于否定的结果投射红色照明图形,来容易地提供捕捉或读取尝试 的结果的不同的指示。此外,为瞄准多个关注区也为其方便使用者选 择,可使照明图形多样化。
    光源的阵列可以是一维的或二维的。
    光源阵列可以是扁平的或弯曲的。通过将光源布置在弯曲的表面 上,可使得每个光源和基板之间的光路径的长度相同或大体上相同, 因此补偿了光源所发出的光在扁平阵列的情况下将经历的不同的衰 减,且因此获得了在读取距离处的均匀的照明。弯曲的布置也可用于 确定或有助于确定不同光源的照明束的差异。
    优选地,阵列的光源的数量在一维情况下大于或等于32,或在二 维情况下大于或等于32×32。
    更优选地,二维阵列的光源的数量从包括32×32、64×64、44× 32和86×64的组中选择,且在一维情况下从包括32和64的组中选择。
    在一个实施例中,驱动器适合于关闭至少照亮在读取距离处被传 感器框取的区域的第一半的边界外侧的所有光源,图像捕捉装置还包 括:可单独地驱动的相邻的光源的第二阵列,所述第二阵列限定了第 二照明轴线,第二照明轴线不与接收轴线重合;并且光源的驱动器适 合于驱动第二阵列的光源,以关闭至少照亮被传感器框取的区域的与 第一半互补的第二半的边界外侧的光源。
    在一个实施例中,图像捕捉装置还包括:可单独地驱动的相邻的 光源的第二阵列,所述第二阵列限定了第二照明轴线,所述第二照明 轴线不与接收轴线重合;光源的驱动器适合于驱动第二阵列的光源, 以关闭至少照亮被传感器框取的区域的边界外侧的光源。
    在一个实施例中,驱动器适合于至少根据读取距离实时确定分别 开启或关闭阵列的哪些光源。
    在实施例中,实时确定通过解析方法执行,换言之,使用仅取决 于读取器的且特别是图像形成装置、其照明装置的已知的(设计)几 何参数,和/或其相对空间布置的解析公式确定,所述相对空间布置包 括其部件或子组件的相对空间布置。
    优选地,解析方法包括如下步骤:
    –在与接收装置相关的第一参考系中计算在基板上被传感器框取 的区域的特定点的坐标;
    –执行到与照明装置相关的第二参考系内的坐标变换;和
    –在第二参考系内,计算照亮对应的特定点的阵列的光源。
    优选地,在前述步骤中,执行来自下述(1)至(31)的公式中的 一个或更多个。
    在实施例中,实时确定至少部分地通过经验或自适应方法执行, 所述经验或自适应方法包括以回归的方式驱动以开启光源的子集,相 对于被传感器框取的区域评估在基板上被照亮的区的位置和/或范围, 和基于此评估使光源的子集适应。
    光源的初始子集可通过解析方式、通过经验或自适应方法提前确 定,因此所述解析方式、通过经验或自适应方法被用于例如修正批量 生产的每个图像捕捉装置的光源阵列的不精确性。
    在实施例中,光源的被开启的子集的所述回归适应沿多个径向分 开的方向执行。
    在实施例中,光源的被开启的子集通过将被开启的末端光源的位 置沿所述多个方向插值来确定。
    在一个可替换的实施例中,驱动器适合于根据读取距离通过从查 询表中读取它们确定分别开启或关闭哪些光源。
    驱动器可适合于一次性(una tantum)建立所述查询表,特别是利 用解析或检验/自适应方法,类似于实时确定。
    可替换地,驱动器可适合于接收所述查询表作为输入,所述查询 表通过单独的处理装置以解析或经验/自适应方法一次性建立,类似于 实时确定。
    如果根据在一个单独的处理装置中一次性发生的读取距离来确定 分别应开启或关闭的光源,则优选地通过计算机程序实施,所述计算 机程序参数地管理图像捕捉装置的一个或更多个量。以此方式,有利 地,相同的计算机程序可用于例如一系列的读取器模型。
    这样的计算机程序代表了本发明的一个另外的方面。
    阵列的光源优选地是固态类型的光源或有机光源,且更优选地所 述光源从包括LED、OLED、微型LED和微型激光器的组中选择。
    在本发明的另一个方面中,本发明涉及成像器类型的光学信息读 取器,所述读取器包括如上所述的图像捕捉装置。
    在本发明的另一个方面中,本发明涉及计算机可读取的存储装置, 所述存储装置包括前述程序。
    在本发明的另一个方面中,本发明涉及光学读取器,所述光学读 取器包括可单独地驱动的相邻的光源的阵列,和适合于以照明模式、 瞄准模式和读取结果指示模式驱动阵列的光源的驱动器。
    优选地,所述驱动器也适合于以光学距离测量系统或测量模式驱 动光源。
    附图说明
    本发明的另外的特征和优点将通过参考附图而完成的本发明的一 些实施例的描述来更好地强调,其中:
    图1已被详细描述,其图示了现有技术的图像捕捉装置,其中照 明装置与图像形成装置不同轴,
    图2示意性地图示了根据本发明的成像器类型的光学信息读取 器,
    图3示意性地图示了根据本发明的图像捕捉装置,
    图4以更放大的比例图示了在每个光源上带有预准直透镜的微型 LED的阵列的部分,
    图5图示了与图像形成装置不同轴的照明装置的光源的扁平阵列 的照明,
    图6图示了与图像形成装置不同轴的照明装置的光源的弯曲的阵 列的照明,
    图7至图9是图示了照明装置的光源的驱动的一些实施例的框图,
    图10至图17是图像捕捉装置或其部分的几何形状的表示,
    图18是图示了照明装置的光源的驱动的另一个实施例的框图,
    图19是图18的照明装置的光源的驱动的实施例的图形表示,
    图20是照明装置的光源的驱动的实施例的图形表示,
    图21a、图21b和图21c表示了整个框图,所述框图详细地图示了 图20中的照明装置的光源的驱动的实施例,
    图22至图27是图像捕捉装置的多种实施例的示意性表示,
    图28是图像捕捉装置的照明装置的实施例的几何形状的表示,
    图29图示了实施例的图像捕捉装置的光源,该光源待被开启以在 不同的工作距离处照亮被传感器框取的整个区域,
    图30至图37示意性地图示了图像捕捉装置的照明装置的另外的 功能,
    图38和图39示意性地图示了图像捕捉装置的其它实施例。
    具体实施方式
    图2是根据本发明的成像器类型的光学信息的读取系统或简言之 读取器1的框图。
    读取器1包括可捕捉或获取光学信息C的图像的图像捕捉装置2, 所述光学信息C在图2中通过存在于基板S上的二维光学代码举例说 明。
    将在下文中更好地描述的图像捕捉装置2包括图像形成装置或部 分3,所述图像形成装置或部分3包括呈光敏元件的阵列形式的-线性 或优选地如所示的矩阵类型的-传感器4,所述传感器4可从光学信号、 换言之从由基板S发射的光R生成电信号,所述光R被所存在的图形 元素调制,特别地被代码或其它的光学信息C调制。
    即使不必要,图像形成装置3通常也还包括图像接收器光学器件 5,所述图像接收器光学器件5可在传感器4上形成充分地聚焦了含有 光学信息C的基板S或其部分的图像。
    图像捕捉装置2还包括:适合于将照明光束T投射向基板S的照 明装置或部分6。
    读取器1还包括处理和/或控制装置7,所述处理和/或控制装置7 可从被图像捕捉装置2或其部分捕捉的图像获取信息内容,例如解码 二维代码C,以及控制读取器1的其它部件。
    处理和/或控制装置7本质上是公知的,且包括:用于处理被传感 器4发射的信号的硬件和/或软件装置,例如为滤波器、放大器、采样 器和/或二值化器;用于重构和/或解码光学代码的???,包括用于查询 可能代码的表、用于查询与可能代码相关的任意纯文本信息的表的模 型;光学特征识别??榈鹊?。
    获得的图像和/或其处理结果以及读取器1的编程代码、处理参数 值和所述的查询表通常以数字形式存储在至少一个临时的和/或大容量 的存储装置8内,存储装置8为读取器1的可能可移除的存储装置。 存储装置8也用作服务存储器以执行软件算法。
    读取器1还可包括通信装置或接口9,以用于将获得的图像和/或 提取的信息内容与读取器1的外部通信和/或用于输入来自外部源的用 于读取器1的配置数据。
    读取器1还包括至少一个输出装置10,以用于向使用者显示例如 涉及读取器1的运行状态的字母数字和/或图形信息、读取的信息内容 等,和/或用于显示当前被传感器4框取的图像。输出装置10可替换地 或额外地包括打印机,语音合成器或其它前述信息的输出装置。
    读取器1还包括例如用于配置读取器的控制信号和/或数据的至少 一个手动输入装置11,例如类似于键盘或多个按键或控制杆、方向键、 鼠标、触摸板、触摸屏、语音控制装置等。
    读取器1还包括至少一个电源装置12,以使用电池电源或通过从 主电源或从外部装置获取功率供给信号来向多种部件供给合适的电压 和电流水平。
    读取器1还包括照明装置6的在下文中更好地描述的驱动器13。
    如在下文中更好地描述的,驱动器13和照明装置6优选地除了实 现基板S或其一个或更多个关注区(ROI)的照明功能以通过图像形成 装置3捕捉图像之外,还实现如下装置中的一个或更多个装置的照明 功能:瞄准装置,输出指示装置,用于检测基板S的存在和/或用于光 学地测量或估计读取距离和/或图像捕捉装置2(取景器)的聚焦条件 的装置。
    处理和/或控制装置7可通过一个或更多个处理器特别是一个或更 多个微处理器或微控制器,和/或带有分立的或集成的部件的电路来实 施。
    类似地,驱动器13可通过一个或更多个带有分立的或集成的部件 的电路和/或通过一个或更多个处理器特别是一个或更多个微处理器或 微控制器实施。
    此外,虽然在图2中处理和/或控制装置7与驱动器13示出为分 开的装置,但它们可共享一个或更多个这样的电路和处理器,和/或共 享执行存储装置8的一个或更多个装置。
    更一般地,应理解的是,图2从功能的角度图示了不同的方框。 从物理的角度,上述的读取器1的各个部件可制成为分立的物体,假 定它们相互间如在图2中示意性地图示地相互通信,以用于控制、数 据和/或供电信号的通信。连接可经由电缆和/或无线方式进行。
    因此,上述的读取器1可制成为一个单独的物体,其中各个部件 容纳在未示出的外壳内,所述外壳具有例如使用在固定式或便携式平 台中的合适形状和尺寸;所述外壳包括至少一个透明的区域,作为所 发射的光T和所接收的光R的通道。外壳和/或一个或更多个内部支撑 件还构造成以预定的相互关系支撑图像捕捉装置2和照明装置6的部 件。
    反之,输出装置10和/或手动输入装置11和/或处理和/或控制装 置7可至少部分地由计算机实施。
    此外,照明装置6和图像形成装置3可形成在分开的外壳内,所 述外壳中的每个均带有自身的透明区域,且照明装置6和图像形成装 置3在读取器或读取系统1的安装步骤期间被以预定的相互关系约束 在空间内。
    图3更详细地但示意性地图示了根据本发明的实施例的图像捕捉 装置2。
    图像捕捉装置2的图像形成装置3的传感器4包括光敏元件14的 阵列,所述光敏元件中的每个均提供电信号,电信号的强度是投射在 其上的光的函数。作为示例,图3示出了正方形的二维传感器4,但所 述传感器也可以是矩形、圆形或椭圆形的。传感器4能够例如以C-MOS 或CCD技术制成??裳〉?,传感器4可被驱动以提取由其光敏元件14 的子集生成的信号,且作为临界情况,每个单独的光敏元件14可被单 独地驱动。
    图像捕捉装置2的图像形成装置3的接收器光学器件5被设计为 在传感器4上形成包含光学信息C的基板S或其区域的图像。接收器 光学器件5可包括一个或更多个透镜,一个或更多个光圈,折射、反 射或衍射光学元件,接收器光学器件5能够变形以修改传感器4的有 效纵横比。作为示例,在图3中接收器光学器件5示出为放置在平行 于传感器4的平面内且与之同轴的倒置透镜。
    图像形成装置3限定了在传感器4前方延伸的工作空间区域15。 工作空间区域15是光学信息C被传感器4正确地框取且光学信息C的 图像充分聚焦在传感器4上的空间的区域。在此工作空间区域15内, 最佳焦平面可以是固定的或通过自动聚焦系统而改变。在作为矩形传 感器的特定情况的正方形传感器4所代表的情况下,工作空间区域15 是金字塔形状的或金字塔的截锥形状的;在圆形或椭圆形传感器4的 情况下,工作空间区域15是圆锥形或圆锥形的截锥;在一维传感器4 的情况下,金字塔的基部大体上变得更薄,且可认为工作区域15大体 上是扁平的。
    图像形成装置3还限定了接收器光学器件5的光学轴线,简言之, 接收轴线Z。接收轴线Z通过接收器光学器件5的元件的中心限定, 或在单独透镜的情况下通过光学表面的曲率中心限定。如将在下文中 变得更清楚的,接收轴线Z不必垂直于传感器4,也不需要通过传感器 4的中心。
    特别地,在接收器光学器件5包括偏转元件的情况下,接收轴线 Z可以是图像形成装置3内的非直线,但在本发明的意义内可在任何情 况下通过成直线的接收轴线Z模拟。
    沿接收轴线Z布置了工作空间区域15的顶点O,简言之,接收顶 点O。工作空间区域15的顶点O是金字塔或圆锥形的顶点,且在倒置 的接收器光学器件5的情况下所述顶点落在光学器件5的光学中心内, 而在非倒置的接收器光学器件5的情况下,所述顶点通常落在传感器4 后方。
