(57)【要約】【課題】  画像捕捉システム及び方法、特に、目標物のフルカラー又はモノクロ画像を捕捉する方法、及び／又は、読取られる光コード記号のモノクロ画像を捕捉する方法を提供する。【解決手段】  画像捕捉システムに対する作業距離の遠視野範囲にある目標物の画像は、共通の二次元センサアレイ（１２）のセンサの第１グループに集束され、システムに対する作業距離の近視野範囲にある光コードの画像は、このアレイのセンサの第２グループに集束される。いかなる光学構成要素も移動させることなく目標物画像と光コード画像を捕捉することができる携帯用装置において、同じアレイが共用される。この装置は、アレイ（１２）を装着した画像センサ基板（１４）と、第１の筐体部材（２４）に取付けられたレンズアセンブリ（２２）とを含む。第２の筐体部材（２６）は、第１の筐体部材と共に画像エンジンに対する剛体を形成する。
2005521164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）センサ上に入射する光を検出するためにアレイ内のそれぞれの位置に間隔を空けて配置されたセンサの共通撮像アレイと、
ｂ）作業距離の遠視野範囲内の目標物の画像を前記共通アレイの前記センサの第１グループに集束させ、作業距離の近視野範囲内の光コードの画像を該共通アレイの該センサの第２グループに集束させるための画像捕捉アセンブリと、
を含むことを特徴とする画像捕捉システム。
【請求項２】
前記共通アレイを受け入れる内部を有する支持体を含み、
前記画像捕捉アセンブリは、前記支持体により支持された、前記目標物の画像を集束させるための目標物レンズと、該支持体により支持され、前記光コードの画像を集束させるために該目標物レンズから間隔を置いて配置されたコードレンズとを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記目標物の画像から捕捉された光が前記センサの前記第２グループに到達するのを阻止し、前記光コードの画像から捕捉された光が該センサの前記第１グループに到達するのを阻止するために前記支持体の内部にバッフルを含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサは、互いに直交する行と列に配置され、
前記第１グループは、前記行の主要な割合を占め、
前記第２グループは、前記行の少ない割合を占める、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記近視野範囲は、約０．５インチから約１２インチであり、
前記遠視野範囲は、約１２インチから無限大である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光コードは、一次元バーコード記号であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
各センサは、それぞれの該センサと同じ位置で前記入射光の三原色の各々を測定して測定赤色、青色、及び緑色信号を取得し、該センサの前記第１グループからの信号を処理して前記目標物の画像をフルカラーで取得し、該センサの前記第２グループからの複数の信号を処理して前記光コードの画像がモノクロで得られる複合信号を取得するように作動する３つの光センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ａ）アレイ内のそれぞれの位置に間隔を空けて配置されたセンサの共通撮像アレイ上に入射した光を検出する段階と、
ｂ）作業距離の遠視野範囲内の目標物の画像を該共通アレイの該センサの第１グループに集束させる段階と、
ｃ）作業距離の近視野範囲内の光コードの画像を該共通アレイの該センサの第２グループに集束させる段階と、
含むことを特徴とする画像捕捉方法。
【請求項９】
支持体の内部に前記共通アレイを取付ける段階と、
該支持体上の間隔を空けた位置に目標物レンズ及びコードレンズを取付ける段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記目標物の画像から捕捉された光が前記センサの前記第２グループに到達するのを阻止し、前記光コードの範囲から捕捉された光が該センサの前記第１グループに到達するのを阻止するバッフルにより、支持体の内部を小分割する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサを互いに直交する行及び列に配置する段階と、
