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

【課題】1次元、または2次元バーコードのような目標の、鮮明なひずみのない画像を獲得するためのイメージリーダーおよび対応する方法を提供する。
【解決手段】イメージリーダーは、2次元CMOSベースイメージセンサアレイ、タイミングモジュール、照明モジュール、および制御モジュールからなる。目標が照明される時間は、照明期間と言われる。イメージセンサアレイによるイメージの捕獲は、1つの実施形態においては、実質的にすべてのピクセルを、同時に露出させることが可能なタイミングモジュールにより駆動される。ピクセルが集合的に活性化されて入射光を電荷に変換することのできる時間は、センサアレイのための露出時間を定義する。1つの実施形態において、少なくとも露出期間の一部は、照明期間の間に起こる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
このPCT出願は、タイトル“Bar Code Reading Device With Global Electronic Shu
tter Control”を持つ、2005年3月11日に出願された米国特許出願第11/077
,975号、およびタイトル“System And Method To Automatically Focus An Image Re
ader”を持つ、2005年3月11日に出願された米国特許出願第11/077,976
号、の優先権を主張するものである。上の出願のそれぞれの優先権は主張され、そして上
の出願のそれぞれが全部ここに参照によって含まれる。
【0002】
本発明は、一般にイメージデータ収集に関係し、特に、調和した照明と、全体的なシャ
ッター制御とを伴ったイメージデータ収集器に関係する。
【背景技術】
【0003】
ハンドヘルドで、かつ固定してマウントされたバーコードおよび機械コードリーダー、
等の多くの伝統的なイメージャーリーダーは、CCD(電荷転送素子)ベースのイメージセ
ンサを用いている。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。
【0004】
いくつかのイメージリーダーは、CMOSベースのイメージセンサを代替的な撮像技術とし
て用いる。CCDでは、CMOSベースのイメージセンサは、入射光エネルギーを電荷に変換す
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。
【0005】
CMOSベースのイメージリーダーは、伝統的にピクセルをセンサアレイ内に露出させるた
めに、回転式シャッターを使ってきた。回転するシャッターアーキテクチャにおいては、
行ピクセルが活性化され、順に読み出される。1ピクセルのための露光あるいは積分時間
は、ピクセルがリセットされるのと、その値が読み出されるのとの間の時間である。この
概念は、図2Aに表される。図2Aにおいて、行「a」から「n」の各行のための露光は
、バー4a…4n(一般に、4)で表現される。各バーの水平の伸び8は、特定の行のた
め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

【0006】
動作において、回転するシャッターアーキテクチャは、少なくとも2つの不利を受ける
;イメージ歪と、イメージぼやけ、である。イメージ歪は、各行のピクセルが露出される
時間が異なることによる結果物である。イメージ歪の効果は、速く動く物体が見られるよ
うに記録されるとき、最も顕著である。その効果は、バスのイメージピクセル50が、視
野のフィールドを右から左へ通過するのを回転するシャッターで撮ったイメージを表す図
3に示されるイメージにおいて証明される。上端行のバスイメージピクセル54は、底の
行のピクセル58より早くにとられ、かつバスは左に進んでいるので、底の行のバスイメ
ージピクセル58は、上端行のバスイメージピクセル54に対し、左に変位される。
【0007】
イメージぼやけは、イメージリーダーでの回転するシャッターアーキテクチャにおいて
代表的に要求される長い露出時間の結果物である。上記したように、回転するシャッター
アーキテクチャにおいては、照明源は、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、残っていなければならない。バッテリー、および/または照
明源の限界により、1全フレームのデータの獲得の間に与えられる光は、短い露出時間で
は通常充分ではない。短い露出時間なしでは、ぼやけを起こす効果が顕著となる。ぼやけ
を起こす効果の共通の例は、例えば、ハンドヘルドイメージリーダーの手ぶれによるイメ
ージセンサの変位を含む。
【0008】
イメージ歪およびイメージぼやけを含む、現在のCMOSイメージリーダーの欠点を克服す
るイメージリーダーが必要とされる。
【特許文献1】米国特許第6,230,975号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第2002/179713号明細書
【特許文献3】米国特許第6,073,851号明細書
【発明の開示】
【0009】
1つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための相補型金属酸
化物半導体(CMOS)ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースのイメージャ
ーリーダーは、CMOSベースのイメージセンサアレイ;該CMOSベースの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よりなる。該タイミングモジュールは、露出
期間の間に、CMOSベースのイメージセンサアレイの全フレームのピクセルを、同時に露出
させることができる。該CMOSベースのイメージリーダーはまた、照明期間の間に、目標を
照らすことができる照明モジュールをも有する。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ベースのイメージリーダーはさらに、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する。該制御モジュ
ールは、少なくとも露出期間の少なくとも一部を、照明期間の間に起こるようにすること
ができる。CMOSベースのイメージリーダーの1つの実施形態において、目標を照明するこ
とは、照明モジュール内の光源を過度に駆動することよりなる。もう1つのCMOSベースの
イメージリーダーの実施形態において、光源は、発光ダイオードよりなる。CMOSベースの
イメージリーダーのさらなる実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に開始
し、露出期間は、照明期間の終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさら
にもう1つの実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後に開始し、照明期間は
、露出期間の終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさらにもう1つの実
施形態において、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終
了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのまださらなる実施形態において、露
出期間は、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、P
DF417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。
【0010】
もう1つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための相補型金
属酸化物半導体(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
ャーリーダーは、少なくともCMOSベースのイメージセンサアレイ、および全体的な電子的
シャッター制御回路網を含む集積回路よりなる。該全体的な電子シャッター制御回路は、
CMOSベースのイメージセンサアレイの全体フレームのピクセルの実質的に全ての同時の露
出を起こすことのできる露出制御タイミングパルスを生成することができる。該CMOSベー
スのイメージリーダーはまた、集積回路と電気的に通信する光源をも有する。該光源は、
照明制御タイミングパルスに応えて、シンボロジーを含み、目標を照らすことができる。
該照明制御タイミングパルスの少なくとも一部は、露出制御タイミングパルスの間に起こ
る。該CMOSベースのイメージリーダーの1つの実施形態において、目標を照らすことは、
光源を過度に駆動することよりなる。CMOSベースのイメージリーダーのもう1つの実施形
態において、光源は、発光ダイオードよりなる。CMOSベースのイメージリーダーのさらな
る実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に開始し、露出期間は、照明期間
の終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさらにもう1つの実施形態にお
いて、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終
了する。CMOSベースのイメージリーダーのまだ追加的な実施形態において、照明期間は、
露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。CMOSベース
のイメージリーダーのまださらなる実施形態において、露出期間は、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。
【0011】
さらなる側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるためのイメージリ
ーダーを特徴づける。該イメージャーリーダーは、少なくともイメージセンサアレイ、お
よび露出タイミング制御回路網を含む集積回路よりなる。該露出タイミング制御回路網は
、該イメージセンサアレイにおいて実質的にすべてのピクセルを同時に露出させることの
できる露出制御タイミングパルスを生成することができる。該イメージリーダーはまた、
集積回路と電気的に応答して、目標を照らすことのできる光源を備える。前記照明制御タ
イミングパルスの少なくとも一部は、前記露出制御タイミングパルスの間に起こる。該イ
メージリーダーの1つの実施形態において、照明制御タイミングパルスは照明モジュール
によって生成される。イメージリーダーのもう1つの実施形態において、照明制御タイミ
ングパルスと前記露出制御タイミングパルスとのオーバーラップは、集積回路および照明
モジュールと電気的に通信する制御モジュールによって調整される。イメージリーダーの
さらなる実施形態において、制御モジュールは、マイクロプロセッサよりなる。イメージ
リーダーの1つの実施形態において、目標を照らすことは光源を過度に駆動することより
なる。イメージリーダーのもう1つの実施形態において、光源は、発光ダイオードよりな
る。イメージリーダーのさらなる実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に
開始し、露出期間は、照明期間の終了の前に終了する。イメージリーダーのさらにもう1
つの実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後に開始し、照明期間は、露出期
間の終了の前に終了する。イメージリーダーのまだ追加的な実施形態において、照明期間
は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。イメー
ジリーダーのまださらなる実施形態において、露出期間は、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。
【0012】
もう1つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための方法を特
徴づける。該方法は、照明制御タイミングパルスに応答して、目標を照明するよう光源を
活性化する。光源の活性化は、照明制御タイミングパルスの期間中の間、起こる。該方法
はまた、入射する放射を光変換するよう、複数のピクセルを同時に活性化することよりな
る。該複数のピクセルの活性化は、露出制御タイミングパルスに応答して起こる。該方法
はさらに、複数のピクセルのおのおのにより集められたイメージデータを、該複数のピク
セルのおのおのの遮蔽された部分にストアすることよりなる。該イメージデータのストア
は、露出制御タイミングパルスに応答して起こる。該方法はさらに、複数のピクセルから
イメージデータを読み出すことよりなり、ここで、少なくとも露出制御タイミングパルス
の一部は、照明制御タイミングパルスの間に起こる。1つの実施形態において、該方法は
さらに、照明制御タイミングパルスと露出制御タイミングパルスの間にオーバーラップを
調整することよりなる。該調整は制御モジュールによって指令される。該方法の1つのそ
のような実施形態において、制御モジュールはマイクロプロセッサより構成される。該方
法のもう1つの実施形態において、目標を照明することは、照明モジュール内の光源を過
度にドライブすることよりなる。該方法の追加の実施形態において、光源は、発光ダイオ
ードよりなる。該方法のさらなる実施形態において、イメージデータをストアすることは
、露出制御タイミングパルスの停止部分に応答して起こる。該方法の追加の実施形態にお
いて、露出期間は、照明期間の開始の後に開始し、露出期間は、照明期間の終了の前に終
了する。該方法のさらにもう1つの実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後
に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。該方法のさらにもう1つの実施
形態において、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了
の前に終了する。該方法のまたさらなる実施形態において、露出期間は、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。
【0013】
もう1つの側面において、本発明は、バーコードシンボルからバーコードデータを集め
、かつ、処理するバーコードイメージリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、バ
ーコードシンボルから反射される光放射を受信する2次元アレイピクセルよりなり、該2
次元アレイピクセルは、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2次元アレイは、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。該イメージリーダーはまた、バーコードシンボルから
反射された光放射を、2次元ピクセルアレイ上に向ける光学アセンブリよりなる。該イメ
ージリーダーはさらに、該2次元ピクセルアレイと関連した全体的な電子的シャッターを
有し、該全体的な電子的シャッターは、2次元アレイ内の実質的にすべてのピクセルを同
時に露出することができる。該イメージリーダーはさらに、プロセッサモジュールよりな
り、該プロセッサモジュールは、2次元ピクセルアレイと電気的に通信し、該プロセッサ
モジュールは、2次元ピクセルアレイからのイメージデータを処理して、デコードされた
バーコードデータを生成することができる。バーコードイメージリーダーの1実施形態に
おいて、2次元イメージセンサアレイは、相補型金属酸化物(CMOS)イメージセンサであ
る。バーコードイメージリーダーのもう1つの実施形態において、イメージデータを処理
して出力データを生成することは、複数のバーコードタイプ間を、自動的に識別すること
よりなる。
【0014】
もう1つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集める相補型金属酸化
物半導体(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。
【0015】
さらなる側面において、本発明は、目標からイメージデータを集める相補型金属酸化物
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、少なくとも1つの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CM
OSベースイメージセンサアレイはまた、グローバル電子シャッター制御回路を有し、該グ
ローバル電子シャッター制御回路は、該CMOSベースイメージセンサアレイの全フレームの
ピクセルの実質的にすべての同時の露出を起こさせることができる露出制御タイミングパ
ルスを生成するよう構成されている。該CMOSベースイメージセンサアレイはさらに、照明
制御タイミングパルスに応答して目標を照らすように構成された光源を有し、該光源は、
集積回路と電気的に通信する。CMOSベースのイメージリーダーの動作において、照明制御
タイミングパルスの少なくとも一部は、露出制御タイミングパルスの少なくとも一部と重
なる。CMOSベースイメージリーダーの1つの実施形態において、目標を照らすことは、照
明モジュール内の光源を過度にドライブすることによる。CMOSベースリーダーのもう1つ
の実施形態において、光源は、発光ダイオードから構成される。CMOSベースイメージリー
ダーのさらなる実施形態において、露出制御タイミングパルスは、照明制御タイミングパ
ルスより短い持続時間を持つ。CMOSベースイメージリーダーのさらにもう1つの実施形態
において、照明制御タイミングパルスは露出制御タイミングパルスより短い持続時間を持
つ。CMOSベースイメージャーリーダーのさらにもう1つの実施形態において、照明制御タ
イミングパルスは、露出制御タイミングパルスの開始の前に開始し、照明制御タイミング
パルスは、露出制御タイミングパルスの終了の前に終了する。CMOSベースイメージャーリ
ーダーのまださらなる実施形態において、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。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。
