(57)【要約】  機械可読シンボルなどの印で標識された、走査された対象物またはアイテムの距離を推定するための機械可読シンボルリーダの動作のシステムおよび方法。リーダは、リーダから光パターン（たとえば線）を投影する照明サブシステムを含むことができる。リーダは対象物の画像を、光パターンがその上に投影されている間に捕捉し、パターンの少なくとも１つの検出可能な特徴を分析して、リーダに対する対象物の距離を推定することができる。リーダの１次元センサアレイは、シンボルを撮像するために部分的に利用され、読取距離の推定を可能にする投影された照明パターンの検出可能な特徴（たとえばエッジ）を撮像するために部分的に利用され得る。１次元センサアレイの中央部分は機械可読シンボルの撮像専用とすることができ、側部はレンジファインダの実装専用とすることができる。
2018534664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの画像形成サブシステムであって、
感光素子の１次元アレイを含むセンサ、および
光を前記センサ上に集束させて、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムに第１の角度を有する視野角を提供する少なくとも１つの受光光学素子
を含む少なくとも１つの画像形成サブシステムと、
第２の角度によって規定される投影画角を有する光パターンを投影する少なくとも１つの光源であって、前記第２の角度が前記第１の角度未満である、少なくとも１つの光源
を含む少なくとも１つの照明サブシステムと、
前記少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび前記少なくとも１つの照明サブシステムに動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体であって、データまたは命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、
前記少なくとも１つの照明サブシステムが起動され前記光パターンを対象物上に投影している間に、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムから、それによって捕捉された前記対象物の画像を受信することであって、前記画像が、前記感光素子の１次元アレイ内の前記感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信すること、
前記画素値の測距サブアレイを分析して、前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影される前記光パターンの周辺の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、前記対象物の前記撮像システムからの距離を決定すること、および
前記画素値の撮像サブアレイを前記少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、前記画素値の前記撮像サブアレイが前記画素値の前記測距サブアレイと異なる、記憶することを、
前記少なくとも１つのプロセッサに行わせる、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体と、
を備える、撮像システム。
【請求項２】
前記画素値の前記測距サブアレイが、前記感光素子のアレイの少なくとも１つの側端部における感光素子のサブアレイに対応する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記画素値の前記撮像サブアレイが、前記感光素子のアレイの前記側端部における感光素子を含まない感光素子のサブアレイに対応する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光源が線を含む光パターンを投影し、前記光パターンの前記周辺が、前記線の第１の端縁と、前記線の前記第１の端縁の反対側の前記線の第２の端縁とを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記感光素子のアレイが、順序付きのＮ個の前記感光素子ＰＥ１−Ｎを含み、前記画素値のアレイが、対応する順序付きのＮ個の前記画素値ＰＶ１−Ｎを含み、前記測距サブアレイが、前記画素値ＰＶ１−Ｘおよび前記画素値ＰＶＹ−Ｎを含み、前記撮像サブアレイが、前記画素値ＰＶ（Ｘ＋１）−（Ｙ−１）を含み、ＸがＹより小さく、ＹがＮより小さい、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記画素値ＰＶ１−Ｘの数が前記画素値ＰＶＹ−Ｎの数に等しい、請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光源が、４９５から５７０ナノメートルの主波長を有する光パターンを投影する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、または超発光ダイオードの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光源が、単一画素発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記感光素子のそれぞれが、５．２５マイクロメートル以下の幅と、６４．０マイクロメートル以下の長さとを有する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記第１の角度が５５度よりも大きい、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１２】
前記第１の角度が６０度と７０度との間であり、前記第２の角度が４０度と６０度との間である、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの画像形成サブシステムの前記視野角が、前記少なくとも１つの照明サブシステムの前記投影画角とは異なる起点または異なる傾きの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記画素値の前記測距サブアレイを分析して、前記対象物の前記撮像システムからの距離を、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記周辺の少なくとも一部の位置の検出、または、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記周辺の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出
に少なくとも部分的に基づいて決定する、
請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの照明サブシステムの前記投影画角が、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムの前記視野角と水平に対称である、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの照明サブシステムが、
前記少なくとも１つの光源からの光をコリメートする第１のレンズと、
前記光パターンを生成するビーム整形器と
を備える、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１７】
前記感光素子の１次元アレイが少なくとも２５００個の感光素子を備え、前記画素値の前記撮像サブアレイが前記感光素子の少なくとも２０００個に対応する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび前記少なくとも１つの照明サブシステムが、２１ミリメートル以下の結合長さと、１６ミリメートル以下の結合幅と、１２ミリメートル以下の結合高さとを有する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１９】
撮像システムの動作の方法であって、前記撮像システムが、少なくとも１つの画像形成サブシステムであって、感光素子の１次元アレイを含むセンサと、光を前記センサ上に集束させて、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムに第１の角度を有する視野角を提供する少なくとも１つの受光光学素子とを含む少なくとも１つの画像形成サブシステムと、少なくとも１つの光源を含む少なくとも１つの照明サブシステムと、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび前記少なくとも１つの照明サブシステムに動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体とを含み、前記方法が、
