DE69524569T2

DE69524569T2 - Datenformleser und -verfahren

Info

Publication number: DE69524569T2
Application number: DE69524569T
Authority: DE
Inventors: P. Ju; P. Wang
Original assignee: Metanetics Corp
Current assignee: Metanetics Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: WO1996013799A3; US5521366A; JPH11514461A; MX9602547A; WO1996013799A2; DE69524569D1; US5646390A; EP0737341B1; AU3972895A; EP0737341A1; AU702396B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Lesen von Datenformen, wie Strichcodes und Matrixcodes, und auf derartige Systeme, die mit überlappenden Belichtungsperioden für sukzessive Zeilen von Sensorelementen eines Arrays arbeiten und eine automatische Belichtungssteuerung aufweisen, die für sukzessive Zeilen oder Untersätze von Zeilen von Sensorelementen implementiert ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Während eine Vielzahl von Typen von Sensorarray-Scannern zum Lesen von komplexeren Formen von zweidimensionalen Strichcodes (Balkencodes) und Matrixcodes bereitgestellt worden sind, sind diese Sensorarray-Scanner alle kontinuierliche Rahmenscanner und weisen deshalb den Nachteil eines hohen Energieverbrauchs auf. Weil viele Sensorarray-Scanner tragbar sind und von Batterien versorgt werden, besteht eine Notwendigkeit für einen tragbaren Leser mit einer Einzelrahmen-Fähigkeit und deshalb einem verringerten Energieverbrauch und einer entsprechend verlängerten Batterielebensdauer. Es besteht auch die Notwendigkeit für einen tragbaren Leser mit einer verbesserten Genauigkeit und Zuverlässigkeit sowie mit einer verringerten Größe und einem leichten Gewicht.
In einem derartigen tragbaren Leser ist es ferner wünschenswert, eine erhöhte Abbildungsgenauigkeit bereitzustellen, indem ermöglicht wird, dass eine Belichtungssteuerung auf Grundlage von einzelnen Zeilen von Sensorelementen oder sukzessive begrenzten Untersätzen von Zeilen von Sensorelementen eines Abbildungsarrays erreicht wird.

HINTERGRUND VON DATENFORMEN

Die Anwendung und die Verwendung von Strichcodes und Matrixcodes sind altbekannt und nehmen zu. Strichcodes und Matrixcodes sind Formen von "Datenformen", die für gegenwärtige Zwecke definiert werden, sodass sie sämtliche Anordnungen umfassen, bei denen Daten in irgendeiner Form einer Kopie, die von einer Maschine gelesen werden kann, festgelegt sind. Somit umfassen Datenformen ein- und zweidimensionale Strichcodes, Matrixcodes und Graphikcodes sowie Wörter und Zahlen und andere Symbole, die auf Papier, Plastikkarten und metallischen und andere Teile gedruckt oder geätzt werden können. Datenformen können in unsichtbarer Tinte gedruckt, über Magnetstreifen oder magnetische Farbschrifterten magnetisch aufgezeichnet, über RF-Marken elektromagnetisch aufgezeichnet, eingraviert, gestempelt, als Tattoo (auf der Haut) verwendet, gebildet durch eine Ionendotierung (für Halbleiterwafer) oder ein biochemisches Verbindungsverfahren etc. werden.
Bei der Verwendung von Datenformen werden Daten, die ursprünglich kodiert sind, für eine weitere Verwendung in eine Vielzahl von Weisen wiederhergestellt. Z. B. kann ein gedruckter Strichcode optisch abgetastet werden, um Reflexionswerte abzuleiten, die digitalisiert, in einem Pufferspeicher gespeichert und nachfolgend dekodiert werden, um die Daten wiederherzustellen, die in dem Strichcodes codiert sind. Unabhängig von der bestimmten Art von Datenform wird ein Bild typischerweise aufgenommen und als Pixelwerte für eine weitere Verarbeitung gespeichert. Ein Bild eines Strichcodes oder eines Matrixcodes, der als ein Graphikcode existiert, kann durch die Verwendung eines CCD-Scanners, eines Laser-Scanners oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung, die zwischen verschiedenen Reflexionswerten von Licht, das von einer Datenform reflektiert wird, unterscheiden kann, aufgenommen. Z. B. umfasst ein Strichcode typischerweise Elemente eines Typs mit schwarzen oder dunkelfarbigen Strichen, die auf eine Weise oder hellgefärbte Hintergrundfläche gedruckt sind, mit weißen oder hellgefärbten Stellen zwischen den Elementen des Strichcodes. Die Stellen sind typischerweise von der gleichen Farbe wie die Hintergrundfläche, können aber in diesem Beispiel eine andere helle Farbe sein. In anderen Beispielen sind die Elemente des Strichcodes oder des Matrixcodes weiß oder hell gefärbt und werden durch schwarze oder dunkler gefärbte Stellen und der Hintergrundfläche definiert.
In anderen Anwendungen, wie bei einer Lasergravur auf Siliziumwafern, kann eine Beleuchtung zu einer Dunkel-auf-Hell-Beziehung in einer Orientierung und einer Hell-auf-Dunkel-Beziehung in einer anderen Orientierung führen. Zusätzlich zu Pixelwerten, die Reflexionswerte von hell darstellen (wobei "hell" so definiert ist, dass es das gesamte elektromagnetische Spektrum für die gegenwärtige Zwecke umfasst), können in anderen Anordnungen Pixelwerte, die Reflexionswerte darstellen, auf eine Reflexion von Schallwellen oder anderen Medien von einer Datenform einer geeigneten Konfiguration gestützt werden. In jeder Anordnung, bei der eine Datenform angeordnet ist, um auf Grundlage von Reflexionswerten gelesen zu werden, können derartige Reflexionswerte typischerweise als Pixelwerte in einem Bildpufferspeicher oder einem anderen Speichermedium in einer Bitkarte oder einer anderen Form gespeichert werden, die ein geeignetes Datenspeicherformat verwenden, während sie repräsentativ für Pixelwerte eines Bilds sind.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0602637 beschreibt frühere Belichtungssteuerfunktionen zur Verwendung in einem optischen Informationsleser. Funktionen wie eine Entladung von Sensorelementen zu Beginn eines Scanintervalls und einer Steuerung einer Lichtemissionsqualität und einer Verschlussgeschwindigkeit werden im Hinblick auf einen linearen Sensor beschrieben.
Die internationale Veröffentlichung Nr. WO 94/19764 beschreibt Anordnungen für eine gleichförmige Beleuchtung einer Oberfläche, die einen Strichcode trägt, um z. B. die Qualität eines Bilds zu verbessern, das von einer CCD-gestützten Kamera erhalten wird. Eine Gruppe von LEDs wird gleichzeitig aufleuchten gelassen, um der Kamera zu ermöglichen, ein zweidimensionales Bild einzufangen.

