降低液体透镜上温度引起的漂移效应的系统以及方法.pdf

公开了降低液体透镜上温度引起的漂移效应的系统以及方法。系统和方法降低了用于视觉系统中的液体透镜上的温度引起的漂移效应。反馈环接收来自温度传感器的温度值，并且基于所接收的温度值，基于液体透镜的所测得的温度与预定控制温度之间的差值来控制至加热元件的能量以将温度值维持在预定控制温度范围内以降低漂移效应。处理器还可控制施加至透镜或透镜致动器的偏置信号以控制温度变化以及相关联的引起的漂移效应。图像清晰度还可通过单独的一系列图像，或与控制液体透镜的温度以调节透镜的焦距结合来确定。

1.  一种视觉系统，包括：
可调焦液体透镜，具有视场；
至少一个电路板，与所述液体透镜的至少一部分热接触；
加热元件，置于所述至少一个电路板上，所述加热元件可控以加热所述至 少一个电路板；
温度传感器，设置成测量所述液体透镜的温度；以及
反馈环，所述反馈环基于所述液体透镜的所测得的温度与预定的控制温度 之间的差值来控制至所述加热元件的电能。

2.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括处理器，所述 处理器接收来自温度传感器的温度值，并且基于所接收的温度值，给所述至少 一个电路板上的所述加热元件供能或断能以将所述温度值维持在预定的控制 温度范围内。

3.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述预定的控制温度是在 所述液体透镜的操作温度范围的高端附近。

4.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述温度传感器被置于所 述至少一个电路板上。

5.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述至少一个电路板包括 液体透镜驱动电路。

6.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述至少一个电路板包括 视觉系统控制电路。

7.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括第二电路板。

8.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述可调焦液体透镜的焦 点是可利用施加到液体透镜的控制信号进行调节的。

9.  如权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，所述视觉系统是固定安装 视觉系统和手持式视觉系统中的至少一个。

10.  一种视觉系统，包括：
可调焦液体透镜，具有视场，所述液体透镜的焦点是可利用施加至液体透 镜的控制信号进行调节的以用于捕获图像；
偏置信号，在未利用所述控制信号调节所述液体透镜以用于捕获图像时所 述偏置信号被施加至所述液体透镜；以及
所述偏置信号被施加至所述液体透镜以控制所述液体透镜的温度。

11.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括处理器，所述 处理器可操作用于将温度因数储存在存储器中，通过所述处理器分析所述温度 因数以产生所述偏置信号来控制所述液体透镜的温度。

12.  如权利要求11所述的视觉系统，其特征在于，所述温度因数包括让所述 控制信号被施加至所述液体透镜达特定时间量的时间值以及让特定电流被施 加至所述液体透镜的控制值。

13.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，所述控制信号包括控制电 压和控制电流中的至少一个。

14.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括温度传感器， 所述温度传感器设置成测量所述液体透镜的温度值。

15.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括处理器，所述 处理器可操作用于分析所述温度值以产生所述偏置信号来将所述液体透镜驱 动至返回位置。

16.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，所述温度值被储存在所述 存储器中。

17.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，所述偏置信号是基于施加 至所述液体透镜的控制信号的历史。

18.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括温度传感器， 所述温度传感器用于测量所述液体透镜的温度值。

19.  如权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，进一步包括处理器，所述 处理器可操作用于分析所述温度值以控制所述偏置信号。

20.  一种用于优化视觉系统中的可调透镜的焦距的方法，所述视觉系统具有 视场，所述方法包括：
通过预定的调节步骤调节所述可调透镜的焦距；
获取包含感兴趣区域的所述视场的第一图像；
计算在所述视场的第一图像内的所述感兴趣区域的第一清晰度分数；
通过所述预定的调节步骤调节所述可调透镜的焦距；
获取包含所述感兴趣区域的所述视场的另一图像；
计算在所述视场的另一图像内的所述感兴趣区域的另一清晰度分数；
将所述第一清晰度分数与所述另一清晰度分数进行比较；以及
基于所述比较限定下一调节步骤在焦距中的方向。

21.  如权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述感兴趣区域 限定在所述视觉系统的视场内。

22.  如权利要求20所述的方法，其特征在于，限定所述感兴趣区域包括将感 兴趣区域符号置于在所述视场中的物品上。

23.  如权利要求20所述的方法，其特征在于，限定所述感兴趣区域包括自动 地将所述视场内的符号用于所述感兴趣区域。

24.  如权利要求20所述的方法，其特征在于，在所述视觉系统的视场内的感 兴趣区域仅是针对将要在其中计算清晰度分数的每个图像进行限定的。

25.  如权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步包括确认所限定的感兴 趣区域是位于至少一个所获取的图像内。

