(57)【要約】画像スキャンエンジンは、同じパッケージに固体カメラおよび照射源の両方を含む。このスキャンエンジンユニットは、スワイプ画像部品の新スキャナーおよび既存のスキャナーとの一体化を容易にする。本発明が提供するスキャンエンジンは、例えば、スキャンエンジンシャーシに搭載されたカメラと、該スキャンエンジンシャーシに搭載された照射源とを備える。前記スキャンエンジンシャーシは、前記カメラおよび前記照射源が搭載されるプリント回路基板であり得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャンエンジンシャーシに搭載されたカメラと、
該スキャンエンジンシャーシに搭載された照射源と
を備えるスキャンエンジン。
【請求項２】
前記スキャンエンジンシャーシが、前記カメラおよび前記照射源が搭載されるプリント回路基板である、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項３】
前記照射源が、該照射源からの光の拡散角度が、前記カメラの視野におおよそマッチされるように該カメラの光学的部品と結合される、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項４】
前記カメラが、二次元ＣＣＤセンサーを有する固体カメラである、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項５】
前記カメラが、二次元ＣＭＯＳセンサーを有する固体カメラである、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項６】
制御信号を入力するための１つ以上のインターフェースを備える、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項７】
データを出力し、そして／または信号の時間合わせをするための１つ以上のインターフェースを備える、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項８】
カメラセンサーの積分時間と前記照射源の起動時間を、該積分時間と該起動時間が実質的に同時に起き、実質的に同じ間隔を有するように、同期させる同期化モジュールを含む、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項９】
物体上の印を解読するための命令を格納したマイクロプロセッサーおよびメモリーを備え、該物体の画像は前記カメラによって取り込まれる、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項１０】
デジタルデータ出力ポートを備える、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項１１】
前記照射源が、１つ以上の高光度ＬＥＤを含む、請求項１に記載のスキャンエンジン。
【請求項１２】
実質的に垂直な出口窓と、水平出口窓と複数のカメラと関連照射源を備える二光学部品イメージャー。
【請求項１３】
各カメラおよび該カメラの関連照射源が、単一のスキャンエンジンシャーシに搭載される、請求項１２に記載の二光学部品イメージャー。
【請求項１４】
３つのカメラを備え、該３つのカメラのうちの２つは、各カメラの視野が、実質的に前記垂直な出口窓の範囲内に含まれるように配列される、請求項１２に記載の二光学部品イメージャー。
【請求項１５】
前記カメラのうちの１つが、該カメラの視野が、実質的に前記水平出口窓の範囲内に含まれるように配列される、請求項１２に記載の二光学部品イメージャー。
【請求項１６】
前記カメラのうちの少なくとも幾つかに対する積分時間が時間的に重複しないように、各カメラおよび該カメラの照射源を起動するカメラ制御ユニットを備える、請求項１２に記載の二光学部品イメージャー。
【請求項１７】
異なるカメラからの画像が、同時に獲得されるように見えるように、各カメラからの画像を格納する緩衝域を備える、請求項１６に記載の二光学部品イメージャー。
【請求項１８】
少なくとも１つのカメラを有する画像スキャナーを用いて印を処理する方法であって、
該少なくとも１つのカメラのそれぞれに近接して、関連照射源を提供することと、
該カメラの積分時間を開始させることと、
該関連照射源を実質的に同時に起動させることと、
該カメラの積分時間の終了と実質的に同時に該照射源の起動を終了させることと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記照射源からの光の拡散角度が、前記カメラの視野とおおよそマッチされるように、該カメラの光学部品と該照射源を機械的かつ電気的に結合させることによって、該照射源が提供される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