    图像形成装置3还限定了工作区域15关于接收轴线Z的角度宽 度,所述角度宽度通常以四个角度β1、β2、β3、β4的形式表示,所 述四个角度的原点在接收顶点O内,且在与接收轴线Z相重合并在相 互垂直的四个半平面内延伸的侧面中的一个内。参考传感器4的两个 主方向,即其光敏元件4的行方向和列方向,能够论及通过角度β1、 β3表示的“水平”视场和通过角度β2、β4表示“垂直”视场。在传 感器4相对于接收器光学器件5同轴且居中的特定情况下,工作空间 区域15具有对称性,且在绝对值方面β1=β3而β2=β4。在一维传感 器的情况下,“垂直”视场远小于“水平”视场,且大体上可忽略。
    图像形成装置3还限定了景深DOF,所述景深DOF表示了沿接收 轴线Z的工作空间区域15的范围。
    在图3中,基板S在一般读取距离D处以S指示,且相应地被传 感器框取的区域以16指示;作为特殊情况,基板S在最小可读取距离 D1处以S1指示,且被传感器框取的区域以161指示,而基板S在最大 可读取距离D2处以S2指示,且被传感器框取的区域以162指示。景深 因此通过DOF=D2-D1给出。
    值得强调的是,即使接收轴线Z不必垂直于传感器4且不必垂直 于被传感器4框取的基板的区域16,也沿接收轴线Z从接收顶点O测 量读取距离D、D1、D2。
    工作空间区域15可以是固定的,或在尺寸和/或比例上通过已熟 知的变焦和/或自动聚焦系统动态地改变,所述变焦和/或自动聚焦系统 例如机电、压电或光电致动器,用于移动接收器光学器件5的一个或 更多个透镜或光圈、镜或其它部件,和/或用于改变一个或更多个透镜 例如液体透镜或可变形透镜的曲率,和/或用于移动传感器4。在优选 的实施例中,接收器光学器件5包括由法国的Varioptic SA制造的Arctic  416 SL-C1液体透镜。
    换言之,虽然在图3中为简单起见而假定β1、β2、β3、β4的视 场在不同的读取距离D处相同,但这可沿接收轴线Z通过变焦系统改 变,使得工作区域15不再是金字塔或圆锥形的静态截锥,而是具有可 变的尺寸和/或比例的。本发明的描述在任何情况下维持总体有效。
    成像器类型的光学信息读取器1的图像捕捉装置2的照明装置6 包括相邻的光源18的阵列17。在图3中,为清晰起见,仅示出了所述 光源18中的一些光源。
    阵列17的光源18可通过驱动器13单独地驱动,以开启和关闭, 且优选地也可按照强度和/或发射的波长或波长范围来单独地驱动。因 此,这是作为“像素化源”限定在场内的阵列,或可限定为PPEA(可 编程光子发射器阵列)的阵列。
    阵列17的光源18优选地每个均包括单个照明元件,照明元件在 形状和尺寸上彼此相同。然而,阵列17的光源18也可包括不同形状 和/或尺寸的照明元件。此外,阵列17的光源18可每个均包括多个聚 集成相同或不同形状和/或尺寸的组的照明元件?;谎灾?,如果根据本 发明可单独地驱动的簇的数量换言之光源18的数量仍充分大到实现照 明装置6的下述功能性,则像素化源的驱动可在照明元件或像素的簇 的层面上进行。
    照明装置6可选地包括照明光学器件。
    照明光学器件可包括能够变形的一个或更多个透镜和可能的光 圈,折射、反射或衍射光学元件,这对于所有阵列17的光源18是公 共的。照明光学器件可以是公共的,且在图3中作为示例的图像倒置 光学器件19a示出为与阵列17同轴。
    如作为示例在下述图14至图16中更好描述的,照明光学器件也 可作为可替换地或额外地包括多个透镜19b,每个透镜19b与阵列17 的光源18相结合。具有与光源18或其照明元件可比较的尺寸的这样 的透镜19b的具有确定且具体地降低单独光源18的有效发射角度的功 能,且这样的透镜19b还可具有确定由单独的光源18反射的照明光束 的取向的功能。
    每个透镜19b可被替换或与其它光学元件例如光圈、棱镜表面、 光导或自聚焦透镜相结合,以更好地选择由单独的光源发射的光束的 方向,例如,如在前述EP 1 764 835 A1中所描述的。
    如在下述图16中作为示例示出的,多个透镜19b也可与公共的非 倒置的成像光学器件19c结合使用,或与公共的倒置的成像光学器件 19a结合使用。
    阵列17的光源18优选地制成在公共的基板上呈集成电路的形式。 优选地,光源18还通过带有行指标和列指标的地址总线驱动。
    优选地,填充因数,即被光源18(或多个透镜19b)的激活表面 占据的总面积与布置了源(透镜)的集成电路的基板的总面积之间的 比值是高的,优选地超过90%。
    在一个实施例中,阵列17的光源18是微型LED。所述微型LED 是微型发射器,所述微型发射器例如以氮化镓(GaN)技术制成,带有 等于大约20微米的更大的线性尺寸的发射面积,但该线性尺寸通常也 小到4微米;以此技术,阵列17可被制造成在极小尺寸中包含上千或 上万的光源18(例如,很小的几mm的尺寸用于512×512的照明元件 的阵列)且带有最小的成本和功耗。这样的装置还能以不同的波长发 射。
    在一个实施例中,阵列17的光源18是OLED(有机发光二极管)。 OLED是通过将一系列薄的有机膜布置在两个导体之间而获得的光电 装置。当施加电流时,发射光流。此过程被称为电致磷光。即使利用 多层的系统,OLED 18的阵列17也非常薄,通常小于500纳米(一毫 米的千分之0.5),且小至100nm。OLED消耗非常低的能量,要求非 常低的电压(2至10伏特)。OLED能以可见光谱中的不同波长发光。 OLED也能够以通常达到每英寸(像素/英寸)740个照明元件的密度布 置在非常紧凑的阵列内,每个阵列为15平方微米(“OLED/CMOS组合 打开了微型显示器的新世界(OLED/CMOS combo opens a new world of  microdisplay)”,激光聚焦世界(Laser Focus World),2001年12月,第 37卷,第12期,潘威尔出版物(Pennwell Publications),其在如下链 接处可得: “//www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications/lfw-d  isplay/lfw-article-display/130152/articles/laser-focus-world/volume-37/iss  ue-12/features/microdisplays/oled-cmos-combo-opens-a-new-world-of-mic  rodisplay.html”;“有机地成长:发光有机晶体和聚合物预示着平板显示 器会发生革命性变化从而可能使得制造成本降低且便携性增加 (Organically grown:Luminescent organic crystals and polymers promise  to revolutionize flat-panel displays with possibilities for low-cost  manufacture and more portability)”,激光聚焦世界(Laser Focus World), 2001年8月,第37卷,第8期,潘威尔出版物(Pennwell Publications), 其在如下链接处可得: “//www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications/lfw-d  isplay/lfw-article-display/113647/articles/laser-focus-world/volume-37/iss  ue-8/features/back-to-basics/organically-grown.html”)。OLED具有非常 宽的发射角度,通常达到160°。OLED的阵列17也可设置在柔性基 板上且因此呈现弯曲的构造。OLED的阵列17也可形成为使得发射元 件具有不同的形状和/或尺寸。
    在一个实施例中,阵列17的光源18是LED(发光二极管)。LED 是具有50微米的最大线性尺寸的光电发射装置,所述线性尺寸可达350 微米或更大;这些装置可实现高的效率,但代价是大的芯片尺寸和相 互之间需要散热元件,这使得因此形成的阵列17体积偏大且在发射器 相互之间具有大的空置区域,即填充因数低;可替换地,LED发射器 可形成在基板上,例如在前述文献US 5,319,182中描述的,例如C-MOS 基板,但具有较低的效率。此外,LED 18的驱动器芯片倾向于具有在 中心处的接触,这产生了在被分别照亮的区域的中心处的阴影。即使 存在方法来避免此缺陷,例如在前述US 6,811,085中所提出的接触几 何形状,但这些系统也相对昂贵且消耗相对大量的能量,此外在每个 光源18附近经常需要相对大的散热面积,如上所述这降低了其填充因 数。
    在一个实施例中,阵列17的光源18是与以MEMS(微机电系统) 技术制造的微镜相结合的激光器,所述激光器可移动到不允许光通过 的取向上,换言之在本发明的意义内关闭激光器,且所述激光器可移 动到至少一个允许光通过的取向上,换言之在本发明的意义内开启激 光器。这样的装置在领域内被称为“微型投影仪”。能够提供用于与每 个微镜结合的激光器,或也能够提供对于多个微镜是公共的单独的激 光器。然而,移动部分的存在涉及一定量的消耗和磨损。
    其它技术可用于制作光源18的阵列17。
    作为光源18的阵列17的一个示例,图4以很大的放大比例图示 了在每个光源18上带有预准直透镜19b的微型LED的阵列17的部分。
    照明装置6构造为使得阵列17的每个光源18发射基本照明光束, 所述基本照明光束在照明装置6的前方空间内具有自己的平均传播方 向。如在下文中将更好地解释的,照明装置6也构造为使得在基板S 上被阵列17的相邻光源18照亮的区域相互邻近且可能略微重叠,以 形成在后文中以T指示的总体照明光束,总体照明光束的形状和尺寸 取决于当前多少光源18以及哪个光源18被驱动器13开启。阵列17 的光源18的数量选择为使得在基板S上被照明装置6全部照亮的区域 在单独光源18开启/关闭时经历了足够小的百分比变化。优选地,所述 百分比变化小于或等于15%,更优选地小于或等于10%,再更优选地 小于或等于5%。
    图3图示了照明光束T0,如果开启阵列17的全部光源18,则除 在阵列17的相对的末端处的光源的角度模糊外,将通过照明装置6发 射上述照明光束T0。
    照明装置6限定了光学照明轴线A,所述光学照明轴线A是此最 大照明光束T0的平均方向,作为在至少一个平面内照明光束T0的对称 轴线,且在二维阵列17的所图示的情况下通常为在两个垂直的平面内 照明光束T0的对称轴线。
    在公共的照明光学器件19a、19c和相对于此公共的照明光学器件 19a、19c的光学轴线居中的阵列17的情况下,照明轴线A由公共的照 明光学器件19a、19c的元件的中心限定,或由在公共的单个透镜19a、 19c的情况下的光学表面的曲率中心限定。特别地,在照明光学器件 19a、19b、19c包括偏转元件的情况下,照明轴线A在照明光学器件6 内侧可以是不成直线的,但在本发明的意义内照明轴线A仍可通过成 直线的照明轴线A模拟。
    在正方形或一般地矩形的二维阵列17的代表性情况下,最大照明 光束T0是金字塔形或金字塔的截锥形的;在圆形或椭圆形阵列17的情 况下,照明光束T0是圆锥形或截圆锥形的;在一维阵列17的情况下, 金字塔的基部变得大体上更薄,其厚度等于被单独的光源18照亮的区 的尺寸,且可认为最大照明光束T0大体上是平的。
    照明装置6还限定了照明顶点A0,所述照明顶点A0是如下金字 塔或圆锥的顶点:在公共的倒置照明光学器件19a的情况下,照明顶 点A0与其光学中心重合,而在非倒置的照明光学器件19b、19c的情况 下,照明顶点A0通常落在阵列17的后方。
    值得强调的是,如将在下文中显见的,取决于公共的照明光学器 件19a、19c相对于阵列17的取向和定位和/或取决于与光源18结合的 单独的透镜19b的几何形状,照明轴线A不必垂直于阵列17,也不需 要通过阵列17的中心。
    根据本发明,照明轴线A不与接收轴线Z重合。特别地,照明装 置6和图像形成装置3不同轴。一般地,接收顶点O和照明顶点A0不 重合,且照明轴线A和接收轴线Z相互倾斜。那么假定接收顶点O和 照明A0不重合,则照明轴线A和接收轴线Z可平行。那么假定照明轴 线A和接收轴线Z相互倾斜,则接收顶点O和照明A0可原理上重合。
    根据本发明,阵列17的光源18的驱动器13适合于以稍后所述的 方式驱动光源18,以便关闭在一般的读取距离D处照亮基板S上被传 感器4框取的区域16的边界外侧的光源18。因此,在图3中,附图标 号20指示了阵列17内的在读取距离D处照亮了被传感器4框取的区 域16的边界的光源18。在距离D处,驱动器13负责开启周界20(含 周界20)内的光源18,并且关闭在周界20外侧的光源。在希望仅照 亮被传感器4框取的区域16的一部分的情况下,如在下文中更好地描 述的,驱动器13将负责开启周界20内的光源18的仅一个子集。
