專利名稱：用于補(bǔ)償成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于在圖像獲取期間補(bǔ)償成像設(shè)備(例如，手持照相機(jī)時(shí)抖 動(dòng)(shake)的照相機(jī))的運(yùn)動(dòng)的方法和設(shè)備，更具體來講，涉及在條形碼掃描儀的情況下 的這種補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字照相機(jī)分辨率的增加，在常規(guī)攝影中可用于圖像區(qū)域傳感器的像素的 光子數(shù)量急劇減少。由于每個(gè)像素的光子檢測器必須將光集成(integrate)以得到可用的 信號(hào)，因此在現(xiàn)今的照相機(jī)中無不經(jīng)常發(fā)現(xiàn)集成時(shí)間(integration time)達(dá)50毫秒長。不 利的是，如果沒有三角架，照相會(huì)不可避免地花費(fèi)很長時(shí)間。因此，在集成的時(shí)間段期 間照相機(jī)會(huì)移動(dòng)，由此導(dǎo)致產(chǎn)生模糊的圖像。當(dāng)照相機(jī)嘗試讀取被掃描的代碼(例如條 形碼或二維碼)時(shí)，這樣的問題是尤為突出的。照相機(jī)抖動(dòng)在攝影中是公知的問題。本領(lǐng)域已經(jīng)提出了補(bǔ)償方法，該方法通常 被稱作“圖像穩(wěn)定化”。已經(jīng)使用兩種通用類型的技術(shù)，即光學(xué)方法和電子方法。在光 學(xué)方法中，由例如陀螺傳感器和加速度傳感器的傳感器檢測照相機(jī)運(yùn)動(dòng)，并且通過物理 移動(dòng)透鏡或成像器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。光學(xué)方法往往沒有電子方法可靠和穩(wěn)定，這是因?yàn)楣?學(xué)方法需要移動(dòng)部件。電子方法對(duì)圖像移動(dòng)進(jìn)行估計(jì)并且處理圖像以補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。雖然電 子方法更可靠，但是電子方法需要處理器非常密集(intensive)并且耗時(shí)。這些方法可以 花費(fèi)幾秒的時(shí)間。在諸如條形碼和二維碼掃描儀的一些應(yīng)用中，通常需要在少于200毫 秒的時(shí)間內(nèi)的圖像穩(wěn)定化。最初，我們將如圖1中的透視圖所示地定義本文提及的不同類型的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)在 正被成像的物體處觀看時(shí)，將在三維笛卡爾坐標(biāo)系中定義運(yùn)動(dòng)，其中成像裝置為原點(diǎn)。
“X”坐標(biāo)是向著右側(cè)增大的水平軸，“Y”坐標(biāo)是向上增大的垂直軸，而“Z”坐標(biāo)是 向著物體增大的圖像深度。“俯仰(pitch)”是圍繞X軸的旋轉(zhuǎn)，“偏轉(zhuǎn)(yaw)”是圍 繞Y軸的旋轉(zhuǎn)，而“滾動(dòng)(roll)”是圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。在所有情況下，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將被 視為正向。(參見圖1)參見圖2，示出了平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)正被成像的物體的圖像的影響?！捌?移”(圖2(a))是沿著一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，而“旋轉(zhuǎn)”是圍繞一個(gè)軸的成角度的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng) 注意的是，在旋轉(zhuǎn)時(shí)物體相對(duì)于傳感器的總運(yùn)動(dòng)量隨著距離而增大，然而在平移時(shí)物體 相對(duì)于傳感器的總運(yùn)動(dòng)量保持恒定。因此，與物體相距一定距離處發(fā)生的常規(guī)攝影對(duì)于 旋轉(zhuǎn)型抖動(dòng)是尤其敏感的，而平移運(yùn)動(dòng)通常被忽略。然而，在諸如碼掃描儀的某些應(yīng)用中，物體與傳感器的距離通常在大約50毫米 至大約200毫米的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，這種碼掃描儀將被視為是在“近”場工作。在 近場中，必須相對(duì)于可供比較的平移和旋轉(zhuǎn)這兩種情況來穩(wěn)定圖像。這對(duì)圖像穩(wěn)定化提 出了更加嚴(yán)格的要求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，在物體的圖像獲取期間通過如下步驟補(bǔ)償成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)通過 包括液體透鏡的成像設(shè)備中的透鏡子組件獲取圖像；在圖像獲取期間感測該設(shè)備的運(yùn) 動(dòng)；以及控制液體透鏡以補(bǔ)償該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像的影響。優(yōu)選地，控制液體透鏡以改 變其焦距。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，物體在成像設(shè)備的近場中，并且感測該設(shè)備的平移運(yùn) 動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。


