Nova Patents
JPH11505042A

Automatic exposure single frame imaging systems

Abstract

(57) [Summary] The auto-exposure image system is operated on a single-frame image acquisition basis and applies a single-chip CMOS type structure. For read data formats such as 2D barcodes and matrix codes, the system can provide automatic gain control, automatic exposure control, automatic focus detection and single-frame image and decoding, but with less power consumption. The fixed focal length sensor element array assembly and optical distance sensing allow automatic initiation of exposure when the image is in focus. The exposure provided by image illumination is automatically controlled by sensing the cumulative level of reflected light during the exposure period. Alternatively, the exposure time is obtained from the survey table based on the level of reflected light during the first illumination period of the fixed period. Whether the system ends or continues automatically depends on whether the data format is successfully decrypted. Power savings are made by terminating the read with a successful decryption. Also described are related methods described, such as the use of a complete light handheld reader and a transmission card for decrypted data format information.

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60 claims: 60 independent, 0 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 1。 自動露出画像システムで、データ形式のリーダー(読み取り後)で、上記 のリーダーから距離をおいたターゲット面の中のデータ形式を読み込むデータ形 式のリーダーであって、次の構成をもつ:多くのセンサー要素で画像信号を送り出すため読み取り可能であり、そして少 なくともその幾つかは、2次元アレイの中に位置している;照明の面をもった上記のターゲット面を照明するよう配列されている少なくと も1つの合焦照明器で、アレイとターゲット面の間の距離で変わる所の大きさ、 明るさ、そして場所の少なくとも、その1つによって特徴づけされる;ユーザーの引金装置で、上記の少なくとも1つの合焦照明器を動かせる様に配 列されていて、選ばれたセンサー要素の読み取りを始めるものである;合焦感知装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に応答 し、そして上記の照明の面が、所定の大きさの範囲内の大きさ、明るさが所定の 明るさの範囲内の明るさ、場所が所定の場所の範囲内の場所の少なくとも1つに よって特徴づけられた時、合焦信号を出す様に配列されている;利得制御装置で、それは上記の合焦状態の信号の後の時間内で上記センサー要 素の少なくとも1つからの画像信号によって示される様な反射光のレベルに応答 し、そして画像信号増幅を制御する様に配列されている;露出制御装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に応答 し、上記合焦状態の信号に応答してスタート信号を、又上記ターゲット間からの 