JP2001526430A - スマートセンサを備えた単一チップ構造の記号読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 画像データを読み取るための統合システム、及び方法である。オンチップのインテリジェントセンサ１１０と論理回路１４０を特徴とした光学スキャナ／画像読取装置が画像を取り込み、データの保存、及び／又はメモリ６０３０内の１次元、２次元記号を含む光学情報又は光学符号を、異なる階層で復号する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】

この発明は、光学的に暗号化された情報または画像を読み取る、及び/又は分 析するためのスキャンシステムおよび撮像システムに関し、特に、フレーム内の
画像を取得、分析、及び/又は、処理するための知能をそなえたコンピュータチ ップ上のシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

組立加工、食料雑貨や食物の加工処理、輸送、マルチメディアのような産業で
は、製品を、様々な幅をもった一連の線とスペースからなるバーコード記号や、
対照をなす一連のマークからなる他のタイプの記号のような、光学的コードで表
す識別システムが利用されている。これらのコードは、一般的に二次元記号とし
て知られている。多くの、さまざまな光学的符号読取装置やレーザ走査システム
は、光学的パターンをデコードし、その光学パターンを、品目一覧や、生産トラ
ッキング、検査や売上のための何桁もの数字表示へ変換することを可能とする。

【０００３】 光学的読取装置またはスキャナは、様々な構成において利用可能である。固定
されたスキャンニングステーションに組み込まれているものもあり、携帯可能な
ものもある。携帯用光学的読取装置には、棚の商品一覧を作ったり、ファイルや
小さな備品を探す能力も含めて、多くの利点がある。多くのこれらの携帯用読取
装置は、光学的に刻印されている表面から様々な距離にある記号をスキャンする
レーザダイオードを含む。しかし、レーザスキャナは、製造コストが高く、セン
サによって目的のエリアの画像を複写できず、そのことによって、光学的符号読
取装置の利用分野を限定している。さらに、レーザスキャナは典型的に、二次元
の光学的コードを読み取り、デコードするラスタスキャンニング技術を要する。

【０００４】 別のタイプの光学的符号読取装置はスキャナまたは撮像装置として知られてい
る。これらの装置は、発行ダイオード（ＬＥＤｓ）を光源として、電荷結合素子
（ＣＣＤｓ）や、相補金属酸化シリコン（ＣＭＯＳ）センサを検出器として利用
している。この類のスキャナまたは撮像装置は一般的に「ＣＣＤスキャナ」また
は「ＣＣＤ撮像装置」として知られている。一般的なタイプのＣＣＤスキャナは
、光学的コードのピクチャをとり、その画像をフレームメモリ内に記憶する。そ
れから、その画像は電子的にスキャンされ、または、取得された画像を出力信号
に変換するソフトウェアを用いて処理される。

【０００５】 あるタイプのＣＣＤスキャナは、本発明の発明者、Alexander Roustaeiの先の
特許に開示されている。これらの特許は米国特許番号5,291,009、5,349,172、5,
354,977、5,532467、5,627,358を含む。公知のＣＣＤスキャナは製造コストが低
いという利点がある一方で、これらの発明以前に製造されたスキャナは典型的に
、スキャナが光学的コードの刻印された表面に接触していること、又は、光学的
コードからの距離が１．５インチ以下に保たれていることを要する。このために
、走査窓もしくは筐体幅よりも大きな光学的コードを読み取ることができないと
いうさらなる制限がなされた。米国特許番号5,291,009とそれから継続する特許 において開示されているＣＣＤスキャナは、スキャナまたは撮像装置から２０イ
ンチもの距離にあり、スキャナの物理的な幅と高さよりも大きな記号を読み取る
能力を創案した。

【０００６】 同じスペースを占める一次元記号の約１００倍の情報を記憶できる二次元記号
の走査はかなり注目されている。二次元記号において、線とスペースの列が互い
に積み重なるか、若しくは、白と黒の正方形と長方形、または六角形のマトリッ
クスを形成する。記号または光学的コードは、積み重なった線記号の場合は、各
列を横断するようにレーザを走査して読み取られ、マトリックス記号の場合は、
ジグザグに走査して読み取られる。この技術の欠点は、全ての光学的コードを走
査するのに要する時間のために、垂直同調が失われる危険性である。２番目の欠
点は、レーザが光源を要することと、移動する部分がジグザグ形態をとる必要が
ある点である。このために、スキャナはより高価となり、機械部分への信頼性は
低くなる。

【０００７】 それぞれが１２マイクロメータ四方より小さい５００×５００アクティブピク
セル以上の配列をもつＣＣＤセンサもまた、革新的なスキャン技術によって、発
達してきた。しかしそれでも、より速く、高性能な画像取得と処理の可能なマシ
ンビジョン、マルチメディア、ディジタル撮像装置、その他の画像装置が必要と
される。

【０００８】 様々なオンチップ型カメラ製品が、オンチップアナログディジタル変換器（Ａ
ＣＤｓ）、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）、タイミングクロック発生器を備えた
画像センサを含むと信じられている。公知のオンチップ型カメラシステムはＶＬ
ＳＩビジョン（サンホセ、カリファルニア）の型番号ＶＶ６４０５として知られ
ている単一チップＮＴＳＣカラーカメラである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

一次元、二次元、または三次元（多色付加記号）であろうと、全てのタイプの
光学的コードにおいて、光学的システムの性能を、解像度、信号対雑音比、コン
トラスト、応答の面で、可能な限り最高の結果を出せるよう活用する必要がある
。これらとその他のパラメータは、レンズシステム、光源の波長、光学的・電子
的濾過、検波器の感度を含む光学的システムの構成要素の選択し、調整すること
によって管理可能である。

【００１０】 二次元記号に利用されている、公知のラスタレーザ走査技術は、多くの時間と
、画像を取得し、処理する能力を要する。このラスタレーザ走査技術はまた、マ
イクロコンピュータメモリの増量や、効率サイクル処理装置の高速化を要した。
さらに、公知のラスタレーザスキャナは、熱を発し、スペースを占める、高価な
高速処理チップを要する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

好ましい実施例では、本発明は、目標画像を走査し、かつ走査過程中にそれら
の画像を処理することが可能な、統合したシステムである。光学走査ヘッドは、
画像デバイスの突出部の両側に装着された一つ以上のＬＥＤを有する。画像デバ
イスは、異なる角度で光を発する印刷回路基板上に設置することも可能である。
これらのＬＥＤは、その後、発散光束を生成する。

【００１２】 進歩性のある走査ＣＣＤは、一行毎に次々とデータを読込み、メモリまたレジ
スタに保存し、連続したバイナリまたはマルチビット形式のデータを供する。同
時に、画像処理装置は、対象領域と光学コードまたはフレーム内に存在する情報
のタイプと性質の両者を識別する。

【００１３】 本発明は、光学コードと目標画像の視野内に含まれる一次元または二次元の記
号に対する光学読取デバイスを供するものである。この視野は、第一の幅を有し
、そこでは、光学的読込デバイスが第二の幅を有する少なくとも一つの印刷回路
基板を有している。また、可視または非可視スペクトル中で、干渉光または非干
渉光を使用して、目標画像視野と呼ぶものの上に、光束を投射するための照明方
法も有している。

【００１４】 光学的読込デバイスは、また以下のものを含んでいる。反射光を焦点面にフォ
ーカスするために光路に沿って配列された多数のレンズと、集光された光の照度
レベルを計測するために、多数のピクセル要素を含む、光路内のセンサと、照度
レベルに比例した電気信号を得るために、計測された目標画像を処理するための
処理方法と、電気信号を出力データに変換するための出力方法から構成されてい
る。この出力データは、各ピクセル要素に対して、マルチビット照度レベルを記
述しており、それは目標画像視野内の不連続点に直接関連している。その一方で
、処理方法は、光学的読取デバイスによって収集され処理されたデータを使用す
るために、ホストコンピュータあるいは指定されたユニットと通信することがで
きる。機械的実行方法、プロセッサと通信するメモリ、光学的読取デバイスを制
御する密着ロジックは、デコード化されたデータそして、生の、記憶された、セ
ンサ上の目標光学的画像の実際の画像を供するために、センサ上で目標画像を処
理する。

【００１５】 光学的スキャナと撮像装置は、光学的にエンコードされた情報や信号を読み込
むために、供される。このスキャナまたは撮像装置は、写真を取るために使用す
ることができる。これらの写真を表現するデータは、デバイスのメモリ中に保存
され、且つ／又は通信手段によって、これらのデータは、他の受信ユニットに伝
送することができる。例えば、データ線やネットワークは、受信ユニットを用い
て、スキャナや撮像装置と結合できる。これにかわるものとしては、無線通信網
または磁気媒体を用いることは可能であろう。

【００１６】 各視野は、デコードされ、ディジタル的に画像視野上に戻って走査される。こ
れは、記号を読み込む出力速度を増加させる。１分間に２００フィート以上の速
度で動作するパッケージ上で、情報（バーコード等あるいは他の記号）を含む記
号を処理することを含むので、高速保存は、速い出力が望ましい一つの領域であ
る。

【００１７】 ＬＥＤ，自然光、フラッシュ光のような光源は、特別なスマートセンサととも
に使用することができる。これらのセンサは、オンチップ信号処理能力を有し、
生の写真データ、処理された写真データ、あるいはフレーム中のデコードされた
情報を提供する。このため、信号体系のように、情報を含む画像は、読込デバイ
スからいかなる適当な距離にも設置することが可能である。

【００１８】 本発明は、一つ以上の一次元もしくは二次元の信号や光学的コードあるいは画
像を一つの速写中に取り込み、デコードすることができる光学的読込デバイスを
提供する。本発明は、また、広い範囲の特徴を有する光学的コード（信号体系の
ような）をデコードする光学的読取デバイスも提供する。本発明は、さらに、無
指向的に光学的コードを読み込むことができる光学的読込デバイスを提供する。
読込デバイスの全ての構成要素は、プロセッサ、メモリ、メモリバッファ、ＡＤ
Ｃ、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ中の画像処理ソフトウェアを有する一つのチップ（
代替的にはマルチチップ）に含むことができる。

【００１９】 膨大な利点が、本発明により達成される。例えば、光学的読取デバイスは、プ
ロセッサの中央演算ユニットに過度な負荷をかけることなく、効率的にプロセッ
サ（即ちマイクロコンピュータ）のメモリと他の統合されたサブシステムを使用
することが可能である。それは、またそれぞれの構成要素を使用した場合に比較
して、より低電力で足りる。

【００２０】 他の利点は、処理速度が向上し、一方で画像処理中ぼ高品質を確保できること
である。これは、一つの画像視野をセグメント化して、多数の画像にすることに
より達成される。

【００２１】 ここで、理解されたように、”光学的読取デバイス”という用語には、画像を
読取記憶するあらゆるデバイスを含んでいる。本発明と関係する光学的読取デバ
イスは、マイクロコンピュータまたＡＳＩＣあるいはＦＰＧＡのような画像処理
ソフトウェアを含むこともできる。

【００２２】 さらに、ここで理解されたように、”画像”という用語は、写真やグラフィッ
ク、バーコード、他形式の信号体系などあらゆる形式の光学的情報あるいはデー
タを含み、紙、プラスチック、金属、ガラス等のいかなる情報を有する媒体上に
機械的読取可能なデータをエンコードするための”グリフ”も含む。

【００２３】 本発明に係る上記および他の特徴と利点は、以下の発明の詳細な説明とそれに
伴う参照先の構成要素につけた参照番号を含む図面から明確になるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】

図面を参照して、本発明は、光学的に符号化された情報及び記号を読み取るた
めの光学スキャナ又は撮像装置１００を提供し、これは、特徴を撮ったピクチャ
とピクチャ格納用のピクチャ格納メモリ１６０をも備える。本明細書中、「光学
スキャナ」、「撮像装置」及び「読取装置」とは、本明細書中に記載される単一
チップ技術に基づく集積スキャナに対して、互換的に使用される。

【００２５】 光学スキャナ又は撮像装置１００は、通信インタフェース１９１０（図１９に
例示）を介して、あらゆる受信ユニット、例えば、ホストコンピュータ１９２０
に画像を転送するための出力システム１５５を好ましく含む。画像を受信可能な
、いかなるデバイスも使用可能であることは理解されるべきである。通信インタ
フェース１９１０は、いかなる形態のデータ転送、例えば、ケーブル布線、赤外
線トランスミッタ／レシーバ、ＲＦトランスミッタ／レシーバ、或いは、他のい
かなる有線又は無線転送システムに対しても提供することができる。

【００２６】 図２は、本発明に従ってスキャンされる目標２００を示す。目標は、１次元画
像２１０、２次元画像２２０、テキスト２３０、又は、３次元対象２４０を別に
含む。これらはスキャン又はキャプチャされる情報の種類の例である。図３は画
像又はフレーム３００を例示し、これは、スキャンされた目標２００に対応する
ディジタルデータ３１０を示す。しかし、ここで、スキャンされた目標２００に
対応するいかなる形態のデータも使用可能であることは理解されるべきである。
また、本出願中、「画像」及び「フレーム」（前述の「目標」と共に）との語は
、スキャンされる領域を指すために用いられることも理解されるべきである。

【００２７】 動作時、目標２００は、撮像装置１００のフィールド深度内にある限り、光学
読取装置１００からどんな距離に配置されていてもよい。十分な照度をもたらす
、いかなる形態の光源も使用可能である。例えば、ＬＥＤ光源１１１０、ハロゲ
ン光１１２０、ストロボ光１１３０又は環境光を用いることができる。図１９に
示すように、これらは専用の小型センサと共に用いてもよく、これらはオンチッ
プセンサ１１０及び信号プロセッサ１５０を有し、フレーム又は画像３００に含
まれる情報に対応した粗ピクチャ或いは復号化情報をホストコンピュータ１９２
０に供給する。光学スキャナ１００は、以下でさらに詳述する方法及び装置又は
これらの組み合わせを用いて、即時画像処理技術能力を好ましく有し、向上した
スキャン能力を提供する。

【００２８】 （ハードウェア画像処理） ハードウェアベースの画像処理の種々の形態が本発明に用いることができる。
ハードウェアベースの画像処理のそのような形態の一つは、本発明人により発明
され、本明細書中に引用として含まれる、米国特許番号第5,757,981号として199
8年5月26日に提出された、米国特許出願番号第08/690,752号に記載されたような
、能動ピクセルセンサを利用する。

【００２９】 ハードウェアベースの画像処理の別の形態は、本発明と調和する電荷変調素子
（Charge Modulation Device：ＣＭＤ）である。好適なＣＭＤ１１０は、光学ス
キャナ１００の即時フレーム化及び焦点調節を可能にする、スキップアクセスモ
ード及び／又はブロックアクセスモードを含む、少なくとも２つの動作モードを
提供する。本実施の形態では、光学スキャナ１００は、ディジタル撮像デバイス
又はディジタルカメラとして機能するということは理解されるべきである。読み
込んだ光学情報（１次元及び２次元記号群を含む）又は処理画像、すなわち、キ
ャプチャされた画像から検査する製品が、広い視野及び特定領域の正確な観察を
する能力をそのような使用として典型的に必要とするシステムに、センサ１１０
が用いられる場合には、これらの動作モードは特に便利となる。ＣＭＤセンサ１
１０は、大きなピクセル数（６００×５００ピクセル以上）を保有し、フルリー
ドアウトモード、ブロックアクセスモード、及び、スキップアクセスモードを含
む、３つのスキャンモードを提供する。フルリードアウトモードは、一回の読み
出し（リードアウト）サイクル中にセンサ１１０から高解像度の画像を転送する
。ブロックアクセスモードは、当該領域の検索を容易にする、いかなる任意の当
該のウインドウの読み出しを提供する（迅速な画像処理技術の非常に重要な特徴
である）。スキップアクセスモードは、水平方向及び垂直方向の各「ｎ番目の（
ｎ／ｔｈ）」ピクセルを読む。ブロック及びスキップアクセスモードの両方は、
部分及び全体画像の即時画像処理及び監視を可能にする。適度かつ程良い解像度
で特徴づけられる、電子ズーム及びパンは、また、機械部分を全く必要としない
ＣＭＤセンサにより実行可能である。

【００３０】 図１は、グルーロジックチップ又はプログラマブルゲートアレイ１４０を有す
るシステムを示し、これは、ＡＳＩＣ１４０又はＦＰＧＡ１４０として示される
。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１４０は、内部の永久メモリに格納された画像処理ソフ
トウェアを好ましく含む。例えば、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１４０は、バッファ１
６０、或いは、メモリストレージを提供する他の種類のメモリ及び／又はワーキ
ングＲＡＭメモリを好ましく含む。比較的小サイズ（例えば約４０Ｋ）のメモリ
を用いることができるが、いかなるサイズでも同様に用いることができる。目標
２００がセンサ１１０により読み取られると、目標２００に対応する画像データ
３１０はセンサにより即時的に好ましく出力される。読み出されたデータは、画
像３００の部分を好ましく示し、これらは、例えば、１次元記号群（バーとスペ
ースの連続）２１０、テキスト（均一な形状と明灰色）２３０、及びノイズ（他
の特定の特徴による。例えば、急激な変化又は他の固有な特徴）（図示せず）の
間で区別する有用なデータを含み得る。好ましくは、センサ１１０の画像データ
の読み取りが終わった直後、又は、そのわずかに後、ＡＳＩＣ１４０はインジケ
ータデータ１４５を出力する。インジケータデータ１４５は、光学コードの種類
を指すデータ（例えば、１次元又は２次元記号群）及び画像フレームデータ３１
０内の記号群の位置を指す他のデータを含む。データの一部が読み出されると（
好ましくは、約２０％〜３０％。しかし、他の割合でも同様に選択できる）、Ａ
ＳＩＣ１４０（ハードウェア内に備えられたソフトウェアロジック）は、センサ
１１０のデータ転送と並行してマルチビット画像処理を開始する（「即時画像処
理」と呼ばれる）。これは、センサ１１０からのデータ転送の間のある時点か、
又はその後のいずれかで起きる。このプロセスは、本明細書のマルチビット画像
処理の項でより詳細に説明される。

