[发明专利]光学仪器的自动聚焦控制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及照相机及其类似的光学仪器，更具体地涉及在这样的装置中控制自动聚焦的方法和设备。

背景技术

现在自动聚焦控制器在电子照相机中应用得十分普遍。诸如条形码扫描器的光学扫描器是一种专用照相机，该专用照相机自行提供光照以对可以存在于远处物体上的光码进行扫描并将其解码。提供自动聚焦机构会增加光学仪器的有效景深。然而，保持有效聚焦需要知道光学仪器和被摄物体之间的距离。为了这一目的的各种距离测量技术在摄影领域是众所周知的，这些距离测量技术从三角法到利用各种形式的辐射的方法各不相同，其中利用辐射的方法从辐射的“飞行时间(time-of-flight)”确定距离。

尽管现在甚至已经在便宜的照相机上执行了为了聚焦目的的距离测量，但对于应该紧凑的、重量轻且相对便宜的光码扫描器，特别是手持型的，仍然存在问题。用于距离测量的设备和方法只不过给简单的条形码扫描器引入了过多的复杂情况，增大尺寸和花费。

因此，本发明的目的是，在光学仪器中提供自动聚焦控制而无需直接引入任何物理部件去测量距离。尤其是考虑到了，对于光学仪器已经可用的信息，间接地确定对焦距的适当调节。

发明内容

根据本发明的一方面，在不需要任何实际的距离测量的情况下进行自动聚焦机构中的聚焦调节。特别地，为了自动聚焦的目的，通过下述方式可以充分地确定离条形码的距离：测量从被成像的物体反射的光的强度；以及将该强度与当条形码在已经距离处时反射的光的强度进行比较。在进行上述确定后，可以相应地调节光学聚焦系统的可调元件(如变焦透镜)，从而将设备聚焦在适当的距离处。

根据优选的实施例，将被条形码反射并被扫描器检测的光的振幅与当扫描器位于扫描器中的透镜的最近变焦距离处时反射的光的振幅进行比较。这提供了对条形码与扫描器之间的距离的测量，并且可以相应地对自动聚焦光学器件(auto focus optics)进行调节。优选地，扫描器测量从条形码接收的峰值照度，并且，将该峰值照度与当条形码置于最近变焦距离处时记录的峰值照度相比较。

根据本发明的另一方面，对于低对比度的条形码进行特殊的步骤以校准距离测量，所述步骤倾向于提供衰减的强度指示，从而导致被测距离估计大于透镜的“束腰位置”或者实际的变焦调节。在这种情况下遵照自动化程序，根据该程序，逐渐减少测量的检测光和透镜调节(减少焦距)，直到测到最大振幅为止。当检测的强度在透镜调节减少后不再增加时，指示该最大值。然后，这在确定物距的过程中用作替代性的参考值。

附图说明

根据下面参照附图对本发明的目前优选的但非限制性的实施例的说明，将会更加全面地理解本发明的前述的简要说明以及进一步的目的、特征和优点，在附图中：

图1是表示在扫描器处接收到的来自条形码的反射光并示出其峰值检测的草图；

图2是对于下述三种不同类型的条形码显示的条形码距离与从条形码反射的光的峰值振幅的曲线图：由曲线10表示的正常显示，由曲线20表示的低对比度显示，以及由曲线30表示的超低对比度显示；

图3是示出用从条形码反射的光的强度估计其距离并然后用该估计控制自动聚焦的优选过程的流程图；

图4是示出反射光的检测强度随透镜在正好聚焦的调节附近的变焦调节而变化的曲线图；

图5是示出在到精确聚焦的设置的变焦调节中使用光强度测量的优选过程的流程图。

具体实施方式

图1是表示从被上扫描的(up scanned)条形码反射的光的强度作为时间的函数的草图。当扫描束经过条形码的亮区和暗区时，分别反射高强度和低强度的光。典型地，反射光被光电二极管感测，该光电二极管将产生表示图1的条形码信号B的电信号，图1中的振幅作为光强的函数变化。为了本发明的目的，对条形码信号实施峰值检测，产生峰值振幅信号M的过程是本领域技术人员所熟知的，其中，峰值振幅信号M基本上是条形码信号B的峰值包络。为了得到有用的峰值振幅信号，以足够量的积分(amount of integration)执行峰值检测，以防止在正常操作过程中峰值振幅信号M在条形码信号B的峰值之间发生实质性的变化。

光学设备中的自动聚焦机构典型地包括具有移动元件的透镜系统，调节所述移动元件以改变透镜系统的“束腰位置”或者焦距。典型地，对于条形码扫描器，束腰位置在大约75毫米到大约350毫米之间变化。