特許 6383471 グローバル電子シャッター制御を持つイメージ読み取り装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383471

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】グローバル電子シャッター制御を持つイメージ読み取り装置

(51)【国際特許分類】

   G06K 7/10 20060101AFI20180820BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20180820BHJP

   H04N 1/04 20060101ALI20180820BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20180820BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20180820BHJP

   H04N 5/235 20060101ALI20180820BHJP

   H04N 5/374 20110101ALI20180820BHJP

   H04N 5/353 20110101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   G06K7/10 384

   G06K7/10 420

   G06K7/10 376

   G06K7/10 408

   G06T1/00 420P

   H04N1/04

   H04N5/232 290

   H04N5/225 100

   H04N5/225 600

   H04N5/232 450

   H04N5/235 400

   H04N5/232 120

   H04N5/225 400

   H04N5/374

   H04N5/353

【請求項の数】36

【外国語出願】

【全頁数】59

(21)【出願番号】特願2017-152142(P2017-152142)

(22)【出願日】2017年8月7日

(62)【分割の表示】特願2015-227211(P2015-227211)の分割

【原出願日】2006年3月7日

(65)【公開番号】特開2018-32393(P2018-32393A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2017年9月6日

(31)【優先権主張番号】11/077,975

(32)【優先日】2005年3月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】11/077,976

(32)【優先日】2005年3月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503261948

【氏名又は名称】ハンド ヘルド プロダクツ インコーポレーティッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100147681

【弁理士】

【氏名又は名称】夫馬 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ワン イジウン

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム エイチ ハヴェンズ

【審査官】 梅沢 俊

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００１０３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−０１１５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９８７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３２３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４５２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８７１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４０９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５７３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６０８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０４０６３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ ７／１０

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｈ０４Ｎ １／０４

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｈ０４Ｎ ５／２３５

Ｈ０４Ｎ ５／３５３

Ｈ０４Ｎ ５／３７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーコードを読み取る際に使用するための装置であって、該装置が、
２次元イメージセンサアレイであって、前記２次元イメージセンサアレイは行回路および列回路を備え、前記２次元イメージセンサアレイは相補型金属酸化物半導体からなり、前記２次元イメージセンサアレイは行のピクセルを包含する、２次元イメージセンサアレイと、
照明パターンを投射するのに使用するための照明光源と、
露出期間中に同時に、前記２次元イメージセンサアレイの複数の行のピクセルを露出するように配置されたグローバル電子シャッター制御モジュールと、
イメージセンサアレイの複数の行のピクセルを順に露出させるように構成された回転シャッター制御モジュールであって、装置が、回転シャッターまたはグローバル電子シャッターのいずれかで作動し、装置が、露出期間に基づいて回転シャッター動作モードとグローバル電子シャッター動作モードとの間をダイナミックにシフトすることができることを特徴とする回転シャッター制御モジュールと
を有し、
該装置が、照明期間の間に、前記照明光源を同時に駆動することができ、露出期間と照明期間との間の調整が少なくとも部分的に時間がオーバーラップする照明期間と露出期間とによって特徴づけられ、
該装置が更に自動識別モジュールを有し、前記自動識別モジュールが、複数のバーコードタイプの間で自動で識別することを試み、集められたイメージデータにおける１次元又は２次元バーコードをデコードすることができる、
ことを特徴とする装置。

【請求項2】

前記照明光源が目標にわたって２次元で観測できるパターンを投射するように構成されるように、前記照明パターンが２次元で観測できるパターンを画定することを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項3】

露出期間の少なくとも一部の間に、前記照明光源が、実質的にピークパワーレベルで作動することができるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項4】

少なくとも１つの照明光源が、露出期間の少なくとも一部の間に、実質的にピークパワーレベルで作動することができるように構成され、露出期間の別の間に、非活性化するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記装置が更にバーコード処理モジュールを有し、
前記バーコード処理モジュールが、イメージデータが１次元バーコード又は２次元バーコードからなるかどうかを判断するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記装置が更にバーコード処理モジュールを有し、
前記バーコード処理モジュールが、１次元ＵＰＣバーコード、２次元ＰＤＦ４１７バーコード、または、隣接するバーコードシンボルを有するバーコードのうちの少なくとも２つ以上をデコードするように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記照明光源が、実質的に明るくなるように構成され、イメージデータを実質的にひずみのないようにするように前記露出期間が実質的に短くなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記装置が更にバーコード処理モジュールを有し、
前記バーコード処理モジュールが、
イメージデータを捕獲するために同時に露出された２次元イメージセンサアレイの複数のピクセルの入射光に対応するデジタル値のセットを読み出すように構成された読み出しモジュールを有し、
イメージデータのフレームが複数のピクセル値を有し、
前記読み出しモジュールが、読み出しタイミング制御パルスによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記装置が更に前記２次元イメージセンサアレイに光を焦点合わせする撮像レンズとサポートアセンブリとを有し、
前記サポートアセンブリが前記撮像レンズをサポートするためのレンズホルダを包含し、
前記サポートアセンブリが更にレンズ駆動モジュールを有し、前記レンズ駆動モジュールが複数の別個の設定を有し、各別個の設定は、イメージリーダーから所定の距離に配置された対象に関して２次元イメージセンサアレイによってイメージデータが集められるように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記イメージデータが、自動焦点合わせ設定を判断するために動作可能な焦点アルゴリズムによって解析されるように、複数の行のピクセルからイメージデータを読み出すように構成された自動焦点合わせモジュールを更に有し、
前記自動焦点合わせモジュールが、前記自動焦点合わせ設定によってイメージレンズを動かすように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記装置が、磁気ストライプリーダー、バイオメトリックリーダー、プリンター、ＲＦＩＤタグリーダー、ＲＦ支払いリーダー、または、スマートカードリーダーのうちの１以上からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記装置が更にバーコード処理モジュールを有し、
前記バーコード処理モジュールが、静穏ゾーンがイメージデータにおいて識別可能であるように特徴抽出できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項13】

照明期間が露出期間に応じて生じることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項14】

露出期間が照明期間に応じて生じることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項15】

読み出し制御タイミングパルスが、照明期間の終わりではじまることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項16】

読み出し制御タイミングパルスが、露出期間の終わりではじまることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項17】

電力予算に従って露出期間の少なくとも一部の間、少なくとも１つの照明光源が、ピークパワーレベルで作動するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項18】

前記２次元イメージセンサアレイが、少なくとも６４０×４８０アクティブピクセルからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項19】

前記２次元イメージセンサアレイが、赤外線フィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項20】

照明パターンおよび照準パターンが、同時に投射されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項21】

前記２次元イメージセンサアレイによって集められたイメージデータが更に、イメージデータのウインドウ表示のフレームを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項22】

前記イメージデータのウインドウ表示のフレームのサイズおよび形状が、照明パターンのサイズ及び形状に対応することを特徴とする請求項２１に記載の装置。

【請求項23】

少なくとも１つのスリット開口が、照準パターンを明確にするように照準照明光源からの光を形作るように構成されるように、照準照明光源に隣接して配置された少なくとも１つのスリット開口を更に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項24】

前記装置が更に照準照明光源を有し、
前記照準照明光源が、前記２次元イメージセンサアレイの視野の中心を横切って水平に伸びるラインのように照準パターンを画定するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項25】

前記２次元イメージセンサアレイが、入射光強度を出力電圧に変換する遷移関数を用いるように構成され、前記遷移関数が、第１の傾斜をもつ第１の領域、および第２の傾斜をもつ第２の領域を備え、前記入射光強度が特定のレベルより上であるとき、前記２次元イメージセンサアレイは前記遷移関数の第２の領域を用いることができ、前記入射光強度が特定のレベルより下であるとき、前記２次元イメージセンサアレイは前記遷移関数の第１の領域を用いることができることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項26】

前記遷移関数が、イン焦点レンズ設定を決定することができることを特徴とする請求項２５に記載の装置。

【請求項27】

前記遷移関数が、複数の焦点設定を介して回転することにより、および、複数の焦点設定のうちの最適な焦点設定を決定することによりイン焦点設定を決定することができることを特徴とする請求項２６に記載の装置。

【請求項28】

装置が、光強度決定のために適した信号に応答して、回転シャッター動作モードかグローバル電子シャッター動作モードの一つを選択するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項29】

前記光強度決定のために適した信号が、光源の強度に関係する情報を含むことを特徴とする請求項２８に記載の装置。

【請求項30】

前記光強度決定のために適した信号は、最小積分時間が満たされているかどうかを決定するのに役立つことを特徴とする請求項２８に記載の装置。

【請求項31】

前記光強度決定のために適した信号は、現在の環境条件に関する露出時間が、計算された最小積分時間より短いかどうかを決定するのに役立つことを特徴とする請求項２８に記載の装置。

【請求項32】

少なくとも露出期間の間、第１の焦点設定から第２の焦点設定まで焦点設定が階段状に連続的に変化するように、レンズ駆動モジュールが、撮像レンズの焦点設定を制御するように構成され、
前記第１の焦点設定は、装置から第１の距離に配置された目標の鮮明な像が、２次元イメージセンサアレイに形成され、
前記第２の焦点設定は、装置から第２の距離に配置された目標の鮮明な像が、２次元イメージセンサアレイに形成される、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。

【請求項33】

前記照明期間が、露出期間の開始後に始まり、前記照明期間が、露出期間の終了前に終わることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項34】

装置が、
デコード可能な指標を示す１またはそれ以上のマーカーに関して収集されたイメージデータをサーチし、
１またはそれ以上のマーカーの少なくとも１つのマーカーが検出される場合、少なくとも１つのマーカーと関連するデコードアルゴリズムを適用し、
収集されたイメージデータのテクスチャを示すイメージデータから特徴を抽出する
ように動作することを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項35】

収集されたイメージデータからの前記特徴の抽出が完了する前に、装置が、少なくとも１つのデコード可能な指標のデコードを完了するとき、該装置は、イメージデータからの特徴の抽出を終了するように構成され、
少なくとも１つのデコード可能な指標のデコードが完了する前に、該装置が、イメージデータから特徴の抽出を完了するとき、該装置は、１またはそれ以上のマーカーに関するイメージデータをサーチするのを終了し、又は、１またはそれ以上のマーカーの検出に基づいてデコード可能な指標をデコードするのを終了するように構成される
ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。

【請求項36】

前記グローバル電子シャッター制御モジュールは、２次元イメージセンサアレイにおける複数の行のピクセルの露出が同時に開始されるように、露出期間の露出制御タイミングパルスを送信することにより、グローバル電子シャッター制御モジュールが２次元イメージセンサアレイを制御するように構成され、前記露出期間が、ピクセルがリセットされてからそれらの値の読み出しが開始されるまでの間の時間であることを特徴とし、
照明制御タイミングパルスが露出制御タイミングパルスよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

このＰＣＴ出願は、タイトル“Bar Code Reading Device With Global Electronic Shutt
er Control”を持つ、２００５年３月１１日に出願された米国特許出願第１１／０７７，
９７５号、およびタイトル“System And Method To Automatically Focus An Image Read
er”を持つ、２００５年３月１１日に出願された米国特許出願第１１／０７７，９７６号
、の優先権を主張するものである。上の出願のそれぞれの優先権は主張され、そして上の
出願のそれぞれが全部ここに参照によって含まれる。

【0002】

本発明は、一般にイメージデータ収集に関係し、特に、調和した照明と、全体的なシャッ
ター制御とを伴ったイメージデータ収集器に関係する。

【背景技術】

【0003】

ハンドヘルドで、かつ固定してマウントされたバーコードおよび機械コードリーダー、等
の多くの伝統的なイメージャーリーダーは、CCD（電荷転送素子）ベースのイメージセン
サを用いている。CCDベースのイメージセンサは、入射光エネルギーを電荷のパケットに
変換する電気的に結合された光感受性フォトダイオードのアレイを含む。動作において、
電荷パケットは、以下の処理のために、CCDイメージセンサの外にシフトされる。

【0004】

いくつかのイメージリーダーは、CMOSベースのイメージセンサを代替的な撮像技術として
用いる。CCDでは、CMOSベースのイメージセンサは、入射光エネルギーを電荷に変換する
光感受性フォトダイオードのアレイを含む。しかしながら、CCDと異なり、CMOSベースの
イメージセンサは、２次元アレイ内の各ピクセルが、直接アドレスされることを許す。こ
れの１つの利点は、フルフレームのサブ領域を、独立にアクセスすることができることで
ある。CMOSベースのイメージセンサのもう１つの利点は、一般に、それらは、ピクセル当
たりのより低いコストを持つことである。これは主に、CMOSイメージセンサが、マイクロ
プロセッサ等の共通集積回路を製造する高体積ウェハ製造施設内で、標準CMOSプロセスに
より作られることによる。より低いコストに加えて、共通製造プロセスは、CMOSピクセル
アレイを、クロックドライバ、デジタルロジック、A/Dコンバータ等の他の標準的な電子
デバイスとともに単一回路上に集積できることを意味する。これは、次に、空間的要件を
低減し、電力の使用を低下させるさらなる利点を有する。

【0005】

CMOSベースのイメージリーダーは、伝統的にピクセルをセンサアレイ内に露出させるため
に、回転式シャッターを使ってきた。回転するシャッターアーキテクチャにおいては、行
ピクセルが活性化され、順に読み出される。１ピクセルのための露光あるいは積分時間は
、ピクセルがリセットされるのと、その値が読み出されるのとの間の時間である。この概
念は、図２Ａに表される。図２Ａにおいて、行「ａ」から「ｎ」の各行のための露光は、
バー４ａ…４n（一般に、４）で表現される。各バーの水平の伸び８は、特定の行のため
の露光期間に対応することが意図される。各バー４の水平配置位置は、各行のピクセルが
露出されるシフト時間期間を示唆するものである。図２Ａに見られるように、順次の行の
露光期間は、重なり合う。これは図２Ｂに示される回転シャッターアーキテクチャのため
のタイミング図に関してより詳細に示される。該タイミング図の、第２の１２ライン、お
よび第３の１６ラインは、それぞれ、行“ａ”のためのリセットタイミング信号、および
読み出しタイミング信号を表している。第４の２０ライン、および第５の２４ラインは、
それぞれ、行“ｂ”のための、リセットタイミング信号、および読み出しタイミング信号
を表している。両図２Ａおよび２Ｂにおいて示されるように、行“ｂ”のための露光は、
行“ａ”について値が読み出される前に開始される。隣接する行ピクセルのための露光時
間は、代表的に、数百行のピクセルを、１フレームのデータの捕獲の間に露出し、読み出
さなければならないため、実質的にオーバーラップする。第１のライン２８上の照明タイ
ミングにより示されるように、そのオーバーラップする露出期間を持つ回転シャッターア
ーキテクチャは、照明がすべての行に対して与えられるよう、照明源が１フレームのデー
タを獲得するのに必要とされる実質的にすべての時間の間中残っていることを要求する。

【0006】

動作において、回転するシャッターアーキテクチャは、少なくとも２つの不利を受ける；
イメージ歪と、イメージぼやけ、である。イメージ歪は、各行のピクセルが露出される時
間が異なることによる結果物である。イメージ歪の効果は、速く動く物体が見られるよう
に記録されるとき、最も顕著である。その効果は、バスのイメージピクセル５０が、視野
のフィールドを右から左へ通過するのを回転するシャッターで撮ったイメージを表す図３
に示されるイメージにおいて証明される。上端行のバスイメージピクセル５４は、底の行
のピクセル５８より早くにとられ、かつバスは左に進んでいるので、底の行のバスイメー
ジピクセル５８は、上端行のバスイメージピクセル５４に対し、左に変位される。

【0007】

イメージぼやけは、イメージリーダーでの回転するシャッターアーキテクチャにおいて代
表的に要求される長い露出時間の結果物である。上記したように、回転するシャッターア
ーキテクチャにおいては、照明源は、１フレームのデータを獲得するのに必要とされる実
質的にすべての時間の間、残っていなければならない。バッテリー、および／または照明
源の限界により、１全フレームのデータの獲得の間に与えられる光は、短い露出時間では
通常充分ではない。短い露出時間なしでは、ぼやけを起こす効果が顕著となる。ぼやけを
起こす効果の共通の例は、例えば、ハンドヘルドイメージリーダーの手ぶれによるイメー
ジセンサの変位を含む。

【0008】

イメージ歪およびイメージぼやけを含む、現在のCMOSイメージリーダーの欠点を克服する
イメージリーダーが必要とされる。

【特許文献1】米国特許第６，２３０，９７５号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００２／１７９７１３号明細書

【特許文献3】米国特許第６，０７３，８５１号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0009】

１つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための相補型金属酸化
物半導体（CMOS）ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースのイメージャー
リーダーは、CMOSベースのイメージセンサアレイ；該CMOSベースのイメージセンサアレイ
と電気的に通信するタイミングモジュールよりなる。該タイミングモジュールは、露出期
間の間に、CMOSベースのイメージセンサアレイの全フレームのピクセルを、同時に露出さ
せることができる。該CMOSベースのイメージリーダーはまた、照明期間の間に、目標を照
らすことができる照明モジュールをも有する。該照明モジュールは、タイミングモジュー
ルと電気的に通信する。該CMOSベースのイメージリーダーはさらに、タイミングモジュー
ル、および照明モジュールと電気的に通信する制御モジュールを有する。該制御モジュー
ルは、少なくとも露出期間の少なくとも一部を、照明期間の間に起こるようにすることが
できる。CMOSベースのイメージリーダーの１つの実施形態において、目標を照明すること
は、照明モジュール内の光源を過度に駆動することよりなる。もう１つのCMOSベースのイ
メージリーダーの実施形態において、光源は、発光ダイオードよりなる。CMOSベースのイ
メージリーダーのさらなる実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に開始し
、露出期間は、照明期間の終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさらに
もう１つの実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後に開始し、照明期間は、
露出期間の終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさらにもう１つの実施
形態において、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了
の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのまださらなる実施形態において、露出
期間は、3.7ミリ秒以下の持続時間を持つ。CMOSベースのイメージの種々の実施形態にお
いて、目標は、コード３９あるいはUPCコードのような１次元バーコード、あるいは、PDF
417バーコード、アズテックシンボル、またはデータマトリクスシンボルのような２次元
バーコード、等のシンボロジーを含む。

【0010】

もう１つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための相補型金属
酸化物半導体（CMOS）ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースイメージャ
ーリーダーは、少なくともCMOSベースのイメージセンサアレイ、および全体的な電子的シ
ャッター制御回路網を含む集積回路よりなる。該全体的な電子シャッター制御回路は、CM
OSベースのイメージセンサアレイの全体フレームのピクセルの実質的に全ての同時の露出
を起こすことのできる露出制御タイミングパルスを生成することができる。該CMOSベース
のイメージリーダーはまた、集積回路と電気的に通信する光源をも有する。該光源は、照
明制御タイミングパルスに応えて、シンボロジーを含み、目標を照らすことができる。該
照明制御タイミングパルスの少なくとも一部は、露出制御タイミングパルスの間に起こる
。該CMOSベースのイメージリーダーの１つの実施形態において、目標を照らすことは、光
源を過度に駆動することよりなる。CMOSベースのイメージリーダーのもう１つの実施形態
において、光源は、発光ダイオードよりなる。CMOSベースのイメージリーダーのさらなる
実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に開始し、露出期間は、照明期間の
終了の前に終了する。CMOSベースのイメージリーダーのさらにもう１つの実施形態におい
て、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了
する。CMOSベースのイメージリーダーのまだ追加的な実施形態において、照明期間は、露
出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。CMOSベースの
イメージリーダーのまださらなる実施形態において、露出期間は、3.7ミリ秒以下の持続
時間を持つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コード
39あるいはUPCコードのような１次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、アズテ
ックシンボルまたはデータマトリクスシンボルのような２次元バーコード、等のシンボロ
ジーを含む。

【0011】

さらなる側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるためのイメージリー
ダーを特徴づける。該イメージャーリーダーは、少なくともイメージセンサアレイ、およ
び露出タイミング制御回路網を含む集積回路よりなる。該露出タイミング制御回路網は、
該イメージセンサアレイにおいて実質的にすべてのピクセルを同時に露出させることので
きる露出制御タイミングパルスを生成することができる。該イメージリーダーはまた、集
積回路と電気的に応答して、目標を照らすことのできる光源を備える。前記照明制御タイ
ミングパルスの少なくとも一部は、前記露出制御タイミングパルスの間に起こる。該イメ
ージリーダーの１つの実施形態において、照明制御タイミングパルスは照明モジュールに
よって生成される。イメージリーダーのもう１つの実施形態において、照明制御タイミン
グパルスと前記露出制御タイミングパルスとのオーバーラップは、集積回路および照明モ
ジュールと電気的に通信する制御モジュールによって調整される。イメージリーダーのさ
らなる実施形態において、制御モジュールは、マイクロプロセッサよりなる。イメージリ
ーダーの１つの実施形態において、目標を照らすことは光源を過度に駆動することよりな
る。イメージリーダーのもう１つの実施形態において、光源は、発光ダイオードよりなる
。イメージリーダーのさらなる実施形態において、露出期間は、照明期間の開始の後に開
始し、露出期間は、照明期間の終了の前に終了する。イメージリーダーのさらにもう１つ
の実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後に開始し、照明期間は、露出期間
の終了の前に終了する。イメージリーダーのまだ追加的な実施形態において、照明期間は
、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。イメージ
リーダーのまださらなる実施形態において、露出期間は、3.7ミリ秒以下の持続時間を持
つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コード39あるい
はUPCコードのような１次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、アズテックシン
ボルまたはデータマトリクスシンボルのような２次元バーコード、等のシンボロジーを含
む。

【0012】

もう１つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集めるための方法を特徴
づける。該方法は、照明制御タイミングパルスに応答して、目標を照明するよう光源を活
性化する。光源の活性化は、照明制御タイミングパルスの期間中の間、起こる。該方法は
また、入射する放射を光変換するよう、複数のピクセルを同時に活性化することよりなる
。該複数のピクセルの活性化は、露出制御タイミングパルスに応答して起こる。該方法は
さらに、複数のピクセルのおのおのにより集められたイメージデータを、該複数のピクセ
ルのおのおのの遮蔽された部分にストアすることよりなる。該イメージデータのストアは
、露出制御タイミングパルスに応答して起こる。該方法はさらに、複数のピクセルからイ
メージデータを読み出すことよりなり、ここで、少なくとも露出制御タイミングパルスの
一部は、照明制御タイミングパルスの間に起こる。１つの実施形態において、該方法はさ
らに、照明制御タイミングパルスと露出制御タイミングパルスの間にオーバーラップを調
整することよりなる。該調整は制御モジュールによって指令される。該方法の１つのその
ような実施形態において、制御モジュールはマイクロプロセッサより構成される。該方法
のもう１つの実施形態において、目標を照明することは、照明モジュール内の光源を過度
にドライブすることよりなる。該方法の追加の実施形態において、光源は、発光ダイオー
ドよりなる。該方法のさらなる実施形態において、イメージデータをストアすることは、
露出制御タイミングパルスの停止部分に応答して起こる。該方法の追加の実施形態におい
て、露出期間は、照明期間の開始の後に開始し、露出期間は、照明期間の終了の前に終了
する。該方法のさらにもう１つの実施形態において、照明期間は、露出期間の開始の後に
開始し、照明期間は、露出期間の終了の前に終了する。該方法のさらにもう１つの実施形
態において、照明期間は、露出期間の開始の前に開始し、照明期間は、露出期間の終了の
前に終了する。該方法のまたさらなる実施形態において、露出期間は、3.7ミリ秒以下の
持続時間を持つ。CMOSベースのイメージリーダーの種々の実施形態において、目標は、コ
ード39あるいはUPCコードのような１次元バーコード、あるいは、PDF417バーコード、ア
ズテックシンボル、またはデータマトリクスシンボルのような２次元バーコード、等のシ
ンボロジーを含む。