前記行の主要な割合を該センサの前記第１グループに、かつ、前記行の少ない割合を該センサの前記第２グループに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記近視野範囲は、約０．５インチから約１２インチであり、
前記遠視野範囲は、約１２インチから無限大である、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記光コードは、一次元バーコード記号であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
各センサが、それぞれの該センサと同じ位置で前記入射光の三原色の各々を測定して測定赤色、青色、及び緑色信号を取得するように作動する３つの光センサを含み、
前記目標物の画像をフルカラーで取得するために、該センサの前記第１グループからの信号を処理する段階と、
前記光コードの画像がモノクロで得られる複合信号を取得するために、該センサの前記第２グループからの複数の信号を処理する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に画像捕捉システム及び方法に関し、より詳細には、共通撮像アレイを用いて、特にそれぞれのピクセルセンサと同じ位置で入射光の三原色の各々を測定するようにそれぞれが作動するピクセルセンサの撮像アレイを用いることにより、目標物のフルカラー又はモノクロ画像を捕捉する方法、及び／又は、読取られる光コード記号のモノクロ画像を捕捉する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光コードは、一般にアプリオリ規則に従って組み立てられた異なる光反射又は光放射特性を有する画像区域から成るパターンである。光コードの特定の種類を説明するのに、「バーコード」という用語が時には使用される。光コードの光学特性及びパターンは、それらが使用される背景環境からそれらを外観で区別するように選択される。光コードからデータを識別又は抽出するためのシステムは、「光コード読取装置」と呼ばれることがあり、バーコードスキャナは、その一種である。光コード読取装置は、店舗内のチェックアウトサービス、製造現場での流れ作業及び在庫管理、及び輸送車両における荷物出荷追跡のような様々な多くの環境において、固定式又は携帯用設備の両方で使用される。光コードは、例えば多くのバーコードが印刷されたリストから目標バーコードを読み取ることにより、迅速で汎用的なデータ入力手段として使用することができる。いくつかの用途においては、光コード読取装置は、携帯用データ処理装置、又はデータ収集及び送信装置に接続される。光コード読取装置は、多くの場合、手で目標コードに向けられる手持式センサを含む。
【０００３】
最も従来的な光走査システムは、一次元のバーコード符号を読み取るように設計される。バーコードは、一定の又は変化する幅空間で分離された、幅が異なる矩形バーのパターンである。これらのバーと空間は、光の反射特性が異なる。一次元バーコードの一例は、例えば製品在庫を識別するために使用される「ＵＰＣ／ＥＡＮ」コードである。二次元又は積み重ねバーコードの例は、「ＰＤＦ４１７」バーコードである。「ＰＤＦ４１７」バーコード及びそれを復号する技術の説明は、米国特許第５，６３５，６９７号に開示されている。別の従来式光コードは、「ＭａｘｉＣｏｄｅ」として公知である。これは、中央ファインダパターン又は標的中心、及び中央ファインダを取り囲む六角形の格子から構成される。本特許出願で開示される本発明の態様は、光コード読取装置一般に、それが読取るようになっている光コードの特定の型に関わらず適用可能であることに注意すべきである。説明する本発明は、何らかの関連する画像認識又は画像解析にもまた応用可能である。
【０００４】
