CN101923633A - 聚焦装置和包括可变聚焦透镜组件的终端 - Google Patents

聚焦装置和包括可变聚焦透镜组件的终端 Download PDF

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CN101923633A CN2010102508528A CN201010250852A CN101923633A CN 101923633 A CN101923633 A CN 101923633A CN 2010102508528 A CN2010102508528 A CN 2010102508528A CN 201010250852 A CN201010250852 A CN 201010250852A CN 101923633 A CN101923633 A CN 101923633A
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R·亨辛格
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    • G06K7/10831—Arrangement of optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms

Abstract

本发明公开了聚焦装置和包括可变聚焦透镜组件的终端，涉及一种具有至少部分的限定腔的可变形膜以及设置在该腔中的光学流体的聚焦装置。致动器组件提供来施加力给该可变形膜。在一个实施例中，该致动器组件包括压电致动器。

Description

聚焦装置和包括可变聚焦透镜组件的终端
技术领域
本发明总体涉及光学系统，尤其是涉及具有可变的光学特性的光学系统。
背景技术
可变透镜，例如，多焦透镜和变焦(zoom)透镜传统上使用通过通常由电机提供的力沿成像轴移动的一个或多个不变形(例如，刚性的如玻璃或聚碳酸酯)透镜元件。
近年来，无电机的电响应透镜元件对光学系统的研究人员和设计者的吸引力在日趋增长。一种无电机的电响应透镜元件是“流体透镜(fluid lens)”透镜元件，“流体透镜”透镜元件在一种形式下包括装满具有大于1的折射率的一种或多种流体的刚性或弹性膜。流体透镜元件技术引起了许多光学系统设计者的注意，光学系统设计者逐渐地意识到常规的固体透镜元件和配备电机的系统体积大，能耗高。采用流体透镜元件的方案已提出多种用于改变流体透镜元件的光学性质以整合进光学系统的方法。
按照电湿润(electro wetting)工艺，流体透镜元件具有至少两种不混溶流体(immiscible fluid)，并将电压施加于该流体透镜元件。由于该施加的电压导致了流体透镜元件表面张力发生变化，引起了在至少两种流体之间的界面的曲率的变化。
在美国公开No.2008/0144185，说明了具有部分限定保持光学流体的腔的可变形膜的流体透镜元件。包括致动器的致动器组件用于在该可变形膜上施加力。
发明内容
本发明公开了一种聚焦装置，所述聚焦装置具有至少部分的限定腔的可变形膜和设置在该腔中的光学流体。致动器组件用于施加力给该可变形膜。在一个实施例中，该致动器组件包括压电致动器。
附图说明
这里公开的特征可以参照如下所述的附图更好地理解。该附图没有严格的按照比例绘制，其重点在于通过举例说明本发明的原理。在附图中，同样的数字用来表示在各个视图中的同样部件。
图1是具有未弯曲状态的盘致动器的聚焦装置的截面侧视图。
图2是具有弯曲状态的盘致动器的聚焦装置的侧视图。
图3是双晶片中空盘压电致动器的透视图。
图4是另一个实施例的聚焦装置的截面侧视图；
图5显示了与流体透镜元件结合的弹性部件的透视图；
图6是在图5的截面侧视图中显示的聚焦装置杠杆环的后视图。
图7是在另一个实施例中的中空盘压电致动器的俯视图。
图8是在另一个实施例中的中空盘压电致动器的俯视图。
图9是能够并入致动器组件的推动环的透视图；
图10是致动器组件的除去部分的侧视图；
图11是在包括杆式压电致动器的实施例中的致动器组件的侧面示意图；
图12是在图11中显示的聚焦装置的正面图；
图13是包括线性压电致动器的聚焦装置的除去部分的侧视图，该线性压电致动器工作时设置来在常偏置的固定到外壳的推动环上施加力，以对可变形膜施加压力；
图14是沿图13的A-A线的图13中所示聚焦装置的部分的底视图；
图15是具有聚焦装置的可变透镜组件的实施例；
图16是具有聚焦装置以及附加的与该聚焦装置串联的光学元件的可变透镜组件的实施例；
图17是具有可变透镜组件的基于图像传感器的标记读取终端的框图；
图18是具有手持外壳的标记读取终端的透视图；
图19举例说明用于控制标记读取终端的表；
图20是举例说明标记读取终端的工作情况的时序图；
图21是具有可变透镜组件的基于激光扫描的标记读取终端的框图；
图22是具有手持外壳的标记读取终端的透视图；
图23举例说明用于控制标记读取终端的表；
图24是举例说明标记读取终端的工作情况的时序图。
具体实施方式
参照图1和2，图中图示了包括可变形的透镜元件10和致动器组件的聚焦装置100的截面侧视图，该致动器组件在一个具体实施例中包括压电致动器42。流体透镜元件10包括透光可变形膜(light transmissive deformable membrane)12和保持光学流体16的腔14，腔14在一侧由可变形膜12界定(delimit)，而在相对侧由透光部件18界定。透光部件18由具有或者没有屈光力(optical power)的固体透光材料形成或由能够展示用于限定具有屈光力的透镜表面的曲率的可变形膜形成。可变形膜12、透光部件18、和光学流体16可以限定成像轴25。设置在膜12和透光部件18之间的间隔物9可以为柔性的或非柔性的材料。而在一个实施例中，可变形膜12、间隔物9、和透光部件18可以由一块材料形成。在另一个实施例中，间隔物9可以被去除(例如，膜12和部件18可以具有背弧型面(convex profile)并且可以在它们的相应周边接合在一起)。当致动器组件将力施加给透镜元件10的可变形表面时，可变形透镜元件10的光学特性就产生变化。在一实施例中，力被施加给膜12的外表面11。在一个实施例中，透光部件18的全部面积都是透光的。参照图1，图1图示了无应力的状态的可变形膜12。参照图2，图2图示了在应力状态中的可变形膜12，聚焦装置100的致动器组件在径向离开成像轴25一定距离的位置施加力给可变形膜12，以引起可变形膜12向外突出，从而改变透镜元件10的焦距。除非另有说明，在各个实施例中说明的聚焦装置100都为轴对称，显示的截面图表示聚焦装置100的每个径向截面。
关于聚焦装置100的致动器组件，在图1和2中所示的一个具体实施例中的聚焦装置100的致动器组件可以由如图1-3所示的压电致动器42构成。参考附图3的透视图对示例性的压电致动器42进行进一步的说明。参照图3，中空盘结构的双晶片(bimorphic)压电致动器42包括作为第一电极的第一接触402、第一压电陶瓷(piezoceramic)层404、作为中间电极的中心金属基板406以及第二压电陶瓷层408和作为第二电极的第二接触层410。如图1-2所示，压电致动器42可以与可变形膜12相对设置并通常与之平行。向接触层402、406、410施加电压引起致动器42向内弯曲，这可以通过比较图1(在″零电压″位置致动器42基本上是直的)和图2(在″正电压″位置致动器42是弯曲的)看出。当压电陶瓷层404和压电陶瓷层408被激励，这些层会与施加的电压成比例地收缩或膨胀。在双晶片结构中，当电压施加到致动器上时，第一层404或408朝弯曲结构拉，第二层404或408朝弯曲结构推。图1-3所示的平行双晶片结构的双晶片压电致动器42，还可以设置成双电极(串联双晶片)结构。压电致动器42还可以由单晶片(unimorph)压电致动器或非压电致动器(如聚合物肌型致动器(polymer muscle type actuator))构成。如图1-3所示的盘转换器(disctranslator)结构的压电致动器42还可以设置为杆(bar)的形式，被称为杆式致动器。在图1-3的实施例中的致动器42可以包括中心孔44，从而限定出环或其它形状的结构，让光线透过致动器42。双晶片致动器的选择具有显著的优点，例如，可以确定施加的每单位电压双晶片压电致动器产生的距离平移(distancetranslation)多倍于单晶片压电致动器产生的距离平移。可以并入聚焦装置100的中空盘压电致动器的实例包括从德国慕尼黑的Piezomechanik有限公司(Piezomechanik GmbH of Munich，Germany)获得的型号为CBM/100/15-3/010M的产品。
