专利名称：光学信息读取设备和光学信息读取方法
技术领域：
本发明涉及一种包括拾取由具有不同光反射率的图案构成的代码符号(例如，条形码或二维码)的图像并从拾取的图像读出由代码符号指示的信息的代码扫描仪、二维码扫描仪或多维码扫描仪的光学信息读取设备，以及读出由上述的代码符号指示的信息的光学信息读取方法。
背景技术：
传统上，通过在光反射率方面与周围环境不同的符号指示信息的代码符号(例如，条形码或二维码)作为自动识别部件被广泛地用于物品、文献、材料、样品和广泛的领域(例如，分配、邮件服务、医疗服务、化学实验和事件现场)中的其它各种物体。例如，当附着有代码符号的诸如商品或行李的物品被放置在带式传送机上并被移到检查作业或分配作业中的预定地点时，附着到该物品上的代码符号通过代码扫描仪被读取，并且，将读取的信息传送到主机计算机，该主机计算机检查该物品的内容，记录其进展，确认分配地点和分配时间等。于是，当读取代码符号时，需要准确地捕获在带式传送机上移动的代码符号并精确地解码由该代码符号指示的信息。此外，为了读取代码符号，使用诸如CMOS传感器或CCD传感器的固态图像感测元件的代码扫描仪被广泛地用作光学读取设备。作为上述的光学读取设备的一个传统技术，如专利文献1中所述，存在这样的技术即，其中，通过以二维的形式布置的多个图像拾取元件拾取移动条形码的图像，通过将与图像拾取元件的输出值相对应的图像中的条形码在曝光时间中的移动距离转换为图像拾取元件的数目来被计算该移动距离，使用该移动距离和彼此相邻的图像拾取元件的输出值之间的差值来从前述图像中的包括条形码的一部分恢复该条形码的静态图像，并且，对恢复的条形码进行解码，由此，从由于移动而模糊的条形码图像中读取该条形码。此外，作为另一种传统技术，如专利文献2所述，存在这样的技术S卩，其中，在成功地读取关于移动信息码的信息之前，多次尝试图像拾取，存储在成功读取时的诸如照明亮度等之类的条件，并且，基于所述条件来执行实际的代码读取。此外，使用诸如CMOS传感器或CCD传感器的固态图像感测元件的常用数字照相机符合如专利文献3中所述的在一定程度上能够拾取移动对象的图像的规格。引文列表
专利文献
专利文献1JP2002--230477A
专利文献2JP2004--110668A
专利文献3JP2006--197393A
发明内容
技术问题但是，在专利文献1中描述的技术的问题在于由于由CPU进行的用于从拾取的图像解码条形码的计算量变大，并且这不利地影响设备操作，导致成本增加，因此需要采用高性能固态图像拾取装置。另一个问题在于当包括条形码的图像是未聚焦的模糊图像时，不可能对该条形码进行精确的解码。接下来，在专利文献2中描述的技术中，需要事先执行测试模式，因此不可能立即开始读取物品上的信息码的操作。此外，应用于一个现场的条件不能总是被到处使用，并且，每当使用的地点或使用的状态不同时都需要执行测试模式，这会给操作者造成负担。因此，存在这样的问题由要读取的对象指示的信息不能被快速地或精确地读取。此外，在专利文献3中描述的技术中的问题在于主体结构和软件算法太复杂，以至于不能应用于代码扫描仪，并且包括了拾取代码符号的图像所不需要的处理，从而不能期望在上述作业现场执行快速处理，因此，像上述传统技术一样不可能快速地、精确地读取包括在要被读取的对象中的代码符号。本发明是在考虑了前述各点的情况下而被开发的，并且本发明的目的在于，即使离要读取的对象的距离和要读取的对象的移动速度是未知的，也能够快速地、精确地读取由设置在要读取的对象上的符号指示的信息，该符号在光反射率方面与周围环境不同。