    值得强调的是,在此且在本说明书和权利要求的剩余部分中,“关 闭”和“开启”及衍生的形式不一定意味着指示状态的切换,而意味 着包含如果光源18已处于希望的状态,则驱动器13维持此状态。
    应理解的是,被传感器框取的区域16的“边界”意味着指示越过 区域的几何周界的层,该层的厚度通过被阵列17的单独的光源18照 亮的区域确定,且因此相对于被传感器4框取的整个区域16来说相当 小。
    作为特定的情况,在图3中,附图标号201指示了阵列17内的在 最小读取距离D1处照亮被传感器4框取的区域161的边界的光源18, 在此距离D1处驱动器13负责开启至多在周界201(包含周界201)内 的所有光源,且负责关闭周界201外侧的光源;附图标号202指示了阵 列17内的在最大读取距离D2处照亮被传感器4框取的区域162的边界 的光源18,在此距离D2处驱动器13负责开启至多在周界202(包含周 界202)内的所有光源,且负责关闭周界202外侧的光源。
    如从图3中可见,当读取距离D在D1和D2之间改变时,外周所 开启的光源201、20和202在阵列17内的变化允许了修正视差误差和 透视畸变误差,所述视差误差和透视畸变误差对于照明装置6的相对 于图像形成装置3的非同轴布置来说是固有的(在此特定的情况下, 轴线A同样相对于轴线Z倾斜,因此区域20、201、202为梯形形状)。 附图标号21、211、212图示了如果阵列17的所有光源18被开启则分 别在距离D、D1、D2处将被照亮的区域的周界,换言之,在不同的距 离D、D1、D2处基板S、S1、S2与最大照明光束T0的相交部分:应注 意到,这样的最大照明区域21、211、212中的每个如何延伸为远超过 在对应的距离处被传感器4框取的区域16、161、162,这将对应于能量 的浪费,且在由光源18发射的光在可见光谱内的情况下,带来了被传 感器4框取的区域16、161、162的误导使用者的视觉指示方面的缺点。
    虽然从图3中总体上不清楚,但是阵列17的被开启的单独光源 18、存在公共的照明光学器件19a、19c的地方和在基板S、S1、S2上 被传感器4框取的区域16、161、162之间的光路是不恒定的。作为此 的结果,存在在图5中示意性地表示的照明不均匀性和/或聚焦损失。
    这样的照明不均匀性和/或聚焦损失可通过照明光学器件19a、 19b、19c的合适的设计来修正,然而证明这可能是特别繁累的。
    可替换地或额外地,驱动器13可驱动光源18,使得光源以不同 的强度,特别地在图3中从右向左强度增加地发射。
    值得强调的是,通过调制单独的光源18的强度,也可修正在光源 18本身的强度方面的可能的不均匀性,因此增加照明装置6对于产品 公差的不明感性?;谎灾?,不需要具有均匀的发射器阵列17。
    仍可替换地或额外地,光源18的阵列17可布置在对应于公共的 照明光学器件19a、19b、19c的最佳聚焦曲线(焦散曲线)的弯曲的表 面上,在一维阵列的情况下该弯曲的表面大体上变成曲线,使得阵列 17的最外侧的光源18被公共的照明光学器件19a、19b、19c置于正确 的距离,以将聚焦的图像投射到基板S上。带有弯曲阵列17的实施例 示意性地在图6中图示,且特别地在OLED的情况下是可能的。在实 施例中,阵列17的光源18可布置在具有与图6的凹度相反的凹度的 弯曲的表面上。在此情况下,单独的光源18的照明光束发散且照明光 学器件可省去。
    存在不同的方法,即根据所述方法驱动器13选择阵列17的要开 启的光源18,且可选地以所述光源18的强度和/或发射波长(s)作为 在图像形成装置3的景深DOF内的读取距离D的函数,以便仅照亮基 板S上通过传感器4框取的完整的区域16。在后文中,为简洁起见, 仅涉及要开启的光源18的确定,这隐含着可同时确定相应的强度和/ 或发射波长(多个波长)。
    首先,所述确定可实时或一次性地进行。
    在实时确定的情况下,驱动器13自身应包括硬件和/或软件???, 以实施确定算法。如在图7中所图示,在步骤100中,设定或检测在 景深DOF内的当前工作距离D(D1≤D≤D2)。在步骤101中,确定光 源18的必须被开启以仅照亮被传感器4框取的整个区域16的子集18a, 具体地以下述的方法之一确定。在步骤102中,至多将子集18a的所 有光源都开启。
    在一次性确定的情况下建立查询表,然后在读取器1的图像捕捉 装置2的正常运行期间,驱动器13参考该查询表。驱动器13又可包 括所述的硬件和/或软件???,或方法可通过外部处理器执行,且仅查 询表可载入读取器1的与驱动器13相关的存储器8内。一次性确定优 选地大体上对于景深DOF内的每个读取距离D进行,换言之,在D1和D2之间连续地或以合适的采样率变化,且因此对于运行周期提供该 一次性确定。工作距离D的取样范围可不恒定,特别地,采样的工作 距离D可在靠近最小工作距离D1时相互更靠近,且在接近最大工作距 离D2时相互更不靠近,其中被开启的光源18的构造更缓慢地改变。 参考图8,在步骤103中将工作距离D分别选择为最小工作距离D1或 最大工作距离D2。然后执行步骤101,确定光源18的必须开启以仅照 亮被传感器4框取的整个区域16的子集18a。然后在步骤104中将记 录存储在查询表中,所述记录包括所选择的工作距离D(在此循环的 第一次执行时分别对应于D1或D2)和在步骤101中确定的子集18a。 在步骤105中,然后分别以无限小的量或基于预选择的采样的量增加 或降低工作距离D。在步骤106中,然后检查循环是否已在整个景深 DOF上执行,换言之工作距离D是否相应地超过最大工作距离D2或小 于最小工作距离D1。在否定的情况下,步骤101、104、105和106重 复,因此将新的记录插入在查询表内。当循环在整个景深DOF上执行 完时,换言之当步骤106的检查为肯定时,驱动器13可进入到正常使 用模式。在此模式中,在步骤100中设定或检测在景深DOF内的当前 的工作距离D(D1≤D≤D2)。在步骤107中,从查询表读取光源18的 必须开启以在当前的工作距离D处仅照亮被传感器4框取的整个区域 16的子集18a。在步骤102中,至多开启子集18a的光源。
    在图像捕捉装置2的不同的实施例中,确定在景深DOF内的给定 的工作距离D处光源18的必须开启以仅照亮被传感器4框取的整个区 域16的子集18a的步骤101可根据不同的方法、实时(图7的步骤101) 和一次性(图8的步骤101)地执行。
    第一方法是解析类型的方法。一旦已建立图像捕捉装置2的几何 形状和光学构造,实际上就能够为每个读取距离D计算出阵列17的哪 个光源18照亮了被传感器4的每个光敏元件14框取的基本区域。应 注意的是在实践中,被传感器4的每个光敏元件14框取的基本区域可 至多被在阵列17内彼此相邻地布置的形成正方形的四个光源18照亮。
    解析方法的一个优选的实施例在图9中示意性地图示,且随后参 考图10至图17更详细描述。
    参考图9,在步骤108中,在与接收装置3相结合且基于图像形 成装置3的构造的第一参考系中,具体地以接收顶点O为原点的第一 参考系中,计算出一些特定点的坐标,所述点允许在基板S上被传感 器4框取的区域16的边界被识别到。这样的特定点优选地是其图像形 成在限定了传感器4的周界的光敏元件14和/或其图像形成在传感器4 的中心光敏元件14上的点。特别地,在矩形或正方形传感器4的情况 下,参考系优选地是笛卡尔坐标系,且特定点优选地对应于通过至少 处在传感器4的两个相对的顶点处的光敏元件14看到的那些点;在圆 形或椭圆形传感器4的情况下,参考系优选地是圆柱形坐标系且特定 点优选地对应于中心光敏元件14和外周光敏元件14,或对应于沿传感 器4的对称轴线的两个或四个外周光敏元件14。事实上,存在将与被 传感器4框取的区域16的周界对应的所有点的坐标表示为这样的特定 点的函数的解析关系。
    在步骤109中,执行特定点的坐标到第二参考系的变换,所述第 二参考系与照明装置6相结合且具体地以照明顶点A0为原点。特别地, 在矩形或正方形阵列17的情况下,第二参考系优选地为笛卡尔坐标系; 在圆形或椭圆形阵列17的情况下,第二参考系优选地是圆柱坐标系。 在一些情况下,可合适地改变、增加或减少从一个参考系传递到另一 个参考系且使用表示了与基板S上被传感器4框取的区域16的周界对 应的所有点的坐标和/或表示了与在基板上被阵列17照亮的区域的周 界对应的所有点的坐标的解析关系的特定点:例如,如果在基板S上 被传感器4框取的区域16是矩形的且通过照明装置6观察为梯形的区 域,则可在四个顶点上操作,或可例如在两个相对的顶点上操作或在 第一参考系中的中心和一个顶点上操作,且可通过矩形的解析关系来 获得在第二参考系中的梯形的四个顶点。
    在步骤110中,在第二参考系中且基于照明装置6的构造,计算 出阵列17的照亮了对应的特定点的光源18。
    在步骤109中执行的在两个参考系之间的坐标变换在本质上是已 熟知的。仅作为示例,参考图10,在第一参考系是原点在接收顶点O 处的笛卡尔坐标系X、Y、Z且第二参考系是原点在照明顶点A0处的 笛卡尔坐标系U、V、W的情况下,坐标变换一般地是旋转平移(旋转 加平移),在特定情况下这可简化为旋转或平移。以x0、y0、z0指示第 二参考系的照明顶点A0在第一参考系中的坐标,且以cosα1…cosα9指示第二参考系的轴U、V、W相对于第一参考系X、Y、Z的方向余 弦(为简化表示,角度α1…α9是指示相对于平移到图10中的O的参 考系U’、V’、W’的角度),所述变换通过如下关系式组表示:
    u=(x–x0)*cosα1+(y–y0)*cosα2+(z–z0)*cosα3   (1)
    v=(x–x0)*cosα4+(y–y0)*cosα5+(z–z0)*cosα6   (2)
    w=(x–x0)*cosα7+(y–y0)*cosα8+(z–z0)*cosα9   (3)
    照明顶点A0的位置图示在第一象限(x0、y0、z0为正值)中,但 照明顶点A0的位置可在任何象限中。照明顶点A0的位置也可沿着轴线 中的一条和/或位于接收顶点O处。此外,在两个参考系中的一个或更 多个轴平行和/或重合或垂直的情况下,方向余弦cosα1…cosα9的一 个或更多个可以是零或单位一。
    借助于图11和图12,现在将解释将基板S上被传感器4框取的 区域16的点与光敏元件14关联的关系,所述关系在如下情况下在图9 的方法的步骤108中使用,即传感器4是二维矩形的或作为其特殊情 况的正方形的,且示意为近轴透镜5的倒置光学器件具有与传感器4 的平面平行的主平面,所述主平面在特定的情况下是与通过接收器光 学器件5的光学中心的接收轴线Z垂直的平面。应注意的是,为维持 一般形式,接收轴线Z不穿过传感器4的中心,而是穿过其一般的点 Os。
    在图像形成装置3的此实施例的情况下,第一参考系优选地选择 为原点在接收顶点O处的笛卡尔坐标系X、Y、Z,Z轴线选择为与接 收轴线Z重合但以与接收光R的路径相反的方式取向,且X、Y取向 为平行于传感器4的主方向,即光敏元件14的列方向和行方向。
    在一般的工作距离D处,即,在具有如下等式的平面中,
    z=D   (4)
    工作空间区域15(以点划线和虚线指示)限定了在基板S上被传 感器4框取的区域16(为简洁起见未示出)。
    限定在基板S的侧上的视场的角度β1、β2、β3、β4与在相反的 象限内的传感器4的侧上的在接收轴线Z和传感器4的边缘之间的角 度β’1、β’2、β’3、β’4以如下关系相关联:
    β’k=AMAGS*βk   (5)
    其中AMAGS是接收器光学器件5的角度放大率,一般地AMAGS≤1。
    如上所述,虽然视场β1、β2、β3、β4示出为沿接收轴线Z是恒 定的,但一般地这不是必需的,例如在可存在作为工作距离的函数即 作为当前的z坐标的函数的视场变焦和/或自动聚焦系统的情况下不是 必需的。在该情况下,在以上的式(5)和在如下的将在下文中阐述的 一些式子中,将使用在所考虑的工作距离处的视场的值。
    如果s是传感器4和接收器光学器件5的主平面之间的距离,则 接收轴线Z在坐标(0,0,s)的点Os处与传感器4相遇。参考图12, 如果点Os落在传感器4的光敏元件14的中心后方,且如果I和J是传 感器4的列指标和行指标轴线间隔,即两个相邻的光敏元件14的中心 之间的分别沿行方向和列方向的距离,则每个光敏元件14通过其中心 限定,所述中心在参考系X、Y、Z中具有通过如下关系表示的坐标:
    F(i*I,j*J,s)   (6)
    其中i和j分别是传感器4的列指标和行指标,所述指标可取正整 数值和负整数值,且在以Os为中心的光敏元件14处取零值。
