証印読取端末のための集積回路構造を有するイメージ・エンジン
【課題】小さいフォームファクタを有する復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージを提供する。
【解決手段】復号可能な証印を照射し、撮像し、復号化するための一つ以上の活性化領域３０８を有するIC構造として造られるイメージ・エンジン３００から成る。イメージ・エンジン３００のある実施形態では、IC構造はイメージング領域３１０、照準領域３１２および照明領域３１４を含むことができ、全て単一隣接する基板３０４に配置される。結果として生じる構築された実施形態はフォームファクタ３３４の範囲内で適合でき、フォームファクタ３３４は約500mm3未満である。
【解決手段】復号可能な証印を照射し、撮像し、復号化するための一つ以上の活性化領域３０８を有するIC構造として造られるイメージ・エンジン３００から成る。イメージ・エンジン３００のある実施形態では、IC構造はイメージング領域３１０、照準領域３１２および照明領域３１４を含むことができ、全て単一隣接する基板３０４に配置される。結果として生じる構築された実施形態はフォームファクタ３３４の範囲内で適合でき、フォームファクタ３３４は約500mm3未満である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関する相互参照
[0001] 本出願は、2010年8月5日に出願された米国特許出願番号第12/851,186号「Image Engine With Integrated Circuit Structure For Indicia Reading Terminal」を基礎とする優先権主張を伴う。上記出願の優先権は主張されて、全体的に本願明細書に組み入れられたものとする。
【０００２】
[0002] 本発明は、証印読取端末に関し、より詳しくは証印読取端末を有する復号可能な証印を撮像するための集積回路装置の例に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003] 多数の種類の証印読取端末が利用可能である。銃スタイルは、種類の中で周知であり、一般に端末小売店勘定カウンタで見られる。他の端末もまた、高度なネットワーク通信能力を強化された機能を提供して、キーボードを有し、表示して含むように利用できる。
【０００４】
[0004] 復号可能な証印を撮像する能力は、装置を読み込むこれらの証印の多くの機能の一つである。かかる証印（それは、証印全体のラスタ・レーザー光に設計されるレーザー・スキャナで、共通にされる）を走査することと、比較して、イメージ能力がある端末は、復号可能な証印の画像データを捕えることができ、格納することができ、処理できるイメージング技術を利用する。端末は、捕えられた画像データから復号可能な証印に格納される情報を描くことが可能である。
【０００５】
[0005] これの端末は、しかしそれを入力するセンサが機能的にすることができるイメージを利用する完全にはアプリケーションを読み込む特定の証印にきわめて重大でありえる必要条件について述べるためにそれらを許可しない。アドレスに関する課題が技術を複雑にし、可動レンズアセンブリ、多数のレンズアセンブリおよびセンサおよび関連した回路については、追加的なイメージが、使われるが設けられて、例えば、被写界深度および証印読取端末の解答を増やすように構成されている。これらのソリューションは、しばしばサイズが上回わり、証印読取端末として使われる装置の広範囲のイメージ・センサをインプリメントするのに必要な制約がかかる。
【０００６】
[0006] したがって、復号可能な証印を復号化できるイメージャに関して必要性が認識されるが、それは特定の物理的な限界によって適合する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007] 以下で更に詳細に議論するように、復号可能な証印を照射し、撮像し、復号するように構成されるイメージ・エンジンを有する集積回路パッケージの実施形態を提供する。集積回路パッケージは、イメージ・エンジンのコストと同様に、アセンブリ問題を減らすためにウェーハ-レベル・スケールに統合される特徴およびコンセプトで、小さいフォームファクタを有するように有効に造られる。
【０００８】
[0008] これらおよび他の特徴の更なる議論は、一つ以上の実施形態（以下に記載されてることができる実施形態）と関連して以下に提供される。
[0009] ある実施形態は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージである。集積回路パッケージは、制御及び出力信号を導くための信号入出力を備えた集積回路を有する第１の基板を備える。集積回路パッケージはまた、単一の入出力に対して少なくとも一つの出力を行うために第１の基板に連結する第２の基板が設けられる。集積回路パッケージは更に、第２の基板に統合されたカメラモジュールを有し、該カメラモジュールは、イメージ・センサダイ、および、イメージセンサダイに通過するようにターゲットから反射された光を通す集積されたレンズアセンブリとを有する。集積回路パッケージは更に、第１の基板に結合された照明モジュールを有し、該照明モジュールは、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る。
【０００９】
[00010] 他の実施形態は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に使用するための半導体チップ・パッケージである。半導体チップ・パッケージは、少なくとも第１の層および第２の層からなる基板を有し、前記第１の層は、その上に配置されたボールグリッドアレイと、第１の入出力を備える。半導体チップ・パッケージのある実施形態では、第１の層は、ターゲットの方向に第１の光線を生成する照明領域を備える。半導体チップ・パッケージの他の実施形態では、第２の層は、イメージセンサダイに通るようにターゲットから反射された光を通す集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有するイメージング領域を備える。半導体チップ・パッケージのさら別の実施形態では、第２の層は、第１の層を介してイメージセンサダイから第１の入出力まで出力を導くために作動する構成で第１の層を結合する第２の入出力を有する。
【００１０】
[00011] さらに別の態様は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末である。ハンドヘルド証印読取端末は、復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有する。ハンドヘルド証印読取端末のある実施形態では、集積回路パッケージは、制御及び出力信号を導くための単一の入出力並びにカメラモジュールを備えた第１の基板を有する。カメラ・モジュールは、第１の基板に連結する第２の基板と、ターゲットから反射された光に応答するように第２の基板に配置されるイメージセンサと、イメージセンサダイに通るようにターゲットから反射された光を通過させる集積されたレンズアセンブリとを有する。ハンドヘルド証印読取端末の他の実施形態では、ハンドヘルドハウジングは、復号可能な証印を復号するために、単一の入出力を介して集積回路パッケージを作動するように構成される。
【００１１】
[00012] 本発明の上記の詳述された特徴の方法が詳細に理解されるので、上で短く要約した本発明のより特定の記述を実施形態を参照することで得ることができ、その幾つかは添付の図面において例示される。しかし、添付の図面は本発明の典型的実施形態だけを例示し、その範囲に限定するとみなされることになっておらず、本発明の他の均等な範囲は、実施形態に含まれる。さらに、図面が必ずしも一定の比率であるというわけではなく、一般的に発明の特定の実施形態の原理を例示するために強調されることがある。
【００１２】
[00013] このように、本発明の概念の更なる理解のために、以下の詳細な説明を参照し、以下の図と関連して読み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[00014] 図１は、補助レンズを使用することなく撮影装置からの距離の関数として紙平面の効果的ピクセル幅のプロットである。
【図２】[00015] 図2は、補助レンズを備えおよび備えない撮影装置を形成する距離形式の関数としてのナイキスト周波数のイメージ正弦波変調のプロットである。
【図３】[00016] 図３は、補助レンズの使用を備えおよび備えない撮影装置からの距離の関数としてのナイキスト周波数のイメージ矩形波変調のプロットである。
【図４】[00017] 図４は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンの実施形態のハイレベル斜視図である。
【図５】[00018] 図５は、図４のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図６】[00019] 図６は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンの他の実施形態の平面図である。
【図７】[00020] 図７は、図６のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図８】[00021] 図８は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンのさらに他の実施形態の平面図である。
【図９】[00022] 図９は、図８のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図１０】[00023] 図10は、証印読取端末のウィンドウ・モジュールにより実行されることができる動作を例示している線図である。
【図１１】[00024] 図１１は、図4-9のイメージ・エンジンのようなイメージ・エンジンを組み込んでいる証印読取端末の斜視図である。
【図１２】[00025] 図12は、図１１の証印読取端末のような証印読取端末の実施のための典型的なハードウェア・プラットフォームのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[00026] 本発明の概念に従って作られる装置の詳細な実施形態が下記のとおり図１−１２に関して広く記載され、ターゲット上の復号可能証印を撮像するためのイメージ・エンジンとして構成された集積回路（「IC」）パッケージの実施形態を提供する。これらのイメージ・エンジンは、イメージング・モジュール、モジュールを生成している照準パターン、および、ウェーハ-レベル、ウェーハ-スケール、チップ-スケール、パッケージ-オン-パッケージ製造技術を利用することによってICパッケージの一部として開発された照明モジュールを有する。かかる技術に従って設計され、製造されるアーキテクチャで可能にされる実質的なサイズ減少について、結果として生じるイメージ・エンジンは、他のフォームファクタより実質的に小さいフォームファクタの範囲内で、類似した機能性を提供するより大きなデバイスと適合することができる回路およびコンポーネントを使用する復号可能な証印を照らし、撮像し、復号化するのに必要な機能を提供できる。
【００１５】
[00027] 更に詳細に下で議論されるICパッケージの実施形態は、例えば、約300 mm3未満のフォームファクタを有し、特にフォームファクタが約150mm3未満のような方法で構成されている実施形態について議論する。かかる小さいフォームファクタのイメージ・エンジンが広く適用でき、例えば銃スタイルリーダーハウジング、個人データ・アシスタント（「PDA」）、携帯型データ端子（「PDT」）、携帯電話、計算機、腕時計、指装着「リングスキャナ」、ペンのような筆記用具および他の種々のスキャナレディデバイスに組み込まれ得るので、このサイズは有用である。さらに、かかる様々なアプリケーションの利点に加えて、概して離散的な構成要素を利用する類似した機能性の装置と関係してよりかなり少ない経費で、本願明細書において記載されているタイプのイメージ・エンジンがまた生じることができ、そして、非連続基板および「大規模な」その他の方法および技術で製造される。
【００１６】
[00028] 本発明の１つの概念によれば、イメージ・エンジンの実施形態のイメージ・モジュールは、復号可能な証印と整合した画像データを含んでいる画像データを捕えるためのイメージ・センサを有するカメラを含むことができる。イメージ・モジュールで使用されるタイプのカメラの下記の特定の実施形態を更に提供する。メガピクセル・カメラがイメージ・モジュールの実施に適しているのと同様に、カメラがビデオ・グラフィックスアレイ（「VGA」）カメラであると企図される。カメラ・モジュールは、小さいフォームファクタおよびローコスト装置を提供するウェーハ・スケール製造および統合技術を使用して造られることが可能である。かかる装置は、ICパッケージを生成するために用いる類似したウェーハ-レベルでパッケージ-オン-パッケージ構造技術と互換性を持つことがありえる。
【００１７】
[00029] イメージ・モジュールはまた、イメージ・センサの上の復号可能な証印によって、例えば反射される光を集中させるための一つ以上の補助レンズを有するレンズ・モジュールを含むことができる。補助レンズは、復号可能な証印を復号化するためにイメージ・モジュールの能力を向上させる物理的なおよび／または光学特性を有する具体的であるか他のオペレーションの装置の層として堆積することによって、例えば反射光を妨害するように設計されることがありえる。かかる物理的および光学特性の実施形態は、材料特性（例えば屈折率）、材料厚、湾曲、焦点距離、円錐定数およびエレメント分離など他の多くを含む。
【００１８】
[00030] 例えば、補助レンズの実施態様は、適切にバーコード（または他の復号可能な証印）を読み込むために必要でもよい。補助レンズは、(i)十分な信号強さを提供し、(ii)撮影装置によって、見られるように撮像された証印の最小限のバー/スペースエレメントサイズより少ないピクセル分離を引き起こし、(iii)読み込まれるバーコードと関連する最大空間周波数で、レンズ/撮影装置コンビネーション矩形バー-スペース変調を約20%より大きくさせ、（iv）撮影装置視野の範囲内でバーコードパターン化のイメージを適切に適合させるために有益である。
【００１９】
[00031] 他の実施形態では、近いおよび／また遠いスキャン距離は、一般に、レンズ、撮影装置および端末を特徴づけるいかなるものもまたは全ての属性を変えることにより修正（例えば、制限および／または改良）されることができる。ある実施形態では、カメラおよび類似した市販の撮影装置レンズアセンブリは、非常に短い焦点距離レンズシステムを利用する統合光学的システムを含むことができる。このシステムの利用は、復号可能な証印および端末の間の距離を読み込みさえする、非常に低い空間サンプリング・レートに結果としてなることがある。かかるシステムでは、レンズシステムの焦点距離は、無限のシステムの焦点でほぼ1.5mmでありえる。レンズシステムのこれらの特徴の結果は、撮影装置からの約5インチで証印スペースの空間サンプリングが7.4mil（0.0074インチ）であるということである。この空間サンプリング値は、約7.5mil（0.0075インチ）より小さい最小限の証印/スペース要素サイズを有するいかなる復号可能な証印を走査することを効果的に除外する。しかし多くのマーケット状況において、6mil（0.006インチ）と同じくらい小さい最小の証印/エレメントを備えた復号可能な証印を読み込むことは、望ましい。これは、上で議論される市販の光学構成によって、達成されることができない。
【００２０】
[00032] 本願明細書において、開示される本発明の概念では、イメージ・エンジンのある実施形態は、上記した市販のレンズシステムのレンズシステムのようなレンズシステムの前に少なくとも１つの構成にあり、その近位に補助レンズを配置するレンズシステムおよび／または画像処理システムから成ることができる。ある実施形態では、補助レンズは、イメージング・モジュールの前の13.8mmの位置で41mmの焦点距離を有するレンズから成ることができる。ある実施形態では、補助レンズのこの構成は、約5.7milの空間サンプリングを可能にすることができる。他の例では、この構成は、下の表１で示される作動距離を成し遂げることができる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
[00033] イメージエンジンの他の実施形態で実装されるとき補助レンズおよび関連した概念を表す改良が、図1-3のプロット線でプロットされるデータを経由して例示される。本実施形態では、使うことができる補助レンズを有するイメージ・エンジンの構成を例示するデータは、イメージ・モジュールのイメージング特性を改善するためにカメラと連動して表される。補助レンズのない類似したカメラの比較のデータを、イメージ・エンジンの特性の改良を例示するために提供する。図1および2のこのデータは、2.25μmの1ピクセルの幅および640ピクセルの撮影装置幅を有するVGAカメラに基づいて立体感を与えられた。データは、1.23インチの幅を有するバーコードのためにある。撮影装置ピクセル・サイズは、222サイクル/mmの撮影装置ナイキスト周波数と一致する。
【００２３】
[00034] 従来の技術は、撮影装置統合時間を調整することによって、十分な信号レベルを提供でき、または、例えば、バーコードおよび端末間の分離があまりに大きい場合、照明レベルでなく、この調整は適切に可能であった。大きな分離距離に反対に作用するために、空間サンプリングは、レンズ設計による光学システム拡大および／または被写界深度のバーコードパターンの位置を適切に調整することにより修正されることができる。レンズ設計は、光学矩形波バー-スペース変調に影響を及ぼし、バーコードパターンが、近いまたは遠いスキャン配置のいずれかで焦点がずれている時を減少できる。ある実施形態では、バーコード・イメージが撮影装置を覆い満たす場合、撮影装置サイズは増加し、または、拡大はバーコードおよびレンズの間でレンズ設計および／または分離を変えることによって、適切に変えることができる。
【００２４】
[00035] 下記に提供する本発明の他の概念によれば、イメージ・エンジンの実施形態は、さまざまなシステムおよび構成要素を配置する、単一で連続の基板から成ることができる。この基板は、ボールグリッドアレイのような単一の入出力を有することができ、例えば、ソケットまたは携帯データ端子の他の容器において、または直接システム印刷回路基板（「PCB」）にはんだ付けされているいくつかの例において見られるそれらのような対応する伝導端末と入出力を行うことができる。イメージ・エンジンは、同様に有効に構成されることができ、それとは別にあるいは、復号可能な証印を照らして、撮像して、復号化するために、他の電気回路と連動して、作動するように構成される各々の電気回路の集まりによって、造られることが可能である。本発明の概念を実装するために用いる電気回路は、例えば様々な電気素子を相互接続する方法で造られることが可能であるが、（レジスタ）コンデンサ、トランジスタ、スイッチ、ゲート、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）およびレーザーダイオードを含むダイオードおよび他の論理回路構成要素に制限されない。それらは更に他の回路（および／または装置）と通信でき、プロセスファームウェアおよびソフトウェア命令と同様に高水準論理機能（アルゴリズム）を実行する。このタイプの典型的な回路は、例えばＣＰＵのようなマイクロプロセッサ、ランダム・アクセス・メモリ（「RAM」）のようなメモリ、フィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（「FPGA」）およびアプリケーション特定の集積回路（「ASIC」）を含むが、これに限定されるものではない。半導体技術の通常の技術を有する当業者によって、一般に理解される方法で、これらのエレメント、回路および装置の全てが個々に機能すると共に、それらの組合せおよび一般に開示されて、本願明細書において、記載されている本発明の概念を提供する単一で連続する基板上の機能グループおよび回路への統合される。
【００２５】
[00036] ある実施形態では、基板は成長に適している半導体構造および全体的にあるいは部分的に形をなすことができる材料層の堆積であってよく、構成要素および／または構造が一般に上で言及されて、更に詳細に下で記載されている。これらの材料層が、イメージング・モジュールのうちの1つ以上、モジュールを生成している照準パターンおよび照明モジュールで使うことができる。例えば、これらの材料層はエピタクシ技術（公知技術）による基板に、順番に堆積できるが、多くの他の適切な堆積技術（例えば化学蒸気堆積）が同様に使われることができる。例えば、電荷結合素子（「CCD」）または相補型金属酸化物装置（CMOS）から造られるイメージ・センサのような個別に、離散的な構成要素および構造体の材料層に固着することができ、または、受けることができる材料層を有する。基板は、撮影装置からの信号（例えば復号可能な証印からの画像データを表す信号）が、例えば、基板の他の回路を介してイメージ・エンジンの他の部分に送られることが可能であるように撮影装置をボールグリッドアレイに連結する回路から成ることができる。
【００２６】
[00037] 一つ以上の実施形態では、下で例示される本発明の他の概念は、イメージ・エンジンの実施形態が、光学的にイメージング・モジュールを光源（例えばモジュールおよび照明モジュールを生成している照準パターン）から分離するのに有効に構成されることができる。イメージ・エンジンのフォームファクタが、光がイメージ・エンジンの復号およびイメージング機能を崩壊させるまたは妨げるの見込みが増大するように光源およびイメージング・モジュールの近くに配置されるので、この離隔は有益であり。しかし、本願明細書において提供されるイメージ・エンジンは、例えば、イメージ・センサ（CMOSまたはCCD）に影響を与えるこれらの光源からの迷光を含む光を実質的に予防できる。例えば、これらのイメージ・エンジンは光学的に不透明な要素を含むことができ、もし照らすイメージ・センサ（またはイメージ・エンジン全体）の機能性を制限しなくなければ、イメージング・モジュールを囲む構造は復号可能な証印を撮像して、復号化する。ある実施形態では、イメージ・エンジンは、イメージング・モジュールを光源から切り離す囲い板を含むことができる。他の実施形態では、イメージング・エンジンは、光源からイメージング・モジュールを保護するために最も少ない一部のイメージ・エンジンで、配置される材料層を含むことができる。
