用于通过针孔光圈将物体光学成像到检测装置上的系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于通过针孔光圈将物体尤其是光学图样或代码光学成像到检测装置上的系统和方法。根据本发明专利技术，这些系统具有设置在照明装置和物体之间的光学衰减元件，这些光学衰减元件基本补偿因针孔光圈导致的系统固有成像缺陷，尤其是由针孔光圈成像到检测装置上的物体图像的系统固有周缘亮度降低。根据本发明专利技术，这些光学衰减元件改变物体的照度，以使得物体中心区域接受的照度要低于物体的周缘区域。通过随后利用针孔光圈对物体进行成像，物体的中心区域成像到检测装置上的光强度要高于物体的周缘区域。两种效果的叠加使得根据本发明专利技术的成像系统能够实现在检测装置上的基本均匀的系统固有亮度分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于光学成像物体，尤其是信息承栽光学图样或代码，到检测装置，尤其是利用针孔光團光学成像到CCD或CMOS元件 的系统。本专利技术特别是涉及具有基本补偿针孔光闺产生的成像缺陷的 专用装置的系统，该成像缺陷尤其是通过针孔光團在检测装置上形成 的物体图像亮度的系统固有周缘衰减，此外，本专利技术涉及用于捕获光学信息的系统，包括用于光学成像承栽光学信息的物体的系统，以及从形成在检测器装置上的物体图像 收集物体的光学信息以及提供该信息以便进一步处理或显示的在线评估装置.此外，本专利技术涉及测试元件分析系统，包括至少一个测试元件和 评估装置，其包含根据本专利技术的用于收集光学信息的这些系统。最后，本专利技术涉及通过针孔光闺将物体光学成像到检测装置上的 方法，其能够基本补偿针孔光圉产生的成像缺陷，该成像缺陷尤其是 通过针孔光團在检测装置上形成的物体图像亮度的系统固有周缘衰 减。
技术介绍
在许多
，将物体光学成像到检测装置上起到主要作用。 因此，通过将一维或两维光学图样光学成像到检测装置上，其中该检 测装置通常位于专用读取系统例如代码读取器或扫描器中，从而可以 收集关于承栽这些光学图样的物体的信息，以及将该信息传送到在线 评估系统。通常用于存储或传送信息的光学图样例如有施加到物体的一维 (1D，例如条形码)或两维(2D，例如数据矩阵码)代码，这些代码例如是印制或粘附到物体上的，并且包含关于该物体的信息。在该示 例中，该信息是编码到代码的光学图样中的。其图像形成在检测装置 上，该检测装置首先记录该图样的图像。随后，从其上收集成像物体的信息，并且提供该信息以便进一步处理或显示。因此，例如结构单 元、单独部件、中间产物以及最终产物能够被明确识别以及利用这种 代码来进行控制，其中这种代码能够控制生产和存储以及当出现错误 时能够追踪产品。应用这种代码的典型领域是在制药和健康系统、汽 车工业、化学和生物分析器中进行存储和物料输送技术、质量保障、 物料监测、生产控制、样本识别以及用于文件处理。这种光学系统还用于记录光学图样，尤其是在化学和诊断分析系 统以及测试元件分析系统中。在这种测试元件分析系统中，采用光学 代码主要用于传送特定信息到测试中的评估装置，其中该光学代码信 息涉及各测试元件或者专门为例如批量特定编码物体这类物体，以及 其中该测试用于每种情况和/或专门的测试元件。例如在文件号码102004011648.2的德国专利申请中描述了这种，g元件分析系统.用于工业应用领域的光学读取系统通常以反射光学方法采用透镜 光学器件，其将光学图样的图像形成在检测装置上。其它的设计例如 实现在扫描器中，该扫描器在传输过程中采用部分透明的光学图样或 代码。然而通过相对于代码承载物体移动的线传感器或扫描器，通常 能够相对筒单的记录一维代码，两维光学图样例如2D代码首先成像 在检测装置上，这些图像随后通常利用专用软件算法来进行评估。用 于两维光学图样的这些读取系统通常采用例如CCD或CMOS传感器的 光学矩阵传感器来作为检测装置。为了获得良好的成像系统成像质量，重要的是这些系统具有这样 的成像特性，即，在检测平面中系统固有亮度基本均匀分布.在这种 关系中，术语在检测平面中系统固有亮度均匀分布意为，均匀物体尤 其是均一特别是均匀结构和均匀染色表面在位于检测平面中的检测装 置上的图像亮度分布.这种亮度分布使得获得的信息是关于光学系统 的基本成像特性的。这种均匀物体的图像能够被认为是一种背景图 像，其表示系统固有成像特性，包括系统固有成像缺陷.