JP2003197888A - バーコード・シンボルの像を形成するための半導体デバイス - Google Patents
バーコード・シンボルの像を形成するための半導体デバイスInfo
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 最小量の電力使用のコード・シンボルの像を
形成するための半導体デバイス又は小型像形成器を提供
することである。 【解決手段】 光学的コード・シンボルの像を形成する
ための半導体デバイス又は小型像形成器が、１０２４を
超えない画素を備え、各々の画素は、短寸法が４μｍよ
り大きくなく２μｍより小さくなく、２対１より大きい
アスペクト比を有しており、画素が単一の行に配置され
るのが好ましい。小型像形成器の光学的及び電気的シス
テムは、像形成器の一次元又はそれ以上の次元の体積を
減少させるように最適化される。上述のような単一の半
導体デバイスを備える読取装置の視野の像を形成するた
めのセンサを含むバーコード読取装置がさらに提供され
る。像形成器によるターゲットの照明への必要性を減少
及び／又は排除する装置及び技術が提供され、これによ
り像形成器により消費される全体のパワー及び／又は全
体の寸法が減少される。
形成するための半導体デバイス又は小型像形成器を提供
することである。 【解決手段】 光学的コード・シンボルの像を形成する
ための半導体デバイス又は小型像形成器が、１０２４を
超えない画素を備え、各々の画素は、短寸法が４μｍよ
り大きくなく２μｍより小さくなく、２対１より大きい
アスペクト比を有しており、画素が単一の行に配置され
るのが好ましい。小型像形成器の光学的及び電気的シス
テムは、像形成器の一次元又はそれ以上の次元の体積を
減少させるように最適化される。上述のような単一の半
導体デバイスを備える読取装置の視野の像を形成するた
めのセンサを含むバーコード読取装置がさらに提供され
る。像形成器によるターゲットの照明への必要性を減少
及び／又は排除する装置及び技術が提供され、これによ
り像形成器により消費される全体のパワー及び／又は全
体の寸法が減少される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光学的コー
ド・シンボル、特にバーコード・シンボルの像を形成す
るようになった半導体デバイス及びそのような半導体デ
バイスを含むバーコード読取装置に関する。本発明は、
より具体的には、光学的コード・像形成器及びカメラを
含む、多数の画像素子を検出するためのソリッド・ステ
ート・センサを用いる像形成システムに関する。本発明
の特徴は、線形配列センサをベースとし、２次元センサ
をベースとし、手持ち式の読み取り器に特に有用であ
る。本発明は、フォームファクタが減少させられた像形
成器に関する。
ド・シンボル、特にバーコード・シンボルの像を形成す
るようになった半導体デバイス及びそのような半導体デ
バイスを含むバーコード読取装置に関する。本発明は、
より具体的には、光学的コード・像形成器及びカメラを
含む、多数の画像素子を検出するためのソリッド・ステ
ート・センサを用いる像形成システムに関する。本発明
の特徴は、線形配列センサをベースとし、２次元センサ
をベースとし、手持ち式の読み取り器に特に有用であ
る。本発明は、フォームファクタが減少させられた像形
成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学的コードは、異なる光反射性又は光
放射特性を有する画像領域からなるパターンであり、一
般にアプリオリ規則に従って組み立てられる。「バーコ
ード」という用語は、ある種の光学的コードを説明する
ために用いられることが多い。光学的コードの光学的特
性及びパターンは、それらが使用される背景環境からそ
れらを外見上区別するために選択される。光学的コード
からデータを識別し、又は取り出すための装置は、「光
学的コード読取装置」とも呼ばれ、バーコードスキャナ
はその一つの型である。光学的コード読取装置は、店舗
における精算サービス、工業立地における作業の流れ及
び在庫管理、及び輸送機関における荷物追跡作業のよう
な、多くの様々な環境において固定型又は携帯型装置の
両方において用いられる。例えば、多くのバーコードが
印刷されたリスト項目から目標とするバーコードを読み
取ることによって、データ入力項目の迅速で一般化され
た手段として光学的コードを用いることができる。幾つ
かの用途において、光学的コード読取装置は、携帯型デ
ータ処理装置又はデータ収集及び送信装置に接続され
る。光学的コード読取装置は、手作業で目標とするコー
ドに指向される手持ち式センサを含むことが多い。
放射特性を有する画像領域からなるパターンであり、一
般にアプリオリ規則に従って組み立てられる。「バーコ
ード」という用語は、ある種の光学的コードを説明する
ために用いられることが多い。光学的コードの光学的特
性及びパターンは、それらが使用される背景環境からそ
れらを外見上区別するために選択される。光学的コード
からデータを識別し、又は取り出すための装置は、「光
学的コード読取装置」とも呼ばれ、バーコードスキャナ
はその一つの型である。光学的コード読取装置は、店舗
における精算サービス、工業立地における作業の流れ及
び在庫管理、及び輸送機関における荷物追跡作業のよう
な、多くの様々な環境において固定型又は携帯型装置の
両方において用いられる。例えば、多くのバーコードが
印刷されたリスト項目から目標とするバーコードを読み
取ることによって、データ入力項目の迅速で一般化され
た手段として光学的コードを用いることができる。幾つ
かの用途において、光学的コード読取装置は、携帯型デ
ータ処理装置又はデータ収集及び送信装置に接続され
る。光学的コード読取装置は、手作業で目標とするコー
ドに指向される手持ち式センサを含むことが多い。
【０００３】大多数の従来のコード読取装置は、一次元
のバーコード・シンボルを読み取るように設計されてい
る。バーコードは、一定幅又は可変幅のスペースによっ
て分離される可変幅の矩形のバーのパターンである。バ
ーとスペースは、異なる光反射特性を有する。一次元の
バーコードの一例は、例えば、製品在庫を識別するのに
用いられるＵＰＣ／ＥＡＮコードである。
のバーコード・シンボルを読み取るように設計されてい
る。バーコードは、一定幅又は可変幅のスペースによっ
て分離される可変幅の矩形のバーのパターンである。バ
ーとスペースは、異なる光反射特性を有する。一次元の
バーコードの一例は、例えば、製品在庫を識別するのに
用いられるＵＰＣ／ＥＡＮコードである。
【０００４】ソリッド・ステート像形成デバイスを用い
てバーコードを読み取ることができる。例えば、二次元
配列のセル又は光センサをデバイスの視野内にある画像
要素すなわち画素に対応させたイメージセンサを用いる
ことができる。このようなイメージ・センサは、二次元
すなわち面配置の電荷結合デバイス（ＣＣＤ）と、これ
に関連させられて視野についての画素情報の二次元配列
に対応する電気信号を生成する回路とにより構成するこ
とができる。例えば、Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ等に付与され
た米国特許第６，１３８，９１５号のような一次元線形
配列の光ダイオードはまた、バーコード反射画像を検出
するのに使用するものとして公知であり、これを引用に
よりここに明示的に組み入れる。
てバーコードを読み取ることができる。例えば、二次元
配列のセル又は光センサをデバイスの視野内にある画像
要素すなわち画素に対応させたイメージセンサを用いる
ことができる。このようなイメージ・センサは、二次元
すなわち面配置の電荷結合デバイス（ＣＣＤ）と、これ
に関連させられて視野についての画素情報の二次元配列
に対応する電気信号を生成する回路とにより構成するこ
とができる。例えば、Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ等に付与され
た米国特許第６，１３８，９１５号のような一次元線形
配列の光ダイオードはまた、バーコード反射画像を検出
するのに使用するものとして公知であり、これを引用に
よりここに明示的に組み入れる。
【０００５】光学的コード読取装置においてＣＣＤイメ
ージ・センサと対物レンズとの組立体を用いることは、
当該技術分野においては周知である。過去において、こ
のようなシステムには、もともと比較的高価なビデオ撮
像システム用として設計された複雑な対物レンズ組立体
が用いられていた。このようなシステムは、シャープな
単一焦点距離と限られた視野深度を有するものであり、
従来の照準、照明、信号処理、及び復号アルゴリズムと
相俟って、該システムの融通性及び動作範囲を制限する
ものである。
ージ・センサと対物レンズとの組立体を用いることは、
当該技術分野においては周知である。過去において、こ
のようなシステムには、もともと比較的高価なビデオ撮
像システム用として設計された複雑な対物レンズ組立体
が用いられていた。このようなシステムは、シャープな
単一焦点距離と限られた視野深度を有するものであり、
従来の照準、照明、信号処理、及び復号アルゴリズムと
相俟って、該システムの融通性及び動作範囲を制限する
ものである。
【０００６】他の公知の像形成システムは、主に光学的
コードを読み取るために設計される。このような読み取
りシステムは、幾つかの小さな部品の組立てと位置合わ
せを必要とする。これらの部品には、レンズ、開口絞
り、及びＣＣＤチップのような２Ｄイメージ・センサ配
列が含まれる。このような構造体は、例えば、ＷＯ第９
９／６４，９８０号において示されており、これは引用
によりここに組み入れる。手に取付ける形式のコード読
取装置において使用するようになった小型像形成器が、
２０００年１０月１０日にＰａｔｅｌ等により出願され
た米国特許出願番号第０９／６８４，５１４号に開示さ
れており、この出願は引用によりここに明示的に組み入
れる。
コードを読み取るために設計される。このような読み取
りシステムは、幾つかの小さな部品の組立てと位置合わ
せを必要とする。これらの部品には、レンズ、開口絞
り、及びＣＣＤチップのような２Ｄイメージ・センサ配
列が含まれる。このような構造体は、例えば、ＷＯ第９
９／６４，９８０号において示されており、これは引用
によりここに組み入れる。手に取付ける形式のコード読
取装置において使用するようになった小型像形成器が、
２０００年１０月１０日にＰａｔｅｌ等により出願され
た米国特許出願番号第０９／６８４，５１４号に開示さ
れており、この出願は引用によりここに明示的に組み入
れる。
【０００７】像形成システムの設計は、該像形成システ
ムが内部に作られることになるパッケージの寸法に左右
される。既成部品を利用する従来の像形成システムは、
既成部品の選択が限られているため、小型化するのが難
しい。更に、小型像形成器の設計における種々の光学現
象のため、部品の寸法と走査された画像の質との間の種
々の妥協を、部品の選択の際に検討しなければならな
い。更に、光学現象のために、像形成器についての特定
部品の選択が、小型像形成器についての他の部品の選択
を制限することがある。
ムが内部に作られることになるパッケージの寸法に左右
される。既成部品を利用する従来の像形成システムは、
既成部品の選択が限られているため、小型化するのが難
しい。更に、小型像形成器の設計における種々の光学現
象のため、部品の寸法と走査された画像の質との間の種
々の妥協を、部品の選択の際に検討しなければならな
い。更に、光学現象のために、像形成器についての特定
部品の選択が、小型像形成器についての他の部品の選択
を制限することがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、光学的コード・シンボルの像を形成するための半導
体デバイス及び小型像形成器と、そのような半導体デバ
イスを含むバーコード読取装置とを提供することであ
る。本発明の更に別の目的は、デバイスの物理的寸法と
形状、すなわちフォームファクタを最小にしながら、適
切な走査画像を提供する半導体デバイス又は小型像形成
器を提供することである。光学的コード・シンボルの像
を形成するための半導体デバイス又は小型像形成器は、
一般的には、該半導体デバイスが手持ち式装置内に組み
込まれた携帯型用途において用いられる。一般に、これ
らの手持ち式装置のバッテリー体積は限られている。本
発明の目的は、画像を捕捉及び処理するのに最小量の電