【0016】
さらなる側面において、本発明は、バーコードからイメージデータを集めるバーコード
イメージリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、少なくとも1つの2次元イメー
ジセンサアレイを含む集積回路よりなり、該2次元イメージセンサアレイは、複数の活性
ピクセルを有し、各活性ピクセルは、少なくとも1つの遮蔽されたデータストア領域を有
し、該2次元イメージセンサアレイは、入射光強度を、出力電圧に変換する遷移関数を用
いることができ、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。
【0017】
さらにもう1つの側面において、本発明は、イメージリーダーを自動的に焦点合わせす
る方法を特徴づける。該方法は、目標から反射された光エネルギーを、光学システムによ
りイメージセンサ上に向けることよりなる。該方法はまた、イメージセンサ内の複数の行
のピクセルを、1フレーム露出期間の間に順に露出することよりなり、該フレーム露出期
間は、前記複数の行の最初のものの露出の開始から前記複数の行の最後のものの露出の終
了に至る期間として定義される。該方法はさらに、イメージリーダーから第1の距離にあ
る目標の鮮明な像がイメージセンサ上にある第1の設定から、イメージリーダーから第2
の距離にある目標の鮮明な像がイメージセンサ上にある第2の設定に、光学システムを増
分ステップごとに変化させることよりなる。該方法はさらに、イメージセンサ内の複数の
行のピクセルから複数の行のイメージデータを読み出すことよりなり、ここで、該光学シ
ステムを増分ステップごとに変化させることは、フレーム露出期間のすくなくとも一部の
期間の間に起こる。1つの実施形態において、該方法はさらに、複数の行のイメージデー
タを解析し、イメージセンサ上に形成される目標の鮮明なイメージに対応する、該光学シ
ステムのための適切な設定を決定することよりなる。ある付加的な実施形態において、該
方法はまた、イメージセンサ内の複数の行を、同時に露出し、目標の像を生成することよ
りなる。該方法の1つの実施形態において、イメージリーダーにおける隣接するラインの
ピクセルのための露出期間は、重なり合う。該方法のもう1つの実施形態において、該目
標は、シンボロジーを含む。1つのこのような実施形態において、該シンボロジーは、1
次元バーコードである。もう1つのこのような実施形態において、該シンボロジーは、2
次元バーコードである。
【0018】
もう1つの側面において、本発明は、自動焦点合わせ能力を持つイメージリーダーを特
徴づける。該イメージリーダーは、少なくともイメージセンサアレイを含む集積回路より
なる。該イメージリーダーはまた、目標からの光をイメージセンサアレイ上に向けること
のできる光学システムよりなり、該光学システムは、複数の焦点設定を持ち、第1の焦点
設定は、イメージリーダーからの第1の距離にある目標の鮮明な像がイメージセンサ上に
あることに対応し、第2の焦点設定は、イメージリーダーから第2の距離にある目標の鮮
明な像がイメージセンサ上にあることに対応する。該イメージリーダーはさらに、イメー
ジセンサアレイ内の複数の行のピクセルを、順に露出し、焦点の合っているイメージデー
タを集めるよう構成された回転するシャッター制御モジュールよりなる。該イメージャー
リーダーはさらに、焦点の合っているイメージデータを解析して、目標の鮮明な像に対応
する目標がイメージセンサ上に形成されている第1の設定を決定するよう構成され、ここ
で、光学システムは、回転シャッター制御モジュールが、複数の行のピクセルを順次露出
する時間期間の少なくとも一部の間に第1の焦点設定から第2の焦点設定に増分ステップ
ごとに変化させることのできる、自動焦点合わせモジュールよりなる。1つの実施形態に
おいて、イメージャーリーダーはさらに、一度、目標のためのフォーカス設定が決定され
れば、イメージセンサアレイにおける複数のラインのピクセルを、同時に露出させ、1フ
レームのイメージデータを集めるように構成されたグローバル電子シャッター制御モジュ
ールを有する。イメージリーダーのもう1つの実施形態において、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、イメージセンサアレイを
含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。
【0019】
もう1つの側面において、本発明は、雰囲気光イメージの劣化を最小にするためのイメ
ージリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、少なくとも1つのイメージセンサア
レイを含む集積回路よりなり、該イメージセンサアレイは、光強度決定のために適した信
号を与える。該イメージリーダーはまた、イメージセンサアレイ内の複数のラインのピク
セルを順次露出させるよう構成された回転シャッター制御モジュールよりなる。該メージ
リーダーはさらに、イメージセンサアレイ内の複数のラインのピクセルを、同時に露出さ
せるよう構成され、ここで、回転シャッター制御モジュールと、グローバル電子シャッタ
ー制御モジュールのうちの1つが、光強度測定に適した信号に応答してイメージセンサア
レイを制御するよう選択されることができる、グローバル電子シャッター制御モジュール
よりなる。イメージリーダーの1つの実施形態において、光強度決定に適した信号は、イ
メージリーダーの光源の強度に関係する情報を含む。イメージリーダーのもう1つの実施
形態において、光強度決定に適した信号は、最小積分時間が満たされているかどうかを決
定するのに役立つ。イメージリーダーのさらなる実施形態において、光強度決定に適した
信号は、現在の環境条件のための露出時間(積分時間としても知られる)が、計算された
最小積分時間より小さいかどうかを決定するのに有用である。イメージリーダーのさらに
もう1つの実施形態において、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、同一集積回路上に集積されている。
【0020】
もう1つの側面において、本発明は、イメージリーダーによって集められたイメージデ
ータの劣化を最小にするための方法を特徴づける。該方法は、1つの雰囲気光強度に関係
する少なくとも1つのパラメータを決定すること、および少なくとも1つのパラメータを
分析することよりなる。該方法はまた、前記少なくとも1つのパラメータの分析に応答し
て、イメージリーダーにおけるイメージセンサアレイの制御を、グローバル電子シャッタ
ー制御モジュールから回転シャッター制御モジュールに切り替えることよりなる。該方法
の1つの実施形態において、少なくとも1つのパラメータは、現在の環境条件のための露
出時間を含む。もう1つのそのような実施形態において、少なくとも1つのパラメータを
分析することは、現在の環境条件のための露出時間の所定の露出時間に対する比を計算す
ることを含む。1つのそのような実施形態で、所定の露出時間は、イメージリーダーの光
源に提供される照明に基づいている。該方法のもう1つの実施形態において、前記少なく
とも1つのパラメータを分析することは、雰囲気光強度のイメージリーダーの光源の強度
に対する比が、特定された閾値を越えるかを、決定することを含む。
【0021】
本発明の、上述の、および他の目的、側面、特徴、および利点は、以下の記述から、お
よび請求項から、一層明らかになるであろう。
発明の目的および特徴は、以下に記述される図面、および請求項を参照してよりよく理
解されるであろう。図面は、必ずしも大きさを示すものではなく、むしろ、本発明の原則
を説明することに強調がおかれる。図面において、種々の図を通して、同様の数字が、同
様の部分を示すのに用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明は、目標の鋭い歪んでいない像を獲得するためのイメージリーダー、および対応
する方法を特徴づける。1つの実施形態において、該イメージリーダーは、すべて互いに
電気的に通信する、2次元CMOSベースイメージセンサアレイ、タイミングモジュール、照
明モジュール、および制御モジュールよりなる。該照明モジュールは、反射された光が、
該イメージセンサアレイにより集められて処理されるように、1次元、または2次元バー
コードのようなシンボロジーのような目標上に、光を照射する。その間に目標が照明され
る時間は、照明期間といわれる。イメージセンサアレイによるイメージの捕獲は、1つの
実施形態においては、アレイ内のすべての、または実質的すべてのピクセルを同時に露出
させることのできるタイミングモジュールにより駆動される。センサアレイでのピクセル
の同時の露出は、イメージリーダーをしてひずみのない像を獲得することを可能とする。
ピクセルが集合的に活性化されて、入射光を電荷に光変換する時間は、センサアレイのた
めの露出期間を定義する。該露出期間の終わりに、集められた電荷は、データが読み出さ
れるまで、シールドされたストレージ領域に転送される。1つの実施形態において、露出
期間、および照明期間は、制御モジュールの制御の下にある。1つのそのような実施形態
において、該制御モジュールは、少なくとも露出期間の一部を、照明期間内に起こらせる
。照明期間、あるいは低い雰囲気照明の環境における露出期間、あるいは高い雰囲気照明
の環境における露出期間を十分に短くすることにより、本発明のイメージリーダーは、実
質的にかすみのない像を、獲得することが可能である。
【0023】
図1Aを参照して、本発明に従って構成された一般イメージリーダー100のブロック
図が、示される。該一般イメージリーダーは、以下のものの1つ、またはそれ以上を含む
:照明モジュール104、イメージ収集モジュール108、制御モジュール112、メモ
リモジュール116、I/Oモジュール120、 作動モジュール124、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、無線周波数識別(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、自動識別モジュ
ール152、および/または、1またはそれ以上のパワーモジュール168、およびレン
ズドライバモジュール165。種々の実施形態において、該モジュールのおのおのは、他
のモジュールの1つ、またはそれ以上と通信する。1つの実施形態において、イメージリ
ーダー100は、イメージセンサ内の実質的にすべてのピクセルを露出させることのでき
るフルフレームの電子グローバルシャッターベースのイメージセンサをもつ、バーコード
イメージリーダーよりなる。1つのそのような実施形態において、イメージセンサはCMOS
ベースのイメージセンサである。もう1つのそのような実施形態において、イメージセン
サは、CCDベースのイメージセンサである。
【0024】
制御モジュール112によって転送されたイメージデータを受けるとき、データフォー
ムデコードモジュール150(バーコードシンボルデータフォームデコードモジュールで
あり得る)は、1次元、または2次元バーコードのようなデータフォームの存在を示す、
静穏ゾーンのようなマーカーについて、イメージデータをサーチする。もし、可能性のあ
るデータフォームデコードモジュールが見つかれば、該データフォームデコードモジュー
ル150は、1つ、またはそれ以上のデータフォームデコードアルゴリズムを、イメージ
データに適用する。もし、デコードの試みが成功すれば、該イメージリーダーは、デコー
ドされたデータフォームデータをI/Oモジュール120を通して出力し、成功的な読み出
しを、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。
【0025】
イメージリーダー100はまた、自動識別モジュール152を含むことができる。図1
Bを参照して、自動識別モジュール152は、相互に通信する、データフォームデコード
モジュール150、およびイメージ処理および分析モジュール1208を組み入れること
ができる。
【0026】
本実施形態において示されるように、イメージ処理および分析モジュール1208は、
相互に通信する、特徴抽出モジュール1212、一般化された分類モジュール1216、
署名データ処理モジュール1218、OCRデコードモジュール1222、およびグラフィ
ッ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。
【0027】
図1Cは、図1Bに示される自動識別モジュールを利用して、本発明の1実施形態を用
いるプロセス1300を示す。該プロセス1300は、イメージリーダーが、作動モジュ
ール124によって感じられるようなトリガープルのような、作動イベントを記録し(ス
テップ1302)、かつ、応答して、イメージリーダー100により目標からイメージデ
ータを集める(ステップ1304)ことよりなる。イメージデータ収集ステップは、例え
ば、プロセス300、プロセス400(このプロセスは、2度、行われる、図13と、図
23および24参照)、プロセス600、またはプロセス800に従って行われる。収集
後、イメージデータはデータフォームデコードモジュール150に転送される(ステップ
1308)。データフォームデコードモジュールは、1次元、または2次元バーコードの
ような、データフォームの存在を示す、静穏ゾーンのようなマーカーについて、イメージ
データを検索する(ステップ1310)。もし、可能性のあるデータフォームが見つかれ
ば、データフォームデコードモジュール150は、次のイメージデータに対して1または
それ以上のデータフォームデコードアルゴリズムを適用する(ステップ1314)。もし
、デコードの試みが成功すれば、イメージリーダー100は、デコードされたデータフォ
ームデータを出力し(ステップ1318)、成功した読み出しを、ビープ音のような警告
音でシグナリングする(ステップ1322)。
【0028】
1つの実施形態において、もしデコードの試みが成功しなければ、イメージデータはイ
メージ処理および分析モジュール1208に転送される(ステップ1326)。もう1つ
の実施形態において、イメージデータはデータフォームデータを解読する試みと並列に処
理される。1つのそのような実施形態において、最初に完了する(すなわち、データフォ
ームデコードの試み、またはイメージ処理)プロセスは、そのデータ(例えば、解読され
たバーコード、または取り込まれた署名)を出力し、他の平行したプロセスは終了せられ
る。さらなる実施形態において、イメージデータは データフォームの解読に応じて処理
される。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。
【0029】
イメージ処理および分析モジュール1208内で、イメージデータは特徴抽出モジュー
ル1212によって処理される。一般に、特徴抽出モジュールは、イメージデータのテク
スチャを示す数的な出力を生成する。上記に示されるように、イメージデータのテクスチ
ャは、イメージデータに含まれるデータのタイプの特徴に関係する。共通のタイプのテク
スチャは、1次元または2次元バーコードテクスチャ、署名テクスチャ、グラフィックス
テクスチャ、タイプされたテキストテクスチャ、手書きテキストテクスチャ、図面または
イメージテクスチャ、写真テクスチャ、等を含む。テクスチャの任意のカテゴリーの中で
、テクスチャのサブカテゴリーを、ときどき識別することができる。
【0030】
特徴抽出モジュール1212によるイメージデータの処理の一部として、イメージデー
タは2値化モジュール1226により処理される(ステップ1328)。2値化モジュー
ル1226は、グレーレベルイメージを、局所的閾値化および目標イメージサイズ正規化
により2値イメージに2値化する。イメージデータが2値化されると、イメージデータは
、ライン間引きモジュール1228により処理された(ステップ1332)、多ピクセル
厚ラインセグメントを、単一ピクセル厚ラインに減少させる。2値化されたライン間引き
データをもって、イメージデータは、畳み込みモジュール1230により処理される(ス
テップ1336)。
【0031】
一般に、畳み込みモジュール1230は、処理されたイメージデータに、本発明によっ
て設計された1以上の検出器マップを畳み込み、イメージデータ内の種々のテクスチャ特
徴を識別する。1つの実施形態において、畳み込みモジュール1230は、各畳み込まれ
た検出器マップについて、一対の数、平均および変分(または標準偏差)を、生成する。
図17Aは、イメージデータ内に存在するカーブした要素を検出するのに使われる、12
個の 2×3 2進カーブレット探知器マップのセットを示す。カーブレット探知器マップの
それぞれは、イメージデータ内に畳み込まれているので、生成される平均値および変分は
、カーブレット探知器に類似の形を持っている、2値化されたラインを間引かれたイメー
ジデータ内の要素の存在または密度を示すものを与える。それぞれのピクセルは、1対の
数を生成するので、12個のカーブレット探知器マップ1250は合計24個の数を生成する
。1つの実施形態によれば、これらの24個の数は、処理されたイメージデータの曲がって
いる、あるい署名のテクスチャを表すものである。
【0032】
イメージデータのさらなる処理は、特徴抽出モジュール1212(ステップ1340)
からの出力が、一般化された分類化モジュール1216に供給されることを含む。一般化
された分類化モジュール1216は、特徴抽出モジュールによって生成された数を、ニュ
ーラルネットワーク、平均自乗エラー分類器等への入力として使用する。これらのツール
は、イメージデータを一般的なカテゴリーに分類するのに使われる。 ニューラルネット
ワ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。
【0033】
ニューラルネットワークを用いるもう1つの実施形態においては、図17Bに示される
20個のカーブレット探知器マップ1260は、畳み込みモジュール1230によって使わ
れる。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=1
09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。
【0034】
いくつかの実施形態において、一般化された分類化モジュール1216は、カテゴリー
の拡張された集合の中に、データを分類することができる。例えばいくつかの実施形態に