２つ以上のカメラが、前記画像スキャナーに存在し、各カメラおよび該関連照射源の積分時間の実質的に同時な起動が、該カメラのうちの少なくとも幾つかに対する積分時間が時間的に重複しないように実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
各カメラからの画像を、異なるカメラからの画像が同時に獲得されるように見えるように格納することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのカメラを有する画像スキャナーを用いて印を処理する方法ステップを実行するためのコンピュータ実行可能な命令を備えたコンピュータ可読媒体であって、該方法は、
該少なくとも１つのカメラのそれぞれに近接して、関連照射源を提供することと、
該カメラの積分時間を開始させることと、
該関連照射源を実質的に同時に起動させることと、
該カメラの積分時間の終了と実質的に同時に該照射源の起動を終了させることと
を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
２つ以上のカメラが、前記画像スキャナーに存在し、各カメラおよび該カメラの関連照射源の積分時間の実質的に同時な起動のための命令が、該カメラのうちの少なくとも幾つかに対する積分時間が時間的に重複しないように実行される、請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
各カメラからの画像を、異なるカメラからの画像が同時に獲得されるように見えるように格納するための命令を備える、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
スキャンエンジンシャーシに搭載された印画像を獲得する手段と、
該スキャンエンジンシャーシに搭載された該印を照射するための手段と
を備える、スキャンエンジン。
【請求項２６】
前記スキャンエンジンシャーシが、前記画像を獲得するための手段および前記照射するための手段が搭載されるプリント回路基板である、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【請求項２７】
前記照射するための手段が、該照射するための手段からの光の拡散角度が、前記画像を獲得するための手段の視野とおおよそマッチするように、該画像を獲得するための手段の光学的な部品と結合される、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【請求項２８】
制御信号を入力するための１つ以上の手段を備える、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【請求項２９】
データを出力し、そして／または信号の時間合わせするための１つ以上の手段を備える、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【請求項３０】
前記画像を獲得するための手段におけるセンサーの積分時間の間隔と前記照射のための手段の起動間隔を、該積分時間の間隔と該起動間隔が実質的に同時に起き、実質的に同じ間隔を有するように同期させる同期するための手段を備える、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【請求項３１】
物体上の印を獲得するための手段および該印を解読するステップを実行する手段を備える、請求項２５に記載のスキャンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００４年１２月８日に出願された米国特許出願第１１／００７，４０３号の一部継続出願であり、その全容は本明細書により参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的に、画像スキャナーの分野に関し、より特定すると、画像スキャナーにおける使用のためのスキャンエンジンの部品に関する。
【背景技術】
【０００３】
スワイプスキャナーは、移動中に印をうまくスキャンし得るスキャナーとして定義される。伝統的には、スワイプ型の応用において使用されるスキャナーは、レーザースキャナーである。これは、レーザースキャン技術が、このスキャンを行うために、高速掃引レーザー飛点を利用するからである。このレーザー飛点は、代表的には、印を帯びた物体が移動し得るよりもかなり速い速度において移動する。この印の速度は、通常、オペレーターの腕の動きまたは手の動きによって支配され、このような動きは、代表的には、毎秒２５インチの範囲内にある。レーザースキャナーは、一次元バーコードおよびＰＤＦ−４１７バーコードなどの幾つかの種類の二次元バーコードの高処理能力のスキャンを達成し得るが、レーザースキャナーは、一般的な二次元バーコードまたはＤａｔａＭａｔｒｉｘなどのマトリックスコードをスキャンすることにおいては、一般に効率的ではない。