力しか使用しない、バーコード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイス又は小型像形成器を提供するこ
とである。本発明の目的は、像形成システムの動作範囲
を増加させることである。
は、光学的コード・シンボルの像を形成するための半導
体デバイス及び小型像形成器と、そのような半導体デバ
イスを含むバーコード読取装置とを提供することであ
る。本発明の更に別の目的は、デバイスの物理的寸法と
形状、すなわちフォームファクタを最小にしながら、適
切な走査画像を提供する半導体デバイス又は小型像形成
器を提供することである。光学的コード・シンボルの像
を形成するための半導体デバイス又は小型像形成器は、
一般的には、該半導体デバイスが手持ち式装置内に組み
込まれた携帯型用途において用いられる。一般に、これ
らの手持ち式装置のバッテリー体積は限られている。本
発明の目的は、画像を捕捉及び処理するのに最小量の電
力しか使用しない、バーコード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイス又は小型像形成器を提供するこ
とである。本発明の目的は、像形成システムの動作範囲
を増加させることである。
【０００９】ソリッド・ステート像形成器を用いる従来
の像形成システムは、ターゲット画像の正確な復号を得
るために、該ターゲット画像が像形成器のレンズから離
れることができる距離に制限がある。具体的には、従来
の像形成システムにおいて、ソリッド・ステート像形成
器の画素列の面が、合焦レンズの光軸に垂直に配置され
る。従って、ソリッド・ステート像形成器の画素は、全
てターゲット画像の同じ空間平面に合焦される。全ての
画素が同じ空間平面に合焦されることにより、像形成シ
ステムの動作範囲、すなわち該像形成システムとターゲ
ット画像との間の距離が厳しく制限される。従来の像形
成システムが単一焦点レンズを有する場合、ターゲット
画像を適切に受け取り、復号するために、該像形成シス
テムと該ターゲット画像との間の調整を行わねばならな
い。
の像形成システムは、ターゲット画像の正確な復号を得
るために、該ターゲット画像が像形成器のレンズから離
れることができる距離に制限がある。具体的には、従来
の像形成システムにおいて、ソリッド・ステート像形成
器の画素列の面が、合焦レンズの光軸に垂直に配置され
る。従って、ソリッド・ステート像形成器の画素は、全
てターゲット画像の同じ空間平面に合焦される。全ての
画素が同じ空間平面に合焦されることにより、像形成シ
ステムの動作範囲、すなわち該像形成システムとターゲ
ット画像との間の距離が厳しく制限される。従来の像形
成システムが単一焦点レンズを有する場合、ターゲット
画像を適切に受け取り、復号するために、該像形成シス
テムと該ターゲット画像との間の調整を行わねばならな
い。
【００１０】照明を与え、照準を助けるために、像形成
システムは、レーザーか又は発光ダイオード（ＬＥＤ）
のいずれかを用いることができる。ＬＥＤ光源の非干渉
性の性質が、レーザーによって発生するスペックル雑音
衝撃を生成しないので、ＬＥＤはレーザーよりも好まし
い。更に、ＬＥＤの製造及びパッキングが容易であるの
で、ＬＥＤは、レーザーより費用対効果が大きい。ま
た、ＬＥＤをレーザーよりもコンパクトに作ることがで
き、かつ表面実装がより簡単である。しかしながら、レ
ーザーと比較すると、ＬＥＤは理想的な点光源ではな
い。具体的には、ＬＥＤにより発した光は、十分に合焦
せず、投射された光の線幅が大きくなる。ＬＥＤにより
発した光の線幅を減少させるために、多くの設計者はＬ
ＥＤの前に機械的スリットを配置する。しかしながら、
この機械的スリットは、ＬＥＤにより対象物上に投射さ
れる光の量を減少させる。従って、本発明の目的は、Ｌ
ＥＤにより投射される光の量を大幅に減少させることな
く、投射される光の線幅を減少させるＬＥＤを提供する
ことである。
システムは、レーザーか又は発光ダイオード（ＬＥＤ）
のいずれかを用いることができる。ＬＥＤ光源の非干渉
性の性質が、レーザーによって発生するスペックル雑音
衝撃を生成しないので、ＬＥＤはレーザーよりも好まし
い。更に、ＬＥＤの製造及びパッキングが容易であるの
で、ＬＥＤは、レーザーより費用対効果が大きい。ま
た、ＬＥＤをレーザーよりもコンパクトに作ることがで
き、かつ表面実装がより簡単である。しかしながら、レ
ーザーと比較すると、ＬＥＤは理想的な点光源ではな
い。具体的には、ＬＥＤにより発した光は、十分に合焦
せず、投射された光の線幅が大きくなる。ＬＥＤにより
発した光の線幅を減少させるために、多くの設計者はＬ
ＥＤの前に機械的スリットを配置する。しかしながら、
この機械的スリットは、ＬＥＤにより対象物上に投射さ
れる光の量を減少させる。従って、本発明の目的は、Ｌ
ＥＤにより投射される光の量を大幅に減少させることな
く、投射される光の線幅を減少させるＬＥＤを提供する
ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明と共に用いること
ができる小型像形成器において、各々の画素の瞬間視野
及び開口絞り領域を大きな寸法の像形成器と同等に維持
しながら、大きな寸法の像形成器と比べて、像の列にお
ける画素幅又はピッチが減少される。この実施形態によ
ると、画素幅又はピッチを４μｍとし、検出器列の長さ
を２ｍｎより少ないか又は等しくなるようにした像形成
器を生成することができる。この実施形態の一態様によ
ると、画素の交互の行を互いに対して１／２画素だけ互
い違いに配置することによって、一次元の像形成器を、
およそ３μｍの画素幅又はピッチでおよそ０．７５ｍｍ
の検出器列の長さを有するように形成することができ
る。
ができる小型像形成器において、各々の画素の瞬間視野
及び開口絞り領域を大きな寸法の像形成器と同等に維持
しながら、大きな寸法の像形成器と比べて、像の列にお
ける画素幅又はピッチが減少される。この実施形態によ
ると、画素幅又はピッチを４μｍとし、検出器列の長さ
を２ｍｎより少ないか又は等しくなるようにした像形成
器を生成することができる。この実施形態の一態様によ
ると、画素の交互の行を互いに対して１／２画素だけ互
い違いに配置することによって、一次元の像形成器を、
およそ３μｍの画素幅又はピッチでおよそ０．７５ｍｍ
の検出器列の長さを有するように形成することができ
る。
【００１２】別の実施形態において、非常に小さいフォ
ームファクタを有し、像形成器によってもたらされるわ
ずかな人工照明で、或いは人工照明なしで作動すること
ができ、これにより非常に低出力で作動する像形成器が
提供される。本実施形態によると、像形成器チップは、
像形成器ハウジング内の像形成器基板にマウントされ
る。像形成器ハウジングは、像形成器チップの周りに暗
室を形成し、これにより該像形成器が外部シールなしに
作動できるようになる。本実施形態の一態様によると、
開口絞りの寸法を増加させ、これにより人工照明を提供
するための像形成エンジンへの必要性を最小限にし、及
び／又は排除することができる。本実施形態の別の態様
によると、利得を有する低ノイズ・像形成器が提供さ
れ、人工照明を提供するための像形成エンジンへの必要
性を減少させ、及び／又は排除する。本実施形態の更に
別の態様によると、対数像形成器のような非線形の反応
をもたらす像形成器を提供して人工照明を提供するため
の像形成エンジンへの必要性を減少させ、及び／又は排
除することができる。
ームファクタを有し、像形成器によってもたらされるわ
ずかな人工照明で、或いは人工照明なしで作動すること
ができ、これにより非常に低出力で作動する像形成器が
提供される。本実施形態によると、像形成器チップは、
像形成器ハウジング内の像形成器基板にマウントされ
る。像形成器ハウジングは、像形成器チップの周りに暗
室を形成し、これにより該像形成器が外部シールなしに
作動できるようになる。本実施形態の一態様によると、
開口絞りの寸法を増加させ、これにより人工照明を提供
するための像形成エンジンへの必要性を最小限にし、及
び／又は排除することができる。本実施形態の別の態様
によると、利得を有する低ノイズ・像形成器が提供さ
れ、人工照明を提供するための像形成エンジンへの必要
性を減少させ、及び／又は排除する。本実施形態の更に
別の態様によると、対数像形成器のような非線形の反応
をもたらす像形成器を提供して人工照明を提供するため
の像形成エンジンへの必要性を減少させ、及び／又は排
除することができる。
【００１３】更に別の実施形態によると、像形成器は、
イメージ・センサと合焦レンズとを含む。この像形成器
センサは、第１面内に画素列を有し、合焦レンズは第２
面内に光軸を有する。第１及び第２面は、互いに垂直に
ならないように配置され、これにより像形成器の動作範
囲が増加する。
イメージ・センサと合焦レンズとを含む。この像形成器
センサは、第１面内に画素列を有し、合焦レンズは第２
面内に光軸を有する。第１及び第２面は、互いに垂直に
ならないように配置され、これにより像形成器の動作範
囲が増加する。
【００１４】別の実施形態によると、デバイスが、正方
形部分と、高さと幅が該正方形部分の高さと等しくない
矩形部分を有する発光ダイオードを含む。このデバイス
はまた、正方形部分に配置されたボンディングパッドを
含む。本実施形態の一態様によると、発光ダイオードは
また第２正方形部分も含み、矩形部分は、高さの寸法で
ある第１及び第２側面を有し、正方形部分は該矩形部分
の第１側面に配置され、第２正方形部分は該矩形部分の
第２側面に配置される。第２ボンディングパッドが、第
２正方形部分上に配置される。別の実施形態によると、
発光ダイオード・ダイが、発光ダイオードを囲むボンデ
ィングパッドを有する矩形形状の発光ダイオードを含
む。
形部分と、高さと幅が該正方形部分の高さと等しくない
矩形部分を有する発光ダイオードを含む。このデバイス
はまた、正方形部分に配置されたボンディングパッドを
含む。本実施形態の一態様によると、発光ダイオードは
また第２正方形部分も含み、矩形部分は、高さの寸法で
ある第１及び第２側面を有し、正方形部分は該矩形部分
の第１側面に配置され、第２正方形部分は該矩形部分の
第２側面に配置される。第２ボンディングパッドが、第
２正方形部分上に配置される。別の実施形態によると、
発光ダイオード・ダイが、発光ダイオードを囲むボンデ
ィングパッドを有する矩形形状の発光ダイオードを含
む。
【００１５】上述の内容を更に次のように定めることが
できる。像形成器が、ターゲット画像に対応する電気信
号を生成するためのソリッド・ステート・イメージ・セ
ンサを備え、該ソリッド・ステート・イメージ・センサ
は、１０２４画素より少ないか又は等しい画素数を有
し、各々の画素の幅又はピッチが４μｍより少ないか又
は等しい列を含む。像形成器はまた、ターゲットから反
射された光を受け取り、該反射光をイメージ・センサに
通させるための開口絞りを備える。このイメージ・セン
サは、一次元のイメージ・センサであるのが好ましく、
画素数が１０２４画素より少ないか又は等しく、各々の
画素の幅が３μｍに等しく、よって列の全長が１．５ミ
リメートルより少ないか又は等しくなるか、或いは、画
素数が約５００画素より少ないか又は等しく、各々の画
素の幅が３μｍに等しく、一方の行が他方の行より１／
２画素だけオフセットして画素が２つの隣接した行に配
置され、よって列の全長が０．７５ミリメートルより少
ないか又は等しくなる。上述のイメージ・センサは、二
次元のイメージ・センサであるのが好ましく、これによ
り列の最長の長さが２ミリメートルより少なくなる。特
に、上述のイメージ・センサをＣＭＯＳ検出器列とする
ことができる。上述のイメージ・センサは、リフローは
んだ付け技術を用いてプリント回路基板に取り付けるよ
うにするのが好ましい。上述のイメージ・センサは、照
明／照準発光ダイオードと、照明／照準レンズと、開口
絞り内に配置される撮像レンズとを更に含むことがで
き、この装置は、成形されたパッケージ内に含ませられ
る。像形成器の寸法は、５ミリメートル×３ミリメート
ル×２．２５ミリメートルより少ないか又は等しいのが
好ましい。
できる。像形成器が、ターゲット画像に対応する電気信
号を生成するためのソリッド・ステート・イメージ・セ
ンサを備え、該ソリッド・ステート・イメージ・センサ
は、１０２４画素より少ないか又は等しい画素数を有
し、各々の画素の幅又はピッチが４μｍより少ないか又
は等しい列を含む。像形成器はまた、ターゲットから反