ほとんどの従来式走査システムは、１つ又はそれ以上のレーザ光のビームを生成し、このビームは、バーコード記号から反射してシステムに戻る。このシステムは、システムの１つ又はそれ以上の走査ラインに沿ったコードによって反射された光に対応する連続アナログ波形を取得する。次いで、システムは、波形を復号してバーコードからの情報を抽出する。この一般的な種類のシステムは、例えば米国特許第４，２５１，７９８号に開示されている。一次元及び二次元バーコードを検出して復号するビーム走査システムは、米国特許第５，５６１，２８３号に開示されている。
今日使用されている多くの走査システムは、走査レーザビームを用いる。いくつかのそのようなシステムは、手で目標物に向けることができる手持式ユニットに装備されている。多くの場合、個々のシステムは、他のスキャナ、コンピュータ、配線システム、及びデータ端末などを含む、はるかに大きなネットワークの構成要素である。
【０００５】
バーコードはまた、撮像装置の使用によって読取ることができる。例えば、装置の視野内の画像要素又はピクセルに対応したセル又は光センサの二次元アレイを有する画像センサ装置を使用することができる。そのような画像センサ装置は、二次元又はエリア電荷結合素子（ＣＣＤ）、又は、視野に対するピクセル情報の二次元アレイに対応する電子信号を生成する相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）素子及び関連回路を含むことができる。
従って、読取られるバーコード記号のモノクロ画像を捕捉するために「ＣＣＤ」を用いることは公知であり、例えば、米国特許第５，７０３，３４９号に開示されている。目標物のフルカラー画像を捕捉するために多重内蔵チャンネルを有する「ＣＣＤ」を用いることもまた公知であり、例えば、米国特許第４，６１３，８９５号に開示されている。
【０００６】
そのような「ＣＣＤ」を製造することが困難であり経費がかかるために、異なるセル位置で異なる波長帯域を選択するためにカラーフィルタモザイクを使用することが米国特許第３，９７１，０６５号から公知である。デジタルカメラに使用されている１つの一般的なモザイクは、チェッカー盤状に配列された５０％の緑色ピクセル、及びパターンの残りを埋める２５％の赤色ピクセルと２５％の青色ピクセルの交互の線を有する「ベイヤー」カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）パターンである。
【０００７】
「ベイヤーＣＦＡ」は、その意図された目的については概して満足しているが、異なる色に対するセルが異なる位置にあることに部分的に起因するカラーエイリアシング、解像度、及び感度の問題を有する。このような問題を軽減するために、従来技術では、米国特許第５，９６５，８７５号が、３重井戸の集積回路構造により、同じ位置すなわち各ピクセルセンサにおいて異なる色を測定するための３つの光センサをそれぞれ有するピクセルセンサの撮像アレイを提案している。
【０００８】
このように、バーコード記号読取装置又はデジタルカメラにおいて二次元撮像センサ装置を用いることは公知である。デジタル写真は、集光用の比較的大きな絞りでカメラから無限遠に集束させる画像捕捉システムを用いてより良好に撮られる。バーコード記号は、読取装置の作業距離範囲を実用的な限界内に保つための視野深度の要件により比較的小さな絞りを有し、読取装置の近くに集束させる画像捕捉システムを用いてより良好に読取られる。一例として、読取装置の作業距離は、通常約０．５インチから約１２インチの範囲にあり、カメラの作業距離範囲は、通常約１２インチから無限大の範囲にある。
【０００９】
これらの相反する要件は、バーコード読取装置及びカメラが単一の携帯装置に組み込まれる時に、画像捕捉システムの焦点を変化させるための移動する光学素子を利用する構成をもたらす。目標物に対する距離を検出してそれに応じて焦点を変化させるために、音又は光に基づくカメラの自動焦点機構を使用することは公知である。焦点を変化させるために、バーコード読取装置のレンズ又はガラスプレートを摺動又は移動させることもまた公知である。しかし、これらの設計の全ては、組立てが複雑で、しばしば信頼性及び再現性に乏しい可動部品を必要とする。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，６３５，６９７号