26.  一种用于优化视觉系统中的可调透镜的焦距的方法，所述视觉系统具有 视场，所述方法包括：
通过预定的调节步骤调节所述可调透镜的焦距；
获取所述视场的第一图像；
测量在所述可调透镜附近的第一环境温度；
通过所述预定的调节步骤调节所述可调透镜的焦距；
获取所述视场的另一图像；
测量在所述可调透镜附近的另一环境温度；
将所述第一环境温度与所述另一环境温度进行比较；以及
基于所述比较限定下一调节步骤在焦距中的方向。

降低液体透镜上温度引起的漂移效应的系统以及方法
相关申请的交叉引用
不适用
关于联邦资助的研究或研发的声明
不适用
背景技术
本技术涉及用于透镜系统中的可调透镜，更具体地涉及用于降低视 觉系统中所用的微流控或液体透镜上的温度引起的漂移效应的系统以及方法。
已经开发了用于多种不同应用的视觉系统。例如，已开发了用于 读取置于包装或产品上的条形码和其它类型的符号以从中获得信息的机器视 觉系统。已开发了用于检验制造的部件的特征/特性的其它机器视觉系统。
很多视觉系统包括用于获取待成像的符号或物品的图像的相机。 处理器接收图像并且提取接着可被用于执行一个或多个视觉过程的信息。在 很多应用中，相机传感器和待成像的符号或物品之间的距离可在不同用途之间 变化。在这些情况下，为了获取有用的图像即可从中提取完成机器视觉过程 所需的数据的图像，常常提供可调透镜和/或自动聚焦系统。在这些情况下， 当激活系统以执行视觉过程时，透镜和自动聚焦系统自动地聚焦该透镜以使待 成像的符号或物品的清晰图像被产生在相机传感器上。聚焦过程完成之后， 待成像的符号或物品的清晰图像被获取并且经处理以完成视觉过程。
一类可用于机器视觉过程的可调透镜是液体透镜。液体透镜由一 种或多种不同折射率的流体构成，并且通过控制液体的弯液面或表面可改变液 体透镜。例如，在一种类型的液体透镜中，两种流体被包含在具有透明端盖 的管中。第一种为导电的水溶液且第二种为不导电的油。管的内部涂覆有 疏水材料，这导致水溶液形成半球形透镜，可通过在称为电润湿的过程中施加 直流电压在涂覆层的两端以降低其拒水性来调节该半球形透镜。电润湿调节 液体的表面张力，这改变了曲率半径并且调节了透镜的焦距。已知几种利用 电润湿过程的液体透镜配置。
另一种类型的可调液体透镜利用电/机械致动器系统来诱导运动以 调节透镜的焦点。例如，音圈类型可调透镜具有按压到用作容器的透明侧壁 的透明膜上的环形音圈致动器。容器填充有透明液体。通过致动器施加的 电流诱导该致动器施加力以将膜变形至凸形。此凸形用作透镜，并且可通过 调节电流来调节该凸形。
液体透镜是极其通用的，其提供高度可变的焦距，并且有的无需活 动的部件。然而，液体透镜本来就受到透镜中的液体的温度变化和老化所引 起的焦距的不期望的变化(这里称为漂移)影响。例如，温度和老化可改变 液体的折射率或介电常数，从而改变焦距。例如，当在固定的大距离处对小 符号进行成像时，透镜的温度漂移将导致图像中的模糊并且降低读取性能。 此不期望的漂移导致在第一温度处的液体透镜具有第一焦距，并且在第二温度 处的同一液体透镜将具有不同于第一焦距的第二焦距。
对于使用通过致动器施加的电流来调节透镜的焦点的可调透镜，通 过致动器施加的电流不仅加热了该致动器，而且透镜同样变热了。不期望地， 这导致透镜的温度随着所施加的控制电流而变化。由于较大的光焦度需要较高 的电流，所以透镜在使用时在大光焦度(近的物距)处将比在小光焦度(大的 物距)处变得更热。
已经进行过各种尝试来补偿液体透镜漂移。这些尝试测量了在校 准过程期间液体透镜的热性能，并且随后基于所测得的热性能通过调节液体透 镜驱动器电压或电流在正常操作中补偿该透镜。这不仅需要对每个透镜进行 耗时的校准过程，而且所测得的热性能是基于在校准期间的典型的漂移行为而 进行的，其准确度有限。
因此，当在引起透镜温度变化的应用中使用可变透镜时，可变透镜 的聚焦在不同的温度下将产生不同的结果。对于这些应用，在尝试维持更一 致的焦距以及更清晰的结果图像时必须使用其它的系统和方法。本技术提出 了解决这些问题的方案。
发明内容