照明の所定レベルの反射に応答してストップ信号を作る様に配列されている;少なくとも1つの露出照明器で、上記のスタート信号とストップ信号に応答し 、そして上記のスタートとストップの信号で決められる露出時間の間、上記ター ゲット面を照明する様に配列されている;メモリユニットで、上記のアレイとカップリングしていて、そして上記の画像 信号の画像データ表示を記憶する様に配列されている;プロセシングユニットで、上記のメモリユニットとカップリングしていて、そ して記憶されている画像データを処理し、上記データ形式を解読し、そしてデー タ形式の解読の成功の上に立って選ばれたセンサー要素の読み取りと、データ形 式のリーダーの操作を終了させるのに有効なサイクル終了の信号を作る様に配列 されている;出力装置で上記のプロセシングユニットをカップリングしていて解読されたデ ータ形式情報の表示の出力信号を作る様に配列されている。
  2. 2
    2。 特許請求の範囲第1項記載の画像システムで、更なる次の構成を持ってい る、上記のアレイの前に位置している光学的フィルターで、上記露出照明器から の照明を伝送し、そして回りの光スペクトルの他の部分の伝送を減少させる。
  3. 3
    3。 特許請求の範囲第1項記載の画像システムで、その中では上記の利得制御 装置は、上記2次元アレイの中に含まれているセンサー要素から供給される画像 信号の利得を制御するのに用いられる信号を作る。
  4. 4
    4。 特許請求の範囲第1項記載の画像システムで、その中で上記少なくとも1 つの合焦照明器は、2つの合焦照明器をもっていて夫々光ビームを出しているが 、それは上記アレイの固定した合焦面の表示の焦点距離でアレイの前で交叉する 。
  5. 5
    5。 特許請求の範囲第4項記載の画像システムで、更に、次の構成を持ってい る、中央の合焦レンズで上記アレイの前にあり、そして約上記の焦点距離に広が っている焦点範囲の深さをもって上記焦点距離で焦点の面を作る様に配列されて いる。
  6. 6
    6。 特許請求の範囲第4項記載の画像システムで、その中では上記の合焦状態 感知装置は、上記の光ビームによって上記のターゲット面の上に供給された照明 面の少なくとも所定の収斂の度合いを感知する様に配列されている。
  7. 7
    7。 特許請求の範囲第1項記載の画像システムで、その中では上記の少なくと も1つの露出照明器は次の構成を持っている、照明器装置のアレイで、上記アレ イと上記画像が所定の距離に分離された時、ターゲット面を越えて所定の照明の レベルを作る様に配列されている。
  8. 8
    8。 特許請求の範囲第7項記載の画像システムで、更に次の構成を持っている 、レンズアレイアセンブリで上記の照明装置のアレイからの所定の光の合焦を供 給するものである。
  9. 9
    9。 特許請求の範囲第7項記載の画像システムで、その中では上記の照明器装 置は発光ダイオードである。
  10. 10
    10。 特許請求の範囲第1項記載の画像システムで、その中で上記露出制御装 置は、時間を越えた画像信号の累積値の表示である電圧を発展させ、そして上記 の電圧が所定の始めの電圧に達した時に上記のストップ信号を出す。
  11. 11
    11。 自動露出システムで、次の構成を持っている:多くのセンサー要素で、それは反射してきた照明の表示である画像信号を作っ て読み取り可能であり、そして少なくともそれの幾つかは2次元アレイの中であ る;そして 露出制御装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に応答 し、そして反射された照明の所定のレベルに応答し、そして反射された照明の所 定のレベルに応答し露出ストップ信号を作る様に配列されている。
  12. 12
    12。 特許請求の範囲第11項記載の自動露出システムで、その中では上記の 露出ストップ信号は少なくとも1つの露出照明器を切るのに用いられるが、それ は、上記の反射してきた照明に帰着する照明を作る。
  13. 13
    13。 特許請求の範囲第12項記載の自動露出システムで、その中で上記の少 なくとも1つの露出照明器は次の構成を持っている、照明器装置のアレイで、上 記のアレイと上記のターゲット面が所定の距離で分けられた時、選ばれたターゲ ット面を越えて照明の所定のレベルを供給する様に配列されている。
  14. 14
    14。 特許請求の範囲第11項記載の自動露出システムで、その中で上記の露 出ストップ信号は、次の1つから画像データの読み取りの引き金を引くのに用い られ、少なくとも1つのセンサー要素、それと全てのセンサー要素。
  15. 15
    15。 特許請求の範囲第11項記載の自動露出システムで、更に次の構成を持 っている、光学的フィルターで上記のアレイの前に置かれ、上記の露出照明器か ら照明を伝送し、そして回りの光スペクトルの他の部分の伝送を減少させるのに 効果的である。