【００３１】 画像処理の間、或いは、データがセンサ１１０からの読み出される時に、その
ハードウェアに符号化された画像処理ソフトウェアを好ましく有するＡＳＩＣ１
４０は、画像グラバ１００がセットアップパラメータを介して読むことになる、
いかなる記号群又は光学コードの固有の特徴に関するデータをスキャンする。例
えば、多数のバーとスペースが共に観測されると、フレーム３００内に存在する
記号群２２０は１次元２１０又はＰＤＦ記号群２２０であろうと判別され、或い
はまた、整った一定の形状／パターンが観測されると、現在の読んでいるのはテ
キスト２３０であると容易に識別することができる。ＣＣＤ１１０からのデータ
転送が完了する前に、ＡＳＩＣ１４０は、好ましくは、画像データ３１０とその
実際の位置との間にある、記号群または光学コードの種類を識別し、光学コード
の復号化のために適当な復号化ルーチンを呼び出すことができる。この方法は、
光学スキャナ１００の応答時間かなり増加させる。さらに、ＡＳＩＣ１４０（又
はプロセッサ１５０）は、好ましくは、また、センサ１１０から出力された画像
データ３１０を圧縮する。このデータは、データバンク、例えば、メモリ１６０
、又は、ＡＳＩＣ１４０内の積載メモリに画像ファイルとして格納され得る。デ
ータバンクは、図５のボックス５５５で図式で示したメモリ位置に格納され得る
。データバンクは、好ましくは、画像データ３１０の圧縮された表示であり、こ
れは、画像３００よりも小さいサイズを有する。一つの例では、データバンクは
、対応する画像データ３００よりも５〜２０倍小さい。データバンクは、画像処
理ソフトウェアが、画像データ３１０をピクセル毎又はビット毎で分析すること
なしに、画像に当該領域を配置するために用いられる。データバンクは、好まし
くは、センサ１１０からデータが読まれた時に生成される。最後のピクセルがセ
ンサから読み出された直後（又はその少し後）、データバンクもまた完成する。
データバンクを用いることにより、画像処置ソフトウェアは、画像データ３１０
により示される光学情報の種類を容易に認識することができ、それから、画像処
理ソフトウェアは、処理ソフトウェアの適当な部分、例えば、適当なサブルーチ
ンを呼び出して作動させる。一実施形態では、画像処理ソフトウェアは、テキス
ト、１次元記号群及び２次元記号群の処理にそれぞれ関連する別個のサブルーチ
ン又はオブジェクトを含む。

【００３２】 本発明の好適な実施の形態では、撮像装置は、携行型デバイスである。トリガ
（図示せず）は、撮像装置をオンとして目標２００をスキャンし、ここに記載さ
れる処理を開始するよう、押圧可能である。トリガが一度オンとされると、照明
装置１１１０、１１２０及び／又は１１３０が任意にオンとされて画像３００を
照らす。センサ１１０は、目標２００を読み込み、対応するデータをＡＳＩＣ又
はＦＰＧＡ１４０に出力する。画像３００及びインジケータデータ１４５は、画
像のコンテント、種類、位置、及び、画像処理に関する他の有用な情報に関連す
る情報を提供して取るべきステップを決定する。一方、圧縮された画像データは
、そのような情報の提供に用い得る。一つの例では、画像コンテントが、データ
マトリックス（Ｒ）２次元記号群２８００であれば、識別子が配置され、画像処
理ソフトウェアは、この場合に使用すべき復号化ソフトウェアはデータマトリッ
クス（Ｒ）復号化モジュールであり、そして記号群はＸ及びＹで示される位置に
位置することを理解する。復号化ソフトウェアの読み出しの後、復号化されたデ
ータは通信インタフェース１９００を介してホストコンピュータ１９２０に出力
される。

【００３３】 一つの例では、５００×７００ピクセルＣＣＤ（およそ）に対する約３０ミリ
秒のＣＣＤ読み出し時間に関して、光学コードを認識し、配置する全画像処理時
間は約３３ミリ秒であり、これは、ＣＣＤの読み出し後、ほとんどすぐに適当な
復号化ソフトウェアルーチンが呼び出され、フレーム内の光学コードを復号化で
きることを意味する。異なる記号群に対する測定された復号化時間は、それぞれ
の復号化ルーチン及び復号化構造に依存する。一方の例では、復号化ソフトウェ
アの複雑さに依存して、１次元記号群に関しては５ミリ秒、２次元記号群に関し
ては２０ミリ秒〜８０ミリ秒かかることが、実験により示されている。

【００３４】 図１８は、これらの技術に従う処理ステップを例示するフローチャートを示す
。図１８に例示するように、ＣＣＤセンサ１１０からのデータは、好ましくは、
１段又は２段サンプリング及びホールド（「ＳＨ」）回路１２０並びにＡＤＣ回
路１３０、次いで、ＡＳＩＣ１４０へと進み、並行して、データの構成部分は、
マルチビットプロセッサ１５０及び一連のバイナリプロセッサ及びラン長コード
プロセッサへと達する。組み合わされたバイナリデータ（Combined Binary Data
：ＣＢＤ）プロセッサ５２０は、インジケータデータ１４５を生成し、これは、
ＡＳＩＣ１４０（図示せず）に格納されるか、或いは、格納及び将来の使用のた
めにメモリ１６０にコピーされ得る。マルチビットプロセッサ１５０は、適切な
マルチビット画像データ３１０をメモリ１６０、例えば、ＳＤＲＡＭに出力する
。

【００３５】 高集積化のための他のシステムを図１９に示す。この好適なシステムは、ＣＣ
Ｄセンサ１１０、論理処理ユニット１９３０（これはＳＨ１２０、ＡＤＣ１３０
、及びＡＳＩＣ１４０により行われる機能を行う）、メモリ１６０、通信インタ
フェース８４を含むことが可能であり、これらすべては一つのコンピュータチッ
プ１９００に好ましく集積され、これを本発明人者はチップ上システム（System
on a Chip：ＳＯＣ）１９００と呼ぶ。このシステムはセンサ１１０から直接デ
ータを読む。一実施形態では、用いられるセンサ技術が、チップ、例えば、ＣＭ
ＯＳセンサに含まれた場合に適合性である限り、センサ１１０はチップ１９００
上に集積される。また、センサ技術がチップ上に含まれることが不可能な場合は
、チップとは別にされる。センサからのデータは、好適には、最初にメモリ１６
０に書き込まれること無く論路処理ユニット１９３０により即時処理される一方
、別の実施形態では、センサ１１０からのデータの一部は、ロジック１９３０で
処理する前にメモリ１６０に書き込まれる。ＡＳＩＣ１４０は任意に画像処理ソ
フトウェアコードを実行することができる。十分なフレームシャッタ又は設計可
能な露出時間を有するＣＣＤ、ＣＭＤ又はＣＭＯＳセンサ１１０等のいかなるセ
ンサ１１０も使用可能である。メモリ１６０は、データメモリ及び／又はバッフ
ァメモリなど、チップ上の集積に適する、いかなる形態のメモリであってもよい
。このシステムを作動する際、データはセンサ１１０から直接読み込まれ、これ
は、処理速度を非常に増大させる。図２６、および本明細書が引用する以下の米
国特許出願及び特許に記載されるように、データバンク５５５及びインジケータ
データ１４５を用いた一実施形態では、全データがメモリ１６０に転送された後
、デコードソフトウェア２６１０を呼び出す前に、ソフトウェアはマルチビット
画像データ３１０及びＣＢＤメモリ５４０内のＣＢＤの両方からデータを抽出す
るために働くことができる。上記米国出願及び特許は、特許出願番号第08/690,7
52号、1998年5月26日出願、特許番号第5,756,981号として提出、特許出願番号第
08/569,728号、1995年12月8日出願（米国特許番号第5,786,582号、1998年7月28 日提出）、特許出願番号第08/363,985号、1994年12月27日出願、特許出願番号第
08/059,322号、1993年5月7日出願、特許出願番号第07/965,991号、1992年10月23
日出願、特許番号第5,354,977号として現在提出、特許出願番号第07/956,646号 、1992年10月2日出願、特許番号第5,349,172号として現在提出、特許出願番号第
08/410,509号、1995年3月24日出願、特許番号第5,291,009号、特許出願番号第08
/137,426号、1993年10月18日出願、特許番号第5,484,994号として提出、特許出 願番号第08/444,387号、1995年5月19日出願、特許出願番号第08/329,257号、199
4年10月26日出願を含む。これらの特許及び特許出願と本発明との間の違いは、 本発明の画像処理はバイナリデータを全く使用しない所である。代わりに、本発
明は、「ダブルテーパ」データ構造（図示せず）及びデータバンク５５５から抽
出されたデータも考慮して当該領域を配置し、マルチビットデータも使用して、
画像処理の項で説明したサブピクセル補間法技術により図２６に示されるフレー
ム内に見出される記号の復号性を強める（特に、１次元及びスタック化記号群）
。ダブルテーパデータ構造は、ＣＢＤの小部分を補間し、次いで、これを用いて
当該領域を認識し、これはその後完全なＣＢＤから抽出して作成される。

【００３６】 図５及び図９は、バイナリ処理ユニット１２０及び中継ＣＢＤユニット５２０
のハードウェア部品の一実施形態を示す。バイナリ処理ユニット１２０は、ＳＯ
Ｃ１９００内のように、一つのチップ上に集積してもよく、又は、より大きな数
の構成要素から構成してもよい、ということは留意すべきである。図９は、バイ
ナリ処理ユニット１２０及び中継ＣＢＤユニット５２０の回路図の例である。図
１０は、図９に対応するクロックタイミング図を示す。

【００３７】 バイナリ処理ユニット１２０は、センサ（例えば、ＣＣＤ）１１０からデータ
を受け取る。図８を参照して、センサ１１０（Ｖｏｕｔ８２０）からのアナログ
信号はサンプル及びホールド回路１２０に供給される。シュミットコンパレータ
８３０は、別の実施形態で提供され、ＣＢＤを、図８に示すように、直接メモリ
アクセス（Direct Memory Access：ＤＭＡ）シーケンスで、メモリ内に供給する
。動作時、カウンタ８３０は、各ピクセルに関する「０」又は「１」の代わりに
、ＤＭＡシーケンスで、０又は１のピクセルのＸ数を示す数をメモリ１６０に転
送する（これは、実施形態の一つではＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ１４０の一部分であ
る）。しきい値５７０及びＣＢＤ５２０の機能は、好ましくは、ピクセルが読ま
れると、即時的に行われる（時間遅延は３０ナノ秒を超えない）。ファジー論理
ソフトウェアを用いた例では、ＣＢＤを用いてデータマトリックスコード（Ｒ）
を読む。この方法では１２５ミリ秒かかる。ファジー論理方法を既知のオフセッ
トアドレスからピクセル毎に読む方法に変えれば、この例は、約４０ミリ秒の時
間を削減するであろう。この例は、クロック数約２７ＭＨｚの日立製のＳＨ−２
マイクロコントローラを用いた装置に基づいており、モジュールによる機能及び
時間の、いかなる最適化も含まない。この例に対応する図表は、図５、図９及び
図１０に示し、以下でより詳細に説明する。図５は、バイナリ処理装置１２０及
び中継ＣＢＤユニット５２０のハードウェア部品を示す。バイナリ画像メモリ５
３５及び中継ＣＢＤユニット５２０にデータを出力するバイナリ処理ユニット１
２０の回路図の例を図９に示し、ここで、出力データには数字８３５を付す。図
１０は、図９のクロックタイミング図を示す。

【００３８】 さらなる説明のために、本発明は、好ましくは、同時に、マルチビットデータ
３１０を提供し、シュミットコンパレータ８３０によりしきい値を決定し、ＣＢ
Ｄ８１を提供する。一実施形態では、実験を行って測定した時間は、マルチビッ
トデータ、しきい値決定及びＣＢＤ算出がＤＭＡ時間中、３３．３ミリ秒内に全
て達成可能であることを裏付ける。

【００３９】 マルチビット値は、ピクセルのアナログ値のディジタル値であり、これは、８
ビットグレイスケールＡＤＣ１３０に対して０〜２５５が可能である。マルチビ
ットデータ値は、センサ１１０のアナログＶｏｕｔ８２０のサンプリングされ、
２段サンプリング回路及びホールドデバイス１２０（「ＤＳＨ」）により固定さ
れた後に得られる。アナログ信号は、ＡＤＣ１３０からＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１
４０へと通過することによりマルチビットデータに変換されて、ＤＭＡシーケン
スの間にメモリ１６０に転送される。

【００４０】 バイナリ値は、ピクセルのマルチビット値のディジタル表現であり、これは、
しきい値と比較した場合に「０」又は「１」であり得る。バイナリ画像５３５は
、スレショールドユニット５７０がしきい値を算出した後に、マルチビット画像
データ３１０から得られる。

【００４１】 ＣＢＤは、「０」又は「１」の値を有するピクセルの一連の倍数値を表現する
。メモリスペース及び処理時間は、ピクセル値が読まれ、ＤＭＡが起きると同時
にＣＢＤが起きるならば、非常に最適化され得るということは容易に理解できる
。図５は、高速光学スキャナ１００用のバイナリ処理及びＣＢＤ変換ユニットの
別の例を示す。アナログピクセル値は、センサ１１０から読まれ、ＤＳＨ１２０
及びＡＤＣ１３０を通過した後にメモリ１６０に格納される。同時に、ＤＭＡの
間、バイナリ処理ユニット１２０はデータを受け取り、ネットポイントのしきい
値を算出する（目標２００からの照度の不均一な集散は、画像データ３１０に表
現される不均一なコントラストと光の集散を引き起こす。それ故、ＣＩＰ第08/6
90,752号、1996年8月1日出願、に記載されたような、従来の実浮動スレショルド
バイナリアルゴリズムでは、時間がかかるであろう。この貧弱な光の分散を克服
するため、特に、携行型の光学スキャナ又は撮像デバイスにおいて、本発明の利
点は、業界では既知の、浮動しきい値曲面技術を用いることである。マルチビッ
ト画像データ３１０は、垂直方向６１０の「ｎ」本のスキャンライン及び水平方
向６２０の「ｍ」本のスキャンラインを表すデータを含む（例えば、２０本のラ
インは、１０本の列と１０本のカラムにより表される）。各２本のライン間には
同じスペースが存在する。垂直方向及び水平方向のラインの各交差部６３０は、
浮動しきい値曲線表面６００のマッピングに用いられる。変形可能な表面は、結
合した平面要素のセットから構成される。平面要素は、大きな領域の位相形状が
モデル可能であるように選択された。これらの変形で、しきい値パラメータの点
は、変形した３スペース表面の角にマッピングされる。スレショールドユニット
５７０は、グレイ部分曲線を得るためにライン上のマルチビット値を用い、次い
で、グレイ部分の山及び谷の曲線を見る。山曲線と谷曲線の中間の曲線は、この
得られたラインに関するしきい値曲線である。交点での垂直７１０及び水平７２
０のしきい値の平均値は、しきい値曲線表面をマッピングのためのしきい値パラ
メータとなる。上述の方法を用いて、スレショールドユニット５７０は、画像デ
ータ３１０に関するネットポイントのしきい値を算出し、メモリ１６０内に位置
５３５で格納する。いかなるメモリデバイス、例えば、レジスタも使用可能であ
ることは理解されるべきである。

【００４２】 画像データ３１０の異なる部分に関するしきい値を算出した後、バイナリ処理
ユニット１２０は、マルチビット画像データ３１０のしきい値計算をしてバイナ
リ画像５３５を生成する。同時に、中継ＣＢＤユニット５２０は、位置５４０に
格納されるＣＢＤを作成する。

【００４３】 図９は、即時的にＣＢＤを得るための他の例である。シュミットコンパレータ
８３０はＤＳＨ１２０からの信号をマイナス側の入力端で受信するとともに、照
度センサ８１０によりキャプチャされた、目標２００の照度値からの信号の一部
を表すＶｒｅｆ．８１５をプラス側の出力端で受信する。Ｖｒｅｆ．８１５は、
目標照度を表すものであり、これは、光学スキャナ１００の目標２００からの距
離に依存する。各ピクセル値は、しきい値と比較され、平均目標照度である、可
変しきい値と比較される、「０」又は「１」となる。カウンタ８３０は、各ピク
セルに関する「０」または「１」の代わりに、ＤＭＡシーケンスでＡＳＩＣに対
して「０」又は「１」を表す、ピクセルの各総数をカウントし（カウンタ８３０
はこの値を各ＣＣＤピクセルクロック９１０で増加させる）、ラーチ８４０に転
送する。図１０は、図９で定義した回路のタイミング図の例である。

【００４４】 （マルチビット画像処理） 光学スキャナ１００のフィールド深度（Depth of field：ＤＯＦ）の図式化は
、記号群のプリントに用いられる、所定のドットに関する最小要素幅（Minimum
Element Width：ＭＥＷ）に関して、１〜３以下の最小ピクセルが得られ、黒と 白の差がグレイスケールで少なくとも５０ポイントである距離での焦点画像によ
り定義される。所定のドットの寸法は、別に、インチ当たりドットという単位で
特徴づけられる。サブピクセル補間技術は、ＭＥＷの復号化を２〜３ピクセルの
代わりに、１ピクセル未満に低下させ、「拡張ＤＯＦ」の理解を提供する。

【００４５】 本発明の動作例を図２４及び図２５を参照して説明する。ＣＣＤ１１０からの
データの一部が読まれると、システムは、ステップ２４１０で示すように、可干
渉性の縞状の画像を識別する。システムは、次いで、ステップ２４２０で示すよ
うに、画像データ３１０内のテキスト及び／又は他の種類のデータを認識する。
システムは、次に、ステップ２４３０で、有意データを含んだ領域を決定する。
ステップ２４４０で、システムは、チェッカーパターン技術又はチェインコード
技術を用いて記号の角度を決定し、このようにして、目標２００内の記号２１０
又は２２０の傾き又は配向、或いは、テキスト２３０を見出す。チェッカーパタ
ーン技術の例としては、Bezdek, “A Review of Probabalistic, Fuzzy and Neu
ral Models for Pattern Recognition”, J. Intell. and Fuzzy Syst. 1(1), p
p. 1-23 (1993)に記載のものが知られている。サブピクセル補間技術は、次に、
ステップ２５０で光学コード又は記号コードを再構成するために用いられる。例
示のステップ２４６０では、次に、復号化ルーチンが試行される。復号化ルーチ
ンの例としては、共通して発明された、米国特許出願第08/690,752号（米国特許
番号第5,756,981号として発行）に記載されており、本明細書中に引用として包 含される。

【００４６】 全時間において、チェッカーパターンウインドウ２５００内部のデータは、必
要であれば、他の２Ｄ記号又はテキストを認識に使用されるために好ましく変換
される。補間技術は、ピクセルのｘ数を上又は下に動かすことにより、角度を持
ったバー又はスペースの射影を用いて、ＭＥＷに対応するモジュール値を決定し
、参照番号２５２０で表される回旋歪みを補う。この方法は、ピクセルのＭＥＷ
を復号化アルゴリズムに関して１．０ピクセル未満に低減するのに用いることが
可能である。この方法を用いなければ、ＭＥＷは、例えば、２〜３ピクセルの領
域まで高くなる。