本技术提供用于降低视觉系统中所用的液体透镜上的温度引起的 漂移效应的系统和方法。处理器可接收来自温度传感器的温度值，并且基于 所接收的温度值，给至少一个电路板上的加热元件供能或断能以将温度值维持 在预定的控制温度范围内以降低漂移效应。处理器还可控制施加至透镜或透 镜致动器的偏置信号以控制温度变化以及相关联的所引起的漂移效应。图像 清晰度还可通过单独的一系列图像或与控制液体透镜的温度以调节透镜的焦 距结合来确定。
一方面，本技术提供用于将液体透镜的温度维持在控制温度从而降 低液体透镜上的漂移效应的视觉系统和方法。视觉系统包括具有视场的可调 焦液体透镜。至少一个电路板与液体透镜的至少一部分热接触。加热元件 置于此至少一个电路板上，加热元件可控以加热此至少一个电路板。温度传 感器设置成测量液体透镜的温度值。反馈环基于液体透镜的所测得的温度与 预定的控制温度之间的差值来控制至加热元件的电能。
在其它方面，本技术提供用于控制至液体透镜的偏置信号以控制液 体透镜的温度的视觉系统和方法。视觉系统包括具有视场的可调焦液体透 镜，利用施加到液体透镜的控制信号可调节液体透镜的焦点以用于捕获图像。 在未利用控制信号调节液体透镜以用于捕获图像时，向液体透镜施加一偏置信 号。偏置信号被施加至液体透镜以控制液体透镜的温度。
在一些实施例中，可与从液体透镜的平均散热相关地控制该偏置信 号。在其它实施例中，偏置信号可依赖于液体透镜的感测温度值或环境温度。
其它实施例包括优化视觉系统中的可调透镜的焦距的系统和方法， 该视觉系统具有视场。此方法包括几个步骤，包含：通过预定调节步骤调节 可调透镜的焦距；获取包含感兴趣区域的视场的第一图像；计算在视场的第一 图像内的感兴趣区域的第一清晰度分数；通过预定调节步骤调节可调透镜的 焦距；获取包含感兴趣区域的视场的另一图像；计算在视场的另一图像内的感 兴趣区域的另一清晰度分数；将第一清晰度分数与另一清晰度分数进行比较； 以及基于比较限定下一调节步骤在焦距中的方向。
又一些实施例包括优化视觉系统中的可调透镜的焦距的系统和方 法，视觉系统具有视场。此方法包括几个步骤，包含：通过预定调节步骤调 节可调透镜的焦距；获取视场的第一图像；测量在可调透镜附近的第一环境温 度；通过预定调节步骤调节可调透镜的焦距；获取视场的另一图像；测量在 可调透镜附近的另一环境温度；将第一环境温度与另一环境温度进行比较；以 及基于比较限定下一调节步骤在焦距中的方向。
对于前述和相关的目标的实现，本技术则包括下文中完整描述的特 征。以下描述和所附附图详细阐述了本技术的多方面。然而，这些方面只表 示能运用本技术原理的多种方式中的一小部分。通过结合附图参考对本技术 的以下详细描述，本技术的其它方面、优点和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本技术的实施例获取感兴趣物品上的符号的图像的固定 安装读取器设备的透视图；
图2是示出读取器设备的前端的固定安装读取器设备的透视图；
图3是示出可包括图1和2的读取器设备的部件的示意图；
图4是示出液体透镜和设置成与液体透镜有热联系的读取器设备的 部件的实施例的分解图；
图5是示出可储存在存储器中的值和数据的示意图；
图6是示出液体透镜以及与液体透镜接触的电路板的侧面示意图；
图7是与控制液体透镜的温度相关联的方法的流程图；
图8是示出包括致动器的液体透镜以及与液体透镜接触的电路板的 附加实施例的侧面示意图；
图9是示出液体透镜被驱动到的相对位置以及相关联的透镜被返回 至的默认位置的图。
图10是类似于图9的图并且示出了液体透镜被驱动到的相同的相对 位置，并且替代示出了透镜被返回至的计算的返回位置以用于控制液体透镜的 温度；以及
图11、12和13是根据本技术的实施例与控制液体透镜的温度相关联 的方法的流程图；
虽然本技术容许多种修改和替代形式，但其具体实施例将通过附图 中的示例示出且将在本文中予以详细描述。然而应当理解，这里对具体实施 例的描述并不旨在将本技术限于所公开的特定形式，相反，其意图是覆盖落在 如所附权利要求所限定的本技术的精神和范围内的所有修改、等效方案以及替 换方案。
具体实施方式
现在参考附图描述本技术的各个方面，其中在若干视图中相似的附 图符号对应于类似的元素。然而应该理解，下文所涉及的附图和详细描述并 不旨在将所要求保护的主题限制为所公开的特定形式。相反，本发明将涵盖 落入所要求保护的主题的精神和范围内的所有修改、等效方案和替换方案。
