Brevet FR3124864A1 — publié le 20230106

La présente invention concerne un ensemble optique pour un système d’imagerie (110) de mise au point automatique pour capturer au moins une image d’un objet apparaissant dans un champ de vision d’imagerie (FOV). L’ensemble optique comporte une ouverture avant (228) le long d’un axe optique et un groupe de lentilles avant (224) le long de l’axe optique recevant de la lumière provenant de l’objet d’intérêt. La position du groupe de lentilles avant (224) est réglable pour changer une distance focale de l’ensemble optique. L’ensemble optique comporte en outre un actionneur (225) couplé physiquement au groupe de lentilles avant (224) qui règle la position de la lentille avant. Un groupe de lentilles arrière (262) est disposé le long de l’axe optique pour recevoir la lumière provenant du groupe de lentilles avant (224), et un capteur d’imagerie (210) est disposé à une distance focale arrière du groupe de lentilles arrière (262), pour détecter la lumière. Figure : 6 Vérification de lentilles d’imagerie et procédé d’alignement actif pour maintenir une distance de mise au point arrière cohérente pour lentilles de mise au point automatique Arrière-plan Les dispositifs de balayage industriels et/ou les lecteurs de codes à barres peuvent être utilisés dans des environnements d’entrepôt et/ou d’autres milieux similaires. Ces dispositifs de balayage peuvent être utilisés pour balayer des codes à barres et d’autres objets. De tels dispositifs de balayage sont généralement contenus à l’intérieur d’un châssis pour garantir que les composants optiques sont protégés des chocs, chutes et/ou autres événements potentiellement dommageables. Dans certains environnements, il peut être souhaitable d’avoir des dispositifs de balayage à haute puissance en mesure de balayer ou de résoudre des codes à barres (par exemple d’une largeur de 100 ml) sur une large gamme de distances, par exemple de quelques pouces à des dizaines de pieds, voire plus. De tels systèmes nécessitent des optiques plus grandes (par exemple des systèmes de lentilles d’imagerie d’un diamètre total supérieur à environ 6 mm) afin de répondre aux exigences de performance, mais il reste un compromis entre le système de lentille ayant une taille spécifique tout en étant contraint par les dimensions totales du boîtier et du châssis. En outre, les systèmes d’imagerie compacts nécessitent un alignement de haute précision des optiques pour éviter toute distorsion optique, ce qui peut entraîner une réduction de l’efficacité des taux de balayage ou un équipement défectueux. De plus, chaque composant d’un système d’imagerie peut présenter une erreur de fabrication susceptible de provoquer un désalignement optique entraînant une réduction de la résolution de l’image et des performances de balayage. Les optiques plus grandes peuvent être plus sensibles à des taux plus élevés des erreurs de fabrication, tandis que les composants plus petits sont moins robustes aux erreurs de fabrication en ce qui concerne l’alignement optique. En conséquence, il existe un besoin de techniques d’alignement optique améliorées permettant d’améliorer les fonctionnalités de systèmes optiques actuels et futurs. Résumé Conformément à un premier aspect, un procédé d’ensemble d’alignement d’un système d’imagerie est fourni. Le procédé comporte le positionnement d’un support de lentille à une longueur focale de bride arrière étalonnée depuis un capteur d’étalonnage. Le capteur d’étalonnage est disposé le long d’un axe optique pour recevoir une image sur celui-ci, et le support de lentille est positionné le long de l’axe optique, une ouverture avant du support de lentille se trouvant le long de l’axe optique et une bride arrière du support de lentille se trouvant également le long de l’axe optique. Le support de lentille contient un groupe de lentilles avant disposé le long de l’axe optique et un groupe de lentilles arrière disposé le long de l’axe optique. Le procédé comporte en outre la translation, par un actionneur, du groupe de lentilles avant vers une pluralité de positions le long de l’axe optique tout en maintenant le groupe arrière dans une position fixe par rapport au capteur d’étalonnage. La translation du groupe de lentilles avant change une distance focale du système d’imagerie pour effectuer une mise au point de l’image sur le capteur d’étalonnage. Le procédé comporte ensuite la détermination, par un processeur, d’une position étalonnée du groupe de lentilles avant, la position étalonnée étant une position avec une image étalonnée mise au point au niveau du capteur d’étalonnage ; et la définition, par l’actionneur, du groupe de lentilles avant à la position étalonnée. Dans une variante du présent mode de réalisation, le procédé comporte en outre le repositionnement du support de lentille par rapport à un capteur d’image à une distance prédéterminée du support de lentille. Dans certains exemples, le support de lentille est repositionné à la longueur focale de bride arrière étalonnée depuis le capteur d’image. Dans d’autres exemples encore, le support de lentille est repositionné à une distance du capteur d’image, la distance étant déterminée par une entretoise physique disposée entre le support de lentille et le capteur d’image. Dans d’autres exemples encore, la présente variante comporte l’alignement actif du support de lentille sur le capteur d’image. Dans des variantes du mode de réalisation, la longueur focale de bride arrière étalonnée peut être de moins de 0,25 millimètre, et/ou la longueur focale de bride arrière étalonnée