JP6880287B2 - グローバル電子シャッター制御を持つイメージ読み取り装置 - Google Patents
グローバル電子シャッター制御を持つイメージ読み取り装置 Download PDFInfo
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Description
サを用いている。CCDベースのイメージセンサは、入射光エネルギーを電荷のパケットに
変換する電気的に結合された光感受性フォトダイオードのアレイを含む。動作において、電荷パケットは、以下の処理のために、CCDイメージセンサの外にシフトされる。
光感受性フォトダイオードのアレイを含む。しかしながら、CCDと異なり、CMOSベースの
イメージセンサは、2次元アレイ内の各ピクセルが、直接アドレスされることを許す。これの1つの利点は、フルフレームのサブ領域を、独立にアクセスすることができることである。CMOSベースのイメージセンサのもう1つの利点は、一般に、それらは、ピクセル当たりのより低いコストを持つことである。これは主に、CMOSイメージセンサが、マイクロプロセッサ等の共通集積回路を製造する高体積ウェハ製造施設内で、標準CMOSプロセスにより作られることによる。より低いコストに加えて、共通製造プロセスは、CMOSピクセルアレイを、クロックドライバ、デジタルロジック、A/Dコンバータ等の他の標準的な電子
デバイスとともに単一回路上に集積できることを意味する。これは、次に、空間的要件を低減し、電力の使用を低下させるさらなる利点を有する。
の露光期間に対応することが意図される。各バー4の水平配置位置は、各行のピクセルが露出されるシフト時間期間を示唆するものである。図2Aに見られるように、順次の行の露光期間は、重なり合う。これは図2Bに示される回転シャッターアーキテクチャのためのタイミング図に関してより詳細に示される。該タイミング図の、第2の12ライン、および第3の16ラインは、それぞれ、行“a”のためのリセットタイミング信号、および読み出しタイミング信号を表している。第4の20ライン、および第5の24ラインは、それぞれ、行“b”のための、リセットタイミング信号、および読み出しタイミング信号を表している。両図2Aおよび2Bにおいて示されるように、行“b”のための露光は、行“a”について値が読み出される前に開始される。隣接する行ピクセルのための露光時間は、代表的に、数百行のピクセルを、1フレームのデータの捕獲の間に露出し、読み出
さなければならないため、実質的にオーバーラップする。第1のライン28上の照明タイミングにより示されるように、そのオーバーラップする露出期間を持つ回転シャッターアーキテクチャは、照明がすべての行に対して与えられるよう、照明源が1フレームのデータを獲得するのに必要とされる実質的にすべての時間の間中残っていることを要求する。
期間は、3.7ミリ秒以下の持続時間を持つ。CMOSベースのイメージの種々の実施形態にお
いて、目標は、コード39あるいはUPCコードのような1次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、アズテックシンボル、またはデータマトリクスシンボルのような2次元
バーコード、等のシンボロジーを含む。
時間を持つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コード39あるいはUPCコードのような1次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、アズテ
ックシンボルまたはデータマトリクスシンボルのような2次元バーコード、等のシンボロジーを含む。
つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コード39あるいはUPCコードのような1次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、アズテックシン
ボルまたはデータマトリクスシンボルのような2次元バーコード、等のシンボロジーを含む。
持続時間を持つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コード39あるいはUPCコードのような1次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、ア
ズテックシンボル、またはデータマトリクスシンボルのような2次元バーコード、等のシンボロジーを含む。
半導体(CMOS)ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースイメージリーダーは、CMOSベースイメージセンサアレイよりなり、該CMOSベースイメージセンサアレイは、第1の複数のピクセル、および第2の複数のピクセルよりなり、該CMOSベースのイメージセンサアレイは、第2の複数のピクセルを読み出すのと独立して、第1の複数のピクセルを読み出すことができ、該CMOSベースイメージセンサアレイのピクセルのおのおのは、光感受性領域と、不透明シールドされたデータストア領域とを有する。該CMOSベースイメージセンサアレイはまた、CMOSベースイメージセンサアレイと電気的に通信するタイミングモジュールを有し、該タイミングモジュールは、該CMOSベースイメージセンサアレイの全フレームのピクセルを、露出期間の間に同時に露出するように構成されている。該CMOSベースイメージセンサアレイはまた、目標を照明期間の間に照明するよう構成された照明モジュールを有し、該照明モジュールは、タイミングモジュールと電気的に通信する。該CMOSベースイメージセンサアレイはさらに、タイミングモジュール、および照明モジュールと電気的に通信する制御モジュールを有し、該制御モジュールは、露出期間の少なくとも一部が照明期間の間に起こるようにするよう構成されている。
続時間を持つ。CMOSベースイメージャーリーダーのさらに追加的な実施形態において、目標はシンボロジーを含む。1つのそのような実施形態において、シンボロジーは、1次元バーコードである。もう1つのそのような実施形態で、シンボロジーは2次元のバーコードである。1つのそのような実施形態において、2次元のバーコードはPDF417バーコードである。
ることができ、該遷移関数は、第1のスロープをもつ第1の領域、および第2のスロープをもつ第2の領域を有し、該2次元イメージセンサアレイは、前記入射光強度が特定のレベル以上のとき、前記遷移関数の第2の領域を用いることができ、前記入射光強度が特定のレベル以下のとき、前記遷移関数の第1の領域を用いることができる。バーコードイメージリーダーはまた、露出タイミング制御回路をもち、該露出制御タイミングパルスは、イメージセンサ内のすべての、または実質的にすべてのピクセルを同時に露出し、入射放射を光変換することができる。1つの実施形態において、露出制御タイミングパルスは3.7ミリ秒以下の持続時間を持つ。もう1つの実施形態において、センサのダイナミックレ
ンジは、65デシベルより大きい。
む同一集積回路上に集積されている。イメージリーダーのさらなる実施形態において、回転シャッター制御モジュール、およびグローバル電子シャッター制御モジュールは、単一のイメージアレイ制御モジュール内に結合されている。イメージリーダーの追加的な実施形態において、回転シャッター制御モジュールは、隣接する行のピクセルのための露出期間が重なり合うことを可能とするものである。
は、CCDベースのイメージセンサである。
を、ユーザインタフェースモジュール134を通してビープ音のような警告でシグナリングする。
クス分析モジュール1224を含む。さらに、図1Bに見られるように、特徴抽出モジュール1212は、相互に通信する、2値化モジュール1226、ライン間引きモジュール1228、および畳み込みモジュールを、有する。
れる。1つのそのような実施形態において、バーコードは、出荷ラベルナンバーのような
項目情報、および署名が獲得されたことを示す情報をコード化する。
ークを用いた実施形態においては、異なるニューラルネットワーク構成が、異なる動作最適化および特徴を達成するために、本発明にしたがって熟考される。 ニューラルネット
ワークを用いる1つの実施形態においては、一般化された分類化モジュール1212は、24+12+6+1=43ノードの、フィードフォワード、後方伝播多層ニューラルネットワー
クを含む。 入力層24は、12個のカーブレット探知器マップ1250を用いている畳み
込みモジュール1230により生成される12ペアの平均および変分出力のための、24個のノードを持つ。本実施形態のニューラルネットワークにおいては、それぞれ12ノード、および6ノードの隠れた2つの層がある。また、署名の肯定的、あるいは否定的な存在をを
報告するための1つの出力ノードがある。
る。示されるように、20枚のカーブレット探知器マップ1260は、図17Aのオリジナルの12枚のカーブレット探知器マップ1250を含む。追加の8枚のマップは、署名に関
する方向情報を与えるのに使われる。20個のカーブレット探知器マップ1260を用いる1つの実施形態において、一般化された分類器モジュール216は、40+40+20+9=109ノードの、フィードフォワード、後方伝播多層ニューラルネットワークである。入力層は、20個のカーブレット探知器マップ1260を使っている畳み込みモジュール1230により生成された20対の平均、および変分出力のための40個のノードを持つ。この実施形態のニューラルネットワークにおいて、それぞれ40ノードと、20ノードの2つの隠された層があり、1つの出力ノードは、署名の肯定的な、または否定的な存在を報告するものであり、8つの出力ノードは、署名の方向の度合を、報告するためのものである。8つの出力ノードは、28=256、の可能な方向状態を与える。そのゆえ、方向の角度は、1.4度の増分で、0と360の間の角度で与えられる。