如此处所使用的，术语“组件”、“系统”、“方法”等旨在指硬 件、硬件和软件的组合、软件或者是执行中的软件。本文中所使用的词语“示 例性”意味着用作示例、实例、或说明。在本文中描述为“示例性”的任何 方面或设计并不一定被解释为比其他方面或设计优选或有优势。
此外，所公开的主题可以通过使用标准编程和/或工程技术和/或编 程来产生软件、固件、硬件、或其任何组合以实施在此详述的诸方面而被实现 为系统、方法、装置或制造品。
除非另外指定或限制，术语“连接”和“耦合”及其变体被广泛地 使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支承和耦合。此外，“连接”和 “耦合”不限于物理或机械连接或耦合。如本文中所使用的，除非另有明确 表述，“连接”是指一个元件/特征直接或间接地连接到另一元件/特征，并且 不一定是电地或机械地。类似地，除非另有明确表述，“耦合”是指一个部 件/特征直接或间接地耦合到另一部件/特征，并且不一定是电地或机械地。
如此处所使用地，术语“处理器”可包括一个或多个处理器和多个 存储器和/或一个或多个可编程硬件部件。如此处所使用地，术语“处理器” 意在包括任何类型的处理器、CPU、微控制器、数字信号处理器、或能执行软 件指令的其他设备。
如此处所使用的，术语“存储器”包括非易失性介质，例如磁介质 或硬盘、光学存储、或闪存；诸如系统存储器之类的易失性介质，例如诸如 DRAM、SRAM、EDO RAM、RAMBUS RAM、DR DRAM之类的随机存取存 储器(RAM)；或者其上可存储配置数据以及程序和/或可缓存数据通信的安 装介质，诸如软件介质，例如CD-ROM。术语“存储器”还可包括其他类型 的已知的或未来开发的存储器或其组合。
下面通过使用示图来说明用于实施本技术的实施例的结构或处理 来描述本技术的实施例。以这种方式使用示图来呈现本技术的实施例不应被 解释为对其范围的限制。本技术构想用于降低和/或控制可调透镜上温度引起 的漂移效应，并且改善图像质量的系统和方法。
将结合作为固定安装符号读取器的一部分的液体透镜描述各个实 施例，读取器适于获取物体或物体上的标记的图像。这是因为本技术的特征 和优点很好地适于该目的。仍然，应当理解本技术的各个方面可应用于其它 形式的电子设备并且不限于使用液体透镜作为读取器的一部分，因为要理解包 含热敏感透镜的众多类型的电子设备根据此处所描述的特征可从降低温度引 起的漂移中获益。
现在参考附图，其中在若干视图中相似的附图标记对应于类似的原 件，尤其参考图1，将在示例性固定安装的符号读取器20的上下文中描述本技 术，该示例性固定安装的符号读取器20可被用于获取符号(例如，设置在物品 24上的二维符号22)的图像并且可解码所获得图像中的符号。虽然本文中 技术是以固定安装符号读取器20的情况描述的，但例如其中传送装置移动各种 尺寸的物品或包装穿过读取器20的视场以使读取器透镜/传感器和在其上施加 有符号的包装或物品之间的距离可因物品不同而变化，应当理解此技术也可适 用于手持式符号读取器以及固定相机，这作为非限制性示例。
现在参照图1和2，读取器20可包括金属或硬质塑料外壳26。可调 焦距透镜36可被设置在位于读取器外壳26的远端附近的透镜外壳40的后面，并 且具有视场42。透镜36可以是已知的市售的多焦液体透镜。在这些类型的 透镜中，通过改变施加到液体透镜的控制信号来调节焦距。
现在参照图3，除了以上参照图1和2所描述的部件之外，读取器20 可包括处理器50、相机传感器52、电源54、存储器56以及一个或多个接口设备 58，诸如可听声音发生器、用于指示成功的符号解码的LED、无线和/或有限通 信等。如已知的，电源54可用电池来替代以供电。处理器50可耦合至其中 可储存由处理器50执行的程序的存储器56。此外，存储器50可指导经由相机 传感器52所获得的图像存储在存储器56中。处理器50还可耦合至相机传感器 52以便于从中接收图像数据。已知的触发/致动设备或方法34可耦合至处理器 50或通过处理器50执行，以便于启动符号读取过程。处理器50还可耦合至可 变焦液体透镜36以便于修改液体透镜36的焦点位置或焦距。