射された光を受け取り、該反射光をイメージ・センサに
通させるための開口絞りを備える。このイメージ・セン
サは、一次元のイメージ・センサであるのが好ましく、
画素数が１０２４画素より少ないか又は等しく、各々の
画素の幅が３μｍに等しく、よって列の全長が１．５ミ
リメートルより少ないか又は等しくなるか、或いは、画
素数が約５００画素より少ないか又は等しく、各々の画
素の幅が３μｍに等しく、一方の行が他方の行より１／
２画素だけオフセットして画素が２つの隣接した行に配
置され、よって列の全長が０．７５ミリメートルより少
ないか又は等しくなる。上述のイメージ・センサは、二
次元のイメージ・センサであるのが好ましく、これによ
り列の最長の長さが２ミリメートルより少なくなる。特
に、上述のイメージ・センサをＣＭＯＳ検出器列とする
ことができる。上述のイメージ・センサは、リフローは
んだ付け技術を用いてプリント回路基板に取り付けるよ
うにするのが好ましい。上述のイメージ・センサは、照
明／照準発光ダイオードと、照明／照準レンズと、開口
絞り内に配置される撮像レンズとを更に含むことがで
き、この装置は、成形されたパッケージ内に含ませられ
る。像形成器の寸法は、５ミリメートル×３ミリメート
ル×２．２５ミリメートルより少ないか又は等しいのが
好ましい。
【００１６】別の態様において、像形成器ハウジングを
備え、該像形成器ハウジングは、像形成器チップと、像
形成器ハウジング内において該像形成器チップの反対側
に組み込まれたレンズとを含み、体積が３．３ｃｍ
3（０．２０立方インチ）より少ないか又は等しくされ
た像形成器が提供される。像形成器チップは、暗室内に
囲まれるのが好ましく、これにより像形成器が外部シー
ルなしで作動することができるようになる。有利な態様
は、像形成器の最大寸法が、２０．６×１４．２×１
１．４ｍｍ3のものである。好ましい実施形態におい
て、像形成・ハウジングは、ターゲット画像を照らすた
めの発光デバイスを更に含み、及び／又は、像形成器ハ
ウジングは、開口絞りを含み、像形成器による照明なし
にターゲット画像を走査することができるように開口絞
りの寸法が選択される。上述の像形成器チップは、利得
を有する低ノイズ・像形成器であるのが好ましく、これ
により像形成器による照明なしにターゲット画像を走査
することができるようになる。上述の像形成器チップを
対数反応式像形成器としてもよく、これによりターゲッ
ト画像の暗い部分と明るい部分の間のコントラストが増
強され、像形成器による照明なしにターゲット画像を走
査することができるようになる。
備え、該像形成器ハウジングは、像形成器チップと、像
形成器ハウジング内において該像形成器チップの反対側
に組み込まれたレンズとを含み、体積が３．３ｃｍ
3（０．２０立方インチ）より少ないか又は等しくされ
た像形成器が提供される。像形成器チップは、暗室内に
囲まれるのが好ましく、これにより像形成器が外部シー
ルなしで作動することができるようになる。有利な態様
は、像形成器の最大寸法が、２０．６×１４．２×１
１．４ｍｍ3のものである。好ましい実施形態におい
て、像形成・ハウジングは、ターゲット画像を照らすた
めの発光デバイスを更に含み、及び／又は、像形成器ハ
ウジングは、開口絞りを含み、像形成器による照明なし
にターゲット画像を走査することができるように開口絞
りの寸法が選択される。上述の像形成器チップは、利得
を有する低ノイズ・像形成器であるのが好ましく、これ
により像形成器による照明なしにターゲット画像を走査
することができるようになる。上述の像形成器チップを
対数反応式像形成器としてもよく、これによりターゲッ
ト画像の暗い部分と明るい部分の間のコントラストが増
強され、像形成器による照明なしにターゲット画像を走
査することができるようになる。
【００１７】別の態様によると、像形成器チップと、像
形成器ハウジング内において該像形成器チップの反対側
に組み込まれたレンズとを含む像形成器ハウジングを備
える像形成器が提供される。この像形成器チップは、画
像信号を増幅する低ノイズ・像形成器であり、これによ
り像形成器による照明なしにターゲット画像を走査する
ことができるようになる。像形成器ハウジングの体積
は、３．３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ないか
又は等しいことが好ましい。
形成器ハウジング内において該像形成器チップの反対側
に組み込まれたレンズとを含む像形成器ハウジングを備
える像形成器が提供される。この像形成器チップは、画
像信号を増幅する低ノイズ・像形成器であり、これによ
り像形成器による照明なしにターゲット画像を走査する
ことができるようになる。像形成器ハウジングの体積
は、３．３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ないか
又は等しいことが好ましい。
【００１８】更に、像形成器チップと、像形成器ハウジ
ング内において該像形成器チップの反対側に組み込まれ
たレンズとを含む像形成器ハウジングを備える像形成器
が提供される。この像形成器チップは、ターゲット画像
による該チップへの光反射に非線形の輝度反応をもたら
し、これにより像形成器による照明なしにターゲット画
像を走査することができるようになる。また、非線形の
表示がターゲット画像の対数表示であることが好まし
い。ここではまた、像形成器ハウジングの体積が、３．
３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ないか又は等し
いことが好ましい。
ング内において該像形成器チップの反対側に組み込まれ
たレンズとを含む像形成器ハウジングを備える像形成器
が提供される。この像形成器チップは、ターゲット画像
による該チップへの光反射に非線形の輝度反応をもたら
し、これにより像形成器による照明なしにターゲット画
像を走査することができるようになる。また、非線形の
表示がターゲット画像の対数表示であることが好まし
い。ここではまた、像形成器ハウジングの体積が、３．
３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ないか又は等し
いことが好ましい。
【００１９】更に別の態様によると、プリント回路基板
に取り付けられた像形成・センサと開口絞りとを備え、
体積が３．３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ない
か又は等しい像形成器が提供される。この像形成器の寸
法は、２０．６×１４．２×１１．４ミリメートルであ
ることが好ましい。この像形成器は、ターゲット画像の
照明を提供するための発光ダイオード、及び／又はター
ゲット画像上のターゲットを照らし、像形成器に照準を
あてるのを助けるための発光ダイオードを更に備えるこ
とが好ましい。
に取り付けられた像形成・センサと開口絞りとを備え、
体積が３．３ｃｍ3（０．２０立方インチ）より少ない
か又は等しい像形成器が提供される。この像形成器の寸
法は、２０．６×１４．２×１１．４ミリメートルであ
ることが好ましい。この像形成器は、ターゲット画像の
照明を提供するための発光ダイオード、及び／又はター
ゲット画像上のターゲットを照らし、像形成器に照準を
あてるのを助けるための発光ダイオードを更に備えるこ
とが好ましい。
【００２０】更に、第１面に水平方向の行の画像素子を
有する部分と、光軸を有する合焦光学系とを含む二次元
のイメージ・センサを備える像形成器が提供され、ここ
では、イメージ・センサは、第１面が該光軸と垂直にな
らないように、かつ異なる行の画像素子に対して異なる
焦点距離が与えられるように配向される。合焦光学系
は、第１面と実質的に平行でない面を対称に含む対物レ
ンズを含むことが好ましい。像形成器は、ターゲット画
像の照明を提供するための発光ダイオードを更に含むこ
とができる。
有する部分と、光軸を有する合焦光学系とを含む二次元
のイメージ・センサを備える像形成器が提供され、ここ
では、イメージ・センサは、第１面が該光軸と垂直にな
らないように、かつ異なる行の画像素子に対して異なる
焦点距離が与えられるように配向される。合焦光学系
は、第１面と実質的に平行でない面を対称に含む対物レ
ンズを含むことが好ましい。像形成器は、ターゲット画
像の照明を提供するための発光ダイオードを更に含むこ
とができる。
【００２１】別の態様によると、正方形部分と、高さと
幅が該正方形部分の高さと等しくない矩形部分とを有す
る発光ダイオードと、該正方形部分上に配置されたボン
ディングパッドとを備えるデバイスが提供される。特定
の実施形態において、矩形部分は高さの寸法である第１
及び第２側面を有し、発光ダイオードは第２正方形部分
を更に備え、正方形部分は矩形部分の第１側面に配置さ
れ、該第２正方形部分は該矩形部分の第２側面に配置さ
れ、第２ボンディングパッドが該第２正方形部分上に配
置される。
幅が該正方形部分の高さと等しくない矩形部分とを有す
る発光ダイオードと、該正方形部分上に配置されたボン
ディングパッドとを備えるデバイスが提供される。特定
の実施形態において、矩形部分は高さの寸法である第１
及び第２側面を有し、発光ダイオードは第２正方形部分
を更に備え、正方形部分は矩形部分の第１側面に配置さ
れ、該第２正方形部分は該矩形部分の第２側面に配置さ
れ、第２ボンディングパッドが該第２正方形部分上に配
置される。
【００２２】また、矩形の発光ダイオードと、該発光ダ
イオードを囲むボンディングパッドとを備えるデバイス
が提供され、これにより該発光ダイオードから発した均
一の光パワーが提供される。本発明によると、１０２４
を超えない画素を備え、各々の画素のアスペクト比が２
対１より大きく、短寸法が４μｍより大きくなく２μｍ
より少なくない、光学的コード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイスが提供される。ここでは画素が
単一の行に配置されるのが好ましい。更に、半導体デバ
イスは、２５６より少なくなく１０２４を超えない画素
の組として構成された集光面を有することができる。
イオードを囲むボンディングパッドとを備えるデバイス
が提供され、これにより該発光ダイオードから発した均
一の光パワーが提供される。本発明によると、１０２４
を超えない画素を備え、各々の画素のアスペクト比が２
対１より大きく、短寸法が４μｍより大きくなく２μｍ
より少なくない、光学的コード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイスが提供される。ここでは画素が
単一の行に配置されるのが好ましい。更に、半導体デバ
イスは、２５６より少なくなく１０２４を超えない画素
の組として構成された集光面を有することができる。
【００２３】本発明の別の態様によると、上述の単一の
半導体デバイスを備える読取装置の視野の像を形成する
ためのセンサを含むバーコード読取装置が提供される。
また、ここで記載されるのは、ターゲット画像を読み取
るための小型像形成器である。小型像形成器の光学的及
び電気システムは、一次元又はそれ以上の次元、或いは
像形成器の体積を減少させるように最適化される。一実
施形態によると、画素幅又はピッチ及び焦点距離は、各
々の画素に対して大きい像形成器に匹敵する視野を維持
するために、大きい像形成器のものより小さくされる。
像形成器全体の寸法は減少するが、画素幅又はピッチが
減少されることにより、開口絞り領域及び画素の瞬間視
野を一定に保つことが可能になる。他の実施形態におい
て、像形成器によるターゲットの照明への必要性を減少
させ、及び／又は排除し、これにより該像形成器により
消費される全体のパワー及び／又は全体の寸法を減少さ
せる装置及び技術が提供される。線幅が減少された光を
発する発光ダイオードのように、動作範囲が増大された
像形成器が提供される。
半導体デバイスを備える読取装置の視野の像を形成する
ためのセンサを含むバーコード読取装置が提供される。
また、ここで記載されるのは、ターゲット画像を読み取
るための小型像形成器である。小型像形成器の光学的及
び電気システムは、一次元又はそれ以上の次元、或いは
像形成器の体積を減少させるように最適化される。一実
施形態によると、画素幅又はピッチ及び焦点距離は、各
々の画素に対して大きい像形成器に匹敵する視野を維持
するために、大きい像形成器のものより小さくされる。
像形成器全体の寸法は減少するが、画素幅又はピッチが
減少されることにより、開口絞り領域及び画素の瞬間視