【００２７】
[00038] 本発明のさらにもう一つの概念は、光を修正するための光学特性を有する材料から造られる一つ以上のレンズ層から成ることができるイメージ・エンジンの実施形態がターゲットから反射したということを提供する。これらのレンズ層は、配置されていることがありえ、または、イメージング・モジュールの前に、特にイメージ・センサの前に反射光を受信するために堆積される。この装置は、イメージング・モジュールの焦点プロパティの調整を許可し、有益であるいくつかの実施形態に取り入れられるイメージング・モジュールが撮影装置の近くにおいて、配置されるターゲット上の復号可能な証印を撮像するために適切でない焦点プロパティを固定することができる。一方、例えば、イメージ・エンジン（および／またはスキャナ・モジュール）の被写界深度を増やすようにイメージ・センサの焦点プロパティを改良し、および／または、増やすような方法で、レンズ層はインプリメントされることができる。ある実施形態では、イメージング・エンジンは固定した被写界深度を有することができ、レンズ層は固定した被写界深度を増やす材料の一つ以上の層を有することができる。
【００２８】
[00039] これらの概念は、本発明の他の特徴と同様に図4および5のブロック線図において、下で例示されるイメージ・エンジン100の実施形態に表現されることができる。イメージ・エンジン100は、シリコン、若しくは、半導体材料（例えば、ガリウム砒素（GaAs）またはシリコン）の複数の層構造１０６が堆積された他の半絶縁結晶材料のような基板層１０４を有するIC構造102を含むことができ、他の実施形態では、個々のシステムエレメントは、セラミック基板上に配置され得る。基板層はまた、繊維ガラスPCB材、または、必須の活性化領域を支え、相互接続することに適している他の均等な基板材料でありえる。典型的な材料は、鋼上の磁器から成ることができる。この多数の層構造106は、複数の活性化領域108を形成するために半導体材料を操るための一つ以上の製造技術およびプロセスを使用して造られることが可能である。これらの活性化領域108は、ターゲット上の復号可能な証印を照らし、撮像し、復号化するためにIC構造102の範囲内で機能するように有効に構成されることができる。ある実施形態では、活性化領域108は、イメージング領域110、照準領域112および照明領域114から成ることができる。各々のこれらの領域は、電気回路、離散的なデバイス、および／または、本願明細書に記載するタイプの離散的なデバイスを受けるためのレセプタクル領域を形成するために半導体材料の交互層から造られることが可能である。適切な電気回路および装置は、例えば、光を生成し、反射される光をイメージングし、証印を復号化するような１又はそれ以上の機能を実行するために、例えば電気的シミュレーション下で、作動させることができる。他の実施形態では、単一の照明システムは使うことができ、照明領域114は不在でもよくまたは、他の構造において、代替の機能性（例えばマイクロプロセッサおよびメモリ機能性）があることができる。さらに他の実施形態では、照準領域112の組み込みによって示されるような照準機能は、要求または必要とされず、それゆえ不在でありえることを示した。
【００２９】
[00040] イメージング領域110、照準領域112および照明領域114の各々の一部として構成されることができるいくつかの電気回路およびデバイスの更なる議論は、本発明の概念の一つ以上を組み込むイメージ・エンジンの実施形態の形で、下記で提供される。
【００３０】
[00041] かかる概念によるイメージ・エンジン300の第１の実施形態は、図６のハイレベルブロック線図において、および、図7の側面図において示される。参照番号が増加すること（例えば、図4および5の100が、図6および7の300である）を除いて、同じ参照番号が、図4および5並びに図6および図7の間の同じ構成要素を識別するのに用いられる。ここで、IC構造302を有するイメージ・エンジン300が、本発明の概念に従って提供された材料層および装置を支えるための基板層304を含むことができるということがわかる。ある実施形態では、イメージ・エンジン300は、基板層304に配置され、一つ以上の活性化領域308を形成する層構造306を含むことができる。活性化領域308は、イメージング領域310、照準領域312および照明領域314から成る。より詳しくは、基板層304がその上にイメージング・モジュール316を配置するようにすることができることが図6および7の実施形態に示され、照準パターンが照準光源320を有するモジュール318および照明光学源324を有する照明モジュール322を生成する。基板層304は入出力326から成ることができ、イメージ・エンジン300の１つの製造で、入出力326は複数の伝導端末330を有するボールグリッドアレイ328から成ることができる。イメージ・エンジン300はまた、イメージ・エンジン300の構成要素を保護できるエポキシのような材料から成ることができるカプセル化層332を含むことができる。図6および7の実施形態に示すように、イメージ・エンジン300はフォームファクタ334の範囲内で適合でき、それは少なくとも一つの寸法336（例えばx-寸法338、y-寸法340およびz-寸法342）により定義されることができる。イメージ・エンジン300の寸法は、基板層304の上に材料層を築き上げることにより達成されることができる。例えば、これらの材料層のために選ばれる材料は、構成要素、構造およびイメージング・モジュール316、モジュール318を生成している照準パターンおよび照明モジュール322の動作のオペレーションの特徴と整合している。あるいは、機能素子の一つ以上およびイメージ・エンジン300の構造のための個々の要素は、キャリア（例えば繊維ガラスPCB材、セラミックまたは等価な基板材（例えば鋼上の磁器）に配置されていてもよい。
【００３１】
[00042] 更に詳細にイメージ・エンジン300のさまざまな構成要素を調べて、モジュール318を生成している照準パターンの特徴は、次に記載されている。これらの特徴は、照準パターンを復号可能な証印に関してイメージ・エンジン300の位置を最適化することに提供するために役立つ。イメージ捕捉を容易にするために、モジュール318を生成している照準パターンは、有効にイメージ・エンジンとの空間関係およびターゲット上の復号可能な証印を最適化する際に援助するユーザ-可視配置インジケータの形で、照準パターンを照射するように構成されることができる。例えば、適切な光学的システムと連動する一つ以上の発光デバイス（すぐ下で提供する実施形態）を使用して、ユーザはパターン（例えば十字線、角ブラケット、一つ以上の点、線またはこれらの組合せ）が復号可能な証印を支えているターゲットを映したということを知ることができる。これらのパターンは、各々と関連して受け入れられる読出位置にイメージ・エンジン300およびターゲット証印のイメージング・モジュールを配置する際に援助するためにユーザに視覚のフィードバックを提供できる。
【００３２】
[00043] 様々な技術が使うことができるにもかかわらず、ある実施形態では、モジュール318を生成している照準パターンは基板層304に連結する一つ以上のＬＥＤから成ることができる。基板層304の表面と実質的に直角をなし、そして、イメージ・エンジン300から離れた方向にＬＥＤによって生成された光が差し向けられるように、これらのＬＥＤを配置できる。開口部または開口は、光線がイメージ・エンジン300を出ることができるようにカプセル化層332において、一般に提供されることができる。この開口は大きさを設定されることができ、形づくられることができ、例えば、切れ込み、環状特徴、正方形、長方形および複数の穴の形で構成されることができ、その全てはターゲットに発生する照準パターンの形状に影響する。
【００３３】
[00044] 他の例では、モジュール318を生成している照準パターンは、また、レーザーダイオードアセンブリから成ることができる。かかるダイオードがウェーハ-レベル・スケール上の材料および方法を使用して製造されることができるので、レーザーダイオードは本願明細書において記載されているタイプのイメージ・エンジンために一般に貢献する。ある実施形態では、レーザーダイオードはしばしば、半導体材料のドーピング層により形成されるＰＮ接合を有する一つ以上の半導体材料が設けられ、ｎ型およびｐ型領域を形成するように構成される。イメージ・エンジン300で使うことができる1つのレーザーダイオードの実施形態は、垂直共振器表面発光ダイオードレーザー（「VCSEL」）である。これらのレーザーダイオードは、ターゲット距離に対して広範囲にわたるイメージ・エンジンの上の鋭く明りょうな照準パターンを生成できる。この範囲は形づくられた開口および上のＬＥＤと関連して討議した光学系を必要とすることなくしばしば達成される。カプセル化層332の適切な開口がレーザーダイオードアセンブリから光がイメージ・エンジンを出て、ターゲットを照らすことができることを必要とすることは、もちろん認められる。コリメートレンズのような光学エレメント、そして、または、回析する要素は、活性化領域から離れて間隔を置かれて、基板上へ統合されることを必要とするかもしれない。これらの回析する要素の実施形態は、ノースカロライナ州シャーロットのTesseraにより製造される。
【００３４】
[00045] 照明光学源324のいくつかの特徴を議論し、照明光学源324として使われるＬＥＤのような装置が有効にターゲットのかなり同一の照明を出力するように構成されることが考察される。獲得照明の場合、照明光学源324はターゲット（例えばターゲット上のバーコード証印）の方へ照射され、ターゲットからの結果として生じる散在ライトはイメージ・エンジン（例えばイメージング・モジュール316と関連する光学および光学層位置）の光学を通過する。光を、イメージング・モジュール316の応答する部分に当てることができる。ここで使用しているように、用語「光」は、可視スペクトルのそれらの電磁気の波長を意味する。従来のデータ収集装置が可視光および青いおよび／またはターゲットとしているおよびイメージ獲得照明のために緑の主に白（赤）を使用するけれども、これは必要条件でない。すなわち、使用および全体的なモジュール能力の環境、可視光、並びに、赤外線および紫外線のように不可視の他の波長またはスペクトルの部分に従い同様に使うことができる。
【００３５】
[00046] 光（イメージ・エンジン300によって、発生する環境光）の量がそのパフォーマンスにおける重要な要因である点に更に注意する。イメージ・エンジン300によって発生する光に関して、光の量およびそれを生じることを必要とする力の量は、イメージが得られることが可能であるか（例えば、低い軽いおよび／または長い範囲状況の下で）どうかにおける要因であり、（例えば、イメージを認識しておよび／または得るために必要な時間を減少させて、より高い照明は、コントラスト・レベルを改善できる）時間はイメージを得ることを必要とし、得られるイメージの品質において、必要であるか電飾および獲得照明光源の狙いを定める効果を交替させるかまたは結合することは望ましいかどうか、そして、釣り合う際の電池式装置の場合、パフォーマンスを有する保護に電力を供給する。2Dシンボルを読み込むとき、イメージが視野の上の恒常的な照明を確実にするために得られるときに、照準照明は通常オフにされる。これは、また、パワー節約を改善できる。他方、1Dバーコード・シンボルまたはいくつかの2Dバーコードを読み込むとき、獲得照明がエネルギーを与えられるとき、弱い周囲照明のような状況、比較的大きな距離および証印の比較的劣った品質は載って照準照明をしておくほうを支持でき、ターゲット証印に到達する光を最大にするために効果的に照準照明を獲得照明の補助形状に変える。
【００３６】
[00047] 例えば、照明光学源324からの同一の照明は、イメージング・モジュール316の視野と一致する全体的な照らされたパターンから成ることができる。ある特定の実施形態では、提供される総合型が少なくともターゲット領域最大明るさの約20%の明瞭さに、視野の角を照らすように、照明光学源324は構成される。総合型のレンズ、レンズ状のレンズまたはマイクロレンズを用いて無作為化は例えば「ホットスポット」の形成を減らすことができ、それはターゲット域上の恒常的なより高い発光照明の集中した領域である。同様に、一般に備えられる光拡散の方向に対して直角な方向（例えばマイクロレンズ）の光の拡散は、光線に読出距離（例えば一般のシンボルに関して15インチに対して約1インチ）をターゲットとするために典型的モジュールでお互いに関して分岐させることがありえる。さらに、照明光源324によって、発生する光の拡散パターンがさまざまなレンズ技術を使用して、かなり操作されることができることはいうまでもなく、それは最適化されることができて、ターゲット上の明るい範囲を提供するのを要求されて、変更されられることが可能である。例えば、これらの変更態様は、製造プロセスの一部としておよび／またはハンドヘルドデバイスの製造の一部として実行されることができる。
【００３７】
[00048] 図6および7のイメージ・エンジン300に表現される重要な特徴は、それがx-寸法338、y-寸法340およびz-寸法342より実質的に少ないスペースを消費するということである。結果として生じるイメージ・エンジン300がフォームファクタ334の特定の容積を適合し、および／または、かなうように、各々のこれらの寸法は選ばれることができる。この点について、フォームファクタ334がその約500mm3の量を有する三次元スペースを記載しないように、寸法のための値は選ばれることができる。ある実施形態では、体積は約200mm3から約300mm3であり、イメージ・エンジン300のさらに他の構成では、体積は、本願明細書にて記載されるイメージ・エンジン300と同じようなMiniatureイメージ・エンジンで約150mm3より小さく、コードレス・バーコードリーダ、PDAおよび移動電話を包含する電池式デバイスの用途の増加が見られる。したがって、イメージ・エンジン300を動かすのに適していてもよい電池のバッテリ寿命を増やすために可能であるように、モジュールを作る増加する動機が効率的なエネルギーとしてある。発明者は、イメージ・エンジン300の全体的な寸法を減らすことによって、この課題について取り組んだ。半導体製造法を使用しているウェーハ-スケールでイメージ・エンジン300を開発することは、これらの方向の中で、いかなるものもおよびほとんどの場合全てにおいて、必要なスペースを減らすことができることを示すことができる。半導体装置の階層構造の一部としてモジュール318および照明光学源324を生成している照準パターンの一つ以上を形成することは、例えば、z-寸法342において、消費されるスペースの量を減らすことができる。
【００３８】
[00049] イメージ・エンジン300の本実施形態に表現される重要な他の特徴は、本質的に、照明要素（例えばモジュール318を生成している照準パターンおよび照明モジュール322）の全てが単一連続基板層304上に、イメージング・モジュール316と同様に組み込まれるということである。ある実施形態では、イメージ・センサ、照明ＬＥＤ、ウェーハスケールの集積回路パッケージとしてのレーザーダイオードは、実質的にアセンブリを除去し、材料消費を減らし、それによって、イメージ・エンジン・モジュールを生産するための全コストを減らすことを実行する一つの基板304を提供する。イメージ・センサによって、発生する処理信号、メモリ装置の画像データを捕えるための回路および捕えられた画像データにおいて、代表される証印を復号化しておよび／または認識するための回路のための回路を含む処理およびメモリ機能（例えば、それは図8および9と関連して下で記載されている）を組み込む他の実施形態を更に呈する。
【００３９】
[00050] 図８および９を参照すると、イメージ・エンジン500の他の実施形態が例示され、それは上で記載されており、本願明細書において、開示されるいくつかの概念および特徴を組み込む。図6および7、並びに、図8および9の間の参照番号はまた、参照番号が増加する場合（例えば、図6および7の300は、図8および9の500である）を除いて、本願明細書において、同一構成要素に用いる。イメージ・エンジン500のこの例は、ある実施形態では、基板層504（基板層504に配置されている階層構造506）を有するIC構造502から成る。イメージ・エンジン500はまた、イメージング領域510（照準領域512）を含む一つ以上の活性化領域508と照明領域514とを備える。イメージ・エンジン500はイメージング・モジュール516、照準光源520を有するモジュール518を生成している照準パターン、照明光学源524を有する照明モジュール522から更に成ることができ、カプセル化層532は各々に近接して配置される。
【００４０】
[00051] 本発明の概念のより特定の実施形態として、イメージング・モジュール516は、結像レンズ・アセンブリ544、イメージ・センサ546、プロセッサ548およびメモリ550を含むことができる。照準光源520は、レーザーダイオード552、パターン化している光学エレメント554、そして、パターン化している光学エレメント554をレーザーダイオード552から切り離すスペーサ556を有する。照明光源524は、少なくとも一つのＬＥＤ560、反射器562およびレンズ・キャップ564で構築されることができる。すぐ下での続く議論のように、各々のこれらの構成要素に関する追加的な詳細は、上述した。
【００４１】
[00052] 例えば、モジュール516がそうすることができるイメージングもイメージング・モジュール516の構成要素を支持するために用いることができるイメージング・センサ基板566から成る。この構成は積み重ねられたイメージング構成568を形成でき、独立型の装置としてのさまざまな構成要素または基板層504の対応する部分に配置されていることがありえる１つ以上のコンポーネントから成る。かかる独立型の装置の実施形態は、カリフォルニア州サンノゼのAptinaにより製造される1/11-Inch Digital Image Sensor（パーツ番号：MT9V113M02）から成ることができ、同じく、ノースカロライナ州シャーロットのTesseraによって製造されるOptiML TM Wafer Level Cameraからなってもよい。より一般的には、プロセッサ548は有効にイメージ・センサ546から信号を処理するように構成されることができ、例えば、それはＣＰＵ、ASICまたは処理データの他の装置と整合している。同様に、メモリ550はイメージ・センサ546から生および処理された画像データのようなデータを格納するように構成される他の装置および構造と同様にRAM、読出し専用メモリ（「ROM」）から成ることができる。積み重ねられたイメージング構成568は、ボールグリッドアレイ、ワイヤー接合、並びに、結合するために適切な他の技術を包含する技術を使用して基板層504に連結でき、当該結合技術は、例えば電気的結合、スタックされたイメージング構成540および基板層504などである。さらに、プロセッサ548、メモリ550、および、イメージ・センサ546を作動させるために適切なインタフェース制御装置（図示せず）のうちにひとつは、イメージ・エンジン500の外部に配置される。
【００４２】
[00053] 本願明細書において詳細に例示されないにもかかわらず、イメージ・エンジンはウィンドーイング・モジュールを含むことができ、それは画像データでウィンドウ化されたフレームを提供できる。ウィンドーイング・モジュールは、積み重ねられたイメージング構成568の一部として組み込まれるウィンドーイング回路を含むことができる。ＣＰＵから受け取ったコマンドへの反応では、ウィンドーイング回路は、イメージセンサアレイのピクセルのサブセットを読み込むために選択的に対象にすることができる。ウィンドウ化されたフレームは、図１０に更に記載されている。ここで、イメージセンサアレイが図１０に示すように複数の列およびピクセルの列に配置される複数のピクセルを含むことができるということがわかる。端末は、イメージセンサアレイから画像データでフルフレームを読み出すために作動することができる。フルフレームを読み出すとき、端末は全てに対応する画像データまたは実質的にイメージセンサアレイ（例えば、80%から100%までのイメージセンサアレイ）の全てのピクセルを読み出す。画像データのウィンドウ化されたフレームを読み出すとき、端末はイメージセンサアレイのピクセルのサブセットに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読みだしのある実施形態では、端末は80%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態では、端末は50%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末はイメージセンサアレイのピクセルの1/3未満に対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末は25%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末は10%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像データを読み出す。
【００４３】
ウィンドウ化されたフレームの読み出しの特定の例を、図１０参照して説明する。ウィンドウ化されたフレームは、画素データで可能なフルフレーム600の範囲内で、位置的に隣接したピクセル位置の連続的なグループを含むことができる。ピクセルの連続的なグループは、グループがグループの境界ピクセルにより定義される境界の中で、各々または本質的に各々のピクセルから成ることを提供することができる。一群のピクセルはまた、境界を定めている境界ピクセルを含んでいる一群のピクセルを備えることができ、境界または境界の中のあらゆる第３のピクセルの中のスキップされたピクセルは例えばスキップされることができる。図１０の実施形態のピクセル602のグループは、ウィンドウ化されたフレームのリードアウトに関して選択的に対処されるイメージセンサアレイのピクセルである。図１０の実施形態のピクセル602のグループは、M×Nピクセルを有するイメージセンサアレイから選択的に対象にされる位置的に隣接したピクセルの連続グループのK×L、L>5、K>5アレイを含むように示す。ウィンドウ化されたフレームリードアウトに続くピクセルのグループはまた、ピクセルのグループが位置的に隣接するピクセルのKx1、L>5アレイの連続グループから成ることができ、その結果、各々のピクセル位置は、グループの少なくとも一つの他のピクセル位置と位置的に隣接している。ウィンドーイング回路は、連続したフレーム間のウィンドウ・サイズを動的に変化させるように制御されることができる。ターゲット距離およびレンズ設定に対する特定の端末でウィンドウ化されたフレームが、証印がイメージセンサアレイの各々のピクセルを表しているフレームにより表される定義済みの領域より比較的小さいターゲット基板の定義済みの領域の中で、証印を表すことができるということがわかる。