在图4的实施例中，聚焦装置100设有允许聚焦装置100在例如激活致动器组件来移动透镜元件10从而引起透镜元件的光学特性改变之前的聚焦装置100的生产过程中被精细地调整并校准的附加特征。在聚焦装置100安装和/或用于终端(例如在此要详细地描述的终端1000或终端1000)之前，进行在此描述的生产过程(在激活致动器来改变透镜元件10的光学特性之前，透镜元件10位于聚焦装置100内的特定位置)。
在图4的实施例中，流体透镜元件10包括弹性部件54，用于使透镜元件10在聚焦装置100内稳定定位。如图4的实施例所示，聚焦装置100还可以包括透光窗56和透光窗58，流体透镜元件10设置在透光窗56和透光窗58之间。关于聚焦装置100的附加特征，聚焦装置100可以包括如图6中的后视图所示的杠杆环(lever ring)64。杠杆环64可以包括内触点63和外触点65。内触点63比外触点65更接近轴25。可以在支点块(fulcrum block)67上包含支点66，支点块67除了包括支点66外还包括用于拧(thread)螺旋调整塞(screw adjustedplug)62的螺纹81的螺纹80。对于聚焦装置100的组装来说，窗56抵靠外壳60的唇缘69安装。然后压电致动器42抵靠窗56安装，之后被弹性部件54环绕的透镜元件10抵靠压电致动器42安装。在进行这种安装之后，窗58可以抵靠包括透镜元件10和弹性部件54的组件来安装。之后环64可以抵靠窗58安装。为了保持环64与部件69、42、54、10和58都在外壳60内，支点块67如图所示安装到外壳60限定的开口70。一旦安装到开口70内，支点块67使用定位螺钉71固定到固定位置，定位螺钉71拧过外壳60的孔以便接触支点块67。然后，螺旋调整塞62被拧入支点块67。同样，可以通过为支点块67的外径和外壳60的内径提供螺纹并且将支点块67拧入外壳60内，来提供定位螺钉71的功能。支点块67可以通过摩擦力保持在适当位置，该摩擦力可以利用例如加到支点块67端部的锁紧螺母或利用螺纹锁定粘合剂选择性地增加。聚焦装置100的各种部件可以通过摩擦力被固定在稳固的位置。这种摩擦力可以利用例如粘合剂或通过激光焊接被增加。聚焦装置100可以被配置成使得杠杆环64在支点66上枢转(pivot)，使得杠杆环64的触点65在透光窗58上施加推力。杠杆环64能够响应通过螺旋调整塞62的旋转产生的旋转力。通过杠杆环64，螺旋调整塞62的旋转可以变换成由杠杆环64施加到透光窗58上的精确的轴向力，用于精确调整凹部(pocket)P的宽度，其中凹部P由聚焦装置100的接触流体透镜元件10的第一表面和第二表面的部件限定。
可以确定，制造聚焦装置，从而使多个制造的聚焦装置的每一个性能相似，存在问题。由于封装和成本的原因，需要小尺寸(聚焦装置的典型宽度是0.6毫米或更小)，制造公差成为需要考虑的重要因素。在精细公差之内制造微米尺寸的子组合(subcombination)尤其困难。所以，为了降低成本，利用没有按照精细公差制造的子部件是有益的，没有按照精细公差制造结果是尺寸或形状会在部件之间变化。
与制造一组聚焦装置的挑战相关联的一个具体问题是，由于制造公差，透镜元件具有的无应力的厚度t(具有通过膜12、透光部件18以及间隔物9的厚度和确定的厚度)、以及保持透镜元件10的部件所限定的凹部P在水平维度(horizontal dimension)的基线宽度W在不同生产过程之间会产生变化。(在图4的实例中包含特征的调整，凹部P的宽度W在生产期间是可调的，然而，没有这种调整特征，凹部P的宽度W将会是固定的。)所以，由于制造公差，透镜元件10会在例如凹部P这样的保持凹部(holding pocket)中过于松弛地安装，或者替代地过于紧密地在指定的凹部P内。在图4的实例中，凹部P由压电致动器42和透光窗58限定。然而，很清楚相同的功能的凹部还可以通过一组其它部件来提供。
在确定如图4所示聚焦装置的设计时，人们注意到组成零件(componentpart)的较大的制造公差通常有利于节省费用。为了便于具有更高的制造公差部件的使用，聚焦装置100被设置成凹部P的宽度在聚焦装置100的制造期间能被精细地调整。通过这种方法，与流体透镜元件10的厚度t(无应力的)相关的凹部P的宽度W可以被精细地调整，从而在不同生产流程期间生产的各种聚焦装置之间可以实现性能的一致性。为了实现生产的聚焦装置的性能一致性，每个聚焦装置100可以在制造期间调整，以便在在每个聚焦装置100的制造期间实现透镜元件10和聚焦装置100的凹部限定部件之间预定标准的定位关系(positioningrelationship)。
关于聚焦装置100的微调特征，聚焦装置100包含弹性部件54，其类似流体透镜元件10并且可以插入到限定聚焦装置100的凹部P的聚焦装置100的部件(在所述实例中为部件42和58)之间。在另一方面，弹性部件54通常为环形以便其围绕流体透镜元件10的周边设置时，弹性部件54保持流体透镜元件10。弹性部件54可以配置成具有封闭的周边。弹性部件54可以配置成其内部轮廓与流体透镜元件10的外部轮廓密切相关。弹性部件54可以配置成具有在水平维度的形变弹性。同样，在另一方面，弹性部件54可以配置成使得弹性部件54具有的无应力厚度大于流体透镜元件10的最大预期无应力厚度(由于制造公差)。
在另一方面，弹性部件54可以配置成施加大于流体透镜元件10的阻力的阻力。通过所述的配置，在聚焦装置100的基线位置(例如零电压)致动器组件的表面处于与流体透镜元件10最小限度的接触关系，而基本上没有在透镜元件10上施加力，通过这种方法，流体透镜弹性部件54允许流体透镜元件10定位在凹部P。
为了实现流体透镜元件10性能的一致性，每个制造的聚焦装置100凹部P的宽度W都可以调整，使得在本文描述的终端1000或终端2000中的聚焦装置100使用之前和对压电致动器42施加电压之前，实现所述透镜元件10的所述最小限度接触的位置。在向压电致动器42施加电压之前压电致动器42的位置被认为是压电致动器42的″零位置″(zero position)。
在一个实施例中，可变形膜12在无应力状态基本上是平面的并且压电致动器42在零电压状态同样是基本上平面的，通过调整聚焦装置100以便彼此相对地移动该平面部件直到它们相互接触，当实现接触的时候停止该调整过程，由此实现最小限度的接触关系。可以通过监控流体透镜元件10的焦距实现对透镜元件10和聚焦装置100的凹部限定部件之间接触的监控。一般说来，流体透镜元件10的焦距将保持恒定，而当接触的时候则发生变化。在一个实施例中，当零电压被施加给致动器组件时，透镜元件10在预定公差之内展示预定焦距，这时可以确定实现了最小限度接触的位置。在一个实例中，如果期望的最小零电压状态与零屈光力(即，0.0屈光度)对应，则+/-0.01屈光度的公差是可接受的。在一些实施例中，零电压状态可具有相应的除了零之外的屈光力，从而其它的公差是可接受的。
在一个实施例中，弹性部件54可以由金属片簧(leaf spring)构成。在另一个实施例中，弹性部件54可以由弹性垫圈(gasket)构成。图5显示了与透镜元件10结合的弹性部件54的示意表示。在如图4所示的无应力状态中，弹性部件54具有的厚度大于流体透镜元件10的厚度。在弹性部件54的另一个方面，弹性部件54的内部轮廓与流体透镜元件10的外部轮廓密切相关，以使弹性部件54工作时保持流体透镜元件54的外周(outer circumference)的形状。
为了微调凹部P的宽度W，以实现最小限度接触的位置，可旋转塞62。塞62的旋转施加的力变换为由环64施加到透光窗58上的精确控制的轴向力。当实现了在流体透镜元件10和聚焦装置100的限定凹部P的部件之间的预定标准的定位关系(例如在致动器组件和流体透镜元件10之间的最小限度接触的位置)时，通过例如应用螺纹锁定粘合剂或激光焊接或使用锁紧螺母，固定凹部P的宽度W。可选的，可依靠摩擦力来维持期望的螺旋塞62的螺纹距离(threadingdistance)以及期望的流体透镜元件10和限定凹部P的凹部限定部件之间的位置关系。例如通过人观察特定位置，通过人观察投影或图像捕获的测试图案或机器处理捕获的测试图案和/或通过测量透镜元件10的焦距，可以确定透镜元件10和致动器组件的特定相对位置。
图1、3以及图4实施例的中空盘结构压电致动器42可设置为从俯视图看的具有圆形中心孔44的特定的环结构。中空盘压电致动器42也可以设置为其它结构。
最好参见附图7，压电致动器42的中空内孔(hollowed bore)44具有的结构使得压电致动器42限定多个部分三角(frustro-triangular)突出物(tab)45。参考图8，在一个可供选择的实施例中，中空内孔44具有的结构使得压电致动器42限定细长的曲线突出物46。设置压电致动器42使得压电致动器42包括例如突出物45或突出物46等的突出物，配置压电致动器42以便响应对压电致动器42施加基线电压(baseline voltage)增加压电致动器42在与轴25平行的方向上的弯曲。参照如图7-8所示压电致动器42，图7-8的致动器可为具有如图1和3的致动器42的实施例所示侧视图轮廓的双晶片结构压电致动器。并有如图7或8所示致动器的聚焦装置100能够工作来使得压电致动器42直接施加力给流体透镜元件10。或者，压电致动器42能眵工作来将力转移给另一个元件，例如，在此描述的推动环(push ring)，其施加力给流体透镜元件10。