HINTERGRUND VON SENSORARRAY-LESERN

Wie angegeben, sind frühere Anordnungen zum Lesen von Datenformen auf Laser- oder CCD- Scanner für kontinuierliche Rahmen, ausgelegt zur Verwendung mit zweidimensionalen Strichcodes, gestützt worden. Jedoch sind diese Ansätze allgemein einer oder mehreren Beschränkungen bei der Suche nach einem praktischen und kostengünstigen in der Hand haltbaren Leser mit einem geringen Energieverbrauch und mit einem geringen Gewicht, der ein schnelles und genaues Auslesen von zweidimensionalen Datenformen bereitstellt, ausgesetzt gewesen. Z. B. verbraucht ein Leser für kontinuierliche Rahmen typischerweise ein volles Watt Leistung, weil die kontinuierliche Rahmenarchitektur erfordert, dass das Sensorarray kontinuierlich einen Strom von Bilddaten erzeugt. Wenn ein Mikroprozessor einen Strichcode decodiert, wählt er lediglich geeignete Daten zum Decodieren aus dem kontinuierlichen Strom von Bilddaten.
Progressive Vollrahmen-Scan-CCD-Einrichtungen, wie für Video mit einem kontinuierlichen Rahmentransfer oder einem sehr hoch auflösenden Standphotographieeinfang vorgeschlagen, sind hohen Kosten und/oder einer sperrigen Konfiguration und/oder einem hohen Energieverbrauch und/oder einer langsamen Verstärkungssteuerungs-Ansprechzeit ausgesetzt. Derartige Faktoren begrenzen die Anwendbarkeit auf praktische in der Hand gehaltene Datenform-Leseanwendungen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können neue und verbesserte Datenform-Leser und Verfahren bereitstellen, die einen oder mehrere Nachteile von früheren Anordnungen vermeiden.
Ausführungsformen können auch Datenform-Leser und Verfahren bereitstellen, die ein oder mehrere der folgenden Aspekte bereitstellen können:
- einen Bildeinfang mit überlappenden Belichtungsperioden für sukzessive Zeilen von Sensorelementen;
- eine automatische Belichtungssteuerung auf einer Zeile-für-Zeile-Basis;
- einen gesamten niedrigen Energieverbrauch;
- einen Einzelrahmen-Bildeinfang;
- eine schnelle automatische Verstärkungssteuerung;
- eine automatische Fokuserfassung und Leseaktivierung;
- eine in der Hand haltbare Konfiguration mit geringem Gewicht; und
- eine Einzelchip-Konfigurationsmöglichkeit.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung ist ein Datenform-Leser vorgesehen, der beim Lesen einer Datenform in einem Zielgebiet in einem Abstand von dem Leser verwendbar ist und bei dem Belichtungen von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen sequentiell initiiert werden, umfassend ein Array von Sensorelementen mit einer Vielzahl von Zahlen von Sensorelementen zum Bereitstellen von Bildsignalen, die ein Bild darstellen, wenigstens ein Belichtungsbeleuchter, der zum Beleuchten des Zielgebiets angeordnet ist; eine Fokussierungseinrichtung, die vor dem Array (Feld) positioniert und angeordnet ist, um eine Beleuchtung, die von wenigstens einem Abschnitt der Datenform reflektiert wird, auf dem Array zu fokussieren, wenn der Abstand innerhalb eines Fokusbereichs ist; einen Arraysteueraufbau, der mit dem Array gekoppelt und angeordnet ist, um eine Belichtung einer Reihe von Sensorelementen zu initiieren, indem bewirkt wird, dass Sensorelemente der Zeile auf ein Referenzpotenzial im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal gesetzt werden, und um zu bewirken, dass Bildsignale von Sensorelementen der Zeile im Ansprechen auf ein Belichtungsstoppsignal ausgelesen werden und mit einem Ausgangspunkt gekoppelt werden; ein Belichtungssteuersystem, das mit dem Arraysteueraufbau gekoppelt und angeordnet ist, um die Belichtungsstart- und -stoppsignale an dem Arraysteueraufbau bereitzustellen, um die Belichtungsperioden in einer Sequenz für das Bild zu implementieren, wobei bewirkt wird, dass die Belichtungsperiode für eine Zeile von Sensorelementen mit einer Belichtungsperiode mit wenigstens einer nachfolgenden Zeile von Sensorelementen überlappt; und eine Verarbeitungseinheit, die mit dem Ausgangspunkt gekoppelt und angeordnet ist, um die Bildsignale zum Decodieren der Datenform zu verarbeiten.
Ferner umfasst gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Verwendung mit einem Datenform-Leser, der ein Array von Sensorelementen umfasst und bei dem eine Belichtung von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen sequentiell initiiert wird, die folgenden Schritte:
(a) Bewirken, dass eine Beleuchtung eines Zielgebiets, das ein Datenformbild enthält, auf das Array von Sensorelementen reflektiert wird;
(b) Koppeln einer ersten Zeile von Sensorelementen mit einem Referenzpotenzial im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal;
(c) Sammeln einer Ladung auf Sensorelementen der ersten Zeile einer Belichtungsperiode;
(d) Beenden der Belichtungsperiode der ersten Zeile durch Lesen von Bildsignalen von den Sensorelementen der ersten Zeile im Ansprechen auf ein Belichtungsstoppsignal;
(e) Koppeln der Bildsignale der ersten Zeile an einen Ausgangspunkt;
(f) Wiederholen der Schritte (b) bis (d) für sukzessive Zeilen von Sensorelementen, wobei der Schritt (b) für jede sukzessive Zeile von Sensorelementen während der Belichtungsperiode des Schritts (c) für die jeweilige nachfolgende Zeile von Sensorelementen initiiert wird, was dadurch zu teilweise überlappenden Belichtungsperioden führt;
(g) Koppeln von Bildsignalen von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen an den Ausgangspunkt in einer Sequenz, Bildsignalen von der jeweiligen nachfolgenden Zeile folgend; und
(h) Beenden der Reflexion der Beleuchtung auf das Array von Sensorelementen.
Das beschriebene Verfahren kann zusätzlich die folgenden Schritte zwischen den Schritten (e) und (f) umfassen:
(x) Bestimmen eines gemittelten Pegels der Bildsignale der ersten Zeile, wie an den Ausgangspunkt im Schritt(e) gekoppelt;
(y) Verwenden des gemittelten Bildsignalpegels, um die Steuerzeit eines Belichtungsstoppsignals zu bestimmen, das bei einer Wiederholung des Schritts (d) angewendet wird, um die Belichtungsperiode einer Zeile von Sensorelementen, die nach der Belichtungsperiode für die erste Zeile initiiert wird, zu beenden.
Andere Aspekte der Erfindung sind in den nebengeordneten Ansprüchen 8 und 16 aufgeführt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung, zusammen mit anderen weiteren Aufgaben, wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen und der Umfang der Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1A, 1B und 1C eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf einen handgehaltenen Datenform-Leser;
Fig. 2 ein Blockdiagramm von Abschnitten des Datenform-Lesers mit einer konzeptionellen Seitenansicht von optischen Komponenten des Lesers;
Fig. 3 Einzelheiten von Implementierungen eines Abschnitts des Systems der Fig. 2;
Fig. 4 eine konzeptionelle Seitenansicht, die Aspekte eines automatischen Fokuserfassungssystems darstellt;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das ein zweites Beispiel eines Abschnitts des Datenform-Lesers der Fig. 2 zeigt;
Fig. 6 ein Betriebsflussdiagramm, welches zum Beschreiben eines Betriebs des dargestellten Datenform-Lesers nützlich ist;
Fig. 7 ein Flussdiagramm, das zum Beschreiben eines Betriebs des zweiten Beispiels des Datenform-Lesers nützlich ist;
Fig. 8 teilweise in einer Blockform eine Ausführungsform eines Datenform-Lesers gemäß der Erfindung; und
Fig. 9 ein Flussdiagramm, welches zum Beschreiben eines Betriebs des Datenform-Lesers der Fig. 8 nützlich ist.
Die Anordnungen der Fig. 2 und 5 werden als Beispiele dargeboten, die zum Verständnis der Erfindung nützlich sind.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform eines Datenform-Lesers, die die Erfindung verwendet, ist in den Fig. 1A, B und C dargestellt. Fig. 1A ist eine vordere konzeptionelle Ansicht des Datenform-Lesers 10 und die Fig. 1B und 1C sind entsprechende Seiten- bzw. Aufsichten. Ein Abschnitt des oberen Gehäuses ist in der Fig. 1B entfernt, um eine vereinfachte Sicht auf interne Komponenten bereitzustellen. Bevor spezifische Aspekte gemäß der Erfindung angesprochen werden, kann beobachtet werden, dass, wie dargestellt, der Leser ein geeignetes stoßfestes Plastikgehäuse mit einem Handergreifungsabschnitt 12, einer Triggereinrichtung 14 und einem Batteriefach 16 umfasst. Der Datenform-Leser umfasst auch einen oberen Gehäuseabschnitt 18, der, wie in der vereinfachten Form in Fig. 1B gezeigt, einen Sensorarray-Aufbau 20, ein Beleuchterarray 22 und eine Beleuchterlinse 24 umfassen kann, die nachstehend noch mit näheren Einzelheiten beschrieben werden. Fig. 1B zeigt auch eine Prozessor- und Speichereinheit 30 und eine Eingangs-/Ausgangs-(I/O)- Einheit 32, die die Form von einsteckbaren Schaltungsplatinen annehmen können, die in Schlitze auf der Rückseite des Lesers 10 eingefügt werden können. Zusätzliche Schlitze bei 34 und 36 können verwendet werden, um zusätzliche oder erweiterte Betriebsfunktionalitäten bereitzustellen, indem eine Einfügung von PCMCIA-Typ-Karten etc. ermöglicht wird. Wie ferner in den Fig. 1B und 1C dargestellt, kann der Datenform-Leser 10 eine Dateneingabetastatur 40 und eine Anzeige 42, dargestellt als für verschiedene Blickwinkel einstellbar, umfassen. Diese und andere Merkmale können von Durchschnittsfachleuten unter Verwendung von bekannten Techniken und Typen von Komponenten bereitgestellt werden, außer dass Merkmale und Elemente, die besonders relevant für die Implementierung der Erfindung sind, vorgesehen sind, wie nachstehend noch beschrieben wird.