前記少なくとも１つの照明サブシステムが起動され光パターンを対象物上に投影している間に、前記少なくとも１つの画像形成サブシステムから、捕捉された前記対象物の画像を前記少なくとも１つのプロセッサによって受信することであって、前記光パターンが第２の角度によって規定される投影画角を有し、前記第２の角度が前記第１の角度未満であり、前記画像が、前記感光素子の１次元アレイ内の前記感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信することと、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記画素値の測距サブアレイを分析して、前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影される前記光パターンの周辺の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、前記対象物の前記撮像システムからの距離を決定することと、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記画素値の撮像サブアレイを前記少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、前記画素値の前記撮像サブアレイが前記画素値の前記測距サブアレイと異なる、記憶することと
を備える、方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの光源に線を投影させる前記少なくとも１つの照明サブシステムを前記少なくとも１つのプロセッサによって起動することであって、前記光パターンの前記周辺が、前記線の第１の端縁と、前記線の前記第１の端縁の反対側の前記線の第２の端縁とを含む、起動すること
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記画素値の測距サブアレイを分析することが、前記画素値の測距サブアレイを分析することであって、前記感光素子のアレイが、順序付きのＮ個の前記感光素子ＰＥ１−Ｎを含み、前記画素値のアレイが、対応する順序付きのＮ個の前記画素値ＰＶ１−Ｎを含み、前記測距サブアレイが、前記画素値ＰＶ１−Ｘおよび前記画素値ＰＶＹ−Ｎを含み、前記撮像サブアレイが、前記画素値ＰＶ（Ｘ＋１）−（Ｙ−１）を含み、ＸがＹより小さく、ＹがＮより小さい、分析することを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記画素値の測距サブアレイを分析することが、
前記画素値の前記測距サブアレイを分析して、前記方法から前記対象物の距離を、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記周辺の少なくとも一部の位置の検出、または、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記周辺の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出
に少なくとも部分的に基づいて決定すること
を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
第１の角度を有する視野角を有する感光素子のアレイを含むセンサと、
第２の角度によって規定される投影画角を有する光パターンを投影する少なくとも１つの光源であって、前記第２の角度が前記第１の角度未満である、少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つのセンサおよび前記少なくとも１つの光源に動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体であって、データまたは命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、
前記少なくとも１つの光源が起動され前記光パターンを対象物上に投影している間に、前記センサから、捕捉された前記対象物の画像を受信することであって、前記画像が、前記感光素子のアレイ内の前記感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信することと、
前記捕捉された画像の前記画素値の測距サブアレイを分析して、前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影される前記光パターンの検出可能な特徴の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、前記対象物の前記撮像システムからの距離を決定することと、
前記捕捉された画像の前記画素値の撮像サブアレイを前記少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、前記画素値の前記撮像サブアレイが前記画素値の前記測距サブアレイと異なる、記憶することと
を、前記少なくとも１つのプロセッサに行わせる、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体と
を備える、撮像システム。
【請求項２４】
前記画素値の前記測距サブアレイが、前記感光素子のアレイの少なくとも１つの側端部における感光素子のサブアレイに対応する、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項２５】
前記画素値の前記撮像サブアレイが、前記感光素子のアレイの前記側端部における感光素子を含まない感光素子のサブアレイに対応する、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの光源が線を含む光パターンを投影し、前記光パターンの前記検出可能な特徴が、前記線の第１の端縁と、前記線の前記第１の端縁の反対側の前記線の第２の端縁とを含む、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの光源が、４９５から５７０ナノメートルの主波長を有する光パターンを投影する、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、または超発光ダイオードの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの光源が、単一画素発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含む、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３０】
前記感光素子のそれぞれが、５．２５マイクロメートル以下の幅と、６４．０マイクロメートル以下の長さとを有する、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３１】
前記第１の角度が５５度よりも大きい、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３２】
前記第１の角度が６０度と７０度との間であり、前記第２の角度が４０度と６０度との間である、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのセンサの前記視野角が、前記少なくとも１つの光源の前記投影画角とは異なる起点または異なる傾きの少なくとも１つを有する、請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３４】
前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記画素値の前記測距サブアレイを分析して、前記対象物の前記撮像システムからの距離を、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記検出可能な特徴の少なくとも一部の位置の検出、または、
前記少なくとも１つの光源によって前記対象物上に投影された前記光パターンの前記検出可能な特徴の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出
に少なくとも部分的に基づいて決定する、
請求項２３に記載の撮像システム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの光源の前記投影画角が、前記少なくとも１つのセンサの前記視野角と水平に対称である、請求項２３に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に機械可読シンボルの復号に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械可読シンボル（ｍａｃｈｉｎｅ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｓｙｍｂｏｌ）は、機械可読シンボルリーダまたはスキャナを介して光学的に読み取られ得る形式で情報を符号化する。機械可読シンボルは様々な形式をとり、最も一般的に認識される形式は直線または１次元の機械可読シンボルである。他の形式は、スタック型コードシンボル、エリアまたはマトリクス型コードシンボル、または電子透かしなどの２次元の機械可読シンボルを含む。これらの機械可読シンボルは、高および低反射率領域のパターンで作られ得る。たとえば、１次元またはバーコードのシンボルは、白い背景上に黒いバーのパターンを含み得る。また、たとえば、２次元シンボルは、白い背景上に黒いマーク（たとえば、バー、四角形または六角形）のパターンを含み得る。機械可読シンボルは白および黒に限定されず、２つの他の色を含むことができ、および／または３つ以上の色（たとえば、黒および白より多く）を含むことができる。機械可読シンボルは、人間可読シンボル（たとえば、アルファベット、数字、句読点など）も含むことができる。
【０００３】
