KR101772571B1 - 롤링 셔터 센서로 바코드 이미징 스캐너 상의 노출을 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

(1) 제1 조명 광이 타겟을 향해 투영될 때 제1 이미지를 캡쳐하기 위해 제1 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 타겟으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계; (2) 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 제1 이미지를 프로세싱하는 단계; (3) 제2 조명 광이 타겟을 향해 투영될 때 제2 이미지를 캡쳐하기 위해 제2 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 타겟으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계; (4) 제2 이미지에서 바코드를 디코딩하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 제1 조명 광의 광 강도는 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 시간이 흐름에 따라 변화한다.

Description

롤링 셔터 센서로 바코드 이미징 스캐너 상의 노출을 제어하는 방법{METHOD OF CONTROLLING EXPOSURE ON BARCODE IMAGING SCANNER WITH ROLLING SHUTTER SENSOR}

본 개시내용은 일반적으로 이미징 기반 바코드 스캐너들에 관한 것이다.

다양한 전기 광학 시스템들이 바코드들과 같은 광학 표지를 판독하기 위해 개발되었다. 바코드는 변화하는 폭들의 일련의 바들 및 공간들을 포함하는 그래프 표지의 코딩된 패턴이다. 바코드에서, 바들 및 공간들은 상이한 광 반사 특징들을 가진다. 몇몇 바코드들은 패턴들의 행을 형성하기 위해 바들 및 공간들이 한 방향에서 떨어져서 위치하는 1-차원의 구조를 가진다. 1-차원의 바코드들의 예들은 전형적으로 소매점 판매에서 사용되는 통일 상품 코드(UPC: Uniform Product Code)를 포함한다. 몇몇 바코드들은 단일 바코드를 형성하기 위해 바 및 공간 패턴들의 복수의 행이 수직으로 적층되는 2-차원의 구조를 가진다. 2-차원의 바코드들의 예들은 코드 49 및 PDF417을 포함한다.

바코드들을 판독하고 디코딩하기 위해 하나 이상의 이미징 센서를 사용하는 시스템들은 전형적으로 이미징 기반 바코드 판독기들, 이미징 스캐너들, 또는 이미징 판독기들로 지칭된다. 이미징 센서는 일반적으로 하나 이상의 어레이에서 정렬된 복수의 감광성(photosensitive) 요소 또는 픽셀을 포함한다. 이미징 센서들의 예들은 CCD(charged coupled device)들 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미징 칩들을 포함한다.

아래의 상세한 설명과 함께, 별개의 뷰들을 통틀어 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 비슷한 요소들을 지칭하는 첨부 도면들은 명세서에 통합되어 그것의 일부를 형성하며, 청구되는 발명을 포함하는 개념들의 실시예들을 더 예시하고, 그러한 실시예들의 다양한 원리들 및 장점들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른 이미징 스캐너를 보여준다.
도 2는 몇몇 실시예들에 따른 이미징 스캐너의 도식이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 개별 단계들에 따라 증가하는 조명 전력을 보여준다.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 램프(ramp)에 따라 증가하는 조명 전력을 보여준다.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른 펄스 높이의 증가에 따라 증가하는 조명 전력을 보여준다.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 폭의 증가에 따라 증가하는 조명 전력을 보여준다.
도 7은 몇몇 실시예들에 따른 바코드 이미지를 성공적으로 디코딩하기 위해 적당한 노출 및 조명 전력 설정들을 찾아내기 위한 방법의 흐름도이다.
숙련된 기술자들은 도면들에서의 요소들이 평이함 및 명확성을 위해 도시되고 반드시 비율대로 묘사되어 있지는 않음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들에서 몇몇 요소들의 치수는 본 발명의 실시예들의 이해를 개선하는 것을 돕기 위해 다른 요소들에 대하여 상대적으로 과장될 수 있다.
장치 및 방법 구성요소들은, 여기서의 설명의 이점을 갖는 분야에서 통상의 기술자에게 쉽게 분명해질 세부 사항들로 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해, 본 발명의 실시예들을 이해하는 것에 관련 있는 구체적인 세부사항들만 보여주는 도면들에서 통상의 심볼들에 의해 적절하게 표현된다.