    如果点Os不落在光敏元件14的中心处,而是落在距离中心的距 离I1,J1处,则每个光敏元件的中心的坐标将以(i*I+I1,j*J+J1,s) 表示。如果传感器4的光敏元件14相互不相等,则仍可计算其在参考 系X、Y、Z中的坐标。应注意的是,在均匀分开在传感器4上的方形 或圆形的光敏元件的情况下,传感器4的列和行轴间间距I,J彼此相 等。
    如果点Os落在光敏元件14的中心处,则接收轴线Z是传感器4 的对称轴线,且工作空间区域15具有两个对称平面,因此β1=β3且β 2=β4。在此情况下,列指标以及行指标具有在绝对值上相等的极限值。
    可容易地认识到,在距离D处通过指标i、j限定的一般的光敏元 件14所框取的区域的中心P的坐标具有以如下关系表示的坐标:
    x = x ( j ) = D * tan { 1 AMAGs * arctan ( j * J s ) } - - - ( 7 ) ]]>
    y = y ( i ) = D * tan { 1 AMAGs * arctan i * I s } - - - ( 8 ) ]]>
    z=D   (9)
    在单位角度放大率AMAGS=1的情况下,关系(7)、(8)简化为 简单的比例:
    x = x ( j ) = D * ( j * J s ) - - - ( 10 ) ]]>
    y = y ( i ) = D * ( i * I s ) - - - ( 11 ) ]]>
    在图11中图示的实施例的情况下,在图9的方法的步骤108中, 关系式(7)、(8)、(9)或(10)、(11)、(9)分别应用到限定在基板S 上被传感器4框取的区域16的顶点的四个点P1、P2、P3、P4,或仅应 用在相对的顶点P1和P3或P2和P4处。
    虽然在图9的方法中未使用,但值得阐述如下关系即关系式(7)、 (8)的反式,且其中工作距离D通过一般的坐标z代替:
    j = j ( x , z ) = s J * tan { AMAGs * arctan ( x z ) } - - - ( 12 ) ]]>
    i = i ( y , z ) = s I * tan { AMAGs * arctan ( y z ) } - - - ( 13 ) ]]>
    所述反式允许对于给定的工作空间区域15的任意点P,使得传感 器4的接收其图像的光敏元件14的指标被识别。当然,因为指标i、j 是整数,所以关系式将近似取为最靠近的整数。在单独的光敏元件14 的视场略微重叠的情况下,在重叠区内,被不足地或过多地近似的两 个整数将识别接收所考虑的点的图像的光敏元件14的对。
    明显地认识到,参考图11和图12所论述的情况成立,比照适用 于如下照明装置6的实施例,在所述实施例中照明装置6具有矩形或 作为特殊情况的正方形二维阵列17,和具有平行于阵列17的平面的主 平面的公共的倒置照明光学器件19a,所述主平面在此特定的情况下是 垂直于照明光学器件19a通过其自身的光学中心的光学轴线的平面。 相关的参考符号在图11和图12的括号中指示。点G指示了照亮点P 的虚拟光源的位置,阵列17的至少一个光源18对应于所述点G,且 至多彼此相邻形成正方形的四个光源18对应于所述点G。
    在照明装置6的此实施例的情况下,第二参考系有利地选择为笛 卡尔坐标系U、V、W,其原点在照明顶点A0处,其轴线W与公共的 倒置照明光学器件19a的光学轴线重合,且轴线U、V取向为平行于阵 列17的主方向,即光源18的行方向和列方向。应注意的是,仅在照 明轴线A通过阵列17的中心的特定的情况下,轴线W与照明轴线A 重合。
    一旦一般的点P或特定的点P1、P2、P3、P4或P1、P3或P2、P4在 坐标系U、V、W内的坐标u、v、w已在图9的方法的步骤109中且 通过关系(1)、(2)、(3)获得,则在图9的方法的步骤110中因此将 如下关系应用于这样的坐标:
    n = n ( u , w ) = t N * tan { AMAGa * arctan ( u w ) } - - - ( 14 ) ]]>
    m = m ( v , w ) = t M * tan { AMAGa * arctan ( v w ) } - - - ( 15 ) ]]>
    对应于关系(12)、(13)的关系(14)、(15)允许计算阵列17的 照亮了点P的光源18的列指标和行指标m、n,其中指标0,0与沿轴线 W设置的光源18(点A2)相关。
    在关系(14)、(15)中,M和N是光源18的列轴间距和行轴间 距,AMAGa是公共的倒置照明光学器件19a的任何角度放大率,其中 如下关系(16)成立:
    γ’k=AMAGa*γk   (16)
    t是阵列17的平面和照明顶点A0之间的距离,因此所述距离沿轴 线W测量,且参考图像捕捉装置3的以上论述的一般情况和特殊情况 成立。
    在图11中图示的照明装置6的实施例中,可另外地存在与阵列17 的单独的光源18相结合的透镜19b,以修改所述光源18的角发射宽度 和/或发射方向。鉴于此,将对图14至图16的随后的描述进行参考。
    关系(14)和(15)表示了在图9的方法的步骤110中使用的在 工作空间区域15的任意点P与阵列17的照亮了该点P的光源18的行 指标和列指标之间的相关性,此相关性同样针对照明装置6的实施例, 所述照明装置6带有公共的非倒置的照明光学器件19a,所述照明光学 器件19a又具有平行于阵列17的平面的主平面,所述主平面在此特定 的情况下是垂直于照明光学器件19c的通过其光学中心的光学轴线的 平面,如在图13中所示。
    应强调的是,关系(1)至关系(16)是仅取决于读取器1的已知 的(设计)几何参数的解析关系,且特别地仅取决于读取器1的图像 形成装置3和照明装置6的已知的(设计)几何参数,和/或仅取决于 其相对空间布置,包括其部件或子组件的相对空间布置的已知的(设 计)几何参数。
    关系(14)和(15)也在如下情况下成立,即非倒置类型的照明 光学器件包括前述多个与阵列17的单独的光源18结合的透镜19b,透 镜19b可能与公共的非倒置透镜19c结合,如在图14至图16中所图 示的。
    为简洁起见,具有此透镜19b的照明装置6在图14中在假定为包 含一个或更多个阵列17的主方向和照明轴线A的平面内图示,在此认 为此图充分地描述了根据现有教导的更一般的三维情况。
    每个单独的透镜19b处理由光源18发射的该透镜19b置于其上的 光,以形成围绕其自身的照明轴线Am居中的在由透镜19b的尺寸确定 的角度ωm内的光束,所述照明轴线Am由将光源18的中心和与之相结 合的透镜19b的中心连接的线确定。通过将透镜19b的中心相对于光 源18合适地定位,因此可保证单独的照明轴线Am相对于阵列17的平 面以希望的角度倾斜。
    在图14的实施例中,照明轴线Am相互分散,以限定照明顶点A0, 所述照明顶点A0在所示的情况下落在阵列17后方,且以角度μ均匀 地径向分开。在此情况下,照明装置6的照明轴线A是由第一个光源 和最后一个光源的照明轴线所限定的角度的角平分线,且垂直于阵列 17的平面。然而,通过合适地将透镜19b相对于光源18定向,可具有 在阵列17前方交叉的基本光束。在图示的情况下,发射角度ωm都等 于角度μ,因此相邻的光源18照亮了相邻的接触区22m,然而发射角 度ωm可略大于角度μ,使得被照亮的区22m略微重叠。
    图15的实施例与图14的实施例的差异在于:照明轴线A不垂直 于阵列17的平面,而是以角度η0相对于阵列17的平面的法线倾斜。
    照明装置6的这些实施例的优点是:在垂直于阵列17的平面的方 向上具有非常低的厚度。
    在两个情况下,为降低发射的光束的尺寸,充分地将透镜放置为 使得角度放大率<1,且精确地使得在每个光源18前方角度放大率 AMAGm=ω1/ω,所述每个光源18将在其自有角度ω内发射。
    图16的照明装置6的实施例与图14的照明装置的实施例区别在 于在阵列17和单独的透镜19b的下游布置了角度放大倍数AMAGm<1 的另外的公共的非倒置光学器件19c,以将单独的光源18的发射角度 进一步降低为值ω’=AMAGm*ωm。照明装置6在垂直于阵列17的平面 的方向上的厚度增加,但照明光束T的准直更进一步。在具有特别小 的自有发射角度ω的光源18的情况下,角度放大倍数AMAGm可能为 AMAGm>1。类似的公共的非倒置光学器件19c也可为图15的实施例 的情况提供。
    在图14至图16的实施例中,单独的光源18的照明轴线Am、发 射角度ωm和角度放大倍数AMAGm可相互不同,且类似地,即使在确 定阵列17的要开启的光源18的方法(步骤101)的相关的复杂性情况 下,照明轴线Am也不必等距分开。然而,对于给定的照明装置6,则 光源18的单独的照明轴线与照明轴线A形成的角度可在任何情况下计 算或测量。因此,总是可确定将基板S上的点P与阵列17的照亮点P 的光源18相关联的函数,无论该函数可能如何复杂。
    在图14至图16中,被光源18照亮的区域22m仅为阐述目的示出 在平行于阵列平面的平面上,然而所述平面不需要是在给定的读取距 离D处的平面,也不需要是图像形成装置3的焦平面或等模糊平面。
    图11和图13至图16以及在下文中描述的图17可考虑为代表了 其中阵列17是弯曲的阵列(图6)的照明装置6的许多实施例。
    明显地认识到,参考图13至图16所论述的情况成立,比照适用 于图像形成装置3的对应实施例。为简洁起见,在图13至图16中相 对的附图标号不指示在括号内。
    借助于图17,现在将解释将基板S上被传感器4框取的区域16 的点与传感器4的光敏元件14相关联的关系,所述关系在如下情况下 使用在图9的方法的步骤108中,即矩形的或作为特殊情况正方形的 二维传感器4,和示意为单独的近轴透镜5的倒置光学器件,所述倒置 光学器件具有不平行于传感器4的平面的主平面-所述主平面在此特定 情况下是垂直于通过接收器光学器件5的光学中心的接收轴线Z的平 面。
    在图像形成装置3的此实施例的情况下,第一参考系有利地被选 择为其原点在接收顶点O的笛卡尔参考系X、Y、Z,其轴线Z选择为 与接收轴线Z重合但以与接收光R的路径相反的方式定向(图2),且 Y轴线定向为平行于传感器4的行方向,在此行方向上光敏元件14以 指标i指示。在其上光敏元件14以指标j指示的传感器4的列方向与X 轴线形成了角度δ。其中接收器光学器件5的主平面也相对于传感器4 的行方向倾斜的情况是其一般情况,为简化起见不对其处理。此外, 在图17中,接收轴线Z为简单起见指示为通过传感器4的对应于其中 心的点Os,且特别地通过传感器4的光敏元件14的中心,然而一般地 这不是严格地必需的且参考图12论述的考虑成立。
    传感器4处于其上的平面30(通过三个点划线示意性地指示)与 平面X、Y沿通过如下的等式组限定的直线31相遇:
    x=-s/tanδ   (17)
    任意的y   (18)
    z=0   (19)
    其中在关系(17)中的负号考虑到如下事实,即接收顶点O和接 收轴线Z与传感器4的交点Os之间的距离s在参考系X、Y、Z内为负 值。
    在图像形成装置3的景深DOF内,沿接收轴线Z测量且通过坐标
    Q(0,0,D)   (20)
    的接收轴线Z的点Q限定的一般的工作距离D处,限定了通过轴线31 且通过点Q的平面32(也示意性地通过三个点划线指示),且因此可 通过如下关系表示:
    x*D+z*(-s/tanδ)–[(-s/tanδ)*D]=0   (21)
    对于以上所使用的参考图12的规定,传感器4的每个光敏元件 14通过其中心限定,每个光敏元件14在参考系X、Y、Z内的坐标通 过如下关系(22)表示:
    F(j*J*cosδ,i*I,s+j*J*sinδ)   (22)
    为简单起见,书写中假定接收器光学器件5的单位的角度放大率 AMAGs。在此假定的情况下,通过以指标i、j识别的一般的光敏元件 14框取的区域的中心位于通过光敏元件14自身且通过接收顶点O的 直线(图17的直线FOP)上,且因此可通过如下参数等式组表示:
    x=j*J*cosδ*f   (23)
    y=i*I*f   (24)
    z=(s+j*J*sinδ)*f   (25)
    f取任意值。
    在平面32上被传感器4框取的区域16中,被每个光敏元件14框 取的区域的中心P的坐标因此由针对参数f的值的式(23)、(24)、(25) 表示,所述参数f的值通过将式(23)、(24)、(25)与关系(21)组合 获得,即:
    f = - s * D [ j * J * sin δ * ( D - s ) ] - s 2 - - - ( 26 ) ]]>
    在图17中图示的实施例的情况下,在图9的方法的步骤108中, 将具有关系(26)的f的值的关系(23)、(24)、(25)应用于限定了在 基板S上被传感器4框取的区域16的顶点的四个点P1、P2、P3、P4, 或甚至仅应用于相对的顶点P1和P3或P2和P4。
