用于聚焦透镜的示例光学组件包括：前透镜组，该前透镜组沿着光轴设置，被配置成接收来自感兴趣对象的光，并且该前透镜组被配置成校正由前透镜组投射的第一图像的像差；孔，该孔沿着光轴设置，被配置成接收沿着光轴穿过其的来自前透镜组的光；可移动聚焦透镜，该可移动聚焦透镜用于接收通过孔的光；VCM，该VCM被配置成移动聚焦透镜以对光学组件进行聚焦；以及后透镜组，该后透镜组沿着光轴设置，被配置成接收来自聚焦透镜的光，并且进一步被配置成校正场曲率。正场曲率。正场曲率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括音圈电机的自动聚焦光学布置和组件
技术介绍
[0001]成像设备通常捕获给定视场(FOV)内的图像。通常需要机器视觉设备、条形码读取器等在合适的距离处以足以对图像中捕获的标记进行有效解码的分辨率捕获图像，以用于例如机器视觉应用、条形码读取等。
技术实现思路
[0002]对机器视觉应用、条形码读取等的需求正在增加，这越来越需要使用更小的传感器，以及用于此类设备的更小、更便宜和更轻的光学布置。然而，此类设备仍然需要能够在更大的焦距处、更大的聚焦范围上、更宽的温度范围下等生成具有足够分辨率的图像。一些传统的自动聚焦(AF)光学组件使用透镜的机械移动(例如，使用步进电机)来调整聚焦。一些这样的解决方案可能在成本上是难以承受的、大、慢和/或可能会随着时间的推移而磨损。替代地，可以使用液体透镜来调整聚焦。一些这样的解决方案可能在成本上是难以承受的，和/或可能具有随时间和/或温度变化的光学特性。因此，需要解决这些问题和/或其他问题中的一些问题的改进的光学装置。
[0003]此外，在设计扩展范围的微型条形码读取器和/或超紧凑型相机时，期望具有低成本、耐用、长寿命和/或紧凑的可变焦透镜，该可变焦透镜具有增加的焦距和扩展的对焦范围，具有用于聚焦稳定的内部反馈信号。然而，在紧凑的透镜设计中很难组合增加的焦距和扩展的对焦范围。
[0004]此外，当利用可移动聚焦透镜来调整聚焦时，光焦度范围ΔOP取决于电机的冲程ΔX和可移动聚焦透镜的焦距F，并且在数学上可以表示为ΔOP＝ΔX/F2。因此，一定范围的光焦度ΔOP所需的电机冲程ΔX与焦距F的平方成比例地增加。例如，要在焦距F为8毫米的情况下实现8m
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1的聚焦范围ΔOP，透镜需要可移动0.51毫米，这超出了传统音圈电机的冲程。此外，传统的音圈电机通常具有小于100毫克的承载极限。同时，虽然步进电机具有更大的冲程和更大的承重能力，但它们非常大、慢、昂贵，并且可能会随着时间的推移发生磨损。
[0005]因此，需要解决这些问题和/或其他问题中的一些问题的改进的光学装置。因此，本申请公开了可以利用传统的音圈电机来调整聚焦的小型/微型光学组件。这样的示例光学布置和组件可用于实现用于机器视觉应用、条形码读取等的小型、低成本、大焦距范围、大聚焦范围、具有成本效益、热稳定等的成像设备。本文公开的示例也提供了光焦度增强。光焦度增强可以在数学上表征为聚焦增益因子G＝ΔOP*F2/ΔX>1。对于所公开的光学组件，光焦度的聚焦范围可以在数学上表示为ΔOP＝G*ΔX/F2。
[0006]为了实现小型/微型光学组件，所公开的示例包括：(i)传统音圈电机，该传统音圈电机移动/调整/定位单个塑料可移动聚焦透镜，被布置在固定的前透镜组和后透镜组之间的光学组件内部；(ii)可移动聚焦透镜是非球面冠状塑料元件，其光焦度基本上大于透镜组件的总光焦度，也大于前透镜组和后透镜组的组合光焦度；(iii)前透镜组和可移动聚焦透镜形成库克三片组(Cook triplet)(其可用于校正整个视场上的像差)，该库克三片组具有第一正冠状玻璃透镜，然后是孔，负燧石非球面塑料，以及可移动聚焦透镜；以及(iv)后
透镜组，该后透镜组包括一个或多个塑料非球面元件，并具有基本上负的光焦度。后透镜组与强正可移动聚焦透镜一起组成长焦系统，用于增强可变光焦度范围并缩短透镜组件的长度。此外，后透镜组可用于校正场曲率并匹配所用传感器的主射线角度(CRA)。所公开的示例可以实现足以支持四个或更多个百万像素图像传感器的成像透镜质量。
[0007]在实施例中，用于聚焦透镜的光学组件包括：前透镜组，该前透镜组沿着光轴被设置并且被配置成接收来自感兴趣对象的光，并且该前透镜组被配置成校正由前透镜组投射的第一图像的像差；孔，该孔沿着光轴设置，被配置成接收沿着光轴穿过其的来自前透镜组的光；可移动聚焦透镜，该可移动聚焦透镜用于接收通过孔的光；音圈电机，该音圈电机被配置成移动可移动聚焦透镜以对光学组件进行聚焦；以及后透镜组，该后透镜组沿着光轴设置，被配置成接收来自可移动聚焦透镜的光，并且进一步被配置成校正场曲率。
[0008]在当前实施例的变体中，前透镜组、聚焦透镜和后透镜组以长焦布置来布置。
[0009]在当前实施例的变体中，安装件被配置成将光学组件安装到条形码读取器；以及接口，该接口用于将聚焦透镜的位置数据传送到条形码读取器的处理器，并且从处理器接收用于音圈电机的控制数据，其中后透镜组被配置成在条形码读取器的图像传感器上形成第二图像，图像传感器被配置成生成表示第二图像的电信号，以及将该电信号提供给处理器。
[0010]在当前实施例的变体中，聚焦透镜是非球面冠状塑料光学元件，其光焦度大于光学组件的总焦度并且大于前透镜组和后透镜组的组合光焦度。
[0011]在当前实施例的变体中，后透镜组被配置成匹配图像传感器的主射线角度。
