專利名稱：具有全局電子快門控制的條形碼讀取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及圖像數(shù)據(jù)采集，更具體的，涉及具有調整照明和全局快門控制的圖像數(shù)據(jù)采集器。
背景技術：
許多傳統(tǒng)圖像讀取器(例如手持和嵌入安裝的條形碼和機器碼讀取器)使用基于電荷耦合器件(CCD)的圖像傳感器?；贑CD的圖像傳感器包括電耦合的光敏性的光電二極管陣列，光敏二極管將入射光能轉換為電荷包。在操作中，電荷包被轉移出CCD圖像傳感器以用于下一步處理。一些圖像讀取器使用基于CMOS的圖像傳感器作為可選的成像技術。與CXD —樣， 基于CMOS的圖像傳感器包括光敏性的光電二極管陣列，光敏二極管將入射光能轉換為電荷。然而，與CCD不同的是，基于CMOS的圖像傳感器允許二維陣列中的每個像素被直接尋址。這樣的好處之一為，整幀圖像數(shù)據(jù)的子區(qū)域能夠被單獨訪問?；贑MOS的圖像傳感器的另一個好處為通常來講他們的每個像素的成本更低。這主要是由于CMOS圖像傳感器由生產例如微處理器等的普通集成電路的大量晶圓生產設備的標準CMOS工藝制造。除了降低成本外，普通制造工藝意味著能夠將CMOS像素陣列與諸如時鐘驅動器、數(shù)字邏輯電路、 模/數(shù)轉換器等其它標準電子裝置集成在一個單芯片上。而這樣的進一步好處是，減小了空間需求，并且降低了功率消耗。基于CMOS的圖像讀取器傳統(tǒng)上使用卷簾式快門以曝光傳感器陣列中的多個像素。在卷簾式快門機構中，激活多行像素并且依次將其讀出。像素的曝光或積分時間在重置像素的時間和讀出像素值的時間之間。在圖2A中示出了這種概念。圖2A中，行a到行η中的每行的曝光由多個線條如...4η(通常為4)圖示。每個線條的水平寬度8設計為對應于一個單獨行的曝光時間。每個線條4的水平位移代表時移周期(shifting time period), 在時移周期中，曝光每行像素。從圖2A中可以看到，連續(xù)行的曝光期是交迭的。圖2B中更詳細地示出了關于卷簾式快門機構的時序圖。該時序圖的第二條線12和第三條線16分別表示行a的重置定時信號和讀出定時信號。第四條線20和第五條線M分別表示行b的重置定時信號和讀出定時信號。如兩個圖2A、圖2B所示，在將行a的值讀出之前，開始曝光行b。由于在捕捉數(shù)據(jù)幀時必須曝光并且讀出幾百行像素，所以通常地鄰近行像素的曝光期基本上交迭。如第一條線觀上的照明定時信號所示，具有交迭曝光期的卷簾式快門機構要求，在捕捉數(shù)據(jù)幀所需的大致上所有時間內，照明源保持開啟，因此給所有行提供了照明。
操作中，卷簾式快門機構遭受至少兩個不利條件圖像失真和圖像模糊。圖像失真是是像素的每行在不同時間曝光的典型產物。當視覺記錄快速移動的物體時，圖像失真的影響最明顯。圖3中示出了使用卷簾式快門拍攝從左到右經過視野的公共汽車圖像像素50 的代表圖像，示出的圖像表明了這種影響。當公共汽車的圖像M的頂行早于像素58的底行被拍攝時，并且當公共汽車行駛到左邊時，公共汽車的圖像像素58的底像素移動到相對于公共汽車像素M的頂行的左邊。圖像模糊是圖像讀取器中卷簾式快門機構中的通常需要長曝光期的典型產物。如上面所指出的，卷簾式快門機構中的照明源必須在捕捉數(shù)據(jù)幀所需的大致上所有時間內保持開啟。由于電池和/或照明源的限制，捕捉整幀數(shù)據(jù)期間內提供的光對于短曝光時間通常來講是不夠的。沒有短曝光時間，導致模糊的影響變得明顯。導致模糊影響的常見例子包括例如由于手持圖像讀取器的手抖動而使圖像傳感器移動。圖像讀取器需要克服現(xiàn)有CMOS圖像讀取器具有的圖像失真和圖像模糊的缺點。

發(fā)明內容
一方面，本發(fā)明特征在于用于從目標采集圖像數(shù)據(jù)的、基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)的圖像讀取器?；贑MOS的圖像讀取器包括基于CMOS的圖像傳感器陣列、與基于CMOS的圖像傳感器陣列電連接的定時模塊。定時模塊在曝光期能夠同時曝光基于CMOS 的圖像傳感器陣列的整幀像素?；贑MOS的圖像讀取器還包括照明模塊，照明模塊能夠在照明期照射目標。照明模塊與定時模塊電連接?；贑MOS的圖像讀取器進一步包括與定時模塊和照明模塊電連接的控制模塊?？刂颇K能夠使在照明期發(fā)生至少一部分曝光期。 在基于CMOS的圖像讀取器的一個實施例中，對目標照明包括在照明模塊中過激勵光源。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例，光源包括光敏二極管。在基于CMOS的圖像讀取器的又一個實施例中，照明期開始之后開始曝光期，并且在照明期結束之前結束曝光期。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，在曝光期開始之后開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，在曝光期開始之前開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在基于CMOS的圖像讀取器的再一個實施例中，曝光期的持續(xù)期小于3. 7毫秒。在基于CMOS的圖像讀取器的各種實施例中，目標包括符號體系， 例如一維條形碼(例如39碼或UPC代碼)或二維條形碼(例如PDF417條形碼、阿芝臺克 (Aztec)符號、或數(shù)據(jù)矩陣符號)。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種從目標采集圖像數(shù)據(jù)的、基于互補金屬氧化物半導體(CM0Q的圖像讀取器。基于CMOS的圖像讀取器包括集成電路，集成電路包括至少一個基于CMOS的圖像傳感器陣列和全局電子快門控制電路。全局電子快門控制電路能夠生成曝光定時脈沖，曝光定時脈沖能夠使基于CMOS的圖像傳感器陣列的大致上所有的整幀像素同時曝光?；贑MOS的圖像讀取器還包括與集成電路電連接的光源。光源能夠響應于照明控制定時脈沖而照射包括符號體系的目標。曝光控制定時脈沖期間，發(fā)生照明控制定時脈沖的至少一部分。在基于CMOS的圖像讀取器的一個實施例中，對目標照明包括過激勵光源。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，光源包括光敏二極管。在基于CMOS 的圖像讀取器的再一個實施例中，照明期開始之后開始曝光期，并且照明期結束之前結束曝光期。在基于CMOS的圖像讀取器的又一個實施例中，曝光期開始之后開始照明期，曝光期結束之前結束照明期。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，曝光期開始之前開始照明期，并且在曝光期結束之前結束照明期。在基于CMOS的圖像讀取器的再一個實施例中，曝光期的持續(xù)期小于3. 7毫秒。在基于CMOS的圖像讀取器的各種實施例中，目標包括符號體系，例如一維條形碼(例如39碼或UPC代碼)或二維條形碼(例如PDF417條形碼、 阿芝臺克符號、或數(shù)據(jù)矩陣符號)。另一方面，本發(fā)明特征在于一種用于從目標采集圖像數(shù)據(jù)的圖像讀取器。圖像讀取器包括具有至少一個圖像傳感器陣列和曝光定時控制電路的集成電路。曝光定時控制電路能夠生成曝光控制定時脈沖，曝光控制定時脈沖能夠同時曝光圖像傳感器陣列中的大致上所有的像素。圖像讀取器還包括與集成電路電連接的照明模塊。照明模塊包括能夠響應于照明控制定時脈沖而照射目標的光源。在曝光控制定時脈沖期間，照明控制定時脈沖的至少一部分發(fā)生。在圖像讀取器的一個實施例中，照明控制定時脈沖由照明模塊生成。在圖像讀取器的另一實施例中，照明控制定時脈沖和曝光控制定時脈沖之間的交迭由控制模塊調整，控制模塊與集成電路和照明模塊電連接。在圖像讀取器的又一個實施例中，控制模塊包括微處理器。在圖像讀取器的一個實施例中，對目標照明包括過激勵光源。在圖像讀取器的另一實施例中，光源包括發(fā)光二極管。在圖像讀取器的又一個實施例中，照明期開始之后開始曝光期，并且照明期結束之前結束曝光期。在圖像讀取器的另一實施例中，曝光期開始之后開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在圖像讀取器的又一個實施例中， 曝光期開始之前開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在圖像讀取器的再一個實施例中，曝光期的持續(xù)期小于3. 7毫秒。在基于CMOS的圖像讀取器的各種實施例中，目標包括符號體系，例如一維條形碼(例如39碼或UPC代碼)或二維條形碼(例如PDF417條形碼、阿芝臺克符號、或數(shù)據(jù)矩陣符號)。再一方面，本發(fā)明的特征在于一種從目標采集圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括根據(jù)照明控制定時脈沖激活光源以照明目標。在照明控制定時脈沖的持續(xù)期內，激活光源。該方法還包括同時激活多個像素以對入射輻射進行光轉換。根據(jù)曝光控制定時脈沖而激活多個像素。該方法進一步包括在多個像素中的每個的屏蔽部分中，存儲由多個像素中的每個采集的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)曝光控制定時脈沖而對圖像數(shù)據(jù)進行存儲。本方法還進一步包括從多個像素讀出圖像數(shù)據(jù)，其中照明控制定時脈沖期間，至少一部分曝光控制定時脈沖發(fā)生。 在一個實施例中，該方法進一步包括調整照明調整控制定時脈沖和曝光控制定時脈沖之間的交迭。調整由控制模塊管理。在該方法的一個此實施例中，控制模塊包括微處理器。在本方法的另一實施例中，對目標照明包括過激勵照明模塊中的光源。在該方法的附加實施例中，光源包括發(fā)光二極管。在該方法的進一步的實施例中，響應于曝光控制定時模塊的停止部分，進行圖像數(shù)據(jù)的存儲。在該方法的附加的實施例中，照明期開始之后開始曝光期， 并且照明期結束之前結束曝光期。在該方法的又一個實施例中，曝光期開始之后開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在該方法的再一個實施例中，曝光期開始之前開始照明期，并且曝光期結束之前結束照明期。在該方法的另一實施例中，曝光期的持續(xù)期小于 3. 7毫秒。在基于CMOS的圖像讀取器的各種實施例中，目標包括符號體系，例如一維條形碼 (例如39碼或UPC代碼)或二維條形碼(例如PDF417條形碼、阿芝臺克符號、或數(shù)據(jù)矩陣符號)。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于從條形碼符號采集和處理條形碼數(shù)據(jù)的條形碼圖像讀取器。圖像讀取器包括用于接收條形碼符號反射的光輻射的二維像素陣列，二維像素陣列包括第一多個像素和第二多個像素，二維陣列能夠讀出第一多個像素而與第二像素的讀出無關，像素中每個包括光敏區(qū)和絕光屏蔽數(shù)據(jù)存儲區(qū)。圖像讀取器還包括用于將從條形碼符號的反射光輻射引導到二維像素陣列上的光學組件。圖像讀取器還進一步包括與二維像素陣列有關的全局電子快門，全局電子快門能夠同時曝光二位陣列中大致上所有的像素。圖像讀取器還包括處理器模塊，處理器模塊與二維像素陣列電連接，處理器模塊能夠處理來自二位陣列像素的圖像數(shù)據(jù)，以生成經過解碼的條形碼數(shù)據(jù)。在條形碼圖像讀取器的一個實施例中，二維圖像傳感器陣列是互補金屬氧化物半導體(CM0Q傳感器。在條形碼圖像讀取器的另一實施例中，處理圖像數(shù)據(jù)以生成包括自動識別多個條形碼類型的輸出數(shù)據(jù)。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于從目標采集圖像數(shù)據(jù)的基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)的圖像讀取器。基于CMOS的圖像讀取器包括基于CMOS的圖像傳感器陣列，基于CMOS的圖像傳感器陣列包括第一多個像素和第二多個像素，基于CMOS的圖像傳感器陣列能夠讀出第一多個像素，而與第二多個像素的讀出無關，基于CMOS的圖像傳感器陣列的每個像素包括光敏區(qū)和絕光屏蔽數(shù)據(jù)存儲區(qū)?；贑MOS的圖像讀取器還包括與基于 CMOS的圖像傳感器陣列電連接的定時模塊，定時模塊設置為在曝光期同時曝光基于CMOS 的圖像傳感器陣列的整幀像素?；贑MOS的圖像傳感器陣列還包括照明模塊，照明模塊設置為在照明期照射目標，并且照明模塊與定時模塊電連接?；贑MOS的圖像傳感器陣列還包括與定時模塊和照明模塊電連接的控制模塊，并且控制模塊設置為在照明期至少一部分曝光期發(fā)生。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于從目標采集圖像數(shù)據(jù)的、基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)的圖像讀取器?；贑MOS的圖像器讀取包括具有至少一個基于CMOS 的圖像傳感器陣列的集成電路，圖像傳感器陣列包括第一多個像素和第二多個像素，基于 CMOS的圖像傳感器陣列能夠讀出第一多個像素，而與第二多個像素的讀出無關，基于CMOS 的圖像傳感陣列的每個像素包括光敏區(qū)和絕光屏蔽數(shù)據(jù)存儲區(qū)?；贑MOS的圖像傳感器陣列還包括全局電子快門控制電路，全局電子快門控制電路設置為生成曝光控制定時脈沖，曝光控制定時脈沖能夠同時曝光基于CMOS的圖像傳感器陣列的大致上所有的整幀像素?；贑MOS的圖像傳感器陣列還包括光源，光源設置為根據(jù)照明控制定時脈沖照射目標，光源與集成電路電連接。在基于CMOS的圖像讀取器的操作中，照明控制定時脈沖與曝光控制定時脈沖的至少一部分交迭。在基于CMOS的圖像讀取器的一個實施例中，對目標照明包括過激勵照明模塊中的光源。在基于CMOS的讀取器的另一實施例中，光源包括發(fā)光二極管。在基于CMOS的圖像讀取器的又一個實施例中，曝光控制定時脈沖的持續(xù)期比照明控制定時脈沖短。在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，照明控制定時脈沖的持續(xù)期比曝光控制定時脈沖短。在基于CMOS的圖像讀取器的又一個實施例中，曝光控制定時脈沖開始之前開始照明控制定時脈沖，并且曝光控制定時脈沖結束之前結束照明控制定時脈沖。 在基于CMOS的圖像讀取器的另一實施例中，曝光控制定時脈沖的持續(xù)期小于3. 7毫秒。在基于CMOS的圖像讀取器的再一個實施例中，目標包括符號體系。在一個此實施例中，符號體系是一維條形碼。在另一個此實施例中，符號體系是二維條形碼。在一個此實施例中，二維條形碼是PDF417條形碼。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于從條形碼采集圖像數(shù)據(jù)的條形碼圖像讀取器。圖像讀取器包括具有至少一個二維圖像傳感器陣列的集成電路，二維圖像傳感器陣列包括多個有源像素，每個有源像素包括至少一個屏蔽數(shù)據(jù)存儲區(qū)，二維圖像傳感器陣列可以應用傳遞函數(shù)(transfer function)，以將入射光強度轉換為輸出電壓，傳遞函數(shù)包括具有第一斜率的第一區(qū)域和具有第二斜率的第二區(qū)域，當入射光強度高于指定水平，二維圖像傳感器陣列能夠應用傳遞函數(shù)的第二區(qū)域，當入射光強度低于指定水平，二維圖像傳感器陣列能夠應用傳遞函數(shù)的第一區(qū)域。條形碼圖像讀取器還包括曝光定時控制電路，曝光定時控制電路設置為生成曝光控制定時脈沖，曝光定時控制脈沖能夠同時曝光圖像傳感器陣列中的所有的或者大致上所有的像素以光轉換入射輻射。在一個實施例中，曝光控制定時脈沖的持續(xù)期小于3. 7毫秒。在另一實施例中，二維圖像陣列傳感器的動態(tài)范圍大于65 分貝。再一方面，本發(fā)明的特征在于一種自動聚焦圖像讀取器的方法。該方法包括使用光學系統(tǒng)將由目標反射的光能引導到圖像傳感器上。該方法還包括在幀曝光期依次曝光圖像傳感器中的多行像素，幀曝光期定義為從多行中第一個曝光開始持續(xù)到多行中最后一個曝光結束的持續(xù)時間。該方法還包括從第一設置到第二設置步進地改變光學系統(tǒng)，第一設置為當位于到圖像讀取器第一距離處的物體的清晰圖像形成在圖像傳感器上時的設置，第二設置為當位于到圖像讀取器第二距離處的物體的清晰圖像形成在圖像傳感器上時的設置。該方法還包括從圖像傳感器中的多行像素讀出多行圖像數(shù)據(jù)，其中，在至少一部分幀曝光期，光學系統(tǒng)步進地改變光學系統(tǒng)。在一個實施例中，該方法還包括根據(jù)在圖像傳感器上形成的目標的清晰圖像，分析多行圖像數(shù)據(jù)，以為光學系統(tǒng)確定合適的設置。在另一實施例中，該方法還包括同時曝光圖像傳感器中的多行以生成目標圖像。在該方法的一個實施例中，圖像讀取器中鄰近行像素的曝光期互相交迭。在該方法的另一實施例中，目標包括符號體系。在一個此實施例中，符號體系是一維條形碼。在另一個此實施例中，符號體系是二維條形碼。另一方面，本發(fā)明特征在于一種具有自動聚焦性能的圖像讀取器。圖像讀取器包括具有至少一個圖像傳感器陣列的集成電路。圖像讀取器還包括能夠將目標的反射光引導到圖像傳感器陣列上的光學系統(tǒng)，光學系統(tǒng)具有多個焦距設置，第一焦距設置對應于位于到圖像讀取器第一距離處的物體形成在圖像傳感器上的清晰圖像，第二焦距設置對應于位于到圖像讀取器第二距離處的物體形成在圖像傳感器上的清晰圖像。圖像讀取器還包括卷簾式快門控制模塊，卷簾式快門控制模塊設置為依次曝光圖像傳感器陣列中的多行像素， 以采集聚焦的圖像數(shù)據(jù)。圖像讀取器還包括自動聚焦模塊，自動聚焦模塊設置為分析聚焦的圖像數(shù)據(jù)，以確定目標的焦距設置，該目標的焦距設置對應于形成在圖像傳感器上的目標的清晰圖像，其中，在卷簾式快門控制模塊依次曝光多行像素的至少一部分的期間中，光學系統(tǒng)能夠從第一焦距設置到第二焦距設置步進變化。在一個實施例中，圖像讀取器還包括全局電子快門控制模塊，全局電子快門控制模塊設置為一旦確定目標的焦距設置，則同時曝光圖像傳感器陣列中的多行像素，以采集幀圖像數(shù)據(jù)。在圖像讀取器的進一步實施例中，卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊集成在同一個集成電路上，該集成電路包含圖像傳感器陣列。在圖像讀取器的進一步實施例中，卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊包含在一個圖像陣列控制模塊中。在圖像讀取器的另一實施例中，卷簾式控制模塊能夠使鄰近行的像素的曝光期相互交迭。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于使環(huán)境光圖像劣化減到最小的圖像讀取器。圖像讀取器包括具有至少一個圖像傳感器陣列的集成電路，圖像傳感器陣列提供一個適用于光強度判斷的信號。圖像讀取器還包括卷簾式快門控制模塊，卷簾式快門控制模塊設置為依次曝光圖像傳感器陣列中的多行像素。圖像讀取器還包括全局電子快門控制模塊，全局電子快門控制模塊設置為同時曝光圖像傳感器陣列中的多行像素，其中，能夠根據(jù)適用于光強度判斷的信號，而選擇卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊中的一個，以控制圖像傳感器陣列。在圖像讀取器的一個實施例中，用于光強度判斷的信號包括與圖像讀取器的光源強度有關的信號。在圖像讀取器的另一實施例中，適合光強度判斷的信號可用于確定最小積分時間是否足夠。在圖像讀取器的進一步的實施例中，適合光強度判斷的信號用于判斷當前環(huán)境狀況的曝光時間(也稱為積分時間)是否小于計算的最小積分時間。在圖像讀取器的另一實施例中，卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊集成在在同一集成電路上，該集成電路包含圖像傳感器陣列。另一方面，本發(fā)明的特征在于一種使圖像讀取器采集的圖像數(shù)據(jù)退化減到最小的方法。該方法包括確定與環(huán)境光強度有關的至少一個參數(shù)，并且分析此參數(shù)。本方法還包括根據(jù)至少一個參數(shù)的分析，對圖像讀取器中的圖像傳感器陣列從全局電子快門控制模式到卷簾式快門控制模式的轉換控制。在該方法的一個實施例中，該至少一個參數(shù)包括當前環(huán)境狀況的曝光時間。在該方法的另一實施例中，該至少一個參數(shù)的分析包括計算當前環(huán)境狀況的曝光時間與預定曝光時間的比率。在一個這樣的實施例中，預定曝光時間是基于圖像讀取器的光源提供的照明。在該方法的另一實施例中，分析至少一個參數(shù)包括確定環(huán)境光強度與圖像讀取器的光源強度的比率是否超過預定閾值。參考下述的描述和權利要求書，本發(fā)明前述的和其它的目的、方面、特征、以及有益效果將更加明顯。


