專利名稱：多成像器條形碼讀取器的自動曝光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有若干相機的條形碼讀取器，這些相機位于一外殼內(nèi)，用于觀察移過一個或多個窗的物體以確定這些物體上的條形碼的內(nèi)容。
背景技術(shù)：
條形碼是一種編碼樣式的圖形標記，其具有一系列或某一樣式的條形和間隔，這些條形和間隔具有變化的寬度以對信息進行編碼。條形碼可以是一維的(例如，UPC條形碼)或兩維的(例如，DataMatriX條形碼)。采用成像相機系統(tǒng)來讀取(即成像并解碼) 條形碼的系統(tǒng)通常被稱為基于成像的條形碼讀取器或條形碼掃描儀?；诔上竦臈l形碼讀取器可以是便攜式或駐定的。駐定的條形碼讀取器被安放于固定位置，并且使目標物體(例如，包括目標條形碼的產(chǎn)品包裝)移過或掃過一透明窗，從而該物體穿過該駐定條形碼讀取器的視野。條形碼讀取器通常提供可聽和/或視覺信號以指示目標條形碼已被成功成像和解碼。將采用駐定式基于成像的條形碼讀取器的典型示例包括顧客為其購買進行支付處的銷售點(P0Q柜臺/收銀機。條形碼讀取器通常被封裝在一外殼中，該外殼被安裝于柜臺中并且通常包括垂直取向的透明窗和/或水平取向的透明窗，不管是哪種窗都可被用于讀取貼附于目標物體(即，產(chǎn)品或產(chǎn)品包裝)的目標條形碼。銷售人員(或者在自助結(jié)帳情形中的顧客)依次將每個目標物體的條形碼呈現(xiàn)給該垂直取向窗或水平取向窗中的任一者——在給定目標物體的具體大小和形狀以及條形碼在目標物體上的位置的情況下看哪一個更方便。具有多個成像相機的駐定式基于成像的條形碼讀取器可被稱為基于多相機成像的掃描儀或條形碼讀取器。在多相機成像讀取器中，每個相機系統(tǒng)通常被定位成具有與每個其他相機系統(tǒng)不同的視野。盡管視野可能有一定程度的交迭，但通過增加附加的相機系統(tǒng)，就增加了讀取器的有效視野或總視野。因此，相比于具有較小的有效視野并且要求以非常有限的取向來向讀取器呈現(xiàn)目標條形碼才能獲得成功的、可解碼的圖像的單相機條形碼讀取器而言，多相機讀取器是所希望的。如果若干成像相機被定位成以不同方向往條形碼讀取器的(諸)窗之外看，則該條形碼讀取器可以對被掃過這多個交迭的視野的包裝的各個面上的條形碼進行解碼。掃掠促成更高的吞吐量，并且還確保所有相機都有機會看到包裝的與之相應(yīng)的各個面，這在包裝駐定的情況下是不會發(fā)生的。現(xiàn)有的基于激光的超市掃描儀被設(shè)計成應(yīng)付高達每秒100 英寸的掃掠速度。在這種高掃掠速度下，條形碼可能落在任何給定相機的視野內(nèi)僅長達單個相機曝光幀，所以該單個幀被正確地曝光就變得很重要，否則該條形碼可能不能被解碼。一種調(diào)和由于條形碼距離和窗合成而導(dǎo)致的信號變動的方式是使用自動曝光系統(tǒng)。許多相機圖像傳感器包括內(nèi)部的自動曝光電路。這種電路測量在一幀上接收到的光級， 并基于在第一圖像或第一幀上所作的測量調(diào)整在下一后續(xù)幀上的曝光持續(xù)時間。結(jié)果是第一幀的曝光可能不足以解碼條形碼圖像，但是捕捉到的第二幀應(yīng)該產(chǎn)生可解碼的圖像。此類調(diào)整對于一些圖像讀取器是可接受的，諸如條形碼在讀取器前保持駐定達若干幀持續(xù)時間的手持式條形碼讀取器。然而，在用戶將條形碼快速掃過條形碼讀取器的相機(或諸相機)的視野的情況下，此類調(diào)整是不可接受的。當掃掠速度較高時，條形碼可能在第二幀能被捕捉到之前就穿過了視野，所以捕捉的第一幀具有正確的曝光以進行條形碼解讀是很重要的。美國專利7，357，325討論對單相機使用滾動快門的“Automatic Light Exposure Measurement and Illumination Control Subsystem(自動曝光測量和照明控制子系統(tǒng))”。它實時地測量由該系統(tǒng)的光學器件在其圖像傳感陣列處所收集的光子能量(即，光) 的功率密度(焦耳/厘米)，并生成指示為了優(yōu)質(zhì)的圖像形成和檢測所需要的曝光量的自動曝光控制信號。該專利的系統(tǒng)在成像系統(tǒng)中使用了光學帶通濾波器。