おいて、一般化された分類化モジュール1216は、イメージデータが、署名;データフ
ォーム;手書きのテキスト;タイプされたテキスト;機械可読テキスト;OCRデータ;グ
ラフィックス;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。
【0035】
1つの実施形態において、一度、署名の存在が肯定され、その一般的な方向が決定され
れば、イメージデータは、署名データ処理モジュール1218に転送される(ステップ1
344)。1つの実施形態において、署名データ処理モジュール1218は、イメージデ
ータにおける署名の境界を発見するために使われる。1つの実施形態において、署名の境
界は、ヒストグラム分析を用いて検出される。図18に示されるように、ヒストグラム分
析は、署名の方向に対して定義される水平、および垂直の方向に沿っての一連の1次元ス
ライスよりなる。1つの実施形態において、各1次元スライスについての値は、該ピクセ
ルスライスに沿っての黒(すなわち、値ゼロの)ピクセルの数に対応する。いくつかの実
施形態において、もしバーコードが解読されなければ、そのときは、フルフレームのイメ
ージデータのいくつかの特定された領域、例えば中央領域が、署名の分析のために獲得さ
れる。いったん完成されると、ヒストグラム分析は、イメージデータ内のデータ要素ピク
セルの密度の2次元プロットを与える。署名の境界は、ある数の順次的なスライスについ
て達成されなければならない最小密度に関して決定される。1つの実施形態において、ヒ
ストグラム分析は、ピクセル密度が前もって決定されたカットオフ閾値を上回るまで、水
平、および垂直方向に沿って内方にサーチする。署名データが、不用意的に切り取られな
いように、低いカットオフ閾値を使うことが普通である。
【0036】
1つの実施形態において、署名の境界が一度決定されると、署名データ処理モジュール
1218は、イメージデータを切り取って、署名イメージデータを抽出する。1つのその
ような実施形態において、切り取りは、イメージデータの署名を含まない部分が削除され
た修正されたイメージデータを生成するイメージ修正モジュールによってなされる。他の
実施形態において、種々の圧縮技術が、署名イメージデータのためのメモリ容量を低減す
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。
【0037】
さまざまな実施形態において、署名のイメージデータ、または圧縮された、あるいは符
号化されたバージョンの署名のイメージデータは、専用の記憶装置上に局所的にストアさ
れる。1つのそのような実施形態において、局所的な記憶装置は、以下により詳細に記述
されるコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリカード、あるいは同種のもの等のような
、着脱可能な記憶装置であり得る。もう1つの実施形態において、署名のイメージデータ
は、汎用メモリの揮発性、あるいは不揮発性の部分にストアされ、将来において、ダウン
ロードされる。さらなる実施形態において、署名のイメージデータは、有線の、または無
線の手段により、データ収集セッションが完了した時のような、取り込みの時点、あるい
はさらに後の時点で、転送することができる。
【0038】
もう1つの実施形態において、署名データ処理モジュール218は、ヒストグラム分析
を行なわないが、しかし、署名の存在が一度決定された、全イメージあるいは圧縮された
バージョンをメモリに単にストアする。処理時間を節約するさらなる実施形態において、
最初のイメージ分析は、より低い解像度イメージで行なわれる。この実施形態で、一度、
署名の存在が決定されると、イメージは、より高い分解能に撮像される。1つの実施形態
において、署名抽出ヒストグラム分析は、このイメージに対して行われる。次に、イメー
ジは、圧縮された、あるいはもともとのフォーマットでメモリにストアされる。いくつか
の実施形態において、イメージデータは、パッケージあるいは出荷封筒のような特定のア
イテムについての記録を形成するよう、他のデータと組み合わせられる。上記のように、
イメージリーダー100によって集めることができ、署名データとともに、あるいはこれ
と離れてストアされることのできる付加的なデータのいくつかは、データフォームデータ
、手書きのテキストデータ、タイプされたテキストデータ、グラフィックスデータ、イメ
ージあるいは写真データ、等を含むが、これらに限定されない。
【0039】
その動作の一部として、イメージ処理および分析モジュール1208は、異なるデータ
タイプのために専門化されたタスクを行なうよう設計することができる。例えば、もし一
般化された分類化モジュール1216が、イメージデータがタイプされた、あるいは機械
読み取り可能なテキストを含むと決定すれば、イメージデータは集められ、おそらくヒス
トグラム分析され、かつストアされるか、あるいは、イメージデータは、OCR解読モジュ
ール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12
16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。
【0040】
もう1つの実施形態おいて、イメージ処理および分析モジュール1208はイメージデ
ータを領域に分割して、各領域に対し、特徴抽出、および一般分類分析を行なう。図19
Aに示される1つの実施形態において、標準的な矩形イメージデータウインドウは4つの
同じサイズのサブ矩形に分割される。図19Bに示されたもう1つの実施形態において、
該分割は、セグメントされた領域の全体のエリアが、イメージデータの完全なフィールド
のエリアより大きいような、重なる領域よりなる。図8Bにおいては、各特定する数が、
その領域の真ん中に示された7つの重なる領域がある。図19Cおよび19Dに示された
さ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。
【0041】
1つの実施形態において、分割プロセスは、バーコードデータフォーム 、テキスト、
グラフィックス、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1
218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。
【0042】
イメージリーダー100によって実行され得る追加的なイメージ処理動作は、米国特許
出願第10/958,779号、2004年10月5日出願、名称"System And Method T
o Automatically Discriminate Between A Signature And A Barcode"、に記述されてお
り、その全体が、参照によってここに組み入れられる。
【0043】
図1Aと図5Aに示されたイメージリーダー100の追加的要素を参照して、照明モジ
ュール104は、光源160、照明制御モジュール164、照明電力モジュール168a
、およびインタフェースモジュール172を含むことができる。さまざまな実施形態にお
いて、光源160は、660ナノメートルの照明LED、赤外線LED、紫外線LED、のような
白の、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。
【0044】
図33−36の物理的な形式ビューを参照して、本発明の1実施形態による照明モジュ
ール104、およびイメージ収集モジュール108の種々の要素が示され、記述される。
図15A−15Cの実施形態に示されるように、本発明のイメージリーダー100は、撮
像モジュール1802のような撮像モジュールを含み得る。図33−35に示されるよう
な撮像モジュール1802は、ここで参照されたIT4000撮像モジュールのある特徴および
追加的な特徴を含む。撮像モジュール1802は、光源160a、160bを載せている
第1の回路基板1804を含み、一方、第2の回路基板1806は、光源160c、16
0d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k、16
0l、160m、160n、160o、160p、160q、160r、160s、およ
び160t(以下、160cから160tと称す)を載せている。第1の回路基板180
4はまた、イメージセンサアレイ182を載せている。撮像モジュール1802はまた、
レンズホルダー1814を含むサポートアセンブリ1810を含み、該レンズホルダー2
は、撮像レンズ212を載せているサポートアセンプリ1810を含む。光源160a、
160bは照準照明光源であり、光源160c〜160tは照明光源である。図36を参
照して、照明光源160c〜160tは、バーコードシンボル1835のような解読可能
な指標を運ぶ2次元照明パターン1830を其板s上に投射し、一方、照準照明光源16
0a、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18
30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 16
0s 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1
60tは、LED160c〜160tより、より広い投射角度をもつ。
【0045】
図5Bに示されるように、1つの実施形態におけるイメージ収集モジュール108は、
すべてお互いと電気的に通信する、光学モジュール178、センサアレイモジュール18
2、およびセンサアレイ制御モジュール186を含む。光学モジュール178は、反射さ
れた放射を指向させ、焦点合わせをする撮像レンズ、または、他の光学要素を含む。いく
つかの実施形態においては、光学モジュール178は、例えば、目標が撮像されるための
適切な焦点を自動的に決定する部分として、関連する回路網、および処理容量を含む。
【0046】
センサアレイ制御モジュール186は、グローバル電子シャッター制御モジュール19
0、行および列アドレスおよびデコードモジュール198、および、読み出しモジュール
194を含み、その各モジュールは、センサアレイ制御モジュール186における1つま
たはそれ以上の他のモジュールと、電気的に通信する。1つの実施形態において、センサ
アレイモジュール182は、2次元CMOSベースイメージセンサアレイ182において、図
4Aに示されるようなICチップ1082の要素を含む。さまざまな実施形態において、ア
ナログデジタルコンバータ、などのような関連する回路網は、イメージセンサアレイから
別れており、あるいはイメージセンサアレイと同じチップの上に集積されている。代わり
の実施形態において、センサアレイモジュール182は、同時の露出、およびフルフレー
ムのイメージデータの蓄積が可能なCCDセンサアレイを含むことができる。1つの実施形
態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。
【0047】
イメージリーダー100の特定の実施形態は、図4Aを参照して記述される。図4Aの
実施形態において、ピクセル250の2次元アレイを持つイメージセンサアレイ182、
182aは、CMOS集積回路(IC)チップ1082、1082a上に組み込まれている。図
8Aを参照して後に記述されるように、イメージセンサアレイ182aは、グローバルシ
ャッター動作モードで動作するよう適合されたCMOS イメージセンサアレイである。CMOS
イ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 I
C 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。
【0048】
図4Aのイメージリーダー100のさらなる側面に言及して、イメージリーダー100
は、メインプロセッサICチップ548、メモリモジュール116、照明モジュール104
、および作動モジュール124を含む。メインプロセッサICチップ548は、集積化され
たフレーム取込み回路549、および中央処理装置(CPU)552を持つ多機能ICチップ
であり得る。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、 XSCAL
E 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1
50、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。
【0049】
図4Bを参照して、CCDイメージセンサチップ1082、1082bを持つイメージリ
ーダー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10
82b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10
94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10
82b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。
【0050】
1つの実施形態において、イメージ収集モジュール108、および照明モジュール10
4の要素は、本発明にしたがって構成された、700 Visions Drive, P.O. Box 208, Skane
ateles Falls, NY の、ハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッドより入手可能な
、4000 OEM 2D Image Engineのような、IMAGETEAM(商標)エリア(2D)イメージングエ
ンジンの任意の1つにより与えられる。
【0051】
図6を参照して、本発明の1実施形態によるハンドヘルドリーダー100aが示される
。ハンドヘルドイメージリーダー100aは、ハウジング208、複数の光源160、レ
ンズ212、トリガー216、およびインタフェースケーブル200を含む。種々の実施
形態において、イメージリーダー100aの機能性は、ハンドヘルドプロダクトインコー
ポレーティッドより入手可能であり、本発明にしたがって構成された、モデル4410、4600
、あるいは4800のようなエリア(2D)IMAGETEAM(商標)イメージリーダーの任意の1つ
に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。
【0052】
図7を参照して、イメージリーダー100のための模式図と結合した図表的断面図が示
される。イメージリーダー100は、すべてお互いとの電気的に通信する、光源160、
照明制御モジュール164、電力モジュール168b、およびインタフェースモジュール
172を含む。光源160は、光エネルギー162を、シンボロジー170を含む目標1
66に向かわせる。目標166からの反射された放射174は、センサアレイ制御モジュ
ール186、および電力モジュール168bと電気的に通信するイメージセンサアレイ1
82上にレンズ212により焦点合わせされる。1つの実施形態において、イメージセン
サアレイ182は、CMOSベースイメージセンサアレイである。もう1つの実施形態におい
て、イメージセンサアレイ182は、CCDベースイメージセンサアレイである。センサア
レイ制御モジュール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11
2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。
【0053】
図8Aを参照して、CMOSベースイメージセンサアレイ182aの一部の図がより詳細に
示される。イメージセンサアレイ182aは、2次元アレイのピクセル250を含む。各
ピクセルは、光感受性領域252、アンプ255を含む処理および制御回路網254、お
よびシールドされた貯蔵エリア258(表示の明確性のために、参考数字252、254
、255、および258が、単一ピクセルについてのみ与えられる)を含む。アンプ25
5の存在は、CMOSイメージアレイ182aがアクティブなピクセルアレイであると考慮さ
れることを意味する;すなわち、CMOSイメージアレイ182aの各ピクセルは、入射光エ
ネルギーの光変換から生成される信号を増幅することができる。電荷−電圧変換回路網は
、CMOSイメージアレイ182aをして、集められた電荷を出力信号に変換することを許す
。シールドされた貯蔵エリア258は、集められたピクセル値を、CMOSイメージアレイ1
82aに、射突する付加的な入射放射が、定義された露出期間の間に読み出された値を壊
さないよう、読み出しまで蓄える。ピクセルアンプ255に加えて、各ピクセル250用
の処理および制御回路網254は、他の要素のなかでも、リセットおよび選択トランジス
タを含む。
【0054】
1つの実施形態において、CMOSベースイメージセンサアレイ182aのダイナミックレ
ンジは、処理および制御回路網254において追加的な知性を提供することにより拡張す
ることができる。特に、処理回路網は、入射する放射入力強度と、出力電圧との間の変換
要因をダイナミックに変更する能力を含むよう構成することができる。すなわち、処理回
路網は多数のスロープを持つ転送カーブを用いる。その多数のスロープを持つ転送カーブ
の特定の形態は、ひざ位置で結合された一連の線形関係、より高い強度での対数変換カー
ブに接続されたより低い強度での線形セクション、あるいは、低い強度のためのより急な
スロープ、およびより大きい強度でのより高いスロープを持つ任意の形状の完全に連続的
なカーブを含む種々の形態をとることができる。
【0055】
多数スロープの実施形態において、CMOSベースイメージセンサ182aのダイナミック
レンジは、各個々のピクセルが、それに入射する放射の強度に依存して、変換カーブの異
なる部分を用いて独立に制御することができるので、実質的に拡張することができる。動
作において、より少ない入射する放射を受けているCMOSベースイメージセンサ182aの
領域は、より大きい感度に対応するより急なスロープを用いるのに対し、より多くの入射
する放射を受けている領域は、より小さい感度に対応するより緩やかなスロープを用いる
。多数スロープ変換関数をもって、CMOSベースイメージセンサ182aは、65−120デシ
ベ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.h
tm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、Pho
