JP4559485B2 - 撮像装置ベースの光符号読取機の動作検出感度を低減するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、光符号読取機に関する。特に、本発明は、撮像装置ベースの光符号読取機における動作検出感度を低減するためのシステム及び方法に関する。

光符号は、光反射又は光放射特性が異なる画像区域で構成されたパターンであり、これらは、一般的に推測的規則に従って作られる。ある一定の種類の光符号を説明するために用語「バーコード」を使用する場合がある。光符号の光学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観で区別するように選択される。光符号からデータを識別又は抽出するための装置は、バーコードスキャナをその１つの種類として含む「光符号読取機」と呼ばれる場合がある。

光符号読取機は、精算サービスのための店舗、流れ作業及び在庫管理のための製造現場、及び荷物処理を追跡するための輸送車両におけるような多くの様々な環境で固定式又は携帯式の設定のいずれかで使用される。光符号は、例えば、印刷された多くのバーコードのリストからターゲットバーコードを読取ることにより、データ入力の迅速な汎用手段として使用することができる。一部の用途では、光符号読取機は、携帯式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。多くの場合に、光符号読取機は、手動でターゲット符号に向けられる手持ち式センサを含む。

従来の光符号の例は、１次元バーコード記号である。バーコードは、固定又は可変幅スペースによって分離された可変幅矩形バーのパターンである。バーとスペースの光反射特性は異なる。１次元バーコードの一例は、例えば、製品在庫を識別するのに使用されるＵＰＣ／ＥＡＮ符号である。２次元又は積み重ね式バーコードの例は、ＰＤＦ４１７バーコードである。ＰＤＦ４１７バーコードの説明とその復号化の技術は、Ｓｈｅｌｌｈａｍｍｅｒ他に付与され、「Ｓｙｍｂｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．」に譲渡された米国特許第５，６３５，６９７号に開示されており、これは、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。別の従来の光符号は、「ＭａｘｉＣｏｄｅ」として公知である。それは、中心ファインダパターン又は標的中心、及び中心ファインダを取り囲む六角形の格子から成る。本特許出願に開示する発明の態様は、一般的に光符号読取機に適用可能であり、それらが読取るようになっている光符号の特定の形式に関係のないことに注意すべきである。説明する発明はまた、一部の関連する画像認識又は解析に適用可能とすることができる。

光符号読取機は、レーザベース又は撮像装置ベースとすることができる。従来の撮像装置光符号読取機では、電荷結合素子（ＣＣＤ）のようなセル又は光センサのアレイを有する画像センサを備えた撮像エンジンが設けられる。リニア撮像装置読取機では、このアレイは、１列又は２列の光センサを有することができる。エリア撮像装置読取機では、このアレイは、２列又はそれよりも多くの列の光センサを有する２次元とすることができる。撮像エンジンは、更に、画像センサに入射する光を集束するためのレンズアセンブリと、画像センサに連結され、撮像装置読取機の視野に対応する電気信号のアレイを含む画像信号を出力する関連回路とを含む。この電気信号は、デジタル化され、画像データとして、光符号を復号化するために画像データを処理することを含む画像データを処理するためのプロセッサに供給される。

最初に導入された時には、撮像装置読取機は、読み取られている光符号に直接接触するように置かれた。その後、多くの撮像装置読取機の作動範囲が増大し、一部のレーザ読取機に匹敵する作動範囲をもたらしている。しかし、動作に鈍感なレーザ読取機とは異なり、撮像装置読取機の性能は、撮像装置読取機に使用される撮像技術に固有の動作に対する検出感度のために制限されてきた。
動作を除去するか又は低減するために、撮像装置読取機は、各光符号を走査しながら定常に保持する必要があり、それは、厄介で退屈なものであり、及び／又は生産性を低下させる可能性がある。迅速な走査が実行される用途では、急ぐ必要性が動作の増大を引き起こす場合があり、それは、捕捉画像の不鮮明化及び起こり得る誤読を引き起こし、苛立ちの可能性及び更なる生産性の低下をもたらす場合がある。

他のカメラシステムと同様に、動作検出感度は、露光時間の減少によって低減することができる。しかし、露光時間の低下は、光センサによって検出される光量の低下を引き起こし、それが電気信号の信号品質を悪化させる。信号品質は、撮像装置読取機（例えば、光センサ）と撮像されているターゲット光符号との間の距離に関して、並びにターゲット光符号のコントラストに関して変化することが公知である。従って、露光時間の無原則な低下は、良好な信号品質に対して走査条件が好ましくない時には、不適切な信号品質及び信号の復号化不能をもたらす可能性があるであろう。

市販の撮像装置読取機では、信号品質の変動は、様々な方法で対処されてきた。１つの市販の撮像装置読取機では、露光時間は、撮像装置読取機が機能するように意図されるターゲットと撮像装置読取機の間の最も遠い距離において適度な信号品質をもたらすように固定される。撮像装置読取機の内部照明システムが最も強い場合である光符号が撮像装置読取機の近くに位置決めされた時には、光センサによって発生される電気信号は比較的強い。光符号が撮像装置読取機から遠く離れて位置決めされると、照明システムの強度は、その光がより大きな区域にわたって広がるので減少する。光センサによって発生した信号の観測は、バーコードが遠く離れて移動される時に信号振幅が減少し、信号は、最終的に撮像装置読取機の信号処理回路が処理するには小さすぎるものになり、その時点で撮像装置読取機は、光符号を読取ることができないことを明らかにしている。市販の撮像装置読取機は、信号振幅に適応する信号処理回路／デジタイザを使用して、撮像装置読取機に比較的大きな作動範囲を持たせるために信号振幅の変動に適応する。