In der dargestellten Ausführungsform ist ein Automatikbelichtungs-Datenform-Leser 10, der zum Lesen einer Datenform (wie einem zweidimensionalen Strichcode) konfiguriert ist, die in einem Zielgebiet existiert, die in einem Abstand von dem Datenform-Leser positioniert ist, vorgesehen. Somit kann z. B. ein Strichcode (oder Balkencode) auf ein Etikett gedruckt sein, das an einem Paket, an einer Komponente oder einem Brief befestigt ist, und der Datenform-Leser kann von einem Betreiber gehalten werden, mit dem vorderen Teil des Lesers in einem Abstand von dem Strichcode.
Wie in Fig. 1A gezeigt, umfasst der Leser 10 ein Array (ein Feld) von Beleuchtern mit drei verschiedenen Funktionen. Umfangsbeleuchter, wie bei 50 gezeigt, sind in einer Rahmen-Typ- Konfiguration positioniert und angeordnet, um das Zielgebiet mit einem Rand- oder Rahmeneffekt zu beleuchten, der das Sichtfeld des Sensorarray-Aufbaus 20 anzeigt. Fokussierungsbeleuchter, bei 52 gezeigt, sind in dieser Ausführungsform angeordnet, um angewinkelte Strahlen von Licht bereitzustellen, die sich in einem vorgegebenen Abstand vor dem Leser überschneiden oder überlappen. Dieser Abstand stellt einen festen Fokusabstand dar, wie nachstehend noch beschrieben wird. Belichtungsbeleuchter, wie bei 54 gezeigt, und die typischerweise in eine größeren Anzahl enthalten sein können, sind angeordnet, um einen relativ gleichförmigen Pegel der Zielgebietsbeleuchtung bereitzustellen, wenn sie während einer Belichtungsperiode für den Zweck eines Lesens der Datenform (z. B. für ein Einfangen eines Bilds der Datenform in dem Sensorarray) eingeschaltet sind. Jeder der Beleuchter kann eine geeignete Form von Einrichtung sein, wie eine kostengünstige Leuchtdiode (LED), die angeordnet ist, um die jeweiligen Pegel der Beleuchtung bereitzustellen, die für die Anwendungen der Erfindung als geeignet bestimmt sind. Die Anzahl, die Typen, die Anordnung und die Verwendung der Beleuchter kann wie geeignet bestimmt werden. In Abhängigkeit von der Anwendung können die Umfangsbeleuchter 50 oder die Fokussierungsbeleuchter 52 alleine oder in Kombination verwendet werden, um eine Belichtungsbeleuchtung während der Belichtungsperiode bereitzustellen. Die Beleuchterlinse 24 kann eine Arraykonfiguration mit einem kleinen Linsenabschnitt vor jedem der Beleuchter 50, 52 und 54, um geeignet fokussierte Strahlkonfigurationen für jede der jeweiligen Funktionen, die bereits diskutiert wurden, bereitzustellen, umfassen. In der Ansicht der Fig. 1A ist eine zentrale Linse 56 angeordnet, um eine Beleuchtung, die von dem Zielgebiet und irgendeiner enthaltenen Datenform reflektiert wird, auf die Fläche des Sensorarrays, das in dem Aufbau 20 enthalten ist, zu fokussieren, um zu ermöglichen, dass das Array das Bild erfasst und Bildsignale bereitstellt.
Bezugnehmend nun auf Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm oder Abschnitte des Datenform-Lesers gezeigt. Eine konzeptionelle Querschnittsansicht von diesbezüglichen optischen Elementen ist enthalten. Wie gezeigt, nimmt der Sensorarray-Aufbau 20 eine Projektion durch einen Linsenaufbau 24 und das Array von Beleuchtern 50 bis 54 vor und umfasst ein Sensorarray 21, ein optisches Filter 26 und eine Arraysteuereinheit 28, mit einer zugehörigen Uhreinrichtung 29. Das Sensorarray 21 ist hinter (auf der rechten Seite in dieser Seitenansicht) der zentralen Linse 56 und dem Filter 26 positioniert. Durch Bereitstellen eines Filters 26, welches für eine Beleuchtung transmittierend ist, die von den Beleuchtern bereitgestellt wird, aber zum Verringern einer Übertragung in anderen Abschnitten des Umgebungslichtspektrums effektiv ist, werden die Effekte, die durch Umgebungslicht während der Belichtungsperiode erzeugt werden, verringert.
Wie angegeben, kann der Sensorarray-Aufbau 20 ein zweidimensionales Array 21 von Erfassungszellen (jeweils eine Photodiode verwendend und auf einfallendes reflektiertes Licht ansprechend) umfassen. Eine Arraysteuereinheit 28 kann typischerweise vertikale und horizontale Ausleseschaltungen, Einrichtungen zum Erfassen einer Ladung oder einer Spannung, die an den einzelnen Erfassungszellen auftritt, und eine Ausgangsverstärkereinrichtung mit einer einstellbare Verstärkung zum Koppeln von Bildsignalen von dem Sensorarray-Aufbau 20, sowie eine Uhreinrichtung 29 zum Bereitstellen einer zeitlichen Steuerung des Auslesevorgangs von Bildsignalen von ausgewählten Sensorelementen umfassen. Während andere Typen von Sensorarrayanordnungen bei der Implementierung der Erfindung verwendet werden können, besteht ein Vorteil der Verwendung des Typs von Anordnung der Patentanmeldung, auf die Bezug genommen wird, darin, dass das gesamte Sensorarray, zusätzlich zu einem Teil oder zu der gesamten zugehörigen Verstärkungssteuerung, Fokuserfassung und Belichtungssteuerungs- Schaltungsanordnung, auf einem einzelnen Chip unter Verwendung einer bekannten Anwendung der CMOS-Technologie (oder PMOS, NMOS, Bipolar, BiMOS, BiCMOS oder einer anderen existierenden oder neu verfügbaren Technologie) implementiert werden kann. Eine Verwendung einer bekannten CMOS- Technologie ist z. B. effektiv, um signifikante Vorteile von eingerichteten Herstellungstechniken, einer Einzelchipgröße, Gewichts- und Kostenvorteile und, möglicherweise noch wichtiger, einem niedrigen Energieverbrauch (im Vergleich mit Anforderungen einer höheren Energie von früheren CCD- oder anderen Anordnungen, bei denen eine Unterstützungsschaltungsanordnung für das Sensorarray außerhalb des Chips angeordnet ist) bereitzustellen.
In Fig. 2 wird das Sensorarray über eine Linse 56 auf einem Zielgebiet 58 fokussiert, das in einem Abstand 59 von der Linse 56 ist. Das Filter 26 ist zwischen der Linse 56 und dem Sensorarray angeordnet. Das Filter 26 kann so spezifiziert werden, dass es nur für Licht in einem bestimmten Abschnitt oder einem Band des elektromagnetischen Spektrums vorwiegend transmittierend ist und zum Verringern einer Übertragung in anderen Abschnitten des Umgebungslichtspektrums (z. B. in Abschnitten, die sich von dem Übertragungsband oder dem Abschnitt unterscheiden) effektiv ist. Mit diesem Ansatz kann das Sensorarray so angeordnet werden, dass es auf Umgebungslicht, das von dem Zielgebiet reflektiert wird, relativ wenig ansprechend ist.
Fig. 2 zeigt auch eine Im-Fokus-Erfassungseinrichtung 62, die auf Bildsignale anspricht, die von einer Vielzahl von Sensorelementen bereitgestellt werden, und ist angeordnet, um ein "Im-Fokus"-Signal bereitzustellen, welches zum Initiieren einer Datenform-Lesesession verwendbar ist. Das Im-Fokus-Signal wird bereitgestellt, wenn eine Fläche einer Beleuchtung, die von dem Fokusbeleuchter oder -beleuchtern bereitgestellt wird, so charakterisiert ist, dass sie wenigstens (a) eine Größe innerhalb eines vorgegebenen Größenbereichs und/oder (b) eine Helligkeit mit einem vorgegebenen Helligkeitsbereich und/oder (c) eine Stelle innerhalb eines vorgegebenen Stellenbereichs, wie durch derartige Bildsignale dargestellt, aufweist. Fig. 3 zeigt zwei Anordnungen zum Bereitstellen von geeigneten Bildsignalen für die Einrichtung 62. In Fig. 3 stellt 56 einen Umriss der Arrayfokussierungslinse dar, und 21a stellt den Umriss eines Arrays von Sensorelementen, die in dem Sensorartayaufbau 20 enthalten sind, dar. Bei 21b ist ein linearer Sensor gezeigt, der ein oder zwei Zeilen von Sensorelementen umfassen kann, die getrennt von dem Elementarray 21a vorgesehen sind. Ein lineares Array 21b ist mit einem Punkt 48 der Fig. 2 unter der Steuerung der Arraysteuereinheit 28 (in der vereinfachten Darstellung der Fig. 3 nicht gezeigt) verbunden.
Fig. 4 ist eine Darstellung von Fokusbeleuchtern 52, die über einen Linsenaufbau 24 angewinkelte Lichtstrahlen 52a und 52b, wie voranstehend diskutiert, bereitstellen. Wie dargestellt, schneiden oder überkreuzen sich diese Strahlen in einem Abstand 59 vor der Linse 56. Am Abstand 59 wird eine Seitenansicht der Ebene des Fokus 70 des Sensorarrays des Arrayaufbaus 20 in Kombination mit einer Fokussierungslinse 56 (s. a. Fig. 2) dargestellt.