【００４７】 他の技術には、非同期式ランダムアクセスＭＯＳ画像センサ（Asynchronous R
andom Access MOS Image Sensor：ＡＲＡＭＩＳ）とも呼ばれる、非クロック化 及びＸ−Ｙアドレス化X-Y addressedランダムアクセス画像読み出しＣＭＯＳセ ンサが、一つのチップ上にＡＤＣ１３０、メモリ１６０、プロセッサ１５０、及
び汎用シリアルバス（「ＵＳＢ」）又は並列ポート等の通信デバイスと共に好ま
しく含まれる。図４５は、ＳＯＣ撮像デバイス上の接続コアとブロック、及び、
システムの個別のブロックに対する異なった数の連絡層の例を提供する。選択さ
れたこの実際の構造は、使用される製造工程に大きく依存する。例示の例では、
センサ１１０，例えば、ＣＭＯＳセンサは、製造工程の最後の方でチップに搭載
される。しかし、もっと早い段階でチップに搭載されてもよいことは理解される
べきである。例示の例では、プロセッサコア４５１０、ＳＲＡＭ４５４０、及び
ＲＡＭ４９５０は、同一の層に含まれる。例示の例では、ＤＲＡＭ４５５０はこ
れらの要素から層により隔てて示されるが、周辺及び通信インタフェース４５８
０と共に同一の層にあってもよい。インタフェース４５８０は、ＵＳＢインタフ
ェースを任意に含む。ＤＳＰ４５６０、ＡＳＩＣ４５７０、及びコントロールロ
ジック４５２０は、同時に、又は、プロセッサ４５１０、ＳＲＡＭ４５４０及び
ＲＯＭ４９５０の後に埋設されるか、或いは、その後の段階で配設可能である。
製造工程が完了すると、ウェハはテストされ、その後、ウェハ上に含まれる各Ｓ
ＯＣは切り出され、実装される。

【００４８】 （画像処理技術） 本発明の撮像センサは、受動又は能動フォトダイオードピクセル技術を用いて
作ることができる。

【００４９】 前者の場合、受動フォトダイオードの光子エネルギーは、ピクセル内の自由電
子に変換される。光電荷集積の後、アクセストランジスタは電荷をカラムバスに
中継する。これは、アレイコントローラがアクセストランジスタをオンとした時
に起こる。トランジスタは、電荷をカラムバスのキャパシタンスに転送し、ここ
で、バスの末端の電荷集積増幅器が最終電圧を感知する。カラムバス電圧は、フ
ォトダイオードをリセットし、コントローラは、次いで、アクセストランジスタ
をオフとする。ピクセルは次に別の集積周期に備える。

【００５０】 受動フォトダイオードピクセルは、２つの理由から高い「量子効率」を達成す
る。第１に、ピクセルは典型的には１つのアクセストランジスタしか含まない。
これは、高い充填率をもたらし、従って、高い量子効率をもたらす。第２に、こ
の種類のピクセルの量子効率を低減することになる、光を制限するポリシリコン
被覆層の必要がほとんどない。

【００５１】 受動ピクセルを用いると、読み取られたノイズは比較的高い可能性があり、ノ
イズレベルを増加させずにアレイサイズを増加させることは困難である。理想的
には、カラムバスの底部の感度増幅器は、各ピクセルのバス上での位置とは関係
なく各ピクセルの電荷を感知する。しかし、現実的には、遠く離れたピクセルか
らの低い電荷レベルでは、カラムバスの集散したキャパシタンスの充電にはエネ
ルギーが不十分である。同様のアクセストランジスタもまた受動ピクセルと共に
語ることができる。アクセストランジスタに関するターンオンスレショルドはア
レイ全体で変化し、同一の光レベルに対して不均一な応答を与える。これらのし
きい値の変化は、固定パターンノイズ（「ＦＰＮ」）のもう一つの原因である。

【００５２】 固体状態ＣＭＯＳセンサとＣＣＤの両方は、シリコンが光に暴露されたときに
もたらされる光揮発性応答に依存する。可視及び近赤外領域のスペクトルの光子
はシリコンの共有結合を破壊するのに十分なエネルギーを有する。解放される電
子の数は、光の強度に依存する。両方の技術も同じ物理的性質を用いるが、アナ
ログＣＣＤの方が、そのより優れた動的領域、低いＦＰＮ、及び高い光感度から
、視覚用途に広く使用される傾向がある。

【００５３】 能動ＣＣＤピクセルを作成するためにトランジスタを加えることは、ＣＭＯＳ
の能力を有するＣＣＤ感度とコスト削減を提供する。ＣＣＤの組合わさった性能
及びＣＭＯＳの製造利点は、価格及び性能の利点を呈示する。本発明と共に使用
可能な、既知のＣＭＯＳの１つは、ＶＬＳＩテクノロジー社（カリフォルニア州
サンホセ）のＶＶ６８５０である。

【００５４】 図４６は、本発明と共に使用可能なＣＭＯＳセンサ撮像装置の構成例を示す。
この例示の実施形態では、センサ１１０は、チップ上に集積されている。垂直デ
ータ４６９２及び水平データ４６６５は、垂直クロック４６９０及び水平クロッ
ク４６６０を、それぞれ、垂直レジスタ４６８５及び水平レジスタ４６５５に供
給する。センサ１１０からのデータは、バッファ４６５０内にバッファされ、次
いで、ビデオ出力バッファ４６３５に転送され得る。カスタムロジック４６２０
は、しきい値を算出し、即時的に画像処理アルゴリズムを試行してバス４６２５
を介して画像処理ソフトウェア（図示せず）に識別子４６３０を供給する。セン
サ１１０からの最後のピクセルが出力デバイス４６４５に転送されるとすぐ、矢
印４６４０に示されるように、プロセッサは、識別子４６３０が、キャプチャさ
れた画像に関連する全ての適切な情報を好ましく含むような、いかなる望ましい
方法でも好適に画像情報を処理することができる。別の実施形態では、センサ２
０からのデータはロジック４６２０での処理の前にメモリ６０に書き込まれる。
ＵＳＢ４６９４、又は等価の構造は、参照番号４６９４で示されるデータライン
を介したデータ４６９６の逐次フロー、並びに、レジスタ４６７５を制御する逐
次命令を制御する。好適には、コントロールレジスタ４６７５は、また、復号化
された情報を表す双方向ユニット４６７０からのデータの送受信を行う。コント
ロール回路４６０５は、ライン４６１０を介して、種々の望ましいカスタムロジ
ック用途用の制御プログラム及び可変データを含むデータを受信し、このデータ
は、カスタムロジック４６２０で実行される。

【００５５】 構成するフォトダイオードアレイ及び画像処理ブロックのためのサポート回路
もまたチップ上に含まれ得る。垂直シフトレジスタは、アレイの各ラインのリセ
ット、集積、及び読み出しサイクルを制御する。水平シフトレジスタは、カラム
読み出しを制御する。２方向シリアルインタフェース４６９６及び内部レジスタ
４６７５は、カメラ又は撮像装置能の制御、監視、及びいくつかの動作モードを
提供する。

【００５６】 例えば、オムニビジョン社より供給される受動ピクセル（図６９に列挙）は、
例えば、撮像装置のノイズを低減するために働くことができる。集積されたアナ
ログ信号処理はＦＰＮを緩和する。アナログ処理は、相関２段サンプリングと管
理技術を組み合わせて、画像信号がセンサチップを離れる前にノイズを取り消す
。さらに、アナログノイズ取り消し回路は、ディジタル回路よりも使用するチッ
プ面積が小さい。

【００５７】 オムニビジョン社の素子は、７０％〜８０％の充填率を得る。このオンチップ
感度及び画像処理は、低照度下においても高品質の画像を提供する。

【００５８】 受動ピクセルアレイの簡単さと低電力消費は、本発明の撮像装置の利点である
。受動ピクセルの欠点は、各ピクセルにトランジスタを付加することにより克服
することができる。トランジスタは、カラムバス上に光電荷をバッファし、増幅
する。このようなＣＭＯＳ能動ピクセルセンサ（「ＡＰＳ」）は、読み出しノイ
ズを緩和し、さらに大きな画像アレイを可能にする。ＡＰＳアレイの一例は、図
６９に示す、ＴＣＭ５００−３Ｄに見出される。

【００５９】 現在の撮像センサもまた、能動フォトダイオードピクセル技術を用いて作成可
能である。各ピクセルの能動回路はいくつかの効能を提供する。バス上に電荷を
バッファするソースフォロワトランジスタに加えて、他の能動回路は、リセット
及び列選択トランジスタ（図４８）である。バッファトランジスタ４８１０は、
電流を供給して、より早くバスキャパシタンスの充電と再充電を行う。より早い
充電と再充電により、バス長を増大させることができる。この増大したバス長は
、今度は、アレイ際すを増大させる。リセットトランジスタ４８２０は、集積時
間を制御し、従って、電子シャッタの制御をもたらす。列選択トランジスタは、
アレイに、読み出しデータに対応する座標の半分を与える。

【００６０】 しかし、ＡＰＳは、いくつかの問題を持つ。ピクセル及びピクセル当たりのト
ランジスタを増やすと、しきい値に対応する問題、従って、ＦＰＮが悪化する。
各ピクセルに能動回路を付加すると、充填率が低下する。ＡＰＳは典型的には２
０％〜３０％の充填率を有するが、これは、インタラインＣＣＤ技術にほぼ等し
い。低い充填率を改善するためには、ＡＰＳにマイクロレンズ５２１０を用いて
、図５２に示すように別の方法でピクセルの非感度領域を照らす光をキャプチャ
することができる。マイクロレンズ５２１０は、感度領域に入射光線を集中し、
また、実質的に実効充填率を増大させることができる。製造の際、ＣＭＯＳ画像
センサウェハ上にマイクロレンズを堆積させるのは最終段階の一つである。

【００６１】 アナログ及びディジタル回路を集積して、読み出し、リセット、及びＦＰＮか
らのノイズを抑制することは、これらのセンサアレイの供給する画像品質を向上
させる。ＡＰＳピクセル、例えば、図６９に示す東芝ＴＣＭ５００−３Ｄ中のも
のは、５．６μｍ２程に小さい。

【００６２】 光ゲートＡＰＳは電荷転送技術を用いてＣＭＯＳセンサアレイの画像品質を向
上させる。光ゲート下で発生する光電荷を図４９に示す。能動回路は、次いで、
２段サンプリング読み出しを行う。最初、アレイコントローラは出力拡散をリセ
ットし、そしてソースフォロワバッファ４８１０は電圧を読む。続いて、光ゲー
ト及びアクセストランジスタ４９１０上のパルスは電荷を出力拡散４７４０に転
送し、バッファは電荷電圧を感知する。この相関２段サンプリング技術は、迅速
な読み出しを可能にし、ソースでのノイズのリセットによりＦＰＮを緩和する。

【００６３】 光ゲートＡＰＳは、各ピクセルにノイズ制御を付加することにより光ダイオー
ドＡＰＳ上に構築される。しかし、これを行うのは非常に複雑であり、かつ、充
填率は低いものとなる。撮像装置の例としては、ラ・クレセンタ・フォトビット
社（カリフォルニア州）から入手可能なもの（モデル番号ＰＢ−１５９及びＰＢ
−７２０）が挙げられ、例えば、光ゲートＡＰＳを用いた、５電子ｒｍｓ程度に
低い読み出しノイズを有するものがある。このような撮像装置用のノイズレベル
は、市販のＣＣＤのもの（典型的には２０電子ｒｍｓ読み出しノイズ）よりもは
るかに低い。これと比較して、光ダイオード受動ピクセル上の読み出しノイズは
、２５０電子ｒｍｓであり、本発明に関連する光ダイオードＡＰＳ上では１００
電子ｒｍｓであった。低い読み出しノイズが光ゲートＡＰＳセンサアレイ上では
可能であるが、チップ上のアナログ及びディジタル信号処理回路はチップ外で画
像を得る必要がある。

【００６４】 ＣＭＯＳピクセルアレイ構成は、能動又は受動ピクセルを用いる。ＡＰＳは各
ピクセルに増幅回路を含む。受動ピクセルは、光電荷を集めるのに光ダイオード
を用い、能動ピクセルは、光ダイオード又は光ゲートピクセルを使用可能である
（図４７）。

【００６５】 （センサの種類） 種々の形態のセンサが本発明の撮像装置／読み取り機との使用に適している。
これらは、以下の例を含む。 1.リニアセンサ、これらは、また、ディジタルコピー、スキャナ、及びファック
ス機に見られる。これらは、低コスト及び高解像度の最も良い組み合わせを提供
する。リニアセンサを用いた撮像装置は、チップ上のバッファに画像の各ピクセ
ル列を逐次的に感知し、転送する。リニアセンサベースの撮像装置は、露光時間
が比較的長く、従って、完全なシーンをスキャンするか、或いは、完全なシーン
がその前を通過する必要がある。これらのセンサは図５０に示され、ここで、参
照番号１１０がリニアセンサを指す。 2.フルフレームエリアセンサは、高い領域効率を有し、はるかに早く、すべての
画像ピクセルを同時にキャプチャする。ほとんどのカメラ用途で、フルフレーム
エリアセンサは、露光前及び直後の光を遮断するための、別の機械シャッタを必
要とする。露光後、撮像装置は、各セルの格納した電荷をＡＤＣに転送する。産
業用途に用いられる撮像装置では、センサは電子シャッタを備えている。フルフ
レームセンサの例は図５１に示され、ここで、参照番号１１０がフルフレームセ
ンサを示す。 3.３番目の最も一般的な種類のセンサは、インタラインエリアセンサである。イ
ンタラインエリアセンサは、電荷蓄積要素、及び、対応する光遮断電荷貯蔵要素
の両方を各セルに含む。別にされた電荷貯蔵要素は、コストのかかる機械シャッ
タの必要を除き、また、撮像装置のＬＣＤ上の低フレームレートビデオディスプ
レイを可能にする。しかし、所定のセンササイズのために領域効率は低く、感度
又は解像度のいずれか、或いは、両方を低下させることになる。また、センサを
照らす光の一部は、センサがマイクロレンズを含まない限り、実際にセルに入ら
ない（図５２）。 4.最後の、最も産業用の撮像装置に適したセンサの種類は、全画素読み出し式セ
ンサであり、これでは、ピクセルのラインがスキャンされるので、画像が出現し
始めるとすぐに分析を開始することができる。 5.「クロックレスＸ−Ｙアドレス型ランダムアクセスセンサ」と呼ばれ、主とし
て産業用及び視覚用途用に設計された、新世代のセンサもある。

【００６６】 使用されるセンサの種類に関わらず、静止画像センサはビデオカメラ市場で用
いられる動画像代替物よりもはるかに厳しい制約を有する。ビデオは動きを含み
、これは、多くのビデオカメラの示す、低い画像解像度、不正確な色バランス、
制限された動的領域、及び他の欠点から人々の注意を引き離す。静止画像及び静
止カメラでは、これらの間違いは即座に明らかとなる。ビデオスキャニングはイ
ンタレースされ、一方、静止画像スキャニングは理想的には漸進的である。静止
画像写真法を用いたインタレーススキャニングは、互いに関してシフトした画像
情報を持ったピクセル列をもたらし得る。このシフトは、対象の動きによるもの
であり、ビデオ撮像よりも静止画像でより顕著な減少である。

【００６７】 セル寸法は、静止とビデオ用途の間の別の基本的な違いである。カムコーダセ
ンサセルは長方形（しばしば２：１の水平垂直比）であり、テレビ及び映画スク
リーンの寸法に対応している。静止画像の場合は、フィルムの「粒子」に類似し
た正方画素を用いるのがよい。

【００６８】 カメラメーカは、長方形のピクセルを持ったセンサをよく用いる。補間法もま
たよく使用される。補間技術は、垂直方向よりも水平方向での解像度が大きく損
なわれるが、良い結果を生む。ローエンドカメラ又は撮像装置は、画像を５×７
インチ以上に拡大すると３５ｍｍのフィルム画像に匹敵する画像を作成しないか
もしれないが、撮像装置メーカは、特徴付けするにあたり、注意深くターゲット
顧客の使用法を検討する。多くのパソコン（アップルコンピュータ社のマッキン
トッシュを含む）は、７２ライン／インチの次元のモニタ解像度を有し、ＷＷＷ
サイト上の画像及びｅメール画像の多くはパソコンのディスプレイのわずかな一
部及び制限されたカラーパレットを使用している。

【００６９】 しかし、産業用用途及び特に光学コード読み取りデバイスでは、センサに撮像
された復号化可能光学コードのＭＥＷは、レンズ倍率及び撮像装置と目標の距離
の両方の関数である（特に高密度記号群用）。それ故、目標領域を表す、拡大さ
れたフレームは、通常「１００万ピクセル」又はそれより高い解像度の画像セン
サを必要とする。

【００７０】 （ＣＭＯＳ、ＣＭＤ、及びＣＣＤセンサ） ＣＭＯＳ画像センサの工程は、同様の拡散及びトランジスタ構造のため、マイ
クロプロセッサ及びＡＳＩＣの工程とほとんど似ており、最適な画像センサを生
成する数層の金属層及び２層のポリシリコンを有する。ＣＭＯＳ画像センサ工程
とより進んだＡＳＩＣ工程の違いは、機構サイズの低下がＡＳＩＣ工程のロジッ
ク回路に関してはうまく働くのに対し、ピクセル構築に関しては有益ではないこ
とである。ロジック回路の領域が小さくなったとしても、より小さいピクセルは
、より低い光感度及びより小さい動的領域を意味する。従って、光感度領域はシ
リコン領域を低減する有益さを減少させるまでにしか縮小できない。図４５は、
知能センサ用のチップ上にフルスケールで集積した例を示す。

