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多成像器条形码读取器的自动曝光

阅读：590发布：2021-02-25

IPRDB可以提供多成像器条形码读取器的自动曝光专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且条形码读取器(10)包括外壳(20)，外壳(20)包括一个或多个透明窗H、V、并限定了外壳内部区域。当目标物体关于透明窗被扫掠或呈现时，捕捉该目标物体的图像。相机C1-C6具有带全局快门的图像捕捉传感器阵列，该图像捕捉传感器阵列安置在外壳内部区域内，用于捕捉相机视野内的条形码的图像。所有相机在图像帧时间周期期间按顺序方式产生图像。图像处理系统具有用于解码目标物体所携带的条形码的处理器。该处理系统响应于来自光传感器的信号以在发生了足够的图像曝光时终止物体照明。，下面是多成像器条形码读取器的自动曝光专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于读取条形码的条形码读取器，包括：

外壳，其包括一个或多个透明窗并限定外壳内部区域以使得能评估相对于所述透明窗扫掠或呈现的目标物体上条形码的存在性；

支承于所述外壳的内部区域内的多台相机，每台相机具有用于捕捉相关联的相机视野内条形码的图像的图像捕捉传感器阵列和用于照明与所述相机相关联的所述视野的光源；

以及

耦合至所述多台相机的、用于从所述多台相机捕捉到的图像解码所述目标物体所携带的条形码的处理系统，所述处理器与激活所述图像捕捉传感器阵列的曝光同步地来顺序激活所述相机中至少一些相机的所述光源，以将图像帧周期内的不同时间段分配给所述多台相机中的不同相机。

2.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，还包括耦合至所述处理系统的多个光传感器，其中每个光传感器监视相关联的相机的视野，并且所述处理系统基于感测到的光来调节所述相机的照明时间。

3.如权利要求2所述的条形码读取器，其特征在于，与给定相机相关联的所述光传感器评估从所述相机视野返回的光的量，并且所述处理系统在已感测到阈值量的光时终止对相关联的相机视野的照明。

4.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，所述多台相机中的至少一些包括具有可调曝光时间的全局快门。

5.如权利要求4所述的条形码读取器，其特征在于，所述可调曝光时间是基于光在其去往视野的路线上经过的窗的材料的光透射率来调节的。

6.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，包括用于自动确定至少一个窗的特性的传感器，并且其中所述处理系统基于所述特性来调节其视野延伸穿过所述至少一个窗的相机的曝光时间。

7.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，所述多台相机中的至少一些包括具有可调曝光时间的全局快门，并且所述可调曝光时间基于所述相机的工作距离被选择为小于500微秒。

8.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，图像帧周期为至少1/30秒以提供

30帧每秒的视频帧速率。

9.如权利要求1所述的条形码读取器，其特征在于，还包括用于指示所述一个或多个窗的材料的标记，并且其中传感器阵列的曝光时间基于光在其去往所述传感器阵列的路线上经过的窗的材料来调节。

10.一种用于对目标条形码成像的方法，包括：

提供具有一个或多个透明窗的外壳，所述外壳限定供具有条形码的物体移动的区域；

在所述外壳中安置多台相机，其中所述多台相机中的每一台包括具有全局快门的相关联的传感器阵列，以用于对处在所述外壳外部的、落在相关联的视野内的物体上的条形码进行成像；

