基于層疊封裝的集成電路芯片成像器的制造方法
【專利摘要】一種用于對條形碼符號進(jìn)行解碼的裝置包括：一個第一集成電路芯片，該第一集成電路芯片帶有一個晶片級相機(jī)、至少一個光源、和在該芯片的一個表面上的多個接觸墊；以及一個第二集成電路芯片，該第二集成電路芯片帶有一個處理器、存儲器、在該芯片的一個表面上的多個接觸墊、和在該芯片的另一個表面上的多個接觸墊。該裝置包括一個PCB，該PCB具有多個接觸墊，這些接觸墊被布置在該PCB的至少一個表面上，并且其中該第一和第二集成電路芯片是垂直地疊置在該PCB上，并且該第一和第二集成電路芯片上的多個接觸墊與該第二集成電路芯片的這些接觸墊和PCB相對接。該裝置運行以便用于處理由WLC生成的圖像信號從而嘗試對該條形碼符號進(jìn)行解碼。
【專利說明】基于層疊封裝的集成電路芯片成像器發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上涉及條形碼符號的解碼，并且具體地涉及一種裝置，該裝置借助在共同的印刷電路板上支持的多個元件用于對條形碼符號進(jìn)行解碼。
[0002]發(fā)明背景
多個種類的用于讀取可解碼標(biāo)記的標(biāo)記讀取終端都是可獲得的。例如，沒有鍵盤和顯示器的特征程度最低的標(biāo)記讀取終端在銷售點應(yīng)用中是常見的。處于可識別的槍式形狀因數(shù)的沒有鍵盤和顯示器的標(biāo)記讀取終端是可獲得的，這種槍式形狀因數(shù)具有手柄和可被食指致動的觸發(fā)按鈕(觸發(fā)器)。具有鍵盤和顯示器的標(biāo)記讀取終端也是可獲得的。配備有鍵盤和顯示器的標(biāo)記讀取終端通常被用在貨運和倉庫應(yīng)用中，并且在結(jié)合了顯示器和鍵盤的形狀因數(shù)中是可獲得的。在一個配備有鍵盤和顯示器的標(biāo)記讀取終端中，用于啟動輸出解碼消息的觸發(fā)按鈕典型地是提供在能夠由操作者的拇指啟動的位置中。沒有鍵盤和顯示器形式的標(biāo)記讀取終端或者配備有鍵盤和顯示器形式的標(biāo)記讀取終端通常用在多種數(shù)據(jù)收集應(yīng)用中，包括銷售點應(yīng)用、貨運應(yīng)用、倉儲應(yīng)用、安全檢查點應(yīng)用、和病人護(hù)理應(yīng)用、以及個人用途，這在由具有標(biāo)記讀取功能的個人移動電話來提供配備有鍵盤和顯示器的標(biāo)記讀取終端的應(yīng)用情況是一樣的。一些標(biāo)記讀取終端被適配成用于讀取條形碼符號，包括一個或多個一維(ID)條形碼、疊置的ID條形碼、以及二維(2D)條形碼。其他的標(biāo)記讀取終端被適配成用于讀取OCR字符，而還有其他的標(biāo)記讀取終端被裝備成用于讀取條形碼符號和OCR字符二者。
[0003]附圖簡要說明
參見以下說明的附圖可以更好地理解在此說明的特征。這些附圖不一定是按照比例的，相反重點總體上是在于展示本發(fā)明的原理。在這些附圖中，貫穿各個視圖，相同的數(shù)字用于表示相同的零部件。
[0004] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的兩個集成電路芯片的透視圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的一個第一集成電路芯片的俯視圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的具有無引線芯片載體(LCC)封裝的一個集成電路芯片的底視圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的具有球柵陣列(BGA)封裝的一個集成電路芯片的底視圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的第一實施方案裝置的截面?zhèn)纫晥D，該裝置包括安裝在印刷電路板上的、圖1的兩個集成電路芯片；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的第二實施方案裝置的截面?zhèn)纫晥D，該裝置包括安裝在印刷電路板上的、圖1的兩個集成電路芯片；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的第三實施方案裝置的截面?zhèn)纫晥D，該裝置包括安裝在印刷電路板上的兩個集成電路芯片； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的第四實施方案裝置的截面?zhèn)纫?br> 圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的框圖，該裝置具有支撐在一個共同的印刷電路板上的多個元件；以及
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個方面、用于解碼條形碼符號的裝置的透視圖。
[0005]發(fā)明概沭