【００７１】 ＣＭＯＳ工程の主流の性質にも関わらず、ほとんどのファウンダリは、品質の
高い画像センサアレイを製造するために埋め込みの最適化の必要とする。混合信
号もまた、また、アレイからの転送信号用のアナログ回路とノイズ取り消し用の
アナログ処理の両方を製造するために重要である。標準的なＣＭＯＳ工程には、
また、カラーフィルタリング及びマイクロレンズ堆積のための処理段階がない。
ほとんどのＣＭＯＳファウンダリは、また、光学パッケージングを省いている。
光学パッケージングは、ＣＣＤのコストの大部分を構成する、クリーンルームと
平坦ガラス技術を必要とする。ＣＭＯＳ及びＣＣＤは、本発明と共に使用可能で
あるけれども、ＣＭＯＳセンサの使用に関する種々の利点がある。例えば、 1.ＣＭＯＳ撮像装置は、１つの供給電圧しか必要としないが、ＣＣＤは３つ又は
４つ必要とする。ＣＣＤは、ピクセルからピクセルへ電荷を転送するため、そし
て、ＣＣＤの高解像度及び動的領域に部分的に寄与する「表面状態ピニング」を
用いた暗電流ノイズを低減するために、多数の供給を必要とする。結局、高品質
ＣＭＯＳセンサは、感度を上昇させるため、この技術に立ち戻ることもある。 2.ＣＭＯＳの電力消費の概算値は、ＣＣＤのそれよりも１／３から１００倍未満
の領域にある。ＣＣＤセンサチップは、実際、ＣＭＯＳよりも電力を消費しない
が、ＣＣＤサポート回路は、図７０に示すように、より電力を使用する。バッテ
リに依存する実施形態では、ＣＭＯＳ画像センサによる恩恵を受けることができ
る。 3.ＣＭＯＳ画像アレイの構成は、Ｘ−Ｙ座標の読み出し提供する。このような読
み出しは、解像度又は処理領域を犠牲としてフレーム速度の増加させ、電子ズー
ム機能を提供することの可能な、ウインドウ化されたスキャニング読み出しを容
易にする。ＣＭＯＳ画像アレイは、ライン又はカラムをスキップして加速読み出
しを行い、ビューファインダ機能等のタスクを行う。これは、ＡＲＡＭＩＳとし
て知られる、全くクロックを持たない、Ｘ−Ｙアドレス型ランダムアクセス撮像
読出センサを提供することにより行われる。ＣＣＤは、これと比較して、全体の
画像フレームを読みつつ、ピクセルからピクセルに電荷を転送して読み出しを行
う。 4.ＣＭＯＳセンサの他の利点は、ＤＳＰを集積する能力である。集積知能は、２
次元光学コード読み取り、或いは、指紋又は顔面の特徴を記憶されたパターンと
比較して本人を決定するディジタル指紋及び顔面認識システム等の高速用途用の
デバイスに有用である。集積ＤＳＰは低コストかつより小型の製品をもたらす。
この条件は、この用途では感度及び動的応答よりも重要である。しかし、ミッド
パフォーマンス及びハイエンドパフォーマンス用途では、２つのチップをより効
率的に使用することができる。ＡＳＩＣ及びマイクロプロセッサ内のＤＳＰ又は
アクセラレータをセンサから分離することは、センサをディジタルロジック機能
が生成する熱とノイズから守る。センサとプロセッサチップの間のディジタルイ
ンタフェースは、センサ上のディジタル回路を必要とする。 5.ＣＭＯＳＡＰＳの最もよくいわれる利点の一つは、センサ制御ロジック、ＤＳ
Ｐとマイクロプロセッサのコア、及びメモリをセンサと共に簡単に集積できるこ
とである。ディジタル機能は、デバイスに設計可能なアルゴリズム処理を付加す
る。ノイズフィルタリング、圧縮、出力プロトコルフォーマット、電子シャッタ
制御、及びセンサアレイ制御等のディジタル機能は、ＡＤＣ、メモリ、プロセッ
サ及びＵＳＢ又は並列ポート等の通信デバイスを１チップ上に持つＡＲＡＭＩＳ
の集積と同様に、デバイスを向上させる。図４５は、接続コア及びブロック、並
びに、ＳＯＣ画像デバイスの個別のブロックのための異なった数の連絡層の例で
ある。 6.ＣＭＯＳ画像センサのスペクトルの応答は、可視領域を超えて赤外線（ＩＲ）
領域に達し、これは、他の用途領域を広げる。スペクトルの応答を図５３に示し
、ここで、ライン５３１０は典型的なＣＣＤでの応答を指し、５３２０はＣＭＯ
Ｓでの典型的な応答を示し、ライン５３３３は赤を示し、ライン５３３２は指し
、そしてライン５３３１は青を指す。これらのラインは、可視光の赤外光に対す
るスペクトル応答をも示す。ＩＲの視覚用途は、霧中及び夜間の走行中の自動車
のドライバのためのよりよい視認性、並びに、暗い中でも「見える」防犯用撮像
装置及びベビーモニタを含む。

【００７２】 ＣＭＯＳピクセルアレイは同様にいくつかの欠点を持つ。能動トランジスタを
含むＣＭＯＳピクセルは、より小さい光感度領域のため、入射光に対する感度が
低下している。光感度がより低いことは、量子効率を同じピクセルサイズのＣＣ
Ｄのそれよりもはるかに低減させる。付加されたトランジスタは、読み出し間の
より高い信号対ノイズ（「Ｓ／Ｎ」）比を克服するが、それ自体のいくつかの問
題を導入する。ＣＭＯＳＡＰＳは、合っていないトランジスタしきい値からの不
均一なゲインのために読み出しノイズの問題を有し、ＣＭＯＳピクセルは暗電流
又は漏れ電流の問題を有する。

【００７３】 図７０はＣＣＤ（モデル番号ＴＣ２３６）、ピクセル当たり２つのトランジス
タを持つバルクＣＭＤ（モデル番号ＴＣ２８６）（「ＢＣＭＤ」）、及びピクセ
ル当たり４つのトランジスタを持つＣＭＯＳＡＰＳ（モデル番号ＴＣ２８８）（
すべてテキサスインスツルメンツ社）の性能比較を提供する。この図は、各技術
の性能特性を示す。３つのデバイス全ては同一の解像度及びピクセルサイズを有
する。ＣＣＤチップは、これがフレームトランジスタＣＣＤであるためにより大
きく、これは、その内部に画像が読み出しのために早く転送されて、次の集積周
期が開始可能な、付加的な光遮断フレームストレージＣＣＤを含む。

【００７４】 充填率及び量子効率の変化は、ＡＰＳ感度がどれほど能動回路及び関連する接
続を持つから障害を受けているかを示す。前述のように、マイクロレンズは、実
効充填要素を２倍又は３倍にするが、デバイスのコストをに加えられる。ＢＣＭ
Ｄの感度は、ピクセル内の能動回路からのゲインのため、他の２つのものよりも
はるかに高い。ピクセル及び信号処理エレクトロニクスで発生したノイズである
、ノイズフロアを感度により分けるならば、ノイズ等価照明に達する。この要因
は、ＡＰＳデバイスがピクセルから使用可能な信号を生成するのに１０倍以上の
光を必要とすることを示す。動的領域間のわずかの差は、ＢＣＭＤ及びＣＭＯＳ
ピクセルの設計に関する柔軟性を指摘する。動的領域は光感度と交換可能である
。フォトダイオードを縮小することにより、感度は増加するが、動的領域は減少
する。

【００７５】 ＣＣＤ及びＢＣＭＤデバイスは、これらは表面状態ピニングを用いるため、ダ
ーク電流がはるかに少ない。ピニングは、ダーク条件下で解放された電子を光子
の生成した電子と干渉しないようにする。ダーク信号は、表面状態ピニングを用
いないため、ＡＰＳデバイス内ではるかに高い。しかし、ピニングは通常の電力
供給電圧より上又は下の電圧を必要とする。従って、ＢＣＭＤは２つの電圧供給
を必要とする。

【００７６】 現在のＣＭＯＳセンサ製品は、全てではないが、ほとんどのＣＣＤセンサより
も良好に赤外エネルギーにより解放された電子を集約する。しかし、この事実は
技術間の基本的な違いではない。フォトダイオードのスペクトル応答は、シリコ
ン中のシリコン不純物ドーピング及び接合深さに依存する。振動数が低いほど、
より長波長の光子がシリコン中により深く浸透する（図５４参照）。図５４に示
すように、部材５２１０は基板５４１０の近傍に位置するマイクロレンズに対応
する。このような振動数依存の浸透では、可視スペクトルは光子の入射表面の最
初の２．２μｍ以内に光揮発性反応を引き起こし（青、緑及び赤に対応する部材
５４２０、５４３０及び５４４０で示すが、これらの部材のいかなる順序づけも
同様に用いられ得る）、一方、ＩＲ応答はもっと深いところで起こる（要素５４
５０で示す）。これらの反応性層の間の接面は、参照番号５４６０で示す。一実
施形態では、ＩＲ感度がより低いＣＣＤが使用可能であり、ここで、垂直方向の
アンチブルーミング・オーバーフロー構造は過飽和したピクセルから電子を沈め
るよう働く。構造はフォトサイト及び基板の間に存在し、オーバーフロー電子を
引きつける。これはまた、光サイトの厚さを低減させ、従って、ＩＲの生成した
電子の集約を禁止する。ＣＭＯＳ及びＢＣＭＤフォトダイオードは、基板に対し
て十分な深度（約５μｍ〜１０μｍ）に達し、それ故、ＩＲエネルギーを放出す
る電子を集約する。垂直方向のオーバーフローアンチブルーミング構造を使用し
ないＣＣＤピクセルも、使用可能なＩＲ応答を有する。

【００７７】 最良の画像センサは、信号をディジタル化する前にノイズを打ち消すための、
アナログ信号処理を必要とする。電荷集積増幅器、Ｓ／Ｈ回路、及び相関２段サ
ンプリング回路（ＣＤＳ）は、同様に「オンチップ」知能の一部として１つのチ
ップ上に集積可能である必要なアナログデバイスの例である。

【００７８】 ディジタルロジック集積は、意図される用途の性能に合致するオンチップＡＤ
Ｃを必要とする。６０フレーム／秒で漸進的スキャンを行う、７２０×１２８０
ピクセルのフォーマットの高鮮明度テレビが５５．３Ｍサンプル／秒を必要とす
ることを考慮すると、ＡＤＣ性能の制約を理解することができる。さらに、ＡＤ
Ｃは、センサアレイを干渉する基板ノイズ又は熱を生成しない。

【００７９】 これらの考慮から工程の修正が導かれる。例えば、モトローラ社のＭＯＳ１２
の製造ラインは、画像ＭＯＳ技術プラットフォームを生成するための向上を加え
ている。画像ＭＯＳは、ＤＳＰ及びマイクロコントローラを製造する０．５μｍ
、８インチのウェハラインで始まる。画像ＭＯＳは、混合信号モジュールを有し
、確実に回路がアナログ信号処理できるようにする。さらに、必要なマスク及び
埋め込みを加えることにより、ほとんど標準の工程フローから品質センサアレイ
を製造することができる。画像ＭＯＳの向上は、カラーフィルタアレイ及びマイ
クロレンズ堆積段階を含む。これらの強化を加える際の重要な要因は、これらが
基本的なディジタル工程に影響を与えないことを確実にすることである。この乱
されない工程は、ＣＭＯＳ工程からカスタム及び標準画像センサを作成するディ
ジタル・コア・ライブラリを維持する。

【００８０】 図５５は、センス及びキャプチャブロック上の混合信号を用いる適切な２チッ
プセットの例を示す。本発明に記載のようなさらなる集積は、チップをわずか１
つに削減することができる。例示の実施形態では、センサ１１０は、チップ８２
上に集積されている。列デコーダ５５６０及びカラムデコーダ５５６５（同様に
ラベルされたカラムセンサ及びアクセス）は、タイミングジェネレータ５５７０
と共に、垂直方向及び水平方向のアドレス情報をセンサ１１０へ供給する。セン
サデータは画像バッファ５５５５にバッファされ、ＣＤＳ５５０５及び、ボック
ス５５１０及び５５１５で示されるビデオ増幅器に転送される。ビデオ増幅器は
、陰影の修正をするために、画像データとダーク参照を比較する。出力はＡＤＣ
５５２０に送出され、ピクセルデータアナライザを有して働く画像処理及び認識
ユニット５５２５により受信される。ＡＳＩＣ又はマイクロコントローラ５５４
５は、例えば、第２のチップ８４上で、画像認識ユニット５５２５から受信して
、任意にしきい値を算出し、結果をプロセッサユニット５５７５により復号化し
た後、画像データを処理する。プロセッサユニット５５７５はまた関連するメモ
リデバイス、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭメモリを含み、第２のチップは電力管理
制御ユニット５５８０を有するように例示されていることは留意されるべきであ
る。復号化された情報は、ホスト５５４０に接続されたインタフェース５５３５
に送られる。いかなる適切なインタフェースも、システム及びホスト５５４０間
にデータを転送するために使用可能であることは留意されるべきである。本発明
の実施形態の携行型及びバッテリ操作型デバイスでは電力管理制御５５８０は、
チップ８２及び８４を含む、全体のシステムの電力管理を制御する。所与の時間
で処理動作しているチップのみに電力が印加されて、デバイスの動作中の電力消
費が低減されることが好ましい。

【００８１】 多数の撮像装置が、レンズの後ろ、画像センサの前に光学プリフィルタを用い
ている。プリフィルタは、選択的に画像をぼかす水晶片である。このプリフィル
タは概念的にはローパス・オーディオフィルタと同じ目的で機能する。画像セン
サはピクセル間の固定スペースを含むので、この距離の２倍よりも短い光波長は
、センサを照らした場合、名前を付けた歪みを生成し得る。ニキストナイキスト
・オーディオサンプリング周波数との類似性に留意すべきである。

【００８２】 同様の種類の歪みは、センサに関して近すぎて正確に解像できないエッジ遷移
含むピクチャを撮ることに由来する。この歪みは、エッジ周辺の色の縁又は「モ
アレパターン」として知られる一連の色リングとして現れる。

【００８３】 （網膜状センサ） ヒトの網膜を模したＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの可視光センサを用いると、
データ量を減少させることができる。商用ＣＣＤあるいは商用ＣＭＯＳセンサの
ほとんどは、正方形や矩形のピクセルが一定間隔で規則正しく配置されたピクセ
ルアレイにより画像をとらえる。これにより線形の解像度で画像をとらえること
ができるが、データ量が多くなり、その処理には高性能のプロセッサが必要とな
る。例えば１Ｋ×１Ｋのピクセルアレイの場合、画素数は１００万を超え、その
それぞれがデータを生成することになる。特にパターン認識の分野では、ヒトの
網膜を模した視覚センサを用いることで、高解像度と広い視野を維持しながらデ
ータ量を削減することができる。このような、素子間の間隔を異ならせたセンサ
は、ジェノバ大学（イタリア、ジェノバ）がＩＭＥＣ（ベルギー）とＣＣＤ／Ｃ
ＭＯＳ技術を用いて共同開発した網膜状センサとして知られている。網膜状視覚
センサは、これまでの均等間隔配列素子によって行われていた画像処理やパター
ン認識処理を同等に行えるだけでなく、必要な処理量を減らすこともできる。こ
うした装置の合焦のメカニズムは、ヒトのそれとよく似ている。網膜状センサの
センサ素子配列は離心率に基づいているが、これはヒトの網膜の光受容体の配列
と酷似しており、マシンビジョンやパターン認識の分野で有用とされている。ま
たロボット工学の分野では、網膜のくぼみ周辺の低解像度領域を所望の領域にあ
わせることで、プロセッサ１５０に対象画像の所望領域を処理させる。実験１５
００用に設計されたＣＣＤには、センサの中心に配置された矩形の高解像度領域
１５１０と、外側に向かうほど解像度が低くなる円形領域１５２０が形成されて
いる。センサは円形領域に対し、デカルト座標上で対数極線マッピングを行うこ
とで、比率と方向を維持しながら変形を行う。ある試作センサでは、それぞれが
６４の感光サイトを持つ３０の同心円内にピクセルを配置している。ピクセルサ
イズは、中心円で３０×３０ミクロンのものが、外縁部では４１２×４１２ミク
ロンまで拡大する。秒間５０コマの映像レートにより、ＣＣＤセンサは１フレー
ム２キロバイトの画像を生成する。これにより、装置の持つ能力以上の計算、例
えば、近づいてくる対象の衝突時間を算出することが可能となる。ピクセルサイ
ズ、同心円数、同心円当たりのピクセル数は用途毎の解像度の違いにより異なっ
てくる。図１５は、素子間間隔を離心率に基づいて異ならせた網膜状のＣＣＤ１
５００の例を模式的に示している。ここで、円形領域には切り欠きが設けられて
いるが、これは網膜構造内部に必要な電力を供給するためのものである。図１６
は、そのような切り欠きのない網膜状センサ１６００（ＣＭＤやＣＭＯＳなど）
の例を模式的に示している。

【００８４】 （後方照射型ＣＣＤ） 従来の前方照射型ＣＣＤの電荷結合に用いられるポリシリコンゲート電極は、
感光部に到達する前の入射光の大半を吸収してしまう。このため、前方照射型Ｃ
ＣＤのスペクトル効率と感度は通常、このポリシリコンゲート電極の特性によっ
て異なる。従来の前方照射型ＣＣＤ撮像装置の量子効率はせいぜい３５％ほどで
ある。また読出ノイズが１００エレクトロンを超えることが多く、このため、照
度が１０^−２ルクス（１／１００ルクス）ほどの明るさの場所で検出可能な信号
の画素当たりの光子量は３００フォトンほどしかない。市場に出回るＣＣＤのほ
とんどがビデオカメラ用のものである。ビデオカメラやビデオ会議システムの経
済市場は、より小面積のインタライン転送方式ＣＣＤの製造量増大を促すことに
なる。このインタライン転送方式（全画素読み出し方式やフレーム転送方式に対
してインタレース方式とも呼ばれる）ＣＣＤのアーキテクチャでは、ＣＣＤの３
０％ほどを金属が覆っているため、フレーム転送方式に比べ感度が低い。対低照
度性能（特に焦点深度の最遠端側に対し）の需要に対し、市場は低照度での撮像
性能の低い低充填率の小面積ＣＣＤに推移している。そこで一般的には、入射し
た光子量を、蛍光体皮膜ファイバプレートなどの装置を通過してＣＣＤに検出さ
れるように増加させる、増感処理を行っている。しかしながら、このような増感
処理に用いられるマイクロチャンネル板から発生するノイズが、撮像装置全体の
Ｓ／Ｎ比を低下させてしまう。その上、増感処理はダイナミックレンジとコント
ラストを低下させるので、増感後の画像品質も低下する。また、このようなシス
テムはハイゲインで動作するので、ノイズも多い。従って、合焦距離が５〜１５
インチ（焦点深度が深い場合は５〜９００インチ）である自動認識やマルチメデ
ィア分野には不適切である。薄型の後方照射ＣＣＤは、ポリシリコン電極から離
れた背面を通じて光を照射して電化を集めることで、従来の前方照射型ＣＣＤの
性能限界を克服している。図１７は従来のＣＣＤ１１０と、薄型後方照射型ＣＣ
Ｄ１７１０の側面図である。ＣＣＤを基板に対して載置する際に、回路構造を含
むシリコンのみ残して取り除く。この方法でＣＣＤに光を照射すると、量子効率
は９０％以上に達する。光学分野において、システム全体の対Ｓ／Ｎ性能を決定
するもっとも重要な要素が信頼性である。後方照射型ＣＣＤの高い量子効率（９
０％）により、ほとんどすべての入射光子を電子に変換することができる。近年
のＣＣＤ設計および半導体製造技術の向上により、映像レートでのピクセル当た
りのノイズレベルが２５エレクトロン以下のＣＣＤ出力アンプが開発されている
。３５ＭＨｚ以上で動作する低ノイズの高品位ビデオアンプを発表したメーカも
ある。後方照射ＣＣＤが実現する高い量子効率と低ノイズアンプを組み合わせる
ことで、１０^−４ルクスという低照度下でも約３０フォトン／ピクセルというノ
イズ等価感度を実現できる。この低ノイズ性能は、増感処理に関連するコントラ
スト低下の影響を受けることもない。図５６は、波長と量子効率の関係を、後方
照射型ＣＣＤ、前方照射型ＣＣＤ、およびガリウムヒ素光電陰極で比較したグラ
フである。線分５６１０が後方照射型ＣＣＤ、線分５６３０がGaS光電陰極、線 分５６２０が前方照射型ＣＣＤを示している。