參照附圖，從下面對(duì)根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的但只是示例性的實(shí)施例的詳細(xì)描 述中，將會(huì)更完整地理解對(duì)本發(fā)明的以上簡要描述和另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖 中圖1是示出本文中提及的不同類型的圖像傳感器運(yùn)動(dòng)的透視圖；圖2包括圖2(a)和圖2(b)，示出了平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像的影響；圖3公開了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的讀碼器的框圖；圖4是示出包含液體透鏡的透鏡子組件的優(yōu)選形式的示意圖；圖5包括圖5(a)和圖5(b)，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的向著物體的Z軸運(yùn) 動(dòng)的影響和對(duì)其的補(bǔ)償；圖6是示出所使用的包含激光跟蹤的掃描儀的透視圖；以及圖7包括圖7 (a)、(b)和(C)，示出了激光跟蹤的操作。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D3，公開了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的讀碼器10的總體框圖。從廣義上說，讀碼器包 括運(yùn)動(dòng)感測子組件12，其輸出控制光學(xué)組件14，以通過光學(xué)方式補(bǔ)償子組件12感測到的 運(yùn)動(dòng)。然后，將修改后的圖像提供到圖像傳感器15，由處理子組件單元16接收?qǐng)D像傳感 器15的輸出。在處理單元16中，通常將發(fā)生對(duì)圖像的處理，以補(bǔ)償子組件12檢測到的 部分運(yùn)動(dòng)并且提取成像代碼。結(jié)果，由處理單元16產(chǎn)生的經(jīng)處理的圖像對(duì)于掃描儀10 的平移和旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)都將表現(xiàn)出圖像穩(wěn)定化。圖4是示出光學(xué)子組件14的優(yōu)選形式的示意圖。該組件包括透鏡子組件150， 該透鏡子組件150包括可選的常規(guī)透鏡Ll和L2以及液體透鏡100。液體透鏡是電子控 制的裝置，在該裝置中，兩種液體之間的界面形狀限定出光學(xué)透鏡，并且可以通過施加 的受控電壓來發(fā)生修改。在本領(lǐng)域中，這種透鏡是當(dāng)前已知的。在這種情況下，由電壓控制器30施加用于改變透鏡100的三個(gè)維度的電壓，以 確定兩種液體之間的界面的形狀，因此確定液體透鏡的影響。例如，通過適當(dāng)?shù)馗淖?界面的曲率，可以改變透鏡100的有效焦距，從而將焦距移動(dòng)適當(dāng)量來補(bǔ)償照相機(jī)的抖 動(dòng)。對(duì)焦距的這種校正是在沒有移動(dòng)任何機(jī)械部件的情況下實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)而，由電壓控制 器30產(chǎn)生的電壓受到利用了軟件18的圖像處理器20(處理器16中的部件)的控制。該 圖像處理器對(duì)得自于運(yùn)動(dòng)感測子組件12的信息作出響應(yīng)。例如，運(yùn)動(dòng)感測子組件12可以具有距離傳感器，以感測掃描儀10沿著Z軸的運(yùn)動(dòng)?；蛘?，其可以具有陀螺傳感器，以感測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，通 過感測物體的俯仰、偏轉(zhuǎn)和距離，可以推導(dǎo)出物體的運(yùn)動(dòng)量。圖5包括圖5(a)和圖5(b)，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的向著物體的Z軸運(yùn) 動(dòng)的影響和對(duì)其的補(bǔ)償。有效的是，傳感器觀察到的整個(gè)場減小。在感測到沿著Z軸 的這種運(yùn)動(dòng)時(shí)，處理器20操作電壓控制器30，使得透鏡100的焦距減小，由此透鏡組件 150的場變寬，以恢復(fù)初始的視場。這樣有效地補(bǔ)償了 Z軸運(yùn)動(dòng)。為了補(bǔ)償掃描儀10沿著X軸和Y軸的平移運(yùn)動(dòng)，還能想到的是，控制透鏡100 使得其曲率中心偏移，如圖4中的虛線a，b所示。還能想到的是，運(yùn)動(dòng)感測子組件12可以包括激光跟蹤。圖6示出用于掃描二維 碼C的掃描儀10的實(shí)例。如圖所示，假定掃描儀10相對(duì)于代碼C表現(xiàn)出沿著對(duì)角線的 抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)M。在這種情況下，如圖7(a)和7(b)中所示，由掃描儀10提供基準(zhǔn)激光束， 并且其在圖像內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)點(diǎn)S。當(dāng)圖像處理器20感測到點(diǎn)S相對(duì)于代碼C的運(yùn)動(dòng)時(shí)， 它可以立即對(duì)圖像進(jìn)行補(bǔ)償，如圖7(c)所示。通過由于照相機(jī)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致提供的反饋來控制液體透鏡。該液體透鏡具有多個(gè)電 極，根據(jù)所需的校正以不同方式向所述多個(gè)電極供應(yīng)能量(energize)。具體來講，根據(jù)檢 測到的運(yùn)動(dòng)，可以改變液體透鏡表面的曲率，或者可以向上或向下、向左或向右偏移透 鏡的中心。因此，沒有移動(dòng)部件，而是通過重新調(diào)節(jié)液體透鏡來校正運(yùn)動(dòng)。雖然為了示 例性的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，許多增加、修改和替換是可行的。
權(quán)利要求