通过以下步骤从不同相机搜集多幅图像：

当反射自第一相机视野的光撞击到第一传感器阵列上时曝光来自所述第一相机视野的第一图像；以及在曝光所述第一图像之后，当反射自一个或多个附加相机视野的光撞击到一个或多个附加传感器阵列上时曝光来自所述一个或多个附加相机视野的其他图像，以使得所述相机的图像是在1/30秒或更短的帧周期期间获得的；以及解读来自所述相机的图像以确定条形码的存在性并且若存在则解码所述条形码。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述相机是可调曝光相机，并且还包括照明所述可调曝光相机中每一个的相关联的视野、感测反射自每个相关联的相机视野的光、并在已从所述相关联的视野反射了阈值量的光之后终止对所述视野的照明。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还安置多个光传感器以监视相关联的相机的视野并基于反射自所述相机的视野的光的量来调节照明时间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，曝光时间是基于光在其去往传感器的路线上经过的窗的材料来调节的。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外壳支承至少一些不具有可调曝光的相机，并且这些相机也在所述帧周期内获得图像。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，包括用于自动确定至少一个窗的材料的传感器，并且其中所述处理系统基于所述材料来调节其视野延伸穿过所述至少一个窗的相机的曝光时间。

16.一种用在基于多相机成像的条形码读取器中的成像系统，所述读取器具有支承多个透明窗并限定内部区域的外壳，目标物体靠近所述多个窗被呈现或关于所述多个窗移动以对目标物体上的目标条形码成像，所述成像系统包括：耦合至图像处理系统的多个相机组装件，所述多个相机组装件中的每个相机组装件被安置在所述外壳内部区域内以限定与所述多个相机组装件中的每个其他相机组装件的视野不同的视野，所述相机组装件中的至少一些包括具有用于调节相机曝光的全局快门的传感器阵列、紧邻所述传感器阵列用于照明视野的光源以及用于确定反射回所述传感器阵列的光的量的光传感器；

多个反射镜，用于将光从光源传递到相机视野，并用于使从目标物体反弹的光返回到所述相机组装件的所述传感器阵列；以及一个或多个处理器，用于基于反射至相关联的光传感器的光的量来控制具有全局快门的相机的图像曝光，并用于评估所述多个相机组装件捕捉到的图像以确定扫过至少一个相机视野的目标物体上的条形码。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理器确定关于不同相机视野的窗光透射率，基于所述窗透射率调节其曝光能够调节的那些相机的曝光。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述透射率基于固定到所述外壳且在相机视野内的由所述一个或多个处理器解读的标签。

19.如权利要求16所述的装置，其特征在于，对于包括所述全局快门的那些相机，所述一个或多个处理器建立固定的全局快门曝光时间、激活所述光源并基于由光传感器感测到的反射自落在相机视野内的物体的光来熄灭所述光源。

说明书全文

多成像器条形码读取器的自动曝光

发明领域

[0001] 本发明涉及具有若干相机的条形码读取器，这些相机位于一外壳内，用于观察移过一个或多个窗的物体以确定这些物体上的条形码的内容。

[0002] 发明背景

[0003] 条形码是一种编码样式的图形标记，其具有一系列或某一样式的条形和间隔，这些条形和间隔具有变化的宽度以对信息进行编码。条形码可以是一维的(例如，UPC条形码)或两维的(例如，DataMatrix条形码)。采用成像相机系统来读取(即成像并解码)条形码的系统通常被称为基于成像的条形码读取器或条形码扫描仪。

[0004] 基于成像的条形码读取器可以是便携式或驻定的。驻定的条形码读取器被安放于固定位置，并且使目标物体(例如，包括目标条形码的产品包装)移过或扫过一透明窗，从而该物体穿过该驻定条形码读取器的视野。条形码读取器通常提供可听和/或视觉信号以指示目标条形码已被成功成像和解码。

[0005] 将采用驻定式基于成像的条形码读取器的典型示例包括顾客为其购买进行支付处的销售点(POS)柜台/收银机。条形码读取器通常被封装在一外壳中，该外壳被安装于柜台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，不管是哪种窗都可被用于读取贴附于目标物体(即，产品或产品包装)的目标条形码。销售人员(或者在自助结帐情形中的顾客)依次将每个目标物体的条形码呈现给该垂直取向窗或水平取向窗中的任一者——在给定目标物体的具体大小和形状以及条形码在目标物体上的位置的情况下看哪一个更方便。

