CN108351955B - 具有测距仪的紧凑型成像模块 - Google Patents

具有测距仪的紧凑型成像模块 Download PDF

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Abstract

一种用于估计标记有标识(诸如机器可读符号)的扫描的目标对象或项目的距离的机器可读符号读取器的操作的系统与方法。读取器可以包括将光图案(例如，线)从读取器投射出的照明子系统。当光图案被投射在目标对象上时读取器可以捕获目标对象的图像并且分析图案的至少一个可检测特性以估计目标对象相对于读取器的距离。读取器的一维传感器阵列可以部分地用于对符号成像并且部分地用于对投射的照明图案的可检测特性(例如，边缘)成像，这允许估计读取距离。一维传感器阵列的中心部分可以专用于对机器可读符号成像并且侧部可以专用于实施测距仪。

Description

具有测距仪的紧凑型成像模块
技术领域
本公开总体涉及对机器可读符号进行解码。
背景技术
机器可读符号以可以通过机器可读符号读取器或扫描器进行光学读取的形式对信息进行编码。机器可读符号采取各种形式，最普遍认可的形式是线性或一维机器可读符号。其他形式包括二维机器可读符号，例如堆叠码符号、区域或矩阵码符号或数字水印。这些机器可读符号可以由高反射率区域和低反射率区域的图案(pattern)构成。例如，一维或条码符号可以包括白色背景上的黑条的图案。另外例如，二维符号可以包括在白色背景上的黑色标记(例如条、正方形或六边形)的图案。机器可读符号不限于黑色和白色，而是可以包括两种其他颜色和/或可以包括两种以上的颜色(例如不只是黑色和白色)。机器可读符号还可以包括人类可读符号(例如字母、数字、标点符号)。
机器可读符号通常由从特定机器可读符号体系中选择的元素(例如符号字符)组成。信息以可以具有变化尺寸的形状(例如条)和空间的特定序列被编码。机器可读符号体系提供机器可读符号或符号字符与人类可读符号(例如字母、数字、标点符号、命令)之间的映射。已经开发并使用了大量符号体系，例如通用产品代码(UPC)、国际商品编号(EAN)、代码39、代码128、数据矩阵、PDF417等。
机器可读符号具有广泛而多样的应用。例如，机器可读符号可以用于识别对象(例如商品)或独特对象(例如专利)的种类。因此，机器可读符号可以在诸如零售商品、公司资产和文件等各种对象上找到，并且帮助跟踪制造设施处的生产和贮存处的存货(例如，通过在对象到达时以及在对象被出售时对其进行扫描)。另外，机器可读符号可以出现在诸如移动电话、个人数字助理、平板计算机、膝上型计算机或具有电子显示器的其他设备的便携式电子设备的显示器上。例如，客户(例如购物者、航空公司乘客或参加体育事件或剧院事件的人)可以使机器可读符号显示在他们的便携式电子设备上，使得从业人员(例如商人-从业人员)可以通过机器可读符号读取器读取机器可读符号，以允许客户兑换优惠券或验证客户已经购买了用于事件的门票。
机器可读符号读取器或扫描器用于捕获出现在各种表面上的机器可读符号的图像或表示以读取编码在机器可读符号中的信息。一种常用的机器可读符号读取器是基于成像器或成像的机器可读符号读取器。基于成像的机器可读符号读取器通常使用泛光照明(flood illumination)以同时照亮整个机器可读符号，或者来自专用光源，或者在一些情况下使用环境光。这与基于扫描或激光(即飞点)型机器可读符号读取器形成对比，基于扫描或激光型机器可读符号读取器跨越机器可读符号顺序地扫描相对窄的光束或光点。
机器可读符号读取器可以是固定的，例如可以通常在超市结账台或其他销售位置点处找到读取器。机器可读符号读取器还可以是手持式(例如手持式读取器或甚至智能手机)或移动式(例如安装在诸如升降车辆或铲车的车辆上)。
基于成像的机器可读符号读取器通常包括固态图像电路系统(例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件)，并且可以使用一维或二维成像阵列的光电传感器(或像素)以捕获机器可读符号的图像。一维CCD或CMOS读取器捕获机器可读符号的线性截面，产生模拟波形，该波形的振幅表示机器可读符号的相对暗度和亮度。二维CCD或CMOS读取器可以捕获整个二维图像。然后图像被处理以找到机器可读符号并对其进行解码。例如，用于数字处理图像的虚拟扫描线技术，所述图像包含跨越图像沿着多个线的机器可读符号样本，所述多个线通常间隔开并且在各种角度处，有点像基于扫描或激光的扫描器中的激光束的扫描图案。
此外，一些机器可读符号读取器包括照明子系统，该照明子系统提供照明并且通过在目标对象的表面上显示由成像子系统框出(frame)的区域的视觉指示(例如区域的中心和/或至少部分边缘和/或区域的拐点)来帮助操作者相对于机器可读符号对读取器进行定位。一些机器可读符号读取器还可以包括用于测量或估计读取距离(即机器可读符号读取器的传感器与目标对象之间的距离)的测距仪。
距离的测量或估计可以由机器可读符号读取器使用以仅当光学信息位于被包括在最小工作距离与最大工作距离之间的距离处时激活解码算法，和/或控制变焦设备和/或自动改变机器可读符号读取器的聚焦距离的设备。此外，距离的测量或估计可以用于需要图像的数字恢复的情况，因为图像形成设备的光学器件的退化函数或PSF(点扩散函数)可能取决于读取距离。此外，距离的测量或估计对计算对象的体积可能是必需的，如果在机器可读符号读取器中实现这种功能。
发明内容
成像系统可以概述为包括：至少一个图像形成子系统，其包括：传感器，该传感器包括光敏元件的一维阵列；和至少一个接收器光学元件，其将光聚焦到传感器上以向至少一个图像形成子系统提供具有第一角度的成角度视场(angular field of view)；至少一个照明子系统，其包括：至少一个光源，其投射具有由第二角度限定的成角度投射场(angular field of projection)的光图案，第二角度小于第一角度；至少一个处理器，其可操作地耦合到至少一个图像形成子系统和至少一个照明子系统；至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合到至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，当数据或指令中的至少一种由至少一个处理器执行时，使至少一个处理器：当至少一个照明子系统被激活并且将光图案投射到目标对象上时，接收来自至少一个图像形成子系统的由此捕获的目标对象的图像，图像包括像素值的阵列，每个像素值对应于入射到光敏元件的一维阵列中的光敏元件中的对应的一个上的光的量；至少部分地基于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的检测来分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离；以及将像素值的成像子阵列作为图像数据存储在至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，从而检测其中的一个或多个机器可读符号，像素值的成像子阵列不同于像素值的测距子阵列。像素值的测距子阵列可以对应于在光敏元件的阵列中的至少一个侧端部分处的光敏元件的子阵列。