解决问题的方案为了实现上述目的，本发明提供一种读取由在光反射率方面与周围环境不同的符号指示的信息的光学信息读取设备，该光学信息读取设备包括激光输出部件，用于输出激光；照明部件，用于照明要读取的对象；图像拾取部件，用于拾取要读取的对象的图像，该图像拾取部件包括图像传感器，该图像传感器具有能够根据在所有像素中基本上相同的时间在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷累积的开始与停止的快门功能，并且具有根据预定参数的值来调整用于在图像传感器上形成入射光的像的光学系统的聚焦的部件；第一控制部件，用于执行这样的第一模式中的控制，即，当读取由在光反射率方面与周围环境不同的符号指示的信息时，指示图像拾取部件在通过激光输出部件开启激光的同时通过图像传感器在每一个预定帧期间中开始周期性的图像拾取，并且，在图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中开始电荷累积后，在每一个帧期间中在至少一个电荷累积元件中累积了等于或大于预定基准值的电荷的时间点，停止在所有像素中的电荷累积元件中的电荷的累积；距离测量部件，用于在下一个帧期间开始以前分析在第一模式中在每一个帧期间中由图像拾取部件拾取的图像，并且，当在图像中检测到从激光输出部件输出的激光的由要读取的对象反射的反射光的光斑时，基于该光斑在图像中的位置来测量离要读取的对象的距离；第二控制部件，用于当距离测量部件检测到反射光的光斑时，在检测到光斑的帧期间的下一个帧期间开始以前，基于由距离测量部件测量的离要读取的对象的距离，设置用于在由图像拾取部件进行图像拾取时由照明部件照明的照射光量和调整光学系统的聚焦的预定参数的值；第三控制部件，用于执行这样的第二模式中的控制，即，在距离测量部件检测到反射光的光斑的帧期间的下一个帧期间之后，通过激光输出部件关闭激光，并且，在每一个帧期间中在图像拾取时与图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中的电荷累积开始同步地以由第二控制部件设置的照明光量开启照明部件；以及解码部件，用于分析在第二模式中由图像拾取部件拾取的图像，并且对由设置在要读取的对象上的在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示的信息进行解码。在上述光学信息读取设备中，可以想到的是，该光学信息读取设备还包括用于存储聚焦表的部件，在该聚焦表中，离要读取的对象的距离与用于在包含在图像拾取部件中的光学系统中对应于该距离设置聚焦的预定参数的值相关联，其中，第二控制部件通过基于参数的值驱动包含在图像拾取部件中的光学系统来调整聚焦，该参数的值是通过基于由距离测量部件测量的距离搜索聚焦表而获取的。此外，还可以想到的是，对应于在聚焦被设置为预定初始值时的焦深的周围的预定范围内的距离的参数的值是聚焦表中的对应于该预定初始值的固定值。或者，还可以想到的是，包含在图像拾取部件中的光学系统包括可以通过施加电压调整其折光力的液体透镜，并且通过调整施加到液体透镜的电压来调整聚焦。此外，还可以想到的是，该光学信息读取设备还包括用于存储照明表的部件，在该照明表中，离要读取的对象的距离与用于指示照明部件以适合于该距离的照射光量执行照明的驱动控制参数的值相关联，其中，第二控制部件基于驱动控制参数的值来设置照明的照射光量，该驱动控制参数的值是通过基于由距离测量部件测量的距离搜索照明表而获取的。此外，还可以想到的是，该光学信息读取设备还包括作为激光输出部件的用于输出可见光的激光的部件和用于输出不可见光的激光的部件，以及在没有用户的操作时指示激光输出部件输出不可见光的激光并且在有用户的预定操作时将从激光输出部件输出的激光切换到可见光的激光的部件。本发明还提供光学信息读取方法，该光学信息读取方法包括第一步骤，即，指示图像拾取部件在通过激光输出部件开启激光的同时通过图像传感器在每一个预定帧期间中开始周期性的图像拾取，并且，在图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中开始电荷累积后，在每一个帧期间中在至少一个电荷累积元件中累积了等于或大于预定基准值的电荷的时间点，停止在所有像素中的电荷累积元件中的电荷的累积，该图像拾取部件包括图像传感器，该图像传感器具有能够根据在所有像素中基本上相同的时间在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷累积的开始与停止的快门功能，并且具有根据预定参数的值来调整用于在图像传感器上形成入射光的像的光学系统的聚焦的部件；