    图17和前述描述也比照地应用到在其中照明装置6具有对应的实 施例的情况下的照明装置6,换言之所述照明装置6带有矩形的或在特 殊情况下正方形的二维阵列17和倒置光学器件,所述倒置光学器件具 有不平行于阵列17的平面的主平面-在此特定情况下所述主平面为垂 直于照明光学器件19a的通过照明光学器件19a自身的光学中心的轴线 的平面。同样在此情况下相对的附图标号放在图17中的括号内。
    一旦坐标系U、V、W中的一般的点P或更好地点P1、P2、P3、 P4或P1、P3或P2、P4的坐标u、v、w已获得,则在图9的步骤109中 且通过图9的方法的步骤110中的关系(1)、(2)、(3),如下关系将 因此应用于这样的坐标:
    n=u/(N*cosε*f)   (27)
    m=v/(M*f)   (28)
    这是关系(23)、(24)的逆推,其中参数f的值也满足如下关系:
    f = - t * w [ n * N * sin &epsiv; * ( w - t ) ] - t 2 - - - ( 29 ) ]]>
    同时
    w=(t+n*N*sinε)*f   (30)
    其中关系(29)和(30)对应于关系(26)和(25)。
    通过将关系(30)和(27)组合,得到:
    n ( u , w ) = u * t N * ( w cos &epsiv; - u sin &epsiv; ) ; - - - ( 31 ) ]]>
    通过将(31)代入(29)内,获得了f(u,w),且最终通过将f (u,w)的值代入到(28)内,得到了m(u、v、w),这为简洁起见 被省略。
    应强调的是,从(17)至(31)的关系同样是仅取决于读取器1 的已知的(设计)几何参数的解析关系,且特别地取决于读取器1的 图像形成装置3及其照明装置6的已知的(设计)几何参数,和/或取 决于图像形成装置3和照明装置6的相对空间布置,包括图像形成装 置3和照明装置6的部件或子组件的相对空间布置。
    在图像形成装置3和照明装置6的多种构造中,所述关系因此允 许计算出阵列17的照亮了特定点且一般地为工作空间区域15内的任 意点P的光源18的行指标m和列指标n,其中指标0,0与沿轴线W 放置的光源18(点A2)相关。
    如以上参考图9所述,应理解的是,可能需要或有利地根据在参 考系的每个中导致的图形的类型而改变/增加/减少在任一个参考系中 的特定点。因此,关系(1)至(3)及其逆推不仅可应用于特定的点, 而同样可应用于直线或曲线的表示。
    上述的公式因此允许根据解析方法的如下确定,即在图7的实时 方法的步骤101或图8的一次性方法的步骤101中,在给定的要完成 的工作距离D处,确定阵列17的要开启以照亮在基板S上被传感器4 框取的整个区域16的光源18的子集18a。
    上述的公式能根据图像捕捉装置2的特定的构造简化。此外,不 同的参考系可相同或更有利地应用对应的不同的公式。
    为了计算要开启的阵列17的在图7或图8的方法的步骤101中确 定的每个光源18的强度,在所述强度可变的情况下,容易的是计算基 板S上被传感器4框取的区域16中的每个点P距照亮该点P的光源18 的距离d(所述距离d为简洁起见在附图中未指示)。在图10至图17 的情况下,可容易地将此距离在参考系U、V、W中通过如下关系表示:
    d = ( u - nN ) 2 + ( v - mM ) 2 + ( w - t ) 2 - - - ( 32 ) ]]>
    其中幅值取合适的符号。
    为光源18的阵列17的初始设计的目的,值得计算在其内阵列17 必须可发射以照亮整个工作空间区域15即图像形成装置3在其整个景 深DOF内的整个视场的最小立体角?;谎灾?,通过最大照明光束T0包含的立体角必须至少等于此最小立体角。
    这可容易地通过将上述的概念和公式应用于合适的特定点且通过 评估从指标m和n所获得的哪个是最正的值且哪个是最负的值来实现, 所述特定点例如为在最小读取距离D=D1处被传感器4框取的工作区域 161的顶点和在最大读取距离D=D2处被传感器4框取的工作区域162的顶点。指示照明装置6的构造和几何形状及其相对于图像形成装置3 的位置的量中的一个或更多个在此评估中有利地以参数形式保持。这 样的量包括照明顶点A0在与图像形成装置3相关的参考系X、Y、Z 内的坐标x0,y0,z0,方向余弦cosα1至cosα9,阵列17的距照明顶 点A0的距离,照明光学器件的角度放大率AMAGa,在图17的实施例 的情况下的倾斜角度ε,且也一般地包括列轴间距和行轴间距M、N, 阵列17的列指标和行指标m、n的极限值,换言之,阵列17的光源 18的数量,和在阵列17内的点A2的位置。这样的量的有效值也许受 到可能的设计限制,例如图像捕捉装置2的最大尺寸和具有合适的特 征的阵列17的可获得性。然而,一般地,总是可将阵列17的尺寸和 位置确定为使得阵列17的所有光源18在至少一个读取距离D处都被 利用,换言之都被开启。当指示图像形成装置3的构造和几何形状的 量中的一个或更多个也将以参数形式被维持时,类似的考虑在设计整 个图像捕捉装置2的情况下有效,所述量例如为:传感器4距接收顶 点O的距离s,接收光学器件5的角度放大率AMAGs,在图17的实施 例的情况下的倾斜角度δ,且还例如一般地列和行轴间距I和J,传感 器4的列指标和行指标i、j的极限值,换言之传感器4的光敏元件14 的数量,和点Os在传感器4内的位置。
    然而,应理解的是,以上所列出的量的值对于给定的图像捕捉装 置2是已知的常数。
    根据前文所论述的情况,可导出简化的公式以应用在一维传感器 4和/或阵列17的情况下,和/或可导出一般地更复杂的公式以应用于在 弯曲的阵列17的情况下(图6)。
    也必须清楚的是,假定光学信息C占据了总体上位于工作空间区 域15内的空间内的区域且处在充分类似的局部距离处,使得在传感器 4上的聚焦足够均匀,则基板S可在实践中具有相对于接收轴线Z的任 何定向;在此情况下,即使基于单独的工作距离D计算,在实践中通 过照明装置6获得的照明条件也是合适的。即使根据解析情况要应用 的公式更为复杂,然而也可执行对要开启的光源18的更精确的考虑到 此倾斜的确定。
    第二方法是经验型的或自适应型的方法,且其典型的实施例在图 18中示出,所述第二方法用于在图像捕捉装置2的不同的实施例中实 时(图7)和一次性(图8)实施步骤101,该步骤101确定在景深DOF 内的给定的当前工作距离D处,光源18的必须被开启以仅照亮被传感 器4框取的整个区域16的子集18a。
    此实施例适合于传感器4的平面和阵列17的平面平行且所述平面 都是矩形的情况。更一般的方法在下文中描述。
    在步骤120中,驱动器最初负责开启阵列17的所有光源18。在 此情况下,被传感器4框取的整个区域16肯定被照亮,且这在步骤121 中检查。否定的情况意味着图像捕捉装置2的设计和/或组装误差,换 言之最大照明光束T0大于或等于所要求的最小立体角的条件不满足, 和/或照明顶点A0的位置和/或照明轴线A相对于接收轴线Z的倾斜不 正确,和/或阵列17的故障,且因此方法结束。然而,可省略步骤120、 121。
    在步骤121的结果是肯定的情况下,在步骤122中将标志设置为 TRUE,预选择阵列17的边缘,且开始如下的运行循环。在步骤123 中,驱动器负责关闭从阵列17的预选择的边界开始的p个光源18。在 步骤124中,检查被传感器4框取的整个区域16是否仍被照亮。在否 定的情况下,在步骤125中将标志设置为FALSE,且在步骤126中使 数量p减少数量a。然后返回到步骤123和随后的检查步骤124的执行。 在步骤124的结果为肯定的情况下,在步骤127中检查标志是否仍为 TRUE。在肯定的情况下,在步骤128中使数量p增加数量b,且返回 到步骤123的执行。在步骤127的结果为否定的情况下,即当标志已 在步骤125中被设置为FALSE时,在步骤129中将数量a、b减少且将 标志设置为TRUE。在步骤130中检查数量a、b是否为零值。在否定 的情况下,返回到步骤128。在肯定的情况下,当前的值p指示了从阵 列17的预选择的边缘开始应关闭的光源18,且因此在步骤131中设定 应照亮的光源18的子集18a的临时形式。然后在步骤132中检查是否 阵列17的所有边缘都已被检查,在否定的情况下,返回到步骤122, 其中当然选择阵列17的不同的边缘。当阵列17的所有边缘已被检查 而步骤132的结果为肯定时,光源18的要照亮的最终子集18a在步骤 133中设定。
    希望参考前述解析模型的描述,也参考图19,选择阵列的作为具 有负值最大的指标m即此指标为-mmin的光源18的边缘,在步骤130 的肯定的结果时值p=p1指示了被开启的第一光源18的列指标是 m1=-mmin+p1;选择阵列的作为具有正值最大的列指标m即此指标为 mmax的光源18的边缘,在步骤130的肯定的结果时值p=p2指示了被开 启的最后的光源18的列指标是m2=mmax-p2;选择阵列的作为具有负值 最大的行指标即此指标为-nmin的光源18的边缘,在步骤130的肯定的 结果时值p=p3指示了被开启的第一光源18的行指标是n3=-nmin+p3; 选择阵列的作为具有正值最大的行指标即此指标为nmax的光源18的边 缘,在步骤130的肯定的结果时值p=p3指示了被开启的最后的光源18 的行指标是n4=nmax-p4。因此,指标(m1,n3),(m2,n3),(m2,n4), (m1,n4)的光源将被开启。
    上述的步骤123至130的循环可对于一维阵列17的两个边缘同时 执行,或在二维阵列17的情况下对于一对相对的边缘同时执行(即, 同时确定行、相应的列子集)或对于相邻的边缘同时执行(即,同时 确定从阵列的顶点开始的待开启的第一光源的行列指标);当然,在此 情况下,变量p、a、b和标志将合适地增加。在图像捕捉装置2的一 定的构造中,此外可仅在阵列的两个或三个边缘上充分地重复步骤123 至130的循环,例如当基板S上被传感器4框取的区域16是矩形区域 且为当通过传感器4观察和照明装置6观察时都居中的时候。
    应理解的是,数量a和b的使用允许总体上被执行的循环数量降 低,这通过执行从阵列17的预选择的边缘开始的待开启的光源18的 子集18a的第一源的二元搜寻来实现?;谎灾?,只要基板S上被传感 器4框取的区域16全被照亮、标志维持TRUE,则在步骤128中每此 关闭许多(b)个光源18。当过多的光源18已被关闭时-标志变为FALSE, 则试图通过切换回若干(a)个光源来每次关闭更少的光源,直至遇到 从边缘开始可被关闭的最后的光源。特别地在步骤126、129中,a和/ 或b的减少和/或增加可通过相继的半分和/或加倍(二分法)来进行, 以实现算法的快速收敛。然而,数量a和b的使用是可选的,可每次 开启和关闭单个光源。
    本领域那些技术人员将理解如何修改图18的框图,以从所有光源 18都保持关闭且每次仅开启光源的一个或更多个的构造开始,或从最 初开启阵列17的中间区域的光源18的构造开始。
    此外,应理解的是,被关闭的光源18的初始数量p可选择为所执 行的最后确定的函数。的确,当工作距离D增加(或相应降低)时, 从阵列17的一个边缘开始的应关闭的光源18的数量增加,且从阵列 17的相对的边缘开始的应开启的光源18的数量降低(对比图3)。因 此,作为总是以回到整个阵列17的照明来开始的替代,可从光源的确 定为最接近的工作距离D的子集18a开始。
    在其中阵列17上的待开启的区是一般的四边形且不是矩形或正 方形的更一般的情况下,该情况一般在传感器4和阵列17所处的平面 不平行时发生且特别地在图17的情况下发生,经验/自适应方法的不同 的实施例更有利于实时地(图7)和一次性地(图8)执行步骤101, 该步骤101在景深DOF内的给定的当前工作距离D处,确定光源18 的必须开启以仅照亮被传感器4框取的区域16的子集18a。
    此实施例基于同样参考图20描述的如下步骤:
    a)相继地开启阵列17的一系列行或列,直至被传感器4框取的 区域16被至少部分地照亮,特别地直至传感器4检测到一般地倾斜的 且不处于中心的线的图像;
    b)识别且开启阵列17的在后文中指示为“开始光源”的光源18, 这在图20中以点G0代表,所述光源18照亮了此被照亮的线的点P0, 所述P0又照亮了传感器4的点F0(或光敏元件14);优选地将开始光 源选择为照亮了通过传感器4看见的被照亮的线的部分的中间点的光 源;选择可例如以迅速相继地开启被检查的行或列的所有光源18进行;
    c)沿阵列17选择定向的方向,该定向的方向的原点在开始光源 G0处且沿此方向识别照亮了如下点P1的光源18(通过图20中的点G1代表),即所述P1的图像形成在传感器4的边缘处的光敏元件14中的 一个上,该光敏元件通过图20中的点F1代表;