Mit einer bestimmten Auswahl der Sensorarraykonfiguration und der Linse wird der Datenform- Leser somit eine Im-Fokus-Bedingung aufzeigen, wobei ein Bild des Zielgebiets und irgendeiner enthaltenen Datenform genau auf den Sensorelementen des Arrays 21 fokussiert ist, wenn das Zielgebiet in der Ebene 70 liegt, die in einem Abstand 59 ist. Ferner kann die Linse 56 so spezifiziert werden, dass sie eine vernünftige Fokustiefe bereitstellt, mit dem Ergebnis, dass ein Bild des Zielgebiets akzeptabel auf den Sensorelementen für irgendeinen Trennungsabstand innerhalb der Tiefe des Fokusbereichs, angezeigt mit 72, fokussiert sein wird. Sobald der Abstand 59 für ein bestimmtes Leserdesign bestimmt worden ist, können die Strahlwinkel der Beleuchter 52 eingestellt werden, um eine Strahlüberschneidung oder - überlappung in einem Abstand 59 bereitzustellen, wie in Fig. 4 gezeigt. Mit dieser Anordnung wird der lineare Sensor 21b der Fig. 3 anfänglich Bildsignale bereitstellen, die eine Zielgebietsbeleuchtung mit zwei Lichtpunkten darstellen, die sich an beabstandeten Positionen befinden, wenn das Zielgebiet in der Ebene 74 in einem Abstand 76 liegt. Wenn dann der Datenform-Leser näher zu dem Zielgebiet bewegt wird, sodass das Zielgebiet in der Ebene 70 im Abstand 59 liegt, werden die zwei Lichtpunkte auf einen einzelnen helleren Punkt an einer zentralen Stelle zusammengefasst. Die Bildsignale von dem linearen Array 21b werden somit eine Information bereitstellen, die den einzelnen helleren Punkt der Beleuchtung und dessen Stelle darstellt, wodurch eine Information bereitgestellt wird, die die Im-Fokus-Bedingung anzeigt. Durch die Bereitstellung eines Toleranzgrads für die Anzeige des Im-Fokus-Bildsignals kann die Im-Fokus-Anzeige eingestellt werden, um die Tiefe des Fokusbereichs 72 aufzunehmen. Auf eine erfolgreiche Abstandseinstellung (z. B. eine Benutzerbewegung des handgehaltenen Lesers näher oder weiter weg zu dem Datenformbild), um eine Im-Fokus-Anzeige zu erhalten, ist die Im-Fokus- Erfassungseinrichtung 62 angeordnet, um ein "Im-Fokus"-Signal bereitzustellen, welches zum Initiieren eines Lese- und Dekodierungszyklusses verwendbar ist. Es ist ersichtlich, dass die Anordnung wie beschrieben auch einen Betrieb in einem manuellen Im-Fokus-Bestimmungsmodus ermöglicht. Wenn der Betreiber die Position des Datenform-Lesers relativ zu dem Zielgebiet einstellt und die Konvergenz der zwei Lichtpunkte in einen einzelnen Punkt hin, wie beschrieben, beobachtet, kann somit eine Im-Fokus- Anzeige von einer Betreiberaktivierung einer geeigneten Taste der Tastatur 40 bereitgestellt werden, wenn eine Konvergenz erzielt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 3 zeigt die gestrichelte Verbindung zwischen dem Erfassungselementarray 21a des Aufbaus 20 und dem Schaltungspunkt 48 eine alternative Konfiguration. Wie in Fig. 2 gezeigt, stellt der Punkt 48 eine Verbindung zu der Im-Fokus-Einheit 62 (sowie zu den Einheiten 60 und 64) bereit. Anstelle einer Bereitstellung von zusätzlichen Erfassungselementen, die zum Bereitstellen eines speziell ausgelegten linearen Sensors 21b erforderlich sind, kann eine Anordnung derart getroffen werden, dass eine vorübergehende Verwendung von einer oder mehreren Zeilen von Elementen des Arrays 21a für Fokussierungszwecke gebildet wird, unabhängig von der grundlegenden Bilderfassungsfunktion des Arrays 21a. Mit der letzteren Anordnung kann die gewünschte Im-Fokus-Bestimmung ohne die Notwendigkeit gebildet werden, irgendeinen getrennten linearen Sensor wie 21b bereitzustellen.
Wie gezeigt, umfasst Fig. 2 ferner eine Belichtungssteuereinrichtung 64, die auf Bildsignale von einem oder mehreren gewählten Sensorelementen anspricht und angeordnet ist, um "Start"- und "Stopp"- Signale bereitzustellen, die für einen Beginn und ein Ende einer Belichtungsperiode verwendbar sind. Die Belichtungssteuerung 64 verwendet die Bildsignale zum Bereitstellen eines Stoppsignals im Ansprechen auf eine Reflexion eines vorgegebenen Pegels oder einer Intensität einer Beleuchtung. Typischerweise wird ein derartig vorgegebener Pegel oder eine Intensität innerhalb einer Periode gemessen, die von dem Startsignal initiiert, wird, das von der Belichtungssteuereinrichtung bereitgestellt wird, und kann eine akkumulierte Darstellung der Intensität des reflektierten Lichts über der Zeit darstellen. Durch Umwandeln von Bildsignalen, die in der Periode empfangen werden, in einer Spannung, die akkumulierte Bildsignalpegel darstellt, und durch Vergleichen dieser Spannung mit einer voreingestellten Schwellenspannung, kann das Stoppsignal erzeugt werden, wenn die akkumulierte Spannung die Schwellenspannung erreicht, was eine vorgegebene Beleuchtungsbelichtung des Zielgebiets darstellt.
In einem anderen Beispiel, das in Fig. 5 gezeigt ist, stellt die Belichtungssteuereinrichtung die Zeitdauer zwischen den Start- und Stoppsignalen durch Ansprechen auf die Beleuchtungsintensität wie durch eine voreingestellte Probenbeleuchtung mit einer festen Zeitperiode von einem oder mehreren gewählten Sensorelementen ein. Die Bildsignale von derartigen Sensorelementen (typischerweise zwei Zeilen von Sensorelementen, wie voranstehend diskutiert) wird somit für den Beleuchtungspegel, der von dem Zielgebiet während der voreingestellten Probenbelichtungsperiode reflektiert wird, stellvertretend sein. Durch Umwandeln der Bildsignale in ein Graupegelsignal wird ein Belichtungssteuersignal, das die geeignete Dauer der einstellbaren Belichtungsperiode darstellt, vorgesehen. Um die tatsächliche Dauer der Belichtungsperiode zu bestimmen, die von dem Steuersignal dargestellt wird, wird die Belichtungssteuereinrichtung 64a mit der CPU 88 gekoppelt. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die CPU angeordnet, um auf eine Nachschlagtabelle (in der Speichereinheit 82a gespeichert) zuzugreifen, die Belichtungsperiodendaten korreliert mit Graupegelsignalwerten enthält. Die Daten der tatsächlichen Nachschlagtabelle können vorher auf einer empirischen oder einer anderen geeigneten Basis abgeleitet werden, wobei der Pegel des reflektierten Lichts während der voreingestellten anfänglichen Periode einer vorgegebenen Dauer als eine Anzeige der Belichtungszeit verwendet wird, die benötigt wird, um den Einfang von verwendbaren Bilddaten auf einer Einzelrahmen-Aktivierungsbasis zu ermöglichen.
Wie ebenfalls in Fig. 2 angedeutet, ist die Verstärkungssteuereinrichtung 60 angeordnet, um auf Bildsignale anzusprechen, die von einem oder mehreren der Sensorelemente des Arrayaufbaus 20 und insbesondere auf den Pegel des reflektierten Lichts, der durch derartige Bildsignale dargestellt wird, anzusprechen, um eine Bildsignalverstärkung zu steuern. Die Verstärkungssteuerung in dieser Ausführungsform wird durch ein Verstärkungssteuersignal erreicht, welches an den voranstehend erwähnten Ausgangsverstärker mit einstellbarer Verstärkung, der in der Sensorsteuereinheit 28 enthalten ist, zurückgekoppelt wird. Dies ermöglicht, dass die Amplitude der Bildsignale, die von dem Sensoratray bereitgestellt werden, innerhalb eines vorgegebenen Bereichs im Wesentlichen unabhängig von einer reflektierten Umgebungsbeleuchtung, wie durch Amplitudenpegel der gewählten Bildsignale dargestellt, aufrechterhalten wird.
Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst dieses Beispiel des Datenform-Lesers auch eine Verarbeitungseinheit 80, eine Speichereinheit 82 und ein Eingangs-/Ausgangs-(I/O)-Modul 84. Die Verarbeitungseinheit 80, die einen Digitalisierer 86, eine CPU 88 und ein Energieverwaltungsmodul 90 umfassen kann, empfängt Bildsignale von dem Sensorarray-Aufbau 20 und stellt Bilddaten in digitalisierter Form zur Speicherung in der Speichereinheit 82 bereit. Die Einheit 80 spricht auf die Start- und Stoppsignale von den Einheiten 62 und 64 an, um die Belichtungsperiode zu steuern. Wie ferner beschrieben wird, ist während der Betriebssequenz die Verarbeitungseinheit 80 auch angeordnet, über ein Leistungsverwaltungsmodul 90, das mit einer Batterie (nicht gezeigt) gekoppelt ist, um die Umfangs-, Fokus-Beleuchter 50 und 52 und Belichtungsbeleuchter ein- und auszuschalten und Energie für einen Betrieb der Sensorfeldanordnung 20 zu koppeln. Die Verarbeitungseinheit 80 ist ferner angeordnet, um eine Dekodierung einer Datenform unter Verwendung von Bilddaten, die in der Speichereinheit 82 gespeichert sind, zu implementieren. Auf ein erfolgreiches Dekodieren der Datenform hin stellt die Einheit 80 auch ein Zyklusendsignal bereit, welches zum Beenden eines Dekodierungsbetriebs und auch zum Beenden des Lesevorgangs der Sensorelemente zum Bereitstellen von Bildsignalen effektiv ist, indem wenigstens das Koppeln der Eingangsenergie und/oder die Bereitstellung von Uhrsignalen, die bei dem Lesevorgang der Sensorelemente unter der Steuerung der Arraysteuereinheit 28 benötigt werden, beendet wird.
Getrennt wird eine dekodierte Datenforminformation an einer Ausgangseinrichtung 92 über ein I/O-Modul 84 bereitgestellt. Das I/O-Modul 84 kann angeordnet werden, um mit PCMCIA-Karten in Schnittstellenschlitzen 34 und 36, die unter Bezugnahme auf Fig. 1B diskutiert wurden, zu arbeiten, und kann angeordnet sein, um Funk-, Infrarot-, Draht- oder andere Signalübertragungs- und Empfangsfunktionalitäten bereitzustellen. Die Ausgangseinrichtung 92 kann entsprechend ein Ausgabetor zum Koppeln von Ausgangssignalen über einen Leiter, eine Antenne oder eine optische Einrichtung für eine Funk- oder Infrarot-Übertragung oder irgendeine geeignete Einrichtung, mit einer I/O-Einheit 84 angeordnet zum Bereitstellen der dekodierten Datenforminformation in einer geeigneten Form zur Verwendung mit der bestimmten Form von Ausgangseinrichtung, sein. Ein Modem, eine Spracherkennung, eine Handschrifterkennung, ein Speicher und andere Typen von zusätzlicher Funktionalität oder Peripheriekarten können ebenfalls in die PCMCIA-Schlitze für einen Betrieb im Zusammenhang mit der Verarbeitungseinheit 80 und dem I/O-Modul 84 eingefügt werden, um erweiterte und weitere Funktionen bereitzustellen. Teile, die spezifisch nicht beschrieben wurden, können von Personen, die in den relevanten Technologien erfahren sind, bereitgestellt werden.
Mit einem Verständnis des Datenform-Lesers wie beschrieben, wird ersichtlich sein, dass für einen Datenform-Lesevorgang und in anderen Anwendungen ein Abbildungssystem, das gemäß der Erfindung vorgesehen ist, eine automatische Verstärkungssteuerung, eine automatische Belichtung, eine automatische Fokuserfassung, einen Einzelrahmen-Bildeinfang und andere Funktionen wie beschrieben umfassen kann.

