[发明专利]成像系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年3月14日在日本提交的日本专利申请No.2014-052791的优先权并且通过引用的方式将其全部内容并入。

技术领域

本申请总地涉及成像系统。

背景技术

存在用于读取诸如条形码的码和字符或者符号并且包括诸如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器的已知成像器。一种已知类型的这种成像器是这样的成像器，该成像器利用由于轴向色差对于不同的光波长具有不同的焦点位置以提供大的景深的光学系统，由此提供大的可读范围。这种成像器的示例公开在日本特开专利申请No.2011-078097中。

然而，这种常规成像器的缺点在于，在对象的亮度依赖于光的波长而变化的情况下，景深不能有效地扩展。这是因为，在这种情况下，对比度依赖于光的波长显著变化。

因此，存在对于能够高效地扩展景深的成像系统的需要。

发明内容

根据实施例，成像系统包括光学系统、光学元件、光源以及成像设备。该光学系统对于不同的光波长具有不同焦点位置。该光学元件扩展光学系统的景深。该光源用从多个波长之中指定的波长的照明光照射对象。该成像设备捕捉用该照明光照射的并且由光学系统形成的该对象的图像。

当结合附图考虑时，通过阅读本发明的目前优选实施例的以下详细描述，将更好地理解本发明的上面和其他目标、特征、优点以及技术和工业重要性。

附图说明

图1是图示成像器到对象的距离与每个波长处的对比度之间的关系的图；

图2是图示成像器到对象的距离与每个波长处的对比度之间的关系的图；

图3是图示成像器到对象的距离与每个波长处的对比度之间的关系的图；

图4是图示根据实施例的成像系统的示例配置的框图；

图5是图示具有使得焦点位置随着波长而变化的轴向色差的镜头单元的示例配置的图；

图6是图示使用图5中图示的镜头单元获取的镜头数据的示例的图；

图7是图示依赖于波长的焦点位置偏移的示例的图；以及

图8是图示在用R波长的照明光、G波长的照明光和B波长的照明光的照射下捕捉的图像中的对比度的示例的图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述示例性实施例。

首先描述景深和对比度之间的关系。图1至3是每个图示成像器到对象的距离和每个波长处的对比度之间的关系的图。

为了扩展利用对于不同的光波长具有不同的焦点位置的光学系统的成像器(成像系统)的景深，可期望如图2中图示那样的这种关系在对比度和位置之间保持。然而，在使用自然光捕捉的图像中对比度可以在不同波长处(例如，在R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)波长之间)变化；在该情形下，特定波长(在图1中图示的示例中，R和G波长)可以产生低对比度。在该情况下，即使使用不同的波长，也不能实现景深的有效扩展。

在这些情况下，根据本实施例的成像系统通过使用能够发射从多个波长之中指定(选择)的一个或者多个波长的照明光的光源而高效地扩展景深。本文使用的“扩展景深”意味着使得焦点位置在宽范围中可控制。

例如，如图2中图示，可以实现控制以使得R、G和B波长重叠，由此如图2中图示而扩展总的景深。对于另一示例，在已知对象的位置的情况下，可以以图3中图示的以下方式实现控制。在第一定时点，用适当的量的R照明光照射被定位为接近成像器的对象，并且在第二定时点，用适当的量的B照明光照射被定位为远离成像器的对象。

图4是图示根据实施例的成像系统的示例配置的框图。如图4中图示，成像系统包括镜头单元202、成像设备205、图像处理单元206、控制单元207、光源208和识别单元209。成像系统可以实现为例如在单个外壳中包括多个单元的成像器。可替代地，成像系统可以通过包括以分布方式并且通过网络等相互可通信地连接的多个单元的多个设备来实现。

成像系统使用上面描述的单元来捕捉对象201的图像。对象201的示例包括条形码、二维码和字符串。成像系统可用作用于读取这些码和字符的成像器。

镜头单元202是包括一个或者多个透镜并且对于不同波长具有不同焦点位置的光学系统。更具体地，通过利用色差，镜头单元202将不同波长聚焦在轴向分离的图像平面上，而不是将所有波长聚焦在单个图像平面上。镜头单元202包括相位板(phase plate)203和光圈204。