第二步骤，即，在下一个帧期间开始以前分析在第一步骤在每一个帧期间中由图像拾取部件拾取的图像，并且，当在图像中检测到从激光输出部件输出的激光的由要读取的对象反射的反射光的光斑时，基于该光斑在图像中的位置来测量离要读取的对象的距离；第三步骤，即，当在第二步骤检测到反射光的光斑时，在检测到光斑的帧期间的下一个帧期间开始以前，基于在第二步骤测量的离要读取对象的距离，设置用于在由图像拾取部件进行图像拾取时由照明部件照明的照射光量和调整光学系统的聚焦的预定参数的值；第四步骤，即，在第二步骤检测到反射光的光斑的帧期间的下一个帧期间之后，通过激光输出部件关闭激光，并且，在每一个帧期间中在图像拾取时与图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中的电荷累积的开始同步地以在第三步骤设置的照明光量开启照明部件；以及第五步骤，即，分析在第四步骤由图像拾取部件拾取的图像，并且对由设置在要读取的对象上的在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示的信息进行解码。在上述光学信息读取方法中，可以想到的是，在第三步骤，通过基于参数的值驱动
7包含在图像拾取部件中的光学系统来调整聚焦，该参数的值是通过基于在第二步骤测量的距离搜索聚焦表而获取的，在该聚焦表中，离要读取的对象的距离与用于在包含在图像拾取部件中的光学系统中对应于该距离设置聚焦的预定参数的值相关联。此外，还可以想到的是，对应于在聚焦被设置为预定初始值时的焦深的周围的预定范围内的距离的参数的值是聚焦表中的对应于该预定初始值的固定值。此外，还可以想到的是，包含在图像拾取部件中的光学系统包括可以通过施加电压调整其折光力的液体透镜，并且通过调整施加到液体透镜的电压来调整聚焦。此外，还可以想到的是，在第三步骤，基于驱动控制参数的值来设置照明的照射光量，该驱动控制参数的值是通过基于在第二步骤测量的距离搜索照明表而获取的，在该照明表中，离要读取的对象的距离与用于指示照明部件以适合于该距离的照射光量执行照明的驱动控制参数的值相关联。此外，还可以想到的是，激光输出部件具有用于输出可见光的激光的部件和用于输出不可见光的激光的部件，该方法还包括下述步骤在没有用户的操作时指示激光输出部件输出不可见光的激光，并且在有用户的预定操作时将从激光输出部件输出的激光切换到可见光的激光。本发明的有益效果即使离要读取的对象的距离和要读取的对象的移动速度是未知的，根据本发明的光学信息读取设备和光学信息读取方法也能够快速地、精确地读取由设置在要读取的对象上的在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示的信息。
[图1]图1是示出作为本发明的光学信息读取设备的实施例的代码扫描仪的内部配置的框图。[图2]图2是示出在图1中示出的代码扫描仪中包含的液体透镜的配置例的截面图。[图3]图3是示出在图1中示出的CMOS图像传感器的内部配置例的框图。[图4]图4是示出由在图1中示出的代码扫描仪的CPU执行的读取处理的流程图。[图5]图5是示出在图3中示出的图像区域中看到的反射光的例子的解释图。[图6]图6是用于计算从图1中示出的CMOS图像传感器到要读取的对象的距离所需的参数的解释图。[图7]图7是示出当在图1中示出的代码扫描仪读取代码符号时各个部分的操作定时的例子的时序图。[图8]图8是示出在图1中示出的代码扫描仪中使用的聚焦表中的数据内容的例子的解释图。[图9]图9是在图1中示出的代码扫描仪中的焦深的解释图。[图10]图10是在图1中示出的代码扫描仪中的焦深的另一个解释图。[图11]图11是示出离要在图1中示出的代码扫描仪中读取的对象的距离与由CMOS图像传感器接收的光的强度之间的关系的解释图。
[图12]图12是示出在图1中示出的代码扫描仪中使用的照明表中的数据内容的例子的解释图。[图13]图13是示出在图1中示出的代码扫描仪中设置的光学系统的另一个配置例的示图。[图14]图14是在图1中示出的代码扫描仪的变型例中在读取处理时的各个部分的另一个操作例子的时序图。