BETRIEB

Unter Bezugnahme nun auf Fig. 6 ist ein Betriebsflussdiagramm unter Bezugnahme auf einen Betrieb eines Datenform-Lesers gezeigt. Im Schritt 100 aktiviert ein Benutzer eine Triggereinrichtung 14 des Datenform-Lesers 10, die in Fig. 1B gezeigt ist. Im Schritt 104 werden die Umfangsbeleuchter 50 und die Fokus-Beleuchter 52 eingeschaltet, und ein Lesevorgang von Sensorelementen wird initiiert. Im Schritt 106 stellt der Benutzer den Abstand zwischen dem Datenform-Leser 10 und dem Zielgebiet ein, um einen Trennungsabstand innerhalb eines Bereichs 72 in Fig. 4 zu erzielen, wobei an diesem Punkt die Gebiete der Beleuchtung sich schneiden und in ein einzelnes kleineres helleres Gebiet oder einen helleren Punkt einer Beleuchtung mit einem zentralen Ort zusammengefasst werden. In dem Schritt 108 wird die Fokusbedingung, die im Schritt 106 erreicht wird, auf Grundlage von Bildsignalen von einem linearen Array von Sensoren überwacht, die anzeigen, ob das Gebiet der Beleuchtung dadurch gekennzeichnet ist, dass es wenigstens (a) eine Größe innerhalb eines vorgegebenen Größenbereichs und/oder (b) eine Helligkeit innerhalb eines vorgegebenen Helligkeitsbereichs und/oder (c) einen Ort innerhalb eines vorgegebenen Ortsbereichs, oder irgendeine Kombination der Drei aufweist, sowie dies auftreten wird, wenn die zwei Beleuchtungsgebiete, wie auf dem Zielgebiet durch die Strahlen 52a und 54b in Fig. 4 bereitgestellt, überlappen und zusammengefasst werden. Für zwei runde Beleuchtungspunkte werden die Punkte somit konzentrisch werden, wenn sie fokussiert sind, und diese Minimalgrößenbedingung kann in einer Vielzahl von Vorgehensweisen erfasst werden, einschließlich einer Erfassung der relativen Positionen der zwei Punkte (Flecke) innerhalb des Sichtfelds. Wenn eine derartige Beleuchtungsgebietzusammenfassung wie charakterisiert erzielt wird, wird ein "im Fokus" Signal im Schritt 110 effektiv, um sämtliche Beleuchter des Belichtungsarrays (z. B. Beleuchter 50 oder Beleuchter 50 und 52, in Abhängigkeit von der bestimmten Konfiguration) einzuschalten. Wie diskutiert, kann ein derartiges Im- Fokus-Signal automatisch oder manuell auf Grundlage einer Betreiberbeobachtung implementiert werden.
Auf ein Einschalten der Belichtungsbeleuchter hin sendet die Belichtungssteuereinrichtung ein Startsignal an einen Sensorarray-Aufbau 20, das effektiv ist, um irgendeine gesammelte Ladung auf den Sensoren auf ein Referenzladung zurückzusetzen. Die Photosensoren beginnen sofort ein Sammeln einer neuen Ladung, wie im Schritt 112 angezeigt. Gleichzeitig messen die Belichtungssteuereinrichtung und die Verstärkungssteuereinrichtung periodisch die gesammelte Ladung auf einer Probe von Photodetektoren in den Schritten 113 und 114. Die Verstärkungssteuereinrichtung verwendet im Schritt 113 Probebilddaten zum Wählen einer geeigneten Amplitudenverstärkung und eines Offsetsignals (Versatzsignals) zum Anwenden auf den Sensorarray-Verstärker in der Arraysteuereinheit 28. Im Schritt 114 überwacht die Belichtungssteuereinrichtung die Probebilddaten und wenn die Probebilddaten anzeigen, dass der Pegel des reflektierten Lichts von dem Zielgebiet auf einer kummulativen Basis einen vorgegebenen Pegel erreicht hat, erzeugt die Belichtungssteuereinrichtung ein Stoppsignal. In Reaktion auf das Stoppsignal wird die gesammelte Ladung auf dem belichteten Sensor gemessen und in ein Spannungssignal umgewandelt. Bekannte Typen von Sensorarrays, die zweidimensionale Arrays von photoempfindlichen Zellen verwenden, sind so strukturiert, dass Sensorelemente auf einen Referenzladungspegel grundiert werden und dann ermöglicht wird, dass sich Ladung während einer Belichtungsperiode ansammelt. Dann werden nach dem Leseprozess entweder alle oder gewählte Zellen (z. B. eine Hälfte der Zellen, in einer verschachtelten Konfiguration, oder eine Zeile in einer Zellen-orientierten Ausleseanordnung) gleichzeitig abgetastet, um die gesammelte Ladung zu messen, wobei Daten vorübergehend gespeichert und Zeilen-orientiert sequentiell unter Verwendung einer Schieberegisteranordnung ausgelesen werden. Wenn im Schritt 115 keine weiteren Zellen eine Auslesung benötigen (z. B. sämtliche Zellen sind gleichzeitig abgetastet worden), werden die Belichtungsbeleuchter ausgeschaltet. Wenn jedoch die Konfiguration derart ist, dass zusätzliche Zellen verbleiben, die gelesen werden müssen, kehrt in die er Ausführungsform das System zu den Schritten 112 und 113 zurück. Die Belichtungssteuereinrichtung wird dann ein Startsignal zum Initiieren einer Belichtungsperiode für die nächste Gruppe von Zellen erzeugen, die am Ende von dieser Belichtungsperiode ausgelesen werden sollen. Nach Lesen eines vollständigen Rahmens wird das System von dem Schritt 115 zum Schritt 116 weitergehen, wobei an diesem Punkt die Belichtungsbeleuchter ausgeschaltet werden.
Im Schritt 117 versucht die Prozessoreinheit 80 die Datenform unter Verwendung von Bilddaten, die aus Bildsignalen von dem Arrayaufbau 20 bestehen, und die digitalisiert und in der Speichereinheit 82 gespeichert worden sind, zu dekodieren. Wenn die Dekodierung erfolgreich ist, wird im Schritt 118 die dekodierte Datenforminfomation für eine Übertragung von dem Datenform-Leser 10 heraus verfügbar gemacht, und ein Zyklusendsignal wird bereitgestellt, um den Lesezyklus durch Ausschalten wenigstens der Eingangsleistung und/oder der Uhrsignale, wie von der Arraysteuereinheit 28 verwendet, zu beenden. Wenn die Dekodierung nicht erfolgreich ist, wird im Schritt 117 der Lesezyklus erneut aktiviert oder beginnend im Schritt 104 wiederholt, wie in Fig. 6 angedeutet.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Schritt 117, wenn in der Tat eine Datenform in dem eingefangenen Bild des Zielgebiets vorhanden ist, es typischerweise erforderlich sein wird, die Datenform innerhalb des Bilds zu lokalisieren, um eine Dekodierung zu ermöglichen. Eine Lokalisierung des Datenformbilds kann erreicht werden, wie in dem U. S. Patent Nr. 5304787 mit dem Titel "LOCATING 2-D BAR CODES", erteilt am 19. April 1994 und mit einem gemeinsamen Anmelder, beschrieben ist.
Konsistent mit den vorangehenden Ausführungen umfasst ein Verfahren zur Verwendung mit einem Datenform-Leser mit einem Array von Erfassungselementen alle oder gewählte der folgenden Schritte:
(a) Positionieren eines optischen Filters, welches für Licht von einem Belichtungsbeleuchter (nachstehend beschrieben) transmittierend und zum Verringern einer Transmission in anderen Abschnitten des Umgebungslichtspektrums effektiv ist, vor dem Array;
(b) Initiieren eines Lesevorgangs von gewählten Sensorelementen durch Bereitstellen eines Eingangsenergie und von Uhrsignalen, die für einen derartigen Lesevorgang benötigt werden;
(c) Beleuchten eines Zielgebiets mit einem Gebiet einer Beleuchtung, gekennzeichnet durch wenigstens eine Größe und/oder eine Helligkeit und/oder einen Ort, die sich mit dem Abstand zwischen dem Array und dem Zielgebiet veränderten;
(d) Einstellen eines derartigen Abstands, um zu bewirken, dass das Beleuchtungsgebiet gekennzeichnet ist durch wenigstens eine Größe innerhalb eines vorgegebenen Größenbereich und/oder einer Helligkeit innerhalb eines vorgegebenen Helligkeitsbereichs und/oder innerhalb eines Orts innerhalb eines vorgegebenen Ortsbereichs;
(e) Bereitstellen eines Im-Fokus-Signals, wenn ein Bildsignal von wenigstens einem Erfassungselement anzeigt, dass die Beleuchtung wie im Schritt (d) beschrieben, charakterisiert ist;
(f) Einschalten eines Belichtungsbeleuchters im Ansprechen auf das Im-Fokus-Signal;
(g) Verwenden von Bildsignalen von gewählten Erfassungselementen als stellvertretend für den Pegel des reflektierten Lichts, um ein Verstärkungssteuersignal bereitzustellen, um die Verstärkung von Bildsignalen von dem Array zu steuern;
(h) Bereitstellen eines Stoppsignals, wenn Bildsignale von wenigstens einem Erfasssungselement eine Reflexion eines vorgegebenen Pegels einer Beleuchtung von dem Zielgebiet anzeigt;
(i) auf eine komplette Belichtung der Sensorzellen hin, Ausschalten des Belichtungsbeleuchters;
(j) Verarbeiten von Bilddaten, die Bildsignale von dem Array darstellen, die digitalisiert und in einem Speicher gespeichert worden sind, um die Datenform zu dekodieren: und
(k) auf ein erfolgreiches Dekodieren der Datenform hin, Bereitstellen eines Zyklusendsignals, Beenden des Sensorlesevorgangs durch Beenden wenigstens der Eingangsleistung und/oder der Uhrsignale, und Koppeln der dekodierten Datenforminformation an ein I/O-Modul; und
(l) wenn eine Dekodierung nicht erfolgreich ist, Wiederholen des Verfahrens vom Schritt (d).
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm, das der Einrichtung der Fig. 2 entspricht. Die Schritte 100 bis 108 arbeiten wie voranstehend beschrieben. Nach Bestimmen der Im-Fokus-Bedingung bei 108 und einer Erzeugung eines Im-Fokus-Signals, werden die Belichtungsbeleuchter für eine voreingestellte Probenbelichtungsperiode eingeschaltet und Bilddaten werden im Schritt 122 gesammelt. Um dies durchzuführen, erzeugt die Belichtungssteuereinrichtung ein Probenbelichtungs-Startsignal, wodurch gewählte Photosensoren auf eine Referenzladung grundiert werden und das Sammeln einer Probeladung beginnen. Am Ende der voreingestellten Belichtungsperiode erzeugt die Belichtungssteuereinrichtung, wobei ein Abschnitt davon einfach ein Zeitnehmer für diesen Zweck sein könnte, ein Stoppsignal, wodurch die gesammelte Probenladung auf jedem gewählten Sensor als Bilddaten gelesen wird. Bei 124 bestimmt die Belichtungssteuereinrichtung im Ansprechen auf Bilddaten, die während der Probenbelichtung gesammelt werden, die geeignete Dauer einer einstellbaren Belichtungsperiode. Wie diskutiert, kann die geeignete Dauer der Belichtungsperiode bestimmt werden, indem über die Belichtungseinheit 64a der Fig. 5 Bilddaten von den gewählten Sensoren gesammelt werden und mit einem sich ergebenden Spannungspegel auf eine Nachschlagtabelle Bezug genommen wird, die in dem Speicher 82a gespeichert ist.
Es lässt sich erkennen, dass der Pegel der reflektierten Beleuchtung, abgesehen von anderen möglichen Faktoren, durch das Reflexionsvermögen des Zielgebiets bestimmt werden wird. Ein derartiges Reflexionsvermögen kann wesentlich höher oder niedriger als ein erwarteter oder typischer Wert in bestimmten Bedingungen der Oberflächenstruktur oder der Kolorierung sein. Demzufolge ist es wünschenswert, die Verstärkung von Bildsignalen von dem Array sowie die Belichtungsperiode zu steuern. Dieses Ergebnis kann bereitgestellt werden, indem über ein Verstärkungseinheit 60a der Fig. 5 Bilddaten von gewählten Sensorelementen gesammelt werden und mit einem Signal, welches dies darstellt, auf eine Nachschlagtabelle in dem Speicher 82a Bezug genommen wird, die für bestimmte Beleuchtungspegel, die während der voreingestellten Anfangsperiode reflektiert werden, Werte für eine Einstellung einer Bildsignal-Ausgangsverstärkung bereitstellt. Mit einem Verständnis der Erfindung wird ein Durchschnittsfachmann in die Lage versetzt, geeignete Nachschlagtabellen unter Verwendung von empirischen oder anderen Techniken bereitzustellen. Fig. 7 stellt somit einen Schritt 126 zum Verwenden der Probebilddaten bereit, um eine geeignete Verstärkungseinstellung zum Anwenden auf den Ausgangsverstärker des Sensorarray-Aufbaus zu bestimmen.
Bei 128 fängt die Einrichtung einen einzelnen Rahmen von Bilddaten ein. Wie voranstehend diskutiert, wenn das Sensorarray so strukturiert ist, dass auf sämtliche Photosensorzellen Bezug genommen wird, die belichtet und parallel abgetastet werden, um einen vollständigen Datenrahmen zu erzeugen, dann wird der Schritt 128 aus nur einem Zyklus einer Grundierung, Belichtung und Abtastung der gesammelten Ladung auf den Zellen bestehen. Im Schritt 130 wird der Belichtungsbeleuchter ausgeschaltet. Wie weiter diskutiert, wenn das Photosensorarray so strukturiert ist, dass nur gewählte Sensorelemente parallel in einem einzelnen Zyklus gelesen werden können, wird die Belichtungssteuereinrichtung eine Vielzahl von Start- und Stoppsignalen entsprechend der vorgegebenen Belichtungszeit, wie mit dem gestrichelten Pfad 128 angedeutet, wie geeignet zum Abschließen des Lesevorgangs von sämtlichen Zellen, erzeugen. Nach Sammeln eines vollständigen Datenrahmens werden bei 130 die Belichtungsbeleuchter ausgeschaltet. Wenn die Datenform erfolgreich bei 132 dekodiert ist, geht die Datenübertragung und der Abschluss des Lesezyklusses, einschließlich eines Abschlusses wenigstens der Eingangsenergie und/oder der Taktsignale, die von der Arraysteuereinrichtung verwendet werden, zu einem Schritt 134.
Die Einfachheit und Effizienz eines Betriebs werden durch eine automatische Verstärkungssteuerung, eine automatische Nicht-Verschluss-Belichtungssteuerung und eine automatische Im-Fokus-Erfassung auf einer handgehaltenen benutzerpositionierten Basis verbessert. Betriebsmäßige Vorteile umfassen einen Vollrahmen-Bildeinfang mit vollständiger Auflösung auf einer Einzelrahmen-, Automatikbelichtungs- (z. B. Verschlussgeschwindigkeit) Basis, unabhängig von Umgebungslichtpegeln. Eine notwendige Verstärkungseinstellung kann in einer Periode der Größenordnung von 100 Mikrosekunden erfasst werden. Mit einem Einzelrahmenbildeinfang wird ein kontinuierlicher Bilddatentransfer und eine Datenverarbeitung vermieden. Zusätzlich zu handgehaltenen Anwendungen sind die Vorteile der Einfachheit, der Kosten und der Zuverlässigkeit des hier beschriebenen Abbildungssystems leicht für eine Verwendung in automatisierten nicht-bemannten Anwendungen an einer festen Position für einen Datenform-Lesevorgang und andere Abbildungszwecke ausgelegt. Zusätzlich stellt die Erfindung den Vorteil bereit, dass unter Verwendung der verfügbaren CMOS oder einer anderen Technologie der Sensoraray-Aufbau 20 und sämtliche oder die hauptsächlichen Abschnitte der Einheiten 60, 62, 64 und 80 auf einem einzelnen Chip hergestellt werden können, wobei die kleine Größe, das leichte Gewicht, eine einfache Verpackung und ein geringer Energieverbrauch (z. B. so niedrig wie ein Zehntel des Energieverbrauchs von vergleichbaren CCD-Array-Komponenten) verbessert wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer kleinen handgehaltenen, mit Batterien betriebenen Einheit mit einem geringen Gewicht und einer langen Betriebsperiode, die sich zum Lesen von Datenformen und anderen Bildeinfanganwendungen eignet.