【００４４】
[00055] 画像情報のウィンドウ化されたフレームが読み出され、デジタル画像データの形でメモリに格納されるとき、イメージ表示はフルフレーム600に対応するイメージ表示のそれと関連して減少する多くのピクセル位置を有して提供される。図１０にて図示したように、画像データのウィンドウ化されたフレーム604は、ウィンドウ化されたフレームで読み出され、ピクセル602のグループのピクセルの数に対応する位置が選択的に対象にした多くのピクセルを有する。イメージセンサアレイから読み出される画像情報が、アンプ回路によって増幅され、次いで、アナログディジタル変換器による変換に晒され、次いで、RAMにストレージされることができると記述した。RAMに格納される格納画像データが、マルチビット（multibit）ピクセル値の形態であることがありえる。ＣＰＵによって処理のために対処されることができるメモリに保存されるとき、ウィンドウ化されたフレーム604は、選択的なアドレス指定を受け、選択的なリードアウトに晒されるピクセルのK×Lアレイに対応する複数のピクセルからなり、各々のピクセル位置は、イメージセンサアレイの対応するピクセル位置を有するピクセルで、入射光を代表するマルチビットピクセル値と関連することができる。
【００４５】
[00056] ウィンドウ化されたフレーム604は、フルフレーム600より少ない時間において、捕えられることが可能である。したがって、端末がフルフレームの捕獲からウィンドウ化されたフレームまで切り替えをするときに、フレームレートは増加し、フレーム時間は減少する。ピクセル位置の数がフルフレーム600のそれと関連して減少するにつれて、ウィンドウ化されたフレーム604の記憶のためのメモリ一切を含めたバンド幅は減少できる。図10を再び参照すると、ウィンドウ化されたフレーム604が、ピクセル602のグループが図１０に示すようにイメージセンサアレイの中心にある復号可能な証印の完全な表現を含むのに充分なサイズのものであってよいことがわかり、復号可能な証印が端末のフルフレーム視野の中央に置かれ、証印は端末から充分な距離にある。
【００４６】
[00057] 端末は、フレームレートとして公知のレートで、画像データのフレームを捕えることができる。典型的フレームレートは16.6msのフレーム時間（フレーム期間）まで並進する60フレーム／秒（FPS）である。別の典型的なフレームレートは、フレームあたり33.3msのフレーム時間（フレーム期間）まで並進する30のフレーム／秒（FPS）である。
【００４７】
[00058] 図8および9を参照すると、イメージ・エンジン500の実施形態は、光学的にイメージング・モジュール516を光源（例えばレーザーダイオード552およびＬＥＤ 560）から分離するために有効に構築される囲い板570を更に有する。囲い板570は、イメージ・センサ546に影響を与えることからターゲットにより反映されない光を予防する方法のイメージング・モジュール516を囲む機械的特徴を備える。囲い板570はまた、光源からの光をさまよわせるためにイメージ・センサ546の露顕を減らすように有効に構成される光バリアを形成するために製造プロセスの間、特定の方位に配置される材料層から成ることができる。
【００４８】
[00059] モジュール518を生成している照準パターンのスペーサ556としての用途のための適切な材料は、シリコン、クォーツ、プラスチック、ガラスおよびいかなる適切なエッチングされた組合せも含むが、これに限定されるものではない。レーザーダイオード552から放射するパタニング光学エレメント554が、光回析するために役立つ特定の光学特性によって、造られ得る。これらの光学特性は、ターゲットを全体的に照らすことができ、イメージ・エンジン500の狙いを定めることに役立つ単一の位置レーザー・パターンのような特定のレーザー・パターンを生成するのに選ばれる。他の実施形態では、短い焦点距離レンズはまた、照準パターンを生成するのに使用される。
【００４９】
[00060] ＬＥＤ 560に対して実質的に環状に周囲の関係に置かれることができる反射器562は、光を反射する特性を有する材料から造られることが可能である。反射器562の形状および構造は、全体的に基板層504に対して実質的に垂直に離れている特定の方向で、例えばLED560などの光源から照射される光を集光できる。レンズ・キャップ564がＬＥＤ 560から光を受けるために、レンズ・キャップ564はＬＥＤ 560（そして、反射器562）に関して配置され得る。レンズ・キャップ564は、光がターゲットに当たるようにレンズ・キャップ564の材料が選ばれ、光源が照射する特性を強化するように成形されるイメージ・エンジン500のある特定の製造で、光源から光の伝送のじゃまをしない材料から造られることが可能である。
【００５０】
[00061] カプセル化された層532は、異なる構成要素またはイメージ・エンジン500の領域を保護するように構成されることができる。カプセル化層532は、例えばモジュール518を生成するパターンのようなすぐ近くの領域512、および／または、例えばすぐ近くの照明領域514について照明モジュール522、および／または、例えばすぐ近くのイメージ領域510イメージング・モジュール516の狙いを定めることについて取り除かれることができる。更に、カプセル化層532は、それが光を吸収するようなもので塗られることができて、イメージ・センサ546にそれによって、迷光カップリングを減らすことができる。
【００５１】
[00062] 以上のことに加えて、ある実施形態では、イメージ・エンジン500は一つ以上のレンズ層（lensing layers）572から更に成ることができ、それは典型的な形式で図8および9において例示される。レンズ層572は、イメージング・モジュール516の光学プロパティの一つ以上を増やすように構成されることができる。ある実施形態では、本願明細書においては、レンズ層572は、上で議論される補助レンズの一つ以上として作動する。この構成は、材料、材料厚およびレンズ層572の一つ以上の材料状態を変えて操作されることができる。例えば、材料形状は、凸面から成ることができ、これらの光学特性がイメージング・モジュール516の被写界深度を増やすことができるように、それらの特定の光学特性のために設計される特徴および部分をへこませることができる。他の実施形態では、レンズ層572の多数の層は、結像レンズ・アセンブリ544、イメージング・モジュール516の外側の構造および囲い板570にさえ配置されていることのようなイメージング・モジュール516より上に、実質的に垂直に配置されていることがありえる。レンズ層572の間はまた、光学プロパティを有することができない材料またはそれの分離層でありえること選択するイメージ・エンジン500の装置および構成に加えられるレンズ層572の追加的なものであってよい。
【００５２】
[00063] 図１１に示す実施形態では、イメージ・エンジン100、300、500は配置され、および／または、証印読取端末700に取り入れられることが可能である。証印読取端末７００は、ポインタ・コントローラ706、キーボード708、タッチパネル710およびトリガー712を有するユーザ入力インタフェース704をサポートするハンドヘルドハウジング702を含むことができる。ハンドヘルドハウジング702はまた、ディスプレイ716を有するユーザ出力インターフェース714をサポートする。
【００５３】
[00064] ユーザ入力インタフェース704の装置のために使うことができる典型的な装置は、一般的にすぐ下で議論する。これらの各々は、オペレータが一つ以上のオペレーションを入力できるようにハンドヘルドハウジング702に組み込まれるように実装される。これらのコマンドは、証印読取端末の特定の機能を特定することができ、および／または、起動させることができる。それらはまた、証印読取端末700のオペレーティング・モードにおいて、作動させるためにアプリケーション、ドライバおよび他の実行可能な指示の特定のものを初期化することができる。
【００５４】
[00065] ポインタ・コントローラ706のために使われるデバイスは、仮想ポインタの運動への始められた命令が証印読取端末700のオペレーティングシステムのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（「GUI」）によって、提供したオペレータを解釈するように一般に構成される。それは、指回し式ホイール、ローラー・ボールおよびタッチパッドのようなデバイスを含むことができる。他のいくつかの構成では、装置はまた、例えば、証印読取端末700にとって、有線または無線通信技術を介して接続されるマウスまたは他の補助装置を含むことができる。
【００５５】
[00066] キーボード708の実施態様は、一つ以上のボタンを使用して提供されることができ、それはハンドヘルドハウジング702上でオペレータに示される。タッチパネル710は、キーボード708のボタンを補充できるかまたは交換できる。例えば、オペレーティングシステムのGUIのうちの１つは、ディスプレイ716上の、例えば、表示のためのまたは動いている他の表示装置の一部としての一つ以上の仮想アイコンを提供するように構成されることができる、または証印読取端末700に接続していることができる。例えば、オペレータがスタイラス（図示せず）または指（図示せず）で仮想アイコンを押圧するかまたは選ぶことによって、それらを選ぶことができるように、かかる仮想アイコン（例えばボタンおよびスライドバー）は構成される。
【００５６】
[00067] 仮想アイコンは、また、トリガー712をインプリメントするために用いることができる。他方、トリガー712として使用される他のデバイスでは、ハンドヘルドハウジング702の一部またはその中でサポートされる。これらは、ボタン、スイッチまたは証印読取端末700の実施形態に組み込まれることができる起動できるハードウェアの類似したタイプのものを含むが、これに限定されるものではない。これらは、携帯型データ端子（例えば後述するバーコードリーダ）の装置のうちの1つ以上を起動させるために用いることができる。
【００５７】
[00068] 証印読取端末700上の使用に適しているタイプの表示は、一般にイメージ、データおよび証印読取端末700のオペレーティングシステムおよび／またはソフトウェア（そして、関連アプリケーション）と関連するGUIを表示するように構成される。ディスプレイは、LCDディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイおよび多くの他の組合せを含むが、これに限定されるものではない。証印読取端末700の好適な構造が色のデータ（例えばイメージおよびテキスト）を表示する装置を含むにもかかわらず、ディスプレイ716のために選ばれるディスプレイはまた、モノクロ（例えば、白黒の）のこのデータを表示できる。ディスプレイ716がGUIを表示するように構成されることはまた、望ましく、特に、タッチスクリーン・オーバレイの様に、ディスプレイ716は、表示する証印読取端末700の構成に関連する双方向オーバレイを有することができる。これはオペレータが仮想アイコン（ボタン）と相互に作用できるために一部として使用されるディスプレイ716にGUIを許可し、例えば、オペレータに初歩を教えるGUIの他の道具はスタイラス（図示せず）または指（図示せず）でディスプレイ716を押圧することによって始められる。
【００５８】
[00069] ハードウェアおよび前述の装置のいくつかまたは全てを収容することができて、下記で議論する形式または「フォームファクタ」を有するように、ハンドヘルドハウジング702を構築できる。フォームファクタは、ハンドヘルドハウジング702の全体的な構成を定める。大きさを設定し、保持するように成形され、クレードルに入れられ、銃形の装置として、例えば、オペレータの手のオペレータで支えられる他のフォームファクタと同様に、ハンドヘルドハウジング702のために使うことができる適切なフォームファクタは、携帯電話、携帯電話、パーソナル携帯情報機器（「PDA」）を含むが、これに限定されるものではない。ある典型的なフォームファクタは、本願の図８で例示される証印読取端末700の実施形態において例示される。
【００５９】
[00070] 次いで図１２を参照すると、ハードウェアプラットフォーム８００の典型的な実施形態が例示される。比較的高いレベルで、ハードウェア・プラットフォーム800の構成は、電気素子の一つ以上の集まりおよび、選択的にイメージおよび画像データを捕え、処理するために、他の電気回路と連動してか別に作動するように構成される各々の回路を含む。ハードウェア・プラットフォーム800およびその部品は、それ自身の間で通信するように構成されるおよび／またはハイレベル論理機能、アルゴリズム、同じくファームウェアおよびソフトウェア命令を実行する他の回路（および／または装置）を有する。このタイプの典型的な回路は、離散的な要素（例えばレジスタ、トランジスタ、ダイオード、スイッチ）を含むが、これに限定されるものではなく、同様に、書替え可能ゲートアレイ（「FPGA」）および特定用途向けIC（「ASIC」）のようなマイクロプロセッサにも限定されない。電気技術の当業者によって一般に理解される方法で、一般に開示されて、本願明細書において記載されている概念を提供す離散的な要素、回路および装置の全てが個々に機能すると共に、それらの組合せおよび機能的な電気的グループへの統合される回路である。
【００６０】
[00071] ある実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800のブロック図に示される電気回路は、動作および図１１の証印読取端末700のような証印読取端末の機能を成し遂げるように構成される。その組成の構成要素の中で、ハードウェア・プラットフォーム800の一つ以上の要素に連結する別々の構成要素として、ハードウェア・プラットフォーム800は、イメージ・エンジン（例えばイメージ・エンジン100、300、500）を含むことができる。他の例では、電気回路、構成要素および／またはハードウェア・プラットフォーム800の関連した機能は集積回路パッケージの一部として一緒に組み込まれ、イメージ・エンジン（例えばイメージ・エンジン100、300、500）のIC構造（例えばIC構造102、302、502）のインスタンスを生成する。この組み込みは、スケールと整合している特定の製造法および本願明細書において、記載されているイメージ・エンジンの概念の実現として生じ得る。
【００６１】
[00072] 例えば、ハードウェア・プラットフォーム800が、回路802（それはいずれでもおよびイメージ・エンジン100、300、500および証印読取端末700と関連して提供される特徴の全てから成ることができる）を含むことができることをブロック図に示す。これらの特徴は、例えば活性化領域、活性化領域108、308および508としての用途のためのハードウェアを含むが、これに限定されるものではない。これらの特徴に加えて、ハードウェア・プラットフォーム800のある実施形態では、回路802は、列をなして配置されるピクセルを有する多数の画素イメージ・センサーアレイ806およびピクセル、関連する行回路808および列回路810から成ることができる周辺イメージングエレメント804から成ることができる。ハードウェア・プラットフォーム800はアンプ回路812から更に成ることができ、１つの実施形態のアナログ信号の形で画像情報を変換するアナログディジタル変換器814はデジタル信号の形で画像情報にイメージセンサアレイ806をリードアウトする。周辺イメージング要素804はまた、例えば、イメージ・エンジン100、300、500のイメージ・センサの露出期間を制御するために、関連するタイミングおよびコントロール回路816、周辺イメージング要素804および／または増加はアンプ回路812を有する。記された回路構成要素（例えば、周辺イメージング要素804、関連する行回路808、列回路810、アンプ回路812およびアナログディジタル変換器814）の多くは、一般的にイメージ・センサ集積回路818にパックされることができる。ある実施形態では、イメージ・センサ集積回路818は、Micron Technology社から入手可能なMT10V022イメージ・センサ集積回路により提供されることができる。他の例では、イメージ・センサ集積回路818は、バイエル（Bayer）パターン・フィルタを組み込むことができる。このような実施形態では、フレームを更なる処理に従属させる前にＣＰＵ 820は、画像データでモノクロ・フレームの発現のために緑のピクセル値で中間のピクセル値を差し込むことができる。他の実施形態では、赤および／または青いピクセル値は、画像データのために利用できる。
【００６２】
[00073] ハードウェア・プラットフォーム800の作動中に、イメージ信号は、イメージ・エンジン100、300、500で読み出され、変換され、システム・メモリ（例えばRAM 822）に格納されることができる。ハードウェア・プラットフォーム800のメモリ824は、RAM 822（EPROM 826のような不揮発性メモリ）を含むことができ、記憶メモリ装置828は、例えば、フラッシュメモリまたはハードディスク・メモリによって提供されることができる。ある実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800は、メモリ824に格納される画像データを読み出し、かかる画像データをさまざまな画像処理アルゴリズムに従属させるのに適するＣＰＵ 820を含むことができる。ハードウェア・プラットフォーム800は、RAM 822への転換に従属したイメージ・エンジン100、300、500から、読み出した画像情報を送るために直接的なメモリ・アクセス装置（DMA）830を含む。他の実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800は、中央ＤＭＡコントローラの必要をこのように除去しているバスアービトレーションメカニズム（例えばＰＣＩバス）を提供しているシステムバスを使用できる。当業者はアーキテクチャおよび／または直接的なメモリが効果的なデータを提供することが、ハードウェア・プラットフォーム800の構成要素で移るコンポーネントにアクセスするシステムバスのその他の実施形態を認め、イメージ・エンジン100、300、500およびRAM 822は特許請求の範囲および本発明の精神の範囲内である。
【００６３】
[00074] ハードウェア・プラットフォーム800の更なる態様を参照すると、ハードウェア・プラットフォーム800は、周辺イメージング要素804上へ基板838上の視野836の中で位置する復号可能な証印834のイメージを集中させるための結像レンズ・アセンブリ832、例えば結像レンズ・アセンブリ544（図9）および補助レンズアセンブリ833（例えば、レンズ層572（図9））を含むことができる。イメージング光線は、光軸840を中心に送信されることができる。レンズアセンブリ832および833は、多数の焦点距離および／または多数の最高の焦点距離ができるのに適している。これらの長さおよび距離は、いくつかの実施形態で、周辺イメージング要素804の光学特性およびその他特性に基づいて決定されることができる。特に補助レンズアセンブリ833は、補助レンズアセンブリ（レンズ層572（図9）に関して例えば記載されている）としての用途のためのさまざまな構成が記載され、企図される。あるいは、ここではパフォーマンスを向上させるために、事実上利用する本願明細書において、企図されるそれらのようなレンズおよびレンズ・アセンブリの焦点を変化させるさまざまな技術は、記載される。例えば、2006年9月4日にHavens等によって出願された米国特許出願第2007/0063048号、2006年10月11日のHavensによる米国特許出願第2007/0080280号、2007年8月31日のWang等による米国特許出願第2008/0144185号の１つ以上に記載されている種々の可変の焦点技術および関連技術を参照することができ、関連する特許出願は、可変の焦点レンズ能力を許容し、それぞれは、本願明細書において、完全に各々リファレンスとして組み入れる。
【００６４】
[00075] イメージ・エンジン100、300、500が照明光源、照準ソースおよびイメージ・センサを含むことができるにもかかわらず、ハードウェア・プラットフォーム800のいくつかの実施形態はまた、ハードウェア・プラットフォーム800の視野836および基板838上の照準パターン848を生成するための照準パターン光源バンク846と実質的に一致している照射パターン844を生成するための照射パターン光源バンク842を含むことができる。使用中に、照準パターン848が復号可能な証印834に映されるような方法の復号可能な証印834を有する基板838に関して、ハードウェア・プラットフォーム800は、オペレータによって、正しい位置に置かれることができる。図１２の実施形態では、復号可能な証印834が１Ｄバーコード・シンボルにより提供される。復号可能な証印はまた、2Dバーコード・シンボルまたは光学文字認識（OCR）によって、文字を提供することができる。
【００６５】
[00076] 各々の照射パターン光源バンク842および照準パターン光源バンク846は、一つ以上の光源を含むことができる。レンズアセンブリ832はレンズアセンブリコントロール回路850の使用および照射パターン光源バンク842から成る照明アセンブリで制御され、パターン光源バンク846の照準を定めることは照明アセンブリ制御回路852の使用により制御されることができる。レンズアセンブリコントロール回路850は、例えば、焦点距離を変えるためのレンズアセンブリ832、および／または、レンズアセンブリ832の最高の焦点距離に信号を送ることができる。照明アセンブリ制御回路852は、例えば、照射パターン光源バンク842によって、照明出力のレベルを変えるための照射パターン光源バンク842に信号を送ることができる。