フィックス;画像;イメージ;出荷積荷目録、船積み、IDカード、などの請求書のようなフォーム;指紋、指紋のようなバイオメトリクス、顔のイメージ、網膜のスキャン、および/または他のタイプの認証標識、などのデータタイプを含むかどうかを特定する。さらなる付加的な実施形態において、一般的な分類化モジュール1216は、イメージデータがこれらのデータタイプの種々の結合を含むかどうかを明示する。いくつか実施形態において、一般的な分類化モジュール1216は、イメージデータが特定のデータタイプを含むかどうかを明示する。1つのそのような実施形態において、イメージ処理および分析モジュール1208は、イメージデータにおける、署名、またはバイオメトリックのような、特定されたデータの存在、または不存在に依存する肯定的な、または否定的な回答を出力する識別モジュール内に含まれている。
ために使われる。1つのそのような技術は、ランレングス符号化によるイメージデータの符号化を含む。この技術によれば、各走査ラインについての、類似した2値化された値の各ランの長さ(すなわち、1または0の各ランの長さ)は、ビットマップを再構築するための手段として記録される。もう1つの符号化技術は、署名のイメージデータを、データ構造の要素がベクトルから成っているデータ構造として取り扱う。符号化技術によれば、署名は、ベクトルの集合に分解される。各ベクトルの長さと方向と結合した各ベクトルの位置は、もともとの署名を再構築するために使われる。1つのそのような実施形態において、符号化プロセスは、連続的なピクセルランについてのカーブが、特定の値を超えるときはいつでも、新しいベクトルを生成する。さらなる圧縮技術は、Bスプラインカーブフ
ィッティングを用いる。この技術は、カーブ、および大きさの問題を、安定に収容することのできる容量を持つ。
ル1222に転送することができる。同様に、もし一般化された分類化モジュール1216がイメージデータが図的な要素を含むと決定すれば、イメージデータは、処理のためにグラフィックス分析モジュール1224に転送することができる。1つの実施形態において、グラフィックス分析モジュール1224は、あらかじめ定義されたグラフィックスを認識し、デコードするように設定される。1つのそのような実施形態において、グラフィックス分析は、もしあるのであれば、どのボックスが、出荷ラベル上の請求および出荷指令において選択されたかを、決定することを含むことができる。さらなる実施形態において、グラフィックス分析は、出荷ラベル上の郵便番号ボックス内に含まれるタイプされた、あるいは手書きのテキストを見つけ、解読することを含むことができる。1つの代替的
な実施形態において、イメージリーダー 100は、特徴抽出モジュール1212の活性
化の前に、データフォームデコードに加えて、OCR解読あるいはグラフィックス解読のよ
うな解読動作を自動的に行うように構成することができる。
らなる実施形態においては、分割は、イメージデータの完全なフィールド内の、(クロスハッチングされた)サンプル領域よりなる。もう1つの実施形態において、サンプル領域は、例えば、出荷ラベルにおける、署名領域および/またはバーコード領域のような、例えば問題の領域を識別する、事前ロードされたユーザテンプレートに基づくことができる。
ラフィックス、イメージ、などを含む データフォーム のような追加の要素を含む、イメージデータにおける署名の位置を識別するために使われる。1つのそのような実施形態において、一般化された分類化モジュール1216は、セグメントされたイメージデータの各領域の内容を分類する。署名を含む領域は、そののち、署名データ処理モジュール1218によって抽出される。1つの実施形態において、もし多数の領域が、署名データを含むものと示されれば、署名データ処理モジュール1218は、これらの領域の配列を、イメージデータを最も含んでいる可能性のある領域を識別するよう分析する。さらなる実施形態において、多数の領域が、署名データを含むものと示されれば、イメージ処理および分析モジュールは、署名データを含んでいる一つのセグメントされた地域が見つかるまで、追加のセグメントされた領域が生成され、解析されるフィードバックループを打ち立てる。
、その全体が、参照によってここに組み入れられる。
の、またはカラーLED、レーザー、ハロゲンライト、アークランプ、または、蛍光灯であ
って、イメージリーダーの電力制限、およびイメージセンサの露出/感度要件を与えられて、十分な強度の光を生成することのできるものを含むことができる。多くの実施形態において、LEDが、それらの効率的な動作は比較的低い電力消費を可能にするので、光源と
して選ばれる。照明制御モジュール164は、照明モジュール104の動作を制御し、タイミングおよび光源活性化および非活性化回路網を含むことができる。照明電力モジュール168aは、光源160を駆動するのに必要なエネルギーを供給し、バッテリー、コンデンサー、インダクター、変圧器、半導体、集積回路などを含むことができる。代わりの実施形態において、照明電力モジュール168aの要素のいくつか、あるいはすべては、照明モジュールの外側に置かれている。単一共通電源を持つイメージリーダー100は、1つのそのような実施形態である。インタフェースモジュール172は、動作を同期させ
る必要のあるもののような、イメージリーダーの他のモジュールと通信するよう用いられる。これは、例えば、上記した照明、および露出期間との調整を含むことができる。
a、160bは、照準パターン1838を投射する。図33−36に関連して記述された実施形態において、照準照明光源160a、160bからの光は、スリット1840を、基板s上に撮像し、図33−36の実施形態ではラインパターン1838である照準パターン1838を形成するレンズ1842と結合して、スリット開口1840により整形される。照明パターン1830は、ボックス1850により指定されるイメージリーダーのフルフレームのビューに実質的に対応する。照準パターン1838は、イメージリーダー100の視野の中心を横切って水平に伸びるラインの形をしている。照明パターン1830は、照明光源160c〜160tのすべてが同時に動作したとき、投射することができる。照明パターン1830はまた、光源160c〜160tのサブセットが同時にエネルギー供給されるとき、投射することができる。照明パターン1830はまた、LED 160s あるいはLED160tのように、光源160c〜160tの1つのみがエネルギー供給されるとき、投射することができる。撮像モジュール1802のLED160sおよび16
0tは、LED160c〜160tより、より広い投射角度をもつ。
において上に示されたように、グローバル電子シャッター制御モジュール190は、イメージセンサアレイにおけるすべての、あるいは実質的にすべてのピクセルを、グローバルに、かつ同時に露出させることができる。1つの実施形態において、グローバル電子シャッター制御モジュール190は、タイミングモジュールを含む。行、および列のアドレスおよびデコードモジュールは、収集起動、電子シャッターデータ蓄積およびデータ読み出しのような種々の動作のために、特定のピクセルを選択するのに用いる。読み出しモジュール198は、センサアレイからのデータの読み出しを組織化し処理する。いくつか実施形態において、センサアレイ制御モジュール186はさらに、イメージセンサアレイにおけるラインのピクセル順に露出させ、読み出すことのできる回転式シャッター制御モジュール202を含む。
メージセンサアレイ182aの各ピクセル250は、オンチップピクセルアンプ254(図8Aに示される)、およびオンチップの光学的にシールドされた蓄積領域286(図8Bおよび図8Cに示される)を持つ。イメージセンサアレイ182aはまた、ピクセル250と電気的に通信する、図8Aに示される電気的相互接続体262の2次元グリッドを持つ。イメージセンサアレイ182aはまた、オンチップ行回路網296、および列回路網270を持ち得る。行回路網296、および列回路網270は、ピクセルのアドレシング、信号のデコード、信号の増幅、アナログ−デジタル変換、タイミングの印加、信号の読み出しおよびリセット等、の1つまたはそれ以上の種々の処理、および動作タスクを可能とする。CMOSイメージセンサICチップ182aのさらなる側面に言及して、CMOSイメージセンサICチップ182aは、ピクセル250と同じチップ上に、行電気回路網296、列電気回路網270、ピクセルアンプ255を含む処理および制御回路網254、光学的にシールドされた蓄積領域258、相互接続262、ゲイン回路1084、アナログデジタル変換回路1086、およびラインドライブ回路1090を含み、これは、アレイの各ピクセル上に入射する光を示す多数ビット(例えば、8ビット〜10ビット)信号を生成し、その出力はチップ1082aの1セットの出力ピン上に現れる。イメージセンサ IC チップ1082aの追加的なオンチップ要素に言及して、CMOSイメージセンサICチップ1082aは、バイアス回路、クロック/タイミング生成回路、および発振器のような回路を含み得るタイミング/制御回路1092を含む。
あり得る。集積化されたフレーム取込み器を持つプロセッサICチップ548は、例えば、インテルから入手可能な「クイックキャプチャカメラインタフェース」を持つ、 XSCALE PXA27XプロセッサICチップであり得る。イメージリーダー100はさらに、バーコードでコードプロセスを開始するトリガー信号を生成する作動モジュール124を含む。作動モジュール124は、マニュアルで駆動されるトリガー216を含み得る。イメージリーダー100はさらに、撮像レンズ212、および、RAM、EPROM、フラッシュメモリのような記憶装置を含むメモリモジュール116を含む。メモリモジュール116は、システムバス584を介してプロセッサICチップ548と通信する。プロセッサICチップ548は、図1Aを参照して述べたモジュール104、108、112、120、124、128、132、134、136、140、144、150、152、168、165について、要求される種々の機能を実行するようプログラムされ、そうでなければ、そのように構成
することができる。図4Aの実施形態において、データフォームデコードモジュール150、および自動識別モジュール152の機能は、メモリモジュール116にストアされた特定のソフトウェアにしたがって動作するプロセッサICチップ548により実行することができる。プロセッサICチップ548と、メモリモジュール116との組み合わせは、それゆえ、図4Aの実施形態では、150、152とラベルされている。