對于滾動快門需要光學濾波器，這是因為在照明被關(guān)閉時傳感器的一些部件將曝光較長的時間段，所以如果在該段時間期間環(huán)境光照明移動的條形碼，則這些部件將提供模糊的圖像。用于成像條形碼讀取器和掃描引擎的全局快門是已知的。照明的持續(xù)時間匹配或超過積分或曝光時間。一些全局快門掃描儀僅在積分時間期間激活照明，而其他則使照明被持續(xù)激活。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于具有多個成像器的條形碼讀取器的實時自動曝光系統(tǒng)，其中數(shù)個成像器或相機使用全局快門傳感器。具有全局快門的諸成像傳感器可以使傳感器曝光達整個圖像捕捉幀時間的一小部分。這種能力允許該多相機系統(tǒng)的不同相機的照明系統(tǒng)閃光而不發(fā)生干擾。在所公開的系統(tǒng)中，多個全局快門傳感器被編程為以預(yù)計對于掃描應(yīng)用所必需的最長曝光時間來操作。例如，所編程的曝光時間將足以將處在最大要求工作距離的條形碼解碼——假定該讀取器的照明系統(tǒng)被照明達該整個曝光時間。所公開的系統(tǒng)對有限數(shù)目的捕捉到的圖像幀進行最優(yōu)的使用。它允許相機傳感器以每秒最小數(shù)目的幀進行工作，因為每幅圖像都將被正確地曝光。直到第二幀前不能確保正確曝光的自動曝光系統(tǒng)例如將需要以較高的幀速率操作才能避免丟失快速移動的條形碼。以較高幀速率操作的傳感器更加昂貴，并且較高的幀速率將對解碼器造成更多負擔，從而增加其成本和功耗。所公開的條形碼讀取器的曝光時間足夠快到在下一相機閃光之前結(jié)束。例如，考慮具有六臺各自以60幀/秒操作的相機的條形碼讀取器。這允許每臺相機在下一相機閃光前有至多2. 7ms的曝光時間，所以每臺相機必須使用短于2. 7ms的曝光。(6x2. 7 = 16. 4msx60幀=984ms)通過全局快門可以實現(xiàn)小于500微秒的曝光時間，所以沒有可能一臺相機在下一相機閃光時仍在成像。所公開的系統(tǒng)產(chǎn)生了通過使用滾動快門系統(tǒng)不能實現(xiàn)、并且當在整個積分時間期間持續(xù)照明視野時也不能實現(xiàn)的優(yōu)點。尤其，在具有多個成像器且每個成像器有其自己的照明系統(tǒng)、并且其中多個相機在幀時間的各片斷中相繼閃光的掃描儀中不能使用滾動快門。如果使用了滾動快門，則來自一臺相機的圖像將被來自另一臺相機的閃光破壞，因為滾動快門將使幀的至少部分曝光達延長的時間段，這延長的時間段里包括了另一相機使其燈閃光的時間。由于視野交迭，所以每個成像器必須在下一成像器閃光之前結(jié)束其曝光以不受由該另一相機投射的光的影響。
結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實施例的這些和其他目的、優(yōu)點和特征進行了詳細描述。附圖簡述

圖1是根據(jù)本公開的一個示例實施例構(gòu)造的具有垂直和水平窗的條形碼讀取器的透視圖，條形碼通過窗被讀取器內(nèi)的多臺相機所觀察到；圖2是圖1的讀取器的透視圖，其中讀取器外殼的一部分被移去以解說構(gòu)成位于印刷電路板上的多臺相機的一部分的三臺相機；圖3和4是示出了三臺附加相機的位置的透視圖，這三臺附加相機g構(gòu)成了位于印刷電路板上的多臺相機的一部分，從而得到根據(jù)本公開的一個示例實施例構(gòu)造的總共六臺相機；圖5是圖1的條形碼讀取器的所選系統(tǒng)和電路的示意框圖；圖6是根據(jù)本公開的另一示例實施例構(gòu)造的成像雙窗掃描儀的透視圖；圖7是與多相機系統(tǒng)條形碼讀取器的一個相機系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的照明組件的透視圖； 以及圖8是具有多臺相機的條形碼讀取器的曝光時間片的幀序列。詳細描述圖1描繪了在外殼20的內(nèi)部區(qū)域18內(nèi)支承有成像和解碼系統(tǒng)的駐定式條形碼讀取器10。外殼20可以集成到銷售點系統(tǒng)的銷售柜臺中，銷售點系統(tǒng)例如包括收銀機、觸摸屏視覺顯示器或其他類型用戶接口、以及用于生成銷售收據(jù)的打印機。