機械可読シンボルは、典型的には、特定の機械可読シンボル体系（ｍａｃｈｉｎｅ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｓｙｍｂｏｌｏｇｙ）から選択される要素（たとえば、シンボル文字）から構成される。情報は、様々な寸法を有し得る形状（たとえば、バー）およびスペースの特定のシーケンスに符号化される。機械可読シンボル体系は、機械可読シンボルまたはシンボル文字と、人間可読シンボル（たとえば、アルファベット、数字、句読点、コマンド）との間のマッピングを提供する。多数のシンボル体系、たとえば、ユニバーサルプロダクトコード（ＵＰＣ）、国際統一商品番号（ＥＡＮ）、コード３９、コード１２８、データマトリクス、ＰＤＦ４１７などが開発されており使用されている。
【０００４】
機械可読シンボルは、広範かつ多様な用途を有する。たとえば、機械可読シンボルは、物体のクラス（たとえば、商品）または固有の物体（たとえば、特許）を識別するために使用され得る。その結果、機械可読シンボルは、小売商品、会社資産、および文書などの多種多様な物体上に発見され、製造施設における生産および店舗の在庫を（たとえば、到着時および販売時に物体を走査して）追跡するのに役立つ。さらに、機械可読シンボルは、携帯電話、携帯情報端末、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、または電子ディスプレイを有する他のデバイスなどのポータブル電子デバイスのディスプレイ上に表示され得る。たとえば、買い物客、航空機の乗客、またはスポーツイベントもしくは劇場イベントに出席する人物などの顧客は、機械可読シンボルをポータブル電子デバイス上に表示させることによって、従業員（たとえば、業者の従業員）が、機械可読シンボルリーダを介して機械可読シンボルを読み取って、顧客がクーポンを引き換えられるようにしたり、顧客がイベントのチケットを購入したことを確認できるようにしたりすることができる。
【０００５】
機械可読シンボルリーダまたはスキャナは、様々な表面に表示される機械可読シンボルの画像または表現を捕捉（ｃａｐｔｕｒｅ）して、機械可読シンボルに符号化された情報を読み取るために使用される。１つの一般的に使用される機械可読シンボルリーダは、撮像装置または撮像ベースの機械可読シンボルリーダである。撮像ベースの機械可読シンボルリーダは、通常は投光照明を利用して、専用の光源から、または場合によっては周辺光を使用して、機械可読シンボル全体を同時に照明する。そのようなものは、比較的狭いビームまたはスポットの光を機械可読シンボルにわたって順次走査する、走査またはレーザーベース（すなわち、フライングスポット）タイプの機械可読シンボルリーダとは対照的である。
【０００６】
機械可読シンボルリーダは固定式であり得、たとえば、リーダはスーパーマーケットのチェックアウトスタンドまたは他の販売場所でよく見つけられ得る。また、機械可読シンボルリーダは、手持ち式（たとえば、手持ち式リーダさらにはスマートフォン）、または移動式（たとえば、リフト車両もしくはフォークリフトなどの車両に搭載される）であり得る。
【０００７】
撮像ベースの機械可読シンボルリーダは、典型的には、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）素子などの固体画像回路を含み、機械可読シンボルの画像を捕捉するための光センサ（または画素）の１次元または２次元撮像アレイを使用して実装され得る。１次元のＣＣＤまたはＣＭＯＳリーダは機械可読シンボルの直線断面を捕捉し、振幅が機械可読シンボルの相対的な暗度および明度を表すアナログ波形を生成する。２次元ＣＣＤまたはＣＭＯＳリーダは、２次元画像全体を捕捉することができる。次いで、画像は機械可読シンボルを発見し復号するために処理される。たとえば、機械可読シンボルを含む画像をデジタル処理するための仮想走査線技法は、典型的には間隔が空いた様々な角度の複数の線に沿って画像にわたってサンプリングし、これは走査またはレーザーベースのスキャナのレーザービームの走査パターンに幾分似ている。
【０００８】
さらに、いくつかの機械可読シンボルリーダは、照明を提供する照明サブシステムがあって、撮像サブシステムによってフレーミングされた領域の視覚表示、たとえば、領域の中心ならびに／あるいは領域のエッジおよび／またはコーナーの少なくとも一部を対象物の表面上に表示することによって、操作者がリーダを機械可読シンボルに対して位置調整するのを補助する照明サブシステムを含む。いくつかの機械可読シンボルリーダは、読取距離、すなわち、機械可読シンボルリーダのセンサと対象物との距離を測定または推定するためのレンジファインダをさらに含み得る。
【０００９】
距離の測定値または推定値は、機械可読シンボルリーダによって、光学情報が最小および最大作動距離の間に含まれる距離に位置する場合にのみ、復号アルゴリズムを起動するために、ならびに／あるいはズームデバイスおよび／または機械可読シンボルリーダの焦点距離を自動的に変更するためのデバイスを制御するために使用され得る。さらに、距離の測定値または推定値は、画像のデジタル復元が必要な場合に使用され得、その理由は、画像形成デバイスの光学系の劣化関数またはＰＳＦ（点広がり関数）が読取距離に依存し得るためである。さらに、距離の測定値または推定値は、物体の体積を計算するために必要であり得、これはそのような機能が機械可読シンボルリーダに実装されている場合である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
撮像システムは、少なくとも１つの画像形成サブシステムであって、感光素子の１次元アレイを含むセンサと、光をセンサ上に集束させて、少なくとも１つの画像形成サブシステムに第１の角度を有する視野角を提供する少なくとも１つの受光光学素子とを含む、少なくとも１つの画像形成サブシステムと、第２の角度によって規定される投影画角（ａｎｇｕｌａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を有する光パターンを投影する少なくとも１つの光源であって、第２の角度が第１の角度未満である、少なくとも１つの光源を含む少なくとも１つの照明サブシステムと、少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび少なくとも１つの照明サブシステムに動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体（ｎｏｎｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）であって、データまたは命令が少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、少なくとも１つの照明サブシステムが起動され光パターンを対象物上に投影している間に、少なくとも１つの画像形成サブシステムから、それによって捕捉された対象物の画像を受信することであって、画像が、感光素子の１次元アレイ内の感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信することと、画素値の測距サブアレイを分析して、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影される光パターンの周辺の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、対象物の撮像システムからの距離を決定することと、画素値の撮像サブアレイを少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、画素値の撮像サブアレイが画素値の測距サブアレイと異なる、記憶することとを、少なくとも１つのプロセッサに行わせる、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体とを含むものとして要約され得る。画素値の測距サブアレイは、感光素子のアレイの少なくとも１つの側端部（ｌａｔｅｒａｌ  ｅｎｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）の感光素子のサブアレイに対応することができる。
【００１１】
画素値の撮像サブアレイは、感光素子のアレイの側端部における感光素子を含まない感光素子のサブアレイに対応することができる。少なくとも１つの光源は線を含む光パターンを投影することができ、光パターンの周辺は、線の第１の端縁と、線の第１の端縁の反対側の線の第２の端縁とを含むことができる。感光素子のアレイは、順序付きのＮ個の感光素子ＰＥ１−Ｎを含むことができ、画素値のアレイは、対応する順序付きのＮ個の画素値ＰＶ１−Ｎを含むことができ、測距サブアレイは、画素値ＰＶ１−Ｘおよび画素値ＰＶＹ−Ｎを含むことができ、撮像サブアレイは、画素値ＰＶ（Ｘ＋１）−（Ｙ−１）を含むことができ、ＸはＹより小さく、ＹはＮより小さい。画素値ＰＶ１−Ｘの数は画素値ＰＶＹ−Ｎの数に等しくすることができる。少なくとも１つの光源が、４９５から５７０ナノメートルの主波長を有する光パターンを投影することができる。少なくとも１つの光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、または超発光ダイオード（ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｉｏｄｅ）の少なくとも１つを含むことができる。少なくとも１つの光源は、単一画素発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含むことができる。感光素子のそれぞれは、５．２５マイクロメートル以下の幅と、６４．０マイクロメートル以下の長さとを有することができる。第１の角度は５５度よりも大きくすることができる。第１の角はが６０度と７０度との間にすることができ、第２の角度は４０度と６０度との間にすることができる。少なくとも１つの画像形成サブシステムの視野角は、少なくとも１つの照明サブシステムの投影画角とは異なる起点または異なる傾きの少なくとも１つを有することができる。