根據(jù)一個方面，提供了一個用于解碼條形碼符號的發(fā)明。該裝置可包括一個第一集成電路芯片，該第一集成電路芯片具有一個包括傳感器和透鏡的晶片級相機(jī)；至少一個光源；以及在該第一集成電路芯片的一個表面上的多個接觸墊。該裝置還可包括一個第二集成電路芯片，該第二集成電路芯片具有一個處理器、一個存儲器、和在該第二集成電路芯片的一個第一表面上的多個接觸墊以及布置在該第二集成電路芯片的一個第二表面上的多個接觸墊。該裝置可進(jìn)一步具有一個印刷電路板，該印刷電路板具有布置在該印刷電路板的至少一個表面上的多個接觸墊。該第一集成電路芯片以及該第二集成電路芯片被疊置在該印刷電路板上的X-Y平面中，其方式為使得該第一集成電路芯片上的多個接觸墊限定了與該第二集成電路芯片上的多個接觸墊的一個接口以便允許在該第一集成電路芯片與第二集成電路芯片之間的信號通信，并且該第二集成電路芯片上的多個接觸墊限定了與該印刷電路板上的多個接觸墊的一個接口以便允許在該第一集成電路芯片、第二集成電路芯片、以及印刷電路板之間的信號通信。該裝置是可運行的以便用于處理由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號從而嘗試將該條形碼符號解碼。
[0006]根據(jù)可替代的方面，該裝置可進(jìn)一步包括一個印刷電路板，該電路板具有一個第一側(cè)和一個第二側(cè)。在一個方面中，該第一集成電路芯片可被安裝在該第二集成電路芯片上，并且該第二集成電路芯片可被安裝在該印刷電路板的第一側(cè)上。在一個可替代的方面中，該第一集成電路芯片可被安裝在該印刷電路板的第一側(cè)上，并且該第二集成電路芯片可被安裝在該印刷電路板的第二側(cè)上。在又另一個方面中，該裝置可進(jìn)一步包括一個手持式殼體，該殼體封裝了該第一集成電路芯片、該第二集成電路芯片、以及該印刷電路板。在另一個方面中，對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼可在該殼體內(nèi)執(zhí)行。在一個可替代的方面中，對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼可由該殼體外部的電路執(zhí)行。在另一個方面中，對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由布置在該印刷電路板上的一個電路執(zhí)行的。在另一個方面中，對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由該殼體外部的一個計算機(jī)執(zhí)行的。
[0007]在一個方面中，該光源可以是一個LED。在另一個方面中，該裝置可進(jìn)一步包括用于控制該光源運行的一個光電路，該光源電連接到該光電路上，并且該光電路布置在該印刷電路板上。在另一個方面中，該裝置可包括位于該第一集成電路芯片上的一個貓準(zhǔn)器光源，并且該裝置可被適配成用于使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的視場。該瞄準(zhǔn)器光源可以是一個LED。該裝置可包括一個瞄準(zhǔn)器子系統(tǒng)以及用于控制一個瞄準(zhǔn)器光庫的運行的一個瞄準(zhǔn)器光電路，該瞄準(zhǔn)器光庫電連接到該瞄準(zhǔn)器光電路上，并且該瞄準(zhǔn)器光電路電連接到該第一集成電路芯片上。在又另一個方面中，該裝置可進(jìn)一步包括位于該第一集成電路芯片上的一個光源，該裝置可被適配成用于使來自該光源的光指向該裝置的一個視場，以及位于該第一集成電路芯片上的一個瞄準(zhǔn)器光源，該裝置被適配成用于使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的一個視場。
[0008]發(fā)明詳細(xì)說明
在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，條形碼引擎和其他掃描裝置典型地被布置在多個印刷電路板(PCBs)上。要求有多個PCB，是因為基于圖像的條碼掃描器要求有大量的組成部件，包括但不限于圖像傳感器、透鏡組件、照明光源、瞄準(zhǔn)器光源、微控制器、處理器、RAM、和/或閃存，其中有一些是巨大的和/或笨重的。進(jìn)一步地，在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，這些部件的每一個都一直是分別地焊接到PCB上。當(dāng)使用額外的多個PCB時，由于多個PCB之間潛在的連接問題導(dǎo)致增加了產(chǎn)品的成本和失效風(fēng)險。此外，這些傳統(tǒng)的應(yīng)用具有對于PCB尺寸的多種約束或限制。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在一個共同的PCB上可安裝多于一個部件，這些部件是基于成像的條形碼掃描器引擎所要求的。進(jìn)一步地并且根據(jù)本發(fā)明，這些所要求的零部件可被放置在至少兩個集成電路芯片上，這些芯片可以是垂直地疊置在PCB上的X-Y平面中。這些組成部件放置在一個共同的PCB上降低了基于成像的條形碼掃描器引擎的總成本和失效風(fēng)險。在不同的實施方案中，包括例如晶片級相機(jī)模塊、照明光源、和/或瞄準(zhǔn)器光源的集成電路可以被布置在一個單一的PCB上。若希望時，可通過添加額外的垂直疊置在PCB上的X-Y平面中的集成電路芯片來將額外的元件放置在一個共同的PCB上。多組垂直疊置的集成電路芯片也可被并排放置在PCB上，以減少PCB的尺寸要求。
[0010]現(xiàn)參見圖1-4,其中展不了一個裝置1000的一個第一集成電路封裝952和一個第二集成電路封裝950，如在圖9-10中所見，用于解碼一個條形碼符號。第一封裝952可包括一個或多個集成電路芯片，比如，一個晶片級相機(jī)900以及至少一個組合的光源。在所描繪的實施方案中，在該第一封裝952上存在以下詳細(xì)討論的一個晶片級相機(jī)900以及兩個光源502和602。第二封裝950可包括一個或多個集成電路芯片，如一個CPU 1060以及系統(tǒng)存儲器1080。包括多個額外的集成電路芯片的額外的集成電路封裝也可被包括在裝置1000 中。