別の市販の撮像装置読取機では、信号振幅を望ましい範囲内に維持するために利得を調節する可変利得増幅器が使用される。撮像装置読取機とターゲット光符号の間の距離が増すと、利得も同様に増大する。露光時間は、撮像装置読取機が機能するように意図される最も遠い距離において適度な信号品質をもたらすように固定される。上述の撮像装置読取機の両方においては、作動範囲は、殆どのユーザが必要とするよりも大きく、一方、露光時間は、より短い露光時間が、最も一般的に使用される作動距離及び低減した動作検出感度において適度な信号品質を与えると考えられるとしても、撮像装置読取機とターゲットの間の距離が比較的大きい時に適度な信号品質を与えるように固定して設定される。
従って、本発明の開示の態様は、撮像装置読取機の動作検出感度を低減するシステム及び方法を提供することである。

米国特許第５，６３５，６９７号

システムの実施形態では、本発明により光符号読取機システムを提供する。本このシステムは、入射光を感知することを含むターゲット光符号を撮像すること、及びこの感知に対応する複数の電気信号を含む画像信号を発生させるための光センサモジュールと、露光時間設定値に従って光センサモジュールの露光時間を制御する調節可能シャッターを有するシャッターモジュールとを含む。システムは、更に、画像信号の振幅に関する情報を受け取る少なくとも１つのプロセッサを有するプロセッサアセンブリと、振幅に関する情報に従って調節可能シャッターを制御するための露光時間設定値を調節する制御信号を発生させるために少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能な露光制御モジュールとを含む。

本発明の別の実施形態では、光符号を読取る方法を提供する。本方法は、撮像されるターゲット光符号から反射された入射光を感知する段階と、この感知に対応する複数の電気信号を含む画像信号を発生させる段階と、画像信号の振幅に関する情報を発生させる段階と、振幅に関する情報に従って感知する段階中の露光時間を調節するための制御信号を発生させる段階とを含む。
本発明の開示の更に別の実施形態では、光符号読取機の露光時間を調節する方法を提供する。本方法は、画像信号の振幅に関する情報の検索をもたらす段階と、画像信号の振幅に関する情報の評価をもたらす段階と、振幅に関する評価された情報に従って次の画像信号の取得するために露光時間を設定するための制御信号の発生をもたらす段階とを含む。

本発明の更に別の実施形態では、光符号読取機の露光時間を調節するために少なくとも１つのプロセッサによって実行することができる１組のコンピュータ可読命令を記憶するためのコンピュータ可読媒体を提供する。この可読命令は、画像信号の振幅に関する情報を検索するための手段と、画像信号の振幅に関する情報を評価するための手段と、振幅に関する評価された情報に従って次の画像信号を取得するための露光時間を設定する制御信号を発生させるための手段とを含む。
ここで、本発明の様々な実施形態を図面を参照して以下に説明する。

本発明は、撮像装置光符号読取機を提供し、これは、読取機の動作検出感度を低減するために露光時間を最小にする撮像露光時間設定値（積分時間としても公知である）を調節するための回路を含む。露光時間設定値の調節量は、読取機の光センサによって出力される信号の振幅に反比例する。光センサによって出力される信号強度は、一般的に、読取機とターゲット符号の間の距離が比較的短い時及びターゲット符号が比較的良好なコントラストを有する時に増大する。光センサによって出力される信号強度が増大すると、露光時間を低下させて、それによって動作検出感度を低減することができる。従って、動作検出感度は、読取機とターゲット符号の間の比較的短い距離に対して、及び／又は比較的良好なコントラストを有するターゲット符号の撮像に対して低減することができる。

様々な図を通じて同じ参照番号が類似の要素を指す図面を参照されたい。図１Ａを参照すると、光センサモジュール１２と、シャッターモジュール１４と、利得増幅器回路１６と、Ａ／Ｄ変換器回路１８と、プロセッサアセンブリ２２とを含む撮像装置光符号読取機１０を有する例示的な光符号読取機システム２の実施形態を示している。光符号読取機１０は、手持ち式、携帯式、及び／又は定置式装置として構成することができる。光符号読取機１０は、更に、ＰＤＡ又は携帯電話のような別の装置内に組み込むことができる。光符号読取機は、通信インタフェース３２を通じてホスト端末のような少なくとも別の装置又はネットワークと有線又は無線で通信することができる。例えば、光符号読取機１０は、キーボード、ディスプレイ、プリンタ、データ記憶装置、アプリケーションソフトウエア、及び／又はデータベースのような１つ又はそれよりも多くの構成要素を含むシステム内に実装することができる。システムは、更に、別のシステム又はネットワークと通信することができる。通信インタフェース３２は、有線又は無線であり、例えば、モデム又はＩＳＤＮインタフェースを通じたケーブル電話交換網、赤外線データインタフェース（ＩＲＤＡ）、及び／又は多重接触子を含むことができる。通信インタフェース３２によって伝送されるデータは、圧縮データを含むことができる。