  16. 16
    16。 特許請求の範囲第11項記載の自動露出システムで、その中では上記の センサー要素は、上記の反射された照明の表示である電荷を累積する様に配列さ れていて、そして上記のストップ信号は、上記の露出制御装置によって、上記の 少なくともセンサー要素の1つによって所定のレベルに上記の電荷が累積した時 作られる。
  17. 17
    17。 特許請求の範囲第16項記載の自動露出システムで、その中では上記の 少なくともセンサー要素の1つは、露出期間のスタートの時、所定の最初の電荷 を持つ様に配列されている。
  18. 18
    18。 特許請求の範囲第11項記載の自動露出システムで、その中では上記の 露出制御装置は、画像信号の累積値の表示である電圧を発展させ、そして上記の 露出ストップ信号を上記の電圧が所定の始めの電圧に達した時に供給する。
  19. 19
    19。 画像システムで、データ形式を読み取るデータ形式リーダーとして有用 で、次の構成を持っている:多くのセンサー要素で、それは画像信号を作るのに読み取り可能で少なくとも 、その幾つかは2次元アレイの中にある;センサーアレイアセンブリで、上記の多くのセンサー要素と画像信号を作る選 ばれたセンサー要素の読み取りを制御する様に配列されたアレイ制御ユニットを 含んでいる;そして プロセシングユニットで、上記のセンサーアレイアセンブリとカップリングし て、上記の2次元アレイのセンサー要素からの画像信号を処理し、上記のデータ 形式を解読させる様に配列されていて、そして上記のデータ形式の成功の解読に 従って電力の消耗を減らすため画像信号の読み取りを終わりにする様に配列され ている。
  20. 20
    20。 特許請求の範囲第19項記載の自動露出システムで、その中では上記の アレイ制御ユニットは、クロック装置を含んでいて、そして入力電圧と上記のセ ンサーアレイアセンブリのカップリングに応答し、選ばれたセンサー要素の上記 のクロック装置によって作られるクロック信号のタイミング制御の元でなされる ものであり、そして、そこではプロセシングユニットは上記の入力電圧と上記の クロック信号の設備のカップリングの少なくとも1つの終わりの理由から画像信 号の読み取りは終了する様に配列されている。
  21. 21
    21。 特許請求の範囲第20項記載の自動露出システムで、その中では、上記 の多くのセンサー要素は、更に線形アレイを含んでいるが、それは、少なくとも センサー要素の1つの線を持っていて、そして上記のプロセシングユニットは、 少なくとも上記の2次元アレイと上記の線形アレイの1つの中に含まれている選 ばれたセンサー要素の読み取りに関して、上記の入力電力と上記のクロック信号 の設備のカップリングの少なくとも1つを終わらせる様に配列されている。
  22. 22
    22。 自動露出画像システムで、次の構成を持っている:多くのセンサー要素で、それは画像信号を作るのに読み取り可能となっていて 少なくとも、その幾つかは2次元アレイの中にある;少なくとも1つの合焦照明器で、照明の面をもってターゲット面を照明する様 に配列されていて、次の少なくとも1つで特徴づけられているが、それは、大き さ、明るさ、そして場所であるが、それはアレイとターゲット面の間の距離と共 に変化する。 合焦状態感知装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に 応答し、そして上記の照明の面が次の中の少なくとも1つによって特徴づけられ た時は、合焦状態信号を作り出す様に配列されている、大きさで所定の大きさの 範囲内にある、明るさで所定の明るさの範囲にある、そして場所で、所定の場所 の範囲内にあること;露出制御装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に応答 し、そして上記の合焦状態信号に応答してスタート信号を、そして上記ターゲッ ト面からの照明の所定のレベルの反射に応答してストップ信号を作る様に配列さ れている;少なくとも1つの露出照明器で上記のスタート信号と、上記ストップ信号に応 答し、そして上記のスタート信号とストップ信号によって決められる露出時間の 間、上記のターゲット面を照明する様に配列されている。
  23. 23
    23。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、更に次の構成を持って いる、光学的フィルターで上記のアレイの前に位置して、上記の露出照明器から 照明を伝送し、そして回りの光スペクトルの他の部分の伝送を減少するのに効果 がある。
  24. 24
