借助卷簾快門傳感器來控制條形碼成像掃描儀上的曝光的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容總體上涉及基于成像的條形碼掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)開發(fā)了多種電光系統(tǒng)來讀取諸如條形碼的光學(xué)標(biāo)記。條形碼是圖形標(biāo)記的編碼圖案，包括一系列不同寬度的條和間距。在條形碼中，條和間距具有不同光反射特性。一些條形碼具有一維結(jié)構(gòu)，其中，條和間距在一個(gè)方向上間隔開以形成一行圖案。一維條形碼的示例包括通用產(chǎn)品代碼(UPC)，它典型地用于零售店銷售。一些條形碼具有二維結(jié)構(gòu)，其中，多行條和間距圖案垂直疊置以現(xiàn)成單一條形碼。二維條形碼的示例包括Code 49和PDF417o
[0003]使用一個(gè)或多個(gè)成像傳感器來讀取并解碼條形碼的系統(tǒng)典型地稱為基于成像的條形碼閱讀器，成像掃描儀或成像閱讀器。成像傳感器通常包括在一個(gè)或多個(gè)陣列中對(duì)齊的多個(gè)光敏元件或像素。成像傳感器的示例包括電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像芯片。
【附圖說明】
[0004]附圖在全部單獨(dú)視圖連同以下的詳細(xì)說明中相似的參考標(biāo)記指代相同或功能相似的要素，附圖包含在說明書中并構(gòu)成其一部分，用于進(jìn)一步示出包括所要求的發(fā)明的概念的實(shí)施例，并解釋這些實(shí)施例的多個(gè)原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0005]圖1顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的成像掃描儀。
[0006]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的成像掃描儀的示意圖。
[0007]圖3顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的以分立的臺(tái)階(step)增大的照明功率。
[0008]圖4顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的以斜坡(ramp)增大的照明功率。
[0009]圖5顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的以增大的脈沖高度增大的照明功率。
[0010]圖6顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的以增大的寬度增大的照明功率。
[0011]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的用于找到適當(dāng)?shù)钠毓夂驼彰鞴β试O(shè)置以成功解碼條形碼圖像的方法的流程圖。
[0012]技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，出于簡(jiǎn)單和清楚而示出了附圖中的要素，不一定按照比例繪制。例如，可以相對(duì)于其他要素夸大了附圖中一些要素的尺寸以改善對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的理解。
[0013]在適當(dāng)情況下在附圖中借助常規(guī)符號(hào)代表了裝置和方法組件，僅顯示了有關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例的理解的那些特定細(xì)節(jié)，以避免由于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的具有本說明的益處的細(xì)節(jié)而使得本公開內(nèi)容模糊不清。
【具體實(shí)施方式】
[0014]—種方法包括以下過程:(1)當(dāng)向目標(biāo)對(duì)象投射第一照明光時(shí)，在第一幀曝光時(shí)間周期中，借助成像傳感器通過成像透鏡裝置來檢測(cè)從目標(biāo)對(duì)象返回的光，以捕獲第一圖像；
(2)處理第一圖像以確定第二照明光的光強(qiáng)度；(3)當(dāng)向目標(biāo)對(duì)象投射第二照明光時(shí)，在第二幀曝光時(shí)間周期中，借助成像傳感器通過成像透鏡裝置來檢測(cè)從目標(biāo)對(duì)象返回的光，以捕獲第二圖像;及(4)處理第二圖像中的條形碼的圖像以解碼該條形碼。成像傳感器具有排列在矩陣中的多行光敏元件，其中，每一行光敏元件都與相應(yīng)的行曝光時(shí)間周期相關(guān)聯(lián)。第一照明光的光強(qiáng)度至少在第一幀曝光時(shí)間周期的一部分中隨時(shí)間而改變。第一照明光在與第一所選擇行相關(guān)的第一行曝光時(shí)間周期中的平均光強(qiáng)度與第一照明光在與第二所選擇行相關(guān)的第二行曝光時(shí)間周期中的平均光強(qiáng)度不同。在處理第一圖像的過程中包括將第一圖像的第一部分與第一圖像的第二部分相比較。第一圖像的第一部分包括借助至少在第一所選擇行中的光敏元件捕獲的像素，第一圖像的第二部分包括借助至少在第二所選擇行中的光敏元件捕獲的像素。
[0015]圖1顯示了根據(jù)一些實(shí)施例的成像掃描儀50。成像掃描儀50具有窗口56和有把手的外殼58。成像掃描儀50還具有底座52，用于將自身支撐在工作臺(tái)面上。在將它放置在工作臺(tái)面上時(shí)，成像掃描儀50可以在免提模式中用作固定工作站。在將它從工作臺(tái)面上拿起來并握在操作者的手中時(shí)，成像掃描儀50還可以在手持模式中使用。在免提模式中，產(chǎn)品可以滑過、掃過或呈現(xiàn)給窗口56。在手持模式中，成像掃描儀50可以向產(chǎn)品上的條形碼移動(dòng)，可以手動(dòng)壓下觸發(fā)器54以啟動(dòng)條形碼的成像。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可以省略底座52，外殼58也可以是其他形狀。在圖1中，電纜還連接到底座52。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，在省略了連接到底座52的電纜時(shí)，成像掃描儀50可以由機(jī)載電池供電，它可以借助無線鏈接與遠(yuǎn)程主機(jī)通信。