【０００４】
過去数年において、このような状況下で「イメージャー」としてもまた知られる画像スキャナーが、伝統的にレーザースキャナーによって供給されるスキャナー市場のかなり大きな市場シェアを獲得した。一次元イメージャー、または一次元センサーを有するイメージャーが、レーザースキャナーと類似する能力を有する一方で、二次元イメージャー、または二次元センサーを有するイメージャーは、さらなる能力および有用な印を有する。これらの印は、ＤａｔａＭａｔｒｉｘコードなどの一般的な二次元バーコードをスキャンする能力、ならびに署名およびチェックを取り込むような応用において有用である、画像を取り込み能力を含む。
【０００５】
イメージャーのカメラが、過度にぼけることなしに、その目標物体の画像を取り込むほんの一瞬の間、その目標物体は、比較的着実にイメージャーの前面に位置付けられなければならないので、既存のイメージャーは、印の移動中には、あまりうまく機能しない。このホールド時間は、スキャナーの設計における多くの要素に依存しており、代表的には１０ミリ秒のオーダーにある。
【０００６】
イメージャーを必要とするますます多くの応用は、伝統的なスキャン応用と共存することが期待される。例えば、ドラッグストアにおいて、スキャナーのオペレーターは、医薬品の勘定を済ませるために、ＵＰＣ（一次元）バーコードをスキャンする必要があり得、同時に、この医薬品が期限切れしていないことを証明するために、ＤａｔａＭａｔｒｉｘコードをスキャンする必要があり得る。あるいは、酒屋において、オペレーターは、アルコール飲料の勘定を済ませ、年齢証明のために顧客の運転免許証上のＰＤＦ−４１７バーコードをスキャンする必要があり得る一方で、勘定書処理を支配する法律に従って処理を促進するために顧客の勘定書もまた取り込む。
【０００７】
イメージャーがレーザースキャナーを性能においてしのぎ得る別の分野は、宝石、ペンおよび鉛筆ならびにキャンディーのような小さな物品上のバーコードなどの不完全なバーコードの処理である。伝統的に、これらのバーコードは、レーザースキャンによってスキャンされたが、バーコードとレーザースキャン線の間の配列が、このような小さい物品上ではしばしば必要とされ、レーザースキャナーおよび遅い情報処理量をもってスワイプ作動を妨げる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（摘要）
同じパッケージに固体カメラおよび照射源の両方を含む画像スキャンエンジンは、スワイプ画像部品のスキャナーへの一体化を容易にする。
【０００９】
したがって、スキャンエンジンは、スキャンエンジンシャーシ上に搭載されたカメラと、このスキャンエンジンシャーシ上にまた搭載された、１つ以上の高光度ＬＥＤなどの照射源とを含む。このスキャンエンジンシャーシは、カメラおよび照射源が搭載されるプリント回路基板であり得る。この照射源は、カメラの光学部品と結合され、この照射源からの光の拡散角度は、おおよそカメラの視野とマッチされる。このカメラは、二次元ＣＣＤセンサーまたは二次元ＣＭＯＳセンサーを有する固体カメラであり得る。制御信号を入力するための１つ以上のインターフェースが、スキャンエンジンに存在し、同様に、データを出力し、そして／または信号の時間合わせをするための１つ以上のインターフェースも存在し得る。同期化モジュールは、カメラのセンサーの積分時間と照射源との起動時間を同期するためのスキャンエンジンの一部分であり得、それにより、この積分時間と起動時間は実質的に同時に起き、実質的に同じ時間を有する。このスキャンエンジンはまた、カメラによって取り込まれる画像を有する物体上の印を解読するための命令が格納されたマイクロプロセッサーおよびメモリーも含み得る。
【００１０】
二光学部品イメージャーは、実質的に垂直な出口窓、水平出口窓ならびに複数のカメラおよび関連照射源を含む。各カメラは、関連照射源を有する単一のスキャンエンジンシャーシ上に搭載され得る。この二光学部品イメージャーは、３つのカメラ（そのうちの２つは、各カメラの視野が、実質的に垂直出口窓の範囲内に含まれるように配列される）を含み得る。この場合において、カメラの１つは、カメラの視野が、水平出口窓に垂直であり、実質的に水平出口窓の範囲内に含まれるように配列され得る。カメラ制御ユニットは、各カメラおよび関連照射源を、そのカメラのうちの少なくとも幾つかのカメラの積分時間は、時間的に重複しないように起動し得る。このような二光学部品イメージャーは、各カメラからの画像を、その異なるカメラからの画像が、同時に獲得されるように見えるように、格納する緩衝域を含み得る。