野を一定に保つことが可能になる。他の実施形態におい
て、像形成器によるターゲットの照明への必要性を減少
させ、及び／又は排除し、これにより該像形成器により
消費される全体のパワー及び／又は全体の寸法を減少さ
せる装置及び技術が提供される。線幅が減少された光を
発する発光ダイオードのように、動作範囲が増大された
像形成器が提供される。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の目的と利点は、図面に関
連して次の詳細な説明を読むことによって理解されるで
あろう。以下の説明において、制限するためではなく説
明するために、本発明が十分に理解されるように特定の
詳細について述べる。しかしながら、当業者には、これ
らの特定の詳細から離れた他の実施形態において本発明
を実行することができることが明らかであろう。他の例
においては、本発明の説明を分かりにくくしないため
に、公知の方法、装置、及び回路の詳細な説明は省かれ
る。
連して次の詳細な説明を読むことによって理解されるで
あろう。以下の説明において、制限するためではなく説
明するために、本発明が十分に理解されるように特定の
詳細について述べる。しかしながら、当業者には、これ
らの特定の詳細から離れた他の実施形態において本発明
を実行することができることが明らかであろう。他の例
においては、本発明の説明を分かりにくくしないため
に、公知の方法、装置、及び回路の詳細な説明は省かれ
る。
【００２５】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ小型像形成
器の平面図及び側面図を示す。この像形成器は、成形さ
れた光学パッケージ１１０内に組み込まれている。そう
するための構造及び技術が、「成形された像形成器の光
学パッケージ及び線形検出器に基づく走査エンジン」と
いう名称の、Ｍａｚｚ等により２００１年６月１５日に
出願された米国特許出願番号第０９／８８０，９０６号
に開示されており、この出願は、引用により明示的にこ
こに組み入れる。成形された光学パッケージは、像形成
／復号器集積回路（ＩＣ）１２０と、照明／照準発光ダ
イオード（ＬＥＤ）１３０と、撮像レンズ１４０と、照
明／照準レンズ１５０とを含む。本発明の好ましい実施
形態によると、像形成／復号器ＩＣ１２０は、周知の相
補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術によって製造さ
れる。或いは、像形成／復号器ＩＣ１２０は、関連した
復号回路を有するＣＣＤ像形成器を備えることができ
る。
器の平面図及び側面図を示す。この像形成器は、成形さ
れた光学パッケージ１１０内に組み込まれている。そう
するための構造及び技術が、「成形された像形成器の光
学パッケージ及び線形検出器に基づく走査エンジン」と
いう名称の、Ｍａｚｚ等により２００１年６月１５日に
出願された米国特許出願番号第０９／８８０，９０６号
に開示されており、この出願は、引用により明示的にこ
こに組み入れる。成形された光学パッケージは、像形成
／復号器集積回路（ＩＣ）１２０と、照明／照準発光ダ
イオード（ＬＥＤ）１３０と、撮像レンズ１４０と、照
明／照準レンズ１５０とを含む。本発明の好ましい実施
形態によると、像形成／復号器ＩＣ１２０は、周知の相
補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術によって製造さ
れる。或いは、像形成／復号器ＩＣ１２０は、関連した
復号回路を有するＣＣＤ像形成器を備えることができ
る。
【００２６】作動において、像形成／復号器ＩＣ１２０
は、撮像レンズ１４０を介して画像を受け取る。ターゲ
ット画像の復号を助けるために、照明ＬＥＤ１３０が、
照明／照準レンズ１５０を介してターゲット画像上に光
を投射する。像形成／復号器ＩＣの適切な視野における
ターゲット画像の位置決めは、照明／照準ＬＥＤ１３０
を用いてターゲット画像上に照準パターンを投射するこ
とにより助けられる。照明／照準ＬＥＤは、照明／照準
レンズ１５０を通じてターゲット画像上に合焦される。
照明／照準ＬＥＤからの光が、ターゲット画像上におい
て既知のターゲットパターンのいずれかで散乱されるよ
うに、照明／照準レンズ１５０を設計することができ
る。
は、撮像レンズ１４０を介して画像を受け取る。ターゲ
ット画像の復号を助けるために、照明ＬＥＤ１３０が、
照明／照準レンズ１５０を介してターゲット画像上に光
を投射する。像形成／復号器ＩＣの適切な視野における
ターゲット画像の位置決めは、照明／照準ＬＥＤ１３０
を用いてターゲット画像上に照準パターンを投射するこ
とにより助けられる。照明／照準ＬＥＤは、照明／照準
レンズ１５０を通じてターゲット画像上に合焦される。
照明／照準ＬＥＤからの光が、ターゲット画像上におい
て既知のターゲットパターンのいずれかで散乱されるよ
うに、照明／照準レンズ１５０を設計することができ
る。
【００２７】像形成システムの体積は、像形成／復号器
ＩＣ１２０の検出器列の画素幅又はピッチを拡大縮小す
ることによって拡大縮小される。画素幅又はピッチは、
イメージ・センサ上の画像素子すなわち画素間の間隔を
基準とする。画素幅又はピッチが減少する場合には、匹
敵する視野を維持するように焦点距離が減少させられ
る。開口絞りの寸法が一定に保たれる場合には、画素当
たり同じ量の光が集光され、像形成器の感度に損失はな
い。開口絞りの寸法が像形成器の寸法を制限しない場合
には、２Ｄの像形成システムにおいて、３方向の寸法全
てを画素の倍率によって拡大縮小する。１Ｄ像形成シス
テムにおいては、２方向の寸法を画素の倍率によって拡
大縮小する。
ＩＣ１２０の検出器列の画素幅又はピッチを拡大縮小す
ることによって拡大縮小される。画素幅又はピッチは、
イメージ・センサ上の画像素子すなわち画素間の間隔を
基準とする。画素幅又はピッチが減少する場合には、匹
敵する視野を維持するように焦点距離が減少させられ
る。開口絞りの寸法が一定に保たれる場合には、画素当
たり同じ量の光が集光され、像形成器の感度に損失はな
い。開口絞りの寸法が像形成器の寸法を制限しない場合
には、２Ｄの像形成システムにおいて、３方向の寸法全
てを画素の倍率によって拡大縮小する。１Ｄ像形成シス
テムにおいては、２方向の寸法を画素の倍率によって拡
大縮小する。
【００２８】像形成エンジンは、各々の画素に対して同
様の焦点深度及び同様の光処理能力を提供するように設
計される。このことにより、画素のダイナミック・レン
ジ及び画素の量子効率が犠牲になる。画素のダイナミッ
ク・レンジの影響は一次的であるが、バーコード・像形
成のような用途には、ダイナミック・レンジはあまり重
要でない。例えば、５λより大きい比較的大きな画素に
対して、画素の量子効率は二次的である。点光源から光
学システムにより集光される光は、方程式 により与えられる。この方程式において、Ａ
apertureは、開口絞りの面積であり、ｓは、光源までの
距離である。単一の画素の瞬間視野を積分することによ
って、該画素により集光される光の量は、方程式 により与えられる。
様の焦点深度及び同様の光処理能力を提供するように設
計される。このことにより、画素のダイナミック・レン
ジ及び画素の量子効率が犠牲になる。画素のダイナミッ
ク・レンジの影響は一次的であるが、バーコード・像形
成のような用途には、ダイナミック・レンジはあまり重
要でない。例えば、５λより大きい比較的大きな画素に
対して、画素の量子効率は二次的である。点光源から光
学システムにより集光される光は、方程式 により与えられる。この方程式において、Ａ
apertureは、開口絞りの面積であり、ｓは、光源までの
距離である。単一の画素の瞬間視野を積分することによ
って、該画素により集光される光の量は、方程式 により与えられる。
【００２９】像形成システムの画素ピッチ又は幅が減少
されると、焦点深度を維持しながら開口絞りの面積（Ａ
aperture）及び画素の瞬間視野（ＡpixelFOV）を一定に
保持することができる。このことは、センサの寸法が減
少されたときに、物体空間において、全て、すなわち開
口絞りの寸法、公称焦点距離、視野、及び各画素の瞬間
視野が同じになることを保証する。従って、バーコード
の読み取り性能に実質的影響を与えずに像形成エンジン
の寸法を拡大縮小することができる。
されると、焦点深度を維持しながら開口絞りの面積（Ａ
aperture）及び画素の瞬間視野（ＡpixelFOV）を一定に
保持することができる。このことは、センサの寸法が減
少されたときに、物体空間において、全て、すなわち開
口絞りの寸法、公称焦点距離、視野、及び各画素の瞬間
視野が同じになることを保証する。従って、バーコード
の読み取り性能に実質的影響を与えずに像形成エンジン
の寸法を拡大縮小することができる。
【００３０】上述の図において、図１Ａ及び図１Ｂに示
される小型像形成器は、４μｍのピッチ及び５１２画素
をもつＣＭＯＳ検出器列を有する。これは、およそ２ｍ
ｍの長さの有利な小型検出器になる。このシステムの焦
点距離は、およそ３ｍｍである。従って、図１Ａ及び図
１Ｂに示される走査エンジンの全体の寸法は、およそ５
×３×２．２５ｍｍ3とすることができる。
される小型像形成器は、４μｍのピッチ及び５１２画素
をもつＣＭＯＳ検出器列を有する。これは、およそ２ｍ
ｍの長さの有利な小型検出器になる。このシステムの焦
点距離は、およそ３ｍｍである。従って、図１Ａ及び図
１Ｂに示される走査エンジンの全体の寸法は、およそ５
×３×２．２５ｍｍ3とすることができる。
【００３１】画素幅又はピッチの実質的な限界は、およ
そ３μｍである。１Ｄシステムにおいて、２つ又はそれ
以上の行の画素をオフセットさせること、例えば、交互
配置させることによって、検出器の設置面積を更に小型
化することができる。例えば、３μｍのピッチを有する
５００画素の列の長さは、１．５ｍｍである。この列を
１／２画素だけオフセットした２つの隣接する行として
配置することにより、画素幅又はピッチは３μｍに維持
されるが、結果として得られる検出器列の長さは、０．
７５ｍｍとなる。この列は１／２画素だけオフセットす
るので、画素値を合算して１．５μｍ画素に相当する解
像度を得ることができる。画素幅又はピッチは、フォト
ンを吸収するために適正な水準に維持されるが、検出器
の設置面積、及びシステムの全体の体積を劇的に減少さ
せることができる。
そ３μｍである。１Ｄシステムにおいて、２つ又はそれ
以上の行の画素をオフセットさせること、例えば、交互
配置させることによって、検出器の設置面積を更に小型
化することができる。例えば、３μｍのピッチを有する
５００画素の列の長さは、１．５ｍｍである。この列を
１／２画素だけオフセットした２つの隣接する行として
配置することにより、画素幅又はピッチは３μｍに維持
されるが、結果として得られる検出器列の長さは、０．
７５ｍｍとなる。この列は１／２画素だけオフセットす
るので、画素値を合算して１．５μｍ画素に相当する解
像度を得ることができる。画素幅又はピッチは、フォト
ンを吸収するために適正な水準に維持されるが、検出器
の設置面積、及びシステムの全体の体積を劇的に減少さ
せることができる。
【００３２】像形成検出器列、読み取り用電子機器、ア
ナログ・デジタル変換器、及び復号論理を全て単一のチ
ップに組み込むことができる。像形成／復号チップは、
２つのＬＥＤダイ又は小さいレーザーを有する担体上に
マウントされる。この担体は、ＦＲ４基板、業界認知さ
れた有機基板であってもよく、より大きい回路基板に取
り付けるためのリードフレーム又ははんだバンプを含ん
でもよい。この担体は、成形されたプラスチックの断片
で覆われており、内部に光学面が成形されている。この
成形されたプラスチックのカバーは、光学品質であり、
自動回路基板アセンブリに生じる温度に耐えることがで
きる。このデバイスは、光学機械及び電子機器を含む完
全なスキャナであり、これを表面実装の集積回路のよう
に取り扱うことができ、リフローはんだ付技術に適合す
る。図１Ａ及び図１Ｂに示されるようなデバイスは、は
んだ接合のみにより回路基板に機械的に取り付けられた
完全な像形成器である。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示
される小型像形成器は、ねじ又はいずれかの同様の機械
的支持を必要とせず、よってこの像形成エンジンを組み
込むデバイスの寸法と複雑さを減少させる。
ナログ・デジタル変換器、及び復号論理を全て単一のチ
