用于基于图像传感器的终端的具有包括对数图形的输出响应曲线的图像传感器像素阵列的制作方法

专利名称：用于基于图像传感器的终端的具有包括对数图形的输出响应曲线的图像传感器像素阵列的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及数据终端，具体涉及基于图像传感器的数据终端。
技术背景 基于图像传感器的终端应用于工业数据收集是大家所熟知的。例如，基于图像传 感器的标志(indicia)读取终端解码编码在条形码标记中的编码信息已经使用了很多年。 对于解码条形码标记，使用基于图像传感器的终端捕获的捕获图像可被捕获并通过应用一 个或多个条形码解码算法进行处理。基于图像传感器的标志读取终端可使用一维图像传感 器或者二维图像传感器得到。近来将彩色图像传感器并入到便携式电话中越来越流行。图像传感器可被并入到 常用的便携式电话中。基于图像传感器的便携式电话工作时捕获图像数据的彩色帧以存储 至所载终端上和/或者无线传输至外部终端。

发明内容
在一实施例中描述了其中并入了图像传感器像素阵列的标志读取终端，其中该 终端可工作来解码可解码标志以及提供图像数据的彩色帧以用于存储或传输。在一实施 例中，基于图像传感器的终端包括具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列的图像传感 器，其中该图像传感器像素阵列包括第一单色像素子集以及第二彩色像素子集。在一实施 例中，基于图像传感器的终端包括没有单色像素的图像传感器像素阵列，该图像传感器像 素阵列包括设置在每一个像素上的彩色滤波器，该彩色滤波器例如可由拜耳(Bayer)模式 滤波器构成。在另一实施例中，基于图像传感器的终端包括没有彩色滤波器元件的单色图 像传感器像素阵列。在一实施例中，图像传感器像素阵列的输出响应曲线包括对数图形。


参照下面的附图描述能够更好的理解所描述的特征。附图不必是按比例绘制的， 而是主要用于解释本发明的原理。在附图中，贯穿各个视图相同的数字用于标识相同的部 件。图1的示意图阐述一实施例中的基于图像传感器的终端；图2阐述具有第一单色像素子集和第二彩色像素子集的混合式单色和彩色图像 传感器像素阵列；图3的框图阐述基于图像传感器的终端；图4为示例性的包括手持外壳的基于图像传感器的终端的实物形式透视图；图5-9为图像传感器像素阵列的输出响应曲线，其中图像传感器像素阵列每一个 像素的输出响应信号被绘图为根据勒克斯·秒(lux · second)表达的照明水平的范围，其 中增加照明强度或者曝光时间都提高照明水平；
图10为具有工作的图片获取方式和工作的标志解码方式的基于图像传感器的终 端的流程图；图11为一实施例中阐述基于图像传感器的终端工作的时序图。
具体实施方式
参考附图1，提供了一种基于图像传感器的终端1000，该基于图像传感器的终端 1000具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列10，其中该图像传感器像素阵列包括第 一单色像素子集和第二彩色像素子集。终端1000还包括用于配置终端1000以工作在标志 解码工作方式下的标志解码模块30以及用于配置终端1000以工作在图片获取方式下的图 片获取模块40。参考附图2，基于图像传感器的终端1000的图像传感器像素阵列10可以包括以 多个像素行排列的像素并且可以包括没有彩色滤波器元件的第一单色像素子集12以及具 有彩色滤波器元件的第二彩色像素子集14。这些色敏(colorsensitive)像素可以设置在 图像传感器像素阵列10的间隔开的位置并且可以设置于在整个图像传感器像素阵列10中 均勻或者基本上均勻地分布的位置。在一实施例中，图像传感器阵列的间隔开的彩色像素 虽然间隔开，但是能够根据拜耳模式(Bayer pattern)遵循一定模式。例如，如果红色= R，绿色=G，蓝色=B，行141中的彩色像素具有...GRGRGRG...模式，行143和145重复这 样的模式。行142的像素具有...BGBGBGB...模式，行144重复这样的模式。参照行141， 142，143，144，145描述的模式能够在整个图像传感像素阵列10重复。使用具有彩色和单 色像素的彩色图像传感像素阵列10捕获的图像数据的彩色帧包括单色像素图像数据和彩 色像素图像数据。在另一实施例中，图像传感器像素阵列10仅仅具有彩色像素而没有单色 像素。在另一实施例中，图像传感器像素阵列10包括拜耳模式滤波器。在另一实施例中， 图像传感器像素阵列10由单色图像传感器像素阵列构成，而没有彩色滤波器元件。如图2 所示图像传感器8能封装在图像传感器集成电路中。各种其他能够被基于图像传感器的 终端1000使用的特征公开在美国专利申请号11/174,447中，其标题为“Digital Picture TakingOptical Reader Having Hybrid Monochrome And Color Image Sensor Array，，(具 有混合式单色和彩色图像传感器阵列的数字图片获取光学读取器)，申请日为2005年6 月30日，该文献通过引用合并到本申请。其他能够被基于图像传感器的终端1000使用 的特征公开在美国专利申请号12/421,457中，标题为“ImagingTerminal Having Color Correction"(具有色彩校正的图像终端)，该文献通过引用合并到本申请。示例性的并入了图像传感器8的基于图像传感器的终端1000的框图显示在附图 3中。