【００１１】
本発明の例示的な実施形態の上述および他の物体、利点および印は、随伴する図面と関連して詳説される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
(詳細な説明）
二次元センサーを有するスワイプイメージャーを実現可能にするためには、このイメージャーのスキャン機能は、印を帯びた物体が移動中に（好ましくは毎秒１０インチ以上の物体速度で）実行され得なければならない。このようなスワイプイメージャーは、イメージャーを有するとバーコードおよび画像スキャナーの配向が問題にならないので、レーザースキャナーと比較したときに、特に有利であり得る。この画像スキャナーは、如何なる角度に置かれようとも、画像を取り込み、バーコードを通過するように設計される仮想スキャン線を作成する。比較的に速い物体速度において機能し得るスワイプイメージャーは、署名および文書を取り込むこと、データマトリックスコードを読み込むこと、不完全なバーコードを読み込むことなどの本明細書の背景部分に記載された機能を実行することができ、伝統的なレーザースキャナーと同様に一次元バーコードに対しても同様に実行する。比較的高速の実行を達成するために、ストロボと、グローバルシャッターと、同期された照射および露光時間とを利用するスワイプイメージャーは、２００４年１２月８日出願の米国特許出願第１１／００７，４０３号に記載され、その出願は、本発明の譲受人によって所有され、そして、その全容は、本明細書によって参考として援用される。
【００１３】
したがって、図１は、スキャンエンジン１０と、フォールディングミラー（ｆｏｌｄｉｎｇ  ｍｉｒｒｏｒ）２１と出口窓２２とを組み込むスワイプイメージャー１２を例示する。図２Ａおよび図２Ｂは、固体カメラ２５を含むイメージャー１２内に収納されたスキャンエンジン１０のより詳細な図および１つ以上の高光度ＬＥＤ２７を含む照射源を示す。スキャンエンジンは、イメージャーまたは画像スキャナーに組み込まれるように設計されるので、スキャンエンジンを外界から分離する密閉性を有しないことが有利である。カメラ２５およびＬＥＤは、スキャンエンジンが解読作動を提供することを予定する場合にはマイクロプロセッサー３６、またはインターフェースポート（図示せず）などの他の部品もまた含み得る単一の回路基板１５上に搭載されるなどのように、機械的かつ電気的に一体化される。カメラ２５は、そのセンサー４０として、ＣＣＤセンサーまたはＣＭＯＳセンサーなどの二次元配列センサーを含む。ＬＥＤ２７は、単一の部品としてスキャナーに組み立てられ得る単一の回路基板１５上に収納されるスキャンエンジンを形成するために、カメラ２５ときっちりと一体化される。ＬＥＤおよびカメラは、マイクロプロセッサー３６（スキャンエンジン内に存在する場合）によって、またはカメラ２５およびＬＥＤ２７を同時に作動させる外部制御ユニット（図示せず）によって制御され得る。スワイプ実行のためには、ＬＥＤは、０．５ミリ秒以下のオーダーなど、非常に短時間の間、パルスされる。このパルスの時間は、カメラの積分時間にマッチするように制御され得る。さらに、照射の拡散角度は、おおよそカメラの視野にマッチされ、結果として、エネルギーは節約される。標識ＷＤ１および標識ＷＤ２は、各々特定のバーコードに対する作用範囲の最近線および最遠線を示す。ＷＤ１およびＷＤ２の正確な位置は、スキャンされるバーコードの印に依存する。幾つかの場合には、通常サイズのＵＰＣコードなど、ある重要なバーコード型に対しては、窓２２上またはハウジング内のいずれかにＷＤ１を位置させることが有利であり、そうして、このようなバーコードは、窓と接触する位置に配置されながら、スキャンされ得る。
【００１４】
図１に戻って言及すると、ミラー２１および窓２２は、カメラ２５の必要条件から幾分拡張され、結果として、ミラーおよび窓は、ＬＥＤから来る光をあまりひどくぼかすことはない。図示されたスキャナーは、基部に結合される場合に、ハンズフリーとして使用され得るハンドヘルドスキャナーである。照射源（ＬＥＤ）は、カメラの非常に近くに位置するので、その照射光路は、図１には別個に示されない。
【００１５】
図３ａ−３ｃは、二光学部品スキャンシステム５０の投影図である。図３ａは、この二光学部品スキャナーの上面図を示し、図３ｂは、前面図であり、そして、図３ｃは、スキャンシステムの左側からの図である。スキャンシステム５０は、３つのスワイプスキャンエンジン１０（それらのうちの２つは、垂直ウィンドウ２３をカバーし、それらのうちの１つは、水平ウィンドウ２４をカバーする）の一部として有利にパッケージ化され得る３つのカメラを組み込む。水平ウィンドウをカバーするように使用されるスキャンエンジンは、スキャナー（フォールディングミラー２９）の出口窓２４に実質的に垂直な光学軸を有し、結果として、事実上幾何学的な歪曲は存在しない。このような歪曲のない画像読み込み能力は、署名読み込みおよびチェックスキャンニングなどのＰＯＳスキャナーの幾分幅広い印に対して有利である。この印はまた、垂直ウィンドウは、通常、水平ウィンドウよりも大きく、それゆえ、このような画像読み込みのニーズに対して小さなサブ領域を定めることはより困難なので、水平ウィンドウにより有利に関連する。