参照图1-3阐述的聚焦装置100的实施例，同时也参照图4的实施例，给可变形膜12施加力的致动器组件可以由压电致动器构成。然而，在可选实施例中，给可变形膜12施加力的致动器组件除了致动器之外，还包括附加的结构部件和/或特征。
在参考图9和10描述的实施例中，推动环74设置为与压电致动器42相关联，使得聚焦装置100的致动器组件包括与推动环74结合的致动器42。推动环74可以设置来增加施加到可变形膜12的力的均匀性和一致性。在图10的实施例中，中空盘压电致动器42图示为由平行结构的双晶片压电致动器构成。
现在参考图11和12，描述聚焦装置100的实施例，用于在可变形膜12上施加力的致动器组件40包括多个部件。在实施例中阐述的这多个部件包括杆式压电致动器142、枢转部件116、固定部件112、枢轴点114、和推动环74。枢转部件116设置在固定部件112的枢轴点114上，使得枢转部件116可相对于固定部件112枢转。杆式致动器142可为单晶片(unimorphic)或双晶片(bimorphic)。固定部件112可稳定在聚焦装置100的外壳60上。从所述的实施例中可以看出，固定部件112可固定到(例如，通过焊接、整体形成)外壳60的壁61。同样地，杆式压电致动器142可由外壳61支撑。在零电压位置(施加零电压)，杆式压电致动器142在如图11所示的位置。聚焦装置100被设置为：当向致动器142施加正电压时，致动器142沿箭头143的方向弯曲，当施加负电压时，沿着箭头144的方向弯曲。可并入聚焦装置100的杆式压电致动器的实例包括可从piezomechanik有限公司得到的型号为B300/08/010的产品。
关于图11所示致动器40的操作，可以给压电致动器142施加电压，使得给枢转部件116施加的力引起枢转部件116的枢转。当枢转部件116枢转时，枢转部件116大体在轴25方向施加力到推动环74上，引起推动环74大体沿轴25的方向施加力，引起可变形膜12在其中心区域更加凸出。从如图12所示的聚焦装置100的正面图可以看出，多个致动器组件40设置在径向间隔开的位置，使得枢转部件116在多个径向间隔开的位置提供力给推动环74。
现在参照图13和14所示的聚焦装置100的实施例，用于在可变形膜12上施加力的致动器组件40可以包括与线性压电致动器242结合的推动环74，在该实施例中示出的线性压电致动器242与成像轴25大体平行设置。线性压电致动器242能够工作来使得当向线性压电致动器242施加正电压时，线性压电致动器242的厚度在第一厚度t1(零位置)和第二厚度t2(正电压位置)之间增加。关于推动环74的方面，推动环74包括接触压电致动器242的接触表面73。另一方面，推动环74适于使得推动环74被外壳60支撑。在一个实施例中，推动环74可以与外壳60整体形成。在图14的实施例中，推动环74由外壳60的壁61支撑。又一方面，推动环74可以设置为常偏置的(normally biased)，使得推动环74将压力施加到可变形膜12上。用这种方法，施加于压电致动器242的电压将推动环74移动到离开它的正常位置(在该正常位置推动环74挤压可变形膜12)。这样，施加于压电致动器242的电压使得推动环74移动离开它的常偏置位置导致可变形膜12没那么凸。在所述的实例中，推动环74包括如图14所示连接桥72，连接桥72连接推动环74与外壳壁61。连接桥72可以和推动环74以及外壳60的壁61整体形成。在该实例中桥72作为推动环74的枢轴点。可并入聚焦装置100的线性压电致动器的实例包括可以从Physik仪器有限公司(Physik Instruments，GmbH)获得的型号为P-820 PRE-LOADED PIEZOACTUATOR的产品。
关于图14，图14图示图13所示聚焦装置100切除一部分的正视图。从图14的视图可以看出，推动环74包括多个触点73。聚焦装置100能够工作来使得多个压电致动器242设置在聚焦装置100中，使得不同的线性压电致动器242在多个径向间隔开的位置接触触点73，如同图14所示。
如同在图1-14的实施例中所述，致动器组件40适于在围绕可变形膜12周边的多个位置接触可变形膜12。围绕透镜元件10并且与轴25间隔开一定距离在周边限定多个接触位置。聚焦装置100适于使可变形透镜元件10的光学性质由于围绕轴25在周边限定的可变形膜12上的多个触点、大体沿轴25的方向施加的力而改变。
对于图11-12以及13-14的实施例，图11-12以及图13-14的实施例图示致动器部件40可以用于移动透镜元件10，其将较小范围的运动(即，距离平移)变换成较大范围的运动。在此阐明的该实例中，杠杆用于放大致动器(在图11-12的实例中的杆式压电致动器以及在图13-14的实例中的线性压电致动器)提供的平移(运动范围)。这种致动器部件特别有利于因为费用或其它的需要考虑的事项而选择具有有限运动范围的致动器的应用场合。
对于可变形膜12，该可变形膜包括无孔的光学透明弹性材料(nonporousoptically clear elastomer material)。用作膜12的合适材料为SYLGARD 184硅弹性体，该类型硅弹性体可以从DOW CORNING获得。
对于在不同的实施例中描述的腔14，腔14可充满光学透明聚焦流体(optically clear focus fluid)。选择具有相对高的折射率的聚焦流体将减少得到给定焦点距离(focal distance)变化所需的变形量。在一个实例中，合适的折射率是在从约1.3到约1.7的范围。希望增加得到给定焦点距离变化所需的变形量的场合选择具有较小折射率的聚焦流体是有利的。例如，在一些实施例中，所选择的致动器组件40产生相当不精确的移动，可以选择具有低折射率的聚焦流体。合适的聚焦流体(光学流体)的一个实例为SL-5267 OPTICAL FLUID，可以从SANTOLIGHT获得，折射率＝1.67。
在多个力施加点将力施加给可变形透镜元件的可变形表面，所述力施加点具有根据力施加结构元件的形状改变的特性。力施加元件为环形(例如，致动器组件包括用于施加力的环形的推动环，或致动器组件没有推动环但是包括设置为直接接触膜12并施加力给膜12的环形的致动器)的情况下，多个力施加点围绕轴25形成环形图案。在此所述的环形的力施加元件图示为圆形；然而，环形力施加元件还可以为非圆形，如图7和8所示(其中压电致动器42能够工作来直接向流体透镜元件10施加力)。除了在图7和8图示的几何形状，环形力施加元件可为椭圆形、不对称的弓形或多边形。力施加元件为环形的情况下，可变形表面(至少部分可变形表面会透射形成光线的图像)的力施加点，不包括围绕轴25在周边设置为环形图案中的多个力施加点界定的围绕轴25的二维区域内的点。
聚焦装置100可单独使用或与其它的光学元件结合，以便限定透镜组件200。包括聚焦装置100的透镜组件200的变型在图15和16中示出。在图15的实施例中，透镜组件200包括聚焦装置100。在图16的实施例中，透镜组件200包括聚焦装置100和附加的光学元件50。附加的光学元件50包括，例如，包括可变形流体透镜元件的聚焦装置，包括电湿润流体透镜元件的聚焦装置，或传统不变形的固体(例如，玻璃，聚碳酸酯)透镜元件。在另一个实施例中，透镜组件200包括多个附加光学元件。
在图17中，示出了包括透镜元件10的透镜组件200，其设置在基于图像传感器的标记读取终端(indicia reading terminal)1000中。
标记读取终端1000包括图像传感器1032，该图像传感器1032包括多象素图像传感器阵列1033，多象素图像传感器阵列1033具有的像素排列成像素列和像素行，所述像素列和像素行与列电路1034和行电路1035相关联。放大电路1036与图像传感器1032相关联，模拟数字转换器1037将从图像传感器阵列1033读取的模拟信号形式的图像信息转换成为数字信号形式的图像信息。图像传感器1032还具有相关联的时序及控制电路1038，用于控制例如图像传感器1032的曝光周期，施加到放大器1036的增益。标示的电路部件1032、1036、1037、和1038可以封装到共同的图像传感器集成电路1040中。在一个实例中，图像传感器集成电路1040可由从美光科技有限公司(Micron Technology，Inc)获得的MT9V022图像传感器集成电路构成。在另一个实例中，图像传感器集成电路1040可并有拜耳(Bayer)模式滤波器。在这样的实施例中，对帧进行进一步处理之前CPU 1060可插值(interpolate)绿色像素值的像素中间值，用于形成图像数据的单色帧。