【特許文献２】米国特許第４，２５１，７９８号
【特許文献３】米国特許第５，５６１，２８３号
【特許文献４】米国特許第５，７０３，３４９号
【特許文献５】米国特許第４，６１３，８９５号
【特許文献６】米国特許第３，９７１，０６５号
【特許文献７】米国特許第５，９６５，８７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の全体的な目的は、目標物の画像を捕捉するカメラを、光コードを電気光学的に読取る読取装置と組み合せて単一装置にすることである。
より詳細には、本発明の目的は、目標物のフルカラー又はモノクロ画像、及び／又は、光コードのモノクロ画像を捕捉するための単一装置を可能にすることである。
本発明の更なる別の目的は、単一撮像アレイからのフルカラー及びモノクロ画像の両方を、各画像の焦点合わせを変化させるためのいかなる光学構成要素の移動にも頼ることなく処理することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的及び以下で明らかになる他の目的に基づいて、本発明の１つの特徴は、簡単に説明すると、センサへ入射する光を検出するためにアレイ内のそれぞれの位置に間隔を空けて配置されたセンサの共通撮像アレイを用いる画像捕捉システム及び方法にある。この共通アレイは、二次元半導体「ＣＣＤ」又は「ＣＭＯＳ」素子であるが、より好ましい実施形態においては、各センサは、３つの光センサを有し、それぞれのセンサの同じ位置で入射光の三原色の各々を測定して、好ましくは米国特許第５，９６５，８７５号に開示されているように、各センサでの入射光の異なる波長のシリコン内の吸収長さの差を検出することにより、測定赤色信号、測定青色信号、及び測定青色信号を取得するように作動する。全てのセンサにおいて全ての原色を感知するこのフルカラー撮像アレイは、公知の「ベイヤーＣＦＡ」と比較して、目標物撮像作動モードにおいて、目標物の高解像度及び高感度三色画像を捕捉するように作動する。
【００１３】
本発明に従って、共通撮像アレイは共用され、システムに対して作業距離の遠視野範囲の目標物のカラー又はモノクロの画像を捕捉し、作業距離の近視野範囲の光コードのモノクロの画像も捕捉する。画像捕捉は、共用アレイ内のセンサの第１のグループ上に目標物画像を集束させるように作動する目標物レンズ、及び、共用アレイ内のセンサの第２グループ上にコード画像を集束させるように作動する光コードレンズによって得られる。
【００１４】
数値例として、バーコード記号のような光コードを捕捉するための近視野範囲は、約０．５インチから約１２インチであり、人物、場所、及び物体の画像を捕捉するための遠視野範囲は、約１２インチから無限大である。共用アレイ内のセンサの約９７％が目標物画像を捕捉するために使用され、センサの約３％は、一次元バーコード記号を捕捉するために使用される。
レンズの１つによって捕捉された光が、他のレンズによって捕捉された光に対する使用のために用意された共通アレイの部分に到達するのを防止するために、アレイを収容する支持体の内部に光バッフルが使用される。このバッフルは、光吸収コーティングで被覆することができる。
【００１５】
光コードを読取るのに画像における色を区別する必要はない。従って、本発明は、光コードを読取るのに使用される複合モノクロ信号を生成するために、複数の測定信号、例えば赤色及び青色信号の混合及び結合を提案する。この混合は、アレイ外部又はアレイ内部のハードウエア又はソフトウエアにより、アナログ又はデジタル領域の両方において実行することができる。複合信号は、各センサでの少なくとも２つの測定信号から発生され、各センサでの１つの測定信号からではないので、この複合信号は、光コード読取装置に使用される「ＣＣＤ」のような公知の「ＣＦＡ」撮像アレイと比較してより高い解像度及び感度を有する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、本システムは、撮像エンジン又はモジュール内に取付けられ、これらは、次に、携帯式又は固定式読取装置のような装置、又は他の形状因子の装置に取付けられる。