具有带有增强的光聚集效率的透镜和去模糊均衡器的成像系统的制作方法

专利名称：具有带有增强的光聚集效率的透镜和去模糊均衡器的成像系统的制作方法
技术领域：
0002本公开一般涉及光学系统和元件，以及图像分析，且更 具体地说，涉及具有增强的光聚集效率的成像系统，该系统产生的光 学偏差可以用去模糊均衡器去除。
背景技术：
0003多数成像系统通常采用单聚焦点，在该聚焦点上聚焦是 最佳的。然而，当要成像的物体处在聚焦点上时，这类系统会产生锐 利的聚焦图像，这类系统通常对要成像的物体和成像系统(或更为具 体地，其聚焦透镜)之间的距离变化很敏感。虽然通过减小系统的孔 来增加良聚焦透镜系统的景深已众所周知，但这会严重降低光聚集效 率，从而可能限制这类系统的运行速度。
0004用扩展的调焦深度成像的其它技术已经被考虑。例如， 已经转让给本发明的受让人的美国专利号5，371，361，公开了具有软聚 焦透镜的成像系统，该系统牺牲了中视场聚焦的质量，以除了对电子 图像信号进行均衡以外，在整个距离范围内获得几乎不变的聚焦。再 举另一个例子，美国专利号5,748,371和该发明的发明人所做的相关工作公开了将特定的光学器件(三次相位掩膜板)和数字信号处理相结 合以在很宽的物距范围内提供对焦响应。三次相位掩膜板具有光学传 递函数，其在预定的范围内对物距相对不太敏感，并且设计了数字信 号处理以消除三次相位掩膜板对光学传递函数的影响(除了增加景 深)。该专利的发明人声称联合设计将互补的三次相位掩膜板和数字信 号处理能产生只用光学部件的情况下不可能达到的成像效果。尽管如 此，三次相位掩膜板很复杂，其不对称部分制造昂贵且麻烦。而且， 三次相位掩膜板的不对称性要求在两个方向上进行互补的数字信号处 理。

发明内容
0005本发明在扩展的景深上提供了具有增强的光聚集效率的成像。
0006根据一个实施例， 一种系统包括成像器，旋转对称透镜 组件，和信号处理器。所述成像器在视场内形成物体的电子图像。所 述旋转对称透镜组件被设置在所述成像器和所述物体之间。所述透镜 组件对于特定的景深提供了增强的聚集效率，由此，相比于良聚焦透 镜，所述透镜组件产生象差。所述信号处理器连接到所述成像器。所 述信号处理器接收图像数据，并形成一个或更多个虚扫描线信号，所 述虚扫描线信号包括以任意角度取自跨过图像的一条或更多条线的采 样。所述信号处理器包括非均匀的定标器和均衡器。所述非均匀的定 标器接收所述虚扫描线信号，并对虚扫描线信号中的采样进行定标， 以生成非均匀定标的虚扫描线信号。所述均衡器接收所述非均匀定标 的虚扫描线信号，并使所述非均匀定标的虚扫描线信号相等，以至少 部分补偿由所述透镜组件引起的象差。
0007根据另一实施例， 一种成像系统包括在视场范围内形成 物体的图像的成像器，设置在所述成像器和所述物体之间的旋转对称 透镜组件，和均衡器。所述旋转对称透镜组件为给定景深提供了增强 的聚集效率，由此，相比于良聚焦透镜，所述旋转对称透镜组件产生
象差。所述转动的对称透镜组件包括前负透镜，后正透镜，和设置在 所述前透镜和所述后透镜之间的孔。接连到所述成像器的均衡器接收
7图像数据，并至少部分地补偿由所述旋转对称透镜组件引起的象差。
0008根据又一实施例， 一种方法使来自于物体的光通过负透 镜，使来自于负透镜的中心区域的光通过的同时，阻挡来自于负透镜 的外围区域的光，使来自负透镜的中心区域的光通过正透镜，基于来 自于正透镜的光形成物体的图像，生成包括取自跨过图像的线上的采 样的虚扫描线信号，以非均匀量对虚扫描线信号进行定标，并使非均 匀定标的虚扫描线信号相等，以至少部分补偿由一个或更多个透镜引 起的模糊。
0009下文将对特定实施例的构造和操作进行详细说明。 附图描述
0010

图1是根据一个实施例的系统图。
0011图2A和2B是图1的两种形式的透镜组件的侧视图。
0012图3是根据一个实施例，聚焦点对良聚焦透镜和透镜的
透镜半径的曲线图。
0013图4是根据一个实施例，良聚焦透镜和透镜组件的一组
迹线曲线图。
0014图5是图4的一组放大的迹线曲线图。