【００１６】
垂直スキャン窓２３をカバーする２つのスキャンエンジンは、上下配置を有し、垂直フォールディングミラー２１に作用する。小さなサイズのおかげで、スキャンエンジンはまた、基本的に同じ水平面上に配置され得る。しかしながら、スキャンエンジンを、図３ａに示されるように非対称型に置くことは有利である。この配置は、スキャンされる物体の上面および底面のより相補的なカバーを可能にする。このミラー配置は、さらに上面および底面のカバーをより実質的なものとするような方法に傾斜され得る。
【００１７】
照射源が方向および視野の両方においてカメラとマッチすることが保証されるので、照射源ＬＥＤを各々のカメラといっしょに単一のスキャンエンジンユニットに組み込むことは、設計の複雑性を軽減する助けになる。
【００１８】
１つのスキャンエンジンからの、バックグランドノイズとして別のスキャンエンジンのためのカメラに入る散乱照射を避けるために、未重複の時間間隔の間に、異なるカメラに画像を読み込ませることは有利である。例えば、各カメラが０．３ミリ秒の露光を有するようにする場合、３つのカメラは、３連続０．３ミリ秒間隔にセットされた露光を有し得る。そこで、カメラ間の最大遅延は、０．６ミリ秒である。同期した方式において画像を処理させることが望ましい場合、カメラ間に、わずかな遅延だけがあることが有利であり得る。２つ以上のカメラがわずかに異なる時間で作動する場合に、画像処理を同期させるために、先入れ先出し緩衝域が、最後のカメラに先行する各カメラからデータを格納するために使用され得る。
【００１９】
二光学部品スキャンシステム５０は、各々が効率的にカメラおよび照射源をパッケージ化するスキャンエンジンユニット１０によって可能にされた幾つかの利点を有する。３つのカメラすべては、相互に近接して置かれ得、互いに連結されるために必要とされるいずれのケーブルの長さも短縮する。カメラと処理ユニットとの間のデータ接続は、高周波数信号を伝え、それゆえ、放射ノイズを生み出す傾向があり、外界からの高周波数ノイズに影響されやすい。３つのカメラの近接性は、この３つのカメラが、長いケーブル（過度の放射ノイズを生成し得、または過度の放射ノイズを受信し得る）なしに、一体に組み合された処理ユニットに、この３つのカメラからのデータを送ることを可能にする。スキャンエンジンユニット１０はまた、スワイプスキャン能力を提供するために新設計および既存の設計に容易に組み込まれる。
【００２０】
相互に近接したカメラおよび照射源を有するスキャンエンジンを提供することが、新製品および既存の製品とスワイプイメージャーの一体化を容易にすることは、上記説明から理解され得る。本発明をある程度の特殊性をもって記載してきたが、本明細書に後に請求される本発明の精神、または範囲から逸脱することなしに、当業者によって種々の変更が加えられ得るものと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１つの実施形態に従って構成されるイメージャースキャンエンジンを組み込むハンドヘルドスキャナーの概略図である；
【図２Ａ】本発明の１つの実施形態に従って構成されるイメージャースキャンエンジンの概略図；および
【図２Ｂ】本発明の１つの実施形態に従って構成されるイメージャースキャンエンジンの概略図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態に従って構成されるスキャンエンジンを利用する二光学部品スキャンシステムの投影図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態に従って構成されるスキャンエンジンを利用する二光学部品スキャンシステムの投影図である。
【図３Ｃ】本発明の１つの実施形態に従って構成されるスキャンエンジンを利用する二光学部品スキャンシステムの投影図である。
【図１】
2008523502.tif 000002
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2008523502.tif 000004
【図３Ａ】
2008523502.tif 000005
【図３Ｂ】
2008523502.tif 000006
【図３Ｃ】
2008523502.tif 000007
【国際調査報告】
2008523502.tif 000008