參考下述的附圖、權利要求書，將更容易理解本發(fā)明的目的和特征。附圖不限制保護范圍，而應該把重點放在對本發(fā)明的原理的描述上。在附圖中，相同的標注用于指示各個不同視圖中的相同部件。圖IA是根據(jù)本發(fā)明的原理構造的圖像讀取器的一個實施例的框圖；圖IB是用于本發(fā)明的自動識別模塊的示意性框圖；圖IC是實現(xiàn)包括在不同數(shù)據(jù)表單類型之間自動識別的本發(fā)明原理的流程；圖2A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術使用卷簾式快門機構的圖像傳感器的操作；圖2B是相對于圖2A所示的用于現(xiàn)有技術卷簾式快門機構的時序圖；圖3是由現(xiàn)有技術的圖像傳感器拍攝的圖像；圖4A是與本發(fā)明一個具體實施例相應的電路框圖；圖4B是與本發(fā)明另一具體實施例相應的電路框圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明原理構造的圖像讀取器中的照明模塊的一個實施例的框圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明原理構造的圖像讀取器中的圖像采集模塊的一個實施例的框圖6是根據(jù)本發(fā)明原理構造的手持圖像讀取器的一個實施例的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明原理構造的圖像讀取器的一個實施例的原理性框圖；圖8A是應用于圖7所示的圖像讀取器一個實施例的現(xiàn)有技術中圖像傳感器陣列一個實施例的部分示意圖；圖8B和8C是應用于圖7所示的圖像讀取器的一個實施例的現(xiàn)有技術的像素結構細節(jié)的剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明原理用于采集圖像數(shù)據(jù)的過程的一個實施例的流程圖；圖10A、10BU0C以及IOD是圖9所示過程的各種實施例的時序圖；圖IOE示出了包括多個單獨脈沖的照明控制定時脈沖；圖11是根據(jù)現(xiàn)有技術的圖像傳感器的部分原理圖；圖12是圖11所示的現(xiàn)有技術的圖像傳感器的時序圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明原理用于自動聚焦處理的一個實施例的流程圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明原理用于改變操作模式的處理的一個實施例的流程圖；圖15A、15B、以及15C是根據(jù)本發(fā)明原理構造便攜數(shù)據(jù)終端圖像讀取器的一個實施例的各種視圖；圖16是圖15A、15B、以及15C所示的便攜數(shù)據(jù)終端圖像讀取器一個實施例的電路框圖；圖17A示出了可應用于本發(fā)明的多個曲面檢測圖的一個實施例；圖17B示出了可應用于本發(fā)明的多個曲面檢測圖的另一實施例；圖18是可以在本發(fā)明的一個實施例中使用的直方圖分析示意圖；圖19A至圖19D是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像數(shù)據(jù)分隔處理的示意圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明原理構造的透鏡驅動器的一個實施例的原理框圖；圖21、22A、及22B是根據(jù)本發(fā)明實施例的聚焦程度檢測過程的圖表說明；圖23、24、25、26、以及27是根據(jù)本發(fā)明實施可以應用的各種聚焦過程的流程圖；圖^AJ8B、以及28C示出了圖像傳感器像素陣列，其中，陰影區(qū)表示當圖像傳感器陣列以窗口幀操作模式被操作時，可以被選擇性地尋址并且被讀出的多組位置上鄰近的像素；圖^、30A、30B示出了可以用于本發(fā)明實施例的聚焦程度檢測過程的圖表；圖31和32示出了可以根據(jù)本發(fā)明的實施例實行的附加處理的流程圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明的成像模塊的分解裝配視圖；圖34是圖33中示出的成像模塊的前視圖；圖35是圖33中示出的組裝的成像模塊的側視圖；圖36是帶有條形碼符號、其上具有投影的照明圖和目標圖、并且其上描繪有根據(jù)本發(fā)明圖像讀取器的整幀視域的底板，該底板投影出照明圖和目標圖；以及圖37是描述具有以不同波段發(fā)光的LED的本發(fā)明的各種實施例的圖表。發(fā)明的詳細描述本發(fā)明的特征為一種圖像讀取器和一種相應的捕捉目標的清晰而不失真的圖像的方法。在一個實施例中，圖像讀取器包括二維的基于CMOS的圖像傳感器陣列、定時模塊、照明模塊、以及控制模塊，它們相互之間均為電連接。照明模塊將光線照在諸如符號體系(例如一維或者二維條形碼)的目標上，以便圖像傳感器陣列能夠采集反射光并且進行處理。目標被照射的時間稱作照明期。圖像傳感器陣列對圖像的捕捉由定時模塊驅動，在一個實施例中，定時模塊能夠同時曝光此陣列中所有的或者大致上所有的像素。傳感器陣列中像素的同時曝光能夠使圖像讀取器捕捉到非失真的圖像。把共同地激活像素以將入射光光轉換為電荷的時間定義為傳感器陣列的曝光期。當曝光期結束時，將聚集電荷轉移到屏蔽的存儲區(qū)，直到數(shù)據(jù)被讀出。在一個實施例中，曝光期和照明期由控制模塊來控制。在一個此實施例中，控制模塊使照明期間發(fā)生至少一段曝光期。通過在弱環(huán)境光的情況下充分縮短照明期或者曝光期，或者在強環(huán)境光的情況下充分縮短曝光期，本發(fā)明的圖像讀取器能夠捕捉到大致上不模糊的圖像。參照圖1A，示出了根據(jù)本發(fā)明構造的普通圖像讀取器100的框圖。普通圖像讀取器包括下列模塊中的一個或者多個照明模塊104、圖像采集模塊108、控制模塊112、存儲模塊116、輸入/輸出模塊120、激勵模塊124、用戶反饋模塊128、顯示模塊132、用戶接口模塊134、射頻辨識(RFID)模塊136、智能卡模塊140、磁條卡模塊144、解碼模塊150、自動識別模塊152、和/或一個或者多個電源模塊168、以及鏡頭驅動器模塊165。在不同實施例中，這些模塊中的每一個可以與一個或者多個其它模塊相結合。在一個實施例中，圖像讀取器100包括具有基于整幀電子全局快門的圖像傳感器的條形碼圖像讀取器，圖像傳感器能夠同時曝光圖像傳感器中大致上所有的像素。在一個這樣的實施例中，圖像傳感器是基于 CMOS的圖像傳感器。在另一個這樣的實施例中，圖像傳感器是基于CXD的圖像傳感器。當接收由控制模塊112傳送的圖像數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)表單解碼模塊150(也可以為條形碼符號數(shù)據(jù)表單解碼模塊)可以搜索用于標記的圖像數(shù)據(jù)，諸如靜止區(qū)，數(shù)據(jù)表單存在的指示，諸如一維或二維條形碼。如果潛在的數(shù)據(jù)表單被定位，則數(shù)據(jù)表單解碼模塊150對圖像數(shù)據(jù)應用一個或多個數(shù)據(jù)表單解碼算法。如果解碼嘗試成功，則圖像讀取器通過I/O模塊120輸出經過解碼的數(shù)據(jù)表單數(shù)據(jù)，并且發(fā)出讀取成功的報警信號，比如通過用戶接口模塊Π4發(fā)出蜂鳴聲。圖像讀取器100還可以包括自動識別模塊152。參考圖1B，自動識別模塊152可以包含數(shù)據(jù)表單解碼模塊150和圖像處理和分析模塊1208，數(shù)據(jù)表單解碼模塊150和圖像處理和分析模塊1208之間相互電連接。如本實施例所示，圖像處理和分析模塊1208包括特征提取模塊1212、通用分類模塊1216、簽名數(shù)據(jù)處理模塊1218、0CR解碼模塊1222、以及圖形分析模塊1224，這些模塊之間相互電連接。另外，如圖IB所示，特征提取模塊1212包括二元數(shù)據(jù)匯編模塊1226、隔行疏化模塊1228、以及卷積模塊1230，這些模塊之間相互電連接。圖IC示出了應用本發(fā)明一個實施例的過程1300，本發(fā)明的該實施例利用了圖IB 中示出的自動識別模塊。過程1300包括圖像讀取器記錄便動事件(例如當動作模塊124 檢測到的扳機信號)(步驟130 ，以及作為響應，使用圖像讀取器100從目標采集圖像數(shù)據(jù)(步驟1304)。圖像數(shù)據(jù)的采集步驟與諸如過程300、過程400(該過程被使用兩次，見圖 13、圖23、圖M)、過程600、過程800等相一致。采集之后，將圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150(步驟1308)。數(shù)據(jù)表單解碼模塊搜索圖像數(shù)據(jù)的標記，例如靜止區(qū)，數(shù)據(jù)表單存在的指示，例如一維或二維條形碼(步驟1310)。如果潛在的數(shù)據(jù)表單被確定，則數(shù)據(jù)表單解碼模塊150對隨后的圖像數(shù)據(jù)施加一個或多個數(shù)據(jù)表單解碼算法(步驟1314)。如果解碼嘗試成功，則圖像讀取器100輸出經過解碼的數(shù)據(jù)表單數(shù)據(jù)(步驟1318)，并且使用例如蜂鳴聲的報警發(fā)送讀成功的信號(步驟1322)。在一個實施例中，如果解碼嘗試失敗，則將圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理和分析模塊 1208(步驟1326)。在另一實施例中，對圖像數(shù)據(jù)的處理和對數(shù)據(jù)表單數(shù)據(jù)解碼的嘗試并行進行。在這樣一個實施例中，首先完成的處理(例如，數(shù)據(jù)表單解碼嘗試或者圖像處理)輸出它的數(shù)據(jù)(例如，經過解碼的條形碼或者捕捉的特征)，并且結束另一個并行處理。在進一步的實施例中，根據(jù)數(shù)據(jù)表單的解碼而處理圖像數(shù)據(jù)。在這樣一個實施例中，應該捕捉條形碼代碼化的項目信息，諸如運送標號號碼和指示特征標記的信息。在圖像處理和分析模塊1208中，圖像數(shù)據(jù)由特征提取模塊1212來處理。通常，特征提取模塊生成表示圖像數(shù)據(jù)特征的數(shù)字輸出。如上所示，圖像數(shù)據(jù)特征指的是圖像數(shù)據(jù)中包含的數(shù)據(jù)類型特征。特征的通常類型包括一維或者二維條形碼特征、標記特征、圖形特征、打印文本特征、手寫文本特征、圖畫或者圖像特征、以及照片特征等等。在任何種類特征中，有時特征的子種類能夠被識別。作為特征提取模塊1212處理圖像數(shù)據(jù)的一部分，圖像數(shù)據(jù)由二元數(shù)據(jù)匯編模塊 1226處理(步驟1328)。二元數(shù)據(jù)匯編模塊12 根據(jù)局部閾值和目標圖像大小標準化，將灰度等級圖像二元數(shù)據(jù)匯編為二進制圖像。隨著圖像數(shù)據(jù)被二元數(shù)據(jù)匯編，圖像數(shù)據(jù)由隔行疏化模塊12 處理，以將多像素粗線段簡化為單像素粗線(步驟133 。隨著被二元數(shù)據(jù)隔行疏化圖像數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)由卷積模塊1230處理(步驟1336)。通常，卷積模塊1230使用根據(jù)本發(fā)明設計的一個或者多個檢測圖，對處理過的圖像數(shù)據(jù)進行卷積，以識別各種圖像數(shù)據(jù)中的特征。在一個實施例中，卷積模塊1230為每個卷積的檢測圖生成一對數(shù)字，即平均數(shù)、以及方差(或標準差)。圖17A示出了一組12個 2x3 二元曲線波檢測圖1250，用于檢測圖像數(shù)據(jù)中存在的曲線元素。由于每個曲線波檢測圖1250與圖像數(shù)據(jù)卷積，生成的平均值和方差提供了具有與卷積檢測圖1250相似形狀的二元匯編的隔行疏化圖像數(shù)據(jù)中的元素的密度或者存在的指示。由于每個像素圖生成一對數(shù)字，12個曲線波檢測圖1250 —共生成M個數(shù)字。根據(jù)一個實施例，這些M個數(shù)字代表處理過的圖像數(shù)據(jù)的曲線或者標記特征。圖像數(shù)據(jù)的進一步處理包括特征提取模塊1212的輸出進入通用分類模塊 1216(步驟1340)。通用分類模塊1216使用特征提取模塊生成的數(shù)字作為到神經網絡、均方誤差分類器等的輸入。使用這些工具將這些圖像數(shù)據(jù)分到通用分類中。在使用神經網絡的實施例中，不同神經網絡結構與本發(fā)明一致，以完成不同的操作優(yōu)化和特性。在使用神經網絡的一個實施例中，通用分類模塊1212包括M+12+6+1 = 43個節(jié)點前饋、后傳播多層神經網絡。輸入層具有M個節(jié)點，用于由使用12個曲線波檢測圖1250的卷積模塊1230生成的平均數(shù)和方差輸出。在這個實施例的神經網絡中，包括具有12個節(jié)點的隱蔽層和具有 6個節(jié)點的隱蔽層。此處還具有一個輸出節(jié)點，以報告標記特征存在與否。在使用神經網絡的另一實施例中，卷積模塊1230使用了圖17B示出的20個曲線波檢測圖1260。如圖所示，20個曲線波檢測圖1260包括圖17A中最初的12個曲線波檢測圖1250。另外8個像素圖1260用于提供關于標記特征的方向信息。在使用20個曲線波檢測圖1260的一個實施例中，通用分類模塊216是具有40+40+20+9 = 109個節(jié)點前饋、反向傳播多層神經網絡。輸入層具有40個節(jié)點，用于由使用20個曲線波檢測圖1260的卷積模塊1230生成的20對平均數(shù)和方差輸入。在這個實施例的神經網絡中，分別具有40個節(jié)點和20個節(jié)點的兩個隱蔽層，一個輸出節(jié)點用于報告標記特征存在與否，并且8個輸出節(jié)點報告標記特征的方向角度。8個輸出節(jié)點提供28 = 256種可能的方位狀態(tài)。因此，方向角度設定在0至360的角度之間，以1. 4角度增加。在一些實施例中，通用分類模塊1216能夠將數(shù)據(jù)分類到種類的擴展集合中。例如，在一些實施例中，通用分類模塊1216確定圖像數(shù)據(jù)是否包括不同的數(shù)據(jù)類型，例如簽名、數(shù)據(jù)表單、手寫文本、打印文本、機器可讀文本、OCR數(shù)據(jù)、圖形、圖片、圖像、表格(例如， 運輸貨單、提貨單、身份證等)、指紋，生物測定(例如指紋、人臉圖像、視網膜掃描等)、和/ 或其它類型的標識符。在進一步的實施例中，通用分類模塊1216確定圖像數(shù)據(jù)是否包括這些數(shù)據(jù)類型的各種組合。在一些實施例中，通用分類模塊1216確定圖像數(shù)據(jù)是否包括特定的數(shù)據(jù)類型。在一個此實施例中，圖像處理和分析模塊1208包含在識別模塊中，識別模塊根據(jù)圖像數(shù)據(jù)中是否存在特定數(shù)據(jù)類型(例如簽名或者生物測定)，而輸出肯定或者否定回答。在一個實施例中，一旦確認了標記特征存在，并且確定了它的大體方位，則將圖像數(shù)據(jù)傳送到標記特征數(shù)據(jù)處理模塊1218(步驟1334)。在一個實施例中，標記特征數(shù)據(jù)處理模塊1218用于檢測圖像數(shù)據(jù)中簽名的邊界。在一個實施例中，使用直方圖分析來檢測簽名的邊界。如圖18所示，直方圖分析包括一系列沿著相對于標記特征方向定義的垂直方向和水平方向的一維切片。在一個實施例中，每個一維切片的值與沿著像素切片的黑像素的數(shù)量(即，0值)對應。在一些實施例中，如果條形碼沒有被解碼，則捕捉整幀圖像數(shù)據(jù)的一些指定區(qū)(例如中心區(qū))，以用于簽名分析。一旦完成，直方圖分析提供圖像數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)元素像素的密度的二維圖。簽名邊界相對于最小密度確定，一定數(shù)量的連續(xù)切片必須達到這個最小密度。在一個實施例中，直方圖分析沿著垂直和水平方向在內部搜索，直到像素密度升高到大于預定的截至閾值。由于通常使用低截至閾值，使得標記特征數(shù)據(jù)不會因疏忽而被裁剪。在一個實施例中，一旦確定了標記特征的邊界，則標記特征數(shù)據(jù)處理模塊1218裁剪圖像數(shù)據(jù)并且提取標記特征圖像數(shù)據(jù)。在一個此實施例中，由圖像修改模塊進行裁剪，并且圖像修改模塊生成修改后的圖像數(shù)據(jù)，修改后的圖像數(shù)據(jù)中不包括標記特征的圖像數(shù)據(jù)的部分已經被刪除。在其它實施例中，應用各種壓縮技術以減少標記特征圖像數(shù)據(jù)的存儲需求。一個此技術包括通過行程長度解碼標記特征圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)此技術，用于每個掃描線的相似二元數(shù)據(jù)匯編值的每個行程長度(即，1或者0的每個行程長度)作為重建位圖的手段而記錄。另一個解碼技術將標記特征圖像數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)結構，其中，數(shù)據(jù)結構的元素包括矢量。