0015图6是良聚焦透镜的调制传递函数曲线图。
0016图7是根据一个实施例，透镜的调制传递函数曲线图。
0017图8是根据一个实施例，在近场距离处良聚焦透镜和透
镜组件的调制传递函数之间的比较。
0018图9是根据一个实施例，在另一个距离处良聚焦透镜和
透镜组件的调制传递函数之间的比较。
0019图IO是根据一个实施例，良聚焦透镜和透镜组件的总传
递函数之间的比较；
0020图11是图1的一种形式的信号处理器的框图。
具体实施例方式
0021参考以上列出的图，本部分将描述特定实施例和各实施 例的详细构造和操作。 一般来说，以下描述的实施例在扩展的景深上提供改进的成像，而无需减小孔的大小，从而不会因为减小孔的大小 而牺牲光聚集效率。发明人已经认识到在许多成像应用中，透镜系统 不需要提供衍射限制的光学性能，而只对特定应用提供足够的性能。 透镜所需的分辨率通常是受成像器本身的分辨率限制的，是由像素大 小指定的。因此，透镜设计者可以以各种不会降低总的系统分辨率的 方式来降低透镜系统的光学性能，在设计中产生增强其它更多的期望 属性的附加自由度，诸如由较大的孔引起的提高的聚集效率。
0022本领域技术人员会认识到，相对己知的现有技术，特定
的实施例能够实现某些优势，包括以下列出的一些方面或所有方面 (1)与单一聚焦点为特征的系统相比，扩大了景深；(2)更大的光聚 集效率；(3)更快的重复成像；(4)采用更易于制造且更便宜的光学 元件；和(5)轴对称，其简化了均衡过程(如， 一维均衡，而不是二 维均衡)。通过阅读以下说明，各个实施例的这些优点和其它优点将显 而易见。
0023图1是根据一个实施例，用于形成物体卯的图像的系统 100的图。物体90可以是任何物体，但在优选的用法中，物体90是其 上印有光学代码(诸如条形码)的物品。系统100包括透镜组件110， 成像器130，和信号处理器150。系统100可以包括其它未示出的部件。 透镜组件110是相对于用于特定的景深的良聚焦透镜具有增强的光聚 集效率的旋转对称透镜。下文将针对图2更加详细地描述一种形式的 透镜组件110。成像器130形成物体90的电子图像。成像器130可以 是数字照相机，诸如电荷耦合装置(CCD)照相机或CMOS (互补金 属氧化物半导体)照相机，二者都形成矩形的二维像素阵列，二维像 素阵列一起构成了图像的电子表示。每个像素位置都存储数据，该数 据表示在图像的该位置处的光强度。每个像素的光强度数据可以是颜 色编码的矢量(如，红-绿-蓝)或单色强度(如，灰度)。
0024图2A和2B是两种形式的透镜组件110的侧视图。透镜 组件110包括前负透镜112，其后是隔离物114，再后面是后正透镜118。 隔离物114可以是垫圈或类似物，其限定了孔116，孔116优选是圆形 的，来自前负透镜112的光穿过该孔到达后正透镜118，同时阻挡来自 前负透镜112外围的光。隔离物114的厚度优选地能在透镜112和118之间建立期望的间隔。因为透镜组件110和其部件是轴对称的或旋转 对称的，所以它们制造组装花费少且简单，并具有其它优势，如对图 像数据的信号处理简单，这将在下文针对图11更加详细地说明。例如，
可使用标准技术研磨透镜112和118，并且透镜112和118以及隔离物 114可组装在中空管(未示出)中，其能将元件保持在适当位置。在图 2A和2B中的透镜的排列提供了欠矫正球面象差，其在提供期望的景 深时，能增加聚集效率，或用不同的说法讲，为特定大小的透镜孔扩 展了景深。
0025尽管图2A中所示的透镜组件阐释的是双凹前负透镜112 和双凸后正透镜118，透镜组件110也可以包括负透镜之后是扩展景深 的正透镜的任意适当布局。图2B中阐释了一个替代性的透镜组件，其 中前负透镜112是平凹的，后负透镜118是平凸的。对图2A和2B所 示的布局进行组合也是可行的(如， 一个双曲透镜和一个平曲透镜)。