具体实施例方式在下文中，将基于附图具体地描述实现本发明的实施例。首先，将使用图1到图11描述作为本发明的光学信息读取设备的实施例的代码扫描仪。图1是示出该代码扫描仪的内部配置的框图。如图1所示，代码扫描仪1是这样的设备该设备由用户手持或事先放置在固定的位置，以读取关于代码符号等的信息，该信息由在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示。在这里，代码扫描仪1被配置为这样的设备该设备拾取包含代码符号5的图像，该代码符号5设置在作为要被读取的对象的行李4上，该行李4被放置在带式传送机3上并在该图中的箭头A所指示的方向移动，该设备基于该图像读出由代码符号5指示的信息，并且，当然，该代码扫描仪1可以读取附着到置于行李架等上并保持静止的行李的代码符号。前述的代码符号5是在光反射率方面与周围环境不同的符号，并且，对于该符号，可以使用包括条形码和二维码的各种符号。代码扫描仪1包括光学模块10和解码器20。其中的光学模块10是这样的模块，该模块使用激光照射要读取的对象并检测其反射光，并且，为了感测要读取的对象和测量离要读取的对象的距离，该模块拾取包含代码符号5的要读取的对象的图像，并且，该光学模块10具有聚焦透镜11、主透镜12、CM0S(互补金属氧化物半导体)图像传感器13、脉冲LED (发光二极管)14、激光发生器15和温度传感器16。聚焦透镜11和主透镜12构成透镜组，该透镜组用于在CMOS图像传感器13上形成来自包含代码符号5的要读取的对象的反射光的像。该反射光包含从激光发生器15照射的激光和从脉冲LED 14照射的照明光的反射光。这里，由玻璃或塑料制成的透镜被用作主透镜12，并且，可以通过向其施加电压来调整其焦距的液体透镜被用作聚焦透镜11。液体透镜的结构的例子由图2中的截面示。液体透镜Ila是通过将具有高导电性的水溶液101和作为绝缘体的油102封闭在容器103中而形成的，该容器103在两个相对表面处具有透光的透明窗口部分。此外，液体透镜Ila包括与水溶液101接触的电极104a、以及经由绝缘部分106与水溶液101和油102都接触的电极104b。在液体透镜Ila中，通过在电极10 与电极104b之间施加电压，利用电润湿现象，水溶液101与油102之间的边界表面105的形状可以如虚线和实线所图示的那样改变。这样，可以根据施加的电压的强度来控制其对穿过窗口部分的光的折光力从而调整其焦距。在代码扫描仪1中，液体透镜Ila被用作聚焦透镜11，并且施加到聚焦透镜11的电极的电压被控制，从而使整个透镜组的焦距可以被调整。i青注意，例如在"Bruno Berge, ‘ Zero mechanical parts, ability of liquidlens getting closer to mass production' Nikkei Electronics, Japan, Nikkei BPInc.，October 24,2005, p. 129-135”中对液体透镜进行了详细的描述，因此比上文更详细的描述被省略。返回到对图1的描述，CMOS图像传感器13是图像拾取部件，其用于通过下述方式来拾取要读取的对象的图像使用以阵列的形式布置的传感器检测穿过上述透镜组入射到其上的光并将传感器的检测信号作为数字图像数据输出到解码器20。在图3中示出CMOS图像传感器13的内部配置例。如图3所示，CMOS图像传感器13具有图像区域110、模拟处理器114、模拟-数字(AD)转换器115、数字处理器116、控制寄存器117和定时控制器118。在其中的图像区域110中，以矩阵的形式在像素部分111中形成多个像素，每一个像素均具有光电二极管、浮置扩散(FD)区、用于将来自光电二极管的电荷传送到FD区的传送晶体管和用于将FD区复位为预定电位的复位晶体管，并且布置用于指定读出像素的控制垂直信号的垂直移位寄存器112和控制水平信号的水平移位寄存器113。垂直移位寄存器112和水平移位寄存器113中的每一个都是模拟电路，该模拟电路产生像素驱动所需的电压并根据在FD区中累积的电荷量顺序地输出像素的图像信号，并且，来自像素的输出的图像信号依次通过模拟处理器114、AD转换器115和数字处理器116被输出到解码器20。