tonfocus(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。
【0056】
図8Aにおいて、ピクセル250上に置かれているのは、ピクセル250、行回路網2
96(図4Aをも参照)、および列回路網270と電気的に通信する2次元グリッド電気
的相互接続体262である。行回路網296、および列回路網270は、ピクセルをアド
レスする、信号を解読する、信号を増幅する、アナログ−デジタル変換、および、タイミ
ング、読み出し、リセット信号を印加する等、の1つ以上の処理、および動作タスクを可
能にする。オンチップの行回路網296および列回路網270をもって、CMOSベースイメ
ージセンサアレイ182aは、XY座標システムにおける個々のピクセルから、選択的に
アドレスを行い、データを読み出すよう動作することができる。CMOSベースイメージセン
サアレイ182aはまた、イメージリーダー100の適切なプログラミングの方法によっ
て、フルフレームのピクセルの一部を選択的にアドレスし読み出すよう動作することがで
きる。例えば、これらの実施形態において、読み出されたピクセルの部分は、所望のピク
セル領域の外側の望まれないピクセルを除外することができる。読み出されたピクセルの
部分は、問題の領域における個別のピクセル、行のピクセル、あるいは列のピクセルが、
読み出されないように、ある領域におけるサンプリングを表すことができる。リーダー1
00がイメージセンサアレイ182のすべてのピクセルより少ないピクセルから、選択的
にイメージデータをアドレスし、読み出すウインドウ表示のフレームの動作モードで動作
するイメージリーダー100のさらなる詳細は、図28A、28B、および28Cと関連
して記述される。一般に、イメージリーダー100は、CMOSベースイメージセンサアレイ
182aから、アレイ内の第1の複数のピクセルからイメージデータを選択的にアドレス
し、読み出すことを、アレイ内の第2の複数のピクセルをアドレスし読み出すこととは独
立に行うようプログラムされ、あるいは構成することができる。
【0057】
1つの実施形態において、ピクセルアーキテクチャは、イーストマンコダック社に譲渡
された、“Color Active Pixel Sensor with Electronic Shuttering, Anti-blooming an
d Low Cross-talk”という名称の、米国特許第5,986,297号で記述されるような
ものでよい。特に、カラム3、35−55行、かつカラム5、25−55行で、該特許は、該特許の
図1Aおよび2A(ここで、図8Bおよび8Cとして再現している)に示された、ピクセ
ルアーキテクチャの適切な領域の断面を記述している。該開示は、図8Bのピクセルが、
垂直オーバーフロードレイン274、転送ゲート276、浮遊拡散280、リセットゲー
ト282、リセットドレイン284、および光シールド286を持つことを述べている。
光シールド開口288、カラーフィルタ290、およびマイクロレンズ292は、光がカ
ラーフィルタ290を通過した後にマイクロレンズ292を通って光シールド開口288
内に焦点合せされるよう光検出器上に置かれる。それゆえ、光が入力する光検出器270
は、カラーフィルタ290によって決定される所定のバンド幅内の波長をもつ。該特許は
、図8Cを、2つの転送ゲート294、296、および蓄積領域298があることを除い
て、図8Bに示された実施形態と多くの点で類似している第2のピクセルアーキテクチャ
を示すものとして記述している。両ケースにおいて、光シールドは、光検出器(この場合
、フォトダイオード270)を除くすべての領域を、入力光がフォトダイオード領域上の
みに落ちるように、不透明層、またはオーバーラップ層で有効にカバーするように構成さ
れている。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。
【0058】
イメージリーダー100で目標からのイメージデータを集めるプロセス300が、図9
、10A、10B、10C、および10Dに関して提示される。さまざまな実施形態にお
いて、目標は、1次元または2次元バーコードのようなシンボロジーを含むことができる
。ステップ302で、作動モジュール124は、トリガー216が押下されるのに応答し
て、あるいはイメージリーダー100の視野内での目標の存在を検知したのに応答して、
プロセス300を開始する。1つの実施形態において、プロセス300にしたがって、制
御モジュール112は、トリガー216が押下される、あるいは目標が検知されるのを受
け、これに応答して、種々のモジュール、例えば、照明モジュール104、およびイメー
ジ収集モジュール108に、一連の制御信号を与えることができる。該プロセス300は
、目標を照明光162で照らすよう、照明源を活性化する(ステップ304)ことを含む
。1つの実施形態において、照明源の活性化は照明制御タイミングパルス350に応答し
て起こる。活性化された照明源による目標の照明は、照明制御タイミングパルス350の
期間の間起こる。1つの実施形態において、照明源は、光源160であり、照明制御タイ
ミングパルス350は、照明モジュール104内の照明制御モジュール164によって生
成される。プロセス300はまた、グローバル電子シャッターを作動させて、イメージセ
ンサアレイにおける複数の行の複数のピクセルを、(ステップ312で)同時に露出させ
、入射する放射を電気エネルギーに変換することを含む。複数のピクセルの同時の起動は
、露出制御タイミングパルス354に応答して起こる。1つの実施形態において、複数の
ピクセルの同時の起動は、露出制御タイミングパルス354のスタート位置360に応答
して起こる。さらなる実施形態において、露出制御タイミングパルス354は、センサア
レイ制御モジュール186のグローバル電子シャッター制御モジュール190(図5B)
によって生成される。
【0059】
変換イメージひずみを最小にする、目標のイメージを収集する1つの実施形態において
、目標は、LED等の光源を過度に駆動し、標準動作より何倍も明るい照明を生成すること
により、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、16
0j、160k、160l、160m、160n、160o、160p、160q、16
0r、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
160t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',
350'',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。
【0060】
イメージリーダー100の撮像モジュール1802の種々の実施形態は、図37を参照
して記述される。撮像モジュール1802のLED160は、図37のチャートに示される
ように、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。
【0061】
再び図9、10A、10B、10C、および10Dを参照して、プロセス300はまた
、(ステップ316で)光電変換で生成された電荷を処理し、イメージデータを生成する
ことを含む。上で議論されたように、該処理は、入力する放射から生成されたデータを増
幅することを含むことができる。該処理はさらに、生成されたイメージデータ値を、複数
のピクセルの各々のシールドされた部分内にストアすることを含む。該プロセス300は
さらに、複数のピクセルからストアされたイメージデータを、読み出し、処理する(ステ
ップ320)ことを含む。上で議論されたように、該処理は、入射する放射から生成され
たデータを増幅し、生成されたデータを、デジタル信号に変換することを含むことができ
る。該処理(ステップ320)はまた、イメージデータのフレームとしてのイメージセン
サアレイモジュール182の複数のピクセル上に入射する光に対応する1セットのデジタ
ル信号値を、フレームのイメージデータとして含むことができる。イメージリーダー10
0は、ステップ320で、各ピクセル値が複数のピクセルの1つに入射する光を表す、複
数のNビット(グレースケール)ピクセル値を含むフレームのイメージデータを、メモリ
モジュール116内にストアすることができる。1つの実施形態において、複数のピクセ
ルの読み出しは、センサアレイ制御モジュール186の読み出しモジュール198により
生成される読み出しタイミング制御パルス368により制御される。1つの実施形態にお
いて、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35
0、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。
【0062】
図10Aに示される1つの実施形態において、露出制御タイミングパルス354は、照
明制御タイミングパルス350の後に始まり、その前に終わる。制御タイミングパルス3
68は、照明制御タイミングパルス350の終わりに始まる。図10Bに示されるもう1
つの実施形態において、照明制御タイミングパルス350'は、露出制御タイミング35
4'の後に始まり、その前に終わる。この実施形態において、読み出し制御タイミングパ
ルス368'は、露出制御タイミングパルス354'の終わりに始まる。さらなる実施形態
において、露出制御タイミングパルス、および照明制御タイミングパルスは、連続的に起
こるが、お互いに重なる。図10Cに示される1つのそのような実施形態において、この
連続的な動作は、照明制御タイミングパルス350''が始まり、露出制御タイミングパル
ス354''が始まり、照明制御タイミングパルス350''が終わり、次に露出制御タイミ
ングパルス354''が終わるのを含むことができる。この実施形態において、読み出し制
御タイミングパルス368''は、露出制御タイミング354''の終わりに始まる。図10
Dに示されるさらなるそのような実施形態において、連続的な動作は、露出制御タイミン
グパルス354'''が始まり、照明制御タイミングパルス350'''が始まり、露出制御タ
イミングパルス354'''が終わり、次に照明制御タイミング350'''が終わるのを含む
ことができる。この実施形態において、読み出し制御タイミングパルス368'''は、照
明制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。
【0063】
再び撮像モジュール1802を参照して、撮像モジュール1802を持つイメージリー
ダー100は、照準LED 160a、160b が、露出制御タイミングパルス354,354',3
54'',354'''の間にオフ、またはエネルギー供給をされない状態になり、LED160
a、160bからの光が、集められて、デコードモジュール150または自己識別モジュ
ール152に転送されたイメージに影響を与えないような動作モードを持つことができる
。もう1つの実施形態において、照明LED160c〜160tに加えて、照準照明LED16
0a、160bは、露出制御タイミングパルス354,354',354'',354'''の
間に、エネルギー供給させるよう制御される。照準照明LED160c〜160tを、露出
制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。
【0064】
プロセス300(図9)を参照して、イメージリーダー100は、照明制御パルス35
0,350',350'',350'''が、ステップ304で、照準LED160aまたは16
0b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350,3
50',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30
0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1
00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3
04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183
8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35
0,350',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。
【0065】
1つの実施形態において、CMOSイメージアレイ182aは、イーストマンコダック社か
ら入手可能な、KAC-0311 640x480 VGA CMOSイメージセンサにより実行することができる
。このKAC-0311は、“KAC-0311 640x480 VGA CMOS IMAGE SENSOR Fully Integrated Timi
ng, 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-03
11LongSpec.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。
【0066】
KAC-0311イメージセンサのピクセルは、7.8μmピッチ上にある。ピクセルアーキテク
チャは、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。
【0067】
KAC-0311イメージセンサにおいて、ピクセルアレイのアナログビデオ出力は、オンチッ
プアナログ信号パイプラインによって処理される。KAC-0311イメージセンサの1つの実施
形態において、相関性のある二重サンプリングは、ピクセルリセットの一時的、および固
定パターン雑音を排除するために使われる。KAC-0311イメージセンサのさらなる実施形態
において、フレームレートの固定は、同時に起こる光学的黒レベル校正およびオフセット
訂正を可能とするために、用いられる。さらにもう1つの実施形態において、KAC-0311イ
メージセンサのプログラム可能なアナログゲインは、信号スウィングをアナログ−デジタ
ル変換器入力範囲にマップするためのグローバル露出ゲインを含む。プログラム可能なア
ナログゲインはさらに、カラーバランスをアナログドメインにて実行するための白バラン
スゲインを含む。追加的な実施形態において、KAC-0311メージセンサのアナログ信号処理
チェインは、カラムオペアンプ処理、カラムデジタルオフセット電圧調整、白バランシン
グ、プログラマブルゲイン増幅、グローバルプログラムマブルゲイン増幅、およびグロー
バルデジタルオフセット電圧調整よりなる。1つの実施形態において、デジタルプログラ
マブル増幅器は、同時に起こる自動白バランス調整のためばかりでなく、露出ゲイン調整
のための、カラーゲイン訂正を与えるために使用される。種々の実施形態におけるオフセ
ット校正は、カラムごとのベースで、かつ、グローバルになされる。さらに、カラム毎オ
フセット訂正は、オンチップレジスタ内にストアされた値を用いることにより適用でき、
10ビットの冗長サイン付きデジットアナログ−デジタルコンバータは、アナログデータを
、10ビットデジタルワードストリームに変換する。KAC-0311イメージセンサの種々の実施
形態において、差動アナログ信号処理パイプラインは、ノイズ免疫、信号対雑音比、およ
びシステムダイナミックレンジを改善するために使用される。1つの実施形態において、
KAC-0311のシリアルインタフェースは、産業標準2線 I2Cコンパチブルシリアルインタフ
ェースである。もう1つの実施形態において、KAC-0311イメージセンサのための電力は、
単一3.3V電源によって与えられる。種々の実施形態において、KAC-0311イメージセンサは
、単一のマスタークロックをもち、20MHzまでの速度で動作する。
【0068】
本発明で使用することができるイメージセンサの動作的、および物理的詳細は、イース
トマンコダック社に譲渡されている米国特許第6,714,239号、名称“Active Pix
el 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(10
a)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
20b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。
【0069】
もう1つの実施形態において、CMOSイメージアレイ182aは、KAC-9630の、128(H)x9
8(V) CMOSイメージセンサで実施することができる。KAC-9630は、名称“Device Performa
nce Specification−Kodak KAC-9630 CMOS Image Sensor”、2004年9月、改訂1.1、
の技術的仕様書において、より充分に記述されている。この文書は、その全体がここに参
照により組み入れられる。この書類は 例えば、
http://www.kodak.com/global/plugins/acrobat/en/digital/ccd/products/cmos/KAC-963
0LongSpec.pdfで、イーストマンコダック社(www.kodak.com)より入手可能である。この
技術的仕様書は、KAC-9630イメージセンサを、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。
【0070】
もう1つの実施形態において、CMOSイメージアレイ182aは、マイクロンテクノロジ
ー社、8000 South Federal Way, Post Office Box 6, Boise, ID 83707-0006、からの、W
ide VGA MT9V022イメージセンサ、のようなマイクロンイメージセンサで実行することが
できる。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。
【0071】
いくつかの実施形態において、イメージリーダー100は、回転シャッターモード、ま
たはグローバル電子シャッターモードで動作することができる。1つのそのような実施形
態において、回転シャッターモードは、自動焦点合わせ動作の一部として使用され、グロ
ーバル電子シャッターモードは、一度適切なフォーカスが決定されたときに、イメージデ
ータを集めるように使用される。適切なフォーカスを決定し、かつ、次のイメージを集め
るプロセスは、図13に示されるプロセス400により記述される。作動モジュール12