圖1中所繪的外殼 20包括兩個透明窗H、V，以使得移經(jīng)該外殼的物體能被成像。根據(jù)一種使用，銷售人員或者顧客將相對于外殼20掃掠選擇采購的產(chǎn)品或目標物體32。印在或貼附到目標物體32的目標條形碼30被掃過靠近窗H、V的區(qū)域，以便對目標條形碼的編碼標記進行讀取，即成像和解碼。成像光學器件示例性成像系統(tǒng)12具有在(諸)處理器15的控制下以可編程方式捕捉一系列圖像幀的六臺相機C1-C6。每個相機組裝件C1-C6的圖像幀系列在圖5中被示意性地示為 IF1、IF2、IF3、IF4、IF5、IF6。每個圖像幀系列IF1-IF6包括由相應(yīng)相機C1-C6在處理器15 所控制的時間生成的個體圖像幀的序列。標號IFl例如表示從相機Cl獲得的多幅連貫圖像。構(gòu)成這些幀的數(shù)字信號35被耦合至總線接口 42，在此這些信號被復(fù)用并隨后以有組織的方式傳給存儲器44，從而使處理器知道哪個圖像表示是屬于給定相機的。圖像處理器15從存儲器44訪問圖像幀IF1-IF6，并搜索包括被成像的目標條形碼30’的圖像幀。 如果被成像的目標條形碼30’出現(xiàn)在一個或多個圖像幀中并且可被解碼，則解碼器16嘗試使用具有被成像的目標條形碼30’的圖像幀中的一個或多個來解碼被成像的目標條形碼 30，。每臺相機具有二維QD)CM0S圖像捕捉陣列，其中像素陣列的典型大小在75&480 像素的量級。傳感器陣列的照明接收像素定義為了穩(wěn)定性而固定到印刷電路板的傳感器陣列表面。傳感器陣列表面與成像透鏡組裝件的光軸基本垂直，即，與傳感器陣列表面垂直的軸將與聚焦透鏡的光軸基本平行。傳感器陣列表面的像素以像素行和列的正交排列的形式布置。CMOS圖像傳感器中的滾動快門按順序復(fù)位像素行。作為示例，該快門在圖像的頂端開始并逐行地往底端行進以復(fù)位每一行。當復(fù)位過程已經(jīng)在圖像上往下移動了某一距離時，讀出過程在頂端開始。以與復(fù)位過程完全相同的方式和相同的速度在圖像頂端開始并逐行地往底端行進以順序地讀出像素行。行被復(fù)位與行被讀取之間的時延為積分時間。通過改變復(fù)位掃過一行的時間與發(fā)生對該行的讀出的時間之間的時間量，就可以控制具有滾動快門的傳感器的積分時間(并因此控制曝光)。由于積分過程在一定長度的時間里移過圖像，所以可能發(fā)生運動偽像并且如果條形碼出現(xiàn)于在讀取器前掃過的移動物體上，該條形碼可能不能被解碼。全局快門的操作則不同。在使用全局快門時，在對象素對圖像的貢獻進行積分之前整幅圖像被復(fù)位。像素被允許在積分時間期間積累電荷。在積分時間末，每個像素中累積的電荷被同時傳遞到光屏蔽的存儲區(qū)域。然后從該光屏蔽的區(qū)域讀出這些信號。由于所有像素被同時復(fù)位、在相同的區(qū)間上積分，所以避免了運動偽像。具有全局快門的代表性傳感器可從Aptina (前身為Micron)根據(jù)部件標號MT9V022購得。示例性系統(tǒng)使用與相機C1-C6中的每一個相機的相關(guān)聯(lián)傳感器陣列間隔緊密的一個或多個發(fā)光二極管(LED)。這些LED在處理器15的控制下被選擇性地激活以發(fā)光。這在圖8的示意性描繪中更清楚地示出。解碼圖像如在圖5中最能看出的，數(shù)字信號35被圖像處理系統(tǒng)14的總線接口 42接收，該總線接口 42使這些數(shù)字信號35中所包含的圖像數(shù)據(jù)串行化。數(shù)字化信號35的數(shù)字化值被存儲在存儲器44中。解碼電路14通過從存儲器取圖像并確定該圖像是否具有條形碼來對所選圖像幀執(zhí)行處理。若是，則解碼器16嘗試解碼這些圖像幀內(nèi)的任何可解碼圖像，例如被成像的目標條形碼30’。若解碼成功，則代表被編碼在目標條形碼30中的數(shù)據(jù)/信息的經(jīng)解碼數(shù)據(jù) 56隨后經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出端口 58被輸出和/或經(jīng)由顯示器59被顯示給讀取器10的用戶。