ダー100の実施形態が示されている。CCDイメージセンサICチップ1082bは、チッ
プ1082b上に組み込まれたピクセルの領域アレイ250、レジスタ1094、および出力増幅器1096を含む。出力レジスタ1094、および関連づけられた回路網は、順次、各ピクセルに関連する電荷を電圧に変換し、ピクセルイメージ信号を、チップ1082bの外にある要素に送る。イメージデータを読み出すよう活性化されるとき、行のピクセル250上にある電荷は順に出力レジスタ1094に転送される。出力レジスタ1094は、ピクセル電荷を電圧に変換し、信号をイメージ処理回路網1070に供給する増幅器1096に順に電荷を供給する。電荷がピクセルの第1行から出力レジスタ1094に転送されたとき、次の行からの電荷は1行下に移動し、第1行の電荷が電圧に変換されたときに、出力レジスタ1094が第2の行のピクセルからの電荷を受けるようにする。プロセスは、イメージセンサアレイ182bのすべての行からのピクセルに対応するイメージデータが読み出されるまで継続する。イメージリーダー100はさらに、チップ1082bの外にあるイメージ信号処理回路1070を含む。イメージ信号処理回路1107は
、ゲイン回路1072、アナログデジタルコンバータ1074、および、ラインドライバ1076のような要素を含む。回路1070のタイミングおよび制御回路1078は、バイアス生成器、発振器、クロックおよびタイミングジェネレーターのような要素を含み得る。ゲイン回路1072はまた、相関関係のあるダブルサンプリングのような付加的な機能性を含めて、ピクセルオフセット、およびノイズの効果を低減するようにすることができる。イメージリーダー100の追加の要素は、図4Aに示される。 イメージ信号処理
回路1070は、イメージセンサICチップ1082bの外にある集積回路チップ(IC チ
ップ)に含められることができる。
よって提供することができる。図1Aに関連して記述されたすべてのモジュール104、108、112、116、120、124、128、132、134、136、140、144、150、152、165、および168は、ハンドヘルドハウジング208、または図15Aに示された代わりのハウジング506により、ハウジング208、またはハウジング506が種々のモジュールを収容し支持するように、支持されることができる。同様に、図4A、4B、および図16で示されたすべての要素は、ハウジング208またはハウジング506が種々のモジュールを収容し支持するように、ハウジング208またはハウジング506により、組み入れられ支持されることができる。レンズ212は、ガラスおよび/またはポリカーボネートよりなり得る。レンズ212は、レンズ単体であっ
てもよく、あるいは、複数のレンズ要素からなってもよい、すなわち、レンズ212は、2重レンズであってもよく、レンズトリプレットであってもよい。
イ制御モジュール186は、さらに、電力モジュール168bおよびインタフェースモジュール172と電気的に通信する、メモリモジュール116および制御モジュール112と電気的に通信する。しばしば光学窓(図示されず)は、ユニットへの損害の可能性を減らすためにスキャナーの正面上に置かれる。
ルのダイナミックレンジを達成することができる。さらに多くのスロープをもつイメージ
センサの動作は、FillFactory NV、Schalienhoevedreef 20B、B-2800 Mechelen、ベルギ
ー、からの、タイトル“Dual Slope Dynamic Range Expansion”の技術文書において、より詳細に記述されている。この文書は、例えば、http://www.fillfactory.com/htm/technology/htm/dual-slope.htmで、FillFactory(www.fillfactory.com)から入手可能であり、これは、その全体がここに組み入れられる。さらに、対数のスロープを持つ変換カーブを持つイメージセンサの動作は、Photonfocus AG、Bahnhofplatz 10、CH-8853 Lachen、
スイス、からの、タイトル“LinLog Technology”の技術文書において、さらに詳細に記
述されている。この文書は、例えば、http://www.photonfocus.com/html/eng/cmos/linlog.phpで、Photonfocus(www.photonfocus.com)から利用可能であり、その全体がここに
組み入れられる。
ている。光電子の生成を光検出器領域のみに限定する開口を、光シールド内に設けることは、ピクセル間のクロストークを抑圧する。図8Cにおいて、浮遊拡散は281とラベルされており、リセットゲートは283とラベルされており、リセットドレインは285とラベルされている。米国特許第5,986,297号において記述されたピクセルアーキテクチャを用いるいくつかの実施形態において、カラーフィルタ290は省略することができ、他の実施形態において、マイクロレンズ292は省略することができる。
より、照明される。図33−35に示されるように、イメージリーダー100が撮像モジュール1802を含む本発明の実施形態を参照して、LED160c〜160t(すなわち
、 160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160
j、160k、160l、160m、160n、160o、160p、160q、160r、160s、および160t)は、おのおの40mA(100%LED電流)の推薦最大DC動作電流引き出しレートを持つが、しかし、照明タイミングパルス350、または、ここで述べたパルス350',350'',350'''の任意の1つの期間の間にわたって、例えば、60mA(150%電流)または80mA(200%電流)より多くの電流を引き出すよう過度に駆動することができる。40mAの標準推薦最大DC動作電流引き出しレートを持つLED160cから1
60tは、例えば、タイミングパルス350、または、ここで述べたパルス350',3
50'',350'''の任意のものの持続期間の間を通して、例えば、120mA(300% 電流)、160mA(400% 電流)、200mA(500%電流)、または500mA(1,250% 電流)より多い電流を引き出すことができる。照明タイミングパルス350,350',350'',350'''は、DC駆動電流パルスとして示される。しかしながら、図10E示されるような本発明によれば、パルス350,350',350'',350'''はまた、LED160を駆動するための、一連
の短い持続期間の個々のパルスよりなるよう、パルス変調された、あるいは「ストローブされた」パルスであってもよい。DC駆動電流の代わりに、パルス化された駆動信号を用いることは、LEDのデューティ期間を、従ってこれによりLEDで消費される電力を減少させる
。多くの場合に、LED動作寿命は、LEDダイの最大接合温度により決定されるため、低減された電力消費は接合温度を低減する。総合の効果は、LEDダイの最大動作接合温度限界を
超えないで、より高いピーク電流に耐えられることである。一般に、LED160のデュー
ティサイクルを低減することは、LEDを通して安全に駆動することのできる電流量を増大
させる。ストローブ化された、あるいはパルス化された照明制御パルスのストローブするレートは、ここで記述されるように、例えば1,000Hzから10,000Hzであろう。この実施形態によれば、電子的グローバルシャッターと結合した、過度に駆動される照明源は、短い露出期間を可能にする。すなわち、明るい照明は、各ピクセルのための短い積分時間を可能とし、グローバル電子シャッターは、イメージセンサ内のすべてのピクセルが同時に感受性のあるものとすることを可能にする。明るく照明された目標のための短い露出期間により、本発明のイメージリーダーは、目標がイメージリーダーに対して移動しているときでさえ、鋭いひずみのないイメージを集めることを可能とする。1つの実施形態において、露出期間は3.7ミリ秒以下である。光源が過度に駆動される1つの実施形態において、
異なる色を持つ光源が用いられる。例えば、そのような1つの実施形態において、イメージリーダーは、白および赤LED、赤および緑LED、白、赤、および緑LED、またはイメージ
リーダーによって最も共通に撮像されるシンボルの色に応答して選択される何らかの他の結合を含む。この実施形態において、異なる色のLEDは、全体の電力予算にしたがったレ
ベルで、各々交互にパルス駆動される。もう1つのそのような実施形態において、2つの色のついたLEDは、各時間にパルス駆動されるが、しかし、各々はより低い電力レベルで
パルス駆動され、全体的な電力予算は再び維持される。さらなる実施形態において、赤、緑、および青のLEDは、白色光を放射するようインタリーブされる。
うに、バンクに分割されている。イメージリーダー100は、各バンクのLEDがある放射
波長バンドの光を放射するように構成することができる。図37のチャートに描かれた実施形態において、イメージリーダー100は、照準LED160a、160bが緑の光を出
射し、すべての照明LED160c〜160tが赤の光を出射するよう構成することができ
る。追加的な実施形態が、図37のチャートで記述される。イメージリーダー100は、種々のバンクのための光源が、照明タイミング制御パルス350、350'、350''、
350'''により同時に(例えば、バンク1、バンク2、バンク3、バンク4が、同時に
)エネルギー供給される、あるいは順に(例えば、バンク1、そののちバンク2、そののちバンク3、そののちバンク4が)エネルギー供給されるよう構成することができる。
て、読み出しタイミング制御パルス368は、複数のピクセルの各々に送信される複数のパルスを含む。1つの実施形態において、照明制御タイミングパルス350の少なくとも一部は、露出制御タイミングパルス354の間に起こる。1つのそのような実施形態において、グローバル電子シャッター制御モジュール190をもつセンサアレイ制御モジュール186を含むイメージ収集モジュール104の動作は、制御モジュール164により、照明制御モジュール164を含む照明モジュール104の動作と調整されて、照明350、および露出354制御タイミング信号におけるオーバーラップを達成する。