基于图像传感器的终端1000包括具有图像传感器电路1032的图像传感器8，其中该 图像传感器电路1032包括多像素图像传感器像素阵列10，多像素图像传感器像素阵列10 中的像素以像素行和像素列的方式布置，像素行和像素列与列电路1034和行电路1035相 关联。放大器电路1036以及模数转换器1037与图像传感器电路1032相关联，该模数转换 器将从图像传感器电路像素阵列10读出的模拟信号形式的图像信息转换成数字形式的图 像信息。图像传感器电路1032也可以具有相关的时序和控制电路1038，用于控制例如图像 传感器电路1032的曝光周期以及应用到放大器电路1036的增益等。这些标注的电路组件 1032，1036，1037和1038构成图像传感器8，或者组件1032，1036，1037和1038的子集能够封装到共同的图像传感器集成电路中。在一实例中，图像传感器8可以由从美光科技有限 公司(Micron Technology, Inc.)获得的单色MT9V022图像传感器集成电路构成，改变该单 色MT9V022图像传感器集成电路以包括设置在图像传感器像素阵列10的像素子集上的彩 色滤波器，以定义在本发明中描述的混合式单色和彩色图像传感器像素阵列。在另一实施 例中，图像传感器8可以由包括拜耳模式滤波器的单色MT9V022图像传感器集成电路构成。 在另一实施例中，图像传感器8可以由单色MT9V022图像传感器构成。在终端1000的工作期间，图像信号能够从图像传感器电路1032读出，由放大电路 1036放大，由模数转换器1037进行转换，存储至例如RAM1080的系统存储器。终端1000 的存储器1085可以包括RAM1080，非易失性存储器1082 (例如由EPROM构成)，以及存储 设备(storage memory device) 1084 (例如由闪存或硬驱动(hard drive)存储器构成)。 在一实施例中，终端1000包括CPU1060，该CPU适于读取存储在存储器1080中的图像数 据并且对这些图像数据应用各种图像处理算法。终端1000可以包括直接存储器访问单元 (DMA) 1070，用于将从图像传感器像素阵列10读取的经过转换的图像信息路由(routing) 至RAM1080。在另一实施例中，终端1000能够使用提供总线仲裁机制(bus arbitration mechanism)的系统总线(例如PCI总线)，因此不需要中央DMA控制器。本领域的技术人 员能认识到用于在图像传感器电路1032和RAM1080之间有效率的传输数据的系统总线架 构和/或直接存储器访问组件的其它实施例都在本发明的范围和精神之内。
参考终端1000的其它方面，透镜部件100适于用来将基板1250上的位于视野 1240中的可解码标志15的图像聚焦到图像传感器像素阵列10上。可围绕成像轴25传输成 像光线。透镜部件100适于实现多焦距(focal length)以及多最佳聚焦距离(best focus distance)0终端1000也可包括照明图案光源库1204以及相关的光整形光学器件(light shaping optics) 1205，用于产生基本对应于终端1000的视野1240的照明图案1260。库 1204和光学器件1205的组合可被看作照明图案产生器1206。终端1000也可包括对准图 案光源库1208以及相关的光整形光学器件1209，用于在基板1250上产生对准图案1270。 库1208和光学器件1209的组合可被看作对准图案产生器1210。使用时，通过将对准图案 1270投射至可解码标志15上，操作者相对具有可解码标志15的基板1250定位终端1000。 在附图3的例子中，可解码标志15由1维条形码标记构成。可解码标志15也可由二维条 形码标记或者光学字符识别(OCR)字符构成。照明图案光源库1204以及对准图案光源库1208中的每一个可包括一个或多个光 源。通过使用透镜部件控制单元1120可以控制透镜部件100。通过使用照明图案光源库 控制电路1220可以控制照明图案光源库1204。通过使用对准图案光源库控制电路1222 可以控制对准图案光源库1208。透镜部件控制单元1120可输出信号来控制透镜部件100， 例如，用于改变透镜部件100的(光学聚焦平面的)最佳聚焦距离和/或焦距。照明图案 光源库控制电路1220输出信号用于控制照明图案光源库1204，例如，用于由照明图案光源 库1204改变照明输出水平。对准图案光源库控制电路1222可输出信号给对准图案光源库 1208，例如，用于由对准图案光源库1208改变照明输出水平。终端1000也可包括多个外围设备，这些外围设备包括触发器3408，该触发器3408 用于激活触发器信号以激活帧读取和/或某些解码处理。终端1000也可适于使得触发器3408的起动激活触发器信号并启动读尝试。具体地，终端1000可工作来响应触发器信号的 激活，并通过如下方式捕获一连串的帧通过从图像传感器像素阵列10读取图像信息，然 后在转换之后存储该图像信息至存储器1080 (其能够在给定的时间缓冲(buffer)该一连 串的帧中的一个或多个帧)。CPU1060可工作来对该一连串的帧中的一个或多个帧进行读 (解码)尝试。为了尝试读条形码标记，CPU1060处理对应一条线上的像素位置(例如，一 列像素位置，一行像素位置或者一条对角线上的像素位置)的帧的图像数据以确定暗和亮 单元的空间图案以及通过查表转换确定的每个暗和亮单元的图案为字符或字符串，从而确 定并输出消息。由于工作来处理图像数据的帧以尝试解码可解码标志，终端1000可被认为 包括标志解码工作方式。使用激活的标志解码工作方式工作，终端1000可以工作来处理图 像数据的帧以解码该帧，并且还可以工作来输出解码的消息。