0026透镜组件110相比于其它能提供扩展景深的类型的布局 的一个优点是孔116在透镜110中可以制造得更大。较大的孔改善了 光聚集效率，这又可以进行更快的成像。因而，成像系统100能准确 地扫描条形码，例如，相比于采用良聚焦透镜并具有同样景深的系统， 能以更高的速度移动跨过视场范围。提高聚集效率的代价是相比于良 聚焦透镜，象差加大，从而需要在某些场合中对聚集的图像进行后处 理。
0027透镜组件110优选地具有一般的轴锥体聚焦函数。换言 之，透镜组件110的光学脉冲响应或点扩展函数在某一距离范围上是 物距的函数，且基本恒定。尽管图2A和2B所示的透镜组件110包括 两个光学元件和一个孔，但是替代性的透镜组件可以包括更多数量的 元件或较少数量的元件(如，单个圆锥透镜或一般的圆锥透镜)。可以 说透镜组件110是软焦距透镜或可以说是引入了相当大的球面象差。 透镜组件110可以引入欠矫正的球面象差，或过矫正的球面象差，但 是欠矫正的球面象差一般可以获得更好的效果。透镜组件110也可以 引入色差。
0028可通过使用数字优化技术，来确定前负透镜112和后正 透镜118、透镜与孔116的间隔、及孔的大小的准确规格。给定基本的透镜形状或类型，光学元件的排序和性能指标(诸如，视场，景深， 场内的分辨率，等等)，则编有执行透镜设计的程序的计算机能确定元
件间的间隔和透镜规格。例如，图2B配置的透镜组件是使用ZEMAZ 光学设计程序设计的，并进行了测试以验证了此概念。在该原型透镜 组件中，前负透镜112是由曲率半径为6.2mm (毫米)、中心厚度为 1.5mm的光学玻璃BK-7制成的；隔离物114的厚度为0.45mm，通光 孔116的直径为2mm;后正透镜118是由曲率半径为4.71mm、中心厚 度为2.5mm的光学玻璃SF-ll制成的；后正透镜118的后表面和成像 器130之间距离是9.68mm。该原型透镜组件在1.5周期/mm的目标面 上在从25mm到200mm的目标距离范围的调制传递函数为20%。(前 面的所有数字参数都是近似的。)在此例子中，透镜组件是球形的，但 不必一定是球形的。实际上，非球面镜头表面可以获得更好的效果， 原因是能够更好地控制最后透镜系统的象差，或用较少的元件就能实 现同样性能的透镜系统。
0029在设计光学系统时，用薄透镜近似开始进行初始显象通 常是很方便的。尽管折射透镜的厚度很厚，薄透镜可由衍射面近似。 而且，为了预测成像系统的性能，假定成像器平面上的光轴上的一点 是点源，并跟踪通过透镜到达目标的光线，以反过来跟踪光线通常是 方便的。在这些假设下，可对透镜组件110和良聚焦透镜进行比较。 图3是透镜的距离(图上的焦距点)相对于发射光线的透镜表面上的 环孔的半径的图300。良聚焦透镜的光线全部以相同的距离(图3中为 7英寸)达到，如恒定值曲线305表示，而透镜组件110的光线则作为 透镜半径的函数以不同的距离聚焦，如曲线310所示。这是欠矫正球 面象差的特征，而透镜的外面部分比中心(近轴)区域聚焦得更近。
0030图4分别示出了良聚焦透镜405 (顶部)和透镜组件IIO (底部)的光线图400A和400B。透镜组件110的孔大小(直径)比 良聚焦透镜405的孔大，以获得同样的成像效果。良聚焦透镜405将 所有光线聚焦到单个目标距离408，而透镜组件110将光线聚焦到很宽 的距离范围。结果是形成相对聚焦光线410的窄带。图5分别示出了 图4中的区域408和410的放大部分中的光线图500A和500B。注意， 透镜405的光线到达单一距离，而来自于透镜组件110的光线是以典
ii型的欠矫正球面象差形式展开。
0031确定光学系统的分辨率的常用方法是通过调制传递函数， 调制传递函数度量成像系统分辨空间细节的能力。MTF图显示了对正 弦曲线目标图像的调制，(黑-白)/白与空间频率(以周期/mm，或线 对/mm、也称作lp/mm表示)之间的关系。在零空间频率时，MTF是 单位l，并且随着光学系统使目标模糊，通常会随着频率增加而减小。 图6显示了良聚焦透镜405在离透镜五个不同的距离处的MTF的曲线 图600。透镜被聚焦到7英寸，由具有高分辨率(在该曲线图中，在整 个空间频率范围内MTF为恒定且等于1)的曲线603表示。曲线602 和604分别聚焦在6英寸和8英寸，并示出当光射线不再聚焦在那些 距离的点时，调制在降低。最后，曲线601和605聚焦在5英寸和9 英寸。当离聚焦点的距离增加时，显然调制进一步减小。透镜405被 设计成在一定的景深范围(即对于4英寸的总景深而言为5英寸和9 英寸)、1.5周期/mm时提供20。/。的调制(图上为0.2)，。此MTF图(例 如，601和605具有相同的值)的对称性质是良聚焦透镜的特点，这可 以通过査看图5中的光线明显看出。