방법은 다음의 프로세스들, (1) 제1 조명 광이 타겟 대상을 향해 투영될(projected) 때 제1 이미지를 캡쳐(capture)하기 위해 제1 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 이미징 렌즈 배열을 통하여 타겟 대상으로부터 되돌아오는(returned) 광을 탐지하는 단계; (2) 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 제1 이미지를 프로세싱하는 단계; (3) 제2 조명 광이 타겟 대상을 향해 투영될 때 제2 이미지를 캡쳐하기 위해 제2 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 이미징 렌즈 배열을 통하여 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계; 및 (4) 바코드를 디코딩하기 위해 제2 이미지에서 바코드의 이미지를 프로세싱하는 단계를 포함한다. 이미징 센서는 매트릭스에 배열된 감광성 요소들의 행들을 가지고, 감광성 요소들의 각각의 행은 대응하는 행-노출-기간(row-exposure-time period)과 연관된다. 제1 조명 광의 광 강도는 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 시간이 흐름에 따라 변화한다. 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간들 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다. 제1 이미지를 프로세싱하는 프로세스 동안, 제1 이미지의 제1 부분이 제1 이미지의 제2 부분과 비교되는 것을 포함한다. 제1 이미지의 제1 부분은 적어도 제1 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하고, 제1 이미지의 제2 부분은 적어도 제2 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함한다.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 이미징 스캐너(50)를 보여준다. 이미징 스캐너(50)는 핸들과 함께 윈도우(56) 및 하우징(housing)(58)을 가진다. 이미징 스캐너(50)는 또한 작업대(countertop) 상에서 자신을 지지하기 위한 밑면(52)을 가진다. 이미징 스캐너(50)는 작업대 상에 위치하는 경우 고정 워크스테이션(stationary workstation)처럼 핸즈프리 모드(hands-free mode)에서 사용될 수 있다. 이미징 스캐너(50)는 또한 작업대에서 픽업되어 떨어져서(picked up off) 조작자(operator)의 손에 잡히는 경우 핸드헬드 모드(handheld mode)에서 사용될 수 있다. 핸즈프리 모드에서, 제품들은 윈도우(56)에 미끄러지거나, 지나가거나, 제시될 수 있다. 핸드헬드 모드에서, 이미징 스캐너(50)는 제품 상의 바코드를 향해 이동될 수 있고, 트리거(54)는 바코드의 이미징을 개시하기 위해 수동으로 눌러질 수 있다. 몇몇 구현들에서, 밑면(52)은 생략될 수 있고, 하우징(58)은 또한 다른 형상들일 수 있다. 도 1에서, 케이블은 또한 밑면(52)에 연결된다. 다른 구현들에서, 밑면(52)에 연결된 케이블이 생략되는 경우, 이미징 스캐너(50)는 탑재된 배터리(on-board battery)에 의해 전력이 공급될 수 있고, 무선 링크에 의해 원격 호스트(remote host)와 통신할 수 있다.

도 2는 몇몇 실시예들에 따른 이미징 스캐너(50)의 도시이다. 도 2의 이미징 스캐너(50)는 다음의 구성요소들, (1) 이미징 렌즈 배열(60) 뒤에 위치한 이미징 센서(62); (2) 조명원(illumination source)(72) 앞에 위치한 조명 렌즈 배열(70); (3) 조준(aiming) 광원(82) 앞에 위치한 조준 렌즈 배열(80); (4) 제어기(90)를 포함한다. 도 2에서, 이미징 렌즈 배열(60), 조명 렌즈 배열(70), 및 조준 렌즈 배열(80)은 윈도우(56) 뒤에 위치한다. 이미징 센서(62)는 이미징 스캐너에서 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(91) 상에 장착된다(mounted).

이미징 센서(62)는 CCD 또는 CMOS 이미징 디바이스일 수 있다. 이미징 센서(62)는 일반적으로 복수의 픽셀 요소를 포함한다. 이러한 복수의 픽셀 요소는 단일 행에 선형적으로 배열된 감광성 요소들의 1-차원의 어레이에 의해 형성될 수 있다. 이러한 복수의 픽셀 요소는 또한 상호 직교하는 행들 및 열들에 배열된 감광성 요소들의 2-차원의 어레이에 의해 형성될 수 있다. 이미징 센서(62)는 윈도우(56)를 통하여 광학 경로 또는 축(61)을 따라 이미징 렌즈 배열(60)에 의해 캡쳐되는 광을 탐지하도록 동작한다. 일반적으로, 이미징 센서(62) 및 이미징 렌즈 배열(60)은 2-차원의 시야(FOV: field of view) 상에서 픽셀 데이터로서 바코드(40)로부터 산란되거나 반사되는 광을 캡쳐하기 위해 함께 동작하도록 설계된다.