[0006] 具有多个成像相机的驻定式基于成像的条形码读取器可被称为基于多相机成像的扫描仪或条形码读取器。在多相机成像读取器中，每个相机系统通常被定位成具有与每个其他相机系统不同的视野。尽管视野可能有一定程度的交迭，但通过增加附加的相机系统，就增加了读取器的有效视野或总视野。因此，相比于具有较小的有效视野并且要求以非常有限的取向来向读取器呈现目标条形码才能获得成功的、可解码的图像的单相机条形码读取器而言，多相机读取器是所希望的。

[0007] 如果若干成像相机被定位成以不同方向往条形码读取器的(诸)窗之外看，则该条形码读取器可以对被扫过这多个交迭的视野的包装的各个面上的条形码进行解码。扫掠促成更高的吞吐量，并且还确保所有相机都有机会看到包装的与之相应的各个面，这在包装驻定的情况下是不会发生的。现有的基于激光的超市扫描仪被设计成应付高达每秒100英寸的扫掠速度。在这种高扫掠速度下，条形码可能落在任何给定相机的视野内仅长达单个相机曝光帧，所以该单个帧被正确地曝光就变得很重要，否则该条形码可能不能被解码。

[0008] 一种调和由于条形码距离和窗合成而导致的信号变动的方式是使用自动曝光系统。许多相机图像传感器包括内部的自动曝光电路。这种电路测量在一帧上接收到的光级，并基于在第一图像或第一帧上所作的测量调整在下一后续帧上的曝光持续时间。结果是第一帧的曝光可能不足以解码条形码图像，但是捕捉到的第二帧应该产生可解码的图像。

[0009] 此类调整对于一些图像读取器是可接受的，诸如条形码在读取器前保持驻定达若干帧持续时间的手持式条形码读取器。然而，在用户将条形码快速扫过条形码读取器的相机(或诸相机)的视野的情况下，此类调整是不可接受的。当扫掠速度较高时，条形码可能在第二帧能被捕捉到之前就穿过了视野，所以捕捉的第一帧具有正确的曝光以进行条形码解读是很重要的。

[0010] 美国专利7,357,325讨论对单相机使用滚动快门的“Automatic Light Exposure Measurement and Illumination Control Subsystem(自动曝光测量和照明控制子系统)”。它实时地测量由该系统的光学器件在其图像传感阵列处所收集的光子能量(即，光)的功率密度(焦耳/厘米)，并生成指示为了优质的图像形成和检测所需要的曝光量的自动曝光控制信号。该专利的系统在成像系统中使用了光学带通滤波器。对于滚动快门需要光学滤波器，这是因为在照明被关闭时传感器的一些部件将曝光较长的时间段，所以如果在该段时间期间环境光照明移动的条形码，则这些部件将提供模糊的图像。

[0011] 用于成像条形码读取器和扫描引擎的全局快门是已知的。照明的持续时间匹配或超过积分或曝光时间。一些全局快门扫描仪仅在积分时间期间激活照明，而其他则使照明被持续激活。

发明内容

[0012] 公开了一种用于具有多个成像器的条形码读取器的实时自动曝光系统，其中数个成像器或相机使用全局快门传感器。具有全局快门的诸成像传感器可以使传感器曝光达整个图像捕捉帧时间的一小部分。这种能力允许该多相机系统的不同相机的照明系统闪光而不发生干扰。在所公开的系统中，多个全局快门传感器被编程为以预计对于扫描应用所必需的最长曝光时间来操作。例如，所编程的曝光时间将足以将处在最大要求工作距离的条形码解码——假定该读取器的照明系统被照明达该整个曝光时间。

[0013] 所公开的系统对有限数目的捕捉到的图像帧进行最优的使用。它允许相机传感器以每秒最小数目的帧进行工作，因为每幅图像都将被正确地曝光。直到第二帧前不能确保正确曝光的自动曝光系统例如将需要以较高的帧速率操作才能避免丢失快速移动的条形码。以较高帧速率操作的传感器更加昂贵，并且较高的帧速率将对解码器造成更多负担，从而增加其成本和功耗。