    24。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、その中で上記少なくと も1つの合焦照明器は、次の構成を持っている、2つの合焦照明器で夫々光ビー ムを供給するが、それは上記アレイの固定された合焦面の表示のである焦点距離 でアレイの前で交叉する。
  25. 25
    25。 特許請求の範囲第24項記載の画像システムで、更に、次の構成を持っ ている、中央の合焦レンズで上記アレイの前に位置していて、そして約上記の焦 点距離に広がっている合焦範囲の深さをもって上記焦点距離で焦点の面を供給す る様に配列されている。
  26. 26
    26。 特許請求の範囲第24項記載の画像システムで、その中では上記の合焦 状態感知装置は、上記の光ビームによって上記のターゲット面に供給された照明 面の収斂の所定の度合いを感知する様に配列されている。
  27. 27
    27。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、その中では上記の少な くとも1つの露出照明器は次の構成を持っている、照明器装置のアレイで、上記 アレイと上記画像が所定の距離に分離された時、ターゲット面を越え所定の照明 のレベルを供給する様に配列されている。
  28. 28
    28。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、更に次の構成を持って いる、レンズアレイアセンブリで上記の照明装置のアレイからの所定の光の合焦 を供給するためのものである。
  29. 29
    29。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、その中では上記の照明 器装置は発光ダイオードである。
  30. 30
    30。 特許請求の範囲第22項記載の画像システムで、その中で上記の露出制 御装置は、画像信号の累積値の表示である電圧を発展させ、そして上記の電圧が 所定の始めの電圧に達した時に上記のストップ信号を作る。
  31. 31
    31。 画像システムで、次の構成を持っている:多くのセンサー要素で、それは画像信号を作るのに読み取り可能となっていて 少なくとも、その幾つかは2次元アレイの中にある;少なくとも1つの合焦照明器で、照明の面をもってターゲット面を照明する様 に配列されていて、少なくとも、大きさ、明るさ、そして場所の一つで特徴づけ られるが、それはアレイとターゲット面の間の距離で変化する。そして 合焦状態感知装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に 応答し、そして上記の照明の面が次の中の少なくとも1つによって特徴づけられ た時は、合焦状態信号を作るが、それは所定の大きさの範囲内の大きさ、所定の 明るさの範囲の中の明るさ及び、所定の場所の範囲内の場所である。
  32. 32
    32。 特許請求の範囲第31項記載の画像システムで、その中で上記少なくと も1つの合焦照明器は、次の構成を持っている、2つの合焦照明器で光ビームを 出すが、それは上記アレイの固定された合焦面の表示である焦点距離でアレイの 前で交叉する光ビームを供給する。
  33. 33
    34。 特許請求の範囲第31項記載の画像システムで、その中では上記の合焦 状態感知装置は、上記の光ビームによって上記のターゲットの上に供給する照明 面の収斂の少なくとも所定の度合いを感知する様に配列されている。
  34. 34
    35。 自動露出画像システムで、次の構成を持っている:多くのセンサー要素で、それは画像信号を作るのに読み取り可能となっていて 少なくとも、その幾つかは2次元アレイの中にある;少なくとも1つの露出照明器で最初の時間の間の間及び調整可能な露出時間の 間、ターゲット面を照明する様に配置されていて;そして 露出制御装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に応答 するが、それは上記の最初の時間の間、上記のターゲット面からの反射した照明 のレベルの表示であり、上記の露出制御装置は、上記の調整可能露出時間の間の 表示である露出制御信号を作る様に配列されている。
  35. 35
    36。 特許請求の範囲第35項記載の自動露出画像システムで、更に次の構成 を持っている:メモリユニットで、露出制御信号値と相関のある露出時間の調査表を記憶する 様に配列されている;そして プロセシングユニットで、上記の露出制御装置と上記のメモリユニットとカッ プリングしていて、そして上記の露出制御信号に応答し、上記の調査表を利用し 、上記露出時間の期間を決定する。
  36. 36
    37。 特許請求の範囲第35項記載の自動露出画像システムで、その中では、 上記の少なくとも1つの露出照明器は多くの照明器を含んでいるが、少なくとも その1つは、上記の予めセットした最初の時間の間に付けられ、そして少なくと もその1つは上記の調整可能な露出時間の間に付けられる。