[0012]在当前实施例的变体中，聚焦透镜是光学组件的唯一可移动光学元件。
[0013]在当前实施例的变体中，前透镜组和后透镜组被布置以防止对聚焦透镜产生损坏。
[0014]在当前实施例的变体中，前透镜组与后透镜组组合的总光焦度被配置成小于聚焦透镜的光焦度，以进行以下至少一项：降低对机械容差的敏感度、管理成像透镜像差以及补偿聚焦镜头的热变化。
[0015]在当前实施例的变体中，前透镜组包括透镜元件L1、透镜元件L2和定位在透镜L1和L2之间的孔径光阑，并且其中后透镜组包括透镜元件L3和透镜元件L4。
[0016]在当前实施例的变体中，具有前孔的透镜支架被配置成将前透镜组、聚焦透镜、音圈电机和后透镜组沿着光轴固定就位以在图像传感器上形成第二图像。
[0017]在当前实施例的变体中，照明系统被配置成照明对象以用于对象的成像。
附图说明
[0018]图1是根据本公开的各方面的具有成像系统的设备的示意性侧立视图。
[0019]图2是根据本公开的各方面的示例光学组件的横截面侧视图，该示例光学组件具有用于对光学组件进行聚焦的音圈电机，其可用于实现图1的光学组件。
[0020]图3是根据本公开的各方面的另一示例光学组件的横截面侧视图，该示例光学组件具有用于对光学组件进行聚焦的音圈电机，其可用于实现图1的光学组件。
[0021]图4是根据本公开的各方面的用于将图1
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3的光学组件安装到印刷电路板的示例安装组件的横截面侧视图。
[0022]在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记表示相同的或功能类似的要素，连同下面的具体实施方式被并入说明书并形成说明书的一部分，并用于进一步说明包括所要求保护的专利技术的概念的示例，以及解释那些示例的各种原理和优势。
[0023]本领域技术人员将理解，附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按尺度绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可能相对于其他元件被放大以帮助提高对本专利技术的示例的理解。一般来说，贯穿(多个)附图和所附书面说明书，相同的附图标记将用于指代相同或相似的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于聚焦透镜的光学组件，所述光学组件包括：前透镜组，所述前透镜组沿着光轴设置并且被配置成接收来自感兴趣对象的光，并且所述前透镜组被配置成校正由所述前透镜组投射的第一图像的像差；孔，所述孔沿着所述光轴设置，被配置成接收沿着所述光轴穿过所述孔的来自所述前透镜组的光；可移动聚焦透镜，所述可移动聚焦透镜用于接收通过所述孔的光；音圈电机，所述音圈电机被配置成移动所述聚焦透镜以对所述光学组件进行聚焦；以及后透镜组，所述后透镜组沿着所述光轴设置，被配置成接收来自所述聚焦透镜的光，并且进一步被配置成校正场曲率。2.如权利要求1所述的光学组件，其中所述前透镜组、所述聚焦透镜和所述后透镜组以长焦布置来布置。3.如权利要求1所述的光学组件，进一步包括：安装件，所述安装件被配置成将所述光学组件安装至条形码读取器；以及接口，所述接口用于将所述聚焦透镜的位置数据传送至所述条形码读取器的处理器，以及从所述处理器接收所述音圈电机的控制数据，其中所述后透镜组被配置成在所述条形码读取器的图像传感器上形成第二图像，所述图像传感器被配置成生成表示所述第二图像的电信号，以及将所述电信号提供给所述处理器。4.如权利要求3所述的光学组件，其中所述对象包括条形码，并且所述处理器被配置成从所述电信号对所述条形码进行解码。5.如权利要求3所述的光学组件，其中所述图像传感器是固态成像器。6.如权利要求1所述的光学组件，其中所述聚焦透镜是非球面冠状塑料光学元件，所述聚焦透镜的光焦度大于所述光学组件的总焦度并且大于所述前透镜组和所述后透镜组的组合光焦度。7.如权利要求6所述的光学组件，其中：所述前透镜组包括第一正冠状玻璃光学元件、所述孔，以及负燧石非球面塑料光学元件；所述后透镜组包括被布置成形成负光焦度的一个或多个塑料非球面光学元件；并且所述前透镜组和所述聚焦透镜被布置成形成库克三片组。8.如权利要求7所述的光学组件，其中：所述音圈电机被配置成在至少160微米上移动所述聚焦透镜；所述前透镜组的光学元件、所述后透镜组的光学元件以及所述聚焦透镜被布置成形成3.4的聚焦增益、8.6m
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1的聚焦范围和8毫米的透镜焦距；并且所述后透镜组的所述光学元件提供32度的主射线角度。9.如权利要求7所述的光学组件，其中所述前透镜组的光学元件、所述后透镜组的光学元件和所述聚焦透镜被布置成形成3.4的聚焦增益、3至48英寸的聚焦范围、8mm的透镜焦距，以及8.5毫米的总长度。10.如权利要求7所述的光学组件，其中所述前透镜组进一步包括负光学元件，所述负
光学元件被配置成增加所述光学组件的视场。11.如权利要求1所述的光学组件，其中后透镜组被配置成匹配图像传感器的主射线角度。12.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：斑马技术公司，
类型：发明
国别省市：
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