在终端1000的工作过程中，图像信号从图像传感器1032读出，转换并存储到系统存储器(例如RAM 1080)。终端1000的存储器1085可包括RAM 1080，非易失存储器(例如EPROM)1082和存储器件(storage memory device)1084(例如可以由闪存或硬驱动存储器(hard drive memory)构成)。在一个实施例中，终端1000包括CPU 1060，CPU 1060适于读取存储在存储器1080中的图象数据并对该图像数据应用各种图像处理算法。终端1000可包括直接存储器存取单元(DMA)1070，用于将从图像传感器1032读取、已经经过转换的图像信息路由(route)到RAM 1080。在另一个实施例中，终端1000采用提供总线仲裁机制的系统总线(例如，PCI总线)，从而不需要中央DMA控制器。本领域的普通技术人员应该理解，在图像传感器1032和RAM 1080之间提供有效数据传送的其它系统总线体系结构和/或直接存储器存取部件的实施方式，仍在本发明的范围和精神之内。
关于终端1000的另一方面，透镜组件200适于将位于基板1250上的视场(field of view)1240之内的可解码标记15的图像聚焦在图像传感器阵列1033上。成像光线围绕成像轴25传播。透镜组件200适于实现多焦距和多最佳聚焦距离(best focus distance)。
终端1000还可以包括照明图案光源库1204和相关的光整形光学器件1205，用于产生基本上对应于终端1000的视场1240的照明图案1260。库1204和光学器件1205的组合被看做是照明图案发生器1206。终端1000还可以包括对准图案光源库1208和相关的光整形光学器件1209，用于在基板1250上产生对准图案1270。库1208和光学器件1209的组合被看做是对准图案发生器1210。在使用中，通过将对准图案1270投射到可解码标记15上，操作者相对具有可解码标记15的基板1250定向终端1000。在图15的实例中，可解码标记15由一维条形码符号构成。可解码标记15还可以由二维条形码符号或光学字符识别(OCR)字符构成。照明图案光源库1204和对准图案光源库1208的每一个可包括一个或多个光源。透镜组件200可以通过使用电功率输入单元55进行控制，电功率输入单元55提供用于改变透镜组件200的最佳聚焦平面的能量。在一个实施例中，电功率输入单元55作为受控电压源工作，而在另一个实施例中，作为受控电流源工作。照明图案光源库1204通过使用照明图案光源控制电路1220进行控制。对准图案光源库1208通过使用对准图案光源库控制电路1222进行控制。电功率输入单元55能够施加信号来改变透镜组件200的光学特性，例如，改变透镜组件200的(最佳聚焦平面的)最佳聚焦距离和/或焦距。照明图案光源库控制电路1220发送信号至照明图案光源库1204，例如，来改变由照明图案光源库1204输出的照明水平。对准图案光源库控制电路1222发送信号至对准图案光源库1208，例如，来改变由对准图案光源库1208输出的照明的流明(lumen)。
终端1000还可以包括多个外围设备，所述外围设备包括触发器3408，触发器3408用于激活触发信号以激活帧读取和/或特定解码过程。终端1000适于使得触发器3408的激活能够激活触发信号并启动解码尝试。具体地说，终端1000能够工作来响应触发信号的激活，通过从图像传感器阵列1033读取图像信息(一般为模拟信号的形式)，然后将转换后的图像信息存储到存储器1080(其在给定时间可缓冲一连串的帧中的一个或多个)中，读取并捕获一连串的帧。CPU1060能够操作来对一连串的帧中的一个或多个进行解码尝试。为了尝试解码条形码符号，CPU 1060处理对应于一条线上的像素位置的帧的图像数据(例如，一行、一列、或对角线集的像素位置)，以便确定暗亮单元的空间图案，通过查表(table lookup)将确定的每个暗亮单元图案转换成为字符或字符串。
终端1000包括各种接口电路，用于耦合各种外围设备至系统地址/数据总线(系统总线)1500，以与同样耦合系统总线1500的CPU 1060通信。终端1000包括接口电路1028、接口电路1118、接口电路1218、接口电路1224以及接口电路1402，接口电路1028用于耦合图像传感器时序及控制电路1038至系统总线1500，接口电路1118用于耦合电功率输入单元55至系统总线1500，接口电路1218用于耦合照明光源库控制电路1220至系统总线1500，接口电路1224用于耦合对准光源库控制电路1222至系统总线1500，以及接口电路1402用于耦合触发器3408至系统总线1500。终端1000还包括显示器3420和指针装置(pointer mechanism)3410，显示器3420通过接口1418耦合至系统总线1500并与CPU 1060通信，指针装置3410通过连接至系统总线1500的接口2409与CPU1060通信。
捕获并经过所述处理的图像数据的一连串的帧可以是完整帧(包括与超过图像传感器1032的约80％的像素对应的像素值)。捕获并经过所述处理(例如，帧质量评估处理)的图像数据的一连串的帧还可以为″窗口帧″(windowedframes)，其包括与少于图像传感器1032的大约80％、有时候少于大约50％、甚至有时候少于10％的像素对应的像素值。捕获并经过所述处理的图像数据的一连串的帧还可以包括完整帧和窗口帧的组合。完整帧可通过有选择地寻址来读取与完整帧对应的图像传感器1032的像素而捕获。窗口帧可通过有选择地寻址来读取与窗口帧对应的图像传感器1032的像素而捕获。
终端1000以已知帧速率的速率捕获图象数据的帧。典型的帧速率为每秒60帧(60FPS)，其转换成帧时间(帧周期)为16.6毫秒。另一个典型的帧速率为每秒30帧(30FPS)，其转换成帧时间(帧周期)为每帧33.3毫秒。
另一方面，终端1000包括温度感测组件1502，温度感测组件1502包括温度传感器1504和模-数转换器1506，用于感测透镜组件200的流体容纳透镜元件10的温度。温度传感器1504可设置在透镜组件200的流体容纳透镜元件10或靠近透镜组件200的流体容纳透镜元件10设置。CPU 1060通过耦合到组件1502和系统总线1500的接口1510与温度传感器1504进行通信。
进一步关于终端1000，由电功率输入单元55施加的用于建立期望的透镜设置(setting)的电功率输入能够响应传感器1504感测的温度。已经提及，在较高的温度下透镜膜和/或透镜流体会膨胀，导致透镜元件光学特性的改变。为了补偿由于热膨胀产生的透镜元件特性的改变，可以改变由电功率输入单元55施加的用于建立透镜组件200的透镜设置的电功率输入。
一个实施例中终端1000的实物视图如图18所示。显示器3420、触发器3408、和指针装置3410设置在手持外壳1014的同一侧上，如图18所示。组合的显示器3420和指针装置3410被认为是终端1000的用户接口。还可以通过配置终端1000使其能够工作来通过解码编程的条形码符号而被重新编程，而提供终端1000的用户接口。在另一个实施例中的终端1000的手持外壳1014没有显示器并且具有枪式的外形要素。
另一方面，终端1000能够在设定模式下工作，所述设定模式能够例如通过利用终端1000的用户接口选择按钮3432进行选择。设定模式(setup mode)可以被激活，用于确定对应于各种透镜组件设置的功率输入。在设定模式下，终端1000能够以不同的温度工作，电功率输入可改变直到实现期望的基准透镜设置为止。在一个实施例中，终端1000能眵工作来使得通过终端1000的最终用户操作者激活设定模式。在另一个实施例中，终端1000能够工作来使得限制操作用户激活设定，而只能由制造商供给者用户激活。在一个实施例中，终端1000能眵工作来使得在终端部件并入外壳1014之前激活设定模式。重复该过程以得到多个设置和感测温度，可建立如图19所示控制表3490。一旦建立表3490，该设定模式可通过取消选择按钮3432而去激活(deactivate)，并且在运行模式(run mode)下工作。在运行模式下，终端1000根据在此所述的所选择的第一或第二配置工作，或根据另外的配置工作。为了在运行模式下工作时建立特定(例如，选择的)透镜设置，终端1000可以利用用于确定功率输入水平的将温度和设置与所需功率输入相关联的表3490，来建立特定透镜设置。
关于终端1000，终端1000能够工作来在至少第一最佳聚焦设置平面和第二最佳聚焦设置平面之间改变透镜组件200的透镜设置。标记读取终端1000能够工作来在至少第一和第二不同的最佳聚焦设置平面之间改变透镜组件的透镜设置，并且还能够工作来当透镜组件在第一最佳聚焦设置平面时曝光图像数据的第一帧，当透镜组件在第二最佳聚焦设置平面时曝光图像数据的第二帧，终端进一步被配置成，使得终端能够工作来对图像数据第一和第二帧的每一个进行解码尝试，以解码可解码标记。第二帧可相对于第一帧为连续帧，或相对于第一帧为非连续的后继帧。