  37. 37
    38。 特許請求の範囲第35項記載の自動露出画像システムで、その中では上 記の少なくとも上記センサー要素は、上記の2次元アレイの中にあるセンサー要 素の2つの横列を持っている。
  38. 38
    39。 特許請求の範囲第38項記載の自動露出画像システムで、その中では上 記の露出制御装置は、上記のセンサー要素の2つの横列に含まれている全てのセ ンサーからの画像信号によって示されるピクセル値を合計することにより、照明 の上記のレベルを決定する様に配置されている。
  39. 39
    40。 特許請求の範囲第36項記載の自動露出画像システムで、その中では、 上記のセンサー要素は電荷記憶装置を含んでいて、それは、上記のプロセッサー ユニット制御の下で、上記の調整可能な露出時間のスタートの前に放電される。
  40. 40
    41。 特許請求の範囲第40項記載の自動露出画像システムで、その中では、 上記のプロセシングユニットの制御の下で、上記の少なくとも1つの露出照明器 が、まず、上記の予めセットしてある最初の期間について付けられ、そして、続 いて上記の調整可能露出期間について、上記の電荷貯蔵装置が、放電された後付 けられる。
  41. 41
    42。 特許請求の範囲第41項記載の自動露出画像システムで、その中では、 上記の調整可能な露出期間の間、上記のセンサー要素によって、感知された画像 信号の表示である画像データは、次の処理のための準備のため、上記のメモリユ ニットとカップリングされる。
  42. 42
    43。 特許請求の範囲第35項記載の自動露出画像システムで、更に次の構成 を持っている:少なくとも1つの合焦照明器で、照明の面をもったターゲット面を照明する様 に配列されていて、少なくとも、大きさ、明るさ、そして場所の1つによって特 徴づけられるが、それはアレイとターゲット面の間の距離と共に変化する;そし て 合焦状態感知装置で、上記のセンサー要素の少なくとも1つからの画像信号に 応答し、そして上記の照明の面が次の中の少なくとも1つによって特徴づけられ た時は、合焦状態信号を作り出す様に配列されているが、上記の照明の面が、少 なくとも所定の大きさの範囲内の大きさ、所定の明るさの範囲の明るさ、そして 所定の場所の範囲内の場所の1つに特徴づけられた時に、照明の予めセットされ た最初の期間を開始するのに効果のある合焦状態信号を作る様に配列されている 。
  43. 43
    44。 特許請求の範囲第35項記載の自動露出画像システムで、更に利得制御 装置を有しているが、それは、少なくとも1つの上記のセンサー要素からの画像 信号によって示される反射光のレベルに応答し、そして画像信号増幅を制御する 様に配列されている。
  44. 44
    45。 画像方法で、センサー要素のアレイを含む画像システムを用いるもので 、次のステップを有している:(a)大きさ、明るさ及び場所、それはアレイとターゲット面の間の距離と共 に変わるのだが、少なくともその1つによって特徴づけられる照明の面をもつタ ーゲット面を照明すること;(b)上記の距離を調整し、上記の照明の面を下記により特徴づける様にする 、即ち、所定の大きさの範囲内の大きさ、及び所定の明るさの範囲内の明るさ及 び所定の場所の範囲内の場所の少なくとも1つによってである;(c)少なくとも1つの感知要素からの画像信号が、照明の上記の面がステッ プ(b)で記述された様に特徴づけられた時、合焦状態の信号を作る;(d)上記の合焦状態信号に応答して、露出照明器を付ける;(e)少なくとも1つの感知要素からの画像信号がターゲット面からの照明の 所定のレベルの反射を指摘した時、ストップ信号を作り出すこと;(f)上記のストップ信号に応答して、上記の露出照明器を切る;そして、 (g)上記のアレイの感知要素からの画像データを処理する。
  45. 45
    46。 特許請求の範囲第45項記載の画像方法で、その中ではステップ(a) は、更に選ばれたセンサー要素の読み取りを始め画像信号を供給することを含ん でいて、そして更に次のステップを含んでいる;(h)選ばれたセンサー要素の読み取りを終わらせる。
  46. 46
    47。 特許請求の範囲第46項記載の画像方法で、その中ではステップ(h) は、少なくとも次の1つの終わりの理由によって選ばれたセンサー要素の読み取 りを終了することを含んでいる:この様な読み取りに必要な入力電力の供給、こ の様な読み取りのタイミング制御に必要なクロック信号の供給:
  47. 47
    48。 特許請求の範囲第45項記載の画像方法で、更に次の様なステップを含 んでいる:(x)感知要素の上記アレイの前に光学的フィルターを置くが、上記露出照明 器からの光を伝送し、そして回りの光の他の部分の伝達を減少するのに効果があ る。