一旦實現(xiàn)了對目標條形碼30的優(yōu)質(zhì)讀取，即條形碼30被成功地成像和解碼，則揚聲器34b和 /或指示器LED 34a就被條形碼讀取器電路11激活以向用戶指示目標條形碼30已被成功讀取。多相機視野現(xiàn)在參照圖2，示例性雙窗條形碼讀取器包括支承六臺成像相機的印刷電路板 22。示出了具有從大致水平的窗H延伸出的視野的三臺相機，即C1、C2和C3。相機或成像器Cl及其相關(guān)聯(lián)的光學器件大致垂直朝上面向基本正上方的、在水平窗H的左側(cè)的傾斜的折疊式反射鏡MlA0該折疊式反射鏡MlA面向位于水平窗H的右側(cè)的另一傾斜的窄折疊式反射鏡M1B。該折疊式反射鏡MlB面向鄰近反射鏡MlA的又一傾斜的寬折疊式反射鏡M1C。 該折疊式反射鏡MlC透過該大致水平的窗H往外面向該雙窗掃描儀的右側(cè)。產(chǎn)生了由從相機Cl投射出的視野得到的成像覆蓋區(qū)，其基本填充該水平窗H的掃描區(qū)域。相機或成像器C3及其相關(guān)聯(lián)的光學器件與成像器Cl關(guān)于讀取器的中心線對稱。 相機C3大致垂直朝上面向基本正上方的、在水平窗H的右側(cè)的傾斜的折疊式反射鏡M3A。 該折疊式反射鏡M3A面向位于水平窗H的左側(cè)的另一傾斜的窄折疊式反射鏡M3B。該折疊式反射鏡M;3B面向鄰近反射鏡M3A的又一傾斜的寬折疊式反射鏡M3C。該折疊式反射鏡M3C 透過該大致水平的窗H往外面向該雙窗讀取器的左側(cè)。成像器或相機C2及其相關(guān)聯(lián)的光學器件位于成像器Cl和C3及其相關(guān)聯(lián)的光學器件之間。成像器C2大致垂直朝上面向基本正上方的、在水平窗H的一端的大致中央的傾斜的折疊式反射鏡M2A。該折疊式反射鏡M2A面向位于水平窗H的相對端的另一傾斜的折疊式反射鏡M2B。該折疊式反射鏡M2B透過窗H在朝著外殼20中的垂直窗V的朝上方向上面向外。如圖3中所解說的，該雙窗讀取器具有相機或成像器C4及其相關(guān)聯(lián)的光學器件， 它們大致垂直朝上面向基本正上方的、在垂直窗V的左側(cè)的傾斜的折疊式反射鏡M4A。該折疊式反射鏡M4A面向位于垂直窗V的右側(cè)的另一傾斜的窄折疊式反射鏡M4B。該折疊式反射鏡M4B面向鄰近反射鏡M4A的又一傾斜的寬折疊式反射鏡M4C。該折疊式反射鏡M4C透過該大致垂直的窗V往外面向該雙窗讀取器的右側(cè)。在圖4中，相機或成像器C6及其相關(guān)聯(lián)的光學器件與成像器C4成鏡像對稱。相機C6大致垂直朝上面向基本正上方的、在垂直窗V的右側(cè)的傾斜的折疊式反射鏡M6A。該折疊式反射鏡M6A面向位于垂直窗V的左側(cè)的另一傾斜的窄折疊式反射鏡M6B。該折疊式反射鏡M6B面向鄰近反射鏡M6A的又一傾斜的寬折疊式反射鏡M6C。該折疊式反射鏡M6C 透過該大致垂直的窗V往外面向該雙窗讀取器的左側(cè)。在圖4中，成像器或相機C5及其相關(guān)聯(lián)的光學器件大致位于成像器C4和C6及其相關(guān)聯(lián)的光學器件之間的中央。成像器C5大致垂直朝上面向基本正上方的、在垂直窗V的一端的大致中央的傾斜的折疊式反射鏡M5A。該折疊式反射鏡M5A透過窗V在朝著外殼20 中的水平窗H的朝下方向上面向外。圖2-4中所示的折疊式反射鏡的特征和功能在Drzymala等人的在2008年10月 3日提交的美國專利申請S/N. 12/245, 111中有進一步詳細描述，該專利申請通過引用包括于此。該共同待審的申請中的描繪示出了表示在讀取器外殼內(nèi)實現(xiàn)較長路徑長度的一個或多個折疊式反射鏡的光學布局。在附圖中，使用了兩個或更多個折疊式反射鏡來限定給定的視野。然而，可使用其他數(shù)目的反射鏡將光引導(dǎo)至外殼之外的視野。這多臺相機中的每一臺都有其自己專用的照明該相機的視野的光源。該光源只有在其相關(guān)聯(lián)的相機正在捕捉圖像之時才被激勵。轉(zhuǎn)到圖7，看到相機組裝件Cl，該相機組裝件Cl具有緊鄰傳感器陣列IM的兩個隔開的發(fā)光二極管120、122(盡管在該示例性實施例中，每臺相機使用兩個LED，但也可以使用多于或少于兩個的LED)。發(fā)光二極管引導(dǎo)光穿過相關(guān)聯(lián)的組合光管和透鏡系統(tǒng)。