CN1734346A - 能消除生成图像中的光源光斑的成像方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能消除生成图像中的光源光斑的成像方法和设备，所述方法用于包括镜头、具有多个按规则分布的光源和设置于镜头和光源***的外壳的成像设备中，设置光源在镜头周围的固定位置，并位于镜头后方，镜头处于所述光源直接照射范围以外；设置外壳是限制镜头的视场范围的不透光的筒状外壳；选择外壳的材料的光学特性，使由于目标面的光反射性能而形成的所述光源的虚像，处于镜头的视场范围以外。本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法和设备，由光源直接照射或通过反射至目标面时所产生的以目标面为对称面的光源虚像，被控制处于成像设备的镜头的视场范围外，不会产生光源光斑现象，可以完全消除光源光斑对所生成图像造成的影响。
Description
技术领域
本发明涉及扫描、摄影成像技术，尤其涉及一种能消除生成图像中的光源光斑的成像方法和设备。
背景技术
一些光电成像设备如条码阅读器，通常包括光源、光电转换部件和计算机接口等部分，其基本工作原理为：由光源发出的光经过照明光路***照射至目标面上，光源直接或间接照射至目标面上的每个点的反射光被镜头接收，被光学成像设备镜头中的图像传感器感测，产生电信号，从而目标面上的图案被扫描。给成像设备配备一定的照明光源，是为了使目标面上的图案能在图像传感器上得到足够清晰的图像。但是，如果没有对照明光源的光路进行合理设计，光源就会在图像传感器所获得的目标图像中出现光斑。这种不希望得到的光斑，对所生成的图像会造成影响。图1是成像设备产生光斑的成像光路示意图。
图1中的成像设备是条码识读器，它包括镜头1、具有按规则分布的多个光源2和不反射光的简状外壳5。视场范围3表示镜头1的成像范围，是向外开放的立体角。成像设备工作时，被点亮的光源2直接照射至目标面4上，目标面4对来自光源光线的反射使得光源2以目标面4为对称面产生光源虚像21。图1中的光源虚像21处于镜头1的视场范围3内，所以镜头1内的图像传感器(图1中未画出)所生成的图像上叠加有光源虚像21，所获得的目标面4上的被扫描物体的图像上的亮度不均匀，这是不希望得到的。图1中所示的情况是形成一个光源虚像，实际应用中，光源可能会由于结构问题产生多次反射，形成多个光源虚像。只要光源虚像处于镜头1的视场范围3内，就会出现上述的光斑现象。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能消除生成图像中的光源光斑的成像方法。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能消除生成图像中的光源光斑的成像设备。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法来说，上述技术问题是这样加以解决的：
这种能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，用于包括镜头、具有多个按规则分布的光源和设置于所述镜头和所述光源***的外壳的成像设备中，所述外壳的前端与具有光反射性能的目标面相对；
设置所述光源在所述镜头周围的固定位置，并位于所述镜头后方，所述镜头处于所述光源直接照射范围以外；
设置所述外壳是限制所述镜头的视场范围的不透光的筒状外壳；
选择所述外壳的材料的光学特性，使由于目标面的光反射性能而形成的所述光源的虚像，处于所述镜头的视场范围以外。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法来说，上述技术问题可以是这样进一步加以解决的：
在所述光源的前方与所述镜头之间，设有遮挡光源至目标面的直线光路的不透光部件。
所述不透光部件可以是与外壳同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件，也可以是与光源的每一个子光源的位置匹配且位于光源与镜头之间的独立的遮光元件。
设置所述外壳是在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳。
所述锥台筒状外壳可以是横切面为圆形、正椭圆形的锥台筒状外壳，也可以是正多边形的锥台筒状外壳。
设置所述外壳的内表面是具有光反射性能好的反光面，反光面将所述光源发出的光反射至所述目标面；
所述外壳与所述不透光部件共同遮挡光源至目标面的全部直线光路。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法来说，上述技术问题也可以是这样进一步加以解决的：
设置所述外壳是在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳，且其前端所在的平面不垂直于所述镜头的中心轴线。
所述锥台筒状外壳可以是横切面为卵圆形的锥台筒状外壳，也可以是多边形的锥台筒状外壳。
设置所述外壳的内表面是具有光反射性能差的内表面。
设置所述光源位于所述外壳的前端所在的平面与镜头的距离较短的一侧。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备来说，上述技术问题是这样加以解决的：
这种能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，包括镜头、具有多个按规则分布的光源和设置于所述镜头和所述光源***的外壳，所述外壳的前端与具有光反射性能的目标面相对。
所述光源设置在所述镜头周围的固定位置，并位于所述镜头后方，所述镜头处于所述光源直接照射范围以外。
所述外壳的形状是限制所述镜头的视场范围的不透光的筒状外壳。
所述外壳的材料的光学特性和形状使由于目标面的反射性能而形成的所述光源的虚像，处于所述镜头的视场范围以外。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备来说，上述技术问题可以是这样进一步加以解决的：
在所述光源的前方与所述镜头之间，设有遮挡光源至目标面的直线光路的不透光部件。