[0014] 所公开的条形码读取器的曝光时间足够快到在下一相机闪光之前结束。例如，考虑具有六台各自以60帧/秒操作的相机的条形码读取器。这允许每台相机在下一相机闪光前有至多2.7ms的曝光时间，所以每台相机必须使用短于2.7ms的曝光。(6x2.7＝16.4msx60帧＝984ms)通过全局快门可以实现小于500微秒的曝光时间，所以没有可能一台相机在下一相机闪光时仍在成像。

[0015] 所公开的系统产生了通过使用滚动快门系统不能实现、并且当在整个积分时间期间持续照明视野时也不能实现的优点。尤其，在具有多个成像器且每个成像器有其自己的照明系统、并且其中多个相机在帧时间的各片断中相继闪光的扫描仪中不能使用滚动快门。如果使用了滚动快门，则来自一台相机的图像将被来自另一台相机的闪光破坏，因为滚动快门将使帧的至少部分曝光达延长的时间段，这延长的时间段里包括了另一相机使其灯闪光的时间。由于视野交迭，所以每个成像器必须在下一成像器闪光之前结束其曝光以不受由该另一相机投射的光的影响。

[0016] 结合附图对本发明的示例性实施例的这些和其他目的、优点和特征进行了详细描述。

[0017] 附图简述

[0018] 图1是根据本公开的一个示例实施例构造的具有垂直和水平窗的条形码读取器的透视图，条形码通过窗被读取器内的多台相机所观察到；

[0019] 图2是图1的读取器的透视图，其中读取器外壳的一部分被移去以解说构成位于印刷电路板上的多台相机的一部分的三台相机；

[0020] 图3和4是示出了三台附加相机的位置的透视图，这三台附加相机g构成了位于印刷电路板上的多台相机的一部分，从而得到根据本公开的一个示例实施例构造的总共六台相机；

[0021] 图5是图1的条形码读取器的所选系统和电路的示意框图；

[0022] 图6是根据本公开的另一示例实施例构造的成像双窗扫描仪的透视图；

[0023] 图7是与多相机系统条形码读取器的一个相机系统相关联的照明组件的透视图；以及

[0024] 图8是具有多台相机的条形码读取器的曝光时间片的帧序列。

[0025] 详细描述

[0026] 图1描绘了在外壳20的内部区域18内支承有成像和解码系统的驻定式条形码读取器10。外壳20可以集成到销售点系统的销售柜台中，销售点系统例如包括收银机、触摸屏视觉显示器或其他类型用户接口、以及用于生成销售收据的打印机。图1中所绘的外壳20包括两个透明窗H、V，以使得移经该外壳的物体能被成像。

[0027] 根据一种使用，销售人员或者顾客将相对于外壳20扫掠选择采购的产品或目标物体32。印在或贴附到目标物体32的目标条形码30被扫过靠近窗H、V的区域，以便对目标条形码的编码标记进行读取，即成像和解码。

[0028] 成像光学器件

[0029] 示例性成像系统12具有在(诸)处理器15的控制下以可编程方式捕捉一系列图像帧的六台相机C1-C6。每个相机组装件C1-C6的图像帧系列在图5中被示意性地示为IF1、IF2、IF3、IF4、IF5、IF6。每个图像帧系列IF1-IF6包括由相应相机C1-C6在处理器15所控制的时间生成的个体图像帧的序列。标号IF1例如表示从相机C1获得的多幅连贯图像。

[0030] 构成这些帧的数字信号35被耦合至总线接口42，在此这些信号被复用并随后以有组织的方式传给存储器44，从而使处理器知道哪个图像表示是属于给定相机的。图像处理器15从存储器44访问图像帧IF1-IF6，并搜索包括被成像的目标条形码30’的图像帧。如果被成像的目标条形码30’出现在一个或多个图像帧中并且可被解码，则解码器16尝试使用具有被成像的目标条形码30’的图像帧中的一个或多个来解码被成像的目标条形码
30’。