御タイミング信号パルス350'''の終わりに始まる。図10Eに関連して議論したよう
に、ここで述べた各照明制御タイミングパルス350,350',350'',350'''は、複数の短い持続期間の個々のパルスよりなり得る。
御タイミングパルス354,354',354'',354'''の間にエネルギー供給されるよう制御することは、その上に、照準パターン1838が投射される基板sの領域に対応
するイメージ信号の信号強度を増大させる。
bの少なくとも1つ、および照明LED160c〜160tの少なくとも1つを、同時にエ
ネルギー供給し、基板s上の、特に基板s上の照明パターン1830および照準パターン1838が同時に投射される領域上の照明の強度を増大させるように構成することができる。デコードモジュール150または自動識別モジュール152により実行される、照準160a、160bおよび照明LED160c〜160tが同時にエネルギー供給される露
出期間にしたがってイメージが集められるデコードプロセスは、パターン1838に対応するイメージデータ(すなわち、パターン1838がそれの上に撮像されるピクセルアレイに対応するイメージデータ)が、選択的にファインダパターン位置決めプロセス、線形
バーコードシンボルデコード試み、または静穏ゾーン検出プロセスのようなデコードプロセスを受けるような、プロセスを含むことができる。例えば、視野に交差して水平に伸びる照準パターン1838をもって、集められたフルイメージを処理するデコードモジュール150は、イメージセンサ182の中央行に対応するイメージデータ(すなわち、図28a に示される行2802に対応するイメージデータ)を、ファインダパターンの位置を見つける、線形バーコードシンボルをデコードする、または、イメージが少なくとも1つの照準LED160a、160b、および少なくとも1つの照明LED160c〜160tが、同時にエネルギー供給されるフレーム露出期間にしたがって集められる静穏ゾーンを見つけるという目的のために、選択的に解析することができる。照明制御パルス350,350',350'',350'''が、少なくとも1つの照準照明LED、例えば160a、および
少なくとも1つの照明LED、例えば160tに同時にエネルギー供給するプロセス300
のステップ320では、イメージリーダー100は、図28A−28Cに関連してより詳細に記述されるように、フルフレームの、あるいは「ウインドウ表示のフレーム」のイメージデータを、集めることができる。イメージリーダー100は、イメージリーダー100がステップ320でウインドウ表示のフレームのイメージデータを集め、ステップ304で少なくとも1つの照準LED、および少なくとも1つの照明LEDを同時に照明する場合は、ウインドウ表示のフレームは照明パターン1838の大きさと形に対応するよう構成することができる。例えば、イメージリーダー100が水平ラインの照準パターン1838を投射する場合は、ステップ320でのウインドウ表示のフレームのイメージデータの読み出しは、図28Aに示される行2802に対応するウインドウ表示のフレームのイメー
ジデータであり、それの上にパターン1838が撮像され、それはそののち、以下で述べるように処理される(すなわち、静穏ゾーンを見つけることにより、またはファインダパターンを見つけることにより、線形バーコードシンボルをデコードするよう試みることにより)ものであることができる。照準照明LED および照明LED が、照明制御パルス350,350',350'',350'''により同時に駆動される本発明の実施形態においては、照準LED160a、160bおよび照明LED160c〜160tは、以下で述べられたように、パルス350,350',350'',350'''の持続時間の全体を通して過度に駆動することができる。
このKAC-0311は、“KAC-0311 640x480 VGA CMOS IMAGE SENSOR Fully Integrated Timing, Analog Signl Processing & 10 bit ADC”という名称の技術的記述において、より充分に記述されている。http://www.kodak.com/global/plugins/acrobai/erj/digital/ccd/products/cmos/KAC-0311LongSpec.pdf、で入手できる、2002年8月5日の改訂1は、ここに参照によりその全体が組み入れられる。 以下は、上記“フル仕様書”から取られたKAC-0311の動作の、編集されたサマリーである。この専門的な記述で要約されているよう
に、KAC-0311は、アナログイメージ獲得、デジタル化、およびデジタル信号処理を、単一チップ上に集積しているソリッドステートアクティブCMOS撮像素子である。該イメージセンサは、640×480の活性要素を持つVGAフォーマットピクセルアレイよりなる。イメージ
サイズは、問題のウインドウを定義するようユーザにより定義可能である。特に、行および列の開始および停止動作をプログラムすることにより、ユーザは、問題のウインドウを、1×1のピクセルの解像度にまで下げて定義することができる。KAC-0311イメージセンサの1つの実施形態において、該ウインドウは、カメラをぐるっと回して撮影する視野ポートのデジタルズーム動作を可能にするよう使われることができる。KAC-0311イメージセンサのもう1つの実施形態においては、一定の視野は、サブサンプリングが集められたイメージの解像度を減らすために使われる一方、維持されることができる。
ャは、コダックのピン止めされたフォトダイオードアーキテクチャである。KAC-0311イメ
ージセンサは、マイクロレンズなしの単色バージョンで利用可能であるか、あるいは、マイクロレンズなしのベイヤー(CMY)パターン化カラーフィルタアレイで、利用可能であ
る。KAC-0311イメージセンサの1つの実施形態において、統合化されたタイミングおよびプログラミング制御は、ビデオまたは静止画像取り込み動作におけるプログレッシブスキャンモードを可能とするように用いられる。KAC-0311イメージセンサのさらなる実施形態において、ユーザは一定マスタークロックレートを維持しながらフレームレートをプログラムすることができる。
Sensor with Programable Color Balance”、および米国特許第6,552,323号、名称“Image Sensor with Shared Output Signal Line”、に記述されており、そのおの
おのは、その全体が参照によりここに組み入れられる。以下は、米国特許第6,522,323号からの内容の短い要約を与える。特に、米国特許第6,552,323号は、複数の行および列に配列された複数のピクセルよりなるイメージセンサを開示する。該イメージセンサはさらに、グローバル電子シャッターを含むよう開示されている。開示されたイメージセンサの同じ行のピクセルは、ピクセル出力ノード、および出力信号線をシェアする。さらに該開示は、行内のイメージ信号の分離が、行毎に2つの分離した行選択信号、行内の1つおきのピクセルについて1つ、を持ち、かつ、各対のカラムについての、1:2カラム出力信号線デマルチプレックススキームを持つことにより、達成される。ここで図11に再生されるような模式図は、2つの隣接するピクセル5を示している。該模式図において使用される識別子は、以下のものを含む:リセットゲート(RG)をもつリセッ
トトランジスタ、転送ゲート(TG)、信号トランジスタ(SIG)、行選択ゲートをもつ行
選択トランジスタ(RSEL)、光検出器(PD)、および浮遊拡散(FD)。グローバルシャッ
ターの動作は、図11に示される実施形態、およびここで図12として再生されるタイミング図に関して、米国特許No.6,552,323のカラム3、25−45行に記述され
ている。その開示は、読み出しが、センサの各ピクセルにおける、集められた信号電荷の光検出器30a、30bから浮遊拡散10a、10bへの転送が同時になされることにより始まることを示している。次に、行選択1(15)は、オンされ、浮遊拡散1(10a)の信号レベルは、SS1にパルスを与えることにより、列回路20aによりサンプルされ
、保持される。行選択1(15)は、そののちオフされ、行選択2(25)がオンされ、浮遊拡散2(10b)の信号レベルは、SS2にパルスを与えることにより、カラム回路2
0bによりサンプルされ、保持される。読み出しされている行における浮遊拡散10a、10bは、そののち、RGにパルスを与えることにより、リセットされる。次の行選択2(25)はオフされ、行選択1(15)はオンされ、浮遊拡散1(10a)のリセットレベルは、SRlにパルスを与えることにより、列回路20aによりサンプルされ、保持される
。行選択1(15)は、そののちオフされ、行選択2(25)は、オンされ、浮遊拡散2(10b)のリセットレベルは、SR2にパルスを与えることにより、サンプルされ、保持
される。列回路20a、20bによりサンプルされ、保持された信号の読み出しは、そののち、イメージセンサの次の行において始まるサンプルピクセル読み出しに先立ってなされる。
を、単色イメージを、毎秒580フレームで獲得することのできる低電力のCMOSアクティブ
ピクセルイメージセンサとして記述している。さらに、KAC-9630イメージセンサは、オンチップ8ビットアナログ−デジタルコンバータ、固定パターンノイズ除去回路、およびビ
デオゲイン増幅器を含むものとして記述されている。KAC-9630はさらに、積分時間およびフレームレートの調整を可能にする、集積されたプログラム可能なタイミングおよび制御回路網を持つものとして記述されている。KAC-9630イメージセンサにおける読み出し回路は、2ミリ秒以下の単一8ビットデジタルデータバス上のフルフレーム読み出しをサポートすることができるものとして記述されている。上に示されたように、KAC-9630イメージセンサは、集積化された電子シャッターを含むものとして記述されている。
きる。MT9V022イメージセンサは、例えば、http://download.micron.com/pdf7flyers/mt9v022_(mi-0350)_flyer.pdfにて、マイクロンテクノロジー社(www.micron.com)から入手可能な、製品MT9V099プロダクトフライヤーにおいて、より詳細に記述されている。この