바코드(40)는 일반적으로 근접 작동 거리(close-in working distance)(WD1)와 원격 작동 거리(far-out working distance)(WD2) 사이의 거리들의 작동 범위에서 어디든 위치할 수 있다. 하나의 구체적인 구현에서, WD1은 윈도우(56)의 가까운 근방에 있고, WD2는 윈도우(56)로부터 약 몇 피트 정도이다. 몇몇 이미징 스캐너들은 바코드(40)와 이미징 렌즈 배열(60) 사이의 거리를 측정하기 위해 범위 찾기 시스템(range finding system)을 포함할 수 있다. 몇몇 이미징 스캐너들은 이 바코드의 측정된 거리에 기초하여 이미징 센서(62)로 바코드가 더 분명하게 이미징될 수 있게 하는 자동 초점 시스템(auto-focus system)을 포함할 수 있다. 자동 초점 시스템의 몇몇 구현들에서, 이미징 렌즈 배열(60)의 초점 길이는 바코드의 측정된 거리에 기초하여 조정된다. 자동 초점 시스템의 몇몇 다른 구현들에서, 이미징 렌즈 배열(60)과 이미징 센서(62) 사이의 거리는 바코드의 측정된 거리에 기초하여 조정된다.

도 2에서, 조명 렌즈 배열(70) 및 조명원(72)은 조명 기간 동안 바코드(40)를 향해 조명 광을 발생시키기 위해 함께 동작하도록 설계된다. 조명원(72)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED: light emitting diode)를 포함할 수 있다. 조명원(72)은 또한 레이저 또는 다른 종류의 광원들을 포함할 수 있다. 조준 렌즈 배열(80) 및 조준 광원(82)은 바코드(40)를 향해 가시(visible) 조준 광 패턴을 발생시키기 위해 함께 동작하도록 설계된다. 그러한 조준 패턴은 이미징 스캐너를 바코드에 정확하게 조준시키기 위해 조작자에 의해 사용될 수 있다. 조준 광원(82)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED: light emitting diode)를 포함할 수 있다. 조준 광원(82)은 또한 레이저, LED, 또는 다른 종류의 광원들을 포함할 수 있다.

도 2에서, 마이크로프로세서 같은 제어기(90)는 이미징 센서(62), 조명원(72), 및 조준 광원(82) 같은 구성요소들의 동작을 제어하기 위해 이들에 동작적으로 연결된다. 제어기(90)는 또한 이미징 스캐너 내의 다른 디바이스들을 제어하도록 사용될 수 있다. 이미징 스캐너(50)는 데이터를 저장하고 회수하기 위해 제어기(90)에 의해 접근 가능할 수 있는 메모리(94)를 포함한다. 많은 실시예에서, 제어기(90)는 또한 이미징 스캐너(50)의 시야(FOV: field of view) 내에 있는 하나 이상의 바코드를 디코딩하기 위해 디코더를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 바코드(40)는 마이크로프로세서로 바코드의 캡쳐된 이미지를 디지털 프로세싱하는 것에 의해 디코딩될 수 있다.

몇몇 실시예들에 따른 동작에서, 제어기(90)는 미리 결정된 조명 기간 동안 조명원(72)을 활성화하기(energize) 위해 명령 신호를 발송한다. 제어기(90)는 다음으로 바코드(40)의 이미지를 캡쳐하기 위해 이미징 센서(62)를 노출한다. 바코드(40)의 캡쳐된 이미지는 픽셀 데이터로서 제어기(90)에 옮겨진다. 그러한 픽셀 데이터는 바코드를 디코딩하기 위해 제어기(90)에서 디코더에 의해 디지털 프로세싱된다. 바코드(40)를 디코딩하는 것으로부터 얻어진 정보는 다음으로 메모리(94)에 저장되거나 추가적인 프로세싱을 위해 다른 디바이스들에 발송된다.

전형적인 바코드 이미징 엔진들은 적당한 노출 및 조명 전력을 설정하기 위해 일련의 이미지 프레임들이 캡쳐되는 것을 요구한다. 프로세스는 처음 이미지를 캡쳐하는 것에 의해 시작한다. 이 이미지가 평가되고, 노출 시간 또는 조명의 양은 조정되고, 제2 이미지가 캡쳐된다. 제2 이미지가 평가되고, 노출 시간 또는 조명은 다른 이미지가 캡쳐되기 전에 다시 조정된다. 이 프로세스는 받아들여질 수 있는(acceptable) 이미지가 캡쳐될 때까지 반복된다. 프로세스는 많은 프레임을 요구할 수 있고 성공적인 바코드 디코드를 얻기 위해 걸리는 시간의 양에 심하게(severely) 영향을 줄 수 있다.

이미지 센서들은 글로벌 셔터(global shutter) 및 롤링 셔터(rolling shutter)의 두 개의 광범위한 종류(variety)로 이용 가능하다. 글로벌 셔터 센서에서, 이미지 어레이의 모든 행은 동시에 노출된다. 이것은 기계적인 셔터 타입 시스템을 가장 가깝게 모방하고, 전형적으로 바람직한 타입의 센서이지만 이 기능성은 고비용을 초래한다.