根據(jù)這個解碼技術，標記特征分解為矢量集。每個矢量的位置與每個矢量的長度和方向結合，用于重建原始標記特征。在一個此實施例中，只要連續(xù)像素行程的曲率超過指定值，則解碼處理生成新矢量。進一步的壓縮技術應用B-樣條曲線擬合。這個技術能夠嚴格地調節(jié)曲率和尺度轉換問題。在各種實施例中，標記特征圖像數(shù)據(jù)或者壓縮或解碼版本的標記特征圖像數(shù)據(jù)存儲在本地的專用存儲器設備上。在一個此實施例中，本地存儲設備可以是以下詳細描述的例如CF存儲卡等可間隔分離的存儲設備。在另一實施例中，標記特征圖像數(shù)據(jù)存儲在通用存儲器的揮發(fā)或者不揮發(fā)的部分，并且在將來下載。在進一步的實施例中，在捕捉的時候或者以后時間點(例如，當完成數(shù)據(jù)采集話路時)，能夠通過有線或者無線手段發(fā)射標記特征圖像數(shù)據(jù)。在另一實施例中，一旦確定了標記特征的存在，標記特征數(shù)據(jù)處理模塊218不執(zhí)行直方圖分析，而只在存儲器中存儲完整圖像或者壓縮版本的圖像。在另一實施例中，為了節(jié)省處理時間，在較低分辨率的圖像上進行初始圖像分析。在這個實施例中，一旦確定標記特征的存在，將拍攝更高分辨率的圖像。在一個此實施例中，在這個圖像上執(zhí)行標記特征提取直方圖分析。接下來，將圖像以壓縮或者原始格式存儲在存儲器上。在一些實施例中， 圖像數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)結合以形成特定項目(例如，包裹信封或運輸信封)的記錄。如上所述，圖像讀取器100能夠采集一些附加數(shù)據(jù)，并且與標記特征數(shù)據(jù)一起存儲或者從標記特征數(shù)據(jù)中間隔分離出來，附加數(shù)據(jù)包括但是不限于數(shù)據(jù)表單數(shù)據(jù)、手寫文本數(shù)據(jù)、打字文本數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像或者圖片數(shù)據(jù)等。作為操作的一部分，圖像處理和分析模塊1208能夠設計為執(zhí)行不同數(shù)據(jù)類型的特定任務。例如，如果通用分類模塊1216判斷出圖像數(shù)據(jù)包括打字或者機器可讀文本，則圖像數(shù)據(jù)能夠被采集，或者被直方圖分析，并且存儲，或者可選地，圖像數(shù)據(jù)能夠被傳送給 OCR解碼模塊1222。類似地，如果通用分類模塊1216判斷出圖像數(shù)據(jù)包括圖形元素，則圖像數(shù)據(jù)能夠被傳送給圖形分析模塊12M進行處理。在一個實施例中，圖形分析模塊12M 設置為識別和解碼預定圖像。在一個此實施例中，圖形分析可以包括確定選擇了運輸標簽上的文件帳單和安裝指示中的哪一個框(如果有的話)。在進一步的實施例中，圖形分析可以包括定位和解碼運輸標簽上的郵政編碼框中的打字或者手寫的文本。在可選的實施例中，圖像讀取器100可以設置為，在激活特征提取模塊1212之前，自動嘗試除了數(shù)據(jù)表單解碼之外的解碼操作，例如OCR解碼或圖形解碼。在另一實施例中，圖像處理和分析模塊1208將圖像數(shù)據(jù)分為多個區(qū)域，然后對每個區(qū)域進行特征提取和一般分類分析。在圖19A所示的一個實施例中，標準矩形圖像數(shù)據(jù)窗口分為四個相等尺寸的子矩形。在圖19B所示的另一實施例中，分隔包括交迭區(qū)域，以使分隔區(qū)域的整個面積大于圖像數(shù)據(jù)的整個場。圖8B中有7個所示的交迭區(qū)域，在每個交迭區(qū)域的中心示出了每個標號。在圖19C和19D示出的進一步的實施例中，分隔包括在圖像數(shù)據(jù)中的整個場內的采樣區(qū)域(如交叉影線所示)。在另一實施例中，采樣區(qū)域能夠基于預加載的用戶模板，例如用戶模板可以識別諸如運輸標簽中的感興趣區(qū)(例如，在諸如運輸標簽中的標記特征區(qū)、和/或條形碼區(qū))。在一個實施例中，分隔過程用于識別圖像數(shù)據(jù)中標記特征的位置，圖像數(shù)據(jù)可以包括例如數(shù)據(jù)表單的附加元素，數(shù)據(jù)表單包括條形碼數(shù)據(jù)表單、文本、圖形、圖像等。在一個此實施例中，通用分類模塊1216對分隔的圖像數(shù)據(jù)的每個區(qū)域的內容分類。然后由標記特征數(shù)據(jù)處理模塊1218提取包含標記特征的區(qū)域。在一個實施例中，如果指示多個區(qū)域包含標記特征數(shù)據(jù)，則標記特征數(shù)據(jù)處理模塊1218分析這些區(qū)域的排列以識別最可能包含圖形數(shù)據(jù)的區(qū)域。在進一步的實施例中，當指示多個區(qū)域包含標記特征數(shù)據(jù)時，則圖像處理和分析模塊建立反饋環(huán)，在這里生成另外的分隔區(qū)域并且進行分析，直到包含標記特征數(shù)據(jù)的一個單分隔區(qū)域被定位。申請?zhí)枮?0/958，779、申請日為2004年10月5日、主題為“在簽名和條形碼之間自動i只別的系統(tǒng)禾口方法”(“System And Method To Automatically Discriminate BetweenA Signature And A Bar code")的美國專利中描述了圖像讀取器100可以執(zhí)行的另外的圖像處理操作，其全部內容結合于此作為參考。參考參考圖IA和圖5A中指示的圖像讀取器100的附加部件，照明模塊可以包括光源160、照明控制模塊164、照明電源模塊168a、以及接口模塊172。在各種實施例中，光源160可以包括白色或者彩色的LED，例如660nm照明LED、紅外線LED、紫外線LED、激光、 鹵光燈、弧光燈、或白熾光燈，它們能夠在給定的圖像讀取器功率約束和圖像傳感器曝光/ 靈敏度需求下，產生足夠的光強度。在許多實施例中，由于LED的高效運行使得功率消耗相對低，所以選擇LED作為光源。照明控制模塊164控制照明模塊104的操作，并且可以包括定時和光源激活和解除激活的電路。照明電源模塊168a提供必要的能量以驅動光源160， 它可以包括電池、電容、電感、變壓器、半導體、集成電路等。在可選的實施例中，照明電源模塊168a的一些或者所有元素位于照明模塊的外部。具有一個普通電源的圖像讀取器100 是一個此實施例。接口模塊172用于與圖像讀取器100中需要同步操作的其它模塊通信。 這個可以包括，例如，上述的照明期和曝光期的調節(jié)。參考圖33至圖36的外觀圖，示出和描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的照明模塊 104和圖像采集模塊108的各種部件。如圖15A至15C的實施例，本發(fā)明的圖像讀取器100 可以包括例如成像模塊1802的成像模塊。如圖33至圖35中示出的成像模塊1802結合了此處參考的IT400成像模塊的一些特性和附加的特性。成像模塊1802包括安裝有光源 160a、160b 的第一電路板 1804，第二電路板 1806 安裝有光源 160c、160d、160e、160) f、160g、 160h、160i、160 j、160k、1601、160m、160n、160o、160p、160q、160r、160s、以及 160t (下文中簡稱為160c至160t)。第一電路板1804還安裝有圖像傳感陣列182。成像模塊1802還包括具有透鏡座1812的支撐組件1810，支撐組件1810支撐著安裝有成像鏡頭212的透鏡鏡筒1814。光源160a、160b對焦照明光源，而光源160c至160t是照明光源。參考圖36，底板安裝有例如條形碼符號1835的可解碼標記，照明光源160c至160t將二維照明圖案1830 投影到底板上，而對焦照明光源160a、160b投影為對焦圖案1838。在結合圖33至圖36示出和描述的實施例中，對焦照明光源160a、160b的光由陜縫(slit apertures) 1840結合透鏡1842成形，透鏡將狹縫1840成像到底板上以形成對焦圖像1838，在圖33至36中的實施例中，對焦圖像1838是線式圖案1838。照明圖案1830大致上對應由框1850指定的圖像讀取器100的整幀視野。對焦圖案1838是在圖像讀取器100的視野中心水平延伸的線形。當同時操作所有的照明光源160c至160t時，可以投影為照明圖案1830。當同時給光源160c至160t的子集通電時，也可以投影為照明圖案1830。當光源160c至160t中只有一個通電時，例如LED 160s或160t，也可以投影為照明圖案1830。成像模塊1802的LED 160s和160t的投影角度比LED 160c至160t的投影角度寬。如圖5B所示，在一個實施例中的圖像采集模塊108包括光學模塊178、傳感器陣列模塊182、以及傳感器陣列控制模塊186，這些模塊相互之間電連接。光學模塊178包括用于引導和聚焦反射輻射的成像透鏡或其它光學元件。在一些實施例中，光學模塊178包括輔助電路和處理能力，它們可以用作自動確定成像物體合適焦距的一部分。(85)傳感器陣列控制模塊186包括全局電子快門控制模塊190、行和列尋址和解碼模塊194、以及讀取模塊198，其中每一個模塊與傳感器陣列控制模塊186中的一個或多個其它模塊電連接。在一個實施例中，傳感器陣列模塊182包括具有基于CMOS的二維圖形傳感器陣列182的集成電路芯片1082(如圖4A所示)的部件。在各種實施例中，例如模-數(shù)轉換等的輔助電路能夠從圖像傳感器陣列間隔分離出來或者集成在與圖像傳感器陣列一樣的芯片上。在可選的實施例中，傳感器陣列模塊182可以包括能夠同時曝光存儲整幀圖像數(shù)據(jù)的CCD傳感器陣列。如上面一個實施例所述，全局電子快門控制模塊190能夠全部并且同時曝光圖像傳感器陣列中所有的或者大致上所有的像素。在一個實施例中，全局電子快門控制模塊190包括定時模塊。行和列尋址和解碼模塊194用于為各種操作(例如， 采集激活、電子快門數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)讀取)選擇特定像素。讀取模塊198組織和處理從傳感器陣列讀取數(shù)據(jù)。在一些實施例中，傳感器陣列控制模塊186進一步包括卷簾式控制模塊202，卷簾式控制模塊202能夠依次曝光和讀出圖像傳感器陣列中的像素行。參考圖4A，描述圖像讀取器100的特別實施例。在圖4A的實施例中。具有二維像素陣列250的圖像傳感器陣列182、18加結合到CMOS集成電路(IC)芯片1082、108加上。 如下文中參考圖8A所述，圖像傳感器陣列18 是適合在全局快門操作模式下操作的CMOS 圖像傳感器陣列。CMOS圖像傳感器陣列18 的每個像素250具有片上像素放大器254(如圖8A所示)和片上光屏蔽存儲區(qū)觀6(如圖8B、8C所示)。如圖8A所示，圖像傳感器陣列 18 還可以具有二維電連接柵格沈2，電互連柵格262與像素250電連接。圖像傳感器陣列18 還可以具有芯片上的行電路296和列電路270。行電路296和列電路270可以使能一個或者多個各種處理和操作任務(例如，尋址像素、解碼信號、信號的放大、模-數(shù)信號轉換、施加定時、讀取和復位信號等)。參考CMOS圖像傳感器IC芯片18 的另一方面，在與像素250相同的芯片上，CMOS圖形傳感器IC芯片18 包括行電路四6、列電路270、包括像素放大器255的處理和控制電路254、光屏蔽存儲區(qū)258、互線沈2、增益電路1084、模-數(shù)轉換電路1086、以及線驅動電路1090，CM0S圖形傳感器IC芯片18 生成指示陣列的每個像素250上的入射光的多位(例如8位、10位)信號，輸出出現(xiàn)在芯片1082a的一組輸出管腳上。參考圖像傳感器IC芯片1082a的另外的片上元件，CMOS圖像傳感器IC芯片108 包括定時/控制電路1092，定時/控制電路1092可以包括此類部件作為偏壓電路、時鐘/ 定時生成電路、以及振蕩器等。定時/控制電路1092可以形成與圖5B有關的傳感器陣列控制模塊108的一部分。參考圖4A的圖像讀取器100的另一方面，圖像讀取器100包括主處理器IC芯片討8，存儲模塊116、照明模塊104、以及激動模塊124。主處理器IC芯片548可以是具有集成幀接收器549和中央處理單元(CPU)的多功能IC芯片。具有集成幀接收器的處理器IC 芯片548可以是例如具有“快速捕捉相機接口”的XSCALE PXA27X (INTEL供應)處理器IC 芯片。圖像讀取器100進一步包括激活模塊124，激活模塊IM產生用于使條形碼解碼處理開始的觸發(fā)信號。激活模塊1 可以包括手動激活觸發(fā)器216。圖像讀取器100進一步包括成像透鏡212和存儲模塊116，存儲模塊116包括諸如RAM、EPR0M、閃存等存儲設備。存儲模塊116通過系統(tǒng)總線584與處理器IC芯片548通信。處理器IC芯片548可以被編程或者設置為，以執(zhí)行參考圖 1 描述的模塊 104、108、112、120、124、128、132、134、136、140、144、 150、152、168、165需要的不同功能。在圖4A的實施例中，數(shù)據(jù)解碼模塊150和自動識別模塊152的功能由處理器IC芯片548執(zhí)行，處理器IC芯片548根據(jù)存儲在存儲模塊116中的特定軟件進行操作。因此，處理器IC芯片548和存儲模塊116的結合在圖4A的實施例中標示為150U52o
參考圖4B，示出了具有CXD圖像傳感器芯片1082、1082b的圖像讀取器100的實施例。CXD圖像傳感器IC芯片1082b包括像素250的面積陣列、寄存器1094、以及輸出放大器1096，它們結合在芯片1082b上。輸出寄存器1094和輔助電路依次將與每個像素有關的電荷轉換為電壓，并且將像素圖像信號發(fā)送到芯片1082b外部的部件。當開始讀出圖像數(shù)據(jù)時，將像素250的第一行上的電荷依次傳送給輸出寄存器1094。輸出寄存器1094依次將電荷注入放大器1096，放大器1096將像素電荷轉換為電壓，并且對圖像處理電路1070 施加信號。當電荷從第一行像素傳送到輸出寄存器1094時，下一行的電荷下移一行，這樣， 當?shù)谝恍须姾梢呀洷晦D換為電壓的時候，輸出寄存器1094接收第二行像素的電荷。繼續(xù)處理直到讀出相應于圖像傳感器陣列182b的所有行的像素的圖像數(shù)據(jù)。圖像讀取器100還包括芯片1082b外部的圖像信號處理電路1070。圖像信號處理電路1070包括例如增益電路1072、模-數(shù)轉換器1074、以及線驅動器1076等的元件。電路1070的定時和控制電路 1078可以包括諸如偏壓發(fā)生器、振蕩器、時鐘、以及定時發(fā)生器等的元件。增益電路1072可以包括實現(xiàn)諸如相關雙采樣的附加功能以減少像素偏移和噪聲的影響。圖4A示出了圖像讀取器100的附加部件。圖像信號處理電路1070可以包括在圖像傳感器IC芯片108 外的集成電路芯片(IC芯片)中。在一個實施例中，IMAGETEAMTMare^2D)成像引擎中的任何一個能夠提供根據(jù)本發(fā)明原理構造的圖像采集模塊108和照明模塊104的部件，例如根據(jù)本發(fā)明的原理構造的 40000EM 2D 成像引擎，由位于 700Visions Drive, P. 0. Box208, Skaneateles Falls, NY 的Hand Held Products, Inc.提供。(90)參考圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例構造的手持圖像讀取器IOOa的透視圖。手持圖像讀取器IOOa包括殼體208、多個光源160、 透鏡212、觸發(fā)器216、以及接口電纜200。在各種實施例中，圖像讀取器IOOa的功能可以由area QD) IMAGETEAM 圖像讀取器的任何一個提供，諸如模型4410、4600、或4800 (Hand Held Products，Inc供應)，并且可以根據(jù)本發(fā)明構造。結合圖IA描述的所有模塊104、108、 112、116、120、124、128、132、134、136、140、144、150、152、165、以及 168 可以結合為一體，并且可以由手持殼體208或者圖15A中示出的可選殼體506支撐，這樣，殼體208或殼體506 封裝并且支撐各種模塊。同樣地，圖4A、圖4B以及圖16中示出的所有部件可以結合為一體，并且由殼體208或者殼體506支撐，這樣，殼體208或殼體506封裝并且支撐各種部件。 透鏡212可以包括玻璃和/或聚碳酸酯。透鏡212可以為單透鏡，或者包括多個透鏡部件， 即，透鏡212可以為成對透鏡，三個透鏡等。參考圖7，示出了結合圖像讀取器100的原理性框圖的剖面示意圖。圖像讀取器 100包括光源160、照明控制模塊164、電源模塊168b、以及接口模塊172，這些模塊相互電連接。光源160將光能162直接照射到包括符號體系170的目標166。目標166的反射輻射 174由透鏡212聚焦到圖像傳感器陣列182上，圖像傳感器陣列182與傳感器陣列控制模塊 186和電源模塊168b電連接。在一個實施例中，圖像傳感器陣列182是基于CMOS的圖像傳感器陣列。在另一實施例中，圖像傳感器陣列182是基于CCD的圖像傳感器陣列。傳感器陣列控制模塊186與存儲模塊116電連接，控制模塊112，與電源模塊168b和接口模塊172 電連接。通常，光學窗口(未示出)放置在掃描器的前面，以減少單元損害的可能性。參考圖8A，更詳細地示出了基于CMOS的圖像傳感器陣列18 的局部圖。圖像傳感器陣列18 包括像素250的二維陣列。每個像素包括光敏區(qū)252和處理和控制電路254，處理和控制電路2M包括放大器255以及屏蔽存儲區(qū)258 (為了描述清楚，只提供了與單像素有關的標號252、254、255、258)。放大器255的存在意味著CMOS圖像陣列18 被視為有源像素陣列，即，CMOS圖像陣列18 的每個像素能夠放大入射光能經過光轉換而生成的信號。電荷-電壓的轉換電路使CMOS圖像陣列18 將聚集的電荷轉換為輸出信號。屏蔽存儲區(qū)258存儲采集的像素值，直到讀出像素值，使得在定義的曝光期，碰撞在CMOS圖像陣列 182a上的另外的入射輻射不破壞讀取的值。除了像素放大器255之外，每個像素250的處理和控制模塊2M可以包括其它元件中的復位和選擇晶體管。在一個實施例中，通過在處理和控制電路254中提供另外的消息而擴展基于CMOS 的圖像傳感器陣列18 的動態(tài)范圍。特別地，擴張?zhí)幚黼娐芬跃哂袆討B(tài)改變入射輻射輸入強度與輸出電壓之間的轉換因數(shù)的性能。即，處理電路應用具有多斜率的傳遞曲線。具有多斜率的傳遞曲線的具體形式能夠采取各種形式，包括一系列在拐點連接的線性關系，與高強度的對數(shù)傳遞曲線連接的低強度的線性部分，或者在低強度處具有陡峭斜率和在更高強度處具有更高斜率的任意形狀的完全連續(xù)曲線。在多斜率的實施例中，由于每個單獨像素能夠根據(jù)其上的入射輻射的強度獨立采用傳遞曲線的不同部分，基于CMOS的圖像傳感器18 的動態(tài)范圍明顯擴大。在操作中， 接收較少入射輻射的基于CMOS的圖像傳感器18 的區(qū)域相應于較高的靈敏度而采用陡峭轉換斜率，并且，接收較多的區(qū)域相應于較低的靈敏度而采用平緩轉換斜率。使用多斜率傳遞函數(shù)，基于CMOS的圖像傳感器18 能實現(xiàn)65至120dB的動態(tài)范圍。來自比利時 FillFactory NV, Schalienhoevedreef 20B, B-2800 Mechelen、題為“雙斜率動態(tài)范圍擴展”(“Dual Slope Dynamic Range Expansion”)的技術文檔中更詳細地描述了具有多斜率的傳遞曲線的圖像傳感器的操作。此文檔可以在Fill Factory (www. fillfactory. com)中 HTTp://www. fillfactory. com/htm/technology/htm/dual_slope. htm 下載，其全部內容結合于此。在來自瑞士 Photonfocus AG, Bahnhofplatz 10，CH-8853 Lachen、題為"LinLog Technology”的技術文檔中更加詳細地描述了具有對數(shù)斜率的傳遞曲線的圖像傳感器的操作° 此文檔能夠從 Photonfocus (www. photonfocus. com)中 http://www. photonfocus. com/ html/eng/cmos/linlog. php下載，其全部內容結合于此。圖8A中覆蓋像素250的是電互連262的二維柵格，電互連262與像素250、行電路四6 (也在圖4A中)、以及列電路270電連接。行電路296和列電路270使能一個或者多個處理和操作任務，例如尋址像素、解碼信號、信號放大、模-數(shù)信號轉換、施加定時、讀出和復位信號等。使用芯片上的行電路296和列電路270，可以對基于CMOS的圖像傳感器陣列 18 進行操作，以在X-Y坐標系中選擇性地尋址，并且從單獨像素中讀出數(shù)據(jù)。也可以以圖像讀取器100的適當編程方式對基于CMOS的圖像傳感器陣列18 進行操作，以選擇性地對整幀像素的部分尋址和讀出。例如，在這些實施例中，讀出的像素部分能夠將期望像素區(qū)外的非期望像素排除在外。被讀像素部分還能夠代表區(qū)域中的像素采樣，這樣感興趣區(qū)中的單獨像素，像素行、像素列不被讀出。結合圖^AJ8B、28C詳細描述窗口幀操作模式中的圖像讀取器100的進一步細節(jié)，其中，圖像讀取器100從少于圖像傳感器陣列182的所有像素中選擇性地尋址并且讀出圖像數(shù)據(jù)。通常，圖像讀取器100能夠被編程或設置為從基于CMOS的圖形傳感器陣列18 中選擇性的尋址、并且讀出來自陣列中第一多個像素的圖像數(shù)據(jù)，而與選擇性地尋址并且讀出陣列中的第二多個像素無關。