【0013】

もう１つの側面において、本発明は、バーコードシンボルからバーコードデータを集め、
かつ、処理するバーコードイメージリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、バー
コードシンボルから反射される光放射を受信する２次元アレイピクセルよりなり、該２次
元アレイピクセルは、第１の複数のピクセル、および第２の複数のピクセルよりなり、該
２次元アレイは、第２の複数のピクセルを読み出すのと独立して、第１の複数のピクセル
を読み出すことができ、該ピクセルのおのおのは、光感受性領域と、不透明シールドされ
たデータストア領域とを有する。該イメージリーダーはまた、バーコードシンボルから反
射された光放射を、２次元ピクセルアレイ上に向ける光学アセンブリよりなる。該イメー
ジリーダーはさらに、該２次元ピクセルアレイと関連した全体的な電子的シャッターを有
し、該全体的な電子的シャッターは、２次元アレイ内の実質的にすべてのピクセルを同時
に露出することができる。該イメージリーダーはさらに、プロセッサモジュールよりなり
、該プロセッサモジュールは、２次元ピクセルアレイと電気的に通信し、該プロセッサモ
ジュールは、２次元ピクセルアレイからのイメージデータを処理して、デコードされたバ
ーコードデータを生成することができる。バーコードイメージリーダーの１実施形態にお
いて、２次元イメージセンサアレイは、相補型金属酸化物（CMOS）イメージセンサである
。バーコードイメージリーダーのもう１つの実施形態において、イメージデータを処理し
て出力データを生成することは、複数のバーコードタイプ間を、自動的に識別することよ
りなる。

【0014】

もう１つの側面において、本発明は、目標からイメージデータを集める相補型金属酸化物
半導体（CMOS）ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースイメージリーダー
は、CMOSベースイメージセンサアレイよりなり、該CMOSベースイメージセンサアレイは、
第１の複数のピクセル、および第２の複数のピクセルよりなり、該CMOSベースのイメージ
センサアレイは、第２の複数のピクセルを読み出すのと独立して、第１の複数のピクセル
を読み出すことができ、該CMOSベースイメージセンサアレイのピクセルのおのおのは、光
感受性領域と、不透明シールドされたデータストア領域とを有する。該CMOSベースイメー
ジセンサアレイはまた、CMOSベースイメージセンサアレイと電気的に通信するタイミング
モジュールを有し、該タイミングモジュールは、該CMOSベースイメージセンサアレイの全
フレームのピクセルを、露出期間の間に同時に露出するように構成されている。該CMOSベ
ースイメージセンサアレイはまた、目標を照明期間の間に照明するよう構成された照明モ
ジュールを有し、該照明モジュールは、タイミングモジュールと電気的に通信する。該CM
OSベースイメージセンサアレイはさらに、タイミングモジュール、および照明モジュール
と電気的に通信する制御モジュールを有し、該制御モジュールは、露出期間の少なくとも
一部が照明期間の間に起こるようにするよう構成されている。

【0015】

さらなる側面において、本発明は、目標からイメージデータを集める相補型金属酸化物半
導体（CMOS）ベースのイメージリーダーを特徴づける。該CMOSベースイメージリーダーは
、少なくとも１つのCMOSベースイメージセンサアレイよりなり、該CMOSベースイメージセ
ンサアレイは、第１の複数のピクセル、および第２の複数のピクセルよりなり、該CMOSベ
ースイメージセンサアレイは、第２の複数のピクセルを読み出すのと独立して、第１の複
数のピクセルを読み出すことができ、該CMOSベースイメージセンサアレイのピクセルのお
のおのは、光感受性領域と、不透明シールドされたデータストア領域とを有する。該CMOS
ベースイメージセンサアレイはまた、グローバル電子シャッター制御回路を有し、該グロ
ーバル電子シャッター制御回路は、該CMOSベースイメージセンサアレイの全フレームのピ
クセルの実質的にすべての同時の露出を起こさせることができる露出制御タイミングパル
スを生成するよう構成されている。該CMOSベースイメージセンサアレイはさらに、照明制
御タイミングパルスに応答して目標を照らすように構成された光源を有し、該光源は、集
積回路と電気的に通信する。CMOSベースのイメージリーダーの動作において、照明制御タ
イミングパルスの少なくとも一部は、露出制御タイミングパルスの少なくとも一部と重な
る。CMOSベースイメージリーダーの１つの実施形態において、目標を照らすことは、照明
モジュール内の光源を過度にドライブすることによる。CMOSベースリーダーのもう１つの
実施形態において、光源は、発光ダイオードから構成される。CMOSベースイメージリーダ
ーのさらなる実施形態において、露出制御タイミングパルスは、照明制御タイミングパル
スより短い持続時間を持つ。CMOSベースイメージリーダーのさらにもう１つの実施形態に
おいて、照明制御タイミングパルスは露出制御タイミングパルスより短い持続時間を持つ
。CMOSベースイメージャーリーダーのさらにもう１つの実施形態において、照明制御タイ
ミングパルスは、露出制御タイミングパルスの開始の前に開始し、照明制御タイミングパ
ルスは、露出制御タイミングパルスの終了の前に終了する。CMOSベースイメージャーリー
ダーのまださらなる実施形態において、露出制御タイミングパルスは3.7ミリ秒以下の持
続時間を持つ。CMOSベースイメージャーリーダーのさらに追加的な実施形態において、目
標はシンボロジーを含む。１つのそのような実施形態において、シンボロジーは、１次元
バーコードである。もう１つのそのような実施形態で、シンボロジーは２次元のバーコー
ドである。１つのそのような実施形態において、２次元のバーコードはPDF417バーコード
である。

【0016】

さらなる側面において、本発明は、バーコードからイメージデータを集めるバーコードイ
メージリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、少なくとも１つの２次元イメージ
センサアレイを含む集積回路よりなり、該２次元イメージセンサアレイは、複数の活性ピ
クセルを有し、各活性ピクセルは、少なくとも１つの遮蔽されたデータストア領域を有し
、該２次元イメージセンサアレイは、入射光強度を、出力電圧に変換する遷移関数を用い
ることができ、該遷移関数は、第１のスロープをもつ第１の領域、および第２のスロープ
をもつ第２の領域を有し、該２次元イメージセンサアレイは、前記入射光強度が特定のレ
ベル以上のとき、前記遷移関数の第２の領域を用いることができ、前記入射光強度が特定
のレベル以下のとき、前記遷移関数の第１の領域を用いることができる。バーコードイメ
ージリーダーはまた、露出タイミング制御回路をもち、該露出制御タイミングパルスは、
イメージセンサ内のすべての、または実質的にすべてのピクセルを同時に露出し、入射放
射を光変換することができる。１つの実施形態において、露出制御タイミングパルスは3.
7ミリ秒以下の持続時間を持つ。もう１つの実施形態において、センサのダイナミックレ
ンジは、65デシベルより大きい。

【0017】

さらにもう１つの側面において、本発明は、イメージリーダーを自動的に焦点合わせする
方法を特徴づける。該方法は、目標から反射された光エネルギーを、光学システムにより
イメージセンサ上に向けることよりなる。該方法はまた、イメージセンサ内の複数の行の
ピクセルを、１フレーム露出期間の間に順に露出することよりなり、該フレーム露出期間
は、前記複数の行の最初のものの露出の開始から前記複数の行の最後のものの露出の終了
に至る期間として定義される。該方法はさらに、イメージリーダーから第１の距離にある
目標の鮮明な像がイメージセンサ上にある第１の設定から、イメージリーダーから第２の
距離にある目標の鮮明な像がイメージセンサ上にある第２の設定に、光学システムを増分
ステップごとに変化させることよりなる。該方法はさらに、イメージセンサ内の複数の行
のピクセルから複数の行のイメージデータを読み出すことよりなり、ここで、該光学シス
テムを増分ステップごとに変化させることは、フレーム露出期間のすくなくとも一部の期
間の間に起こる。１つの実施形態において、該方法はさらに、複数の行のイメージデータ
を解析し、イメージセンサ上に形成される目標の鮮明なイメージに対応する、該光学シス
テムのための適切な設定を決定することよりなる。ある付加的な実施形態において、該方
法はまた、イメージセンサ内の複数の行を、同時に露出し、目標の像を生成することより
なる。該方法の１つの実施形態において、イメージリーダーにおける隣接するラインのピ
クセルのための露出期間は、重なり合う。該方法のもう１つの実施形態において、該目標
は、シンボロジーを含む。１つのこのような実施形態において、該シンボロジーは、１次
元バーコードである。もう１つのこのような実施形態において、該シンボロジーは、２次
元バーコードである。

【0018】

もう１つの側面において、本発明は、自動焦点合わせ能力を持つイメージリーダーを特徴
づける。該イメージリーダーは、少なくともイメージセンサアレイを含む集積回路よりな
る。該イメージリーダーはまた、目標からの光をイメージセンサアレイ上に向けることの
できる光学システムよりなり、該光学システムは、複数の焦点設定を持ち、第１の焦点設
定は、イメージリーダーからの第１の距離にある目標の鮮明な像がイメージセンサ上にあ
ることに対応し、第２の焦点設定は、イメージリーダーから第２の距離にある目標の鮮明
な像がイメージセンサ上にあることに対応する。該イメージリーダーはさらに、イメージ
センサアレイ内の複数の行のピクセルを、順に露出し、焦点の合っているイメージデータ
を集めるよう構成された回転するシャッター制御モジュールよりなる。該イメージャーリ
ーダーはさらに、焦点の合っているイメージデータを解析して、目標の鮮明な像に対応す
る目標がイメージセンサ上に形成されている第１の設定を決定するよう構成され、ここで
、光学システムは、回転シャッター制御モジュールが、複数の行のピクセルを順次露出す
る時間期間の少なくとも一部の間に第１の焦点設定から第２の焦点設定に増分ステップご
とに変化させることのできる、自動焦点合わせモジュールよりなる。１つの実施形態にお
いて、イメージャーリーダーはさらに、一度、目標のためのフォーカス設定が決定されれ
ば、イメージセンサアレイにおける複数のラインのピクセルを、同時に露出させ、１フレ
ームのイメージデータを集めるように構成されたグローバル電子シャッター制御モジュー
ルを有する。イメージリーダーのもう１つの実施形態において、回転シャッター制御モジ
ュール、およびグローバル電子シャッター制御モジュールは、イメージセンサアレイを含
む同一集積回路上に集積されている。イメージリーダーのさらなる実施形態において、回
転シャッター制御モジュール、およびグローバル電子シャッター制御モジュールは、単一
のイメージアレイ制御モジュール内に結合されている。イメージリーダーの追加的な実施
形態において、回転シャッター制御モジュールは、隣接する行のピクセルのための露出期
間が重なり合うことを可能とするものである。

【0019】

もう１つの側面において、本発明は、雰囲気光イメージの劣化を最小にするためのイメー
ジリーダーを特徴づける。該イメージリーダーは、少なくとも１つのイメージセンサアレ
イを含む集積回路よりなり、該イメージセンサアレイは、光強度決定のために適した信号
を与える。該イメージリーダーはまた、イメージセンサアレイ内の複数のラインのピクセ
ルを順次露出させるよう構成された回転シャッター制御モジュールよりなる。該メージリ
ーダーはさらに、イメージセンサアレイ内の複数のラインのピクセルを、同時に露出させ
るよう構成され、ここで、回転シャッター制御モジュールと、グローバル電子シャッター
制御モジュールのうちの１つが、光強度測定に適した信号に応答してイメージセンサアレ
イを制御するよう選択されることができる、グローバル電子シャッター制御モジュールよ
りなる。イメージリーダーの１つの実施形態において、光強度決定に適した信号は、イメ
ージリーダーの光源の強度に関係する情報を含む。イメージリーダーのもう１つの実施形
態において、光強度決定に適した信号は、最小積分時間が満たされているかどうかを決定
するのに役立つ。イメージリーダーのさらなる実施形態において、光強度決定に適した信
号は、現在の環境条件のための露出時間（積分時間としても知られる）が、計算された最
小積分時間より小さいかどうかを決定するのに有用である。イメージリーダーのさらにも
う１つの実施形態において、回転シャッター制御モジュール、およびグローバル電子シャ
ッター制御モジュールは、同一集積回路上に集積されている。

【0020】

もう１つの側面において、本発明は、イメージリーダーによって集められたイメージデー
タの劣化を最小にするための方法を特徴づける。該方法は、１つの雰囲気光強度に関係す
る少なくとも１つのパラメータを決定すること、および少なくとも１つのパラメータを分
析することよりなる。該方法はまた、前記少なくとも１つのパラメータの分析に応答して
、イメージリーダーにおけるイメージセンサアレイの制御を、グローバル電子シャッター
制御モジュールから回転シャッター制御モジュールに切り替えることよりなる。該方法の
１つの実施形態において、少なくとも１つのパラメータは、現在の環境条件のための露出
時間を含む。もう１つのそのような実施形態において、少なくとも１つのパラメータを分
析することは、現在の環境条件のための露出時間の所定の露出時間に対する比を計算する
ことを含む。１つのそのような実施形態で、所定の露出時間は、イメージリーダーの光源
に提供される照明に基づいている。該方法のもう１つの実施形態において、前記少なくと
も１つのパラメータを分析することは、雰囲気光強度のイメージリーダーの光源の強度に
対する比が、特定された閾値を越えるかを、決定することを含む。

【0021】

本発明の、上述の、および他の目的、側面、特徴、および利点は、以下の記述から、およ
び請求項から、一層明らかになるであろう。発明の目的および特徴は、以下に記述される
図面、および請求項を参照してよりよく理解されるであろう。図面は、必ずしも大きさを
示すものではなく、むしろ、本発明の原則を説明することに強調がおかれる。図面におい
て、種々の図を通して、同様の数字が、同様の部分を示すのに用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1A】図１Ａは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーの１つの実施形態のブロック図である。

【図1B】図１Ｂは、本発明で利用され得る自動識別モジュールの模式的ブロック図である。

【図1C】図１Ｃは、異なるデータフォームタイプ間を自動的に識別することを含む本発明の原則を実施するプロセス図である。

【図2A】図２Ａは、先行技術による回転するシャッターアーキテクチャを用いるイメージセンサの動作を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａで提示される先行技術の回転するシャッターアーキテクチャにおいて使用されるタイミング図である。

【図3】図３は、先行技術のイメージセンサによっ撮像された画像の表示図である。

【図4A】図４Ａは、本発明の特定の実施形態に対応するブロック電気回路図である。

【図4B】図４Ｂは、本発明のもう１つの特定の実施形態に対応するブロック電気回路図である。

【図5A】図５Ａは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーにおける照明モジュールの１つの実施形態のブロック図である。

【図5B】図５Ｂは、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーのイメージ収集モジュールの１つの実施形態のブロック図である。

【図6】図６は、本発明の原則にしたがって構成されたハンドヘルドイメージリーダーの１つの実施形態の斜視図である。

【図7】図７は、本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダーの１つの実施形態の模式的ブロック図である。

【図8A】図８Ａは、図７のイメージリーダーの１つの実施形態で用いることのできる先行技術からのイメージセンサアレイの１つの実施形態の一部の模式図である。

【図8B】図８Ｂは、図７のイメージリーダーの１つの実施形態で使用することのできる先行技術からのピクセルアーキテクチャの断面詳細図である。

【図8C】図８Ｃは、図７のイメージリーダーの１つの実施形態で使用することのできる先行技術からのピクセルアーキテクチャの断面詳細図である。

【図9】図９は、本発明の原則によるイメージデータを集めるプロセスの１つの実施形態を示すフローチャート図である。

【図10A】図１０Ａは、図９のプロセスの種々の実施形態の１つのためのタイミング図である。

【図10B】図１０Ｂは、図９のプロセスの種々の実施形態の１つのためのタイミング図である。

【図10C】図１０Ｃは、図９のプロセスの種々の実施形態の１つのためのタイミング図である。

【図10D】図１０Ｄは、図９のプロセスの種々の実施形態の１つのためのタイミング図である。

【図10E】図１０Ｅは、複数の個々のパルスを含む照明制御タイミングパルスを示す図である。

【図11】図１１は、先行技術によるイメージセンサの一部の模式図である。

【図12】図１２は、図１１の先行技術のイメージセンサのためのタイミング図である。

【図13】図１３は、本発明の原則に従った自動焦点合わせのプロセスの１つの実施形態を示すフローチャート図である。

【図14】図１４は、本発明の原則に従った、動作モードを変更するプロセスの１つの実施形態を示すフローチャート図である。

【図15A】図１５Ａは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの１実施形態の図である。

【図15B】図１５Ｂは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの１実施形態の図である。

【図15C】図１５Ｃは、本発明の原則に従って構成された携帯可能なデータ端末イメージリーダーの１実施形態の図である。

【図16】図１６は、図１５Ａ、１５Ｂ、および１５Ｃの携帯可能なデータ端末イメージリーダーの１実施形態の電気的ブロック図である。

【図17A】図１７Ａは、本発明で利用され得る複数のカーブレント検出マップの１つの実施形態を示す図である。

【図17B】図１７Ｂは、本発明で利用され得る複数のカーブレント検出マップのもう１つの実施形態を示す図である。

【図18】図１８は、発明の１つの実施形態で行なわれ得るヒストグラム分析の図的表示の図である。

【図19A】図１９Ａは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。

【図19B】図１９Ｂは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。

【図19C】図１９Ｃは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。

【図19D】図１９Ｄは、本発明の実施形態によるイメージデータ分割プロセスの図的表示の図である。

【図20】図２０は、本発明の原則にしたがって構成されたレンズドライバの１つの実施形態の模式的ブロック図である。

【図21】図２１は、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図22A】図２２Ａは、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図22B】図２２Ｂは、本発明の実施形態による焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図23】図２３は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。

【図24】図２４は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。

【図25】図２５は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。

【図26】図２６は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。

【図27】図２７は、本発明に従って実施され得る焦点合わせプロセスを示すフロー図である。

【図28A】図２８Ａは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。

【図28B】図２８Ｂは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。

【図28C】図２８Ｃは、イメージセンサピクセルアレイの表示であり、そこで、影をつけられた領域は、該イメージセンサアレイが、ウインドウ表示とされたフレーム動作モードで動作するとき、選択的にアドレスされ、読み出される、位置的に連続したピクセルのグループを示す、図である。

【図29】図２９は、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図30A】図３０Ａは、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図30B】図３０Ｂは、本発明の実施形態で利用され得る焦点レベル検出プロセスを示す図である。

【図31】図３１は、本発明にしたがって実施される付加的なプロセスを示すフロー図である。

【図32】図３２は、本発明にしたがって実施される付加的なプロセスを示すフロー図である。

【図33】図３３は、本発明による撮像モジュールの分解されたアセンブリ図である。

【図34】図３４は、図３３に見られる撮像モジュールの正面図である。

【図35】図３５は、図３３に示される組みたてられた撮像モジュールの側面図である。

【図36】図３６は、バーコードシンボルを載せており、その上に照明パターンおよび照準パターンを投射しており、その上に、照明パターンおよび照準パターンを投射する本発明によるイメージリーダーの、フルフレームの視野を描写する基板の図である。

【図37】図３７は、異なる波長帯の光を発射するLEDを持つ本発明の種々の実施形態を記述するチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明は、目標の鋭い歪んでいない像を獲得するためのイメージリーダー、および対応す
る方法を特徴づける。１つの実施形態において、該イメージリーダーは、すべて互いに電
気的に通信する、２次元CMOSベースイメージセンサアレイ、タイミングモジュール、照明
モジュール、および制御モジュールよりなる。該照明モジュールは、反射された光が、該
イメージセンサアレイにより集められて処理されるように、１次元、または２次元バーコ
ードのようなシンボロジーのような目標上に、光を照射する。その間に目標が照明される
時間は、照明期間といわれる。イメージセンサアレイによるイメージの捕獲は、１つの実
施形態においては、アレイ内のすべての、または実質的すべてのピクセルを同時に露出さ
せることのできるタイミングモジュールにより駆動される。センサアレイでのピクセルの
同時の露出は、イメージリーダーをしてひずみのない像を獲得することを可能とする。ピ
クセルが集合的に活性化されて、入射光を電荷に光変換する時間は、センサアレイのため
の露出期間を定義する。該露出期間の終わりに、集められた電荷は、データが読み出され
るまで、シールドされたストレージ領域に転送される。１つの実施形態において、露出期
間、および照明期間は、制御モジュールの制御の下にある。１つのそのような実施形態に
おいて、該制御モジュールは、少なくとも露出期間の一部を、照明期間内に起こらせる。
照明期間、あるいは低い雰囲気照明の環境における露出期間、あるいは高い雰囲気照明の
環境における露出期間を十分に短くすることにより、本発明のイメージリーダーは、実質
的にかすみのない像を、獲得することが可能である。

【0024】

図１Ａを参照して、本発明に従って構成された一般イメージリーダー１００のブロック図
が、示される。該一般イメージリーダーは、以下のものの１つ、またはそれ以上を含む：
照明モジュール１０４、イメージ収集モジュール１０８、制御モジュール１１２、メモリ
モジュール１１６、I/Oモジュール１２０、 作動モジュール１２４、ユーザフィードバッ
クモジュール１２８、ディスプレイモジュール１３２、ユーザインタフェースモジュール
１３４、無線周波数識別（RFID）モジュール１３６、スマートカードモジュール１４０、
磁気ストライプカードモジュール１４４、デコーダモジュール１５０、自動識別モジュー
ル１５２、および／または、１またはそれ以上のパワーモジュール１６８、およびレンズ
ドライバモジュール１６５。種々の実施形態において、該モジュールのおのおのは、他の
モジュールの１つ、またはそれ以上と通信する。１つの実施形態において、イメージリー
ダー１００は、イメージセンサ内の実質的にすべてのピクセルを露出させることのできる
フルフレームの電子グローバルシャッターベースのイメージセンサをもつ、バーコードイ
メージリーダーよりなる。１つのそのような実施形態において、イメージセンサはCMOSベ
ースのイメージセンサである。もう１つのそのような実施形態において、イメージセンサ
は、CCDベースのイメージセンサである。

【0025】

制御モジュール１１２によって転送されたイメージデータを受けるとき、データフォーム
デコードモジュール１５０（バーコードシンボルデータフォームデコードモジュールであ
り得る）は、１次元、または２次元バーコードのようなデータフォームの存在を示す、静
穏ゾーンのようなマーカーについて、イメージデータをサーチする。もし、可能性のある
データフォームデコードモジュールが見つかれば、該データフォームデコードモジュール
１５０は、１つ、またはそれ以上のデータフォームデコードアルゴリズムを、イメージデ
ータに適用する。もし、デコードの試みが成功すれば、該イメージリーダーは、デコード
されたデータフォームデータをI/Oモジュール１２０を通して出力し、成功的な読み出し
を、ユーザインタフェースモジュール１３４を通してビープ音のような警告でシグナリン
グする。