4は、例えば、オペレータによるトリガー216の押し下げに応じて、あるいは目標がイ
メージリーダー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1
12、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10
0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。
【0072】
レンズドライバモジュール165をさらに参照して、種々のレンズ駆動技術、および方
法が、実行される。米国特許No.4,350,418は、その全体がここに参照により組
み入れられるが、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。
【0073】
プロセス400はまた、複数の露出した行からイメージデータを(ステップ420で)
読み出すことを含む。このイメージデータは、コントラスト検出方法、または位相検出方
法のような自動焦点アルゴリズムによって(ステップ424で)分析される。行焦点イメ
ージ情報を用いて、イメージリーダー100は、レンズ212の適切な焦点設定を、例え
ば、集められたデータに基づき適切な焦点設定を決定し、そののち、レンズ212をその
設定にまで移動させることにより、あるいは現在の行のイメージを評価して、現在の焦点
設定にイメージリーダーが受け入れ可能に焦点合わせされているかを決定することにより
、(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。
【0074】
プロセス400のステップをさらに参照して、行イメージデータを、焦点合わせ特性を
決定するよう、解析するステップ424は、図21のフロー図、および図22Aおよび図
22Bのヒストグラムプロットを参照して、さらに記述される。ステップ2102でイメ
ージリーダー100は、ステップ420で読み出された現在の行のイメージデータのピク
セル値のヒストグラムプロットを構築する。図22Aは、受け入れ可能に焦点合わせされ
た(単色の基板上のバーコードシンボルにおけるような)白黒調のイメージに対応する行
のデータのピクセル値のヒストグラムプロットである。ヒストグラムプロット2108は
、高いコントラストイメージを表しており、かつ、グレースケールの高い側での多くのピ
クセル値、グレースケールの低い側での多くのピクセル値、および中央のグレースケール
範囲でのより少ないピクセル値を含む。図22Bは、焦点合わせがよくできていない白黒
調イメージに対応する行のデータのピクセル値の、ヒストグラムプロットである。ヒスト
グラム2110により要約されるイメージデータは、「よりフラットな」コントラストが
より低いイメージデータであり、それは、グレースケールの両極端でのほとんどピクセル
値を持たず、グレースケールの中央で、より多くの数のピクセル値を持つことを意味して
いる。したがって、イメージの焦点レベルは、イメージコントラスト情報を用いて容易に
決定することができることを見ることができる。
【0075】
ステップ2104で、イメージリーダー100は、集められたヒストグラムデータを評
価する。ステップ2104で、イメージリーダー100は、レンズ212のための適切な
イン焦点設定を決定するか、あるいは、現在の行のイメージデータから抽出されたヒスト
グラムデータが、イメージリーダーが現在のレンズ設定または位置で受け入れ可能に焦点
合わせされていることを示すかを決定することができる。ステップ2104でイメージリ
ーダーが、集められたヒストグラムデータに基づいて、レンズ212のための適切な設定
を決定する場合は、該ヒストグラムデータは、現在の行からのものであるか、あるいは現
在の行のデータと先行する行のデータの結合に基づくものであってよい。さらなる側面に
おいて、レンズ212の位置または設定値は、読み出される各行のイメージデータのヒス
トグラム情報が、行情報が集められたときのレンズ212の位置を示すレンズ位置データ
と関連しているように記録される。ステップ2104で、イン焦点レンズ設定を決定する
ための遷移関数は、ヒストグラムプロットにおいて要約された行コントラスト情報ばかり
でなく、各セットの行データと関連したレンズ212の位置を示すレンズ位置データを利
用することができる。
【0076】
プロセス400のさらなるステップを参照して、イメージリーダー100はステップ4
14で、レンズ212を、連続的な動きをするか、あるいは階段状の連続的な動きをする
よう、制御することができる。連続的な動きをするよう制御されるとき、レンズ212は
、メージセンサアレイモジュール182の、順次的な行のピクセルが露出され、読み出さ
れる時間を通して、連続的に動く。階段状の連続的動きをするよう制御されるとき、レン
ズ212は、センサモジュール182の行のピクセルが露出され、読み出される時間を通
して、繰り返し、動き、停止する。レンズ212を階段状の動きをするよう制御するイメ
ージリーダーの1つの実施形態において、イメージリーダー100は、レンズを、2つの
極点、第1は遠いフィールド位置と、第2はより近いフィールド位置の間で、連続的に移
動させる。レンズ212を階段状の動きをするよう制御するイメージリーダーのもう1つ
の実施形態において、イメージリーダー100は、レンズ212を、2つの極点の間で連
続的に移動させ、かつ、2つの極点の間の1、またはそれ以上の位置で、中間的にレンズ
212を、停止させる。階段状の連続的な動きをするよう制御されるレンズ212は、動
き期間、すなわち、レンズが移動する期間と、停止期間、すなわち、レンズが一時的にア
イドルである時間とを持つと考えることができる。本発明の1つの実施形態において、レ
ンズ212の動きと、行のピクセルからのイメージデータの読み出しとは、調整せられる
。例えば、イメージセンサアレイモジュール182のレンズの動きと制御は、イメージセ
ンサアレイモジュール182の1つ、またはそれ以上の行の露出期間が、レンズ212の
停止期間の間に起こり、レンズ212が、全行露出期間の間、アイドルであるように、調
整することができる。さらに、レンズ212の動きの位相の間に露出されピクセルに対応
するイメージデータの処理は、ある実施形態において有用であるが、イメージリーダー1
00は、レンズ212の動き期間の間に露出されたピクセルに対応するイメージデータが
、例えば、行解析ステップ424の間に破棄されるように構成することができる。
【0077】
図13を参照して一般的に記述されたプロセス400の特定の実施形態は、図23およ
び図24のフロー図を参照して記述される。図23の実施形態において、イメージリーダ
ー100はステップ424で、その時点までに集められた、集められた行イメージデータ
に基づき、イン焦点レンズ設定を決定するよう試みる。もし、ステップ428aで、イメ
ージリーダー100が、レンズ212のイン焦点位置を決定するのに十分な情報が集めら
れたと決定するなら、イメージリーダー100は、レンズ212のためのイン焦点設定を
決定し、かつ、ステップ428bに進んでレンズ212を決定されたイン焦点位置に移動
させる。もし十分な情報が集められていなければ、イメージリーダー100はステップ4
20に戻り、追加的な行情報を集める。イメージリーダー100はステップ428bで、
レンズ212を、例えば、決定したイン焦点位置が正しいことを確認することを目的とし
て移動させながら、行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が決定したイン焦点位置にまで移動したとき、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動作モードに入る。イメージリーダー1
00がグローバルシャッター動作モードに(ステップ432で)入るとき、イメージリー
ダー100は、レンズ212の動きを止めることができる。イメージリーダーはそののち
ステップ436に進んで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4
38に進んでイメージデータを、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1つに転送する。
【0078】
図24を参照して記述されるプロセス400の実施形態において、イメージリーダー1
00は、ステップ424で、現在の行データ(もっとも最近に集められた行データ)を評
価することにより、レンズ212のイン焦点設定を確立し、現在の行データが、イメージ
リーダー100が現在、イン焦点にあることを示しているかを、決定する。もし、ステッ
プ428dでイメージリーダー100が、イメージリーダー100が現在フォーカスでは
ないことを決定すれば、イメージリーダー100は、ステップ420に戻り、追加的な行
情報を集める。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4
32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。
【0079】
プロセス400、またはプロセス800を参照して、イメージリーダー100は、“イ
ン焦点”位置を確立するにおいて、レンズ212の予想される、または現在の位置を、他
の利用可能なレンズ焦点位置より良い焦点に指標をもたらすような、予想される、または
現在の位置に基づいて、“イン焦点”にあるよう指定することが理解されるであろう。こ
れにより、レンズ焦点位置が、一般的な意味で、高度に焦点合わせされていない場合は、
リーダー100は、それでもやはり、もしそれが他の利用可能なレンズ位置より指標をよ
りイン焦点にするのであれば、該位置を“イン焦点”にあると指定するであろう。1つの
特定の実施形態において、レンズ100は、それが階段状の連続的動きをするよう制御さ
れるときは、限定された数の分離した位置(例えば、2つの位置)の間で、“トグルされ
る”よう制御される。このような1つの実施形態において、リーダー100は、もしレン
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し、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に直接転送するようにすることができる。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。
【0080】
本発明の変形例において、イメージリーダー100は、ステップ420で所定数の行の
イメージデータを読み出し、ステップ424で所定数の行を解析する。所定数の行は、例
えば、2行、3行、10行、または、イメージセンサアレイ182のすべての行(100+)で
あってもよい。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4
32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。
【0081】
もう1つの自動焦点動作の実施形態において、図25−30Bと関連して後に述べるよ
うに、グローバル電子シャッター動作モードは、焦点合わせ期間と、データ収集期間の両
方の間に、使用することができる。ここで記述されたプロセス800によれば、自動焦点
合わせ期間の間に、限定された“ウインドウ表示”のフレームのイメージデータが、焦点
設定または位置の各変形例について、集められることができる。例えば、イメージセンサ
の、中央領域、または走査線の中央の10走査線のような、走査線の中央グループのみが、
焦点決定アルゴリズムにより読み出され解析される。この実施形態によれば、限定された
フレームデータは、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。
【0082】
代替的な実施形態において、プロセス400、またはプロセス800におけるステップ
の特定の順序は、そこに含まれる発明的概念から離れることなく、変更することができる
。種々の他の実施形態において、回転シャッター動作を含む回路網、およびグローバル電
子シャッター動作を実施する回路網は、同じCMOSチップ上に実行することができ、あるい
は、1つ、または両回路網要素は、別の専用のチップ上に実行することができる。追加的
な実施形態において、回転するシャッター機能性、およびグローバル電子シャッター動作
は、ハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアを含む単一のモジュー
ルにおいて結合することができる。
【0083】
回転シャッターモード、またはグローバル電子シャッターモードで動作するイメージリ
ーダー100のもう1つの実施形態において、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と、回転シャッター動作モードとの間で、ダイナミックにシフト
することができる。1つのそのような実施形態において、イメージリーダー100は、積
分時間が与えられた閾値より短いとき、デフォルトグローバル電子シャッター動作モード
から回転シャッター動作モードにシフトする。多くの商業的に利用可能なイメージャーが
、いくらかの量の光の蓄積要素への漏れを許す光シールドを持って実行されており、ある
いは、蓄積要素を、光感受性要素から完全には分離しないスイッチを備えて、実行される
。これの結果として、蓄積要素の内容は、電荷が、蓄積要素に転送された後に、イメージ
ャー上に入射する雰囲気照明により悪く影響され得ることとなる。以下は、このような動
作の数値例を与える。
【0084】
一般に、グローバル電子シャッター能力をもつCMOSイメージセンサのシャッター効率は
、イメージセンサ上の蓄積領域が、ストアされたイメージデータをシールドすることので
きる程度を特定する。例えば、もしシャッターが99.9%の効率を持っているなら、そのと
きは、イメージセンサの シールドされていない部分におけると同じ、シールドされた部
分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 Source
Irrad)*Texposure*(%deg)
【0085】
多くの場合に、イメージャー上への光は、露出期間の間およびフレームの残りの間に、
変化しない。この状況において、イメージャーへの光の放射は一定であり、かつ所望のイ
メージを過度に乱す光漏れなしに使用することのできる最小積分時間を、解決することが
できる。この場合に方程式を解くことは、特定の劣化のための最小積分時間の計算を許す
ことである。以下の一定の放射の数的な例は、99.9%のシャッター効率、20msのフレーム
レート、5%の最大認容劣化のためのものである。

20ms*(100%-99.9%)=(Texposure*5%)

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。
【0086】
過度の雰囲気光によって導入されるイメージ劣化をアドレスする実施形態において、イ
メージリーダー100は、積分時間が、イメージリーダーのフレームレート、最大許容劣
化、およびシャッター効率に関して決定されたレベルより短くなるとき、回転シャッター
動作に移行する。短い積分時間に応答して動作モードをシフトするプロセス600は、図
14に示される。作動モジュール124は、例えば、オペレータによるトリガー216の
押下に応じて、あるいは目標がイメージリーダー100の視野に入ったことに応答して、
プロセス600を始めるようトリガー信号を生成することができる。プロセス600は、
計算された最小積分時間を(ステップ604で)ストアすることを含む。1つの実施形態
において、この閾値は、上に提示された方程式に従って決定される。これらの方程式への
、シャッター効率、最大許容イメージ劣化リーク、フレームレートのようないくつかの入
力は、イメージリーダー100において、その初期設定の一部として、あるいは後の時間
に、構成することができる。プロセス600はまた、(ステップ608で)イメージデー
タを集めることを含む。イメージデータの収集の一部として、現在の環境条件のための露
出時間は、センサアレイ制御モジュール186によって(ステップ612で)確立される
。種々の実施形態において、この露出時間は、イメージリーダー100において、グロー
バル電子シャッター制御モジュール190、光学モジュール178、あるいはもう1つの
適切なモジュールによって確立される。イメージリーダー100の動作モードが、グロー
バルシャッターモードから回転シャッターにシフトするかどうかを決定するために、確立
された露出時間が、(ステップ616で)最小積分時間閾値と比較される。もし、確立さ
れた積分時間が、計算された最小積分時間閾値より短いなら、そのとき、イメージリーダ
ー100の動作モードは、グローバル電子シャッターから回転シャッターに(ステップ6
20で)シフトする。もし確立された積分時間が、計算された最小積分時間閾値よい大き
い、またはそれに等しいのであれば、そのとき、グローバル電子シャッター動作モードは
、(ステップ628で)維持される。
【0087】
本発明のさらなる実施形態は、図15A、および図31および32のフロー図を参照し
て記述される。図15Aに示されるように、イメージリーダー100は、ユーザ選択可能
な構成設定をもつように構成される。例えば、図15Aに示されるように、イメージリー
ダー100は、ディスプレイ504上に、オペレータに、回転シャッター動作モードとグ
ローバルシャッター動作モードのユーザ選択可能な構成オプションを提示するグラフィカ
ルユーザインタフェース(GUI)メニューオプションディスプレイスクリーン3170を
提示する。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315
4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3
158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316
4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、3
158、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。
【0088】
図31のフロー図を参照して、オペレータは、ステップ3102で、回転するシャッタ
ー形態と、グローバル電子シャッター形態の間で選択をする。もしオペレータが、回転す
るシャッター形態を選択すれば、イメージリーダー100は、ステップ3104に進む。