在典型操作中，定位读取器20以使相机或透镜的视场42朝向符号22 已被施加于其上的物品24的表面，从而使得符号22被置于读取器的视场42内。 一旦如此定位，可激活触发器34使得读取器20获取在视场42内的符号22的一个 或多个图像。一旦已获得合适的符号22的聚焦图像，读取器20内的处理器50、 或使用通信接口58、远离读取器20的处理器都可以尝试解码符号22并且可接着 将所解码的信息提供至其它软件应用以供使用。此外，在符号22的成功解码 之后，读取器20可向用户提供解码已经成功的指示。这里，尽管未在图1或2 中示出，成功解码的指示可经由可听的蜂鸣声或噪声或经由LED等的照明或这 两者来提供。
液体透镜(诸如液体透镜36)通常由一种或多种不同折射率的流体 构成，并且通过控制液体的弯液面或表面可变化。通过施加控制信号64至液 体透镜或至液体透镜致动器，可调节液体透镜。例如，控制信号64可包括控 制电压或控制电流。例如，在一些类型的已知液体透镜中，两种流体被包含 在具有透明端盖的管中。第一种为导电的水溶液且第二种为不导电的油。 管的内部涂覆有疏水材料，这导致水溶液形成半球形透镜，可通过在称为电润 湿的过程中施加直流电压在涂覆层的两端以降低其拒水性来调节该半球形透 镜。电润湿调节液体的表面张力，这改变了曲率半径并且调节了液体透镜的 焦距。
如以上所讨论的，液体透镜的光学性质不同于通常的玻璃或塑料透 镜的光学性质。例如，液体透镜的光焦度随着透镜的温度增加而减少，并且 随着透镜老化的增加而减少。另外，当聚焦液体透镜时，在控制信号64和光 焦度之间存在滞后。即，随着控制信号64增加和减少，光焦度的增量变化改 变，这可不利地影响反馈环。
本技术的实施例控制可调透镜36的温度以便降低由透镜温度的变 化引起的漂移效应。为了最小化漂移效应，可单独控制热的施加或与控制至 透镜36或透镜致动器96的偏置信号66的各方面结合来控制热的施加。如下所 述，可在连续图像的采集之间移除控制信号64。可施加偏置信号66来代替控 制信号64。例如，偏置信号66可包括偏置电压或偏置电流。偏置信号66的 等级和偏置信号所施加的时间长度都可进行调节。当以这种方式进行调节 时，温度(环境温度和透镜温度两者)的影响可被抵消。
一般而言，较高的温度引起液体透镜36的光焦度减少。在此示例 中，当前的方法增加了读取器20的焦距以针对光焦度的减少进行调节。焦距 的改变可被用于补偿液体透镜上温度的影响，但在液体透镜焦点改变的任何时 候，由于液体透镜应当被调节至的精确焦点的不确定性，都存在与降低所获取 的图像的清晰度相关联的风险。
现在参照图4，示出了可用于通过稳定液体透镜36的温度来显著地 降低或消除液体透镜36的焦点漂移的实施例。在此实施例中，外壳26的一部 分已被移除以提供液体透镜36以及设置成与液体透镜36接触和/或设置在液晶 透镜36附近的部件的分解图。在此实施例中，尽管环境温度62的变化可发生 在读取器20的周围，液体透镜36可被保持在预定控制温度60处。数据(诸如 预定的控制温度值61和环境温度值63)可被存储在存储器56中(参见图5)。可 以在外壳26内的液体透镜36处或附近测量环境温度62，或在读取器30的外面测 量环境温度62，或两者都进行。控制温度60可被维持在恒温和/或控制温度可 被维持在近恒温，例如，在几度的范围内。此外，控制温度60可被维持在液 体透镜36的操作范围内，例如，负50摄氏度到70摄氏度。
在一些实施例中，控制温度60可被维持在或靠近操作范围的高端， 例如，70摄氏度。在较高温度下，一些液体透镜较快改变至新的焦距。因 此，维持控制温度60在或靠近操作范围的高端不仅将提供尽可能大的读取器20 的操作范围，而且将用来降低或消除漂移并且由于液体透镜中的液体的反应时 间已改善而提高了液体透镜36的聚焦速度。例如，可构想到控制温度60可被 维持在低、或中等范围温度、或处在或超过环境温度的操作范围内的任何温度。
现在参照图4、5和6并且以非限制性示例的方式，液体透镜36可被 设置成与第一电路板70热接触和/或物理接触，或例如热接触和/或物理接触第 一电路板70和第二电路板72之间。第一电路板70和第二电路板72中的一个或 两个可包括作为用于液体透镜36和/或读取器20的控制电路76的一部分的温度 传感器74。作为示例，第一电路板70可包括触点78以将控制电路76电耦合至 液体透镜36，并且第二电路板72上的控制电路76可包括液体透镜驱动电路。 控制电缆80可从第二电路板72延伸出以将控制电路76电连接至处理器50。可 包括橡胶环88以在其间具有液体透镜36的第一电路板70和第二电路板72中的 一个或两个上保持恒定压力。应认识到部件的其它配置和安排是可预期的。