【００６６】
[00077] ハードウェア・プラットフォーム800はまた、多くの周辺装置（例えばハードウェア・プラットフォーム800の利用によって、捕えられるイメージ・フレームのような情報を表示するための表示854、キーボード856、位置指示装置858およびフレーム読み出しおよび／または特定の復号化方法を起動させることに活発な信号を作るために用いることができるトリガー860）を含むことができる。トリガー860の起動が、かかる信号を起動させ、および、復号可能な証印834の復号の試みを初期化させるように、ハードウェア・プラットフォーム800は適合化される。
【００６７】
[00078] ハードウェア・プラットフォーム800は、システムバス862にまた連結するＣＰＵ 820との通信のために、周辺装置のいくつかをシステム・アドレス/データバス（システムバス）862に連結するためのさまざまなインタフェース回路を含むことができる。ハードウェア・プラットフォーム800は、システムバス862、レンズアセンブリコントロール回路850をシステムバス862に連結するインタフェース回路868、照明アセンブリ制御回路852をシステムバス862に連結するインタフェース回路870、ディスプレイ854をシステムバス862に連結するインタフェース回路872およびキーボード856、位置指示装置858およびトリガー860をシステムバス862に連結するインタフェース回路876にグ・イメージ・センサ・タイミングおよびコントロール回路816を結合するためのインタフェース回路864を含むことができる。
【００６８】
[00079] 更なる態様では、ハードウェア・プラットフォーム800は、通信に外部素子（例えばキャッシュレジスタ・サーバ、ストア・サーバ、インベントリ・ファシリティ・サーバ、ピア・ハードウェア・プラットフォーム、ローカル・エリア・ネットワーク基地局、セルラー基地局）を提供するための一つ以上のI/Oインタフェース874、880を含むことができる。I/Oインタフェース874、880は、周知のコンピュータ・インタフェース（例えばイーサネット（IEEE 802.3）、USB、IEEE 802.11、ブルートゥース、CDMAおよび／またはGSM）のいかなる組合せのインタフェースであってよい。
【００６９】
[00080] 更なる態様では、上記議論したように、ハードウェア・プラットフォーム800の一つ以上のエレメントを含むことができる、または、イメージ・エンジン100、300、500の実施形態の構造を成し遂げるために単一のアセンブリ（または集積回路パッケージ）に組み込まれることができる。ある実施形態では、図１２にて図示したように、参照番号８８２として全体的に画定されたイメージ・エンジンは、ハードウェア・プラットフォーム800の多くの要素および回路から成ることができる。このように例示されないと共に、それが更に企図され、イメージ・エンジン882は、他の構造およびそれ以外は現在の開示に記載されている構造と互換性を持つ回路と同様に同様のＣＰＵ 820、メモリ（例えばRAM 822、記憶828およびDMA 830）およびEPROM 826の統合を含むことができる。さらに他の実施形態では、ハードウェア構成800の構成要素の全ては、本願の開示のイメージ・エンジン100、300、500の実施形態のインスタンスを生成するために集積回路パッケージに組み込まれることができる。
【００７０】
[00081] 依然として、イメージ・エンジン882が照射パターン光源バンク842および照準パターン光源バンク846を含むこととして描かれると共に、実施形態では、更なる態様で、イメージ・エンジン882は他の構成を有することができる。ある構成では、イメージ・エンジン882から別にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供されている照準パターン光源バンク846については、イメージ・エンジン882は、照射パターン光源バンク842を含むことができる。他の構成では、イメージ・エンジン882から別にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供されている照射パターン光源バンク842については、イメージ・エンジン882は、照準パターン光源バンク846を含む。さらに別の構成では、イメージ・エンジン882は、照射パターン光源バンク842か照準パターン光源バンク846を含まない。さらに別の構成では、各々の照射パターン光源バンク842または照準パターン光源バンク846の各々が、イメージ・エンジン882から別々にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供される。他の構成はまた、照準光および照明光を含む光を生成するためのデバイスおよび装置から成る本願の開示の範囲および精神を企図する。かかるデバイスおよび装置は、ハードウェア・プラットフォーム800およびイメージ・エンジン882、並びに、本願明細書において議論される、携帯端末の他の部分（例えば回路）のうちの１つ以上に組み込まれ、および／または、包含される。
【００７１】
[00082] 本願発明の議論によって導かれて特別に述べたものかまたは本質的に固有のものかいずれにしても本願明細書において詳述される他の値と同様に数値は、用語「約」によって修正され得ることを企図する。ここで使用しているように、用語「約」は、修正される数値の境界を規定し、修正される数値を包含し、許容することを含むが、それに限定されるものではない。すなわち、数値は、他の数値と同様に、少数、または実際に示された及び／又は開示された他の複数の数値で合って良く、特別に述べられた実際の数値を含む。
【００７２】
[00083] 本願明細書において記載されるシステム、装置および方法において以下のものが規定される。
A1. ターゲットの復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージであって、前記集積回路パッケージは、
制御および出力信号を実行するための単一の入出力を備えた集積回路から成る第１の基板と、
少なくとも一つの出力を単一の入出力へ導くために第１の基板に連結する第２の基板と、
第２の基板と統合されたカメラ・モジュールであって、当該カメラ・モジュールが、イメージ・センサダイと、ターゲットから反射した光がイメージ・センサダイを通過する統合されたレンズアセンブリとを包含することを特徴とするカメラ・モジュールと、
第１の基板に連結された照明モジュールであって、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る照明モジュールと、
を有することを特徴とする集積回路パッケージ。
【００７３】
A2. 前記第１の基板が印刷回路基板から成るA1に記載の集積回路パッケージ。
A3. 前記第２の基板が、シリコン、シリカ、印刷回路基板およびセラミックの一つ以上を備えることを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７４】
A4. 前記カメラ・モジュールに対してとり囲むように配置された囲い板を更に有し、
前記囲い板が、照明モジュールからの光がカメラ・モジュールに直接当たらないように構成されることを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７５】
A5. 前記第１の基板に配置されたボールグリッドアレイを更に有し、単一の入出力を形成し、
前記ボールグリッドアレイが、信号を前記第１の基板の集積回路へ導きおよびそこから導かれるように少なくとも一つの端末で有効に構成されることを特徴とする、A1に記載の集積回路パッケージ。
【００７６】
A6. 前記第１の基板が、第２の基板、カメラ・モジュールおよび照明モジュールの各々に関して取り囲むフォームファクタを有し、前記フォームファクタは約500 mm2未満の領域を有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７７】
A7. 前記第1の基板に連結する第２の光源を更に有し、前記第２の光源は第２の光線を生成することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
A8. 前記第２の光源が、発光デバイスと、前記第２の光源を受光するための光学エレメントと、前記光学エレメントを前記発光デバイスから切り離すスペーサとを有し、前記発光デバイスが一つ以上のＬＥＤダイおよびレーザーダイオードを包含することを特徴とするA７に記載の集積回路パッケージ。
【００７８】
A9. 前記第１の光源が、ＬＥＤダイ、および、前記LEDダイに対して取り囲む反射器を有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
A10. カメラ・モジュールの前に、復号可能な証印から反射される光を受けるためのレンズシステムを更に有し、
前記レンズシステムが、カメラ・モジュールの焦点距離を増やすように構成される少なくとも一つのレンズを有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７９】
A11. 少なくともカメラ・モジュールおよび照明モジュールに対して取り囲む際に配置された封入層を更に有し、
前記封入層がターゲットから反射された光がレンズシステムに当たることができるように構成され、前記封入層が更に、照明モジュールにより発光される光がターゲットを照らすことができるように構成されることを特徴とするA１０に記載の集積回路パッケージ。
【００８０】
B1. ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に用いられる半導体チップ・パッケージであって、前記半導体チップ・パッケージが、第１の層および第２の層からなる基板を有し、
前記第１の層が、その上に配置されるボールグリッドアレイを有し、第１の入出力を形成し、前記第１の層が、前記ターゲット方向に第１の光ビームを生成する照射領域有し、前記第２の層が、前記ターゲットから反射された光が前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有し、前記第２の層が、前記イメージセンサダイから前記第１の層を介して前記第１の入出力に出力を導くように作動可能に構成された第１の層に結合された第２の入出力を有することを特徴とする半導体チップ・パッケージ。
【００８１】
B2. 統合したレンズアセンブリの前に反射した光を受けるように構成されたレンズシステムを更に有し、前記レンズシステムが、レンズシステムの焦点距離を増やすことように構成されている少なくとも一つのレンズを有することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８２】
B3. 照明領域が、ターゲットの方向に第２の光線を生成することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
B4. 第１の光線を生成するための第１の光源と、第２の光線を生成するための第２の光源とを有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、ＬＥＤダイに対して取り囲む関係にあり、ターゲットに第１の光線を差し向けるように構成された組合せの反射器とを有し、
前記第２の光源が、レーザーダイオード、前記第２の光線を受けるための光学エレメント、および、前記レーザーダイオードから前記光学エレメントを分離するスペーサを有し、前記ターゲットに向かうように前記第２の光線を差し向けるように構成されるように組み合わせられ、前記第１の光源と前記第２の光源の少なくとも１つが、照明領域に配置され、前記第１の層に結合されることを特徴とするＢ３に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８３】
B5. 前記第２の層、前記イメージ・センサダイ、および、統合したレンズアセンブリを結合しているカメラ・モジュールを更に有し、
前記カメラ・モジュールが、前記第２の入出力を介して前記第１の入出力と通信することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８４】
C1. ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末であって、前記ハンドヘルド証印読取端末が、
復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、
集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有し、
前記集積回路パッケージが、コントロール及び出力信号を導くための単一の入出力を有する第１の基板と、前記第１の基板に結合された第２の基板を有するカメラモジュールと、第２の基板上に配置され配置され、前記ターゲットから反射された光に応答するイメージセンサダイと、前記ターゲットから反射された光を前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、復号可能な証印を復号するように単一の入出力を介して集積された回路パッケージを作動させるように作動可能に構成されることを特徴とするハンドヘルド証印読取端末。
【００８５】
C2. 前記第１の基板に結合された第１の光源と、前記第１の基板に結合された第２の光源のうちの１又はそれ以上を更に有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイに対して取り囲む反射器とを有し、前記ＬＥＤダイからの第１の光線を差し向けるための反射器がターゲットに向けられ、
前記第２の光源が、第２の光線を生成するための発光デバイスと、前記第２の光線を受けるための光学エレメントと、前記発光デバイスから前記光学エレメントを分離するためのスペーサとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、前記集積回路パッケージを介した第２の光源および前記第１の光源の１またはそれ以上で前記ターゲットを照射するように更に作動し、
前記発光デバイスが、１またはそれ以上のＬＥＤおよびレーザダイオードからなることを特徴とするＣ１に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８６】
C3. イメージ・センサダイを第１の光線から少なくとも光学的に分離するためにカメラ・モジュールに関して取り囲むように配置した光学囲い板を更に有することを特徴とする、Ｃ２に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８７】
C4. 少なくともカメラ・モジュールに関して取り囲む際に配置した封入層を更に有し、前記封入層が、ターゲットから反射された光を統合したレンズアセンブリに当てることができるように構成されることを特徴とするC2に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８８】
[00084] 本発明が特に特定の典型的な実施形態に関して図と共に記載されると共に、詳細なさまざまな変化が説明文および図面で支えられることが可能である請求項に記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その中でもたらされることができることは当業者により理解される。
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関する相互参照
[0001] 本出願は、2010年8月5日に出願された米国特許出願番号第12/851,186号「Image Engine With Integrated Circuit Structure For Indicia Reading Terminal」を基礎とする優先権主張を伴う。上記出願の優先権は主張されて、全体的に本願明細書に組み入れられたものとする。
【０００２】
[0002] 本発明は、証印読取端末に関し、より詳しくは証印読取端末を有する復号可能な証印を撮像するための集積回路装置の例に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003] 多数の種類の証印読取端末が利用可能である。銃スタイルは、種類の中で周知であり、一般に端末小売店勘定カウンタで見られる。他の端末もまた、高度なネットワーク通信能力を強化された機能を提供して、キーボードを有し、表示して含むように利用できる。
【０００４】
[0004] 復号可能な証印を撮像する能力は、装置を読み込むこれらの証印の多くの機能の一つである。かかる証印（それは、証印全体のラスタ・レーザー光に設計されるレーザー・スキャナで、共通にされる）を走査することと、比較して、イメージ能力がある端末は、復号可能な証印の画像データを捕えることができ、格納することができ、処理できるイメージング技術を利用する。端末は、捕えられた画像データから復号可能な証印に格納される情報を描くことが可能である。
【０００５】
[0005] これの端末は、しかしそれを入力するセンサが機能的にすることができるイメージを利用する完全にはアプリケーションを読み込む特定の証印にきわめて重大でありえる必要条件について述べるためにそれらを許可しない。アドレスに関する課題が技術を複雑にし、可動レンズアセンブリ、多数のレンズアセンブリおよびセンサおよび関連した回路については、追加的なイメージが、使われるが設けられて、例えば、被写界深度および証印読取端末の解答を増やすように構成されている。これらのソリューションは、しばしばサイズが上回わり、証印読取端末として使われる装置の広範囲のイメージ・センサをインプリメントするのに必要な制約がかかる。
【０００６】
[0006] したがって、復号可能な証印を復号化できるイメージャに関して必要性が認識されるが、それは特定の物理的な限界によって適合する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007] 以下で更に詳細に議論するように、復号可能な証印を照射し、撮像し、復号するように構成されるイメージ・エンジンを有する集積回路パッケージの実施形態を提供する。集積回路パッケージは、イメージ・エンジンのコストと同様に、アセンブリ問題を減らすためにウェーハ-レベル・スケールに統合される特徴およびコンセプトで、小さいフォームファクタを有するように有効に造られる。
【０００８】
[0008] これらおよび他の特徴の更なる議論は、一つ以上の実施形態（以下に記載されてることができる実施形態）と関連して以下に提供される。
[0009] ある実施形態は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージである。集積回路パッケージは、制御及び出力信号を導くための信号入出力を備えた集積回路を有する第１の基板を備える。集積回路パッケージはまた、単一の入出力に対して少なくとも一つの出力を行うために第１の基板に連結する第２の基板が設けられる。集積回路パッケージは更に、第２の基板に統合されたカメラモジュールを有し、該カメラモジュールは、イメージ・センサダイ、および、イメージセンサダイに通過するようにターゲットから反射された光を通す集積されたレンズアセンブリとを有する。集積回路パッケージは更に、第１の基板に結合された照明モジュールを有し、該照明モジュールは、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る。
【０００９】
[00010] 他の実施形態は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に使用するための半導体チップ・パッケージである。半導体チップ・パッケージは、少なくとも第１の層および第２の層からなる基板を有し、前記第１の層は、その上に配置されたボールグリッドアレイと、第１の入出力を備える。半導体チップ・パッケージのある実施形態では、第１の層は、ターゲットの方向に第１の光線を生成する照明領域を備える。半導体チップ・パッケージの他の実施形態では、第２の層は、イメージセンサダイに通るようにターゲットから反射された光を通す集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有するイメージング領域を備える。半導体チップ・パッケージのさら別の実施形態では、第２の層は、第１の層を介してイメージセンサダイから第１の入出力まで出力を導くために作動する構成で第１の層を結合する第２の入出力を有する。
【００１０】
[00011] さらに別の態様は、ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末である。ハンドヘルド証印読取端末は、復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有する。ハンドヘルド証印読取端末のある実施形態では、集積回路パッケージは、制御及び出力信号を導くための単一の入出力並びにカメラモジュールを備えた第１の基板を有する。カメラ・モジュールは、第１の基板に連結する第２の基板と、ターゲットから反射された光に応答するように第２の基板に配置されるイメージセンサと、イメージセンサダイに通るようにターゲットから反射された光を通過させる集積されたレンズアセンブリとを有する。ハンドヘルド証印読取端末の他の実施形態では、ハンドヘルドハウジングは、復号可能な証印を復号するために、単一の入出力を介して集積回路パッケージを作動するように構成される。
【００１１】
[00012] 本発明の上記の詳述された特徴の方法が詳細に理解されるので、上で短く要約した本発明のより特定の記述を実施形態を参照することで得ることができ、その幾つかは添付の図面において例示される。しかし、添付の図面は本発明の典型的実施形態だけを例示し、その範囲に限定するとみなされることになっておらず、本発明の他の均等な範囲は、実施形態に含まれる。さらに、図面が必ずしも一定の比率であるというわけではなく、一般的に発明の特定の実施形態の原理を例示するために強調されることがある。
【００１２】
[00013] このように、本発明の概念の更なる理解のために、以下の詳細な説明を参照し、以下の図と関連して読み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[00014] 図１は、補助レンズを使用することなく撮影装置からの距離の関数として紙平面の効果的ピクセル幅のプロットである。