【0026】

イメージリーダー１００はまた、自動識別モジュール１５２を含むことができる。図１Ｂ
を参照して、自動識別モジュール１５２は、相互に通信する、データフォームデコードモ
ジュール１５０、およびイメージ処理および分析モジュール１２０８を組み入れることが
できる。

【0027】

本実施形態において示されるように、イメージ処理および分析モジュール１２０８は、相
互に通信する、特徴抽出モジュール１２１２、一般化された分類モジュール１２１６、署
名データ処理モジュール１２１８、OCRデコードモジュール１２２２、およびグラフィッ
クス分析モジュール１２２４を含む。さらに、図１Ｂに見られるように、特徴抽出モジュ
ール１２１２は、相互に通信する、２値化モジュール１２２６、ライン間引きモジュール
１２２８、および畳み込みモジュールを、有する。

【0028】

図１Ｃは、図１Ｂに示される自動識別モジュールを利用して、本発明の１実施形態を用い
るプロセス１３００を示す。該プロセス１３００は、イメージリーダーが、作動モジュー
ル１２４によって感じられるようなトリガープルのような、作動イベントを記録し（ステ
ップ１３０２）、かつ、応答して、イメージリーダー１００により目標からイメージデー
タを集める（ステップ１３０４）ことよりなる。イメージデータ収集ステップは、例えば
、プロセス３００、プロセス４００（このプロセスは、２度、行われる、図１３と、図２
３および２４参照）、プロセス６００、またはプロセス８００に従って行われる。収集後
、イメージデータはデータフォームデコードモジュール１５０に転送される（ステップ１
３０８）。データフォームデコードモジュールは、１次元、または２次元バーコードのよ
うな、データフォームの存在を示す、静穏ゾーンのようなマーカーについて、イメージデ
ータを検索する（ステップ１３１０）。もし、可能性のあるデータフォームが見つかれば
、データフォームデコードモジュール１５０は、次のイメージデータに対して１またはそ
れ以上のデータフォームデコードアルゴリズムを適用する（ステップ１３１４）。もし、
デコードの試みが成功すれば、イメージリーダー１００は、デコードされたデータフォー
ムデータを出力し（ステップ１３１８）、成功した読み出しを、ビープ音のような警告音
でシグナリングする（ステップ１３２２）。

【0029】

１つの実施形態において、もしデコードの試みが成功しなければ、イメージデータはイメ
ージ処理および分析モジュール１２０８に転送される（ステップ１３２６）。もう１つの
実施形態において、イメージデータはデータフォームデータを解読する試みと並列に処理
される。１つのそのような実施形態において、最初に完了する（すなわち、データフォー
ムデコードの試み、またはイメージ処理）プロセスは、そのデータ（例えば、解読された
バーコード、または取り込まれた署名）を出力し、他の平行したプロセスは終了せられる
。さらなる実施形態において、イメージデータは データフォームの解読に応じて処理さ
れる。１つのそのような実施形態において、バーコードは、出荷ラベルナンバーのような
項目情報、および署名が獲得されたことを示す情報をコード化する。

【0030】

イメージ処理および分析モジュール１２０８内で、イメージデータは特徴抽出モジュール
１２１２によって処理される。一般に、特徴抽出モジュールは、イメージデータのテクス
チャを示す数的な出力を生成する。上記に示されるように、イメージデータのテクスチャ
は、イメージデータに含まれるデータのタイプの特徴に関係する。共通のタイプのテクス
チャは、１次元または２次元バーコードテクスチャ、署名テクスチャ、グラフィックステ
クスチャ、タイプされたテキストテクスチャ、手書きテキストテクスチャ、図面またはイ
メージテクスチャ、写真テクスチャ、等を含む。テクスチャの任意のカテゴリーの中で、
テクスチャのサブカテゴリーを、ときどき識別することができる。

【0031】

特徴抽出モジュール１２１２によるイメージデータの処理の一部として、イメージデータ
は２値化モジュール１２２６により処理される（ステップ１３２８）。２値化モジュール
１２２６は、グレーレベルイメージを、局所的閾値化および目標イメージサイズ正規化に
より２値イメージに２値化する。イメージデータが２値化されると、イメージデータは、
ライン間引きモジュール１２２８により処理された（ステップ１３３２）、多ピクセル厚
ラインセグメントを、単一ピクセル厚ラインに減少させる。２値化されたライン間引きデ
ータをもって、イメージデータは、畳み込みモジュール１２３０により処理される（ステ
ップ１３３６）。

【0032】

一般に、畳み込みモジュール１２３０は、処理されたイメージデータに、本発明によって
設計された１以上の検出器マップを畳み込み、イメージデータ内の種々のテクスチャ特徴
を識別する。１つの実施形態において、畳み込みモジュール１２３０は、各畳み込まれた
検出器マップについて、一対の数、平均および変分（または標準偏差）を、生成する。図
１７Ａは、イメージデータ内に存在するカーブした要素を検出するのに使われる、１２個
の 2×3 ２進カーブレット探知器マップのセットを示す。カーブレット探知器マップのそ
れぞれは、イメージデータ内に畳み込まれているので、生成される平均値および変分は、
カーブレット探知器に類似の形を持っている、２値化されたラインを間引かれたイメージ
データ内の要素の存在または密度を示すものを与える。それぞれのピクセルは、１対の数
を生成するので、12個のカーブレット探知器マップ１２５０は合計24個の数を生成する。
１つの実施形態によれば、これらの24個の数は、処理されたイメージデータの曲がってい
る、あるい署名のテクスチャを表すものである。

【0033】

イメージデータのさらなる処理は、特徴抽出モジュール１２１２（ステップ１３４０）か
らの出力が、一般化された分類化モジュール１２１６に供給されることを含む。一般化さ
れた分類化モジュール１２１６は、特徴抽出モジュールによって生成された数を、ニュー
ラルネットワーク、平均自乗エラー分類器等への入力として使用する。これらのツールは
、イメージデータを一般的なカテゴリーに分類するのに使われる。 ニューラルネットワ
ークを用いた実施形態においては、異なるニューラルネットワーク構成が、異なる動作最
適化および特徴を達成するために、本発明にしたがって熟考される。 ニューラルネット
ワークを用いる１つの実施形態においては、一般化された分類化モジュール１２１２は、
２4＋12＋6＋1＝43ノードの、フィードフォワード、後方伝播多層ニューラルネットワー
クを含む。 入力層２４は、12個のカーブレット探知器マップ１２５０を用いている畳み
込みモジュール１２３０により生成される12ペアの平均および変分出力のための、24個の
ノードを持つ。本実施形態のニューラルネットワークにおいては、それぞれ12ノード、お
よび6ノードの隠れた２つの層がある。また、署名の肯定的、あるいは否定的な存在をを
報告するための１つの出力ノードがある。

【0034】

ニューラルネットワークを用いるもう１つの実施形態においては、図１７Ｂに示される20
個のカーブレット探知器マップ１２６０は、畳み込みモジュール１２３０によって使われ
る。示されるように、20枚のカーブレット探知器マップ１２６０は、図１７Ａのオリジナ
ルの12枚のカーブレット探知器マップ１２５０を含む。追加の8枚のマップは、署名に関
する方向情報を与えるのに使われる。20個のカーブレット探知器マップ１２６０を用いる
１つの実施形態において、一般化された分類器モジュール２１６は、40＋40＋20＋9＝109
ノードの、フィードフォワード、後方伝播多層ニューラルネットワークである。入力層は
、20個のカーブレット探知器マップ１２６０を使っている畳み込みモジュール１２３０に
より生成された20対の平均、および変分出力のための40個のノードを持つ。この実施形態
のニューラルネットワークにおいて、それぞれ40ノードと、20ノードの２つの隠された層
があり、１つの出力ノードは、署名の肯定的な、または否定的な存在を報告するものであ
り、8つの出力ノードは、署名の方向の度合を、報告するためのものである。8つの出力ノ
ードは、28＝256、の可能な方向状態を与える。そのゆえ、方向の角度は、1.4度の増分で
、0と360の間の角度で与えられる。

【0035】

いくつかの実施形態において、一般化された分類化モジュール１２１６は、カテゴリーの
拡張された集合の中に、データを分類することができる。例えばいくつかの実施形態にお
いて、一般化された分類化モジュール１２１６は、イメージデータが、署名；データフォ
ーム；手書きのテキスト；タイプされたテキスト；機械可読テキスト；OCRデータ；グラ
フィックス；画像；イメージ；出荷積荷目録、船積み、IDカード、などの請求書のような
フォーム；指紋、指紋のようなバイオメトリクス、顔のイメージ、網膜のスキャン、およ
び／または他のタイプの認証標識、などのデータタイプを含むかどうかを特定する。さら
なる付加的な実施形態において、一般的な分類化モジュール１２１６は、イメージデータ
がこれらのデータタイプの種々の結合を含むかどうかを明示する。いくつか実施形態にお
いて、一般的な分類化モジュール１２１６は、イメージデータが特定のデータタイプを含
むかどうかを明示する。１つのそのような実施形態において、イメージ処理および分析モ
ジュール１２０８は、イメージデータにおける、署名、またはバイオメトリックのような
、特定されたデータの存在、または不存在に依存する肯定的な、または否定的な回答を出
力する識別モジュール内に含まれている。

【0036】

１つの実施形態において、一度、署名の存在が肯定され、その一般的な方向が決定されれ
ば、イメージデータは、署名データ処理モジュール１２１８に転送される（ステップ１３
４４）。１つの実施形態において、署名データ処理モジュール１２１８は、イメージデー
タにおける署名の境界を発見するために使われる。１つの実施形態において、署名の境界
は、ヒストグラム分析を用いて検出される。図１８に示されるように、ヒストグラム分析
は、署名の方向に対して定義される水平、および垂直の方向に沿っての一連の１次元スラ
イスよりなる。１つの実施形態において、各１次元スライスについての値は、該ピクセル
スライスに沿っての黒（すなわち、値ゼロの）ピクセルの数に対応する。いくつかの実施
形態において、もしバーコードが解読されなければ、そのときは、フルフレームのイメー
ジデータのいくつかの特定された領域、例えば中央領域が、署名の分析のために獲得され
る。いったん完成されると、ヒストグラム分析は、イメージデータ内のデータ要素ピクセ
ルの密度の２次元プロットを与える。署名の境界は、ある数の順次的なスライスについて
達成されなければならない最小密度に関して決定される。１つの実施形態において、ヒス
トグラム分析は、ピクセル密度が前もって決定されたカットオフ閾値を上回るまで、水平
、および垂直方向に沿って内方にサーチする。署名データが、不用意的に切り取られない
ように、低いカットオフ閾値を使うことが普通である。

【0037】

１つの実施形態において、署名の境界が一度決定されると、署名データ処理モジュール１
２１８は、イメージデータを切り取って、署名イメージデータを抽出する。１つのそのよ
うな実施形態において、切り取りは、イメージデータの署名を含まない部分が削除された
修正されたイメージデータを生成するイメージ修正モジュールによってなされる。他の実
施形態において、種々の圧縮技術が、署名イメージデータのためのメモリ容量を低減する
ために使われる。１つのそのような技術は、ランレングス符号化によるイメージデータの
符号化を含む。この技術によれば、各走査ラインについての、類似した２値化された値の
各ランの長さ（すなわち、１または０の各ランの長さ）は、ビットマップを再構築するた
めの手段として記録される。もう１つの符号化技術は、署名のイメージデータを、データ
構造の要素がベクトルから成っているデータ構造として取り扱う。符号化技術によれば、
署名は、ベクトルの集合に分解される。各ベクトルの長さと方向と結合した各ベクトルの
位置は、もともとの署名を再構築するために使われる。１つのそのような実施形態におい
て、符号化プロセスは、連続的なピクセルランについてのカーブが、特定の値を超えると
きはいつでも、新しいベクトルを生成する。さらなる圧縮技術は、Bスプラインカーブフ
ィッティングを用いる。この技術は、カーブ、および大きさの問題を、安定に収容するこ
とのできる容量を持つ。

【0038】

さまざまな実施形態において、署名のイメージデータ、または圧縮された、あるいは符号
化されたバージョンの署名のイメージデータは、専用の記憶装置上に局所的にストアされ
る。１つのそのような実施形態において、局所的な記憶装置は、以下により詳細に記述さ
れるコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリカード、あるいは同種のもの等のような、
着脱可能な記憶装置であり得る。もう１つの実施形態において、署名のイメージデータは
、汎用メモリの揮発性、あるいは不揮発性の部分にストアされ、将来において、ダウンロ
ードされる。さらなる実施形態において、署名のイメージデータは、有線の、または無線
の手段により、データ収集セッションが完了した時のような、取り込みの時点、あるいは
さらに後の時点で、転送することができる。

【0039】

もう１つの実施形態において、署名データ処理モジュール２１８は、ヒストグラム分析を
行なわないが、しかし、署名の存在が一度決定された、全イメージあるいは圧縮されたバ
ージョンをメモリに単にストアする。処理時間を節約するさらなる実施形態において、最
初のイメージ分析は、より低い解像度イメージで行なわれる。この実施形態で、一度、署
名の存在が決定されると、イメージは、より高い分解能に撮像される。１つの実施形態に
おいて、署名抽出ヒストグラム分析は、このイメージに対して行われる。次に、イメージ
は、圧縮された、あるいはもともとのフォーマットでメモリにストアされる。いくつかの
実施形態において、イメージデータは、パッケージあるいは出荷封筒のような特定のアイ
テムについての記録を形成するよう、他のデータと組み合わせられる。上記のように、イ
メージリーダー１００によって集めることができ、署名データとともに、あるいはこれと
離れてストアされることのできる付加的なデータのいくつかは、データフォームデータ、
手書きのテキストデータ、タイプされたテキストデータ、グラフィックスデータ、イメー
ジあるいは写真データ、等を含むが、これらに限定されない。

【0040】

その動作の一部として、イメージ処理および分析モジュール１２０８は、異なるデータタ
イプのために専門化されたタスクを行なうよう設計することができる。例えば、もし一般
化された分類化モジュール１２１６が、イメージデータがタイプされた、あるいは機械読
み取り可能なテキストを含むと決定すれば、イメージデータは集められ、おそらくヒスト
グラム分析され、かつストアされるか、あるいは、イメージデータは、OCR解読モジュー
ル１２２２に転送することができる。同様に、もし一般化された分類化モジュール１２１
６がイメージデータが図的な要素を含むと決定すれば、イメージデータは、処理のために
グラフィックス分析モジュール１２２４に転送することができる。１つの実施形態におい
て、グラフィックス分析モジュール１２２４は、あらかじめ定義されたグラフィックスを
認識し、デコードするように設定される。１つのそのような実施形態において、グラフィ
ックス分析は、もしあるのであれば、どのボックスが、出荷ラベル上の請求および出荷指
令において選択されたかを、決定することを含むことができる。さらなる実施形態におい
て、グラフィックス分析は、出荷ラベル上の郵便番号ボックス内に含まれるタイプされた
、あるいは手書きのテキストを見つけ、解読することを含むことができる。１つの代替的
な実施形態において、イメージリーダー １００は、特徴抽出モジュール１２１２の活性
化の前に、データフォームデコードに加えて、OCR解読あるいはグラフィックス解読のよ
うな解読動作を自動的に行うように構成することができる。

【0041】

もう１つの実施形態おいて、イメージ処理および分析モジュール１２０８はイメージデー
タを領域に分割して、各領域に対し、特徴抽出、および一般分類分析を行なう。図１９Ａ
に示される１つの実施形態において、標準的な矩形イメージデータウインドウは４つの同
じサイズのサブ矩形に分割される。図１９Ｂに示されたもう１つの実施形態において、該
分割は、セグメントされた領域の全体のエリアが、イメージデータの完全なフィールドの
エリアより大きいような、重なる領域よりなる。図８Ｂにおいては、各特定する数が、そ
の領域の真ん中に示された7つの重なる領域がある。図１９Ｃおよび１９Ｄに示されたさ
らなる実施形態においては、分割は、イメージデータの完全なフィールド内の、（クロス
ハッチングされた）サンプル領域よりなる。もう１つの実施形態において、サンプル領域
は、例えば、出荷ラベルにおける、署名領域および／またはバーコード領域のような、例
えば問題の領域を識別する、事前ロードされたユーザテンプレートに基づくことができる
。

【0042】

１つの実施形態において、分割プロセスは、バーコードデータフォーム 、テキスト、グ
ラフィックス、イメージ、などを含む データフォーム のような追加の要素を含む、イメ
ージデータにおける署名の位置を識別するために使われる。１つのそのような実施形態に
おいて、一般化された分類化モジュール１２１６は、セグメントされたイメージデータの
各領域の内容を分類する。署名を含む領域は、そののち、署名データ処理モジュール１２
１８によって抽出される。１つの実施形態において、もし多数の領域が、署名データを含
むものと示されれば、署名データ処理モジュール１２１８は、これらの領域の配列を、イ
メージデータを最も含んでいる可能性のある領域を識別するよう分析する。さらなる実施
形態において、多数の領域が、署名データを含むものと示されれば、イメージ処理および
分析モジュールは、署名データを含んでいる一つのセグメントされた地域が見つかるまで
、追加のセグメントされた領域が生成され、解析されるフィードバックループを打ち立て
る。

【0043】

イメージリーダー１００によって実行され得る追加的なイメージ処理動作は、米国特許出
願第１０／９５８，７７９号、２００４年１０月５日出願、名称"System And Method To
Automatically Discriminate Between A Signature And A Barcode"、に記述されており
、その全体が、参照によってここに組み入れられる。

【0044】

図１Ａと図５Ａに示されたイメージリーダー１００の追加的要素を参照して、照明モジュ
ール１０４は、光源１６０、照明制御モジュール１６４、照明電力モジュール１６８ａ、
およびインタフェースモジュール１７２を含むことができる。さまざまな実施形態におい
て、光源１６０は、６６０ナノメートルの照明LED、赤外線LED、紫外線LED、のような白
の、またはカラーLED、レーザー、ハロゲンライト、アークランプ、または、蛍光灯であ
って、イメージリーダーの電力制限、およびイメージセンサの露出／感度要件を与えられ
て、十分な強度の光を生成することのできるものを含むことができる。多くの実施形態に
おいて、LEDが、それらの効率的な動作は比較的低い電力消費を可能にするので、光源と
して選ばれる。照明制御モジュール１６４は、照明モジュール１０４の動作を制御し、タ
イミングおよび光源活性化および非活性化回路網を含むことができる。照明電力モジュー
ル１６８ａは、光源１６０を駆動するのに必要なエネルギーを供給し、バッテリー、コン
デンサー、インダクター、変圧器、半導体、集積回路などを含むことができる。代わりの
実施形態において、照明電力モジュール１６８ａの要素のいくつか、あるいはすべては、
照明モジュールの外側に置かれている。単一共通電源を持つイメージリーダー１００は、
１つのそのような実施形態である。インタフェースモジュール１７２は、動作を同期させ
る必要のあるもののような、イメージリーダーの他のモジュールと通信するよう用いられ
る。これは、例えば、上記した照明、および露出期間との調整を含むことができる。

【0045】

図３３−３６の物理的な形式ビューを参照して、本発明の１実施形態による照明モジュー
ル１０４、およびイメージ収集モジュール１０８の種々の要素が示され、記述される。図
１５Ａ−１５Ｃの実施形態に示されるように、本発明のイメージリーダー１００は、撮像
モジュール１８０２のような撮像モジュールを含み得る。図３３−３５に示されるような
撮像モジュール１８０２は、ここで参照されたIT4000撮像モジュールのある特徴および追
加的な特徴を含む。撮像モジュール１８０２は、光源１６０ａ、１６０ｂを載せている第
１の回路基板１８０４を含み、一方、第２の回路基板１８０６は、光源１６０ｃ、１６０
ｄ、１６０ｅ、１６０ｆ、１６０ｇ、１６０ｈ、１６０ｉ、１６０ｊ、１６０ｋ、１６０
ｌ、１６０ｍ、１６０ｎ、１６０ｏ、１６０ｐ、１６０ｑ、１６０ｒ、１６０ｓ、および
１６０ｔ（以下、１６０ｃから１６０ｔと称す）を載せている。第１の回路基板１８０４
はまた、イメージセンサアレイ１８２を載せている。撮像モジュール１８０２はまた、レ
ンズホルダー１８１４を含むサポートアセンブリ１８１０を含み、該レンズホルダー２は
、撮像レンズ２１２を載せているサポートアセンプリ１８１０を含む。光源１６０ａ、１
６０ｂは照準照明光源であり、光源１６０ｃ〜１６０ｔは照明光源である。図３６を参照
して、照明光源１６０ｃ〜１６０ｔは、バーコードシンボル１８３５のような解読可能な
指標を運ぶ2次元照明パターン１８３０を其板ｓ上に投射し、一方、照準照明光源１６０
ａ、１６０ｂは、照準パターン１８３８を投射する。図３３−３６に関連して記述された
実施形態において、照準照明光源１６０ａ、１６０ｂからの光は、スリット１８４０を、
基板ｓ上に撮像し、図３３−３６の実施形態ではラインパターン１８３８である照準パタ
ーン１８３８を形成するレンズ１８４２と結合して、スリット開口１８４０により整形さ
れる。照明パターン１８３０は、ボックス１８５０により指定されるイメージリーダーの
フルフレームのビューに実質的に対応する。照準パターン１８３８は、イメージリーダー
１００の視野の中心を横切って水平に伸びるラインの形をしている。照明パターン１８３
０は、照明光源１６０ｃ〜１６０ｔのすべてが同時に動作したとき、投射することができ
る。照明パターン１８３０はまた、光源１６０ｃ〜１６０ｔのサブセットが同時にエネル
ギー供給されるとき、投射することができる。照明パターン１８３０はまた、LED １６０
ｓ あるいはLED１６０ｔのように、光源１６０ｃ〜１６０ｔの１つのみがエネルギー供給
されるとき、投射することができる。撮像モジュール１８０２のLED１６０ｓおよび１６
０ｔは、LED１６０ｃ〜１６０ｔより、より広い投射角度をもつ。

【0046】

図５Ｂに示されるように、１つの実施形態におけるイメージ収集モジュール１０８は、す
べてお互いと電気的に通信する、光学モジュール１７８、センサアレイモジュール１８２
、およびセンサアレイ制御モジュール１８６を含む。光学モジュール１７８は、反射され
た放射を指向させ、焦点合わせをする撮像レンズ、または、他の光学要素を含む。いくつ
かの実施形態においては、光学モジュール１７８は、例えば、目標が撮像されるための適
切な焦点を自動的に決定する部分として、関連する回路網、および処理容量を含む。