롤링 셔터 센서에서, 이미지 행들은 동시에 노출되지 않는다. 롤링 셔터 센서는 제1 이미지 행을 노출시키기 시작하는 것에 의해 이미지를 캡쳐하고, 다음으로 짧은 시간 후에 그것은 제2 이미지 행을 노출시키기 시작하고, 다음으로 짧은 시간 후에 그것은 제3 이미지 행을 노출시키기 시작하는 등이다. 제1 행의 노출 시간이 몇몇 후속하는 행들의 노출 시간에 중첩할 것이지만, 제1 행의 노출은 몇몇 행들이 그들의 노출 시간을 시작하기 전에 종료할 것이다. 이러한 방식에서, 롤링 셔터 센서로 이미지를 캡쳐하는 것은 시간적으로 중첩하는 일련의 이미지들을 캡쳐하는 것과 더 유사하다. 이미지 캡쳐의 이러한 방법이 빠르게 이동하는 이미지들에서 왜곡(distortion)들을 유도할 수 있더라도, 롤링 셔터 센서들은 글로벌 셔터 센서들에 비하여 그것의 크기 및 비용 장점들로 인하여 여전히 사용된다.

본 개시내용은 이미지가 취득되는(acquired) 동안 그것의 출력 전력을 변경시킬 수 있는 조명 시스템을 갖는 바코드 이미징 엔진을 이용한다. 본 개시내용은 바코드 이미지를 성공적으로 디코딩하기 위해 적당한 노출 및 조명 전력 설정들을 신속하게 찾아내는 방법을 제공하기 위해 롤링 셔터의 스태거형(staggered) 노출 동작을 활용한다.

롤링 셔터 모드(rolling shutter mode)에서, 감광성 요소들의 각각의 주어진 행은 대응하는 행 노출 기간과 연관되고, 그 기간 동안, 주어진 행 내의 각각의 감광성 요소에 충돌하는 광의 양이 전기적 신호로 변환된다. 롤링 셔터 모드에서, 프레임 노출 시간은 이미징 센서 내의 모든 행을 위한 행 노출 기간들을 포괄(cover)한다.

스캐닝 세션의 시작에서, 새로운 노출 및 조명 전력 설정들이 결정되는 것이 필요한 경우, 센서는 미리 결정된 노출 시간으로 구성되고 이미지 센서는 이미지를 취득하라는 명령을 받는다. 센서는 스태거 방식으로 이미지의 행들을 노출하기 시작한다. 예를 들어, 1 ms 노출 시간이 선택된다면, 이미지의 제1 행은 1 ms 동안 노출된다. 제1 행의 노출이 시작되고 나서 짧은 시간 후에, 제2 행은 1 ms 동안 노출되고, 제2 행의 노출이 시작되고 나서 짧은 시간 후에, 제3 행이 노출되는 등이다.

도 3에서 보여진 예에서, 조명 시스템의 출력 전력은 10 mW에서 시작하고, 다음으로 이미지 센서의 모든 행이 노출될 때까지 단계 양(step amount)만큼 주기적으로 증가된다. 행들 0 내지 5는 조명 전력이 10 mW에 있는 동안 노출되고, 행들 12 내지 17은 조명 전력이 20 mW에 있는 동안 노출되는 등이다. 행들의 각각의 그룹은 증가하는 조명 전력 설정으로 노출되므로, 최종적인 이미지는 밝기가 증가하는 일련의 밴드들을 가질 것이다. 다음으로, 이러한 단일 이미지는 취득되는 다음의 이미지를 위한 최적의 노출 및 조명 설정들을 결정하기 위해 소프트웨어 또는 사용자 하드웨어(custom hardware)에 의해 평가될 수 있다. 따라서, 이미지를 캡쳐하는 것, 설정들을 조정하는 것, 다른 이미지를 캡쳐하고 다시 조정하는 것 등 대신에, 최종적인 노출 및 조명 전력 설정들은 오직 하나의 이미지를 취득한 후에 찾아질 수 있다.

조명 전력을 설정하는 별개의 단계들을 사용하는 것 대신에, 도 4에서 보여진 구현에서, 선형 램프(linear ramp)가 또한 사용될 수 있다. 이는 제1 행으로부터 마지막 행까지 밝기가 선형적으로 증가하는 이미지를 생산할 수 있다. 그러한 이미지는 최적의 노출 및 조명 전력 설정들을 결정하기 위해 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 여전히 쉽게 평가될 수 있다.