読取機１０の構成要素は、互いに結合するか又は一体化することができることが考えられている。例えば、利得増幅器回路１６は、光センサモジュール１２と一体化することができ、Ａ／Ｄ変換器回路１８は、プロセッサアセンブリ２２と一体化することができる。更に、図示の構成要素のいずれかに含まれる構成要素は、別々の構成要素として構成することができることが考えられている。例えば、信号プロセッサ２０は、専用処理装置を含み、かつプロセッサアセンブリ２２から分離することができる。

撮像装置光センサモジュール１２は、光符号読取機１０の視野（ＦＯＶ）内に存在する被写体からの反射光を感知するための光センサのアレイを含む。画像光センサモジュール１２は、この感知に対応する画像を表す電気信号のアレイを含む画像信号４１を発生させる。画像信号４１は、利得増幅器回路１６に送られる。光センサのアレイは、読取機１０がリニア撮像装置読取機である時のように撮像されるターゲットの直線部分を撮像するための１列又は２列の光センサを含むことができる。代替的に、光センサのアレイは、エリア撮像装置読取機におけるように撮像されるターゲットの２次元区域を撮像するための光センサの２次元アレイとすることができる。光センサモジュール１２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含むことができる。しかし、ＣＭＯＳ、電荷変調素子（ＣＭＤ）、又は電荷注入素子（ＣＩＤ）センサのような他のエリア又はリニアセンサを意図する目的に使用することができることは理解されるものとする。光センサモジュール１２上へ入射光を集束させるための少なくとも１つのレンズを含み、更に、少なくとも１つのレンズを支持するためのレンズ案内アセンブリと、レンズアセンブリの焦点を変更するためにレンズ案内アセンブリに沿って少なくとも１つのレンズを移動するためのレンズ調節機構とを含む対物レンズアセンブリを設けることができる（図示せず）。

シャッターモジュール１４は、調節可能シャッターを含み、これは、好ましくは電気シャッターを含み、又は代替的に機械シャッターを含むことができる。シャッターモジュール１４は、画像を取得する時の露光時間を設定するシャッターモジュール１４の作動を制御する制御信号４３をプロセッサアセンブリ２２から受け取る。電気シャッターの場合には、露光時間は、制御信号４５を通じて光センサ内の制御装置（図示せず）によって設定される。従って、制御信号４５は、プロセッサアセンブリ２２からの制御信号４３に従って発生される。シャッターモジュール１４は、光センサモジュール１２内に組み込むことができ、又は光センサモジュール１２に外付けすることができる。

読取機１０の意図する作動範囲に適合するのに必要な最小露光時間が判断される。作動範囲は、読取機１０（例えば、光センサモジュール１２）と撮像されるターゲットの間の距離の範囲を意味する。作動範囲はまた、読取機を使用することを意図する撮像される光符号のコントラストの範囲を意味することができる。より具体的には、最大所要距離に対して必要になる最小露光時間が判断され、ここで、最大所要距離とは、作動範囲の上限、例えば、読取機１０と読取機１０の使用を意図する位置で撮像されているターゲットとの間の最大距離である。代替的に、コントラストに関する作動範囲の最も低いコントラストに対して必要になる最小露光時間が判断される。以下の説明において、コントラストに関する作動範囲に対する最小露光時間は、最大所要距離に対する最小露光時間の代わりに使用することができることが理解される。

利得増幅器回路１６は、画像信号４１の利得を処理するための１つ又はそれよりも多くの装置を含む。利得増幅器回路１６は、固定利得増幅器であることが好ましいが、しかしそれには限定されない。利得増幅器の望ましい利得は、固定値に維持されることが好ましい。
利得増幅器回路１６によって供給される望ましい利得は、判断された最小露光時間を使用して最大所要範囲で撮像する時に画像信号４１の振幅を望ましい振幅まで増幅させるために必要な利得として判断される。望ましい振幅は、信号プロセッサモジュール２０が処理することができる振幅である。望ましい利得は、経験的に又は数学モデルの使用によって判断することができる。従って、読取機１０で使用される信号プロセッサモジュール２０の仕様に従って望ましい利得を選択することができる。代替的に、信号プロセッサモジュール２０は、最大及び最小所要距離で発生されることになる振幅範囲内の振幅を有する信号を処理することができる仕様を有するように選択することができる。利得増幅器回路１６は、判断された利得によって増幅された信号４７を出力する。

最大所要距離で使用される露光時間設定値、利得、又は信号プロセッサモジュール２０の仕様を含むシステムパラメータは、あらゆる順序で選択することができ、好ましくは、既に選択されたパラメータが他のパラメータの選択に使用されることが考えられている。パラメータは、最大所要距離で使用される露光時間が最小になるように選択されることが好ましい。本発明の開示に従って既存読取機１０の性能を改善することができ、利得増幅器回路１６及び／又は信号プロセッサモジュール２０は、既存読取機１０の元の構成要素とすることができ、最大所要距離で撮像するための最小露光時間が相応に選択されるように更に考えられている。