在一些实施例中，第一电路板70和第二电路板72中的一个或两个可 由导热材料制成。示例性导热材料为由Bergquist公司开发的“热包层绝缘金 属衬底(Thermal Clad Insulated Metal Substrate)”。此外，第一电路板70和 第二电路板72中的一个或两个可包括可控加热元件82。控制加热元件82以加 热其所在的电路板，例如，第二电路板72，并且加热处在或靠近液体透镜36的 环境空气。
在一些实施例中，第一电路板70和第二电路板72中的一个或两个可 与液体透镜36电、热和/或物理接触。当处于热接触、或物理接触时，控制加 热元件82以产生热影响液体透镜36的热量。参见图7，示出用于控制液体透 镜温度的方法83。在过程框84，温度传感器74可感测与液体透镜36相关联的 温度值132。在判定框85，反馈环可将温度值132与控制温度60进行比较。如 果温度值132不在控制温度60处或在控制温度范围内，在过程框86，加热元件 82可被供能以增加第一电路板70和第二电路板72中的一个或两个的温度，并且 藉此增加液体透镜36的温度。在过程框87，当温度值131在控制温度60处或 在控制温度范围内，加热元件82可被断能，且液体透镜性质可被维持。
附加读取器20部件，当被组装时，可封围液体透镜36和第一电路板 70以及第二电路板72。例如，引导件90以及透镜外壳40可物理地和热地封围 液体透镜36的全部或一部分。透镜镜筒94和透镜外壳40可物理地和热地封围 液体透镜36和第一电路板70以及第二电路板72的全部或一部分。引导件90可 用来将液体透镜36居中在透镜镜筒94内。任何附加部件，例如橡胶环88、引 导件90、透镜外壳40以及透镜镜筒94可例如通过调节形状和材料性质来进一步 优化为热绝缘，以这种方式将仅需要最小功率来保持液体透镜36处在控制温度 60。
在附加实施例中，通过稳定液体透镜36的温度来降低或消除液体透 镜36的焦点漂移。此实施例可单独使用，或可与以上所描述并且在图4到7中 所示的实施例结合使用。
例如，其它已知的可调透镜配置利用电/机械致动器系统(诸如压力 致动器、小型电动机以及电磁致动器(例如音圈))来诱导运动以控制一个或 多个透镜，例如液体透镜的弯液面。在一些实施例中，例如通过改变透明材 料的折射率，也可使用其它可变透镜元件。图8示出示例性可变透镜95。可 变透镜95可包括环形音圈致动器96，该环形音圈致动器96被诱导以按压到用作 容器108的透明侧壁的透明膜98上。容器填充有液体36。通过音圈99施加的 控制信号64诱导致动器96施加力以将膜98变形至凸形。此凸形用作液体透镜 36，并且可通过调节控制信号64来调节。在这些液体透镜配置中，由于控制 信号64施加至致动器以改变液体透镜的焦点，致动器96本身可诱导液体透镜36 的温度变化。致动器96中的功耗一般与控制信号64的平方功率成比例。例 如，当驱动液体透镜36以提供高光焦度时，例如聚焦在靠近的符号上，需要至 致动器96的更多的控制电流，并且来自液体透镜36的热生成以及相关的耗散是 很高的。反之，当以较低光焦度来驱动液体透镜36时，例如聚焦在较远的符 号上，需要至致动器的较少的控制电流并且来自液体透镜36的热生成以及相关 的耗散较低。在一些应用中，利用温度传感器74精确地检测液体透镜36中引 起的温度变化是一个挑战，因为致动器96和液体透镜36之间的热耦合好于(例 如，快于)液体透镜36和温度传感器74之间的热耦合。这至少部分地由于与 液体透镜36和致动器96的物理接触。
相应地，液体透镜36中不期望的致动器引起的温度变化可通过控制 偏置信号66至致动器96来控制。当控制信号64未被施加至致动器时，施加偏 置信号66以调节透镜的焦点以便于图像获取，从而控制所引起的温度变化以及 相关联的所引起的漂移效应。通过致动器的偏置信号66可被控制以降低由内 部加热和/或环境温度引起的温度变化。
