具有多个曝光周期的标记读取终端及方法
【专利说明】具有多个曝光周期的标记读取终端及方法
[0001]本案为分案申请。其母案的发明名称为“具有多个曝光周期的标记读取终端及方法”，申请日为2010年08月11日，申请号为20110200524180。
[0002]相关申请的交叉引用
本申请要求2009年8月12日申请的，名为“具有多个曝光周期的标记读取终端及方法”的申请号为12/540214的美国申请的优先权。请求上述申请的优先权，并在此引用其全文作为参考。
技术领域
[0003]本发明通常涉及成像终端，特别涉及具有多个光学组件的成像终端。
【背景技术】
[0004]标记读取终端可以以多种方式得到。可以得到缺少键盘和显示器的形式的已知枪式(gun)阅读器。可以得到的增强功能的标记读取终端具有键盘显示器以及高级网络通信能力。
[0005]无论哪种形式的标记读取终端的用户都长期期望工作范围的增加(衡量在终端到目标距离的宽范围内终端解码可解码标记的能力)。为了增加终端的工作范围使用了各种方案。相关技术领域中的方法是基于光学设计，模拟信号处理，数字信号处理以及上述各种方法的组合。但是，增加工作范围的设计通常会导致高花费，会显著地增加工艺上的复杂度，减少可靠性和耐用性。这就保持了对增加工作范围的标记读取终端的需求。进一步保持了对增加工作速度的标记读取终端的需求。
【发明内容】
[0006]本文描述了标记读取终端，其具有包括多个像素的图像传感器阵列，用于将成像光线聚焦到图像传感器阵列的第一像素集上的第一光学组件，以及用于将成像光线聚焦到图像传感器阵列的第二像素集上的第二光学组件。标记读取终端具有对第一像素集和第二像素集独立的曝光和/或增益控制。标记读取终端适于处理对应于图像传感器阵列的像素的图像数据，以尝试解码可解码标记。
【附图说明】
[0007]参照下述附图，会更好的理解此处所述的特征。附图通常着重用来解释发明的原理而不必是按照比例绘制的。在附图中，同样的数字用来指示各个视图中的相同部分。
[0008]图1是具有第一光学组件和第二光学组件的示例性实施例中的标记读取终端成像模块的横截面侧视图；
图2是表示能够合并于此处所述的标记读取终端中的示例性硬件组件的框图；
图3是包括封装了图像传感器的手持外壳的标记读取终端的实施例的透视图；
图4是表示具有第一像素集和第二像素集的图像传感器阵列的实施例的框图； 图5是表示具有双曝光周期的图像传感器的操作方法实施例的流程图；
图6A-6C是表示根据本申请图像传感器的示意性的操作时序图；
图7A-7D图示表示根据本申请的图像传感器的示意性实施例；
图8是表示一个实施例中，与第一和第二光学组件相关联的对准图案之间的关系的侧视图。
【具体实施方式】
[0009]图1中示出了一个实施例中的标记读取终端1000的横截面侧视图。终端1000包括具有多个光学组件的成像模块600;例如，第一光学组件10和第二光学组件20。终端1000还具有图像传感器阵列1033，图像传感器阵列1033包括多个像素并可以配置成使得第一光学组件10将成像光线聚焦到图像传感器阵列1033的第一像素集41上，第二光学组件20将成像光线聚焦到图像传感器阵列1033的第二像素集42上。标记读取终端1000适于处理对应于图像传感器阵列1033的像素的图像数据，以尝试解码可解码标记。
[0010]在示例性的实施例中，第一和第二光学组件具有不同的特性。一方面，在例如光轴、焦距、或最佳聚焦距离等特性方面，第一和第二光学组件有不同的特性。第一光学组件10能在第一终端到目标的距离提供可选的或最优的聚焦，第二光学组件20能在第二不同的终端到目标的距离提供可选的或最优的聚焦。
[0011]参照图2，描述了支持此处所述的标记读取终端的操作方面的合适的硬件平台。标记读取终端1000包括图像传感器1032，图像传感器1032包括具有以像素行和像素列排列的像素的多像素图像传感器阵列1033，相关联的列电路1034和行电路1035。与图像传感器1032相关联的是放大器电路1036，和模数转换器1037，其将从图像传感器阵列1033读出的模拟信号形式的图像信息转换为数字信号形式的图像信息。图像传感器1032也具有相关联的时序和控制电路1038，其用于控制例如图像传感器1032的曝光周期和施加于放大器电路1036的增益。标注的电路组件1032 ,1036 ,1037和1038可以封装成图像传感器集成电路1040。图像传感器集成电路1040还可以包括滤波器元件，其限定了分散于全部单色像素阵列中的色敏像素元件。在一个实例中，图像传感器集成电路1040可以由CMOS图像传感器集成电路构成。在另一个实例中，图像传感器集成电路1040合并有拜耳(Bayer)模式滤波器。在一个实例中，图像传感器1040可以由单色MT9V022图像传感器集成电路构成，其可从美光技术公司(Micron Technology, Inc.)获得，也可以对其修改使之包括彩色滤波器。在一个实施例中，在对帧进行进一步处理之前，CPU1060能够插值彩色像素的中间像素值，例如绿色像素值，以对图像数据的单色帧进行显影。