a une tolérance de position le long de l’axe optique de moins de 50 microns. Dans certains exemples, le procédé peut en outre comporter l’alignement actif du support de lentille sur le capteur d’image, ce qui peut comporter la translation du support de lentille dans un plan orthogonal à l’axe optique pour positionner l’image sur le capteur d’image, l’inclinaison du support de lentille pour effectuer une mise au point de l’image sur le capteur d’image, la détermination d’un alignement d’inclinaison étalonné du support de lentille par rapport au capteur d’image, la translation du support de lentille dans le plan orthogonal à l’axe optique pour positionner l’image sur le capteur d’image, et la détermination d’une position orthogonale étalonnée du support de lentille par rapport au capteur d’image. Dans une variante de ce mode de réalisation, l’actionneur est l’un parmi un moteur à bobine acoustique, un plateau de translation unidimensionnelle, un dispositif piézoélectrique, un moteur linéaire à roulement à billes ou un moteur de microsystèmes électromécaniques (MEMS). Dans certains exemples l’actionneur a une distance de déplacement de moins de 0,5 mm. Dans d’autres exemples, la distance focale de l’ensemble optique peut être ajustée entre 2 pouces et l’infini. Les figures ci-jointes, dans lesquelles les mêmes numéros de référence se réfèrent à des éléments identiques ou fonctionnellement similaires dans les vues séparées, ainsi que la description détaillée ci-dessous, sont incorporées dans la spécification et en font partie, et servent à illustrer davantage les modes de réalisation de concepts qui comportent l’invention revendiquée, et à expliquer divers principes et avantages de ces modes de réalisation. La illustre une vue d’élévation avant d’un ensemble d’imagerie donné à titre d’exemple d’un dispositif de balayage donné à titre d’exemple pour capturer des images d’un objet ; La illustre une vue en perspective de l’ensemble d’imagerie donné à titre d’exemple de la conformément à divers modes de réalisation ; La illustre une vue en perspective d’un support de lentille donné à titre d’exemple destiné à être utilisé avec l’ensemble d’imagerie donné à titre d’exemple des & 2 conformément à divers modes de réalisation ; La illustre une vue en perspective d’un châssis donné à titre d’exemple destiné à être utilisé avec l’ensemble d’imagerie donné à titre d’exemple des & 2 conformément à divers modes de réalisation ; La illustre une vue en perspective de l’ensemble d’imagerie donné à titre d’exemple des à 4 conformément à divers modes de réalisation ; La illustre une vue en coupe d’élévation avant du système d’imagerie donné à titre d’exemple des à 5 conformément à divers modes de réalisation. La est un organigramme d’un procédé pour réaliser l’alignement d’un ensemble optique par rapport à un capteur d’étalonnage, tel qu’il peut être réalisé pour le système d’imagerie de la . La est une vue en coupe d’élévation avant d’un appareil d’alignement d’imagerie donné à titre d’exemple pour aligner un ensemble optique. La est un organigramme d’un procédé pour réaliser l’alignement d’un ensemble optique par rapport à un capteur d’imagerie, tel qu’il peut être réalisé pour le système d’imagerie de la . La est une vue en coupe d’élévation avant d’un ensemble optique fabriqué qui est aligné selon les procédés des et 9. Les artisans qualifiés comprendront que les éléments des figures sont illustrés pour des raisons de simplicité et de clarté et n’ont pas nécessairement été dessinés à l’échelle. Par exemple, les dimensions de certains éléments des figures peuvent être exagérées par rapport à d’autres éléments pour aider à améliorer la compréhension des modes de réalisation de la présente invention. Les composants de l’appareil et du procédé ont été représentés, le cas échéant, par des symboles conventionnels dans les dessins, en ne montrant que les détails spécifiques qui sont pertinents pour comprendre les modes de réalisation de la présente invention, afin de ne pas obscurcir la divulgation par des détails qui seront facilement apparents pour ceux qui ont une compétence ordinaire dans l’art qui bénéficient de la présente description. Procédé d’ensemble d’alignement d’un système d’imagerie (110), le procédé comprenant : -le positionnement d’un support de lentille à une longueur focale de bride arrière étalonnée depuis un capteur d’étalonnage (804), le capteur d’étalonnage (804) étant disposé le long d’un axe optique pour recevoir une image sur celui-ci, le support de lentille étant positionné le long de l’axe optique et ayant une ouverture avant (228) le long de l’axe optique et une bride arrière (280) le long de l’axe optique, et le support de lentille contenant un groupe de lentilles avant (224) disposé le long de l’axe optique, et un groupe de lentilles arrière (262) disposé le long de l’axe optique ; -la translation, par un actionneur (225), du groupe de lentilles avant (224) vers une pluralité de positions le long de l’axe optique, tout en maintenant le groupe arrière dans une position fixe par rapport au capteur d’étalonnage (804), pour changer une distance focale pour effectuer une mise au point de l’image sur le capteur d’étalonnage (804) ; -la détermination, par un processeur, d’une position étalonnée du groupe de lentilles avant (224), la position étalonnée étant une position avec une image étalonnée mise au point au niveau du capteur d’étalonnage (804) ; et -la définition, par l’actionneur (225), du groupe de lentilles avant (224) à la position étalonnée. Procédé de la revendication 