【００１２】
少なくとも１つのプロセッサは、画素値の測距サブアレイを分析して、対象物の撮像システムからの距離を、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの周辺の少なくとも一部の位置の検出、または、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの周辺の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。少なくとも１つの照明サブシステムの投影画角は、少なくとも１つの画像形成サブシステムの視野角と水平に対称にすることができる。少なくとも１つの照明サブシステムは、少なくとも１つの光源からの光をコリメートする第１のレンズと、光パターンを生成するビーム整形器（ｂｅａｍ  ｓｈａｐｅｒ）とを含むことができる。感光素子の１次元アレイは少なくとも２５００個の感光素子を含むことができ、画素値の撮像サブアレイは感光素子の少なくとも２０００個に対応することができる。少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび少なくとも１つの照明サブシステムが、２１ミリメートル以下の結合長さ（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｌｅｎｇｔｈ）と、１６ミリメートル以下の結合幅と、１２ミリメートル以下の結合高さとを有することができる。
【００１３】
撮像システムの動作の方法であって、撮像システムが、少なくとも１つの画像形成サブシステムであって、感光素子の１次元アレイを含むセンサと、光をセンサ上に集束させて、少なくとも１つの画像形成サブシステムに第１の角度を有する視野角を提供する少なくとも１つの受光光学素子とを含む少なくとも１つの画像形成サブシステムと、少なくとも１つの光源を含む少なくとも１つの照明サブシステムと、少なくとも１つの画像形成サブシステムおよび少なくとも１つの照明サブシステムに動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体とを含み、方法が、少なくとも１つの照明サブシステムが起動され光パターンを対象物上に投影している間に、少なくとも１つの画像形成サブシステムから、捕捉された対象物の画像を少なくとも１つのプロセッサによって受信することであって、光パターンが第２の角度によって規定される投影画角を有し、第２の角度が第１の角度未満であり、画像が、感光素子の１次元アレイ内の感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信することと、少なくとも１つのプロセッサによって、画素値の測距サブアレイを分析して、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影される光パターンの周辺の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、対象物の撮像システムからの距離を決定することと、少なくとも１つのプロセッサによって、画素値の撮像サブアレイを少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、画素値の撮像サブアレイが画素値の測距サブアレイと異なる、記憶することとを含むものとして要約され得る。
【００１４】
方法は、少なくとも１つの光源に線を投影させる少なくとも１つの照明サブシステムを少なくとも１つのプロセッサによって起動することであって、光パターンの周辺が、線の第１の端縁と、線の第１の端縁の反対側の線の第２の端縁とを含む、起動することをさらに含むことができる。画素値の測距サブアレイを分析することは、画素値の測距サブアレイを分析することを含むことができ、感光素子のアレイは、順序付きのＮ個の感光素子ＰＥ１−Ｎを含むことができ、画素値のアレイは、対応する順序付きのＮ個の画素値ＰＶ１−Ｎを含むことができ、測距サブアレイは、画素値ＰＶ１−Ｘおよび画素値ＰＶＹ−Ｎを含むことができ、撮像サブアレイは、画素値ＰＶ（Ｘ＋１）−（Ｙ−１）を含むことができ、ＸがＹより小さく、ＹがＮより小さい。画素値の測距サブアレイを分析することは、画素値の測距サブアレイを分析して、方法から対象物の距離を、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの周辺の少なくとも一部の位置の検出、または、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの周辺の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出に少なくとも部分的に基づいて決定することを含むことができる。
【００１５】
撮像システムは、第１の角度を有する視野角を有する感光素子のアレイを含むセンサと、第２の角度によって規定される投影画角を有する光パターンを投影する少なくとも１つの光源であって、第２の角度が第１の角度未満である、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つのセンサおよび少なくとも１つの光源に動作可能に結合される少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に結合され、データまたは命令の少なくとも１つを記憶する、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体であって、データまたは命令が少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、少なくとも１つの光源が起動され光パターンを対象物上に投影している間に、センサから、捕捉された対象物の画像を受信することであって、画像が、感光素子のアレイ内の感光素子の対応する１つに入射する光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含む、受信することと、捕捉された画像の画素値の測距サブアレイを分析して、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影される光パターンの検出可能な特徴の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、対象物の撮像システムからの距離を決定することと、捕捉された画像の画素値の撮像サブアレイを少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために分析される画像データとして記憶することであって、画素値の撮像サブアレイが画素値の測距サブアレイと異なる、記憶することとを、少なくとも１つのプロセッサに行わせる、少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体とを含むものとして要約され得る。
【００１６】
画素値の測距サブアレイは、感光素子のアレイの少なくとも１つの側端部における感光素子のサブアレイに対応することができる。画素値の撮像サブアレイは、感光素子のアレイの側端部における感光素子を含まない感光素子のサブアレイに対応することができる。少なくとも１つの光源は線を含む光パターンを投影することができ、光パターンの検出可能な特徴は、線の第１の端縁と、線の第１の端縁の反対側の線の第２の端縁とを含むことができる。少なくとも１つの光源は、４９５から５７０ナノメートルの主波長を有する光パターンを投影することができる。少なくとも１つの光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、または超発光ダイオードの少なくとも１つを含むことができる。少なくとも１つの光源は、単一画素発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含むことができる。感光素子のそれぞれは、５．２５マイクロメートル以下の幅と、６４．０マイクロメートル以下の長さとを有することができる。第１の角度は５５度よりも大きくすることができる。第１の角度は６０度と７０度との間とすることができ、第２の角度は４０度と６０度との間とすることができる。少なくとも１つのセンサの視野角は、少なくとも１つの光源の投影画角とは異なる起点または異なる傾きの少なくとも１つを有することができる。
【００１７】
少なくとも１つのプロセッサは、画素値の測距サブアレイを分析して、対象物の撮像システムからの距離を、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの検出可能な特徴の少なくとも一部の位置の検出、または、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの検出可能な特徴の少なくとも一部の相対的な信号レベルの検出に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。