1.一種用于在物體的圖像獲取期間補(bǔ)償成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的方法，包括 通過包括液體透鏡的設(shè)備中的透鏡子組件來獲取圖像；在圖像獲取期間感測該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)；以及 控制液體透鏡，以補(bǔ)償該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制液體透鏡以改變其焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中液體透鏡的焦距分別隨著向著物體的運(yùn)動(dòng)和遠(yuǎn)離 物體的運(yùn)動(dòng)而減小和增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中通過陀螺傳感器、加速度傳感器和激光跟蹤裝置 中的至少一種來感測運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述物體在所述成像設(shè)備的近場中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中設(shè)備和物體之間的距離的范圍為大約50mm至大 約 200mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述感測步驟包括感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述感測步驟包括感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述感測步驟包括感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述感測步驟包括通過感測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和物體 與設(shè)備的距離來確定平移運(yùn)動(dòng)。
11.一種用于在成像設(shè)備中在物體的圖像獲取期間補(bǔ)償成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)的組合，該組 合包括包括液體透鏡的設(shè)備中的透鏡子組件，用于獲取所述圖像；運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器在圖像獲取期間感測該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)；以及控制器，所述控制器控制液體透鏡，以補(bǔ)償該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像的影響。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合，其中控制器控制液體透鏡以改變其焦距。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合，其中控制器隨著向著物體的運(yùn)動(dòng)和遠(yuǎn)離物體的運(yùn)動(dòng) 分別減小和增大液體透鏡的焦距。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組合，其中運(yùn)動(dòng)傳感器是陀螺傳感器、加速度傳感器和激 光跟蹤裝置中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合，其中所述物體在所述成像設(shè)備的近場中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其中設(shè)備和物體之間的距離的范圍為大約50mm至 大約200mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組合，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器感測設(shè)備的平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器通過感測旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和物體與設(shè) 備的距離來感測平移運(yùn)動(dòng)。
21.—種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括符號(hào)解碼器、液體透鏡、用于檢測在至少兩個(gè) 維度上的運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)檢測器、和控制器，所述液體透鏡可被控制用于通過控制多個(gè) 電極上的電壓來被重新構(gòu)造，所述控制器從所述至少一個(gè)檢測器接收輸入，并且用于控 制所述電極上的電壓，以在多個(gè)維度上重新構(gòu)造液體透鏡，從而補(bǔ)償不期望的所述成像 設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的成像設(shè)備，其中所述多個(gè)維度是指三個(gè)維度。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的成像設(shè)備，其中不同組的電極在不同的維度上控制液體透 鏡的構(gòu)造。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的成像設(shè)備，其中公用組的電極在不同的維度上控制液體透 鏡的構(gòu)造。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的成像設(shè)備，其中所述電極操作用于通過使所述液體透鏡變 形來將所述液體透鏡的中心移到新的位置。
全文摘要
在物體的圖像獲取期間通過如下步驟補(bǔ)償成像設(shè)備的運(yùn)動(dòng)通過包括液體透鏡的成像設(shè)備中的透鏡子組件獲取圖像；在圖像獲取期間感測該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)；以及控制液體透鏡以補(bǔ)償該設(shè)備的運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像的影響。優(yōu)選地，控制液體透鏡以改變其焦距。
文檔編號(hào)G03B17/00GK102016711SQ200880128668
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者岸本有里 申請(qǐng)人:Opto電子有限公司, 歐光股份有限公司