在一個實施例中，像素結構可以如授予festman Kodak公司的申請?zhí)枮?5, 986, 297的美國專利中描述的那樣。該專利題為“具有電子快門高光溢出保護和低串影 ^^^WMMi^^^" (Color Active Pixel Sensor with Electronic Shuttering, Anti-blooming and Low Cross-talk)。特別地，在第3列第35行到第55行和第5列第25 行到第陽行中，此申請描述了申請附圖1A、2A(在此復制為圖8B、圖8C)中示出的像素結構的有關區(qū)域的橫截面。本公開指出了圖8B中的像素包括光敏二極管270，光敏二極管270 具有垂直溢漏274、中轉門276、浮置擴散觀0、復位門觀2、復位漏觀4、以及光屏蔽觀6。光屏蔽光圈觀8、彩色濾光片四0、以及微透鏡四2。微透鏡292放置在光電檢測器上，這樣，光穿過彩色濾光片290后，通過微透鏡292將光聚焦到光屏蔽光圈288中。因此，進入光敏二極管270的光具有在由彩色濾光片290確定的預定帶寬內的波長。此專利描述了圖8C示出的第二像素結構，第二像素結構在很多方面與圖8B中的實施例相似，除了圖8C中有兩個傳輸門四4、四6，以及存儲區(qū)四8。在兩個情況下，通過使用絕光層或重疊層有效地覆蓋除了光電檢測器(在該情況下，是光電二極管270)的所有區(qū)域來構造光屏蔽，以使入射光只指向光電二極管區(qū)。光屏蔽區(qū)中的光圈的產生抑制了像素之間的串影，光屏蔽區(qū)將光電子的產生限制在光檢測器區(qū)域。圖8C中，浮置擴散的標識為觀1，復位門的標識為觀3，復位漏的標識為觀5。在一些實施例中，應用申請?zhí)枮?，986，297的美國專利中描述的像素結構，可以省略彩色濾光片四0，在其它實施例中，可以省略微透鏡四2。參考圖9、10A、10B、10C、10D,描述使用圖像讀取器100從目標采集圖像數(shù)據(jù)的過程300。在各種實施例中，目標可以包含例如一維或者二維條形碼的符號體系。步驟302 中，根據(jù)例如壓下觸發(fā)器216或者檢測到圖像讀取器100視野中物體的存在，激活模塊IM 啟動過程300。在一個實施例中，根據(jù)過程300，控制模塊112可以接收響應于壓下觸發(fā)器 216或者檢測到物體的信號，并且響應地給各種模塊(例如，照明模塊104和圖像采集模塊 108)發(fā)出信號。過程300包括激活照明源以使用照明光162照射目標(步驟304)。在一個實施例中，響應于照明控制定時模塊350而激活照明源。在照明控制定時脈沖350的持續(xù)時間內，由激活的照明源對目標進行照明。在一個實施例中，照明源是光源160，而照明控制定時脈沖350由照明模塊104中的照明控制模塊164生成。過程300還包括激活全局電子快門以同時曝光圖像傳感器陣列中多行的多個像素，從而將入射輻射光轉換為電荷(步驟312)。響應于曝光控制定時脈沖354，而同時激活多個像素。在一個實施例中，響應于曝光控制定時脈沖354的開始部分360，而同時激活多個像素。在進一步的實施例中，曝光控制定時脈沖354由傳感器陣列控制模塊186的全局電子快門控制模塊190(圖5B)生成。在一個最小化變換的圖像失真的采集目標圖像的實施例中，通過過激勵諸如LED 的照明源來照射目標，以生成比標準操作明亮幾倍的照明。參考本發(fā)明的例子，其中，圖像讀取器100包括成像模塊1802(如圖33至；35所示)、LED160c至160t (即，160c、160d、 160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k、1601、160m、160n、160o、160p、160q、160r、160s、以及160t)，在此處描述的照明定時脈沖350或者脈沖350'、350〃、350'“中任何一個的整個持續(xù)時間內，每個LED具有40mA的標準推薦的最大DC操作電流消耗率(100%的LED電流)，但是可以被過激勵而消耗例如大于60mA (150 %的電流)或80mA (200 %的電流)。LED 160c至160t具有40mA的標準推薦的最大DC操作電流消耗率，也可以在此處描述的定時脈沖350或者脈沖350' ,350" ,350"‘中的任何一個的整個持續(xù)時間被過激勵以消耗大于例如 120mA (300 % 的電流)、160mA (400 % 的電流)、200mA (500 % 的電流)、500mA (1，250 % 的電流)。示出了作為DC驅動電流脈沖的照明定時脈沖350、350' ,350" ,350'“。然而， 根據(jù)圖IOE所示的本發(fā)明，脈沖350、350'、350〃、350'“也可以是經過調制的脈沖或者 “被選通”的脈沖，這樣，脈沖350、350' ,350" ,350'"包括用于驅動LED 160的一系列短持續(xù)時間的單獨脈沖。用脈沖驅動信號取代DC驅動信號減少了 LED的輸出占空比，并且因此減少了 LED中消耗的功率。由于在很多情況中，LED的工作壽命由LED結構的最大結溫確定，而減少的功率消耗減少了結溫。有效效應是指能夠容忍的較高的峰值電流而不超過LED 結構的最大操作結溫極限。通常，減少的LED 160的輸出占空比提高了可以被LED安全驅動的電流量。在此次描述的“濾波”或“脈沖調制”的照明控制脈沖的選通脈沖率可以例如為1，000Ηζ到10，000Hz。根據(jù)這個實施例，與全局電子快門結合的被過激勵的照明源允許短曝光期。即，明亮的照明允許為每個像素使用短積分時間，并且全局電子快門允許圖像傳感器中所有像素同時感光。由于被明亮地照射的目標的短曝光期，即使當目標相對于圖像讀取器移動時，本發(fā)明的圖像讀取器能夠采集清晰的非失真圖像。在一個實施例中，曝光期少于3.7毫秒。在一個實施例中，其中，過激勵光源，并且使用不同顏色的光源。例如，在一個此實施例中，圖像讀取器包括白和紅的LED、紅和綠的LED、白、紅以及綠的LED、或者響應于例如圖像讀取器最普通的成像符號的顏色的一些其它選擇組合。在這個實施例中，不同顏色的LED的每個根據(jù)總功率預算在一定水平被可選地脈沖調制。在另一個此實施例中， 兩個彩色LED每次都被脈沖調制，但是每個在相對低的功率被脈沖調制，這樣，仍然保持了總功率預算。在進一步的實施例中，紅、綠、藍LED能夠被隔行掃描以仿真白光。參考圖37描述圖像讀取器100的成像模塊1802的各種實施例。成像模塊1802 的LED 160可以分為如圖37所示的組。圖像讀取器100能夠被設置為每組LED以一定的發(fā)射波段發(fā)光。在圖37的表中描述的實施例8中，圖像讀取器100設置為對焦LED 160a、 160b發(fā)綠光，以及所有的照明LED 160c到160t發(fā)紅光。圖37的表中描述了其它實施例。 圖像讀取器100可以設置為對不同組的光源同時加電(例如對組1、組2、組3、組4同時加電)或由照明定時控制脈沖350、350' ,350" ,350"‘依次加電(例如，組1，然后組2，然后組3，然后組4)。仍然參考圖9、圖10A、圖10B、圖10C、以及圖10D，過程300還包括處理處理經過光轉化而生成的電荷以產生圖像數(shù)據(jù)(步驟316)。如上所述，處理可以包括，例如，放大入射輻射生成的數(shù)據(jù)。處理還包括在多個像中的每個的屏蔽部分存儲生成的圖像數(shù)據(jù)值。過程300還包括從多個像素讀出并且處理存儲的圖像數(shù)據(jù)值(步驟320)。如上所述，處理可以包括放大入射輻射生成的數(shù)據(jù)，并且將生成的數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號。處理還可以包括在圖像傳感器陣列模塊182的多個像素上存儲相應于入射光的一組數(shù)字信號值作為幀圖像數(shù)據(jù)(步驟320)。步驟320中的圖像讀取器100可以在存儲模塊116中存儲包括多個N比特(灰度)像素值的幀圖像數(shù)據(jù)，每個像素值代表到多個像素中一個上的入射光。在一個實施例中，由讀出定時控制脈沖368控制多個像素的讀出，讀出定時控制脈沖368由傳感器陣列控制模塊186的讀出模塊198生成。在一個實施例中，讀出定時控制脈沖368包括傳輸?shù)蕉鄠€像素中每個的多個脈沖。在一個實施例中，在曝光控制定時脈沖3M期間，發(fā)生照明控制定時脈沖350的至少一部分。在一個此實施例中，由控制模塊112協(xié)調包括具有全局電子快門控制模塊190的傳感器陣列控制模塊186的圖像采集模塊104的操作與具有照明控制模塊164的照明模塊104的操作，以實現(xiàn)照明350和曝光3M控制定時脈沖中的交迭。在圖IOA所示的一個實施例中，曝光控制定時脈沖3M在照明控制定時脈沖350 之后開始，并且在照明控制定時脈沖350之前結束。讀出控制定時脈沖368在照明控制定時脈沖350完結時開始。在圖IOB所示的另一實施例中，照明控制定時脈沖350'在曝光控制定時脈沖354’之后開始，并且在曝光控制定時脈沖354’之前結束。在這個實施例中，讀出控制定時脈沖368'在曝光控制定時脈沖354'完結時開始。在進一步實施例中，當曝光控制定時脈沖和照明控制定時脈沖依次發(fā)生時，它們相互交迭。在圖IOC所示的此實施例中，這個連續(xù)操作可以包括開始照明控制定時脈沖350"、開始曝光控制定時脈沖354"、 結束照明控制定時信號脈沖350"，以及后來結束曝光控制定時脈沖354"。在這個實施例中，在曝光控制定時脈沖354"結束時，開始讀出控制定時脈沖368"。在圖IOD所示的進一步此實施例中，依次的操作可以包括開始曝光控制定時脈沖354'“、開始照明控制定時脈沖350'"、結束曝光控制定時脈沖354'"、以及后來結束照明控制定時信號脈沖 350'“。在這個實施例中，當照明控制定時信號脈沖350'“完結時，開始讀出控制定時脈沖368'丨‘。如結合圖IOE所示，此處所述的每個照明控制定時脈沖350、350' ,350"、 350'“可以包括多個短持續(xù)時間的單獨脈沖。仍然參考成像模塊1802，具有成像模塊1802的圖像讀取器100可以有這種操作模式，在這種操作模式下，在曝光控制定時脈沖354、354' ,354"、或354'丨‘內，對焦LED 160a、160b控制為關閉或者斷電，從而LED 160a、160b的光不影響被采集并且傳送到解碼模塊150或者自動識別模塊152的圖像。在另一實施例中，在曝光控制定時脈沖354，354'， 354" , or 354'“期間，除了照明LED160c到160t夕卜，對焦照明LED 160a、160b被控制為加電。在曝光控制定時脈沖354、354' ,354"、或354'‘‘期間，對焦照明LED 160c到160t 的控制為加電，因此提高了相應于其上投射有對焦圖案1838的底板區(qū)的圖像數(shù)據(jù)的信號強度。參考過程300 (圖9)，圖像讀取器100可以設置為在步驟304中照明控制脈沖350、 350' ,350"、或；350'“給對焦LED 160a、160b中的至少一個和照明LED 160c到160t中的至少一個同時加電，以提高到底板、尤其是其上同時投射有照明圖案1830和對焦圖案 1838的底板區(qū)域的照明強度。解碼模塊150或自動識別模塊152執(zhí)行的解碼處理，可以包括相應于圖案1838的圖像數(shù)據(jù)(即，相應于其上成像有圖案1838的像素陣列的圖像數(shù)據(jù))被選擇地經過解碼處理，解碼處理例如是對取景器圖案的定位處理、線性條形碼符號解碼嘗試、或靜止區(qū)定位處理。其中，依照曝光期采集圖像。其中，對焦LED 160a、160b和照明LED 160c到160t被同時加電。例如，為了對取景器圖案定位、解碼線性條形碼符號、 或者定位靜止區(qū)(此處，依照曝光期采集圖像，其中，對焦LED 160a、160b中的至少一個和照明LED 160c到160t中的至少一個被同時加電)，隨著對焦圖案1838在視野水平地延伸，處理采集的整幀圖像的解碼模塊150可以選擇性地分析相應于圖像傳感器182的中心行圖像數(shù)據(jù)(即，相應于圖觀3中所示的行觀02的圖像數(shù)據(jù))。過程300中，照明控制脈沖350、350' ,350"、或350'“同時給至少一個對焦照明LED(例如160a)和至少一個照明LED (例如160t)同時加電，步驟320中，圖像讀取器100可以采集整幀或“窗口幀”圖像數(shù)據(jù)，這在圖28A到圖^C中有更詳細的描述。圖像讀取器100可以設置為，在步驟320中圖像讀取器100采集窗口幀圖像數(shù)據(jù)，并且在步驟304中同時照射至少一個對焦照明LED 和至少一個照明LED，窗口幀相應于照明圖案1838的大小和形狀。例如，當圖像讀取器100 投射水平線形對焦圖案1838時，在步驟320讀出的窗口幀圖像數(shù)據(jù)可以是相應于圖28A中行觀02的窗口幀圖像數(shù)據(jù)，行觀02上成像有圖案1838，并且其后圖案經過此處所述的處理 (例如，嘗試通過定位靜止區(qū)或定位取景器圖案嘗試對線性條形碼符號解碼)。在本發(fā)明的實施例中，其中對焦照明LED和照明LED由照明控制脈沖350、350' ,350"、或350'“同時驅動，如此處所述，對焦LED 160a、160b和照明LED 160c到160t可以在脈沖；350、；350'、 350〃或350'丨‘的整個持續(xù)時間被過激勵。在一個的實施例中，可以使用Eas tman Kodak公司供應的KAC-0331 640x480VGA CMOS圖像傳感器實現(xiàn)CMOS圖像陣列18加。在題為"KAC-0311 640x480 VGACM0S圖像傳感器全集成定時,模擬數(shù)字處理和10位ADC”( "KAC-0311 640x480VGA CMOS IMAGE SENSOR Fully Integrated Timing,Analog Signal Processing& IObit ADC”)的技術說明書(版本號 1，日期 2002 年 8 月 5 日，在 http//www. kodak, com/global/plugins/acrobat/en/ digital/ccd/products/cmos/KAC_0311LongSpec. pdf 可下載)更全面地描述了 KAC-0311， 其全部內容結合于此作為參考。下面的編輯摘要是從上述完整說明書中摘取的KAC-0311 的操作。根據(jù)這個技術說明書的摘要，KAC-0311是在一個單芯片上集成了模擬圖像獲取、 數(shù)字化、以及數(shù)字信號處理的固態(tài)有源CMOS成像器。圖像傳感器包括具有640x480有源元件的VGA格式像素陣列。用戶可以對圖像尺寸編程以定義感興趣的窗口。特別地，通過對行和列開始和結束操作的編程，用戶可以定義最低為Ixl的像素分辨率的感興趣窗口。在 KAC-0311圖像傳感器的一個實施例中，窗口可以用于使能可以平移的視見區(qū)的數(shù)字變焦操作。在KAC-0311圖像傳感器的另一實施例中，當二次抽樣用于減少采集的圖像的分辨率時，保持不變的視野。KAC-0311圖像傳感器的像素為7. Sum的節(jié)距。像素結構是Kodak的釘扎光電二極管(pinned photodiode)結構。KAC-0311圖像傳感器在不使用微透鏡的單色版本或者不使用微透鏡的貝爾模式(Bayer) (CMY)的彩色濾色鏡陣列時是可用的。在KAC-0311圖像傳感器的一個實施例中，集成定時和編程控制用于使能視頻和靜止圖像捕捉操作中的步進掃描模式。在KAC-0311圖像傳感器的進一步的實施例中，當保持不變的主時鐘率時，用戶可以給幀頻編程。在KAC-0311圖像傳感器中，像素陣列的模擬視頻輸出由芯片上模擬信號管線處理。在KAC-0311圖像傳感器的一個實施例中，相關雙采樣用于消除像素復位的時域噪聲和固定圖案噪聲。在KAC-0311圖像傳感器的進一步的實施例中，幀頻箝位(frame rate clamp)用于使能同步光學黑度校準和偏移校正。在又一實施例中，KAC-0311圖像傳感器的可編程模擬增益包括全局曝光增益以將信號擺幅映射到模-數(shù)轉換器輸入范圍?？删幊棠M增益還包括白平衡增益，以進行模擬域中色彩均衡。在附加實施例中，KAC-0311圖像傳感器的模擬信號處理鏈包括列運放處理、列數(shù)字偏移電壓調節(jié)、白平衡、可編程增益放大、全局可編程增益放大、以及全局數(shù)字偏移電壓調節(jié)。在一個實施例中，數(shù)字可編程放大器用于為自動白平衡提供同時色彩增益校正和曝光增益調節(jié)。在各種實施例中，基于每列并且全局完成偏移校準。另外，使用芯片上寄存器中存儲值能夠進行每列偏移校準，并且十位冗余符號數(shù)字模-數(shù)轉換器將模擬數(shù)據(jù)轉化為十位數(shù)字字流。在KAC-0311圖像傳感器的各種實施例中，使用不同模擬信號處理管線以提高噪聲抗擾度、信噪比、以及系統(tǒng)動態(tài)范圍。