【0047】

センサアレイ制御モジュール１８６は、グローバル電子シャッター制御モジュール１９０
、行および列アドレスおよびデコードモジュール１９８、および、読み出しモジュール１
９４を含み、その各モジュールは、センサアレイ制御モジュール１８６における１つまた
はそれ以上の他のモジュールと、電気的に通信する。１つの実施形態において、センサア
レイモジュール１８２は、２次元CMOSベースイメージセンサアレイ１８２において、図４
Ａに示されるようなICチップ１０８２の要素を含む。さまざまな実施形態において、アナ
ログデジタルコンバータ、などのような関連する回路網は、イメージセンサアレイから別
れており、あるいはイメージセンサアレイと同じチップの上に集積されている。代わりの
実施形態において、センサアレイモジュール１８２は、同時の露出、およびフルフレーム
のイメージデータの蓄積が可能なCCDセンサアレイを含むことができる。１つの実施形態
において上に示されたように、グローバル電子シャッター制御モジュール１９０は、イメ
ージセンサアレイにおけるすべての、あるいは実質的にすべてのピクセルを、グローバル
に、かつ同時に露出させることができる。１つの実施形態において、グローバル電子シャ
ッター制御モジュール１９０は、タイミングモジュールを含む。行、および列のアドレス
およびデコードモジュールは、収集起動、電子シャッターデータ蓄積およびデータ読み出
しのような種々の動作のために、特定のピクセルを選択するのに用いる。読み出しモジュ
ール１９８は、センサアレイからのデータの読み出しを組織化し処理する。いくつか実施
形態において、センサアレイ制御モジュール１８６はさらに、イメージセンサアレイにお
けるラインのピクセル順に露出させ、読み出すことのできる回転式シャッター制御モジュ
ール２０２を含む。

【0048】

イメージリーダー１００の特定の実施形態は、図４Ａを参照して記述される。図４Ａの実
施形態において、ピクセル２５０の２次元アレイを持つイメージセンサアレイ１８２、１
８２ａは、CMOS集積回路（IC）チップ１０８２、１０８２ａ上に組み込まれている。図８
Ａを参照して後に記述されるように、イメージセンサアレイ１８２ａは、グローバルシャ
ッター動作モードで動作するよう適合されたCMOS イメージセンサアレイである。CMOSイ
メージセンサアレイ１８２ａの各ピクセル２５０は、オンチップピクセルアンプ２５４（
図８Ａに示される）、およびオンチップの光学的にシールドされた蓄積領域２８６（図８
Ｂおよび図８Ｃに示される）を持つ。イメージセンサアレイ１８２ａはまた、ピクセル２
５０と電気的に通信する、図８Ａに示される電気的相互接続体２６２の２次元グリッドを
持つ。イメージセンサアレイ１８２ａはまた、オンチップ行回路網２９６、および列回路
網２７０を持ち得る。行回路網２９６、および列回路網２７０は、ピクセルのアドレシン
グ、信号のデコード、信号の増幅、アナログ−デジタル変換、タイミングの印加、信号の
読み出しおよびリセット等、の１つまたはそれ以上の種々の処理、および動作タスクを可
能とする。CMOSイメージセンサICチップ１８２ａのさらなる側面に言及して、CMOSイメー
ジセンサICチップ１８２ａは、ピクセル２５０と同じチップ上に、行電気回路網２９６、
列電気回路網２７０、ピクセルアンプ２５５を含む処理および制御回路網２５４、光学的
にシールドされた蓄積領域２５８、相互接続２６２、ゲイン回路１０８４、アナログデジ
タル変換回路１０８６、およびラインドライブ回路１０９０を含み、これは、アレイの各
ピクセル上に入射する光を示す多数ビット（例えば、８ビット〜１０ビット）信号を生成
し、その出力はチップ１０８２ａの１セットの出力ピン上に現れる。イメージセンサ IC
チップ１０８２ａの追加的なオンチップ要素に言及して、CMOSイメージセンサICチップ１
０８２ａは、バイアス回路、クロック／タイミング生成回路、および発振器のような回路
を含み得るタイミング／制御回路１０９２を含む。

【0049】

図４Ａのイメージリーダー１００のさらなる側面に言及して、イメージリーダー１００は
、メインプロセッサICチップ５４８、メモリモジュール１１６、照明モジュール１０４、
および作動モジュール１２４を含む。メインプロセッサICチップ５４８は、集積化された
フレーム取込み回路５４９、および中央処理装置（CPU）５５２を持つ多機能ICチップで
あり得る。集積化されたフレーム取込み器を持つプロセッサICチップ５４８は、例えば、
インテルから入手可能な「クイックキャプチャカメラインタフェース」を持つ、 XSCALE
PXA27XプロセッサICチップであり得る。イメージリーダー１００はさらに、バーコードで
コードプロセスを開始するトリガー信号を生成する作動モジュール１２４を含む。作動モ
ジュール１２４は、マニュアルで駆動されるトリガー２１６を含み得る。イメージリーダ
ー１００はさらに、撮像レンズ２１２、および、RAM、EPROM、フラッシュメモリのような
記憶装置を含むメモリモジュール１１６を含む。メモリモジュール１１６は、システムバ
ス５８４を介してプロセッサICチップ５４８と通信する。プロセッサICチップ５４８は、
図１Ａを参照して述べたモジュール１０４、１０８、１１２、１２０、１２４、１２８、
１３２、１３４、１３６、１４０、１４４、１５０、１５２、１６８、１６５について、
要求される種々の機能を実行するようプログラムされ、そうでなければ、そのように構成
することができる。図４Ａの実施形態において、データフォームデコードモジュール１５
０、および自動識別モジュール１５２の機能は、メモリモジュール１１６にストアされた
特定のソフトウェアにしたがって動作するプロセッサICチップ５４８により実行すること
ができる。プロセッサICチップ５４８と、メモリモジュール１１６との組み合わせは、そ
れゆえ、図４Ａの実施形態では、１５０、１５２とラベルされている。

【0050】

図４Ｂを参照して、CCDイメージセンサチップ１０８２、１０８２ｂを持つイメージリー
ダー１００の実施形態が示されている。CCDイメージセンサICチップ１０８２ｂは、チッ
プ１０８２ｂ上に組み込まれたピクセルの領域アレイ２５０、レジスタ１０９４、および
出力増幅器１０９６を含む。出力レジスタ１０９４、および関連づけられた回路網は、順
次、各ピクセルに関連する電荷を電圧に変換し、ピクセルイメージ信号を、チップ１０８
２ｂの外にある要素に送る。イメージデータを読み出すよう活性化されるとき、行のピク
セル２５０上にある電荷は順に出力レジスタ１０９４に転送される。出力レジスタ１０９
４は、ピクセル電荷を電圧に変換し、信号をイメージ処理回路網１０７０に供給する増幅
器１０９６に順に電荷を供給する。電荷がピクセルの第１行から出力レジスタ１０９４に
転送されたとき、次の行からの電荷は１行下に移動し、第１行の電荷が電圧に変換された
ときに、出力レジスタ１０９４が第２の行のピクセルからの電荷を受けるようにする。プ
ロセスは、イメージセンサアレイ１８２ｂのすべての行からのピクセルに対応するイメー
ジデータが読み出されるまで継続する。イメージリーダー１００はさらに、チップ１０８
２ｂの外にあるイメージ信号処理回路１０７０を含む。イメージ信号処理回路1１０７は
、ゲイン回路１０７２、アナログデジタルコンバータ１０７４、および、ラインドライバ
１０７６のような要素を含む。回路１０７０のタイミングおよび制御回路１０７８は、バ
イアス生成器、発振器、クロックおよびタイミングジェネレーターのような要素を含み得
る。ゲイン回路１０７２はまた、相関関係のあるダブルサンプリングのような付加的な機
能性を含めて、ピクセルオフセット、およびノイズの効果を低減するようにすることがで
きる。イメージリーダー１００の追加の要素は、図４Ａに示される。 イメージ信号処理
回路１０７０は、イメージセンサICチップ１０８２ｂの外にある集積回路チップ（IC チ
ップ）に含められることができる。

【0051】

１つの実施形態において、イメージ収集モジュール１０８、および照明モジュール１０４
の要素は、本発明にしたがって構成された、700 Visions Drive, P.O. Box 208, Skaneat
eles Falls, NY の、ハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッドより入手可能な、4
000 OEM 2D Image Engineのような、IMAGETEAM（商標）エリア（2D）イメージングエンジ
ンの任意の１つにより与えられる。

【0052】

図６を参照して、本発明の１実施形態によるハンドヘルドリーダー１００ａが示される。
ハンドヘルドイメージリーダー１００ａは、ハウジング２０８、複数の光源１６０、レン
ズ２１２、トリガー２１６、およびインタフェースケーブル２００を含む。種々の実施形
態において、イメージリーダー１００ａの機能性は、ハンドヘルドプロダクトインコーポ
レーティッドより入手可能であり、本発明にしたがって構成された、モデル4410、4600、
あるいは4800のようなエリア（2D）IMAGETEAM（商標）イメージリーダーの任意の１つに
よって提供することができる。図１Ａに関連して記述されたすべてのモジュール１０４、
１０８、１１２、１１６、１２０、１２４、１２８、１３２、１３４、１３６、１４０、
１４４、１５０、１５２、１６５、および１６８は、ハンドヘルドハウジング２０８、ま
たは図１５Ａに示された代わりのハウジング５０６により、ハウジング２０８、またはハ
ウジング５０６が種々のモジュールを収容し支持するように、支持されることができる。
同様に、図４Ａ、４Ｂ、および図１６で示されたすべての要素は、ハウジング２０８また
はハウジング５０６が種々のモジュールを収容し支持するように、ハウジング２０８また
はハウジング５０６により、組み入れられ支持されることができる。レンズ２１２は、ガ
ラスおよび／またはポリカーボネートよりなり得る。レンズ２１２は、レンズ単体であっ
てもよく、あるいは、複数のレンズ要素からなってもよい、すなわち、レンズ２１２は、
2重レンズであってもよく、レンズトリプレットであってもよい。

【0053】

図７を参照して、イメージリーダー１００のための模式図と結合した図表的断面図が示さ
れる。イメージリーダー１００は、すべてお互いとの電気的に通信する、光源１６０、照
明制御モジュール１６４、電力モジュール１６８ｂ、およびインタフェースモジュール１
７２を含む。光源１６０は、光エネルギー１６２を、シンボロジー１７０を含む目標１６
６に向かわせる。目標１６６からの反射された放射１７４は、センサアレイ制御モジュー
ル１８６、および電力モジュール１６８ｂと電気的に通信するイメージセンサアレイ１８
２上にレンズ２１２により焦点合わせされる。１つの実施形態において、イメージセンサ
アレイ１８２は、CMOSベースイメージセンサアレイである。もう１つの実施形態において
、イメージセンサアレイ１８２は、CCDベースイメージセンサアレイである。センサアレ
イ制御モジュール１８６は、さらに、電力モジュール１６８ｂおよびインタフェースモジ
ュール１７２と電気的に通信する、メモリモジュール１１６および制御モジュール１１２
と電気的に通信する。しばしば光学窓（図示されず）は、ユニットへの損害の可能性を減
らすためにスキャナーの正面上に置かれる。

【0054】

図８Ａを参照して、CMOSベースイメージセンサアレイ１８２ａの一部の図がより詳細に示
される。イメージセンサアレイ１８２ａは、２次元アレイのピクセル２５０を含む。各ピ
クセルは、光感受性領域２５２、アンプ２５５を含む処理および制御回路網２５４、およ
びシールドされた貯蔵エリア２５８（表示の明確性のために、参考数字２５２、２５４、
２５５、および２５８が、単一ピクセルについてのみ与えられる）を含む。アンプ２５５
の存在は、CMOSイメージアレイ１８２ａがアクティブなピクセルアレイであると考慮され
ることを意味する；すなわち、CMOSイメージアレイ１８２ａの各ピクセルは、入射光エネ
ルギーの光変換から生成される信号を増幅することができる。電荷−電圧変換回路網は、
CMOSイメージアレイ１８２ａをして、集められた電荷を出力信号に変換することを許す。
シールドされた貯蔵エリア２５８は、集められたピクセル値を、CMOSイメージアレイ１８
２ａに、射突する付加的な入射放射が、定義された露出期間の間に読み出された値を壊さ
ないよう、読み出しまで蓄える。ピクセルアンプ２５５に加えて、各ピクセル２５０用の
処理および制御回路網２５４は、他の要素のなかでも、リセットおよび選択トランジスタ
を含む。

【0055】

１つの実施形態において、CMOSベースイメージセンサアレイ１８２ａのダイナミックレン
ジは、処理および制御回路網２５４において追加的な知性を提供することにより拡張する
ことができる。特に、処理回路網は、入射する放射入力強度と、出力電圧との間の変換要
因をダイナミックに変更する能力を含むよう構成することができる。すなわち、処理回路
網は多数のスロープを持つ転送カーブを用いる。その多数のスロープを持つ転送カーブの
特定の形態は、ひざ位置で結合された一連の線形関係、より高い強度での対数変換カーブ
に接続されたより低い強度での線形セクション、あるいは、低い強度のためのより急なス
ロープ、およびより大きい強度でのより高いスロープを持つ任意の形状の完全に連続的な
カーブを含む種々の形態をとることができる。

【0056】

多数スロープの実施形態において、CMOSベースイメージセンサ１８２ａのダイナミックレ
ンジは、各個々のピクセルが、それに入射する放射の強度に依存して、変換カーブの異な
る部分を用いて独立に制御することができるので、実質的に拡張することができる。動作
において、より少ない入射する放射を受けているCMOSベースイメージセンサ１８２ａの領
域は、より大きい感度に対応するより急なスロープを用いるのに対し、より多くの入射す
る放射を受けている領域は、より小さい感度に対応するより緩やかなスロープを用いる。
多数スロープ変換関数をもって、CMOSベースイメージセンサ１８２ａは、65−120デシベ
ルのダイナミックレンジを達成することができる。さらに多くのスロープをもつイメージ
センサの動作は、FillFactory NV、Schalienhoevedreef 20B、B-2800 Mechelen、ベルギ
ー、からの、タイトル“Dual Slope Dynamic Range Expansion”の技術文書において、よ
り詳細に記述されている。この文書は、例えば、http://www.fillfactory.com/htm/techn
ology/htm/dual-slope.htmで、FillFactory（www.fillfactory.com）から入手可能であり
、これは、その全体がここに組み入れられる。さらに、対数のスロープを持つ変換カーブ
を持つイメージセンサの動作は、Photonfocus AG、Bahnhofplatz 10、CH-8853 Lachen、
スイス、からの、タイトル“LinLog Technology”の技術文書において、さらに詳細に記
述されている。この文書は、例えば、http://www.photonfocus.com/html/eng/cmos/linlo
g.phpで、Photonfocus（www.photonfocus.com）から利用可能であり、その全体がここに
組み入れられる。

【0057】

図８Ａにおいて、ピクセル２５０上に置かれているのは、ピクセル２５０、行回路網２９
６（図４Ａをも参照）、および列回路網２７０と電気的に通信する２次元グリッド電気的
相互接続体２６２である。行回路網２９６、および列回路網２７０は、ピクセルをアドレ
スする、信号を解読する、信号を増幅する、アナログ−デジタル変換、および、タイミン
グ、読み出し、リセット信号を印加する等、の１つ以上の処理、および動作タスクを可能
にする。オンチップの行回路網２９６および列回路網２７０をもって、CMOSベースイメー
ジセンサアレイ１８２ａは、ＸＹ座標システムにおける個々のピクセルから、選択的にア
ドレスを行い、データを読み出すよう動作することができる。CMOSベースイメージセンサ
アレイ１８２ａはまた、イメージリーダー１００の適切なプログラミングの方法によって
、フルフレームのピクセルの一部を選択的にアドレスし読み出すよう動作することができ
る。例えば、これらの実施形態において、読み出されたピクセルの部分は、所望のピクセ
ル領域の外側の望まれないピクセルを除外することができる。読み出されたピクセルの部
分は、問題の領域における個別のピクセル、行のピクセル、あるいは列のピクセルが、読
み出されないように、ある領域におけるサンプリングを表すことができる。リーダー１０
０がイメージセンサアレイ１８２のすべてのピクセルより少ないピクセルから、選択的に
イメージデータをアドレスし、読み出すウインドウ表示のフレームの動作モードで動作す
るイメージリーダー１００のさらなる詳細は、図２８Ａ、２８Ｂ、および２８Ｃと関連し
て記述される。一般に、イメージリーダー１００は、CMOSベースイメージセンサアレイ１
８２ａから、アレイ内の第１の複数のピクセルからイメージデータを選択的にアドレスし
、読み出すことを、アレイ内の第２の複数のピクセルをアドレスし読み出すこととは独立
に行うようプログラムされ、あるいは構成することができる。

【0058】

１つの実施形態において、ピクセルアーキテクチャは、イーストマンコダック社に譲渡さ
れた、“Color Active Pixel Sensor with Electronic Shuttering, Anti-blooming and
Low Cross-talk”という名称の、米国特許第５，９８６，２９７号で記述されるようなも
のでよい。特に、カラム3、35−55行、かつカラム5、25−55行で、該特許は、該特許の図
１Ａおよび２Ａ（ここで、図８Ｂおよび８Ｃとして再現している）に示された、ピクセル
アーキテクチャの適切な領域の断面を記述している。該開示は、図８Ｂのピクセルが、垂
直オーバーフロードレイン２７４、転送ゲート２７６、浮遊拡散２８０、リセットゲート
２８２、リセットドレイン２８４、および光シールド２８６を持つことを述べている。光
シールド開口２８８、カラーフィルタ２９０、およびマイクロレンズ２９２は、光がカラ
ーフィルタ２９０を通過した後にマイクロレンズ２９２を通って光シールド開口２８８内
に焦点合せされるよう光検出器上に置かれる。それゆえ、光が入力する光検出器２７０は
、カラーフィルタ２９０によって決定される所定のバンド幅内の波長をもつ。該特許は、
図８Ｃを、２つの転送ゲート２９４、２９６、および蓄積領域２９８があることを除いて
、図８Ｂに示された実施形態と多くの点で類似している第２のピクセルアーキテクチャを
示すものとして記述している。両ケースにおいて、光シールドは、光検出器（この場合、
フォトダイオード２７０）を除くすべての領域を、入力光がフォトダイオード領域上のみ
に落ちるように、不透明層、またはオーバーラップ層で有効にカバーするように構成され
ている。光電子の生成を光検出器領域のみに限定する開口を、光シールド内に設けること
は、ピクセル間のクロストークを抑圧する。図８Ｃにおいて、浮遊拡散は２８１とラベル
されており、リセットゲートは２８３とラベルされており、リセットドレインは２８５と
ラベルされている。米国特許第５，９８６，２９７号において記述されたピクセルアーキ
テクチャを用いるいくつかの実施形態において、カラーフィルタ２９０は省略することが
でき、他の実施形態において、マイクロレンズ２９２は省略することができる。

【0059】

イメージリーダー１００で目標からのイメージデータを集めるプロセス３００が、図９、
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、および１０Ｄに関して提示される。さまざまな実施形態におい
て、目標は、１次元または２次元バーコードのようなシンボロジーを含むことができる。
ステップ３０２で、作動モジュール１２４は、トリガー２１６が押下されるのに応答して
、あるいはイメージリーダー１００の視野内での目標の存在を検知したのに応答して、プ
ロセス３００を開始する。１つの実施形態において、プロセス３００にしたがって、制御
モジュール１１２は、トリガー２１６が押下される、あるいは目標が検知されるのを受け
、これに応答して、種々のモジュール、例えば、照明モジュール１０４、およびイメージ
収集モジュール１０８に、一連の制御信号を与えることができる。該プロセス３００は、
目標を照明光１６２で照らすよう、照明源を活性化する（ステップ３０４）ことを含む。
１つの実施形態において、照明源の活性化は照明制御タイミングパルス３５０に応答して
起こる。活性化された照明源による目標の照明は、照明制御タイミングパルス３５０の期
間の間起こる。１つの実施形態において、照明源は、光源１６０であり、照明制御タイミ
ングパルス３５０は、照明モジュール１０４内の照明制御モジュール１６４によって生成
される。プロセス３００はまた、グローバル電子シャッターを作動させて、イメージセン
サアレイにおける複数の行の複数のピクセルを、（ステップ３１２で）同時に露出させ、
入射する放射を電気エネルギーに変換することを含む。複数のピクセルの同時の起動は、
露出制御タイミングパルス３５４に応答して起こる。１つの実施形態において、複数のピ
クセルの同時の起動は、露出制御タイミングパルス３５４のスタート位置３６０に応答し
て起こる。さらなる実施形態において、露出制御タイミングパルス３５４は、センサアレ
イ制御モジュール１８６のグローバル電子シャッター制御モジュール１９０（図５Ｂ）に
よって生成される。

【0060】

変換イメージひずみを最小にする、目標のイメージを収集する１つの実施形態において、
目標は、LED等の光源を過度に駆動し、標準動作より何倍も明るい照明を生成することに
より、照明される。図３３−３５に示されるように、イメージリーダー１００が撮像モジ
ュール１８０２を含む本発明の実施形態を参照して、LED１６０ｃ〜１６０ｔ（すなわち
、 １６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅ、１６０ｆ、１６０ｇ、１６０ｈ、１６０ｉ、１６０
ｊ、１６０ｋ、１６０ｌ、１６０ｍ、１６０ｎ、１６０ｏ、１６０ｐ、１６０ｑ、１６０
ｒ、１６０ｓ、および１６０ｔ）は、おのおの40mA（100％LED電流）の推薦最大DC動作電
流引き出しレートを持つが、しかし、照明タイミングパルス３５０、または、ここで述べ
たパルス３５０'，３５０''，３５０'''の任意の１つの期間の間にわたって、例えば、60
mA（150％電流）または80mA（200％電流）より多くの電流を引き出すよう過度に駆動する
ことができる。40mAの標準推薦最大DC動作電流引き出しレートを持つLED１６０ｃから１
６０ｔは、例えば、タイミングパルス３５０、または、ここで述べたパルス３５０'，３
５０''，３５０'''の任意のものの持続期間の間を通して、例えば、120mA(300% 電流)、1
60mA(400% 電流)、200mA(500%電流)、または500mA(1,250% 電流)より多い電流を引き出す
ことができる。照明タイミングパルス３５０，３５０'，３５０''，３５０'''は、DC駆動
電流パルスとして示される。しかしながら、図１０Ｅ示されるような本発明によれば、パ
ルス３５０，３５０'，３５０''，３５０'''はまた、LED１６０を駆動するための、一連
の短い持続期間の個々のパルスよりなるよう、パルス変調された、あるいは「ストローブ
された」パルスであってもよい。DC駆動電流の代わりに、パルス化された駆動信号を用い
ることは、LEDのデューティ期間を、従ってこれによりLEDで消費される電力を減少させる
。多くの場合に、LED動作寿命は、LEDダイの最大接合温度により決定されるため、低減さ
れた電力消費は接合温度を低減する。総合の効果は、LEDダイの最大動作接合温度限界を
超えないで、より高いピーク電流に耐えられることである。一般に、LED１６０のデュー
ティサイクルを低減することは、LEDを通して安全に駆動することのできる電流量を増大
させる。ストローブ化された、あるいはパルス化された照明制御パルスのストローブする
レートは、ここで記述されるように、例えば1,000Hｚから10,000Hzであろう。この実施形
態によれば、電子的グローバルシャッターと結合した、過度に駆動される照明源は、短い
露出期間を可能にする。すなわち、明るい照明は、各ピクセルのための短い積分時間を可
能とし、グローバル電子シャッターは、イメージセンサ内のすべてのピクセルが同時に感
受性のあるものとすることを可能にする。明るく照明された目標のための短い露出期間に
より、本発明のイメージリーダーは、目標がイメージリーダーに対して移動しているとき
でさえ、鋭いひずみのないイメージを集めることを可能とする。１つの実施形態において
、露出期間は3.7ミリ秒以下である。光源が過度に駆動される１つの実施形態において、
異なる色を持つ光源が用いられる。例えば、そのような１つの実施形態において、イメー
ジリーダーは、白および赤LED、赤および緑LED、白、赤、および緑LED、またはイメージ
リーダーによって最も共通に撮像されるシンボルの色に応答して選択される何らかの他の
結合を含む。この実施形態において、異なる色のLEDは、全体の電力予算にしたがったレ
ベルで、各々交互にパルス駆動される。もう１つのそのような実施形態において、２つの
色のついたLEDは、各時間にパルス駆動されるが、しかし、各々はより低い電力レベルで
パルス駆動され、全体的な電力予算は再び維持される。さらなる実施形態において、赤、
緑、および青のLEDは、白色光を放射するようインタリーブされる。