像素值的成像子阵列可以对应于光敏元件中的不包括在光敏元件的阵列中的侧端部分处的光敏元件的子阵列。至少一个光源可以投射包括线的光图案，并且光图案的周边可以包括线的第一端边缘和与线的第一端边缘相对的线的第二端边缘。光敏元件的阵列可以包括有序的数量为N的光敏元件PE1-N，并且像素值的阵列可以包括对应的有序的数量为N的像素值PV1-N，并且测距子阵列可以包括像素值PV1-X和像素值PVY-N，并且成像子阵列可以包括像素值PV(X+1)-(Y-1)，其中X小于Y并且Y小于N。像素值PV1-X的数量可以等于像素值PVY-N的数量。至少一个光源可以投射具有在495纳米与570纳米之间的主波长的光图案。至少一个光图案可以包括下列中的至少一个：发光二极管(LED)、激光器、或超发光(superluminescent)二极管。至少一个光源可以包括单像素发光二极管(LED)光源。光敏元件中的每个可以具有小于或等于5.25微米的宽度和小于或等于64.0微米的长度。第一角度可以大于55度。第一角度可以在60度和70度之间，并且第二角度可以在40度和60度之间。至少一个图像形成子系统的成角度视场可以具有与至少一个照明子系统的成角度投射场不同的原点或不同的斜角中的至少一个。
至少一个处理器：可以至少部分地基于以下项分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离：由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的位置的检测；或用于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的相对信号电平的检测。至少一个照明子系统的成角度投射场可以与至少一个图像形成子系统的成角度视场水平对称。至少一个照明子系统可以包括第一透镜和波束成形器，该第一透镜使来自至少光源的光准直(collimate)，该波束成形器生成光图案。光敏元件的一维阵列可以包括至少2500个光敏元件，并且像素值的成像子阵列可以对应于光敏元件中的至少2000个。至少一个图像形成子系统和至少一个照明子系统可以具有小于或等于21毫米的组合长度、小于或等于16毫米的组合宽度以及小于或等于12毫米的组合高度。
一种用于成像系统的操作的方法，该成像系统包括：至少一个图像形成子系统，所述至少一个图像形成子系统包括：传感器，所述传感器包括光敏元件的一维阵列；和至少一个接收器光学元件，其将光聚焦到传感器上以向至少一个图像形成子系统提供具有第一角度的成角度视场；至少一个照明子系统，所述至少一个照明子系统包括：至少一个光源；至少一个处理器，其可操作地耦合到至少一个图像形成子系统和至少一个照明子系统；至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合到至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，该方法可以被概述为包括：当至少一个照明子系统被激活并且将光图案投射到目标对象上时，由至少一个处理器从至少一个图像形成子系统接收捕获的目标对象的图像，光图案具有由第二角度限定的成角度投射场，第二角度小于第一角度，图像包括像素值的阵列，每个像素值对应于入射到光敏元件的一维阵列中的光敏元件中的对应的一个上的光的量；由至少一个处理器至少部分地基于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的检测来分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离；以及由至少一个处理器将像素值的成像子阵列作为图像数据存储在至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，从而检测其中的一个或多个机器可读符号，像素值的成像子阵列不同于像素值的测距子阵列。
该方法可以进一步包括由至少一个处理器激活至少一个照明子系统，该至少一个照明子系统使其至少一个光源投射线，并且光图案的周边包括线的第一端边缘和与线的第一端边缘相对的第二端边缘。分析像素值的测距子阵列可以包括分析像素值的测距子阵列，光敏元件的阵列可以包括有序的数量为N的光敏元件PE1-N，并且像素值的阵列可以包括对应的有序的数量为N的像素值PV1-N，测距子阵列可以包括像素值PV1-X和像素值PVY-N，并且成像子阵列可以包括像素值PV(X+1)-(Y-1)，其中X小于Y，并且Y小于N。分析像素值的测距子阵列可以包括至少部分地基于以下项分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与方法的距离：由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的位置的检测；或用于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的相对信号电平的检测。
成像系统可以被概述为包括：传感器，该传感器包括具有成角度视场的光敏元件的阵列，该成角度视场具有第一角度；至少一个光源，其投射具有由第二角度限定的成角度投射场的光图案，第二角度小于所述第一角度；至少一个处理器，其可操作地耦合到至少一个传感器和至少一个光源；至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合到至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，当数据或指令中的至少一种由至少一个处理器执行时，使至少一个处理器以：当至少一个光源被激活并且将光图案投射到目标对象上时，接收来自传感器的捕获的目标对象的图像，图像包括像素值的阵列，每个像素值对应于入射到光敏元件的阵列中的光敏元件中的对应的一个上的光的量；至少部分地基于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的可检测特性中的至少一部分的检测来分析捕获的图像的像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离；以及将捕获的图像的像素值的成像子阵列作为图像数据存储在至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，以检测其中的一个或多个机器可读符号，像素值的成像子阵列不同于像素值的所测距子阵列。
像素值的测距子阵列可以对应于在光敏元件阵列中的至少一个侧端部分处的光敏元件的子阵列。像素值的成像子阵列可以对应于光敏元件中的不包括在光敏元件的阵列中的侧端部分处的光敏元件的子阵列。至少一个光源可以将包括线的光图案进行投射，并且光图案的可检测特性可以包括线的第一端边缘和与线的第一端边缘相对的线的第二端边缘。至少一个光源可以投射具有在495纳米与570纳米之间的主波长的光图案。至少一个光源可以包括以下项中的至少一个：发光二极管(LED)、激光器、或超发光二极管。至少一个光源可以包括单像素发光二极管(LED)光源。光敏元件中的每个可以具有小于或等于5.25微米的宽度和小于或等于64.0微米的长度。第一角度可以大于55度。第一角度可以在60度与70度之间，并且第二角度可以在40度与60度之间。至少一个传感器的成角度视场可以具有与至少一个光源的成角度投射场不同的原点或不同的斜角中的至少一个。