【００１８】
少なくとも１つの光源の投影画角は、少なくとも１つのセンサの視野角と水平に対称にすることができる。
【００１９】
図面において、同一の参照番号は同様の要素または行為を識別する。図面中の要素の大きさおよび相対位置は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。たとえば、様々な要素および角度の形状は必ずしも縮尺通りに描かれておらず、これらの要素のうちのいくつかは、図面の視認性を向上させるために任意に拡大および配置され得る。さらに、描かれた要素の特定の形状は、特定の要素の実際の形状に関する任意の情報を伝達することが、必ずしも意図されておらず、図面における認識を容易にするために単に選択され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一例示的実装による、機械可読シンボルリーダおよび対象物の斜視図である。
【図２】一例示的実装による、機械可読シンボルリーダの機能ブロック図である。
【図３】一例示的実装による、画像形成サブシステムの視野角と、発光サブシステムの投影画角とを示す撮像システムの概略図である。
【図４Ａ】一例示的実装による、第１の距離の図３の照明線１を捕捉する撮像システムの画像センサの画素のアレイの照明プロファイルのグラフである。
【図４Ｂ】一例示的実装による、第１の距離よりも長い第２の距離の図３の照明線２を捕捉する撮像システムの画像センサの画素のアレイの照明プロファイルのグラフである。
【図５】一例示的実装による、受光光学系を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の両側に対称的に配置された２つの素子を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図である。
【図６】一例示的実装による、受光光学系を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の上方に配置された単一の素子を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図である。
【図７】一例示的実装による、受光光学系を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の下方に配置された単一の素子を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図である。
【図８】一例示的実装による、画像形成サブシステムの視野角と、発光サブシステムの投影画角とを示す撮像システムの概略図であって、発光サブシステムが画像形成サブシステムの光軸に関して対称な照明線を含む、概略図である。
【図９】一例示的実装による、図８の照明線３および４を捕捉する撮像システムの画像センサの画素のアレイの照明プロファイルのグラフである。
【図１０】一例示的実装による、受光光学系を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の右方に配置された単一の素子を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図である。
【図１１】一例示的実装による、受光光学系を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の左方に配置された単一の素子を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図である。
【図１２】一例示的実装による、対象物上の機械可読シンボルの画像を捕捉しつつ、機械可読シンボルリーダに対する対象物の距離を測定するための、機械可読シンボルリーダの動作の方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明では、開示された様々な実装の完全な理解を提供するために、特定の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細の１つまたは複数なしで、または他の方法、構成要素、材料などを使用して実装が実践され得ることを認識するであろう。他の例では、機械可読シンボルリーダ、レンジファインダ、および／または通信ネットワークに関連するよく知られている構造は、実装の説明を不必要に不明瞭にしないように、詳細には図示も説明もされていない。
【００２２】
文脈が別途要求しない限り、明細書および以下の特許請求の範囲全体を通じて、「備える」という単語は「含む」と同義であり、包括的またはオープンエンドである（すなわち、追加の列挙されていない要素または方法行為を排除しない）。
【００２３】
本明細書全体を通じた「一実装」または「１つの実装」への言及は、その実装に関連して説明される特定の特徴、構造または特性が少なくとも１つの実装に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所における「一実施では」または「１つの実施では」という句の出現は、必ずしも全てが同一の実施を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実装において任意の適切な方法で組み合わせられ得る。
【００２４】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容が明確に別途指示しない限り、複数の指示対象を含む。「または」という用語は、内容が明確に指示しない限り、「および／または」を含む意味で一般的に利用されることにも留意されたい。
【００２５】
本明細書で提供される開示の見出しおよび要約は、便宜上のものにすぎず、実装の範囲または意味を解釈するものではない。
【００２６】
本開示の実装は、機械可読シンボル（たとえば、バーコード、英数字）などの印（ｉｎｄｉｃｉａ）で標識された、走査された対象物またはアイテムの距離を測定または推定するためのシステムおよび方法を対象とする。有利には、そのような距離情報は、位置特定処理または復号処理に提供されて、そのような処理が印で標識された物体の画像から印を復号することを支援し得る。たとえば、いくつかの実装では、復号器は対象物の測定された距離に基づくパラメータによって構成され得る。他の例として、いくつかの実装では、捕捉された画像は、対象物の推定距離に応じて決定される変換によって前処理され得る。さらなる例として、対象物の推定距離に従って、リーダを対象物に対してより近くまたはより遠くに移動させるようにユーザに指示する通知が、測定された距離に基づいてユーザに提供され得る。本明細書で開示されたシステムおよび方法を使用して、復号器は様々な走査距離にある対象物上の印をうまく復号することができる。
【００２７】
本明細書で論じられる１つまたは複数の実装は、拡張された被写界深度を有し、レンジファインダを含む直線画像センサに基づく小型撮像システムまたは走査エンジンを提供する。撮像システムは、たとえば、おおよそ幅１５．７５ｍｍ、長さ２１ｍｍ、および高さ１１．４ｍｍの全体サイズを有することができる。一般に、直線画像センサは、拡張された被写界深度を提供するのに十分な感度を可能にする比較的大きい画素を含むことができる。以下でさらに論じられるように、センサアレイは、機械可読シンボルを撮像するために部分的に利用され、読取距離の推定を可能にする投影された照明パターンの検出可能な特徴（たとえば、エッジ）を撮像して、レンジファインダを実装するために部分的に利用される。いくつかの実装では、センサアレイの一部（たとえば、実質的に中央部分）は機械可読シンボルを撮像するために使用され、センサアレイの少なくとも１つの側部はレンジファインダを実装するために使用される。
【００２８】
図１は、機械可読シンボル１０４（たとえば、バーコードシンボル）で標識された対象物１０２に作用する手持ち式機械可読シンボルリーダまたはスキャナ１００を示す。リーダまたはスキャナ１００は、撮像ベースの機械可読シンボルリーダとすることができる。手持ち式機械可読シンボルリーダ１００は、操作者の手によって把持されるような形状および大きさの把持部１０６と、把持部の上部１１０から延びる走査ヘッド部１０８とを含む。把持部１０６の下部１１２は、ドッキングステーション（図示せず）内に受容されるような形状およびサイズとすることができる。機械可読シンボルリーダ１００は、走査ヘッド部１０８上に前壁領域１１４を含む。走査ヘッド部１０８はまた、前壁１１４上に存在する透明窓１１６を含み、その後方に配置されるのは以下で論じられる画像形成サブシステムである。
【００２９】
機械可読シンボルリーダ１００は、手持ちモードまたは固定位置モードのうちの少なくとも１つで使用され得る。固定位置モードでは、リーダ１００がドッキングステーション内に受容され得、機械可読シンボル１０４を有する対象物１０２は、リーダ１００に機械可読シンボル１０４を読み取らせるまたは検出させるために機械可読シンボルリーダの視野角（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）内に持って来られ得る。手持ちモードでは、リーダ１００は操作者によって運ばれ得、機械可読シンボル１０４を保持する対象物１０２の表面がリーダの視野（ＦＯＶ）内となるように配置され得る。手持ちモードでは、対象機械可読シンボル１０４の撮像および復号は、操作者がトリガ１１８を押下することなどによって開始され得る。
【００３０】