【００８５】 （ピクセル単位処理） ピクセル毎に処理を行うプロセッサを本発明の実施の形態に係る即時動作検出
に用いることができる。モーションキャプチャを利用した移動式ロボットや自走
式車両、撮像装置は、目標追跡と距離取得のために動画像情報を用いる。ノイマ
ン型コンピュータ上で実行される従来の動作アルゴリズムは計算動作が中心であ
るため、即時動作検出に応用するのは困難であった。このため、動画像システム
の開発研究者たちは、より高速な新しいアーキテクチャに注目している。その新
しいアーキテクチャの一つが、ピクセル毎に処理を行うプロセッサの設計である
。これは、各ピクセルにプロセッサ（あるいはプロセッサのタスク）を割り当て
るというものである。これにより、各ピクセルが光の変化を検出すると信号を発
生し、そのピクセルの位置を報知できる。スマートピクセルであれば、１．５mm
角のＣＭＯＳや０．８mm角のＢｉＣＭＯＳ上に形成することができる。現在、低
解像度の試作モデルにおいて、５０×５０のスマートセンサアレイの集積型シグ
ナルプロセッサへの結合が実現している。図７２でその一例を示す。図７２にお
いて、センサ１１０の各ピクセル７２１０がチップ７０上に集積されている。各
ピクセルは、光検出部７２１０、アナログ信号処理モジュール７２５０、ディジ
タルインタフェース７２６０と結合されている。各センサ素子は、列方向バス７
２９０および行方向バス７２８０に接続されている。参照符号７２７０、７２４
０は、ピクセル７２１０、モジュール７２５０、およびインタフェース７２６０
間でのデータ交換を示している。基板７２５５にアナログシグナルプロセッサや
ディジタルインタフェースおよびその他のセンサ素子を形成してもよい。

【００８６】 各ピクセルは、光検出部、アナログ信号処理モジュール、およびディジタルイ
ンタフェースと結合できる。ピクセルは、動作の端部で随時発生する光の変化に
反応する。光の変化を検出したピクセルは、自身の位置を外部のディジタルモジ
ュールに伝える。この場合、各センサからの位置信号に、基準時間からのタイム
スタンプが割り当てられる。割り当てられたタイムスタンプは、内部ＲＡＭに記
憶され、後に速度ベクトルの算出に用いられる。ディジタルモジュールはセンサ
へのアナログ入出力（Ｉ／Ｏ）信号を制御するとともに、通信ポート（例えば、
ＵＳＢポート）を介してシステムをホストコンピュータと結合させる。

【００８７】 （発光） 例示する光学スキャナ１００は、可視光スペクトラムを発光する発光装置１１
１０を内蔵している。発光装置は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成され
ることが望ましい。また、各ダイオードは、全フィールド角度を８度としたとき
の最大発光強度が６．５ルーメン／ステラジアンとなるもの（ヒューレット・パ
ッカード社製ＨＬＭＴ−ＣＬ００など）を用い、その範囲で所望の発光レベルを
選択する。望ましい実施例として、３つのＬＥＤを最大高が約１５mmとなるよう
に縦に積み重ねたものを、レンズ筒の両側に配置する。各ＬＥＤ群は、光線を均
一化し広視野内の対象領域を発光させるホログラム素子と共に配置される。

【００８８】 図１２は、対象２００を発光させるシステムの一例を示している。このシステ
ムの光源は、フラッシュ（ストロボ）１１３０、ハロゲンランプ（集光拡散器付
き）１１２０、レンズシステム１３１０の周りに配置されたＬＥＤ群１１１０（
背面集光拡散器または前面集光拡散器はあってもなくてもよい）などであるが、
耐久性の点からＬＥＤを採用することが望ましい。レーザダイオード１２００を
ホログラム分光器と組み合わせて対象領域（視野領域）を発光させてもよい。（
この方法は、本発明の発明者による上記過去の出願（本明細書に引例として含ま
れる）に記載されている。つまり、図１２に示すように、ホログラム分光器が、
入光したレーザ光を所定のホログラムパターン角度で、対象に対し縦・横の両方
向から照射する。）

【００８９】 （フレームロケータ） 図１４は、対象２００をフレーミングする装置の一例を示している。このフレ
ームロケータは、パターンや階調のバイナリ認識に用いることができる。第１の
光線が対象の中心に照射され、他の光線が所望の領域の中心と４つの角に照射さ
れることでパターン１４３０を特定する。第１の光線が対象の中心を示し続け、
他の各光線はＬ字型を形成しながらバイナリパターンを通過する。レーザダイオ
ード１４１０は二値画像認識部１４２０に光を供給する。必要に応じて、ミラー
１３５０が光線方向を調整する。レンズシステム１３１０は適宜用意される。

【００９０】 図１３に示した一例では、フレームロケータ機構１３００はビームスプリッタ
１３３０、ミラー１３５０、あるいは２つの光点を発生する回折素子１３５０が
用いられている。各光点は、ホログラム分光器１３４０を通過した後に、Ｘ軸及
び／又はＹ軸に沿って１×３０拡散の光線となる。同時に、視野（対象２００）
上の水平線１３７０あるいは垂直線１３６０のいずれかを発生させる。これによ
りズームレンズ１３１０での視野が明確に示される。回折素子１３５０は図示し
ないルーバまたはブロッカに沿って配置される。ルーバまたはブロッカは、１組
の２光点のみが操作者に届くように光点を抑制している。

【００９１】 光線を対象２００に照射する際、２つの帯状の光をそれぞれＸ軸、Ｙ軸と平行
にさせることで十字状にし、それにより、対象の中心および左右を示して領域を
決定してもよい（この手法は、上記本発明者による過去の出願及び特許に開示さ
れている）。

【００９２】 （情報記憶媒体） 図２０は、小型・軽量を目指した撮像装置やカメラに用いられる記録メディア
の形状を示している。ディジタルカメラは通常、収容したフラッシュメモリカー
ドなどのリムーバブルメディアに画像を保存する。固体記憶装置としてはマルチ
メディアカード（ＭＭＣ）がある。コイン大の２メガバイトＭＭＣや４メガバイ
トＭＭＣはディジタル撮像装置やディジタルカメラなどの携帯機器に適している
。ＭＭＣ技術は１９９６年後半にシーメンス社（独）で開発された。ＭＭＣは仮
想３Ｄトランジスタセルを用いることで、従来のマスクＲＯＭの２倍の記憶容量
を実現しながら、価格を半分に抑えた。サンディスク社（カリフォルニア州サニ
ーベイル）は、１９９７年にシーメンス社と技術提携し、同社のＭＭＣ技術をコ
ンパクトフラッシュとして製品化した。ＭＭＣ技術は消費電力が少ないことを特
徴とする（２０ＭＨｚでの動作時の消費電力は１０mW、待機時は０．１mW）。ま
た、独自の積層設計により、３０個までのＭＭＣを１つのデバイスに積層するこ
とが可能である。動作電圧２．７Ｖ〜３．６Ｖでのデータ転送速度は８〜１６メ
ガバイト毎秒である。ローエンドのＭＭＣのインタフェースはソフトウエアによ
るエミュレーションで実現されるが、ミッドエンド〜ハイエンドのものになると
専用のチップが用意される。

【００９３】 （低価格半導体ＲＦ回路） 高周波読取装置の分野では、読取認識の効率化のためにＲＦ識別（ＲＦＩＤ：
Radio Frequency Identification）タグの読み取りを１回に抑えることが重要で
ある。このような高周波技術は、小売業分野における電子商品調査（ＥＡＳ：El
ectronic Article Surveillance）などに応用されている。データが読み出され ると、撮像装置はコイル２１００に電流を流す。図２２は撮像装置１００の前面
に電磁界を発生させる装置２２１０を示している。撮像装置１００はタグ２２０
０を無効にするものである。これにより、商品が店舗から自由に通行できる（通
常、無効にされていないタグを検出する読取機が店舗のドア付近に設置されてい
る）。このようなＥＡＳ用撮像装置は、書店、小売店、ビデオショップなどだけ
でなく図書館などにも利用される。需要の増大につれ、同一ＲＦ領域内の複数の
タグを同時に読みとる技術が重要になる。このような同時読み取り技術は、例え
ば、レジで商品を一度に読みとることで待ち行列を減少させたり、空港での荷物
追跡や在庫管理などに応用される。同時に複数のタグ２２２０を読みとるために
は、複数の有効タグ２２２０が読みとれるようにタグ２２２０と読取機２２１０
を設計する必要がある。ユーザメモリ内の内容の読み出しと書き換えための別々
のインタフェースがあれば、タグ２２２０は、自身の誘電結合システムを通じて
、外部ＲＦ送信機から電力の供給を受けることができる。読取モードでは、タグ
は自身のメモリ内の内容を、入ってくるＲＦ信号の減衰振幅変調（amplitude mo
dulation：ＡＭ）により送信する。減衰変調（後方散乱ともいう）によりデータ
内容をタグのメモリから読取機に返送し、デコードする。増幅器を通じてタグ内
のコイルのＱを繰り返し下げることにより後方散乱は機能する（図３１参照）。
この効果により、読取機のＲＦキャリア内の振幅がわずかに変動する。トランス
として機能するＲＦリンクにより二次巻き線（タグのコイル）が瞬断し、これに
より一次コイル中に電圧降下が発生する。タグのメモリの外でクロックされるデ
ータに対応して離調が随時行われる。読取機はＡＭデータを検出し、選択された
エンコード方法とデータ変調方法に従ってビットストリーム処理を行う（データ
ビットは種々の方法でエンコードあるいは変調される）。

【００９４】 通常、初期接続手順の原理がタグと読取機間の送信に応用される。読取機は継
続的にＲＦサイン波を生成することで変調を検出する。読取機の磁界内にタグが
入ると、磁界内の変調が検出される。タグは動作に必要なエネルギーを受け取る
と、キャリアを分割し、通常コイルに接続されているタグの増幅器から出力を入
力するために、タグ内データのクロックを開始する。すべてのタグがキャリアを
同時に後方拡散した場合、データは読取機に移動されずに壊れてしまう。タグ−
読取機間のインタフェースは、無線接続されたシリアルバスのようなものである
。ＲＦＩＤのインタフェースには、１つのタグだけがデータ送信するために、バ
ス上のコンフリクトを防ぐ手段が必要である。複数のタグのデータ送信が重なら
ないようにするために、コンフリクトをさける種々の方法が用いられている。

【００９５】 （オンチップバッテリ） 多くのバッテリ駆動式ワイヤレス装置にとって、バッテリ容量とバッテリ駆動
時間は重要である。太陽電池で電力を発生させ、充電池に供給する手法（電卓に
よく用いられている）が知られている。しかし、この方法において、主バッテリ
への充電に結晶シリコンを使用する場合、太陽電池では電流が小さいという問題
がある。モジュール２３００を形成する、「アモルトン」と呼ばれる集積型単結
晶シリコン電池２３００は、セル形成時に十分な数がシリアルまたはパラレルに
接続される際、バッテリ駆動式ワイヤレス装置を１０時間以上駆動するのに十分
な電流と電圧を発生する。アモルトンは様々な形状で製造される（正方形、矩形
、円形など事実上どんな形状も可）。

【００９６】 これらのシリコン太陽電池はシランのプラズマ反応を用いて形成され、これに
より従来の結晶シリコンより簡便に、より大きな太陽電池を製造することが可能
となった。単結晶シリコン電池２３００は、ガラスやセラミックス、金属、プラ
スチックなどの絶縁物でできた大きなアレイに堆積される。これにより、太陽電
池の形をどんな形状の装置（例えば、カメラ、撮像装置、携帯電話、携帯情報端
末、インタラクティブワイヤレスヘッドセットなど）に適応させることができ、
このようなバッテリ駆動装置にエネルギー（電圧と電流）を供給する。図２３に
、接続された単結晶シリコン電池２３００を例示する。

【００９７】 （カメレオン符号） 本発明はまた、１〜３次元記号読取に利用され、大きさや形、フォーマット、
色などによって変化する光学読取符号に関する。本明細書中、この光学読取符号
を「カメレオン符号」と呼ぶことにする。

【００９８】 このような１〜３次元記号を示す光学読取符号の一例として、１９９３年７月
５日に出願された米国特許出願８／０５８，９５１がある。これには、適当な光
学符号を用いた３次元記号を生成する色彩付加技術も開示されている。

【００９９】 従来の光学読取符号、即ち２次元記号は、白黒の四角、六角形、ライン、円、
ポールが様々な大きさの領域を埋めることで情報を示していた。これらが実直線
の輪郭を形成することにより、パターンファインダやデリミッタ、あるいはデー
タフレームなどと呼ばれる光学読取符号の少なくとも一辺を決定する。複数の輪
郭により光学読取符号が示される場合は、その輪郭を示す実線の長さ、数量、太
さはそれぞれ異なる場合もある。光学読取符号のパターンは通常白黒で印刷され
る。２次元記号とも呼ばれる周知の光学読取符号の例として、code 49、PDF-417
、Data-Matrix、MaxiCode、Code-one、VeriCode、Super-codeなどがある。２次 元記号の多くは公開され、エンドユーザに利用されている。

【０１００】 上述の光学読取符号は、簡単な形状と（通常）白黒のパターンであるため、人
間の目で容易に認識できる。そのため、光学読取符号が化粧品、ブランド商品、
デザイン商品、高付加価値商品、高級品などの外観を重視する消費財や商品のパ
ッケージに付された場合、その外観を損ねてしまうこともある。

【０１０１】 本発明によれば、ブランドのロゴなどに埋め込み、不可視な光学読取符号を提
供できる。

【０１０２】 本発明によれば、符号を形成する線の形状やパターンに制限がないので、事実
上どんな形状の符号でも形成可能であり、また、使用する色にも制限がないので
、デザイン性や安全性の向上などにも寄与する。このため、光学読取符号の利用
範囲は拡大し、あらゆる商品や装置に光学読取符号を採用することができる。

【０１０３】 本発明によれば、既存のコーディング手法を使い、光学読取符号のデータフィ
ールドにデータを記録することも可能である。この場合、「クワイエットゾーン
」のないデータフィールドに記録することが望ましい。

【０１０４】 カメレオン符号は、わずかなセルで構成された、通常正方形や矩形の領域であ
る識別部３１１０を備えている。この領域には記憶されたデータに関連する以下
の情報が格納される（識別部は多角形、円形、極線パターンでもよい）。これら
のセルは符号３１００の以下の情報を示している。 ・図３１〜３２に示すような方向 ・行と列の数 ・記号符号化構造の種類（すなわちDataMatrix (R)、Code one、PDFなど） ・密度と比率 ・誤り訂正情報 ・形状と位相 ・印字コントラストと色情報 ・データフィールド中の位置情報（識別部はデータフィールド中で任意に位置す
るため）

【０１０５】 また、カメレオン符号の識別部は以下の変数を有する。 ・図３２に示すような符号の方向を示すＤ１〜Ｄ４ ・行と列の数を示すＸ１〜Ｘ５（Ｘ６）とＹ１〜Ｙ５（Ｘ６） ・図３３に示すホワイトガードを示すＳ１〜Ｓ２３ ・記号の種類（つまり、DataMatrix (R)やCode one、PDFなど）を示すＣ１、Ｃ ２ ・密度と比率を示すＣ３（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は種々に組み合わされる） ・誤り訂正情報を示すＥ１、Ｅ２ ・記号の形状と位相を示すＴ１〜Ｔ３ ・印字コントラストと色情報を示すＰ１、Ｐ２ ・データフィールド中のＸ座標およびＹ座標を示すＺ１〜Ｚ５（Ｘ座標）、Ｗ１
〜Ｗ５（Ｙ座標）（識別部は記号中で任意に位置する）

【０１０６】 これらの変数（Ｃ１〜Ｃ３、Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５、Ｅ１〜Ｅ２、Ｒ１〜Ｒ
２、Ｚ１〜Ｚ５、Ｗ１〜Ｗ５、Ｔ１〜Ｔ２、Ｐ１〜Ｐ２）は２進数であり、０（
白）か１（黒）のいずれかである。 従って、Ｃ１〜Ｃ３（図３４）の組み合わせは以下の通りである。 C1 C2 C3 # 0 0 0 1 つまり、DataMatrix (R) 0 0 1 2 つまり、PDF 0 1 0 3 つまり、VeriCode 0 1 1 4 つまり、Code One 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8