至少一个处理器可以至少部分地基于以下项分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离：由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的可检测特性中的至少一部分的位置的检测；或用于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的可检测特性中的至少一部分的相对信号电平的检测。
至少一个光源的成角度投射场可以与至少一个传感器的成角度视场水平对称。
附图说明
在附图中，相同的附图标记标识类似的元件或行为。附图中元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件的一些可以任意地被放大并且被定位以提高附图的易读性。此外，绘制的元件的特定形状不一定旨在传达有关特定元件的实际形状的任何信息，并且可以为了在附图中易于识别而已被单独地选择。
图1是根据一个示出的实施方式的机器可读符号读取器和目标对象的透视图。
图2是根据一个示出的实施方式的机器可读符号读取器的功能框图。
图3是根据一个示出的实施方式的显示图像形成子系统的成角度视场和用于光发生子系统的成角度投射场的成像系统的示意图。
图4A是根据一个示出的实施方式的用于成像系统的图像传感器的像素阵列的照明分布图，该成像系统在第一距离处捕获图3的照明线1。
图4B是根据一个示出的实施方式的成像系统的图像传感器的像素阵列的照明分布图，该成像系统在大于第一距离的第二距离处捕获图3的照明线2。
图5是根据一个示出的实施方式的包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件，该照明子系统包括在接收光学器件的相对侧上对称设置的两个元件。
图6是根据一个示出的实施方式的包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件，该照明子系统包括在接收光学器件之上设置的单个元件。
图7是根据一个示出的实施方式的包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件，该照明子系统包括在接收光学器件之下设置的单个元件。
图8是根据一个示出的实施方式的显示图像形成子系统的成角度视场以及用于光发生子系统的成角度投射场的成像系统的示意图，其中光发生子系统包括相对于图像形成子系统的光学轴线的对称照明线。
图9是根据一个示出的实施方式的成像系统的图像传感器的像素阵列的照明分布图，该成像系统捕获图8的照明线3和照明线4。
图10是根据一个示出的实施方式的包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件，该照明子系统包括设置到接收光学器件的右侧的单个元件。
图11是根据一个示出的实施方式的包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件，该照明子系统包括设置到接收光学器件的左侧的单个元件。
图12是根据一个示出的实施方式的用于机器可读符号读取器的操作的方法的流程图，该机器可读符号读取器用于捕获在目标对象上的机器可读符号的图像，同时测量目标对象相对于机器可读符号读取器的距离。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供各种所公开的实施方式的全面理解。然而相关领域的技术人员将认识到可以在不存在这些具体细节中的一个或多个的情况下，或利用其它方法、部件、材料等来实践该实施方式。在其它实例中，与机器可读符号读取器、测距仪和/或通信网络相关联的众所周知的结构未被示出或详细描述以避免不必要地使实施方式的描述模糊。
除非上下文另有要求，否则贯穿说明书和随附的权利要求书，词语“包含”与“包括”同义，并且是包含性的或开放性的(即不排除另外的未提及的元素或方法行为)。
贯穿说明书对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意味着结合实施方式描述的特定特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。因此，在贯穿说明书的各个地方出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不一定全部指的是同一实施方式。另外，特定特征、结构或特性可以以合适的方式被结合在一个或多个实施方式中。
如在本说明书和随附的权利要求书中使用的，除非内容另外明确规定，否则单数形式“一”、“一个”、“所述”包括复数指示物。还应该注意，除非内容另外明确规定，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的意思被使用。
仅为了方便在本文中提供本公开的标题和摘要，并且本公开的标题和摘要不对实施方式的范围或意义进行解释。
本公开的实施方式涉及用于测量或估计标记有标识(indicia)(诸如机器可读符号(例如条码、字母数字字符))的扫描的目标对象或项目的距离的系统和方法。有利地，此类距离信息可以被提供给定位过程或解码过程以协助此类过程从标记有标识的对象的图像中解码标识。例如，在一些实施方式中，解码器可以被配置有基于测量的目标对象的距离的参数。作为另一个示例，在一些实施方式中，捕获的图像可以利用根据目标对象的估计的距离所确定的变换进行预处理。作为进一步的示例，可以基于测量的距离向用户提供通知，所述通知根据目标对象的估计的距离来指示用户移动读取器更接近或更远离目标对象。使用本文中公开的系统和方法，解码器可以在各个扫描距离处成功地解码目标对象上的标识。
本文讨论的一个或多个实施方式提供基于具有扩展景深并且包括测距仪的线性图像传感器的小型化成像系统或扫描引擎。例如，成像系统可以具有约15.75mm的宽度、21mm的长度和11.4mm的高度的总尺寸。通常，线性图像传感器可以包括相对大的像素，该像素允许充足的灵敏度以提供扩展景深。如在下面进一步讨论的，传感器阵列被采用以部分用于对机器可读符号成像并且部分用于对允许估计读取距离的投射的照明图案的可检测特性(例如边缘)成像，因此实施测距仪。在一些实施方式中，传感器阵列的一部分(例如大致中心部分)用于对机器可读符号成像并且传感器阵列的至少一个侧部用于实施测距仪。
图1显示作用在标记有机器可读符号104(例如条码符号)的目标对象102上的手持式机器可读符号读取器或扫描器100。读取器或扫描器100可以是基于成像的机器可读符号读取器。手持式机器可读符号读取器100包括抓取部分106和扫描头部部分108，抓取部分106被设置形状和大小以被操作者的手抓住，扫描头部部分108从抓取部分的上部110延伸。抓取部分106的下部112可以被设置形状和大小以被容纳在插接站(docking station)(未示出)中。机器可读符号读取器100包括在扫描头部部分108上的前壁部分114。如下面讨论的，扫描头部部分108还包括在前壁114上呈现的透明窗口116，图像形成子系统定位在前壁114后面。