终端1000能眵工作来使得，当通过起动触发器3408而起动操作者激活的读取尝试时，终端1000能够捕获一连串的帧，并且对一个或多个帧进行解码尝试，直到操作者激活的读取尝试被去激活时为止(例如，通过释放触发器3408或成功解码或满足超时条件)。另一方面，在此阐明的处于第一操作者激活的配置的终端1000能够工作来，在终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间，在至少透镜组件的第一和第二透镜设置之间改透镜组件的透镜设置。而且终端能够工作来使得，用于解码尝试的第一和第二帧是在单个操作者激活的终端的读取尝试期间曝光的帧。
在此阐述处于的第二操作者激活的配置中的终端1000能够工作来，在终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间，将终端的透镜设置保持在特定的透镜设置。此外，终端1000能够工作来，根据在第一操作者激活的读取尝试之后并且在第二操作者激活的读取尝试之前输入的操作者输入的命令来改变透镜设置。终端1000还能够工作来使得，用于解码尝试的第一帧和第二帧是在独立的第一和第二独立操作者激活的终端的读取尝试期间曝光的帧。
终端1000具有用户接口，其包括显示器3420和指针装置3410，用户可利用用户接口通过选择对应于期望透镜设置的显示器按钮3442、3444以选择透镜设置。终端1000还能够工作来使得，当触发器3408处于激活并激活读取尝试时，响应利用触发器3408激活触发信号以启动解码尝试从而尝试解码可解码标记的时候捕获多个帧(包括第一和第二帧)，这期间终端1000将透镜设置保持在所选择的透镜设置。通过选择对应于期望配置的按钮3452(第一配置，改变透镜)或按钮3454(第二配置，固定设置的透镜)，操作者利用终端1000的用户接口可在第一配置(在读取尝试期间改变透镜设置)和第二配置(在整个读取尝试期间透镜设置被保持)之间选择。
一个实施例中的终端1000的另一方面参照图20的时序图来描述。图20的时序图说明终端1000经历从第一配置到第二配置的配置变化，在第一配置中终端1000的可变透镜在读取尝试期间被改变，而在第二配置中终端1000的可变透镜在整个读取尝试期间保持处于固定设置。
关于图20的时序图，信号3502是表示第一用户可选配置的激活或非激活(inactive)状态的状态信号。信号3504是表示第二所述用户可选配置状态的状态信号。信号3506是触发信号，其通过起动触发器3408而激活，并可通过触发器3408(其在超时周期之后或在可解码标记的成功解码之后处于非激活)的释放而去激活。信号3508表示输入终端1000的透镜组件200的能量输入水平。信号3510是曝光控制信号。该曝光控制信号从激活状态转变(transition)到非激活状态。终端1000的曝光周期用信号3510的激活状态周期表示。
关于处理周期3520、3522、3524、3526、3528、3530、3532、3534、3538，标注的处理周期所表示的处理周期期间，终端1000的CPU 1060处理存储(例如，缓冲)的图像数据从而尝试解码可解码标记。
进一步参考图20的时序图，操作者利用例如按钮3452在时间t1选择配置1，使得终端1000设置在透镜组件200的透镜设置在读取尝试期间会改变的配置。在时间t1，操作者激活触发信号3506。响应触发信号3506被激活，终端1000曝光多个图像数据帧。
参照图20的时序图，当终端1000以第一(改变透镜)配置工作时，为建立透镜组件200的设置而输入的能量输入水平(由信号3508表示)，在每个相应曝光周期3560、3562、3564期间可以处于不同水平。在时间t2，触发信号3506例如通过成功地解码或触发器3408的释放可被去激活(deactivate)。在时间t3，操作者例如通过按钮3454的起动而激活在此所述的第二配置。此后某时，操作者例如通过起动终端1000的透镜设置按钮3442、3444或提供的其它按钮(如果终端1000适于使其它透镜设置能够得到)，可以手动地选择透镜组件200的透镜设置。
关于信号3508，信号3508可被建立在对应于所选择的透镜设置的能量水平。在时间t5，触发信号3506例如通过操作者起动触发器3408被再次激活。由信号3510可看出，多个曝光周期能够确保。当以第二配置工作时，进入透镜组件200的激励(energization)输入水平和透镜组件200的设置可保持恒定。在时间t6，触发信号3506可例如通过触发器3408的释放或通过消息的成功解码被去激活。在时间t7，由于终端1000仍然以第二配置工作，操作者可例如通过利用终端1000的透镜设置选择按钮3442、3444将透镜设置改变为不同的透镜设置。作为响应，输入透镜组件200的输入能量的激励水平可以建立在与设置相关的水平，这可从信号3508看出。触发信号3506此后在时间t8可被再次激活，并且多个曝光周期能够确保，其中透镜设置保持在与信号3508表示的恒定透镜设置激励水平对应的设置，这从图20的时序图可以看出。在美国专利申请号为12/432,434标题为″FLUID LENS ELEMENT FOR USE IN CHANGINGTHERMAL OPERATING ENVIRONMENT″(用于改变热工作环境的流体透镜元件)公开的技术与此同时提交，通过引用全文(包括基于图像传感器的终端技术)结合于此，可用于本申请所述的系统、装置、和方法。
在图21中示出的透镜组件200包括设置在终端中的透镜元件10，该终端能够工作来限定基于激光扫描器的标记读取终端2000。
关于图21，标记读取终端2000包括由手持外壳2014支撑的激光源2012。激光源2012可沿光路或轴25发射激光束。激光源2012可耦合到激光源控制电路2010。来自激光源2012的光可被准直光学器件2018和透镜组件200整形。激光源2012和准直光学器件2018的组合可被看做激光二极管组件2013。激光束沿轴25在发射方向2022传播并且照射目标T，目标T在一个实施例中包括条形码。设置在由轴25限定的光路内的扫描镜反射器2028，其振荡以便引导激光束横跨要扫描的整个表面。反射器2028可由扫描电机M驱动，该扫描电机M与控制电路2032耦合。
激光束反射离开目标T并且沿着轴25在接收方向2024传播回到探测器2028。在该实例中目标T包括条型码，入射的激光照射黑色和白色条纹的区域并且被反射。反射束因而具有表示条型码图案的可变强度。探测器组件2025包括探测器2026和模-数转换器2027，并且可接收该可变强度的反射束，产生与反射束对应的模拟信号，并将其转化为数字信号以存储到存储器2080，在此可被CPU 2060根据存储在非易失性存储器2082(特定的实例是EPROM)内的程序处理。
为了尝试解码条形码符号，CPU 2060处理与扫描、反射、检测的激光束对应的数字化图象信号，以便确定暗单元和亮单元的空间图案并且通过查表转化每个确定的暗亮单元图案成为字符串中的字符。终端2000可包括各种接口电路以允许CPU 2060与终端2000的各种电路通信，所述接口电路包括与电路2010和系统总线2015耦合的接口电路2008、与电机控制电路2032耦合的接口电路2030以及与电功率输入单元55耦合的接口电路2038。终端2000还可以包括触发器4408，其可被起动以便启动解码尝试。手动触发器4408可与接口电路2402耦合，接口电路2402被耦合到系统总线2015。终端2000还可以包括通过接口2418与CPU 2060通信的显示器4420，以及通过与系统总线2015耦合的接口2409和CPU 2060通信的指针装置4410。
关于标记读取终端2000进一步的方面，终端2000可包括电功率输入单元55用于输入能量，以改变聚焦装置100的光学特性、并因此改变透镜组件200的光学特性(例如，焦距、最佳聚焦平面)。在一个实施例中，输入透镜组件200的能量可以被改变以改变被光学器件2018、200、2028整形的激光束的最佳聚焦平面。投射的激光束的最佳聚焦平面(或距离)可在第一最佳聚焦距离L1和第二最佳聚焦距离L2之间改变。
在另一个方面，终端2000包括温度感测组件2502，温度感测组件2502包括温度传感器2504和模-数转换器2506，用于感测透镜组件200的流体容纳透镜元件10的温度。温度传感器2504可设置在透镜组件200的流体容纳透镜元件10或靠近透镜组件200的流体容纳透镜元件10设置。CPU 2060可通过耦合到组件2502和系统总线2015的接口2510和温度感测组件2502通信。