この説明の目的で、手持ち式の撮像ベースの機械可読シンボルシステムが論じられる。しかしながら、当業者には、本明細書に記載された技法およびデバイスが、静止型、バイオプティック（ｂｉ−ｏｐｔｉｃ）、または他のタイプのリーダまたはスキャナで有利に実践され得ることは明らかであろう。
【００３１】
機械可読シンボルリーダ１００は、たとえば、リーダの走査ヘッド部１０８の前壁１１４上に配置された照明サブシステム１２０をさらに含むことができる。図示された実装では、照明サブシステム１２０は、線状照明パターン１２２を対象物１０２上に投影する。以下で論じられるように、照明サブシステム１２０はまた、窓１１６の後方に画像形成サブシステムに隣接して配置され得る。線状照明パターン１２２は、左端１２４および右端１２６で終端する水平線を含む。線１２２の長さは照明サブシステム１２０の投影画角（ＦＯＰ：ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）によって規定され、したがって、投影された線の長さは、対象物１０２のリーダ１００からの距離に依存する。照明を提供することに加えて、そのような照明パターン１２２は、操作者が機械可読シンボルリーダ１００を、対象物１０２の表面上に与えられた機械可読シンボル１０４に向けることを可能にする。以下でさらに論じられるように、照明パターン１２２はまた、機械可読シンボルリーダ１００からの対象物１０２の相対距離を測定または推定するために利用される。
【００３２】
図２は本開示の少なくともいくつかの実装による撮像ベースの機械可読シンボルリーダ２００のブロック図である。機械可読シンボルリーダ２００は、図１の機械可読シンボルリーダ１００と類似または同一とすることができる。機械可読シンボルリーダ２００は画像形成サブシステム２０２を含み、これは画像形成サブシステム２０２の視野（ＦＯＶ）内に存在する図１の機械可読シンボル１０４などのグラフィカルな印の画像フレームを捕捉するものである。リーダ２００は、距離推定ロジック２０８および復号器ロジック２１０を記憶する非一時的プロセッサ可読記憶媒体２０６に動作可能に結合された１つまたは複数のプロセッサ２０４をさらに含む。プロセッサ２０４による復号器ロジック２１０の実行は、捕捉された画像フレーム内の符号化された印をプロセッサ２０４に復号させる。プロセッサ２０４による距離推定ロジック２０８の実行は、以下で論じられるように、リーダ２００に対する対象物の距離をプロセッサ２０４に推定させる。距離推定ロジック２０８および復号器ロジック２１０は、１つまたは複数のプロセッサ２０４によって実行され得る。いくつかの実装では、距離推定ロジック２０８および復号器ロジック２１０の一方または両方は、複数のプロセッサ、ハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって実装される。１つまたは複数の実装では、１つまたは複数のプロセッサと、処理されるべき取得値を記憶する揮発性メモリと、実行可能コードを記憶する不揮発性メモリとを含むマイクロコントローラが使用され得る。一般に、距離推定ロジック２０８および復号器ロジック２１０は、ハードウェア、ソフトウェア、電気回路、ファームウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、またはそれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な方法で実装され得る。
【００３３】
画像形成サブシステム２０２は、撮像回路２１２と、１つまたは複数の撮像または集束レンズを含む結像または受光光学系２１４と、１次元（すなわち、直線）画像センサまたは画素アレイ２１６とを含む。受光光学系２１４の集束レンズは、対象機械可読シンボル１０４から反射および散乱された光をアパーチャを介して直線画素／画像センサアレイ２１６上に集束させる。このように、受光光学系２１４は、対象機械可読シンボル１０４の画像を（シンボルがＦＯＶ内にあると仮定して）直線画素アレイ２１６を含む画素のアレイ上に集束させ、それによって画素アレイが露光期間中に画像形成サブシステムのＦＯＶ内の対象物１０２の画像を捕捉することを可能にする。画像形成サブシステム２０２のＦＯＶは、直線センサアレイ２１６の構成および受光光学系２１４の光学特性の両方と、アレイ２１６および受光光学系の間の距離および向きとに応じたものであり得る。
【００３４】
直線センサアレイ２１６は、撮像回路２１２の制御下で動作する、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、または他の撮像画素アレイを含むことができる。直線センサアレイ２１６は、様々な数、たとえば、１０００、２５００、４０９６などの画素を有することができる。直線センサアレイ２１６の画素は、一般に、画像形成光学系および関連するアパーチャと組み合わせられた場合に適切なＳＮＲ性能を提供するのに十分大きい必要がある。たとえば、いくつかの実装では、直線センサアレイ２１６の画素のそれぞれは、５．２５μｍの水平幅と６４μｍの高さとを有することができる。直線センサアレイ２１６は、たとえば、１０〜１５ｍｍ（たとえば、１３．５ｍｍ）の全長を有することができる。また、直線センサアレイ２１６は、撮像システム全体が、たとえば、約１０ｍｍ未満の高さまたは厚さを有することを可能にする小型パッケージに含まれ得る。
【００３５】
結像光学系２１４は、５５°より大きいＦＯＶ角度（たとえば、６０〜７０°）を提供する広角レンズを含むことができる。結像光学系２１４は、１５ｍｍ未満の全長および約１０ｍｍ未満の厚さを有する結像システム全体の実現を可能にする比較的短い焦点距離を有することができる。撮像システムのアパーチャは所望の被写界深度（ＤｏＦ）を提供する。いくつかの実装では、撮像システムは、たとえばｆ／＃∈［１５，２５］の範囲のｆナンバーによって特徴付けられ得る。
【００３６】
機械可読シンボルリーダ２００は、可視照明パターン１２４を生成して、照明を提供し、操作者が機械可読シンボルリーダ２００を対象機械可読シンボル１０４に向けるのを支援するための照明サブシステム２１８を含む。いくつかの実装では、照明サブシステム２１８は、光源２２０（たとえば、１つまたは複数のＬＥＤ、レーザー、超発光ダイオード）と、集束レンズ２２２（たとえば、コリメータ）と、所望の照明パターン１２４を生成するためのパターン発生器２２４（たとえば、ビーム整形器）とを含むことができる。いくつかの実装では、集束レンズ２２２およびパターン発生器２２４は単一の光学素子内に形成され得る。
【００３７】
いくつかの実装では、照明パターン１２４は操作者によって、対象機械可読シンボル１０４に合焦させるために使用される。合焦させると、操作者は、対象機械可読シンボル１０４の画像を読み取るまたは捕捉するためにトリガ２２６を押下する。いくつかの実装では、機械可読シンボルリーダ２００は２位置トリガ２２６を有し、第１の位置は照明サブシステム２１８を起動し、第２の位置は走査を起動する。いくつかの実装では、機械可読シンボルリーダ２００は、操作者が走査動作のためにリーダを持ち上げたことを示し得る、リーダの動きの検出時に、照明サブシステム２１８を起動するために使用される任意選択の動き検出器２２８（たとえば、加速度計）を含む。
【００３８】
照明サブシステム２１８は、画像形成サブシステム２０２のＦＯＶ未満である投影画角（ＦＯＰ）を有する線を投影して、その線が画像形成サブシステムのＦＯＶの一部（たとえば実質的に中央部分）のみに投影するようにすることができる。たとえば、ＦＯＶ角度が６０°または７０°である場合、ＦＯＰ角度は５０°とすることができる。以下で論じられるように、照明される領域は、図３に示されるように画像形成サブシステム２０２のセンサアレイ２１６に対して非対称とすることができ、または図８に示されるようにセンサアレイに対して対称とすることができる。いくつかの実装では、センサアレイ２１６の少なくとも１つの側方は、投影された線の少なくとも１つのエッジを検出することによってレンジファインダ機能を実現するために使用され、その少なくとも１つのエッジは、エッジが正確に検出可能となるように十分に鮮明でなければならない。いくつかの実装では、照明サブシステム２１８は、光学システムの回折限界を高めるように選択された波長を有する可視照明パターン１２４を生成する。一般に、より短い波長が好ましい。たとえば、照明サブシステム２１８は、４９５〜５７０ｎｍの間、または５００〜５５０ｎｍの間の波長を有する緑色照明パターンを生成することができる。照明サブシステム２１８の全寸法は、たとえば、長さ１５ｍｍ、幅６ｍｍ、および２ｍｍから１０ｍｍの高さの範囲内とすることができる。
【００３９】
以下でさらに論じられるように、復号器ロジック２１０は、画像形成サブシステム２０２によって捕捉される１つまたは複数の画像内の任意の復号可能な画像を復号することができる。復号が成功すると、機械可読シンボル１０４に符号化されたデータ／情報を表す復号されたデータは次いで、データ入出力システム２３２を介して出力され、これは有線／無線通信ポート、ディスプレイ、ＬＥＤ、音声出力、タッチスクリーン、キー、ボタンなどの１つまたは複数を含むことができる。機械可読シンボル１０４の撮像および復号が成功すると、入出力システム２３２は、視覚インジケータおよび／または可聴インジケータの形態で操作者にフィードバックを提供することができる。
【００４０】