0032图7示出了处于距透镜相同的距离处的透镜组件110的 一组MTF曲线710的图700，即从5英寸以1英寸增量增加到9英寸。 所有的MTF曲线710形状大致相似，在低空间频率(此图中为0-0.5 周期/mm)时，调制有一个陡峭的下降，在高空间频率(在此图中为大 于0.5周期/mm)时调制逐渐下降。此特定形式的透镜组件IIO被设计 成在从5英寸到9英寸的整个范围内在1.5周期/mm时有至少20%的 调制。这种形式的透镜组件110的焦距与透镜半径的关系示于图3，其 可以用下面的等式表示
0033良聚焦透镜也可以由上面等式的退化情况建模。例如， 透镜405有以下参数R4.045英寸，d产7英寸，(12=7英寸，和E-1。 一种形式的透镜组件110具有以下参数:R=0.225英寸，d产l英寸，d2=12 英寸和E=7。因此，透镜组件110用直径上为5倍大的孔实现了同样 的分辨率目标，因此，能聚集25倍的光，原因是聚集效率与透镜直径的平方是成比例的。
0034图8是在近场距离为5英寸时将良聚焦透镜405 (曲线 805)和透镜组件110 (曲线810)的MTF进行比较的曲线图800。可 以看出，两个透镜的MTF曲线的形状非常不同，但两者都满足在1.5 周期/mm时至少为20%的调制的设计需求。图9是在中视场距离为6 英寸时比较相同透镜的MTF的曲线图900。良聚焦透镜405的曲线905 比透镜组件110的曲线910有更高的调制，但它们在1.5周期/mm时都 超过了20%的调制。
0035通过参考图IO中的曲线图1000，可以更全面地理解透镜 组件IIO相比于良聚焦透镜405具有的优势。在此图中，MTF曲线710 和曲线601-605中的每一个曲线已经与每个透镜的孔面积(直径的平 方)相乘，结果称作总传递函数(TTF)，它考虑了可以用给定的成像 器曝光时间捕捉的信号的总量。曲线图1000中的TTF曲线己经被标准 化为良聚焦透镜405的低频率值。可以看出，透镜组件110的曲线960 比良聚焦透镜曲线950有大得多的TTF。显然，在1.5周期/mm的设计 目标下，在从5英寸到9英寸的所有距离下，透镜402的调制960至 少是透镜400的调制950的7.4倍。因此，透镜402能以大得多的聚集 效率获得相同景深。本领域技术人员能理解，通过类似的手段，通过 结合本说明书中描述的透镜象差，透镜可以被设计成在同样的孔大小 下，比透镜400具有更大的景深。使用光学设计程序(诸如ZEMAX ), 类似设计过程可用于设计具有与这些图中示出的性能类似的折射透 镜。
0036因为透镜组件110能比高聚焦的透镜聚集更多的有用光， 所以透镜组件110可用于以较快的速率形成图像(即，较少的帧曝光 时间)，从而当物体移动通过视场时，能有效地对移动的物体更快地成 像。因为景深被扩展了，所以有效观察体积增大了。结果是获得具有 较高性能的成像系统，例如，具有增强能力的条形码读卡器，其能以 具有较高吞吐量在较大的扫描体积中扫描条形码。与良聚焦透镜相比， 扩大景深所付出的代价是在高空间频率时(由于球面象差)调制较小。 这可从图9中明显看出。该衰减可以用均衡器进行补偿，以修改透镜 组件110和均衡器的总传递函数，以在整个景深内接近良聚焦透镜的调制。该补偿或均衡可以由信号处理器150实现。期望MTF对距离相 对恒定，如图7中所示，以能够在不知道目标距离的情况下进行均衡。