當?shù)谝话l(fā)光二極管120被激勵時，光穿過光管和兩個透鏡 125a、12 從折疊式反射鏡MIA、M1B、MlC反彈，從而使光從外殼發(fā)出并被引導(dǎo)到掃描從右往左移動(外殼如在圖中那般取向)的物體的前沿面和底面的方向上。來自包裝的回光穿過透鏡127，并沖擊傳感器陣列124。第二發(fā)光二極管122與第一 LED 12同時被激勵，并且光穿過光管和兩個透鏡123a、12;3b從相同的折疊式反射鏡反彈，從而光從外殼發(fā)出并被引導(dǎo)到相同的方向上。始發(fā)自該第二 LED 122的回光從該物體反射，穿過透鏡127并沖擊相同的傳感器陣列124。在該示例性實施例中，LED 120、122與傳感器陣列124的中心相隔1 至Ij 1. 5cm。二極管120、122提供的照明強度要亮到足夠使最大所需曝光時間被縮短并在下一相機開始捕捉圖像之前終止。因此，第一相機Cl在下一相機C2的照明系統(tǒng)被激活時將不再曝光，并且第一相機的曝光將不受第二相機系統(tǒng)的照明閃光的影響。成像器按照序列 140(圖8)被曝光，每個成像器在下一個被激勵之前結(jié)束其曝光。當所有N個成像器(在該示例性實施例中為六個)都已捕捉到圖像時，重復(fù)該序列。為了從6臺相機實現(xiàn)60幀每秒，16. 66毫秒的總幀時間必須被時間切片為2. 77毫秒的相機配額。這種時間切片允許相機C1-C6在足夠的、但又不比在最大期望距離下產(chǎn)生可解碼圖像所必需的量大很多的曝光時間下操作。然而，在近距離下，該曝光時間將比所必需的要長，并且可能太長從而因圖像模糊而不能允許所期望的掃掠速度。因此當條形碼被放置在距離掃描儀較近時必需減少曝光時間，并且這種減少必須在不浪費任何幀的情況下實現(xiàn)。與使用自動曝光的每臺相機(在多相機系統(tǒng)中不是所有的成像器都將一定需要自動曝光)相關(guān)聯(lián)的光檢測器傳感器150(圖7)被定位成使得來自相關(guān)聯(lián)的窗視野的回光對應(yīng)于圖像傳感器124的視野的一部分。例如，一個自動曝光傳感器150具有這樣的視野， 該視野的光由大小為成像器陣列124的視野大小的75%的透鏡148聚焦，并且該視野被定位成在掃描儀的期望工作距離的大多數(shù)上完全落在該成像器的視野內(nèi)。為了確保傳感器 150的視野完全落在傳感器IM的視野內(nèi)，自動曝光傳感器150的視野被傾斜一微量(< 5 度)，以使其視野在相機Cl的工作距離內(nèi)近似居中在傳感器124的視野內(nèi)。當二極管120、122被激勵時，來自自動曝光光檢測器或傳感器150的輸出被積分直至積分器超過一閾值，此時二極管120、122被滅活。一個合適的光檢測器可從Osram購得，部件號BPW34。設(shè)置一閾值以對應(yīng)于傳感器IM的正確曝光水平。圖像傳感器1 繼續(xù)其曝光直至達到其預(yù)設(shè)的曝光時間，但是由于來自LED 120,122的照明已經(jīng)關(guān)閉，所以將不會收集到顯著量的額外光。使用全局快門確保其間傳感器124曝光的時間被最小化，所以大大降低了發(fā)生來自環(huán)境光的干擾的機會。采用滾動快門，幀的至少部分可能曝光多達30ms(滾動快門傳感器以最大30幀/秒運行)，但是所需要的曝光時間、以及因此照明閃光的持續(xù)時間可能小到例如300us。在照明閃光期間捕捉到的圖像因此在30ms曝光時間的其余部分期間可能會被破壞。當使用具有全局快門的傳感器124時，其間照明閃光已經(jīng)結(jié)束但傳感器仍在曝光的時間僅為可能lOOus，假定最大曝光時間已被設(shè)為400us，所以環(huán)境光將對圖像的最終亮度幾乎沒什么影響。由于環(huán)境光的影響已經(jīng)最小化，所以不需要光學濾波器。讀取器10的最大曝光時間基于掃描窗H、V的光透射效率來改變。從條形碼被反射并被成像器所接收的光可能由于距掃描儀的距離的變化或掃描儀上所安裝的窗的種類的變化而變化。例如，掃描儀窗可能是透射約90%的入射光的鋼化玻璃。由具有抗劃傷的類金剛石涂層(DLC)的玻璃制成的窗以55%的效率透射光。