机器可读符号读取器100可以以手持模式或固定位置模式中的至少一个来使用。在固定位置模式中，读取器100还可以容纳在插接站中，并且具有机器可读符号104的目标对象102可以被带到机器可读符号读取器的成角度视场(FOV)内以使读取器100读取或检测机器可读符号104。在手持模式中，读取器100可以由操作者携带并被定位使得携带机器可读符号104的目标对象102的表面在读取器的视场(FOV)内。在手持模式中，例如，目标机器可读符号104的成像和解码可以通过操作者压下触发器118开始。
为了本描述的目的，讨论基于手持式成像的机器可读符号系统。然而对本领域普通技术人员将显而易见的是可以利用固定、双光(bi-optic)或其它类型的读取器或扫描器有利地实践本文描述的技术和设备。
机器可读符号读取器100还可以包括照明子系统120，该照明子系统120例如被定位在读取器的扫描头部部分108的前壁114上。在示出的实施方式中，照明子系统120将线形照明图案122投射到目标对象102上。如下面讨论的，照明子系统120还可以被定位在邻近图像形成子系统的窗口116的后面。线形照明图案122包括在左边缘124和右边缘126中结束的水平线。线122的长度由照明子系统120的成角度投射场(FOP)限定，并且例如投射线的长度取决于目标对象102与读取器100的距离。除了提供照明之外，这种照明图案122允许操作者将机器可读符号读取器100朝向提供在目标对象102的表面上的机器可读符号104瞄准(aim)。如在下面进一步讨论的，照明图案122还被用于测量或估计目标对象102与机器可读符号读取器100的相对距离。
图2是根据本公开的至少一些实施方式的基于成像的机器可读符号读取器200的框图。机器可读符号读取器200与图1的机器可读符号读取器100可以是类似的或相同的。机器可读符号读取器200包括图像形成子系统202，该图像形成子系统202捕获图形标识(例如呈现在图像形成子系统202的视场(FOV)中的图1的机器可读符号104)的图像帧。读取器200还包括可操作地耦合到非瞬时处理器可读存储介质206的一个或多个处理器204，该非瞬时处理器可读存储介质206存储距离估计逻辑208和解码器逻辑210。由处理器204执行解码器逻辑210使处理器204对捕获的图像帧内的编码的标识进行解码。如下面讨论的，由处理器204执行距离估计逻辑208使处理器204估计目标对象相对于读取器200的距离。距离估计逻辑208和解码器逻辑210可以由一个或多个处理器204执行。在一些实施方式中，距离估计逻辑208和解码器逻辑210中的一个或两个由多个处理器、硬件或其任何组合实施。在一个或多个实施方式中，可以使用包含一个或多个处理器、存储要被处理的采集的易失性存储器、以及存储可执行代码的非易失性存储器的微控制器。通常，可以以任何合适的方式实施距离估计逻辑208和解码器逻辑210，该合适的方式包括硬件、软件、电气电路系统、固件、在专用集成电路(ASIC)上、在可编程门阵列(PGA)上或其任意组合。
图像形成子系统202包括成像电路系统212、包括一个或多个成像或聚焦透镜的成像或接收光学器件、以及一维(即线性)图像传感器或像素阵列216。接收光学器件214的聚焦透镜将从目标机器可读符号104中反射并散射的光通过孔径(aperture)聚焦到线性像素/图像传感器阵列216上。因此，接收光学器件214将目标机器可读符号104(假定该符号在FOV内)的图像聚焦在包括线性像素阵列216的像素阵列上，由此使像素阵列在曝光期间捕获在图像形成子系统的FOV内的目标对象102的图像。图像形成子系统202的FOV可以是线性传感器阵列216的配置和接收光学器件214的光学特性两者以及阵列216和接收光学器件之间的距离和方向的函数。
线性传感器阵列216可以包括电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、或在成像电路系统212的控制下操作的其它成像像素阵列。线性传感器阵列216可以具有各种数量的像素，例如1000、2500、4096等。线性传感器阵列216的像素通常应该是足够大以当与图像形成光学器件和相关孔径结合时提供充分的SNR性能。例如，在一些实施方式中，线性传感器阵列216中的每个像素可以具有5.25μm的水平宽度和64μm的高度。例如，线性传感器阵列216可以具有10-15mm(例如13.5mm)的总长度。例如，线性传感器阵列216还可以被包含在允许整个成像系统具有小于约10mm的高度或厚度的小封装件中。
成像光学器件214可以包括提供大于55度(例如60-70度)的成角度FOV的广角透镜。成像光学器件214可以具有允许实施整体成像系统的相对短的焦距，该整体成像系统具有小于15mm的总长度以及小于约10mm的厚度。成像系统的孔径提供期望的景深(DoF)。在一些实施方式中，例如，成像系统可以由f/#∈[15,25]的范围中的f-数表征。
机器可读符号读取器200包括照明子系统218，以产生可视照明图案124以提供照明并且协助操作者将机器可读符号读取器200与目标机器可读符号104对准。在一些实施方式中，照明子系统218可以包括光源220(例如，一个或多个LED、激光器、超发光二极管)、聚焦透镜222(例如，准直器)和用于生成期望的照明图案124的图案生成器224(例如，波束成形器)。在一些实施方式中，聚焦透镜222和图案生成器224可以形成在单个光学元件中。
在一些实施方式中，照明图案124由操作者使用以聚焦在目标机器可读符号104上。在聚焦后，操作者压下触发器226以读取或捕获目标机器可读符号104的图像。在一些实施方式中，机器可读符号读取器200具有二位置(two-position)触发器226，其中第一位置激活照明子系统218并且第二位置激活扫描。在一些实施方式中，机器可读符号读取器200包括可选运动检测器228(例如加速度计)，该运动检测器用于在检测到读取器的运动后激活照明子系统218，这可以意味着操作者已经拾起读取器用于扫描操作。
照明子系统218可以投射具有小于图像形成子系统202的FOV的成角度投射场(FOP)的线，使得线仅投射到图像形成子系统的FOV的一部分(例如基本中心部分)。例如，当成角度FOV是60度或70度时，成角度FOP可以是50度。如下面讨论的，照明区域可以相对于图像形成子系统202的传感器阵列216是不对称的(如图3所示)，或者照明区域可以相对于传感器阵列是对称的(如图8所示)。在一些实施方式中，传感器阵列216的至少一个侧面(lateral side)用于通过检测投射线的至少一个边缘来实施测距仪功能，其中至少一个边缘应该足够清晰使得该边缘可精确检测。在一些实施方式中，照明子系统218产生具有被选择以增强光学系统的衍射极限的波长的可视照明图案124。通常，较低的波长是优选的。例如，照明子系统218可以产生绿色照明图案，其具有495nm与570nm之间或500nm-550nm之间的波长。例如，照明子系统218的总尺寸可以在长度为15mm、宽度为6mm宽以及高度为2mm与10mm之间的范围内。