终端1000可包括各种接口电路，该接口电路用于耦合各种外围设备至系统地址/ 数据总线(系统总线)1500以与同样耦合至总线1500的CPU1060通信。终端1000可包括 接口电路1028、接口电路1118、接口电路1218、接口电路1224和接口电路3406，接口电路 1028用于耦合图像传感器时序和控制电路1038至系统总线1500，接口电路1118用于耦合 透镜部件控制单元1120至系统总线1500，接口电路1218用于耦合光源库控制电路1220 至系统总线1500，接口电路1224用于耦合对准光源库1208至系统总线1500，以及接口电 路3406用于耦合触发器3408至系统总线1500。终端1000也可包括显示器3420和指针 装置(pointer mechanism) 3416，该显示器3420通过接口 3418耦合至系统总线1500并与 CPU1060通信，该指针装置3416通过连接至系统总线1500的接口 3414与CPU1060通信。被捕获以及经过所描述的处理的图像数据的一连串的帧可以是完整的帧(包括 对应于在图像传感器像素阵列的预定区域上每一个像素的像素值)。被捕获以及经过所描 述的处理(例如，帧质量评价处理)的图像数据的一连串的帧也可以是窗口化的帧，该窗口 化的帧包括对应于少于在图像传感器像素阵列10的预定区域上每一个像素的像素值，在 某些情况下少于图像传感器像素阵列10的像素的大约50%，在某些情况下少于图像传感 器像素阵列10的像素的大约10%。被捕获以及经过所描述的处理的图像数据的一连串的 帧也可包括完整的帧和窗口化的帧的结合。可通过选择性的寻址来读取对应于完整的帧的 图像传感器像素阵列10的像素，捕获完整的帧。可通过选择性的寻址来读取对应于窗口化 的帧的图像传感器像素阵列10的像素，捕获窗口化的帧。终端1000以公知的帧速率捕获图像数据帧。典型的帧速率是每秒60帧(60FPS)， 转换成帧时间(帧周期)就是16. 6毫秒。另一典型的帧速率是每秒30帧(30FPS)，转换成 帧时间(帧周期)就是每帧33. 3毫秒。如附图4中所述的终端1000包括手持外壳1014，该手持外壳支撑并封装图像传感 器8、透镜部件100以及位于附图3的边界1014内的终端1000的其它组件。配置图像传感器8使得图像传感器像素阵列10的输出响应曲线包括对数响应图 形。为了配置图像传感器8使得输出响应曲线包括对数图形，图像传感器8可包括适当的 处理电路和控制电路使得图像传感器像素阵列10包括对数响应图形。从图像传感器像素 阵列10读取帧以从图像传感器像素阵列10输出图像数据帧，该输出的图像数据帧的输出 信号电平根据图像传感器8激活的输出响应曲线对应于图像传感器像素阵列10的像素；也 就是，其具有的输出电平按照为图像传感器8而激活的输出响应曲线规定的方式、相对入射到图像传感器像素阵列10上的光而改变。图像传感器8可由单态图像传感器构成，该单 态图像传感器具有总是激活的单信号输出响应曲线，或者可由多态图像传感器构成，该多 态图像传感器具有多个不同的输出响应曲线，每一个输出响应曲线被选择性的激活。在一实施例中，包括对数响应图形的图像传感器像素阵列输出响应曲线具有如附 图5中输出响应曲线500所显示的特征。在附图5中的实施例中，用于图像传感器像素阵 列10的输出响应曲线具有一对线性响应区域；也就是区域502和区域504，其中区域504的 斜率小于区域502的。该分段线性区域502和504 —起定义了对数响应图形。在另一实施例中，包括对数响应图形的图像传感器像素阵列输出响应曲线具有如 附图6中输出响应曲线510所显示的特征。在附图6中的实施例中，用于图像传感器像素 阵列10的响应曲线具有三个线性区域512，514和516，这些线性区域一起定义了对数响应 图形。 在另一实施例中，包括对数响应图形的图像传感器像素阵列输出响应曲线具有如 附图7中输出响应曲线520所显示的特征。在附图7所描述的实施例中，该响应曲线是对 数曲线(curvilinear logarithmic)，其与在附图5和6的实施例描述的用分段线性定义对 数图形不同。在另一实施例中，包括对数响应图形的图像传感器像素阵列输出响应曲线具有如 附图8中输出响应曲线530所显示的特征。在附图8所描述的实施例中，该输出响应曲线 具有线性区域532以及对数曲线区域534。在另一实施例中，包括对数响应图形的图像传感器像素输出响应曲线具有如附图 9中输出响应曲线552和553所显示的特征。在附图9所描述的实施例中，图像传感器8可 由多态图像传感器构成，该多态图像传感器具有响应施加的输入信号而改变的输出特性。 在参考附图9描述的图像传感器8的该实施例中，图像传感器8具有第一线性响应状态和 第二对数响应状态。当该线性响应状态被激活时，激活的图像传感器的图像传感器像素阵 列的输出响应曲线如曲线552所示，并定义基本上直线图形，该直线图形延伸的范围是可 能的照明水平(illumination level)至使图像传感器像素阵列10饱和的照明水平。当处 于对数响应状态时，激活的图像传感器像素阵列10的输出响应曲线553可与分段线性段 554，556，568 一致，分段线性段554，556，568 一起定义对数图形。当处于对数响应状态时， 输出响应曲线553的对数图形能选择的具有一个或多个这样的特征该特征包括参照曲线 500，510，520和530所描述的对数图形。配置图像传感器8使得通过对图像传感器8施加 线性响应状态信号来激活线性响应输出状态。