(諸)窗可包括被層積至玻璃襯底的藍寶石薄涂層，其在波長為630nm時以72%的效率透射光，該波長為示例性相機所使用的LED照明系統(tǒng)的波長。這些透射效率對于以45度(這對于現(xiàn)有成像器而言很常見) 穿過窗的光而言是很典型的。如果使用DLC窗，則可將最大曝光時間設(shè)為例如400us，但是在使用藍寶石窗時， 最大時間可以設(shè)為250us，因為藍寶石窗優(yōu)越的光透射從不需要較長的曝光時間。在使用較高透射窗時減少最大曝光時間使得更容易透射穿過該較高透射窗的環(huán)境光的影響最小化，并且還避免了在沒有物體位于視野內(nèi)時(在這種情況下由于檢測不到反射光，因此自動曝光系統(tǒng)將把閃光持續(xù)時間調(diào)高至最大)將照明閃光的持續(xù)時間增加至大于所需量。不論最大曝光時間如何，傳感器的實際快門曝光時間和最大照明閃光持續(xù)時間兩者將設(shè)為大致相同。由處理器實現(xiàn)的自動曝光控制可以減少照明閃光持續(xù)時間，但是一般將不被允許產(chǎn)生持續(xù)時間超過最大曝光持續(xù)時間的閃光，因為任何此類延長的閃光都是浪費的、對用戶而言惱人的并且不必要地增加了掃描儀的功耗。為了針對不同類型的窗使用不同的最大曝光時間，掃描儀必須能夠標識安裝了什么窗。這可以用若干方式實現(xiàn)。條形碼160(圖6)可被放在窗內(nèi)，或者靠近窗內(nèi)部以使至少一臺相機能夠讀取到的地方。該條形碼能標識位于其旁邊的窗的種類，使得讀取器能以關(guān)于該窗的預(yù)定最大曝光時間進行工作。替換地，該條形碼可直接指示對于該窗應(yīng)使用什么最大曝光時間。另一可能性是在保持一種窗種類的窗的框架中安設(shè)磁體165，但不在另一種類窗的窗框架中安設(shè)。在安裝窗時，可安置諸如簧片開關(guān)或霍爾效應(yīng)傳感器之類的磁傳感器170以檢測該磁體。如果檢測不到磁體，則啟用一種最大曝光時間。若確實檢測到磁體，則選擇一不同的最大曝光時間，安裝該窗，以針對該窗用恰適的最大曝光時間來設(shè)置掃描儀。在一些多相機條形碼讀取器中，僅在成像器的子集上需要自動曝光相機。如上討論的，在所公開的讀取器10中，其中三臺相機通過垂直窗V獲得圖像，另外三臺相機通過水平窗H獲得圖像。垂直窗V不易遭受與水平窗一樣的機械損傷，水平窗即使在諸如食品罐頭和工具等金屬物體將在其上被拖拉經(jīng)過時也必須經(jīng)受得住。因此，諸如DLC和藍寶石之類的抗劃傷窗材料一般不被用于此類條形碼讀取器的垂直窗。垂直窗例如可以由具有比藍寶石或DLC更佳的光透射特性的鋼化玻璃制成。在這種優(yōu)越的光透射下，即使在以最大距離掃描時也可能投射足夠的光以便使用非常短的曝光時間。因此不需要為了實現(xiàn)全距離而增大曝光時間，而在透過具有較低透射的窗進行掃描時這是必需的。透過高透射窗觀察的成像器因此可以固定的曝光時間操作，在這種情況下閃光持續(xù)時間和傳感器快門曝光時間在預(yù)設(shè)值上匹配。這消除了對一些成像器實現(xiàn)自動曝光的需要，降低了系統(tǒng)成本。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的條形碼讀取器因此可以僅在相機子集上使用自動曝光。替換地，所有成像器都可使用如上所述的自動曝光系統(tǒng)，包括透過高透射窗觀察的成像器。為這些成像器提供自動曝光系統(tǒng)將使它們在條形碼靠近該窗掃描時(通常是這種情形)以更短的曝光持續(xù)時間操作。較短的曝光提高了掃描儀捕捉移動物體的不失真圖像的能力，所以增添自動曝光系統(tǒng)將提高條形碼在以比最大距離更近的距離被掃描時可允許的掃掠速度。以上所描述的是本發(fā)明的示例。當然，要為描述本發(fā)明而描述組件或方法的每一種可構(gòu)想到的組合是不可能的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明的許多進一步的組合和置換是可能的。