【0061】

イメージリーダー１００の撮像モジュール１８０２の種々の実施形態は、図３７を参照し
て記述される。撮像モジュール１８０２のLED１６０は、図３７のチャートに示されるよ
うに、バンクに分割されている。イメージリーダー１００は、各バンクのLEDがある放射
波長バンドの光を放射するように構成することができる。図３７のチャートに描かれた実
施形態において、イメージリーダー１００は、照準LED１６０ａ、１６０ｂが緑の光を出
射し、すべての照明LED１６０ｃ〜１６０ｔが赤の光を出射するよう構成することができ
る。追加的な実施形態が、図３７のチャートで記述される。イメージリーダー１００は、
種々のバンクのための光源が、照明タイミング制御パルス３５０、３５０'、３５０''、
３５０'''により同時に（例えば、バンク１、バンク２、バンク３、バンク４が、同時に
）エネルギー供給される、あるいは順に（例えば、バンク１、そののちバンク２、そのの
ちバンク３、そののちバンク４が）エネルギー供給されるよう構成することができる。

【0062】

再び図９、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、および１０Ｄを参照して、プロセス３００はまた、
（ステップ３１６で）光電変換で生成された電荷を処理し、イメージデータを生成するこ
とを含む。上で議論されたように、該処理は、入力する放射から生成されたデータを増幅
することを含むことができる。該処理はさらに、生成されたイメージデータ値を、複数の
ピクセルの各々のシールドされた部分内にストアすることを含む。該プロセス３００はさ
らに、複数のピクセルからストアされたイメージデータを、読み出し、処理する（ステッ
プ３２０）ことを含む。上で議論されたように、該処理は、入射する放射から生成された
データを増幅し、生成されたデータを、デジタル信号に変換することを含むことができる
。該処理（ステップ３２０）はまた、イメージデータのフレームとしてのイメージセンサ
アレイモジュール１８２の複数のピクセル上に入射する光に対応する１セットのデジタル
信号値を、フレームのイメージデータとして含むことができる。イメージリーダー１００
は、ステップ３２０で、各ピクセル値が複数のピクセルの１つに入射する光を表す、複数
のＮビット（グレースケール）ピクセル値を含むフレームのイメージデータを、メモリモ
ジュール１１６内にストアすることができる。１つの実施形態において、複数のピクセル
の読み出しは、センサアレイ制御モジュール１８６の読み出しモジュール１９８により生
成される読み出しタイミング制御パルス３６８により制御される。１つの実施形態におい
て、読み出しタイミング制御パルス３６８は、複数のピクセルの各々に送信される複数の
パルスを含む。１つの実施形態において、照明制御タイミングパルス３５０の少なくとも
一部は、露出制御タイミングパルス３５４の間に起こる。１つのそのような実施形態にお
いて、グローバル電子シャッター制御モジュール１９０をもつセンサアレイ制御モジュー
ル１８６を含むイメージ収集モジュール１０４の動作は、制御モジュール１６４により、
照明制御モジュール１６４を含む照明モジュール１０４の動作と調整されて、照明３５０
、および露出３５４制御タイミング信号におけるオーバーラップを達成する。

【0063】

図１０Ａに示される１つの実施形態において、露出制御タイミングパルス３５４は、照明
制御タイミングパルス３５０の後に始まり、その前に終わる。制御タイミングパルス３６
８は、照明制御タイミングパルス３５０の終わりに始まる。図１０Ｂに示されるもう１つ
の実施形態において、照明制御タイミングパルス３５０'は、露出制御タイミング３５４'
の後に始まり、その前に終わる。この実施形態において、読み出し制御タイミングパルス
３６８'は、露出制御タイミングパルス３５４'の終わりに始まる。さらなる実施形態にお
いて、露出制御タイミングパルス、および照明制御タイミングパルスは、連続的に起こる
が、お互いに重なる。図１０Ｃに示される１つのそのような実施形態において、この連続
的な動作は、照明制御タイミングパルス３５０''が始まり、露出制御タイミングパルス３
５４''が始まり、照明制御タイミングパルス３５０''が終わり、次に露出制御タイミング
パルス３５４''が終わるのを含むことができる。この実施形態において、読み出し制御タ
イミングパルス３６８''は、露出制御タイミング３５４''の終わりに始まる。図１０Ｄに
示されるさらなるそのような実施形態において、連続的な動作は、露出制御タイミングパ
ルス３５４'''が始まり、照明制御タイミングパルス３５０'''が始まり、露出制御タイミ
ングパルス３５４'''が終わり、次に照明制御タイミング３５０'''が終わるのを含むこと
ができる。この実施形態において、読み出し制御タイミングパルス３６８'''は、照明制
御タイミング信号パルス３５０'''の終わりに始まる。図１０Ｅに関連して議論したよう
に、ここで述べた各照明制御タイミングパルス３５０，３５０'，３５０''，３５０'''は
、複数の短い持続期間の個々のパルスよりなり得る。

【0064】

再び撮像モジュール１８０２を参照して、撮像モジュール１８０２を持つイメージリーダ
ー１００は、照準LED 160a、160b が、露出制御タイミングパルス３５４，３５４'，３５
４''，３５４'''の間にオフ、またはエネルギー供給をされない状態になり、LED１６０ａ
、１６０ｂからの光が、集められて、デコードモジュール１５０または自己識別モジュー
ル１５２に転送されたイメージに影響を与えないような動作モードを持つことができる。
もう１つの実施形態において、照明LED１６０ｃ〜１６０ｔに加えて、照準照明LED１６０
ａ、１６０ｂは、露出制御タイミングパルス３５４，３５４'，３５４''，３５４'''の間
に、エネルギー供給させるよう制御される。照準照明LED１６０ｃ〜１６０ｔを、露出制
御タイミングパルス３５４，３５４'，３５４''，３５４'''の間にエネルギー供給される
よう制御することは、その上に、照準パターン１８３８が投射される基板sの領域に対応
するイメージ信号の信号強度を増大させる。

【0065】

プロセス３００（図９）を参照して、イメージリーダー１００は、照明制御パルス３５０
，３５０'，３５０''，３５０'''が、ステップ３０４で、照準LED１６０ａまたは１６０
ｂの少なくとも１つ、および照明LED１６０ｃ〜１６０ｔの少なくとも１つを、同時にエ
ネルギー供給し、基板ｓ上の、特に基板ｓ上の照明パターン１８３０および照準パターン
１８３８が同時に投射される領域上の照明の強度を増大させるように構成することができ
る。デコードモジュール１５０または自動識別モジュール１５２により実行される、照準
１６０ａ、１６０ｂおよび照明LED１６０ｃ〜１６０ｔが同時にエネルギー供給される露
出期間にしたがってイメージが集められるデコードプロセスは、パターン１８３８に対応
するイメージデータ（すなわち、パターン１８３８がそれの上に撮像されるピクセルアレ
イに対応するイメージデータ）が、選択的にファインダパターン位置決めプロセス、線形
バーコードシンボルデコード試み、または静穏ゾーン検出プロセスのようなデコードプロ
セスを受けるような、プロセスを含むことができる。例えば、視野に交差して水平に伸び
る照準パターン１８３８をもって、集められたフルイメージを処理するデコードモジュー
ル１５０は、イメージセンサ１８２の中央行に対応するイメージデータ（すなわち、図２
８a に示される行２８０２に対応するイメージデータ）を、ファインダパターンの位置を
見つける、線形バーコードシンボルをデコードする、または、イメージが少なくとも１つ
の照準LED１６０ａ、１６０ｂ、および少なくとも１つの照明LED１６０ｃ〜１６０ｔが、
同時にエネルギー供給されるフレーム露出期間にしたがって集められる静穏ゾーンを見つ
けるという目的のために、選択的に解析することができる。照明制御パルス３５０，３５
０'，３５０''，３５０'''が、少なくとも１つの照準照明LED、例えば１６０ａ、および
少なくとも１つの照明LED、例えば１６０ｔに同時にエネルギー供給するプロセス３００
のステップ３２０では、イメージリーダー１００は、図２８Ａ−２８Ｃに関連してより詳
細に記述されるように、フルフレームの、あるいは「ウインドウ表示のフレーム」のイメ
ージデータを、集めることができる。イメージリーダー１００は、イメージリーダー１０
０がステップ３２０でウインドウ表示のフレームのイメージデータを集め、ステップ３０
４で少なくとも１つの照準LED、および少なくとも１つの照明LEDを同時に照明する場合は
、ウインドウ表示のフレームは照明パターン１８３８の大きさと形に対応するよう構成す
ることができる。例えば、イメージリーダー１００が水平ラインの照準パターン１８３８
を投射する場合は、ステップ３２０でのウインドウ表示のフレームのイメージデータの読
み出しは、図２８Aに示される行２８０２に対応するウインドウ表示のフレームのイメー
ジデータであり、それの上にパターン１８３８が撮像され、それはそののち、以下で述べ
るように処理される（すなわち、静穏ゾーンを見つけることにより、またはファインダパ
ターンを見つけることにより、線形バーコードシンボルをデコードするよう試みることに
より）ものであることができる。照準照明LED および照明LED が、照明制御パルス３５０
，３５０'，３５０''，３５０'''により同時に駆動される本発明の実施形態においては、
照準LED１６０ａ、１６０ｂおよび照明LED１６０ｃ〜１６０ｔは、以下で述べられたよう
に、パルス３５０，３５０'，３５０''，３５０'''の持続時間の全体を通して過度に駆動
することができる。

【0066】

１つの実施形態において、CMOSイメージアレイ１８２ａは、イーストマンコダック社から
入手可能な、KAC-0311 640x480 VGA CMOSイメージセンサにより実行することができる。
このKAC-0311は、“KAC-0311 640x480 VGA CMOS IMAGE SENSOR Fully Integrated Timing
, Analog Signl Processing & 10 bit ADC”という名称の技術的記述において、より充分
に記述されている。http://www.kodak.com/global/plugins/acrobai/erj/digital/ccd/pr
oducts/cmos/KAC-0311LongSpec.pdf、で入手できる、２００２年８月５日の改訂１は、こ
こに参照によりその全体が組み入れられる。 以下は、上記“フル仕様書”から取られたK
AC-0311の動作の、編集されたサマリーである。この専門的な記述で要約されているよう
に、KAC-0311は、アナログイメージ獲得、デジタル化、およびデジタル信号処理を、単一
チップ上に集積しているソリッドステートアクティブCMOS撮像素子である。該イメージセ
ンサは、640×480の活性要素を持つVGAフォーマットピクセルアレイよりなる。イメージ
サイズは、問題のウインドウを定義するようユーザにより定義可能である。特に、行およ
び列の開始および停止動作をプログラムすることにより、ユーザは、問題のウインドウを
、1×1のピクセルの解像度にまで下げて定義することができる。KAC-0311イメージセンサ
の１つの実施形態において、該ウインドウは、カメラをぐるっと回して撮影する視野ポー
トのデジタルズーム動作を可能にするよう使われることができる。KAC-0311イメージセン
サのもう１つの実施形態においては、一定の視野は、サブサンプリングが集められたイメ
ージの解像度を減らすために使われる一方、維持されることができる。

【0067】

KAC-0311イメージセンサのピクセルは、7.8μｍピッチ上にある。ピクセルアーキテクチ
ャは、コダックのピン止めされたフォトダイオードアーキテクチャである。KAC-0311イメ
ージセンサは、マイクロレンズなしの単色バージョンで利用可能であるか、あるいは、マ
イクロレンズなしのベイヤー（CMY）パターン化カラーフィルタアレイで、利用可能であ
る。KAC-0311イメージセンサの１つの実施形態において、統合化されたタイミングおよび
プログラミング制御は、ビデオまたは静止画像取り込み動作におけるプログレッシブスキ
ャンモードを可能とするように用いられる。KAC-0311イメージセンサのさらなる実施形態
において、ユーザは一定マスタークロックレートを維持しながらフレームレートをプログ
ラムすることができる。

【0068】

KAC-0311イメージセンサにおいて、ピクセルアレイのアナログビデオ出力は、オンチップ
アナログ信号パイプラインによって処理される。KAC-0311イメージセンサの１つの実施形
態において、相関性のある二重サンプリングは、ピクセルリセットの一時的、および固定
パターン雑音を排除するために使われる。KAC-0311イメージセンサのさらなる実施形態に
おいて、フレームレートの固定は、同時に起こる光学的黒レベル校正およびオフセット訂
正を可能とするために、用いられる。さらにもう１つの実施形態において、KAC-0311イメ
ージセンサのプログラム可能なアナログゲインは、信号スウィングをアナログ−デジタル
変換器入力範囲にマップするためのグローバル露出ゲインを含む。プログラム可能なアナ
ログゲインはさらに、カラーバランスをアナログドメインにて実行するための白バランス
ゲインを含む。追加的な実施形態において、KAC-0311メージセンサのアナログ信号処理チ
ェインは、カラムオペアンプ処理、カラムデジタルオフセット電圧調整、白バランシング
、プログラマブルゲイン増幅、グローバルプログラムマブルゲイン増幅、およびグローバ
ルデジタルオフセット電圧調整よりなる。１つの実施形態において、デジタルプログラマ
ブル増幅器は、同時に起こる自動白バランス調整のためばかりでなく、露出ゲイン調整の
ための、カラーゲイン訂正を与えるために使用される。種々の実施形態におけるオフセッ
ト校正は、カラムごとのベースで、かつ、グローバルになされる。さらに、カラム毎オフ
セット訂正は、オンチップレジスタ内にストアされた値を用いることにより適用でき、10
ビットの冗長サイン付きデジットアナログ−デジタルコンバータは、アナログデータを、
10ビットデジタルワードストリームに変換する。KAC-0311イメージセンサの種々の実施形
態において、差動アナログ信号処理パイプラインは、ノイズ免疫、信号対雑音比、および
システムダイナミックレンジを改善するために使用される。１つの実施形態において、KA
C-0311のシリアルインタフェースは、産業標準２線 I2Cコンパチブルシリアルインタフェ
ースである。もう１つの実施形態において、KAC-0311イメージセンサのための電力は、単
一3.3V電源によって与えられる。種々の実施形態において、KAC-0311イメージセンサは、
単一のマスタークロックをもち、20MHzまでの速度で動作する。

【0069】

本発明で使用することができるイメージセンサの動作的、および物理的詳細は、イースト
マンコダック社に譲渡されている米国特許第６，７１４，２３９号、名称“Active Pixel
Sensor with Programable Color Balance”、および米国特許第６，５５２，３２３号、
名称“Image Sensor with Shared Output Signal Line”、に記述されており、そのおの
おのは、その全体が参照によりここに組み入れられる。以下は、米国特許第６，５２２，
３２３号からの内容の短い要約を与える。特に、米国特許第６，５５２，３２３号は、複
数の行および列に配列された複数のピクセルよりなるイメージセンサを開示する。該イメ
ージセンサはさらに、グローバル電子シャッターを含むよう開示されている。開示された
イメージセンサの同じ行のピクセルは、ピクセル出力ノード、および出力信号線をシェア
する。さらに該開示は、行内のイメージ信号の分離が、行毎に２つの分離した行選択信号
、行内の１つおきのピクセルについて１つ、を持ち、かつ、各対のカラムについての、１
：２カラム出力信号線デマルチプレックススキームを持つことにより、達成される。ここ
で図１１に再生されるような模式図は、２つの隣接するピクセル５を示している。該模式
図において使用される識別子は、以下のものを含む：リセットゲート（RG)をもつリセッ
トトランジスタ、転送ゲート（TG）、信号トランジスタ（SIG）、行選択ゲートをもつ行
選択トランジスタ（RSEL）、光検出器（PD）、および浮遊拡散（FD）。グローバルシャッ
ターの動作は、図１１に示される実施形態、およびここで図１２として再生されるタイミ
ング図に関して、米国特許No.６，５５２，３２３のカラム３、２５−４５行に記述され
ている。その開示は、読み出しが、センサの各ピクセルにおける、集められた信号電荷の
光検出器３０ａ、３０ｂから浮遊拡散１０ａ、１０ｂへの転送が同時になされることによ
り始まることを示している。次に、行選択１（１５）は、オンされ、浮遊拡散１（１０ａ
）の信号レベルは、SS1にパルスを与えることにより、列回路２０ａによりサンプルされ
、保持される。行選択１（１５）は、そののちオフされ、行選択２（２５）がオンされ、
浮遊拡散２（１０ｂ）の信号レベルは、SS2にパルスを与えることにより、カラム回路２
０ｂによりサンプルされ、保持される。読み出しされている行における浮遊拡散１０ａ、
１０ｂは、そののち、RGにパルスを与えることにより、リセットされる。次の行選択２（
２５）はオフされ、行選択１（１５）はオンされ、浮遊拡散１（１０ａ）のリセットレベ
ルは、SRlにパルスを与えることにより、列回路２０ａによりサンプルされ、保持される
。行選択１（１５）は、そののちオフされ、行選択２（２５）は、オンされ、浮遊拡散２
（１０ｂ）のリセットレベルは、SR2にパルスを与えることにより、サンプルされ、保持
される。列回路２０ａ、２０ｂによりサンプルされ、保持された信号の読み出しは、その
のち、イメージセンサの次の行において始まるサンプルピクセル読み出しに先立ってなさ
れる。

【0070】

もう１つの実施形態において、CMOSイメージアレイ１８２ａは、KAC-9630の、128(H)x98(
V) CMOSイメージセンサで実施することができる。KAC-9630は、名称“Device Performanc
e Specification−Kodak KAC-9630 CMOS Image Sensor”、２００４年９月、改訂1.1、の
技術的仕様書において、より充分に記述されている。この文書は、その全体がここに参照
により組み入れられる。この書類は 例えば、http://www.kodak.com/global/plugins/acr
obat/en/digital/ccd/products/cmos/KAC-9630LongSpec.pdfで、イーストマンコダック社
（www.kodak.com）より入手可能である。この技術的仕様書は、KAC-9630イメージセンサ
を、単色イメージを、毎秒580フレームで獲得することのできる低電力のCMOSアクティブ
ピクセルイメージセンサとして記述している。さらに、KAC-9630イメージセンサは、オン
チップ8ビットアナログ−デジタルコンバータ、固定パターンノイズ除去回路、およびビ
デオゲイン増幅器を含むものとして記述されている。KAC-9630はさらに、積分時間および
フレームレートの調整を可能にする、集積されたプログラム可能なタイミングおよび制御
回路網を持つものとして記述されている。KAC-9630イメージセンサにおける読み出し回路
は、2ミリ秒以下の単一8ビットデジタルデータバス上のフルフレーム読み出しをサポート
することができるものとして記述されている。上に示されたように、KAC-9630イメージセ
ンサは、集積化された電子シャッターを含むものとして記述されている。

【0071】

もう１つの実施形態において、CMOSイメージアレイ１８２ａは、マイクロンテクノロジー
社、8000 South Federal Way, Post Office Box 6, Boise, ID 83707-0006、からの、Wid
e VGA MT9V022イメージセンサ、のようなマイクロンイメージセンサで実行することがで
きる。MT9V022イメージセンサは、例えば、http://download.micron.com/pdf7flyers/mt9
v022_(mi-0350)_flyer.pdfにて、マイクロンテクノロジー社（www.micron.com）から入手
可能な、製品MT9V099プロダクトフライヤーにおいて、より詳細に記述されている。この
書類は、その全体が参照によりここに組み入れられる。

【0072】

いくつかの実施形態において、イメージリーダー１００は、回転シャッターモード、また
はグローバル電子シャッターモードで動作することができる。１つのそのような実施形態
において、回転シャッターモードは、自動焦点合わせ動作の一部として使用され、グロー
バル電子シャッターモードは、一度適切なフォーカスが決定されたときに、イメージデー
タを集めるように使用される。適切なフォーカスを決定し、かつ、次のイメージを集める
プロセスは、図１３に示されるプロセス４００により記述される。作動モジュール１２４
は、例えば、オペレータによるトリガー２１６の押し下げに応じて、あるいは目標がイメ
ージリーダー１００の視野の中に動くことに応じて、トリガー信号を生成することができ
る。新しいイメージがイメージリーダー１００により集められるときの動作において、イ
メージリーダー１００は、（ステップ４０４で）バーコードのような対象を含む目標を照
明し、（ステップ４０８で）イメージリーダーのイメージセンサ内の複数の行が、順次露
出される回転シャッター動作モードに入る。この動作の一部として、フレーム露出期間は
、複数の行の最初の行の露出の始まりから複数の行の最後の行の露出の終わりまでの時間
として定義することができる。１つの実施形態において、イメージリーダー１００の撮像
レンズ２１２は、フレーム露出期間の少なくとも一部の間に、連続する動きの１つ内に、
あるいは、階段状の動きの１つ内にあるよう、制御される（ステップ４１４）。図２０の
実施形態において示されるように、イメージリーダー１００は、撮像レンズ２１２を、イ
メージリーダー１００の焦点設定を変更するよう移動させるために、制御モジュール１１
２、またはもう１つのモジュールにより制御されるレンズ駆動モジュール１６５を、持つ
ことができる。１つのそのような実施形態において、光学式システムは複数の別個の設定
を持つことができる。各別個の設定において、レンズ２１２は、イメージリーダー１００
から所定の距離にある対象のための別個のイメージを、イメージセンサ上に形成する。１
つの実施形態において、光学的システムの焦点範囲の一方の限界は、無限遠にある対象か
らの入射放射を、焦点合わせすることに対応する。対象は、もしその入射光線が、本質的
に平行であれば、“無限遠”にあると考えられる。１つの実施形態において、光学的シス
テムの焦点範囲のもう１つの限界は近傍点である。光学的システムの近傍点は、対象を、
光学的システムがまだ該対象の別個のイメージを作ることができる位置に、光学的システ
ムに関してもたらすことのできるもっとも近い距離である。もう１つの実施形態において
は、光学的システムの焦点における変動は、光学的システムの全体の範囲をカバーしない
。例えばこのような１つの実施形態において、イメージリーダー１００の焦点設定は、数
ミリメートル離れた焦点設定の間で変更される。もう１つの実施形態において、イメージ
リーダー１００の焦点設定は、数センチメートル離れた焦点設定の間で変更される。リー
ダー１００がレンズドライバモジュール１６５を含むよう構成することは、スキャナーが
拡張されたフィールド深さにわたって動作することを可能にする。