書類は、その全体が参照によりここに組み入れられる。
ージリーダー100の視野の中に動くことに応じて、トリガー信号を生成することができる。新しいイメージがイメージリーダー100により集められるときの動作において、イメージリーダー100は、(ステップ404で)バーコードのような対象を含む目標を照明し、(ステップ408で)イメージリーダーのイメージセンサ内の複数の行が、順次露出される回転シャッター動作モードに入る。この動作の一部として、フレーム露出期間は、複数の行の最初の行の露出の始まりから複数の行の最後の行の露出の終わりまでの時間として定義することができる。1つの実施形態において、イメージリーダー100の撮像レンズ212は、フレーム露出期間の少なくとも一部の間に、連続する動きの1つ内に、あるいは、階段状の動きの1つ内にあるよう、制御される(ステップ414)。図20の実施形態において示されるように、イメージリーダー100は、撮像レンズ212を、イメージリーダー100の焦点設定を変更するよう移動させるために、制御モジュール112、またはもう1つのモジュールにより制御されるレンズ駆動モジュール165を、持つことができる。1つのそのような実施形態において、光学式システムは複数の別個の設定を持つことができる。各別個の設定において、レンズ212は、イメージリーダー100から所定の距離にある対象のための別個のイメージを、イメージセンサ上に形成する。1つの実施形態において、光学的システムの焦点範囲の一方の限界は、無限遠にある対象からの入射放射を、焦点合わせすることに対応する。対象は、もしその入射光線が、本質的に平行であれば、“無限遠”にあると考えられる。1つの実施形態において、光学的システムの焦点範囲のもう1つの限界は近傍点である。光学的システムの近傍点は、対象を、光学的システムがまだ該対象の別個のイメージを作ることができる位置に、光学的システムに関してもたらすことのできるもっとも近い距離である。もう1つの実施形態においては、光学的システムの焦点における変動は、光学的システムの全体の範囲をカバーしない。例えばこのような1つの実施形態において、イメージリーダー100の焦点設定は、数ミリメートル離れた焦点設定の間で変更される。もう1つの実施形態において、イメージリーダー100の焦点設定は、数センチメートル離れた焦点設定の間で変更される。リーダー100がレンズドライバモジュール165を含むよう構成することは、スキャナーが拡張されたフィールド深さにわたって動作することを可能にする。
入れられるが、レンズの位置調整が調整リングの回転によって達成される、距離調整リングを含むレンズ焦点調整システムを開示している。米国特許第4,793,689号は、これもまた、その全体がここに参照により組み入れられるが、中空固定シリンダーの中空内に配置され、光学軸の周りに回転可能な中空回転リングであって、それらの間にベアリングが介挿された、中空の回転リングを持つレンズバレル、該回転リングの回転に応答して移動可能な可動シリンダー、および、固定シリンダーと回転リングとの直径方向間に配置された振動波モーターを開示している。米国特許第5,541,774号は、これもまた、その全体がここに参照により組み入れられるが、内側ヨークおよび外側ヨークを含む固定メンバーを持つ、電磁レンズドライバ、動作可能に配置された磁石、本体を駆動されるように保持する移動可能なメンバー、外側ヨークと内側ヨークの間に軸方向に巻かれたコイル、および動作可能に配置された磁石の磁界を検出し位置指示信号を生成する位置検出器を開示している。
(ステップ428で)確立することができる。種々の実施形態において、イメージデータの解析は、イメージ収集モジュール108、光学モジュール、制御モジュール112、または専用の自動焦点合わせモジュール(例えば、フォーカス計算を行なう目的専用とされたASICあるいはFPGA)によって行なうことができる。レンズ212の位置が適切に設定されて、イメージリーダー100は、(ステップ432で)グローバル電子シャッター動作
モードに入る。プロセス400によるある時点で、イメージリーダー100は、イメージセンサアレイモジュール182の各ピクセルからイメージデータを読み出す前に、回転式シャッター動作を終わらせ、グローバル電子シャッター動作モードの動作を始めることができる。グローバル電子シャッター動作モードにおいては、イメージリーダー100は、(ステップ436で)メモリモジュール116にストアされており順次デコードモジュール150150または自動識別モジュール152に転送されるフルフレームのイメージデータを集める。行のイメージ情報が、リーダー撮像レンズ112が動き中であるよう制御されている時間内に読み出され、解析されるこの実施形態によれば、イメージリーダーを自動的にその目標を撮像するよう焦点合わせすることは、1フレームのデータ内で達成される。種々の実施形態において、自動焦点合わせ動作は、専用の自動焦点合わせモジュールによって扱われることができ、あるいは、該焦点合わせモジュールは、イメージ収集モジュール108、および/または制御モジュール112のような他のモジュール内に組み入れられる。
報を集める。もし、ステップ420でイメージリーダー100が、該リーダーは現在イン焦点位置にあることを決定すれば、イメージリーダー100はステップ432に進み、グローバル電子シャッターモード動作に入る。イメージリーダー100が、(ステップ432で)グローバルシャッター動作モードに入る時点では、イメージリーダー100は、レンズ212の動きを停止させる。イメージリーダー100は、そののちステップ436に進み、フルフレームのイメージデータを集め、かつそののちステップ438に進んで、イメージデータを、データフォームデコード150または自動識別モジュール152の1つに転送する。
ってもよい。イメージリーダー100は、ステップ424で、複数の行から、もっとも焦点があった(例えば、最も高いコントラスト)の行を選択し、最も焦点の合った行と関連する記録された焦点設定が、イメージリーダー100の“イン焦点”設定であると決定する。あるいは、イメージリーダー100は、数行に渡って集められたデータイメージを利用して、“イン焦点”設定データを、計算することができる。上記の変形のうちのいずれにおいても、焦点設定が決定されたとき、イメージリーダー100は最初にステップ432でグローバル電子シャッター動作モードに入り、そののち、レンズ212を決定された焦点位置設定にまで移動させるか、あるいは、イメージリーダー100は、代わりに、ステップ432でグローバル電子シャッター動作モードに入る前に、レンズ212を決定されたレンズ設定に移動させることができ、あるいはこれらの2つの動作は同時に起きることができる。
レームデータは、イメージリーダーを焦点合わせするために必要とされる時間を実質的に減少させながら焦点決定アルゴリズムのための充分な情報を与える。
における電荷量を生成するよう、1000倍、より長い積分時間(露出時間としても知られる)を要する。それゆえ、イメージ取り込みサイクルにおいては、以下の方程式は、イメージがシフトし蓄積領域内に入り込んだ後の時間期間内に認容されうる、雰囲気光からのイメージャーへの光放射の示しであって、イメージがシフトし蓄積領域内に入る前の時間期間の間の、雰囲気照明および光源160により照明された対象からのイメージャー上への光放射と比較される、該光放射の示しを、所望の劣化パーセンテージを超えることなく、与える。方程式はまた、イメージャーに入射する光が、全撮像サイクルの間に、同じである場合をアドレスすることができる。両者の場合において、最大劣化の導入なしに使用することのできる最小積分を、知る必要がある。(Amb. Irrad)*Tframe*(100%-%eff)=(Amb. Irrad+Light SourceIrrad)*Texposure*(%deg)
あるいは、5%以上の劣化を生じないで使用することのできる最小露出時間を解決するも
のは、Texposure=0.4msこのように、もしイメージ取り込みの間の積分時間が0.4msより
短いなら、劣化リーク(ともに、光学的、または電気的な)は、5%、あるいはより大き
いエラーを、導入することとなるであろう。
示する。GUIディスプレイスクリーンは、イメージリーダー100上にインストールされ
得るWindows(登録商標)CEのような、ある利用可能なオペレーティングシステムと関連
したツールキットを備えて構成される。リーダー100がブラウザを含むように構成されるとき、あるいはそうでなければ、適当な構文解析ツールおよび解釈器をもって構成されるとき、GUI3170は、種々のオープンスタンダード言語(例えば、HTML/JAVA(登録商標)、XML/JAVA(登録商標))を使って作成することができる。 図15Aの実施形態に
おいて、GUIアイコン3152は回転シャッター選択ボタンであり、GUIアイコン3154は、グローバル電子シャッターメニューオプションである。アイコン3152が選択されるとき、イメージリーダー100は、イメージリーダー100が、ここに記述されるように次のトリガー信号を受信してデコードの試みを始めるとき、イメージリーダー100は、グローバル電子動作モードを利用するのではなく、回転シャッター動作モードを利用してイメージデータを集めるよう構成することができる。アイコン3154が選択されるとき、イメージリーダー100は、イメージリーダー100が、次のトリガー信号を受信してデコードの試みを始めるとき、イメージリーダー100は、回転シャッター動作モードを利用することなく、グローバル電子動作モードを利用してイメージデータを集めるよう構成することができる。GUI3170は、追加的なユーザ選択可能な構成オプションを許
すよう構成することができる。図15Aの実施形態において、ボタン3156(テキスト、あるいはアイコンの形にある)の選択は、プロセス300が、トリガー信号が受信された次の時間に実行されるように、イメージリーダー100の構成設定をする。ボタン31