手持式又は指装着式読取装置の場合に特に望ましいのは、目標物撮像モードと読取モードとの間を必要に応じて切り換えるために、手動操作トリガがオペレータによって使用されることである。しかしながら、センサの別々の割当により、目標物撮像及び読取モードは、同時に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ここで図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態の撮像エンジン１０が示されている。この図は、撮像エンジンの特定の光学経路及びサブシステムを示す分解組立図である。図示されるように、撮像エンジンは、種々の回路基板、光学素子、及び筐体要素を含む。パッケージ化された画像センサアレイ１２は、画像センサ基板１４に設置される。画像センサ基板１４はまた、画像センサアレイ１２に付随する画像取得回路を含むことができる。好ましい実施形態においては、撮像アレイ１２は窓１６を有し、これを通して入射画像が受け取られる。アレイは、入射光を電気信号に変換し、信号は以下に説明するように処理される。適切なアレイは、本明細書においてその内容が引用により組み込まれる、米国特許第５，９６５，８７５号に開示されている。他の適切なアレイは、「ＣＣＤ」及び「ＣＭＯＳ」アレイである。
【００１８】
線１８は、撮像エンジン１０の画像センサアレイ１２の主光軸である。主光軸１８は、光学支持体２０を通過し、システム全体として同じ主光軸を有する対物レンズアセンブリ２２の中に入る。次いで、光軸１８は、アレイ１２の窓１６を通過する。
作動中、撮像エンジンの視野が画像センサアレイ１２によって撮像される。より詳細には、視野からの光は、光学支持体２０を通過して、光をアレイの表面に集束させるレンズアセンブリ２２内に入る。３つの光センサをそれぞれ有するセル又はピクセルセンサのアレイは、目標物の画像に対するピクセル情報の二次元アレイに対応する電気信号を生成する。各ピクセルセンサは、以下で更に詳細に説明するように、アレイ内のそれぞれのセンサと同じ位置で入射光の三原色の各々を測定し、各センサに対する測定赤色信号、測定青色信号、及び測定緑色信号を得るように作動する。
【００１９】
アレイ１２及びレンズアセンブリ２２を有する画像センサ基板１４は、筐体部材２４に取付けられる。第２の筐体部材２６は、第１の筐体部材と共に撮像エンジンに対する剛体を形成する。
撮像エンジン１０には、以下で光学経路２８と関連して説明される照準システムが設けられる。照準システムに対する光は、レーザダイオード３２及びトロイダルレンズ３４を含む照準ビーム発生器アセンブリ３０によって提供される。照準ビーム３６は、発生器アセンブリから発せられ、折畳みミラー３８によって反射されて回折光学素子４０を通過する。回折素子４０は、数字４２で示される経路に従う発散ビームレットを作り出す（経路４２は、図１の分解組立図の解釈を容易にするために、破線４３によって示されるｙ軸方向に引き延ばされている）。照準システムからの発散ビームレットは、光学支持体２０の窓４４で撮像エンジンの前面を通過して撮像エンジンから出る。撮像エンジン前面に近い回折素子４０の位置は、ビームレット発散のための空間をエンジン内に備える必要をなくし、エンジンの大きさの縮小を可能とする。寸法Ａは、レンズアセンブリ２２の主光軸１８と、照準ビームレットが撮像エンジンを出る点での照準システムの主光軸であるビームレット経路２８との間のオフセットを示す。好ましい実施形態における寸法Ａは、１／２インチよりも小さく、例えば５ミリメートルである。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態においては、撮像エンジン１０のための照明供給装置４６が設けられる。照明プリント基板４８は、発光ダイオードを有する。レンズレットプレート５０は、撮像エンジンの外側前面を形成する。照明プリント基板４８のレーザダイオードからの光は、レンズレットプレート５０を通過し、撮像エンジンのための照明フィールドをもたらす。照明プリント基板のための電力は、電源基板５２から供給される。画像センサ基板を含む撮像エンジンの他の電子構成要素に対する電力もまた、電源基板５２から供給することができる。