ステップ3104で、イメージリーダー100は、アイドル状態から活性読み出し状態
に駆動され(例えば、トリガー216のマニュアル活性化、あるいは他の方法により)、
そののち自動的にステップ3106と3108を実行する。ステップ3106でリーダー
100は、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、ステップ310
8で、集められたイメージデータは、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にイメージデータをデコードするか、あるいは処理するために転
送される。もしステップ3102で、グローバル電子シャッターモードが選択されれば、
イメージリーダー100は、ステップ3118に進む。ステップ3118で、イメージリ
ーダー100は、トリガー信号の生成により(例えば、トリガー216のマニュアル活性
化、あるいは他の方法により)、アイドル状態から活性読み出し状態に駆動され、そのの
ち自動的にステップ3118と3120を実行する。ステップ3118で、リーダー10
0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、ステップ
3118で、集められたイメージデータは、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にイメージデータをデコードするか、あるいは処理するた
めに転送される。
【0089】
本発明のもう1つの実施形態は、図32のフロー図を参照して記述される。図32のフ
ロー図を参照して記述された実施形態において、イメージリーダー100は、回転シャッ
ターモードとグローバルシャッターモードを利用してイメージデータを集め、イメージデ
ータを解読することを試みるように構成される。ステップ3202でトリガー信号が生成
され(例えば、トリガー216のマニュアル活性化、あるいは他の方法により)、イメー
ジリーダー100を、アイドル状態から活性読み出し状態に駆動し、かつステップ320
4、3206のすべては、その後自動的に実行される。ステップ3204でイメージリー
ダー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15
2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3
212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32
12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32
04、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。
【0090】
本発明によるもう1つのプロセスは、図25のフロー図を参照して記述される。プロセ
ス800は、レンズ212が動きにあるように制御されている時間の間に集められる限定
された量のイメージデータを処理する点においてプロセス400に似ている。プロセス4
00で、およびプロセス800で、レンズ212のイン焦点位置は速く確立される。プロ
セス400は、イメージセンサアレイモジュール182が、該プロセスのコースの異なる
時間に、第1の回転シャッター動作モード、および第2の続いて実行されるグローバル電
子シャッター動作モードで動作することを利用することを含むが、プロセス800は、該
プロセスの全体を通して、回転シャッターモード動作とグローバル電子シャッター作モー
ド動作のいずれかで動作する、これまでに述べた選択的にアドレス可能なイメージセンサ
アレイモジュールの1つの使用により実行される。
【0091】
プロセス800をさらに参照して、作動モジュール124はステップ802で、トリガ
ー216の押し下げ、目標がイメージリーダーの視野内にあることの検出、または間隔を
おいて配置されたデバイスからのコマンドの受信に応答して、トリガー信号を生成するこ
とによりプロセス800を開始する。ステップ814でイメージリーダー100は、レン
ズ212を動きの中にセットする。ステップ814でイメージリーダー100は、レンズ
212を、連続的な動き、あるいは階段状の連続的な動きにあるよう制御することができ
る。
【0092】
ステップ820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
から「ウインドウ表示のフレーム」のイメージデータを読み出す。CMOSイメージセンサは
、ウインドウ表示のフレームの動作モードで動作することができる。ウインドウ表示のフ
レームの動作モードにおいて、イメージセンサアレイの選択的にアドレスされたサブセッ
トのすべてのピクセルのみに対応するイメージデータが読み出される。ウインドウ表示の
フレームの動作モードにおいて動作するイメージリーダー100の例が、図28A、 2
8B、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
2802、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。
【0093】
ここで記述されたウインドウ表示のフレームの動作モードは、フルフレームのイメージ
データが、メモリモジュール116の中にストアされ、そののち、そのフルフレームのイ
メージの部分が、さらなる処理を受ける問題の領域(すなわち、“サンプル”領域)とし
て指定される代わりの動作モードと対比される、ウインドウ表示のフレームの動作モード
において、1フレームのイメージデータは、古フレームのイメージデータを集めるのに必
要とされる時間の一部内において集めることができる。
【0094】
プロセス800をさらに参照して、イメージリーダー100はステップ824で、ウイ
ンドウ表示のフレームのイメージデータを分析し、イメージリーダー100の焦点合わせ
特徴を決定する。ウインドウ表示のフレームのイメージデータを分析して焦点合わせ特徴
を決定するステップは、さらに、図29のフロー図、図30Aと図30Bのヒストグラム
プロットを参照して記述される。ステップ4102でイメージリーダー100は、ステッ
プ820で読み出された現在のウインドウ表示のフレームのイメージデータのピクセル値
のヒストグラムプロットを構築する。図30Aは、受け入れ可能に焦点合わせされている
、バイトーンイメージ(単色基板上のバーコードシンボルにおけるような)に対応する行
のデータのピクセル値のヒストグラムプロットである。ヒストグラムプロット4108は
、高コントラストイメージを表し、グレースケールの高い側での多くのピクセル値、グレ
ースケールの低い側での数多くのピクセル値、およびグレースケールレンジの中央でのほ
とんどないピクセル値を含むものである。図30Bは、焦点がよく合っていないバイトー
ンイメージ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のピクセル値のヒスト
グラムプロットである。ヒストグラム4110により要約されるイメージデータは、「よ
りフラットな」、よりコントラストのないイメージであり、これは、グレースケールの両
端においてより少ないピクセル値を持ち、グレースケールの中心においてより多くのピク
セルを持つことを意味している。したがって、イメージの焦点レベルはイメージコントラ
ス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。
【0095】
ステップ4104において、イメージリーダー100が集められたヒストグラムデータ
を評価する。ブロック4104でイメージリーダー100は、レンズ212のための適切
なイン焦点設定を決定するか、あるいは、現在の行のイメージデータから抽出されたヒス
トグラムが、イメージリーダー100が、現在のレンズ位置に受け入れ可能に焦点合わせ
されていることを示すかどうかを決定する。イメージリーダー100がステップ4104
でレンズ212のための適切な設定を決定するとき、ヒストグラムデータは、現在のウイ
ンドウ表示のフレームのイメージデータからであってもよく、あるいは現在のウインドウ
表示のフレームのイメージデータと、以前に集められた1あるいはそれ以上のフレームの
ウインドウ表示のイメージデータのとの結合に基づくものであってもよい。さらなる側面
において、レンズ212の位置または設定値は、読み出され、解析された各行のイメージ
データのヒストグラム情報が、レンズ212の、ウインドウ表示のフレームのイメージデ
ータ情報が集められた時点での位置を示すレンズ位置データと関連したものであるよう記
録される。ステップ4104において、イン焦点レンズ設定を決定するための遷移関数は
、ヒストグラムプロットにおいて要約されたウインドウ表示のフレームコントラスト情報
ばかりでなく、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と関連するレン
ズ212の位置を示すレンズ位置データを利用することができる。
【0096】
プロセス800のさらなるステップを参照して、イメージリーダー100はステップ8
14で、レンズ212が、連続的な動きにあるか、階段状の連続的な動きにあるかを制御
することができる。連続的な動きにあると制御されるとき、レンズ212は、ウインドウ
表示のフレームのイメージデータに対応するピクセルが露出され、かつ読み出される時間
を通して、連続的に移動する。階段状の連続的な動きにあると制御されるとき、レンズ2
12は、ウインドウ表示のフレームのイメージデータに対応しているピクセルが露出され
、読み出される時間を通して、移動し、停止する。レンズ212が階段状の連続的な動き
にあるよう制御するイメージリーダー100の1つの実施形態において、イメージリーダ
ー100は、レンズを2つの極ポイント、第1の遠フィールド位置と、第2の近フィール
ド位置との間で、連続的に移動させる。レンズ212が階段状の連続的な動きにあるよう
制御するイメージリーダー100のもう1つの実施形態において、イメージリーダー10
0は、レンズ212を、2つの極点の間で移動させ、かつ該2つの極点間の、1つまたは
それ以上の点で、レンズ212を簡欠的にストップさせる。階段状の連続的な動きにある
よう制御されるレンズ212は、動き期間、すなわち、その間にレンズが移動する時間と
、レンズが一時的にアイドルである時間に対応する停止期間とを持つと、考えることがで
きる。本発明の1つの実施形態において、レンズ212の動きと、行のピクセルからのイ
メージデータの読み出しとは、調整されている。さらに、レンズ212の動き期間の間に
露出されるピクセルに対応するイメージデータの処理は、ある実施形態において有用であ
るが、イメージリーダー100は、レンズ212の動き期間の間に露出されたピクセルに
対応するイメージデータが、例えば分析ステップ824の間に破棄されるように構成する
ことができる。
【0097】
一般に図25を参照して記述されるプロセスの特定の実施形態は、図26および27の
フロー図を参照して記述される。図26の実施形態において、イメージリーダー100は
、ステップ824で、その時点までに集められたウインドウ表示のフレームのイメージデ
ータに基づき、イン焦点設定を決定するよう試みる。もし、イメージリーダー100が、
ブロック828aで、イメージリーダー100のイン焦点位置を決定するのに十分な情報
が集められたと決定すれば、イメージリーダー100はステップ828bに進み、レンズ
を決定されたイン焦点位置にまで動かす。もし十分な情報が集められなかったなら、イメ
ージリーダー100はステップ820に戻り、追加的なウインドウ表示のフレームの情報
を集める。イメージリーダー100はステップ828bで、例えば、決定されたイン焦点
位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。
【0098】
図27を参照して記述されたプロセス800の実施形態において、イメージリーダー1
00はステップ824で、現在のウインドウ表示のフレームのイメージデータ(もっとも
最近に集められたウインドウ表示のフレームデータ)を評価し、現在のウインドウ表示の
フレームのイメージデータが、イメージリーダー100が現在のところイン焦点にあるか
を決定することにより、レンズ212のイン焦点設定を確立することができる。もしイメ
ージリーダー100がステップ828cでイメージリーダー100は現在のところイン焦
点ではないと決定するなら、イメージリーダー100はステップ820に戻り、追加的な
ウインドウ表示のフレームの情報を集める。もしイメージにリーダー100がステップ8
28でリーダーは現在イン焦点位置にあると決定するなら、イメージリーダー100は(
例えば、プロセス300にしたがって)ステップ836に進んで、フルフレームのイメー
ジデータを集め、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あるいは自動識別モジュール152に転送する。
【0099】
本発明の変形例において、イメージリーダー100は、ステップ820で所定の数のウ
インドウ表示のフレームのイメージデータを読み出し、ステップ824で所定の数のウイ
ンドウ表示のフレームのイメージデータを解析する。ウインドウ表示のフレームのイメー
ジデータは、同じパターン(例えば、常に図28Aのパターン)を持っていたり、あるい
は入れ替わるパターン(例えば、最初は図28A のパターン、次は図28Bのパターン
、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。
【0100】
プロセス400およびプロセス800を参照して、イメージリーダー100は、“イン
焦点”位置を確立するにおいて、レンズ212の予想されるまたは現在の位置を、他の利
用可能なレンズ焦点位置より良い焦点に対象指標をもたらすような、予想されるまたは現
在のレンズ位置に基づいて、“イン焦点”にあるよう指定することが理解されるであろう
。これにより、レンズ焦点位置が、一般的な意味で高度に焦点合わせされていない場合は
、リーダー100はそれでもやはり、もしそれが他の利用可能なレンズ位置より目標をよ
りイン焦点にするのであれば、該位置を“イン焦点”にあると指定するであろう。1つの
特定の実施形態において、レンズ212は、それが階段状の連続的動きをするよう制御さ
れるときは、限定された数の分離した位置(例えば、2つの位置)の間で、“トグルされ
る”よう制御される。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は、
も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。
【0101】
いくつかの利用可能なイメージセンサアレイは、限定された数のエッジ列および/また
は行が、パッケージングの問題(すなわち、エッジピクセルは、チップのパッケージング
材料によりカバーされる)、または特定のアスペクト比への形状のために、読み出されな
い構成、または動作モードをもつことが理解されるであろう。イメージセンサからのイメ
ージデータが、イメージセンサのピクセルのすべてから、あるいは限定された数の行およ
び/または列エッジピクセルを除く実質的にすべてのピクセルから読み出される場合は、
このようなイメージデータ収集は、フルフレームのイメージデータの収集であると、ここ
では考慮される。
【0102】
プロセス400、およびプロセス800を参照して、レンズ212は、連続的な動きと
、階段状の連続的な動きのうちの1つにあるよう、制御され得ることが述べられてきた。
レンズ212が連続的な動きにあるよう制御されるとき、イメージリーダー100の焦点
設定は、時間にわたって変化するよう制御されることが、見られるであろう。レンズ21
2が階段状の連続的な動きにあるよう制御されるとき、レンズ212、およびそれゆえ、
イメージリーダー100の焦点設定は、時間にわたってステップ状に変化するよう制御さ
れる。さらに、プロセス400、またはプロセス800にしたがったレンズ212が、階
段状の連続的な動きにあるよう制御される動き期間内にあるとき、レンズ212の焦点設
定は、変化する状態にある。レンズ212が階段状の連続的な動きにあるよう制御される
、レンズ212の停止期間の間に、イメージリーダー100の焦点設定は、一時的にアイ
ドル状態にある。
【0103】
再び 図1Aを参照して、以下の記述は、上記で提示されたイメージリーダー100に
お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 (EPRO
M)、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。
【0104】
I/Oモジュール120は、イメージリーダー100と、他の電子装置との間に可能な双
方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。
【0105】
作動モジュール124は、今まで述べてきたプロセス300、プロセス400、プロセ
ス600、プロセス800に従ったデータ収集、および処理のようなイメージリーダー1
00の種々の側面の動作を始めるのに使用される。プロセス300、プロセス400、プ
ロセス600、およびプロセス800のステップのすべては、作動モジュール124によ
る各プロセスの開始に応答して自動的に実行される。イメージリーダー100は、プロセ
ス300、プロセス400、プロセス600、プロセス800のステップが開始されたと
きは、停止条件が満たされるまで自動的に継続するよう構成することができる。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。上記で議論
されたハンドヘルドイメージリーダー100aでは、作動モジュールは、押下されたとき
、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2
16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。
【0106】
ユーザフィードバックモジュール128は、オペレータに感受的フィードバックを与え
るために使用される。種々の実施形態において、フィードバックは、イメージリーダー1
00における、ビープ音等の音響信号、LEDフラッシュ指示器のようなビジュアルディス
プレイ、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。
【0107】
ディスプレイモジュール132は、例えば、残っているバッテリーおよび/またはメモ