1, comprenant en outre le repositionnement du support de lentille par rapport à un capteur d’image (210) à une distance prédéterminée du support de lentille. Procédé de la revendication 2, dans lequel le support de lentille est repositionné avec la bride arrière (280) du support de lentille qui est positionnée à la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée depuis le capteur d’image (210). Procédé de la revendication 2, dans lequel le repositionnement du support de lentille par rapport au capteur d’image (210) comprend le repositionnement du support de lentille à une distance du capteur d’image (210), la distance étant déterminée par une entretoise physique disposée entre le support de lentille et le capteur d’image (210). Procédé de la revendication 2, comprenant en outre l’alignement actif du support de lentille sur le capteur d’image (210). Procédé de la revendication 1, comprenant en outre : -la fourniture, par l’actionneur (225), de données indicatives de la position étalonnée au processeur ; et -le stockage, par le processeur, des données indicatives de la position étalonnée dans une mémoire. Procédé de la revendication 1, dans lequel la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée est de moins de 0,25 millimètre. Procédé de la revendication 1, dans lequel la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée a une tolérance de position le long de l’axe optique de moins de 50 microns. Procédé de la revendication 1, dans lequel la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée a une tolérance de position de ± 0,03 mm ou moins. Procédé de la revendication 1, dans lequel le positionnement du support de lentille à la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée depuis le capteur d’étalonnage (804) comprend le placement du support de lentille sur un appareil d’étalonnage ayant une monture de support de lentille configurée pour maintenir la position du support de lentille à la longueur focale de bride arrière (280) étalonnée depuis un capteur d’étalonnage (804). Procédé de la revendication 1, dans lequel l’alignement actif du support de lentille comprend : -la translation du support de lentille le long d’un axe optique du capteur d’image (210) pour effectuer une mise au point d’une image sur le capteur d’image (210) ; -la détermination d’une position d’alignement actif étalonnée le long de l’axe optique ; et -l’apposition du support de lentille sur une carte de capteur, la carte de capteur ayant le capteur d’image (210) sur celle-ci. Procédé de la revendication 11, dans lequel l’alignement actif du support de lentille comprend en outre : -la translation du support de lentille dans un plan orthogonal à l’axe optique pour positionner l’image sur le capteur d’image (210) ; -l’inclinaison du support de lentille pour effectuer une mise au point de l’image sur le capteur d’image (210) ; -la détermination d’un alignement d’inclinaison étalonné du support de lentille par rapport au capteur d’image (210) ; et -la translation du support de lentille dans le plan orthogonal à l’axe optique pour positionner l’image sur le capteur d’image (210) ; -la détermination d’une position orthogonale étalonnée du support de lentille par rapport au capteur d’image (210). Procédé de la revendication 11, dans lequel la translation du support de lentille le long de l’axe optique du capteur d’image (210) est réalisée avec des tailles de pas de moins de 25 microns le long de l’axe optique du capteur d’image (210). Procédé de la revendication 11, dans lequel l’apposition du support de lentille sur la carte de capteur comprend le couplage physique du support de lentille à la carte de capteur avec un adhésif. Procédé de la revendication 11, comprenant en outre : -la translation, par l’actionneur (225), après l’apposition du support de lentille sur la carte de capteur, du groupe de lentilles avant (224) le long de l’axe optique du capteur d’image (210) pour bien ajuster la distance focale du système d’imagerie (110) en effectuant une mise au point de l’image sur le capteur d’image (210) ; -la détermination, par le processeur, d’une position bien ajustée du groupe de lentilles avant (224) ; -la fourniture, par l’actionneur (225), de données indicatives de la position bien ajustée au processeur ; et -le stockage, par le processeur, des données indicatives de la position bien ajustée dans la mémoire. Procédé de la revendication 1, dans lequel l’actionneur (225) comprend l’un parmi un moteur à bobine acoustique, un plateau de translation unidimensionnelle, un dispositif piézoélectrique, un moteur linéaire à roulement à billes ou un moteur de microsystèmes électromécaniques (MEMS). Procédé de la revendication 1, dans lequel l’actionneur (225) est configuré pour déplacer par translation le groupe de lentilles avant (224) d’une distance de 0 à 550 microns. Procédé de la revendication 1, dans lequel l’actionneur (225) comporte un processeur et une mémoire, et dans lequel le procédé comprend en outre : -la détermination, par le processeur de l’actionneur (225), d’une position actuelle de l’actionneur (225) ; -la génération, par le processeur de l’actionneur (225), d’un signal indicatif de la position actuelle ; et -le stockage, dans la mémoire de l’actionneur (225), de données correspondant au signal indicatif de la position actuelle. Procédé de la revendication 1, dans lequel la distance focale du système d’imagerie (110) peut être ajustée de 2 pouces à l’infini. Procédé de la revendication 1, dans lequel une distance entre l’ouverture et le capteur est de moins de 12 millimètres.