在一個實施例中，KAC-0311的串口是與可兼容的工業(yè)標準兩線I2C串口接口。在另一實施例中，KAC-0311圖像傳感器的電源由一個3. 3V的單電源提供。在各種實施例中，KAC-0311圖像傳感器具有一個單主時鐘，并且以最高20MHz的速度運行。能夠用于本發(fā)明、并且授予伊士曼柯達公司(festman Kodak Company)的圖像傳感器的操作和物理細節(jié)在申請?zhí)枮?，714，239、題為“具有可編程色彩均衡的有源像素傳感器”("Active Pixel Sensor with Programmable Color Balance”)的美國專利和申請?zhí)枮?，552，323、題為“共用輸出信號線的圖像傳感器”(“Image Sensor with Shared Output Signal Line”)的美國專利中也有描述，它們每個的全部內容結合于此作為參考。 以下是美國專利6，522，323的材料簡要。特別地，申請?zhí)枮?，522，323的美國專利公開了包括以多行和多列形式排列的多個像素的圖像傳感器。還進一步公開了包括全局電子快門的圖形傳感器。公開的圖像傳感器的相同行中的像素共用像素輸出節(jié)點和輸出信號線。進一步，該公開指出了通過使兩個單獨行選擇每行的信號線，一個用于行內的每隔一個像素， 以及用于每對列的1 2列輸出信號線分用表，實現(xiàn)了行內的圖像信號的間隔分離。原理圖(此次復制為圖11)示出了兩個鄰近像素5。原理圖中使用的標識符包括以下的具有復位門的復位晶體管(RG)、傳輸門(TG)、信號晶體管(SIG)、具有行選擇門的行選擇晶體管 (RSEL)、光電檢測器(PD)、浮置擴散(FD)。關于圖11提供的實施例和時序圖(此處復制為圖12)，申請?zhí)枮?，552，323的美國專利的第行第3列中描述了全局快門的操作。此公開指出了通過在傳感器的每個像素中將集成信號電荷同時從光電檢測器30a、30b傳送到浮置擴散10a、10b，而開始讀出。然后，行選擇1(15)被拉高并且浮置擴散1 (IOa)的信號電位被采樣，并且由脈沖調制SS 1的行電路20a保持。然后行選擇1(1 被拉低，行選擇 2(25)被拉高，并且浮置擴散2 (IOb)的信號電位被采樣，并且由脈沖調制SS2的行電路20b 保持。行中的浮置擴散10a、10b被讀出，并且然后由脈沖調制RG復位。下一行選擇W25) 被拉低，并且行選擇1 (1 被拉高，并且浮置擴散1 (IOa)的復位電位被采樣，并且由脈沖調制SRl的列電路20a保持。然后行選擇1(1 被拉低，并且行選擇2 被拉高，并且浮置擴散2(10b)的復位電位被采樣，并且由脈沖調制SR2保持。然后在圖像傳感器下一行中的相同像素讀出表開始之前，讀出列電路20a、20b的被采樣和被保持信號。在另一實施例中，CMOS圖像陣歹Ij 182a能夠由KAC-9630128 (H) x98 (V) CMOS圖像傳感器實現(xiàn)。在題為“設備性能說明書-柯達KAC-9630CM0S圖像傳感器”(Device Performance Specification-Kodak KAC-9630 CMOS Image Sensor) 2004 ^9^ 1. 1 的技術說明書中更加完整地描述了 KAC-9630。此文檔的全部內容結合于此作為參考。此文檔可以從例如伊士曼柯達公司(www. kodak, com)的 http//www. kodak, com/global/ plugins/acrobat/en/digital/ccd/products/cmos/KAC_9630LongSpec. pdf 下載。這個技術說明書描述了作為能夠以每分鐘580幀捕捉單色圖像的低功率CMOS有源像素圖形傳感器的KAC-9630圖像傳感器。另外描述了 KAC-9630圖像傳感器包括芯片上8位模-數(shù)轉換器、固定模式噪聲消除電路和視頻增益放大器。還進一步描述了 KAC-9630具有允許積分時間和幀頻調節(jié)的集成可編程定時和控制電路。描述了 KAC-9630圖像傳感器的讀出電路能夠支持在少于2毫秒的時間內在單8位數(shù)字數(shù)據(jù)總線上讀出整幀。如上所述， 描述了 KAC-9630圖像傳感器包括集成電子快門。(109)在另一實施例中，CMOS圖像陣列18 能夠由Micron圖像傳感器Wide VGA MT9V022 (美光科技公司(Micron Technology, Inc 供應，總部位于 8000South Federal Way, Post Office Box 6, Boise, ID 83707-0006) 實現(xiàn)° 在從 Micron Technology (www. micron, com)http://download, micron, com/pdf/ fIyers/mt9v022_(mi-0350)-flyer, pdf下載的產品IMTgV099產品宣傳單中更詳細地描述了 MT9V022圖像傳感器。該文檔的全部內容結合于此作為參考。在一些實施例中，圖像讀取器100既能夠在卷簾式模式下也能夠在全局電子快門模式下操作。在一個此實施例中，卷簾式模式用于自動聚焦操作的一部分，并且一旦確定了合適的焦距，全局電子快門模式用于采集圖像數(shù)據(jù)。圖13中示出的過程400描述了確定合適焦距的過程和采集后來的圖像的過程。響應于例如操作者壓下觸發(fā)器216或響應于移動到圖像讀取器100視野中的物體，激活模塊IM可以生成觸發(fā)信號以開始過程400。在操作中，當圖像讀取器100采集新圖像時，圖像讀取器100照射包含物體的目標(例如條形碼) (步驟404)，然后進入卷簾式操作模式(步驟408)，其中圖像讀取器的圖像傳感器中的多行被依次曝光。作為操作的一部分，幀曝光期可以定義為從多行中第一行曝光開始到多行中最后一行曝光結束的時間。在一個實施例中，在幀曝光期的至少一部分期間，圖像讀取器 100的成像透鏡212被控制為在連續(xù)動作或者逐步連續(xù)動作中的一個(步驟414)。如圖20 的實施例所示，圖像讀取器100可以具有透鏡驅動模塊165，透鏡驅動模塊165由控制模塊 112或者用于移動成像透鏡212的另一模塊控制，以改變圖像讀取器100的焦距設置。在一個此實施例中，光系統(tǒng)具有多個離散設置。對于每個離散設置，透鏡212在圖像傳感器上形成位于距離圖像讀取器100的特定距離處的物體的清晰圖像。在一個實施例中，光學系統(tǒng)的聚焦范圍的一個極限值相應于來自位于無限遠的物體的聚焦入射輻射。如果入射光線大致上平行，則認為物體是在無限遠。在一個實施例中，光學系統(tǒng)的聚焦范圍的另一個極限值是光學系統(tǒng)的近點(near point)。光學系統(tǒng)的近點是物體能夠被放置的相對于光學系統(tǒng)的最近距離，在此處光學系統(tǒng)仍能夠產生物體的清晰圖像。在另一實施例中，光學系統(tǒng)的焦距中的變更沒有覆蓋光學系統(tǒng)的整個范圍。例如，在一個此實施例中，圖像讀取器100的焦距設置在相差幾毫米的焦距設置之間變化。在另一實施例中，圖像讀取器100的焦距設置在相差厘米的焦距設置之間變化。讀取器100設置為包括透鏡驅動模塊165，以允許掃描器在超過擴展景深下操作。進一步參考透鏡驅動模塊165，可以實施各種透鏡驅動技術和方法。申請?zhí)枮?4，350,418的美國專利的全部內容結合于此作為參考，其公開了包括距離調節(jié)環(huán)的透鏡聚焦調節(jié)系統(tǒng)，其中通過調節(jié)環(huán)的旋轉實現(xiàn)透鏡的位置調節(jié)。申請?zhí)枮?，793，689的美國專利的全部內容也結合于此作為參考，其公開了一種透鏡鏡筒，其包括具有可以圍繞光軸旋轉的空心旋轉環(huán)，光軸布置在具有軸承的空心固定汽缸的空腔內，光軸插入在響應于旋轉環(huán)旋轉的移動的可移動汽缸與插入在固定汽缸和旋轉環(huán)之間直徑方向的振動波浪發(fā)動機之間。申請?zhí)枮?，M1，777的美國專利的全部內容也結合于此作為參考，其公開了電磁透鏡驅動器，包括具有內軛和外軛的固定部件、運轉插入的磁鐵、用于支撐將被驅動的主體的可移動部件、在外軛和內軛的軸向的環(huán)繞線型、以及檢測運轉插入的磁鐵的磁場以生成位置指示信號的位置檢測器。過程400還包括從多個曝光行讀出圖像數(shù)據(jù)(步驟420)。通過諸如對比檢測方法或相位檢測方法的自動聚焦算法分析圖像數(shù)據(jù)(步驟424)。使用行焦距圖像信息，圖像讀取器100制定透鏡212的合適焦距設置，例如通過基于采集的數(shù)據(jù)確定合適的焦距設置， 然后將透鏡212移動到那個設置，或者通過評估當前行圖像數(shù)據(jù)以確定是否在當前焦距設置上，圖像讀取器被可接收地聚焦(步驟428)。在各種實施例中，由圖像采集模塊108、光學模塊、控制模塊112、或專用自動聚焦模塊(例如專用于執(zhí)行焦距計算目的ASIC或FPGA) 執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的分析。隨著透鏡212的位置正確制定，圖像讀取器100進入全局電子快門操作模式(步驟43 ?？梢钥吹礁鶕?jù)過程400的一些情況中，圖像讀取器100可以停止卷簾操作，并且在從圖像傳感器陣列模塊182的每個像素中讀出圖像數(shù)據(jù)之前，開始全局電子快門操作模式的操作。在全局電子快門操作模式中，圖像讀取器100采集整幀圖像數(shù)據(jù) (步驟436)，圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊116中并且隨后由控制模塊112傳送到解碼模塊150 或者自動識別模塊152。根據(jù)這個實施例，其中，在讀取器成像透鏡112被控制運行的時間內，行圖像信息被讀出并且進行分析，在一幀數(shù)據(jù)的范圍內，可以實現(xiàn)圖像讀取器自動聚焦以使目標成像。在各種實施例中，自動聚焦操作可以由專用自動聚焦模塊處理，或者聚焦模塊可以與諸如圖像采集模塊108和/或控制模塊112的其它模塊合為一體。仍然參考過程400的步驟，參考圖21的流程圖、圖22a、以及圖22b的直方圖，進一步描述分析行圖像數(shù)據(jù)以確定焦距特性的步驟424。步驟2102中，圖像讀取器100可以構造步驟420中讀出的圖像數(shù)據(jù)的當前行的像素值的直方圖。圖22A是相應于被可接受地聚焦的二值圖像(例如，在單色底板上的條形碼符號中)的行數(shù)據(jù)像素值的直方圖。直方圖 2108代表高對比度圖像，并且包括在灰度的高端的許多像素值，在灰度低端的許多像素值， 以及在灰度范圍中部的少數(shù)像素值。圖22B是相應于聚焦較差的二值圖像的行數(shù)據(jù)的像素值的直方圖。直方圖2110表示的圖像數(shù)據(jù)是“扁平”的低對比度像素數(shù)據(jù)，這意味著在灰度的極限值具有較少像素值，并且在灰度的中心有大量像素值。因此，可以看出，使用圖像對比度信息可容易地確定圖像的聚焦程度。步驟2104中，圖像讀取器100確定采集的直方圖數(shù)據(jù)。在步驟2104中，圖像讀取器100可以確定透鏡212的合適的焦距對準的設置(appropriate in-focus setting)，或者判斷從圖像數(shù)據(jù)的當前行提取的直方圖數(shù)據(jù)是否表示在當前透鏡的設置或者位置上圖像讀取器被可接受地聚焦。當步驟2104中圖像讀取器100基于采集的直方圖數(shù)據(jù)判斷透鏡 212的正確設置時，直方圖數(shù)據(jù)可以來自當前行，或者基于當前的行數(shù)據(jù)和在前的行數(shù)據(jù)的組合。另一方面，當采集行信息時，記錄透鏡212的位置或者設置值，使每行讀出的圖像數(shù)據(jù)的直方圖信息包含指示透鏡212的位置的相關透鏡位置數(shù)據(jù)。步驟2104中，用于確定焦距對準透鏡設置的傳遞函數(shù)可以使用行對比度信息作為直方圖的表示，也可以使用指示與每組行數(shù)據(jù)有關的透鏡212位置的透鏡位置數(shù)據(jù)。參考過程400的進一步步驟，步驟414中，圖像讀取器100可以控制透鏡212連續(xù)運動或者步進連續(xù)運動。當控制為連續(xù)運動時，在圖像傳感器陣列模塊182的連續(xù)行像素被曝光和讀出的整個時間，透鏡212連續(xù)移動。當控制為步進連續(xù)運動時，在傳感器模塊 182的行像素被曝光并且被讀出的整個時間內，透鏡212重復地移動和停止。在圖像讀取器一個實施例中，透鏡212被控制為步進式連續(xù)運動，圖像讀取器100在兩個端點(即，第一較遠場點(field position)、和第二較近場點)之間連續(xù)移動透鏡。在圖像讀取器100另一實施例中，透鏡212被控制為步進式連續(xù)運動，圖像讀取器100在兩個端點之間連續(xù)移動透鏡212，并且在端點位置之間的一個或者多個位置間歇地停止透鏡212。被控制為步進式連續(xù)移動的透鏡212，可以被認為具有運動期(即透鏡移動期間)和停止期(即透鏡短暫空閑期間)。在本發(fā)明的一個實施例中，透鏡212的運動和從多行像素中的讀出圖像數(shù)據(jù)是協(xié)調的。例如，透鏡移動和圖像傳感器陣列模塊182的控制能夠被調整為在透鏡212的停止期，發(fā)生圖像傳感器陣列模塊182的一行或者多行曝光期，以使在整行曝光期，透鏡212為空閑。進一步，在某些實施例中，當在透鏡212的運動階段，相應于曝光的像素圖像數(shù)據(jù)的處理是有效時，圖像讀取器100可以設置為在透鏡212的運動期拋棄相應于曝光的像素的圖像數(shù)據(jù)(例如，在行分析步驟4M期間)。參考圖13大致上描述的過程400的特定實施例結合圖23和圖M的流程圖描述。 在圖23的實施例中，步驟424中，圖像讀取器100基于采集到那點的采集的行圖像數(shù)據(jù)嘗試確定焦距對準的透鏡設置。步驟428a中，如果圖像讀取器100確定已經采集了確定透鏡 212的焦距對準位置的足夠信息，圖像讀取器100確定透鏡212的焦距對準設置，并且進行到步驟428b，以將透鏡212移動到確定的焦距對準位置。如果沒有采集到足夠信息，圖像讀取器100返回到步驟432以采集另外行的信息。當在步驟428b移動透鏡212時(例如為了確認確定的焦距對準位置是否正確)，圖像讀取器100可以繼續(xù)讀和處理行圖像數(shù)據(jù)。 當透鏡212已經移動到確定的焦距對準位置，圖像讀取器100執(zhí)行步驟432，以進入操作的全局電子快門操作模式。當圖像讀取器100進入全局快門操作模式的時候(步驟432)，圖象讀取器100可以使透鏡212停止運動。然后圖像讀取器執(zhí)行步驟436，以采集整幀圖像數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟438，以將圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或者自動識別模塊152 中的其中一個。在參考圖M描述過程400的一個實施例中，圖像讀取器100由步驟4 評估當前行數(shù)據(jù)(最新近采集的行數(shù)據(jù))，以判斷當前行數(shù)據(jù)是否表示當前圖像讀取器100是當前焦距對準，而建立透鏡212的焦距對準設置。如果步驟428d中圖像讀取器100判斷出圖像讀取器100當前沒有焦距對準，則圖像讀取器100返回到步驟420以采集另外的行信息。步驟420中，如果圖像讀取器100判斷讀出取器當前在焦距對準(in-focus)位置，圖像讀取器100進行到步驟432以進入全局電子快門操作模式。當圖像讀取器100進入全局快門操作模式時，圖形讀取器100可以使透鏡212停止運動(步驟43 。然后圖像讀取器100進行到步驟436以采集整幀圖像數(shù)據(jù)，然后進行到步驟438，將圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或自動識別模塊152中的其中一個。參考過程400或者過程800，可理解為在建立“焦距對準”位置中，圖像讀取器100 可以基于表示比其它可用的透鏡焦距位置更好的焦距處的標記的預期或者當前的透鏡位置，將透鏡212的預期或當前位置指定為“焦距對準”。因此，當透鏡聚焦位置在通常意義上沒有高度聚焦時，如果它表示標識比其它透鏡位置更加在焦距對準，讀取器100仍然可以指定位置作為“焦距對準”。在一個特定的實施例中，當透鏡100被控制為步進連續(xù)運動，它可以在有限量的離散位置(例如兩個位置)之間切換。在一個此實施例中，如果透鏡位置表示標識比其它的可能位置更加焦距對準，則圖像讀取器100可以指定有限量的可能離散位置的其中一個為“焦距對準”位置。特別地，當設置為透鏡212在有限量離散位置之間切換時，可以忽略焦距判斷步驟，并且圖像數(shù)據(jù)被直接傳送到解碼模塊150或者自動識別模塊152。特別地，當存在有限量的交替焦距位置時，焦距對準位置基于在成功解碼結果處的位置而能夠被容易地區(qū)別。通過解碼嘗試識別焦距對準位置可以減少平均解碼時間。