进一步的对于终端2000，用于建立期望的透镜设置的电功率输入能够响应由传感器2504感测的温度。已经提及，在较高的温度下透镜膜和/或透镜流体可膨胀导致透镜元件光学特性的改变。为了补偿由于热膨胀产生的透镜元件特性的改变，用于建立透镜组件200的透镜设置的电功率输入可以改变。
图22示出了基于激光扫描的标记读取终端2000的实物视图。终端2000包括设置在手持外壳2014的同一侧上的显示器4420和触发器4408。终端2000的用户接口可以由组合的显示器4420和指针装置4410构成。还可以例如，通过配置终端2000以能够工作来通过解码编程的条形码符号而编程，从而提供终端2000的用户接口。在另一个实施例中，手持外壳2014可没有显示器并且具有枪式的外形要素。
在另一个方面，终端2000能够在设定模式下工作，所述设定模式能够通过利用终端2000的用户接口选择按钮4432进行选择。设定模式(setup mode)可以被激活，用于确定对应于各种透镜设置的功率输入。在设定模式下，终端2000能够以不同的温度工作，电功率输入可改变直到实现期望的基准透镜设置为止。重复该过程以得到多个设置和感测温度，可建立如图23所示控制表4490。一旦建立表4490，该设定模式可通过取消选择按钮4432而去激活(deactivate)，并且在运行模式(run mode)下工作。在运行模式下，终端1000根据在此所述的所选择的第一或第二配置工作，或根据另外的配置工作。为了在运行模式下工作时建立特定(例如，选择的)透镜设置，终端2000可以利用用于确定功率输入水平的表4490，来建立特定透镜设置。在一个实施例中，终端2000能够工作来使得可以由终端2000的最终用户操作者激活设定模式。在另一个实施例中，终端2000能够工作来使得限制操作者用户激活设定模式，而只能由制造商供给者用户激活。在一个实施例中，终端2000能够工作来使得在终端部件并入外壳2014之前激活设定模式。
关于终端2000，终端2000能够工作来在至少第一最佳聚焦设置平面和第二最佳聚焦设置平面之间改变透镜组件200的透镜设置。更进一步，终端2000能够工作来至少产生与采用第一设置的透镜组件200的第一扫描对应的第一信号和与采用第二设置的透镜组件的第二扫描对应的第二信号，并且终端2000还能够工作来尝试利用该第一信号和第二信号解码可解码标记。第二信号所对应的第二扫描可以是相对于第一扫描的连续扫描或相对于该第一扫描的非连续的后继扫描。
终端2000能够工作来使得，当操作者激活的读取尝试通过操作者起动动触发器4408激活时终端2000可产生一系列的扫描和与该扫描对应的信号。终端2000对一个或多个产生的信号进行解码尝试，扫描、信号生成和解码尝试可继续进行直到读取尝试被去激活(例如，通过触发器4408的释放或通过成功的解码)为止。
处于在此阐明的第一操作者激活的配置的终端2000能够工作来在终端2000执行操作者激活的终端读取尝试期间在透镜组件的至少第一和第二透镜设置之间改变透镜组件200的透镜设置。进一步的，终端2000能够工作来使得在单个操作者激活的读取尝试期间生成第一和第二信号。
处于在此阐明的第二操作者激活的配置的标记读取终端2000能够工作来在终端执行操作者激活的终端2000的读取尝试期间保持终端的透镜设置处于特定透镜设置。终端2000能够工作来根据操作者输入的命令改变透镜设置，该操作者输入的命令在第一操作者激活的读取尝试之后并在第二操作者激活的读取尝试之前输入。终端2000能够工作来使得在终端2000的独立的第一和第二操作者激活的读取尝试期间输出第一信号和第二信号。
终端2000能够工作来响应操作者手动选择透镜设置在第一透镜设置和第二透镜设置以及在其它实施例中的附加设置之间改变透镜组件200的透镜设置。例如，终端2000具有的用户接口包括显示器4420和指针装置4410，操作者可利用该用户接口通过选择与期望的透镜设置对应的所显示按钮4442、4444来选择透镜设置。终端2000还能够工作来使得当第二配置处于激活状态时，响应利用触发器4408激活触发信号以启动解码尝试从而尝试解码可解码标记的时候捕获多个信号(包括第一和第二信号)，这期间终端2000响应通过起动触发器4408而激活触发信号，将透镜设置保持在所选择的透镜设置。
在已说明的第一功能中终端2000在操作者激活的读取尝试期间在不同的透镜设置之间改变透镜设置，在已说明的第二功能中在读取尝试期间终端2000保持透镜设置处于特定的设置，第一功能和第二功能每个可响应操作者选择的配置选择被激活。终端2000能够工作来使得操作者使用终端2000的用户接口通过选择与期望配置对应的按钮4452(第一配置)或按钮4454(第二配置)而在第一和第二配置之间选择。
图24所示时序图进一步的说明在一个实施例中的终端2000的操作。该图24的时序图说明终端2000经历从第一配置到第二配置的配置改变，在第一配置中终端2000的可变透镜组件200在读取尝试期间改变，而在第二配置中终端2000的可变透镜组件200在整个读取尝试期间保持固定设置。
关于图24的时序图，信号4502是表示第一用户可选配置(改变透镜设置)的激活的或非激活状态的状态信号。信号4504是表示已说明的第二用户可选配置(固定的透镜设置)的状态的状态信号。信号4506是触发信号，其通过起动触发器4408而激活，并且其可通过释放触发器4408被去激活，触发器4408在超时周期之后或在成功的解码可解码标记之后处于非激活状态。信号4506表示输入终端2000的透镜组件200的能量输入水平。扫描周期4320、4322、4324、4326、4328、4330、4331、4332、4334、4338、和4339是这样的扫描周期：在该扫描周期期间已说明的激光束横跨目标扫描以产生可处理信号。
关于处理周期4520、4522、4524、4526、4528、4530、4532、4534、4538，在所标注的处理周期所表示的处理周期期间，终端2000的CPU 2060为了尝试解码可解码标记而处理存储(例如，缓冲)的表示从目标反射的反射束的数字信号。
进一步的参考图24的时序图，操作者在时间t1可使用例如按钮4452选择配置1，使得终端2000设置在透镜组件200的透镜设置在读取尝试期间会改变的模式。在时间t1，操作者可激活触发信号4506。响应触发信号4506被激活，终端2000可生成多个信号，每个信号表示在光束横跨目标扫描期间从目标反射的光。
关于图24的时序图，当终端2000以第一(改变透镜)配置工作时，输入来建立透镜组件200的设置的能量输入水平(由信号4508表示)，在每个相应的扫描周期4320、4322、4324期间可以处于不同水平。在时间t2，触发信号4506例如通过成功地解码或触发器4408的释放可被去激活(deactivate)。在时间t3，操作者例如通过按钮4454的起动而激活在此所述的第二配置。此后某时，操作者例如通过起动终端2000的透镜设置按钮4442、4444或提供的其它按钮(如果终端2000适于使得其它透镜设置可以得到)，可以手动地选择透镜组件200的透镜设置。
关于信号4508，信号4508可被建立在对应于所选择的透镜设置的能量水平。在时间t5，触发信号4506例如通过操作者起动触发器4408被再次激活。由扫描周期4326、4328、4330、4331可看出，多个扫描周期能够确保。当以第二配置工作时，进入透镜组件200的激励(energization)输入水平和透镜组件200的设置可保持恒定。在时间t6，触发信号4506可例如通过触发器3408的释放或通过消息的成功解码被去激活。在时间t7，由于终端2000仍然以第二配置工作，操作者可例如通过利用终端2000的透镜设置选择按钮4442、4444将透镜设置改变为不同的透镜设置。作为响应，用于建立透镜组件200的设置的激励水平可以改变到与设置相关的水平，这可从信号4508看出。触发信号4506此后在时间t8可被再次激活。多个扫描周期4332、4334、4338、4339能够确保，其中透镜设置保持在与信号4508表示的在扫描周期4332、4334、4338、4339期间恒定的透镜设置激励水平对应的设置，这从图24的时序图可以看出。在题为″LASER SCANNER WITH DEFORMABLE LENS″(具有可变形透镜的激光扫描器)的美国专利申请号12/432,517中和题为″LASER SCANNER WITHIMPROVED DECODING″(具有改良解码的激光扫描器)的美国专利申请号12/432,534中公开的技术分别与此同时提交，通过引用全文(包括基于激光扫描的终端技术)结合于此，可被用于在此说明的系统、装置和方法。
在此说明的模式、配置、或设置可使用用户接口进行选择，用户接口包括终端1000或终端2000的显示器和指针装置，在此说明的模式、配置、或设置还可以例如通过读取编程的条形码符号使用其它用户接口进行选择。
系统方法和装置的小实例的描述如下：
A1.一种标记读取终端，包括：
成像组件，其包括具有多个像素的图像传感器；