【０１０７】 Ｘ１〜Ｘ６（図３４）の組み合わせの数は以下の通りである。 X1 X2 X3 X4 X5 X6 # 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 1 0 3 0 0 0 0 1 1 4 0 0 0 1 0 0 5 0 0 0 1 0 1 6 0 0 0 1 1 0 7 0 0 0 1 1 1 8 0 0 1 0 0 0 9 0 0 1 0 0 1 10 0 0 1 0 1 0 11 0 0 1 0 1 1 12 0 0 1 1 0 0 13 0 0 1 1 0 1 14 0 0 1 1 1 0 15 0 0 1 1 1 1 16 0 1 0 0 0 0 17 0 1 0 0 0 1 18 0 1 0 0 1 0 19 0 1 0 0 1 1 20 0 1 0 1 0 0 21 0 1 0 1 0 1 22 0 1 0 1 1 0 23 0 1 0 1 1 1 24 0 1 1 0 0 0 25 0 1 1 0 0 1 26 0 1 1 0 1 0 27 0 1 1 0 1 1 28 0 1 1 1 0 0 29 0 1 1 1 0 1 30 0 1 1 1 1 0 31 0 1 1 1 1 1 32 1 0 0 0 0 0 33 1 0 0 0 0 1 34 1 0 0 0 1 0 35 1 0 0 0 1 1 36 1 0 0 1 0 0 37 1 0 0 1 0 1 38 1 0 0 1 1 0 39 1 0 0 1 1 1 40 1 0 1 0 0 0 41 1 0 1 0 0 1 42 1 0 1 0 1 0 43 1 0 1 0 1 1 44 1 0 1 1 0 0 45 1 0 1 1 0 1 46 1 0 1 1 1 0 47 1 0 1 1 1 1 48 1 1 0 0 0 0 49 1 1 0 0 0 1 50 1 1 0 0 1 0 51 1 1 0 0 1 1 52 1 1 0 1 0 0 53 1 1 0 1 0 1 54 1 1 0 1 1 0 55 1 1 0 1 1 1 56 1 1 1 0 0 0 57 1 1 1 0 0 1 58 1 1 1 0 1 0 59 1 1 1 0 1 1 60 1 1 1 1 0 0 61 1 1 1 1 0 1 62 1 1 1 1 1 0 63 1 1 1 1 1 1 64

【０１０８】 Ｙ１〜Ｙ６（図３４）の組み合わせの数は以下の通りである。 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 # 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 1 0 3 0 0 0 0 1 1 4 0 0 0 1 0 0 5 0 0 0 1 0 1 6 0 0 0 1 1 0 7 0 0 0 1 1 1 8 0 0 1 0 0 0 9 0 0 1 0 0 1 10 0 0 1 0 1 0 11 0 0 1 0 1 1 12 0 0 1 1 0 0 13 0 0 1 1 0 1 14 0 0 1 1 1 0 15 0 0 1 1 1 1 16 0 1 0 0 0 0 17 0 1 0 0 0 1 18 0 1 0 0 1 0 19 0 1 0 0 1 1 20 0 1 0 1 0 0 21 0 1 0 1 0 1 22 0 1 0 1 1 0 23 0 1 0 1 1 1 24 0 1 1 0 0 0 25 0 1 1 0 0 1 26 0 1 1 0 1 0 27 0 1 1 0 1 1 28 0 1 1 1 0 0 29 0 1 1 1 0 1 30 0 1 1 1 1 0 31 0 1 1 1 1 1 32 1 0 0 0 0 0 33 1 0 0 0 0 1 34 1 0 0 0 1 0 35 1 0 0 0 1 1 36 1 0 0 1 0 0 37 1 0 0 1 0 1 38 1 0 0 1 1 0 39 1 0 0 1 1 1 40 1 0 1 0 0 0 41 1 0 1 0 0 1 42 1 0 1 0 1 0 43 1 0 1 0 1 1 44 1 0 1 1 0 0 45 1 0 1 1 0 1 46 1 0 1 1 1 0 47 1 0 1 1 1 1 48 1 1 0 0 0 0 49 1 1 0 0 0 1 50 1 1 0 0 1 0 51 1 1 0 0 1 1 52 1 1 0 1 0 0 53 1 1 0 1 0 1 54 1 1 0 1 1 0 55 1 1 0 1 1 1 56 1 1 1 0 0 0 57 1 1 1 0 0 1 58 1 1 1 0 1 0 59 1 1 1 0 1 1 60 1 1 1 1 0 0 61 1 1 1 1 0 1 62 1 1 1 1 1 0 63 1 1 1 1 1 1 64

【０１０９】 Ｅ１とＥ２（図３４）の組み合わせの数は以下の通りである。 E1 E2 # 0 0 1 つまり、Reed-Soloman 0 1 2 つまり、Convolution 1 0 3 つまり、Level 1 1 1 4 つまり、Level 2

【０１１０】 Ｒ１とＲ２（図３４）の組み合わせの数は以下の通りである。 R1 R2 # 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 4

【０１１１】 Ｚ１〜Ｚ５（図３５）の組み合わせの数は以下の通りである。 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 # 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 0 0 0 1 0 3 0 0 0 1 1 4 0 0 1 0 0 5 0 0 1 0 1 6 0 0 1 1 0 7 0 0 1 1 1 8 0 1 0 0 0 9 0 1 0 0 1 10 0 1 0 1 0 11 0 1 0 1 1 12 0 1 1 0 0 13 0 1 1 0 1 14 0 1 1 1 0 15 0 1 1 1 1 16 1 0 0 0 0 17 1 0 0 0 1 18 1 0 0 1 0 19 1 0 0 1 1 20 1 0 1 0 0 21 1 0 1 0 1 22 1 0 1 1 0 23 1 0 1 1 1 24 1 1 0 0 0 25 1 1 0 0 1 26 1 1 0 1 0 27 1 1 0 1 1 28 1 1 1 0 0 29 1 1 1 0 1 30 1 1 1 1 0 31 1 1 1 1 1 32

【０１１２】 Ｗ１〜Ｗ５（図３５）の組み合わせの数は以下の通りである。 W1 W2 W3 W4 W5 # 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 0 0 0 1 0 3 0 0 0 1 1 4 0 0 1 0 0 5 0 0 1 0 1 6 0 0 1 1 0 7 0 0 1 1 1 8 0 1 0 0 0 9 0 1 0 0 1 10 0 1 0 1 0 11 0 1 0 1 1 12 0 1 1 0 0 13 0 1 1 0 1 14 0 1 1 1 0 15 0 1 1 1 1 16 1 0 0 0 0 17 1 0 0 0 1 18 1 0 0 1 0 19 1 0 0 1 1 20 1 0 1 0 0 21 1 0 1 0 1 22 1 0 1 1 0 23 1 0 1 1 1 24 1 1 0 0 0 25 1 1 0 0 1 26 1 1 0 1 0 27 1 1 0 1 1 28 1 1 1 0 0 29 1 1 1 0 1 30 1 1 1 1 0 31 1 1 1 1 1 32

【０１１３】 Ｔ１〜Ｔ３（図３５）の組み合わせの数は以下の通りである。 T1 T2 T3 # 0 0 0 1 つまり、タイプ a = 正方形または矩形 0 0 1 2 つまり、タイプ B 0 1 0 3 つまり、タイプ C 0 1 1 4 つまり、タイプ D 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8

【０１１４】 Ｐ１とＰ２（図３５）の組み合わせの数は以下の通りである。 P1 P2 # 0 0 1 つまり、60%以上、黒と白 0 1 2 つまり、60%以下、黒と白 1 0 3 つまり、カラータイプ a（青、緑、紫） 1 1 4 つまり、カラータイプ B（黄、赤）

【０１１５】 識別部は、Ｘ、Ｙ、Ｓ、Ｚ、Ｗ、Ｅ、Ｔ、Ｐなどのすべての変数の組み合わせ
を増減することで、使用しているアプリケーションや記号構造に適したデータフ
ィールドとなるようにサイズを変える。

【０１１６】 カメレオン符号の識別部３１１０の例を図３６〜３９に示した。図中、参照符
号３６１０、３８１０、３８１０、３９１０がカメレオン符号の識別部である。

【０１１７】 図４０はＰＤＦ符号構造４０００の一例を示している。図４１はVeriCode記号
４１００中に位置する識別部の例を示しており、この場合のVeriCode記号４１０
０は、Ｚ＝１２，Ｗ＝０９のとき２３列、２３行であり（この例では、ＺとＷは
識別部の中心セルの位置を示す）、白黒で印刷され（誤り訂正なし、コントラス
ト６０％）、Ｄ字型の形状、通常の密度、である。

【０１１８】 図４２は、カメレオン符号識別部を用いた、DataMatrix (R)またはVeriCode (
R)の符号構造４２００の一例を示している。図４３は、カメレオン符号識別部を
用いて、ロゴに埋め込んだ２次元記号４３１０を示している。

【０１１９】 図４０〜４３はそれぞれ様々な記号４０００，４１００，４２００，４３１０
に用いられるカメレオン符号を例示している。図４３はまた、ロゴ４３００に埋
め込んだ記号４３１０を用いた識別部の例を示している。図４１，４３，４４に
示した例では、不完全な正方形４４１０はデータフィールドには用いられず、周
辺部４４２０の決定に用いられる。

【０１２０】 カメレオン光学読取符号の印刷に当たっては、位相（符号の形状）選択、デー
タフィールド（データ記憶領域）の決定、データエンコード構造、エンコードす
るデータの数の（文字数、行列数の決定）、密度、サイズ、フィット、誤り訂正
、色とコントラスト、カメレオン符号識別部の位置、に注意する必要がある。

【０１２１】 カメレオン光学読取符号をデコードする方法および手法は、カメレオン符号識
別部の特定、識別部から符号の特徴（位相や符号構造、行列数など）を抽出、記
号の復号、の手順を取る。

【０１２２】 ２次元記号での誤り訂正は、光学読取符号に記録されたデータの状態を保持す
るために重要である。符号が損傷や汚損した場合でも読みとれるよう、Reed-Sol
omanなどの従来の種々の誤り訂正技術が利用されている。誤り訂正の精度は、符
号構造や損傷・汚損箇所の位置により異なる。各記号の誤り訂正レベルも、ユー
ザアプリケーションの影響などで異なる。誤り訂正は通常レベルやＥＣＣ数で分
類される。

【０１２３】 （ディジタルイメージング） 記号読取のほかに、本発明は汎用的なイメージキャプチャリングにも応用する
ことができる。つまり、撮像装置１００をディジタルカメラとして利用する。こ
の用途の実現には、記号読取やイメージキャプチャリングが可能な高性能センサ
１１０が不可欠である。

【０１２４】 ディジタル撮像装置１００の電子部品、機能、機構やソフトウエアは、パソコ
ン上で画像処理や画像の送信、アーカイブ、出力を可能にする装置との二律背反
の産物であることが多い。

【０１２５】 こうした矛盾の中で考慮される要素は、基本コストや画像解像度、シャープネ
ス、カラーフレームキャプチャ用の色深度と密度、消費電力、撮像装置１００の
インタフェースおよびバンドルされたソフトの使いやすさ、人間工学に基づいた
設計、スタンドアロンかパソコンとの連携かどうか、アップグレードのしやすさ
、画像書き込み時間、画像処理時間、撮像可能枚数などである。

【０１２６】 カメラと撮像装置１００との違いとして、カメラはストロボが必要な状況を除
き、屋内外を問わず、特別な照明なしで写真撮影が可能であるが、撮像装置１０
０の場合は、可干渉性あるいは非干渉性の均質な光を被写体に当てることが必要
である。撮像装置１００は、カメラよりも即時画像処理が高速であることが多い
。しかし、ビデオカメラによるマルチメディア遠隔会議技術の登場により、撮像
装置１００の定義から「即時」という概念は不要となった。

【０１２７】 （レンズ） イメージキャプチャリングの際に最初に使われる部分がレンズである。本発明
では、プラスチックレンズよりガラスレンズを用いることが望ましい。プラスチ
ックレンズは、熱変形しやすく、キズがつきやすく、光によるフレアが発生しや
すく、またこれらを防ぐには特殊なコーティング技術が必要となるからである。

【０１２８】 レンズの「超焦点距離」は、レンズ配置、レンズ径、焦点範囲を決める焦点距
離により決定する。超焦点距離の半分の距離から無限大の範囲内の被写体に焦点
が合う。マルチメディアイメージングでは、フレーム中に複数の被写体がある写
真や、クローズアップの場合にマニュアルフォーカスモードがよく使われるが、
この手法は、正確な測距が必要とされたり、撮像装置の合焦距離が７インチ以下
である場合などの産業分野や自動認識（オートＩＤ）分野には適さない。そのた
め、自動認識分野に用いられる撮像装置１００には固定焦点レンズ（ＦＦＯ：Fi
xed Focus Optics）が用いられる。写真撮影に用いられるディジタルカメラの多
くはマクロモード付きのオートフォーカスレンズを備えている。オートフォーカ
スの場合、レンズを駆動するモータや赤外線センサ、制御プロセッサ、その他種
々の回路が必要となるのでコスト増となる。レンズとセンサ１１０とをケーブル
接続により本体から分離させ、通常では撮影しにくいアングルからの撮影を可能
にする設計も採用できる。

【０１２９】 従来のカメラが光学ズームであるのに対し、高価な撮像装置１００にはディジ
タルズームが採用される。ディジタルズームではレンズの動作は不要である。デ
ィジタルズームの場合、センサ１１０が撮像した画素情報の一部を捨て、所定の
ファイルサイズになるまで残りの画素を拡大する。ファイルサイズを増やすため
に、撮像装置１００は同じピクセル情報を複製する場合がある。この結果画像に
ジャギーが発生することもある。他に、補間と呼ばれる手法（図５７，５８参照
）では、近接画素の近似値あるいはさらに高度な階調計算により、中間画素情報
が生成される。４つのソリッドピクセル５７１０を１６個のソリッドピクセル５
７０に補間するのは比較的容易であるが、４つの画素群５８１０の内の１つの画
素を１６個の画素群５８２０に補間すると、中間画素（ソリッドピクセルと空白
ピクセルの中間の数値で表される）部分のエッジがぼやけてしまう。高解像度の
センサ１１０で撮像された画像と比較して、補間した画像はぼやけてしまう。こ
れが補間の欠点である。光学ズームでは、ズーム動作をマニュアルで行うかモー
タ駆動にするかの二律背反がある。つまり、マニュアルズームはコスト減をでき
るが、ユーザはより簡便な操作を好む。

【０１３０】 参考として、図５９〜６１に様々な構成の周知のイメージング素子を例示する
。

【０１３１】 （ビューファインダ） ディジタル撮像装置１００もしくはカメラを提供する本発明の具体例において
は、ビューファインダが目標物にフレームを合わせるのに役立つ。撮像装置１０
０がズームを有する場合、映像のビューファインダ角度と倍率は、頻繁に、ズー
ム動作にしたがって調整する。いくつかのカメラは、射程ファインダ構成を使用
しており、その構成では、ビューファインダは、画像を取り込むために用いられ
るレンズのセットとは異なるセットの光学系（そして、それ故、若干異なる視点
）を有している。ビューファインダ（フレーム位置決め器と呼ぶ）は、レンズと
像の境界を非線形にして、この差あるいは”視差誤差”を補正する。極端なクロ
ーズアップでは、ＬＣＤのみが、センサ１１０中のフレームに入る領域を最も正
確に、表現している。写真は、像を撮るのと同じレンズを通して作成されるので
、視差誤差は存在しない。しかし、撮像装置１００のようなものは、鏡、シャッ
タ、他の機構を、照明をビューファインダのプリズム６２１０に対し間接的にす
るために、必要とする。いくつかの、ディジタルカメラやディジタル撮像装置は
、小さなＬＣＤディスプレイを組み込んでおり、それはビューファインダと取り
込んだ画像やデータを表示する方法として機能する。

【０１３２】 携帯型コンピューターとデータ制御部の具体例は、データ入力に役立つＬＣＤ
ディスプレイを備えている。ＬＣＤは、またビューファインダとして用いること
も可能である。しかしながら、ハンズフリー装着可能なデバイスが快適で旧来の
ディスプレイを有する使用可能で対話式の具体例では、装着可能でヘッドセット
上に具備されたマイクロディスプレイ（パーソナルディスプレイとも呼ばれる）
で置き換え可能である。チップ上の表示部のマイクロディスプレイＬＣＤ６２３
０の具体例は、図６２に示されている。図示されるように、ＣＭＯＳ背面６２４
０、照明源６２５０、プリズム系６２１０と拡大レンズ６２２０を結合している
。チップ上のディスプレイは、カメラのビューファインダ（図示していない）中
で、目の位置まで持ってくることは可能である、また図６３に示すように、目の
近くのヘッドセット６２５０中に装着することも可能である。図６３に示すよう
に、他の組立物もまた使用することは可能であるが、読込装置６３１０は、携帯
性がある。この具体例で用いられている拡大レンズ６２２０は、倍率に応じた仮
想画像を生成し、目は、特別な寸法と距離（通常は２０〜２４インチ）で空間を
漂う画像を見ている。

【０１３３】 超小型表示装置は、また高品質ディスプレイを供給するために用いることが可
能である。単一の撮像装置の背景連続システムは、反射ＣＭＯＳ背面に基づき、
パフォーマンスと価格に重要な利点を有している。図７１は、異なるパーソナル
ディスプレイの比較を供している。ＬＥＤ配列、走査ＬＥＤとバックライトＬＣ
Ｄディスプレイは、またパーソナルディスプレイとして用いることができる。図
６４は、ヘッドセット６３５０上に用いた、簡略化したパーソナルディスプレイ
の組立を表している。図６４の中で典型的なディスプレイは、ヒンジ６４４０付
の鏡６４５０を含み、その鏡６４５０は、超小型表示装置６４６０により表示さ
れた画像は、光学系６４３０からの画像を写し、それは内部鏡６４１０から写し
出されている。付加的に、ディスプレイ６４７０は、バックライト６４７０を含
む。ハンズフリーで、対話式の装着可能なデバイスに対する応用例は、物流、保
管、車の修理、そして緊急の医療応急措置などがある。図６３と図６５は、本発
明の装着可能な具体例を図示している。図６３の具体例は、ユーザにより見るこ
とが可能な具備されたディスプレイ６３２０とともにヘッドセット６３５０を含
んでいる。画像取り込みデバイス（即ち読み込み装置、データ収集装置、撮像装
置等）は、ヘッドセット６３５０及び／又は制御・保管ユニットと有線または無
線通信により、伝達する。バッテリパック６３３０は、好ましくは制御・保管ユ
ニット６３４０に電源を供給する。図６５の具体例は、ヘッドセット６５６０に
装着したアンテナ６５４０を含んでいる。付加的には、ヘッドセットは、電気的
エンクロージャ６５５０を含んでいる。また、表示パネルは、ヘッドセット上に
装着され、それは好ましくは、電気的エンクロージャ６５５０の電子部品に信号
を伝達する。オプションのスピーカは６５７０とマイク６５８０についても図示
されている。撮像装置１００は、アンテナ６５４０を介して、データ収集デバイ
スから受信した無線通信におけるのと同様に、一つ以上のヘッドセット部品と信
号を伝達する。これにかわるものとしては、有線通信システムが使用される。記
憶媒体とバッテリは、ユニット６５２０に含まれることができる。これらの具体
例と他に述べた具体例は、図示目的以外の何物でもなく、いかなる構成要素の組
み合わせも、本発明と関連して用いることが可能である。