也可配置图像传感器8使得通过对图像传感 器8施加对数响应状态信号来激活对数响应状态。CPU1060可工作来通过接口电路1028的 寻址启动这些信号。终端1000包括具有线性响应状态和对数输出状态的多态图像传感器时，终端 1000可工作使得终端1000响应(a)感测到的状况(sensed condition)以及(b)操作者启 动的命令中的一个或多个，而激活图像传感器像素阵列10的线性输出状态和对数输出状 态中所选择的一个。在一个实施例中来解释上述(a)，终端1000可工作使得终端1000响应所感测到的 环境的照明水平激活图像传感器8的对数输出状态并且使图像传感器8的线性响应状态无 效。终端1000可工作来通过处理图像数据帧，例如，通过计算帧的白电平(white level),来感测环境照明水平。帧的白电平可这样确定，比如，通过采样帧的间隔开的像素位置的像 素值然后对该值平均。终端1000可工作来响应确定的环境照明水平激活终端1000的对数 输出状态，该环境照明水平如此确定处理使用图像传感器阵列10捕获的图像数据的帧以 确定被处理的帧的白电平是否超过阈值，例如，预定阈值或者动态阈值。终端1000可工作 来读出图像传感器像素阵列10的饱和像素，该饱和像素具有最大信号电平(其在8位灰度 格式中能被转换成数字像素值P = 255)。因此，终端1000可工作来确定在高百分比的图像 传感器像素阵列10的像素已经饱和的情况下白电平已经超过。终端1000还可工作来通过 读终端1000中图像传感器8外的光水平检测器(light level detector) 1232的输出来确 定终端1000的环境照明水平。确定了，在终端1000的环境光水平极低之处，激活图像传感 器8的对数响应状态不会防止相当数量的像素进入饱和，因此既不会为解码应用也不会为 图片获取应用显著提高图像的质量。在一实施例中解释上述(b)，终端1000可工作来使得终端1000响应操作者选择 图片获取方式无效图像传感器8的线性响应工作状态并且激活图像传感器8的对数响应状 态，相反地，终端1000可工作来响应操作者选择标志解码方式来激活图像传感器8的线性 输出状态并无效图像传感器8的对数工作状态。在图片获取方式中，确定了，存在对应曝光不足的彩色像素的像素值，这可负面影响被处理以用于输出来视觉显示的图像数据帧。因此，确定了，在终端的图片获取方式工作 期间选择性的运行对数响应状态可提高被处理用于输出的帧的视觉质量。期望激活对数响 应状态以提高对应彩色像素位置的像素值的信号电平，由此期望改进输出来视觉显示的图 像数据帧的视觉质量。在标志解码方式中，对应于图像传感器像素阵列10的彩色像素位置的像素值无 需进行可解码标志的解码处理。在一实施例中，处于标志解码方式的终端1000可使用单色 像素位置的像素值插值对应于彩色像素的像素位置的像素值，无需使用彩色像素位置的像 素值。因此，确定了，在标志解码方式下，帧的质量不会由于在以图片获取方式处理帧以用 于视觉显示中存在对应曝光不足的彩色像素的像素值而受影响。确定了，对于某些应用，当 终端1000以标志解码方式工作时，保持图像传感器8的输出状态为线性响应状态能积极影 响解码速度。例如，在一实施例中，在线性输出状态激活时，具有不同反射率水平的不同模 式用更高的分辨率表示。在可解码标志表示中这样改进分辨率有助于提高检测边缘的速度 和精度。另一方面，终端1000可具有多个操作者激活的工作方式。在一实施例中，终端1000可具有第一操作者激活的图片获取方式，以及第二操作 者激活的标志解码方式。终端1000可工作来响应操作者起动触发器3408激活图像捕获和 处理，而不管是图片获取方式或者是标志解码方式处于激活状态。然而，终端1000可工作 来根据第一图片获取方式或第二标志解码方式中哪个处于激活状态，使得图像传感器8的 输出状态(线性或对数)不同。在一实施例中，终端1000可工作来使得通过选择终端1000的显示器3420上显示 的显示的按钮3444激活标志解码方式。终端1000可工作来使得使用终端1000的指针装 置(pointer mechanism) 3410来选择按钮3444。终端1000还可工作来使得通过选择如附 图4所示的终端1000的显示器3420上显示的显示的按钮3442激活图片获取方式。终端1000可工作来使得使用指针装置3410来选择按钮3442。终端1000还可工作来使得通过起 动触发器3408激活图像捕获和处理，而不管是图片获取方式或者是标志解码方式被激活。
终端1000可根据附图10的流程图工作，根据标志解码方式或图片获取方式中哪 个处于激活状态而使得图像数据处理不同。终端1000可工作来使得如果标志解码方式被 激活(块802和块808)，则终端1000激活图像传感器8的线性输出状态(块810)并无效 图像传感器8的线性输出状态。终端1000可工作来使得如果图片获取方式被激活(块802 和804)，则终端1000激活图像传感器8的对数输出状态(块806)并无效图像传感器的线 性输出状态。在一实施例中，终端1000可工作来限制图像传感器8的输出状态改变的形式 使得限制图像状态的输出状态除块806和810描述之外的改变。终端1000可工作来使得如果在块902起动触发器3408，以及激活图片获取方式 (块904)，终端1000前行到块908以处理图像数据的原始帧，从而终端1000提供去马赛克 的帧(demosaicized frame)，该图像数据的原始帧包括在相应单色、红色、绿色以及蓝色像 素位置的像素值。在图像传感器像素阵列10包括拜耳模式滤波器且没有单色像素之处，期 望在块908处理的图像数据的原始帧没有单色像素值。