【図２】[00015] 図2は、補助レンズを備えおよび備えない撮影装置を形成する距離形式の関数としてのナイキスト周波数のイメージ正弦波変調のプロットである。
【図３】[00016] 図３は、補助レンズの使用を備えおよび備えない撮影装置からの距離の関数としてのナイキスト周波数のイメージ矩形波変調のプロットである。
【図４】[00017] 図４は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンの実施形態のハイレベル斜視図である。
【図５】[00018] 図５は、図４のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図６】[00019] 図６は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンの他の実施形態の平面図である。
【図７】[00020] 図７は、図６のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図８】[00021] 図８は、本発明の概念に従って作られるイメージ・エンジンのさらに他の実施形態の平面図である。
【図９】[00022] 図９は、図８のイメージ・エンジンの正面断面図である。
【図１０】[00023] 図10は、証印読取端末のウィンドウ・モジュールにより実行されることができる動作を例示している線図である。
【図１１】[00024] 図１１は、図4-9のイメージ・エンジンのようなイメージ・エンジンを組み込んでいる証印読取端末の斜視図である。
【図１２】[00025] 図12は、図１１の証印読取端末のような証印読取端末の実施のための典型的なハードウェア・プラットフォームのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[00026] 本発明の概念に従って作られる装置の詳細な実施形態が下記のとおり図１−１２に関して広く記載され、ターゲット上の復号可能証印を撮像するためのイメージ・エンジンとして構成された集積回路（「IC」）パッケージの実施形態を提供する。これらのイメージ・エンジンは、イメージング・モジュール、モジュールを生成している照準パターン、および、ウェーハ-レベル、ウェーハ-スケール、チップ-スケール、パッケージ-オン-パッケージ製造技術を利用することによってICパッケージの一部として開発された照明モジュールを有する。かかる技術に従って設計され、製造されるアーキテクチャで可能にされる実質的なサイズ減少について、結果として生じるイメージ・エンジンは、他のフォームファクタより実質的に小さいフォームファクタの範囲内で、類似した機能性を提供するより大きなデバイスと適合することができる回路およびコンポーネントを使用する復号可能な証印を照らし、撮像し、復号化するのに必要な機能を提供できる。
【００１５】
[00027] 更に詳細に下で議論されるICパッケージの実施形態は、例えば、約300 mm3未満のフォームファクタを有し、特にフォームファクタが約150mm3未満のような方法で構成されている実施形態について議論する。かかる小さいフォームファクタのイメージ・エンジンが広く適用でき、例えば銃スタイルリーダーハウジング、個人データ・アシスタント（「PDA」）、携帯型データ端子（「PDT」）、携帯電話、計算機、腕時計、指装着「リングスキャナ」、ペンのような筆記用具および他の種々のスキャナレディデバイスに組み込まれ得るので、このサイズは有用である。さらに、かかる様々なアプリケーションの利点に加えて、概して離散的な構成要素を利用する類似した機能性の装置と関係してよりかなり少ない経費で、本願明細書において記載されているタイプのイメージ・エンジンがまた生じることができ、そして、非連続基板および「大規模な」その他の方法および技術で製造される。
【００１６】
[00028] 本発明の１つの概念によれば、イメージ・エンジンの実施形態のイメージ・モジュールは、復号可能な証印と整合した画像データを含んでいる画像データを捕えるためのイメージ・センサを有するカメラを含むことができる。イメージ・モジュールで使用されるタイプのカメラの下記の特定の実施形態を更に提供する。メガピクセル・カメラがイメージ・モジュールの実施に適しているのと同様に、カメラがビデオ・グラフィックスアレイ（「VGA」）カメラであると企図される。カメラ・モジュールは、小さいフォームファクタおよびローコスト装置を提供するウェーハ・スケール製造および統合技術を使用して造られることが可能である。かかる装置は、ICパッケージを生成するために用いる類似したウェーハ-レベルでパッケージ-オン-パッケージ構造技術と互換性を持つことがありえる。
【００１７】
[00029] イメージ・モジュールはまた、イメージ・センサの上の復号可能な証印によって、例えば反射される光を集中させるための一つ以上の補助レンズを有するレンズ・モジュールを含むことができる。補助レンズは、復号可能な証印を復号化するためにイメージ・モジュールの能力を向上させる物理的なおよび／または光学特性を有する具体的であるか他のオペレーションの装置の層として堆積することによって、例えば反射光を妨害するように設計されることがありえる。かかる物理的および光学特性の実施形態は、材料特性（例えば屈折率）、材料厚、湾曲、焦点距離、円錐定数およびエレメント分離など他の多くを含む。
【００１８】
[00030] 例えば、補助レンズの実施態様は、適切にバーコード（または他の復号可能な証印）を読み込むために必要でもよい。補助レンズは、(i)十分な信号強さを提供し、(ii)撮影装置によって、見られるように撮像された証印の最小限のバー/スペースエレメントサイズより少ないピクセル分離を引き起こし、(iii)読み込まれるバーコードと関連する最大空間周波数で、レンズ/撮影装置コンビネーション矩形バー-スペース変調を約20%より大きくさせ、（iv）撮影装置視野の範囲内でバーコードパターン化のイメージを適切に適合させるために有益である。
【００１９】
[00031] 他の実施形態では、近いおよび／また遠いスキャン距離は、一般に、レンズ、撮影装置および端末を特徴づけるいかなるものもまたは全ての属性を変えることにより修正（例えば、制限および／または改良）されることができる。ある実施形態では、カメラおよび類似した市販の撮影装置レンズアセンブリは、非常に短い焦点距離レンズシステムを利用する統合光学的システムを含むことができる。このシステムの利用は、復号可能な証印および端末の間の距離を読み込みさえする、非常に低い空間サンプリング・レートに結果としてなることがある。かかるシステムでは、レンズシステムの焦点距離は、無限のシステムの焦点でほぼ1.5mmでありえる。レンズシステムのこれらの特徴の結果は、撮影装置からの約5インチで証印スペースの空間サンプリングが7.4mil（0.0074インチ）であるということである。この空間サンプリング値は、約7.5mil（0.0075インチ）より小さい最小限の証印/スペース要素サイズを有するいかなる復号可能な証印を走査することを効果的に除外する。しかし多くのマーケット状況において、6mil（0.006インチ）と同じくらい小さい最小の証印/エレメントを備えた復号可能な証印を読み込むことは、望ましい。これは、上で議論される市販の光学構成によって、達成されることができない。
【００２０】
[00032] 本願明細書において、開示される本発明の概念では、イメージ・エンジンのある実施形態は、上記した市販のレンズシステムのレンズシステムのようなレンズシステムの前に少なくとも１つの構成にあり、その近位に補助レンズを配置するレンズシステムおよび／または画像処理システムから成ることができる。ある実施形態では、補助レンズは、イメージング・モジュールの前の13.8mmの位置で41mmの焦点距離を有するレンズから成ることができる。ある実施形態では、補助レンズのこの構成は、約5.7milの空間サンプリングを可能にすることができる。他の例では、この構成は、下の表１で示される作動距離を成し遂げることができる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
[00033] イメージエンジンの他の実施形態で実装されるとき補助レンズおよび関連した概念を表す改良が、図1-3のプロット線でプロットされるデータを経由して例示される。本実施形態では、使うことができる補助レンズを有するイメージ・エンジンの構成を例示するデータは、イメージ・モジュールのイメージング特性を改善するためにカメラと連動して表される。補助レンズのない類似したカメラの比較のデータを、イメージ・エンジンの特性の改良を例示するために提供する。図1および2のこのデータは、2.25μmの1ピクセルの幅および640ピクセルの撮影装置幅を有するVGAカメラに基づいて立体感を与えられた。データは、1.23インチの幅を有するバーコードのためにある。撮影装置ピクセル・サイズは、222サイクル/mmの撮影装置ナイキスト周波数と一致する。
【００２３】
[00034] 従来の技術は、撮影装置統合時間を調整することによって、十分な信号レベルを提供でき、または、例えば、バーコードおよび端末間の分離があまりに大きい場合、照明レベルでなく、この調整は適切に可能であった。大きな分離距離に反対に作用するために、空間サンプリングは、レンズ設計による光学システム拡大および／または被写界深度のバーコードパターンの位置を適切に調整することにより修正されることができる。レンズ設計は、光学矩形波バー-スペース変調に影響を及ぼし、バーコードパターンが、近いまたは遠いスキャン配置のいずれかで焦点がずれている時を減少できる。ある実施形態では、バーコード・イメージが撮影装置を覆い満たす場合、撮影装置サイズは増加し、または、拡大はバーコードおよびレンズの間でレンズ設計および／または分離を変えることによって、適切に変えることができる。
【００２４】
[00035] 下記に提供する本発明の他の概念によれば、イメージ・エンジンの実施形態は、さまざまなシステムおよび構成要素を配置する、単一で連続の基板から成ることができる。この基板は、ボールグリッドアレイのような単一の入出力を有することができ、例えば、ソケットまたは携帯データ端子の他の容器において、または直接システム印刷回路基板（「PCB」）にはんだ付けされているいくつかの例において見られるそれらのような対応する伝導端末と入出力を行うことができる。イメージ・エンジンは、同様に有効に構成されることができ、それとは別にあるいは、復号可能な証印を照らして、撮像して、復号化するために、他の電気回路と連動して、作動するように構成される各々の電気回路の集まりによって、造られることが可能である。本発明の概念を実装するために用いる電気回路は、例えば様々な電気素子を相互接続する方法で造られることが可能であるが、（レジスタ）コンデンサ、トランジスタ、スイッチ、ゲート、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）およびレーザーダイオードを含むダイオードおよび他の論理回路構成要素に制限されない。それらは更に他の回路（および／または装置）と通信でき、プロセスファームウェアおよびソフトウェア命令と同様に高水準論理機能（アルゴリズム）を実行する。このタイプの典型的な回路は、例えばＣＰＵのようなマイクロプロセッサ、ランダム・アクセス・メモリ（「RAM」）のようなメモリ、フィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（「FPGA」）およびアプリケーション特定の集積回路（「ASIC」）を含むが、これに限定されるものではない。半導体技術の通常の技術を有する当業者によって、一般に理解される方法で、これらのエレメント、回路および装置の全てが個々に機能すると共に、それらの組合せおよび一般に開示されて、本願明細書において、記載されている本発明の概念を提供する単一で連続する基板上の機能グループおよび回路への統合される。
【００２５】
[00036] ある実施形態では、基板は成長に適している半導体構造および全体的にあるいは部分的に形をなすことができる材料層の堆積であってよく、構成要素および／または構造が一般に上で言及されて、更に詳細に下で記載されている。これらの材料層が、イメージング・モジュールのうちの1つ以上、モジュールを生成している照準パターンおよび照明モジュールで使うことができる。例えば、これらの材料層はエピタクシ技術（公知技術）による基板に、順番に堆積できるが、多くの他の適切な堆積技術（例えば化学蒸気堆積）が同様に使われることができる。例えば、電荷結合素子（「CCD」）または相補型金属酸化物装置（CMOS）から造られるイメージ・センサのような個別に、離散的な構成要素および構造体の材料層に固着することができ、または、受けることができる材料層を有する。基板は、撮影装置からの信号（例えば復号可能な証印からの画像データを表す信号）が、例えば、基板の他の回路を介してイメージ・エンジンの他の部分に送られることが可能であるように撮影装置をボールグリッドアレイに連結する回路から成ることができる。
【００２６】
[00037] 一つ以上の実施形態では、下で例示される本発明の他の概念は、イメージ・エンジンの実施形態が、光学的にイメージング・モジュールを光源（例えばモジュールおよび照明モジュールを生成している照準パターン）から分離するのに有効に構成されることができる。イメージ・エンジンのフォームファクタが、光がイメージ・エンジンの復号およびイメージング機能を崩壊させるまたは妨げるの見込みが増大するように光源およびイメージング・モジュールの近くに配置されるので、この離隔は有益であり。しかし、本願明細書において提供されるイメージ・エンジンは、例えば、イメージ・センサ（CMOSまたはCCD）に影響を与えるこれらの光源からの迷光を含む光を実質的に予防できる。例えば、これらのイメージ・エンジンは光学的に不透明な要素を含むことができ、もし照らすイメージ・センサ（またはイメージ・エンジン全体）の機能性を制限しなくなければ、イメージング・モジュールを囲む構造は復号可能な証印を撮像して、復号化する。ある実施形態では、イメージ・エンジンは、イメージング・モジュールを光源から切り離す囲い板を含むことができる。他の実施形態では、イメージング・エンジンは、光源からイメージング・モジュールを保護するために最も少ない一部のイメージ・エンジンで、配置される材料層を含むことができる。
【００２７】
[00038] 本発明のさらにもう一つの概念は、光を修正するための光学特性を有する材料から造られる一つ以上のレンズ層から成ることができるイメージ・エンジンの実施形態がターゲットから反射したということを提供する。これらのレンズ層は、配置されていることがありえ、または、イメージング・モジュールの前に、特にイメージ・センサの前に反射光を受信するために堆積される。この装置は、イメージング・モジュールの焦点プロパティの調整を許可し、有益であるいくつかの実施形態に取り入れられるイメージング・モジュールが撮影装置の近くにおいて、配置されるターゲット上の復号可能な証印を撮像するために適切でない焦点プロパティを固定することができる。一方、例えば、イメージ・エンジン（および／またはスキャナ・モジュール）の被写界深度を増やすようにイメージ・センサの焦点プロパティを改良し、および／または、増やすような方法で、レンズ層はインプリメントされることができる。ある実施形態では、イメージング・エンジンは固定した被写界深度を有することができ、レンズ層は固定した被写界深度を増やす材料の一つ以上の層を有することができる。
【００２８】
[00039] これらの概念は、本発明の他の特徴と同様に図4および5のブロック線図において、下で例示されるイメージ・エンジン100の実施形態に表現されることができる。イメージ・エンジン100は、シリコン、若しくは、半導体材料（例えば、ガリウム砒素（GaAs）またはシリコン）の複数の層構造１０６が堆積された他の半絶縁結晶材料のような基板層１０４を有するIC構造102を含むことができ、他の実施形態では、個々のシステムエレメントは、セラミック基板上に配置され得る。基板層はまた、繊維ガラスPCB材、または、必須の活性化領域を支え、相互接続することに適している他の均等な基板材料でありえる。典型的な材料は、鋼上の磁器から成ることができる。この多数の層構造106は、複数の活性化領域108を形成するために半導体材料を操るための一つ以上の製造技術およびプロセスを使用して造られることが可能である。これらの活性化領域108は、ターゲット上の復号可能な証印を照らし、撮像し、復号化するためにIC構造102の範囲内で機能するように有効に構成されることができる。ある実施形態では、活性化領域108は、イメージング領域110、照準領域112および照明領域114から成ることができる。各々のこれらの領域は、電気回路、離散的なデバイス、および／または、本願明細書に記載するタイプの離散的なデバイスを受けるためのレセプタクル領域を形成するために半導体材料の交互層から造られることが可能である。適切な電気回路および装置は、例えば、光を生成し、反射される光をイメージングし、証印を復号化するような１又はそれ以上の機能を実行するために、例えば電気的シミュレーション下で、作動させることができる。他の実施形態では、単一の照明システムは使うことができ、照明領域114は不在でもよくまたは、他の構造において、代替の機能性（例えばマイクロプロセッサおよびメモリ機能性）があることができる。さらに他の実施形態では、照準領域112の組み込みによって示されるような照準機能は、要求または必要とされず、それゆえ不在でありえることを示した。
【００２９】
[00040] イメージング領域110、照準領域112および照明領域114の各々の一部として構成されることができるいくつかの電気回路およびデバイスの更なる議論は、本発明の概念の一つ以上を組み込むイメージ・エンジンの実施形態の形で、下記で提供される。
【００３０】
[00041] かかる概念によるイメージ・エンジン300の第１の実施形態は、図６のハイレベルブロック線図において、および、図7の側面図において示される。参照番号が増加すること（例えば、図4および5の100が、図6および7の300である）を除いて、同じ参照番号が、図4および5並びに図6および図7の間の同じ構成要素を識別するのに用いられる。ここで、IC構造302を有するイメージ・エンジン300が、本発明の概念に従って提供された材料層および装置を支えるための基板層304を含むことができるということがわかる。ある実施形態では、イメージ・エンジン300は、基板層304に配置され、一つ以上の活性化領域308を形成する層構造306を含むことができる。活性化領域308は、イメージング領域310、照準領域312および照明領域314から成る。より詳しくは、基板層304がその上にイメージング・モジュール316を配置するようにすることができることが図6および7の実施形態に示され、照準パターンが照準光源320を有するモジュール318および照明光学源324を有する照明モジュール322を生成する。基板層304は入出力326から成ることができ、イメージ・エンジン300の１つの製造で、入出力326は複数の伝導端末330を有するボールグリッドアレイ328から成ることができる。イメージ・エンジン300はまた、イメージ・エンジン300の構成要素を保護できるエポキシのような材料から成ることができるカプセル化層332を含むことができる。図6および7の実施形態に示すように、イメージ・エンジン300はフォームファクタ334の範囲内で適合でき、それは少なくとも一つの寸法336（例えばx-寸法338、y-寸法340およびz-寸法342）により定義されることができる。イメージ・エンジン300の寸法は、基板層304の上に材料層を築き上げることにより達成されることができる。例えば、これらの材料層のために選ばれる材料は、構成要素、構造およびイメージング・モジュール316、モジュール318を生成している照準パターンおよび照明モジュール322の動作のオペレーションの特徴と整合している。あるいは、機能素子の一つ以上およびイメージ・エンジン300の構造のための個々の要素は、キャリア（例えば繊維ガラスPCB材、セラミックまたは等価な基板材（例えば鋼上の磁器）に配置されていてもよい。
【００３１】
[00042] 更に詳細にイメージ・エンジン300のさまざまな構成要素を調べて、モジュール318を生成している照準パターンの特徴は、次に記載されている。これらの特徴は、照準パターンを復号可能な証印に関してイメージ・エンジン300の位置を最適化することに提供するために役立つ。イメージ捕捉を容易にするために、モジュール318を生成している照準パターンは、有効にイメージ・エンジンとの空間関係およびターゲット上の復号可能な証印を最適化する際に援助するユーザ-可視配置インジケータの形で、照準パターンを照射するように構成されることができる。例えば、適切な光学的システムと連動する一つ以上の発光デバイス（すぐ下で提供する実施形態）を使用して、ユーザはパターン（例えば十字線、角ブラケット、一つ以上の点、線またはこれらの組合せ）が復号可能な証印を支えているターゲットを映したということを知ることができる。これらのパターンは、各々と関連して受け入れられる読出位置にイメージ・エンジン300およびターゲット証印のイメージング・モジュールを配置する際に援助するためにユーザに視覚のフィードバックを提供できる。
【００３２】
[00043] 様々な技術が使うことができるにもかかわらず、ある実施形態では、モジュール318を生成している照準パターンは基板層304に連結する一つ以上のＬＥＤから成ることができる。基板層304の表面と実質的に直角をなし、そして、イメージ・エンジン300から離れた方向にＬＥＤによって生成された光が差し向けられるように、これらのＬＥＤを配置できる。開口部または開口は、光線がイメージ・エンジン300を出ることができるようにカプセル化層332において、一般に提供されることができる。この開口は大きさを設定されることができ、形づくられることができ、例えば、切れ込み、環状特徴、正方形、長方形および複数の穴の形で構成されることができ、その全てはターゲットに発生する照準パターンの形状に影響する。
【００３３】