模拟处理器114对从由垂直移位寄存器112和水平移位寄存器113指定的像素输出的模拟像素信号执行诸如电压放大、增益调整等的模拟信号处理。AD转换器115将从模拟处理器114输出的模拟图像信号转换为数字图像数据。数字处理器116对从AD转换器115输出的数字图像数据执行诸如噪声消除、数据压缩等的数字处理，并将处理的数字图像数据输出到解码器20。此外，控制寄存器117存储从串行寄存器1/0输入的信号/输出到串行寄存器I/0的信号，通过定时控制器118将模拟处理器114的时钟定时与数字处理器116的时钟定时同步，将来自像素部分111中的像素的模拟图像信号以预定顺序转换为数字图像数据，并将转换的数字图像数据输出到解码器20。此外，CMOS图像传感器13采用全局快门，该全局快门根据在所有像素中基本上同时在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷累积的开始和停止，尽管没有示出，但是该CMOS图像传感器13包括多个比较器、端子等，每一个比较器单独地将对应于在每一个像素中的累积电荷的值与基准值进行比较，该端子用于输出从其输出的输出信号的逻辑和信号。然后，当来自像素部分111中的多个比较器的输出中的至少一个指示累积的电荷超出了基准值时，全局快门被控制，以执行在每一个像素中的电荷累积的停止。由CMOS图像传感器13拾取并输出的数字图像数据被用于感测要读取的对象，测量离要读取的对象的距离，并读取解码器20中的由代码符号5指示的信息。
此外，与针对每个扫描线依次地释放快门的卷帘快门(rolling shutter)不一样，上述全局快门可以根据在所有像素中基本上同时地在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷的累积的开始和累积的停止，因此，该全局快门确保获得与累积在FD区中的信号电荷的量相对应的像素信号。曝光后对到FD区的传送定时的调整能够使快门的释放与来自脉冲LED14的光发射和来自激光发生器15的激光的发射同步，因此能够实现非常快的快门速度，从而消除移动体的图像的模糊。此外，在不受环境光的影响的情况下，可以仅接收激光的反射光。返回到对图1的描述，脉冲LED14是照明部件，该照明部件用于根据来自解码器20的控制通过使用照明光Ha照射要读取的对象来对要读取的对象进行照明。这种照明是通过使用与CMOS图像传感器13的图像拾取帧同步的脉冲光的照射来执行的，并且可以通过使用脉冲光调整照射时间来调整在图像拾取期间的一个帧中由于来自要读取的对象的反射光而导致在CMOS图像传感器13的每一个光电二极管中累积的电荷的量。简而言之，当照明时间变长时，由CMOS图像传感器13通过图像拾取获得的图像变成更亮的图像，而当照明时间变短时，图像变成更暗的图像。激光发生器15是用于输出激光1 的激光输出部件，激光1 用于感测要读取的对象并测量离要读取的对象的距离。激光发生器15被布置在这样的位置并以这样的角度布置使得当要读取的对象位于该要读取的对象上的代码符号5被认为可以由代码扫描仪1读取的位置时，可以使来自要读取的对象(不限于代码符号5的位置)的反射光入射到CMOS图像传感器13上。此外，从激光发生器15输出的激光可以是可见光、不可见光或具有任意波长的光，并且激光发生器15优选地是输出例如在650nm(纳米)处的红色激光或在780nm处的红外激光的激光发生器。当使用可见光作为激光时，该激光不仅可以用于测量距离，而且可以用于将代码符号5与代码扫描仪的读取范围对准，因为由激光形成的光斑可以被看到。另一方面，当使用不可见光时，即使该激光以脉冲的形式被开启，也决不会使其周围的人感到不适，因为看不到由激光形成的光斑。因此，代码扫描仪1可以被配置为使得激光一直都以脉冲的形式开启，以便在没有开启激光的动作和操作的情况下快速地开始读取。请注意，还可以想到，使用能够输出可见光和不可见光的两种激光的双波长激光发生器，从而可以根据情况自动地或手动地在这两种激光间切换并将其输出。