リ容量、動作モード、および/または他の動作的または機能的詳細を含むイメージリーダ
ー100の動作状態のようなビジュアル情報をオペレータに与えるのに使用される。種々
の実施形態において、ディスプレイモジュール132は、ディスプレイと調和したオペレ
ータの触覚入力を受けるオプションのタッチパッドスクリーンオーバーレイを持つLEDフ
ラ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。
【0108】
ユーザインタフェースモジュール134は、オペレータとイメージリーダー100の間
の通信のためのインタフェース機構を与えるために使われる。種々の実施形態において、
ユーザインタフェースモジュール134は、キーパッド、機能特定的な、またはプログラ
マブルなボタン、ジョイスティック、またはトグルスイッチ、などよりなる。もし、ディ
スプレイモジュール132が、上記したようなタッチパッドスクリーンオーバーレイを含
むなら、ディスプレイモジュールは、ユーザインタフェースモジュール134における要
素により代替的に与えられる入力機能性のいくつかを取り入れることができる。
【0109】
いくつかの実施形態において、RFIDモジュール136は、ISO/TEC14443に従って
いる、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。
【0110】
いくつかの実施形態において、スマートカードモジュール140は、ISO/IEC7816
に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。
【0111】
いくつかの実施形態において、例えば、クレジットカード上で使われるトラックのよう
な、1またはそれ以上のトラック上の、磁気の形で符号化された情報を運ぶカードのよう
な目標を読み出すことのできる磁気ストライプリーダーである。他の実施形態において、
磁気ストライプカードモジュール144は、銀行小切手上に、アメリカ銀行協会ルーティ
ング番号、アカウント番号、小切手連続番号、およびドラフト量を、示すように見られる
磁気インクを用いて印刷された文字を読み出すための、磁気文字読み取り装置である。い
くつかの実施形態において、両タイプの磁気読み取り装置が設けられる。
【0112】
イメージリーダー100のいくつかの実施形態において、RFIDモジュール136の機能
性、スマートカードモジュール140、および磁気ストライプカードモジュール144の
機能性は、松下電器産業株式会社から入手可能なパナソニック集積スマートカードリーダ
ーモデル番号 ZU-9A36CF4のような単一つのトリブリッドリーダーモジュール内に結合さ
れている。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。
【0113】
デコーダモジュール150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、Snowf
lake、 Vericode、Dataglyphs、RSS、BC412、コード93、Codablock、Postnet (US)、BP
O4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、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。
【0114】
本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダー100のもう1つの例は、図1
5A、15B、および15Cにおける異なる斜視図に示される形態データ端末100bで
ある。図15Aが上面斜視図を示し、図15Bが正面斜視図を示し、図15Cが後方斜視
図を示す。示されるように、1つの実施形態における携帯データ端末100bは、ディス
プレイ504、キーボード508、例えばカーソルを位置付けるためのインタフェースボ
タン512、(図示されない)ステイラスホルダー524を持つスタイラス520を含む
インタフェース要素を含む。該携帯データターミナル100bはさらに、レンズ212b
、および光源160bを含む。さらなる実施形態において、携帯データ端末は、多数の取
り外し可能なコンピュータ周辺機器の付加により、その機能性を拡張することができた。
種々の実施形態において、コンピュータ周辺機器は、磁気ストライプリーダー、指紋スキ
ャナーのようなバイオメトリックリーダー、レシートプリンターのようなプリンター、RF
IDタグまたはRF支払いリーダー、スマートカードリーダー等のうちの、1つまたはそれ以
上を含むことができる。種々の実施形態において、携帯データ端末100bは、700 Visi
ons Drive, P.O. Box 208, Skaneateles Falls, NYの、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、Dolphin 7200、7300、7400、7900、または、9500シリー
ズモバイルコンピュータであり、本発明にしたがって構成することができる。ハンドヘル
ドコンピュータデバイスの、特に、該デバイスのハウジングの種々の詳細は、2004年
9月10日に出願された、名称“Hand Held Computer Device”の、関連する米国出願第
10/938,416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。
【0115】
携帯データ端末100bはさらに、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、イーサネット(登録商標)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、 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。
【0116】
携帯データターミナル100bの1つの実施形態の電気ブロック図が、図16に示され
る。図16の実施形態において、イメージ収集モジュール108bは、536がイメージ
センサチップ546上に設けられ、撮像光学素子544を関連づけた2次元イメージセン
サを含む。関連づけられた撮像光学素子544は、(図示されない)レンズ212bを含
む。イメージセンサチップ546は、Skaneateles Falls,NYの、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であり、本発明にしたがって構成されるタイプの
、IT4000あるいはIT4200イメージエンジン内において設けられることができ、上記で記述
された、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160
b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。
【0117】
上記で示されたように、ポータブルデータターミナル100bは、液晶ディスプレイの
ようなディスプレイ504、キーボード508、802.11無線通信リンク556のような、
複数の通信またはラジオトランシーバー、グローバルシステムフォーモバイル通信/汎用
パケットラジオサービス(GSM(登録商標)/GPRS)無線通信リンク560、および/または、ブルート
ゥース無線通信リンク564を含む。追加的な実施形態において、ポータブルデータター
ミナル100bはまた、音声またはデータ通信のような情報を、符号分割多元接続(CDMA
)、セルラーデジタルパケットデータ(CDPD)、Mobitexセルラーフォンおよびデータネ
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。
【0118】
ポータブルデータターミナル100bはさらに、赤外線の(IR)通信リンク568を含
むことができる。キーボード508は、マイクロコントローラチップ572を介してICチ
ップ548と通信することができる。ポータブルデータターミナル110bはさらに、上
記で記述されたように、データをRFIDタグに読み出す、あるいは書き込むRFID回路網57
8、および回路網可能化クレジットカードのようなスマートカードとの電気的通信を確立
する電気的コンタクト590を含むスマートカード回路網586を、含むことができる。
ポータブルデータターミナル100bはさらに、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含
むメモリ574を含む。1つの実施形態における揮発性メモリは、一部、RAM576によ
って与えられる。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。
【0119】
種々の実施形態において、プロセッサICチップ548は、いくつかの直列インタフェー
ス(例えば、汎用の、イーサネット(登録商標)の、ブルートゥースの)、および並列イ
ンタフェース(例えば、PCMCIA 、コンパクトフラッシュ(登録商標))を含む、(すべ
ては、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。
【0120】
1つの実施形態において、プロセッサICチップ548は、フレームのイメージデータを
、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、MicroPD
F417、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。
【0121】
他の動作の間で、赤外線トランシーバー568は、放送モードでのポータブルデータタ
ーミナル100bからのデータを、受信モードでのポータブルデータターミナル100b
に、赤外線コピーすることを促進する。データコピーセッションの間の赤外線トランシー
バー568の利用は、単一の放送装置からのデータ放送が、いくつかの受信装置により、
該受信装置のいずれもが放送装置に物理的に接続されていなくても、同時に受信されるこ
とを可能とする。
【0122】
追加的なさらなる実施形態において、イメージリーダー100は、700 Visions Drive,
P.O. Box 208, Skaneateles Falls, NYのハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッ
ド から入手可能である、かつ本発明に従って構成された、トランザクションターミナル
イメージKiosk 8870のようなトランザクションターミナル内に収容することができる。さ
らなる実施形態において、イメージリーダー100は、700 Visions Drive, P.O. Box 20
8, Skaneateles Falls, NYのハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッドからの、IM
AGETEAM 3800E線形イメージエンジン、またはIMAGETEAM 4710 2次元リーダーのような固
定されたマウントシステム内に収容することができる。
【0123】
種々の実施形態において、照明モジュール104、像収集モジュール108、制御モジ
ュール112、メモリモジュール116、I/Oモジュール120、作動モジュール124
、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。
【0124】
本発明で使用することのできる機械可読蓄積媒体は、磁気フロッピー(登録商標)ディ
スクおよびハードディスク、DVDドライブ、CDドライブであって、いくつかの実施形態に
おいては、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、OC
R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。
【0125】
当業者であれば、電気、および電子装置の多くの機能は、ハードウェア(例えば、ハー
ドワイヤード論理)で、ソフトウェア(例えば、汎用プロセッサ上で動作するプログラム
内に符号化された論理)で、および、ファームウェア(例えば、必要とされるプロセッサ
上での動作のために含まれる不揮発性メモリ内で符号化された論理)で、実装することが
できることを認識するであろう。本発明は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフ
トウェアの1つの実行を、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの異なる
ものを用いて実行するものに変えて、置き換えることを考慮に入れている。実行が遷移関
数により数学的に表現される、すなわち、遷移関数を表現する“ブラックボックス”の入
力端子に印加される特定の励起に対して特定の応答が出力端子にて生成される、限りにお
いて、遷移関数の部分またはセグメントのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア
の実行の任意の結合を含む遷移関数の任意の実行は、ここに考慮される。
【0126】
本発明はここで開示された構造を参照して説明されたが、ここであげられた細部には限
定されるものではなく、本発明は、請求項の範囲および精神の中に入る任意の修正および
変更をカバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0127】
【図1A】図1Aは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーの1つの実施形態のブロック図である。
【図1B】図1Bは、本発明で利用され得る自動識別モジュールの模式的ブロック図である。
【図1C】図1Cは、異なるデータフォームタイプ間を自動的に識別することを含む本発明の原則を実施するプロセス図である。
【図2A】図2Aは、先行技術による回転するシャッターアーキテクチャを用いるイメージセンサの動作を示す図である。
【図2B】図2Bは、図2Aで提示される先行技術の回転するシャッターアーキテクチャにおいて使用されるタイミング図である。
【図3】図3は、先行技術のイメージセンサによっ撮像された画像の表示図である。
【図4A】図4Aは、本発明の特定の実施形態に対応するブロック電気回路図である。
【図4B】図4Bは、本発明のもう1つの特定の実施形態に対応するブロック電気回路図である。
【図5A】図5Aは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーにおける照明モジュールの1つの実施形態のブロック図である。
【図5B】図5Bは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーのイメージ収集モジュールの1つの実施形態のブロック図である。
【図6】図6は、本発明の原則にしたがって構成されたハンドヘルドイメージリーダーの1つの実施形態の斜視図である。
【図7】図7は、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーの1つの実施形態の模式的ブロック図である。
【図8A】図8Aは、図7のイメージリーダーの1つの実施形態で用いることのできる先行技術からのイメージセンサアレイの1つの実施形態の一部の模式図である。
【図8B】図8Bは、図7のイメージリーダーの1つの実施形態で使用することのできる先行技術からのピクセルアーキテクチャの断面詳細図である。
【図8C】図8Cは、図7のイメージリーダーの1つの実施形態で使用することのできる先行技術からのピクセルアーキテクチャの断面詳細図である。
【図9】図9は、本発明の原則によるイメージデータを集めるプロセスの1つの実施形態を示すフローチャート図である。
【図10A】図10Aは、図9のプロセスの種々の実施形態の1つのためのタイミング図である。
【図10B】図10Bは、図9のプロセスの種々の実施形態の1つのためのタイミング図である。
【図10C】図10Cは、図9のプロセスの種々の実施形態の1つのためのタイミング図である。
【図10D】図10Dは、図9のプロセスの種々の実施形態の1つのためのタイミング図である。
【図10E】図10Eは、複数の個々のパルスを含む照明制御タイミングパルスを示す図である。
【図11】図11は、先行技術によるイメージセンサの一部の模式図である。
【図12】図12は、図11の先行技術のイメージセンサのためのタイミング図である。
【図13】図13は、本発明の原則に従った自動焦点合わせのプロセスの1つの実施形態を示すフローチャート図である。
【図14】図14は、本発明の原則に従った、動作モードを変更するプロセスの1つの実施形態を示すフローチャート図である。
【図15A】図15Aは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの1実施形態の図である。
【図15B】図15Bは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの1実施形態の図である。
【図15C】図15Cは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの1実施形態の図である。
【図16】図16は、図15A、15B、および15Cの携帯可能なデータ端末イメージリーダーの1実施形態の電気的ブロック図である。
【図17A】図17Aは、本発明で利用され得る複数のカーブレント検出マップの1つの実施形態を示す図である。
【図17B】図17Bは、本発明で利用され得る複数のカーブレント検出マップのもう1つの実施形態を示す図である。
【図18】図18は、発明の1つの実施形態で行なわれ得るヒストグラム分析の図的表示の図である。
【図19A】図19Aは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。
【図19B】図19Bは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。
【図19C】図19Cは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。
【図19D】図19Dは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。
【図20】図20は、本発明の原則にしたがって構成されたレンズドライバの1つの実施形態の模式的ブロック図である。