ップに組み込むことができる。像形成／復号チップは、
２つのＬＥＤダイ又は小さいレーザーを有する担体上に
マウントされる。この担体は、ＦＲ４基板、業界認知さ
れた有機基板であってもよく、より大きい回路基板に取
り付けるためのリードフレーム又ははんだバンプを含ん
でもよい。この担体は、成形されたプラスチックの断片
で覆われており、内部に光学面が成形されている。この
成形されたプラスチックのカバーは、光学品質であり、
自動回路基板アセンブリに生じる温度に耐えることがで
きる。このデバイスは、光学機械及び電子機器を含む完
全なスキャナであり、これを表面実装の集積回路のよう
に取り扱うことができ、リフローはんだ付技術に適合す
る。図１Ａ及び図１Ｂに示されるようなデバイスは、は
んだ接合のみにより回路基板に機械的に取り付けられた
完全な像形成器である。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示
される小型像形成器は、ねじ又はいずれかの同様の機械
的支持を必要とせず、よってこの像形成エンジンを組み
込むデバイスの寸法と複雑さを減少させる。
【００３３】図２Ａから図２Ｃまでは、それぞれ別の小
型像形成器の平面図、正面図、及び側面図を示す。図２
Ａから図２Ｃまでに示される小型像形成器は、非常に小
さなフォームファクタを有し、超低電力で作動するため
のほんのわずかな人工照明か、又は人工照明なしで作動
することができる。小型像形成器は、当業者には公知
の、いくつもの使用可能な金属又はプラスチック材料か
ら作ることができる像形成器ハウジング２１０を含む。
像形成器ハウジング２１０の内部に、利用可能な結合及
び取り付け技術のいずれか一つを用いて、像形成器チッ
プ２２０が像形成器基板２３０に取り付けられる。更
に、チップ・オン・ボード技術を用いて、像形成器チッ
プ２２０を像形成器基板２３０に取り付けることができ
る。像形成器チップ２２０は、像形成器ハウジング２１
０内においてレンズ２４０の真後ろに配置される。レン
ズ２４０は、いずれの適切な透明材料から作ってもよ
い。像形成器チップは、像形成器ハウジング２１０内に
形成された暗室２５０内に囲まれ、該像形成器チップ２
２０が外部シールなしに作動できるようになり、例え
ば、カメラ、端末装置又はマイクロコンピュータのよう
なホスト装置の設計が簡単になる。
型像形成器の平面図、正面図、及び側面図を示す。図２
Ａから図２Ｃまでに示される小型像形成器は、非常に小
さなフォームファクタを有し、超低電力で作動するため
のほんのわずかな人工照明か、又は人工照明なしで作動
することができる。小型像形成器は、当業者には公知
の、いくつもの使用可能な金属又はプラスチック材料か
ら作ることができる像形成器ハウジング２１０を含む。
像形成器ハウジング２１０の内部に、利用可能な結合及
び取り付け技術のいずれか一つを用いて、像形成器チッ
プ２２０が像形成器基板２３０に取り付けられる。更
に、チップ・オン・ボード技術を用いて、像形成器チッ
プ２２０を像形成器基板２３０に取り付けることができ
る。像形成器チップ２２０は、像形成器ハウジング２１
０内においてレンズ２４０の真後ろに配置される。レン
ズ２４０は、いずれの適切な透明材料から作ってもよ
い。像形成器チップは、像形成器ハウジング２１０内に
形成された暗室２５０内に囲まれ、該像形成器チップ２
２０が外部シールなしに作動できるようになり、例え
ば、カメラ、端末装置又はマイクロコンピュータのよう
なホスト装置の設計が簡単になる。
【００３４】像形成器チップ２２０によって捉えられた
場面のコントラストを達成するために、ＬＥＤ２６０を
設けることができる。ＬＥＤ２６０は、個別又は一体型
の列のいずれにしてもよい。更に、必要であれば、光を
分散するための光学系を像形成器ハウジング２１０内に
配置して場面を照らすことができる。或いは、像形成器
チップ２２０によって捉えられた場面のコントラストを
達成するために、開口絞りの寸法を増大させることがで
きる。開口絞りの寸法を増加させることは、動作範囲の
減少をもたらすが、ターゲット画像を照らす必要性を最
小化、又は排除することによって電力消費を減少させる
こと可能になる。
場面のコントラストを達成するために、ＬＥＤ２６０を
設けることができる。ＬＥＤ２６０は、個別又は一体型
の列のいずれにしてもよい。更に、必要であれば、光を
分散するための光学系を像形成器ハウジング２１０内に
配置して場面を照らすことができる。或いは、像形成器
チップ２２０によって捉えられた場面のコントラストを
達成するために、開口絞りの寸法を増大させることがで
きる。開口絞りの寸法を増加させることは、動作範囲の
減少をもたらすが、ターゲット画像を照らす必要性を最
小化、又は排除することによって電力消費を減少させる
こと可能になる。
【００３５】像形成器チップ２２０によって捉えられた
場面のコントラストを達成する更に別の選択肢は、利得
を有する低ノイズ・像形成器、又は対数反応式像形成器
を用いることである。像形成器のノイズの下限がアナロ
グ・デジタル変換器の量子化水準より下である場合に
は、アナログ信号を増幅して少量の光を用いて捉えられ
た画像のコントラストを増大させることができる。ほと
んど明るい部分への影響なく画像の暗い部分の間のコン
トラストを増大させるために、対数変換のような非線形
の変換を用いることができる。更に、コントラストを達
成するための上記技術のいずれかを結合させて像形成器
の反応を改善することができる。広い場面内ダイナミッ
ク・レンジを達成するために、自動利得制御を用いるこ
とができる。
場面のコントラストを達成する更に別の選択肢は、利得
を有する低ノイズ・像形成器、又は対数反応式像形成器
を用いることである。像形成器のノイズの下限がアナロ
グ・デジタル変換器の量子化水準より下である場合に
は、アナログ信号を増幅して少量の光を用いて捉えられ
た画像のコントラストを増大させることができる。ほと
んど明るい部分への影響なく画像の暗い部分の間のコン
トラストを増大させるために、対数変換のような非線形
の変換を用いることができる。更に、コントラストを達
成するための上記技術のいずれかを結合させて像形成器
の反応を改善することができる。広い場面内ダイナミッ
ク・レンジを達成するために、自動利得制御を用いるこ
とができる。
【００３６】図２Ａから図２Ｃまでに示された像形成器
を図に示したものから更に変更できることを認識すべき
である。レンズ２４０は不可欠の部品ではなく、これを
省くことができ、及び／又は、他の光学部品を、レンズ
２４０と共に、或いは、該レンズ２４０の代わりに用い
ることができる。例えば、光学ハウジングは、像形成器
チップ上に光を指向させるために一つ又はそれ以上のミ
ラーを含むことができ、場面のコントラストを改善する
のを助ける。更に、光学ハウジングは、光を像形成器チ
ップ２２０に指向させるために、プリズム又は他の回折
素子を含むことができる。更に、像形成器は、プラスチ
ック又はガラスの透明な断片をレンズと像形成器との間
の光路に挿入するためのモータを含むことができ、その
結果、レンズは２つの異なる位置で合焦するようにな
る。像形成器ハウジング及びレンズのコストを減少させ
るために、これらの部品を成形されたプラスチックで作
ることができる。更に、金型内で使用されるスクリーン
が暗室及びレンズ・開口絞りを形成することも可能であ
る。
を図に示したものから更に変更できることを認識すべき
である。レンズ２４０は不可欠の部品ではなく、これを
省くことができ、及び／又は、他の光学部品を、レンズ
２４０と共に、或いは、該レンズ２４０の代わりに用い
ることができる。例えば、光学ハウジングは、像形成器
チップ上に光を指向させるために一つ又はそれ以上のミ
ラーを含むことができ、場面のコントラストを改善する
のを助ける。更に、光学ハウジングは、光を像形成器チ
ップ２２０に指向させるために、プリズム又は他の回折
素子を含むことができる。更に、像形成器は、プラスチ
ック又はガラスの透明な断片をレンズと像形成器との間
の光路に挿入するためのモータを含むことができ、その
結果、レンズは２つの異なる位置で合焦するようにな
る。像形成器ハウジング及びレンズのコストを減少させ
るために、これらの部品を成形されたプラスチックで作
ることができる。更に、金型内で使用されるスクリーン
が暗室及びレンズ・開口絞りを形成することも可能であ
る。
【００３７】従って、図２Ａから図２Ｃまでに示される
小型像形成器を、例えば、ＳＥ９００フォームファクタ
のような、最大寸法がおよそ２０．６×１４．２×１
１．４ｍｍ3（０．８１１×０．５５９×０．４４９イ
ンチ）で像形成器の体積が３．３ｃｍ3（０．２０立方
インチ）となる小さなフォームファクタのものとするこ
とができる。このＳＥ９００フォームファクタは、像形
成システムの製造に関する像形成器産業において用いら
れるフォームファクタである。像形成器は、接続された
マイクロコンピュータ又は表示装置への、アナログ又は
デジタルのいずれかの信号の流れを生成するのに十分な
光学系及び電子機器を含む。像形成チップ２２０の像形
成器をＣＣＤ又はＣＭＯＳのいずれかにすることもでき
る。
小型像形成器を、例えば、ＳＥ９００フォームファクタ
のような、最大寸法がおよそ２０．６×１４．２×１
１．４ｍｍ3（０．８１１×０．５５９×０．４４９イ
ンチ）で像形成器の体積が３．３ｃｍ3（０．２０立方
インチ）となる小さなフォームファクタのものとするこ
とができる。このＳＥ９００フォームファクタは、像形
成システムの製造に関する像形成器産業において用いら
れるフォームファクタである。像形成器は、接続された
マイクロコンピュータ又は表示装置への、アナログ又は
デジタルのいずれかの信号の流れを生成するのに十分な
光学系及び電子機器を含む。像形成チップ２２０の像形
成器をＣＣＤ又はＣＭＯＳのいずれかにすることもでき
る。
【００３８】図３は、別の小型像形成器を示す。図３に
示される小型像形成器は、像形成器ハウジング３１０を
含む。像形成器ハウジング３１０の内部には、プリント
回路基板３３０に取り付けられたイメージ・センサ３２
０がある。イメージセンサ３２０は、ＣＭＯＳイメージ
・センサであってもよい。プリント回路基板は、像形成
器ハウジング３１０の近く又は後部に設けられる。開口
絞り３４０は、イメージ・センサ３２０が場面を捉える
ことができるように像形成器ハウジング３１０内に組み
込まれる。像形成器ハウジング３１０の前面には、場面
の照明及び照準のために複数のＬＥＤ３５０が含まれ
る。像形成器ハウジングの前面にあるＬＥＤ３５０の配
置は、ターゲットを照らし、ユーザが図３の像形成器を
組み込むデバイスに照準を定めるのを助けるように意図
されたいずれの周知の設計としてもよいことが理解され
るであろう。図３の像形成器の寸法は、およそ２０．６
×１４．２×１１．４ｍｍ3（幅／深さ／高さ）であ
り、像形成器の体積は、およそ３．３ｍｍ3（０．２０
立方インチ）となる。もちろん、例えば、より小さな画
素数又は画素幅が用いられる場合には、より小さな寸法
にすることもできる。
示される小型像形成器は、像形成器ハウジング３１０を
含む。像形成器ハウジング３１０の内部には、プリント
回路基板３３０に取り付けられたイメージ・センサ３２
０がある。イメージセンサ３２０は、ＣＭＯＳイメージ
・センサであってもよい。プリント回路基板は、像形成
器ハウジング３１０の近く又は後部に設けられる。開口
絞り３４０は、イメージ・センサ３２０が場面を捉える
ことができるように像形成器ハウジング３１０内に組み
込まれる。像形成器ハウジング３１０の前面には、場面
の照明及び照準のために複数のＬＥＤ３５０が含まれ
る。像形成器ハウジングの前面にあるＬＥＤ３５０の配
置は、ターゲットを照らし、ユーザが図３の像形成器を
組み込むデバイスに照準を定めるのを助けるように意図
されたいずれの周知の設計としてもよいことが理解され
るであろう。図３の像形成器の寸法は、およそ２０．６
×１４．２×１１．４ｍｍ3（幅／深さ／高さ）であ
り、像形成器の体積は、およそ３．３ｍｍ3（０．２０
立方インチ）となる。もちろん、例えば、より小さな画
素数又は画素幅が用いられる場合には、より小さな寸法
にすることもできる。
【００３９】図４は、小型像形成器の電子機器回路を示
す。図４の像形成器は、クロック駆動装置及びチャージ
・ポンプ４２０を介して制御される２Ｄ領域センサ４１
０を含む。クロック駆動装置及びチャージ・ポンプ４２
０は、タイミング発生器４３０から受け取った信号によ