【0073】

レンズドライバモジュール１６５をさらに参照して、種々のレンズ駆動技術、および方法
が、実行される。米国特許No.４，３５０，４１８は、その全体がここに参照により組み
入れられるが、レンズの位置調整が調整リングの回転によって達成される、距離調整リン
グを含むレンズ焦点調整システムを開示している。米国特許第４，７９３，６８９号は、
これもまた、その全体がここに参照により組み入れられるが、中空固定シリンダーの中空
内に配置され、光学軸の周りに回転可能な中空回転リングであって、それらの間にベアリ
ングが介挿された、中空の回転リングを持つレンズバレル、該回転リングの回転に応答し
て移動可能な可動シリンダー、および、固定シリンダーと回転リングとの直径方向間に配
置された振動波モーターを開示している。米国特許第５，５４１，７７４号は、これもま
た、その全体がここに参照により組み入れられるが、内側ヨークおよび外側ヨークを含む
固定メンバーを持つ、電磁レンズドライバ、動作可能に配置された磁石、本体を駆動され
るように保持する移動可能なメンバー、外側ヨークと内側ヨークの間に軸方向に巻かれた
コイル、および動作可能に配置された磁石の磁界を検出し位置指示信号を生成する位置検
出器を開示している。

【0074】

プロセス４００はまた、複数の露出した行からイメージデータを（ステップ４２０で）読
み出すことを含む。このイメージデータは、コントラスト検出方法、または位相検出方法
のような自動焦点アルゴリズムによって（ステップ４２４で）分析される。行焦点イメー
ジ情報を用いて、イメージリーダー１００は、レンズ２１２の適切な焦点設定を、例えば
、集められたデータに基づき適切な焦点設定を決定し、そののち、レンズ２１２をその設
定にまで移動させることにより、あるいは現在の行のイメージを評価して、現在の焦点設
定にイメージリーダーが受け入れ可能に焦点合わせされているかを決定することにより、
（ステップ４２８で）確立することができる。種々の実施形態において、イメージデータ
の解析は、イメージ収集モジュール１０８、光学モジュール、制御モジュール１１２、ま
たは専用の自動焦点合わせモジュール（例えば、フォーカス計算を行なう目的専用とされ
たASICあるいはFPGA）によって行なうことができる。レンズ２１２の位置が適切に設定さ
れて、イメージリーダー１００は、（ステップ４３２で)グローバル電子シャッター動作
モードに入る。プロセス４００によるある時点で、イメージリーダー１００は、イメージ
センサアレイモジュール１８２の各ピクセルからイメージデータを読み出す前に、回転式
シャッター動作を終わらせ、グローバル電子シャッター動作モードの動作を始めることが
できる。グローバル電子シャッター動作モードにおいては、イメージリーダー１００は、
（ステップ４３６で）メモリモジュール１１６にストアされており順次デコードモジュー
ル１５０１５０または自動識別モジュール１５２に転送されるフルフレームのイメージデ
ータを集める。行のイメージ情報が、リーダー撮像レンズ１１２が動き中であるよう制御
されている時間内に読み出され、解析されるこの実施形態によれば、イメージリーダーを
自動的にその目標を撮像するよう焦点合わせすることは、１フレームのデータ内で達成さ
れる。種々の実施形態において、自動焦点合わせ動作は、専用の自動焦点合わせモジュー
ルによって扱われることができ、あるいは、該焦点合わせモジュールは、イメージ収集モ
ジュール１０８、および／または制御モジュール１１２のような他のモジュール内に組み
入れられる。

【0075】

プロセス４００のステップをさらに参照して、行イメージデータを、焦点合わせ特性を決
定するよう、解析するステップ４２４は、図２１のフロー図、および図２２Ａおよび図２
２Ｂのヒストグラムプロットを参照して、さらに記述される。ステップ２１０２でイメー
ジリーダー１００は、ステップ４２０で読み出された現在の行のイメージデータのピクセ
ル値のヒストグラムプロットを構築する。図２２Ａは、受け入れ可能に焦点合わせされた
（単色の基板上のバーコードシンボルにおけるような）白黒調のイメージに対応する行の
データのピクセル値のヒストグラムプロットである。ヒストグラムプロット２１０８は、
高いコントラストイメージを表しており、かつ、グレースケールの高い側での多くのピク
セル値、グレースケールの低い側での多くのピクセル値、および中央のグレースケール範
囲でのより少ないピクセル値を含む。図２２Ｂは、焦点合わせがよくできていない白黒調
イメージに対応する行のデータのピクセル値の、ヒストグラムプロットである。ヒストグ
ラム２１１０により要約されるイメージデータは、「よりフラットな」コントラストがよ
り低いイメージデータであり、それは、グレースケールの両極端でのほとんどピクセル値
を持たず、グレースケールの中央で、より多くの数のピクセル値を持つことを意味してい
る。したがって、イメージの焦点レベルは、イメージコントラスト情報を用いて容易に決
定することができることを見ることができる。

【0076】

ステップ２１０４で、イメージリーダー１００は、集められたヒストグラムデータを評価
する。ステップ２１０４で、イメージリーダー１００は、レンズ２１２のための適切なイ
ン焦点設定を決定するか、あるいは、現在の行のイメージデータから抽出されたヒストグ
ラムデータが、イメージリーダーが現在のレンズ設定または位置で受け入れ可能に焦点合
わせされていることを示すかを決定することができる。ステップ２１０４でイメージリー
ダーが、集められたヒストグラムデータに基づいて、レンズ２１２のための適切な設定を
決定する場合は、該ヒストグラムデータは、現在の行からのものであるか、あるいは現在
の行のデータと先行する行のデータの結合に基づくものであってよい。さらなる側面にお
いて、レンズ２１２の位置または設定値は、読み出される各行のイメージデータのヒスト
グラム情報が、行情報が集められたときのレンズ２１２の位置を示すレンズ位置データと
関連しているように記録される。ステップ２１０４で、イン焦点レンズ設定を決定するた
めの遷移関数は、ヒストグラムプロットにおいて要約された行コントラスト情報ばかりで
なく、各セットの行データと関連したレンズ２１２の位置を示すレンズ位置データを利用
することができる。

【0077】

プロセス４００のさらなるステップを参照して、イメージリーダー１００はステップ４１
４で、レンズ２１２を、連続的な動きをするか、あるいは階段状の連続的な動きをするよ
う、制御することができる。連続的な動きをするよう制御されるとき、レンズ２１２は、
メージセンサアレイモジュール１８２の、順次的な行のピクセルが露出され、読み出され
る時間を通して、連続的に動く。階段状の連続的動きをするよう制御されるとき、レンズ
２１２は、センサモジュール１８２の行のピクセルが露出され、読み出される時間を通し
て、繰り返し、動き、停止する。レンズ２１２を階段状の動きをするよう制御するイメー
ジリーダーの１つの実施形態において、イメージリーダー１００は、レンズを、２つの極
点、第１は遠いフィールド位置と、第２はより近いフィールド位置の間で、連続的に移動
させる。レンズ２１２を階段状の動きをするよう制御するイメージリーダーのもう１つの
実施形態において、イメージリーダー１００は、レンズ２１２を、２つの極点の間で連続
的に移動させ、かつ、２つの極点の間の１、またはそれ以上の位置で、中間的にレンズ２
１２を、停止させる。階段状の連続的な動きをするよう制御されるレンズ２１２は、動き
期間、すなわち、レンズが移動する期間と、停止期間、すなわち、レンズが一時的にアイ
ドルである時間とを持つと考えることができる。本発明の１つの実施形態において、レン
ズ２１２の動きと、行のピクセルからのイメージデータの読み出しとは、調整せられる。
例えば、イメージセンサアレイモジュール１８２のレンズの動きと制御は、イメージセン
サアレイモジュール１８２の１つ、またはそれ以上の行の露出期間が、レンズ２１２の停
止期間の間に起こり、レンズ２１２が、全行露出期間の間、アイドルであるように、調整
することができる。さらに、レンズ２１２の動きの位相の間に露出されピクセルに対応す
るイメージデータの処理は、ある実施形態において有用であるが、イメージリーダー１０
０は、レンズ２１２の動き期間の間に露出されたピクセルに対応するイメージデータが、
例えば、行解析ステップ４２４の間に破棄されるように構成することができる。

【0078】

図１３を参照して一般的に記述されたプロセス４００の特定の実施形態は、図２３および
図２４のフロー図を参照して記述される。図２３の実施形態において、イメージリーダー
１００はステップ４２４で、その時点までに集められた、集められた行イメージデータに
基づき、イン焦点レンズ設定を決定するよう試みる。もし、ステップ４２８ａで、イメー
ジリーダー１００が、レンズ２１２のイン焦点位置を決定するのに十分な情報が集められ
たと決定するなら、イメージリーダー１００は、レンズ２１２のためのイン焦点設定を決
定し、かつ、ステップ４２８ｂに進んでレンズ２１２を決定されたイン焦点位置に移動さ
せる。もし十分な情報が集められていなければ、イメージリーダー１００はステップ４２
０に戻り、追加的な行情報を集める。イメージリーダー１００はステップ４２８ｂで、レ
ンズ２１２を、例えば、決定したイン焦点位置が正しいことを確認することを目的として
移動させながら、行イメージデータを読み出し、処理することを続けることができる。レ
ンズ２１２が決定したイン焦点位置にまで移動したとき、イメージリーダー１００はステ
ップ４３２に進み、グローバル電子シャッター動作モードに入る。イメージリーダー１０
０がグローバルシャッター動作モードに（ステップ４３２で）入るとき、イメージリーダ
ー１００は、レンズ２１２の動きを止めることができる。イメージリーダーはそののちス
テップ４３６に進んでフルフレームのイメージデータを集め、かつそののちステップ４３
８に進んでイメージデータを、データフォームデコードモジュール１５０または自動識別
モジュール１５２の１つに転送する。

【0079】

図２４を参照して記述されるプロセス４００の実施形態において、イメージリーダー１０
０は、ステップ４２４で、現在の行データ（もっとも最近に集められた行データ）を評価
することにより、レンズ２１２のイン焦点設定を確立し、現在の行データが、イメージリ
ーダー１００が現在、イン焦点にあることを示しているかを、決定する。もし、ステップ
４２８ｄでイメージリーダー１００が、イメージリーダー１００が現在フォーカスではな
いことを決定すれば、イメージリーダー１００は、ステップ４２０に戻り、追加的な行情
報を集める。もし、ステップ４２０でイメージリーダー１００が、該リーダーは現在イン
焦点位置にあることを決定すれば、イメージリーダー１００はステップ４３２に進み、グ
ローバル電子シャッターモード動作に入る。イメージリーダー１００が、（ステップ４３
２で）グローバルシャッター動作モードに入る時点では、イメージリーダー１００は、レ
ンズ２１２の動きを停止させる。イメージリーダー１００は、そののちステップ４３６に
進み、フルフレームのイメージデータを集め、かつそののちステップ４３８に進んで、イ
メージデータを、データフォームデコード１５０または自動識別モジュール１５２の１つ
に転送する。

【0080】

プロセス４００、またはプロセス８００を参照して、イメージリーダー１００は、“イン
焦点”位置を確立するにおいて、レンズ２１２の予想される、または現在の位置を、他の
利用可能なレンズ焦点位置より良い焦点に指標をもたらすような、予想される、または現
在の位置に基づいて、“イン焦点”にあるよう指定することが理解されるであろう。これ
により、レンズ焦点位置が、一般的な意味で、高度に焦点合わせされていない場合は、リ
ーダー１００は、それでもやはり、もしそれが他の利用可能なレンズ位置より指標をより
イン焦点にするのであれば、該位置を“イン焦点”にあると指定するであろう。１つの特
定の実施形態において、レンズ１００は、それが階段状の連続的動きをするよう制御され
るときは、限定された数の分離した位置（例えば、２つの位置）の間で、“トグルされる
”よう制御される。このような１つの実施形態において、リーダー１００は、もしレンズ
位置が、指標を、残りの可能な位置より、よりイン焦点にあるようにするのであれば、限
定された数の可能な分離した位置のうちの１つを、“イン焦点”であるとして指定する。
特に、レンズ２１２が限定された数の分離した位置の間で“トグルされる”構成では、焦
点決定プロセスは省略し、イメージデータは、デコードモジュール１５０または自動識別
モジュール１５２に直接転送するようにすることができる。特に、限定された数の代わり
の焦点位置があるとき、イン焦点位置は、結果が成功的なデコードにおいてどの位置にあ
るかに依存して容易に識別することができる。デコードの試みによりイン焦点位置を識別
することは、平均デコード時間を削減することができる。

【0081】

本発明の変形例において、イメージリーダー１００は、ステップ４２０で所定数の行のイ
メージデータを読み出し、ステップ４２４で所定数の行を解析する。所定数の行は、例え
ば、2行、3行、10行、または、イメージセンサアレイ１８２のすべての行（100＋）であ
ってもよい。イメージリーダー１００は、ステップ４２４で、複数の行から、もっとも焦
点があった（例えば、最も高いコントラスト）の行を選択し、最も焦点の合った行と関連
する記録された焦点設定が、イメージリーダー１００の“イン焦点”設定であると決定す
る。あるいは、イメージリーダー１００は、数行に渡って集められたデータイメージを利
用して、“イン焦点”設定データを、計算することができる。上記の変形のうちのいずれ
においても、焦点設定が決定されたとき、イメージリーダー１００は最初にステップ４３
２でグローバル電子シャッター動作モードに入り、そののち、レンズ２１２を決定された
焦点位置設定にまで移動させるか、あるいは、イメージリーダー１００は、代わりに、ス
テップ４３２でグローバル電子シャッター動作モードに入る前に、レンズ２１２を決定さ
れたレンズ設定に移動させることができ、あるいはこれらの２つの動作は同時に起きるこ
とができる。

【0082】

もう１つの自動焦点動作の実施形態において、図２５−３０Ｂと関連して後に述べるよう
に、グローバル電子シャッター動作モードは、焦点合わせ期間と、データ収集期間の両方
の間に、使用することができる。ここで記述されたプロセス８００によれば、自動焦点合
わせ期間の間に、限定された“ウインドウ表示”のフレームのイメージデータが、焦点設
定または位置の各変形例について、集められることができる。例えば、イメージセンサの
、中央領域、または走査線の中央の10走査線のような、走査線の中央グループのみが、焦
点決定アルゴリズムにより読み出され解析される。この実施形態によれば、限定されたフ
レームデータは、イメージリーダーを焦点合わせするために必要とされる時間を実質的に
減少させながら焦点決定アルゴリズムのための充分な情報を与える。

【0083】

代替的な実施形態において、プロセス４００、またはプロセス８００におけるステップの
特定の順序は、そこに含まれる発明的概念から離れることなく、変更することができる。
種々の他の実施形態において、回転シャッター動作を含む回路網、およびグローバル電子
シャッター動作を実施する回路網は、同じCMOSチップ上に実行することができ、あるいは
、１つ、または両回路網要素は、別の専用のチップ上に実行することができる。追加的な
実施形態において、回転するシャッター機能性、およびグローバル電子シャッター動作は
、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを含む単一のモジュール
において結合することができる。

【0084】

回転シャッターモード、またはグローバル電子シャッターモードで動作するイメージリー
ダー１００のもう１つの実施形態において、イメージリーダー１００は、グローバル電子
シャッター動作モードと、回転シャッター動作モードとの間で、ダイナミックにシフトす
ることができる。１つのそのような実施形態において、イメージリーダー１００は、積分
時間が与えられた閾値より短いとき、デフォルトグローバル電子シャッター動作モードか
ら回転シャッター動作モードにシフトする。多くの商業的に利用可能なイメージャーが、
いくらかの量の光の蓄積要素への漏れを許す光シールドを持って実行されており、あるい
は、蓄積要素を、光感受性要素から完全には分離しないスイッチを備えて、実行される。
これの結果として、蓄積要素の内容は、電荷が、蓄積要素に転送された後に、イメージャ
ー上に入射する雰囲気照明により悪く影響され得ることとなる。以下は、このような動作
の数値例を与える。

【0085】

一般に、グローバル電子シャッター能力をもつCMOSイメージセンサのシャッター効率は、
イメージセンサ上の蓄積領域が、ストアされたイメージデータをシールドすることのでき
る程度を特定する。例えば、もしシャッターが99.9％の効率を持っているなら、そのとき
は、イメージセンサの シールドされていない部分におけると同じ、シールドされた部分
における電荷量を生成するよう、1000倍、より長い積分時間（露出時間としても知られる
）を要する。それゆえ、イメージ取り込みサイクルにおいては、以下の方程式は、イメー
ジがシフトし蓄積領域内に入り込んだ後の時間期間内に認容されうる、雰囲気光からのイ
メージャーへの光放射の示しであって、イメージがシフトし蓄積領域内に入る前の時間期
間の間の、雰囲気照明および光源１６０により照明された対象からのイメージャー上への
光放射と比較される、該光放射の示しを、所望の劣化パーセンテージを超えることなく、
与える。方程式はまた、イメージャーに入射する光が、全撮像サイクルの間に、同じであ
る場合をアドレスすることができる。両者の場合において、最大劣化の導入なしに使用す
ることのできる最小積分を、知る必要がある。(Amb. Irrad)*Tframe*(100％-％eff)＝(Am
b. Irrad+Light SourceIrrad)*Texposure*(％deg)

【0086】

多くの場合に、イメージャー上への光は、露出期間の間およびフレームの残りの間に、変
化しない。この状況において、イメージャーへの光の放射は一定であり、かつ所望のイメ
ージを過度に乱す光漏れなしに使用することのできる最小積分時間を、解決することがで
きる。この場合に方程式を解くことは、特定の劣化のための最小積分時間の計算を許すこ
とである。以下の一定の放射の数的な例は、99.9％のシャッター効率、20msのフレームレ
ート、5％の最大認容劣化のためのものである。20ms*(100％-99.9％)＝(Texposure*5％)
あるいは、5％以上の劣化を生じないで使用することのできる最小露出時間を解決するも
のは、Texposure＝0.4msこのように、もしイメージ取り込みの間の積分時間が0.4msより
短いなら、劣化リーク（ともに、光学的、または電気的な）は、5％、あるいはより大き
いエラーを、導入することとなるであろう。

【0087】

過度の雰囲気光によって導入されるイメージ劣化をアドレスする実施形態において、イメ
ージリーダー１００は、積分時間が、イメージリーダーのフレームレート、最大許容劣化
、およびシャッター効率に関して決定されたレベルより短くなるとき、回転シャッター動
作に移行する。短い積分時間に応答して動作モードをシフトするプロセス６００は、図１
４に示される。作動モジュール１２４は、例えば、オペレータによるトリガー２１６の押
下に応じて、あるいは目標がイメージリーダー１００の視野に入ったことに応答して、プ
ロセス６００を始めるようトリガー信号を生成することができる。プロセス６００は、計
算された最小積分時間を（ステップ６０４で）ストアすることを含む。１つの実施形態に
おいて、この閾値は、上に提示された方程式に従って決定される。これらの方程式への、
シャッター効率、最大許容イメージ劣化リーク、フレームレートのようないくつかの入力
は、イメージリーダー１００において、その初期設定の一部として、あるいは後の時間に
、構成することができる。プロセス６００はまた、（ステップ６０８で）イメージデータ
を集めることを含む。イメージデータの収集の一部として、現在の環境条件のための露出
時間は、センサアレイ制御モジュール１８６によって（ステップ６１２で）確立される。
種々の実施形態において、この露出時間は、イメージリーダー１００において、グローバ
ル電子シャッター制御モジュール１９０、光学モジュール１７８、あるいはもう１つの適
切なモジュールによって確立される。イメージリーダー１００の動作モードが、グローバ
ルシャッターモードから回転シャッターにシフトするかどうかを決定するために、確立さ
れた露出時間が、（ステップ６１６で）最小積分時間閾値と比較される。もし、確立され
た積分時間が、計算された最小積分時間閾値より短いなら、そのとき、イメージリーダー
１００の動作モードは、グローバル電子シャッターから回転シャッターに（ステップ６２
０で）シフトする。もし確立された積分時間が、計算された最小積分時間閾値よい大きい
、またはそれに等しいのであれば、そのとき、グローバル電子シャッター動作モードは、
（ステップ６２８で）維持される。

【0088】

本発明のさらなる実施形態は、図１５Ａ、および図３１および３２のフロー図を参照して
記述される。図１５Ａに示されるように、イメージリーダー１００は、ユーザ選択可能な
構成設定をもつように構成される。例えば、図１５Ａに示されるように、イメージリーダ
ー１００は、ディスプレイ５０４上に、オペレータに、回転シャッター動作モードとグロ
ーバルシャッター動作モードのユーザ選択可能な構成オプションを提示するグラフィカル
ユーザインタフェース（GUI）メニューオプションディスプレイスクリーン３１７０を提
示する。GUIディスプレイスクリーンは、イメージリーダー１００上にインストールされ
得るWindows（登録商標）CEのような、ある利用可能なオペレーティングシステムと関連
したツールキットを備えて構成される。リーダー１００がブラウザを含むように構成され
るとき、あるいはそうでなければ、適当な構文解析ツールおよび解釈器をもって構成され
るとき、GUI３１７０は、種々のオープンスタンダード言語（例えば、HTML/JAVA（登録商
標）、XML/JAVA（登録商標））を使って作成することができる。 図１５Ａの実施形態に
おいて、GUIアイコン３１５２は回転シャッター選択ボタンであり、GUIアイコン３１５４
は、グローバル電子シャッターメニューオプションである。アイコン３１５２が選択され
るとき、イメージリーダー１００は、イメージリーダー１００が、ここに記述されるよう
に次のトリガー信号を受信してデコードの試みを始めるとき、イメージリーダー１００は
、グローバル電子動作モードを利用するのではなく、回転シャッター動作モードを利用し
てイメージデータを集めるよう構成することができる。アイコン３１５４が選択されると
き、イメージリーダー１００は、イメージリーダー１００が、次のトリガー信号を受信し
てデコードの試みを始めるとき、イメージリーダー１００は、回転シャッター動作モード
を利用することなく、グローバル電子動作モードを利用してイメージデータを集めるよう
構成することができる。GUI３１７０は、追加的なユーザ選択可能な構成オプションを許
すよう構成することができる。図１５Ａの実施形態において、ボタン３１５６（テキスト
、あるいはアイコンの形にある）の選択は、プロセス３００が、トリガー信号が受信され
た次の時間に実行されるように、イメージリーダー１００の構成設定をする。ボタン３１
５８の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にプロセス４００が実行されるように
、イメージリーダー１００の構成設定をする。ボタン３１６０の選択は、トリガー信号が
受信される次の時間にプロセス６００が実行されるように、イメージリーダー１００の構
成設定をする。ボタン３１６２の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にプロセス
８００が実行されるように、イメージリーダー１００の構成設定をする。ボタン３１６４
の選択は、トリガー信号が受信される次の時間にイメージリーダーが２Ｄフルフレームの
イメージデータのようなイメージデータを集め、集めたイメージデータを、モジュール１
５０またはモジュール１５２に転送することなく、（例えば、ディスプレイ５０４、また
は間隔をあけて配置した装置に）出力するように、イメージリーダー１００が「イメージ
取り込み」動作モードにあるよう、イメージリーダー１００の構成設定をする。輸出する
応用において、移動目標（例えば、移動する配達車、アセンブリーライン上のパッケージ
）に対応するイメージを、「イメージ取り込み」モードにおいて獲得することは有益であ
るであろう。したがって、グローバルシャッター動作モードの動作を利用してイメージ取
り込みモードを実行することは、イメージひずみが、グローバルシャッター動作モードを
利用して減少せられるという点で、重要な利点をもたらすことが見られるであろう。回転
するシャッター構成と、グローバル電子シャッター構成、あるいはボタン３１５６、３１
５８、３１６０、３１６２、および３１６４の間の選択もまた、ソフトウェア開発キット
（SDK）のコマンドの使用によりなされることができる。システムは、イメージリーダー
１００が、回転シャッター構成およびグローバル電子シャッター構成のうちの１つである
よう、SDK によって作られたコマンド（例えば、「ローリングシャッター」および「グロ
ーバルシャッター」コマンド）が、イメージリーダー１００と離れて位置するホストター
ミナルで選択され、イメージリーダー１００にリーダー１００を再構成するよう転送され
るように作成することができる。