[0011]第一封裝952以及第二封裝950可以是無引線芯片載體(LCC)封裝(如圖3中所見)或者球柵陣列(BGA)封裝(如圖4中所見)。這種LCC以及BGA封裝允許兩個或更多個封裝垂直地彼此上下疊置，以便能夠制造更小的裝置。BGA封裝與LCC封裝相比還可以提供更多的引腳或墊854用于連接。參見圖2-4，這些集成電路芯片將會被安裝在第一封裝952的第一側(cè)850上，并且多個芯片墊852或854將會被安裝在第一封裝952的第二側(cè)856上。這些芯片墊852是用于LCC封裝的芯片墊，它們被定位成環(huán)繞第二側(cè)856的周長，并且芯片墊854是用于BGA封裝的芯片墊，它們被定位成遍布第二側(cè)856的整個表面。這種LCC封裝還可以具有一個金屬墊858。在運行過程中當(dāng)會產(chǎn)生大量熱量時，金屬墊858可幫助提高第一和第二封裝952和950的散熱率。還可以通過使這些部件安裝到上面的第一和第二封裝952和950的這一側(cè)是金屬的(例如，第一封裝952的第一側(cè)850可由金屬構(gòu)成)來幫助提高該第一和第二封裝952和950的散熱率。類似地,第二封裝950可具有在第二封裝950的第二側(cè)上的多個芯片墊852或芯片墊854，由此使該第二封裝950分別成為LCC封裝或BGA封裝。
[0012]現(xiàn)參見圖5-8，至少一個接觸墊318可被布置在電路板302的第一表面上，這個電路板可以是一個印刷電路板。至少一個電極墊304可被布置在第二集成電路封裝950的一個表面上。至少一個導(dǎo)電粘合劑接頭306可被布置在第二集成電路封裝950的至少一個電極墊304與該電路板302的至少一個接觸墊318之間。第二集成電路封裝950還可具有布置在一個表面上的至少一個接觸墊308。至少一個電極墊310可被布置在第一集成電路封裝952的一個表面上。如圖8中所見,至少一個導(dǎo)電粘合劑接頭312可被布置在第一集成電路封裝952的至少一個電極墊310與第二集成電路封裝950的至少一個接觸墊308之間。在圖6和8中所見的一個替代實施方案中，該至少一個導(dǎo)電粘合劑接頭312可被布置在第一集成電路封裝952的至少一個電極墊310與布置在電路板302的第二表面上的至少一個接觸墊314之間。在至少一個實施方案中，該至少一個導(dǎo)電粘合劑接頭306、312可由焊料構(gòu)成，然而，也可以使用適合的替代性材料。
[0013]一種如樹脂或有機(jī)材料的材料可被放置為覆蓋和/或圍繞第一集成電路封裝952及第二集成電路封裝950的部件上，以防止損壞并確保適當(dāng)?shù)男阅?。此外，使用樹脂或有機(jī)材料覆蓋和/或圍繞第一集成電路封裝952及第二集成電路封裝950的這些部件可以加強(qiáng)、保護(hù)、和/或固定電連接及物理連接。在如圖7所見的又另一個替代性實施方案中，如以上參照圖5所描述的，第一集成電路封裝952及第二集成電路封裝950被連接到電路板302上，并且可進(jìn)一步包括在第一集成電路封裝952上的多個額外的部件316。例如，第一集成電路封裝952可具有多個額外的部件316，如瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600。
[0014]結(jié)合圖9展示和描述了一個示例性的硬件平臺，其用于支持關(guān)于解碼條形碼符號的解碼裝置1000的操作。這個條形碼解碼裝置1000可包括一個殼體1014。裝置1000可以包括一個圖像傳感器1032，該圖像傳感器包括一個具有以多個像素行和像素列排列的像素的多像素圖像傳感器陣列1033、相關(guān)聯(lián)的列電路1034及行電路1035。與圖像傳感器1032相關(guān)聯(lián)的可以是放大器或增益電路1036 (放大器)、以及一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器1037，該轉(zhuǎn)換器把從圖像傳感器陣列1033讀出的模擬信號形式的圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號形式的圖像信息。圖像傳感器1032還可以具有一個相關(guān)聯(lián)的計時控制電路1038，用于控制(例如)圖像傳感器1032的曝光時間、施加到放大器1036的增益。所述這些電路部件1032、1036、1037、及1038可被封裝在一個共同的圖像傳感器集成電路1040中。
