Cámara y procedimiento para el registro de imágenes nitidas.

Cámara (10) con un sensor de imagen (12) para el registro de imágenes,

con una óptica de recepción (18), con una unidad de enfoque regulable (18, 20) para el ajuste de una posición el poco de la óptica de recepción (18) así como con una unidad de control y de evaluación (22), que está configurada para desplazar por medio de la unidad de enfoque (18, 20) la posición del foco de la óptica de recepción (18) continuamente entre una primera posición del foco y una segunda posición del foco, para registrar mientras tanto durante al menos una tercera posición del foco y una cuarta posición del, respectivamente, una imagen, para determinar un grado de nitidez de las imágenes y a partir de ello calcular una posición del foco de máxima nitidez de la imagen, caracterizada por que la unidad de control y de evaluación (22) está configurada, además, para desplazar en vaivén la posición del foco cíclicamente y de manera continua con un comportamiento de tiempo conocido y previsible entre la primera posición del foco y la segunda posición del foco, para predeterminar con la ayuda de la posición del foco de máxima nitidez de la imagen y del comportamiento del tiempo un instante, en el que se puede disparar el registro para otra imagen, y para registrar la otra imagen, cuando durante el desplazamiento cíclico se ha alcanzado la posición del foco de máxima nitidez de la imagen.

Cámara y procedimiento para el registro de imágenes nítidas.

La invención se refiere a una cámara con un sensor de imagen y a un procedimiento para 5 el registro de imágenes nítidas de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 13, respectivamente. Se conocen cámaras con un sensor de imagen para la generación de imágenes en forma de datos de la imagen en múltiples formas de construcción. Una aplicación especial de cámaras es la lectura de códigos, por ejemplo en cajas de supermercados, para la identificación automática de paquetes, para la clasificación de 10 envíos postales o en la gestión de paquetes en aeropuertos. Con la ayuda del sensor de imagen se registran objetos con los códigos que se encuentran en ellos, en las imágenes se identifican las zonas de códigos por medio de procesamiento sitial de los datos de la imagen y se descodifican. Los lectores de códigos basados en cámara son compatibles sin problemas también con otros tipos de códigos distintos a los códigos de barras 15 unidimensionales, que están constituidos como un código de matriz también dimensionalmente y proporcionan más informaciones. En un grupo de aplicación importante se conducen los objetos que llevan el código por delante del lector de códigos. Una cámara, con frecuencia una célula de cámara, lee en este caso las imágenes de los objetos con las informaciones de códigos sucesivamente con el movimiento relativo. 20

Muchos sistemas de cámara están en condiciones se ajustarse de forma automática nítidamente a un objetivo. Normalmente, un sistema antepuesto calcula la distancia hasta el objetivo y la transmite a un sistema de cámara equipado con una unidad de regulación rápida del foco. El sistema de cámara ajusta a continuación la posición del foco, de tal 25 manera que el objetivo o el fragmento seleccionado de la imagen se reproducen nítidamente. De acuerdo con ello para tal sistema de foco se necesita un sensor adicional para la determinación de la distancia.

Se conoce a partir del documento US 2004/0109081 A1 una cámara de autoenfoque, en 30 la que la lente del foco se mueve continuamente a lo largo de un eje óptico. Durante el recorrido de la posición del foco se toman varias imágenes. Por medio del procesamiento de la imagen se calcula una evaluación del autoenfoque de las imágenes, que se basa en las porciones de alta frecuencia de las imágenes. A partir de las diferentes evaluaciones de autoenfoque sobre las diferentes posiciones del foco se calcula una posición del foco, 35 que incrementa al máximo el movimiento de autoenfoque. A continuación se desplaza la lente del foco de manera electiva sobre esta posición del foco incrementada al máximo. Pero este modo de proceder necesita algunos ciclos precios antes de que se pueda tomar una imagen nítida, y movimientos irregulares de la lente del foco para ajustar la posición máxima del foco después de su localización. 40

Se conoce a partir del documento US 2008/0025715 A1 una cámara que utiliza diferentes procedimientos de autoenfoque. Además de un ajuste del foco con la ayuda de la medición de la distancia se presenta allí también un procedimiento de autoenfoque de dos fases, que se basa en una medida de la nitidez de la imagen. Un primer 45 procedimiento llamado "Hill-Climbing" desplaza la posición del foco en etapas de movimiento relativamente grandes en contra el gradiente de la medida de la nitidez de la imagen, hasta que se ha alcanzado su máximo. Un segundo procedimiento realiza entonces en etapas de movimiento final un movimiento oscilante de la posición del foco con amplitud pequeña alrededor de la posición del foco hallada de esta manera. 50

El documento US 6 130 417 describe una cámara, que ofrece los dos procedimientos de autoenfoque. Además del procedimiento "Hill-Climbing" que se acaba de mencionar, se puede seleccionar aquí también un llamado modo "Full Scanning". En este caso, la medida de la nitidez de la imagen se dimensiona sobre todas las posiciones del foco disponibles desde la zona próxima hasta el infinito, se determina allí el máximo y se 5 desplaza la lente de manera electiva a esta posición óptima del foco.