在图像传感器像素阵列10是单色图 像传感器像素阵列时以及经过处理的原始帧没有彩色图像数据时块908可以省略。为了提 供去马赛克的帧，终端1000可以为多个像素位置中的每一个确定多个色标(color scale) 值(例如红色，绿色和蓝色)。更进一步，当图片获取方式已被激活时，终端1000前行到块 910来输出图像数据帧以用于视觉显示。例如，通过将视觉显示帧写入显示器3420和/或 载有的(onboard)存储器1082，1084和/或用于显示或存储的外部终端，终端1000可输出 图像数据的视觉显示帧。通过具有在所描述的图片获取方式下方便终端1000工作的适当 的硬件和/或软件代码，终端1000可被认为具有图片获取模块40。如果起动了触发器3408(块902)以及标志解码方式被激活(块918)，终端1000 前行到块920以捕获图像数据帧。在按照块920处理的一实施例中，由混合式单色和彩色 图像传感器像素阵列构成的阵列10的单色像素可被选择性的寻址以排除图像传感器阵列 的彩色像素C。在另一实施例中，图像传感器像素阵列10的每一像素都可被寻址从而读取。 终端1000接着前行到块922来激活标志解码模块30以尝试确定解码的消息(该消息使用 图像数据中表示的可解码标志编码)。利用拜耳模式图像传感器像素阵列10捕获的帧，红 色和蓝色像素值可以被丢弃，仅仅使用绿色像素值来尝试进行解码处理。如果终端1000成 功地解码消息，例如，通过向存储器1082，1084和/或载有的(onboard)显示器3420和/ 或外部终端写入该解码的消息以用于显示或存储，终端1000可以在块926输出该消息。如 果消息没有被成功解码(块924)或者如果触发器3408保持激活(块928)，终端1000继续 捕获(块920)图像数据帧并尝试解码所捕获的图像数据(块922)直到消息被解码或者触 发器3408被无效(例如释放)。通过具有在描述的标志解码方式下方便终端1000工作的 适当的硬件和/或软件代码，终端1000可被认为具有标志解码模块30。在另一实施例中解释上述(b)，终端1000可工作来使得完全通过操作者选择图像 传感器8的输出状态来确定图像传感器8的输出状态。如附图4所示，终端1000可工作来 使得按钮3446 (对数输出状态)或者按钮3448 (线性输出状态)的选择确定图像传感器8 的输出状态，而不管任何感测的状况或其他用户输入命令。在这样一实施例中，起动按钮 3446被看作激活对数输出状态超越(override)方式，起动按钮3448被看作激活线性输出状态工作方式。一方面，终端1000可工作来使得当在终端1000的工作方式下工作时，终端输出用于存储和处理的既具有图像传感器像素阵列10的线性输出状态处于激活状态的帧子集 (例如一个或多个帧)，也具有图像传感器像素阵列10的对数输出状态处于激活状态的帧 子集。通过配置终端1000实现这些功能，以使终端1000可工作来响应在此所述的感测的 状况来切换图像传感器8的输出状态。例如，终端1000可工作在标志解码方式或图片获取 方式下，且图像传感器像素阵列10的线性输出状态激活，然后以该方式工作的同时，响应 感测的状况(例如，白电平超出了阈值)将图像传感器8的输出状态切换至对数输出状态。 这样的输出状态切换可发生在由操作者激活的触发器信号保持激活的同时进行。参照附图11的时序图描述了终端1000在工作方式下工作的例子，在该工作方式 中终端1000输出用于存储和处理的具有线性输出状态处于激活状态的帧子集以及具有对 数输出状态处于激活状态的帧子集。参照附图11的时序图，信号1402表示触发器信号，该 触发器信号可被触发器3408的起动激活并且可以保持激活直到触发器3408即将释放或者 满足超时条件时，例如，成功解码消息(解码方式)或者输出帧(图片获取方式)。关于曝 光控制信号1404，曝光控制信号1404可具有多个曝光控制脉冲，EXP1、EXP2、EXP3、EXP4代 表图像传感器像素阵列10的曝光周期。进一步参照附图11中的时序图，信号1406表示图 像传感器8的对数输出状态控制信号和信号1408代表图像传感器8的线性输出状态控制。 关于图线(plot) 1408，图线1408指示用于终端1000的处理周期1412、1414、1416，指示终 端1000的元件(例如CPU1060)的处理周期。在处理周期1412指示的周期期间，CPU1060 处理在曝光周期EXPl期间曝光的第一帧，在处理周期1414指示的周期期间，CPU1060处理 在曝光周期EXP2期间曝光的第二帧，在处理周期1416指示的周期期间CPU1060处理在曝 光周期EXP3期间曝光的第三帧。在参照附图11所描述的实施例中，在触发器信号1402被激活后保持图像传感器 8的输出状态为对数输出状态以曝光第一帧或者更多的帧(在特别描述的例子中一帧)，然 后如同附图4的时间线(timeline)中信号1408的状态改变所示，终端1000将图像传感器 8的输出状态切换至线性输出状态。在图像传感器8的线性输出状态激活时，第二帧和第三 帧在曝光周期EXP2，EXP3期间曝光。在处理周期1412和1414期间，CPU1060可处理图像 数据帧(帧2和帧3)。当终端工作在标志解码方式下时，这样的处理包括尝试解码以可解 码标记表示编码的消息，以及如果工作在图片获取方式下时，包括处理帧以输出图像数据 的视觉显示帧。时间Ttl表示帧3成功解码或成功输出用于视觉显示的时间。确定了以对数输出状态操作图像显示器8有利于确定终端1000的参数(例如，曝 光周期参数，图像传感器增益参数，照明输出参数)。