【００２１】
撮像エンジンは、組立てられた時に極めてコンパクトなユニットとなり、通常寸法は、１インチ×１．５インチ×０．７５インチであり、容積は約１．２５立方インチである。このコンパクトなユニットは、概して細長いハンドル又はハンドグリップ５８、及び撮像エンジン１０を収容するための上部部分６０を有するハウジング５６を含む図２の手持式装置５４のような種々の形状因子の装置内に都合よく装着させることができる。撮像エンジンの前面は、手持式装置５４の上部部分の前方端部に現れる。ハンドル部分５８の断面寸法及び全体の大きさは、装置が都合よく使用者の手で保持できるようになっている。本体及びハンドル部分は、合成プラスチック材料のような軽量で弾力のある耐衝撃性の自己支持性材料で構成することができる。プラスチックハウジングは、射出成形されてもよいが、真空成形又はブロー成形して、容積が撮像エンジン１０及び他の構成要素を収容するのに十分な内部空間の境界を成す薄い中空シェルを形成することができる。
【００２２】
手動的に起動可能なトリガ６２は、装置の前方に面する領域においてハンドル部分５８上に移動できる関係で取付けられる。トリガを押し込むことによって装置を起動させるために、使用者の人差し指が通常使用される。装置を他のネットワーク構成要素に結合するために、可撓性電気ケーブル６４を設けることができる。代替実施形態において、このケーブルはまた、撮像エンジン１０へ電力を供給することができる。好ましい実施形態においては、ケーブル６４は、装置からのデータを受信するホスト装置又はシステム６５に接続される。バーコード読取装置を伴う代替実施形態においては、エンジン１０の外部に復号モジュール６６を設けることができる。このような実施形態においては、復号モジュール６６からの復号データは、全体的に数字６８の囲みで表される更に別のホスト装置処理機器及び端末に送信することができる。
【００２３】
図３は、本発明の好ましい実施形態による手持式装置５４’の別の好ましい実施形態の断面図であり、撮像エンジン１０の位置が示されている。この実施形態は、電池式でワイヤレスである。復号基板７２（マイクロプロセッサを含む）は、撮像エンジン１０の外部に設けることができる。
トリガ又は操作回路基板７０は、手持式装置のハンドル部分５８’内に設置される。トリガ基板は、手持式装置のトリガ６２に付随するスイッチ手段と電気的に接続され、画像捕捉を開始又は継続するための使用者のトリガ６２の押圧を示す信号を処理する。
【００２４】
トリガに付随する回路に加えて、図３の装置のハンドルは、１つ又はそれ以上のデータ端末への移動無線リンクを提供する無線周波数基板７４及びアンテナ７６を収容することができる。装置５４’のための電力は、バッテリ７８によって供給することができる。赤外線データインタフェース（ＩＲＤＡ）７９又は多接点シュー（図示せず）もまた、装置と外部受信器又は結合装置との間のデータをそれぞれ通信するために設けることができる。
【００２５】
撮像エンジンの電子ハードウエアは、バーコード記号を読取るための２つの主要な電気サブシステム、撮像サブシステム及び復号サブシステムを含む。撮像サブシステムは、撮像アレイ、アナログ／デジタル変換器、タイミング発生器、自動利得制御（ＡＧＣ）回路、及び上述の構成要素を制御するための周辺回路を含む。復号サブシステムは、マイクロプロセッサユニットの周りに構成される。好ましい実施形態においては、マイクロプロセッサは、ＩＢＭ製の「ＰｏｗｅｒＰＣ」（４０３シリーズ）である。「ＰｏｗｅｒＰＣ」は、低消費電力で高性能及び機能統合をもたらす３２ビット「ＲＩＳＣ」組込みコントローラである。復号サブシステムの他の構成要素には、フラッシュＲＯＭ、ＤＲＡＭ、Ｉ／Ｏ（８ビット双方向パラレルポート、１６個のユーザ／システム・シングルビットＩ／Ｏ）、及び必要なグルーロジックが含まれる。
【００２６】
ここで図９に転ずると、図１に描かれた対物レンズアセンブリ２２がより詳細に示されている。センサアレイ１２もまた、基板１４に取付けられて示されている。アセンブリ２２は、外側中空支持体１１４に間隔を空けた関係で取付けられた目標物レンズ１１０及び光コードレンズ１１２を含む。より大きな集光絞り１１６及びより小さな集光絞り１１８は、外側支持体１１４内に伸縮式に収納された内側中空支持体１２０に間隔を空けた関係で形成される。光バッフル１２２は、内側支持体１２０の内部をより大きな容積区画１２４とより小さな容積区画１２６とに小分割する。