58の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にプロセス400が実行されるように、イメージリーダー100の構成設定をする。ボタン3160の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にプロセス600が実行されるように、イメージリーダー100の構成設定をする。ボタン3162の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にプロセス800が実行されるように、イメージリーダー100の構成設定をする。ボタン3164の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にイメージリーダーが2Dフルフレームのイメージデータのようなイメージデータを集め、集めたイメージデータを、モジュール150またはモジュール152に転送することなく、(例えば、ディスプレイ504、または間隔をあけて配置した装置に)出力するように、イメージリーダー100が「イメージ取り込み」動作モードにあるよう、イメージリーダー100の構成設定をする。輸出する応用において、移動目標(例えば、移動する配達車、アセンブリーライン上のパッケージ)に対応するイメージを、「イメージ取り込み」モードにおいて獲得することは有益であるであろう。したがって、グローバルシャッター動作モードの動作を利用してイメージ取り込みモードを実行することは、イメージひずみが、グローバルシャッター動作モードを利用して減少せられるという点で、重要な利点をもたらすことが見られるであろう。回転するシャッター構成と、グローバル電子シャッター構成、あるいはボタン3156、3158、3160、3162、および3164の間の選択もまた、ソフトウェア開発キット(SDK)のコマンドの使用によりなされることができる。システムは、イメージリーダー
100が、回転シャッター構成およびグローバル電子シャッター構成のうちの1つであるよう、SDK によって作られたコマンド(例えば、「ローリングシャッター」および「グローバルシャッター」コマンド)が、イメージリーダー100と離れて位置するホストターミナルで選択され、イメージリーダー100にリーダー100を再構成するよう転送されるように作成することができる。
ー100は、回転シャッター動作モードに入る。ステップ3206でイメージリーダー100は、回転シャッター動作モードを利用してフルフレームのイメージデータ、あるいはウインドウ表示のフレームのイメージデータのようなイメージデータを集める。ステップ3208でイメージリーダー100は、ステップ3206で集められたイメージデータを、データフォームデコードモジュール150および/または自動識別モジュール152に転送する。データフォームデコードモジュール150、または自動識別モジュール152は、集められたイメージデータを、デコードし、そうでなければ処理し、結果を出力する(例えば、デコードされたバーコードメッセージをディスプレイ504、または離れて配置された装置に出力する)。ステップ3118でイメージリーダー100は、グローバル電子シャッター動作モードに入る。 ステップ3212でイメージリーダー100は、グ
ローバル電子シャッター動作モードを利用してイメージデータを集める。 ステップ32
12で集められたイメージデータは、フルフレームあるいはウインドウ表示のフレームのイメージデータである。 ステップ3214でメージリーダー100は、ステップ321
2において集められたイメージデータを、データフォームデコードモジュール150または自動識別モジュール152に転送する。データフォームデコードモジュール150、または自動識別モジュール152は、集められたイメージデータをデコードし、そうでなければ処理し、結果を出力する(例えば、デコードされたバーコードメッセージをディスプレイ504、または離れて配置された装置に出力する)。制御ループ矢3216により示されたように、イメージリーダー100は、停止条件が満たされるまで、ステップ3204、3206、3208、3210、3212、および3214を自動的に繰り返す。停止条件は、例えばトリガー信号の生成(例えば、トリガー216の開放により生成されるような)、または所定の数のバーコードシンボルの成功的なデコードであり得る。
B、および28Cを参照して記述され、そこでは、イメージセンサアレイは、10×10 ピ
クセルブロックを表すグリッドの各矩形で表され、かつそこでは、影をつけられた領域2
802、2804は、選択的にアドレスされ、選択的に読み出しを受けるピクセルを表す。図28Aの実施形態において、ウインドウ表示のフレームの動作モードが図示されており、そこでは、ウインドウ表示のイメージデータは、イメージセンサアレイモジュール182の中心にある1セットの行のピクセルよりなる中央線パターンのピクセルを、選択的にアドレスし、読み出すことにより、イメージセンサアレイ182より読み出される。あるいは、ウインドウ表示のフレームの動作モードにおいて、イメージリーダー100は、イメージセンサアレイモジュール182の単一行のピクセルからのイメージデータを、選択的にアドレスし、選択的に読み出すことができる。さらに、ウインドウ表示のフレームの動作モードにおいて、イメージリーダー100は、行2802aと2802bからのイメージデータを、選択的にアドレスし、読み出すことができる。図28Bの実施形態において、ウインドウ表示のフレームの動作モードが、図示され、そこでは、ウインドウ表示のイメージデータは、イメージセンサアレイモジュール182の中心にある、位置的に連続するピクセルの集まり(例えば、お互いに隣接するピクセルの集まり)のみを、選択的にアドレスし、読み出すことにより、イメージセンサアレイモジュール182から読み出される。図28Cの実施形態において、ウインドウ表示のフレームの動作モードが図示され、そこでは、ウインドウ表示のイメージデータは、位置的に連続するピクセルの10×10ブロックの、離れて配置されたクラスターを、選択的に読み出すことにより、イメージセンサアレイモジュール182から読み出される。図28A、28B、または28Cを参照して記述されたすべてのウインドウ表示のフレームの動作モードにおいて、イメージセンサのピクセルの半分より少ないものに対応するイメージデータが、選択的に、アドレスされ、読み出される。ウインドウ表示のフレームの動作モードで動作するとき、イメージリーダー100は、図28A、28Bあるいは28Cで図示されるパターンの1つ、またはそれ以上のピクセルに対応する入射光に対応するイメージデータを集めることができる。このようなイメージデータの集まりは、グレースケール値の集まりを含んでもよく、かつ、ウインドウ表示のフレームのイメージデータと呼ばれてもよい。
ト情報を用いて容易に決定することができることが見られる。
置が正しいことを確認する目的でレンズ212を動かしながら、ウインドウ表示のフレームのイメージデータを読み出し、処理することを続けることができる。レンズ212が決定されたイン焦点位置に動かされたとき、イメージリーダー100はステップ836に進み、フルフレームのイメージデータ(例えば、プロセス300にしたがって)を集め、そののち、ステップ838に進み、集められたイメージデータをデータフォームデコードモジュール150または自動識別モジュール152のうちの1つに転送する。
そして次は図28Cのパターン)を持っていたりする。もう1つの変形例において、イメージリーダー100は、各集められたウインドウ表示のフレームのイメージデータを、集めたのに続いて、データフォームデコードモジュール150および/または自動識別モジュール152に転送する。ステップ824においてイメージリーダー100は、イメージリーダー100のイン焦点設定を決定するために、所定の数のフレームのイメージデータを解析する。イン焦点設定を決定するにおいて、イメージリーダー100は、複数のウインドウ表示のフレームのイメージデータからのもっともよく焦点の合った(高いコントラストの)ウインドウ表示のフレームのイメージデータと関連したイン焦点設定を選択することができる、あるいはそうでなければ、イメージリーダー100は、集められた複数のウインドウ表示のフレームからのイメージデータを利用して焦点設定を計算することができる。プロセス800の変形の任意のものにおいて、イメージリーダー100はステップ836で、イメージリーダー100のイン焦点設定を、レンズ212を決定された設定位置までイン焦点設定を確立するために移動させる前あるいは後に、決定した後に、フルフレームのイメージデータを集めることができる。
しレンズ位置が指標を残りの可能な位置よりよりイン焦点にあるようにするのであれば、限定された数の可能な分離した位置のうちの1つを“イン焦点”であるとして指定する。特に、レンズ212が限定された数の分離した位置の間で“トグルされる”構成では、焦点決定プロセスは、省略され、イメージデータはデコードモジュール150または自動識別モジュール152に直接転送され得る。特に、限定された数の代わりの焦点位置があるとき、イン焦点位置は、結果が成功的なデコードにおいてどの位置にあるかに依存して容易に識別することができる。デコードの試みによりイン焦点位置を識別することは、平均デコード時間を削減することができる。
けるモジュールについての追加的な詳細を与える。種々の実施形態において、制御モジュール112は、オンチップの早いアクセスの可能なメモリを含む中央処理装置、応用特定集積回路(ASICs)ばかりでなく、ソフトウェア、ファームウェア、およびデジタル的に
符号化された論理を含むことができる。メモリモジュール116は、データ貯蔵のために、リードオンリー(ROM)、ランダムアクセス(RAM)、および不揮発性プログラマブルメモリの任意の1つ、またはそれ以上よりなることができる。ROMベースのメモリは、セキ
ュリティーデータ、イメージリーダーOSオペレーティング指令、および他のモジュール用のコードを収容するのに使用することができる。RAMベースのメモリは、イメージリーダ
ー動作の間の一時的なデータ貯蔵を促進するために使用することができる。不揮発性メモリは、種々の形を取ることができ、代表的には、消去可能なプログラマブルROM (EPROM