    d)存储识别到的光源18以及传感器4的对应的边缘;
    e)每次选择与先前执行的方向有角度地分开的定向方向来重复步 骤c)和d)直至完成360°,识别对应于光敏元件F2、F3、F4…的点 G2、G3、G4…;应注意的是传感器4的每次被识别的边缘可以是与先 前执行的边缘相同或是相邻的边缘;合适地选择方向之间的角度间距, 使得存在至少八个迭代步骤c)和d),优选地至少十二个迭代步骤, 以对于传感器4的每个边缘识别出至少两个光源18;
    f)对于照亮了其图像形成在传感器4的相同的边缘的光敏元件14 中的一个上的点的每个光源组,例如对于图20的光源G2、G3,识别将 所述光源组在阵列17上连接的直线;和
    g)将此直线连接以形成限定待开启的光源18的多边形(四边形) 的周界。
    对于圆形/椭圆形传感器,方法是相同的,但明显地区分传感器4 的不同的边缘是无意义的,且为了发现待开启的光源18的边界,从所 识别到的光源开始,需要使用识别到的光源的位置之间的非线性插值, 所述非线性插值是本领域中的技术人员已知的。
    这样的实施例的可能的实施方案在分在多页上的图21中示出。
    因此以第一运行循环实施前述步骤a)。在第一步骤150中,初始 化计数器QUAD,例如初始化为0。此计数器识别了阵列17的如下区 域,在该区域中执行搜寻阵列17的待开启的光源18的子集18a。在优 选的实施中,值QUAD=0标识了整个阵列17,而值QUAD=1至4指 示了阵列17的四个象限??墒褂谜罅?7的其它细分。在随后的步骤 151中,被计数器QUAD的当前值标识的区的中心列被开启,使得当 QUAD=0是阵列17的中心列的所有光源18都被开启。在步骤152中, 检查在基板S上被传感器4框取的区域16是否被至少部分地照亮,或 是否被照亮的线的至少部分被传感器4“看到”。在否定的情况下,到 达步骤153,其中当前被开启的光源18的列被关闭,且被计数器QUAD 的当前值标识的区的中心行被开启,使得当QUAD=0时阵列17的中心 行的所有光源18被开启。在随后的步骤154中,重复检查在基板S上 被传感器4框取的区域16是否至少部分地被照亮,或是否被照亮的线 的至少部分被传感器4“看到”。在否定的情况下,QUAD的参数在步 骤155中增加1,且在步骤156中检查其中阵列17已理想地划分的区 域具体地所有的四个象限(QUAD>QUADmax,特别是QUAD>4)中的 所有区尚未被用尽。在肯定的情况下,因为存在读取器1的设计误差 或其故障所以方法结束。如果象限尚未都被探查(QUAD≤QUADmax), 则返回执行步骤151,因此开启被考虑的象限的中心列(在步骤153中 被考虑的象限的中心列)。如果步骤152或步骤154给出了肯定的结果, 则这意味着在基板S上被传感器4框取的区域16至少部分地被阵列17 上的当前开启的行列照亮。应注意到,如果读取器1被合适地设计, 则在景深DOF内的任何读取距离D处阵列17的待开启的光源18的子 集18a的尺寸相对于阵列17的总尺寸可忽略,且通常以QUAD=0迭代 足以。
    在步骤158中,实施前述步骤b),换言之,识别且开启阵列17 的隶属于当前开启的行列(行或列)的且被选择为使得照亮同样被传 感器4“看见”的点的单独的光源18;优选地,开始光源选择为照亮 在基板S上被照亮的线的通过传感器4看见的部分的中间点的那个光 源。步骤158可例如包括:识别传感器4的处在那些当前被照亮的光 敏元件14之间的光敏元件14,且然后执行迅速的相继地开启被检查的 行或列的所有光源18,每次评估此光敏元件14的输出。
    在步骤158之后,实施上述步骤c)、d)、e)的运行循环被执行。 在步骤159中,初始化用于此循环的四个服务变量:FIR=1, SENSOR_EDGE=FALSE和两个正整数值H、L,它们的意义将在下文 中阐明。第一变量指示了沿阵列17的哪个定向的方向搜寻照亮了如下 点的光源18,即所述点的图像形成在传感器4的一个边缘处的光敏元 件14中的一个上。例如,变量DIR可例如分别从作为列或行的1变化 -步骤152或步骤154已分别随之成功-到沿执行搜寻的方向的最大数 值,MAX_DIR。每个方向在阵列17上相对于前一个方向旋转恒定的 或非恒定的角度,且优选地旋转45°,以获得八个定向的方向,或优 选地旋转30°以获得十二个定向的方向。第二变量SENSOR_EDGE是 指示沿方向DIR被搜寻的光源(即照亮了图像形成在传感器4的边缘 处的光敏元件14中的一个上的点的光源)是否已经发现的标志。
    在此点处,在步骤160中,阵列17的在定向方向DIR上的H个 光源被开启。然后是步骤161,其中检查是否传感器4的边缘中的一个 边缘的光敏元件14的至少一个被照亮。在否定的情况下,在步骤162 中检查是否SENSOR_EDGE=TRUE;在否定的情况下,类似于在步骤 162中的第一次执行时,返回到步骤160,因此以H个光源“延长”在 方向DIR上开启的行列。
    当在步骤161中发现传感器4的边缘中的一个边缘的光敏元件14 的至少一个被照亮时,输出“是”,执行步骤165,其中标志 SENSOR_EDGE被变为TRUE;在随后的步骤166中,将值H和L减 ??;且在随后的步骤167中,检查是否H=0且L=0。
    在否定的情况下,即如果数量L、H仍为正值,则然后进行步骤 168,其中在方向DIR上开启的光源18减少L,换言之,从沿定向的 方向DIR的直线的与开始光源相对的末端关闭L个光源18。然后,返 回到161,因此评估传感器4的边缘的光敏元件14是否仍被照亮。在 肯定的情况下,重复步骤165至168,因此每次关闭渐增的小量L个的 光源,即缩短(但每次更少)在方向DIR上被照亮的行列。
    当检查步骤161具有否定的结果、但先前具有肯定的结果时,因 为SENSOR_EDGE为TRUE所以步骤162的检查是肯定的;因此,执 行变量H和变量L的值减少的步骤163且执行标志SENSOR_EDGE变 为FALSE的步骤164;然后返回执行步骤160。在这些条件下,的确 传感器4的边缘的光敏元件14曾已被照亮但不再被照亮,因此重新开 始“延长”在DIR方向上被照亮的行列,以返回到朝传感器4的边缘 照亮,但以更小的量延长被照亮的行列。
    前述步骤重复直至值H、L都为零、步骤167的结果为肯定的结 果,这指示了照亮了其图像形成在传感器4的边缘处的光敏元件14中 的一个上的点的光源18已被识别。指示了此光源18的值通常为所述 光源18的一对行指标和列指标,所述值在步骤169中与对应的传感器 4的边缘一起被存储,因此实施了前述步骤d)。
    在步骤169之后,执行检查最后的搜寻方向是否已达到即是否 DIR>MAX_DIR的步骤170;在否定的情况下,在步骤171中将标志 SENSOR_EDGE设置回TRUE且计数器DIR增加1,然后在步骤172 中,将所有当前开启的(沿带有DIR的先前值的行列)在开始光源之 外的光源18都关闭,然后返回到步骤160,重复搜寻照亮了其图像形 成在传感器4的相同边缘或相邻边缘上的光敏元件14中的一个上的点 的光源18的整个循环,且将该光源18与传感器4的边缘一起存储。
    在步骤170的结果为肯定的情况下,以上所指出的步骤e)的重复 结束。然后,前进到分别通过步骤173和步骤174实施步骤f)和步骤 g),在所述步骤173中通过插值法找到在阵列17上将照亮了对应于传 感器4的相同的边缘的光敏元件14的点的光源18连起来的直线,且 在所述步骤174中将这些直线连接,从而限定了阵列17上待开启的光 源18a的周界的顶点。
    参数L、H的使用是不严格地必需的,但该使用允许将照亮了对 应于传感器4的边缘的光敏元件14的点的光源18的搜寻加快。优选 地,参数L、H最初设定为2的幂,且每次减半??商婊坏?,所述参数 L、H可每次减小恒定的量,特别地减小1。
    可替换地,光源18可沿每个方向DIR每次开启一个,直至照亮了 对应于传感器4的边缘的光敏元件14的点的光源18被直接识别到。
    在步骤121、124、152、154和161中执行的对于被传感器4框取 的区域16是否被照亮且以何种方式被照亮的评估可通过对于由图像捕 捉装置2的图像形成装置3输出的图像的自动分析来执行。
    如果作为使自动评估基于整个输出图像的分析的替代使之基于对 于图像的部分的分析,则自动评估可被加速,特别地在一维传感器4 的情况下使之基于图像的边缘的分析,且在二维传感器4的情况下使 之基于形成图像的周界的行和列的分析或使之基于仅中央列和/或行的 分析。此类型的部分分析利用了已熟知的图像传感器的称为ROI或 Multi_ROI的可能性,这允许限定一个或更多个关注区(ROI),这使得 来自传感器4的输出相对于读取整个框取区远更快速??商婊坏鼗蚨?外地,可评估以更低的分辨率捕捉的图像,即例如仅分析整个传感器4 的或一个或更多个关注区的交替的光敏元件14。
    要使在步骤121、124、152、154和161中执行的对于被传感器4 框取的区域16是否被照亮且以何种方式被照亮的评估也可通过操作者 可视地执行,就要在输出装置10上显示通过传感器4获取的图像。在 此情况下,使用者通过控制信号和/或数据的手动输入装置11将合适的 反馈提供到读取系统1,这将类似于图18的方法中的标志的使用。否 则,可存在允许使用者分别增加或降低从阵列17的每个边缘开始开启 (或关闭)的光源的数量的两个或更多个控制,因此执行了类似于方 框126、128、129、163、166的功能。
    必须注意的是,在使用自适应方法和图像自动评估的实时确定的 情况下,另外的因数起作用,即基板S相对于接收轴线Z的倾斜起作 用。当所述基板S与接收轴线Z不垂直时,被传感器4框取的区域的 各个点的距离在大约平均工作距离D的距离范围内,且在此情况下, 自适应方法将给出阵列17的光源的与在基板S垂直于接收轴线Z的情 况下的子集不同的子集18a的开启作为结果;然而,如果图像捕捉装 置2被正确地设计,则不存在其中阵列17的尺寸为具有等于所要求的 最小发射角度的发射角度T0的所有光源18被同时开启的情形。
    自适应方法的缩减形式也可用于改进以解析方法(例如,上述的 那个方法)确定的光源18的子集18a的选择,例如用于修正批量生产 的每个图像捕捉装置2的光源的阵列17的不精确。在此情况下,步骤 123至131或160至169仅在以解析方法计算出的子集18a的邻域内执 行,换言之,从指示了此子集18a的边界(指标m、n)的数量p、H、 L开始。
    图22至图27示意性地图示了用于捕捉图像的装置2的一些特定 的有利实施例。为简化陈述起见,所有实施例在假定为包含照明轴线A 和接收轴线Z、传感器4的方向或主方向和阵列17的方向或主方向的 平面内描述,其中考虑到前述教导,认为它们充分地描述了更一般的 情况,包括弯曲阵列的情况(图6)。
    根据图22的实施例,图像形成装置3是根据图11、图13的带有 与传感器4同轴的接收器光学器件5的实施例中的一个的图像形成装 置,或根据图14或图16的实施例中的一个的图像形成装置。照明装 置6是根据图11、图13的带有与阵列17同轴的照明光学器件19a、19c 的实施例中的一个的照明装置,或根据图14或图16的实施例中的一 个的照明装置。接收轴线Z因此垂直于传感器4,且照明轴线A因此 垂直于阵列17。照明轴线A平行于接收轴线Z但不与之重合。阵列17 和传感器4因此可布置为共面,且有利地布置在相同的支撑件上、在 相同的集成电路板上或在相同的集成电路板上制造。应注意的是在此 情况下,照明装置6应设计为具有大于所要求的最小立体发射角度的 即对应于最大照明光束T0的总立体发射角度,且因此阵列17的若干光 源18总是关闭的。为降低此缺点,阵列17也可布置为平行于传感器4, 但不与其共面。此实施例的优点是设计和组装简单。
    另一方面,下述的根据图23至图27的实施例的照明装置6可设 计为具有等于所要求的最小立体发射角度的立体发射角度,使得阵列 17上无光源18总是关闭,且阵列17完全被利用。
    根据图23的实施例,图像形成装置3是根据图11、图13的带有 与传感器4同轴的接收器光学器件5的实施例中的一个的图像形成装 置,或根据图14或图16的实施例中的一个的图像形成装置。照明装 置6是根据图11、图13的带有不与阵列17同轴的照明光学器件19a、 19c的实施例中的一个的照明装置,或根据图15或图17的实施例中的 一个的照明装置。接收轴线Z因此垂直于传感器4,而照明轴线A相 对于阵列17的平面以在此用θ0指示的角度倾斜。照明轴线A相对于 接收轴线Z倾斜以相等的角度θ=θ0。阵列17和传感器4因此可布置 在平行的平面上,特别是布置为共面,带有以上参考图22论述的优点。 应注意的是,如果对于照明装置6使用了图17的构造,则照明平面非 常倾斜的话不是很有利。