因此，本發(fā)明旨在涵蓋所有這些落入所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的更改、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于讀取條形碼的條形碼讀取器，包括外殼，其包括一個或多個透明窗并限定外殼內(nèi)部區(qū)域以使得能評估相對于所述透明窗掃掠或呈現(xiàn)的目標物體上條形碼的存在性；支承于所述外殼的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的多臺相機，每臺相機具有用于捕捉相關(guān)聯(lián)的相機視野內(nèi)條形碼的圖像的圖像捕捉傳感器陣列和用于照明與所述相機相關(guān)聯(lián)的所述視野的光源；以及耦合至所述多臺相機的、用于從所述多臺相機捕捉到的圖像解碼所述目標物體所攜帶的條形碼的處理系統(tǒng)，所述處理器與激活所述圖像捕捉傳感器陣列的曝光同步地來順序激活所述相機中至少一些相機的所述光源，以將圖像幀周期內(nèi)的不同時間段分配給所述多臺相機中的不同相機。
2.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，還包括耦合至所述處理系統(tǒng)的多個光傳感器，其中每個光傳感器監(jiān)視相關(guān)聯(lián)的相機的視野，并且所述處理系統(tǒng)基于感測到的光來調(diào)節(jié)所述相機的照明時間。
3.如權(quán)利要求2所述的條形碼讀取器，其特征在于，與給定相機相關(guān)聯(lián)的所述光傳感器評估從所述相機視野返回的光的量，并且所述處理系統(tǒng)在已感測到閾值量的光時終止對相關(guān)聯(lián)的相機視野的照明。
4.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，所述多臺相機中的至少一些包括具有可調(diào)曝光時間的全局快門。
5.如權(quán)利要求4所述的條形碼讀取器，其特征在于，所述可調(diào)曝光時間是基于光在其去往視野的路線上經(jīng)過的窗的材料的光透射率來調(diào)節(jié)的。
6.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，包括用于自動確定至少一個窗的特性的傳感器，并且其中所述處理系統(tǒng)基于所述特性來調(diào)節(jié)其視野延伸穿過所述至少一個窗的相機的曝光時間。
7.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，所述多臺相機中的至少一些包括具有可調(diào)曝光時間的全局快門，并且所述可調(diào)曝光時間基于所述相機的工作距離被選擇為小于500微秒。
8.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，圖像幀周期為至少1/30秒以提供 30幀每秒的視頻幀速率。
9.如權(quán)利要求1所述的條形碼讀取器，其特征在于，還包括用于指示所述一個或多個窗的材料的標記，并且其中傳感器陣列的曝光時間基于光在其去往所述傳感器陣列的路線上經(jīng)過的窗的材料來調(diào)節(jié)。
10.一種用于對目標條形碼成像的方法，包括提供具有一個或多個透明窗的外殼，所述外殼限定供具有條形碼的物體移動的區(qū)域；在所述外殼中安置多臺相機，其中所述多臺相機中的每一臺包括具有全局快門的相關(guān)聯(lián)的傳感器陣列，以用于對處在所述外殼外部的、落在相關(guān)聯(lián)的視野內(nèi)的物體上的條形碼進行成像；通過以下步驟從不同相機搜集多幅圖像當反射自第一相機視野的光撞擊到第一傳感器陣列上時曝光來自所述第一相機視野的第一圖像；以及在曝光所述第一圖像之后，當反射自一個或多個附加相機視野的光撞擊到一個或多個附加傳感器陣列上時曝光來自所述一個或多個附加相機視野的其他圖像，以使得所述相機的圖像是在1/30秒或更短的幀周期期間獲得的；以及解讀來自所述相機的圖像以確定條形碼的存在性并且若存在則解碼所述條形碼。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述相機是可調(diào)曝光相機，并且還包括照明所述可調(diào)曝光相機中每一個的相關(guān)聯(lián)的視野、感測反射自每個相關(guān)聯(lián)的相機視野的光、 并在已從所述相關(guān)聯(lián)的視野反射了閾值量的光之后終止對所述視野的照明。