図３は画像形成サブシステム３０２および照明サブシステム３０４を備える撮像システム３００の概略図である。図示されたように、画像形成サブシステム３０２は第１の角度α１（たとえば、６０〜７０°）を有するＦＯＶ角度を含み、照明サブシステム３０４は、第１の角度α１未満である第２の角度α２（たとえば、５０°）のＦＯＰ角度を有する照明パターンを投影する。この実装では、画像形成サブシステム３０２は、２５００画素を有する直線センサアレイを含む。線１は撮像システム３００から距離Ｄ１に配置されるよう示されており、線２は撮像システムからさらなる距離Ｄ２に配置されるように示されている。
【００４１】
図４Ａは、第１の距離Ｄ１の図３の照明線１に配置された対象物の画像を捕捉する画像形成サブシステム３０２（図３）のセンサアレイのセンサ走査線に沿った照明プロファイル４００を示す。図４Ｂは、第２の距離Ｄ２の図３の照明線２に配置された対象物の画像を捕捉する画像形成サブシステム３０２の直線センサアレイのセンサ走査線に沿った照明プロファイル４０２を示す。
【００４２】
照明サブシステム３０４のＦＯＰおよび画像形成システム３０２のＦＯＶは異なる起点および傾きを有するので、各距離（たとえば、Ｄ１およびＤ２）において、直線センサアレイの異なる部分が照明される。一般に、撮像システム３００と対象物との間の作動距離の計算には２つの要因が関与し得る。第１に、投影された照明線のエッジは、作動距離に応じて異なる位置に配置される。図４Ａは、直線センサの画素２１８０周辺における高信号レベルから低信号レベルへの遷移によって示される単一のエッジ４０４を示す。図４Ｂは、画素２００周辺における低信号レベルから高信号レベルへの遷移によって示される第１のエッジ４０６と、画素２０８０周辺における高信号レベルから低信号レベルへの遷移によって示される第２のエッジ４０６を示す。さらに、照明サブシステム３０４のＦＯＰの起点が画像形成サブシステム３０２の光軸上に配置されていない場合、非常に短い距離で照明線の一方のエッジ（たとえば、図４Ａのエッジ４０４）のみが見える。第２に、高および低信号レベルの差は、遠距離よりも近距離においてより大きくなる。たとえば、第１の距離Ｄ１についての図４Ａに示された高および低信号の差は、さらなる距離Ｄ２についての図４Ｂに示された高および低信号の差よりも大きい。
【００４３】
図５は、受光光学系５０２を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の両側に対称的に配置された２つの光学アセンブリまたは素子５０４および５０６（たとえば、１つまたは複数のコリメータ、ビーム整形器など）を含む照明サブシステムとを含む撮像システム５００の平面図を示す。図５はまた、撮像システム５００の光軸５０８を破線で示している。
【００４４】
図６は、受光光学系６０２を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の上方に配置された単一の光学素子６０４（たとえば、１つまたは複数のコリメータ、ビーム整形器など）を含む照明サブシステムとを含む撮像システム６００の平面図を示す。図６はまた、撮像システムの光軸６０６を破線で示している。
【００４５】
図７は、受光光学系７０２を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の下方に配置された単一の光学素子７０４（たとえば、１つまたは複数のコリメータ、ビーム整形器など）を含む照明サブシステムとを含む撮像システムの平面図を示す。図７はまた、撮像システムの光軸７０６を破線で示している。
【００４６】
図５〜図７の実装では、それぞれの照明サブシステムの光学素子のそれぞれは、それぞれの光軸に対して水平に対称である。
【００４７】
図８は、画像形成サブシステムのセンサ８０２の撮像ＦＯＶ角度と、照明サブシステムのＦＯＰ角度との概略図８００を示し、照明サブシステムは、画像形成サブシステムの光軸に対して水平に対称な照明線を提供する（図５〜図７参照）。線３は撮像システムから距離Ｄ３に配置されるように示されており、線４は撮像システムからさらなる距離Ｄ４に配置されるように示されている。この場合、距離推定ロジックまたはレンジファインダは、照明された画素の数および暗い画素の数に従って作動距離を計算することができる。図８に示されるように、画像形成サブシステムのＦＯＶ角度は、センサ全体（すなわち、画素１〜画素２５００）上に撮像される。しかしながら、ＦＯＶの中央部分のみが、機械可読シンボルを復号する復号器ロジックにとって関心対象であり得る。ＦＯＶおよびＦＯＰの起点は異なるので、照明線のエッジは作動距離に応じて異なるセンサ画素上に撮像される。
【００４８】
図９は、距離Ｄ３およびＤ４にそれぞれ配置された図８の線３および４のセンサ走査線に沿った照明プロファイルを示す。点Ａ’−Ｃ’およびＢ’−Ｄ’（図８）の異なる位置と、２つの信号の異なる強度レベルとを考慮して、距離推定ロジックは、２回の走査が行われた距離を推定することができる。
【００４９】
図１０は、受光光学系１００２を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の右方に配置された単一の光学素子１００４（たとえば、１つまたは複数のレンズ）を含む照明サブシステムとを含む撮像システム１０００の平面図を示す。図１０はまた、撮像システムの光軸１００６を破線で示している。
【００５０】
図１１は、受光光学系１１０２を含む画像形成サブシステムと、受光光学系の左方に配置された単一の光学素子１１０４（たとえば、１つまたは複数のレンズ）を含む照明サブシステムとを含む撮像システム１１００の平面図を示す。図１１はまた、撮像システムの光軸１１０６を破線で示している。
【００５１】
図１０および図１１の撮像システムでは、光学素子１００４および１１０４は、それぞれの光軸１００６および１１０６に対して偏心している。さらに、照明サブシステムは、画像形成サブシステムの受光光学系の片側に単一の光学アセンブリまたは素子（たとえば、１つまたは複数のコリメータ、ビーム整形器など）を含む。図１０および図１１に示された実装では、光軸とそれぞれの照明サブシステムの光学素子との間のずれが、作動距離を推定するために利用され得る。
【００５２】
本明細書で開示される照明サブシステムは、所望のＦＯＰ角度を満たす均一かつ鮮明な照明パターン（たとえば線）を生成することが可能な任意の適切なシステムとすることができる。上述のように、照明サブシステムの光源は、たとえば、ＬＥＤ、レーザー、または超発光ダイオードを、単一エミッタまたはエミッタのアレイとして含むことができる。いくつかの実装では、照明サブシステムは、光源からの放射を小さな点にコリメートする第１のコリメートレンズと、照明パターン（たとえば線）を生成するビーム整形器素子とを含む。いくつかの実施例では、照明システムは、コリメートおよびビーム整形機能を実施する単一の光学素子を含むことができる。
【００５３】
画像システムを寸法決めするための１つの方法は、決定された被写界深度を可能にする最終的な体積およびＦナンバーに適合することが可能な焦点距離で開始することである。この方法を使用して決定されるパラメータの一例は以下である。
【００５４】
この方法は以下を入力パラメータとして含むことができる：焦点距離（ｆ）＝１０ｍｍ、Ｆナンバー（ｆ／＃）＝２０、水平画素ピッチ（ｗ）＝５．２５μｍ、総画素数（Ｎｔｏｔ）＝２５００、有効視野（ＦＯＶｅｆｆ）＝５０°。
【００５５】
出力パラメータは以下のように決定され得る：総アレイ長（Ｌｔｏｔ）＝ｗ×Ｎｔｏｔ＝１３．１２５ｍｍ、有効アレイ長（Ｌｅｆｆ）＝２×ｆ×ｔａｎ（０．５×ＦＯＶｅｆｆ）＝９．３２６ｍｍ、有効画素数（Ｎｅｆｆ）＝Ｌｅｆｆ／ｗ＝１７７６画素、アパーチャサイズ（ｄ）＝ｆ／（ｆ／＃）＝０．５ｍｍ、および総視野（ＦＯＶｔｏｔ）＝２×ａｔａｎ（０．５×Ｌｔｏｔ／ｆ）＝６７°。
【００５６】
他の例として、総画素数が、センサの良好な解像度を保証するための最も重要なパラメータである場合、システムはこのパラメータを最初に考慮して寸法決めされ得る。そのような場合、例示的な入力パラメータは以下を含むことができる：Ｆナンバー（ｆ／＃）＝２０、水平画素ピッチ（ｗ）＝５．２５μｍ、総画素数（Ｎｔｏｔ）＝２５００、有効画素数（Ｎｅｆｆ）＝２０００、有効視野（ＦＯＶｅｆｆ）＝５０°。
【００５７】
この第２の例の出力パラメータは以下のように決定され得る：総アレイ長（Ｌｔｏｔ）＝ｗ×Ｎｔｏｔ＝１３．１２５ｍｍ、有効アレイ長（Ｌｅｆｆ）＝ｗ×Ｎｅｆｆ＝１０．５ｍｍ、焦点距離（ｆ）＝Ｌｅｆｆ／（２×ｔａｎ（０．５×ＦＯＶｅｆｆ）＝１１．３ｍｍ、アパーチャサイズ（ｄ）＝ｆ／（ｆ／＃）＝０．５６５ｍｍ、および総視野（ＦＯＶｔｏｔ）＝２×ａｔａｎ（０．５ｘＬｔｏｔ／ｆ）＝６０．３°。
【００５８】
照明サブシステムによって照明線に使用される波長が、回折効果を制御するための重要なパラメータであり得ることに留意されたい。一般に、より短い波長は、システムのより良好な水平解像度を生成する。たとえば、ｆ／＃＝２０のレンズを考えると、緑色波長（たとえば、λ＝５１０ｎｍ）は２．４４×λ×ｆ／＃＝２５μｍの水平解像度を有し得、赤色波長（たとえば、λ＝６３０ｎｍ）は２．４４×λ×ｆ／＃＝３１μｍの水平解像度を有し得る。
【００５９】