[0015]這個圖像傳感器集成電路1040可以結(jié)合比所述部件數(shù)量更少的部件。在一個實例中，圖像傳感器陣列1033可以是一個混合型單色及彩色圖像傳感器陣列，該陣列具有不包括濾色器元件的多個單色像素的一個第一子集以及包括多個顏色敏感濾色器元件的彩色像素的一個第二子集。在一個實例中，圖像傳感器集成電路1040可以結(jié)合一個拜耳模式濾色片，從而使得在該圖像傳感器陣列1033上限定的是處于紅色像素位置的紅色像素、處于綠色像素位置的綠色像素、以及處于藍(lán)色像素位置的藍(lán)色像素。利用結(jié)合了拜耳模式的這種圖像傳感器陣列提供的幀可以包括處于紅色像素位置的紅色像素值、處于綠色像素位置的綠色像素值、以及處于藍(lán)色像素位置的藍(lán)色像素值。在結(jié)合了拜耳模式圖像傳感器陣列的一個實施方案中，在使一個幀經(jīng)受進(jìn)一步處理之前，CPU 1060可以在綠色像素位置中間的幀像素位置處使用綠色像素值來進(jìn)行像素值插入以形成圖像數(shù)據(jù)的一個單色幀?？商娲兀谑挂粋€巾貞經(jīng)受進(jìn)一步處理前，CPU 1060可以在紅色像素位置中間使用紅色像素值來進(jìn)行像素值插入以形成圖像數(shù)據(jù)的一個單色幀。可替代地，在使一個幀經(jīng)受進(jìn)一步處理前，CPU 1060可以在藍(lán)色像素位置中間使用藍(lán)色像素值來進(jìn)行像素值插入。裝置1000的一個成像子系統(tǒng)可以包括一個圖像傳感器1032以及一個成像透鏡組件200，該成像透鏡組件用于將圖像聚焦到圖像傳感器1032的圖像傳感器陣列1033上。
[0016]在裝置1000的運行過程中，圖像信號可以從圖像傳感器1032的讀出、轉(zhuǎn)換、并存儲在一個系統(tǒng)存儲器(如RAM 1080)中。裝置1000的一個存儲器1085可以包括RAM 1080、一個非易失存儲器如EPROM 1082以及如可以由閃存或硬盤驅(qū)動存儲器提供的一個存儲記憶裝置1084。在一個實施方案中，裝置1000可以包括CPU 1060，該CPU可以被適配成用于讀取存儲在RAM 1080中的圖像數(shù)據(jù)，并且使此類圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受不同的圖像處理算法。裝置1000可包括一個直接存儲器存取單元(DMA)1070，以便將從圖像傳感器1032讀出的已經(jīng)受轉(zhuǎn)換的圖像信息路由連接到RAM 1080上。在另一個實施方案中，裝置1000可以采用提供總線仲裁機(jī)構(gòu)(如，PCI總線)的系統(tǒng)總線，從而消除對中央DMA控制器的需要。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到提供圖像傳感器1032與RAM 1080之間的高效數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)總線體系結(jié)構(gòu)和/或直接存儲器存取部件的其他實施方案是在本發(fā)明的范圍及精神之內(nèi)。
[0017]參見裝置1000的另外的方面，成像透鏡組件200可以被適配成用于使處于襯底T上的視場1240中的可解碼標(biāo)記15的圖像聚焦到圖像傳感器陣列1033上。裝置1000的視場1240的目標(biāo)空間的尺寸能夠以多種替代性方式來改變。視場1240的目標(biāo)空間的尺寸可以被改變，例如，通過改變終端到目標(biāo)的距離、改變成像透鏡組件設(shè)置、改變圖像傳感器陣列1033中的要接受讀取的多個像素。可以圍繞成像軸25發(fā)射成像光線。透鏡組件200可以被適配為能夠具有多個焦距和多個最佳焦點平面(最優(yōu)焦距)。透鏡組件200及圖像傳感器集成電路1040相結(jié)合而創(chuàng)建一個晶片級相機(jī)900。
[0018]裝置1000可以包括一個照明子系統(tǒng)800用于目標(biāo)T的照明以及投射照明圖案1260。在所展示的實施方案中，照明圖案1260可以被投射為接近但是大于由視場1240所限定的一個區(qū)域，但是也可以被投射到一個區(qū)域中，該區(qū)域小于由視場1240限定的區(qū)域。照明子系統(tǒng)800可以包括一個光庫500,該光庫包括一個或多個光源。該裝置1000可被配置為使得來自光庫500的光源502可被指向視場1240。這樣在不同的實施方案中，光庫500可被配置為附裝在裝置1000上，而在其他實施方案中，光庫500可以是遠(yuǎn)程的、并且使光指向裝置1000或視場1240。在又一個實施方案中，光庫500可以由以下各項構(gòu)成:一個附裝在裝置1000的光源502，以及一個遠(yuǎn)程的并且使光指向裝置1000或視場1240的光源。
[0019]此外，照明子系統(tǒng)800可具有由單一光源提供的一個光庫500。例如就用途而言，這個單一光源可以是一個LED。在另一個實施方案中，光庫500可以由多于一個光源來提供，例如，多于一個LED。裝置1000可以被適配為使得這個光庫500的一個或多個光源中的每一個所發(fā)出的光都被指向視場1240，并且被利用以進(jìn)行照明圖案1260的投射。仍然參見圖9，裝置1000還可以包括一個瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600，用于投射一個瞄準(zhǔn)圖案1242?？梢园ㄒ粋€光庫的瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600可以連接到瞄準(zhǔn)光庫功率輸入單元1208上，用于為瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600的光庫提供電力。例如，這個瞄準(zhǔn)光庫可以是一個或多個光源602。裝置1000可以被適配為使得來自瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600的一個或多個光源的光被指向視場1240，并且被利用進(jìn)行瞄準(zhǔn)圖案1242的投射。瞄準(zhǔn)光庫功率輸入單元1208可通過接口 1108連接到系統(tǒng)總線1500上，用于同CPU 1060通信。