参见图9，在每一聚焦操作106之后，液体透镜一般操作在其中液体 透镜被驱动至回到默认位置100处，该默认位置100通常位于焦点范围104的中 间102。默认位置100无法考虑液体透镜的任何过往操作，例如液体透镜36最 近是否以高光焦度或低光焦度驱动。如图9所示，液体透镜36以较高光焦度 驱动比其以较低光焦度驱动多。此操作通常将增加液体透镜的温度，从而引 起漂移效应并且降低所获得的图像的清晰度。
参见图10，替代地，在一些实施例中，至致动器96的偏置信号66可 以以液体透镜36和致动器96的平均散热保持基本恒定的方式来进行控制。恒 定的散热可相当于恒温，且恒温可相当于降低或无漂移效应。例如，液体透 镜操作的历史68可被保持在存储器56中，并且处理器50可基于分析过去的历史 指示返回位置。例如，如果液体透镜36被驱动至如图9所示的相同的光焦度， 处理器可确定液体透镜36的温度将升高。不再使液体透镜36返回至其焦点范 围的中间102，可利用偏置信号66使液体透镜36返回至期望的光焦度位置110， 其中偏置信号可被足够降低以平衡用于较高光焦度的较高控制信号64。处理 器50可管理施加偏置信号66至致动器96以使施加至致动器的电流平均化以降 低所引起的温度变化以及相关联的所引起的漂移效应。
类似地，至致动器96的偏置信号66可以以偏置信号依赖于液体透镜 36的所测得的温度以降低所引起的温度变化以及相关联的所引起的漂移效应 的方式来进行控制。例如，液体透镜36可利用偏置信号66来驱动，该偏置信 号66在液体透镜36已被设置为高光焦度以用于图像获取之后暂时减少，并且在 液体透镜已被设置为低光焦度之后暂时增加。
参见图11，方法114示出其中温度因数116被保持且被跟踪以便于处 理器50进行查询。温度因数116可以是与特定控制信号64施加至液体透镜36 的时间量相关联的值。在此示例中，温度因数116不包括所测得的温度值132， 尽管在一些实施例中，可包括所测得的温度值132。当液体透镜36没有被控 制信号64主动驱动以用于图像获取时，处理器50可调节偏置信号66以补偿所施 加的过去的控制信号。在过程框120，处理器50以特定控制信号64驱动液体 透镜36特定时间量以获取图像。在过程框122，对于特定控制信号所施加的 特定时间量的时间值112以及对于特定控制电流的控制值118两者都可被存储 在存储器56中作为温度因素116的元素(见图5)。在图像已被获取并且温度 因数116已被储存之后，在过程框124中处理器50可从存储器中查询温度因数 116，以便基于温度因数116来计算液体透镜的返回位置。
作为非限制性示例，如果施加100毫安控制信号64到致动器96达10 毫秒，处理器50然后可确定应当利用10毫安的偏置信号66电流驱动液体透镜36 100毫秒以将液体透镜36的温度降低至控制温度60。在过程框126，处理器50 然后可基于分析温度因数116将液体透镜驱动至返回位置。此方法可在过程 框120处重复。
取决于在读取器20的使用期间液体透镜36何时被驱动至光焦度，可 包括可操作于存储器56中且可利用处理器50进行控制的计数器128，以向上或 向下计数以跟踪温度因数。例如，在完成10毫安100毫秒的施加之前，液体透 镜36可被驱动至新位置。计数器128可记录10毫安100毫秒中的多少已被施加， 并且在液体透镜36已完成图像获取之后继续施加偏置信号66。应认识到这些仅 是示例，并且很多因数将影响特定偏置信号以及应用时间，如本领域技术人员 将理解的。
参见图12中的方法130，在一些实施例中，可读取温度传感器74以 提供温度值132，并且单独依赖于温度值132或依赖于温度值132结合温度因数 116，偏置信号66可被控制(即，降低或提高偏置信号)以设法维持一致的和/ 或预定的控制温度60。温度传感器74的使用具有包括影响读取器20且尤其影 响液体透镜36的环境或外部温度的好处。在过程框134，从温度传感器74获 取温度值132。可选地，在过程框136，温度值132可被储存在存储器56中(见 图5)。在图像已被获取并且温度值132已被储存之后，处理器50可从存储器 56中查询温度值132，在过程框138，为了计算液体透镜36的返回位置，基于温 度值132。在过程框140，处理器50然后可基于温度值132和/或温度因数116 使用偏置信号66将液体透镜36驱动至返回位置。此外，在一些实施例中，可 省去跟踪温度因数116。此方法可在过程框134处重复。