図１２は、機械可読シンボルリーダが、対象物上に配置された機械可読シンボルの画像を捕捉し、画像が捕捉された場合に、機械可読シンボルリーダと対象物との間の距離を決定するためのハイレベル方法１２００のフロー図である。方法１２００は、図１および図２のそれぞれの機械可読シンボルリーダ１００および２００などの機械可読シンボルリーダによって実行され得る。機械可読シンボルリーダは、感光素子の１次元アレイを含むセンサを含む画像形成サブシステムを含むことができる。画像形成サブシステムは、光をセンサに集束させて、第１の角度（たとえば、６０°、７０°）を有するＦＯＶ角度を画像形成サブシステムに提供する１つまたは複数の受光光学素子をさらに含むことができる。機械可読シンボルリーダは、第１の角度未満の第２の角度（たとえば、５０°、５５°）によって規定されるＦＯＰ角度を有する光パターン（たとえば、線）を投影する少なくとも１つの光源を含む照明サブシステムをさらに含むことができる。画像形成サブシステムのＦＯＶ角度は、照明サブシステムのＦＯＰ角度とは異なる起点または異なる傾きの少なくとも１つを有することができる。いくつかの実装では、照明サブシステムのＦＯＰ角度は、画像形成サブシステムの視野角に対して垂直または水平に対称とすることができる。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、または超発光ダイオードのうちの少なくとも１つを含むことができる。いくつかの実装では、光源は、たとえば、約２５μｍの幅および約１０００μｍの長さを有する単一画素発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含む。
【００６０】
方法１２００は１２０２において、たとえば、ユーザが対象物またはアイテム（たとえば、衣類、包装、回路基板）上に置かれた機械可読シンボル（たとえば、１Ｄまたは２Ｄバーコード、英数字）を走査するために機械可読シンボルリーダを持ち上げたときに開始する。
【００６１】
１２０４において、機械可読シンボルリーダの少なくとも１つのプロセッサは、その照明サブシステムを起動することができ、これは機械可読シンボルを含む対象物上に光パターン（たとえば線）を投影させる。上述のように、光パターンは、画像形成サブシステムのＦＯＶ角度未満である規定されたＦＯＰ角度で投影され得る。
【００６２】
１２０６において、少なくとも１つのプロセッサは、照明サブシステムが起動され光パターンを対象物に投影している間に画像形成サブシステムに対象物の走査または画像を捕捉させることができる。捕捉された画像は、感光素子の１次元アレイ内の感光素子の対応する１つに入射した光の量にそれぞれ対応する画素値のアレイを含むことができる。
【００６３】
１２０８において、少なくとも１つのプロセッサは、画素値の測距サブアレイを分析して、少なくとも１つの光源によって対象物上に投影された光パターンの周辺（たとえば、エッジ）の少なくとも一部の検出に少なくとも部分的に基づいて、対象物の撮像システムからの距離を決定することができる。たとえば、少なくとも１つのプロセッサは、画素値の測距サブアレイを分析して、対象物上に投影された光パターンの周辺（たとえば、エッジまたは境界）の少なくとも一部の位置の検出に少なくとも部分的に基づいて距離を決定することができる。別の例として、少なくとも１つのプロセッサは、画素値の測距サブアレイを分析して、対象物上に投影された光パターンの周辺の少なくとも一部の相対信号レベルの検出に少なくとも部分的に基づいて距離を決定することができる。
【００６４】
１２１０において、少なくとも１つのプロセッサは、画素値の撮像サブアレイを機械可読シンボルリーダの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に、内部の１つまたは複数の機械可読シンボルを検出するために復号器ロジックによって分析される画像データとして記憶することができる。いくつかの実装では、復号器ロジックは推定距離を利用して１つまたは複数のパラメータを調整することができ、これはより正確な復号を提供する。
【００６５】
いくつかの実装では、画素値の撮像サブアレイは画素値の測距サブアレイと重ならない。たとえば、画素値の測距サブアレイは、感光素子のアレイの少なくとも１つの側端部における感光素子のサブアレイに対応し得る（たとえば、画素１〜２５００を有するアレイの画素１〜５００、画素１〜２５００を有するアレイの画素１〜２５０および画素２２５１〜２５００）。画素値の撮像サブアレイは、感光素子のアレイの側端部における感光素子を含まない感光素子のサブアレイに対応し得る（たとえば、画素１〜２５００を有するアレイの画素５００〜２０００）。
【００６６】
いくつかの実装では、感光素子のアレイは、順序付きのＮ個の感光素子ＰＥ１−Ｎを含むことができ、画素値のアレイは、対応する順序付きのＮ個の画素値ＰＶ１−Ｎ（たとえば、Ｐ１−２５００）を含む。測距サブアレイは、センサアレイの一方の側端の画素値ＰＶ１−Ｘ（たとえば、ＰＶ１−３００）と、センサアレイの他方の側端の画素値ＰＶＹ−Ｎ（たとえばＰＶ２２００−２５００）とを含むことができ、ＸはＹより小さく、ＹはＮより小さい。中央に配置された撮像サブアレイは、画素値ＰＶ（Ｘ＋１）−（Ｙ−１）（たとえば、ＰＶ３０１−２１９９）を含むことができる。いくつかの実施例では、センサアレイの一方の側端の画素値ＰＶ１−Ｘの数は、センサアレイの他方の側端の画素値ＰＶＹ−Ｎの数に等しいが、そのようなものは必須ではない。いくつかの実装では、測距サブアレイは、センサアレイの両側端ではなくセンサアレイの一方の側端にのみ配置される。
【００６７】
いくつかの実装では、少なくとも１つの光源は線の形の光パターンを投影し、光パターンの周辺は線の第１の端縁、および線の第１の端縁とは反対側の線の第２の端縁である。
【００６８】
センサアレイの専用部分（たとえば、側端）を使用して前述の距離測定処理を実行することにより、本明細書に開示されたシステムは、有利には、機械可読シンボル撮像と距離測定との両方を同一の取得で行うことができる。距離測定専用のセンサの部分がセンサアレイの２つの反対の端部である例では、照明線の２つのエッジが検出され得、これは照明線の１つのエッジのみが検出可能である場合に対して精度を向上させる。
【００６９】
前述の詳細な説明は、ブロック図、概略図、および例の使用を介して、デバイスおよび／または処理の様々な実装を記載している。そのようなブロック図、概略図、および例が１つまたは複数の機能および／または動作を含む限り、当業者であれば、そのようなブロック図、フローチャート、または例の中の各機能および／または動作が、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの事実上任意の組み合わせであって、それらのいずれもが本明細書では１つまたは複数のプロセッサと呼ばれ得るものによって個別におよび／または集合的に実装され得ることは理解されよう。一実装では、本主題は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を介して実装され得る。しかしながら、当業者であれば、本明細書に開示された実装が、全体的または部分的に、標準集積回路で、１つまたは複数のコンピュータシステム、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、グラフィックス処理ユニット上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、ファームウェアとして、またはそれらの事実上任意の組み合わせとして等価的に実装され得、１つまたは複数のプロセッサまたはコントローラを実装するための回路の設計ならびに／あるいはソフトウェアおよび／またはファームウェアのコードの記述が、この開示の観点から十分に当業者の技術の範囲内であることを認識するであろう。
【００７０】
当業者であれば、本明細書に記載の方法またはアルゴリズムの多くが、追加の行為を採用することができ、いくつかの行為を省略することができ、および／または指定と異なる順序で行為を実行することができることを認識するであろう。
【００７１】
さらに、当業者であれば、本明細書で教示されたメカニズムが、様々な形態のプログラム製品として配布可能であり、配布を実際に実施するのに使用される信号担持媒体の特定のタイプに関係なく、例示的実装が等しく適合することを理解するであろう。信号担持媒体の例は、限定はされないが、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ  ＲＯＭ、デジタルテープ、およびコンピュータメモリなどの記録可能型媒体を含む。
【００７２】
上述の様々な実装は、さらなる実装を提供するために組み合わせられ得る。２０１５年９月２５日に出願された米国特許出願第１４／８６６，０６８号は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている。実装の態様は、必要に応じて、様々な特許、出願および公開のシステム、回路および概念を利用して、他のさらなる実装を提供するために修正され得る。
【００７３】
これらおよび他の変更は、上記の詳細な説明の観点から実装に対して行われ得る。一般に、以下の特許請求の範囲では、使用される用語は、明細書および特許請求の範囲に開示された特定の実装に特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利付与される等価物の全範囲と共に、可能な全ての実装を含むと解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は本開示によって限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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