[0020]在一個實施方案中，照明子系統(tǒng)800可以包括(除光庫500外)一個照明透鏡組件300，如圖9的實施方案中所展示。除照明透鏡組件300外或取而替之，該照明子系統(tǒng)800可以包括可替代性光成形光學(xué)元件，例如一個或多個漫射器、反射鏡以及棱鏡。在使用中，裝置1000可以由操作者相對于承載可解碼標(biāo)記15的目標(biāo)T(如，一張紙、一個包裹、另一種類型的襯底)而定向，其方式為使得此類照明圖案1260被投射到可解碼標(biāo)記15上。在圖9的實例中，可解碼標(biāo)記15是由一個ID條形碼符號提供的?？山獯a標(biāo)記15還可以是由一個2D條形碼符號或多個光學(xué)字符識別(OCR)字符提供的。參見裝置1000的進(jìn)一步的方面，透鏡組件200可以使用電力輸入單元1202來進(jìn)行控制，該電力輸入單元提供了用于改變透鏡組件200的最優(yōu)焦距平面的能量。在一個實施方案中，電力輸入單元1202可以作為一個受控電壓源來運行，而在另一個實施方案中是作為一個受控電流源。電力輸入單元1202可以施加信號來改變透鏡組件200的光學(xué)特征，例如，改變透鏡組件200的焦距和/或最佳對焦距離(最優(yōu)焦距平面)。光庫電力輸入單元1206可以為光庫500提供能量。在一個實施方案中，電力輸入單兀1206可以作為一個受控電壓源來運行。在另一個實施方案中，電力輸入單兀1206可以作為一個受控電流源來運行。在另一個實施方案中，電力輸入單兀1206可以作為一個組合的受控電壓源及受控電流源來運行。電力輸入單元1206可以改變提供給光庫500的電力水平(通電水平)，例如，用于改變由照明子系統(tǒng)800的光庫500輸出的照明水平從而生成照明圖案1260。
[0021 ] 在另一個方面中，裝置1000可以包括電源1402，該電源為裝置1000的電氣部件所能夠連接到上面的電網(wǎng)1404供電。電源1402可以連接到不同的電源上，例如，電池1406、串行接口 1408 (如，USB、RS232)、和 / 或 AC/DC 變壓器 1410。
[0022]進(jìn)一步就功率輸入單元1206而言，功率輸入單元1206可以包括一個充電電容器，該充電電容器由電源1402持續(xù)充電。功率輸入單元1206可被配置成用于在通電水平范圍內(nèi)輸出能量。在具有第一照明以及曝光控制配置激活的曝光時段的過程中，照明子系統(tǒng)800的平均通電水平可以是高于照明以及曝光控制配置激活的平均通電水平。
[0023]裝置1000還可以包括多個外圍設(shè)備，包括觸發(fā)器1220，該觸發(fā)器可用于激活一個觸發(fā)器信號以便激活幀讀出和/或某些解碼過程。裝置1000可被適配為使得觸發(fā)器1220的激活激活了一個觸發(fā)器信號并且啟動一次解碼嘗試。確切地講，裝置1000可以運行，這樣使得響應(yīng)于觸發(fā)器信號的激活，通過讀出圖像傳感器陣列1033中的圖像信息(典型地以模擬信號的形式)并且然后在轉(zhuǎn)換后將該圖像信息存儲到系統(tǒng)存儲器1080 (在給定的時間內(nèi)可緩沖一連串的幀中一個或多個)之中可以捕獲一連串的幀。CPU 1060可以運行以便使得一連串的幀中一個或多個經(jīng)受一次解碼嘗試。
[0024]為嘗試將一個條形碼符號(例如，一個一維條形碼符號)解碼，CPU 1060可以處理與一行像素位置(例如，多個像素位置的一行、一列、或者一個對角集合)相對應(yīng)的一個幀的圖像數(shù)據(jù)來確定暗區(qū)與亮區(qū)的一個空間圖案，并且可以通過表查找將每一個所確定的亮區(qū)與暗區(qū)圖案轉(zhuǎn)換為一個字符或者字符串。當(dāng)可解碼標(biāo)記表示是一個2D條形碼符號時，一次解碼嘗試可以包括以下步驟:使用一個特征檢測算法來定位一個搜尋圖案、根據(jù)與該搜尋圖案的一種預(yù)定的關(guān)系來定位與該搜尋圖案相交的多個矩陣行、確定沿著這些矩陣行的暗區(qū)和亮區(qū)的一個圖案、并且通過表查找將每一個亮圖案轉(zhuǎn)換為一個字符或字符串。CPU1060 (如上所述，它可以在執(zhí)行嘗試解碼可解碼標(biāo)記處理時運行)可以被結(jié)合在電路板上布置的一個集成電路之中。
[0025]裝置1000可以包括不同的接口電路，這些接口電路用于將不同的外圍設(shè)備連接到系統(tǒng)地址/數(shù)據(jù)總線(系統(tǒng)總線)1500上，從而與同樣連接到系統(tǒng)總線1500上的CPU 1060進(jìn)行通信。裝置1000可以包括:用于將圖像傳感器計時控制電路1038連接到系統(tǒng)總線1500上的接口電路1028、用于將電力輸入單元1202連接到系統(tǒng)總線1500上的接口電路1102、用于將照明光庫功率輸入單元1206連接到系統(tǒng)總線1500上的接口電路1106、以及用于將觸發(fā)器1220連接到系統(tǒng)總線1500上的接口電路1120。裝置1000還可以包括:一個連接到系統(tǒng)總線1500上并且通過接口 1122與CPU 1060進(jìn)行通信的顯示器1222，以及通過連接到系統(tǒng)總線1500上的接口 1124與CPU 1060進(jìn)行通信的指針機(jī)構(gòu)1224。