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還安置多個光傳感器以監(jiān)視相關(guān)聯(lián)的相機的視野并基于反射自所述相機的視野的光的量來調(diào)節(jié)照明時間。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，曝光時間是基于光在其去往傳感器的路線上經(jīng)過的窗的材料來調(diào)節(jié)的。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述外殼支承至少一些不具有可調(diào)曝光的相機，并且這些相機也在所述幀周期內(nèi)獲得圖像。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括用于自動確定至少一個窗的材料的傳感器，并且其中所述處理系統(tǒng)基于所述材料來調(diào)節(jié)其視野延伸穿過所述至少一個窗的相機的曝光時間。
16.一種用在基于多相機成像的條形碼讀取器中的成像系統(tǒng)，所述讀取器具有支承多個透明窗并限定內(nèi)部區(qū)域的外殼，目標物體靠近所述多個窗被呈現(xiàn)或關(guān)于所述多個窗移動以對目標物體上的目標條形碼成像，所述成像系統(tǒng)包括耦合至圖像處理系統(tǒng)的多個相機組裝件，所述多個相機組裝件中的每個相機組裝件被安置在所述外殼內(nèi)部區(qū)域內(nèi)以限定與所述多個相機組裝件中的每個其他相機組裝件的視野不同的視野，所述相機組裝件中的至少一些包括具有用于調(diào)節(jié)相機曝光的全局快門的傳感器陣列、緊鄰所述傳感器陣列用于照明視野的光源以及用于確定反射回所述傳感器陣列的光的量的光傳感器；多個反射鏡，用于將光從光源傳遞到相機視野，并用于使從目標物體反彈的光返回到所述相機組裝件的所述傳感器陣列；以及一個或多個處理器，用于基于反射至相關(guān)聯(lián)的光傳感器的光的量來控制具有全局快門的相機的圖像曝光，并用于評估所述多個相機組裝件捕捉到的圖像以確定掃過至少一個相機視野的目標物體上的條形碼。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述處理器確定關(guān)于不同相機視野的窗光透射率，基于所述窗透射率調(diào)節(jié)其曝光能夠調(diào)節(jié)的那些相機的曝光。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述透射率基于固定到所述外殼且在相機視野內(nèi)的由所述一個或多個處理器解讀的標簽。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，對于包括所述全局快門的那些相機，所述一個或多個處理器建立固定的全局快門曝光時間、激活所述光源并基于由光傳感器感測到的反射自落在相機視野內(nèi)的物體的光來熄滅所述光源。
全文摘要
條形碼讀取器(10)包括外殼(20)，外殼(20)包括一個或多個透明窗H、V、并限定了外殼內(nèi)部區(qū)域。當目標物體關(guān)于透明窗被掃掠或呈現(xiàn)時，捕捉該目標物體的圖像。相機C1-C6具有帶全局快門的圖像捕捉傳感器陣列，該圖像捕捉傳感器陣列安置在外殼內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，用于捕捉相機視野內(nèi)的條形碼的圖像。所有相機在圖像幀時間周期期間按順序方式產(chǎn)生圖像。圖像處理系統(tǒng)具有用于解碼目標物體所攜帶的條形碼的處理器。該處理系統(tǒng)響應(yīng)于來自光傳感器的信號以在發(fā)生了足夠的圖像曝光時終止物體照明。
文檔編號G06K7/10GK102369538SQ201080015908
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者B·S·卡爾森, E·D·巴坎, M·德茲瑪拉 申請人:訊寶科技公司