도 5 및 도 6에서 보여진 다른 구현에서, 일련의 펄스들은 조명 출력을 변형시키기 위해 발생될 수 있다. 도 5에서, 행들 0 내지 5가 노출되는 동안 제1 조명 펄스가 발생하고, 행들 12 내지 17이 노출되는 동안 제2 조명 펄스가 발생하는 등이다. 센서가 그것으로 되돌아오는 광을 통합하므로, 광이 제1 예에서처럼 일정한 값이거나 여기서 보여진 것처럼 높고 좁은 펄스인지는 문제되지 않는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 펄스의 지속시간은 서로 동일할 수 있다. 펄스들은 크기가 증가하고 있고, 따라서, 다시 한 번, 증가하는 조명 강도의 밴드들이 단일의 최종적인 이미지에서 캡쳐될 것이다. 도 6에서 보여진 구현에서, 크기는 일정하지만 펄스 폭은 증가하는 일련의 조명 펄스들이 생성된다. 전과 마찬가지로, 이는 증가하는 조명 강도의 밴드들을 갖는 단일의 최종적인 이미지를 야기할 것이다.

또 다른 구현들에서, 조명 펄스는 진동수가 증가하는 높은 진동수 신호에서 변조될(modulated) 수 있다. 이 시나리오에서, 더 낮은 번호의 이미지 행들의 노출 시간 동안에는 더 적은 조명 펄스들이 발생할 수 있고, 더 높은 번호의 이미지 행들의 노출 시간 동안에는 더 많은 조명 펄스들이 발생할 수 있다. 다시 한 번, 증가하는 조명 강도의 단일 이미지가 생성될 것이다.

도 7은 몇몇 실시예들에 따른 바코드 이미지를 성공적으로 디코딩하기 위해 적당한 노출 및 조명 전력 설정들을 찾아내기 위한 방법(100)의 흐름도이다. 방법(100)은 블록(110), 블록(120), 블록(130), 및 블록(140)을 포함한다.

블록(110)에서, 제1 조명 광은 타겟 대상을 향해 투영되고; 제1 이미지를 캡쳐하기 위해, 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광은 이미징 렌즈 배열(60)을 통하여 지나간 후, 롤링 셔터 모드에서 제1 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서(62)로 탐지된다. 이미징 센서는 감광성 요소들의 각각의 행이 대응하는 행-노출-기간과 연관되는 매트릭스에 배열된 감광성 요소들의 행들을 가진다.

블록(110)에서, 제1 조명 광의 광 강도는 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 시간이 흐름에 따라 변화한다. 예를 들어, 제1 조명 광의 광 강도는 복수의 단계에서 증가될 수 있거나, 램프에 따라 증가될 수 있거나, 펄스 높이의 증가에 따라 증가될 수 7있거나, 펄스 폭의 증가에 따라 증가될 수 있다. 추가로, 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간들 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다. 도 3, 도 5, 및 도 6에서 보여진 예들에서, 행들 0 내지 5 중 임의의 하나를 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 행들 12 내지 17 중 임의의 하나 또는 행들 6 내지 11 중 임의의 하나를 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다. 추가로, 도 3에서 보여진 예들에서, 행들 0 내지 5 중 임의의 하나를 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 또한 행들 6 내지 11 중 임의의 하나를 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다. 도 4에서 보여진 다른 예에서, 행들 0 내지 17로부터 선택된 임의의 행을 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 행들 0 내지 17로부터 선택된 임의의 다른 행을 위한 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다.

도 4의 예에서, 행들 0 내지 17 중 각각은 대응하는 행-노출-기간과 연관되고, 이 행들 중 각각에 대하여, 그것의 대응하는 행-노출-기간 동안의 평균 광 강도는 상이하다. 도 3의 예에서, 행-노출-기간 동안의 평균 광 강도는 행들 5 내지 12 중 각각에서 구별된다. 다른 예들에서, 행-노출-기간 동안의 평균 강도는 복수의 선택된 행 중 각각에 대하여 구별되고, 복수의 선택된 행의 수는 18보다 크거나, 4와 같거나 그보다 크거나, 8보다 크거나, 16보다 클 수 있다.

도 7에서 보여진 방법(100)에서, 제1 이미지가 블록(110)에서 캡쳐된 후, 방법은 블록(120), 블록(130), 및 블록(140)으로 진행한다. 블록(120)에서, 제1 이미지는 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 프로세싱된다. 블록(130)에서, 제2 조명 광은 타겟 대상을 향해 투영되고, 제2 이미지를 캡쳐하기 위해, 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광은 이미징 렌즈 배열(60)을 통하여 지나간 후, 롤링 셔터 모드에서 제2 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서(62)로 탐지된다. 블록(140)에서, 제2 이미지 내의 바코드의 이미지는 바코드를 디코딩하기 위해 프로세싱된다.