如下面进一步讨论的，解码器逻辑210可以解码在由图像形成子系统202捕获的一个或多个图像内的任何可解码的图像。如果解码成功，则表示被编码在机器可读符号104中的数据/信息的解码数据经由数据输入/输出系统232被输出，该输入/输出系统可以包括有线/无线通信端口、显示器、LED、音频输出、触摸屏、键盘、按钮等中的一个或多个。在机器可读符号104的成功成像和解码后，输入/输出系统232可以以视觉指示器和/或可听指示器的形式将反馈提供给操作者。
图3是包括图像形成子系统302和照明子系统304的成像系统300的示意图。如所示，图像形成子系统302包括具有第一角度α1(例如，60-70度)的成角度FOV，并且照明子系统304将具有小于第一角度α1的第二角度α2(例如50度)的成角度FOP的照明图案进行投射。在该实施方式中，图像形成子系统302包括具有2500个像素的线性传感器阵列。线1被示出定位成距成像系统300距离D1，并且线2被示出定位成距成像系统更远的距离D2。
图4A示出了沿用于图像形成子系统302(图3)的传感器阵列的传感器扫描线的照明分布400，该图像形成子系统捕获定位在第一距离D1处的图3的照明线1处的目标对象的图像。图4B示出了沿用于图像形成子系统302的线性传感器阵列的传感器扫描线的照明分布402，该图像形成子系统捕获定位在第二距离D2处的在图3的照明线2处的目标对象的图像。
因为照明子系统304的FOP和图像形成子系统302的FOV具有不同的原点和斜角，在每个距离(例如D1和D2)处线性传感器阵列的不同部分被照亮。通常，两个因素可以参与成像系统300和目标对象之间的工作距离的计算。第一，投射的照明线的边缘根据工作距离被定位在不同位置。图4A示出由从高信号电平到线性传感器的大约像素2180处的低信号电平的转换所指示的单个边缘404。图4B示出由从低信号电平到大约像素200处的高信号电平的转换所指示的第一边缘406和由从高信号电平到大约像素2080处的低信号水平的转换所指示的第二边缘406。此外，如果照明子系统304的FOP的原点不位于图像形成子系统302的光轴上，在非常短的距离处仅照明线的一个边缘(例如图4A的边缘404)可见。第二，在高信号电平和低信号电平之间的差异在较短距离处比在较大距离处更大。例如，在图4A中针对第一距离D1所示出的高信号和低信号之间的差异大于在图4B中针对更远的距离D2所示出的高信号与低信号之间的差异。
图5示出了包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统500的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件502，该照明子系统包括对称设置在接收光学器件的相对侧上的两个光学组件或元件504和506(例如，一个或多个准直器、波束成形器等)。图5还以虚线示出了成像系统500的光轴508。
图6示出了包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统600的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件602，该照明子系统包括设置在接收光学器件之上的单个光学元件604(例如，一个或多个准直器、波束成形器等)。图6还以虚线示出了成像系统的光轴606。
图7示出了包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件702，该照明子系统包括设置在接收光学器件之下的单个光学元件704(例如，一个或多个准直器、波束成形器等)。图7还以虚线示出了成像系统的光轴706。
在图5至图7的实施方式中，各个照明子系统的光学元件中的每个相对于相应的光轴是水平对称的。
图8示出了图像形成子系统的传感器802的成角度成像FOV以及用于照明子系统的成角度FOP的示意图800，其中照明子系统提供相对于图像形成子系统的光轴水平对称的照明线(参见图5至图7)。线3被示出定位成距成像系统距离D3，并且线4被示出为定位在距成像系统更远的距离D4处。在这种情况下，距离估计逻辑或测距仪可以根据被照亮的像素的数目和黑暗像素的数目来计算工作距离。如图8所示，图像形成子系统的成角度FOV在整个传感器(即像素1至像素2500)上被成像。然而仅FOV的中心部分可以对解码机器可读符号的解码器逻辑是有意义的。因为FOV和FOP的原点是不同的，照明线的边缘根据工作距离在不同的传感器像素上被成像。
图9示出了沿着分别针对图8中的定位在距离D3和D4处的线3和线4的传感器扫描线的照明分布(profile)。考虑点A′–C′和B′–D′(图8)的不同位置和两个信号的不同强度水平，距离估计逻辑可以估计进行两次扫描的距离。
图10示出了包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统1000的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件1002，该照明子系统包括设置在接收光学器件右侧的单个光学元件1004(例如，一个或多个透镜)。图10还以虚线示出了成像系统的光轴1006。
图11示出了包括图像形成子系统和照明子系统的成像系统1100的俯视图，该图像形成子系统包括接收光学器件1102，该照明子系统包括设置在接收光学器件左侧的单个光学元件1104(例如，一个或多个透镜)。图11还以虚线示出了成像系统的光轴1106。
在图10和图11的成像系统中，光学元件1004和光学元件1104相对于相应的光轴1006和光轴1106是偏心的。另外，照明子系统包括在图像形成子系统的接收光学器件的一侧上的单个光学组件或元件(例如，一个或多个准直器、波束成形器等)。在图10和图11所示的实施方式中，在各个照明子系统的光轴和光学元件之间的未对准可以用于估计工作距离。
本文公开的照明子系统可以是能够生成一致且清晰的照明图案(例如线)的任何合适的系统，该照明图案填充期望的成角度FOP。如上面提及的，照明子系统的光源可以包括例如作为单个发射器或发射器阵列的LED、激光器、或超发光二极管。在一些实施方式中，照明子系统包括第一准直透镜和波束成形器元件，第一准直透镜将来自光源的发射准直成(collimate into)小点，波束成形器生成照明图案(例如线)。在一些实施方式中，照明系统可以包括执行准直和波束成形功能的单个光学元件。
一种用于设置图像系统的尺寸的方法以能够适配最终体积的焦距和容许确定的景深的F-数开始。以下是使用该方法确定的参数的示例。
方法可以包括以下作为输入参数：焦距(f)＝10mm；F-数(f/#)＝20；水平像素间距(w)＝5.25μm；像素总数量(Ntot)＝2500；有效视场(FOVeff)＝50°。
输出参数可以被确定为如下：总阵列长度(Ltot)＝w×Ntot＝13.125mm；有效阵列长度(Leff)＝2×f×tan(0.5×FOVeff)＝9.326mm；有效像素数量(Neff)＝Leff/w＝1776像素；孔径尺寸(d)＝f/(f/#)＝0.5mm；以及总视场(FOVtot)＝2×atan(0.5×Ltot/f)＝67°。