)、および電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)がある。いくつかの実施形
態においては、不揮発性メモリは、イメージリーダー100が、その無活動な、あるいは電力節減“スリープ”状態にあるとき、データが維持されることを保証するのに使用される。
向通信を確立するために使われる。I/Oモジュールの一部を構成することのできる要素の
例は、ワイヤレス、あるいは有線のイーサネット(登録商標)インタフェース、ダイアルアップまたはケーブルモデムインタフェース、USBインタフェース、PCMCIAインタフェー
ス、RS232インタフェース、IBMテールゲートインタフェースRS485インタフェース、PS/2
キーボード/マウスポート、専門的なオーディオおよび/またはビデオインタフェース、
コンパクトフラッシュ(登録商標)インタフェース、PCカードスタンダードインタフェース、メモリ用セキュアデジタルスタンダード、入出力装置用セキュアデジタルインプットアウトプット、および/または、任意の他の標準または専用のデバイスインタフェースを含む。コンパクトフラッシュ(登録商標)インタフェースは、ウェブサイトhttp://www.compactflash.org において維持された コンパクトフラッシュ(登録商標)仕様バージ
ョン2.0で記述される、コンパクトフラッシュ(登録商標)スタンダードに従って設計
されたインタフェースである。コンパクトフラッシュ(登録商標)仕様バージョン2.0の
ドキュメントは、その全体がここに参照により組み入れられる。PCカードスタンダードインタフェースは、例えば、パーソナルコンピュータ・メモリカード国際協会(PCMCIA)によって維持され、http://www.pcmcia.org でのウェブサイトを通して利用可能である、PCカードスタンダード8.0リリース‐2001年4月 により記述されたような、PCカードスタンダードに従って設計されたインタフェースである。PCカードスタンダード8.0リリー
ス‐2001年4月 仕様書バージョン2.0ドキュメントは、その全体がここに参照により組み入れられる。
制御モジュール112により受信されるトリガー信号を生成し、制御モジュール112は、順に、制御信号をイメージリーダー100の適切な他のモジュールに送るトリガー216よりなる。イメージリーダー100の固定取り付けされた1つの実施形態において、作動モジュール124は、撮像されるべき目標の存在が検出されたとき、イメージリーダー100の動作を開始するトリガー信号を生成する目標感知モジュールよりなる。トリガー信号が生成されたとき、イメージリーダー100は、アイドル状態から活性読み取り状態に駆動される。作動モジュール124はまた、ローカルの、あるいは遠隔に配置された装置からのコマンドに応答してトリガー信号を生成することができる。
レイ、振動のような機械的感受、あるいはイメージリーダー100の成功的イメージ獲得のような動作の状態をオペレータに示すことができる他の任意の感受的フィードバックを含むことができる。
ットパネルディスプレイにより与えられることができる。
る、RFIDコンタクトレス装置を尋問することのできるRPID尋問器、およびRFIDタグが発する回答をリカバーすることのできるリーダーである。国際標準化機構(ISO)と国際電気
標準会議(IEC)は、世界的な標準化のための専門化されたシステムを定義する団体であ
る。他の実施形態において、RFIDモジュール136は、ISO/IEC10536、またはISO/IEC15963にしたがって動作する。ISO/IECによって広められたコンタクトレスカード
スタンダードは、ISO/IEC10536(近接結合カード)、ISO/IEC14443(近傍カード)、およびISO/IEC15693(近隣カード)で実施されたような種々のタイプをカバ
ーする。これらは、関連する結合デバイスから、非常に近い、近くである、および長い距離にあるときに、それぞれ動作するように意図されている。いくつかの実施形態において、RFIDモジュール136は、電子製品コード(EPC)、MITのオートIDセンターによって提案されたコードフォーマットにしたがって記録された情報よりなるタグを読むために構成されている。いくつかの実施形態において、RFIDモジュール136は、専有のプロトコルに従って動作する。いくつかの実施形態において、RFIDモジュール136は、尋問されたRFIDタグから受信した情報のすくなくとも一部を、コンピュータプロセッサーに送り、これは、該情報を、インターネットを介してアクセス可能なサーバー上にストアされたデータにアクセスする、または検索するために使用する。いくつかの実施形態において、その情報は、RFIDタグ、あるいはRFIDタグと結合した目標のシリアルナンバーである。
従っているスマートカードリーダーであって、適切に設計されたチップベースのスマートカードとの通信を打ち立てるため電気的コンタクトを持つものである。スマートカードモジュール140は、取り付けられたスマートカードに対して、データを読み、あるいはいくらかの場合にはデータを書くことが可能である。
ている。ZU-9A36CF4は、2004年3月の日付の、「手動挿入タイプの集積スマートリーダー」という名称の、パナソニック仕様書番号MIS-DG60C194(改訂版1.00)において詳細に記述されている。この文書は、その全体が参照によりここに組み入れられる。
nterleaved 2of5、MSI、PDF417、MicroPDF417、コード16K、コード49、 MaxiCode、アズ
テック、アズテックメサ、データマトリックス、Qcode、QR コード(登録商標)、UCC複
合物、Snowflake、 Vericode、Dataglyphs、RSS、BC412、コード93、Codablock、Postnet
(US)、BPO4ステート、カナダ4ステート、日本郵便、KIX (オランダ郵便)、 Planetコード、OCRA、OCR B、等のような、1次元および2次元バーコードのような目標データ
をデコードするために使われる。いくつかの実施形態において、該デコーダモジュールはまた、それをして、上記リストされた複数のバーコードの間で自動的に識別をすることを許す自動識別機能性を含む。該デコーダ150の、デコード可能な指標の特徴の測定のような機能性は、2004年11月5日に出願された、関連する米国出願第10/982,393号において記述されている。この出願は、その全体が参照によりここに組み入れられる。
0/938,416号において詳細に記述されている。この出願は、その全体がここに参照により組み入れられる。
ス、RS232インタフェース、IBMテールゲートインタフェースRS485インタフェース、 コンパクトフラッシュ(登録商標)インタフェース、PCカードスタンダードインタフェース、メモリ用セキュアデジタルスタンダードインタフェース、入出力装置用セキュアデジタルインプットアウトインタフェース、および/または、任意の他の標準または専用デバイスインタフェース、のような電気−機械インタフェース532を含む。種々の実施形態において、電気−機械インタフェース532は、取り付けられるコンピュータ周辺機器の一部として使用することができる。
れた、KAC-0311またはMicron MT9V022イメージセンサアレイのような適切な商業的に利用可能なチップであることができる。携帯データターミナル100bはまた、光源160bおよび照明制御モジュール164bを含む照明モジュール104bを含む。これらの照明モジュールはまた、上記で述べたIT4000およびIT4200の集積部分でもある。携帯データターミナル100bはさらに、例えば、インテルストロングアームRISCプロセッサ、またはインテルPXA255プロセッサ、によって与えられるようなプロセッサICチップ548であることができる。プロセッサICチップ548は、中央処理装置(CPU)552を含む。イメ
ージを取り込むために、プロセッサICチップ548は、適切な制御およびタイミング信号を、上記したように、イメージセンサチップ546に送る。プロセッサICチップ548はさらに、チップ546によって生成されたイメージデータのRAM576への転送を、管理
する。プロセッサICチップ548は、図1Aに関連して記述されたように、1つ、またはそれ以上のモジュール、例えば、モジュール104、108、112、116、120、124、128、132、134、136、140、144、150、152、165、168の機能を、部分的に、あるいは全体的に実行するよう構成することができる。
びデータネットワークおよびネットワーク要素を介して送信する能力を有することができる。他の実施形態において、ポータブルデータターミナル100bは、DataTAC(登録商
標)ネットワークまたは無線ダイアルアップ接続を用いて情報を送信することができる。
て与えられる。不揮発性メモリは、一部、ROM580によって与えられ得る。プロセッサICチップ548は、システムバス584を介してRAM576およびROM580と通信する。
プロセッサICチップ548、およびマイクロコントローラチップ572はまた、揮発性および不揮発性メモリの領域を含む。制御モジュール112における要素のような、上記で議論したモジュールの少なくともいくつかは、すくなくとも一部ソフトウェアで実装されるような場合は、ソフトウェア要素は、ROM580のような不揮発性メモリ内にストアす
ることができる。1つの実施形態において、プロセッサICチップ548は、それ自身がCPU552およびメモリ574を使用する制御回路を含む。メモリ574の不揮発性領域はプログラム動作指令をストアするために使用することができる。
は、図16に図示されない)多くのI/Oインタフェースを含むことができる。
例えば、1次元、または2次元バーコードを、またはOCR文字のセットを、デコードする
よう、フレームのイメージデータを処理することができる。種々のバーコード、および/または、OCRデコードアルゴリズムは、ハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッド
から入手可能な、デコーダーボードを持つIT4250イメージエンジンの組み込み等により、商業的に利用可能である。1つの実施形態において、デコーダーボードは、UPC/EAN、コ