0037信号处理器150优选为是数字信号处理器(DSP)，如图 11中所示。信号处理器150包括虚扫描线提取模块152，非均匀像素 增益154和均衡器156。虚扫描线提取模块152是可选的，它从成像器 130读取和/或收集采样或像素，成像器130跨整个图像的一条或更多 条线以任意角度或以另一种期望的扫描模式放置。产生的规则的像素 组有时被称作"虚扫描线"，原因是它类似于移动的激光光束点扫描通 过物体90时，由移动的激光光束点反射产生的信号。
0038非均匀的像素增益154虽然也是可选的，但它是有优势 的，原因是它可以抑制由成像器130中的像素与像素之间增益不同等 原因所引起的像素非均匀性。如果像素非均匀性很大且未被抑制，则 它会使图像中的有用调制变模糊。例如，有用调制可以出现在图像的 几乎为黑色的部分上，然后在图像的白色部分上，造成白色部分的噪 声比黑色部分更多。当均衡器放大高频率以试图将图像恢复到良聚焦 状态时，噪声也被放大了。如果像素非均匀性噪声是主要噪声源，则 从增加孔大小获得的益处将正好被由像素非均匀性造成噪声增加来抵 消。如果随机噪声是主要噪声源，则由于孔大小的增加造成的信号电 平的增加会超过由均衡器造成的对噪声的放大，产生改进的信噪比 (SNR)，及更为快速的成像。通过给本来较黑的部分提供较多的像素 增益、给趋向于较白的部分提供较少的增益(甚至削弱)，非均匀像素 增益154可以补偿固有的非均匀性。非均匀的像素增益154优选为是 一列比例因子，其一个像素接一个像素地与成像器的强度值相乘。通 过使用均匀的光源，优选为与透镜组件110结合，可校正非均匀的像 素增益154，以使得当确定补偿非均匀像素增益154的比例因子时，考 虑由透镜组件110造成的任何场损失。通常，随机噪声(诸如来自像 素放大器的噪声)的影响在图像的黑色区域占主导地位。而在白色区 域中，相比于随机噪声，像素非均匀性可能是主要的。在白色区域中， 在某些情况下，相比于像素非均匀性，由组成信号的离散数量的光子 造成的散粒噪声(这是另一种类型的随机噪声)是主要的。在这些情 况下，非均匀像素增益帮 较小，原因是主要噪声源是随机的。0039均衡器156是一种滤波器，其传递函数优选为近似于透 镜组件110的MTF的反函数，以完全或部分地抵消或补偿由透镜组件 110造成的模糊或象差。同样，均衡器也可以是期望的透镜MTF (诸 如曲线905)和实际的透镜MTF (诸如曲线910)之间的比率。在这种 情况下，均衡器用来创建与用MTF曲线905的透镜获得的图像同样质 量的图像。这可以实现，以降低在高空间频率时的均衡器的增益，因 而降低对噪声的放大。均衡器156可以认为是高通滤波器，其在低频 率时增益为单位l，在高空间频率时，增益较大。不幸的是，在高空间 频率时，噪声被放大。但是由于使用透镜组件110，总的聚集增加，增 加的信号足够补偿噪声的增加，使SNR增大，曝光时间减小，产品扫 速更高。希望透镜组件IIO的MTF不会随距离而显著变化，使得均衡 器156具有单一的固定的传递函数。如果MTF随距离变化显著，则如 果距离已知，则可选择在该距离下与MTF匹配的均衡器；替代性地， 可以顺序或并行地在同一图像数据上尝试多个均衡器，并且可以使用 后处理来确定哪一个产生的效果最好。
0040通常，均衡器156可以实施为数字有限冲激响应(FIR) 滤波器。使用窗频率采样技术或维纳滤波，从己知的传递函数产生FIR 均衡器的这种技术在本领域是已知的。
0041特别地，可以用硬件或软件来实施信号处理器150和均 衡器156。它们可以以主动或被动的各种形式存在。例如，它们可以作 为由源代码、目标代码、可执行代码和其它格式的程序指令组成的一 种或更多种软件程序存在。以上的任何一种形式可体现在计算机可读 介质上，其包括压縮或解压縮形式的存储设备和信号。示例性的计算 机可读存储设备包括传统的计算机RAM (随机存取存储器)，ROM (只 读存储器)，EPROM (可擦除，可编程ROM)， EEPROM (电可擦除 可编程ROM),闪存和磁或光盘或磁带。示例性的计算机可读信号， 不管是否用载波调制过，都是作为计算机程序的主机或运行计算机程 序的计算机系统经配置后可访问的信号，包括通过因特网或其它网络 下载的信号。前面所述的具体例子包括CDROM上或通过因特网下载 的软件分发。在某种意义上说，因特网本身，作为抽象实体，也是一 种计算机可读介质。同样， 一般来说，计算机网络也是计算机可读介