って制御される。２Ｄ領域センサ４１０によって捉えら
れた画像は、相関二回抽出区画（ＣＤＳ）４４０に与え
られる。画素は、リセットされた時に必ずしも同じ値に
戻るとは限らないので、標準リセット値に戻されなかっ
た画素により発生したオフセットを取り除くために、相
関二回抽出法が用いられる。従って、相関二回抽出法
は、２つの画素値を捉えることを必要とする。第１の値
は、例えばバーコードのような、所望の画像を有する画
素値であり、第２の値は、リセットされた後の画素値で
ある。各画素の２つの値が比較されて、標準リセット値
に戻されなかった画素により発生したオフセットを取り
除く。相関二回抽出法を実行した後、画像は弱い交流結
合の中を通され、相関二回抽出された画像の直流成分を
遮断する。弱い交流結合の後、自動利得制御（ＡＧＣ）
が信号を増幅し、次にアナログ・デジタル変換器４４４
に送られる。本発明の好ましい実施形態によると、アナ
ログ・デジタル変換器４４４は、９ビットのアナログ・
デジタル変換器である。
す。図４の像形成器は、クロック駆動装置及びチャージ
・ポンプ４２０を介して制御される２Ｄ領域センサ４１
０を含む。クロック駆動装置及びチャージ・ポンプ４２
０は、タイミング発生器４３０から受け取った信号によ
って制御される。２Ｄ領域センサ４１０によって捉えら
れた画像は、相関二回抽出区画（ＣＤＳ）４４０に与え
られる。画素は、リセットされた時に必ずしも同じ値に
戻るとは限らないので、標準リセット値に戻されなかっ
た画素により発生したオフセットを取り除くために、相
関二回抽出法が用いられる。従って、相関二回抽出法
は、２つの画素値を捉えることを必要とする。第１の値
は、例えばバーコードのような、所望の画像を有する画
素値であり、第２の値は、リセットされた後の画素値で
ある。各画素の２つの値が比較されて、標準リセット値
に戻されなかった画素により発生したオフセットを取り
除く。相関二回抽出法を実行した後、画像は弱い交流結
合の中を通され、相関二回抽出された画像の直流成分を
遮断する。弱い交流結合の後、自動利得制御（ＡＧＣ）
が信号を増幅し、次にアナログ・デジタル変換器４４４
に送られる。本発明の好ましい実施形態によると、アナ
ログ・デジタル変換器４４４は、９ビットのアナログ・
デジタル変換器である。
【００４０】デジタル・データは、アナログ・デジタル
変換器４４４により、グルーロジックのユーザー自身が
書き換え可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）区画４５０に
送られる。このグルーロジック／ＦＰＧＡ４５０は、マ
イクロプロセッサ４６０がデジタルデータを読み取るこ
とができるように該デジタルデータをパックし、該マイ
クロプロセッサ４６０に接続して全てのカメラ制御を行
えるようにする。マイクロプロセッサ４６０は、該マイ
クロプロセッサと同じＩＣに組み込まれたＤＲＡＭを含
み、結果物としての像形成器についての寸法とコストを
減少させることを可能にしながらシステムの速度を増加
させる。マイクロプロセッサ４６０は、フラッシュメモ
リ内に格納されたプログラムの制御のもとで、外部デー
タ及びアドレスバスを介して作動する。
変換器４４４により、グルーロジックのユーザー自身が
書き換え可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）区画４５０に
送られる。このグルーロジック／ＦＰＧＡ４５０は、マ
イクロプロセッサ４６０がデジタルデータを読み取るこ
とができるように該デジタルデータをパックし、該マイ
クロプロセッサ４６０に接続して全てのカメラ制御を行
えるようにする。マイクロプロセッサ４６０は、該マイ
クロプロセッサと同じＩＣに組み込まれたＤＲＡＭを含
み、結果物としての像形成器についての寸法とコストを
減少させることを可能にしながらシステムの速度を増加
させる。マイクロプロセッサ４６０は、フラッシュメモ
リ内に格納されたプログラムの制御のもとで、外部デー
タ及びアドレスバスを介して作動する。
【００４１】本発明の好ましい実施形態において、６５
０ｎｍの赤色ＬＥＤにより提供される照明モジュール４
７５を用いて、ターゲット画像を照らすことができる。
このＬＥＤは、ターゲット画像が均一に照らされるよう
に配置される。像形成器のユーザを手助けするため、独
自の照準パターンを提供するように照準モジュール４８
０を用いることができる。照準モジュール４８０は、レ
ーザーダイオードと、回折光学素子（ＤＯＥ）とを含む
ことができ、独自の照準パターンを提供する。ホストイ
ンターフェース４９０を用いて、小型像形成器を組み込
むホスト装置と該小型像形成器との間の対話がもたらさ
れる。ここに記載される像形成器は小型、すなわち小さ
いフォームファクタであるので、ホスト装置を携帯型無
線電話（携帯電話）、個人用携帯型情報端末（ＰＤ
Ａ）、又は同種のものとすることができる。図４に関連
して説明された素子を用いて、ＳＥ１２２３フォームフ
ァクタで製造することができる小型像形成器を達成する
ことができる。このＳＥ１２２３フォームファクタは、
像形成デバイスの製造に関する像形成器産業において用
いられるフォームファクタである。
０ｎｍの赤色ＬＥＤにより提供される照明モジュール４
７５を用いて、ターゲット画像を照らすことができる。
このＬＥＤは、ターゲット画像が均一に照らされるよう
に配置される。像形成器のユーザを手助けするため、独
自の照準パターンを提供するように照準モジュール４８
０を用いることができる。照準モジュール４８０は、レ
ーザーダイオードと、回折光学素子（ＤＯＥ）とを含む
ことができ、独自の照準パターンを提供する。ホストイ
ンターフェース４９０を用いて、小型像形成器を組み込
むホスト装置と該小型像形成器との間の対話がもたらさ
れる。ここに記載される像形成器は小型、すなわち小さ
いフォームファクタであるので、ホスト装置を携帯型無
線電話（携帯電話）、個人用携帯型情報端末（ＰＤ
Ａ）、又は同種のものとすることができる。図４に関連
して説明された素子を用いて、ＳＥ１２２３フォームフ
ァクタで製造することができる小型像形成器を達成する
ことができる。このＳＥ１２２３フォームファクタは、
像形成デバイスの製造に関する像形成器産業において用
いられるフォームファクタである。
【００４２】イメージ・センサの面を合焦レンズの光軸
に垂直でない角度で配置することによって、像形成器の
動作範囲を増加させることができる。図５は、動作範囲
が増加された像形成器を示す。具体的には、像形成器
は、イメージ・センサ５１０と合焦レンズ５２０とを含
む。イメージ・センサは、レンズ５２０に面する複数の
水平方向の画素行を備える。図５に示されていないが、
中に示される像形成器は、図１から図４までに関して上
述されたものと同様の付加的な部品を有することができ
ることが理解されるであろう。
に垂直でない角度で配置することによって、像形成器の
動作範囲を増加させることができる。図５は、動作範囲
が増加された像形成器を示す。具体的には、像形成器
は、イメージ・センサ５１０と合焦レンズ５２０とを含
む。イメージ・センサは、レンズ５２０に面する複数の
水平方向の画素行を備える。図５に示されていないが、
中に示される像形成器は、図１から図４までに関して上
述されたものと同様の付加的な部品を有することができ
ることが理解されるであろう。
【００４３】図５に示されるように、像形成器５１０の
画素の前部に平行な面は、合焦レンズ５２０の光軸に対
して角度θだけ傾けられている。従って、例えば、像形
成器５１０の一つの水平方向画素行ＰＲ１は、第１空間
面１’に合焦され、別の水平方向画素行ＰＲ２は、該第
１空間面１’とは異なる第２空間面２’に合焦される。
像形成器５１０のイメージ・センサを合焦レンズ５２０
の光軸ＯＡに対して直角ではない角度θで配置すること
によって、像形成器は、異なる空間面に合焦される水平
方向画素行の各々に問い合わせすることで該像形成器か
ら様々な距離にあるターゲット画像を読み取り、復号す
ることができる。様々な距離にあるターゲット画像を読
み取り、復号する能力により、該ターゲット画像をうま
く読み取り、復号するために像形成器とターゲット画像
との間の距離を手作業で調整しなければならないユーザ
のもどかしさが軽減される。図５に示される像形成器
を、手動又は自動モードのいずれかにおいて一次元又は
二次元のバーコードを読み取るために用いることができ
る。
画素の前部に平行な面は、合焦レンズ５２０の光軸に対
して角度θだけ傾けられている。従って、例えば、像形
成器５１０の一つの水平方向画素行ＰＲ１は、第１空間
面１’に合焦され、別の水平方向画素行ＰＲ２は、該第
１空間面１’とは異なる第２空間面２’に合焦される。
像形成器５１０のイメージ・センサを合焦レンズ５２０
の光軸ＯＡに対して直角ではない角度θで配置すること
によって、像形成器は、異なる空間面に合焦される水平
方向画素行の各々に問い合わせすることで該像形成器か
ら様々な距離にあるターゲット画像を読み取り、復号す
ることができる。様々な距離にあるターゲット画像を読
み取り、復号する能力により、該ターゲット画像をうま
く読み取り、復号するために像形成器とターゲット画像
との間の距離を手作業で調整しなければならないユーザ
のもどかしさが軽減される。図５に示される像形成器
を、手動又は自動モードのいずれかにおいて一次元又は
二次元のバーコードを読み取るために用いることができ
る。
【００４４】図６Ａは、従来のＬＥＤの平面図を示す。
ＬＥＤ６００は、該ＬＥＤ６００に電力を供給するボン
ディングパッド６１０を含む。図６Ａに示されるものの
ような従来のＬＥＤの形状は、およそ３５０μｍ×３５
０μｍの寸法の正方形である。図６Ａに示されるよう
に、一般にボンディングパッド６１０は、ＬＥＤ６００
の中心に位置する。このボンディングパッド６１０の配
置は、ＬＥＤ６００から発する光パワーのおよそ３０％
を遮断する。更に、上述のように、従来のＬＥＤが生成
する光はレーザーほど合焦されず、その結果、線幅が増
した光が投射されることになる。
ＬＥＤ６００は、該ＬＥＤ６００に電力を供給するボン
ディングパッド６１０を含む。図６Ａに示されるものの
ような従来のＬＥＤの形状は、およそ３５０μｍ×３５
０μｍの寸法の正方形である。図６Ａに示されるよう
に、一般にボンディングパッド６１０は、ＬＥＤ６００
の中心に位置する。このボンディングパッド６１０の配
置は、ＬＥＤ６００から発する光パワーのおよそ３０％
を遮断する。更に、上述のように、従来のＬＥＤが生成
する光はレーザーほど合焦されず、その結果、線幅が増
した光が投射されることになる。
【００４５】図６Ｂから図６Ｅは、新規なＬＥＤの３つ
の異なる実施形態を示す。一般に、新規なＬＥＤは、従
来のＬＥＤのダイ面積とほぼ同じダイ面積を有し、これ
により従来のＬＥＤとほぼ同じ発光パワーを維持する。
しかしながら、新規なＬＥＤのダイは、合焦方向、すな
わち線幅を生成する方向に細くなり、別の方向に長くな
っている。ここで図６Ｂを参照すると、ＬＥＤ６１５
は、正方形部分６２０と、長い矩形部分６２５とを有す
る。より一般に、言い換えれば、新規なＬＥＤは、ボン
ディングパッドを有する少なくとも一つの主要部分と、
該主要部から延びる長い部分とを有する。この主要部が
正方形形状であり、長い部分が矩形である必要はなく、
例えば、図６Ｂの実施形態のかど部を丸くすることもで
きる。再び図６Ｂを参照すると、正方形部分６２０は、
ボンディングパッド６３０を有する。図６Ｂに示される
ように、ＬＥＤ６２０の寸法は、Ｄx×Ｄyであり、ここ
でＤ yは、長い部分６２５の幅である。ＬＥＤを駆動す
る電圧がボンディングパッドを介して供給されるので、
ＬＥＤから発する光パワーの量は、ＬＥＤの部分が該ボ
ンディングパッドから遠ざかるにつれて減少する。従っ
て、図６Ｂにおいて、長い部分６２５から発した光パワ
ーの量は、ボンディングパッド６３０の右へ遠ざかる部
分に向けて減少する。
の異なる実施形態を示す。一般に、新規なＬＥＤは、従
来のＬＥＤのダイ面積とほぼ同じダイ面積を有し、これ
により従来のＬＥＤとほぼ同じ発光パワーを維持する。
しかしながら、新規なＬＥＤのダイは、合焦方向、すな
わち線幅を生成する方向に細くなり、別の方向に長くな
っている。ここで図６Ｂを参照すると、ＬＥＤ６１５
は、正方形部分６２０と、長い矩形部分６２５とを有す
る。より一般に、言い換えれば、新規なＬＥＤは、ボン
ディングパッドを有する少なくとも一つの主要部分と、
該主要部から延びる長い部分とを有する。この主要部が