ード11、コード39、 コード128、 Codabar、Interleaved 2of5、MSI、PDF417、MicroPDF417、コード16K、コード49、 MaxiCode、アズテック、アズテックメサ、データマトリックス、Qcode、QR コード(登録商標)、UCC複合物、Snowflake、 Vericode、Dataglyphs、RSS、BC412、コード93、Codablock、Postnet (US)、BPO4ステート、カナダ4ステート、日本郵便、KIX (オランダ郵便)、Planetコード、OCR A、OCR B、等のようなシンボロジーを解読する。
ユーザフィードバックモジュール128、ディスプレイモジュール132、ユーザインタフェースモジュール134、RFIDモジュール136、スマートカードモジュール140、磁気ストライプカードモジュール144、デコーダモジュール150、照明制御モジュール164、電力モジュール168、インタフェースモジュール172、光学部品モジュール178、センサアレイモジュール182、センサアレイ制御モジュール186、グローバル電子シャッター制御モジュール190、行および列アドレスおよびデコードモジュール194、および読み出しモジュール198、回転シャッター制御モジュール202、および自動焦点モジュールを含む、上記したモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、および/またはハードウェアの異なる結合において実行することができる。
いては、DVDディスク、およびCD-ROMディスク(すなわち、リードオンリー光学蓄積ディ
スク)CD-Rディスク(すなわち、一回書き込み、多数回読み出し光学蓄積ディスク)、およびCD-RWディスク(すなわち、再書き込み可能な光学蓄積ディスク)のような電子、機
械、磁気および/光学蓄積媒体を含む;および、RAM、ROM、EPROM、コンパクトフラッシ
ュ(登録商標)カード、PCMCIA カード、あるいは、SD またはSDIOメモリのような電子記録媒体を含む;および、蓄積媒体を収容し、読み出しおよび/書き込みを行う電子要素(例えば、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ、DVDドライブ、CD/CD-R/CD-RWドライブ、またはコンパクトフラッシュ(登録商標)/PCMCIA/SDアダプタ)を含む。機械可読記
憶媒体の技術において当業者によく知られているように、データ貯蔵のための新しい媒体およびフォーマットは絶えず工夫されてきており、任意の簡便な、商業的に利用可能な蓄積媒体、および将来利用可能であろう対応する読み出し/書き込みデバイスが、特にもしそれがより大きい蓄積容量、より高いアクセススピード、より小さいサイズ、およびより低い蓄積情報のビットあたりコストを与えるものであれば、使用されるのに適切であるであろう。よく知られたより古い機械読み取り可能な媒体、例えば、パンチされたペーパーテープまたはカード、テープまたはワイヤ上の磁気記録、印刷された文字(例えば、OCR
および磁気的に符号化されたシンボル)の光学的、または機械的読み取り、および1次元または2次元バーコードのような機械可読シンボルはまた、ある条件の下で使用に利用可能であろう。
Claims (17)
- 2次元アレイに配置された複数の平行な行のピクセルと、行回路と、列回路と、前記ピクセル、前記行回路及び前記列回路を電気的に通信する2次元グリッド電気的相互接続体とを含むCMOSイメージセンサであって、前記複数の平行な行のピクセルは、2次元バーコードの少なくとも一部の画像をグローバルシャッターモードで取り込むように構成され、前記グローバルシャッターモードにおいて、前記CMOSイメージセンサの前記複数の平行な行のピクセルの全て又は実質的に全てのピクセルが露光期間の間同時に露光されるように構成され、前記複数の平行な行のピクセルの各ピクセルは、選択的にアドレス指定可能であり、かつ、各ピクセルは、光検出器と、データ記憶領域と、光シールド開口を有する光シールドとを少なくとも含み、前記光シールド開口は、前記光検出器に対応する位置に画定され、前記光シールドは、少なくとも前記データ記憶領域をシールドするように構成される、CMOSイメージセンサと、
プロセッサと、
照明期間の間2次元バーコードの少なくとも一部を照明するように構成された少なくとも1つの照明光源であって、前記プロセッサは、前記露光期間と前記照明期間とを調整して前記露光期間の間に照明を提供することで前記画像を取り込むように構成され、前記少なくとも1つの照明光源は、前記照明期間の少なくとも一部の間、前記少なくとも1つの照明光源が前記少なくとも1つの照明光源に関する最大DC動作電流引き出しレートと同じ又はそれよりも多くの電流を引き出すように、前記最大DC動作電流引き出しレート以上のレートで動作するように構成される、少なくとも1つの照明光源と、
照準パターンを投影するように構成された少なくとも1つの照準照明光源と、
コンピュータプログラム命令を含む非一時的メモリと、
を備える装置であって、
前記非一時的メモリ及び前記コンピュータプログラム命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記装置に、少なくとも
前記グローバルシャッターモードで収集された前記画像から、少なくとも1つのバーコードシンボルの存在を示す1つ以上のマーカーを検索することと、
前記1つ以上のマーカーのうちの少なくとも1つのマーカーが検出された場合、前記少なくとも1つのマーカーに基づく前記画像のデコードを試みることと、を実行させるように構成される、装置。 - 前記CMOSイメージセンサに前記画像を取り込ませるように構成されたトリガーをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 相関二重サンプリングを実施するように構成されたゲイン回路をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記行及び列回路は、前記複数の平行な行のピクセルの各ピクセルを選択的にアドレス指定可能とすることができるように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記CMOSイメージセンサは、各ピクセルにおいて前記光検出器から前記データ記憶領域に電荷を同時に転送するようにさらに構成される、請求項4に記載の装置。
- 前記CMOSイメージセンサは、各ピクセルの前記データ記憶領域の前記画像に関連する電荷を読み出し、かつ、前記複数の平行な行のピクセルの全て又は実質的に全てのピクセルを前記露光期間の間同時に露光して、次の画像に関連付けられた電荷を前記光検出器に取り込むようにさらに構成される、請求項5に記載の装置。
- 前記行及び列回路は、前記画像のフルフレーム又は前記画像のウィンドウ表示のフレームを選択するようにさらに構成可能である、請求項4に記載の装置。
- 各ピクセルは、少なくとも1つの転送ゲートと、リセットゲートとをさらに含む、請求項7に記載の装置。
- 前記コンピュータプログラム命令を含む前記非一時的メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記装置に、2次元バーコードをデコードするようにそれぞれ構成された複数のデコードアルゴリズムから1つ以上のデコードアルゴリズムを選択させるようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータプログラム命令を含む前記非一時的メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記装置に、
前記露光期間の少なくとも一部の間、前記少なくとも1つの照明光源を動作させることと、
前記露光期間の別の一部の間、前記少なくとも1つの照明光源を停止させることと、を実行させるようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの照明光源は、2次元白色照明パターン又は2次元着色照明パターンを投影するように構成され、前記画像を実質的にひずみのないものとすることできるように、前記少なくとも1つの照明光源は実質的に明るく、かつ、前記露光期間は実質的に短い、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータプログラム命令を含む前記非一時的メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記装置に特徴抽出を実行させて、前記画像内で静穏ゾーンを識別可能にするようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記コンピュータプログラム命令を含む前記非一時的メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記装置に特徴抽出を実行させて、前記画像内でファインダパターンを識別可能にするようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記画像を実質的に鮮明なものとすることができるように、前記少なくとも1つの照明光源は実質的に明るくなるように構成され、かつ、前記露光期間は実質的に短くなるように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記露光期間は、3.7ミリ秒未満の持続時間を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの照明光源は、DC駆動電流パルスを用いて、前記最大DC動作電流引き出しレート以上のレートで動作するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの照明光源は、複数のパルス化された駆動信号を用いて、前記最大DC動作電流引き出しレート以上のレートで動作するよう構成される、請求項1に記載の装置。
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