【００２７】
目標物レンズ１１０及びより大きな集光絞り１１６は、協働して、作業距離の遠視野範囲に位置する目標物の画像を、区画１２４に設置されたアレイ１２のセンサの第１グループＡ上に集束させる。絞り１１６は、大きな円形開口部を有して多量の光を受け入れる。遠視野範囲は、約１２インチから無限大である。コードレンズ１１２及びより小さな集光絞り１１８は、協働して、作業距離の近視野範囲に位置する光コードの画像を、区画１２６に設置されたアレイのセンサの第２グループＢ上に集束させる。絞り１１８は、バーコード記号読取のために必要とされる狭いスリットである。絞りが大きければ、光の不鮮明な円がより大きくなり、画像がその集束位置から移動すると、より早く画像が焦点から外れる。近視野範囲は、約０．５インチから約１２インチである。
バッフル１２２は、目標物レンズ１１０によって捕捉された光が区画１２６に入るのを阻止し、また、コードレンズ１１２によって捕捉された光が区画１２４に入ることも阻止する。バッフルは、物理的障壁として作用し、光を吸収して内部反射を最小にするために、光吸収性の黒色コーティングで被覆することもできる。
【００２８】
アレイが６４０×４８０ピクセルの「ＶＧＡ」解像度を有する場合は、アレイの全面積の９７％、すなわち、６４０×４６５ピクセルの区域が目標物画像を捕捉するために用いられることになり、全面積の３％、すなわち、６４０×１５ピクセルの区域がコード画像を捕捉するために使用されることになると現在想定されている。３２０×２４０ピクセルの「ＣＩＦ」解像度、及び１０２４×７６８ピクセルの「Ｓｕｐｅｒ  ＶＧＡ」解像度を有するアレイについても、類似の比率が適用される。
【００２９】
区画１２４のセンサは、目標物プロセッサ１２８によって従来の方法で処理される目標物信号を生成する。区画１２６のセンサは、コード信号プロセッサ１３０によって同じく従来の方法で処理されるコード信号を生成する。これらのプロセッサは、トリガ６２又は類似のアクチュエータによって別々に選択することができ、又は、好ましい実施形態においては、目標物画像及び／又は撮像中のコードに対応するデータを生成するように同時に作動する。
【００３０】
ここで図４に転じると、アレイ１２が米国特許第５，９６５，８７５号に従って設計された時のアレイの各ピクセルセンサの基本構造の電気回路均等物が示されている。各センサは、青色電圧信号ＶB、緑色電圧信号ＶG、及び赤色電圧信号ＶRを測定する。対応する光電流は、ＩB、ＩG、及びＩRであり、対応する静電容量は、ＣB、ＣG、及びＣRである。区画１２４の各センサの３つの測定電圧信号は、例えば、物体、人物、風景、又は類似の目標物のカラー写真を撮る際のデジタルカメラの作動において従来的に行われるように、目標物撮像作動モードの間に処理されて目標物の完全な三色画像を生成する。フルカラー画像は、部分的に「ベイヤーＣＦＡ」に対する場合のように各センサで一色のみを測定するのではなく、各センサが３つの異なる色を測定することのために、高い解像度及び感度を有する。
【００３１】
区画１２６のセンサからの複数の測定色信号は、光コードが撮像される読取作動モードの間にこれと同じ高解像度及び高感度をもたらすために、結合又は混合されて複合モノクロ又はグレースケール信号ＶMが生成される。より具体的には、図４の回路の解析から、出力電圧と光電流との間に以下の関係が導かれる。
ΔＶB＝−ＩBＣBΔｔ
ΔＶG＝（ＩB＋ＩG）ＣGΔｔ
ΔＶR＝−（ＩR＋ＩG）ＣRΔｔ
【００３２】
上式の代数操作により次式が導かれる。
ＶM＝ΔＶB＋ΔＶR＝−（ＩG＋ＩB＋ＩR）ΔｔＣBＣR／（ＣB＋ＣR）
すなわち、各センサの赤色及び青色フォトダイオードからの電圧信号の合計は、３つの光電流に比例する量を与える。この量は、光コードのグレースケール画像に対するモノクロ信号を比較するのに適切である。測定色信号の複合信号から成るこのモノクロ信号は、区画１２６の各センサで発生され、従って、得られた処理グレースケール画像は、各センサで１つのみの色信号が測定される従来技術の「ＣＦＡ」の「ＣＣＤ」に基づくセンサアレイに比べて、より高い解像度、より高い感度、及びより高い信号対ノイズ比を有する。