在一些应用中，所引起的漂移可能不能被完全消除，例如诸如当读 取器设备经受大的环境温度冲力时，或当液体透镜36在没有足够的时间控制偏 置信号66来控制液体透镜的温度的方式下操作时。在这些应用中，图像的清 晰度可单独通过一系列图像来确定，或与控制液体透镜36的温度以调节透镜的 焦距结合来确定。
在大多数读取器应用中，通常获取一系列图像。可在一个触发内 (诸如在已知的连续或手动模式下)或在几个触发期间(诸如在已知的单触摸 模式下)获取此系列图像。图像获取参数(例如焦距)可通过在此系列图像 的每个之间的预定小调节步骤142来进行改变。对于此系列图像中的一个或 多个图像，读取器20可使用可操作于存储器56中的清晰度计算146来确定每个 图像的清晰度分数148。可将来自一个图像的清晰度分数148与来自另一图像 的清晰度分数进行比较以确定每个图像之间的预定小调节步骤142的影响。 预定小调节步骤142可提高清晰度分数、或其可降低清晰度分数、或清晰度分 数可维持不变。基于清晰度分数的比较，处理器50可确定下一预定小调节步 骤的方向，例如，更大或更小的焦距。在一些实施例中，单独地或与清晰度 分数148结合，处理器50还可使用环境温度变化(例如，环境温度的增加或降 低)以确定预定小调节步骤142的方向。
参见图13，在一些实施例中，清晰度计算146可分析一个或多个图 像的视场内的小的感兴趣区域(ROI)152。在方法156的过程框154，ROI 152 可由符号自动地限定(例如，如图1所示的条形码22)，或由用户限定(例如， 如图1所示的标签符号160)。例如，清晰度计算146过程可通过将已知的ROI 152(例如，条形码22或符号160)放置在每个图像的视场42内来启用，其中将 计算清晰度分数148。可调透镜36的焦距可通过过程框158处的预定的小调节 步骤142来调节。在过程框162，可获取包含ROI 152的图像。可选地，在 过程框163，处理器50可确认ROI 152位于所获取图像中。在过程框164，处 理器50然后可在确定位于图像中的已知ROI 152上运行清晰度计算146以生成 所获取图像中的ROI 152的清晰度分数148。接着，在过程框166，可调透镜 36的焦距可再次通过预定的小调节步骤142来调节。在过程框168，可获取包 含ROI 152的视场的附加图像。再次，可选地，处理器50可确认ROI 152位于 所获取图像中。在过程框170，处理器50然后可在确定位于附加图像中的已 知ROI 152上运行清晰度计算146以生成后续清晰度分数148。在过程框172， 可将第一清晰度分数148与后续清晰度分数148进行比较。基于清晰度分数的 比较，在过程框174，处理器50可限定下一预定调节步骤的方向，且通过预定 的小调节步骤142可以以限定方向调节可调透镜36的焦距。此方法随后可通 过获取另一包含ROI 152的图像并且将清晰度分数与先前计算的清晰度分数进 行比较来在过程框168处重复。
为确保读取器20不由于漂移缓慢地从潜在地小ROI 152聚焦远离至 背景，可限制对焦距的预定的小调节步骤。这可包括每次限制调节至一个图 像获取参数、和/或限制至一个或多个图像获取参数的调节量。
虽然已参考优选实施例描述了本技术，但是本领域技术人员将认识 到，可在形式和细节上作出改变而不脱离本技术的精神和范围。例如，本技 术不限于降低使用在机器视觉系统中的液体透镜上的温度引起的漂移效应，并 且可在包含液体透镜的其它系统中实现。例如，尽管以上示出和描述了固定 安装系统，但是机器视觉系统可以是手持式系统。在手持式系统中，从视觉 系统到被读取的符号或字符的距离可以是已知的或确定的，并且在这些情形 下，在一些应用中，焦点的调节可被简化。
以上公开的特定实施例仅仅是说明性的，因为本技术可按不同但等 效的方式来修改和实施，这对于受益于本文教导的本领域技术人员而言是显而 易见的。另外，除非在所附权利要求书中有具体的说明，否则本发明不限于 本文所示的具体结构或设计。因此明显的是，以上公开的特定实施例可被更 改或修改，并且所有此类变化被认为落入本技术的范围和精神内。因此，在 所附权利要求书中陈述本文所寻求的保护。