裝置1000還可以包括通過接口 1110連接到系統(tǒng)總線1500上的測距器單元1210。在一個實施方案中，測距器單元1210可以是一個聲學(xué)測距器單元。裝置1000還可以包括通過接口 1126連接到系統(tǒng)總線1500的一個鍵盤1226。裝置1000的不同的接口電路可共享多個電路部件。例如，可以建立一個共同的微控制器用于為圖像傳感器計時控制電路1038以及功率輸入單元1206 二者提供多種控制輸入?？梢蕴峁殡娐?038以及功率輸入單元1206提供控制輸入的一個共同的微處理器來協(xié)調(diào)圖像傳感器陣列控制和照明子系統(tǒng)控制之間的計時。裝置1000可包括一個網(wǎng)絡(luò)通信接口 1252，它被連接到系統(tǒng)總線1500上并且通過接口 1152與CPU 1060進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)通信接口 1252可被配置成用于通過網(wǎng)絡(luò)與一個外部計算機(jī)進(jìn)行通信。
[0026]可被捕捉并且經(jīng)受所說明的處理的圖像數(shù)據(jù)的的一連串的幀可以是全幀(包括與圖像傳感器陣列1033的每一個像素相對應(yīng)的像素值或者在裝置1000的運行過程中從圖像傳感器陣列1033中讀出的最少像素)。可被捕捉并且經(jīng)受所說明的處理的圖像數(shù)據(jù)的一連串的幀也可以是“窗幀”，它們包括與小于圖像傳感器陣列1033的像素的全幀相對應(yīng)的像素值?？杀徊蹲讲⑶医?jīng)受所說明的處理的圖像數(shù)據(jù)的一連串的幀還可以包括全幀與窗幀的組合?？梢酝ㄟ^具有與該全幀相對應(yīng)的圖像傳感器陣列1033的圖像傳感器1032的像素選擇性地進(jìn)行尋址對來讀出一個全幀用于捕捉。通過對具有與一個窗幀相對應(yīng)的圖像傳感器陣列1033的圖像傳感器1032的像素選擇性地進(jìn)行尋址來讀出這個窗幀用于捕捉。在一個實施方案中，多個經(jīng)過尋址和讀出的像素確定了一個幀的畫面尺寸。因此，一個全幀可以被看作具有一個第一相對更大的畫面尺寸，并且一個窗幀可以被看作具有相對一個全幀的畫面尺寸而言相對較小的畫面尺寸。窗幀的畫面尺寸根據(jù)窗幀中經(jīng)受尋址和讀出用于捕捉的像素的數(shù)量可以改變。
[0027]裝置1000能夠以一種被稱為幀率的速率來捕捉圖像數(shù)據(jù)的多個幀。典型的幀率是60幀每秒(FPS)，該幀率轉(zhuǎn)換為16.6 ms的幀時間(幀周期)。另一個典型的幀率是30FPS，該幀率轉(zhuǎn)換為33.3 ms每幀的幀時間(幀周期)?？梢酝ㄟ^減小幀的畫面尺寸來增加裝置1000的幀率(并且減少幀時間)。
[0028]在圖1-10所描繪的這些實施方案中，晶片級相機(jī)900以及來自光庫500的至少一個光源502被封裝到第一集成電路封裝952之中。第一集成電路封裝952可以結(jié)合比所述部件數(shù)量更少的部件。可替代地，第一集成電路封裝952可以結(jié)合比所述部件數(shù)量更多的部件。CPU 1060以及RAM 1080被封裝到第二集成電路封裝950之中。第二集成電路封裝950可以結(jié)合比所述部件數(shù)量更少的部件?？商娲?，第二集成電路封裝950可以結(jié)合比所述部件數(shù)量更多的部件。如以上參照圖2-4所討論的情況，第一集成電路封裝952及第二集成電路封裝950可垂直地彼此上下疊置，并且然后安裝在一個電路板302的表面上，該電路板可以是一個印刷電路板。[0029]現(xiàn)參見圖9和10同時繼續(xù)參見圖1-8，如以上所討論的元件可以是部分地或者全部地被布置在一個殼體1014中，該殼體在一個實施方案中可以是一個手持式殼體。在以上所說明的這些實施方案中，這些導(dǎo)電粘合劑接頭可提供電氣輸入/輸出以及印刷電路板402與晶片級相機(jī)900、光庫500和/或瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600之間的機(jī)械連接。光庫500的一個或多個光源(如光源502)可被置于第一集成電路封裝952上以使光浪費最小化。更確切地說，光庫500的一個或多個光源可大致地擴(kuò)展到與透鏡組件200距第一集成電路封裝952相同的距離，該透鏡組件也被置于第一集成電路封裝952上。在多個替代實施方案中，光庫500的一個或多個光源可擴(kuò)展到與透鏡部件200相比距第一集成電路封裝952更遠(yuǎn)處。裝置1000可被適配為使得由光庫500的一個或多個光源中的每一個所產(chǎn)生的光可以得到利用而用于投射一個照明圖案1260來照亮視場1240 (圖9-10中所展示)或者以一種方式來使可解碼標(biāo)記足以被讀取。以類似的方式，瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600的一個或多個光源(如光源602)可類似地被置于第一集成電路封裝952上以便使光浪費最小化。在一個實施方案中，瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600大體上擴(kuò)展到與透鏡組件200距第一集成電路封裝952相同的距離。然而，在其他實施方案中，透鏡組件200與瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)600的相對距離可相對彼此進(jìn)行調(diào)整以便實現(xiàn)一種合適的配置。