[00044] 他の例では、モジュール318を生成している照準パターンは、また、レーザーダイオードアセンブリから成ることができる。かかるダイオードがウェーハ-レベル・スケール上の材料および方法を使用して製造されることができるので、レーザーダイオードは本願明細書において記載されているタイプのイメージ・エンジンために一般に貢献する。ある実施形態では、レーザーダイオードはしばしば、半導体材料のドーピング層により形成されるＰＮ接合を有する一つ以上の半導体材料が設けられ、ｎ型およびｐ型領域を形成するように構成される。イメージ・エンジン300で使うことができる1つのレーザーダイオードの実施形態は、垂直共振器表面発光ダイオードレーザー（「VCSEL」）である。これらのレーザーダイオードは、ターゲット距離に対して広範囲にわたるイメージ・エンジンの上の鋭く明りょうな照準パターンを生成できる。この範囲は形づくられた開口および上のＬＥＤと関連して討議した光学系を必要とすることなくしばしば達成される。カプセル化層332の適切な開口がレーザーダイオードアセンブリから光がイメージ・エンジンを出て、ターゲットを照らすことができることを必要とすることは、もちろん認められる。コリメートレンズのような光学エレメント、そして、または、回析する要素は、活性化領域から離れて間隔を置かれて、基板上へ統合されることを必要とするかもしれない。これらの回析する要素の実施形態は、ノースカロライナ州シャーロットのTesseraにより製造される。
【００３４】
[00045] 照明光学源324のいくつかの特徴を議論し、照明光学源324として使われるＬＥＤのような装置が有効にターゲットのかなり同一の照明を出力するように構成されることが考察される。獲得照明の場合、照明光学源324はターゲット（例えばターゲット上のバーコード証印）の方へ照射され、ターゲットからの結果として生じる散在ライトはイメージ・エンジン（例えばイメージング・モジュール316と関連する光学および光学層位置）の光学を通過する。光を、イメージング・モジュール316の応答する部分に当てることができる。ここで使用しているように、用語「光」は、可視スペクトルのそれらの電磁気の波長を意味する。従来のデータ収集装置が可視光および青いおよび／またはターゲットとしているおよびイメージ獲得照明のために緑の主に白（赤）を使用するけれども、これは必要条件でない。すなわち、使用および全体的なモジュール能力の環境、可視光、並びに、赤外線および紫外線のように不可視の他の波長またはスペクトルの部分に従い同様に使うことができる。
【００３５】
[00046] 光（イメージ・エンジン300によって、発生する環境光）の量がそのパフォーマンスにおける重要な要因である点に更に注意する。イメージ・エンジン300によって発生する光に関して、光の量およびそれを生じることを必要とする力の量は、イメージが得られることが可能であるか（例えば、低い軽いおよび／または長い範囲状況の下で）どうかにおける要因であり、（例えば、イメージを認識しておよび／または得るために必要な時間を減少させて、より高い照明は、コントラスト・レベルを改善できる）時間はイメージを得ることを必要とし、得られるイメージの品質において、必要であるか電飾および獲得照明光源の狙いを定める効果を交替させるかまたは結合することは望ましいかどうか、そして、釣り合う際の電池式装置の場合、パフォーマンスを有する保護に電力を供給する。2Dシンボルを読み込むとき、イメージが視野の上の恒常的な照明を確実にするために得られるときに、照準照明は通常オフにされる。これは、また、パワー節約を改善できる。他方、1Dバーコード・シンボルまたはいくつかの2Dバーコードを読み込むとき、獲得照明がエネルギーを与えられるとき、弱い周囲照明のような状況、比較的大きな距離および証印の比較的劣った品質は載って照準照明をしておくほうを支持でき、ターゲット証印に到達する光を最大にするために効果的に照準照明を獲得照明の補助形状に変える。
【００３６】
[00047] 例えば、照明光学源324からの同一の照明は、イメージング・モジュール316の視野と一致する全体的な照らされたパターンから成ることができる。ある特定の実施形態では、提供される総合型が少なくともターゲット領域最大明るさの約20%の明瞭さに、視野の角を照らすように、照明光学源324は構成される。総合型のレンズ、レンズ状のレンズまたはマイクロレンズを用いて無作為化は例えば「ホットスポット」の形成を減らすことができ、それはターゲット域上の恒常的なより高い発光照明の集中した領域である。同様に、一般に備えられる光拡散の方向に対して直角な方向（例えばマイクロレンズ）の光の拡散は、光線に読出距離（例えば一般のシンボルに関して15インチに対して約1インチ）をターゲットとするために典型的モジュールでお互いに関して分岐させることがありえる。さらに、照明光源324によって、発生する光の拡散パターンがさまざまなレンズ技術を使用して、かなり操作されることができることはいうまでもなく、それは最適化されることができて、ターゲット上の明るい範囲を提供するのを要求されて、変更されられることが可能である。例えば、これらの変更態様は、製造プロセスの一部としておよび／またはハンドヘルドデバイスの製造の一部として実行されることができる。
【００３７】
[00048] 図6および7のイメージ・エンジン300に表現される重要な特徴は、それがx-寸法338、y-寸法340およびz-寸法342より実質的に少ないスペースを消費するということである。結果として生じるイメージ・エンジン300がフォームファクタ334の特定の容積を適合し、および／または、かなうように、各々のこれらの寸法は選ばれることができる。この点について、フォームファクタ334がその約500mm3の量を有する三次元スペースを記載しないように、寸法のための値は選ばれることができる。ある実施形態では、体積は約200mm3から約300mm3であり、イメージ・エンジン300のさらに他の構成では、体積は、本願明細書にて記載されるイメージ・エンジン300と同じようなMiniatureイメージ・エンジンで約150mm3より小さく、コードレス・バーコードリーダ、PDAおよび移動電話を包含する電池式デバイスの用途の増加が見られる。したがって、イメージ・エンジン300を動かすのに適していてもよい電池のバッテリ寿命を増やすために可能であるように、モジュールを作る増加する動機が効率的なエネルギーとしてある。発明者は、イメージ・エンジン300の全体的な寸法を減らすことによって、この課題について取り組んだ。半導体製造法を使用しているウェーハ-スケールでイメージ・エンジン300を開発することは、これらの方向の中で、いかなるものもおよびほとんどの場合全てにおいて、必要なスペースを減らすことができることを示すことができる。半導体装置の階層構造の一部としてモジュール318および照明光学源324を生成している照準パターンの一つ以上を形成することは、例えば、z-寸法342において、消費されるスペースの量を減らすことができる。
【００３８】
[00049] イメージ・エンジン300の本実施形態に表現される重要な他の特徴は、本質的に、照明要素（例えばモジュール318を生成している照準パターンおよび照明モジュール322）の全てが単一連続基板層304上に、イメージング・モジュール316と同様に組み込まれるということである。ある実施形態では、イメージ・センサ、照明ＬＥＤ、ウェーハスケールの集積回路パッケージとしてのレーザーダイオードは、実質的にアセンブリを除去し、材料消費を減らし、それによって、イメージ・エンジン・モジュールを生産するための全コストを減らすことを実行する一つの基板304を提供する。イメージ・センサによって、発生する処理信号、メモリ装置の画像データを捕えるための回路および捕えられた画像データにおいて、代表される証印を復号化しておよび／または認識するための回路のための回路を含む処理およびメモリ機能（例えば、それは図8および9と関連して下で記載されている）を組み込む他の実施形態を更に呈する。
【００３９】
[00050] 図８および９を参照すると、イメージ・エンジン500の他の実施形態が例示され、それは上で記載されており、本願明細書において、開示されるいくつかの概念および特徴を組み込む。図6および7、並びに、図8および9の間の参照番号はまた、参照番号が増加する場合（例えば、図6および7の300は、図8および9の500である）を除いて、本願明細書において、同一構成要素に用いる。イメージ・エンジン500のこの例は、ある実施形態では、基板層504（基板層504に配置されている階層構造506）を有するIC構造502から成る。イメージ・エンジン500はまた、イメージング領域510（照準領域512）を含む一つ以上の活性化領域508と照明領域514とを備える。イメージ・エンジン500はイメージング・モジュール516、照準光源520を有するモジュール518を生成している照準パターン、照明光学源524を有する照明モジュール522から更に成ることができ、カプセル化層532は各々に近接して配置される。
【００４０】
[00051] 本発明の概念のより特定の実施形態として、イメージング・モジュール516は、結像レンズ・アセンブリ544、イメージ・センサ546、プロセッサ548およびメモリ550を含むことができる。照準光源520は、レーザーダイオード552、パターン化している光学エレメント554、そして、パターン化している光学エレメント554をレーザーダイオード552から切り離すスペーサ556を有する。照明光源524は、少なくとも一つのＬＥＤ560、反射器562およびレンズ・キャップ564で構築されることができる。すぐ下での続く議論のように、各々のこれらの構成要素に関する追加的な詳細は、上述した。
【００４１】
[00052] 例えば、モジュール516がそうすることができるイメージングもイメージング・モジュール516の構成要素を支持するために用いることができるイメージング・センサ基板566から成る。この構成は積み重ねられたイメージング構成568を形成でき、独立型の装置としてのさまざまな構成要素または基板層504の対応する部分に配置されていることがありえる１つ以上のコンポーネントから成る。かかる独立型の装置の実施形態は、カリフォルニア州サンノゼのAptinaにより製造される1/11-Inch Digital Image Sensor（パーツ番号：MT9V113M02）から成ることができ、同じく、ノースカロライナ州シャーロットのTesseraによって製造されるOptiML TM Wafer Level Cameraからなってもよい。より一般的には、プロセッサ548は有効にイメージ・センサ546から信号を処理するように構成されることができ、例えば、それはＣＰＵ、ASICまたは処理データの他の装置と整合している。同様に、メモリ550はイメージ・センサ546から生および処理された画像データのようなデータを格納するように構成される他の装置および構造と同様にRAM、読出し専用メモリ（「ROM」）から成ることができる。積み重ねられたイメージング構成568は、ボールグリッドアレイ、ワイヤー接合、並びに、結合するために適切な他の技術を包含する技術を使用して基板層504に連結でき、当該結合技術は、例えば電気的結合、スタックされたイメージング構成540および基板層504などである。さらに、プロセッサ548、メモリ550、および、イメージ・センサ546を作動させるために適切なインタフェース制御装置（図示せず）のうちにひとつは、イメージ・エンジン500の外部に配置される。
【００４２】
[00053] 本願明細書において詳細に例示されないにもかかわらず、イメージ・エンジンはウィンドーイング・モジュールを含むことができ、それは画像データでウィンドウ化されたフレームを提供できる。ウィンドーイング・モジュールは、積み重ねられたイメージング構成568の一部として組み込まれるウィンドーイング回路を含むことができる。ＣＰＵから受け取ったコマンドへの反応では、ウィンドーイング回路は、イメージセンサアレイのピクセルのサブセットを読み込むために選択的に対象にすることができる。ウィンドウ化されたフレームは、図１０に更に記載されている。ここで、イメージセンサアレイが図１０に示すように複数の列およびピクセルの列に配置される複数のピクセルを含むことができるということがわかる。端末は、イメージセンサアレイから画像データでフルフレームを読み出すために作動することができる。フルフレームを読み出すとき、端末は全てに対応する画像データまたは実質的にイメージセンサアレイ（例えば、80%から100%までのイメージセンサアレイ）の全てのピクセルを読み出す。画像データのウィンドウ化されたフレームを読み出すとき、端末はイメージセンサアレイのピクセルのサブセットに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読みだしのある実施形態では、端末は80%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態では、端末は50%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末はイメージセンサアレイのピクセルの1/3未満に対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末は25%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像情報を読み出す。ウィンドウ化されたフレームからの読み込みの他の実施形態において、端末は10%未満のイメージセンサアレイのピクセルに対応する画像データを読み出す。
【００４３】
ウィンドウ化されたフレームの読み出しの特定の例を、図１０参照して説明する。ウィンドウ化されたフレームは、画素データで可能なフルフレーム600の範囲内で、位置的に隣接したピクセル位置の連続的なグループを含むことができる。ピクセルの連続的なグループは、グループがグループの境界ピクセルにより定義される境界の中で、各々または本質的に各々のピクセルから成ることを提供することができる。一群のピクセルはまた、境界を定めている境界ピクセルを含んでいる一群のピクセルを備えることができ、境界または境界の中のあらゆる第３のピクセルの中のスキップされたピクセルは例えばスキップされることができる。図１０の実施形態のピクセル602のグループは、ウィンドウ化されたフレームのリードアウトに関して選択的に対処されるイメージセンサアレイのピクセルである。図１０の実施形態のピクセル602のグループは、M×Nピクセルを有するイメージセンサアレイから選択的に対象にされる位置的に隣接したピクセルの連続グループのK×L、L>5、K>5アレイを含むように示す。ウィンドウ化されたフレームリードアウトに続くピクセルのグループはまた、ピクセルのグループが位置的に隣接するピクセルのKx1、L>5アレイの連続グループから成ることができ、その結果、各々のピクセル位置は、グループの少なくとも一つの他のピクセル位置と位置的に隣接している。ウィンドーイング回路は、連続したフレーム間のウィンドウ・サイズを動的に変化させるように制御されることができる。ターゲット距離およびレンズ設定に対する特定の端末でウィンドウ化されたフレームが、証印がイメージセンサアレイの各々のピクセルを表しているフレームにより表される定義済みの領域より比較的小さいターゲット基板の定義済みの領域の中で、証印を表すことができるということがわかる。
【００４４】
[00055] 画像情報のウィンドウ化されたフレームが読み出され、デジタル画像データの形でメモリに格納されるとき、イメージ表示はフルフレーム600に対応するイメージ表示のそれと関連して減少する多くのピクセル位置を有して提供される。図１０にて図示したように、画像データのウィンドウ化されたフレーム604は、ウィンドウ化されたフレームで読み出され、ピクセル602のグループのピクセルの数に対応する位置が選択的に対象にした多くのピクセルを有する。イメージセンサアレイから読み出される画像情報が、アンプ回路によって増幅され、次いで、アナログディジタル変換器による変換に晒され、次いで、RAMにストレージされることができると記述した。RAMに格納される格納画像データが、マルチビット（multibit）ピクセル値の形態であることがありえる。ＣＰＵによって処理のために対処されることができるメモリに保存されるとき、ウィンドウ化されたフレーム604は、選択的なアドレス指定を受け、選択的なリードアウトに晒されるピクセルのK×Lアレイに対応する複数のピクセルからなり、各々のピクセル位置は、イメージセンサアレイの対応するピクセル位置を有するピクセルで、入射光を代表するマルチビットピクセル値と関連することができる。
【００４５】
[00056] ウィンドウ化されたフレーム604は、フルフレーム600より少ない時間において、捕えられることが可能である。したがって、端末がフルフレームの捕獲からウィンドウ化されたフレームまで切り替えをするときに、フレームレートは増加し、フレーム時間は減少する。ピクセル位置の数がフルフレーム600のそれと関連して減少するにつれて、ウィンドウ化されたフレーム604の記憶のためのメモリ一切を含めたバンド幅は減少できる。図10を再び参照すると、ウィンドウ化されたフレーム604が、ピクセル602のグループが図１０に示すようにイメージセンサアレイの中心にある復号可能な証印の完全な表現を含むのに充分なサイズのものであってよいことがわかり、復号可能な証印が端末のフルフレーム視野の中央に置かれ、証印は端末から充分な距離にある。
【００４６】
[00057] 端末は、フレームレートとして公知のレートで、画像データのフレームを捕えることができる。典型的フレームレートは16.6msのフレーム時間（フレーム期間）まで並進する60フレーム／秒（FPS）である。別の典型的なフレームレートは、フレームあたり33.3msのフレーム時間（フレーム期間）まで並進する30のフレーム／秒（FPS）である。
【００４７】
[00058] 図8および9を参照すると、イメージ・エンジン500の実施形態は、光学的にイメージング・モジュール516を光源（例えばレーザーダイオード552およびＬＥＤ 560）から分離するために有効に構築される囲い板570を更に有する。囲い板570は、イメージ・センサ546に影響を与えることからターゲットにより反映されない光を予防する方法のイメージング・モジュール516を囲む機械的特徴を備える。囲い板570はまた、光源からの光をさまよわせるためにイメージ・センサ546の露顕を減らすように有効に構成される光バリアを形成するために製造プロセスの間、特定の方位に配置される材料層から成ることができる。
【００４８】
[00059] モジュール518を生成している照準パターンのスペーサ556としての用途のための適切な材料は、シリコン、クォーツ、プラスチック、ガラスおよびいかなる適切なエッチングされた組合せも含むが、これに限定されるものではない。レーザーダイオード552から放射するパタニング光学エレメント554が、光回析するために役立つ特定の光学特性によって、造られ得る。これらの光学特性は、ターゲットを全体的に照らすことができ、イメージ・エンジン500の狙いを定めることに役立つ単一の位置レーザー・パターンのような特定のレーザー・パターンを生成するのに選ばれる。他の実施形態では、短い焦点距離レンズはまた、照準パターンを生成するのに使用される。
【００４９】
[00060] ＬＥＤ 560に対して実質的に環状に周囲の関係に置かれることができる反射器562は、光を反射する特性を有する材料から造られることが可能である。反射器562の形状および構造は、全体的に基板層504に対して実質的に垂直に離れている特定の方向で、例えばLED560などの光源から照射される光を集光できる。レンズ・キャップ564がＬＥＤ 560から光を受けるために、レンズ・キャップ564はＬＥＤ 560（そして、反射器562）に関して配置され得る。レンズ・キャップ564は、光がターゲットに当たるようにレンズ・キャップ564の材料が選ばれ、光源が照射する特性を強化するように成形されるイメージ・エンジン500のある特定の製造で、光源から光の伝送のじゃまをしない材料から造られることが可能である。
【００５０】
[00061] カプセル化された層532は、異なる構成要素またはイメージ・エンジン500の領域を保護するように構成されることができる。カプセル化層532は、例えばモジュール518を生成するパターンのようなすぐ近くの領域512、および／または、例えばすぐ近くの照明領域514について照明モジュール522、および／または、例えばすぐ近くのイメージ領域510イメージング・モジュール516の狙いを定めることについて取り除かれることができる。更に、カプセル化層532は、それが光を吸収するようなもので塗られることができて、イメージ・センサ546にそれによって、迷光カップリングを減らすことができる。
【００５１】
[00062] 以上のことに加えて、ある実施形態では、イメージ・エンジン500は一つ以上のレンズ層（lensing layers）572から更に成ることができ、それは典型的な形式で図8および9において例示される。レンズ層572は、イメージング・モジュール516の光学プロパティの一つ以上を増やすように構成されることができる。ある実施形態では、本願明細書においては、レンズ層572は、上で議論される補助レンズの一つ以上として作動する。この構成は、材料、材料厚およびレンズ層572の一つ以上の材料状態を変えて操作されることができる。例えば、材料形状は、凸面から成ることができ、これらの光学特性がイメージング・モジュール516の被写界深度を増やすことができるように、それらの特定の光学特性のために設計される特徴および部分をへこませることができる。他の実施形態では、レンズ層572の多数の層は、結像レンズ・アセンブリ544、イメージング・モジュール516の外側の構造および囲い板570にさえ配置されていることのようなイメージング・モジュール516より上に、実質的に垂直に配置されていることがありえる。レンズ層572の間はまた、光学プロパティを有することができない材料またはそれの分離層でありえること選択するイメージ・エンジン500の装置および構成に加えられるレンズ層572の追加的なものであってよい。
【００５２】
[00063] 図１１に示す実施形態では、イメージ・エンジン100、300、500は配置され、および／または、証印読取端末700に取り入れられることが可能である。証印読取端末７００は、ポインタ・コントローラ706、キーボード708、タッチパネル710およびトリガー712を有するユーザ入力インタフェース704をサポートするハンドヘルドハウジング702を含むことができる。ハンドヘルドハウジング702はまた、ディスプレイ716を有するユーザ出力インターフェース714をサポートする。
【００５３】
[00064] ユーザ入力インタフェース704の装置のために使うことができる典型的な装置は、一般的にすぐ下で議論する。これらの各々は、オペレータが一つ以上のオペレーションを入力できるようにハンドヘルドハウジング702に組み込まれるように実装される。これらのコマンドは、証印読取端末の特定の機能を特定することができ、および／または、起動させることができる。それらはまた、証印読取端末700のオペレーティング・モードにおいて、作動させるためにアプリケーション、ドライバおよび他の実行可能な指示の特定のものを初期化することができる。