【０１３４】 （感知と編集） ディジタルフィルム機能の取り込みは、２つの領域で起こる。フラッシュメモ
リもしくは他の画像記憶媒体と感知サブシステム中の２つであり、後者は、ＣＣ
ＤまたはＣＭＯＳセンサ１１０、アナログ処理回路１２０とＡＤＣ１３０から構
成される。ＡＤＣ１３０は、バックエンド処理は人工的にこの精度を上げること
は可能であるが、一次的には、撮像装置の（またはカメラの）色深度または精度
（ピクセル当たりのビット数）を決定する。撮像装置の色密度またはダイナミッ
クレンジは、センサ感度の関数である。後者は、照明が暗い影部から最も明るい
部分まで変化する範囲で詳細画像を取り込むことができる。セルが大きくなるに
つれて、より多くの電子が照明の光量子と反応し（図５４参照）、より広い範囲
の光量をセンサ１１０が解像可能になるため、感度と色深度は、ピクセルサイズ
が大きく成るにつれ改善する。しかし、解像度は、ピクセルサイズが大きくなる
につれ低下する。ピクセルサイズは、所望のセル数とセルサイズに応じてバラン
スしなければならない。これを”解像性”と呼び、”領域効率”とか”フィルフ
ァクター”と呼ぶ他の回路に対するセルに振り向けられているセンサ１１０の割
合である。テレビに関する場合と同様に、パーソナルコンピュータのモニターと
ＤＲＡＭセンサ価格は、低収率と製造に関する他の技術的並びに経済的な要素の
ため、センサ領域が増加するにしたがい上昇する。

【０１３５】 ディジタル撮像装置１００とディジタルカメラは、利用上の必要性と価格目標
に合わせるために密度を変えたいくつかのメモリを有している。撮像装置は、ま
た、画像を表示し、パーソナルコンピュータ、プリンタ、ビデオテープレコーダ
またはテレビに画像を送信するための多くのオプションを提供する。

【０１３６】 （色センサ） 前述したように、センサ１１０は、通常はモノクロデバイスであり、それがフ
ルカラーのスペクトルに暴露された場合に特別の色情報を抽出できないので、予
備フィルタリングを必要とする。個々のピクセルに到達する光周波数を制御する
３つの最も一般的な方法は、以下の通りである。

【０１３７】 １）図６６に示すように、プリズム６６１０とマルチセンサ１１０を使用し、
センサは、好ましくは、青、緑と赤のセンサを含んでいる。 ２）回転するマルチカラーフィルタ６７１０（例えば、青、緑と赤のフィルタ
を含む）を図６７に示すように単一のセンサ１１０とともに使用する、或いは ３）図６８に示すようにセンサ１１０上にピクセルごとのフィルタを使用する
。図６８では、それぞれ赤、緑、青のピクセルは、文字”Ｒ”、”Ｇ”、”Ｂ”
で識別している。

【０１３８】 各々の場合、最も一般的なフィルタの色範囲は、赤、緑、青（ＲＧＢ）の付加
的セット、その色表示も使用される。白を含めた全ての可能な色を生成するため
に、これらの３色が付加されて黒色ベースになるので、ＲＧＢ付加セットは、そ
れほど有名である。

【０１３９】 藍、赤紫、黄色の引き去り型の色セットは、別のフィルタオプションである（
紙のように白ベースで開始し、黒を生成するには引き去る色を組み合わせる）。
引き去り型のフィルタの利点は、各色フィルタは付加的色の２つの部分をフィル
タ透過することである（例えば、黄色のフィルタは、緑と赤の光は、それを透過
することを許容する）。このため、藍、赤紫、黄色フィルタは、良好な低照明感
度を与え、ビデオカメラとしては、理想的な特性である。しかし、フィルタ透過
した結果は、引き続いて表示のためＲＧＢに変換しなければならない。失われた
色情報と変換中に導入された種々の人工産物は、非理想的な静止画像結果を生成
することが可能である。

【０１４０】 静止撮像装置１００は、ビデオカメラと異なり、容易にフラッシュとともに利
用可能な照明を備えることができる。

【０１４１】 マルチセンサ色方式、そこでは、３つの異なるフィルタとセンサ１１０を用い
て、目標物２００からプリズム６６１０まで画像が反射される。そのマルチセン
サ色方式は、正確な結果を生成するが、高価である（図６６）。カラー連続回転
フィルタ（図６７）は、目標物２００に映される画像から３つの別々の露出を必
要とする、そのため、静物画ジャンルの写真にのみ適している。液晶の調整可能
なフィルタは、３色のＬＣＤを使用するこの二番目の手法の一応用であり、さら
に短い露出時間を約束するが、非常に高価な撮像装置とカメラによってのみ提供
される。三番目の最も一般的な方法は、積分型カラーフィルタ配列である。そこ
では、画像は、目標物２００に映し出され、そしてセンサ１１０上の積分型を通
過する。この積分型カラーフィルタ配列は、各センサのピクセルの上部に独立し
た赤、緑、青（または藍、赤紫、黄色）のカラーフィルタを配置する。このセン
サのピクセルは、最も近接したピクセルからの各ピクセルの光スペクトル情報の
差を見積もるためにバックエンドの画像処理に基づいている。

【０１４２】 図６８に示す具体例では、可視光スペクトルの中で、シリコンは、さらに大き
な平均深度で緑光より（図５４のレベル５４３０）、赤光（図５４のレベル５４
４０）を吸収し、青光は、チップ表面近傍でより多くの電子を放出する（図５４
のレベル５４２０）。実際に、ＣＭＯＳチップ上に塗布された黄色のポリシリコ
ンは、フォトダイオード領域に光量子が到達する前に、青スペクトルの部分を吸
収する。可視スペクトルを分離して３つのカラーバンドにする最適な方法を決定
するために、これらのファクターを分析することは、ほとんどのチップメーカー
の能力を超えた科学である。

【０１４３】 ウェハー上にフィルタとして、色素を析出させることが最も簡単な色分離を達
成する方法である。配列上の３色の析出パターンは、第一次カラーシステム（”
ＲＧＢ”）または２つの補完的なカラーシステムの色（藍、赤紫、黄色またはＣ
ｙＭＹ）を用いて、各ピクセルを覆い、その結果ピクセルは、画像の該当する部
分の色強度のみを吸収する。ＣｙＭＹの色は、より多くの光を各ピクセルまで通
過させるので、ＲＧＢ色よりも低照明画像では、良く機能する。しかし、究極的
には、画像は表示のためＲＧＢに変換されなければならないので、我々は、変換
中に色の正確性を失ってしまう。ＲＧＢフィルタは、ピクセルまで届く光を低減
するが、より正確に画像色を再生する。どちらの場合においても、ディジタル処
理により本来の色画像を再構築することは、センサ配列１１０の上に直接カラー
フィルタを配置するという単純性を相殺する。しかし、画像センサを有する積分
型ＤＳＰは、色画像を達成するために、より低いシステム価格で、より処理重点
アルゴリズムを可能にする。コダックやポラロイドのような会社は、ディジタル
静止写真（ＤＳＰ）のような用途で、色の変化を向上する適当なフィルタとパタ
ーンを開発している。

【０１４４】 図６８で、赤（”Ｒ”）や青（”Ｂ”）に比べて２倍の緑（”Ｇ”）が存在す
る。この構造は、科学者Bryce Bayerにちなんでベイヤーパターンと呼ばれ、人 間の目は、赤や青に比べて緑により敏感であるという観察から生まれたものであ
り、そのため正確さは、カラースペクトルの緑の部分において最も重要である。
ベイヤーパターンの変形は一般的ではあるが、普遍的ではない。例えば、ポラロ
イド社のＰＤＣ−２０００は、代替的な赤、青、緑のフィルタされたピクセル列
を使用しており、フィルタはパステル色または色調を抑える、したがって、少な
くとも低い割合の各ピクセルに対する多数の一次色を通過させる。サウンドビジ
ョン社のＣＭＯＳセンサを基本にした撮像装置１００は、赤、緑、青と緑色がか
った青（青と緑の混合色）のフィルタを使用している。

【０１４５】 人間の目は、影や暗い場所では、明るい場所に比べて、写真の量子的誤差に気
付くものである。８ビット以上のＡＤＣの精度は、バックエンドの画像処理プロ
セッサが、パーソナルコンピュータへの伝送のために、最も重要な８ビットの画
像情報を選択的に保持することを許容している。このため、多くのパーソナルコ
ンピュータのソフトウェアとグラフィックカードは２４ビット（各一次色ごとに
８ビット）以上のピクセルカラー値をサポートしていないが、我々は、頻繁にデ
ィジタル撮像装置において、１０ビットや１２ビット、ＡＤＣのビット数より大
きいものを必要とする。

【０１４６】 ハイエンドのディジタル撮像装置は、可変的な感度を提供し、旧来のフィルム
に対する調整可能なＩＳＯ等級に類似している。いくつかの場合、一つの画像ピ
クセルを生成するための情報分の多数のセンサのピクセルの価値の合計は、この
調整を完成する。他の撮像装置１００は、しかし、センサ１１０とＡＤＣ１３０
の間の信号強度を押し上げるアナログアンプを使用しており、それは、ノイズを
変形したり加えたりすることが可能である。どちらの場合も、結果は、高感度の
銀塩フィルムに類似して、高感度の設定で増加した結晶の外観である。マルチメ
ディアやテレビ会議のような応用例では、センサ１１０は、モニターやパーソナ
ルディスプレイ内で統合されるはずである。そこで、発呼者／着信者または対象
物の”アイコンタクト”画像（またフェイスツーフェイスと呼ぶ）を、ディスプ
レイを見ながらあるいはディスプレイの前で、再生できる。

【０１４７】 （画像処理） ディジタル撮像装置１００とカメラ本体設計は、かなり直接的で、多くの場合
、従来のフィルム撮影機とビデオ装置に関して得られた経験から、利点がある。
他方、画像処理は、撮像装置の最も重要な特徴である（我々の目や頭は、良質な
再生画像や印刷物と悪質なそれらの識別は容易に行う）。それは、また撮像装置
製造業者が彼ら自身を差別化する大きな機会を有する領域であり、そして、彼ら
が全体を制御することが難しい領域でもある。画質は、照明や他の対象物の特性
に大きく左右される。パーソナルコンピュータ内部のソフトウェアとハードウェ
アだけが、撮像装置出力を劣化させる可能性のあるものではない。プリンタや他
の出力装置もももまその可能性がある。取込表示デバイスは、異なる色スペクト
ラム応答特性を有している。そのため、それらのデバイスは、通常の参照点に対
して較正すべきであり、最適の結果を生むために、他のハードウェアとソフトウ
ェアにより、参照点を通過するディジタル画像は、自動的に調整される。結果と
して、いくつかの産業規格とワーキンググループが現れ、直近のものがディジタ
ルイメージンググループ（Digital Imaging Group）である。しかし、自動認識 、主要な記号は、標準化され、撮像装置１００のハードウェアとソフトウェア両
者の能力に、困難さを伴う。

【０１４８】 画像制御プロセッササブシステムのバランスを取ることは、パーソナルコンピ
ュータ中での画像処理に対する撮像装置１００の中で起こる画像処理の割合であ
る（リアルタイム基準、即ち、特徴の抽出）。全部ではないにしても、低価格帯
のディジタルカメラの画像処理の多くは、画像ファイルをカメラから移動させた
後、パーソナルコンピュータ中で実行している。処理は、パーソナルコンピュー
タに基づいている。カメラは、ホストコンピュータ１９２０に接続されるインタ
フェース１９１０に接続されているセンサ１１０、ＡＤＣ１９３０のみを有して
いる。

【０１４９】 他の中間価格帯のカメラはセンサ出力の圧縮が可能で、ＬＣＤ（カメラが具備
していれば）とパーソナルコンピュータの画像編集ソフトウェアを使用して、低
解像度で最低限の色標識付きの画像形式ファイル（ＴＩＦＦ）画像を生成する単
純な処理を実行する。この方式には、いくつかの利点がある。

【０１５０】 １）撮像装置のプロセッサ１５０は、パフォーマンスが低く、価格も低く、撮像
装置１００が次の写真をより速く撮影する写真処理手段の中では最低のものであ
る。ファイルは、ＴＩＦＦのような損失のない代替物を完全に完成する以上に小
さく、そのため撮像装置１００は、再ローディング前により多くの写真を撮影す
ることができる。また、詳細画像または色彩品質は、撮像装置１００中では、一
切失われない。何故なら、ＲＧＢまたは色調域またはＪＰＥＧのような光沢のあ
るファイル形式に変換されるからである。例えば、インテルは、その携帯ＰＣ撮
像装置’９８デザインガイドラインを用いて、強力にパーソナルコンピュータに
基づく処理方式を推薦している。９７１ＰＣ撮像装置、それは、インテルが開発
した７６８×５７６ピクセルのＣＭＯＳセンサ１１０を含んでおり、ほとんどの
画像処理作業に対し、パーソナルコンピュータを信頼している。

【０１５１】 ２）これにかわる画像処理方式は、カメラ内で全ての作業を完了させることであ
り、ＪＰＥＧ，ＴＩＦＦ，ＦｌａｓｈＰｉｘのような、いくつかの完成された形
式で写真を出力する。ここで注意しておきたいには、多数のディジタルカメラ製
造業者が写真品質のプリンタを製造していることである。これらの会社は、中間
の画像編集と保管デバイスとしてパーソナルコンピュータを除外しないけれども
、彼らは、直接撮像装置１００をプリンタに接続する手段を供給するパーソナル
コンピュータを現在所有していない主婦をターゲットにしたいと現在考えている
。もし、撮像装置１００が部分的に完成した適当なファイル形式を出力すれば、
それは、撮像装置製造業者またはアプリケーション開発業者、つまりプロセスを
完成するためにソフトウェアベースのパーソナルコンピュータを創造し、また並
列パーソナルコンピュータ運営システムをサポートする開発業者に対して負担を
課することになる。最後に、非規格化フィルム形式は、利用者が適当なソフトウ
ェアをパーソナルコンピュータ上に保有しない限り、カメラの利用者が、他人と
画像を共有する能力を制限する（例えば、親戚に自分の好きな写真を電子メール
で送る）。産業用途では、撮像装置のプロセッサ１５０は、高パフォーマンスで
低価格であるべきで、その結果撮像装置１００の中で全て作業を完成させる。そ
の後、出力は、光学的符号内で符号化されたデータを解号する。秒以下の知覚で
きない時間は、トリガをひく時間からデコードされたデータを供給するために用
いるべきではない。カラー撮像装置１００は、カラースーパーインポーズ手法を
用いて３次元の光学的符号が用いられる産業用途に使用することが可能である。

【０１５２】 どこで画像処理を実行するかにかかわらず、いくつかのステップを含んでいる
。 １）もし、センサ１１０が選択的な色フィルタ手法を使用している場合には、補
間は、各ピクセルに対し、赤、青と緑の各々に８以上のビットを再生成する。２
次元光学符号に対する撮像装置１００では、モノクロセンサ１１０をＦＦＯとと
もに使用できる。 ２）処理は、目の応答（頭の期待すること）と比較した光に対するセンサ１１０
の応答の違いを調整するため色彩値を改良する。この変更は、マイク出力を人間
の耳の感度に合わせ、スピーカの周波数応答パターンと類似している。色変更は
、また変化する光条件に合わせる、即ち日光、白熱照明、蛍光照明、全て異なる
スペクトル周波数パターンを持っている。処理は、また色スペクトルの部分の飽
和値あるいは強度を増加させ、人間が見たいものに合わせるように風景を厳密に
正確に再現する。カメラ製造業者は、この方式を、心理物理モデルと呼んでいる
。それは、正確には科学ではない、何故なら色の優先度は、利用者の文化的背景
と地理的位置に大きく依存するからである、即ち、森に住む人々は、より緑を欲
し、砂漠に住む人々は、より黄色を好む。写真に撮られた風景の特性は、この調
整を複雑にする。このため、いくつかの、撮像装置１００は、実際異なる露出度
（異なる色設定）で、多数の画像を取り込み、各々をサンプリングし、カメラの
設定に合った一つを選択する。産業用途では、類似の手法が現在セットアップ中
に用いられている。そこでは、撮像装置１００は、トリガが活性化（シミュレー
ト）されるまで、最初の数フレームは使用しない（その間は、撮像装置１００は
利用者の設定に依存する最も良い結果に対して自身を較正するからである）。画
像処理は、全体と部分の特徴決定を通してフレームの全ての重要な特徴を抽出す
る。産業用途では、時間が重大な変数であるので、このステップは、データがセ
ンサ１１０から読み込まれるのに応じてリアルタイムで実行される。画像処理は
また画像を鮮鋭にすることができる。簡単に言えば、鮮鋭化アルゴリズムは、隣
接したピクセルの間の色差を比較、増加させることである。しかし、急激に変化
する出力と他のノイズ人工物を最小限にするために、これは、ファクターを変化
させ、原画像中の端部を意味する特別に異なる閾値を超えた場合にのみ、起こる
。一般の３５ｍｍフィルムのカメラと比較して、我々は、ディジタル撮像装置１
００を用いて、浅い（焦点）深度の視野を作成することは難しいことが判明した
。この特性は、光学的差違とバックエンド鮮鋭化の関数である。しかし、多くの
用途で、焦点の改善は、価値ある特徴であり、それは使用できるフレーム数を増
加させる。カメラの中では、最後の処理ステップは、画像データの圧縮とファイ
ルのフォーマッティングである。この圧縮は、ＴＩＦＦにおけるLempel-Zif-Wel
sh圧縮またはＪＰＥＧの光沢仕上げのように、損失はなく、それ故、撮像装置１
００中では、この最終処理は、光学データのデコード関数である。画像処理は、
部分的には、レンズとセンサ１１０の非線形性と他の欠点っを補正することは可
能である。いくつかの撮像装置１００は、シャッタを閉じた後、二番目の露出を
行い、その後、長い露出時間の場合見られる暗電流効果のような、センサノイズ
を除去するために、原画像からそれを引き去る。

【０１５３】 処理力は、基本的には、所望の画像解像度、色調と引き続く撮影またはトリガ
の間の最大許容遅れとから得られる。例えば、ポラロイドのＰＤＣ−２０００は
、撮像装置の高解像度モードで全ての画像を内部で処理しているが、超高解像度
モードに対しては、ホストパーソナルコンピュータに依存している。多くの処理
ステップは、補間や鮮鋭化のようなものは、各目標ピクセルの特性のみならず、
周囲の１グループのピクセル（例えば５×５マトリックス）の重量平均も含んで
いる。これらに含むものは、体積画像色シフトのような、ピクセルごとの操作と
は対照的である。