在本發(fā)明的變形中，步驟420中，圖像讀取器100讀出預定量的行圖像數(shù)據(jù)，并且在步驟4M中，分析預定量的行。預定量的行可以例如為圖像傳感器陣列182的2行、3行、 10行或者所有行(100+)。步驟424中，圖像讀取器100可以從多行中選擇最佳聚焦(例如，最亮的對比度)行，并且判斷與最佳聚焦行有關的記錄的焦距設置是圖像讀取器100的 “焦距對準”設置?？蛇x地，圖像讀取器100可以使用從幾行上采集的數(shù)據(jù)圖像而計算焦距對準設置數(shù)據(jù)。在上述變換實施例的任何一個中，當確定焦距設置后，在步驟432中，圖像讀取器100可以首先進入全局電子快門操作模式，然后將透鏡212移動到確定的焦距位置設置，或者可選地，在步驟432中，圖像讀取器100可以在進入全局電子快門操作模式之前， 將透鏡212移動到確定的透鏡設置上，或者這兩個操作可以同時進行。在自動焦距操作的另一實施例中，如結合圖25-圖30B所述，在聚焦期和數(shù)據(jù)采集期可以使用全局電子快門操作模式。根據(jù)此處描述的過程800，在自動聚焦期，從焦距設置或者位置的每個變化，采集有限“窗口”巾貞圖像數(shù)據(jù)。例如，焦距確定邏輯算法只讀出并且分析圖像傳感器的中心區(qū)或者掃描線的中心組(例如中間的十個掃描線)。根據(jù)這個實施例， 而當顯著減少采集用以使圖像讀取器焦距的系列幀的時間時，有限幀數(shù)據(jù)提供焦距確定邏輯算法的足夠信息。在可選的實施例中，過程400或過程800中的步驟的特定順序可以改變而不背離本發(fā)明此處包括的概念。在各種其它實施例中，執(zhí)行卷簾式操作的電路和執(zhí)行全局電子快門操作的電路可以在相同的CMOS芯片上執(zhí)行，或者可以在各自專用芯片上的一個或者兩個電路元件上執(zhí)行。在另外的實施例中，卷簾式快門功能和全局電子快門操作可以組合在包含硬件、軟件、和/或固件的單模塊中。在以卷簾式快門或者全局電子快門模式操作的圖像讀取器100的另一實施例中， 圖像讀取器100能夠在全局電子快門操作模式和卷簾式快門操作模式之間動態(tài)切換。在一個此實施例中，當積分時間比給定的閾值短時，圖像讀取器100從默認的全局電子快門操作模式切換到卷簾式操作模式。許多商業(yè)上可用的成像器是使用光屏蔽或者使用電轉換實現(xiàn)的，光屏蔽允許一定量的光泄露到存儲元件中，電轉換沒有完全將存儲元件與光敏元件隔離開。這樣，在將電荷傳送到存儲元件后，對圖像的入射環(huán)境照明對存儲元件的內容有負面影響。以下提供此操作的數(shù)例。通常，具有全局電子快門功能的CMOS圖像傳感器的快門效率指定了圖像傳感器上的存儲區(qū)能夠屏蔽存儲的圖像數(shù)據(jù)的范圍。例如，如果快門的效率為99.9%，那么在屏蔽區(qū)生成電荷所花費的積分時間(也稱為曝光時間)比在非屏蔽區(qū)生成相同量電荷所花費的積分時間長1000倍。因此，在圖像捕捉周期內，以下公式提供了來自環(huán)境光的圖像上的光輻照度的說明，在圖像移動到存儲區(qū)內之后時限期間，該光輻照度相對于來自使用環(huán)境光照明的物體的圖像上的光輻照度，環(huán)境光和光源160可以被忽略，并且在圖像被移動到存儲區(qū)之前的時限期間而不超過期望的退化率。這個公式也可以表示在整個成像周期，圖像上的入射光相同的情況。在兩個實例中，需要知道沒有引入最大退化而可以使用最小積分。(Amb. Irrad) ^Tframe* (100 % - % eff) = (Amb. Irrad+Light Source Irrad)^Texposure)*(% deg)在許多實例中，在曝光期以及在幀的剩余期，圖像上的光不變。在這種情況下，圖像上的光輻強度是常量，可以計算出光泄露不會過分干擾期望圖像時可以使用的最小積分時間。在這種情況下計算公式，允許為特定退化計算最小積分周期的計算。以下的常態(tài)輻照度數(shù)例是用于99. 9%的快門效率、20ms的幀頻、以及5%的最大容忍退化率。20ms*(100% -99. 9% ) = (Texposure*5% )或者計算不引起超過5%的退化率時，可以使用的最小曝光時間Texposure = 0. 4ms因此，如果圖像捕捉時的積分時間小于O.^is，那么退化泄露(光學和電子的)將引入5%或者更多的誤差。在處理由于過強的環(huán)境光引入的圖像退化的一個實施例中，當積分時間變得比與圖像讀取器的幀頻、最大可允許退化率以及快門效率有關的預定水平低時，圖像讀取器100 切換到卷簾式操作。圖14示出了用于響應于短積分時間而切換操作模式的過程600。響應于例如由操作者對觸發(fā)器216的壓下或者響應于提供到圖像讀取器100的視野內的物體， 激活模塊1 可以生成觸發(fā)信號以使過程600開始。過程600包括存儲計算的最小積分時間(步驟604)。在一個實施例中，根據(jù)上述公式確定閾值。這些公式的一些輸入，例如，快門效率、最大可接收圖像退化泄露、以及幀頻，可以作為圖像讀取器100的最初設置一部分或者稍后時間在圖像讀取器100中設置。過程600還包括采集圖像數(shù)據(jù)(步驟608)。作為圖像數(shù)據(jù)采集的一部分，用于當前環(huán)境狀況的曝光時間由傳感器陣列控制模塊186制定 (步驟61幻。在各種實施例中，這個曝光時間由圖像讀取器100中全局電子快門控制模塊 190、光學模塊178、或另一個適當建立的模塊確定。為了確定是否圖像讀取器100的操作模式應該從全局快門切換到卷簾式快門，比較制定的曝光時間與最小積分時間閾值(步驟 616)。如果制定的積分時間比計算的最小積分時間閾值短，則圖像讀取器100的操作模式從全局電子快門切換到卷簾式快門(步驟620)。如果制定的積分時間大于或者等于計算的最小積分時間閾值，則保持全局電子快門操作模式(步驟628)。參考圖15A、流程圖31、以及圖32描述本發(fā)明的進一步的實施例。如圖15A所示， 圖像讀取器100可以設置為具有用戶可選配置設置。例如，如圖15A所示，圖像讀取器100 在顯示器504上提供圖像用戶接口(⑶I)、菜單選擇顯示屏3170，菜單選擇顯示屏3170為操作者提供了卷簾式操作模式和全局快門操作模式的用戶可選配置選項。⑶I顯示屏可以使用與一定的可用操作系統(tǒng)(諸如WINDOWS CE)有關的工具包配置，操作系統(tǒng)可以安裝有在圖像讀取器100上。當讀取器100設置為包括瀏覽器或者是使用相適的分析程序和解釋程序進行其它配置，⑶13170可以使用各種開放標準語言(例如HTML、JAVA, XML、JAVA)生成。在圖15A的實施例中，⑶I圖標3152是卷簾快門選項按鈕，⑶I圖標31M是全局電子快門菜單選項。當選擇圖標3152時，圖像讀取器100設置為圖像讀取器100接收如此處所述的下一觸發(fā)信號，以開始解碼嘗試，圖像讀取器100使用卷簾式操作模式采集圖像數(shù)據(jù)，而不使用全局電子操作模式。當選擇圖標31M時，圖像讀取器100設置為圖像讀取器 100接收下一觸發(fā)信號以開始解碼嘗試，圖像讀取器100使用全局電子操作模式采集圖像數(shù)據(jù)，而不使用卷簾式操作模式。GUI3170可以生成為允許其它的用戶可選配置選項。在圖 15A的實施例中，按鈕3156(可以是文本或者按鈕形式)的選擇將圖像讀取器100設置為， 在接收觸發(fā)信號的下一時間執(zhí)行過程300。。按鈕3158的選擇將圖像讀取器100設置為， 在接收觸發(fā)信號的下一時間執(zhí)行過程400。按鈕3162的選擇將圖像讀取器100設置為，執(zhí)行過程600，在下一時間接收觸發(fā)信號。按鈕3164的選擇將圖像讀取器100設置為，圖像讀取器100在“圖像捕捉”操作模式，因此，下一時間接收觸發(fā)信號，圖像讀取器采集圖像數(shù)據(jù)(例如圖像數(shù)據(jù)的2D整幀)，并且輸出圖像(例如到顯示器504或者間隔分離裝置)，而不將采集的圖像數(shù)據(jù)傳送給模塊150或模塊152。在運輸行業(yè)的應用中，有利于相應移動中的物體(例如，移動的運載工具、在裝配線上的包裹)，在“圖像捕捉”模式下捕捉圖像。 因此，可以看出，由于使用全局快門操作模式而減少了圖像失真，因此使用全局快門操作模式的圖像捕捉模式的執(zhí)行帶來明顯益處。卷簾式快門配置和全局電子快門配置之間的旋轉或與按鈕3156、3158、3160、3162、以及3164有關的配置也可以使用軟件開發(fā)包(SDK)的命令生成。產生系統(tǒng)，使可以在與圖像讀取器間隔分離的主終端選擇SDK產生的命令(例如， “卷簾式快門”和“全局快門”命令)，并且將命令傳送到圖像讀取器100以重新配置讀取器 100，其中此命令使圖像讀取器100為卷簾式快門配置和全局電子快門配置中的其中一個。再次參考圖31的流程圖，步驟3102中，操作者在卷簾式快門配置和全局電子快門配置之間選擇。如果操作者選擇卷簾快門配置，圖像讀取器100進行到步驟3104。步驟 3104中，通過觸發(fā)信號(例如，通過觸發(fā)器216的手動激活或者其它方法)的生成，圖像讀取器100從空閑狀態(tài)被驅動到活動讀取狀態(tài)，然后，自動執(zhí)行步驟3106和3108。步驟3106 中，圖像讀取器100使用卷簾快門操作模式采集圖像數(shù)據(jù)，然后在步驟3108中，將步驟3106 中采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊152或者自動識別模塊152以對圖像數(shù)據(jù)解碼或者進行其它操作。步驟3102中，如果選擇全局電子快門模式，則圖像讀取器100執(zhí)行步驟3118。步驟3118中，通過觸發(fā)信號(例如，通過觸發(fā)器216的手動激活或者其它方法) 的生成，將圖像讀取器100從空閑狀態(tài)驅動到活動讀取狀態(tài)，并且然后自動執(zhí)行步驟3118 和3120。步驟3118中，圖像讀取器100使用全局電子快門操作模式采集圖像數(shù)據(jù)，然后在步驟3122中，將步驟3118中采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊152或者自動識別模塊152以對圖像數(shù)據(jù)解碼或者進行其它操作。參考圖32的流程圖，描述本發(fā)明的另一實施例。在參考圖32的流程圖描述的實施例中，圖像讀取器100設置為采集圖像數(shù)據(jù)，并且使用卷簾快門操作模式和全局快門操作模式，嘗試解碼圖像數(shù)據(jù)。步驟3202中，如此處所述生成觸發(fā)信號(例如，通過觸發(fā)器216 的手動激活或者其它方法)，以將圖像讀取器100從空閑狀態(tài)驅動到活動讀取狀態(tài)，然后， 自動執(zhí)行步驟3204和3206。步驟3204中，圖像讀取器100進入卷簾式快門操作模式。步驟3206中，圖像讀取器100使用卷簾式快門操作模式采集諸如整幀圖像數(shù)據(jù)或者窗口幀圖像數(shù)據(jù)。步驟3208中，圖像讀取器100將步驟3206中采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150和/或自動識別模塊152。數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或自動識別模塊152可以對采集的圖像數(shù)據(jù)進行解碼或者其它處理，并且輸出結果(例如，給顯示器504和/或間隔分離裝置輸出經過解碼的條形碼消息)。步驟3118中，圖像讀取器100進入全局電子快門操作模式。步驟3212中，圖像讀取器100使用全局電子快門操作模式采集圖像數(shù)據(jù)。步驟3212 中，圖像數(shù)據(jù)100使用全局電子快門操作模式采集圖像數(shù)據(jù)。步驟3212中采集的圖像數(shù)據(jù)可以是整幀或者窗口幀的圖像數(shù)據(jù)。步驟3214中，圖像讀取器100將步驟3212中采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或者自動識別模塊152。數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或者自動識別模塊152可以對采集的圖像數(shù)據(jù)進行解碼或者其它處理，并且輸出結果(例如， 給顯示器和/或間隔分離裝置輸出經過解碼的條形碼消息)。如控制環(huán)箭頭3216所示，圖像讀取器100可以自動重復步驟3204、3206、3208、3210、3212、以及3214，直到滿足停止條件。停止條件可以是例如觸發(fā)停止信號的生成(可以是通過釋放觸發(fā)器216而生成)或者預定量的條形碼符號解碼成功。結合圖25的流程圖，描述根據(jù)本發(fā)明的另一個過程。與過程400相似，過程800 包括在透鏡212被控制為運動期間，對有限量的圖像數(shù)據(jù)的處理。在過程400和過程800， 快速確立透鏡212的焦距對準位置。同時，過程400包括對被操作的圖像傳感器陣列模塊 182的使用，在這個過程的不同階段的時間，在第一卷簾快門操作模式和依次執(zhí)行的第二全局電子操作模式中，可以使用選擇性可尋址圖像傳感器陣列模塊中的一個執(zhí)行過程800，在卷簾式操作模式和全局電子操作模式下的整個過程中，操作此處描述的可尋址圖像傳感器陣列模塊。進一步參考過程800，步驟802中，通過觸發(fā)信號的生成(例如，響應于觸發(fā)器216 的壓下、圖像讀取器視野內的物體的檢測、或者接收間隔分離裝置的命令)，激活模塊124 開始過程800。步驟814中，圖像讀取器100將透鏡212設置為運動。步驟814中，圖像讀取器100可以控制透鏡212為連續(xù)運動或者其它步進連續(xù)運動中的一個。步驟820中，圖像讀取器100從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口幀圖像數(shù)據(jù)。 CMOS圖像傳感器可以在窗口幀操作模式下操作。在窗口幀操作模式下，只讀出相應于圖像傳感器陣列的可選擇尋址的所有像素的子集的圖像數(shù)據(jù)。參考圖^AJSB、以及^C描述在窗口幀操作模式下的圖像讀取器100的示例，其中，使用代表10x10的像素塊的每個正方形柵格代表圖像傳感器陣列，并且其中陰影區(qū)觀02、2804、以及觀06代表被選擇性尋址和選擇性讀出的像素。在圖28k的實施例中，示出了窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地尋址和只讀出包括在圖像傳感器陣列模塊182的中心的一組行像素的像素中心行圖案，而從圖像傳感器陣列182讀出窗口圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，在窗口幀操作模式下，圖像讀取器100可以選擇性地尋址和從圖像傳感器陣列模塊182的一個單行像素選擇性地讀出圖像數(shù)據(jù)。進一步，在窗口幀操作模式下，圖像讀取器100可以選擇性的尋址，并且從行觀0加和2802b選擇性地讀出圖像數(shù)據(jù)。在圖^B的實施例中，示出窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地尋址和只讀出在圖像傳感器陣列模塊182的中心的位置上鄰近的像素集(即，互相鄰近的像素集)，而從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口幀圖像數(shù)據(jù)。在圖^C的實施例中，示出窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地讀出位置上連續(xù)像素的間隔分離的10x10塊群，而從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口圖像數(shù)據(jù)。在結合圖^AJSB、以及28C描述的所有的窗口幀操作模式中，選擇性的尋址，并且讀出相應于小于圖像傳感器像素的一半的圖像數(shù)據(jù)。當在窗口幀操作模式下操作時，圖像讀取器100可以采集相應于如圖^aJSb JSc中所示的一個或者更多圖案或者其它圖案中的像素上的入射光圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)的這種集合可以包括灰度值集，并且可以稱為窗口幀圖像數(shù)據(jù)。與存儲模塊116存儲整幀圖像數(shù)據(jù)，然后整幀圖像數(shù)據(jù)的一部分被指定為將經過進一步處理的感興趣區(qū)(樣品區(qū))的可選操作模式相比，此處描述窗口幀操作模式。在窗口幀操作模式下，在采集整幀圖像數(shù)據(jù)所需的時間片段內，可以采集幀圖像數(shù)據(jù)。進一步參考過程800，步驟824中，圖像讀取器100分析窗口幀圖像數(shù)據(jù)，以判斷圖像讀取器100的焦距特性。參考圖四的流程圖和圖30A和圖30B的直方圖，進一步描述分析窗口幀圖像數(shù)據(jù)以判斷焦距特性的步驟。步驟4102中，圖像讀取器100可以作出步驟 820中讀出當前窗口幀圖像數(shù)據(jù)的的像素值的直方圖。圖30A是根據(jù)被可接收聚焦的二值圖像(例如，在單色底板上的條形碼符號中)的行數(shù)據(jù)的像素值的直方圖。直方圖4108代表高對比度圖像，并且包括在灰度的高端的許多像素值、在灰度低端的許多像素值、以及在灰度中心范圍的少數(shù)像素值。圖30B是相應于聚焦差的二值圖像的窗口幀圖像數(shù)據(jù)的像素值的直方圖。直方圖4110統(tǒng)計的圖像數(shù)據(jù)是“扁平”的，低對比度圖像意味著在灰度值的兩個端點具有較少像素值，并且在灰度值的中心具有大量像素值。因此，可以看出，使用圖像對比度信息能夠容易地確定圖像的聚焦程度。步驟4104中，圖像讀取器100評估采集的直方圖數(shù)據(jù)。在步驟(原文為塊)4104 中，圖像讀取器100可以確定透鏡212的合適的焦距對準設置，或者確定從圖像數(shù)據(jù)的當前行提取的直方圖數(shù)據(jù)是否表示圖像讀取器100在當前的透鏡位置被可接收地聚焦。步驟 4104中的圖像讀取器100基于采集的直方圖數(shù)據(jù)，確定透鏡212合適的設置，直方圖數(shù)據(jù)可以來自當前窗口幀圖像數(shù)據(jù)，或者基于當前窗口幀圖像數(shù)據(jù)的和先前采集的一個或多個窗口幀圖像數(shù)據(jù)的在前數(shù)據(jù)的組合。另一方面，記錄透鏡212的位置或者設置值，使得當窗口幀圖像數(shù)據(jù)信息被采集時，被讀出并且分析的每行圖像數(shù)據(jù)的直方圖信息具有指示透鏡 212的位置的相關透鏡位置數(shù)據(jù)。步驟4104中，用于確定焦距對準透鏡設置的傳遞函數(shù)可以使用窗口幀對比信息(如直方圖中所概述的那樣)，也可以使用指示與每個采集的窗口幀圖像數(shù)據(jù)有關的透鏡212位置的透鏡位置數(shù)據(jù)。參考過程800的進一步步驟，步驟814中，圖像讀取器100可以控制透鏡212為連續(xù)運動或者步進連續(xù)運動。當控制為連續(xù)運動時，透鏡212在響應于窗口幀圖像數(shù)據(jù)的像素被曝光并且被讀出的整個時間連續(xù)移動。當控制為步進式連續(xù)運動時，透鏡212在相應于窗口幀圖像數(shù)據(jù)的像素被曝光并且讀出的整個時間重復移動并且停止。在圖像讀取器 100的一個實施例中，透鏡212控制為步進連續(xù)運動，圖像讀取器100在兩個端點(即，第一更遠的場點和第二較近場點)之間連續(xù)移動透鏡。在圖像讀取器100另一實施例中，透鏡 212控制為步進式連續(xù)運動，圖像讀取器100連續(xù)在兩個端點位置之間移動透鏡212，并且在端點位置之間的一個或者多個位置上間歇使透鏡212停止?？刂茷椴竭M連續(xù)運動的透鏡 212可以認為是具有運動期(即透鏡移動期間)和停止期(對應于透鏡臨時空閑的時間)。 在本發(fā)明的一個實施例中，透鏡212的運動和多行像素中圖像數(shù)據(jù)的讀出是協(xié)調的。例如， 透鏡212的步進運動和圖像傳感器陣列模塊182的控制可以協(xié)調為，在用于曝光相應于窗口幀圖像數(shù)據(jù)的像素的曝光期內，步進連續(xù)運動的透鏡的停止期發(fā)生，并且在此曝光期之前和之后，運動周期發(fā)生。進一步，在特定實施例中，當對應于在透鏡212的運動周期內被曝光的像素的圖像數(shù)據(jù)的處理有效時，圖像數(shù)據(jù)100可以被設置為，丟棄對應于在透鏡212 的移動周期內被曝光的像素的圖像數(shù)據(jù)，例如，在分析步驟824中。參考圖沈、27的流程圖描述參考圖25大概描述的過程800的特別實施例。在圖 26的實施例中，步驟824中，圖像讀取器100嘗試基于確定采集到那點的采集的窗口幀圖像數(shù)據(jù)的焦距對準設置。如果在步驟828a中，圖像讀取器100判斷出已經采集了確定圖像讀取器100的焦距對準位置的足夠信息時，則圖像讀取器100進行到步驟828b，將透鏡移動到確定的焦距對準位置。如果沒有采集到足夠信息，圖像讀取器返回到步驟820，以采集另外的窗口幀信息。在步驟828b中，例如為了判斷確定的焦距對準位置是否正確而移動透鏡212時，圖像讀取器100可以繼續(xù)讀出并且處理窗口幀圖像數(shù)據(jù)。當透鏡212已經移動到確定的焦距對準位置，圖像讀取器100執(zhí)行步驟836，采集整幀圖像數(shù)據(jù)(例如，依照過程300)，然后執(zhí)行步驟838，將采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或者自動識別模塊152的其中一個。