温度传感器16是温度感测部件，其用于感测代码扫描仪1周围的温度，特别是聚焦透镜11周围的温度。施加的电压与液体透镜的焦距之间的关系随着温度而变化，因此，为了使焦距成为预定值而施加的电压的值也是在考虑了由温度传感器16感测的温度的情况下决定的。但是，为了简化描述，除非特别需要时，将在下面的描述中省略关于温度的描述。接下来，解码器20包括CPU21、存储由CPU21执行的程序和表格的R0M22、以及当CPU21执行各种处理时用作工作区域的RAM23。作为如上所述的CPU21、R0M22和RAM23，可以使用例如ASIC (专用集成电路)、闪存rom(FROM)和SDRAM(同步动态随机存取存储器)。CPU21使用RAM23作为工作区域来执行存储在R0M22中的程序从而控制整个代码扫描仪1的操作，并基于由CMOS图像传感器13拾取的数字图像的数据，执行感测要读取的
11对象、测量离要读取的对象的距离、基于距离测量调整焦距和照明光量、对代码符号5进行解码、将解码结果输出到外部或累积解码结果等所需的处理。接下来，将使用图4来描述在代码扫描仪1中读取代码符号5的处理。图4是示出由代码扫描仪1的CPU21执行的读取处理的流程图。当激活代码扫描仪1时或在执行代码符号的读取的指示下，CPU21自动开始在图4的流程图中呈示的处理。然后，在步骤S1，CPU21首先指示CMOS图像传感器13开始周期性图像拾取。快门速度在这种情形下被设置为这样的快门速度，使得很少的周围的环境光或没有周围的环境光被检测到，并且与环境光相比在光量上大的从激光发生器15输出的激光1 的反射光可以被选择性地检测。在使用上述全局快门的情况下，当激光1 的反射光入射在CMOS图像传感器13上时，在像素中电荷在反射光的光斑的部分处比在其它部分处更快地累积，并且在像素中在其它部分处累积如此多的电荷之前快速地释放快门，从而使得反射光的光斑可以被有效地检测。在后续步骤S2，CPU21将适合的控制信号供应给激光发生器15，以指示激光发生器15与打开CMOS图像传感器13的快门(光电二极管开始电荷的累积)的定时同步地发射激光Ba。然后，在步骤S3，通过分析从CMOS图像传感器13输出的图像数据，CPU21判断激光的反射光是否已经入射在CMOS图像传感器13的图像区域110上，即，反射光的光斑是否出现在图像数据中。当反射光没有入射到这里时，可以认为要读取的对象不是位于代码符号可以由代码扫描仪1读取的位置，因此CPU21不前进到调整读取条件并拾取用于读取的图像的后面的处理，而是返回步骤S2并重复该处理。如果在预定期间中即使重复了该处理也没有检测到要读取的对象，那么可以临时地降低CMOS图像传感器13的帧速度(可以增加帧期间)。当在步骤S3反射光已经入射时，发现某一物体(substance)(可假定为要读取的对象)存在于代码符号或许可以被代码扫描仪1所读取的位置处。简而言之，可以感测要读取的对象的存在。在步骤S2和S3的处理被称为纸面感测模式中的操作，并且纸面感测模式在代码扫描仪的电源被开启或在电源开启后检测到预定命令后一直被操作，并且，当电源关闭或检测到预定命令时纸面感测模式结束。在这种情况下，如图5的(a)所示，当要读取的对象位于附近时，光斑S出现在拾取的图像中的水平轴方向上的末端处，而当要读取的对象位于远处时，如(c)所示，光斑S出现在中心附近。从而，CPU21前进到步骤S4，并且基于反射光的光斑在图像中的位置计算从CMOS图像传感器13到感测到的要读取的对象的距离。接下来，将描述计算离要读取的对象(物体)的距离的方法。图6是计算离要读取的对象的距离所需的参数的解释图。离要读取的对象的距离χ可以基于图中的下列参数和下面的数学式1来计算。χ 从图像拾取光学系统透镜的主点P离要读取的对象的距离a:在平行于CMOS图像传感器13的图像区域的方向上测量时的从图像拾取光学系统透镜的主点P到激光15a(的中心)的距离