    根据图24的实施例,图像形成装置3是根据图11、图13的带有 与传感器4同轴的接收器光学器件5的实施例中的一个的图像形成装 置,或根据图14或图16的实施例中的一个的图像形成装置。照明装 置6是根据图11、图13的带有与阵列17同轴的照明光学器件19a、19c 的实施例中的一个的照明装置,或根据图14或图16的实施例中的一 个的照明装置。接收轴线Z因此垂直于传感器4,且照明轴线A因此 垂直于阵列17。传感器4和阵列17布置在在其间形成角度θ1的平面 上,使得照明轴线A相对于接收轴线Z倾斜以相同的角度θ=θ1。
    根据图25的实施例,图像形成装置3是根据图11、图13的带有 与传感器4同轴的接收器光学器件5的实施例中的一个的图像形成装 置,或根据图14或图16的实施例中的一个的图像形成装置。照明装 置6是根据图11、图13的带有不与阵列17同轴的照明光学器件19a、 19c的实施例中的一个的照明装置,或根据图15或图17的实施例中的 一个的照明装置。接收轴线Z因此垂直于传感器4,而照明轴线A相 对于阵列17的平面以在此以θ0指示的角度倾斜。传感器4和阵列17 布置在在其间形成角度θ1的平面上,使得照明轴线A相对于接收轴线 Z倾斜以角度θ=θ1+θ0。此实施例允许角度θ1和θ0的绝对值小,且 因此被维持的小尺寸的图像捕捉装置2仍然通过具有两个起作用的参 数而获得大的角度θ和更大的设计灵活性。在景深DOF集中在接近读 取器1的区域时,此实施例是特别有益的。
    根据图26的实施例,图像形成装置3是根据图17的实施例的图 像形成装置。照明装置6是根据图11、图13的带有与阵列17同轴的 照明光学器件19a、19c的实施例中的一个的照明装置,或根据图14 或图16的实施例中的一个的照明装置。照明轴线A因此垂直于阵列 17,而接收轴线Z相对于传感器4的平面以在此以θ2指示的角度倾斜, 使得照明轴线A相对于接收轴线Z倾斜以相等的角度θ=θ2。阵列17 和传感器4因此可布置在平行的平面上,特别是共面地布置,带有以 上参考图22论述的优点。
    根据图27的实施例,图像形成装置3是根据图17的实施例的图 像形成装置。照明装置6是根据图11、图13的带有不与阵列17同轴 的照明光学器件19a、19c的实施例中的一个的照明装置,或根据图15 或图17的实施例中的一个的照明装置。照明轴线A因此相对于阵列 17的平面以在此以θ0指示的角度倾斜,且接收轴线Z相对于传感器4 的平面以在此以θ2指示的角度倾斜。阵列17和传感器4因此可布置 在平行的平面上,特别是共面地布置,带有以上参考图22论述的优点, 且照明轴线A相对于接收轴线Z倾斜以角度θ=θ0+θ2。此实施例同 样允许角度θ0和θ2的绝对值小,且因此被维持的小尺寸的图像捕捉 装置2仍然通过具有两个起作用的参数而获得了大角度θ和更大的设 计灵活性。
    图13和图16的实施例的公共的非倒置的照明光学器件19a也可 布置为使其轴线相对于阵列17倾斜,类似于参考图17所述的情况。 这样的照明装置6可有利地使用在图23、图25、图27的图像捕捉装 置的实施例中。
    此外,图11和图17的措施可组合,这通过将倒置照明光学器件 19a相对于阵列17倾斜且偏移地布置以获得照明轴线A和阵列17的平 面法线之间的大值的倾斜角度θ0来实现,同时图像捕捉装置2的总尺 寸的增加更小,在景深DOF集中在接近读取器的区时,这是特别有益 的。
    参考图28,此图涉及图11的实施例的照明装置6,在阵列17定 位在倒置类型的投影透镜19a的物平面内时,通过合适地选择投影透 镜19a的f数可使由光源18的阵列17发射的照明光束对于照明装置6 前方的合适的距离范围聚焦。这样的距离范围应至少对应于图像捕捉 装置2的传感器4的景深DOF。
    已知在文献中作为图像侧焦深的这样的距离范围(W.J.Smith, “Modern Optical engineering,3rd ed.,ed.McGraw Hill 2000,chap.6.8) 根据从投影透镜19a聚焦处的距离D’远离投影透镜19a(δ’)进行测 量或朝着投影透镜19a(δ”)进行测量而不同。然而,对于大值的距 离D’来说,假定δ’=δ”,则此差异可忽略,且距离的范围大致等于 δ’=D’2*κ/Wa=D’K’/Wa,其中K’是基板S上的每个光源18的图像 22m的最大设计放大率,单位为mm,κ是以角度模糊表示的相同的量 (K’=D’*tgκ),且Wa是投影透镜19a的孔径。对于小角度,例如在 此考察的情况下,κ≈ωm,或κ≈ω’m,其中角度ωm、ω’m在图14 至图16中指示。
    投影透镜19a的工作f数(D’/Wa)和焦距(D’)越高,则图像侧 焦深δ”、δ’越大。例如假定将具有±25°的发射角度的照明光束T 在距投影透镜19a的距离D’=350mm处聚焦,且认为角度模糊κ等于 大约被照亮的图像的尺寸的2.5%,即κ=1.25°,则工作f数35足以 使得图像侧焦深δ’≈δ”=267mm,即如果所述DOF=2δ’,则将由阵 列17投射在基板S上的图像对于图像形成装置3的整个景深DOF保 持聚焦。
    通过将投影透镜19a的孔径Wa选择在5mm和20mm之间,优选 地在6mm和12mm之间,且将照明装置6的焦点距离D’选择在100mm 和350mm之间,可获得具有应用的典型值的图像侧焦深δ’,换言之, 获得图像形成装置2的景深DOF的典型值和最小读取距离D1的典型值 以及最大读取距离D2的典型值。
    因此,假定合适地选择投影透镜19a,则可获得通过照明装置6 投射的作为光源18的阵列17的投影的图像,该图像在每个工作距离D 处具有清晰的边缘。
    类似的考虑因素应用到图13至图17的实施例的照明装置。
    在图11、图13、图16、图17的照明装置6的实施例中,照明光 学器件19a或19c优选地包括准直透镜,所述准直透镜具有例如恒定的 角度放大特性AMAGa,优选地带有0.7的角度放大比。照明光学器件 19a、19c优选地具有固定的焦距。
    作为特定的示例,让我们考虑图24的如下构造,所述构造带有图 11的照明装置,带有处在平面Z、Y(图24的平面)内且具有多个mtot=52 的沿轴线Y布置的的光源18的一维阵列17,所述光源18以M=100μ m相互分开而总长度为52*100μm=5.2mm。假定照明轴线A和接收轴 线Z之间的倾斜角度θ1为θ1=14°,使得cosα1=1.000,cosα2=0.000, cosα3=0.000,cosα4=0.000,cosα5=0.970,cosα6=-0.242,cosα7=0.000, cosα8=0.242,cosα9=0.970。照明顶点A0处在距接收顶点O在0至 20mm的范围内的y0的距离处,例如=y0-10mm,且照明顶点A0向着 轴线Z移动10mm,因此其坐标为A0(0,-10,10)?;辜俣ù醒刂嵯?X设置且以原点O为中心的的一维传感器4的图像捕捉装置3具有恒 定的且相对于Z轴线对称的视场,该视场被限定在β1=+20°和β3=-20 °之间(通常,视场β1=β3在10°和30°之间)?;辜俣ù衅?的 景深DOF包括在最小工作距离D1=30mm和最大工作距离D2=500mm 之间,使得景深DOF=470mm。然后假定照明装置19a具有恒定的角度 放大特性,取放大比AMAGa=0.7,且阵列17布置在距照明光学器件 19a的距离t=-6mm处。应用式(1)到式(15),在每个距离D处,获 得了阵列17上的待开启以准确地覆盖在此距离处被传感器4框取的行 列的末端光源18的最小指标m1和最大指标m2。对于以30mm的步长, 在最后一步以20mm的步长来采样的工作距离D,此指标的变化在如 下的表1中示出。
    表1
    D m1 m2 30 -25 12 60 -14 21
    90 -10 23 120 -9 24 150 -8 24 180 -7 25 210 -7 25 240 -7 25 270 -6 25 300 -6 25 330 -6 26 360 -6 26 390 -6 26 420 -6 26 450 -6 26 480 -5 26 500 -5 26
    图29提供了在阵列17上待开启的光源18的子集18a的可视化表 示,该可视化表示指示为从最小指标进展到最大指标的连续带。
    从定性的角度,从表1和图29的研究中显而易见的是,相等的视 场β1、β3或角度目标在接近最大距离D2的工作距离D处,在阵列17 上待开启的第一和最后的光源18a的位置中不存在明显的大的改变, 换言之,末端指标m1和m2缓慢改变,而从靠近最小距离D1的工作距 离处附近,在阵列17中待开启的第一和最后的光源18a的位置中经历 了较大的变化,换言之指标m1和m2更快速地变化。
    应注意到的是,在工作距离D处,阵列17的所有光源18不是都 开启的,而是在每个工作距离D处,从阵列17的至少一个边缘开始的 一定量的光源18关闭。此外,第一和最后的光源18分别在最小工作 距离D1和最大工作距离D2处开启。如上所述,如果照明装置6的(被 最大照明光束T0包含的)立体发射角度等于所要求的最小立体发射角 度,则此最佳的条件可利用图23至图27的实施例中的任何实施例获 得。然而,可使用图22的构造,简单地,在此情况下阵列17的一些 光源18在所有工作距离D处将总是关闭的。
    从图29和/或从其呈查询表形式的类似于表I但一般地扩展到二维 阵列17的情况的表示,和/或应用上述的方法,因此获得了阵列17中 待开启的末端光源18的指标mi、ni,从而执行步骤101,该步骤101 在传感器4的景深DOF内的每个工作距离D处确定阵列17的待开启 以照亮在基板S上被传感器4框取的整个区域16的光源18的子集18a。
    如果确定阵列17的待开启以照亮在基板S上被传感器4框取的整 个区域16光源18的子集18a使用解析方法,实时地(图7)和一次性 地(图8)进行,则驱动器13必须知道读取距离D。
    这样的信息可通过读取距离的合适的测量器提供,所述测量器可 以是在图2中示出的读取系统1的部分或可通过通信接口9与之通信。 读取距离D的这样的测量器可使用本质上不同的已熟知的方式制成, 例如通过基于光电池的系统的装置,基于相位的测量或激光器或LED、 可见光的或IR(红外线)的光束飞行时间的测量的装置,或雷达或超 声波类型的装置等等。
    然而,照明装置16的可单独驱动的光源18的阵列17的固有的灵 活性提供了如下可能性,即在基板S上照亮可变形状、尺寸的发光图 形和/或照亮在被传感器4框取的区域16内作为读取距离D的函数的 位置的发光图形,还能够以可变的波长(多个波长)照亮,这允许测 量或估计读取距离D,以及被检测的基板S的存在,且可测量或估计 图像形成装置3的聚焦条件。
    通过以图像捕捉装置3获得基板S的由发光图形(部分地)照亮 的图像,因此可估计或甚至精确地测量基板S所处位置处的距离,即 读取距离D??商婊坏?,读取距离D的估计或测量通过使用者执行, 且通过手动控制和/或数据输入装置11合适地提供给驱动器13。
    例如,参考图30和图31,其中图像捕捉装置2例如是根据图23 的实施例的图像捕捉装置,驱动器13可驱动阵列17以开启光源18的 子集18b例如在一定的预定发射角度φ内发射的光源子集18b,以有意 地仅照亮被传感器4框取的区域16的一部分。当读取距离D改变时, 由于照明装置6和图像形成装置3之间的视差误差(在此情况下未被 修正,而是有意图地用于此目的),在基板S上被照亮的发光图形23 的边界的尺寸和位置在被传感器4捕捉的图像内改变。在所描述的情 况下,被投射的发光图形23是随着读取距离D的增加而从由传感器4 框取的区域16的边缘开始且朝着所述区域16的相对边缘渐增地扩宽 的矩形。类似地,可投射移动的能够扩宽的带,或可在二维阵列17的 情况下投射十字。如果基板S不存在或在景深DOF外侧,则发光图形 23不落在或仅部分地落在被传感器4框取的区域16内,或发光图形 23过度模糊,使得也获得了检测基板S的存在的功能。
    在一个可替换的实施例中,驱动器13可驱动阵列17,以开启光 源18的构造18b来例如投射一对倾斜的条,所述条通过根据工作距离 D改变在基板S上的位置形成了在两个分开的条之间连续改变的发光 图形,所述发光图形为V、X、倒置的V和两个带有与初始的倾斜相对 的倾斜的分开的条,如例如在前述EP 1466292B1中所描述的。X形状 可有利地与图像形成装置3的最佳聚焦距离相关联。在另一个实施例 中,驱动器13可驱动阵列17以开启光源18的构造18b来例如投射一 对十字,所述十字通过根据读取距离D改变在基板S上的位置而形成 了在两个不同的十字之间连续改变的且能够相互不同地倾斜的发光图 形,和在两个十字重叠的工作距离D处的单独的十字可有利地与图像 形成装置3的最佳聚焦距离相关联,如例如在前述US 5,949,057中描 述的。工作距离D的估计或测量也可利用如下事实,即投射在基板S 上的发光图形23在从图像形成装置3的最佳聚焦距离移动开时逐渐地 失去明确性,换言之变模糊,如以上参考图28所描述的。这些实施例 和其它类似的实施例因此也允许了估计或评估聚焦条件的功能,和/或 在可见光范围内照明的情况下,允许向使用者提供聚焦条件的视觉信 息,该视觉信息利用图像捕捉装置2来实施。在例如投射两个倾斜条 的情况下,发光图形也有利地向使用者指示了图像捕捉装置2和基板S 相互移位以实现聚焦条件的方向。