[0030]現(xiàn)參見圖10，其中示出了一個實例裝置1000。確切地說，裝置1000可具有一個殼體1014，如圖10中所示，該殼體可以是一個手持式殼體。殼體1014被配置成用于封裝晶片級相機(jī)900 (如圖9所示)。具有用于嘗試解碼可解碼標(biāo)記的CPU的微處理器集成電路(未示出)可以被布置在電路板302上。這樣的微處理器集成電路可被布置在電路板302的外部，例如，在殼體1014中的電路板302外部的一個電路板上。在另一個實施方案中，裝置1000可包括CPU 1060、存儲器1085、以及網(wǎng)絡(luò)通信接口 1252，該接口包括容納在殼體1014內(nèi)的一個第一計算機(jī)(如圖9所示)、在殼體1014外部的具有CPU、存儲器、和網(wǎng)絡(luò)通信接口的一個第二計算機(jī)(未示出)。圖像數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)皆摰诙嬎銠C(jī)上用于由CPU進(jìn)行處理從而嘗試將可解碼標(biāo)記解碼。
[0031]在此說明的系統(tǒng)、方法和裝置的一個小樣本如下:
Al.一種基于層疊封裝的集成電路芯片成像器，包括:
一個第一集成電路芯片，該芯片具有一個包括傳感器和透鏡的晶片級相機(jī)；至少一個光源；以及布置在該第一集成電路芯片的一個第一表面的多個接觸墊；
一個第二集成電路芯片，該芯片具有一個處理器、一個存儲器、布置在該第二集成電路芯片的一個第一表面上的多個接觸墊、以及布置在該第二集成電路芯片的一個第二表面上的多個接觸墊；
一個印刷電路板，該印刷電路板具有布置在該印刷電路板的至少一個表面上的多個接觸墊；
其中該第一集成電路芯片以及該第二集成電路芯片被疊置在該印刷電路板上的X-Y平面中，其方式為使得該第一集成電路芯片上的多個接觸墊限定了與該第二集成電路芯片上的多個接觸墊的一個接口以便允許該第一集成電路芯片與第二集成電路芯片之間的信號通信，并且該第二集成電路芯片上的多個接觸墊限定了與該印刷電路板上的多個接觸墊的一個接口以便允許該第一集成電路芯片、第二集成電路芯片、以及印刷電路板之間的信號通信；并且其中該裝置運行以便處理由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號從而嘗試解碼該條形碼符號。
[0032]A2.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，其中該印刷電路板有一個第一側(cè)
及一個第二側(cè)。
[0033]A3.如權(quán)利要求A2所述的集成電路芯片成像器，其中該第一集成電路芯片是安裝在該第二集成電路芯片上，并且該第二集成電路芯片是安裝在該印刷電路板的第一側(cè)上。
[0034]A4.如權(quán)利要求A2所述的集成電路芯片成像器，其中該第一集成電路芯片是安裝在該第二集成電路芯片上，并且該第二集成電路芯片是安裝在該印刷電路板的第二側(cè)上。
[0035]A5.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括一個手持式殼體，該殼體封裝了該第一集成電路芯片、該第二集成電路芯片、以及該印刷電路板。
[0036]A6.如權(quán)利要求A5所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是在該手持式殼體內(nèi)部執(zhí)行的。
[0037]A7.如權(quán)利要求A5所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由該殼體外部的電路執(zhí)行的。
[0038]AS.如權(quán)利要求A5所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由在所述印刷電路板上的一個電路執(zhí)行的。
[0039]A9.如權(quán)利要求A5所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由在該殼體外部的一個計算機(jī)執(zhí)行的。
[0040]A10.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，其中該至少一個光源是一個LED。
[0041]All.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括:一個用于控制該光源運行的光電路，該光源電連接到該光電路上，并且該光電路被布置在所述印刷電路板上。
[0042]A12.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括:定位在該第一集成電路芯片上的一個瞄準(zhǔn)器光源，該裝置被適配成用于使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的視場。
[0043]A13.如權(quán)利要求A12所述的集成電路芯片成像器，其中該裝置包括的瞄準(zhǔn)器光源是一個LED。
[0044]A14.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括:一個瞄準(zhǔn)器子系統(tǒng)以及一個瞄準(zhǔn)器光電路，該瞄準(zhǔn)器光電路用于控制一個瞄準(zhǔn)器光庫的運行，該瞄準(zhǔn)器光庫被電連接到該瞄準(zhǔn)器光電路上，并且該瞄準(zhǔn)器光電路被電連接到該第一集成電路芯片上。