所述不透光部件可以是与外壳同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件，也可以是与光源的每一个子光源的位置匹配且位于光源与镜头之间的独立的遮光元件。
所述外壳是设置在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳。
所述锥台筒状外壳可以是横切面为圆形、正椭圆形的锥台筒状外壳，也可以是正多边形的锥台筒状外壳。
所述外壳的内表面是具有光反射性能好的反光面，反光面将所述光源发出的光反射至所述目标面。
所述外壳与所述不透光部件共同遮挡所述光源至所述目标面的全部直线光路。
对于本发明的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备来说，上述技术问题也可以是这样进一步加以解决的：
所述外壳是设置在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的斜锥台筒状外壳，且其前端所在的平面不垂直于所述镜头的中心轴线。
所述斜锥台筒状外壳可以是横切面为卵圆形的锥台筒状外壳，也可以是多边形的锥台筒状外壳。
所述外壳的内表面是具有光反射性能差的内表面。
所述光源设置在所述外壳的前端所在的平面与镜头的距离较短的一侧。
采用本发明能消除生成图像中的光源光斑的成像方法和设备，由光源直接照射或通过反射至目标面时所产生的以目标面为对称面的光源虚像，被控制处于成像设备的镜头的视场范围外，不会产生光源光斑现象，可以完全消除光源光斑对所生成图像造成的影响。
附图说明
下面结合附图和两个具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是成像设备产生光斑的成像光路示意图。
图2是本发明具体实施方式一的成像设备消除光斑的成像光路示意图。
图3是本发明具体实施方式一的成像设备消除光斑的结构示意图。
图4是本发明具体实施方式二的成像设备消除光斑的成像光路示意图。
图5是本发明具体实施方式二的成像设备消除光斑的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一
如图2所示，该能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，包括镜头1、具有多个按规则分布的光源2和设置于镜头1和光源2***的外壳5，外壳5的前端51与具有光反射性能的目标面4相对。
光源2设置在镜头1周围的固定位置，左右各有一组，每组三个子光源，成直线排列。光源2在镜头1并位于镜头1后方，镜头1处于光源2直接照射范围以外。视场范围3表示镜头1的成像范围，是向外开放的立体角。
外壳5是设置在镜头1前逐渐收小变窄的不透光四棱锥台筒状外壳。
成像设备工作时，外壳5的前端51紧密接触目标面4。被点亮的光源2发出的光线照射在成像设备外壳5的反光面6，反光面6将入射光线反射至目标面4，照亮目标物。光源2以反光面6为对称面产生光源第一虚像21；而光源第一虚像21又以目标面4为对称面产生光源第二虚像211，光源第一、第二虚像21、211都处于镜头1视场范围3以外。
在光源2的前方与镜头1之间，设有遮挡光源2至目标面4的直线光路的不透光部件7，它是与外壳5同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件。
外壳5的内表面是具有光反射性能好的反光面6，反光面6将光源2发出的光反射至目标面4。
外壳5与不透光部件7共同遮挡光源2至目标面4的全部直线光路。
由图2的光路可见，在镜头1接受到的图像中不会产生光源光斑现象，在镜头1内的图像传感器上出现光斑的影响被消除。
图3示出了本具体实施方式的成像设备结构。镜头1、光源2和不透光部件7、具有反光面6的外壳5安装在PCB板8上的同一面上。光源2设置在镜头1周围的固定位置，左右各有一组，每组三个子光源，成直线排列。光源2的位置保证不突出镜头1，使镜头1处于光源2直接照射范围以外。不透光部件7是与外壳5同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件，套设在镜头1和光源2***，并遮盖住光源2直接照射至目标面的光线，但是又不挡住镜头。外壳5是不透光四棱锥台筒状外壳，一端固定在PCB板8上，另一端逐渐收小变窄，并伸展在镜头1前方，限制镜头1的视场范围3，并与不透光部件7一起，遮盖住光源2直射至目标面的全部光线。外壳5的内壁是反光面6。
由图2和图3可见，不透光部件7可以与镜头1结合在一起，成为镜头1的壳体的一部分。
不透光部件7还可以是与光源2的每一个子光源的位置匹配且位于光源2与镜头1之间的独立的遮光元件。
具体实施方式二
如图4、图5所示，该能消除生成图像中的光源光斑的成像设备包括镜头1、光源2和不透光的外壳5。镜头1设置在中心轴线上。光源2由两组子光源组成，其分布是相邻的两组，每组四个，成两排排列，设置在镜头1至目标面4的距离较短的一侧，通过光源的排布和光线照射的方向以及***的校正，可以使光线照射均匀。不透光的外壳5是设置在镜头1前逐渐收小变窄且横切面为卵圆形的斜锥台筒状外壳，以中心轴线为对称轴设置在镜头1和光源2的***，以限制镜头1的视场范围3，其前端51所在的平面不垂直于镜头1的中心轴线。
图5的PCB板8的同一侧固定有电连接的镜头1和光源2，光源2和镜头1的相对位置保证光源2发出的光线不直接射入镜头1。
外壳5的另一端用于罩盖在目标面4上，并使其前端51与目标面4紧密接触，遮挡外界光线干扰，同时也可以定镜头1的物距。光源2至目标面4的垂直距离调整至尽量短，可以使光源2的光源虚像21处于镜头1的视场范围3以外。
当成像设备工作时，外壳5的前端51紧密接触目标面4。光源2被点亮，光源2发出的光经过照明***照射至目标面4上，光源2以目标面4为对称面产生光源虚像21。由于光源2和目标面4有上述的相对位置关系，使产生的光源虚像21在镜头1的视场范围3以外，不会产生光斑现象，在镜头1内的图像传感器上出现光斑的影响被消除。由于不透光外壳5的长度固定，保证镜头1获得适合的物距，由目标面4反射回来的光经过光学成像***被镜头1内的图像传感器接收，并产生电信号，可以获得消除光斑影响的理想成像效果。