読取機１０が作動するように設計された作動範囲は、使用されることになる望ましい利得の設定値に影響を与える。読取機は、ユーザの必要性に適合するが、ユーザが必要とすることになるものよりも実質的に大きくない作動範囲で作動するように設計すべきである。読取機は、この作動範囲に対して適切な望ましい利得を有する利得増幅器回路の設置により、特定の作動範囲に対してカスタマイズすることができる。読取機１０は、各モードが異なる作動範囲に対応する少なくとも２つの選択可能なモードで作動することができるように考えられている。異なる固定利得が、各それぞれのモードに対して使用される。この利得は、モード選択のような条件に応じて調節可能とすることができる。モードは、ユーザにより又はシステム２の構成要素によって自動的に選択することができる。

Ａ／Ｄ変換器１８は、増幅された信号４７をデジタル処理装置によって処理することができるデータ４９として示すデジタル信号に変換する。画像信号４１は、フィルタ回路（図示せず）及び／又はソフトウエアモジュールによって濾過することができ、フィルタ回路は、利得増幅器回路１６又は信号プロセッサ２０のようなシステム２の別の構成要素と共に含めることができる。処理されたデータ４９は、撮像されたターゲットに対応するピクセル情報のアレイ（エリア読取機に対しては２次元アレイ、リニア撮像装置読取機に対しては１次元アレイが好ましい）を形成するデータ信号を含み、このデータは、その復号化、画像認識、又は解析などのためにプロセッサアセンブリ２２に送られる。

プロセッサアセンブリ２２は、少なくとも１つのプロセッサ１０２を含み、これは、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は他の処理装置を含むことができ、更に、フラッシュメモリ装置及び／又は静的ＲＡＭメモリ装置のような少なくとも１つの記憶構成要素を含むことができる。更に、プロセッサアセンブリ２２は、ホストプロセッサのような少なくとも１つの周辺装置３０と通信可能である。プロセッサアセンブリ２２又はその一部分は、読取機１０内に組み込むことができ、又はホストプロセッサ内のようにそれに対して外付けにすることができる。Ａ／Ｄ変換器のような読取機１０の構成要素をプロセッサアセンブリ２２内に組み込むことができ、例えば、同じチップ上に設けるか、又はプロセッサアセンブリ２２と装置を共有することができる。

プロセッサアセンブリ２２は、更に、信号プロセッサモジュール２０、露光制御モジュール１０４、及び復号器モジュール１０６を含み、その全ては、少なくとも１つのプロセッサ１０２上で実行可能である。露光制御モジュール１０４及び復号器モジュール１０６は、少なくとも１つのプロセッサ１０２上で実行可能な一連のプログラム可能命令を含むソフトウエアモジュールである。信号プロセッサモジュール２０はまた、少なくとも１つのプロセッサ１０２上で実行可能な一連のプログラム可能命令を含むソフトウエアモジュールとして実装することができ、この場合、信号プロセッサモジュール２０、露光制御モジュール１０４、及び復号器モジュール１０６は、少なくとも１つのプロセッサと同じか又は異なるプロセッサ上で実行することができる。一連のプログラム可能命令は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、固定磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、スマートカード、３．５”ディスケットなどのようなコンピュータ可読媒体上に記憶することができ、又は本明細書で開示した機能を実行して本発明による技術的効果を得る目的でプロセッサアセンブリ２２によって実行されるように伝播信号を通じて伝送することができる。プロセッサアセンブリ２２は、上述のソフトウエアモジュールに限定されない。それぞれのソフトウエアモジュールの機能は、１つのモジュールに結合することができ、又はモジュールの異なる組合せの間に分散させることができる。

プロセッサアセンブリ２２は、更に、読取機１０の構成要素の制御及び／又はデータ５１の処理をその復号化のため以外に提供するための少なくとも１つのプロセッサ１０２上で実行可能な付加的なソフトウエアモジュールを含むことができる。例えば、プロセッサアセンブリ２２は、レンズ調節機構の制御のためにレンズ調節制御信号を発生させるモジュールを含むことができる。
信号プロセッサモジュール２０は、データ４９が復号化のような更に別の処理に対して待機中であるように、エッジ検出のようなデータ４９に関するデジタル信号処理演算を実行するための信号プロセッサを含む。より高度な信号プロセッサは、比較的低いＳＮ比を有してより短い露光時間の使用及び従って動作に対するより大きな耐性を可能にする信号を処理することができるであろう。しかし、高度かつ高価な信号プロセッサは不要である。露光時間は、使用する信号プロセッサの種類を問わず、動作に対する最大の耐性をもたらすように調節可能である。

露光制御モジュール１０４は、データ４９に対する全体的な振幅評価を判断するためのアルゴリズムを実行することにより、信号処理が実行される前にデータ４９を処理する。例えば、撮像されている光符号に対応する信号をデータ４９から判断し、この信号の高い値及び低い値を処理することにより、振幅評価を判断することができる。このアルゴリズムは、ノイズに関連すると思われるデータ信号の振幅をフィルタで除去することができる。更に、このアルゴリズムは、振幅が光符号に関連しており、かつ光符号に関連する振幅に対して全体的振幅評価を発生させていることを示す方法によって分類された振幅を処理する段階を含む。露光制御モジュール１０４は、振幅評価に従って光センサモジュール１２の露光時間を制御するために、シャッターモジュール１４を制御するための制御信号４３を発生させる。