确定了终端1000将曝光控制算法与激 活的线性输出响应曲线合并并工作在非常高的环境状况时，可能要花费几帧时间来输出不 饱和的帧(例如，即使每个曝光周期减小一半，也可能花费几帧时间来输出具有足够小曝 光周期的帧以避免饱和)。确定了对数输出状态激活时输出的输出帧是不太可能处于饱和， 其更易于处理以用于确定参数。更进一步，如在此已经描述的，图像传感器8的对数输出 状态激活时输出帧可有利于某些应用，例如在某些情况下，可解码标记表示中的边缘更容 易被探测到。所以，在启动触发器信号后对数输出状态激活时，操作终端1000以输出输出 的帧的第一子集，然后切换至用于快速参数确定和高对比度分辨率的线性输出状态。在附图11的时序图的例子中，在曝光周期EXP2期间曝光的第二帧可利用通过处理在曝光周期EXPl期间曝光的帧确定的参数被曝光和捕获(根据所选择的硬件，也可能会有处理延时， 以使处理第一帧所确定的参数不能用于后续帧的曝光，直到用于曝光和捕获第一帧之后的 帧的后续帧的时间)。在进一步的实施例中，终端1000可工作来使得在以标志解码方式工作的整个期 间和以图片获取方式工作的整个期间，图像传感器8的对数输出状态由终端1000保持激活 (例如触发器信号1402激活时以激活的解码方式或图片获取方式输出的每一帧输出时图 像传感器8的对数输出状态激活)。一系统方法和装置的小实例在此描述如下Al、一种标志读取终端包括图像传感器，该图像传感器具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合 式单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集 是没有彩色滤波器元件的单色像素，该第二像素子集是具有彩色滤波器元件的色敏像素子 集；透镜部件，用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上；以及手持外壳，其中该混合式单色像素阵列置于该手持外壳中；其中该图像传感器像素阵列被配置成使得该图像传感器像素阵列的输出响应曲 线包括具有对数图形的输出响应曲线；其中该终端可工作在标志解码方式下，该终端在标志解码方式下响应操作者启动 的命令，捕获图像数据的帧并处理该图像数据的帧以尝试解码可解码的标志表示；其中该终端可工作在图片获取方式下，该终端在图片获取方式下响应操作者启动 的命令，捕获图像数据的帧并处理该图像数据的帧以输出图像数据的彩色帧；其中该终端还可工作来使得该终端工作在标志解码方式或者图片获取方式中的 至少一个的期间，具有对数图形的输出响应曲线是激活的。A2、如权利要求Al所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于多个不 同倾斜度的线性响应区域。A3、如权利要求Al所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于对数曲 线区域。A4、如权利要求Al所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于线性响 应区域和对数曲线响应区域。A5、如权利要求Al所述的标志读取终端，其中该图像传感器是多态图像传感器， 该多态图像传感器具有对数输出状态和线性输出状态，其中当对数输出状态激活时，图像 传感器的具有对数图形的输出响应曲线激活，当线性输出状态激活时，该图像传感器可工 作来使得该图像传感器具有线性输出响应曲线。A6、如权利要求Al所述的标志读取终端，其中该图像传感器为单态图像传感器， 该单态图像传感器被配置成使得具有对数响应曲线的输出响应曲线总是激活。Bi、一种基于图像传感器的终端包括图像传感器，该图像传感器具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合 式单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集是没有彩色滤波器元件的单色像素，该第二像素子集是具有彩色滤波器元件的色敏像素子 集；透镜部件，用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上；以及手持外壳，其中该基于图像传感器的终端被配置成使得该混合式单色和彩色图像 传感器像素阵列支撑在该手持外壳中；其中该图像传感器是多态图像传感器像素阵列，该多态图像传感器像素阵列具有 对数输出状态和线性输出状态，在该对数输出状态下，该图像传感器像素阵列的激活的输 出响应曲线包括对数图形，在该线性输出状态下，该图像传感器像素阵列的激活的输出响 应曲线定义了基本上的直线图形，该直线图形延伸可能的照明水平至使图像传感器像素阵 列饱和的照明水平的范围。其中该终端可工作来使得该终端响应 感测的状况或操作者输入命令之一来激活 选择的对数输出状态和线性输出状态之一。B2、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感 测到的环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态。B3、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感 测到的环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态，并且该终端可工作来通过处理 使用该混合式单色和彩色图像传感器像素阵列所捕获的图像数据以感测环境照明水平。