15质。
0042本说明书中所使用的术语和描述只是作为说明，而不旨
在作为限制。本领域技术人员会认识到在不偏离本发明的根本原则情 况下，可以对上述的实施例的细节进行各种改动。因此，本发明的范 围应该仅由所附的权利要求和其等同物确定一其中除非特别指出，所 有的术语都应理解为是最宽的合理意义。
权利要求
1.一种用于读取光学代码的系统，所述系统包括成像器，其在视场内形成带有光学代码的物体的电子图像；旋转对称透镜组件，其设置在所述成像器和所述物体之间，所述透镜组件为期望景深提供增强的聚集效率，由此，相比于良聚焦透镜，所述透镜组件产生象差；和信号处理器，其连接到所述成像器，其中所述信号处理器接收图像数据，并生成一个或多个虚扫描线信号，所述虚扫描线信号包括取自跨过所述图像的一条或多条线上的采样。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理器包括均衡器，其接收虚扫描线信号，并使所接收的虚扫描线信号均衡， 以至少部分补偿由所述透镜组件引起的所述象差。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中所述信号处理器还包括.-非均匀定标器，其接收虚扫描线信号，并对所述虚扫描线信号中的采样进行定标，以生成用于输入所述均衡器的非均匀定标的虚扫描 线信号。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中所述均衡器是一维的，由此， 所述成像系统对所述虚扫描线的角定向在很大程度上是不变的。
5. 根据权利要求2所述的系统，其中所述均衡器具有的传递函数 基本上是所述旋转对称透镜组件的调制传递函数的反函数。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转对称透镜组件包括 一般的圆锥透镜。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转对称透镜组件包括 前负透镜；后正透镜；和孑L，其被设置在所述前透镜和所述后透镜之间。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中所述前负透镜是双凹透镜。
9. 根据权利要求7所述的系统，其中所述前负透镜是平凹透镜。
10. 根据权利要求7所述的系统，其中所述后正透镜是双凸透镜。
11. 根据权利要求7所述的系统，其中所述后正透镜是平凸透镜。
12. 根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转对称透镜组件的孔 的大小大于具有与所述旋转对称透镜组件相似景深的良聚焦透镜的孔 的大小，由此，当所述物体以大于使用良聚焦透镜时的速度移过所述 视场时，所述成像系统生成所述物体的成形良好的图像。
13. 根据权利要求1所述的系统，其中所述光学代码是条形码。
14. 一种成像系统，其包括-成像器，其在视场内形成物体上的光学代码的电子图像； 旋转对称透镜组件，其设置在所述成像器和所述物体之间，所述 旋转对称透镜组件为期望景深提供增强的聚集效率，由此，相比于良 聚焦透镜，所述旋转对称透镜组件产生象差，所述旋转对称透镜组件 包括前负透镜； 后正透镜；和孑L，其设置在所述前透镜和所述后透镜之间，和 信号处理器，其连接到所述成像器，并被配置为生成一个或多个 虚扫描线信号，所述虚扫描线信号包括取自跨过所述图像的一条或多 条线上的采样。
15. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述信号处理器包括连接到所述成像器的均衡器，其中所述均衡器接收图像数据，并至少 部分补偿由所述旋转对称透镜组件引起的所述象差。
16. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述旋转对称透镜组 件是一般的轴锥体。
17. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述均衡器是一维的。
18. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述均衡器的输入是 虚扫描线信号，所述虚扫描线信号包括取自跨过所述图像的线上的采 样。
19. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述前负透镜是双凹 透镜。
20. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述前负透镜是平凹 透镜。
21. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述后正透镜是双凸 透镜。
22. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述后正透镜是平凸 透镜。
23. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述均衡器具有的传 递函数基本上是所述旋转对称透镜组件的调制传递函数的反函数。
24. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述旋转对称透镜组 件的孔的大小大于具有与所述旋转对称透镜组件相似景深的良聚焦透 镜的孔的大小，由此，当所述物体以大于使用良聚焦透镜时的速度移 过所述视场时，所述成像系统生成所述物体的成形良好的图像。
25. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述图像包括多个像素，所述成像系统进一步包括多个像素特定的增益元件，其分别对像素值进行定标，以补偿形 成所述像素值的强度时的非均匀性。
26. 根据权利要求14所述的成像系统，其中所述光学代码是条形码。
27. —种方法，其包括 使来自物体上的光学代码的光穿过负透镜；阻挡来自所述负透镜的周边区域的光，同时使来自所述负透镜的中心区域的光通过；使来自所述负透镜的所述中心区域的所述光穿过正透镜； 基于来自所述正透镜的所述光形成所述光学代码的图像；以及 生成至少一个虚扫描线信号，所述虚扫描线信号包括取自跨过所述图像的一条或多条线上的采样。
28. 根据权利要求27所述的方法，其进一步包括 以非均匀的量对所述虚扫描线信号的所述采样进行定标；以及 使非均匀定标的所述虚扫描线信号均衡，以至少部分补偿由一个或多个所述透镜引起的象差。
29. 根据权利要求27所述的方法，其进一步包括 使所述虚扫描线信号均衡，以至少部分补偿由一个或多个所述透镜引起的象差。
30. 根据权利要求27所述的方法，其中跨过所述图像的所述一条 或多条的线包括处于不同角度的线。
31. 根据权利要求27所述的方法，其中所述光学代码是条形码。
全文摘要
在一种形式下，一种成像系统(100)包括在视场内形成物体(90)的图像的成像器(130)，设置在所述成像器(130)和物体(90)之间的旋转对称透镜组件(110)，和均衡器(156)。所述旋转对称透镜组件(110)对特定的景深提供增强的聚集效率，由此，与良聚焦透镜相比，所述旋转对称透镜组件(110)产生象差。所述旋转对称透镜组件(110)包括前负透镜(112)、后正透镜(118)以及设置在所述前负透镜和后正透镜(112，118)之间的孔(116)。连接到所述成像器(130)的均衡器(156)接收图像数据，并至少部分地补偿由所述旋转对称透镜组件(110)产生的象差。
文档编号G02B27/00GK101614877SQ20091015113
公开日2009年12月30日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年1月27日
发明者A·希林, B·L·奥姆斯特德 申请人:数据逻辑扫描公司