【図21】図21は、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図22A】図22Aは、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図22B】図22Bは、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図23】図23は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。
【図24】図24は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。
【図25】図25は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。
【図26】図26は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。
【図27】図27は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。
【図28A】図28Aは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。
【図28B】図28Bは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。
【図28C】図28Cは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。
【図29】図29は、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図30A】図30Aは、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図30B】図30Bは、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。
【図31】図31は、本発明にしたがって実施される付加的なプロセスを示すフロー図である。
【図32】図32は、本発明にしたがって実施される付加的なプロセスを示すフロー図である。
【図33】図33は、本発明による撮像モジュールの分解されたアセンブリ図である。
【図34】図34は、図33に見られる撮像モジュールの正面図である。
【図35】図35は、図33に示される組みたてられた撮像モジュールの側面図である。
【図36】図36は、バーコードシンボルを載せており、その上に照明パターンおよび照準パターンを投射しており、その上に、照明パターンおよび照準パターンを投射する本発明によるイメージリーダーの、フルフレームの視野を描写する基板の図である。
【図37】図37は、異なる波長帯の光を発射するLEDを持つ本発明の種々の実施形態を記述するチャート図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象からのイメージデータを集める相補型金属半導体(CMOS)ベースバーコード読み取
り装置であって、該CMOSベースバーコード読み取り装置は、以下のものからなる:
少なくとも1つのCMOSベースのイメージセンサアレイを含む集積回路、該CMOSベースの
イメージセンサアレイは、第1の複数の画素、および第2の複数の画素よりなり、該バー
コード読み取り装置は、CMOSベースのイメージセンサアレイの第1の複数の画素を、CMOS
ベースのイメージセンサアレイの第2の複数の画素とは独立して、選択的にアドレスし、
読み出すようにプログラム可能であり、前記CMOSベースイメージセンサアレイの各ピクセ
ルは、光検出領域、増幅器、および不透明シールドされたデータ蓄積領域をもつ;
前記イメージセンサアレイを収容する携帯可能なハウジング;
グローバル電子シャッター制御回路網、該グローバル電子シャッター制御回路網は、該
CMOSベースイメージセンサアレイの全体フレームの画素のすべて、またはほとんどすべて
の同時の露光の原因となることのできる露光制御タイミングパルスを生成するよう構成さ
れており、
少なくとも1つの光源、であって、照射制御タイミングパルスに応答して対象を照射す
るよう構成され、該光源は、集積回路と電気的に通信しており、
ここで、少なくとも前記照射制御タイミングパルスの一部は、前記露光制御タイミング
パルスのすくなくとも一部とオーバーラップし、かつ、
バーコード処理モジュール、であって、集められたイメージデータにおけるバーコード
シンボルの表示を特定することができる。
【請求項2】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記対象を照明することは、照
明モジュール内における光源を、過度に駆動することよりなる。
【請求項3】
請求項2によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記光源は、発光ダイオードよ
りなる。
【請求項4】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記照明制御タイミングパルス
は、露光制御タイミングパルスより短い持続時間を持つ。
【請求項5】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記照明制御タイミングパルス
は、露光制御タイミングパルスより短い持続時間を持つ。
【請求項6】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記照明制御タイミングパルス
は、前記露光制御タイミングパルスの開始の前に開始し、前記照明制御タイミングパルス
が、前記露光制御タイミングパルスの終了の前に終了する。
【請求項7】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記露光制御タイミングパルス
は、3.7ミリ秒より小さい持続時間を持つ。
【請求項8】
請求項1によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記目標は、シンボロジーを含
む。
【請求項9】
請求項8によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記シンボロジーは、1次元バ
ーコードである。
【請求項10】
請求項8によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記シンボロジーは、2次元バ
ーコードである。
【請求項11】
請求項10によるCMOSベースイメージリーダーであって、前記2次元のバーコードはPD
F417バーコードである。
【請求項12】
バーコードシンボルからイメージデータを集める携帯可能なバーコード読み取り装置で
あって、該バーコード読み取り装置は、以下のものからなる:
ハンドヘルドハウジング;
少なくとも1つの2次元イメージセンサアレイを含む集積回路であって、該2次元イメ
ージセンサアレイは、複数の活性ピクセルを含み、かつ、上記ハンドヘルドハウジング内
に配置され、各活性ピクセルは、少なくとも1つのシールドされたデータストア領域を含
み、該2次元イメージセンサアレイは、入射光強度を出力電圧に変換する遷移関数を用い
ることができ、該遷移関数は、第1の傾斜をもつ第1の領域、および第2の傾斜をもつ第
2の領域をもつものであり、該2次元イメージセンサアレイは、入射光強度が特定のレベ
ル以上であるとき、前記遷移関数の第2の傾斜を用いることができ、該2次元イメージセ
ンサアレイは、入射光強度が特定のレベル以下であるとき、前記遷移関数の第1の傾斜を
用いることができる;
マニュアルトリガー、ここで、前記バーコード読み取り装置は、前記マニュアルトリガ
ーを押すと、トリガー信号を発生し、前記バーコード読み取り装置を、アイドル状態から
、活性読み出し状態に駆動するよう構成される;および、
露出タイミング制御回路網であって、該露出タイミング制御回路網は、イメージセンサ
アレイにおける、すべて、あるいはほとんどすべてのピクセルを、同時に露出させて入力
放射を光変換させることのできる露出制御タイミングパルスを生成するよう構成され、こ
こで、前記携帯可能なバーコード読み取り装置は、前記マニュアルトリガーの押下に続い
て、前記バーコード読み取り装置が、イメージデータを集め、かつ該イメージデータをバ
ーコードデコードモジュールに転送するよう構成される。
【請求項13】
請求項12によるバーコードイメージリーダーであって、前記露光制御タイミングパル
スは、3.7ミリ秒より小さい持続時間を持つ。
【請求項14】
請求項12によるバーコードイメージリーダーであって、前記2次元イメージアレイセ
ンサのダイナミックレンジは、65デシベルより大きい。
【請求項15】
請求項12によるバーコードイメージリーダーであって、前記バーコードイメージリー
ダーは、2次元バーコードからイメージデータを集める。
【請求項16】
請求項15によるバーコードイメージリーダーであって、前記2次元バーコードは、PD
F417バーコードである。
【請求項17】
バーコードシンボルからバーコードデータを集め、処理するバーコード読み取り装置で
あって、該バーコード読み取り装置は、以下のものからなる:
バーコードシンボルから反射される光放射を受ける2次元ピクセルアレイ、該2次元ピ
クセルアレイは、第1の複数の画素、および第2の複数の画素よりなり、該バーコード読
み取り装置は、該バーコード読み取り装置が、前記2次元アレイから、前記アレイの第2
の複数のピクセルとは独立して該アレイの第1の複数のピクセルから、選択的にイメージ
データをアドレスし、読み出すよう制御されることができ、該ピクセルの各々は、光感受
領域、および不透明シールドされたデータ蓄積領域よりなる;
前記2次元ピクセルアレイを収容するハンドヘルドハウジング;
バーコードシンボルから反射された光放射を、2次元ピクセルアレイ上に向ける光学素
子;
前記2次元ピクセルアレイと関連したグローバル電子シャッターであって、該グローバ
ル電子シャッターは、該2次元ピクセルアレイにおける全体フレームの画素のすべて、ま
たはほとんどすべてを、同時に露光させることができるものであり;および、
バーコード処理モジュール、該バーコード処理モジュールは、2次元ピクセルアレイと
電気的に通信し、該バーコード処理モジュールは、集められたイメージデータにおけるバ
ーコードシンボルの表示を識別することができる。
【請求項18】
請求項17によるバーコードイメージリーダーであって、2次元イメージセンサアレイ
は、相補型金属酸化物(CMOS)イメージセンサである。
【請求項19】
請求項17によるバーコードイメージリーダーであって、イメージデータを出力データ
を生成するよう処理することは、複数のバーコードタイプの間を、区別することである。
【請求項20】
対象からのイメージデータを集める相補型金属半導体(CMOS)ベースバーコード読み取
り装置であって、該CMOSベースバーコード読み取り装置は、以下のものからなる:
CMOSベースイメージセンサアレイ、該CMOSベースイメージセンサアレイは、複数の行ピ
クセルよりなり、該CMOSベースイメージセンサアレイの各ピクセルは、ピクセルアンプ、
光検出器領域、および不透明シールドされたデータ蓄積領域よりなる活性ピクセルであり

前記イメージセンサアレイを収容するハンドヘルドハウジング;
前記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、該タ
イミングモジュールは、露出期間の間に、CMOSベースイメージセンサアレイのフルフレー
ムのピクセルを同時に露出させるよう構成されている;
目標を照明期間の間に照明するよう構成されている照明モジュール、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している;
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、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;および、
集められたイメージデータにおけるバーコードシンボルの表示を識別することのできる
バーコード処理モジュール。

【図1A】
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【図1B】
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【図1C】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5A】
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【図5B】
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【図6】
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【図7】
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【図8A】
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【図8B】
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【図8C】
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【図9】
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【図10A】
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【図10B】
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【図10C】
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【図10D】
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【図10E】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15A】
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【図15B】
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【図15C】
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【図16】
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【図17A】
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【図17B】
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【図18】
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【図19A】
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【図19B】
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【図19C】
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【図19D】
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【図20】
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【図21】
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【図22A】
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【図22B】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28A】
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【図28B】
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【図28C】
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【図29】
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【図30A】
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【図30B】
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【図31】
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【図32】
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【図33】
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【図34】
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【図35】
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【図36】
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【図37】
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【公開番号】特開2013−101664(P2013−101664A)
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2013−3616(P2013−3616)
【出願日】平成25年1月11日(2013.1.11)
【分割の表示】特願2008−500844(P2008−500844)の分割
【原出願日】平成18年3月7日(2006.3.7)
【出願人】(503261948)ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド (26)
【Fターム(参考)】