B4、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感 测到的环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态，并且该终端可工作来利用光水 平探测器的输出感测环境照明水平，该光水平探测器位于该混合式单色和彩色图像传感器 像素阵列的外部。B5、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作 者激活图片获取方式以激活该图像传感器的对数输出状态。B6、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作 者激活标志解码方式以激活该图像传感器的线性输出状态。B7、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作 者激活对数输出状态超越(override)方式以激活图像传感器的对数输出状态。B8、如权利要求Bl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作 者激活线性输出状态超越方式以激活图像传感器的线性输出状态。Cl. 一种基于图像传感器的终端包括图像传感器，该图像传感器具有图像传感器像素阵列，该图像传感器像素阵列包 括多个像素；透镜部件，用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上；以及手持外壳，其中该基于图像传感器的终端被配置成使得该图像传感器像素阵列支 撑在该手持外壳中；其中该图像传感器是多态图像传感器像素阵列，该多态图像传感器像素阵列具有 对数输出状态和线性输出状态，在该对数输出状态下，图像传感器像素阵列的激活的输出 响应曲线包括对数图形，以及在该线性输出状态下，图像传感器像素阵列的激活的输出响 应曲线定义了基本上直线图形，该直线图形延伸可能的照明水平至使图像传感器像素阵列饱和的照明水平的范围； 其中终端可工作在操作者启动的工作方式，在该方式中，来自图像传感器像素阵 列的输出用于处理具有图像信息的一连串的帧，该基于图像传感器的终端还可工作来使 得，图像传感器的对数输出状态激活时从图像传感器像素阵列输出该一连串的帧的第一子 集，以及所述基于图像传感器的终端还可工作来使得，图像传感器的线性输出状态激活时 从图像传感器像素阵列输出该一连串的帧的第二子集。C2.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来使得响应 操作者启动的命令的启动输出所述一连串的帧。C3.如权利要求C2所述的基于图像传感器的终端，其中该操作者启动的命令是启 动触发器信号的命令，以及其中该基于图像传感器的终端可工作来在触发器信号持续激活 期间处理该一连串的帧。C4.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该工作方式是标志解码工 作方式。C5.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该工作方式是图片获取工 作方式。C6.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该图像传感器像素阵列可 工作来在输出第二帧子集之前输出第一帧子集。C7.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该图像传感器像素阵列可 工作来在输出第二帧子集之前输出第一帧子集，以及其中该终端可工作来处理第一帧子集 中的帧以用于参数确定。C8.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来在输出第 二帧子集之前输出第一帧子集，以及其中该终端可工作来处理第一帧子集中的帧用于参数 确定，以及其中该终端可工作来处理第二帧子集中的帧以用于尝试解码可解码标志。C9.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应感测 的状况在以工作方式工作期间切换该图像传感器的输出状态。C10.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该图像传感器像素阵列 包括色敏像素。Cll.如权利要求Cl所述的基于图像传感器的终端，其中该图像传感器像素阵列 是混合式单色和彩色像素阵列，该混合式单色和彩色像素阵列具有第一像素子集和第二像 素子集，该第一像素子集是没有彩色滤波器元件的单色像素，该第二像素子集是具有彩色 滤波器元件的色敏像素。虽然本发明仅描述了几个具体的实施例，然而应该从本发明说明书所支持的权利 要求中领会本发明的精神和范围。进一步，虽然在几个所描述的系统、装置和方法包括某些 部件，然而可以领会这样的系统、装置和方法在应用时可以少于所提及的某些部件。同样， 虽然仅描述了几个具体的实施例，然而可以领会在每一个具体实施例中所描述的具体特征 和情况可用于其他具体实施例。
权利要求