θ 从图像拾取光学系统透镜的主点P向激光15a的方向扩展的视角θ 0的1/2的角度N 当在从图像拾取光学系统透镜的主点P向激光15a的方向上计数时的CMOS图像传感器13中的像素的数量的1/2(参见图5)η 从CMOS图像传感器13的中心位置(对应于图像拾取光学系统透镜的主点P的位置)到反射光15b的光斑的中心位置的像素的数量(参见图5)φ:在激光15a与图像拾取光学系统透镜的光轴q之间的角度[数学式1]
权利要求
1.一种读取由在光反射率方面与周围环境不同的符号指示的信息的光学信息读取设备，包括激光输出部件，用于输出激光；照明部件，用于照明要读取的对象；图像拾取部件，用于拾取要读取的对象的图像，该图像拾取部件包括图像传感器，该图像传感器具有能够根据在所有像素中基本上相同的时间在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷累积的开始与停止的快门功能，并且具有根据预定参数的值来调整用于在所述图像传感器上形成入射光的像的光学系统的聚焦的部件；第一控制部件，用于执行这样的第一模式中的控制，即，当读取由在光反射率方面与周围环境不同的符号指示的信息时，指示所述图像拾取部件在通过所述激光输出部件开启激光的同时通过所述图像传感器在每一个预定帧期间中开始周期性的图像拾取，并且，在所述图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中开始电荷累积后，在所述每一个帧期间中在至少一个电荷累积元件中累积了等于或大于预定基准值的电荷的时间点，停止在所有像素中的电荷累积元件中的电荷的累积；距离测量部件，用于在下一个帧期间开始以前分析在第一模式中在所述每一个帧期间中由所述图像拾取部件拾取的图像，并且，当在图像中检测到从所述激光输出部件输出的激光的由要读取的对象反射的反射光的光斑时，基于该光斑在图像中的位置来测量离要读取的对象的距离；第二控制部件，用于当所述距离测量部件检测到反射光的光斑时，在检测到光斑的帧期间的下一个帧期间开始以前，基于由所述距离测量部件测量的离要读取的对象的距离，设置用于在由所述图像拾取部件进行图像拾取时由所述照明部件照明的照射光量和调整光学系统的聚焦的预定参数的值；第三控制部件，用于执行这样的第二模式中的控制，即，在所述距离测量部件检测到反射光的光斑的帧期间的下一个帧期间之后，通过所述激光输出部件关闭激光，并且，在每一个帧期间中在图像拾取时与所述图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中的电荷累积开始同步地以由所述第二控制部件设置的照明光量开启所述照明部件；以及解码部件，用于分析在第二模式中由所述图像拾取部件拾取的图像，并且对由设置在要读取的对象上的在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示的信息进行解码。
2.根据权利要求1所述的光学信息读取设备，还包括用于存储聚焦表的部件，在该聚焦表中，离要读取的对象的距离与用于在包含在所述图像拾取部件中的光学系统中对应于该距离设置聚焦的预定参数的值相关联，其中，所述第二控制部件通过基于参数的值驱动包含在所述图像拾取部件中的光学系统来调整聚焦，该参数的值是通过基于由所述距离测量部件测量的距离搜索聚焦表而获取的。
3.根据权利要求2所述的光学信息读取设备，其中，对应于在聚焦被设置为预定初始值时的焦深的周围的预定范围内的距离的参数的值是聚焦表中的对应于该预定初始值的固定值。
4.根据权利要求1到3中的任何一项所述的光学信息读取设备，其中，包含在所述图像拾取部件中的光学系统包括能够通过施加电压来调整其折光力的液体透镜，并且通过调整施加到液体透镜的电压来调整聚焦。
5.根据权利要求1到4中的任何一项所述的光学信息读取设备，还包括用于存储照明表的部件，在该照明表中，离要读取的对象的距离与用于指示所述照明部件以适合于该距离的照射光量执行照明的驱动控制参数的值相关联，其中，所述第二控制部件基于驱动控制参数的值来设置照明的照射光量，该驱动控制参数的值是通过基于由所述距离测量部件测量的距离搜索照明表而获取的。
6.根据权利要求1到5中的任何一项所述的光学信息读取设备，还包括作为所述激光输出部件的用于输出可见光的激光的部件和用于输出不可见光的激光的部件，以及在没有用户的操作时指示所述激光输出部件输出不可见光的激光并且在有用户的预定操作时将从所述激光输出部件输出的激光切换到可见光的激光的部件。