[0031] 每台相机具有二维(2D)CMOS图像捕捉阵列，其中像素阵列的典型大小在752x480像素的量级。传感器阵列的照明接收像素定义为了稳定性而固定到印刷电路板的传感器阵列表面。传感器阵列表面与成像透镜组装件的光轴基本垂直，即，与传感器阵列表面垂直的轴将与聚焦透镜的光轴基本平行。传感器阵列表面的像素以像素行和列的正交排列的形式布置。

[0032] CMOS图像传感器中的滚动快门按顺序复位像素行。作为示例，该快门在图像的顶端开始并逐行地往底端行进以复位每一行。当复位过程已经在图像上往下移动了某一距离时，读出过程在顶端开始。以与复位过程完全相同的方式和相同的速度在图像顶端开始并逐行地往底端行进以顺序地读出像素行。行被复位与行被读取之间的时延为积分时间。通过改变复位扫过一行的时间与发生对该行的读出的时间之间的时间量，就可以控制具有滚动快门的传感器的积分时间(并因此控制曝光)。由于积分过程在一定长度的时间里移过图像，所以可能发生运动伪像并且如果条形码出现于在读取器前扫过的移动物体上，该条形码可能不能被解码。

[0033] 全局快门的操作则不同。在使用全局快门时，在对象素对图像的贡献进行积分之前整幅图像被复位。像素被允许在积分时间期间积累电荷。在积分时间末，每个像素中累积的电荷被同时传递到光屏蔽的存储区域。然后从该光屏蔽的区域读出这些信号。由于所有像素被同时复位、在相同的区间上积分，所以避免了运动伪像。具有全局快门的代表性传感器可从Aptina(前身为Micron)根据部件标号MT9V022购得。

[0034] 示例性系统使用与相机C1-C6中的每一个相机的相关联传感器阵列间隔紧密的一个或多个发光二极管(LED)。这些LED在处理器15的控制下被选择性地激活以发光。这在图8的示意性描绘中更清楚地示出。

[0035] 解码图像

[0036] 如在图5中最能看出的，数字信号35被图像处理系统14的总线接口42接收，该总线接口42使这些数字信号35中所包含的图像数据串行化。数字化信号35的数字化值被存储在存储器44中。

[0037] 解码电路14通过从存储器取图像并确定该图像是否具有条形码来对所选图像帧执行处理。若是，则解码器16尝试解码这些图像帧内的任何可解码图像，例如被成像的目标条形码30’。若解码成功，则代表被编码在目标条形码30中的数据/信息的经解码数据56随后经由数据输出端口58被输出和/或经由显示器59被显示给读取器10的用户。一旦实现了对目标条形码30的优质读取，即条形码30被成功地成像和解码，则扬声器34b和/或指示器LED 34a就被条形码读取器电路11激活以向用户指示目标条形码30已被成功读取。

[0038] 多相机视野

[0039] 现在参照图2，示例性双窗条形码读取器包括支承六台成像相机的印刷电路板22。示出了具有从大致水平的窗H延伸出的视野的三台相机，即C1、C2和C3。相机或成像器C1及其相关联的光学器件大致垂直朝上面向基本正上方的、在水平窗H的左侧的倾斜的折叠式反射镜M1A。该折叠式反射镜M1A面向位于水平窗H的右侧的另一倾斜的窄折叠式反射镜M1B。该折叠式反射镜M1B面向邻近反射镜M1A的又一倾斜的宽折叠式反射镜M1C。
该折叠式反射镜M1C透过该大致水平的窗H往外面向该双窗扫描仪的右侧。产生了由从相机C1投射出的视野得到的成像覆盖区，其基本填充该水平窗H的扫描区域。

[0040] 相机或成像器C3及其相关联的光学器件与成像器C1关于读取器的中心线对称。相机C3大致垂直朝上面向基本正上方的、在水平窗H的右侧的倾斜的折叠式反射镜M3A。
该折叠式反射镜M3A面向位于水平窗H的左侧的另一倾斜的窄折叠式反射镜M3B。该折叠式反射镜M3B面向邻近反射镜M3A的又一倾斜的宽折叠式反射镜M3C。该折叠式反射镜M3C透过该大致水平的窗H往外面向该双窗读取器的左侧。