【００３３】
図５は、各センサからの測定青色及び赤色アナログ電圧信号を加算してモノクロ信号ＶMを生成する電圧加算増幅器８０を示す。図５には、標準的リセット及び選択ライン回路と共に図４のセンサ回路と、各色のための電流供給装置に対する標準的バイアス回路も同じく示されている。
図６は、図５に類似しているが、一対のトランスコンダクタンス増幅器８２及び８４が、測定青色及び赤色アナログ電圧信号を対応する電流信号に変換し、次に電流信号を合計するために使用される。出力電圧ＶMは、グレースケール強度に比例する。
【００３４】
図７は、測定されたアナログ青色、緑色、及び赤色信号をそれぞれデジタル形式に変換し、次いでそれらを加算回路９２でデジタル的に結合するためのアナログ／デジタル変換器８６、８８、及び９０を示す概略図である。デジタル複合信号ＶMは、３つの色の重み付き合計である。各色に対する重み係数は、同じか又は異なる。図７は、撮像アレイと同じ集積回路チップ上に集積された場合に特に有用である。
【００３５】
図８は、同じくデジタル複合信号を生成する回路であるが、別の「ＡＳＩＣ」チップを用いる。上述の場合と同様に、撮像アレイと同じチップ１００上の変換器８６、８８、及び９０は、それぞれのデジタル青色、緑色、及び赤色信号を生成する。これらの信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）９４に供給され、このマルチプレクサは、次に、異なる「ＡＳＩＣ」チップ１０２上のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）９６に接続される。「ＤＥＭＵＸ」の出力は、それぞれの青色、緑色、及び赤色レジスタ１０４、１０６、及び１０８に供給され、それらの出力は、次に、デジタルモノクロ信号を生成する加算回路９２に供給される。
【００３６】
上述の要素の各々、又はその２つ又はそれ以上が協働して、上述の種類と異なる他の種類の構成に有用な用途を見出すこともできることが理解されるであろう。
本発明は、共通センサアレイを用いる画像捕捉システム及び方法に組み込まれるものとして図解及び説明したが、本発明の精神から何ら逸脱することなく種々の修正及び構造的変更を為し得るために、示された詳細に限定されることは意図していない。例えば、画像捕捉システムが現在好ましく収容される形状因子は、図２及び図３に示すようなピストル形状ではなく、その代りに、携帯情報端末、又は携帯電話、又はデータ収集端末に類似する手持式直方体ハウジングである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい実施形態の小型撮像エンジンの分解組立図である。
【図２】図１の撮像エンジンを組み込んだ手持式装置の斜視図である。
【図３】図１の撮像エンジンを組み込んだ別の手持式装置の断面図である。
【図４】従来技術によるフルカラー撮像アレイの公知のピクセルセンサと同等の電気回路を示す図である。
【図５】画像捕捉システムの一部の一実施形態を表す電気回路を示す図である。
【図６】画像捕捉システムの一部の別の実施形態を表す電気回路を示す図である。
【図７】画像捕捉システムの一部の更に別の実施形態を表す電気回路を示す図である。
【図８】画像捕捉システムの一部の更に別の実施形態を表す電気回路を示す図である。
【図９】本発明による画像捕捉システムの別の部分の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１２  共通二次元センサアレイ
１４  画像センサ基板
２２  レンズアセンブリ
１１０  目標物レンズ
１１２  光コードレンズ
１１４  外側支持体
１１６、１１８  集光絞り
１２０  内側中空支持体
１２２  光バッフル 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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