制御信号４３は、露光時間が振幅評価に反比例するように露光時間を制御するために発生される。より具体的には、読取機１０と撮像されているターゲットの間の比較的短い読取距離に起因する信号品質が比較的強いこと又はターゲットのコントラストが比較的良いことを示す比較的高い振幅評価をデータ４９が有すると露光制御モジュール１０４が判断した時には、この制御信号は、動作検出感度を最小にするために露光時間を比較的短い時間に調節するように発生される。同様に、比較的長い読取距離又は貧弱なターゲットコントラストに起因する信号品質が比較的貧弱であることを示す比較的低い振幅評価をデータ４９が有すると露光制御モジュール１０４が判断した時には、制御信号４３は、信号品質を改善するために、露光時間を比較的長い時間に調節するように発生される。

機械シャッターに対しては、制御信号４３は、制御信号に対応する値に相当する特性（電圧のような）を有するアナログ信号に変換することができる。例えば、機械シャッターは、アナログ制御信号の特性のマグニチュードに対応する時間量だけシャッターを開くように制御することができる。
露光制御モジュール１０４は、振幅評価に従って、しかし、最小及び最大閾値によって定められる所定の範囲内でのみ露光時間設定値を増加及び低下させることができる。各モードに対して、異なる所定の露光時間範囲を使用することができ、それぞれのモードは、読取機装置１０の特定の作動範囲で使用するために最適化された異なる利得設定値を有する。特定のモードで作動中に、露光制御モジュールが閾値の露光時間設定値を調節し、そのためにそれが特定のモードに関連する露光時間範囲の最小又は最大閾値のいずれかに達する時には、別のモードを自動又は手動によって選択することができる。露光時間範囲の最小又は最大閾値に到達するイベントは、例えば、可聴ビープ音又は表示メッセージなどを通じて読取機に指示することができ、それと同時に読取機は、モード変更又は手動で別のモードを選択するようなアクションを取ることができる。自動モード選択に対しては、最小又は最大閾値に到達するイベントは、自動モード選択変更をトリガすることができ、これは、選択された新しいモードに従って別の利得設定値を選択させるであろう。

復号器モジュール１０６は、信号プロセッサモジュール２０からの出力を受け取るか又は検索し、光符号又はその一部分をこの出力から検索し、それぞれの光符号に関する復号化演算を実行して、対応する復号済み符号を出力する。部分的な符号を受け取った時には、復号器モジュール１０６は、その復号化に必要なものとして符号の少なくとも別の部分を検索することができるように考えられている。復号化演算は、バーコード又は英数字を含むテキスト符号のような他の種類の記号の復号化を含むことができる。復号化演算は、文字認識処理を含むことができる。

図１Ｂに示す実施形態では、図１Ａにそれぞれ示すシステム２及び読取機１０に類似した読取機１０’を有するシステム２’を示している。以下に説明する読取機１０と読取機１０’の差以外は、システム２及び読取機１０及びそれらの構成要素の構造及び機能に関して本明細書で開示する説明は、システム２’及び読取機１０’にそれぞれ適用される。
読取機１０及び１０’及びその作動は、図１Ａの読取機１０が、信号４７をデジタルデータ４９に変換するためのＡ／Ｄ変換器回路を含み、信号プロセッサモジュール２０が、データ４９を処理するデジタル信号プロセッサであり、かつプロセッサアセンブリ２２と共に含められている以外は同じに構成される。図１Ｂの読取機１０’は、信号４７をデジタル化及び処理してデータ５１を復号化のようなその処理のためにプロセッサアセンブリに出力するためのデジタイザを含む信号プロセッサモジュール２０’を有する。振幅検出器モジュール２４は、利得増幅器回路１６によって出力された信号４７を受け取り、信号４７の振幅を判断して信号４７の振幅を示すデジタル信号５３を出力するために設けられる。代替的に、振幅検出器モジュール２４は、画像信号４１の振幅を判断して画像信号４１の振幅を示す信号５３を出力するために画像信号４１を処理することができる。デジタル信号５３は、露光時間を適切なものとして調節するために露光制御モジュールによって処理される。

信号プロセッサモジュール２０’は、信号４７をデジタル化するためのデジタイザを含み、更に、信号４７を濾過するためのフィルタ回路及び／又はソフトウエアモジュールを含むことができる。信号プロセッサ２０’は、プロセッサアセンブリ２２によって処理することができる形式及び／又はフォーマットに信号４７を変換するために、信号４７を処理するためのアナログ及び／又はデジタル装置を含むことができる。

図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ参照番号２４’及び２４”によって示す振幅検出器モジュール２４の第１及び第２の実施形態をそれぞれ示している。図２Ａを参照すると、検出器モジュール２４’は、ピーク検出回路２０２及びＡ／Ｄ変換器回路２０４を含む。ピーク検出回路２０２は、信号４７の少なくとも１つの振幅に比例する電圧を有する信号２０３を発生させる。Ａ／Ｄ変換器２０４は、この電圧及び従って信号４７の振幅を示すデジタル信号５３に信号２０３を変換する。