存储器和控制器，所述存储器用于存储图像数据，所述控制器用于处理该图像数据以尝试解码在所述图像数据中表示的可解码标记；
可变透镜组件，用于将目标的图像聚焦到所述图像传感器上，所述可变透镜组件包括透镜元件，所述透镜元件包括界定腔的可变形膜和相对的透光部件，在腔中设置有光学流体，所述透镜元件具有成像轴，其中所述可变透镜组件进一步包括致动器组件，所述致动器组件用于移动所述可变形膜从而改变所述透镜元件的光学特性，其中所述致动器组件包括压电致动器；
其中，所述标记读取终端能够工作来在至少第一和第二不同的透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，所述透镜组件具有处于第一透镜设置的第一最佳聚焦平面和处于第二透镜设置的第二最佳聚焦平面，所述标记读取终端还能够工作来曝光所述透镜组件处于所述第一透镜设置时的图像数据的第一帧以及所述透镜组件处于第二透镜设置时的图像数据的第二帧，其中所述终端还被配置成使得所述终端能够工作来对图像数据的第一和第二帧中的每一个进行解码尝试以解码可解码标记。
A2.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间在透镜组件的第一和第二透镜设置之间改变透镜组件的透镜设置，所述终端还能够工作来使得在单个操作者激活的终端的读取尝试期间曝光所述第一和第二帧。
A3.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间保持所述透镜组件的透镜设置处于特定的透镜设置，所述终端能够工作来根据操作者输入的命令改变透镜设置，所述操作者输入的命令在第一操作者激活的读取尝试之后并在第二操作者激活的读取尝试之前输入，所述终端还能够工作来使得，在独立的第一和第二独立操作者激活的终端的读取尝试期间曝光图像数据的第一帧和图像数据的第二帧。
A4.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括压电致动器和推动环，所述透镜组件被设置成使得所述推动环被插入在所述致动器和所述可变形膜之间。
A5.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器。
A6.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由基本上与所述可变形膜的表面平行设置的线性压电致动器构成，所述致动器被配置成使得当所述压电致动器的厚度改变时所述透镜元件的光学特性改变。
A7.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括在固定部件上枢轴设置的枢轴部件，所述致动器组件进一步的包括压电致动器并且设置成使得所述压电致动器的形变引起所述枢轴部件的移动，所述致动器组件进一步设置成使得所述枢轴部件的移动引起可变形膜的移动。
A8.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件被配置成使得所述致动器组件的部件为常偏置的以便挤压所述可变形膜，并且所述压电致动器设置成使得所述压电致动器的形变改变所述可变形膜的挤压量。
A9.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括外壳，其中所述致动器组件包括由所述外壳支撑的推动环，所述推动环为常偏置的以便挤压所述流体透镜元件，其中所述致动器组件进一步包括致动器，所述致动器设置成使得所述致动器的移动改变所述推动环的位置以改变所述流体透镜元件的挤压量。
A10.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括：
流体透镜元件，其包括部分地限定腔的可变形膜，所述腔保持光学流体；
致动器组件，其能够工作来对所述流体透镜元件施加力以便改变所述可变形膜的光学特性。
凹部，所述流体透镜元件设置在所述凹部中，所述凹部在第一侧由所述致动器组件的结构部件界定；
其中进一步的在所述凹部设置的弹性部件；
其中所述聚焦装置进一步的被配置成使得所述凹部的宽度在所述聚焦装置的制造期间能够被调整以在所述流体透镜元件和限定所述凹部的所述聚焦装置的部件之间实现预定标准的位置关系。
A11.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器，所述中空部分具有非圆形的轮廓以便从正面图来看所述中空盘压电致动器限定突出物。
B1.一种标记读取终端，包括：
发射激光的激光源；
用于横跨目标扫描激光的扫描装置，其中所述终端能够工作来使得横跨目标扫描的激光的最佳聚焦平面基于所述透镜组件当前的透镜设置而改变；
可变透镜组件，其用于将所述激光聚焦到目标上，所述可变透镜组件具有透镜元件，所述透镜元件包括界定设置在腔中的光学流体的可变形膜和相对的透光部件，所述透镜元件具有成像轴，其中所述可变透镜组件还包括致动器组件，所述致动器组件用于移动该可变形膜由此改变所述透镜元件的光学特性，并且其中所述致动器组件包括压电致动器；
其中所述终端能够工作来在第一透镜设置和第二透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，其中所述透镜组件具有处于第一透镜设置的第一最佳聚焦平面和处于第二透镜设置的第二最佳聚焦平面，所述终端还能够工作来产生与透镜组件处于第一透镜设置时的第一扫描对应的第一信号和与透镜组件处于第二透镜设置时的第二扫描对应的第二信号，其中所述终端还能够工作来利用所述第一信号和第二信号尝试解码可解码标记。
B2.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间在所述透镜组件的第一和第二透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，所述终端还能够工作来使得在单个操作者激活的读取尝试期间产生所述第一和第二信号。
B3.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间保持所述终端的透镜设置处于特定的透镜设置，所述终端能够工作来根据操作者输入的命令改变透镜设置，所述操作者输入的命令在第一操作者激活的读取尝试之后并在第二操作者激活的读取尝试之前输入，所述终端还能够工作来使得，在独立的第一和第二操作者激活的终端的读取尝试期间输出所述第一信号和第二信号。
B4.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括压电致动器和推动环，所述透镜组件被设置成使得所述推动环被插入在所述致动器和所述可变形膜之间。
B5.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器。
B6.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由基本上与所述可变形膜的表面平行设置的线性压电致动器构成，所述致动器被配置成使得当所述压电致动器的厚度改变时所述透镜元件的光学特性改变。
B7.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括在固定部件上枢轴设置的枢轴部件，所述致动器组件进一步的包括压电致动器并且设置成使得所述压电致动器的形变引起所述枢轴部件的移动，所述致动器组件进一步设置成使得所述枢轴部件的移动引起可变形膜的移动。
B8.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件被配置成使得所述致动器组件的部件为常偏置的以便挤压所述可变形膜，并且所述压电致动器设置成使得所述压电致动器的形变改变所述可变形膜的挤压量。
B9.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括外壳，其中所述致动器组件包括由所述外壳支撑的推动环，所述推动环为常偏置的以便挤压所述流体透镜元件，其中所述致动器组件进一步包括致动器，所述致动器设置成使得所述致动器的移动改变所述推动环的位置以改变所述流体透镜元件的挤压量。
B10.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括：
流体透镜元件，其包括部分地限定腔的可变形膜，所述腔保持光学流体；
致动器组件，其能够工作来对所述流体透镜元件施加力以便改变所述可变形膜的光学特性。
凹部，所述流体透镜元件设置在所述凹部中，所述凹部在第一侧由所述致动器组件的结构部件界定；
其中进一步的在所述凹部设置的弹性部件；
其中所述聚焦装置进一步的被配置成使得所述凹部的宽度在所述聚焦装置的制造期间能够被调整以在所述流体透镜元件和限定所述凹部的所述聚焦装置的部件之间实现预定标准的位置关系。
