借助卷帘快门传感器来控制条形码成像扫描仪上的曝光的方法
【技术领域】
[0001]本公开内容总体上涉及基于成像的条形码扫描仪。
【背景技术】
[0002]已经开发了多种电光系统来读取诸如条形码的光学标记。条形码是图形标记的编码图案，包括一系列不同宽度的条和间距。在条形码中，条和间距具有不同光反射特性。一些条形码具有一维结构，其中，条和间距在一个方向上间隔开以形成一行图案。一维条形码的示例包括通用产品代码(UPC)，它典型地用于零售店销售。一些条形码具有二维结构，其中，多行条和间距图案垂直叠置以现成单一条形码。二维条形码的示例包括Code 49和PDF417o
[0003]使用一个或多个成像传感器来读取并解码条形码的系统典型地称为基于成像的条形码阅读器，成像扫描仪或成像阅读器。成像传感器通常包括在一个或多个阵列中对齐的多个光敏元件或像素。成像传感器的示例包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像芯片。
【附图说明】
[0004]附图在全部单独视图连同以下的详细说明中相似的参考标记指代相同或功能相似的要素，附图包含在说明书中并构成其一部分，用于进一步示出包括所要求的发明的概念的实施例，并解释这些实施例的多个原理和优点。
[0005]图1显示了根据一些实施例的成像扫描仪。
[0006]图2是根据一些实施例的成像扫描仪的示意图。
[0007]图3显示了根据一些实施例的以分立的台阶(step)增大的照明功率。
[0008]图4显示了根据一些实施例的以斜坡(ramp)增大的照明功率。
[0009]图5显示了根据一些实施例的以增大的脉冲高度增大的照明功率。
[0010]图6显示了根据一些实施例的以增大的宽度增大的照明功率。
[0011]图7是根据一些实施例的用于找到适当的曝光和照明功率设置以成功解码条形码图像的方法的流程图。
[0012]技术人员会意识到，出于简单和清楚而示出了附图中的要素，不一定按照比例绘制。例如，可以相对于其他要素夸大了附图中一些要素的尺寸以改善对本发明的实施例的理解。
[0013]在适当情况下在附图中借助常规符号代表了装置和方法组件，仅显示了有关于本发明的实施例的理解的那些特定细节，以避免由于对本领域技术人员显而易见的具有本说明的益处的细节而使得本公开内容模糊不清。
【具体实施方式】
[0014]—种方法包括以下过程:(1)当向目标对象投射第一照明光时，在第一帧曝光时间周期中，借助成像传感器通过成像透镜装置来检测从目标对象返回的光，以捕获第一图像；
(2)处理第一图像以确定第二照明光的光强度；(3)当向目标对象投射第二照明光时，在第二帧曝光时间周期中，借助成像传感器通过成像透镜装置来检测从目标对象返回的光，以捕获第二图像;及(4)处理第二图像中的条形码的图像以解码该条形码。成像传感器具有排列在矩阵中的多行光敏元件，其中，每一行光敏元件都与相应的行曝光时间周期相关联。第一照明光的光强度至少在第一帧曝光时间周期的一部分中随时间而改变。第一照明光在与第一所选择行相关的第一行曝光时间周期中的平均光强度与第一照明光在与第二所选择行相关的第二行曝光时间周期中的平均光强度不同。在处理第一图像的过程中包括将第一图像的第一部分与第一图像的第二部分相比较。第一图像的第一部分包括借助至少在第一所选择行中的光敏元件捕获的像素，第一图像的第二部分包括借助至少在第二所选择行中的光敏元件捕获的像素。
[0015]图1显示了根据一些实施例的成像扫描仪50。成像扫描仪50具有窗口56和有把手的外壳58。成像扫描仪50还具有底座52，用于将自身支撑在工作台面上。在将它放置在工作台面上时，成像扫描仪50可以在免提模式中用作固定工作站。在将它从工作台面上拿起来并握在操作者的手中时，成像扫描仪50还可以在手持模式中使用。在免提模式中，产品可以滑过、扫过或呈现给窗口56。在手持模式中，成像扫描仪50可以向产品上的条形码移动，可以手动压下触发器54以启动条形码的成像。在一些实现方式中，可以省略底座52，外壳58也可以是其他形状。在图1中，电缆还连接到底座52。在其他实现方式中，在省略了连接到底座52的电缆时，成像扫描仪50可以由机载电池供电，它可以借助无线链接与远程主机通信。