図２Ｂを参照すると、振幅検出器モジュール２４”は、ピーク検出回路２０２及びウィンドウ比較器回路２０６を含む。ウィンドウ比較器回路２０６は、信号２０３の電圧が所定の閾値（Ｖｒｅｆ）未満であるかを示す信号５３を出力するための少なくとも１つのウィンドウ比較器を含む（例えば、信号２０３の電圧が閾値未満である場合には、信号５３は「低」であり、そうでなければ、信号５３は「高」である）。１つよりも多いウィンドウ比較器が設けられる場合、各ウィンドウ比較器は、様々なＶｒｅｆを有することができる。更に、それぞれのウィンドウ比較器のどのＶｒｅｆの下に信号２０３の電圧があるかを信号５３が具体的に示すように、信号５３を出力するための回路を設けることができるように考えられている。振幅検出器モジュール２４は、信号５３が未だデジタル形式でない場合に信号５３をデジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ変換器回路２０４を含むことができる。信号４７の振幅を示す信号５３は、プロセッサアセンブリ２２による処理のためにデジタル形式で出力される。

露光制御モジュール１０４は、信号４７の振幅評価を判断し、それに応じて露光時間を調節するために信号５３を処理する。図２Ａに示す実施形態に対しては、信号５３は、実際の振幅を示し、振幅評価に対して適切になると考えられる望ましい露光時間を判断するためのアルゴリズムが設けられ、それに応じて露光時間を調節するための制御信号４３を発生させる。図２Ｂに示す実施形態に対しては、信号４７（又は４１）の振幅が所定の閾値の下であることを信号５３が示す時には、露光制御モジュール１０４は、露光時間を第１の露光時間設定値から第２の露光時間設定値まで増大するように制御信号４３を送出し、必要に応じて逆も同様である。信号４７（又は４１）の振幅が複数のＶｒｅｆのどのＶｒｅｆの下にあるかを信号５３が具体的に示す実施形態では、制御信号４３が、相応に露光時間を増大するか又は低下させるために発生され、露光時間設定値は、個々の露光時間設定値がそれぞれのＶｒｅｆに対応するいくつかの露光時間設定値から選択されるように考えられている。

作動中に、システム２又はその構成要素は、読取作動が開始されるのを待っている間は遊休状態に置かれるか、電源を切られるか、又はアクティブ状態にすることができる。読取作動の結果（復号済み符号のような）は、読取作動が開始されるまで出力されることはない。読取作動は、トリガ又はスイッチ（ハードウエア又はソフトウエア）のようなアクチュエータを通じて開始することができ、これは、読取作動を開始するために作動と同時に作動信号を発生させるようにユーザ、センサ、プロッセッサ、ホスト端末などによって作動させることができる。作動信号は、指令の形式などでホスト端末によって発生されて光符号読取機１０によって受信することができる。作動信号の発生と同時に、読取機１０及び／又はシステム２は、読取作動を実行する準備ができ、これには、読取作動の試行及びあらゆる結果の出力に必要な感知、処理、及び伝送が行われることになるように、システム２の構成要素及び適切な通信経路の電源投入、使用可能化、及び／又は初期化が含まれる。

システム２の構成要素の初期化は、例えば、露光制御モジュール１０４による露光時間設定値のデフォルト値への設定を含むことができる。露光時間デフォルト値は、読取機の使用が予想される最も一般的な距離に対して適切な最小露光時間になるように（経験的又は数学的に）判断することができる。デフォルト値は、固定することができ、又はユーザによって選択可能とすることができる。利得は、固定されることが好ましい。しかし、それぞれの異なる固定利得設定値を有する異なるモードで読取機１０が作動することができる上述の実施形態では、ユーザによって選択可能であるか又は固定とすることができるデフォルトモードが読取機に割当てられる。

初期化された状態で、光センサモジュールは、デフォルト露光時間設定値を用いて入射光を感知する。光センサモジュール１２は、読取成功又はタイムアウト条件が発生するなどのイベントの発生まで入射光の感知及び一連の信号４１（例えば、画像データのフレームのシーケンス）の出力を継続することができる。利得増幅器回路１６は、画像信号４１の電気信号のアレイの増幅によって信号４１を増幅する。

図１Ａに示す実施形態を参照すると、Ａ／Ｄ変換器回路１８は、サンプリングによって信号４７をデジタル信号に変換し、信号のアレイのピクセル信号をデジタル信号に変換する。信号プロセッサモジュール２０は、復号器モジュール１０６によって処理されるための形式又はフォーマットになるようにデータ４９を準備するためにデータ４９を処理する。復号器モジュール１０６は、処理されたデータ４９に関して復号化演算を試み、成功した場合には、復号済み符号を周辺装置３０のホストプロッセサなどに出力する。復号化演算が不成功の場合には、復号器モジュールは、その後直ちに復号化演算を試みるためにデータ４９の次のフレームの受け取りを待つ。復号化演算を成功裏に達成することなく作動信号の受信以降の経過時間量が所定の閾値を超過した時に、タイムアウト条件を発生させることができる。復号化演算が実行されている間に、露光制御モジュール１０４は、データ４９を処理してデータ４９の振幅評価を判断し、シャッター１４に露光時間を設定するための制御信号を出力する。