以上内容是结合具体的两个优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，用于包括镜头、具有多个按规则分布的光源和设置于所述镜头和所述光源***的外壳的成像设备中，所述外壳的前端与具有光反射性能的目标面相对，其特征在于：
设置所述光源在所述镜头周围的固定位置，并位于所述镜头后方，所述镜头处于所述光源直接照射范围以外；
设置所述外壳是限制所述镜头的视场范围的不透光的筒状外壳；
选择所述外壳的材料的光学特性，使由于目标面的光反射性能而形成的所述光源的虚像，处于所述镜头的视场范围以外。
2.按照权利要求1所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，其特征在于：
在所述光源的前方与所述镜头之间，设有遮挡光源至目标面的直线光路的不透光部件；
设置所述外壳是在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳；
设置所述外壳的内表面是具有光反射性能好的反光面，反光面将所述光源发出的光反射至所述目标面；
所述外壳与所述不透光部件共同遮挡光源至目标面的全部直线光路。
3.按照权利要求2所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，其特征在于：
所述不透光部件可以是与外壳同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件，也可以是与光源的每一个子光源的位置匹配且位于光源与镜头之间的独立的遮光元件。
4.按照权利要求1所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，其特征在于：
设置所述外壳是在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳，且使其前端所在的平面不垂直于所述镜头的中心轴线；
设置所述外壳的内表面是具有光反射性能差的内表面；
设置所述光源位于所述外壳的前端所在的平面与镜头的距离较短的一侧。
5.按照权利要求3或4所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像方法，其特征在于：
所述锥台筒状外壳是横切面为卵圆形或多边形的锥台筒状外壳。
6.一种能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，包括镜头、具有多个按规则分布的光源和设置于所述镜头和所述光源***的外壳，所述外壳的前端与具有光反射性能的目标面相对，其特征在于：
所述光源设置在所述镜头1周围的固定位置，并位于所述镜头后方，所述镜头处于所述光源直接照射范围以外；
所述外壳的形状是限制所述镜头的视场范围的不透光的筒状外壳；
所述外壳的材料的光学特性和形状使由于目标面的反射性能而形成的所述光源的虚像，处于所述镜头的视场范围以外。
7.按照权利要求6所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，其特征在于：
在所述光源的前方与所述镜头之间，有遮挡光源至目标面的直线光路的不透光部件；
所述外壳是设置在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的锥台筒状外壳；
所述外壳的内表面是具有光反射性能好的反光面，反光面将所述光源发出的光反射至所述目标面；
所述外壳与所述不透光部件共同遮挡所述光源至所述目标面的全部直线光路。
8.按照权利要求7所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，其特征在于：
所述不透光部件可以是与外壳同轴且在镜头座后逐渐收小变窄的锥台筒状部件，也可以是与光源的每一个子光源的位置匹配且位于光源与镜头之间的独立的遮光元件。
9.按照权利要求6所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，其特征在于：
所述外壳是设置在所述镜头前逐渐收小变窄的不透光的斜锥台筒状外壳，且其前端所在的平面不垂直于所述镜头的中心轴线；
所述外壳的内表面是具有光反射性能差的内表面；
所述光源设置在所述外壳的前端所在的平面与镜头的距离较短的一侧。
10.按照权利要求8或9所述的能消除生成图像中的光源光斑的成像设备，其特征在于：
所述斜锥台筒状外壳是横切面为卵圆形或多边形的锥台筒状外壳。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106131405A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-16 | 北京旷视科技有限公司 | 图像处理方法和装置及用于其的图像采集*** |
| CN113295699A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-08-24 | 北京领邦智能装备股份公司 | 高精度的成像***、方法、图像采集装置及检测设备 |
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2004
- 2004-08-11 CN CN200410040475.XA patent/CN1734346A/zh active Pending
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| CN113295699A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-08-24 | 北京领邦智能装备股份公司 | 高精度的成像***、方法、图像采集装置及检测设备 |
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