[0041] 成像器或相机C2及其相关联的光学器件位于成像器C1和C3及其相关联的光学器件之间。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倾斜的折叠式反射镜M2A。该折叠式反射镜M2A面向位于水平窗H的相对端的另一倾斜的折叠式反射镜M2B。该折叠式反射镜M2B透过窗H在朝着外壳20中的垂直窗V的朝上方向上面向外。

[0042] 如图3中所解说的，该双窗读取器具有相机或成像器C4及其相关联的光学器件，它们大致垂直朝上面向基本正上方的、在垂直窗V的左侧的倾斜的折叠式反射镜M4A。该折叠式反射镜M4A面向位于垂直窗V的右侧的另一倾斜的窄折叠式反射镜M4B。该折叠式反射镜M4B面向邻近反射镜M4A的又一倾斜的宽折叠式反射镜M4C。该折叠式反射镜M4C透过该大致垂直的窗V往外面向该双窗读取器的右侧。

[0043] 在图4中，相机或成像器C6及其相关联的光学器件与成像器C4成镜像对称。相机C6大致垂直朝上面向基本正上方的、在垂直窗V的右侧的倾斜的折叠式反射镜M6A。该折叠式反射镜M6A面向位于垂直窗V的左侧的另一倾斜的窄折叠式反射镜M6B。该折叠式反射镜M6B面向邻近反射镜M6A的又一倾斜的宽折叠式反射镜M6C。该折叠式反射镜M6C透过该大致垂直的窗V往外面向该双窗读取器的左侧。

[0044] 在图4中，成像器或相机C5及其相关联的光学器件大致位于成像器C4和C6及其相关联的光学器件之间的中央。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倾斜的折叠式反射镜M5A。该折叠式反射镜M5A透过窗V在朝着外壳20中的水平窗H的朝下方向上面向外。

[0045] 图2-4中所示的折叠式反射镜的特征和功能在Drzymala等人的在2008年10月3日提交的美国专利申请S/N.12/245,111中有进一步详细描述，该专利申请通过引用包括于此。该共同待审的申请中的描绘示出了表示在读取器外壳内实现较长路径长度的一个或多个折叠式反射镜的光学布局。在附图中，使用了两个或更多个折叠式反射镜来限定给定的视野。然而，可使用其他数目的反射镜将光引导至外壳之外的视野。

[0046] 这多台相机中的每一台都有其自己专用的照明该相机的视野的光源。该光源只有在其相关联的相机正在捕捉图像之时才被激励。转到图7，看到相机组装件C1，该相机组装件C1具有紧邻传感器阵列124的两个隔开的发光二极管120、122(尽管在该示例性实施例中，每台相机使用两个LED，但也可以使用多于或少于两个的LED)。发光二极管引导光穿过相关联的组合光管和透镜系统。当第一发光二极管120被激励时，光穿过光管和两个透镜125a、125b从折叠式反射镜M1A、M1B、M1C反弹，从而使光从外壳发出并被引导到扫描从右往左移动(外壳如在图中那般取向)的物体的前沿面和底面的方向上。来自包装的回光穿过透镜127，并冲击传感器阵列124。第二发光二极管122与第一LED 12同时被激励，并且光穿过光管和两个透镜123a、123b从相同的折叠式反射镜反弹，从而光从外壳发出并被引导到相同的方向上。始发自该第二LED 122的回光从该物体反射，穿过透镜127并冲击相同的传感器阵列124。在该示例性实施例中，LED 120、122与传感器阵列124的中心相隔1到1.5cm。