正方形形状であり、長い部分が矩形である必要はなく、
例えば、図６Ｂの実施形態のかど部を丸くすることもで
きる。再び図６Ｂを参照すると、正方形部分６２０は、
ボンディングパッド６３０を有する。図６Ｂに示される
ように、ＬＥＤ６２０の寸法は、Ｄx×Ｄyであり、ここ
でＤ yは、長い部分６２５の幅である。ＬＥＤを駆動す
る電圧がボンディングパッドを介して供給されるので、
ＬＥＤから発する光パワーの量は、ＬＥＤの部分が該ボ
ンディングパッドから遠ざかるにつれて減少する。従っ
て、図６Ｂにおいて、長い部分６２５から発した光パワ
ーの量は、ボンディングパッド６３０の右へ遠ざかる部
分に向けて減少する。
【００４６】図６Ｃは、別の新規なＬＥＤの平面図を示
す。具体的には、ＬＥＤ６３５は、矩形部分６４２によ
って接合された２つの正方形部分６４０及び６４７を有
する。正方形部分６４０の上にはボンディングパッド６
４５が配置され、正方形部分６４７の上にはボンディン
グパッド６５０が配置される。ボンディングパッド６４
５及び６５０を矩形部分６４２の両側に配置することに
よって、図６Ｂに示されるＬＥＤ６１５と比べて、該矩
形部分から発したより均一な量の光パワーを得ることが
できる。
す。具体的には、ＬＥＤ６３５は、矩形部分６４２によ
って接合された２つの正方形部分６４０及び６４７を有
する。正方形部分６４０の上にはボンディングパッド６
４５が配置され、正方形部分６４７の上にはボンディン
グパッド６５０が配置される。ボンディングパッド６４
５及び６５０を矩形部分６４２の両側に配置することに
よって、図６Ｂに示されるＬＥＤ６１５と比べて、該矩
形部分から発したより均一な量の光パワーを得ることが
できる。
【００４７】図６Ｄは、更に別の新規なＬＥＤを示す。
ボンディングパッド６７０は、ＬＥＤ６５５の矩形部分
６６０に隣接して配置される。従って、ボンディングパ
ッド６７０は、長い部分から発するいかなる光も遮断し
ない。更に、図６Ｃのボンディングパッドの配置が、矩
形部分の中心の光の量を減少させることになるのに対し
て、図６Ｄのボンディングパッド６７０の配置は、ＬＥ
Ｄダイ６５５の矩形部分６６０の中心から発する光をよ
り均一に分布することを保証する。
ボンディングパッド６７０は、ＬＥＤ６５５の矩形部分
６６０に隣接して配置される。従って、ボンディングパ
ッド６７０は、長い部分から発するいかなる光も遮断し
ない。更に、図６Ｃのボンディングパッドの配置が、矩
形部分の中心の光の量を減少させることになるのに対し
て、図６Ｄのボンディングパッド６７０の配置は、ＬＥ
Ｄダイ６５５の矩形部分６６０の中心から発する光をよ
り均一に分布することを保証する。
【００４８】図６Ｅは、更に別の新規なＬＥＤの平面図
を示す。ＬＥＤダイ６７５の矩形部分６８０は、ボンデ
ィングパッド６８５により全ての面が囲まれている。ボ
ンディングパッド６８５でＬＥＤダイ６７５の矩形部分
６８０を囲むことによって、図６Ｂから図６Ｄまでに示
されるＬＥＤダイに比べて、ＬＥＤ６７５の矩形部分全
体から発する光が均一に分布される。本発明の一実施形
態によると、図６Ｂから図６ＤまでのＤyを５０μｍよ
り少ないか又は等しくすることができる。従来のＬＥＤ
と同じ発光パワーを維持するために、ＬＥＤのダイ面積
が従来のＬＥＤのダイ面積と同じになるように図６Ｂか
ら図６ＥまでのＤyが選択される。
を示す。ＬＥＤダイ６７５の矩形部分６８０は、ボンデ
ィングパッド６８５により全ての面が囲まれている。ボ
ンディングパッド６８５でＬＥＤダイ６７５の矩形部分
６８０を囲むことによって、図６Ｂから図６Ｄまでに示
されるＬＥＤダイに比べて、ＬＥＤ６７５の矩形部分全
体から発する光が均一に分布される。本発明の一実施形
態によると、図６Ｂから図６ＤまでのＤyを５０μｍよ
り少ないか又は等しくすることができる。従来のＬＥＤ
と同じ発光パワーを維持するために、ＬＥＤのダイ面積
が従来のＬＥＤのダイ面積と同じになるように図６Ｂか
ら図６ＥまでのＤyが選択される。
【００４９】図７は、本発明による、光学的コード・シ
ンボル、具体的にはバーコード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイス１の高度に概略的な図である。
この半導体デバイスは、バーコード読取装置の視野の像
を形成するためのセンサとして好ましい用途を見出すこ
とができ、これを小型像形成器のような上述した素子の
幾つか又は全て、上述したＬＥＤなどと共に用いること
ができる。
ンボル、具体的にはバーコード・シンボルの像を形成す
るための半導体デバイス１の高度に概略的な図である。
この半導体デバイスは、バーコード読取装置の視野の像
を形成するためのセンサとして好ましい用途を見出すこ
とができ、これを小型像形成器のような上述した素子の
幾つか又は全て、上述したＬＥＤなどと共に用いること
ができる。
【００５０】半導体デバイス１は、１０２４を超えない
画素２を備える。画素数は、２５６と１０２４の間であ
ることが好ましい。好ましい実施形態は、例えば、５１
２画素を備えることができる。この画素２の各々のアス
ペクト比は２対１より大きく、短寸法は４μｍより大き
くなく２μｍより少なくない。一般に、例えば、上述の
ように、画素を、互いに１／２画素だけ互い違いになっ
た交互の行に配置して形成することができるが、ここで
は、図７に示すように画素を単一の行に配置することが
好ましいものとする。図７から明らかように、画素は、
長寸法が行に垂直になるように、かつ行が互いに隣接し
て配置された画素の短寸法で形成されるように配置され
る。半導体デバイスが小さな寸法であるにもかかわら
ず、バーとバーコード・シンボルの中間スペースを十分
に識別することができるので、２対１より大きい画素の
アスペクト比は、バーコード・シンボルを読み取る際に
半導体デバイスに優れた結果をもたらす。
画素２を備える。画素数は、２５６と１０２４の間であ
ることが好ましい。好ましい実施形態は、例えば、５１
２画素を備えることができる。この画素２の各々のアス
ペクト比は２対１より大きく、短寸法は４μｍより大き
くなく２μｍより少なくない。一般に、例えば、上述の
ように、画素を、互いに１／２画素だけ互い違いになっ
た交互の行に配置して形成することができるが、ここで
は、図７に示すように画素を単一の行に配置することが
好ましいものとする。図７から明らかように、画素は、
長寸法が行に垂直になるように、かつ行が互いに隣接し
て配置された画素の短寸法で形成されるように配置され
る。半導体デバイスが小さな寸法であるにもかかわら
ず、バーとバーコード・シンボルの中間スペースを十分
に識別することができるので、２対１より大きい画素の
アスペクト比は、バーコード・シンボルを読み取る際に
半導体デバイスに優れた結果をもたらす。
【００５１】上述したこの種の半導体デバイスは、バー
コード読取装置における視野の像を形成するためのセン
サを形成することができる。このようなセンサは、特に
小さいが、依然としてバーコード・シンボルの像を確実
に形成することができる。本発明の単一の半導体デバイ
スは、バーコード・シンボルの像を形成するのに十分で
あるので、携帯型及び又はバーコード読取装置の小型の
用途に特に有用なセンサ（及び、バーコード読取装置）
を非常に小さいものにすることができる。
コード読取装置における視野の像を形成するためのセン
サを形成することができる。このようなセンサは、特に
小さいが、依然としてバーコード・シンボルの像を確実
に形成することができる。本発明の単一の半導体デバイ
スは、バーコード・シンボルの像を形成するのに十分で
あるので、携帯型及び又はバーコード読取装置の小型の
用途に特に有用なセンサ（及び、バーコード読取装置）
を非常に小さいものにすることができる。
【図１Ａ】小型像形成器の平面図を示す。
【図１Ｂ】小型像形成器の側面図を示す。
【図２Ａ】別の小型像形成器の平面図を示す。
【図２Ｂ】別の小型像形成器の正面図を示す。
【図２Ｃ】別の小型像形成器の側面図を示す。
【図３】更に別の小型像形成器を示す。
【図４】小型像形成器の電気部品を示す。
【図５】動作範囲が増大された像形成器を示す。
【図６Ａ】従来のＬＥＤを示す。
【図６Ｂ】本発明と共に用いることができるＬＥＤを示
す。
す。
【図６Ｃ】本発明と共に用いることができる別のＬＥＤ
を示す。
を示す。
【図６Ｄ】本発明と共に用いることができる更に別のＬ
ＥＤを示す。
ＥＤを示す。
【図６Ｅ】本発明と共に用いることができる更に別のＬ
ＥＤを示す。
ＥＤを示す。
【図７】本発明による半導体デバイスを示す。
１１０ 光学パッケージ
１２０ 像形成／復号器集積回路
１３０ 照明ＬＥＤ
１４０ 撮像レンズ
１５０ 照明／照準
２１０ 像形成器ハウジング
２２０ 像形成器チップ
２３０ 像形成器基板
２４０ レンズ
２５０ 暗室
２６０ ＬＥＤ
３１０ ハウジング
３２０ イメージ・センサ
３３０ プリント回路基板
３４０ 開口絞り
３５０ ＬＥＤ
６００、６１５、６３５、６５５、６７５ ＬＥＤ
６２０、６４０、６４７ 正方形部分
６２５、６４２、６６０、６８０ 矩形部分
６１０、６３０、６４５、６５０、６７０、６８５ ボ
ンディングパッド
ンディングパッド
フロントページの続き
(72)発明者 デュアンフェン ヒ
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11738
ファーミングヴィル コートニー ドラ
イヴ 19
(72)発明者 ジョセフ カッツ
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790
ストーニー ブルック ハロック メド
ウ ドライヴ 12
(72)発明者 マーク クリチェヴァー
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11788
ハウパージ カールドン レーン 26
(72)発明者 メウル パテル
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11768
フォート サロンガ スコット コート
５
(72)発明者 ディヴィッド ツィ シ
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790
ストーニー ブルック ストーニー ブ
ルック ロード 1399
(72)発明者 トマス ディー ビアンカリ
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11731
イースト ノースポート バー ロード
142
(72)発明者 ユージン ジョセフ
アメリカ合衆国 ニューヨー州 11727
コラム ウェッジウッド ドライヴ 132
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 AB10 BA10 BA14
CA19 FA06 FA08 FC03 FC04
GD03 GD07 GD13 HA20 HA22
HA27 HA30
Claims (43)
- 【請求項１】 光学的コード・シンボルの像を形成する
ための半導体デバイスであって、 １０２４を超えない画素を有するチップを備え、 各々の画素が、長寸法と短寸法と２対１より大きいアス
ペクト比とを有し、前記短寸法が４μｍより大きくなく
２μｍより小さくないことを特徴とする半導体デバイ
ス。 - 【請求項２】 前記画素が、単一の行に配置されること
を特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項３】 画素数が、２５６画素より少なくないこ
とを特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項４】 各々の画素の長寸法が、前記行に対して
横方向であることを特徴とする請求項２に記載のデバイ
ス。 - 【請求項５】 前記チップを支持するパッケージを有
し、前記パッケージが３．３立方センチメートルを超え
ない体積を占めることを特徴とする請求項１に記載のデ
バイス。 - 【請求項６】 前記体積が、およそ２０．６ｍｍ×１
４．２ｍｍ×１１．４ｍｍであることを特徴とする請求
項５に記載のデバイス。 - 【請求項７】 縦方向に沿って間隔を離して配置され、
各々の長さ方向が前記縦方向に垂直な横方向に沿って延
びるバーを有するシンボルを読み取るためのバーコード
読取装置であって、 前記読取装置の視野の像を形成するためのセンサを備