【0089】

図３１のフロー図を参照して、オペレータは、ステップ３１０２で、回転するシャッター
形態と、グローバル電子シャッター形態の間で選択をする。もしオペレータが、回転する
シャッター形態を選択すれば、イメージリーダー１００は、ステップ３１０４に進む。ス
テップ３１０４で、イメージリーダー１００は、アイドル状態から活性読み出し状態に駆
動され（例えば、トリガー２１６のマニュアル活性化、あるいは他の方法により）、その
のち自動的にステップ３１０６と３１０８を実行する。ステップ３１０６でリーダー１０
０は、回転シャッター動作モードを利用してイメージデータを集め、ステップ３１０８で
、集められたイメージデータは、データフォームデコードモジュール１５０または自動識
別モジュール１５２にイメージデータをデコードするか、あるいは処理するために転送さ
れる。もしステップ３１０２で、グローバル電子シャッターモードが選択されれば、イメ
ージリーダー１００は、ステップ３１１８に進む。ステップ３１１８で、イメージリーダ
ー１００は、トリガー信号の生成により（例えば、トリガー２１６のマニュアル活性化、
あるいは他の方法により）、アイドル状態から活性読み出し状態に駆動され、そののち自
動的にステップ３１１８と３１２０を実行する。ステップ３１１８で、リーダー１００は
、グローバル電子シャッター動作モードを利用してイメージデータを集め、ステップ３１
１８で、集められたイメージデータは、データフォームデコードモジュール１５０または
自動識別モジュール１５２にイメージデータをデコードするか、あるいは処理するために
転送される。

【0090】

本発明のもう１つの実施形態は、図３２のフロー図を参照して記述される。図３２のフロ
ー図を参照して記述された実施形態において、イメージリーダー１００は、回転シャッタ
ーモードとグローバルシャッターモードを利用してイメージデータを集め、イメージデー
タを解読することを試みるように構成される。ステップ３２０２でトリガー信号が生成さ
れ（例えば、トリガー２１６のマニュアル活性化、あるいは他の方法により）、イメージ
リーダー１００を、アイドル状態から活性読み出し状態に駆動し、かつステップ３２０４
、３２０６のすべては、その後自動的に実行される。ステップ３２０４でイメージリーダ
ー１００は、回転シャッター動作モードに入る。ステップ３２０６でイメージリーダー１
００は、回転シャッター動作モードを利用してフルフレームのイメージデータ、あるいは
ウインドウ表示のフレームのイメージデータのようなイメージデータを集める。ステップ
３２０８でイメージリーダー１００は、ステップ３２０６で集められたイメージデータを
、データフォームデコードモジュール１５０および／または自動識別モジュール１５２に
転送する。データフォームデコードモジュール１５０、または自動識別モジュール１５２
は、集められたイメージデータを、デコードし、そうでなければ処理し、結果を出力する
（例えば、デコードされたバーコードメッセージをディスプレイ５０４、または離れて配
置された装置に出力する）。ステップ３１１８でイメージリーダー１００は、グローバル
電子シャッター動作モードに入る。 ステップ３２１２でイメージリーダー１００は、グ
ローバル電子シャッター動作モードを利用してイメージデータを集める。 ステップ３２
１２で集められたイメージデータは、フルフレームあるいはウインドウ表示のフレームの
イメージデータである。 ステップ３２１４でメージリーダー１００は、ステップ３２１
２において集められたイメージデータを、データフォームデコードモジュール１５０また
は自動識別モジュール１５２に転送する。データフォームデコードモジュール１５０、ま
たは自動識別モジュール１５２は、集められたイメージデータをデコードし、そうでなけ
れば処理し、結果を出力する（例えば、デコードされたバーコードメッセージをディスプ
レイ５０４、または離れて配置された装置に出力する）。制御ループ矢３２１６により示
されたように、イメージリーダー１００は、停止条件が満たされるまで、ステップ３２０
４、３２０６、３２０８、３２１０、３２１２、および３２１４を自動的に繰り返す。停
止条件は、例えばトリガー信号の生成（例えば、トリガー２１６の開放により生成される
ような）、または所定の数のバーコードシンボルの成功的なデコードであり得る。

【0091】

本発明によるもう１つのプロセスは、図２５のフロー図を参照して記述される。プロセス
８００は、レンズ２１２が動きにあるように制御されている時間の間に集められる限定さ
れた量のイメージデータを処理する点においてプロセス４００に似ている。プロセス４０
０で、およびプロセス８００で、レンズ２１２のイン焦点位置は速く確立される。プロセ
ス４００は、イメージセンサアレイモジュール１８２が、該プロセスのコースの異なる時
間に、第１の回転シャッター動作モード、および第２の続いて実行されるグローバル電子
シャッター動作モードで動作することを利用することを含むが、プロセス８００は、該プ
ロセスの全体を通して、回転シャッターモード動作とグローバル電子シャッター作モード
動作のいずれかで動作する、これまでに述べた選択的にアドレス可能なイメージセンサア
レイモジュールの１つの使用により実行される。

【0092】

プロセス８００をさらに参照して、作動モジュール１２４はステップ８０２で、トリガー
２１６の押し下げ、目標がイメージリーダーの視野内にあることの検出、または間隔をお
いて配置されたデバイスからのコマンドの受信に応答して、トリガー信号を生成すること
によりプロセス８００を開始する。ステップ８１４でイメージリーダー１００は、レンズ
２１２を動きの中にセットする。ステップ８１４でイメージリーダー１００は、レンズ２
１２を、連続的な動き、あるいは階段状の連続的な動きにあるよう制御することができる
。

【0093】

ステップ８２０でイメージリーダー１００は、イメージセンサアレイモジュール１８２か
ら「ウインドウ表示のフレーム」のイメージデータを読み出す。CMOSイメージセンサは、
ウインドウ表示のフレームの動作モードで動作することができる。ウインドウ表示のフレ
ームの動作モードにおいて、イメージセンサアレイの選択的にアドレスされたサブセット
のすべてのピクセルのみに対応するイメージデータが読み出される。ウインドウ表示のフ
レームの動作モードにおいて動作するイメージリーダー１００の例が、図２８Ａ、 ２８
Ｂ、および２８Ｃを参照して記述され、そこでは、イメージセンサアレイは、10×10 ピ
クセルブロックを表すグリッドの各矩形で表され、かつそこでは、影をつけられた領域２
８０２、２８０４は、選択的にアドレスされ、選択的に読み出しを受けるピクセルを表す
。図２８Ａの実施形態において、ウインドウ表示のフレームの動作モードが図示されてお
り、そこでは、ウインドウ表示のイメージデータは、イメージセンサアレイモジュール１
８２の中心にある１セットの行のピクセルよりなる中央線パターンのピクセルを、選択的
にアドレスし、読み出すことにより、イメージセンサアレイ１８２より読み出される。あ
るいは、ウインドウ表示のフレームの動作モードにおいて、イメージリーダー１００は、
イメージセンサアレイモジュール１８２の単一行のピクセルからのイメージデータを、選
択的にアドレスし、選択的に読み出すことができる。さらに、ウインドウ表示のフレーム
の動作モードにおいて、イメージリーダー１００は、行２８０２ａと２８０２ｂからのイ
メージデータを、選択的にアドレスし、読み出すことができる。図２８Ｂの実施形態にお
いて、ウインドウ表示のフレームの動作モードが、図示され、そこでは、ウインドウ表示
のイメージデータは、イメージセンサアレイモジュール１８２の中心にある、位置的に連
続するピクセルの集まり（例えば、お互いに隣接するピクセルの集まり）のみを、選択的
にアドレスし、読み出すことにより、イメージセンサアレイモジュール１８２から読み出
される。図２８Ｃの実施形態において、ウインドウ表示のフレームの動作モードが図示さ
れ、そこでは、ウインドウ表示のイメージデータは、位置的に連続するピクセルの10×10
ブロックの、離れて配置されたクラスターを、選択的に読み出すことにより、イメージセ
ンサアレイモジュール１８２から読み出される。図２８Ａ、２８Ｂ、または２８Ｃを参照
して記述されたすべてのウインドウ表示のフレームの動作モードにおいて、イメージセン
サのピクセルの半分より少ないものに対応するイメージデータが、選択的に、アドレスさ
れ、読み出される。ウインドウ表示のフレームの動作モードで動作するとき、イメージリ
ーダー１００は、図２８Ａ、２８Ｂあるいは２８Ｃで図示されるパターンの１つ、または
それ以上のピクセルに対応する入射光に対応するイメージデータを集めることができる。
このようなイメージデータの集まりは、グレースケール値の集まりを含んでもよく、かつ
、ウインドウ表示のフレームのイメージデータと呼ばれてもよい。

【0094】

ここで記述されたウインドウ表示のフレームの動作モードは、フルフレームのイメージデ
ータが、メモリモジュール１１６の中にストアされ、そののち、そのフルフレームのイメ
ージの部分が、さらなる処理を受ける問題の領域（すなわち、“サンプル”領域）として
指定される代わりの動作モードと対比される、ウインドウ表示のフレームの動作モードに
おいて、１フレームのイメージデータは、古フレームのイメージデータを集めるのに必要
とされる時間の一部内において集めることができる。

【0095】

プロセス８００をさらに参照して、イメージリーダー１００はステップ８２４で、ウイン
ドウ表示のフレームのイメージデータを分析し、イメージリーダー１００の焦点合わせ特
徴を決定する。ウインドウ表示のフレームのイメージデータを分析して焦点合わせ特徴を
決定するステップは、さらに、図２９のフロー図、図３０Ａと図３０Ｂのヒストグラムプ
ロットを参照して記述される。ステップ４１０２でイメージリーダー１００は、ステップ
８２０で読み出された現在のウインドウ表示のフレームのイメージデータのピクセル値の
ヒストグラムプロットを構築する。図３０Ａは、受け入れ可能に焦点合わせされている、
バイトーンイメージ（単色基板上のバーコードシンボルにおけるような）に対応する行の
データのピクセル値のヒストグラムプロットである。ヒストグラムプロット４１０８は、
高コントラストイメージを表し、グレースケールの高い側での多くのピクセル値、グレー
スケールの低い側での数多くのピクセル値、およびグレースケールレンジの中央でのほと
んどないピクセル値を含むものである。図３０Ｂは、焦点がよく合っていないバイトーン
イメージに対応するウインドウ表示のフレームのイメージデータのピクセル値のヒストグ
ラムプロットである。ヒストグラム４１１０により要約されるイメージデータは、「より
フラットな」、よりコントラストのないイメージであり、これは、グレースケールの両端
においてより少ないピクセル値を持ち、グレースケールの中心においてより多くのピクセ
ルを持つことを意味している。したがって、イメージの焦点レベルはイメージコントラス
ト情報を用いて容易に決定することができることが見られる。

【0096】

ステップ４１０４において、イメージリーダー１００が集められたヒストグラムデータを
評価する。ブロック４１０４でイメージリーダー１００は、レンズ２１２のための適切な
イン焦点設定を決定するか、あるいは、現在の行のイメージデータから抽出されたヒスト
グラムが、イメージリーダー１００が、現在のレンズ位置に受け入れ可能に焦点合わせさ
れていることを示すかどうかを決定する。イメージリーダー１００がステップ４１０４で
レンズ２１２のための適切な設定を決定するとき、ヒストグラムデータは、現在のウイン
ドウ表示のフレームのイメージデータからであってもよく、あるいは現在のウインドウ表
示のフレームのイメージデータと、以前に集められた１あるいはそれ以上のフレームのウ
インドウ表示のイメージデータのとの結合に基づくものであってもよい。さらなる側面に
おいて、レンズ２１２の位置または設定値は、読み出され、解析された各行のイメージデ
ータのヒストグラム情報が、レンズ２１２の、ウインドウ表示のフレームのイメージデー
タ情報が集められた時点での位置を示すレンズ位置データと関連したものであるよう記録
される。ステップ４１０４において、イン焦点レンズ設定を決定するための遷移関数は、
ヒストグラムプロットにおいて要約されたウインドウ表示のフレームコントラスト情報ば
かりでなく、各集められたウインドウ表示のフレームのイメージデータと関連するレンズ
２１２の位置を示すレンズ位置データを利用することができる。

【0097】

プロセス８００のさらなるステップを参照して、イメージリーダー１００はステップ８１
４で、レンズ２１２が、連続的な動きにあるか、階段状の連続的な動きにあるかを制御す
ることができる。連続的な動きにあると制御されるとき、レンズ２１２は、ウインドウ表
示のフレームのイメージデータに対応するピクセルが露出され、かつ読み出される時間を
通して、連続的に移動する。階段状の連続的な動きにあると制御されるとき、レンズ２１
２は、ウインドウ表示のフレームのイメージデータに対応しているピクセルが露出され、
読み出される時間を通して、移動し、停止する。レンズ２１２が階段状の連続的な動きに
あるよう制御するイメージリーダー１００の１つの実施形態において、イメージリーダー
１００は、レンズを２つの極ポイント、第１の遠フィールド位置と、第２の近フィールド
位置との間で、連続的に移動させる。レンズ２１２が階段状の連続的な動きにあるよう制
御するイメージリーダー１００のもう１つの実施形態において、イメージリーダー１００
は、レンズ２１２を、２つの極点の間で移動させ、かつ該２つの極点間の、１つまたはそ
れ以上の点で、レンズ２１２を簡欠的にストップさせる。階段状の連続的な動きにあるよ
う制御されるレンズ２１２は、動き期間、すなわち、その間にレンズが移動する時間と、
レンズが一時的にアイドルである時間に対応する停止期間とを持つと、考えることができ
る。本発明の１つの実施形態において、レンズ２１２の動きと、行のピクセルからのイメ
ージデータの読み出しとは、調整されている。さらに、レンズ２１２の動き期間の間に露
出されるピクセルに対応するイメージデータの処理は、ある実施形態において有用である
が、イメージリーダー１００は、レンズ２１２の動き期間の間に露出されたピクセルに対
応するイメージデータが、例えば分析ステップ８２４の間に破棄されるように構成するこ
とができる。

【0098】

一般に図２５を参照して記述されるプロセスの特定の実施形態は、図２６および２７のフ
ロー図を参照して記述される。図２６の実施形態において、イメージリーダー１００は、
ステップ８２４で、その時点までに集められたウインドウ表示のフレームのイメージデー
タに基づき、イン焦点設定を決定するよう試みる。もし、イメージリーダー１００が、ブ
ロック８２８ａで、イメージリーダー１００のイン焦点位置を決定するのに十分な情報が
集められたと決定すれば、イメージリーダー１００はステップ８２８ｂに進み、レンズを
決定されたイン焦点位置にまで動かす。もし十分な情報が集められなかったなら、イメー
ジリーダー１００はステップ８２０に戻り、追加的なウインドウ表示のフレームの情報を
集める。イメージリーダー１００はステップ８２８ｂで、例えば、決定されたイン焦点位
置が正しいことを確認する目的でレンズ２１２を動かしながら、ウインドウ表示のフレー
ムのイメージデータを読み出し、処理することを続けることができる。レンズ２１２が決
定されたイン焦点位置に動かされたとき、イメージリーダー１００はステップ８３６に進
み、フルフレームのイメージデータ（例えば、プロセス３００にしたがって）を集め、そ
ののち、ステップ８３８に進み、集められたイメージデータをデータフォームデコードモ
ジュール１５０または自動識別モジュール１５２のうちの１つに転送する。

【0099】

図２７を参照して記述されたプロセス８００の実施形態において、イメージリーダー１０
０はステップ８２４で、現在のウインドウ表示のフレームのイメージデータ（もっとも最
近に集められたウインドウ表示のフレームデータ）を評価し、現在のウインドウ表示のフ
レームのイメージデータが、イメージリーダー１００が現在のところイン焦点にあるかを
決定することにより、レンズ２１２のイン焦点設定を確立することができる。もしイメー
ジリーダー１００がステップ８２８ｃでイメージリーダー１００は現在のところイン焦点
ではないと決定するなら、イメージリーダー１００はステップ８２０に戻り、追加的なウ
インドウ表示のフレームの情報を集める。もしイメージにリーダー１００がステップ８２
８でリーダーは現在イン焦点位置にあると決定するなら、イメージリーダー１００は（例
えば、プロセス３００にしたがって）ステップ８３６に進んで、フルフレームのイメージ
データを集め、そののち、ステップ８３８に進み、集められたイメージデータをデータフ
ォームデコードモジュール１５０あるいは自動識別モジュール１５２に転送する。

【0100】

本発明の変形例において、イメージリーダー１００は、ステップ８２０で所定の数のウイ
ンドウ表示のフレームのイメージデータを読み出し、ステップ８２４で所定の数のウイン
ドウ表示のフレームのイメージデータを解析する。ウインドウ表示のフレームのイメージ
データは、同じパターン（例えば、常に図２８Ａのパターン）を持っていたり、あるいは
入れ替わるパターン（例えば、最初は図２８Ａ のパターン、次は図２８Ｂのパターン、
そして次は図２８Ｃのパターン）を持っていたりする。もう１つの変形例において、イメ
ージリーダー１００は、各集められたウインドウ表示のフレームのイメージデータを、集
めたのに続いて、データフォームデコードモジュール１５０および／または自動識別モジ
ュール１５２に転送する。ステップ８２４においてイメージリーダー１００は、イメージ
リーダー１００のイン焦点設定を決定するために、所定の数のフレームのイメージデータ
を解析する。イン焦点設定を決定するにおいて、イメージリーダー１００は、複数のウイ
ンドウ表示のフレームのイメージデータからのもっともよく焦点の合った（高いコントラ
ストの）ウインドウ表示のフレームのイメージデータと関連したイン焦点設定を選択する
ことができる、あるいはそうでなければ、イメージリーダー１００は、集められた複数の
ウインドウ表示のフレームからのイメージデータを利用して焦点設定を計算することがで
きる。プロセス８００の変形の任意のものにおいて、イメージリーダー１００はステップ
８３６で、イメージリーダー１００のイン焦点設定を、レンズ２１２を決定された設定位
置までイン焦点設定を確立するために移動させる前あるいは後に、決定した後に、フルフ
レームのイメージデータを集めることができる。

【0101】

プロセス４００およびプロセス８００を参照して、イメージリーダー１００は、“イン焦
点”位置を確立するにおいて、レンズ２１２の予想されるまたは現在の位置を、他の利用
可能なレンズ焦点位置より良い焦点に対象指標をもたらすような、予想されるまたは現在
のレンズ位置に基づいて、“イン焦点”にあるよう指定することが理解されるであろう。
これにより、レンズ焦点位置が、一般的な意味で高度に焦点合わせされていない場合は、
リーダー１００はそれでもやはり、もしそれが他の利用可能なレンズ位置より目標をより
イン焦点にするのであれば、該位置を“イン焦点”にあると指定するであろう。１つの特
定の実施形態において、レンズ２１２は、それが階段状の連続的動きをするよう制御され
るときは、限定された数の分離した位置（例えば、２つの位置）の間で、“トグルされる
”よう制御される。このような１つの実施形態において、イメージリーダー１００は、も
しレンズ位置が指標を残りの可能な位置よりよりイン焦点にあるようにするのであれば、
限定された数の可能な分離した位置のうちの１つを“イン焦点”であるとして指定する。
特に、レンズ２１２が限定された数の分離した位置の間で“トグルされる”構成では、焦
点決定プロセスは、省略され、イメージデータはデコードモジュール１５０または自動識
別モジュール１５２に直接転送され得る。特に、限定された数の代わりの焦点位置がある
とき、イン焦点位置は、結果が成功的なデコードにおいてどの位置にあるかに依存して容
易に識別することができる。デコードの試みによりイン焦点位置を識別することは、平均
デコード時間を削減することができる。

【0102】

いくつかの利用可能なイメージセンサアレイは、限定された数のエッジ列および／または
行が、パッケージングの問題（すなわち、エッジピクセルは、チップのパッケージング材
料によりカバーされる）、または特定のアスペクト比への形状のために、読み出されない
構成、または動作モードをもつことが理解されるであろう。イメージセンサからのイメー
ジデータが、イメージセンサのピクセルのすべてから、あるいは限定された数の行および
／または列エッジピクセルを除く実質的にすべてのピクセルから読み出される場合は、こ
のようなイメージデータ収集は、フルフレームのイメージデータの収集であると、ここで
は考慮される。

【0103】

プロセス４００、およびプロセス８００を参照して、レンズ２１２は、連続的な動きと、
階段状の連続的な動きのうちの１つにあるよう、制御され得ることが述べられてきた。レ
ンズ２１２が連続的な動きにあるよう制御されるとき、イメージリーダー１００の焦点設
定は、時間にわたって変化するよう制御されることが、見られるであろう。レンズ２１２
が階段状の連続的な動きにあるよう制御されるとき、レンズ２１２、およびそれゆえ、イ
メージリーダー１００の焦点設定は、時間にわたってステップ状に変化するよう制御され
る。さらに、プロセス４００、またはプロセス８００にしたがったレンズ２１２が、階段
状の連続的な動きにあるよう制御される動き期間内にあるとき、レンズ２１２の焦点設定
は、変化する状態にある。レンズ２１２が階段状の連続的な動きにあるよう制御される、
レンズ２１２の停止期間の間に、イメージリーダー１００の焦点設定は、一時的にアイド
ル状態にある。

【0104】

再び 図１Ａを参照して、以下の記述は、上記で提示されたイメージリーダー１００にお
けるモジュールについての追加的な詳細を与える。種々の実施形態において、制御モジュ
ール１１２は、オンチップの早いアクセスの可能なメモリを含む中央処理装置、応用特定
集積回路（ASICs）ばかりでなく、ソフトウェア、ファームウェア、およびデジタル的に
符号化された論理を含むことができる。メモリモジュール１１６は、データ貯蔵のために
、リードオンリー（ROM）、ランダムアクセス（RAM）、および不揮発性プログラマブルメ
モリの任意の１つ、またはそれ以上よりなることができる。ROMベースのメモリは、セキ
ュリティーデータ、イメージリーダーOSオペレーティング指令、および他のモジュール用
のコードを収容するのに使用することができる。RAMベースのメモリは、イメージリーダ
ー動作の間の一時的なデータ貯蔵を促進するために使用することができる。不揮発性メモ
リは、種々の形を取ることができ、代表的には、消去可能なプログラマブルROM （EPROM
）、および電気的に消去可能なプログラマブルROM（EEPROM）がある。いくつかの実施形
態においては、不揮発性メモリは、イメージリーダー１００が、その無活動な、あるいは
電力節減“スリープ”状態にあるとき、データが維持されることを保証するのに使用され
る。