[0016]图2是根据一些实施例的成像扫描仪50的示意图。图2中的成像扫描仪50包括下列组件:(I)成像传感器62，布置在成像透镜装置60的后面；(2)照明透镜装置70，位于照明源72前面；(3)瞄准透镜装置80，位于瞄准光源82前面;及(4)控制器90。在图2中，成像透镜装置60、照明透镜装置70和瞄准透镜装置80位于窗口 56后面。成像传感器62安装在成像扫描仪的印刷电路板91上。
[0017]成像传感器62可以是CXD或CMOS成像器件。成像传感器62通常包括多个像素元件。这些多个像素元件可以由在单行中线性排列的光敏元件的一维阵列构成。这些多个像素元件也可以由在相互正交的行与列中排列的光敏元件的二维阵列构成。成像传感器62可操作以检测通过窗口 56沿光路或轴61由成像透镜装置60捕获的光。通常，将成像传感器62和成像透镜装置60设计为一起操作来将从条形码40散射或反射的光捕获为二维视场(FOV)上的像素数据。
[0018]条形码40通常位于在附近工作距离(WDl)与极远工作距离(WD2)之间的距离的工作范围中的任意位置。在一个特定实现方式中，WDl与窗口 56极为接近，WD2距离窗口 56约几英尺。一些成像扫描仪可以包括范围查找系统，用于测量在条形码40与成像透镜装置60之间的距离。一些成像扫描仪可以包括自动聚焦系统，以使得能够基于测量的条形码的距离借助成像传感器62更清晰地成像这个条形码。在自动聚焦系统的一些实现方式中，基于测量的条形码的距离调整成像透镜装置60的焦点长度。在自动聚焦系统的一些其他实现方式中，基于测量的条形码的距离调整在成像透镜装置60与成像传感器62之间的距离。
[0019]在图2中，照明透镜装置70和照明源72设计为一起操作以在照明时间周期中产生朝向条形码40的照明光。照明源72可以包括一个或多个发光二极管(LED)。照明源72还可以包括激光器或其他种类的光源。瞄准透镜装置80和瞄准光源82设计为一起操作以产生朝向条形码40的可见瞄准光图案。这种瞄准图案可以由操作者用于将成像扫描仪准确瞄准条形码。目苗准光源82可以包括一个或多个发光二极管(LED)。目苗准光源82还可以包括激光器、LED或其他种类的光源。
[0020]在图2中，诸如微处理器的控制器90可操作地连接到成像传感器62、照明源72和瞄准光源82，用于控制这些组件的操作。控制器90还可以用于控制成像扫描仪中的其他设备。成像扫描仪50包括存储器94，其可以由控制器90访问以存储和取回数据。在许多实施例中，控制器90还包括解码器，用于解码在成像扫描仪50的视场(FOV)内的一个或多个条形码。在一些实现方式中，解码器40可以通过借助微处理器数字处理捕获的条形码的图像来解码。
[0021]在操作中，根据一些实施例，控制器90发送命令信号以在预定照明时间周期中赋能照明源72。控制器90随后使成像传感器62感光以捕获条形码40的图像。捕获的条形码40的图像作为像素数据传送到控制器90。这种像素数据由控制器90中的解码器数字处理以解码条形码。从解码条形码40而获得的信息随后存储在存储器94中或发送到其他设备以便进一步处理。
[0022]典型的条形码成像引擎需要捕获一系列图像帧以便设定适当的曝光和照明功率。处理通过捕获初始图像开始。评价这个图像并调整曝光时间或照明量，捕获第二图像。在捕获另一个图像前，评价第二图像并再次调整曝光时间或照明量。重复这个处理直至捕获到可接受的图像。这个处理会需要许多帧，并会严重影响获得成功的条形码解码所花费的时间量。
[0023]可以得到主要两类图像传感器:全局快门和卷帘快门。在全局快门传感器中，图像阵列的所有行都同时曝光。这最为接近地模拟了机械快门类系统，典型地是传感器的优选类型，但这个功能伴随着高成本。
[0024]在卷帘快门传感器中，不同时曝光图像行。卷帘快门传感器通过开始曝光第一图像行而捕获图像，随后在短时间后，开始曝光第二图像行，随后在短时间后，开始曝光第三图像行等。尽管第一行的曝光时间与随后几行的曝光时间重叠，但第一行的曝光甚至会在一些行开始其曝光时间前结束。以此方式，借助卷帘快门传