え、 前記センサが１０２４を超えない画素を有する単一の半
導体チップを含み、 各々の画素が、長寸法と短寸法と２対１より大きいアス
ペクト比とを有し、前記短寸法が４μｍより大きくなく
２μｍより小さくないことを特徴とするバーコード読取
装置。 - 【請求項８】 各々の画素の前記長寸法が、前記シンボ
ルにおけるバーの長さ方向に延びることを特徴とする請
求項７に記載の読取装置。 - 【請求項９】 前記画素が、単一の行に配置されたこと
を特徴とする請求項７に記載の読取装置。 - 【請求項１０】 前記画素数が、２５６画素より少なく
ないことを特徴とする請求項７に記載の読取装置。 - 【請求項１１】 各々の画素の長寸法が、前記行に対し
て横方向であることを特徴とする請求項９に記載の読取
装置。 - 【請求項１２】 前記チップを支持するパッケージを有
し、前記パッケージが３．３立方センチメートルを超え
ない体積を占めることを特徴とする請求項７に記載の読
取装置。 - 【請求項１３】 前記体積が、およそ２０．６ｍｍ×１
４．２ｍｍ×１１．４ｍｍであることを特徴とする請求
項１２に記載の読取装置。 - 【請求項１４】 １０２４画素より少ないか又は等しい
画素数を有し、各々の画素のピッチが４μｍより小さい
列を含む、ターゲット画像に対応する電気信号を生成す
るためのソリッド・ステート・イメージ・センサと、 前記ターゲットから反射された光を受け取り、前記反射
された光を前記イメージ・センサに通させるための開口
絞りと、を備えることを特徴とする像形成器。 - 【請求項１５】 前記イメージ・センサが一次元イメー
ジ・センサであり、前記画素数が５００画素より少ない
か又は等しく、各々の画素のピッチが３μｍに等しく、
前記列の長さが１．５ミリメートルより少ないか又は等
しいことを特徴とする請求項１４に記載の像形成器。 - 【請求項１６】 前記イメージ・センサの前記画素数
が、約５００画素より少ないか又は等しく、各々の画素
のピッチが３μｍに等しく、前記画素が２つの隣接する
行に配置され、一つの行は他の行から１／２画素だけオ
フセットし、前記列の長さが０．７５ミリメートルより
小さいか又は等しいことを特徴とする請求項１４に記載
の像形成器。 - 【請求項１７】 前記イメージ・センサが、二次元のイ
メージ・センサであり、前記列の最長の長さが、２ミリ
メートルよりも小さいことを特徴とする請求項１４に記
載の像形成器。 - 【請求項１８】 前記イメージ・センサが、ＣＭＯＳ検
出器列であることを特徴とする請求項１４に記載の像形
成器。 - 【請求項１９】 前記イメージ・センサが、リフローは
んだ付け技術を用いてプリント回路基板上に取り付けら
れることを特徴とする請求項１４に記載の像形成器。 - 【請求項２０】 照明／照準発光ダイオードと照明／照
準レンズと撮像レンズとを更に備え、前記撮像レンズが
前記開口絞り内に配置され、全体が成形されたパッケー
ジ内に収められたことを特徴とする請求項１４に記載の
像形成器。 - 【請求項２１】 寸法が５ミリメートル×３ミリメート
ル×２．２５ミリメートルより少ないか又は等しいこと
を特徴とする請求項１４に記載の像形成器。 - 【請求項２２】 像形成器ハウジングを備え、前記像形
成器ハウジングは、像形成器チップと、像形成器ハウジ
ング内において前記像形成器チップの反対側に組み込ま
れたレンズとを含み、前記像形成器ハウジングは、０．
２０インチより少ないか又は等しい体積を有することを
特徴とする像形成器。 - 【請求項２３】 前記像形成器チップが暗室内に囲ま
れ、これにより前記像形成器が外部シールなしに作動で
きるようになったことを特徴とする請求項２２に記載の
像形成器。 - 【請求項２４】 前記像形成器の最大寸法が、０．８１
１×０．５５９×０．４４９インチであることを特徴と
する請求項２２に記載の像形成器。 - 【請求項２５】 前記像形成器ハウジングが、ターゲッ
ト画像の照明のための発光デバイスを更に含むことを特
徴とする請求項２２に記載の像形成器。 - 【請求項２６】 前記像形成器ハウジングが開口絞りを
含み、前記開口絞りの寸法が、前記像形成器による照明
なしにターゲット画像の走査ができるように選択される
ことを特徴とする請求項２２に記載の像形成器。 - 【請求項２７】 前記像形成器チップが、利得を有する
低ノイズ・像形成器であり、これにより前記像形成器に
よる照明なしにターゲット画像の走査ができるようにな
ったことを特徴とする請求項２２に記載の像形成器。 - 【請求項２８】 前記像形成器チップが、対数反応式像
形成器であり、これによりターゲット画像の暗い部分と
明るい部分の間のコントラストが増大し、前記像形成器
による照明なしにターゲット画像の走査ができるように
なったことを特徴とする請求項２２に記載の像形成器。 - 【請求項２９】 像形成器ハウジングを備え、前記像形
成器ハウジングは、像形成器チップと、像形成器ハウジ
ング内において前記像形成器チップの反対側に組み込ま
れたレンズとを含み、前記増形成器チップが画像化され
た信号を増幅する低ノイズ・像形成器であり、これによ
り像形成器による照明なしにターゲット画像の走査がで
きるようになったことを特徴とする像形成器。 - 【請求項３０】 前記像形成器ハウジングの体積が、
０．２０立方インチより少ないか又は等しいことを特徴
とする請求項２９に記載の像形成器。 - 【請求項３１】 像形成器ハウジングを備え、前記像形
成器ハウジングは、像形成器チップと、前記像形成器ハ
ウジング内において前記像形成器チップの反対側に組み
込まれたレンズとを含み、前記像形成器チップはターゲ
ット画像によるチップへの光反射に対応する非線形の輝
度反応をもたらし、これにより像形成器による照明なし
に前記ターゲット画像の走査ができるようになったこと
を特徴とする像形成器。 - 【請求項３２】 前記非線形の表示が、前記ターゲット
画像の対数の表示であることを特徴とする請求項３１に
記載の像形成器。 - 【請求項３３】 前記像形成器ハウジングの体積が、
０．２０インチより少ないか又は等しいことを特徴とす
る請求項３１に記載の像形成器。 - 【請求項３４】 プリント回路基板上に取り付けられた
像形成・センサと、 開口絞りと、を備え、 ３３３５立方ミリメートルより少ないか又は等しい体積
を有することを特徴とする像形成器。 - 【請求項３５】 前記像形成器の寸法が、２０．６×１
４．２×１１．４ミリメートルに等しいか又はこれより
少ないことを特徴とする請求項３４に記載の像形成器。 - 【請求項３６】 ターゲット画像の照明を提供するため
に発光ダイオードを更に備えることを特徴とする請求項
３４に記載の像形成器。 - 【請求項３７】 前記ターゲット画像上のターゲットを
照らして前記像形成器に照準をあてるのを助ける発光ダ
イオードを更に備えることを特徴とする請求項３４に記
載の像形成器。 - 【請求項３８】 第１面に画像素子の水平方向の行を有
する部分を含む二次元のイメージ・センサと、 光軸を有する合焦光学系と、を備え、前記イメージ・セ
ンサは、前記第１面が前記光軸に垂直でなく、前記画像
素子の異なる行に対して異なる焦点距離が与えられるよ
うに配向されたことを特徴とする像形成器。 - 【請求項３９】 前記合焦光学系が、第１面と実質的に
平行でない面を対称に含む対物レンズを含むことを特徴
とする請求項３８に記載の像形成器。 - 【請求項４０】 前記像形成器が、ターゲット画像の照
明を提供するための発光ダイオードを更に備えることを
特徴とする請求項３８に記載の像形成器。 - 【請求項４１】 正方形部分と、高さと幅が前記正方形
部分の高さと等しくない矩形部分とを有する発光ダイオ
ードと、 前記正方形部分上に配置されたボンディングパッドと、
を備えることを特徴とするデバイス。 - 【請求項４２】 前記矩形部分は前記高さの寸法である
第１及び第２側面を有し、前記発光ダイオードが第２正
方形部分を更に含み、前記正方形部分が前記矩形部分の
前記第１側面に配置され、前記第２正方形部分が該矩形
部分の前記第２側面に配置され、第２ボンディングパッ
ドが該第２正方形部分上に配置されることを特徴とする
請求項４１に記載のデバイス。 - 【請求項４３】 矩形の発光ダイオードと、 前記発光ダイオードを囲み、前記発光ダイオードから発
した均一の光パワーを形成するボンディングパッドと、
を備えることを特徴とするデバイス。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35380801P | 2001-10-26 | 2001-10-26 | |
| US60/353808 | 2001-10-26 | ||
| US10/118562 | 2002-04-09 | ||
| US10/118,562 US6811085B2 (en) | 2001-10-26 | 2002-04-09 | Miniature imager |
| US10/219690 | 2002-08-15 | ||
| US10/219,690 US6837431B2 (en) | 2002-04-09 | 2002-08-15 | Semiconductor device adapted for imaging bar code symbols |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008035513A Division JP2008257697A (ja) | 2001-10-26 | 2008-02-18 | バーコード・シンボルの像を形成するための半導体デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197888A true JP2003197888A (ja) | 2003-07-11 |
| JP2003197888A5 JP2003197888A5 (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=27382186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002312659A Pending JP2003197888A (ja) | 2001-10-26 | 2002-10-28 | バーコード・シンボルの像を形成するための半導体デバイス |
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|---|---|
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| CN (1) | CN100423017C (ja) |
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| FR (1) | FR2831712A1 (ja) |
| GB (1) | GB2382446B (ja) |
| TW (1) | TWI227447B (ja) |
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| EP2227899B1 (en) * | 2007-12-17 | 2015-01-21 | Omnivision Technologies, Inc. | Reflowable camera module with integrated flash |
| US9280693B2 (en) * | 2014-05-13 | 2016-03-08 | Hand Held Products, Inc. | Indicia-reader housing with an integrated optical structure |
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|---|---|---|---|---|
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| US5576529A (en) * | 1986-08-08 | 1996-11-19 | Norand Technology Corporation | Hand-held optically readable information set reader focus with operation over a range of distances |
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