成像的、承 载信息的物体必须区分于系统固有背景图像，例如是不同亮度或色彩 的限定区域的形式。如果系统固有背景图像已经导致检测平面中的亮 度出现可观差异，则这些亮度系统固有差异可以叠加到因被成像的、 期望的、信息传送所需的实际信息承载物体而产生的亮度差异上，上 述因际信息承载物体而产生的亮度差异例如是太亮或太暗的区域的形式。这会大大复杂化、篡改或防止获得和评估被传送的真实信息。在现有技术中已经提出多种技术方案来实现系统固有亮度在检测平面中的最均一分布因此，例如Microsan公司(Freising，德国)的2D代码读取器 "Quadrus"具有20个单独高性能LED作为光源，以尽可能均一地照 明物体。德国公开文献DE4221069描述了一种用于成像光学图样例如成像 到光传感器的条形码的光学装置。该光学装置包括用于成像条形码的 成像透镜以及用于记录和评估条形码的图像的信息的CCD线传感器。 该系统还具有设置在条形码和线传感器之间的衰减装置，该衰减装置 设计成使得系统固有亮度在传感器上的分布更加均匀，即使会受到成 像透镜的结构相关影响.在这种关系中，DE4221069提出的衰减元件 包括能够衰减光束的特定空间区域的强度的光学元件，其中该光束在 从成像物体上发出之后射到线传感器上。在这种关系中，DE4221069 提出尤其是镜面元件，该镜面元件的涂层的中心区域的衍射率要低于 周缘，因此适合作为根据本专利技术的衰减元件。而且，DE4221069提出 ND(中性密度)滤波器作为衰减元件，其在中心区域的传输因数要低 于周缘，能够用作成像代码和检测装置之间的光学路径中的光衰减滤 波器。对于特别是移动通信设备中的成像系统或者例如手提式扫描器或 便携式测试元件分析系统的手提式系统的应用，必须要考虑其它因 素-由于通常是大量制造这些系统，所以将尽可能简单且便宜的成 像系统集成到这些系统或设备中是有利的。它们必须仍然满足成像质 量方面的特定要求，以便确保包含在成像物体中的光学信息得以准确 记录和评估'-采用相对于成像物体扫描运动的许多传统系统具有相对大的结 构空间，这是因为它们的透镜系统和控制物体相对于检测装置运动的 装置的缘故。由于特别是测试元件分析系统通常设计成便携式手提式 设备，所以希望这些系统具有最小可能结构尺寸，其应当处于数立方 厘米的范围内。-简单且便宜的成像系统通常采用的传输方法意味着由光源来照射成像物体，然后其成像到位于光源相反侧的检测装置。因光源、 成像物体和检测装置必须一个接一个前后设置，从而这些系统需要大 结构空间，这是系统固有的特性，因此它们应用到便携式系统会受到 限制，此外，成像物体必须具有特定光学特性，以便完全采用这种传 输方法.因此例如光学代码必须具有至少空间透明区域，以便它们的 信息能够被这些系统读取。因此这些成像系统不适用于许多应用领 域。在现有技术中还没有这样的用于光学成像物体的系统不但设计 非常简单且廉价、具有最小可能结构空间，而且还能够不利用成像系 统相对于物体运动就可以将成像物体的图像形成在检测装置上，同时 能够非常可靠的进行读取。尤其是公知的成像系统仅限制适用于结合 到小型便携式系统，尤其是适用于诊断测试元件和分析系统。尤其是 公知没有简单的成像系统能够利用简单且廉价装置来实现检测平面内 的非常均匀的系统固有亮度分布.
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种消除现有技术缺陷的、用于光学成像 物体的系统和方法。本专利技术的目的尤其是提供用于成像光学图样的系 统和方法，尤其是满足用于便携式测试元件分析系统的这些成像系统 所需的上述要求的代码。本专利技术的另一个目的是，提供一种呈紧凑设计的、用于将物体光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学成像位于物平面内的物体的系统，包括：位于检测平面内的检测装置，用于将物体成像到检测装置的针孔光圈以及用于照明物体的照明装置，其特征在于在该照明装置和该物平面之间设置光学衰减元件，这些光学衰减元件基 本补偿因针孔光圈导致的系统固有成像缺陷，尤其是由针孔光圈成像到检测装置上的物体图像的系统固有周缘亮度降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J德赖伯霍尔茨，M奥格斯泰，H马科，U卡斯，D法尔克，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]