図１Ｂに示す実施形態を参照すると、信号プロセッサモジュールは、信号４７を処理してデータ５１を出力し、データ５１は、上述のようにその復号化のために復号器モジュール１０６に送られる。復号器モジュール１０６によるデータ５１の処理と並行して、振幅検出器モジュール２４は、信号４７を処理し、露光制御モジュール１０４によって処理されるデータ５３を出力する。
図３を参照すると、露光制御モジュール１０４によって処理される段階を示す例示的な流れ図３００が与えられている。段階３０２で、復号化成功又はタイムアウト条件のような終了イベントが発生したかの判断を行う。そうである場合には、終了段階３２０が実行される。そうでなければ、段階３０４で、次に利用可能な画像データのフレームの振幅に関する振幅情報を有するデータが、その振幅評価を行うために検索される。図１Ａに示す実施形態を参照すると、検索されるデータは、データ４９から検索される。図１Ｂに示す実施形態を参照すると、検索されるデータは、振幅検出器モジュール２４から受入れたデータ５３から検索される。

段階３０６で、画像データの振幅が最大レベル（ＭＡＸ）、例えば飽和レベルに達したことを振幅情報が示すかを判断する。図１Ａに示す実施形態を参照すると、この検索されたデータ内に含まれる信号の振幅が、飽和の徴候に対して評価される。図１Ｂに示す実施形態を参照すると、データ５３に含まれる振幅情報が、飽和の徴候に対して評価される。
飽和の徴候が存在すると判断された場合には、段階３０８で、露光時間設定値を低下させるための制御信号４３が発生され、その後に制御は段階３０２に戻る。設計上の選択に従って、露光時間を低下させる時間量を判断することができる。この例では、露光時間設定値は、その現在値の半分まで低減される。

飽和の徴候が存在しないと判断された場合には、段階３１０で、この検索されたデータを用いて得られた振幅情報が評価される。図１Ａに示す実施形態を参照すると、データ４９の信号の振幅は、データ４９の全体的振幅レベルであるその振幅評価を判断するために評価される。振幅評価は、撮像された光符号に対応しそうなデータ４９の部分を探してこのデータに対して振幅評価を判断することによって判断することができる。図１Ｂ及び図２Ａに示す実施形態を参照すると、データ５３内に含まれる振幅情報が、その振幅評価を判断するために評価される。振幅評価は、撮像された光符号に対応しそうなデータ５３内の振幅情報を探してこのデータに対して振幅評価を判断することによって判断することができる。図１Ｂ及び図２Ｂに示す実施形態を参照すると、データ５３の値が判断され、この値が、画像データの全体的振幅を評価する情報を含む。

段階３１２で、評価された振幅により、適切な露光時間を判断するためのアルゴリズムに従って制御信号４３が発生される。図１Ａに示す実施形態及び図１Ｂ及び図２Ａに示す実施形態を参照すると、アルゴリズムは、振幅評価に対して線形又は非線形に反比例させるか、又はルックアップテーブル（ＬＵＴ）又は連続曲線のようなマッピングの使用によって露光時間を変更するための機能を含むことができる。次に、制御は段階３０２に戻る。図１Ｂ及び図２Ａに示す実施形態を参照すると、データ５３の値に基づいて適切な露光時間を判断するためのアルゴリズムに従って制御信号４３が発生される。例えば、データ４７の振幅がＶｒｅｆ値の１つよりも下であることをデータ５３の値が示す時は、露光時間をその現在値のある一定の百分率だけ増大するか又は所定の露光時間値まで増大させることができ、この百分率又は所定の露光時間値は、特定のＶｒｅｆ値に対応している。信号４７の振幅が十分に大きいことをデータ５３の値が示す時は、露光時間は調節されない。信号４７の振幅が確実な信号処理に対して必要とされるものよりも大きいことをデータ５３の値が示すと判断される場合には、露光時間値は低減される。例えば、露光時間値は、その現在値のある一定の百分率だけ低減させるか又は所定の露光時間値まで低下させることができ、この百分率又は所定の露光時間値は、特定のＶｒｅｆ値に対応している。

すなわち、動作検出感度が低減され、かつ読取機の意図する作動範囲に従って最小にすることができる、高価な信号処理又は可変利得調節構成要素が不要な読取機が提供される。
本発明の説明した実施形態は、制限的ではなく例示的であるものとし、本発明の全ての実施形態を表す意図はない。特許請求の範囲に文字通りに及び法的に認識される均等物の両方で示す本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形を行うことができる。

本発明の開示による光符号読取機システムの実施形態の構成要素のブロック図である。 本発明の開示による光符号読取機システムの別の実施形態の構成要素のブロック図である。 図１Ｂに示す光符号読取機システムの振幅検出器モジュールの実施形態のブロック図である。 図１Ｂに示す光符号読取機システムの振幅検出器モジュールの別の実施形態のブロック図である。 本発明の開示による光符号読取機の露光制御モジュールによって実行される段階の流れ図である。

符号の説明

２ 光符号読取機システム
１０ 撮像装置光符号読取機
１２ 光センサモジュール
１４ シャッターモジュール
１６ 利得増幅器回路
１８ Ａ／Ｄ変換器回路
２２ プロセッサアセンブリ

Claims (20)