ZEILENBELICHTUNGSANORDNUNGEN DER Fig. 8 UND 9

Herkömmliche Sensorarray-Scanner fokussieren ein Bild eines Zielgebiets auf ein Sensorarray, um gleichzeitig alle oder die Hälfte der Sensorelemente zu belichten. Somit kann z. B. ein Bildeinfang durch eine gleichzeitige Belichtung von sämtlichen alternativen Zeilen eines Sensorarrays, gefolgt durch ein sequentielles Auslesen auf einer Zeile-für-Zeile-Basis erreicht werden. Dieser verschachtelte Belichtungsansatz wird dann abgeschlossen, indem gleichzeitig die verbleibenden Zeilen in einer zweiten Belichtungsperiode belichtet werden. In jedem Schritt gibt es eine Belichtungsperiode, die den Bildeinfangprozess einer Anzahl von potentiellen Problemen oder Unzulänglichkeiten unterwirft. Eine nicht-gleichförmige Bildbeleuchtung oder Oberflächenreflektivität kann zu dem Einschluss von Bildgebieten führen, die überbelichtet oder unterbelichtet sind, wenn eine Belichtungsperiode für eine durchschnittliche Beleuchtung bestimmt wird, die zu dem gesamten Bild gehört. Ferner kann die Belichtungsperiode zu einer gegebenen Zeit initiiert werden und dann für jede Zeile fortgesetzt werden, bis die Belichtungszeit für diese Zeile durch die Bilddaten, die gerade von der Zeile von Sensorelementen ausgelesen werden, beendet ist. Da bei diesem Ansatz die Zeilen nacheinander ausgelesen werden, ist die Belichtungszeit für die letzte Zeile wesentlich länger als für die erste Zeile. Infolgedessen kann die erste Zeile unterbelichtet und die letzte Zeile bis zum Punkt eines Verlustes von Bilddaten überbelichtet sein. Bezugnehmend nun auf Fig. 8 ist eine Ausführungsform eines Datenform-Lesers mit automatischen Zeilenbelichtungsfunktionen gezeigt, die in dem Datenform-Leser gemäß der Erfindung in Fig. 2 verwendet werden können. Wie dargestellt, umfasst der Datenform-Leser der Fig. 8 ein Array 21c von Sensorelementen, die typischerweise mit 140 bezeichnet sind und die zum Bereitstellen von Bildsignalen ausgelesen werden können. Wie gezeigt sind die Sensorelemente 140 in einer Vielzahl von horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten angeordnet.
Der Datenform-Leser der Fig. 8 umfasst auch einen Arraysteueraufbau, der allgemein einer Arraysteuereinheit 28 der Fig. 2 entspricht. Wie gezeigt umfasst der Arraysteueraufbau der Fig. 8 ein Zeilensteuerungs-Schieberegister 142, welches mit aufeinanderfolgenden Zeilen der Sensorelemente 140 mit Hilfe von gemeinsamen horizontalen Leitern 143, die mit Flip-Flop-Einheiten 144-151 verbunden sind, gekoppelt ist. Vertikale Spalten von Sensorelementen 140 sind ebenfalls mit gemeinsamen vertikalen Leitern 152 verbunden, die mit Masseverbindungsschaltern, die typischerweise bei 154 gezeigt sind, und Abtast- und Halte-Verstärkern 156-162, über Sensorausleseschalter, die typischerweise bei 168 gezeigt sind, verbunden sind. Der Datenform-Leser der Fig. 8 umfasst ferner Ausgangsschieberegister 166, die angeordnet sind, um sukzessive die Sensorausleseschalter, die typischerweise bei 168 gezeigt sind und individuell mit dem Flip-Flop-Einheiten 170-176 verbunden sind, aufeinanderfolgend zu aktivieren, um zu bewirken, dass Bilddaten, die in Abtast- und Halte-Verstärkern 156-162 gespeichert sind, sukzessive an einen Ausgangspunkt 178 für sukzessive Sensorelemente 140 einer gewählten Zeile des Arrays 21c gekoppelt werden.
Wie dargestellt, umfasst der Datenform-Leser der Fig. 8 ein Belichtungssteuersystem 64/80, welches allgemein der Kombination einer Belichtungssteuereinrichtung 64 und einer Verarbeitungseinheit 80 aus Fig. 2 entspricht, und welches für einen Betrieb, wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben wird, ausgelegt ist. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist das Belichtungssteuersystem 64/80 angeordnet zum Steuern: einer Sensorelement-Zeilenauswahl über ein Schieberegister 142; einer Referenzpotenzial-Masseverbindung von Spalten von Sensorelementen über eine Steuerung von Schaltern 164; einer Auslesung von Bildsignalen von einer gewählten Zeile von Sensorelementen über Schalter 156-162; und einer Ausgabe von Bildsignalen von sukzessiven Sensorelementen einer gewählten Zeile durch eine Steuerung des Schieberegisters 166, um eine Aktivierung von Sensorausleseschaltern 168 zum Koppeln von Bildsignalen an den Ausgangspunkt 178 zu steuern. Der Ausgangspunkt 178 kann typischerweise mit dem Eingang eines Digitalisierers 86 der Fig. 2 gekoppelt werden, wobei ermöglicht wird, dass die Bilddaten in einem Speicher 82 für eine Dekodierung, Übertragung oder eine andere Verwendung gespeichert werden. Ein Belichtungssteuersystem 64/80 ist ebenfalls mit dem Ausgangspunkt 178 über einen Leiter 180 gekoppelt, um so zu ermöglichen, dass ein gemittelter Bildsignalpegel von einer bestimmten Zeile der Sensorelemente 140 erhalten wird. Ein derartiger Bildsignalpegel wird somit zur Verwendung bei der Bestimmung der Belichtungszeit für eine nachfolgende Zeile oder einen Untersatz von Zeilen von Sensorelementen verfügbar gemacht. Eine grundlegende Konstruktion und ein Betrieb des Sensorarrays und von diesbezüglichen Abschnitten des Datenform-Lesers der Fig. 8 sind wie in dem US-Patent mit der Nummer 5831674 "Oblique Access to Image Date for Reading Bar Codes" beschrieben oder Durchschnittsfachleuten vertraut, mit Ausnahme der Aspekte, die einzigartig für die vorliegende Erfindung sind und die nachstehend mit mehreren Einzelheiten beschrieben werden.
Ein Betrieb des Datenform-Lesers der Fig. 8 kann vollständiger unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der Fig. 9 beschrieben werden. Der Betrieb im Schritt 200 wird durch ein vom Benutzer aktiviertes Triggersignal initiiert, um eine Datenform in der Form eines Strichcodes (Balkencodes), der innerhalb einer Zielgebiets auf eine Oberfläche z. B. gedruckt ist, zu lesen. Bei 210 werden Belichtungsbeleuchter, wie bei 54 in Fig. 2 gezeigt, eingeschaltet, um die Strichcode innerhalb des Zielgebiets zu beleuchten.
Im Schritt 220A koppelt ein Belichtungssteuersystem 64/80 der Fig. 8, welches mit Hilfe von Steuersignalen, die an dem Schieberegister 142, dem Flip-Flop 144 und den Masseverbindungsschalter 154 bereitgestellt werden, arbeitet, jedes der Sensorarrayelemente in der ersten horizontalen Zeile der Elemente 140 mit einem Referenzpotenzial (z. B. mit Masse), um irgendeine gesammelte Ladung auf der ersten Zeile von Elementen (z. B. Photozellen) zu entfernen. In dieser Weise wirkt das Signal von dem Belichtungssteuersystem 64/80, das zum Schließen der Masseverbindungsschalter 154 effektiv ist, als ein Belichtungsstartsignal für die erste Zeile von Sensorelementen 140, die mit dem Flip-Flop 144 verbunden sind. Wenn somit eine Beleuchtung, die im Schritt 210 bereitgestellt wird, auf das Array von Sensorelementen reflektiert wird, beginnt die Belichtungsperiode für die erste Zeile von Elementen unmittelbar nachdem diese Elemente auf ein Referenzpotenzial im Schritt 220A gesetzt sind und dann eine Ladung zu sammeln beginnen, die den Beleuchtungspegel darstellt, der von verschiedenen Abschnitten des Strichcodes in dem Zielgebiet reflektiert wird.
Im Schritt 222A wird Ladung auf den Sensorelementen der ersten Zeile in einer Belichtungsperiode gesammelt. Diese anfängliche Belichtungsperiode für die erste Zeile kann in irgendeiner geeigneten gemittelten, standardisierten oder anderen Vorgehensweise bestimmt werden, um den Bilddaten-Ausleseprozess zu initiieren. Im Schritt 224A wird ein Belichtungsstoppsignal an den Ausleseschaltern 164 über den Leiter 163 bereitgestellt, um zu bewirken, dass jedes einzelne der Sensorelemente in der ersten Zeile, die mit der Flip-Flop-Einheit 144 verbunden sind, an einen jeweiligen einen der Abtast- und Halte-Verstärker 156-162 gekoppelt wird. Bilddaten werden dadurch gleichzeitig von sämtlichen Sensorelementen der ersten Zeile ausgelesen, wobei die Bilddaten von jedem Sensorelement jeweils in einem der Verstärker 156-162 gehalten werden. Die Belichtungsperiode für jedes Sensorelement der ersten Zeile wird somit von dem Belichtungsstartsignal initiiert, wobei bewirkt wird, dass die Elemente mit Masse verbunden werden und gleichzeitig abgeschlossen werden, wenn ein Belichtungsstoppsignal bewirkt, dass die Elemente in die Abtast- und Halte-Verstärker eingelesen werden.
Im Schritt 226A wird ein Schieberegister 166 aktiviert, um Flip-Flop-Einheiten 170-176 zu steuern, die sequentiell die Schalter 168 betätigen, um zu bewirken, dass ein Signal, das eine Sequenz von Daten umfasst, die den Pegel von Bildsignalen darstellen, die von den einzelnen Sensorelementen der ersten Zeile ausgelesen werden, mit einem Ausgangspunkt 178 gekoppelt werden.
Die gleiche Reihe von Schritten, die mit 220B, 222B, 224B und 226B in Fig. 9 angezeigt sind, werden für die zweite Zeile von Sensorelementen ausgeführt. Wie in Fig. 9 dargestellt, weil die Belichtungsperiode, die zum geeigneten Belichten einer Zeile von Zellen benötigt wird, länger ist als die Zeit, die zum Abtasten der Zellen benötigt wird, um die Bilddaten zu lesen und die Daten an den Ausgangspunkt 178 auszugeben, wird die gesteuerte Belichtungsperiode für die nächste Zeile von Sensorelementen während der vorangehenden Belichtungsperiode initiiert. Mit dem Ablauf der Zeit, was in Fig. 9 in einer Richtung nach unten dargestellt ist, lässt sich somit ersehen, dass die Belichtungsperioden 222A, 222B und 222C der ersten drei Zeilen von Sensorelementen auf einer sukzessiven zeitlich abgestuften Sequenz beginnen, sodass die Belichtungsperiode 222B mit der Belichtungsperiode 222A für die vorangehende Zeile von Sensorelementen in diesem Beispiel überlappt. Fig. 9 ist für illustrative Zwecke vorgesehen und tatsächliche zeitliche Zusammenhänge können anders als die dargestellten sein. Die Zeitgaben werden so gesteuert, dass die ersten, zweiten und dritten Zeilen ausgelesen werden und das sich ergebende Bild mit dem Ausgang 178 danach gekoppelt wird, um so einen Strom von Bilddaten zu erzeugen. In dieser Weise folgen Bilddaten für jedes sukzessive Sensorelement der zweiten Zeile den entsprechenden Bilddaten für die erste Zeile, etc., ohne eine Störung. Dies wird unter der Steuerung einer Sequenz von Belichtungsperioden erreicht, die durch Belichtungsstart- und -stoppsignale bestimmt werden, die für jede Zeile von Sensorelementen jeweils durch das Belichtungssteuersystem 64/80 bereitgestellt werden. Die Sequenz von überlappenden zeitlich gesteuerten Belichtungsperioden für sukzessive Zeilen wird fortgesetzt, bis sämtliche Zeilen belichtet, ausgelesen und Bilddaten an den Ausgangspunkt 178 gekoppelt sind, wie mit den entsprechenden Schritten 220N, 222N, etc. dargestellt, die für die letzte oder untere Zeile, mit Zeile N bezeichnet, implementiert werden.