作为另一个示例，如果像素的总数量是用于保证传感器的良好分辨率的最重要参数，则可以首先考虑该参数来设置系统的尺寸。在这种情况下，示例输入参数可以包括：F-数(f/#)＝20；水平像素间距(w)＝5.25μm；像素总数量(Ntot)＝2500；有效像素数量(Neff)＝2000；有效视场(FOVeff)＝50°。
该第二示例的输出参数可以确定为以下：总阵列长度(Ltot)＝w×Ntot＝13.125mm；有效阵列长度(Leff)＝w×Neff＝10.5mm；焦距(f)＝Leff/(2×tan(0.5×FOVeff)＝11.3mm；孔径尺寸(d)＝f/(f/#)＝0.565mm；以及总视场(FOVtot)＝2×atan(0.5×Ltot/f)＝60.3°。
需要注意，由照明子系统使用的用于照明线的波长可以是用于控制衍射效应的重要参数。通常较小的波长产生用于系统的更好的水平分辨率。例如，考虑具有f/#＝20的透镜，绿色波长(例如λ＝510nm)可以具有2.44×λ×f/#＝25μm的水平分辨率，然而红色波长(例如λ＝630nm)可以具有2.44×λ×f/#＝31μm的水平分辨率。
图12是用于机器可读符号读取器的高级方法1200的流程图，该机器可读符号读取器用于捕获定位在目标对象上的机器可读符号的图像并且用于当图像被捕获时确定机器可读符号读取器和目标对象之间的距离。方法1200可以由机器可读符号读取器(例如分别由图1和图2的机器可读符号读取器100和200)执行。机器可读符号读取器可以包括图像形成子系统，该图像形成子系统包括传感器，该传感器包括光敏元件的一维阵列。图像形成子系统还可以包括一个或多个接收器光学元件，该接收器光学元件将光聚焦在传感器上以为图像形成子系统提供具有第一角度(例如60度、70度)的成角度FOV。机器可读符号读取器还可以包括照明子系统，该照明子系统包括至少一个光源，该光源将具有由小于第一角度的第二角度(例如50度、55度)限定的成角度FOP的光图案(例如线)进行投射。图像形成子系统的成角度FOV可以具有与照明子系统的成角度FOP不同的原点或不同的斜角中的至少一个。在一些实施方式中，照明子系统的成角度FOP可以与图像形成子系统的成角度视场垂直或水平地对称。光源可以包括发光二极管(LED)、激光器或超发光二极管中的至少一个。在一些实施方式中，例如，光源包括具有近似25μm的宽度和近似1000μm的长度的单像素发光二极管(LED)光源。
例如，当用户拾起机器可读符号读取器来扫描位于目标对象或项目(例如服装、包装、电路板)上的机器可读符号(例如1D或2D条码、字母数字字符)，该方法1200在1202处开始。
在1204处，机器可读符号读取器的至少一个处理器可以激活其照明子系统，该照明子系统使光图案(例如线)被投射到包含机器可读符号的目标对象上。如上所述，光图案可以以小于图像形成子系统的成角度FOV的限定的成角度FOP被投射。
在1206处，至少一个处理器可以在照明子系统被激活并且将光图案投射到目标对象上时使图像形成子系统捕获目标对象的扫描或图像。捕获的图像可以包括像素值的阵列，每个像素值对应于光入射到一维光敏元件阵列中的光敏元件中的对应一个上的量。
在1208处，至少一个处理器可以至少部分地基于由至少一个光源投射到目标对象上的光图案的周边(例如边缘)的至少一部分的检测来分析像素值的测距子阵列以确定目标对象与成像系统的距离。例如，至少一个处理器可以至少部分地基于投射到目标对象上的光图案的周边(例如边缘或边界)的至少一部分的位置的检测来分析像素值的测距子阵列以确定距离。作为另一个示例，至少一个处理器可以至少部分地基于用于投射到目标对象上的光图案的周边的至少一部分的相对信号电平的检测来分析像素值的测距子阵列以确定距离。
在1210处，至少一个处理器可以将像素值的成像子阵列作为图像数据存储在机器可读符号读取器的非瞬时处理器可读存储介质中，以由解码器逻辑分析以检测其中的一个或多个机器可读符号。在一些实施方式中，解码器逻辑可以利用估计的距离来调整一个或多个参数，这提供更精确的解码。
在一些实施方式中，像素值的成像子阵列不与像素值的测距子阵列交叠。例如，像素值的测距子阵列可以对应于在光敏元件阵列的至少一个侧端部分处的光敏元件的子阵列(例如，具有像素1-2500的阵列的像素1-500；具有像素1-2500的阵列的像素2251-2500)。像素值的成像子阵列可以对应于光敏元件中的不包括在光敏元件阵列的侧端部分处的光敏元件的子阵列(例如，具有像素1-2500的阵列的像素500-2000)。
在一些实施方式中，光敏元件阵列可以包括有序的数量为N的光敏元件PE1-N，并且像素值阵列包括对应的有序的数量为N的像素值PV1-N(例如PV1-2500)。测距子阵列可以包括在传感器阵列的一个侧端上的像素值PV1-x(例如PV1-300)和在传感器阵列的另一个侧端上的像素值PVY-N(例如PV2200-2500)，其中X小于Y并且Y小于N。位于中心的成像子阵列可以包括像素值PV(X+1)-(Y-1)(例如PV301-2199)。在一些实施方式中，在传感器阵列的一个侧端上的像素值PV1-x的数量等于在传感器阵列的另一个侧端上的像素值PVY-N的数量，尽管这没有被要求。在一些实施方式中，测距子阵列仅位于传感器阵列的一个侧端上而不是传感器阵列的两个侧端上。
在一些实施方式中，至少一个光源以线的形式投射光图案，并且光图案的周边是线的第一端边缘和与线的第一端边缘相对的线的第二端边缘。
通过使用传感器阵列的专用部分(例如侧端)来实施前述的距离测量过程，本文公开的系统可以有利地利用相同的采集来执行机器可读符号成像和距离测量两者。在专用于距离测量的传感器的部分是传感器阵列的两个相对端的情况下，可以检测照明线的两个边缘，这相对于仅照明线的一个边缘是可检测的情况提高了精确度。
前面的详细描述已经通过框图、示意图和示例的使用阐述了装置和/或过程的各种实施方式。在诸如框图、示意图和示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员将理解可以通过广泛的硬件、软件、固件或几乎其任意组合(其中的任何可以在本文中被称为一个或多个处理器)来单独地和/或共同地实施在此类框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。在一个实施方式中，本主题可以通过专用集成电路(ASIC)实施。然而，本领域技术人员将认识到，本文公开的实施方式可以整体或部分地作为运行在一个或多个计算机系统、微控制器、微处理器、数字信号处理器、图像处理单元上的一个或多个计算机程序、作为固件、或作为几乎其任意组合等效地被实施在标准集成电路中，并且鉴于本公开，设计电路系统和/或写入用于软件和或固件的代码以实施一个或多个处理器或控制器将完全在本领域的普通技术人员的技能内。
本领域技术人员将认识到本文阐述的许多方法或算法可以采用附加行为、可以省略一些行为和/或可以以与所指定的不同的顺序执行。
另外，本领域技术人员将理解本文教导的机构能够以各种形式被分布为程序产品，并且不管用于实际执行分布的信号承载媒介的特定类型，说明性实施例同样适用。信号承载媒介的示例包括但不限于以下：可记录类型媒介，例如软盘、硬盘驱动器、CD ROM、数字磁带以及计算机存储器。
