JP2005521164A - 共通撮像アレイを用いる画像捕捉システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像捕捉システムに対する作業距離の遠視野範囲にある目標物の画像は、共通の二次元センサアレイ(12)のセンサの第1グループに集束され、システムに対する作業距離の近視野範囲にある光コードの画像は、このアレイのセンサの第2グループに集束される。いかなる光学構成要素も移動させることなく目標物画像と光コード画像を捕捉することができる携帯用装置において、同じアレイが共用される。この装置は、アレイ(12)を装着した画像センサ基板(14)と、第1の筐体部材(24)に取付けられたレンズアセンブリ(22)とを含む。第2の筐体部材(26)は、第1の筐体部材と共に画像エンジンに対する剛体を形成する。
Description
今日使用されている多くの走査システムは、走査レーザビームを用いる。いくつかのそのようなシステムは、手で目標物に向けることができる手持式ユニットに装備されている。多くの場合、個々のシステムは、他のスキャナ、コンピュータ、配線システム、及びデータ端末などを含む、はるかに大きなネットワークの構成要素である。
従って、読取られるバーコード記号のモノクロ画像を捕捉するために「CCD」を用いることは公知であり、例えば、米国特許第5,703,349号に開示されている。目標物のフルカラー画像を捕捉するために多重内蔵チャンネルを有する「CCD」を用いることもまた公知であり、例えば、米国特許第4,613,895号に開示されている。
より詳細には、本発明の目的は、目標物のフルカラー又はモノクロ画像、及び/又は、光コードのモノクロ画像を捕捉するための単一装置を可能にすることである。
本発明の更なる別の目的は、単一撮像アレイからのフルカラー及びモノクロ画像の両方を、各画像の焦点合わせを変化させるためのいかなる光学構成要素の移動にも頼ることなく処理することである。
レンズの1つによって捕捉された光が、他のレンズによって捕捉された光に対する使用のために用意された共通アレイの部分に到達するのを防止するために、アレイを収容する支持体の内部に光バッフルが使用される。このバッフルは、光吸収コーティングで被覆することができる。
作動中、撮像エンジンの視野が画像センサアレイ12によって撮像される。より詳細には、視野からの光は、光学支持体20を通過して、光をアレイの表面に集束させるレンズアセンブリ22内に入る。3つの光センサをそれぞれ有するセル又はピクセルセンサのアレイは、目標物の画像に対するピクセル情報の二次元アレイに対応する電気信号を生成する。各ピクセルセンサは、以下で更に詳細に説明するように、アレイ内のそれぞれのセンサと同じ位置で入射光の三原色の各々を測定し、各センサに対する測定赤色信号、測定青色信号、及び測定緑色信号を得るように作動する。
撮像エンジン10には、以下で光学経路28と関連して説明される照準システムが設けられる。照準システムに対する光は、レーザダイオード32及びトロイダルレンズ34を含む照準ビーム発生器アセンブリ30によって提供される。照準ビーム36は、発生器アセンブリから発せられ、折畳みミラー38によって反射されて回折光学素子40を通過する。回折素子40は、数字42で示される経路に従う発散ビームレットを作り出す(経路42は、図1の分解組立図の解釈を容易にするために、破線43によって示されるy軸方向に引き延ばされている)。照準システムからの発散ビームレットは、光学支持体20の窓44で撮像エンジンの前面を通過して撮像エンジンから出る。撮像エンジン前面に近い回折素子40の位置は、ビームレット発散のための空間をエンジン内に備える必要をなくし、エンジンの大きさの縮小を可能とする。寸法Aは、レンズアセンブリ22の主光軸18と、照準ビームレットが撮像エンジンを出る点での照準システムの主光軸であるビームレット経路28との間のオフセットを示す。好ましい実施形態における寸法Aは、1/2インチよりも小さく、例えば5ミリメートルである。
トリガ又は操作回路基板70は、手持式装置のハンドル部分58’内に設置される。トリガ基板は、手持式装置のトリガ62に付随するスイッチ手段と電気的に接続され、画像捕捉を開始又は継続するための使用者のトリガ62の押圧を示す信号を処理する。
バッフル122は、目標物レンズ110によって捕捉された光が区画126に入るのを阻止し、また、コードレンズ112によって捕捉された光が区画124に入ることも阻止する。バッフルは、物理的障壁として作用し、光を吸収して内部反射を最小にするために、光吸収性の黒色コーティングで被覆することもできる。
ΔVB=−IBCBΔt
ΔVG=(IB+IG)CGΔt
ΔVR=−(IR+IG)CRΔt
VM=ΔVB+ΔVR=−(IG+IB+IR)ΔtCBCR/(CB+CR)
すなわち、各センサの赤色及び青色フォトダイオードからの電圧信号の合計は、3つの光電流に比例する量を与える。この量は、光コードのグレースケール画像に対するモノクロ信号を比較するのに適切である。測定色信号の複合信号から成るこのモノクロ信号は、区画126の各センサで発生され、従って、得られた処理グレースケール画像は、各センサで1つのみの色信号が測定される従来技術の「CFA」の「CCD」に基づくセンサアレイに比べて、より高い解像度、より高い感度、及びより高い信号対ノイズ比を有する。
図6は、図5に類似しているが、一対のトランスコンダクタンス増幅器82及び84が、測定青色及び赤色アナログ電圧信号を対応する電流信号に変換し、次に電流信号を合計するために使用される。出力電圧VMは、グレースケール強度に比例する。