在參考圖27描述過程800的實施例中，圖像讀取器100通過評估步驟擬4中當前的窗口幀圖像數(shù)據(jù)(最近采集的窗口幀數(shù)據(jù))以判斷當前的窗口幀圖像數(shù)據(jù)是否指示圖像讀取器100當前是焦距對準，而確立透鏡212的焦距對準設置。在步驟828c中，如果圖像讀取器100判斷圖像讀取器當前不在焦距對準，圖像讀取器100返回到步驟820，以采集另外窗口幀信息。步驟828中，如果圖像讀取器100判斷讀取器當前在焦距對準位置，圖像讀取器100執(zhí)行步驟836，以采集整幀圖像數(shù)據(jù)(例如，依照過程300)，然后執(zhí)行步驟838，以將采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150或者自動識別模塊152的其中一個。在本發(fā)明的各種實施例中，在步驟820中，圖像讀取器100可以讀出預定量的窗口幀圖像數(shù)據(jù)，并且在步驟824中，圖像讀取器100可以分析預定量的窗口幀圖像數(shù)據(jù)。窗口幀圖像數(shù)據(jù)可以具有相同圖案(例如，始終是圖^A的圖案)或者可以具有變化圖案(例如，首先是圖2名k的圖案，然后是圖^B的圖案，然后是圖^C的圖案)。在一個變化的實施例中，在采集之后，圖像讀取器100可以將每個采集的窗口幀圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)表單解碼模塊150和/或自動識別模塊152。步驟824中，為了確定圖像讀取器100的焦距對準設置，圖像讀取器100分析的預定量的幀圖像數(shù)據(jù)。在確定焦距對準設置時，圖像讀取器 100可以選擇與最佳聚焦(最高對比度)的窗口幀圖像數(shù)據(jù)有關的焦距對準設置，或者，圖像讀取器100可以使用來自采集的多個窗口幀的圖像數(shù)據(jù)，評估焦距設置。在過程800的變化實施例的任何一個中，在步驟836中，當圖像讀取器100的焦距對準設置確定之后，透鏡212移動到確定的設置位置以確立焦距對準設置之前或者之后，圖像讀取器100可以采集整幀圖像數(shù)據(jù)。參考過程400和過程800，可理解為在確立焦距對準位置時，圖像讀取器828基于表示目標標記位于比其它可用透鏡焦距位置更好的焦距的預定或者當前位置上，可以指定透鏡212的預定或者當前位置為焦距對準。因此，當透鏡焦距位置沒有在通常意義上高度聚焦時，如果傳感器讀取器100表示至少目標符號比其它可用透鏡位置更為焦距對準，則傳感器讀取器100仍然可以指定該位置作為”焦距對準”。在一個特別實施例中，當透鏡212 控制為處于步進式連續(xù)運動中時，透鏡212可以在有限量的離散位置(例如，兩個位置)之間切換。在此實施例中，如果透鏡位置表示目標符號比剩下的可能位置更在焦距對準，則圖像讀取器100可以指定有限量的可能離散位置的其中一個為“焦距對準”位置。特別在配置中，當透鏡212在有限量的離散位置之間切換，可以忽略焦距確定步驟，并且圖像數(shù)據(jù)直接傳送到解碼模塊150或自動識別模塊152。特別地，當具有限量的可選的焦距位置時，基于以成功解碼的方式定位結果的位置，可以容易地識別焦距對準位置。通過解碼嘗試，識別焦距對準位置可以減少平均解碼時間。已知的，一些可用圖像傳感器陣列具有設置或者操作模式，其中，由于包裝關系 (例如，邊緣像素被芯片的包裝材料覆蓋)或者特定的屏幕高寬比的配置，不讀出有限量的邊緣列和/或行。當從圖像傳感器的所有像素或者大致上所有的像素中讀出來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)，而不讀出有限量的行和/或列邊緣像素時，此被采集的圖像數(shù)據(jù)集在此處認為是整幀圖像數(shù)據(jù)集。參考過程400和過程800，已經描述了可以將透鏡212控制為連續(xù)運動或者步進連續(xù)運動中的一個?？梢钥闯觯斖哥R212控制為連續(xù)運動時，圖像讀取器100的焦距設置控制為隨時間變化。當透鏡212控制為步進式連續(xù)運動時，因此，透鏡212的焦距設置(因此也是圖像讀取器100的焦距位置)也被控制為隨著時間步進變化。進一步，根據(jù)過程400 或者過程800，當透鏡212控制為步進式連續(xù)運動時，在運動期，透鏡212的焦距設置是在變化狀態(tài)。當透鏡212控制為步進式連續(xù)運動時，在停止期，圖像讀取器100的焦距設置暫時為空閑狀態(tài)。再次參考圖1A，以下說明提供以上介紹的圖像讀取器100的模塊上的另外細節(jié)。 在各種實施例中，控制模塊112可以包括具有芯片上快速可訪問存儲器、用于執(zhí)行特定操作的專用集成電路(ASIC)、以及軟件、固件、以及數(shù)字解碼邏輯的中央處理單元。存儲模塊 116可以包括任何一個或者多個用于數(shù)據(jù)存儲的只讀(ROM)、隨機訪問、以及不揮發(fā)可編程存儲器。基于ROM的存儲器可以用于容納安全數(shù)據(jù)和圖像讀取器操作系統(tǒng)指令以及用于其它模塊的代碼。基于RAM的存儲器可以用于在圖像讀取器操作期間方便臨時數(shù)據(jù)存儲。不揮發(fā)可編程存儲器可以使用各種形式，典型地，為可擦可編程只讀存儲器(EPROM)和電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。在一些實施例中，當圖像讀取器100為靜止狀態(tài)或者省電的休眠狀態(tài)時，不揮發(fā)存儲器用于確保了數(shù)據(jù)的保留。I/O模塊120用于建立圖像讀取器100和其它電子裝置之間潛在的雙向通信。具有I/O模塊12部分的元件包括無線或者有線局域網接口、撥號或者電纜調制解調器接口、 USB 接口、PCMCIA 接口、RS232 接口、IBM Tailgate 接口 RS485 接口、PS/2 鍵盤 / 鼠標接口、 專用音頻和/視頻接口、標準閃存(CF)接口、PC卡標準接口、安全標準存儲器、用于輸入/ 輸出設備的安全數(shù)字輸入輸出、和/或任何其它標準或者個人設備接口。CF接口是根據(jù)CF 規(guī)格版本2. 0(保存在網站http://www. compactflash. org)的CF標準而設計的接口。CF 規(guī)格版本2. 0文檔的全部內容結合于此作為參考。PC卡標準接口是根據(jù)諸如由個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)維護的，并且可以從http://WWW. pcmcia. org下載的PC卡標準 8. 0版本-2001年春季的PC卡標準而設計的接口。PC卡標準8. 0版本-2001年春季的規(guī)格版本2. 0的全部內容結合于此作為參考。激活模塊IM用于開始圖像讀取器100各方面的操作，諸如根據(jù)此處描述的過程 300、過程400、過程600、或者過程800的數(shù)據(jù)采集和處理。過程300、過程400、過程600以及過程800可以響應于激活模塊124的各自過程的啟動而自動執(zhí)行。圖像讀取器100可以設置為在過程300、過程400、過程600以及過程800啟動后自動繼續(xù)，直到滿足停止條件。 停止條件可以例如是觸發(fā)器停止信號(可以由觸發(fā)器216釋放產生)的生成或者成功解碼預定量的條形碼符號。在上述的手持圖像讀取器100a中，激活模塊包括觸發(fā)器216，當觸發(fā)器216被壓下，生成控制模塊112接收的觸發(fā)信號，然后，將控制信號發(fā)送到圖像讀取器 100的其它合適模塊。在圖像讀取器100的固定安裝的實施例的一個實施例中，激活模塊 124包括物體檢測模塊，當檢測到將被成像的物體存在時，物體傳感模塊生成觸發(fā)信號以開始圖像讀取100的操作。當生成觸發(fā)信號時，將圖像讀取器100從空閑狀態(tài)驅動到活動狀態(tài)。激活模塊1 也可以相應于從本地或者遠程隔離裝置接收的的命令而生成觸發(fā)信號。用戶反饋模塊1 用于為操作者提供傳感反饋。在各種實施例中，反饋可以包括蜂窩聲警報的聲覺信號、諸如LED閃光指示的視覺顯示、諸如在圖像讀取器100中振動的機械感覺，或者能夠給操作者指示諸如圖像成功捕捉的圖像讀取器100操作狀態(tài)的任何其它感覺反饋。顯示模塊132用于給操作者提供諸如圖像讀取器100的操作狀態(tài)的視覺信號，例如包括剩余電量和/或存儲空間、操作模式、和/或其它操作或者功能細節(jié)。在各種實施例中，顯示模塊132可以由具有可選的觸摸板(touch-pad screen overlay)的顯示屏LCD平板顯示器提供，操作觸摸板用于接收與顯示器相配合的操作者接觸輸入。用戶接口模塊134用于為操作者和圖像讀取器100之間的通信提供接口機制。在各種實施例中，用戶接口模塊包括鍵盤、特別功能或者可編程的按鈕、操作桿、或者撥動開關等。如果顯示模塊132包括如上所述的觸摸板顯示屏(touch-pad screen overlay)，顯示模塊可以在用戶接口模塊134中結合由元件可選地提供的一些輸入功能。在一些實施例中，RFID模塊136是符合IS0/IEC 14443的RFID詢問器和讀取器， RFID詢問器能夠詢問RFID的非接觸裝置，并且能夠恢復RFID標簽發(fā)射的響應。國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)是定義全世界標準化的專門系統(tǒng)的團體。在其它實施例中，RFID模塊136根據(jù)IS0/IEC 10536或IS0/IEC 15963操作。由IS0/IEC公布的非接觸卡標準覆蓋了實施例中的各種類型，具體為IS0/IEC 10536(緊貼式卡)、IS0/IEC 14443(鄰近式卡)、以及IS0/IEC 15693(接近式卡)。這些分別用于操作者與相關的耦合元件非常近、在附近、或者在更遠距離的情況。在一些實施例中，RFID模塊136設置為讀出包括根據(jù)產品電子代碼(EPC)、由麻省理工學院自動標識中心(Auto-ID Center at MIT)提出的代碼格式的信息的標簽。在一些實施例中，RFID模塊136根據(jù)私有協(xié)議操作。在一些實施例中，RFID模塊136與從詢問的RFID標簽到計算機處理器的信息的至少一部分通信， 其中計算機處理器通過網絡使用信息去訪問或者找回存儲在可訪問服務器上的數(shù)據(jù)。在一些實施例中，信息是RFID標簽序列號或者與RFID標簽有關的物體。在一些實施例中，智能卡模塊140是符合IS0/IEC 7816的智能卡讀取器，智能卡讀取器使用電接觸用于建立與設計合適的基于智能卡的接觸芯片通信。智能卡模塊140能夠讀并且在一些情況中寫數(shù)據(jù)給附接的智能卡。在一些實施例中，磁條卡模塊144是能夠讀取諸如在一個或者多個軌道(例如，信用卡上使用的軌道上)上以磁性格式運載解碼信息的卡的物體的磁條讀取器。在其它實施例中，磁條卡模塊144是磁性字符讀取裝置，其用于讀取使用磁墨印刷的字符，例如在銀行支票上可見的以指示美國銀行家協(xié)會的路由號碼、帳號、支票序號、以及匯票。在一些實施中，提供磁性讀取裝置的兩種類型。在圖像讀取器100的一些實施例中，RFID模塊136、智能卡140、以及磁條卡模塊144的功能包含在諸如松下集成智能卡讀取模塊號ZU-9A36CF4(由Matsushita Electrical Industrial Company，Ltd.供應)的 single tribrid 讀取器模塊中，在日期為 2004 年 3 月、題為"Manual Insertion Type Integrated Smart Reader"(“手動插入型集成智能卡”)(版本1. 00)的松下規(guī)格號MIS-DG60C194中更加詳細地描述了 ZU-9A36CF4。 該文檔的全部內容結合于此作為參考。解碼模塊150用于解碼諸如一維或二維條形碼的目標數(shù)據(jù)，例如，UPC/EAN、11碼、 39 碼、128 碼、Codabar、Interleaved 2 of 5、MSI、PDF417、MicroPDF417、Code 16K、Code 49、MaxiCode、Aztec、Aztec Mesa、數(shù)據(jù)矩陣、Qcode、QR Code、(UCC 復合)UCC Composite、 Snowflake> Vericode、Dataglyphs、RSS> BC 412、Code 93、Codablock、Postnet (US)、BP04State、Canadian 4State、Japanese Post、KIX(Dutch Post)、Planet Code、OCR A、OCRB 等。在一些實施例中，解碼模塊還具有自動識別功能，自動識別模塊能夠在諸如以上列舉的多個條形碼之間自動識別。解碼器150的特定的功能，例如可解碼標記字符的測量，在申請日為 2004 年 11 月 5 日、申請?zhí)枮?10/982，393、題為〃 Device and System for Verifying Quality of Bar Codes"(用于校驗條形碼質量的裝置和系統(tǒng))的美國專利中有描述。該申請的全部內容結合于此作為參考。根據(jù)本發(fā)明原則構造的圖像讀取器100的另一個示例是圖15A、圖15B、以及圖15C 中的不同透視圖示出的便攜數(shù)據(jù)終端100b。圖15A示出了主透視圖，圖15B示出了正面透視圖，以及圖15C示出了背面透鏡圖。如圖所示，在一個實施例中，便攜數(shù)據(jù)終端100b包括接口元件，接口元件具有顯示器504、鍵盤508、諸如用于定位光標的接口按鈕512、觸發(fā)器216、以及具有觸針座524的觸針座520 (未示出)。便攜數(shù)據(jù)終端100b還進一步包括透鏡212和光源160b。在附加的實施例中，便攜數(shù)據(jù)終端能夠增加多種可附接的計算機外圍設備而增強功能。在各種實施例中，計算機外圍設備可以包括一個或者多個磁條讀取器、 諸如指紋掃描器的生物測定讀取器、諸如發(fā)票打印機的打印機、RFID標簽或者RF付款讀取器、以及智能卡讀取器等。在各種實施例中，便攜數(shù)據(jù)終端100b可以為Dolphin 7200、 7300、7400、7900、或9500系列移動計算機(Hand Held Products, Inc.供應，總部位于 700Visions Drive，郵編208，Skaneateles Falls，NY)，并且可以根據(jù)發(fā)明構造。在申請?zhí)枮?10/938，416、提交日為 2004 年 9 月 10 日、題為 “Hand Held Computer Device” ( “手持計算機設備”)的相關美國專利中更加詳細地描述了手持計算機設備、尤其是設備殼體的各種細節(jié)。本申請的全部內容結合于此作為參考。便攜數(shù)據(jù)終端100b還包括機電接口 532，例如撥號或者電纜調制解調器接口、USB 接口、PCMCIA 接口、以太網接口、RS232 接口、IBM Tailgate 接口 RS485 接口、CF 接口、PC 卡標準接口、用于存儲器接口的安全數(shù)字標準、用于輸入/輸出設備接口的安全數(shù)字輸入輸出、和/或其它任何合適標準或者私有設備接口。在各種實施例中，機電接口 532可以用作附屬計算機接口的一部分。圖16中示出了便攜數(shù)據(jù)終端100b的一個實施例的電路框圖。在圖16的實施例中，圖像采集模塊108b包括圖像引擎，圖像引擎包括設置在圖像傳感器芯片546上的二維圖像傳感器536和相關的成像光學器件M4。相關的成像光學器件544包括透鏡212b (未示出)。圖像傳感器芯片546可以設置在根據(jù)本發(fā)明構造的型號為IT4000或IT4200圖像引擎(Hand Held Products, he供應，總部位于S kaneateles Falls, NY)中，并且可以是適合諸如上述的Kodak KAC-0311或Micron MT9V022圖像傳感器陣列的商用芯片。便攜數(shù)據(jù)終端100b還包括照明模塊104b，照明模塊104b包括光源106b和照明控制模塊164b。 這些照明模塊也是以上引用的IT4000和IT4200圖像引擎的一部分。便攜數(shù)據(jù)終端100b 還包括處理器集成電路(IC)芯片M8，該處理器集成電路(IC)芯片548可以由例如INTEL Strong ARM RISC處理器或者INTEL PXA255處理器提供。處理器IC芯片548包括中央處理器(CPU)552。為了捕捉圖像，如上所述，處理器IC芯片548將適當?shù)目刂坪投〞r信號發(fā)送到圖像傳感器芯片M6。處理器IC芯片548還控制將芯片546生成的圖像數(shù)據(jù)傳送到 RAM 576中。處理器IC芯片548可以設置為部分或者整體執(zhí)行結合圖IA所述的模塊104、 108、112、116、120、124、128、132、134、136、140、144、150、152、165、以及 168 中一個或者多個模塊的功能。如上所述，便攜數(shù)據(jù)終端IOOb可以包括諸如液晶顯示器的顯示器504、鍵盤508、 多個通信或者諸如802. 11無線電通信連接器556的無線電收發(fā)器、用于移動通信/通用分組無線業(yè)務(GSM/GPRS)無線電通信連接器560的全局系統(tǒng)無線電接收器、和/或藍牙無線電通信連接器564。在另外實施例中，便攜數(shù)據(jù)終端IOOb可以具有通過碼分多址(CDMA)、 蜂窩數(shù)字分組(CDPD)、Mobitex便攜式電話和數(shù)據(jù)網絡以及網絡組件，傳送諸如聲音或者數(shù)據(jù)通信的信息的性能。在其它實施例中，便攜數(shù)據(jù)終端IOOb可以使用DataTACTM網絡或者無線撥號連接來傳輸信息。便攜數(shù)據(jù)終端IOOb可以進一步包括紅外線(IR)通信鏈路568。鍵盤508可以通過微處理芯片572與IC芯片548通信。便攜數(shù)據(jù)終端IlOb可以進一步包括RFID電路578 和智能卡電路586，RFID電路578如上所述用于將數(shù)據(jù)于讀和寫到RFID標簽或者記號，智能卡電路586包括用于建立與諸如電路使能信用卡的智能卡通信的電接觸590。便攜數(shù)據(jù)終端IOOb還包括存儲器574，存儲器574包括揮發(fā)存儲器和不揮發(fā)存儲器。在一個實施例中，揮發(fā)存儲器部分地由RAM 576提供。不揮發(fā)存儲器可以部分地由閃存ROM 580提供。處理器IC芯片548通過系統(tǒng)總線584與RAM 576和ROM 580通信。處理器IC芯片548和微處理芯片572還包括多區(qū)的揮發(fā)性和不揮發(fā)存儲器。在各種實施例中，至少一些上述模塊 (例如控制模塊112中的元件)至少部分在軟件中執(zhí)行，元件構件可以存儲在諸如ROM 580 的不揮發(fā)存儲器中。在一個實施例中，處理器IC芯片548包括本身使用CPU 552和存儲器 574的控制電路。存儲器574的不揮發(fā)區(qū)可以用于例如存儲程序操作指令。在各種實施例中，處理器IC芯片548可以包括具有幾個串口(例如，通用、串口、 藍牙)和并行接口(例如，PCMCIA, CF)的多個I/O接口(圖16中未示出)。在一個實施例中，處理器IC芯片548處理幀圖像數(shù)據(jù)，例如解碼一維或者二維條形碼或者一組OCR字母。各種條形碼和/或OCR解碼算法在商業(yè)上可用，例如，通過IT4250 圖像引擎與解碼板的結合(Hand Held Products, Inc.供應)。在一個實施例中，解碼板解碼例如符號體系，符號體系例如是UPC/ΕΑΝ、11代碼、39代碼、1 代碼、Codabar、Interleaved 2 of 5、MSI、PDF417、MicroPDF417> Code 16K、 Code 49、MaxiCode> Aztec、Aztec Mesa、 Data Matrix、Qcode Code、UCC Composite,、Snowflake> Vericode> Dataglyphs、RSS> BC 412、Code 93、QR Codablock,Postnet(US)>BP04State>Canadian 4State、Japanese Post、 KIX (Dutch Post)、Planet Code、OCR A、OCR B 等。在其它操作中，紅外線收發(fā)器568促進了從廣播模式下的便攜數(shù)據(jù)終端100b到接收模式下的便攜數(shù)據(jù)終端100b的數(shù)據(jù)紅外線復制。在數(shù)據(jù)復制期，紅外線接收器568的使用使得來自單廣播設備的數(shù)據(jù)被幾個接收裝置同時接收，而不需要任何接收裝置與廣播設備物理連接。在另外的進一步實施例中，圖像讀取器100可以包含在諸如處理終端圖像Kiosk 8870 (Hand Held Products Inc.供應，總部位于 700Visions Drive, P.O.Box 208， Skaneateles i^alls，NY)，并且根據(jù)本發(fā)明構造的處理終端中。在進一步的實施例中，圖像讀取器可以包含在諸如IMAGETEAM 3800E線性成像引擎或者IMAGETEAM 4710 (Hand Held Products, Inc.供應，總部位于 700VisionsDrive，P. 0. Box 208，Skaneateles Falls, NY.) 的二維讀取器的固定安裝系統(tǒng)。