上述的各种实施方式可以被组合以提供进一步的实施方式。于2015年9月25日提交的美国专利申请No.14/866,068通过引用以其整合并入本文。如果需要，可以修改实施方式的方面以采用各种专利、申请和公布的系统、电路和概念以提供进一步的实施方式。
可以按照上述详细描述对实施方式作出这些以及其它改变。在随附的权利要求书中，使用的术语通常不应被解释为将权利要求限制到说明书和权利要求书中公开的特定实施方式，而应该被解释为包括连同此类权利要求被赋予的等同的全部范围一起的所有可能的实施方式。因此，权利要求不限于本公开。

Claims (32)

1.一种成像系统，其包括：
至少一个图像形成子系统，其包括：
传感器，所述传感器包括光敏元件的一维阵列；和
至少一个接收器光学元件，其将光聚焦到所述传感器上以向所述至少一个图像形成子系统提供具有第一角度的成角度视场；
至少一个照明子系统，其包括：
至少一个光源，其将具有由第二角度限定的成角度投射场的光图案进行投射，所述第二角度小于所述第一角度；
至少一个处理器，其可操作地耦合至所述至少一个图像形成子系统和所述至少一个照明子系统；
至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合至所述至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，当所述数据或指令中的至少一种由所述至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器：
当所述至少一个照明子系统被激活并且将所述光图案投射到目标对象上时，接收来自所述至少一个图像形成子系统的由此捕获的所述目标对象的图像，所述图像包括像素值的阵列，每个所述像素值对应于入射到所述光敏元件的一维阵列中的所述光敏元件中的对应的一个上的光的量；
至少部分地基于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的周边的至少一部分的检测来分析所述像素值的测距子阵列以确定所述目标对象与所述成像系统的距离；以及
将所述像素值的成像子阵列作为图像数据存储在所述至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，从而检测其中的一个或多个机器可读符号，所述像素值的所述成像子阵列不同于所述像素值的所述测距子阵列，
其中所述至少一个处理器：
至少部分地基于以下项分析所述像素值的所述测距子阵列以确定所述目标对象与所述成像系统的距离：
由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述周边的至少一部分的位置的检测；或
用于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述周边的至少一部分的相对信号电平的检测。
2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述像素值的所述测距子阵列对应于在所述光敏元件的阵列中的至少一个侧端部分处的光敏元件的子阵列。
3.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述像素值的所述成像子阵列对应于光敏元件中的不包括在所述光敏元件的阵列中的所述侧端部分处的光敏元件的子阵列。
4.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个光源投射包括线的光图案，并且所述光图案的所述周边包括所述线的第一端边缘和与所述线的所述第一端边缘相对的所述线的第二端边缘。
5.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述光敏元件的阵列包括有序的数量为N的光敏元件PE1-N，并且所述像素值的阵列包括对应的有序的数量为N的像素值PV1-N，并且所述测距子阵列包括像素值PV1-X和像素值PVY-N，并且所述成像子阵列包括像素值PV(X+1)-(Y-1)，其中X小于Y并且Y小于N。
6.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述像素值PV1-X的数量等于所述像素值PVY-N的数量。
7.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个光源投射具有在495纳米和570纳米之间的主波长的光图案。
8.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个光源包括下列中的至少一个：发光二极管即LED、激光器、或超发光二极管。
9.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个光源包括单像素发光二极管光源即单像素LED光源。
10.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述光敏元件中的每个具有小于或等于5.25微米的宽度和小于或等于64.0微米的长度。
11.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第一角度大于55度。
12.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第一角度在60度和70度之间，并且所述第二角度在40度和60度之间。
13.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个图像形成子系统的所述成角度视场具有与所述至少一个照明子系统的所述成角度投射场不同的原点或不同的斜角中的至少一个。
14.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个照明子系统的所述成角度投射场与所述至少一个图像形成子系统的所述成角度视场是水平对称的。
15.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个照明子系统包括：
使来自所述至少一个光源的光准直的第一透镜；和
生成所述光图案的波束成形器。
16.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述光敏元件的一维阵列包括至少2500个光敏元件，并且所述像素值的所述成像子阵列对应于所述光敏元件中的至少2000个。
17.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述至少一个图像形成子系统和所述至少一个照明子系统具有小于或等于21毫米的组合长度、小于或等于16毫米的组合宽度、以及小于或等于12毫米的组合高度。