En el documento EP 2 270 571 A1 se publica una lente sustituible con un accionamiento de regulación del foco. En uno de tres modos de autoenfoque para el registro de imágenes móviles se ajuste en vaivén la posición del foco continuamente en un intervalo 10 pequeño. Para cada imagen tomada se determina una medida de la nitidez de la imagen y con su ayuda se sigue continuamente la posición cero del movimiento de vaivén.

En un procedimiento de autoenfoque de acuerdo con el documento US 5 249 058 se determina en primer lugar una medida de la nitidez de la imagen sobre todas las 15 posiciones disponibles del foco solamente en pocos lugares de apoyo. En el entorno del valor máximo obtenido de esta manera se busca entonces de nuevo con lugares de apoyo colocados más estrechos y se pone en marcha la posición del foco hallada de esta manera.

Un procedimiento de registro de imágenes según el documento US2009/059057A1 registra con la ayuda de una lente multifocal varias imágenes en diferentes posiciones del foco. A continuación se compone una imagen general a partir de zonas nítidas de la imagen de las imágenes individuales.

Por lo tanto, el cometido es indicar un autoenfoque mejorado para una cámara.

Este cometido se soluciona a través de una cámara con un sensor de imagen y un procedimiento para el registro de imágenes nítida de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 13, respectivamente. En este caso, la invención parte de la idea básica de desplazar la 30 posición del foco de manera continua y periódica en vaivén independientemente de un conocimiento de la posición óptima del foco. En al menos dos posiciones diferentes del foco, que son discrecionales en sí, pero que deben tener una cierta distancia mínima entre sí para una buena base de extrapolación, se registran imágenes, que no son nítidas debido a la aleatoridad de la posición del foco de toda la previsión. A partir de estas 35 imágenes se determina con la ayuda de su grado de nitidez una posición óptima del foco. Cuando ahora se ha alcanzado la posición óptima del foco durante un ciclo siguiente, se toma otra imagen ahora previsiblemente nítida, Por lo tanto, de manera diferente a lo que es convencional, no se ajusta la posición deseada del foco, sino que se adapta el comportamiento de tiempo durante la toma a una modificación regular predeterminada de 40 la posición del foco (Sampling Time Based Autofocus, STB) .

En general, la imagen registrada en la posición óptima del foco se procesa en adelante como imagen nítida, mientras que las imágenes restantes solamente son utilizadas para la determinación de la posición óptima del foco y a continuación de desechan. Pero la 45 información de la imagen se puede utilizar también todavía, por ejemplo, para combinar diferentes zonas de la imagen con objetos a diferente distancia a partir de varias imágenes y para ajustar nítidamente contrastes con la ayuda de varias imágenes del mismo objeto en diferentes posiciones del foco o para realizar otras correcciones a través de procesamientos de la imagen. 50

La invención tiene la ventaja de que se posibilita una función de autoenfoque sencilla con poco gasto y costes durante la puesta en servicio y la fabricación. Se puede prescindir de una determinación propia de la distancia. Se ahorra espacio de construcción y el autoenfoque está libre de calibración. Puesto que el instante del registro para la otra imagen en la posición del foco de máxima nitidez de la imagen se refiere a los instantes 5 de registro en la tercera o bien en la cuarta posición del foco, se compensan automáticamente las tolerancias de la unidad de enfoque a través de oscilaciones de la temperatura, juego mecánico u otras fuentes de error, de manera que el autoenfoque trabaja de una manera robusta excelente. Los movimientos de la unidad de enfoque se realizan en trayectorias regulables muy tranquilas, lo que conduce de nuevo a una 10 robustez mayor así como una duración de vida útil más larga

Con preferencia, se registra exactamente otra imagen en la posición del foco de máxima nitidez de la imagen. Pero es concebible también una especie de chorro de perdigones con varías tomas en un entorno de la posición del foco de máxima nitidez de la imagen, 15 siendo seleccionada entonces a continuación la mejor toma o siendo ajustada una imagen superpuesta. La posición respectiva del foco de máxima nitidez de la imagen se repasa una vez en cada semiperiodo siguiente, de manera que se pueden tomar imágenes nítidas con la mitad el periodo, con el que se desplaza continuamente en vaivén... [Seguir leyendo]