Im Schritt 228 wird die Belichtungsbeleuchtung ausgeschaltet. Bei 230 führt der Datenform-Leser eine Überprüfung nach einer erfolgreichen Dekodierung des Strichcodes, der in dem Zielgebiet in diesem Beispiel vorhanden ist, aus. Wenn der Strichcode erfolgreich dekodiert worden ist, werden die dekodierten Daten im Schritt 232 an das Ausgangstor 92 der Fig. 2 bereitgestellt. Wenn festgestellt wird, dass die Dekodierung zum Bereitstellen des Pegels der gewünschten dekodierten Daten nicht erfolgreich gewesen ist, wird im Schritt 230 der Betrieb zum Schritt 210 zurückgeführt, und die Beleuchtung wird für eine Iteration des Prozesses eingeschaltet.
Mit einem Verständnis des grundlegenden Belichtungs- und Ausleseprozesses richtet sich die Aufmerksamkeit wieder auf den Datenform-Leser wie in Fig. 8 gezeigt. Es sei angenommen, dass die erste Zeile von Sensorelementen belichtet, ausgelesen und die sich ergebenden Bilddaten an den Ausgangspunkt 178 für eine Kopplung mit dem Digitalisierer 86 der Fig. 2 für eine weitere Verarbeitung und Verwendung gekoppelt worden ist. Wie gezeigt, wird eine Darstellung der Bilddaten der ersten Zeile auch an das Belichtungssteuersystem 64/80 über Leiter 180 gekoppelt. Durch Überwachen des Pegels von derartigen Bilddaten, die die erste Zeile darstellen, kann eine geeignete Belichtungsperiode für eine nachfolgende Zeile bestimmt und zum Bestimmen der Belichtungsstart- und -stoppperioden für diese nachfolgende Zeile verwendet werden. Da die Darstellung der Fig. 9 z. B. zeigt, dass die Belichtungsperiode 222C der dritten Zeile nach dem Schritt 226A, der von der ersten Zeile ausgegeben wird, beginnt, kann eine Belichtungsinformation, die von dem Bildsignalpegel der ersten Zeile abgeleitet wird, zum Steuern der Belichtungsperiode, die für die dritte Zeile verwendet wird, verwendet werden. Alternativ kann anstelle einer unabhängigen Bestimmung der Belichtungsperiode für jede sukzessive Zeile individuell die Belichtungsinformation, die von dem Bildsignalpegel der ersten Zeile abgeleitet wird, zum Steuern der Belichtungsperiode für einen nachfolgenden Untersatz von Zeilen, z. B. für die dritte, vierte und fünfte Zeile, verwendet Werden. Dieser Zeilenuntersatz-Ansatz stellt eine Belichtungsperiodengenauigkeit zwischen derjenigen, die durch eine Belichtungsperiode für ein einzelnes Vollbild (oder ein verschachteltes Bild) bereitgestellt wird, und der höheren Genauigkeit, die durch Verwendung einer Belichtungsperiode möglich ist, die für jede nachfolgende Zeile einzeln bestimmt ist, bereit. Eine Entwicklung der Belichtungsinformation kann ausgeführt werden, indem der Pegel von Bilddaten für eine Vielzahl von Sensorelementen einer gegebenen Zeile gemittelt wird und eine Nachschlagtabellen-Anordnung verwendet wird, wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 diskutiert, um die tatsächliche Dauer einer Belichtungsperiode für eine nachfolgende Zeile oder einen Untersatz von Zeilen von Sensorelementen zu bestimmen. Bei der Verwendung einer derartigen Belichtungsperiode für eine Belichtung eines Untersatzes von drei Zeilen kann z. B. jede Zeile in einer Serie mit Masse verbunden und sukzessive in einer Serie ausgelesen werden, wobei die gleiche Belichtungsperiode, wie aus dem Pegel der Bilddaten der ersten Zeile bestimmt, verwendet wird.
Bezüglich des Betriebs der Anordnung der Fig. 8 mit näheren Einzelheiten ist das Belichtungssteuersystem 64/80 effektiv, um Steuersignale an das Zeilensteuerungs-Schieberegister 142 zu senden, um zu bestimmen, welche Zeile (z. B. die horizontale Zeile von Sensorelementen, die mit der Flip- Flop-Einheit 144 gekoppelt sind) eine auf hoch gesteuerte Spannung aufweisen sollte und welche Zeilen (z. B. sämtliche übrigen Zeilen von Sensorelementen) eine auf niedrig gesteuerte Spannung aufweisen sollten. Unter der Steuerung des Schieberegisters 142 steuern die jeweiligen Flip-Flop-Einheiten 144-151 die Sensorelement-Zeilenspannungen in geeigneter Weise an. Wenn eine Zeile auf hoch gesteuert ist, dann wird die Ladung, die auf jedem Sensorelement in dieser Zeile gesammelt ist, an den jeweiligen der vertikalen Leiter 152, die mit diesem Sensorelement verbunden sind, transferiert. Wenn eine horizontale Zeile auf hoch gesteuert ist, dann sendet das Belichtungssteuersystem 64/80 ebenfalls ein Signal an entweder die Masseverbindungsschalter 154 oder die Ausleseschalter 164. In dem ersten Fall wird die Ladung, die an jeden jeweiligen vertikalen Leiter 152 transferiert ist, mit Masse verbunden. In dem letzteren Fall wird jedes Sensorelement der gewählten Zeile ausgelesen, indem bewirkt wird, dass eine Ladung davon mit dem jeweiligen einen der Abtast- und Halte-Verstärker 156-162 gekoppelt wird, sodass eine Darstellung von Bilddaten auf jedem Sensorelement in den Verstärkern 156-162 als ein Spannungspegel für eine spätere Ausgangskopplung gespeichert wird.
Zu Beginn einer Belichtungsperiode wird eine gewählte Zeile auf hoch gesteuert, und die Masseverbindungsschalter 154 werden im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal, das über den Leiter 155 bereitgestellt wird, geschlossen, um eine Zeilenbelichtungsperiode zu initiieren. Am Ende der Belichtungsperiode wird die Zeile auf hoch gesteuert, und die Ausleseschalter 164 zu den Abtast- und Halte-Verstärkern 156-162 werden durch ein Belichtungsstoppsignal, das über den Leiter 163 bereitgestellt wird, geschlossen. Nachdem eine Zeile von Bilddaten in den Abtast- und Halte-Verstärkern gesammelt ist, bewirkt das Belichtungssteuersystem 64/80, dass die von jedem Sensorelement gelesenen Bilddaten sequentiell an den Ausgangspunkt 178 gekoppelt werden. Dies wird durch Steuersignale erreicht, die an das Auslese-Schieberegister 166 gesendet werden, das die Flip-Flop-Einheiten 170-176 steuert. Die Flip-Flop- Einheiten sind jeweils mit einem der Ausgangsschalter 168 verbunden, sodass die in jedem Verstärker 156- 162 gehaltenen Bilddaten sequentiell an den Ausgangspunkt 178 gekoppelt werden können. In dieser Weise können mit einer geeigneten Zeitsteuerung Bilddaten von jedem Sensorelement in einer horizontalen Zeile und von sukzessiven Zeilen von Elementen an den Ausgangspunkt 178 auf einer kontinuierlichen sequentiellen Basis gekoppelt werden, um Bilddaten bereitzustellen, die einen vollständigen Rahmen darstellen. Von dem Ausgangspunkt 178 werden die Bilddaten für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt, wie voranstehend diskutiert, und werden auch als ein Eingang zu dem Belichtungssteuersystem 64/80 zur Verwendung bei der Bestimmung von Belichtungsperioden und zum Bereitstellen von geeigneten Belichtungsstart- und -stoppsignalen bereitgestellt.
Gemäß der vorangehenden Ausführungen kann ein Verfahren zur Verwendung mit einem Datenform-Leser mit X-Zeilen von Sensorelementen, die in einem Array (Feld) angeordnet sind, in gewünschter Weise die folgenden Schritte umfassen:
(a) Lesen von Bildsignalen von Sensorelementen einer gewählten Zeile von Sensorelementen;
(b) Verwenden des Pegels von Bildsignalen, die im Schritt (a) gelesen werden, um eine Belichtungsperiode zu bestimmen;
(c) Verwenden einer derartigen Belichtungsperiode zum Steuern der Dauer einer Belichtung zu einer Beleuchtung, die von einem Zielgebiet auf einen ersten Untersatz von Y-Zeilen von Sensorelementen reflektiert wird, wobei Y wenigstens 1 und kleiner als X ist;
(d) Wiederholen der Schritte (a) bis (c), Ersetzen im Schritt (a) von Bildsignalen von einer Zeile nach der gewählten Zeile und im Schritt (c) Verwenden der Belichtungsperiode zum Steuern der Belichtungsdauer eines zweiten Untersatzes von Y-Zeilen nach dem ersten Untersatz von Y-Zeilen.
Mit Y gleich zu Drei kann z. B. jede Zeile von Sensorelementen eines Untersatzes von drei Zeilen für eine identische Belichtungsperiode belichtet werden, die auf Grundlage des Pegels von Bildsignalen bestimmt wird, die von einer früher gewählten Zeile von Sensorelementen gelesen werden. Wenn Y Eins gleicht, kann auch jeder Untersatz einer Zeile von Sensorelementen für eine Belichtungsperiode belichtet werden, die auf Grundlage des Pegels von Bildsignalen bestimmt wird, die von einer früher gewählten Zeile von Sensorelementen gelesen werden, sodass die Belichtungsperiode für jede Zeile unabhängig bestimmt wird.
Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass andere und weitere Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, sämtliche Modifikationen und Variationen zu beanspruchen, so wie sie in den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Datenform-Leser, der zum Lesen einer Datenform in einem Zielgebiet in einem Abstand von dem Leser verwendbar ist und bei dem Belichtungen von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen sequentiell initiiert werden, umfassend:

ein Array (21c) von Sensorelementen mit einer Vielzahl von Zeilen von Sensorelementen (140) zum Bereitstellen von Bildsignalen, die ein Bild darstellen;

wenigstens einen Belichtungsbeleuchter (54), der zum Beleuchten des Zielgebiets angeordnet ist;

eine Fokussierungseinrichtung (56), die vor dem Array positioniert und angeordnet ist, um eine Beleuchtung, die von wenigstens einem Abschnitt der Datenform reflektiert wird, auf dem Array zu fokussieren, wenn der Abstand innerhalb eines Fokusbereichs ist;

einen Arraysteueraufbau (142/166), der mit dem Array gekoppelt und angeordnet ist, um eine Belichtung einer Zeile von Sensorelementen zu initiieren, indem bewirkt wird, dass Sensorelemente der Zeile auf ein Referenzpotenzial im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal gesetzt werden, und um zu bewirken, dass Bildsignale von den Sensorelementen der Zeile im Ansprechen auf ein Belichtungsstoppsignal gelesen und an einen Ausgangspunkt (178) gekoppelt werden;

ein Belichtungssteuersystem (64/80), das mit dem Arraysteueraufbau gekoppelt und angeordnet ist, um Belichtungsstart- und -stoppsignale an dem Arraysteueraufbau bereitzustellen, um die Belichtungsperioden in einer Sequenz für das Bild zu implementieren, wobei bewirkt wird, dass die Belichtungsperiode (222A) für eine Zeile von Sensorelementen mit der Belichtungsperiode (222B) für wenigstens eine nachfolgende Zeile von Sensorelementen überlappt; und

eine Verarbeitungseinheit (80), die mit dem Ausgangspunkt gekoppelt und angeordnet ist, um die Bildsignale zum Dekodieren der Datenform zu verarbeiten.

2. Datenform-Leser nach Anspruch 1, wobei das Belichtungssteuersystem (64/80) die Startsignale an dem Arraysteueraufbau (142/ 166) für sukzessive Zeilen von Sensorelementen zu vorgegebenen gleichförmigen Zeitintervallen bereitstellt.

3. Datenform-Leser nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Arraysteueraufbau eine Zeilensteuerungs- Schieberegistereinheit (142), die ermöglicht, dass einzelne Elementsensorzeilen des Arrays für ein Lesen oder ein Koppeln mit dem Referenzpotenzial gewählt werden, und eine Auslese-Schieberegistereinheit (166), die ermöglicht, dass einzelne Elementsensoren für eine Kopplung von Bildwerten mit dem Ausgangspunkt gewählt werden, umfasst.

4. Datenform-Leser nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Belichtungssteuersystem (64/80) mit dem Ausgangspunkt gekoppelt ist und sukzessive auf den Pegel von Bildsignalen anspricht, die von einer gewählten Zeile von Sensorelementen gelesen werden, um eine Belichtungsperiodendauer für wenigstens eine Zeile von Sensorelementen nach der gewählten Zeile auf Grundlage des Pegels von Bildsignalen von der gewählten Zeile zu bestimmen, und angeordnet ist, um die Start- und Stoppsignale zum Implementieren von Belichtungsperiodendauern für sukzessive Zeilen von Sensorelementen bereitzustellen.

5. Datenform-Leser nach Anspruch 4, wobei das Belichtungssteuersystem (64/80) angeordnet ist, um die Bildsignale von einer Vielzahl von Sensorelementen einer gewählten Zeile des Arrays zu verwenden, um einen gemittelten Bildsignalpegel zu entwickeln, der zum Bestimmen einer Belichtungsperiode für eine der folgenden verwendbar ist: eine einzelne nachfolgende Zeile von Sensorelementen, eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeilen von Sensorelementen.

6. Datenform-Leser nach Anspruch 4 oder 5, zusätzlich umfassend eine Speichereinheit (82), die eine Nachschlagtabelle von Zeilenbelichtungsperioden gegenüber durchschnittlichen Bildsignalpegeln speichert.

7. Datenform-Leser nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, zusätzlich umfassend eine Vielzahl von Abtast- und Halte-Verstärkern (156-162), die jeweils zwischen einer Spalte von Sensorelementen des Arrays und dem Ausgangspunkt verwendbar sind.

8. Datenform-Leser, bei dem Belichtungen von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen sequentiell initiiert werden, umfassend:

einen Arraysteueraufbau (142), der angeordnet ist, um eine Belichtung einer Zeile von Sensorelementen zu initiieren, indem bewirkt wird, dass Sensorelemente der Zeile auf ein Referenzpotenzial im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal gesetzt werden, und um zu bewirken, dass Bildsignale von den Sensorelementen der Zeile im Ansprechen auf ein Belichtungsstoppsignal ausgelesen und mit einem Ausgangspunkt (178) gekoppelt werden, und

ein Belichtungssteuersystem (64/80), das mit dem Ausgangspunkt gekoppelt ist und sukzessive auf den Pegel von Bildsignalen für das Bild, das aus einer gewählten Zeile von Sensorelementen ausgelesen wird, anspricht, um eine Belichtungsperiode für wenigstens eine Zeile von Sensorelementen nach der gewählten Zeile zu bestimmen, auf Grundlage des Pegels von Bildsignalen von der gewählten Zeile, und angeordnet ist, um die Belichtungsstart- und -stoppsignale an dem Arraysteueraufbau bereitzustellen, um die Belichtungsperioden für sukzessive Zeilen von Sensorelementen zu implementieren.

9. Datenform-Leser nach Anspruch 8, wobei das Belichtungssteuersystem (64/80) angeordnet ist, um die Bildsignale von einer Vielzahl von Sensorelemente (140) einer gewählten Zeile des Arrays zu verwenden, um einen durchschnittlichen Bildsignalpegel zu entwickeln, der zum Bestimmen einer Belichtungsperiode für eine der folgenden verwendbar ist: eine einzelne nachfolgende Zeile von Sensorelementen, eine Vielzahl von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen.

10. Datenform-Leser nach Anspruch 8 oder 9, zusätzlich umfassend eine Speichereinheit (80), die eine Nachschlagtabelle von Zeilenbelichtungsperioden gegenüber durchschnittlichen Bildsignalpegeln speichert.

11. Verfahren zur Verwendung mit einem Datenform-Leser mit einem Array (21c) von Sensorelementen und bei dem eine Belichtung von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen sequentiell initiiert wird, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Bewirken, dass eine Beleuchtung (210) eines Zielgebiets mit einem Datenform-Bild auf das Array von Sensorelementen reflektiert wird;

(b) Koppeln einer ersten Zeile von Sensorelementen mit einem Referenzpotenzial (220A) im Ansprechen auf ein Belichtungsstartsignal;

(c) Sammeln einer Ladung auf den Sensorelementen der ersten Zeile in einer Belichtungsperiode (222A);

(d) Beenden der Belichtungsperiode (224A) der ersten Zeile durch Lesen von Bildsignalen von Sensorelementen der ersten Zeile im Ansprechen auf ein Belichtungsstoppsignal;

(e) Koppeln der Bildsignale (226A) der ersten Zeile mit einem Ausgangspunkt;

(f) Wiederholen der Schritte (b) bis (d) für sukzessive Zeilen von Sensorelementen (220B, 222B, 224B; 220C, 222C, 224C), wobei der Schritt (b) für jede sukzessive Zeile von Sensorelementen während der Belichtungsperiode des Schritts (c) für die jeweilige vorangehende Zeile von Sensorelementen initiiert wird, was dadurch zu teilweise überlappenden Belichtungsperioden führt;

(g) Koppeln von Bildsignalen von sukzessiven Zeilen von Sensorelementen (226B; 226C) mit dem Ausgangspunkt in einer Sequenz Bildsignalen von der jeweiligen vorangehenden Zeile erfolgend; und

(h) Beenden der Reflexion der Beleuchtung (228) auf das Array der Sensorelemente.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (a) das Einschalten einer Beleuchtung des Zielgebiets zum Bereitstellen einer reflektierten Beleuchtung umfasst und der Schritt (h) das Ausschalten der Beleuchtung, nachdem Bildsignale von sämtlichen Zeilen von Sensorelementen des Arrays gelesen worden sind umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, zusätzlich umfassend die folgenden Schritte zwischen den Schritten (e) und (f):

(x) Bestimmen eines gemittelten Pegels der Bildsignale der ersten Zeile, wie mit dem Ausgangspunkt im Schritt (e) gekoppelt;

(y) Verwenden des gemittelten Bildsignalpegels zum Bestimmen der Steuerzeit eines Belichtungsstoppsignals, das bei einer Wiederholung des Schritts (d) angewendet wird, um die Belichtungsperiode für wenigstens eine Zeile von Sensorelementen nach der ersten Zeile zu beenden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt (y) das Verwenden einer Nachschlagtabelle zum Bestimmen der Steuerzeit des Belichtungsstoppsignals auf Grundlage des gemittelten Bildsignalpegels umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei im Schritt (y) das gemittelte Bildsignal zum Bestimmen der Steuerzeit eines Belichtungsstoppsignals verwendet wird, das zum Beenden der Belichtungsperiode einer nachfolgenden Zeile von Sensorelementen, wenigstens eine Zeile entfernt von der Zeile, dessen Bildsignalpegel im Schritt (x) gemittelt wird, angewendet wird.

16. Verfahren zur Verwendung mit einem Datenform-Leser mit X-Zeilen von Sensorelementen, die in einem Array angeordnet sind, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Lesen von Bildsignalen von Sensorelementen einer gewählten Zeile von Sensorelementen, wobei die Bildsignale Bildsignale enthalten, die wenigstens einen Abschnitt einer Datenform darstellen;

(b) Verwenden des Pegels von Bildsignalen, die im Schritt (a) gelesen werden, um eine Belichtungsperiode zu bestimmen;

(c) Verwenden der Belichtungsperiode zum Steuern der Dauer einer Belichtung zu einer Beleuchtung, die von einem Zielgebiet auf einen ersten Untersatz von Y-Zeilen der Sensorelemente reflektiert wird, wobei Y wenigstens Eins und kleiner als X ist;

(d) Lesen von Bildsignalen von Sensorelementen von einer Zeile nach der gewählten Zeile;

(e) Verwenden des Pegels von Bildsignalen, die im Schritt (d) gelesen werden, um eine Belichtungsperiode zu bestimmen;

(f) Verwenden der Belichtungsperiode, die im Schritt (e) bestimmt wird, um die Dauer einer Belichtung zu einer Beleuchtung eines zweiten Untersatzes von Y-Zeilen von Sensorelementen nach dem ersten Untersatz von Y-Zeilen zu steuern.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Belichtungsperioden, die in den Schritten (b) und (e) bestimmt werden, jeweils in den Schritten (c) und (f) als die Belichtungsperioden für jede einer Vielzahl von Zeilen, umfassend einen Untersatz von Y-Zeilen, verwendet werden, wobei jede Zeile individuell für die Belichtungsperiode belichtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Schritte (b) und (e) das Verwenden einer Nachschlagtabelle zum Bestimmen der Belichtungsperioden auf Grundlage eines gemittelten Werts des Pegels von Bildsignalen, die jeweils in den Schritten (a) und (d) gelesen werden, zu bestimmen.