【０１５４】 画像圧縮手法は、また頻繁に不連続余弦変換（ＤＣＴｓ）と他の多層蓄積回旋
操作を使用する。これらの理由により、多重行列積算係数セットを保持するため
の多くのＣＰＵレジスタがそうであるように、多層ハードウェア回路を有する高
速マイクロプロセッサが望ましい。

【０１５５】 画像プロセッサがスペアの帯域幅と多数のＩ／Ｏピンを有する場合、制御プロ
セッサとしても、利用者の入力または撮像装置１００の設定に対応して自動焦点
、フレーム設定器と自動ズームモータ及び照明（またはフラッシュ）を起動した
り、ＬＣＤとインタフェースブッシングの駆動といった二重の義務を果たすこと
が可能である。豊富なＩ／Ｏピンは、また、不使用状態での撮像装置の選択的な
停止も可能にし、これはバッテリ寿命の延長に非常に効果がある。いくつかのカ
メラは、全ての電源を単にＵＳＢコネクター１９１０から引き出しており、低電
力消費が特に重要になる。

【０１５６】 本発明は、互換性のある符号識別子と方法とともに光学的スキャナ／撮像装置
を提供するものである。当該分野の知識を有する者は、本発明が好ましい具体例
以外にも実行可能であり、前記具体例は、この記述では、図示する目的で表現し
たもので、発明を限定する目的ではなく、以下のクレームによってのみ本発明が
限定されることを評価するであろう。本説明で論じた特別な具体例に対して等価
なものも同様に発明を実施できることを言及しておく。

【０１５７】 優先権を、発明の名称「フィールドの可変深度における、センサと処理手段を
含む”オンチップ”インテリジェントを特徴とする、画像の取得、データ記憶、
及び/又は、一次元及び二次元記号を含む光学的情報またはコードのデコードの ための光学的スキャナ及び画像読取装置」の、１９９７年１２月８日提出の仮出
願60/067,913号、及び、発明の名称「フィールドの可変深度における、センサと
処理手段を含む”オンチップ”インテリジェントを特徴とする、画像取り込み、
画像及び/又はデータ記憶、及び/又は一次元及び二次元記号を含む光学的情報ま
たはコードのデコードのための光学的スキャナ及び画像読取装置」の、１９９７
年１２月３０日提出の仮出願60/070,043号、及び、発明の名称「フィールドの可
変深度における、センサと処理手段を含む”オンチップ”インテリジェントを特
徴とする、画像取得、画像記憶、及び/又は、画像及び/又はデータ及び/又は光 学的情報又はコードのデコードのための光学的画像読取装置。光学的コードはサ
イズ、形状、フォーマット、色において可変であり、一次元、二次元、及び三次
元記号構造を採用し得る。」の、１９９８年１月２４日提出の仮出願番号60/072
,418号に基づいて主張する。これらの従来技術はすべて参照によってここに引用
される。

【０１５８】 本件は１９９８年５月５日提出の米国出願番号09/073,501の一部継続出願であ
る。そして、その件は１９９６年８月１日提出の米国出願番号08/690,752の一部
継続出願である。そして、その件は、１９９５年１２月８日提出の米国出願番号
08/569,728の一部継続出願である。そして、その件は１９９４年１２月２７日提
出の米国出願番号08/363,985の一部継続出願である。そして、その件は１９９３
年５月７日提出の米国出願番号08/059,322の一部継続出願である。そして、その
件は特許番号5,354,977として発行されている、１９９２年１０月２３日提出の 米国出願番号07/965,991の一部継続出願である。そして、その件は特許番号5,34
9,172として発行されている、１９９２年１０月２日提出の米国出願番号07/956,
646の一部継続出願である。そして、その件は特許番号5,291,009として発行され
ている、１９９２年２月２７日提出の米国出願番号07/843,266の再発行出願の、
１９９５年３月２４日提出の米国出願番号08/410,509の一部継続出願である。こ
の件は、また、１９９３年１０月１８日提出の米国出願番号08/137,426と１９９
５年５月１９日提出の米国出願番号08/444,387の一部継続出願である。そして、
その件は１９９４年１０月２６日提出の米国出願番号08/329,257の一部継続出願
である。これらはすべて参照によってここに引用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、光学スキャナあるいは光学撮像装置の実施例を示すブロック図
である。

【図２】 本発明に係る走査対象を示す図である。

【図３】 本発明に係る、対象に対応する画像データを示す図である。

【図４】 従来のセンサ上のピクセル配列を模式的に示す図である。

【図５】 本発明に係る実施の形態を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態で用いられる浮動閾値曲線の例を示す図である。

【図７】 図６に示す浮動閾値曲面のマッピングと連係して用いられる垂直線閾値および
水平線閾値の例を示す図である。

【図８】 本発明に係る装置を示す図である。

【図９】 本発明に係る装置の回路図である。

【図１０】 本発明に係る実施の形態で用いられるクロック信号を示す図である。

【図１１】 本発明に係る光源を示す図である。

【図１２】 本発明に係る、ホログラム分光器を用いたレーザ光発光パターンおよび装置を
示す図である。

【図１３】 本発明に係る、ビームスプリッタおよびミラー又は２つの光点を発生させる回
折光学素子を利用したフレームロケータ機構を示す図である。

【図１４】 本発明に係るフレームロケータにより生成されたパターンを示す図である。

【図１５】 本発明に係る網膜状センサ上のピクセル配列を示す図である。

【図１６】 本発明に係る網膜状センサ上のピクセル配列を示す図である。

【図１７】 本発明に係るＣＣＤセンサおよび薄型ＣＣＤセンサの横方向断面図である。

【図１８】 本発明に係るフロー図である。

【図１９】 本発明に係るチップ上のシステムを示す図である。

【図２０】 本発明の実施の形態に係る、複数の記憶装置を示す図である。

【図２１】 本発明に係る複数のコイルを示す図である。

【図２２】 本発明に係る、高周波により活性化されるチップを示す図である。

【図２３】 本発明に係る、チップ上のバッテリを示す図である。

【図２４】 本発明に係る、マルチビット画像処理を示すブロック図である。

【図２５】 本発明に係る、ピクセル投影と走査ラインを示す図である。

【図２６】 本発明に係るフロー図である。

【図２７】 １次元記号の例を示す図である。

【図２８】 本発明に係る２次元記号の例を示す図である。

【図２９】 本発明に係る２次元記号の例を示す図である。

【図３０】 本発明に係る２次元記号の例を示す図である。

【図３１】 本発明に係る、セルＩ１〜Ｉ２３の配列の例を示す図である。

【図３２】 本発明に係る、セルＤ１〜Ｄ４の配列の例を示す図である。

【図３３】 本発明に係る、ホワイトガードＳ１〜Ｓ２３の配列の例を示す図である。

【図３４】 本発明に係る、符号種別情報および他の情報（構成）又は密度および比率情報
Ｃ１〜Ｃ３、行数Ｘ１〜Ｘ５、列数Ｙ１〜Ｙ５、および誤り訂正情報Ｅ１〜Ｅ２
の配列を示す図であり、ここで、セルＲ１〜Ｒ２は行列数が３２を超えた場合（
３２〜６４）にＸ６およびＹ６として用いられるために保持されている。

【図３５】 本発明に係る、Ｘ軸Ｚ１〜Ｚ５およびＹ軸Ｗ１〜Ｗ５のデータ領域内の識別部
の位置、光学符号Ｔ１〜Ｔ３の形状と位相とに関連する情報、および印刷コント
ラスト／カラーＰ１〜Ｐ２に関連する情報、を示すセルの配列の例を示す図であ
る。

【図３６】 本発明に係る識別部の変形例を示す図である。

【図３７】 本発明に係るカメレオン符号識別部の一例を示す図である。

【図３８】 本発明に係るカメレオン符号識別部の一例を示す図である。

【図３９】 本発明に係るカメレオン符号識別部の一例を示す図である。

【図４０】 本発明に係るカメレオン符号識別部を用いたＰＤＦ符号構造の一例を示す図で
ある。

【図４１】 通常の密度、誤り訂正なし、コントラスト６０％で白黒で印刷された、Ｚ＝１
２，Ｗ＝０９のときの（この例では、Ｚ、Ｗは識別部の中心セルの位置を示す）
２３×２３のＤ字型VeriCode記号に位置する識別部の一例を示す図である。

【図４２】 本発明に係るカメレオン識別部を用いたDataMatrixまたはVeriCode構造の一例
を示す図である。

【図４３】 カメレオン識別部を用いてロゴ内に埋め込まれた２次元記号を示す図である。

【図４４】 本発明に係る、データ領域、輪郭又は周辺部、および未使用セルを示す、カメ
レオン識別部を用いたＤ字型のVeriCode構造の一例を示す図である。

【図４５】 本発明に係るオンチップシステムのチップ構造の一例を示す図である。

【図４６】 本発明に係るＣＭＯＳセンサ撮像装置のアーキテクチャの一例を示す図である
。

【図４７】 本発明に係るフォトゲートピクセルの一例を示す図である。

【図４８】 本発明に係るＡＰＳピクセルの一例を示す図である。

【図４９】 本発明に係るフォトゲートＡＰＳピクセルの一例を示す図である。

【図５０】 本発明に係るリニアセンサの使用状態を示す図である。

【図５１】 本発明に係る矩形アレイセンサの使用状態を示す図である。

【図５２】 本発明に係る、センサのピクセル上に配置されたマイクロレンズを示す図であ
る。

【図５３】 本発明に係る、典型的なアンチブルーミングＣＣＤおよびＣＭＯＳセンサのス
ペクトル反応を示すグラフである。

【図５４】 本発明に係る、マイクロレンズを備えたセンサピクセルを示す切り欠き図であ
る。

【図５５】 本発明に係る２チップＣＭＯＳの構成を示すブロック図である。

【図５６】 本発明に係る、後方照射型ＣＣＤ、前方照射型ＣＣＤ、およびガリウムヒ素光
電素子の量子効率を示すグラフである。

【図５７】 本発明に係るピクセル補間を示す図である。

【図５８】 本発明に係るピクセル補間を示す図である。

【図５９】 本発明に係る撮像装置の構成要素の例を示す図である。

【図６０】 本発明に係る撮像装置の構成要素の例を示す図である。

【図６１】 本発明に係る撮像装置の構成要素の例を示す図である。

【図６２】 本発明に係るビューファインダの一例を示す図である。

【図６３】 本発明に係る撮像装置の構成例を示す図である。

【図６４】 本発明に係るヘッドセット型撮像装置の例を示す図である。

【図６５】 本発明に係る撮像装置の構成例を示す図である。

【図６６】 本発明に係る３センサを用いたカラーシステムを示す図である

【図６７】 本発明に係る回転フィルタを用いたカラーシステムを示す図である。

【図６８】 本発明に係る画素単位フィルタを用いたカラーシステムを示す図である。

【図６９】 本発明に係る、代表的なＣＭＯＳセンサを示す表である。

【図７０】 本発明に係る、代表的なＣＣＤ、ＣＭＤおよびＣＭＯＳセンサの比較を示す表
である。

【図７１】 本発明に係る、ＬＣＤディスプレイの比較を示す表である。

【図７２】 本発明に係るスマートピクセルアレイを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０７２，４１８ (32)優先日 平成10年１月24日(1998．1．24) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／０７３，５０１ (32)優先日 平成10年５月５日(1998．5．5) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，Ｊ Ｐ，ＫＲ

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学読取符号、１次元記号、２次元記号、３次元記号の組から選択され、対象
   画像領域に含まれる画像情報を読み取る光学読取装置であり、 前端のある少なくとも１つのプリント基板と、 前記撮像装置の少なくとも１つに設置され、入射光を前記対象画像領域に照射
   する光源と、 光軸に沿って配置される少なくとも１つのレンズを備え、前記対象領域から反
   射した前記光を焦点面で合焦させる光学部と、 前記合焦された反射光の発光レベルを感知する複数のピクセル素子を備えた、
   前記光軸内のセンサと、 前記センサから供給された発光レベルに比例する電気信号を用いて前記感知し
   た画像を処理すると共に、前記電気信号を出力データに変換する光学処理部と、 前記光学処理部と結合され、対象画像データを処理して画像情報を示すデータ
   を生成する処理回路を備えるデータ処理部と、 から構成される光学読取装置。
2. 【請求項２】 前記センサと前記光学処理手段は同一のチップ上に集積されている、ことを特
   徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記センサ、前記光学処理手段、及び前記論理装置は同一のチップ上に集積さ
   れている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記センサ、前記光学処理手段、及び前記論理装置は同一のチップ上に集積さ
   れている、ことを特徴とする請求項１の組み合わせ。
5. 【請求項５】 前記センサ、前記光学処理手段、前記論理装置、及び前記データ処理部は同一
   のチップ上に集積されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記センサを、前記対象画像領域中の所望の領域に向けるフレーム設定手段を
   さらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 カメラ及びディジタル撮像手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に
   記載の装置。
8. 【請求項８】 画像表示部を備えるファインダをさらに備える、ことを特徴とする請求項１に
   記載の装置。
9. 【請求項９】 前記光学部は固定焦点レンズ群を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の
   装置。
10. 【請求項１０】 前記光学部はディジタルズーム手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記
    載の装置。
11. 【請求項１１】 前記データ処理部は、低電力高速ディジタル撮像のための機能統合部をさらに
    備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記光学部は、高周波の二値間通過を用い、前記データ処理部の制御の下で、
    任意の距離の所望の領域を決定するためのオートズーム・オートフォーカス手段
    をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記データ処理部は、包括的な特徴検出のためのパターン認識手段をさらに備
    える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 【請求項１４】 形状要素と関連する階調及び色の処理を行う画像処理手段をさらに備える、こ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
15. 【請求項１５】 カメラ機能か光学符号認識機能かを自動識別する手段と、復号機能を実行して
    光学画像内の符号化されたデータを読み取る手段と、をさらに備えることを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
16. 【請求項１６】 開口部をさらに備えると共に、該開口部より物理的に大きな光学読取符号を読
    み取る手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記センサは、電荷結合素子群、ＣＭＯＳセンサ群、あるいは電荷変調素子群
    のいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記光源は、発光ダイオード群、ストロボ群、レーザダイオード群、あるいは
    ハロゲンランプ群のいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記光学処理手段は、サンプリング回路及び保持回路を含む、ことを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記光学処理手段は、アナログ／ディジタル変換回路を備える、ことを特徴と
    する請求項１に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記光学処理手段は、サンプリング回路、保持回路、及びアナログ／ディジタ
    ル変換回路を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記論理装置は、特定用途向けＩＣから構成される、ことを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記論理装置は、フィールドプログラマブル型ゲートアレイから構成される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
24. 【請求項２４】 前記論理装置は、バイナリプロセッサとマルチビットプロセッサから構成され
    る、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
25. 【請求項２５】 前記論理装置は、マルチビットプロセッサから構成される、ことを特徴とする
    請求項１に記載の装置。
26. 【請求項２６】 光学読取符号を読み取るための網膜状のセンサ手段をさらに備える、ことを特
    徴とする請求項１に記載の装置。
27. 【請求項２７】 光学読取符号の読み取り、または静止画像あるいは動画像を取り込むためのス
    マートセンサ手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
28. 【請求項２８】 前記論理装置は、ランレングス符号プロセッサに直列に接続されたバイナリプ
    ロセッサから構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
29. 【請求項２９】 前記ランレングス符号プロセッサは、インジケータデータを出力する、ことを
    特賞とする請求項２８に記載の装置。
30. 【請求項３０】 光学読取符号、１次元記号、２次元記号、３次元記号の組から選択され、対象
    画像領域に含まれる画像情報を読み取る光学読取装置であり、 前記対象領域に入射光を照射する光源手段と、 前記対象領域から反射した前記光を焦点面で合焦させる光学部と、 前記合焦された反射光の発光レベルを感知するセンサ手段と、 前記センサから供給された発光レベルに比例する電気信号を用いて前記感知し
    た画像を処理すると共に、前記電気信号を、前記対象画像領域内の離散点に対応
    する各ピクセル素子のマルチビット発光レベルを示す出力データに変換する光学
    処理手段と、 前記光学処理手段からデータを受信して、対象画像データを生成する論理装置
    手段と、 前記論理装置と結合され、前記対象画像データを処理して、前記画像情報を示
    す復号データまたは生データを生成するデータ処理部と、 を備えることを特徴とする光学読取装置。
31. 【請求項３１】 光学読取符号、１次元記号、２次元記号、３次元記号の組から選択され、対象
    画像領域に含まれる画像情報を読み取る方法であり、 前記対象画像領域に入射光を照射し、 前記対象領域から反射した前記光を焦点面で合焦し、 前記合焦された反射光の発光レベルを感知し、 前記センサから供給された発光レベルに比例する電気信号を用いて前記感知し
    た画像を処理すると共に、前記電気信号を、前記対象画像領域内の離散点に対応
    する各ピクセル素子のマルチビット発光レベルを示す出力データに変換し、 前記光学処理手段からデータを受信して、対象画像データを生成し、 前記対象画像データを処理して、前記画像情報を示す復号データまたは生デー
    タを生成する、ことを特徴とする方法。
32. 【請求項３２】 光学読取符号、１次元記号、２次元記号、３次元記号の組から選択され、対象
    画像領域に含まれる画像情報を、焦点面を有する光学読取装置を用いて読み取る
    方法であり、 前記画像データの中から、可干渉性の縞状画像を検出し、 文字情報を認識し、 有意情報を含んだ前記情報のサブセットを決定し、 前記実際の画像の前記焦点面に対する角度を決定し、 サブピクセル補間を実行して前記実際の画像に対応する出力データを生成する
    、 ことを特徴とする方法。
33. 【請求項３３】 前記角度決定ステップは、チェッカーパターン手法で前記角度を決定する、こ
    とを特徴とする請求項３１に記載の方法。
34. 【請求項３４】 前記角度決定ステップは、チェーン符号手法で前記角度を決定する、ことを特
    徴とする請求項３３に記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記画像処理ステップは、包括的な特徴検出を含む、ことを特徴とする請求項
    ３１に記載の方法。
36. 【請求項３６】 前記画像処理ステップは、部分的な特徴検出を含む、ことを特徴とする請求項
    ３１に記載の方法。
37. 【請求項３７】 前記光学処理部と前記データ処理部とを接続するワイヤレス送受信装置をさら
    に備え、該送受信装置は、前記光学処理部の出力データを前記データ処理部に送
    信すると共に、前記データ処理部からの確認データまたは訂正データを前記光学
    処理部に任意に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。