[0047] 二极管120、122提供的照明强度要亮到足够使最大所需曝光时间被缩短并在下一相机开始捕捉图像之前终止。因此，第一相机C1在下一相机C2的照明系统被激活时将不再曝光，并且第一相机的曝光将不受第二相机系统的照明闪光的影响。成像器按照序列140(图8)被曝光，每个成像器在下一个被激励之前结束其曝光。当所有N个成像器(在该示例性实施例中为六个)都已捕捉到图像时，重复该序列。为了从6台相机实现60帧每秒，16.66毫秒的总帧时间必须被时间切片为2.77毫秒的相机配额。

[0048] 这种时间切片允许相机C1-C6在足够的、但又不比在最大期望距离下产生可解码图像所必需的量大很多的曝光时间下操作。然而，在近距离下，该曝光时间将比所必需的要长，并且可能太长从而因图像模糊而不能允许所期望的扫掠速度。因此当条形码被放置在距离扫描仪较近时必需减少曝光时间，并且这种减少必须在不浪费任何帧的情况下实现。

[0049] 与使用自动曝光的每台相机(在多相机系统中不是所有的成像器都将一定需要自动曝光)相关联的光检测器传感器150(图7)被定位成使得来自相关联的窗视野的回光对应于图像传感器124的视野的一部分。例如，一个自动曝光传感器150具有这样的视野，该视野的光由大小为成像器阵列124的视野大小的75％的透镜148聚焦，并且该视野被定位成在扫描仪的期望工作距离的大多数上完全落在该成像器的视野内。为了确保传感器150的视野完全落在传感器124的视野内，自动曝光传感器150的视野被倾斜一微量(＜5度)，以使其视野在相机C1的工作距离内近似居中在传感器124的视野内。

[0050] 当二极管120、122被激励时，来自自动曝光光检测器或传感器150的输出被积分直至积分器超过一阈值，此时二极管120、122被灭活。一个合适的光检测器可从Osram购得，部件号BPW34。设置一阈值以对应于传感器124的正确曝光水平。图像传感器124继续其曝光直至达到其预设的曝光时间，但是由于来自LED 120、122的照明已经关闭，所以将不会收集到显著量的额外光。

[0051] 使用全局快门确保其间传感器124曝光的时间被最小化，所以大大降低了发生来自环境光的干扰的机会。采用滚动快门，帧的至少部分可能曝光多达30ms(滚动快门传感器以最大30帧/秒运行)，但是所需要的曝光时间、以及因此照明闪光的持续时间可能小到例如300us。在照明闪光期间捕捉到的图像因此在30ms曝光时间的其余部分期间可能会被破坏。

[0052] 当使用具有全局快门的传感器124时，其间照明闪光已经结束但传感器仍在曝光的时间仅为可能100us，假定最大曝光时间已被设为400us，所以环境光将对图像的最终亮度几乎没什么影响。由于环境光的影响已经最小化，所以不需要光学滤波器。

[0053] 读取器10的最大曝光时间基于扫描窗H、V的光透射效率来改变。从条形码被反射并被成像器所接收的光可能由于距扫描仪的距离的变化或扫描仪上所安装的窗的种类的变化而变化。例如，扫描仪窗可能是透射约90％的入射光的钢化玻璃。由具有抗划伤的类金刚石涂层(DLC)的玻璃制成的窗以55％的效率透射光。(诸)窗可包括被层积至玻璃衬底的蓝宝石薄涂层，其在波长为630nm时以72％的效率透射光，该波长为示例性相机所使用的LED照明系统的波长。这些透射效率对于以45度(这对于现有成像器而言很常见)穿过窗的光而言是很典型的。

[0054] 如果使用DLC窗，则可将最大曝光时间设为例如400us，但是在使用蓝宝石窗时，最大时间可以设为250us，因为蓝宝石窗优越的光透射从不需要较长的曝光时间。在使用较高透射窗时减少最大曝光时间使得更容易透射穿过该较高透射窗的环境光的影响最小化，并且还避免了在没有物体位于视野内时(在这种情况下由于检测不到反射光，因此自动曝光系统将把闪光持续时间调高至最大)将照明闪光的持续时间增加至大于所需量。不论最大曝光时间如何，传感器的实际快门曝光时间和最大照明闪光持续时间两者将设为大致相同。由处理器实现的自动曝光控制可以减少照明闪光持续时间，但是一般将不被允许产生持续时间超过最大曝光持续时间的闪光，因为任何此类延长的闪光都是浪费的、对用户而言恼人的并且不必要地增加了扫描仪的功耗。