    可替换地或额外地,如在图32至图34中示意性地图示的,在测 量或自动估计工作距离D之后或基于从图像捕捉装置2外的装置接收 的信息,驱动器13可驱动阵列17来开启光源18的构造18c,以在距 离D处在基板S上投射在可见光谱范围内的发光图形24,所述发光图 形24可直观理解,例如为词语“TOO FAR(过远)”,“TOO CLOSE(过 近)”,且该投射可能伴随以所述图形24的模糊情况,这通过阵列17 的焦距和接收装置3的焦距的合适的匹配来克服以进一步传达所意图 的意义,且在聚焦情况下词语能够是“OK”。
    应注意的是,虽然上述的构造18b通过驱动器13在已确定光源 18的照亮在基板S上被传感器4框取的区域16的子集18a之前开启, 但现在描述的构造18c可通过驱动器13在已确定光源18的照亮在基 板S上被传感器4框取的区域16的子集18a之后开启,且因此可有利 地相对于此子集18a居中,如在图34中所示。
    照明装置16的可单独驱动的光源18的阵列17的固有的灵活性也 提供了实施结果指示装置的可能性。在此运行模式中,驱动器13驱动 阵列17来开启光源18的构造,以在基板S上照亮指示尝试捕捉图像 和/或解码光学信息C的肯定或否定结果以及否定结果的可能原因的发 光图形,例如“OK”已通过光源18的构造18c示出在图34中,或以 类似的方式示出“NO”。作为可替换的,或除了在用于指示结果的发光 图形的形状方面的此改变外,可使用发光图形的尺寸、颜色和/或位置 方面的改变,例如任何绿色发光图形将指示肯定的结果,而红色的发 光图形将指示否定的结果。同样在此情况下,构造18c优选地相对于 子集18a居中。
    照明装置6的可单独驱动的光源18的阵列17的固有的灵活性还 提供了实施瞄准装置的可能性。
    因此,例如,为提供用于在被传感器4框取的整个区域16处的瞄 准的图像,这通过在基板S上显示被传感器4框取的区域16的视觉指 示来辅助操作者将读取器相对于光学信息C定位,一旦已限定光源18 的待开启以照亮被传感器4框取的整个区域16的子集18a,驱动器13 就可驱动阵列17来开启此子集18a的边缘处或边缘附近处的一个或一 定量的光源18d,以便照亮被传感器4框取的区域16的边界或边界的 一个或更多个部分,例如在二维传感器4的情况下的角部,如通过图 35中的发光瞄准图形26示意性地示出的??商婊坏鼗蚨钔獾?,驱动器 13将负责照亮在被子集18a限定的矩形或四边形的四个边的中间部分 处的一个或一定量的光源18,和/或照亮在被子集18a限定的矩形或四 边形的中心处布置为十字的一定量的光源。
    也存在多种其中可有利地使图像捕捉装置2仅捕捉被传感器4框 取的区域16内的一个或更多个关注区ROI的应用。提供阵列17的多 个可单独驱动的光源18允许容易地获得此关注区ROI的部分的照明和 /或瞄准。在此情况下,驱动器13驱动照明装置6的阵列17以仅开启 根据上述的方法之一确定的子集18a的光源18的一个或更多个构造 18e(未示出),每个构造18e相对于子集18a以如下方式定尺寸和定位, 即该方式对应于相关联的关注区ROI相对于在基板S上被传感器4框 取的整个区域16的如何定尺寸和定位的方式。
    第一应用包括构造作为线性读取器的具有二维传感器4的读取器 1。为增加帧频率和读取反应性,可将传感器4的工作的行的数量降低 到仅数行(低到一行)且这在本质上已知;在此情况下,关注区ROI 是理想地分别布置在垂直视场β2、β4或水平视场β1、β3的中心处的 降低为行列的薄的矩形区。通过驱动器13开启的光源18的构造18e 因此包括在一个方向上的子集18a的中间光源或若干中间光源和在垂 直方向上的子集18a的所有光源,以便在基板S上在关注区ROI处投 射细的光带。
    第二应用是处理具有标准化格式或形式的文件的图像。作为示例, 图36图示了包括待处理的不同类型的信息的文件或形式200,特别地:
    -包括以OCR(光学符号识别)格式,换言之以可被合适的软件识 别的符号书写的编码信息的区201;
    –包括一个或更多个光学的线性的和/或二维代码的区202;
    –包括呈图形形式的其它编码信息的区203,所述图形形式例如手 写文本、签名、商标或徽标、戳记或图像。
    通过传感器4捕捉的第一图像或其部分的的合适的处理,该处理 可能以低分辨率进行,可通过本质上已熟知的方式将这样的区201至 203的位置定位在被传感器4框取的区域16内,为简化表示起见将该 区域16假定为与整个文件200重合。在被传感器4框取的区域16延 伸超过整个文件200的情况下,这可考虑为另外的关注区。
    一旦这样的区201至203中的一个或更多个已被定位,则驱动器 13能够以类似于参考图35所述的方式驱动阵列17以仅开启照亮所定 位的区(多个区)200至203的至少部分、中心和/或边界的光源18, 以充当瞄准和/或被实际处理的所定位的区的交互选择的辅助,如通过 图36中的瞄准发光图形26、261、262、263所示的。
    使用者的交互选择可例如通过展示不同的区201至203且可能通 过展示被传感器4框取的的整个区域16以所关联的不同数字来进行, 其中所关联的不同数字也通过照明装置6自身投射在所定位的区200 至203的瞄准发光图形26、261、262、263处或附近,或在其中光源18 适合于根据可见光范围内的至少两个不同的波长单独地或作为整体发 射的情况下通过以不同的颜色展示不同的瞄准发光图形26、261、262、 263来进行。每个数字或颜色例如可具有与之关联的读取器1的手动输 入装置11的不同的按键,或可存在一个或两个用于在不同的区200至 203中循环选择的按键,在一定时间后或通过按下另外的按键或以另一 个合适的方式使选择变成最后的选择。在每个情况下选择的区200至 203可例如通过更大的照明、间歇的照明或类似方式而突出,或每次按 下选择按键时可照亮单独的区201至203一次。
    对于互动选择的相同的目的,或在随后的步骤中由使用者选择一 个或更多个定位的区域200至203,驱动器13可驱动阵列17以开启仅 包括照亮定位的区200至203的光源18的构造18e,以提供优化的照 明用于捕捉每个区的图像的目的,如例如通过图37中的发光区域272、 273示出的。
    在与标准化文件或形式一起使用的读取器1的情况下,瞄准图形 26、26i的和/或部分照明图形27、27i在被传感器4框取的对应于整个 形式200的区域16内的尺寸和位置可在读取器1中在配置步骤中预设, 而作为实时定位的替代。
    作为另外的应用,在无人照看的读取器1的情况下,例如用于读 取由相对于读取器1作相对运动的物体所携带的光学代码C,例如在传 送带上的光学代码C,驱动器13可驱动阵列17以开启仅包括照亮其处 已设置了光学代码C的区的光源18的构造18f。
    也为瞄准和/或选择基板S上的关注区和/或被框取的整个区域16 的目的,作为照亮所述区域中心和/或边界的替代,可将所述区域的至 少部分完全照亮(图37)。
    在图38中示出的另外的实施例中,两个可单独驱动的光源18的 阵列17、17a可布置在图像形成装置3的传感器4的相对的两侧上。 两个阵列17、17a可通过驱动器13驱动,以便每个均至多照亮被传感 器4框取的区域16的各一半28、28a。在此情况下,可更容易地照亮 被传感器4框取的大的区域16。
    可替换地,两个阵列17、17a可通过驱动器13以相对于接收轴线 Z对称的方式驱动,以将被传感器4框取的整个区域16内或在其一个 或更多个关注区内的辐射通量密度加倍,这通过将两个阵列17、17a 的发射叠加来实现,如在图39中所示的。在基板S上被传感器4框取 的区域16的更均匀的照亮也自动地获得,因为阵列17的因更远离基 板S而照明更低的光源18对应于阵列17a的因更靠近基板S而照明更 高的光源18,反之亦然。
    在图38和图39中,假定在两个阵列17、17a处使用非倒置照明 光学器件,例如包括单独的透镜19b,且在传感器4处使用非倒置的照 明光学器件,但应理解的是可使用上述的所有构造。
    类似地,在另外的实施例(未示出)中,可提供可单独驱动的光 源18的四个阵列,所述四个阵列布置在图像形成装置3的矩形的或特 别地正方形的传感器4的四个边处。
    在上述的多种辅助功能中,可致使照明装置6以低“分辨率”工 作,换言之,分别以子集18a、18b、18c、18d、18e、18f工作,仅开 启交替的光源18,或可开启和关闭交替的一个或更多个光源18的组, 以便消耗更少的能量??商婊坏鼗蚨钔獾?,通过仅分析若干光敏元件 14,例如仅整个传感器4或其一个或更多个关注区的交替的光敏元件 14或光敏元件14的组,,图像形成装置3能以低分辨率运行,换言之 读取器1可实施合适的算法,用于以低分辨率评估至少一个第一样本 图像。
    本领域那些技术人员将容易地理解如何应用上述的概念和方法, 特别是通过上述的等式所表示的传感器4的工作空间区域15中的任意 点P和每个阵列17、17a的待开启以照亮该点P的光源(多个光源) 18之间的关联关系,以精确地限定驱动器13所遵循的选择开启且可选 地以何种强度和/或发射波长(多个波长)开启阵列17、17a的哪个光 源18的标准,以实施照亮被传感器4框取的区域16的多种实施例和/ 或多种另外的功能,如以上参考图30至图37所描述。
    本领域一般技术人员将理解,在所述的多种实施例中,阵列17、 17a的光源18的数量和/或其强度可依据不同的因素选择,所述因素包 括:图像形成装置3的景深DOF、传感器4的尺寸和分辨率、成本、 驱动器13或构建查询表的处理器的计算容量。
    已发现,在二维情况下,合适的光源18的数量至少为32×32,优 选地为64×64或更多,或在具有形状因数4:3的传感器4的情况下为 44×32,优选地为86×64或更多。类似地,在一维情况下,合适的单 独可寻址的光源18的数量为32或64或更多。
    上述的图像捕捉装置2且特别是其照明装置6因此具有明显的优 点。
    第一优点在于:虽然图像捕捉装置3的视场和照明装置6的照明 场不共轴,但避免了二者之间的任何视差误差和透视畸变误差。这允 许节约能量,因为不需要使被照亮延伸超过被传感器4框取的区域16 的区域以考虑到视差误差。
    在无任何移动部分(除带有微镜的实施例之外)而是通过如下方 式的情况下,可单独驱动的光源18的阵列17的固有灵活性也提供了 非常容易地改变在基板S上被照亮的区域的可能性,即如上所述通过 简单地仅开启为照亮基板S上被传感器4框取的区域16所需的所有的 光源18换言之子集18a的那些光源,或通过仅开启此光源子集18a的 光源18用于上述的不同的目的的部分来实现?;谎灾?,可单独驱动的 光源18的阵列17允许使用本发明的照明装置6实现一个或更多个其 它不同的功能,因此降低了读取器1的成本和体积,其中所述功能根 据现有技术通常通过不同的装置实施。
    即使在照明轴线A和接收轴线Z重合的情况下,合并一个或更多 个前述辅助功能到单独的图像捕捉装置2内也是新颖的且其自身也代 表独创性的方面。
    作为在基板上形成光源18的阵列17存在如下变型,所述变型由 在其中心处具有开孔使得允许其与图像形成装置3同心的布置的光源 18的阵列17组成。在权利要求1的范围之外的此解决方案具有如下优 点,即实施了相对于光学接收轴线Z的对称的布置,而其代价是制造 了穿孔的支撑件,这不是标准的且使得驱动器13的设计复杂化。
    类似于使用变焦和/或自聚焦系统,照明装置6的最大照明光束T0也可制成为通过已熟知的变焦和/或自聚焦系统在尺寸和/或比例方面 可动态地变化,所述变焦和/或自聚焦系统例如机电、压电或光电致动 器,所述致动器例如通过使用液体透镜或可变形透镜而用于移动照明 光学器件的一个或更多个透镜,和/或用于改变照明光学器件的一个或 更多个透镜的曲率,和/或用于移动阵列17。
    落在权利要求1的范围之外的另外的解决方案包括通过多个相对 少的OLED部分形成照明装置,特别是通过如下不规则的部分形成照 明装置,所述部分的形状为能够放置在一起以形成一定数量例如三个 的局部重叠的四边形图形?;诙寥【嗬?,形成相对于图像捕捉装置3 具有视差误差的图形的不规则部分被开启。也可存在一个或更多个布 置为形成一个或更多个围绕不规则部分的同心矩形的矩形和/或角度部 分的序列,所述矩形和/或角度部分的序列被照亮以提供瞄准图形。
    照明光学器件19a、19b、19c可在光源18被充分地准直且根据合 适的方向发射的情况下,例如在阵列17沿弯曲的表面布置的情况下(图 6)不存在。
    在沿弯曲的表面布置的阵列17情况下(图6),所有对于阵列17 的平面的参考应用到与阵列17局部相切的平面。

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