【0105】

I/Oモジュール１２０は、イメージリーダー１００と、他の電子装置との間に可能な双方
向通信を確立するために使われる。I/Oモジュールの一部を構成することのできる要素の
例は、ワイヤレス、あるいは有線のイーサネット（登録商標）インタフェース、ダイアル
アップまたはケーブルモデムインタフェース、USBインタフェース、PCMCIAインタフェー
ス、RS232インタフェース、IBMテールゲートインタフェースRS485インタフェース、PS/2
キーボード/マウスポート、専門的なオーディオおよび／またはビデオインタフェース、
コンパクトフラッシュ（登録商標）インタフェース、ＰＣカードスタンダードインタフェ
ース、メモリ用セキュアデジタルスタンダード、入出力装置用セキュアデジタルインプッ
トアウトプット、および／または、任意の他の標準または専用のデバイスインタフェース
を含む。コンパクトフラッシュ（登録商標）インタフェースは、ウェブサイトhttp://www
.compactflash.org において維持された コンパクトフラッシュ（登録商標）仕様バージ
ョン２.０で記述される、コンパクトフラッシュ（登録商標）スタンダードに従って設計
されたインタフェースである。コンパクトフラッシュ（登録商標）仕様バージョン2.0の
ドキュメントは、その全体がここに参照により組み入れられる。PCカードスタンダードイ
ンタフェースは、例えば、パーソナルコンピュータ・メモリカード国際協会（PCMCIA）に
よって維持され、http://www.pcmcia.org でのウェブサイトを通して利用可能である、PC
カードスタンダード8.0リリース‐２００１年４月 により記述されたような、PCカードス
タンダードに従って設計されたインタフェースである。PCカードスタンダード8.0リリー
ス‐２００１年４月 仕様書バージョン2.0ドキュメントは、その全体がここに参照により
組み入れられる。

【0106】

作動モジュール１２４は、今まで述べてきたプロセス３００、プロセス４００、プロセス
６００、プロセス８００に従ったデータ収集、および処理のようなイメージリーダー１０
０の種々の側面の動作を始めるのに使用される。プロセス３００、プロセス４００、プロ
セス６００、およびプロセス８００のステップのすべては、作動モジュール１２４による
各プロセスの開始に応答して自動的に実行される。イメージリーダー１００は、プロセス
３００、プロセス４００、プロセス６００、プロセス８００のステップが開始されたとき
は、停止条件が満たされるまで自動的に継続するよう構成することができる。停止条件は
、例えば、トリガー信号の生成（例えば、トリガー２１６の開放により生成されるような
）、または所定の数のバーコードシンボルの成功的なデコードであり得る。上記で議論さ
れたハンドヘルドイメージリーダー１００aでは、作動モジュールは、押下されたとき、
制御モジュール１１２により受信されるトリガー信号を生成し、制御モジュール１１２は
、順に、制御信号をイメージリーダー１００の適切な他のモジュールに送るトリガー２１
６よりなる。イメージリーダー１００の固定取り付けされた１つの実施形態において、作
動モジュール１２４は、撮像されるべき目標の存在が検出されたとき、イメージリーダー
１００の動作を開始するトリガー信号を生成する目標感知モジュールよりなる。トリガー
信号が生成されたとき、イメージリーダー１００は、アイドル状態から活性読み取り状態
に駆動される。作動モジュール１２４はまた、ローカルの、あるいは遠隔に配置された装
置からのコマンドに応答してトリガー信号を生成することができる。

【0107】

ユーザフィードバックモジュール１２８は、オペレータに感受的フィードバックを与える
ために使用される。種々の実施形態において、フィードバックは、イメージリーダー１０
０における、ビープ音等の音響信号、LEDフラッシュ指示器のようなビジュアルディスプ
レイ、振動のような機械的感受、あるいはイメージリーダー１００の成功的イメージ獲得
のような動作の状態をオペレータに示すことができる他の任意の感受的フィードバックを
含むことができる。

【0108】

ディスプレイモジュール１３２は、例えば、残っているバッテリーおよび／またはメモリ
容量、動作モード、および／または他の動作的または機能的詳細を含むイメージリーダー
１００の動作状態のようなビジュアル情報をオペレータに与えるのに使用される。種々の
実施形態において、ディスプレイモジュール１３２は、ディスプレイと調和したオペレー
タの触覚入力を受けるオプションのタッチパッドスクリーンオーバーレイを持つLEDフラ
ットパネルディスプレイにより与えられることができる。

【0109】

ユーザインタフェースモジュール１３４は、オペレータとイメージリーダー１００の間の
通信のためのインタフェース機構を与えるために使われる。種々の実施形態において、ユ
ーザインタフェースモジュール１３４は、キーパッド、機能特定的な、またはプログラマ
ブルなボタン、ジョイスティック、またはトグルスイッチ、などよりなる。もし、ディス
プレイモジュール１３２が、上記したようなタッチパッドスクリーンオーバーレイを含む
なら、ディスプレイモジュールは、ユーザインタフェースモジュール１３４における要素
により代替的に与えられる入力機能性のいくつかを取り入れることができる。

【0110】

いくつかの実施形態において、RFIDモジュール１３６は、ISO/TEC１４４４３に従ってい
る、RFIDコンタクトレス装置を尋問することのできるRPID尋問器、およびRFIDタグが発す
る回答をリカバーすることのできるリーダーである。国際標準化機構（ISO）と国際電気
標準会議（IEC）は、世界的な標準化のための専門化されたシステムを定義する団体であ
る。他の実施形態において、RFIDモジュール１３６は、ISO/IEC１０５３６、またはISO/I
EC１５９６３にしたがって動作する。ISO/IECによって広められたコンタクトレスカード
スタンダードは、ISO/IEC１０５３６（近接結合カード）、ISO/IEC１４４４３（近傍カー
ド）、およびISO/IEC１５６９３（近隣カード）で実施されたような種々のタイプをカバ
ーする。これらは、関連する結合デバイスから、非常に近い、近くである、および長い距
離にあるときに、それぞれ動作するように意図されている。いくつかの実施形態において
、RFIDモジュール１３６は、電子製品コード（EPC）、MITのオートIDセンターによって提
案されたコードフォーマットにしたがって記録された情報よりなるタグを読むために構成
されている。いくつかの実施形態において、RFIDモジュール１３６は、専有のプロトコル
に従って動作する。いくつかの実施形態において、RFIDモジュール１３６は、尋問された
RFIDタグから受信した情報のすくなくとも一部を、コンピュータプロセッサーに送り、こ
れは、該情報を、インターネットを介してアクセス可能なサーバー上にストアされたデー
タにアクセスする、または検索するために使用する。いくつかの実施形態において、その
情報は、RFIDタグ、あるいはRFIDタグと結合した目標のシリアルナンバーである。

【0111】

いくつかの実施形態において、スマートカードモジュール１４０は、ISO/IEC７８１６に
従っているスマートカードリーダーであって、適切に設計されたチップベースのスマート
カードとの通信を打ち立てるため電気的コンタクトを持つものである。スマートカードモ
ジュール１４０は、取り付けられたスマートカードに対して、データを読み、あるいはい
くらかの場合にはデータを書くことが可能である。

【0112】

いくつかの実施形態において、例えば、クレジットカード上で使われるトラックのような
、１またはそれ以上のトラック上の、磁気の形で符号化された情報を運ぶカードのような
目標を読み出すことのできる磁気ストライプリーダーである。他の実施形態において、磁
気ストライプカードモジュール１４４は、銀行小切手上に、アメリカ銀行協会ルーティン
グ番号、アカウント番号、小切手連続番号、およびドラフト量を、示すように見られる磁
気インクを用いて印刷された文字を読み出すための、磁気文字読み取り装置である。いく
つかの実施形態において、両タイプの磁気読み取り装置が設けられる。

【0113】

イメージリーダー１００のいくつかの実施形態において、RFIDモジュール１３６の機能性
、スマートカードモジュール１４０、および磁気ストライプカードモジュール１４４の機
能性は、松下電器産業株式会社から入手可能なパナソニック集積スマートカードリーダー
モデル番号 ZU-9A36CF4のような単一つのトリブリッドリーダーモジュール内に結合され
ている。ZU-9A36CF4は、２００４年３月の日付の、「手動挿入タイプの集積スマートリー
ダー」という名称の、パナソニック仕様書番号MIS-DG60C194（改訂版1.00）において詳細
に記述されている。この文書は、その全体が参照によりここに組み入れられる。

【0114】

デコーダモジュール１５０は、UPC/EAN、コード11、コード39、 コード128、 Codabar、I
nterleaved 2of5、MSI、PDF417、MicroPDF417、コード16K、コード49、 MaxiCode、アズ
テック、アズテックメサ、データマトリックス、Qcode、QR コード（登録商標）、UCC複
合物、Snowflake、 Vericode、Dataglyphs、RSS、BC412、コード93、Codablock、Postnet
（US）、BPO4ステート、カナダ４ステート、日本郵便、KIX （オランダ郵便）、 Planet
コード、OCRA、OCR B、等のような、１次元および２次元バーコードのような目標データ
をデコードするために使われる。いくつかの実施形態において、該デコーダモジュールは
また、それをして、上記リストされた複数のバーコードの間で自動的に識別をすることを
許す自動識別機能性を含む。該デコーダ１５０の、デコード可能な指標の特徴の測定のよ
うな機能性は、２００４年１１月５日に出願された、関連する米国出願第１０／９８２，
３９３号において記述されている。この出願は、その全体が参照によりここに組み入れら
れる。

【0115】

本発明の原則にしたがって構成されたイメージリーダー１００のもう１つの例は、図１５
Ａ、１５Ｂ、および１５Ｃにおける異なる斜視図に示される形態データ端末１００ｂであ
る。図１５Ａが上面斜視図を示し、図１５Ｂが正面斜視図を示し、図１５Ｃが後方斜視図
を示す。示されるように、１つの実施形態における携帯データ端末１００ｂは、ディスプ
レイ５０４、キーボード５０８、例えばカーソルを位置付けるためのインタフェースボタ
ン５１２、（図示されない）ステイラスホルダー５２４を持つスタイラス５２０を含むイ
ンタフェース要素を含む。該携帯データターミナル１００ｂはさらに、レンズ２１２ｂ、
および光源１６０ｂを含む。さらなる実施形態において、携帯データ端末は、多数の取り
外し可能なコンピュータ周辺機器の付加により、その機能性を拡張することができた。種
々の実施形態において、コンピュータ周辺機器は、磁気ストライプリーダー、指紋スキャ
ナーのようなバイオメトリックリーダー、レシートプリンターのようなプリンター、RFID
タグまたはRF支払いリーダー、スマートカードリーダー等のうちの、１つまたはそれ以上
を含むことができる。種々の実施形態において、携帯データ端末１００ｂは、700 Vision
s Drive, P.O. Box 208, Skaneateles Falls, NYの、ハンドヘルドプロダクトインコーポ
レーティッドから入手可能な、Dolphin 7200、7300、7400、7900、または、9500シリーズ
モバイルコンピュータであり、本発明にしたがって構成することができる。ハンドヘルド
コンピュータデバイスの、特に、該デバイスのハウジングの種々の詳細は、２００４年９
月１０日に出願された、名称“Hand Held Computer Device”の、関連する米国出願第１
０／９３８，４１６号において詳細に記述されている。この出願は、その全体がここに参
照により組み入れられる。

【0116】

携帯データ端末１００ｂはさらに、ダイアルアップまたはケーブルモデムインタフェース
、USBインタフェース、PCMCIAインタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェー
ス、RS232インタフェース、IBMテールゲートインタフェースRS485インタフェース、 コン
パクトフラッシュ（登録商標）インタフェース、ＰＣカードスタンダードインタフェース
、メモリ用セキュアデジタルスタンダードインタフェース、入出力装置用セキュアデジタ
ルインプットアウトインタフェース、および／または、任意の他の標準または専用デバイ
スインタフェース、のような電気−機械インタフェース５３２を含む。種々の実施形態に
おいて、電気−機械インタフェース５３２は、取り付けられるコンピュータ周辺機器の一
部として使用することができる。

【0117】

携帯データターミナル１００ｂの１つの実施形態の電気ブロック図が、図１６に示される
。図１６の実施形態において、イメージ収集モジュール１０８ｂは、５３６がイメージセ
ンサチップ５４６上に設けられ、撮像光学素子５４４を関連づけた２次元イメージセンサ
を含む。関連づけられた撮像光学素子５４４は、（図示されない）レンズ２１２ｂを含む
。イメージセンサチップ５４６は、Skaneateles Falls,ＮＹの、ハンドヘルドプロダクト
インコーポレーティッドから入手可能であり、本発明にしたがって構成されるタイプの、
IT4000あるいはIT4200イメージエンジン内において設けられることができ、上記で記述さ
れた、KAC-0311またはMicron MT9V022イメージセンサアレイのような適切な商業的に利用
可能なチップであることができる。携帯データターミナル１００ｂはまた、光源１６０ｂ
および照明制御モジュール１６４ｂを含む照明モジュール１０４ｂを含む。これらの照明
モジュールはまた、上記で述べたIT4000およびIT4200の集積部分でもある。携帯データタ
ーミナル１００ｂはさらに、例えば、インテルストロングアームRISCプロセッサ、または
インテルPXA255プロセッサ、によって与えられるようなプロセッサICチップ５４８である
ことができる。プロセッサICチップ５４８は、中央処理装置（CPU）５５２を含む。イメ
ージを取り込むために、プロセッサICチップ５４８は、適切な制御およびタイミング信号
を、上記したように、イメージセンサチップ５４６に送る。プロセッサICチップ５４８は
さらに、チップ５４６によって生成されたイメージデータのRAM５７６への転送を、管理
する。プロセッサICチップ５４８は、図１Ａに関連して記述されたように、１つ、または
それ以上のモジュール、例えば、モジュール１０４、１０８、１１２、１１６、１２０、
１２４、１２８、１３２、１３４、１３６、１４０、１４４、１５０、１５２、１６５、
１６８の機能を、部分的に、あるいは全体的に実行するよう構成することができる。

【0118】

上記で示されたように、ポータブルデータターミナル１００ｂは、液晶ディスプレイのよ
うなディスプレイ５０４、キーボード５０８、802.11無線通信リンク５５６のような、複
数の通信またはラジオトランシーバー、グローバルシステムフォーモバイル通信／汎用パ
ケットラジオサービス（GSM（登録商標）/GPRS）無線通信リンク５６０、および／または
、ブルートゥース無線通信リンク５６４を含む。追加的な実施形態において、ポータブル
データターミナル１００ｂはまた、音声またはデータ通信のような情報を、符号分割多元
接続（CDMA）、セルラーデジタルパケットデータ（CDPD）、Mobitexセルラーフォンおよ
びデータネットワークおよびネットワーク要素を介して送信する能力を有することができ
る。他の実施形態において、ポータブルデータターミナル１００ｂは、DataTAC（登録商
標）ネットワークまたは無線ダイアルアップ接続を用いて情報を送信することができる。

【0119】

ポータブルデータターミナル１００ｂはさらに、赤外線の（IR）通信リンク５６８を含む
ことができる。キーボード５０８は、マイクロコントローラチップ５７２を介してICチッ
プ５４８と通信することができる。ポータブルデータターミナル１１０ｂはさらに、上記
で記述されたように、データをRFIDタグに読み出す、あるいは書き込むRFID回路網５７８
、および回路網可能化クレジットカードのようなスマートカードとの電気的通信を確立す
る電気的コンタクト５９０を含むスマートカード回路網５８６を、含むことができる。ポ
ータブルデータターミナル１００ｂはさらに、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む
メモリ５７４を含む。１つの実施形態における揮発性メモリは、一部、RAM５７６によっ
て与えられる。不揮発性メモリは、一部、ROM５８０によって与えられ得る。プロセッサI
Cチップ５４８は、システムバス５８４を介してRAM５７６およびROM５８０と通信する。
プロセッサICチップ５４８、およびマイクロコントローラチップ５７２はまた、揮発性お
よび不揮発性メモリの領域を含む。制御モジュール１１２における要素のような、上記で
議論したモジュールの少なくともいくつかは、すくなくとも一部ソフトウェアで実装され
るような場合は、ソフトウェア要素は、ROM５８０のような不揮発性メモリ内にストアす
ることができる。１つの実施形態において、プロセッサICチップ５４８は、それ自身がＣ
ＰＵ５５２およびメモリ５７４を使用する制御回路を含む。メモリ５７４の不揮発性領域
はプログラム動作指令をストアするために使用することができる。

【0120】

種々の実施形態において、プロセッサICチップ５４８は、いくつかの直列インタフェース
（例えば、汎用の、イーサネット（登録商標）の、ブルートゥースの）、および並列イン
タフェース（例えば、PCMCIA 、コンパクトフラッシュ（登録商標））を含む、（すべて
は、図１６に図示されない）多くのI/Oインタフェースを含むことができる。

【0121】

１つの実施形態において、プロセッサICチップ５４８は、フレームのイメージデータを、
例えば、１次元、または２次元バーコードを、またはOCR文字のセットを、デコードする
よう、フレームのイメージデータを処理することができる。種々のバーコード、および／
または、OCRデコードアルゴリズムは、ハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッド
から入手可能な、デコーダーボードを持つIT4250イメージエンジンの組み込み等により、
商業的に利用可能である。１つの実施形態において、デコーダーボードは、UPC/EAN、コ
ード11、コード39、 コード128、 Codabar、Interleaved 2of5、MSI、PDF417、MicroPDF4
17、コード16K、コード49、 MaxiCode、アズテック、アズテックメサ、データマトリック
ス、Qcode、QR コード（登録商標）、UCC複合物、Snowflake、 Vericode、Dataglyphs、R
SS、BC412、コード93、Codablock、Postnet （US）、BPO4ステート、カナダ４ステート、
日本郵便、KIX （オランダ郵便）、Planetコード、OCR A、OCR B、等のようなシンボロジ
ーを解読する。

【0122】

他の動作の間で、赤外線トランシーバー５６８は、放送モードでのポータブルデータター
ミナル１００ｂからのデータを、受信モードでのポータブルデータターミナル１００ｂに
、赤外線コピーすることを促進する。データコピーセッションの間の赤外線トランシーバ
ー５６８の利用は、単一の放送装置からのデータ放送が、いくつかの受信装置により、該
受信装置のいずれもが放送装置に物理的に接続されていなくても、同時に受信されること
を可能とする。

【0123】

追加的なさらなる実施形態において、イメージリーダー１００は、700 Visions Drive,P.
O. Box 208, Skaneateles Falls, NYのハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッド
から入手可能である、かつ本発明に従って構成された、トランザクションターミナルイメ
ージKiosk 8870のようなトランザクションターミナル内に収容することができる。さらな
る実施形態において、イメージリーダー１００は、700 Visions Drive, P.O. Box 208, S
kaneateles Falls, NYのハンドヘルドプロダクトインコーポレーティッドからの、IMAGET
EAM 3800E線形イメージエンジン、またはIMAGETEAM 4710 ２次元リーダーのような固定さ
れたマウントシステム内に収容することができる。

【0124】

種々の実施形態において、照明モジュール１０４、像収集モジュール１０８、制御モジュ
ール１１２、メモリモジュール１１６、I/Oモジュール１２０、作動モジュール１２４、
ユーザフィードバックモジュール１２８、ディスプレイモジュール１３２、ユーザインタ
フェースモジュール１３４、RFIDモジュール１３６、スマートカードモジュール１４０、
磁気ストライプカードモジュール１４４、デコーダモジュール１５０、照明制御モジュー
ル１６４、電力モジュール１６８、インタフェースモジュール１７２、光学部品モジュー
ル１７８、センサアレイモジュール１８２、センサアレイ制御モジュール１８６、グロー
バル電子シャッター制御モジュール１９０、行および列アドレスおよびデコードモジュー
ル１９４、および読み出しモジュール１９８、回転シャッター制御モジュール２０２、お
よび自動焦点モジュールを含む、上記したモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア
、および／またはハードウェアの異なる結合において実行することができる。

【0125】

本発明で使用することのできる機械可読蓄積媒体は、磁気フロッピー（登録商標）ディス
クおよびハードディスク、DVDドライブ、CDドライブであって、いくつかの実施形態にお
いては、DVDディスク、およびCD-ROMディスク（すなわち、リードオンリー光学蓄積ディ
スク）CD-Rディスク（すなわち、一回書き込み、多数回読み出し光学蓄積ディスク）、お
よびCD-RWディスク（すなわち、再書き込み可能な光学蓄積ディスク）のような電子、機
械、磁気および／光学蓄積媒体を含む；および、RAM、ROM、EPROM、コンパクトフラッシ
ュ（登録商標）カード、PCMCIA カード、あるいは、SD またはSDIOメモリのような電子記
録媒体を含む；および、蓄積媒体を収容し、読み出しおよび／書き込みを行う電子要素（
例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、DVDドライブ、CD/CD-R/CD-RWドライ
ブ、またはコンパクトフラッシュ（登録商標）/PCMCIA/SDアダプタ）を含む。機械可読記
憶媒体の技術において当業者によく知られているように、データ貯蔵のための新しい媒体
およびフォーマットは絶えず工夫されてきており、任意の簡便な、商業的に利用可能な蓄
積媒体、および将来利用可能であろう対応する読み出し／書き込みデバイスが、特にもし
それがより大きい蓄積容量、より高いアクセススピード、より小さいサイズ、およびより
低い蓄積情報のビットあたりコストを与えるものであれば、使用されるのに適切であるで
あろう。よく知られたより古い機械読み取り可能な媒体、例えば、パンチされたペーパー
テープまたはカード、テープまたはワイヤ上の磁気記録、印刷された文字（例えば、OCR
および磁気的に符号化されたシンボル）の光学的、または機械的読み取り、および１次元
または２次元バーコードのような機械可読シンボルはまた、ある条件の下で使用に利用可
能であろう。

【0126】

当業者であれば、電気、および電子装置の多くの機能は、ハードウェア（例えば、ハード
ワイヤード論理）で、ソフトウェア（例えば、汎用プロセッサ上で動作するプログラム内
に符号化された論理）で、および、ファームウェア（例えば、必要とされるプロセッサ上
での動作のために含まれる不揮発性メモリ内で符号化された論理）で、実装することがで
きることを認識するであろう。本発明は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフト
ウェアの１つの実行を、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの異なるも
のを用いて実行するものに変えて、置き換えることを考慮に入れている。実行が遷移関数
により数学的に表現される、すなわち、遷移関数を表現する“ブラックボックス”の入力
端子に印加される特定の励起に対して特定の応答が出力端子にて生成される、限りにおい
て、遷移関数の部分またはセグメントのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアの
実行の任意の結合を含む遷移関数の任意の実行は、ここに考慮される。

【0127】

本発明はここで開示された構造を参照して説明されたが、ここであげられた細部には限定
されるものではなく、本発明は、請求項の範囲および精神の中に入る任意の修正および変
更をカバーすることが意図される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図19D】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28A】

【図28B】

【図28C】

【図29】

【図30A】

【図30B】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】