[0012]图像传感器阵列1033包括第一像素集41以及第二像素集42，第一光学组件10传输的光入射到第一像素集41上，第二光学组件20传输的光入射到第二像素集42上。第一像素集41包括的像素多于阵列1033的50%的像素行，第二像素集42包括的像素少于阵列1033的50%的像素行。在另一个实施例中，第一像素集41包括阵列1033的大约60%的像素行，而第二像素集42包括阵列1033的大约40%的像素行。在另一个实施例中，第一像素集41包括阵列1033的大约75%的像素行，而第二像素集42包括阵列1033的大约25%的像素行。在另一个实施例中，第一像素集41包括阵列1033的大约99%的像素行，而第二像素集42包括阵列1033的大约1%的像素行。此外，第一像素集41和第二像素集42的百分比可以颠倒。被分为第一像素集41和第二像素集42的图像传感器阵列1033的示意性实施例是有源阵列矩阵(例如，838H乘640V，752H乘480V等等)，其可置于外壳11 (例如，5mm X 4mm)中。
[0013]在操作终端1000的过程中，图像信号可以从图像传感器1032中读出，由放大器1036放大，由模数转换器1037转换，并存入系统存储器(如RAM1080)中。对应于图像传感器阵列1033的像素的一组图像数据可以认为是一帧图像数据。终端1000的存储器1085包括RAMl 080，例如EPROM的非易失性存储器1082和例如可由闪存或硬驱动存储器构成的存储设备1084。在一个实施例中，终端1000包括CPU1060，其适于寻址并读取存储于存储器1080中的图像数据，并对这种图像数据进行各种图像处理算法。终端1000包括直接存储器存取单元(DMA)1070，其用于将从图像传感器1032读取的已进行放大及转换的图像信息路由(route)给RAM1080。在另一个实施例中，终端1000使用提供总线仲裁机制的系统总线1500(例如，PCI总线)，从而消除对中央DMA控制器的需求。本领域技术人员可以理解，在图像传感器1032和存储器1085(例如，RAM1080)之间进行有效数据传输的系统总线架构和/或直接存储器存取部件的其他实施例也属于本发明的精神和范围。
[0014]终端1000能够操作来使得通过将帧存储在存储器1080中终端1000能捕获一系列帧，在存储器1080中这些帧可由CPU1060寻址以进行处理。终端1000能够操作来使得响应于激活触发信号，捕获和/或处理这一系列帧。终端1000能够操作来使得当操作者启动终端1000的触发器时，激活这些触发信号。
[0015]如图2所示以及如此处进一步所述，终端1000包括第一光学组件10和第二光学组件20。第一光学组件10具有成像透镜12和中心光轴15，而第二光学组件20包括成像透镜22、中心光轴25和用于折叠(fold)第二光学组件20的中心光轴25的棱镜32。第一光学组件10连同图像传感器阵列1033—起限定目标50上的相关第一视场(field of view)13，第二光学组件20限定相关第二视场23(例如，在目标基底50上)。
[0016]终端1000还包括照明图案光源库606和对准图案光源库618，照明图案光源库606用于将照明图案60投影到目标50上，对准图案光源库618用于将图案70投影到目标50上。库606和618每个都包括一个或多个光源。终端1000包括整形光学器件607,619，用于分别整形来自光源库606和618的光，以便将来自库606和618的光分别投影为前面提到的图案60和图案70。在应用中，终端1000由操作者以如下方式相对具有可解码标记115的目标50进行定向:对准图案70投影到置于目标基底50上的可解码标记115上。在图2的实例中，可解码标记115由一维条形码符号构成。可解码标记也可由如二维条形码符号或光学字符识别(OCR)字符等项目构成。照明图案光源库606和对准图案光源库618每个都包括一个或多个光源。照明组件控制电路1220向照明图案光源库606发出信号，例如，用于改变由照明图案光源库606输出的照明等级。光源库606和用于整形来自库606的光以投影图案60的整形光学器件607的组合可以认为是照明图案生成器。照明光源库618和用于整形来自库618的光以投影图案70的整形光学器件619的组合可以认为是对准图案生成器。终端1000具有由光源库620和整形光学器件621的组合构成的对准图案生成器，附加的或可选地，还具有由光源库618和整形光学器件619的组合构成的对准图案生成器。光源库620可以是激光二极管组件。
[0017]终端1000还包括多个外围设备，例如用于显示诸如使用终端1