【００５４】
[00065] ポインタ・コントローラ706のために使われるデバイスは、仮想ポインタの運動への始められた命令が証印読取端末700のオペレーティングシステムのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（「GUI」）によって、提供したオペレータを解釈するように一般に構成される。それは、指回し式ホイール、ローラー・ボールおよびタッチパッドのようなデバイスを含むことができる。他のいくつかの構成では、装置はまた、例えば、証印読取端末700にとって、有線または無線通信技術を介して接続されるマウスまたは他の補助装置を含むことができる。
【００５５】
[00066] キーボード708の実施態様は、一つ以上のボタンを使用して提供されることができ、それはハンドヘルドハウジング702上でオペレータに示される。タッチパネル710は、キーボード708のボタンを補充できるかまたは交換できる。例えば、オペレーティングシステムのGUIのうちの１つは、ディスプレイ716上の、例えば、表示のためのまたは動いている他の表示装置の一部としての一つ以上の仮想アイコンを提供するように構成されることができる、または証印読取端末700に接続していることができる。例えば、オペレータがスタイラス（図示せず）または指（図示せず）で仮想アイコンを押圧するかまたは選ぶことによって、それらを選ぶことができるように、かかる仮想アイコン（例えばボタンおよびスライドバー）は構成される。
【００５６】
[00067] 仮想アイコンは、また、トリガー712をインプリメントするために用いることができる。他方、トリガー712として使用される他のデバイスでは、ハンドヘルドハウジング702の一部またはその中でサポートされる。これらは、ボタン、スイッチまたは証印読取端末700の実施形態に組み込まれることができる起動できるハードウェアの類似したタイプのものを含むが、これに限定されるものではない。これらは、携帯型データ端子（例えば後述するバーコードリーダ）の装置のうちの1つ以上を起動させるために用いることができる。
【００５７】
[00068] 証印読取端末700上の使用に適しているタイプの表示は、一般にイメージ、データおよび証印読取端末700のオペレーティングシステムおよび／またはソフトウェア（そして、関連アプリケーション）と関連するGUIを表示するように構成される。ディスプレイは、LCDディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイおよび多くの他の組合せを含むが、これに限定されるものではない。証印読取端末700の好適な構造が色のデータ（例えばイメージおよびテキスト）を表示する装置を含むにもかかわらず、ディスプレイ716のために選ばれるディスプレイはまた、モノクロ（例えば、白黒の）のこのデータを表示できる。ディスプレイ716がGUIを表示するように構成されることはまた、望ましく、特に、タッチスクリーン・オーバレイの様に、ディスプレイ716は、表示する証印読取端末700の構成に関連する双方向オーバレイを有することができる。これはオペレータが仮想アイコン（ボタン）と相互に作用できるために一部として使用されるディスプレイ716にGUIを許可し、例えば、オペレータに初歩を教えるGUIの他の道具はスタイラス（図示せず）または指（図示せず）でディスプレイ716を押圧することによって始められる。
【００５８】
[00069] ハードウェアおよび前述の装置のいくつかまたは全てを収容することができて、下記で議論する形式または「フォームファクタ」を有するように、ハンドヘルドハウジング702を構築できる。フォームファクタは、ハンドヘルドハウジング702の全体的な構成を定める。大きさを設定し、保持するように成形され、クレードルに入れられ、銃形の装置として、例えば、オペレータの手のオペレータで支えられる他のフォームファクタと同様に、ハンドヘルドハウジング702のために使うことができる適切なフォームファクタは、携帯電話、携帯電話、パーソナル携帯情報機器（「PDA」）を含むが、これに限定されるものではない。ある典型的なフォームファクタは、本願の図８で例示される証印読取端末700の実施形態において例示される。
【００５９】
[00070] 次いで図１２を参照すると、ハードウェアプラットフォーム８００の典型的な実施形態が例示される。比較的高いレベルで、ハードウェア・プラットフォーム800の構成は、電気素子の一つ以上の集まりおよび、選択的にイメージおよび画像データを捕え、処理するために、他の電気回路と連動してか別に作動するように構成される各々の回路を含む。ハードウェア・プラットフォーム800およびその部品は、それ自身の間で通信するように構成されるおよび／またはハイレベル論理機能、アルゴリズム、同じくファームウェアおよびソフトウェア命令を実行する他の回路（および／または装置）を有する。このタイプの典型的な回路は、離散的な要素（例えばレジスタ、トランジスタ、ダイオード、スイッチ）を含むが、これに限定されるものではなく、同様に、書替え可能ゲートアレイ（「FPGA」）および特定用途向けIC（「ASIC」）のようなマイクロプロセッサにも限定されない。電気技術の当業者によって一般に理解される方法で、一般に開示されて、本願明細書において記載されている概念を提供す離散的な要素、回路および装置の全てが個々に機能すると共に、それらの組合せおよび機能的な電気的グループへの統合される回路である。
【００６０】
[00071] ある実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800のブロック図に示される電気回路は、動作および図１１の証印読取端末700のような証印読取端末の機能を成し遂げるように構成される。その組成の構成要素の中で、ハードウェア・プラットフォーム800の一つ以上の要素に連結する別々の構成要素として、ハードウェア・プラットフォーム800は、イメージ・エンジン（例えばイメージ・エンジン100、300、500）を含むことができる。他の例では、電気回路、構成要素および／またはハードウェア・プラットフォーム800の関連した機能は集積回路パッケージの一部として一緒に組み込まれ、イメージ・エンジン（例えばイメージ・エンジン100、300、500）のIC構造（例えばIC構造102、302、502）のインスタンスを生成する。この組み込みは、スケールと整合している特定の製造法および本願明細書において、記載されているイメージ・エンジンの概念の実現として生じ得る。
【００６１】
[00072] 例えば、ハードウェア・プラットフォーム800が、回路802（それはいずれでもおよびイメージ・エンジン100、300、500および証印読取端末700と関連して提供される特徴の全てから成ることができる）を含むことができることをブロック図に示す。これらの特徴は、例えば活性化領域、活性化領域108、308および508としての用途のためのハードウェアを含むが、これに限定されるものではない。これらの特徴に加えて、ハードウェア・プラットフォーム800のある実施形態では、回路802は、列をなして配置されるピクセルを有する多数の画素イメージ・センサーアレイ806およびピクセル、関連する行回路808および列回路810から成ることができる周辺イメージングエレメント804から成ることができる。ハードウェア・プラットフォーム800はアンプ回路812から更に成ることができ、１つの実施形態のアナログ信号の形で画像情報を変換するアナログディジタル変換器814はデジタル信号の形で画像情報にイメージセンサアレイ806をリードアウトする。周辺イメージング要素804はまた、例えば、イメージ・エンジン100、300、500のイメージ・センサの露出期間を制御するために、関連するタイミングおよびコントロール回路816、周辺イメージング要素804および／または増加はアンプ回路812を有する。記された回路構成要素（例えば、周辺イメージング要素804、関連する行回路808、列回路810、アンプ回路812およびアナログディジタル変換器814）の多くは、一般的にイメージ・センサ集積回路818にパックされることができる。ある実施形態では、イメージ・センサ集積回路818は、Micron Technology社から入手可能なMT10V022イメージ・センサ集積回路により提供されることができる。他の例では、イメージ・センサ集積回路818は、バイエル（Bayer）パターン・フィルタを組み込むことができる。このような実施形態では、フレームを更なる処理に従属させる前にＣＰＵ 820は、画像データでモノクロ・フレームの発現のために緑のピクセル値で中間のピクセル値を差し込むことができる。他の実施形態では、赤および／または青いピクセル値は、画像データのために利用できる。
【００６２】
[00073] ハードウェア・プラットフォーム800の作動中に、イメージ信号は、イメージ・エンジン100、300、500で読み出され、変換され、システム・メモリ（例えばRAM 822）に格納されることができる。ハードウェア・プラットフォーム800のメモリ824は、RAM 822（EPROM 826のような不揮発性メモリ）を含むことができ、記憶メモリ装置828は、例えば、フラッシュメモリまたはハードディスク・メモリによって提供されることができる。ある実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800は、メモリ824に格納される画像データを読み出し、かかる画像データをさまざまな画像処理アルゴリズムに従属させるのに適するＣＰＵ 820を含むことができる。ハードウェア・プラットフォーム800は、RAM 822への転換に従属したイメージ・エンジン100、300、500から、読み出した画像情報を送るために直接的なメモリ・アクセス装置（DMA）830を含む。他の実施形態では、ハードウェア・プラットフォーム800は、中央ＤＭＡコントローラの必要をこのように除去しているバスアービトレーションメカニズム（例えばＰＣＩバス）を提供しているシステムバスを使用できる。当業者はアーキテクチャおよび／または直接的なメモリが効果的なデータを提供することが、ハードウェア・プラットフォーム800の構成要素で移るコンポーネントにアクセスするシステムバスのその他の実施形態を認め、イメージ・エンジン100、300、500およびRAM 822は特許請求の範囲および本発明の精神の範囲内である。
【００６３】
[00074] ハードウェア・プラットフォーム800の更なる態様を参照すると、ハードウェア・プラットフォーム800は、周辺イメージング要素804上へ基板838上の視野836の中で位置する復号可能な証印834のイメージを集中させるための結像レンズ・アセンブリ832、例えば結像レンズ・アセンブリ544（図9）および補助レンズアセンブリ833（例えば、レンズ層572（図9））を含むことができる。イメージング光線は、光軸840を中心に送信されることができる。レンズアセンブリ832および833は、多数の焦点距離および／または多数の最高の焦点距離ができるのに適している。これらの長さおよび距離は、いくつかの実施形態で、周辺イメージング要素804の光学特性およびその他特性に基づいて決定されることができる。特に補助レンズアセンブリ833は、補助レンズアセンブリ（レンズ層572（図9）に関して例えば記載されている）としての用途のためのさまざまな構成が記載され、企図される。あるいは、ここではパフォーマンスを向上させるために、事実上利用する本願明細書において、企図されるそれらのようなレンズおよびレンズ・アセンブリの焦点を変化させるさまざまな技術は、記載される。例えば、2006年9月4日にHavens等によって出願された米国特許出願第2007/0063048号、2006年10月11日のHavensによる米国特許出願第2007/0080280号、2007年8月31日のWang等による米国特許出願第2008/0144185号の１つ以上に記載されている種々の可変の焦点技術および関連技術を参照することができ、関連する特許出願は、可変の焦点レンズ能力を許容し、それぞれは、本願明細書において、完全に各々リファレンスとして組み入れる。
【００６４】
[00075] イメージ・エンジン100、300、500が照明光源、照準ソースおよびイメージ・センサを含むことができるにもかかわらず、ハードウェア・プラットフォーム800のいくつかの実施形態はまた、ハードウェア・プラットフォーム800の視野836および基板838上の照準パターン848を生成するための照準パターン光源バンク846と実質的に一致している照射パターン844を生成するための照射パターン光源バンク842を含むことができる。使用中に、照準パターン848が復号可能な証印834に映されるような方法の復号可能な証印834を有する基板838に関して、ハードウェア・プラットフォーム800は、オペレータによって、正しい位置に置かれることができる。図１２の実施形態では、復号可能な証印834が１Ｄバーコード・シンボルにより提供される。復号可能な証印はまた、2Dバーコード・シンボルまたは光学文字認識（OCR）によって、文字を提供することができる。
【００６５】
[00076] 各々の照射パターン光源バンク842および照準パターン光源バンク846は、一つ以上の光源を含むことができる。レンズアセンブリ832はレンズアセンブリコントロール回路850の使用および照射パターン光源バンク842から成る照明アセンブリで制御され、パターン光源バンク846の照準を定めることは照明アセンブリ制御回路852の使用により制御されることができる。レンズアセンブリコントロール回路850は、例えば、焦点距離を変えるためのレンズアセンブリ832、および／または、レンズアセンブリ832の最高の焦点距離に信号を送ることができる。照明アセンブリ制御回路852は、例えば、照射パターン光源バンク842によって、照明出力のレベルを変えるための照射パターン光源バンク842に信号を送ることができる。
【００６６】
[00077] ハードウェア・プラットフォーム800はまた、多くの周辺装置（例えばハードウェア・プラットフォーム800の利用によって、捕えられるイメージ・フレームのような情報を表示するための表示854、キーボード856、位置指示装置858およびフレーム読み出しおよび／または特定の復号化方法を起動させることに活発な信号を作るために用いることができるトリガー860）を含むことができる。トリガー860の起動が、かかる信号を起動させ、および、復号可能な証印834の復号の試みを初期化させるように、ハードウェア・プラットフォーム800は適合化される。
【００６７】
[00078] ハードウェア・プラットフォーム800は、システムバス862にまた連結するＣＰＵ 820との通信のために、周辺装置のいくつかをシステム・アドレス/データバス（システムバス）862に連結するためのさまざまなインタフェース回路を含むことができる。ハードウェア・プラットフォーム800は、システムバス862、レンズアセンブリコントロール回路850をシステムバス862に連結するインタフェース回路868、照明アセンブリ制御回路852をシステムバス862に連結するインタフェース回路870、ディスプレイ854をシステムバス862に連結するインタフェース回路872およびキーボード856、位置指示装置858およびトリガー860をシステムバス862に連結するインタフェース回路876にグ・イメージ・センサ・タイミングおよびコントロール回路816を結合するためのインタフェース回路864を含むことができる。
【００６８】
[00079] 更なる態様では、ハードウェア・プラットフォーム800は、通信に外部素子（例えばキャッシュレジスタ・サーバ、ストア・サーバ、インベントリ・ファシリティ・サーバ、ピア・ハードウェア・プラットフォーム、ローカル・エリア・ネットワーク基地局、セルラー基地局）を提供するための一つ以上のI/Oインタフェース874、880を含むことができる。I/Oインタフェース874、880は、周知のコンピュータ・インタフェース（例えばイーサネット（IEEE 802.3）、USB、IEEE 802.11、ブルートゥース、CDMAおよび／またはGSM）のいかなる組合せのインタフェースであってよい。
【００６９】
[00080] 更なる態様では、上記議論したように、ハードウェア・プラットフォーム800の一つ以上のエレメントを含むことができる、または、イメージ・エンジン100、300、500の実施形態の構造を成し遂げるために単一のアセンブリ（または集積回路パッケージ）に組み込まれることができる。ある実施形態では、図１２にて図示したように、参照番号８８２として全体的に画定されたイメージ・エンジンは、ハードウェア・プラットフォーム800の多くの要素および回路から成ることができる。このように例示されないと共に、それが更に企図され、イメージ・エンジン882は、他の構造およびそれ以外は現在の開示に記載されている構造と互換性を持つ回路と同様に同様のＣＰＵ 820、メモリ（例えばRAM 822、記憶828およびDMA 830）およびEPROM 826の統合を含むことができる。さらに他の実施形態では、ハードウェア構成800の構成要素の全ては、本願の開示のイメージ・エンジン100、300、500の実施形態のインスタンスを生成するために集積回路パッケージに組み込まれることができる。
【００７０】
[00081] 依然として、イメージ・エンジン882が照射パターン光源バンク842および照準パターン光源バンク846を含むこととして描かれると共に、実施形態では、更なる態様で、イメージ・エンジン882は他の構成を有することができる。ある構成では、イメージ・エンジン882から別にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供されている照準パターン光源バンク846については、イメージ・エンジン882は、照射パターン光源バンク842を含むことができる。他の構成では、イメージ・エンジン882から別にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供されている照射パターン光源バンク842については、イメージ・エンジン882は、照準パターン光源バンク846を含む。さらに別の構成では、イメージ・エンジン882は、照射パターン光源バンク842か照準パターン光源バンク846を含まない。さらに別の構成では、各々の照射パターン光源バンク842または照準パターン光源バンク846の各々が、イメージ・エンジン882から別々にハードウェア・プラットフォーム800の一部として提供される。他の構成はまた、照準光および照明光を含む光を生成するためのデバイスおよび装置から成る本願の開示の範囲および精神を企図する。かかるデバイスおよび装置は、ハードウェア・プラットフォーム800およびイメージ・エンジン882、並びに、本願明細書において議論される、携帯端末の他の部分（例えば回路）のうちの１つ以上に組み込まれ、および／または、包含される。
【００７１】
[00082] 本願発明の議論によって導かれて特別に述べたものかまたは本質的に固有のものかいずれにしても本願明細書において詳述される他の値と同様に数値は、用語「約」によって修正され得ることを企図する。ここで使用しているように、用語「約」は、修正される数値の境界を規定し、修正される数値を包含し、許容することを含むが、それに限定されるものではない。すなわち、数値は、他の数値と同様に、少数、または実際に示された及び／又は開示された他の複数の数値で合って良く、特別に述べられた実際の数値を含む。
【００７２】
[00083] 本願明細書において記載されるシステム、装置および方法において以下のものが規定される。
A1. ターゲットの復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージであって、前記集積回路パッケージは、
制御および出力信号を実行するための単一の入出力を備えた集積回路から成る第１の基板と、
少なくとも一つの出力を単一の入出力へ導くために第１の基板に連結する第２の基板と、
第２の基板と統合されたカメラ・モジュールであって、当該カメラ・モジュールが、イメージ・センサダイと、ターゲットから反射した光がイメージ・センサダイを通過する統合されたレンズアセンブリとを包含することを特徴とするカメラ・モジュールと、
第１の基板に連結された照明モジュールであって、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る照明モジュールと、
を有することを特徴とする集積回路パッケージ。
【００７３】
A2. 前記第１の基板が印刷回路基板から成るA1に記載の集積回路パッケージ。
A3. 前記第２の基板が、シリコン、シリカ、印刷回路基板およびセラミックの一つ以上を備えることを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７４】
A4. 前記カメラ・モジュールに対してとり囲むように配置された囲い板を更に有し、
前記囲い板が、照明モジュールからの光がカメラ・モジュールに直接当たらないように構成されることを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７５】
A5. 前記第１の基板に配置されたボールグリッドアレイを更に有し、単一の入出力を形成し、
前記ボールグリッドアレイが、信号を前記第１の基板の集積回路へ導きおよびそこから導かれるように少なくとも一つの端末で有効に構成されることを特徴とする、A1に記載の集積回路パッケージ。
【００７６】
A6. 前記第１の基板が、第２の基板、カメラ・モジュールおよび照明モジュールの各々に関して取り囲むフォームファクタを有し、前記フォームファクタは約500 mm2未満の領域を有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７７】
A7. 前記第1の基板に連結する第２の光源を更に有し、前記第２の光源は第２の光線を生成することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
A8. 前記第２の光源が、発光デバイスと、前記第２の光源を受光するための光学エレメントと、前記光学エレメントを前記発光デバイスから切り離すスペーサとを有し、前記発光デバイスが一つ以上のＬＥＤダイおよびレーザーダイオードを包含することを特徴とするA７に記載の集積回路パッケージ。
【００７８】