在各種實施例中，上述的模塊包括照明模塊104、成像采集模塊108、控制模塊 112、存儲模塊116、I/O模塊120、激活模塊124、用戶反饋模塊128、顯示模塊132、用戶接口模塊134、RFID模塊136、智能卡模塊140、磁條卡模塊144、解碼模塊150、照明控制模塊 164、電源模塊168、接口模塊172、光學模塊178、傳感器陣列模塊182、傳感器陣列控制模塊 186、全局電子快門控制模塊190、行列尋址和解碼模塊194、以及讀出模塊198、卷簾式控制模塊202、以及自動聚焦模塊，這些模塊可以在不同軟件、固件、和/或硬件的不同組合中實現(xiàn)?？梢杂糜诒景l(fā)明的機器可讀存儲介質包括電子、磁性和/或光學存儲介質，例如， 磁性軟盤、硬盤、DVD驅動器、在一些實施中可以使用DVD盤的⑶驅動器、任何⑶-ROM盤 (即，只讀光盤)、CD-R盤(S卩，一次寫入多次讀出光盤)、CD-RW光盤(S卩，可重寫光盤)、以及電存儲介質(諸如RAM、ROM、EPROM、CF卡、PCMCIA卡、或可選的SD或SDIO存儲器、以及電子部件，諸如軟盤驅動器、DVD驅動器、⑶/OT-RW驅動器、或CF/PCMCIA/SD適配器)，它們容納和從存儲介質讀出和/或寫入到存儲介質。機器可讀存儲介質的本領域的技術人員可知，不斷地發(fā)明數(shù)據(jù)存儲的新介質和格式，并且將來可用的任何便利的、商業(yè)可用存儲介質和相應的讀/寫裝置可以適合使用，特別是，如果提供任何更好的存儲性能，更快的訪問速度、更小的尺寸、以及每比特存儲信息的更低成本。已知的舊的機器可讀的介質在特定條件下也可用，例如打孔紙帶磁帶或者卡、磁帶或者線上的磁性記錄、印刷字母(例如OCR和磁性解碼符號)的光學或者磁性讀取以及機器可讀符號(諸如一維或者二維條形碼)。本領域的普通技術人員應該認識到，可以在硬件(例如，硬連線邏輯)、軟件(例如，在通用處理器上操作的程序中的邏輯解碼)、以及固件(例如，在如所需的處理器上的操作調用的不揮發(fā)存儲器中的邏輯解碼)中實現(xiàn)電子和電氣的裝置的許多功能。本發(fā)明考慮使用采用硬件、固件、以及軟件的一種實施代替采用不同的硬件、固件、以及軟件的另一個相同功能的實施。在一定程度上，執(zhí)行可以由傳遞函數(shù)數(shù)學表示，即，在輸出終端為施加到表示傳遞函數(shù)的“黑盒”輸入終端的特定激勵生成特定響應，此處預期了傳遞函數(shù)的任何執(zhí)行，包括傳遞函數(shù)的部分或者片段執(zhí)行的硬件、固件、以及軟件的組合。盡管已經參考此處公開的結構對本發(fā)明進行解釋，但是，本發(fā)明的保護范圍不局限于此細節(jié)，本發(fā)明覆蓋了權利要求書的范圍和精神內的各種變化和替換。
權利要求
1.一種使環(huán)境光圖像劣化減到最小的條形碼讀取裝置，所述條形碼讀取裝置包括一包括至少一圖像傳感器陣列的集成電路；一封裝所述圖像傳感器陣列的手持殼體；一卷簾式快門控制模塊，所述卷簾式快門控制模塊被構造用以依次曝光所述圖像傳感器陣列中的多行像素；一全局電子快門控制模塊，所述全局電子快門控制模塊被構造用以同時曝光所述圖像傳感器陣列中的多行像素；一條形碼處理模塊，用于識別采集的圖像數(shù)據(jù)中的條形碼符號的表示；其中，所述條形碼讀取裝置可編程為以一種模式運行，在所述模式下，所述條形碼讀取裝置根據(jù)感應到的情況選擇卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊中的一個。
2.根據(jù)權利要求1所述的條形碼讀取裝置，其中，所述圖像傳感器陣列提供一適用于光強度判斷的信號，并且其中所述條形碼讀取裝置根據(jù)所述適用于光強度判斷的信號選擇卷簾式快門控制模塊和全局電子快門控制模塊中的一個。
3.根據(jù)權利要求2所述的條形碼讀取裝置，其中，所述適用于光強度的信號包括與所述圖像讀取器的光源強度有關的信號。
4.根據(jù)權利要求2所述的條形碼讀取裝置，其中，所述適用于光強度判斷的信號用于確定最小積分時間是否足夠。
5.根據(jù)權利要求2所述的條形碼讀取裝置，其中，所述適用于光強度判斷的信號用于確定當前環(huán)境狀況的積分時間是否小于計算的最小積分時間。
6.根據(jù)權利要求2所述的條形碼讀取裝置，其中，所述卷簾式快門控制模塊和所述全局電子快門控制模塊被集成在同一集成電路中，所述集成電路包括所述圖像傳感器陣列。
7.一種具有自動聚焦能力的條形碼解碼裝置，所述條形碼解碼裝置包括一集成電路，其包含至少一圖像傳感器陣列，所述圖像傳感器具有多行像素，所述多行像素的每一像素具有一個相關的像素放大器；一封裝所述圖像傳感器陣列的手持殼體；一成像透鏡，能夠將由一目標反射的光引導到所述圖像傳感器陣列上，所述成像透鏡具有一焦距設置；一卷簾式快門控制模塊，所述卷簾式快門控制模塊被構造用以依次曝光所述傳感器陣列中的多行像素以采集聚焦的圖像數(shù)據(jù)；一自動聚焦模塊，所述自動聚焦模塊被構造用以分析所述聚焦的圖像數(shù)據(jù)以確定所述目標的一焦距對準設置，所述目標的焦距對準設置對應于形成在所述圖像傳感器上的所述目標的清晰圖像；和一條形碼處理模塊，所述條形碼處理模塊被構造用以識別采集的圖像數(shù)據(jù)中的條形碼符號的表示的存在；其中，在所述卷簾式快門控制模塊依次曝光所述多行像素的至少一部分的期間中，所述成像透鏡的所述焦距設置被控制改變?yōu)橐坏谝唤咕嘣O置和一第二焦距設置的連續(xù)運動和步進連續(xù)運動中的一個，所述第一焦距設置對應于位于到所述圖像讀取器第一距離處的物體形成在所述圖像傳感器上的清晰圖像，所述第二焦距設置對應于位于到所述圖像讀取器第二距離處的物體形成在所述圖像傳感器上的清晰圖像。
8.根據(jù)權利要求7所述的圖像讀取器，進一步包括一全局電子快門控制模塊，所述全局電子快門控制模塊被構造用以一旦確定所述目標的所述焦距對準，同時曝光所述圖像傳感器陣列的所述多行像素以采集幀圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求7所述的圖像讀取器，其中，所述條形碼讀取裝置被構造用以使得當所述自動聚焦模塊確定所述焦距對準設置時，所述全局電子快門控制模塊啟動。
10.根據(jù)權利要求7所述的圖像讀取器，其中，所述卷簾式快門控制模塊能夠使鄰近行像素的曝光期互相交迭。
11.一種用于從條形碼符號采集和處理條形碼數(shù)據(jù)的條形碼讀取裝置，所述條形碼讀取裝置包括一二維像素陣列，用于接收所述條形碼符號反射的光輻射，所述二維像素陣列包括第一多個像素和第二多個像素，所述條形碼讀取裝置被構造用以使得所述條形碼讀取裝置能夠被控制為選擇性尋址并且從所述二維陣列讀出所述陣列的第一多個像素的圖像數(shù)據(jù)，而與所述陣列的第二多個像素無關，每個所述像素包括一光敏區(qū)和一絕光屏蔽數(shù)據(jù)存儲區(qū)；一手持殼體，用于封裝所述二維像素陣列；一光學組件，用于將所述條形碼符號的反射的光輻射引導到所述二維像素陣列；一全局電子快門，與所述二維像素陣列關聯(lián)，所述全局電子快門能夠同時曝光所述二維像素陣列的所有或大致上所有的像素；以及一條形碼處理模塊，所述條形碼處理模塊與所述二維像素陣列電連接，所述條形碼處理模塊用于識別采集的圖像數(shù)據(jù)中的條形碼符號的表示。
12.根據(jù)權利要求11所述的條形碼圖像讀取器其中，所述二維圖像傳感器陣列為一互補金屬氧化物半導體圖像傳感器。
13.根據(jù)權利要求11所述的條形碼圖像讀取器，其中，對所述圖像數(shù)據(jù)處理以生成輸出數(shù)據(jù)包括在多個條形碼類型中自動識別。
14.一種用于操作手持條形碼讀取裝置的方法，所述方法包括確定與環(huán)境光強度有關的至少一個參數(shù)；分析所述至少一個參數(shù)；根據(jù)所述至少一個參數(shù)的分析，對所述手持條形碼讀取裝置中的一圖像傳感器陣列從一全局電子快門控制模塊到一卷簾式快門控制模塊進行轉換控制；當所述圖像傳感器陣列由所述卷簾式快門控制模塊控制時，采集圖像數(shù)據(jù)；和傳送當所述圖像傳感器陣列由所述卷簾式快門控制模塊控制時采集到的圖像數(shù)據(jù)到一條形碼解碼模塊。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述至少一個參數(shù)包括當前環(huán)境狀況的曝光時間。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，所述至少一個參數(shù)的分析包括計算所述當前環(huán)境狀況的曝光時間與一預定曝光時間的比率。
17.一種用于讀取條形碼的裝置，所述裝置包括一二維圖像傳感器陣列，所述二維圖像傳感器陣列具有列電路和行電路，其中，所述二維圖像傳感器陣列是互補金屬氧化物半導體結構，并且其中，所述二維圖像傳感器陣列包含像素行；一第一電路板，其安裝有所述二維圖像傳感器陣列；一第二電路板；一成像透鏡，用于將光聚焦到所述二維圖像傳感器陣列上；一支撐組件，其中，所述支撐組件包括一用于支撐所述成像透鏡的透鏡座，所述支撐組件被設置在所述第一電路板的前面，其中所述第二電路板與所述第一電路板間隔設置且設置在所述第一電路板的前面；一燈組，其用于投射一照明圖案，所述燈組由安裝在所述第二電路板的第一和第二發(fā)光二極管構成；一目標光源，其用于投射一目標圖案，所述目標光源被構造用以以一定波長發(fā)射光，所述波長比由所述第一和第二發(fā)光二極管發(fā)射的光的波長長；其中，用于捕捉幀圖像數(shù)據(jù)的裝置能夠運行使得所述多個像素行的曝光同時發(fā)生，所述多個像素行的曝光發(fā)生在一曝光期；其中，所述裝置用于在一照明期同時驅動所述第一和第二發(fā)光二極管，并且其中所述曝光期和所述照明期的協(xié)調的特點是所述曝光期和所述照明期在時間上至少一部分交迭； 以及其中，所述裝置用于處理所述幀圖像數(shù)據(jù)以進行一條形碼符號的解碼嘗試。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述目標光源是一發(fā)光二極管。
19.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述目標光源被構造用以在紅光波段之外的波段發(fā)射光。
20.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述第一和第二發(fā)光二極管被構造用以在紅光波段之外的波段發(fā)射光。
21.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述第一和第二發(fā)光二極管被構造用以在藍光波段發(fā)射光，并且其中，所述目標光源被構造用以在綠光波段發(fā)射光。
22.根據(jù)權利要求17至21任一項所述的裝置，其中，所述曝光期和所述照明期的協(xié)調的特點是所述曝光期在所述照明期開始之后開始。
23.根據(jù)權利要求17至21任一項所述的裝置，其中，所述曝光期和所述照明期的協(xié)調的特點是所述曝光期在所述照明期開始之前開始。
24.根據(jù)權利要求17至23任一項所述的裝置，其中，所述曝光期和所述照明期的協(xié)調的特點是所述曝光期在所述照明期結束之前結束。
25.根據(jù)權利要求17至23任一項所述的裝置，其中，所述曝光期和所述照明期的協(xié)調的特點是所述曝光期在所述照明期結束之后結束。
26.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述裝置能夠運行使得所述第一和第二發(fā)光二極管的每一個在照明期至少消耗80毫安的電流。
27.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述裝置能夠運行使得所述第一和第二發(fā)光二極管的每一個在照明期至少消耗120毫安的電流。
28.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述裝置能夠運行使得所述第一和第二發(fā)光二極管的每一個在照明期至少消耗160毫安的電流。
29.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述裝置的運行以使所述第一和第二發(fā)光二極管的每一個在照明期至少消耗200毫安的電流。
30.一種用于從目標采集圖像數(shù)據(jù)的基于互補金屬氧化物半導體的圖像讀取器，所述圖像讀取器包括一基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列，所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列包括多行像素，其中，所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列包括的像素包括一光敏區(qū)和一絕光屏蔽區(qū)；一定時模塊，與所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列電連接，所述定時模塊被構造用以在一曝光期同時曝光所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列的多行像素；一照明模塊，被構造用以在照明期照射目標，所述照明模塊與所述定時模塊電連接；一控制模塊，其與所述定時模塊和所述照明模塊電連接，所述控制模塊被構造用以使所述曝光期的至少一部分發(fā)生在所述照明期；以及一條形碼處理模塊，用于識別采集的圖像數(shù)據(jù)中的條形碼符號的表示。
31.根據(jù)權利要求30所述的圖像讀取器，其中，所述圖像讀取器包括一封裝所述圖像傳感器陣列的手持殼體。
32.根據(jù)權利要求30或31所述的圖像讀取器，其中，所述照明模塊包括由一發(fā)光二極管提供的光源。
33.根據(jù)權利要求30至32任一項所述的圖像讀取器，其中，所述定時模塊能夠控制所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列使得所述基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器陣列的多個不同行的曝光同時開始。
34.根據(jù)權利要求33所述的圖像讀取器，其中，所述圖像讀取器被構造用以使得在連續(xù)的第一和第二曝光期的每一幀的曝光期，所述基于互補金屬氧化物半導體的傳感器陣列的多個不同行的像素的曝光同時開始，在一相應的照明期可見光被所述光源引導至所述目標。
35.根據(jù)權利要求30至34任一項所述的圖像讀取器，其中，所述照明期短于所述圖像讀取器的一幀的時間。
36.根據(jù)權利要求30至35任一項所述的圖像讀取器，其中，所述圖像讀取器被構造用以捕捉圖像數(shù)據(jù)的窗口幀并使得所述圖像數(shù)據(jù)的窗口幀進行可解碼標記的解碼嘗試。
37.根據(jù)權利要求33至37任一項所述的圖像讀取器，其中，所述照明模塊過載驅動所述照明模塊的光源。
38.根據(jù)權利要求30至37任一項所述的圖像讀取器，其中，所述圖像讀取器被構造用以以小于40毫秒的一幀的時間來運轉。
39.根據(jù)權利要求30至38任一項所述的圖像讀取器，其中，所述照明模塊包括一光源， 所述光源具有一最大電流率，并且其中，所述圖像讀取器被構造用以過載驅動所述光源，以使得所述光源在所述照明期的電流消耗大于所述最大電流率。
40.根據(jù)權利要求39所述的圖像讀取器，其中，所述圖像讀取器被構造用以過載驅動所述光源，以使得所述光源在所述照明期的電流消耗大于所述最大電流率的200%。
41.根據(jù)權利要30至40任一項所述的圖像讀取器，其中，所述照明模塊包括一光源，并且其中所述圖像讀取器被構造用以使得在所述照明期所述光源以一選通照明控制脈沖驅動，所述選通照明控制脈沖以一選通率產生脈沖。
42.根據(jù)權利要求30至41任一項所述的圖像讀取器，所述照明期在所述曝光期開始前開始。
43.根據(jù)權利要求30至41任一項所述的圖像讀取器，所述照明期在所述曝光期開始后開始。
44.根據(jù)權利要求30至43任一項所述的圖像讀取器，所述照明期在所述曝光期結束前結束。
45.根據(jù)權利要求30至43任一項所述的圖像讀取器，所述照明期在所述曝光期結束后結束。
全文摘要
本發(fā)明的特性為一種圖像讀取器和相應的用于捕捉諸如一維或者二維條形碼的目標的清晰不失真圖像的方法。在一個實施例中，圖像讀取器包括基于二維CMOS的圖像傳感器陣列、定時模塊、照明模塊、控制模塊。照射目標的期間稱為照明期。圖像傳感器陣列捕捉圖像由定時模塊驅動，在一個實施例中，定時模塊能夠同時曝光陣列中基本上所有的像素。共同激活像素以將光入射光光轉換為電荷的周期確定了傳感器陣列的曝光周期。在一個實施例中，在照明周期內發(fā)生曝光周期的至少一部分。
文檔編號G03B15/05GK102324013SQ20111022083
公開日2012年1月18日 申請日期2006年3月7日 優(yōu)先權日2005年3月11日
發(fā)明者印軍·王, H·海溫斯 威廉姆 申請人:手持產品公司