一种标志读取终端，包括图像传感器，该图像传感器具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合式单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集是没有彩色滤波器元件的单色像素，第二像素子集是具有彩色滤波器元件的色敏像素子集；透镜部件，用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上；以及手持外壳，其中该混合式单色像素阵列置于该手持外壳中；其中该图像传感器像素阵列被配置成使得该图像传感器像素阵列的输出响应曲线包括具有对数图形的输出响应曲线；其中该终端可工作在标志解码方式下，该终端在标志解码方式下响应操作者启动的命令，捕获图像数据的帧并处理该图像数据的帧以尝试解码可解码的标志表示；其中该终端可工作在图片获取方式下，该终端在图片获取方式下响应操作者启动的命令，捕获图像数据的帧并处理该图像数据的帧以输出图像数据的彩色帧；其中该终端还可工作来使得该终端工作在标志解码方式或者图片获取方式中的至少一个的期间，具有对数图形的输出响应曲线是激活的。
2.如权利要求1所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于多个不同倾斜 度的线性响应区域。
3.如权利要求1所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于对数曲线区域。
4.如权利要求1所述的标志读取终端，其中该输出响应曲线的特征在于线性响应区域 和对数曲线响应区域。
5.如权利要求1所述的标志读取终端，其中该图像传感器是多态图像传感器，该多态 图像传感器具有对数输出状态和线性输出状态，其中当对数输出状态激活时，图像传感器 的具有对数图形的输出响应曲线激活，当线性输出状态激活时，该图像传感器可工作来使 得该图像传感器具有线性输出响应曲线。
6.如权利要求1所述的标志读取终端，其中该图像传感器为单态图像传感器，该单态 图像传感器被配置成使得具有对数响应曲线的输出响应曲线总是激活。
7.一种基于图像传感器的终端，包括图像传感器，该图像传感器具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合式单 色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集是没有 彩色滤波器元件的单色像素，第二像素子集是具有彩色滤波器元件的色敏像素子集； 透镜部件，用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上；以及手持外壳，其中该基于图像传感器的终端被配置成使得该混合式单色和彩色图像传感 器像素阵列支撑在该手持外壳中；其中该图像传感器是多态图像传感器像素阵列，该多态图像传感器像素阵列具有对数 输出状态和线性输出状态，在该对数输出状态下，该图像传感器像素阵列的激活的输出响 应曲线包括对数图形，在该线性输出状态下，该图像传感器像素阵列的激活的输出响应曲 线定义了基本上直线图形，该直线图形延伸可能的照明水平至使图像传感器像素阵列饱和 的照明水平的范围。其中该终端可工作来使得该终端响应感测的状况或操作者输入命令之一来激活对数输出状态和线性输出状态中选择的一个。
8.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感测到的 环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态。
9.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感测到的 环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态，并且该终端可工作来通过处理使用该 混合式单色和彩色图像传感器像素阵列所捕获的图像数据以感测环境照明水平。
10.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应所感测到 的环境照明水平以激活该图像传感器的对数输出状态，并且该终端可工作来利用光水平探 测器的输出感测环境照明水平，该光水平探测器位于该混合式单色和彩色图像传感器像素 阵列的外部。
11.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作者激 活图片获取方式以激活该图像传感器的对数输出状态。
12.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作者激 活标志解码方式以激活该图像传感器的线性输出状态。
13.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作者激 活对数输出状态超越方式以激活图像传感器的对数输出状态。
14.如权利要求7所述的基于图像传感器的终端，其中该终端可工作来响应操作者激 活线性输出状态超越方式以激活图像传感器的线性输出状态。
全文摘要
用于基于图像传感器的终端的具有包括对数图形的输出响应曲线的图像传感器像素阵列。在一实施例中描述了集成有图像传感器象素阵列的标志读取终端，其中操作该终端解码可解码标志以及提供图像数据的彩色帧用于存储或传输。在一实施例中，基于图像传感器的终端包括具有混合式单色和彩色图像传感器像素阵列的图像传感器，其中该图像传感器像素阵列包括第一单色像素子集以及第二彩色像素子集。在一实施例中，用于图像传感器阵列的输出响应曲线包括对数图形。
文档编号H04N3/15GK101867683SQ20101018077
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月8日 优先权日2009年4月9日
发明者Y·P·王 申请人:手持产品公司