제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 블록(120)에서 제1 이미지를 프로세싱하는 단계 동안, 적어도 제1 이미지의 제1 부분은 제1 이미지의 제2 부분과 비교된다. 블록(120) 이전에, 제2 조명 광이 블록(110)에서 타겟 대상을 향해 투영될 때, 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간들 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하다. 블록(120)에서, 제1 이미지의 제1 부분은 적어도 제1 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하고, 제1 이미지의 제2 부분은 적어도 제2 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함한다. 도 3, 도 5, 및 도 6에서 보여진 예들에 대하여, 제1 선택된 행 및 제2 선택된 행은 몇몇 실시예들에 따라 각각 행 0 및 행 12일 수 있다. 몇몇 구현들에서, 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해, 행들 0 내지 5 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제1 부분은 행들 12 내지 17 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제2 부분과 비교된다. 다른 구현들에서, 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해, 행들 0 및 1 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제1 부분은 행들 12 내지 16 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제2 부분과 비교된다.

많은 구현에서, 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 제1 이미지의 두 개보다 더 많은 부분이 비교된다. 몇몇 구현들에서, 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 제1 이미지의 복수의 부분이 비교되고, 복수의 부분 중 각각은 선택된 행들 중 하나의 행 내의 픽셀들을 적어도 포함하고; 추가로, 선택된 행들 중 임의의 하나와 연관되는 행-노출-기간 동안의 제1 조명 광의 평균 광 강도는 선택된 행들 중 임의의 다른 것과 연관되는 행-노출-기간 동안의 평균 광 강도와 상이하다. 도 3에서 보여진 일 예에서, 선택된 행들은 몇몇 실시예들에 따라 행 0, 행 6, 및 행 12일 수 있다. 일 구현에서, 행들 0 내지 5 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제1 부분, 행들 12 내지 17 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제2 부분, 및 행들 6 내지 11 내의 픽셀들을 포함하는 제1 이미지의 제3 부분으로서, 제1 이미지의 모든 이 세 가지 부분은 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 비교될 수 있다.

상술한 명세서에서, 구체적인 실시예들이 설명되었다. 그러나, 해당 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정들 및 변경들이 이하의 청구항들에 기재된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않은 채로 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한의 의미라기보다는 예시적인 의미로 간주될 것이며, 모든 그러한 수정은 본 교시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

이점들, 장점들, 문제점들에 대한 해결책들, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해결책이 발생하거나 또는 더욱 명백해지도록 야기할 수 있는 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항의 결정적이거나, 필수적이거나, 또는 본질적인 특징들 또는 요소들로서 해석되지 않을 것이다. 본 발명은 단지 본 출원의 계류 중에 이루어진 임의의 보정들 및 허여된 청구항들의 모든 동등물을 포함하는 첨부된 청구항들에 의해서만 정의된다.

또한, 본 문서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계 용어들은 엔티티들 또는 액션(action)들 사이의 임의의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 함축하지 않고 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 엔티티 또는 액션과 단지 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. 용어들 "포함하다(comprises)", "포함(comprising)", "가진다(has)", "가짐(having)", "포함하다(includes)", "포함(including)", "포함하다(contains)", "포함(containing)", 또는 임의의 다른 변형들은 배타적이지 않은 포함(a non-exclusive inclusion)을 포괄하도록 의도되고, 따라서 요소들의 리스트를 가지고(has) 포함하는(comprises, includes, contains) 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 그러한 요소들만을 포함하지 않고, 그러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 속하지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있다. "...을 가진다(has ...a)" 및 "...을 포함하다(comprises ...a, includes ...a, contains ...a)"의 앞에 언급된 요소는, 더 이상의 제한 없이도, 그 요소를 포함하고(comprises, includes, contains) 갖는(has) 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치의 동일한 추가 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 용어들 "하나의 또는 일(a, an)"은 본 명세서에서 달리 명백히 지시되지 않는 한 하나 또는 그 이상으로서 정의된다. 용어들 "실질적으로(substantially)", "본질적으로(essentially)", "대략(approximately)", "약(about)" 또는 임의의 다른 변형은 해당 분야의 통상의 기술자에게 이해되는 바와 유사하게 정의되며, 제한적이지 않은 일 실시예에서, 이 용어는 10% 내로 정의되며, 다른 실시예에서는 5% 내로, 또 다른 실시예에서는 1% 내로, 또 다른 실시예에서는 0.5% 내로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "연결(coupled)"은 연결(connected)로서 정의되지만, 반드시 직접 연결되거나 반드시 기계적으로 연결됨은 아니다. 특정 방식으로 "구성된(configured)" 디바이스 또는 구조는 적어도 해당 방식으로 구성되지만, 열거되지 않은 방법들로 구성될 수도 있다.