1. 少なくとも１つの作動範囲を用いる光符号読取機システムであって、
   入射光を感知し、該感知に対応する複数の電気信号を含む画像信号を発生させることによってターゲット光符号を撮像するための光センサモジュールと、
   露光時間設定値に従って前記光センサモジュールの露光時間を制御する調節可能シャッターを有するシャッターモジュールと、
   前記画像信号に含まれる振幅情報を受け取る少なくとも１つのプロセッサを有するプロセッサアセンブリと、
   前記ターゲット光符号の撮像中に生じる動作に対する読取機システムの検出感度を最小にするために、前記露光時間設定値を、前記振幅情報と、前記少なくとも１つの作動範囲のうちの選択された作動範囲とに応じて最小にする制御信号を発生させるための前記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能な露光制御モジュールと、
   を含むことを特徴とするシステム。
2. 前記画像信号で取得された撮像済み光符号を受け取って復号化するための前記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能な復号器モジュールを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記画像信号の利得を処理するための利得増幅器回路を更に含み、
   前記少なくとも１つの作動範囲が複数の作動範囲を含んでおり、それぞれの作動範囲に対して固定利得が選択される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記振幅情報は、光符号に対応すると判断された前記画像データのデータに特に対応していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 各々が、異なる作動範囲に対応する少なくとも２つの選択可能なモードで作動可能であり、
   前記モードのそれぞれに対応して、最大値及び最小値によって限定された異なる所定範囲の露光時間が設定されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
6. 前記制御信号が、前記露光時間設定値を現在のモードの前記露光時間範囲の前記最小又は最大値に到達する値に調節する状態になった時に、異なるモードが選択され、前記利得設定値が、該異なるモードに対応する固定利得設定値に変更されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 信号プロセッサを更に含み、
   前記露光時間設定値の調節は、取得される次の画像信号が前記信号プロセッサによって処理されるのに十分に大きい振幅を有する状態になるように該露光時間設定値を保ちながら、該露光時間設定値を最小にすることを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記画像信号の前記振幅情報を発生させるために該画像信号を解析するための振幅検出モジュールを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記振幅検出モジュールは、
   前記画像信号を処理して、該画像信号の少なくとも１つの振幅を示す電圧を有する信号を出力するためのピーク検出器回路と、
   前記電圧を前記露光制御モジュールによって処理することができるデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器回路と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記振幅検出モジュールは、
    前記画像信号を処理して、該画像信号の少なくとも１つの振幅を示す電圧を有する信号を出力するためのピーク検出器回路と、
    前記画像信号の前記振幅情報と共に含まれる信号を発生させるための比較器回路と、
    を含み、
    前記比較器回路によって発生される前記信号は、前記電圧が所定の閾値よりも下になった時を示すものである、
    ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
11. 前記露光制御モジュールは、前記露光時間設定値を前記画像信号の前記振幅情報に反比例するように制御することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. 光符号を読取る方法であって、
    少なくとも１つの作動範囲から選択された作動範囲を用いて、撮像されるターゲット光符号から反射された入射光を感知する段階と、
    前記感知に対応する複数の電気信号を含む画像信号を発生させる段階と、
    前記画像信号に含まれる振幅情報を発生させる段階と、
    前記感知中に生じる動作に対する読取機システムの検出感度を最小にするために、前記振幅情報と前記選択された作動範囲とに応じて、継続中の感知する段階における露光時間を最小にする制御信号を発生させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記画像信号の利得を処理する段階を更に含み、
    固定利得が、前記少なくとも１つの作動範囲の各それぞれの作動範囲に対して選択される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記露光時間の前記最小化は、該露光時間が前記画像信号の振幅に反比例するように該露光時間を設定する段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 光符号に対応する前記画像データのデータを判断する段階を更に含み、
    前記振幅に関連する前記情報は、前記判断されたデータに対応している、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 光符号読取機の露光時間を調節する方法であって、
    光符号読取機を用いて取得された画像信号の振幅に関連する情報の受信をもたらす段階と、
    前記符号読取機によって取得された光符号の画像に特に対応する前記受信情報の一部分の判断をもたらす段階と、
    情報の前記判断された部分の評価をもたらす段階と、
    前記画像信号の取得中の動作に対する前記光符号読取機の検出感度を最小にするために、前記評価の結果に従って該光符号読取機を用いる次の画像信号の取得のための露光時間設定値を最小にする制御信号の発生をもたらす段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
17. 前記露光時間設定値は、前記画像信号の振幅に反比例することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記画像信号の前記振幅に関連する前記情報が、該画像信号の振幅が飽和レベルに到達したことを示すかの判断をもたらす段階、
    を更に含み、
    示す場合には、前記制御信号の発生を前記もたらす段階は、前記露光時間設定値を低減する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 評価を前記もたらす段階は、情報の前記判断された部分の全体的振幅を示す振幅評価の発生をもたらす段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. 光符号読取機の露光時間を調節するために少なくとも１つのプロセッサによって実行することができる１組のコンピュータ可読命令を記憶するコンピュータ可読媒体であって、 可読命令が、
    光符号読取機を用いて取得された画像信号の振幅に関連する情報を受信することと、
    前記符号読取機によって取得された光符号の画像に特に対応する前記受信情報の一部分を判別することと、
    情報の前記判断された部分を評価することと、
    ターゲット光符号の撮像中の動作に対する読取機システムの検出感度を最小にするために、前記評価の結果に従って前記光符号読取機を用いる次の画像信号の取得のための露光時間設定値を最小にする制御信号を発生させることと、
    を含む、
    ことを特徴とする媒体。

Images