B11.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器，所述中空部分具有非圆形的轮廓以便从正面图来看所述中空盘压电致动器限定突出物。
C1.一种聚焦装置，包括：
流体透镜元件，其包括部分地限定腔的可变形膜，所述腔保持光学流体；
致动器组件，其能够工作来对所述流体透镜元件施加力以便改变所述可变形膜的光学特性。
凹部，所述流体透镜元件设置在所述凹部中，所述凹部在第一侧由所述致动器组件的结构部件界定；
其中进一步的在所述凹部设置的弹性部件；
其中所述聚焦装置进一步的被配置成使得所述凹部的宽度在所述聚焦装置的制造期间能够被调整以在所述流体透镜元件和限定所述凹部的所述聚焦装置的部件之间实现预定标准的位置关系。
C2如权利要求C1所述的聚焦装置，其中所述弹性部件围绕所述流体透镜元件的周边设置以保持所述流体透镜元件。
C3.如权利要求C1所述的聚焦装置，其中在无应力状态的所述弹性元件比在无应力状态的所述流体透镜元件具有更大的厚度。
C4.如权利要求C1所述的聚焦装置，其中所述致动器组件包括中空盘双晶片压电致动器，所述中空盘双晶片压电致动器与所述可变形膜大体上相对。
虽然本发明已经参考大量的实施例说明，可以理解本发明的真实的精神和范围应该仅通过本详细说明支持的权利要求而确定。进一步的，虽然在许多的情况下这里的系统和装置以及方法被描述为具有一定数量的元件，可以理解这种系统、装置和方法可实际具有比上述所述一定数量的元件更少的元件数量。同样，虽然许多特定实施例已经被说明，可以理解那些已经参考各自特定实施例中被说明的特征和方面可以和每个所说明的其它特定实施例一起使用。

Claims (15)

1.一种标记读取终端，包括：
成像组件，其包括具有多个像素的图像传感器；
存储器和控制器，所述存储器用于存储图像数据，所述控制器用于处理该图像数据以尝试解码在所述图像数据中表示的可解码标记；
可变透镜组件，用于将目标的图像聚焦到所述图像传感器上，所述可变透镜组件包括透镜元件，所述透镜元件包括界定腔的可变形膜和相对的透光部件，在腔中设置有光学流体，所述透镜元件具有成像轴，其中所述可变透镜组件进一步包括致动器组件，所述致动器组件用于移动所述可变形膜从而改变所述透镜元件的光学特性，其中所述致动器组件包括压电致动器；
其中，所述标记读取终端能够工作来在至少第一和第二不同的透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，所述透镜组件具有处于第一透镜设置的第一最佳聚焦平面和处于第二透镜设置的第二最佳聚焦平面，所述标记读取终端还能够工作来曝光所述透镜组件处于所述第一透镜设置时的图像数据的第一帧以及所述透镜组件处于第二透镜设置时的图像数据的第二帧，其中所述终端还被配置成使得所述终端能够工作来对图像数据的第一和第二帧中的每一个进行解码尝试以解码可解码标记。
2.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间在透镜组件的第一和第二透镜设置之间改变透镜组件的透镜设置，所述终端还能够工作来使得在单个操作者激活的终端的读取尝试期间曝光所述第一和第二帧。
3.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间保持所述透镜组件的透镜设置处于特定的透镜设置，所述终端能够工作来根据操作者输入的命令改变透镜设置，所述操作者输入的命令在第一操作者激活的读取尝试之后并在第二操作者激活的读取尝试之前输入，所述终端还能够工作来使得，在独立的第一和第二独立操作者激活的终端的读取尝试期间曝光图像数据的第一帧和图像数据的第二帧。
4.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括压电致动器和推动环，所述透镜组件被设置成使得所述推动环被插入在所述致动器和所述可变形膜之间。
5.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器。
6.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由基本上与所述可变形膜的表面平行设置的线性压电致动器构成，所述致动器被配置成使得当所述压电致动器的厚度改变时所述透镜元件的光学特性改变。
7.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括在固定部件上枢轴设置的枢轴部件，所述致动器组件进一步的包括压电致动器并且设置成使得所述压电致动器的形变引起所述枢轴部件的移动，所述致动器组件进一步设置成使得所述枢轴部件的移动引起可变形膜的移动。
8.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件被配置成使得所述致动器组件的部件为常偏置的以便挤压所述可变形膜，并且所述压电致动器设置成使得所述压电致动器的形变改变所述可变形膜的挤压量。
9.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括外壳，其中所述致动器组件包括由所述外壳支撑的推动环，所述推动环为常偏置的以便挤压所述流体透镜元件，其中所述致动器组件进一步包括致动器，所述致动器设置成使得所述致动器的移动改变所述推动环的位置以改变所述流体透镜元件的挤压量。
10.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述透镜组件包括聚焦装置，所述聚焦装置包括：
流体透镜元件，其包括部分地限定腔的可变形膜，所述腔保持光学流体；
致动器组件，其能够工作来对所述流体透镜元件施加力以便改变所述可变形膜的光学特性。
凹部，所述流体透镜元件设置在所述凹部中，所述凹部在第一侧由所述致动器组件的结构部件界定；
其中进一步的在所述凹部设置的弹性部件；
其中所述聚焦装置进一步的被配置成使得所述凹部的宽度在所述聚焦装置的制造期间能够被调整以在所述流体透镜元件和限定所述凹部的所述聚焦装置的部件之间实现预定标准的位置关系。
11.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述压电致动器由中空盘压电致动器构成，所述中空盘压电致动器具有围绕成像轴设置的中空部分并且被设置为大体与所述可变形膜相对，所述中空盘压电致动器为具有第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层的双晶片压电致动器，所述中空部分具有非圆形的轮廓以便从正面图来看所述中空盘压电致动器限定突出物。
12.一种标记读取终端，包括：
发射激光的激光源；
用于横跨目标扫描激光的扫描装置，其中所述终端能够工作来使得横跨目标扫描的激光的最佳聚焦平面基于所述透镜组件当前的透镜设置而改变；
可变透镜组件，其用于将所述激光聚焦到目标上，所述可变透镜组件具有透镜元件，所述透镜元件包括界定设置在腔中的光学流体的可变形膜和相对的透光部件，所述透镜元件具有成像轴，其中所述可变透镜组件还包括致动器组件，所述致动器组件用于移动该可变形膜由此改变所述透镜元件的光学特性，并且其中所述致动器组件包括压电致动器；
其中所述终端能够工作来在第一透镜设置和第二透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，其中所述透镜组件具有处于第一透镜设置的第一最佳聚焦平面和处于第二透镜设置的第二最佳聚焦平面，所述终端还能够工作来产生与透镜组件处于第一透镜设置时的第一扫描对应的第一信号和与透镜组件处于第二透镜设置时的第二扫描对应的第二信号，其中所述终端还能够工作来利用所述第一信号和第二信号尝试解码可解码标记。
13.如权利要求12所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间在所述透镜组件的第一和第二透镜设置之间改变所述透镜组件的透镜设置，所述终端还能够工作来使得在单个操作者激活的读取尝试期间产生所述第一和第二信号。
14.如权利要求12所述的标记读取终端，其中所述终端能够工作来在所述终端执行操作者激活的终端的读取尝试期间保持所述终端的透镜设置处于特定的透镜设置，所述终端能够工作来根据操作者输入的命令改变透镜设置，所述操作者输入的命令在第一操作者激活的读取尝试之后并在第二操作者激活的读取尝试之前输入，所述终端还能够工作来使得，在独立的第一和第二操作者激活的终端的读取尝试期间输出所述第一信号和第二信号。
15.如权利要求12所述的标记读取终端，其中所述致动器组件包括压电致动器和推动环，所述透镜组件被设置成使得所述推动环被插入在所述致动器和所述可变形膜之间。
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