[0016]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的成像掃描儀50的示意圖。圖2中的成像掃描儀50包括下列組件:(I)成像傳感器62，布置在成像透鏡裝置60的后面；(2)照明透鏡裝置70，位于照明源72前面；(3)瞄準(zhǔn)透鏡裝置80，位于瞄準(zhǔn)光源82前面;及(4)控制器90。在圖2中，成像透鏡裝置60、照明透鏡裝置70和瞄準(zhǔn)透鏡裝置80位于窗口 56后面。成像傳感器62安裝在成像掃描儀的印刷電路板91上。
[0017]成像傳感器62可以是CXD或CMOS成像器件。成像傳感器62通常包括多個(gè)像素元件。這些多個(gè)像素元件可以由在單行中線性排列的光敏元件的一維陣列構(gòu)成。這些多個(gè)像素元件也可以由在相互正交的行與列中排列的光敏元件的二維陣列構(gòu)成。成像傳感器62可操作以檢測(cè)通過窗口 56沿光路或軸61由成像透鏡裝置60捕獲的光。通常，將成像傳感器62和成像透鏡裝置60設(shè)計(jì)為一起操作來將從條形碼40散射或反射的光捕獲為二維視場(chǎng)(FOV)上的像素?cái)?shù)據(jù)。
[0018]條形碼40通常位于在附近工作距離(WDl)與極遠(yuǎn)工作距離(WD2)之間的距離的工作范圍中的任意位置。在一個(gè)特定實(shí)現(xiàn)方式中，WDl與窗口 56極為接近，WD2距離窗口 56約幾英尺。一些成像掃描儀可以包括范圍查找系統(tǒng)，用于測(cè)量在條形碼40與成像透鏡裝置60之間的距離。一些成像掃描儀可以包括自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，以使得能夠基于測(cè)量的條形碼的距離借助成像傳感器62更清晰地成像這個(gè)條形碼。在自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的一些實(shí)現(xiàn)方式中，基于測(cè)量的條形碼的距離調(diào)整成像透鏡裝置60的焦點(diǎn)長度。在自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的一些其他實(shí)現(xiàn)方式中，基于測(cè)量的條形碼的距離調(diào)整在成像透鏡裝置60與成像傳感器62之間的距離。
[0019]在圖2中，照明透鏡裝置70和照明源72設(shè)計(jì)為一起操作以在照明時(shí)間周期中產(chǎn)生朝向條形碼40的照明光。照明源72可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。照明源72還可以包括激光器或其他種類的光源。瞄準(zhǔn)透鏡裝置80和瞄準(zhǔn)光源82設(shè)計(jì)為一起操作以產(chǎn)生朝向條形碼40的可見瞄準(zhǔn)光圖案。這種瞄準(zhǔn)圖案可以由操作者用于將成像掃描儀準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)條形碼。目苗準(zhǔn)光源82可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。目苗準(zhǔn)光源82還可以包括激光器、LED或其他種類的光源。
[0020]在圖2中，諸如微處理器的控制器90可操作地連接到成像傳感器62、照明源72和瞄準(zhǔn)光源82，用于控制這些組件的操作。控制器90還可以用于控制成像掃描儀中的其他設(shè)備。成像掃描儀50包括存儲(chǔ)器94，其可以由控制器90訪問以存儲(chǔ)和取回?cái)?shù)據(jù)。在許多實(shí)施例中，控制器90還包括解碼器，用于解碼在成像掃描儀50的視場(chǎng)(FOV)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)條形碼。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，解碼器40可以通過借助微處理器數(shù)字處理捕獲的條形碼的圖像來解碼。
[0021]在操作中，根據(jù)一些實(shí)施例，控制器90發(fā)送命令信號(hào)以在預(yù)定照明時(shí)間周期中賦能照明源72?？刂破?0隨后使成像傳感器62感光以捕獲條形碼40的圖像。捕獲的條形碼40的圖像作為像素?cái)?shù)據(jù)傳送到控制器90。這種像素?cái)?shù)據(jù)由控制器90中的解碼器數(shù)字處理以解碼條形碼。從解碼條形碼40而獲得的信息隨后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器94中或發(fā)送到其他設(shè)備以便進(jìn)一步處理。
[0022]典型的條形碼成像引擎需要捕獲一系列圖像幀以便設(shè)定適當(dāng)?shù)钠毓夂驼彰鞴β省Ｌ幚硗ㄟ^捕獲初始圖像開始。評(píng)價(jià)這個(gè)圖像并調(diào)整曝光時(shí)間或照明量，捕獲第二圖像。在捕獲另一個(gè)圖像前，評(píng)價(jià)第二圖像并再次調(diào)整曝光時(shí)間或照明量。重復(fù)這個(gè)處理直至捕獲到可接受的圖像。這個(gè)處理會(huì)需要許多幀，并會(huì)嚴(yán)重影響獲得成功的條形碼解碼所花費(fèi)的時(shí)間量。
[0023]可以得到主要兩類圖像傳感器:全局快門和卷簾快門。在全局快門傳感器中，圖像陣列的所有行都同時(shí)曝光。這最為接近地模擬了機(jī)械快門類系統(tǒng)，典型地是傳感器的優(yōu)選類型，但這個(gè)功能伴隨著高成本。
[0024]在卷簾快門傳感器中，不同時(shí)曝光圖像行。卷簾快門傳感器通過開始曝光第一圖像行而捕獲圖像，隨后在短時(shí)間后，開始曝光第二圖像行，隨后在短時(shí)間后，開始曝光第三圖像行等。盡管第一行的曝光時(shí)間與隨后幾行的曝光時(shí)間重疊，但第一行的曝光甚至?xí)谝恍┬虚_始其曝光時(shí)間前結(jié)束。以此方式，借助卷簾快門傳