A9. 前記第１の光源が、ＬＥＤダイ、および、前記LEDダイに対して取り囲む反射器を有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
A10. カメラ・モジュールの前に、復号可能な証印から反射される光を受けるためのレンズシステムを更に有し、
前記レンズシステムが、カメラ・モジュールの焦点距離を増やすように構成される少なくとも一つのレンズを有することを特徴とするA1に記載の集積回路パッケージ。
【００７９】
A11. 少なくともカメラ・モジュールおよび照明モジュールに対して取り囲む際に配置された封入層を更に有し、
前記封入層がターゲットから反射された光がレンズシステムに当たることができるように構成され、前記封入層が更に、照明モジュールにより発光される光がターゲットを照らすことができるように構成されることを特徴とするA１０に記載の集積回路パッケージ。
【００８０】
B1. ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に用いられる半導体チップ・パッケージであって、前記半導体チップ・パッケージが、第１の層および第２の層からなる基板を有し、
前記第１の層が、その上に配置されるボールグリッドアレイを有し、第１の入出力を形成し、前記第１の層が、前記ターゲット方向に第１の光ビームを生成する照射領域有し、前記第２の層が、前記ターゲットから反射された光が前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有し、前記第２の層が、前記イメージセンサダイから前記第１の層を介して前記第１の入出力に出力を導くように作動可能に構成された第１の層に結合された第２の入出力を有することを特徴とする半導体チップ・パッケージ。
【００８１】
B2. 統合したレンズアセンブリの前に反射した光を受けるように構成されたレンズシステムを更に有し、前記レンズシステムが、レンズシステムの焦点距離を増やすことように構成されている少なくとも一つのレンズを有することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８２】
B3. 照明領域が、ターゲットの方向に第２の光線を生成することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
B4. 第１の光線を生成するための第１の光源と、第２の光線を生成するための第２の光源とを有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、ＬＥＤダイに対して取り囲む関係にあり、ターゲットに第１の光線を差し向けるように構成された組合せの反射器とを有し、
前記第２の光源が、レーザーダイオード、前記第２の光線を受けるための光学エレメント、および、前記レーザーダイオードから前記光学エレメントを分離するスペーサを有し、前記ターゲットに向かうように前記第２の光線を差し向けるように構成されるように組み合わせられ、前記第１の光源と前記第２の光源の少なくとも１つが、照明領域に配置され、前記第１の層に結合されることを特徴とするＢ３に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８３】
B5. 前記第２の層、前記イメージ・センサダイ、および、統合したレンズアセンブリを結合しているカメラ・モジュールを更に有し、
前記カメラ・モジュールが、前記第２の入出力を介して前記第１の入出力と通信することを特徴とするＢ１に記載の半導体チップ・パッケージ。
【００８４】
C1. ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末であって、前記ハンドヘルド証印読取端末が、
復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、
集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有し、
前記集積回路パッケージが、コントロール及び出力信号を導くための単一の入出力を有する第１の基板と、前記第１の基板に結合された第２の基板を有するカメラモジュールと、第２の基板上に配置され配置され、前記ターゲットから反射された光に応答するイメージセンサダイと、前記ターゲットから反射された光を前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、復号可能な証印を復号するように単一の入出力を介して集積された回路パッケージを作動させるように作動可能に構成されることを特徴とするハンドヘルド証印読取端末。
【００８５】
C2. 前記第１の基板に結合された第１の光源と、前記第１の基板に結合された第２の光源のうちの１又はそれ以上を更に有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイに対して取り囲む反射器とを有し、前記ＬＥＤダイからの第１の光線を差し向けるための反射器がターゲットに向けられ、
前記第２の光源が、第２の光線を生成するための発光デバイスと、前記第２の光線を受けるための光学エレメントと、前記発光デバイスから前記光学エレメントを分離するためのスペーサとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、前記集積回路パッケージを介した第２の光源および前記第１の光源の１またはそれ以上で前記ターゲットを照射するように更に作動し、
前記発光デバイスが、１またはそれ以上のＬＥＤおよびレーザダイオードからなることを特徴とするＣ１に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８６】
C3. イメージ・センサダイを第１の光線から少なくとも光学的に分離するためにカメラ・モジュールに関して取り囲むように配置した光学囲い板を更に有することを特徴とする、Ｃ２に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８７】
C4. 少なくともカメラ・モジュールに関して取り囲む際に配置した封入層を更に有し、前記封入層が、ターゲットから反射された光を統合したレンズアセンブリに当てることができるように構成されることを特徴とするC2に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【００８８】
[00084] 本発明が特に特定の典型的な実施形態に関して図と共に記載されると共に、詳細なさまざまな変化が説明文および図面で支えられることが可能である請求項に記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その中でもたらされることができることは当業者により理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージであって、前記集積回路パッケージは、
制御および出力信号を実行するための単一の入出力を備えた集積回路から成る第１の基板と、
少なくとも一つの出力を単一の入出力へ導くために第１の基板に連結する第２の基板と、
第２の基板と統合されたカメラ・モジュールであって、当該カメラ・モジュールが、イメージ・センサダイと、ターゲットから反射した光がイメージ・センサダイを通過する統合されたレンズアセンブリとを包含することを特徴とするカメラ・モジュールと、
第１の基板に連結された照明モジュールであって、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る照明モジュールと、
を有することを特徴とする集積回路パッケージ。
【請求項２】
前記第１の基板が印刷回路基板から成る請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項３】
前記第２の基板が、シリコン、シリカ、印刷回路基板およびセラミックの一つ以上を備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項４】
前記カメラ・モジュールに対してとり囲むように配置された囲い板を更に有し、
前記囲い板が、照明モジュールからの光がカメラ・モジュールに直接当たらないように構成されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項５】
前記第１の基板に配置されたボールグリッドアレイを更に有し、単一の入出力を形成し、
前記ボールグリッドアレイが、信号を前記第１の基板の集積回路へ導きおよびそこから導かれるように少なくとも一つの端末で有効に構成されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項６】
前記第１の基板が、第２の基板、カメラ・モジュールおよび照明モジュールの各々に関して取り囲むフォームファクタを有し、前記フォームファクタは約500 mm2未満の領域を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項７】
前記第１の基板に連結する第２の光源を更に有し、前記第２の光源は第２の光線を生成することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項８】
前記第１の光源が、ＬＥＤダイ、および、前記LEDダイに対して取り囲む反射器を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項９】
カメラ・モジュールの前に、復号可能な証印から反射される光を受けるためのレンズシステムを更に有し、
前記レンズシステムが、カメラ・モジュールの焦点距離を増やすように構成される少なくとも一つのレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１０】
ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に用いられる半導体チップ・パッケージであって、前記半導体チップ・パッケージが、第１の層および第２の層からなる基板を有し、
前記第１の層が、その上に配置されるボールグリッドアレイを有し、第１の入出力を形成し、前記第１の層が、前記ターゲット方向に第１の光ビームを生成する照射領域有し、前記第２の層が、前記ターゲットから反射された光が前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有し、前記第２の層が、前記イメージセンサダイから前記第１の層を介して前記第１の入出力に出力を導くように作動可能に構成された第１の層に結合された第２の入出力を有することを特徴とする半導体チップ・パッケージ。
【請求項１１】
統合したレンズアセンブリの前に反射した光を受けるように構成されたレンズシステムを更に有し、前記レンズシステムが、レンズシステムの焦点距離を増やすことように構成されている少なくとも一つのレンズを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１２】
照明領域が、ターゲットの方向に第２の光線を生成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１３】
第１の光線を生成するための第１の光源と、第２の光線を生成するための第２の光源とを有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、ＬＥＤダイに対して取り囲む関係にあり、ターゲットに第１の光線を差し向けるように構成された組合せの反射器とを有し、
前記第２の光源が、レーザーダイオード、前記第２の光線を受けるための光学エレメント、および、前記レーザーダイオードから前記光学エレメントを分離するスペーサを有し、前記ターゲットに向かうように前記第２の光線を差し向けるように構成されるように組み合わせられ、前記第１の光源と前記第２の光源の少なくとも１つが、照明領域に配置され、前記第１の層に結合されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１４】
ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末であって、前記ハンドヘルド証印読取端末が、
復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、
集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有し、
前記集積回路パッケージが、コントロール及び出力信号を導くための単一の入出力を有する第１の基板と、前記第１の基板に結合された第２の基板を有するカメラモジュールと、第２の基板上に配置され配置され、前記ターゲットから反射された光に応答するイメージセンサダイと、前記ターゲットから反射された光を前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、復号可能な証印を復号するように単一の入出力を介して集積された回路パッケージを作動させるように作動可能に構成されることを特徴とするハンドヘルド証印読取端末。
【請求項１５】
前記第１の基板に結合された第１の光源と、前記第１の基板に結合された第２の光源のうちの１又はそれ以上を更に有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイに対して取り囲む反射器とを有し、前記ＬＥＤダイからの第１の光線を差し向けるための反射器がターゲットに向けられ、
前記第２の光源が、第２の光線を生成するための発光デバイスと、前記第２の光線を受けるための光学エレメントと、前記発光デバイスから前記光学エレメントを分離するためのスペーサとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、前記集積回路パッケージを介した第２の光源および前記第１の光源の１またはそれ以上で前記ターゲットを照射するように更に作動し、
前記発光デバイスが、１またはそれ以上のＬＥＤおよびレーザダイオードからなることを特徴とする請求項１４に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【請求項１】
ターゲットの復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージであって、前記集積回路パッケージは、
制御および出力信号を実行するための単一の入出力を備えた集積回路から成る第１の基板と、
少なくとも一つの出力を単一の入出力へ導くために第１の基板に連結する第２の基板と、
第２の基板と統合されたカメラ・モジュールであって、当該カメラ・モジュールが、イメージ・センサダイと、ターゲットから反射した光がイメージ・センサダイを通過する統合されたレンズアセンブリとを包含することを特徴とするカメラ・モジュールと、
第１の基板に連結された照明モジュールであって、ターゲットの方向に第１の光線を導くための第１の光源から成る照明モジュールと、
を有することを特徴とする集積回路パッケージ。
【請求項２】
前記第１の基板が印刷回路基板から成る請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項３】
前記第２の基板が、シリコン、シリカ、印刷回路基板およびセラミックの一つ以上を備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項４】
前記カメラ・モジュールに対してとり囲むように配置された囲い板を更に有し、
前記囲い板が、照明モジュールからの光がカメラ・モジュールに直接当たらないように構成されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項５】
前記第１の基板に配置されたボールグリッドアレイを更に有し、単一の入出力を形成し、
前記ボールグリッドアレイが、信号を前記第１の基板の集積回路へ導きおよびそこから導かれるように少なくとも一つの端末で有効に構成されることを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項６】
前記第１の基板が、第２の基板、カメラ・モジュールおよび照明モジュールの各々に関して取り囲むフォームファクタを有し、前記フォームファクタは約500 mm2未満の領域を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項７】
前記第１の基板に連結する第２の光源を更に有し、前記第２の光源は第２の光線を生成することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項８】
前記第１の光源が、ＬＥＤダイ、および、前記LEDダイに対して取り囲む反射器を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項９】
カメラ・モジュールの前に、復号可能な証印から反射される光を受けるためのレンズシステムを更に有し、
前記レンズシステムが、カメラ・モジュールの焦点距離を増やすように構成される少なくとも一つのレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１０】
ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末に用いられる半導体チップ・パッケージであって、前記半導体チップ・パッケージが、第１の層および第２の層からなる基板を有し、
前記第１の層が、その上に配置されるボールグリッドアレイを有し、第１の入出力を形成し、前記第１の層が、前記ターゲット方向に第１の光ビームを生成する照射領域有し、前記第２の層が、前記ターゲットから反射された光が前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリを備えたイメージセンサダイを有し、前記第２の層が、前記イメージセンサダイから前記第１の層を介して前記第１の入出力に出力を導くように作動可能に構成された第１の層に結合された第２の入出力を有することを特徴とする半導体チップ・パッケージ。
【請求項１１】
統合したレンズアセンブリの前に反射した光を受けるように構成されたレンズシステムを更に有し、前記レンズシステムが、レンズシステムの焦点距離を増やすことように構成されている少なくとも一つのレンズを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１２】
照明領域が、ターゲットの方向に第２の光線を生成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１３】
第１の光線を生成するための第１の光源と、第２の光線を生成するための第２の光源とを有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、ＬＥＤダイに対して取り囲む関係にあり、ターゲットに第１の光線を差し向けるように構成された組合せの反射器とを有し、
前記第２の光源が、レーザーダイオード、前記第２の光線を受けるための光学エレメント、および、前記レーザーダイオードから前記光学エレメントを分離するスペーサを有し、前記ターゲットに向かうように前記第２の光線を差し向けるように構成されるように組み合わせられ、前記第１の光源と前記第２の光源の少なくとも１つが、照明領域に配置され、前記第１の層に結合されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップ・パッケージ。
【請求項１４】
ターゲット上の復号可能な証印を撮像するためのハンドヘルド証印読取端末であって、前記ハンドヘルド証印読取端末が、
復号可能な証印を撮像するための集積回路パッケージと、
集積回路パッケージに対して取り囲む関係のハンドヘルドハウジングとを有し、
前記集積回路パッケージが、コントロール及び出力信号を導くための単一の入出力を有する第１の基板と、前記第１の基板に結合された第２の基板を有するカメラモジュールと、第２の基板上に配置され配置され、前記ターゲットから反射された光に応答するイメージセンサダイと、前記ターゲットから反射された光を前記イメージセンサに通過させる集積されたレンズアセンブリとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、復号可能な証印を復号するように単一の入出力を介して集積された回路パッケージを作動させるように作動可能に構成されることを特徴とするハンドヘルド証印読取端末。
【請求項１５】
前記第１の基板に結合された第１の光源と、前記第１の基板に結合された第２の光源のうちの１又はそれ以上を更に有し、
前記第１の光源が、ＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイに対して取り囲む反射器とを有し、前記ＬＥＤダイからの第１の光線を差し向けるための反射器がターゲットに向けられ、
前記第２の光源が、第２の光線を生成するための発光デバイスと、前記第２の光線を受けるための光学エレメントと、前記発光デバイスから前記光学エレメントを分離するためのスペーサとを有し、
前記ハンドヘルドハウジングが、前記集積回路パッケージを介した第２の光源および前記第１の光源の１またはそれ以上で前記ターゲットを照射するように更に作動し、
前記発光デバイスが、１またはそれ以上のＬＥＤおよびレーザダイオードからなることを特徴とする請求項１４に記載のハンドヘルド証印読取端末。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５４５４３（Ｐ２０１２−５４５４３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１６８２０８（Ｐ２０１１−１６８２０８）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．イーサネット
【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）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８２０８（Ｐ２０１１−１６８２０８）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．イーサネット
【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）】
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