몇몇 실시예들은, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 커스터마이즈드 프로세서(customized processor)들 및 FPGA(field programmable gate array)들과 같은 하나 이상의 일반적인 또는 특별한 프로세서들(또는 "프로세싱 디바이스들") 및 특정 비-프로세서 회로들과 함께, 본 명세서에 설명된 방법 및/또는 장치의 기능들의 몇몇, 대부분, 또는 전부를 구현하도록 그러한 하나 이상의 프로세서를 제어하는 고유한(unique) 저장 프로그램 명령들(소프트웨어 및 펌웨어 모두 포함)로 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 대안으로, 몇몇 또는 모든 기능은 저장된 프로그램 명령들이 없는 상태 머신에 의해 구현되거나, 또는, 각각의 기능 또는 특정 기능들의 몇몇 조합들이 커스텀 로직(custom logic)으로서 구현되는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)들로 구현될 수 있다. 물론, 두 개의 방식의 조합이 사용될 수 있다.

또한, 실시예는 본 명세서에 설명되고 청구된 방법을 수행하도록 컴퓨터(예컨대, 프로세서 포함)를 프로그래밍하기 위한 컴퓨터 판독 가능 코드가 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능 기억 매체로서 구현될 수 있다. 그러한 컴퓨터 판독 가능 기억 매체들의 예들은, 하드 디스크, CD-ROM, 광학 기억 장치(optical storage device), 자기 기억 장치(magnetic storage device), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 및 플래시 메모리를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다. 추가로, 예를 들어, 유효 시간(available time), 현재 기술, 및 경제적 고려 사항들에 의해 유발된 상당한 노력 및 많은 설계 선택 사항에도 불구하고, 본 명세서에 기술된 개념들 및 원리들에 의해 안내받을 때, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 소프트웨어 명령들 및 프로그램들 및 IC들을 최소한의 실험으로 쉽게 발생시킬 수 있을 것이라 예상된다.

독자가 기술적인 개시내용의 속성을 신속하게 확인할 수 있도록 본 개시내용의 요약이 제공된다. 그것은 청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데에 사용되지 않을 것임을 이해하고 제출된다. 추가로, 상술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 본 개시내용을 능률화하기 위해 다양한 실시예들에서 함께 그룹화됨을 알 수 있다. 본 개시내용의 방법은, 청구된 실시예들이 각각의 청구항에서 명백히 기재된 특징들보다 더 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 대로, 본 발명의 대상은 기술된 단일 실시예의 모든 특징보다 적은 특징에 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 상세한 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구된 대상으로서 독립적이다.

Claims (20)