  48. 48
    49。 特許請求の範囲第45項記載の画像方法で、更に次の様にステップ(d )とステップ(e)の間に追加のステップを有している:(y)反射してくる回りの光のレベルの表示として少なくとも1つの感知要素 からの画像信号を用い、上記アレイからの画像信号の増幅の制御するための利得 制御信号を作る。
  49. 49
    50。 特許請求の範囲第45項記載の画像方法で、その中では、ステップ(g )は上記のターゲット面内に含まれるデータ形式を解読するための上記の画像デ ータを処理することを含んでいて、そして、上記の方法は更に追加のステップを 含んでいる:(I)データ形式の解読の成功により、方法の操作を終わらせるのに有効なサ イクルの終了信号を作る;そして (II)解読されたデータ形式情報と出力装置をカップリングさせて次の利用に 備える。
  50. 50
    51。 特許請求の範囲第45項記載の画像方法で、その中ではステップ(a) の中で、上記のターゲット面は照明の面と共に照明されて、アレイの前の合焦距 離で交叉するところの2つの角度のある光ビームによって提供される照明の点を 有している。
  51. 51
    52。 特許請求の範囲第51項記載の画像方法で、その中では、ステップ(b )は上記の距離を調整し、上記のターゲット面に入射する上記の2つの点を少な くとも所定の程度に合体させる様にする。
  52. 52
    53。 特許請求の範囲第52項記載の画像方法で、その中では、ステップ(c )は上記の画像信号が、上記2つの照明の点が少なくとも上記の所定の程度に合 体したということを指摘した時、合焦状態の信号を出す様になっている。
  53. 53
    54。 画像方法で、感知要素のアレイを含む画像システムの利用のもので、次 のステップを構成している:(a)大きさ、明るさ及び場所、それはアレイとターゲット面の間の距離と共 に変わるのだが、少なくともその1つによって特徴づけられる照明の面をもつタ ーゲット面を照明すること;(b)上記の照明の面が、所定の大きさの範囲内の大きさ、及び所定の明るさ の範囲内の明るさ及び所定の場所の範囲内の場所の少なくとも1つによって特徴 づけられる様に上記の距離を調整すること;及び (c)少なくとも1つの感知要素からの画像信号が、照明の上記の面がステッ プ(b)で記述された様に特徴づけられた時、合焦状態の信号を作る;56。 特許請求の範囲第55項記載の画像方法で、その中ではステップ(a) の中で、上記のターゲット面は照明の面と共に照明されて、アレイの前の合焦距 離で交叉するところの2つの角度のある光ビームによって提供される照明の点を 有している。
  54. 54
    57。 特許請求の範囲第56項記載の画像方法で、その中では、ステップ(b )は上記の距離を調整し、上記のターゲット面に入射する上記の2つの点を少な くとも所定の程度に合体させる様にする。
  55. 55
    58。 特許請求の範囲第57項記載の画像方法で、その中では、ステップ(c )は上記の画像信号が、上記2つの照明の点が少なくとも上記の所定の程度に合 体したということを指摘した時、合焦状態の信号を出す様になっている。
  56. 56
    59。 画像方法で、感知要素のアレイを含む画像システムを用いるもので、次 のステップを有している:(a)スタート信号に応答して露出照明器を付ける;(b)少なくとも1つの感知要素からの画像信号が照明の所定のレベルの反射 を指摘した時ストップ信号を出す;そして (c)上記のストップ信号に応答して、上記の露出照明器を切る。
  57. 57
    60。 特許請求の範囲第59項記載の画像方法で、その中でステップ(b)で 、上記の画像信号の累積値の表示として発展した電圧が始めの値に達した時、上 記のストップ信号を出す様になっている。
  58. 58
    61。 画像方法で、感知要素のアレイを含む画像システムを用いるもので、次 のステップを有している:(a)露出照明器を予めセットしてある最初の時間に対してつける;(b)上記の予めセットしてあった最初の時間に少なくとも1つの感知要素に より感知された照明のレベルを決定すること;及び (c)調整可能の露出期間を決定するため、上記のレベルを利用すること。
  59. 59
    62。 特許請求の範囲第61項記載の画像方法で、その中でステップ(c)は 、上記のレベルの基礎として、上記の調整可能の露出期間を決定するため、露出 期間の調査表を用いる様になっている。
  60. 60
    63。 特許請求の範囲第62項記載の画像方法で、その中で調査表は、調整可 能な露出期間を供給できる部及び上記感知要素によって供給される画像信号の利 得を調整するための利得制御値を供給できる部を含んでいる。
Independent claims60