[0045]A15.如權(quán)利要求Al所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括:定位在該第一集成電路芯片上的一個光源，該裝置被適配成用于使來自該光源的光指向該裝置的視場；以及定位在該第一集成電路芯片上一個瞄準(zhǔn)器光源，該裝置被適配成用于使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的視場。
[0046]盡管已經(jīng)結(jié)合多個具體實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明的真正精神和范圍應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)可由本說明書所支持的權(quán)利要求來確定。另外，盡管在本披露的很多情況中，將系統(tǒng)和裝置以及方法描述為具有一定數(shù)量的元件，但應(yīng)當(dāng)理解的是此類系統(tǒng)、裝置和方法可以利用少于或多于所提到的一定數(shù)量的元件來實施。同樣，盡管已經(jīng)說明了多個具體實施方案，但應(yīng)當(dāng)理解的是已經(jīng)參見每個具體實施方案說明的這些特征和方面可以與每個其余具體說明的實施方案一起使用。
【權(quán)利要求】
1.一種基于層疊封裝的集成電路芯片成像器，包括:
一個第一集成電路芯片，該第一集成電路芯片具有:一個帶有傳感器和透鏡的晶片級相機(jī)、至少一個光源、以及布置在該第一集成電路芯片的一個第一表面上的多個接觸墊； 一個第二集成電路芯片，該第二集成電路芯片具有一個處理器、一個存儲器、布置在該第二集成電路芯片的一個第一表面上的多個接觸墊、以及布置在該第二集成電路芯片的一個第二表面上的多個接觸墊； 一個印刷電路板，該印刷電路板具有布置在該印刷電路板的至少一個表面上的多個接觸墊； 其中該第一集成電路芯片以及該第二集成電路芯片被疊置在該印刷電路板上的X-Y平面中，其方式是使得該第一集成電路芯片上的多個接觸墊限定與該第二集成電路芯片上的多個接觸墊的一種接口以便允許在該第一集成電路芯片與第二集成電路芯片之間的信號通信，并且該第二集成電路芯片上的多個接觸墊限定與該印刷電路板上的多個接觸墊的一個接口，以便允許在該第一集成電路芯片、第二集成電路芯片、以及印刷電路板之間的的信號通信；并且 其中該裝置運行以便用于處理由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號從而嘗試將該條形碼符號解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，其中該第一集成電路芯片是安裝在該第二集成電路芯片上，而該第二集成電路芯片是安裝在該印刷電路板上。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器,進(jìn)一步包括一個手持式殼體,該殼體封裝了該第一集成電路芯片、該第二集成電路芯片、以及該印刷電路板。
4.如權(quán)利要求3所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由該殼體外部的電路執(zhí)行的。
5.如權(quán)利要求3所述的集成電路芯片成像器，其中對由該晶片級相機(jī)生成的圖像信號進(jìn)行處理從而嘗試將該條形碼符號解碼是由布置在所述印刷電路板上的一個電路執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，其中該至少一個光源是一個LED。
7.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括: 一個用于控制該光源的運行的光電路，該光源被電連接到該光電路上，并且該光電路被布置在所述印刷電路板上。
8.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括: 定位在該第一集成電路芯片上的一個瞄準(zhǔn)器光源，該裝置被適配成用于使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的視場。
9.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括: 一個瞄準(zhǔn)器子系統(tǒng)以及一個瞄準(zhǔn)器光電路，該瞄準(zhǔn)器光電路用于控制一個瞄準(zhǔn)器光庫的運行，該瞄準(zhǔn)器光庫被電連接到該瞄準(zhǔn)器光電路上，并且該瞄準(zhǔn)器光電路被電連接到該第一集成電路芯片上。
10.如權(quán)利要求1所述的集成電路芯片成像器，進(jìn)一步包括: 定位在該第一集成電路芯片上的一個光源，該裝置被適配成用于使來自該光源的光指向該裝置的視場；以及定位在該第一集成電路芯片上一個瞄準(zhǔn)器光源，該裝置被適配成用于 使來自該瞄準(zhǔn)器光源的光指向該裝置的視場。
【文檔編號】G06K7/10GK103679107SQ201210360191
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】劉勇, T.史密斯, Y.P.王, 陶曦 申請人:霍尼韋爾國際公司