1. 제1 조명 광이 타겟 대상을 향해 투영될(projected) 때 제1 이미지를 캡쳐(capture)하기 위해 제1 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 이미징 렌즈 배열을 통하여 상기 타겟 대상으로부터 되돌아오는(returned) 광을 탐지하는 단계 - 상기 이미징 센서는 매트릭스에 배열된 감광성(photosensitive) 요소들의 행들을 가지고, 감광성 요소들의 각각의 행은 대응하는 행-노출-기간(row-exposure-time period)과 연관되고, 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이함 -;
   제2 조명 광이 상기 타겟 대상을 향해 투영될 때 제2 이미지를 캡쳐하기 위해 제2 프레임 노출 기간 동안 상기 이미징 센서로 상기 이미징 렌즈 배열을 통하여 상기 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계 - 상기 제2 조명 광의 광 강도는 상기 제1 이미지의 프로세싱으로부터 결정됨 -; 및
   제어기에 의해, 바코드를 디코딩하기 위해 상기 제2 이미지에서 상기 바코드의 이미지를 프로세싱하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 상기 제2 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안의 상기 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해, 상기 제1 이미지의 제1 부분을 상기 제1 이미지의 제2 부분과 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 이미지의 상기 제1 부분은 적어도 상기 제1 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 이미지의 상기 제2 부분은 적어도 상기 제2 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하는, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 상기 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 시간이 흐름에 따라 변화하는 상기 제1 조명 광의 광 강도로 상기 타겟 대상을 향해 상기 제1 조명 광을 투영하도록 조명원을 제어하는 단계를 더 포함하고, 복수의 선택된 행 중 임의의 하나를 위한 상기 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도는 상기 복수의 선택된 행 중 임의의 다른 하나를 위한 상기 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이하고, 상기 복수의 선택된 행은 적어도 4개의 선택된 행을 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 적어도 상기 제1 행-노출-기간 및 상기 제2 행-노출-기간을 포괄(cover)하는 기간 동안 상기 제1 조명 광의 광 강도를 선형적으로 증가시키기 위해 조명원(illumination source)을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 광 강도가 서로 다르도록 상기 복수의 광 펄스를 생성하는 것에 의해 상기 제1 조명 광을 발생시키기 위해 조명원을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 지속시간(time duration)이 동일한, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 지속시간이 서로 다르도록 상기 복수의 광 펄스를 생성하는 것에 의해 상기 제1 조명 광을 발생시키기 위해 조명원을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 광 강도가 동일한, 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 제어기에 의해, 상기 제1 조명 광의 광 강도가 시간이 흐름에 따라 복수의 단계로(in multiple steps) 증가하는 것을 야기하기 위해 조명원을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 단계 중 각각의 단계의 지속시간이 동일한, 방법.
12. 제1 조명 광이 타겟 대상을 향해 투영될 때 제1 이미지를 캡쳐하기 위해 제1 프레임 노출 기간 동안 이미징 센서로 이미징 렌즈 배열을 통하여 상기 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계 - 상기 이미징 센서는 매트릭스에 배열된 감광성 요소들의 행들을 가지고, 감광성 요소들의 각각의 행은 대응하는 행-노출-기간과 연관되고, 상기 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 상기 제1 조명 광의 광 강도는 시간이 흐름에 따라 변화하고, 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이함 -;
    제어기에서, 제2 조명 광의 광 강도를 결정하기 위해 상기 제1 이미지를 프로세싱하는 단계 - 상기 제1 이미지를 프로세싱하는 단계는 상기 제1 이미지의 제1 부분을 상기 제1 이미지의 제2 부분과 비교하는 단계를 포함하고, 상기 제1 이미지의 상기 제1 부분은 적어도 상기 제1 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 이미지의 상기 제2 부분은 적어도 상기 제2 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함함 -;
    상기 제2 조명 광이 상기 타겟 대상을 향해 투영될 때 제2 이미지를 캡쳐하기 위해 제2 프레임 노출 기간 동안 상기 이미징 센서로 상기 이미징 렌즈 배열을 통하여 상기 타겟 대상으로부터 되돌아오는 광을 탐지하는 단계; 및
    제어기에서, 바코드를 디코딩하기 위해 상기 제2 이미지에서 상기 바코드의 이미지를 프로세싱하는 단계
    를 포함하는 방법.
13. 매트릭스에 배열된 감광성 요소들의 행들을 가지는 이미징 센서 - 상기 이미징 센서는 프레임 노출 기간 동안 타겟 대상으로부터 이미지를 캡쳐하도록 구성되고, 감광성 요소들의 각각의 행은 대응하는 행 노출 기간과 연관됨 -;
    시야(field of view) 내에서 상기 타겟 대상으로부터 광을 탐지하기 위해 상기 이미징 센서와 함께 동작하도록 구성된 이미징 렌즈 배열;
    상기 타겟 대상을 향해 투영되는 조명 광을 발생시키도록 동작하는 조명원;
    롤링 셔터 모드(rolling shutter mode)에서, 상기 조명원이 제1 이미지가 캡쳐될 때 제1 프레임 노출 기간 동안 제1 조명 광을 발생시키고, 제2 이미지가 캡쳐될 때 제2 프레임 노출 기간 동안 제2 조명 광을 발생시키게 하도록 동작하는 제어기 - 상기 제1 조명 광의 광 강도는 상기 제1 프레임 노출 기간의 적어도 일부분 동안 시간이 흐름에 따라 변화하고, 제1 선택된 행과 연관되는 제1 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도는 제2 선택된 행과 연관되는 제2 행-노출-기간 동안의 상기 제1 조명 광의 평균 광 강도와 상이함 - 를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제1 이미지의 제1 부분을 상기 제1 이미지의 제2 부분과 비교하는 것을 포함하여 상기 제1 이미지의 프로세싱으로부터 상기 제2 조명 광의 광 강도를 결정하도록 더 동작하고, 상기 제1 이미지의 상기 제1 부분은 상기 제1 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 이미지의 상기 제2 부분은 상기 제2 선택된 행 내의 감광성 요소들로 캡쳐되는 픽셀들을 포함하는, 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 조명 광의 광 강도는 시간이 흐름에 따라 선형적으로 증가하는, 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 조명 광은 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 광 강도가 서로 다르도록 상기 복수의 광 펄스를 포함하는, 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 지속시간이 동일한, 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 제1 조명 광은 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 지속시간이 서로 다르도록 상기 복수의 광 펄스를 포함하는, 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 광 펄스 중 각각의 광 펄스의 광 강도는 동일한, 장치.
19. 제13항에 있어서, 상기 제1 조명 광의 광 강도는 시간이 흐름에 따라 복수의 단계로 선형적으로 증가하는, 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 단계 중 각각의 단계의 지속시간이 동일한, 장치.

Images