7.一种光学信息读取方法，包括第一步骤，即，指示图像拾取部件在通过激光输出部件开启激光的同时通过图像传感器在每一个预定帧期间中开始周期性的图像拾取，并且，在图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中开始电荷累积后，在所述每一个帧期间中在至少一个电荷累积元件中累积了等于或大于预定基准值的电荷的时间点，停止在所有像素中的电荷累积元件中的电荷的累积，该图像拾取部件包括图像传感器，该图像传感器具有能够根据在所有像素中基本上相同的时间在每一个像素中接收到的光的量来控制电荷累积的开始与停止的快门功能，并且具有根据预定参数的值来调整用于在图像传感器上形成入射光的像的光学系统的聚焦的部件；第二步骤，即，在下一个帧期间开始以前分析在所述第一步骤在所述每一个帧期间中由图像拾取部件拾取的图像，并且，当在图像中检测到从激光输出部件输出的激光的由要读取的对象反射的反射光的光斑时，基于该光斑在图像中的位置来测量离要读取的对象的距离；第三步骤，即，当在所述第二步骤检测到反射光的光斑时，在检测到光斑的帧期间的下一个帧期间开始以前，基于在所述第二步骤测量的离要读取对象的距离，设置用于调整在由图像拾取部件进行图像拾取时由照明部件照明的照射光量和光学系统的聚焦的预定参数的值；第四步骤，即，在所述第二步骤检测到反射光的光斑的帧期间的下一个帧期间之后，通过激光输出部件关闭激光，并且，在每一个帧期间中在图像拾取时与图像传感器的每一个像素中的电荷累积元件中的电荷累积的开始同步地以在所述第三步骤设置的照明光量开启照明部件；以及第五步骤，即，分析在所述第四步骤由图像拾取部件拾取的图像，并且对由设置在要读取的对象上的在光反射率方面与周围环境不同的符号所指示的信息进行解码。
8.根据权利要求7所述的光学信息读取方法，其中，在所述第三步骤，通过基于参数的值驱动包含在图像拾取部件中的光学系统来调整聚焦，该参数的值是通过基于在所述第二步骤测量的距离搜索聚焦表而获取的，在该聚焦表中，离要读取的对象的距离与用于在包含在图像拾取部件中的光学系统中对应于该距离设置聚焦的预定参数的值相关联。
9.根据权利要求8所述的光学信息读取方法，其中，对应于在聚焦被设置为预定初始值时的焦深的周围的预定范围内的距离的参数的值是聚焦表中的对应于该预定初始值的固定值。
10.根据权利要求7到9中的任何一项所述的光学信息读取方法，其中，包含在图像拾取部件中的光学系统包括能够通过施加电压调整其折光力的液体透镜，并且通过调整施加到液体透镜的电压来调整聚焦。
11.根据权利要求7到10中的任何一项所述的光学信息读取方法，其中，在所述第三步骤，基于驱动控制参数的值来设置照明的照射光量，该驱动控制参数的值是通过基于在所述第二步骤测量的距离搜索照明表而获取的，在该照明表中，离要读取的对象的距离与用于指示照明部件以适合于该距离的照射光量执行照明的驱动控制参数的值相关联。
12.根据权利要求7到11中的任何一项所述的光学信息读取方法，激光输出部件具有用于输出可见光的激光的部件和用于输出不可见光的激光的部件，该方法还包括下述步骤在没有用户的操作时指示激光输出部件输出不可见光的激光，并且在有用户的预定操作时将从激光输出部件输出的激光切换到可见光的激光。
全文摘要
代码扫描源1的解码器20基于由激光发生器15输出的激光15a的由行李4反射的反射光(该反射光由CMOS图像传感器13检测)来测量离行李4的距离，基于测量的距离调整在图像拾取时的脉冲LED 14的照明的照射光量和聚焦透镜11的聚焦，分析包含行李4上的代码符号5的图像(其图像在调整后的条件下拾取)，并对由该代码符号指示的信息进行解码。
文档编号G06T1/00GK102576403SQ20108004406
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月29日 优先权日2009年7月31日
发明者福场贤 申请人:Opto电子有限公司