本発明は、共通センサアレイを用いる画像捕捉システム及び方法に組み込まれるものとして図解及び説明したが、本発明の精神から何ら逸脱することなく種々の修正及び構造的変更を為し得るために、示された詳細に限定されることは意図していない。例えば、画像捕捉システムが現在好ましく収容される形状因子は、図2及び図3に示すようなピストル形状ではなく、その代りに、携帯情報端末、又は携帯電話、又はデータ収集端末に類似する手持式直方体ハウジングである。
14 画像センサ基板
22 レンズアセンブリ
110 目標物レンズ
112 光コードレンズ
114 外側支持体
116、118 集光絞り
120 内側中空支持体
122 光バッフル
Claims (14)
- a)センサ上に入射する光を検出するためにアレイ内のそれぞれの位置に間隔を空けて配置されたセンサの共通撮像アレイと、
b)作業距離の遠視野範囲内の目標物の画像を前記共通アレイの前記センサの第1グループに集束させ、作業距離の近視野範囲内の光コードの画像を該共通アレイの該センサの第2グループに集束させるための画像捕捉アセンブリと、
を含むことを特徴とする画像捕捉システム。 - 前記共通アレイを受け入れる内部を有する支持体を含み、
前記画像捕捉アセンブリは、前記支持体により支持された、前記目標物の画像を集束させるための目標物レンズと、該支持体により支持され、前記光コードの画像を集束させるために該目標物レンズから間隔を置いて配置されたコードレンズとを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記目標物の画像から捕捉された光が前記センサの前記第2グループに到達するのを阻止し、前記光コードの画像から捕捉された光が該センサの前記第1グループに到達するのを阻止するために前記支持体の内部にバッフルを含むことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記センサは、互いに直交する行と列に配置され、
前記第1グループは、前記行の主要な割合を占め、
前記第2グループは、前記行の少ない割合を占める、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記近視野範囲は、約0.5インチから約12インチであり、
前記遠視野範囲は、約12インチから無限大である、
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記光コードは、一次元バーコード記号であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 各センサは、それぞれの該センサと同じ位置で前記入射光の三原色の各々を測定して測定赤色、青色、及び緑色信号を取得し、該センサの前記第1グループからの信号を処理して前記目標物の画像をフルカラーで取得し、該センサの前記第2グループからの複数の信号を処理して前記光コードの画像がモノクロで得られる複合信号を取得するように作動する3つの光センサを含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- a)アレイ内のそれぞれの位置に間隔を空けて配置されたセンサの共通撮像アレイ上に入射した光を検出する段階と、
b)作業距離の遠視野範囲内の目標物の画像を該共通アレイの該センサの第1グループに集束させる段階と、
c)作業距離の近視野範囲内の光コードの画像を該共通アレイの該センサの第2グループに集束させる段階と、
含むことを特徴とする画像捕捉方法。 - 支持体の内部に前記共通アレイを取付ける段階と、
該支持体上の間隔を空けた位置に目標物レンズ及びコードレンズを取付ける段階と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記目標物の画像から捕捉された光が前記センサの前記第2グループに到達するのを阻止し、前記光コードの範囲から捕捉された光が該センサの前記第1グループに到達するのを阻止するバッフルにより、支持体の内部を小分割する段階を含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記センサを互いに直交する行及び列に配置する段階と、
前記行の主要な割合を該センサの前記第1グループに、かつ、前記行の少ない割合を該センサの前記第2グループに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記近視野範囲は、約0.5インチから約12インチであり、
前記遠視野範囲は、約12インチから無限大である、
ことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記光コードは、一次元バーコード記号であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 各センサが、それぞれの該センサと同じ位置で前記入射光の三原色の各々を測定して測定赤色、青色、及び緑色信号を取得するように作動する3つの光センサを含み、
前記目標物の画像をフルカラーで取得するために、該センサの前記第1グループからの信号を処理する段階と、
前記光コードの画像がモノクロで得られる複合信号を取得するために、該センサの前記第2グループからの複数の信号を処理する段階と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
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