[0055] 为了针对不同类型的窗使用不同的最大曝光时间，扫描仪必须能够标识安装了什么窗。这可以用若干方式实现。条形码160(图6)可被放在窗内，或者靠近窗内部以使至少一台相机能够读取到的地方。该条形码能标识位于其旁边的窗的种类，使得读取器能以关于该窗的预定最大曝光时间进行工作。替换地，该条形码可直接指示对于该窗应使用什么最大曝光时间。另一可能性是在保持一种窗种类的窗的框架中安设磁体165，但不在另一种类窗的窗框架中安设。在安装窗时，可安置诸如簧片开关或霍尔效应传感器之类的磁传感器170以检测该磁体。如果检测不到磁体，则启用一种最大曝光时间。若确实检测到磁体，则选择一不同的最大曝光时间，安装该窗，以针对该窗用恰适的最大曝光时间来设置扫描仪。

[0056] 在一些多相机条形码读取器中，仅在成像器的子集上需要自动曝光相机。如上讨论的，在所公开的读取器10中，其中三台相机通过垂直窗V获得图像，另外三台相机通过水平窗H获得图像。垂直窗V不易遭受与水平窗一样的机械损伤，水平窗即使在诸如食品罐头和工具等金属物体将在其上被拖拉经过时也必须经受得住。因此，诸如DLC和蓝宝石之类的抗划伤窗材料一般不被用于此类条形码读取器的垂直窗。垂直窗例如可以由具有比蓝宝石或DLC更佳的光透射特性的钢化玻璃制成。在这种优越的光透射下，即使在以最大距离扫描时也可能投射足够的光以便使用非常短的曝光时间。因此不需要为了实现全距离而增大曝光时间，而在透过具有较低透射的窗进行扫描时这是必需的。透过高透射窗观察的成像器因此可以固定的曝光时间操作，在这种情况下闪光持续时间和传感器快门曝光时间在预设值上匹配。这消除了对一些成像器实现自动曝光的需要，降低了系统成本。

[0057] 根据本发明构建的条形码读取器因此可以仅在相机子集上使用自动曝光。替换地，所有成像器都可使用如上所述的自动曝光系统，包括透过高透射窗观察的成像器。为这些成像器提供自动曝光系统将使它们在条形码靠近该窗扫描时(通常是这种情形)以更短的曝光持续时间操作。较短的曝光提高了扫描仪捕捉移动物体的不失真图像的能力，所以增添自动曝光系统将提高条形码在以比最大距离更近的距离被扫描时可允许的扫掠速度。

[0058] 以上所描述的是本发明的示例。当然，要为描述本发明而描述组件或方法的每一种可构想到的组合是不可能的，但是本领域普通技术人员将认识到，本发明的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖所有这些落入所附权利要求书的精神和范围内的更改、修改和变化。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种条形码-专利编号CN107301441A	2020-05-13	463
用于产生组合式条形码图像的系统及方法-专利编号CN101044662A	2020-05-12	252
能补偿变形的可扫描虚拟条形码图像-专利编号CN1922613A	2020-05-11	146
条形码-专利编号CN108280501A	2020-05-11	725
条形码标签-专利编号CN107305643A	2020-05-12	641
条形码认证-专利编号CN101512561A	2020-05-13	193
防伪条形码-专利编号CN1301003A	2020-05-13	966
条形码-专利编号CN1118904A	2020-05-11	811
分体式条形码给据邮件收据及其生产使用方法-专利编号CN1093041A	2020-05-12	158
条形码贴-专利编号CN110085114A	2020-05-11	281

多成像器条形码读取器的自动曝光

多成像器条形码读取器的自动曝光

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