1. Cámara (10) con un sensor de imagen (12) para el registro de imágenes, con una óptica de recepción (18) , con una unidad de enfoque regulable (18, 20) para el ajuste de una posición el poco de la óptica de recepción (18) así como con una unidad de control y 5 de evaluación (22) , que está configurada para desplazar por medio de la unidad de enfoque (18, 20) la posición del foco de la óptica de recepción (18) continuamente entre una primera posición del foco y una segunda posición del foco, para registrar mientras tanto durante al menos una tercera posición del foco y una cuarta posición del, respectivamente, una imagen, para determinar un grado de nitidez de las imágenes y a 10 partir de ello calcular una posición del foco de máxima nitidez de la imagen, caracterizada por que la unidad de control y de evaluación (22) está configurada, además, para desplazar en vaivén la posición del foco cíclicamente y de manera continua con un comportamiento de tiempo conocido y previsible entre la primera posición del foco y la segunda posición del foco, para predeterminar con la ayuda de la posición del foco 15 de máxima nitidez de la imagen y del comportamiento del tiempo un instante, en el que se puede disparar el registro para otra imagen, y para registrar la otra imagen, cuando durante el desplazamiento cíclico se ha alcanzado la posición del foco de máxima nitidez de la imagen.

2. Cámara (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la primera posición del foco y/o la segunda posición del foco corresponden a una desviación final de la unidad de enfoque (18, 20) .

3. Cámara (10) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que la primera posición del 25 foco es igual a la tercera posición del foco y/o la segunda posición del foco es igual a la cuarta posición del foco.

4. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de control y de evaluación (22) está configurada para memorizar al menos una posición 30 del foco determinada previstamente de máxima nitidez de la imagen y para tenerla en cuenta durante la determinación de una posición actual del foco de máxima nitidez de la imagen.

5. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad 35 de control y de evaluación (22) está configurada para tener en cuenta al menos una imagen tomada previamente en una posición del foco de máxima nitidez de la imagen en la determinación de una posición actual del foco de máxima nitidez de la imagen.

6. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad 40 de control y de evaluación (22) está configurada para combinar una imagen total a partir de imágenes tomadas de forma sucesiva, en particular líneas de imágenes de objetos (102) móviles con relación a la cámara (10) .

7. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad 45 de control y de evaluación (22) está configurada para calcular a partir de varias imágenes una imagen con nitidez mejorada de la imagen.

8. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de control y de evaluación (22) está configurada para determinar el grado de nitidez de al 50

menos una zona de interés de una imagen y calcular la posición del foco de máxima nitidez de la imagen con la ayuda el grado de nitidez de la zona de interés.

9. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de control y de evaluación (22) está configurada para calcular y emitir una distancia de 5 objetos (102) registrados.

10. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un diafragma o una instalación de iluminación por impulsos (14) , en particular una iluminación de luz relámpago, y en la que la unidad de control y de evaluación (22) está 10 configurada para establecer un instante de registro para una imagen a través de la apertura del diafragma o el disparo de un impulso de iluminación.

11. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de enfoque (18, 20) presenta una unidad de ajuste optomecánico para la 15 modificación de una distancia focal o de una anchura de la sección de la imagen de la óptica de recepción (18) o una lente líquida.

12. Cámara (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que está configurada como lector de código basado en cámara y presenta una unidad de 20 descodificación, para reconocer zonas de códigos (108) en una imagen y leer su contenido de códigos.

13. Procedimiento para la toma de imágenes nítidas, en el que se desplaza una posición del foco de una óptica de recepción (18) continuamente entre una primera posición del 25 foco y una segunda posición del foco y mientras tanto en al menos una tercera posición del foco y una cuarta posición del foco se toma, respectivamente, una imagen, determinando el grado de nitidez de las imágenes y calculando a partir de ello una posición del foco de máxima nitidez de la imagen, caracterizado por que la posición del foco se desplaza en vaivén cíclicamente y de forma continua con un comportamiento de 30 tiempo conocido y previsible entre la primera posición del foco y la segunda posición del foco, por que con la ayuda de la posición del foco de máxima nitidez de la imagen y del comportamiento de tiempo se predetermina un instante, en el que se puede disparar el registro para otra imagen, y por que se registra la otra imagen, cuando durante el desplazamiento cíclico se alcanza la posición del foco de máxima nitidez de la imagen. 35

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que a partir de otras varias imágenes tomadas de forma sucesiva de un objeto móvil (102) se forma una imagen total y a partir de varias imágenes se calcula una imagen con nitidez mejorada de la imagen. 40

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en el que en una imagen se reconocen zonas de códigos (108) y se leen sus contenidos de códigos.