18.一种用于成像系统的操作的方法，所述成像系统包括：至少一个图像形成子系统，所述至少一个图像形成子系统包括：传感器，所述传感器包括光敏元件的一维阵列；和至少一个接收器光学元件，其将光聚焦到所述传感器上以向所述至少一个图像形成子系统提供具有第一角度的成角度视场；至少一个照明子系统，所述至少一个照明子系统包括：至少一个光源；至少一个处理器，其可操作地耦合到所述至少一个图像形成子系统和所述至少一个照明子系统；至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合到所述至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，所述方法包括：
当所述至少一个照明子系统被激活并且将光图案投射到目标对象上时，由所述至少一个处理器从所述至少一个图像形成子系统接收捕获的所述目标对象的图像，所述光图案具有由第二角度限定的成角度投射场，所述第二角度小于所述第一角度，所述图像包括像素值的阵列，每个所述像素值对应于入射到所述光敏元件的一维阵列中的所述光敏元件中的对应的一个上的光的量；
由所述至少一个处理器至少部分地基于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的周边的至少一部分的检测来分析所述像素值的测距子阵列以确定所述目标对象与所述成像系统的距离；以及
由所述至少一个处理器将所述像素值的成像子阵列作为图像数据存储在所述至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，从而检测其中的一个或多个机器可读符号，所述像素值的所述成像子阵列不同于所述像素值的所述测距子阵列，
其中分析所述像素值的测距子阵列包括：
至少部分地基于以下项分析所述像素值的所述测距子阵列以确定所述目标对象与所述方法的距离：
由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述周边的至少一部分的位置的检测；或
用于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述周边的至少一部分的相对信号电平的检测。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
由所述至少一个处理器激活所述至少一个照明子系统，所述至少一个照明子系统使其所述至少一个光源投射线，并且所述光图案的所述周边包括所述线的第一端边缘和与所述线的所述第一端边缘相对的所述线的第二端边缘。
20.根据权利要求18所述的方法，其中分析所述像素值的测距子阵列包括分析所述像素值的测距子阵列，所述光敏元件的阵列包括有序的数量为N的光敏元件PE1-N，并且所述像素值的阵列包括对应的有序的数量为N的像素值PV1-N，所述测距子阵列包括像素值PV1-X和像素值PVY-N，并且所述成像子阵列包括像素值PV(X+1)-(Y-1)，其中X小于Y并且Y小于N。
21.一种成像系统，其包括：
传感器，所述传感器包括具有成角度视场的光敏元件的阵列，所述成角度视场具有第一角度；
至少一个光源，所述至少一个光源投射具有由第二角度限定的成角度投射场的光图案，所述第二角度小于所述第一角度；
至少一个处理器，其可操作地耦合到所述至少一个传感器和所述至少一个光源；
至少一个非瞬时处理器可读存储介质，其可操作地耦合到所述至少一个处理器并且存储数据或指令中的至少一种，当所述数据或指令中的至少一种由所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器以：
当所述至少一个光源被激活并且将所述光图案投射到目标对象上时，接收来自所述传感器的捕获的所述目标对象的图像，所述图像包括像素值的阵列，每个所述像素值对应于入射到所述光敏元件的阵列中的所述光敏元件中的对应的一个上的光的量；
至少部分地基于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的可检测特性中的至少一部分的检测来分析捕获的图像的所述像素值的测距子阵列以确定所述目标对象与所述成像系统的距离；以及
将所述捕获的图像的所述像素值的成像子阵列作为图像数据存储在所述至少一个非瞬时处理器可读存储介质中以被分析，从而检测其中的一个或多个机器可读符号，所述像素值的所述成像子阵列不同于所述像素值的所述测距子阵列，
其中所述至少一个处理器：
至少部分地基于以下项分析所述像素值的所述测距子阵列以确定所述目标对象与所述成像系统的距离：
由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述可检测特性中的至少一部分的位置的检测；或
用于由所述至少一个光源投射到所述目标对象上的所述光图案的所述可检测特性中的至少一部分的相对信号电平的检测。
22.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述像素值的所述测距子阵列对应于在所述光敏元件的阵列中的至少一个侧端部分处的光敏元件的子阵列。
23.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述像素值的所述成像子阵列对应于光敏元件中的不包括在所述光敏元件的阵列中的所述侧端部分处的光敏元件的子阵列。
24.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个光源投射包括线的光图案，并且所述光图案的所述可检测特性包括所述线的第一端边缘和与所述线的所述第一端边缘相对的所述线的第二端边缘。
25.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个光源投射具有在495纳米和570纳米之间的主波长的光图案。
26.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个光源包括下列中的至少一个：发光二极管即LED、激光器、或超发光二极管。
27.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个光源包括单像素发光二极管光源即单像素LED光源。
28.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述光敏元件中的每个具有小于或等于5.25微米的宽度和小于或等于64.0微米的长度。
29.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述第一角度大于55度。
30.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述第一角度在60度与70度之间，并且所述第二角度在40度与60度之间。
31.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个传感器的所述成角度视场具有与所述至少一个光源的所述成角度投射场不同的原点或不同的斜角中的至少一个。
32.根据权利要求21所述的成像系统，其中所述至少一个光源的所述成角度投射场与所述至少一个传感器的所述成角度视场是水平对称的。
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