具有混合型单色和彩色图像传感器阵列的数字图像获取光学阅读器制造技术

一种具有专门构造的二维图像传感器阵列的便携式手持式光学阅读器可按条形码解码模式和图像获取模式工作。所述专门构造的图像传感器阵列是混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，其中第一像素子集是没有波长选择性彩色滤光片元件的单色像素，而第二像素子集是包括波长选择性彩色滤光片元件的彩色感光像素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及光学阅读器，特别涉及具有图像获取功能的光学阅读器。
技术介绍
已经为具有图像获取功能的条形码解码设备建议了多种设计方案。在第6,298,176号美国专利中，描述了一种图形获取条形码读取设备，用于输出条形码数据和关联的图像数据。在第6,298,176号美国专利中描述的一个范例中，输出图像数据是表示手写签名的图像数据。可对条形码解码设备所输出的图像数据执行尺寸校正、图像取向调节以及对由于以某一角度捕获图像而产生的失真进行校正的图像失真校正图像处理。在第US2002/0171745号美国公开文献中，描述了一种图像获取条形码读取设备，其与远程计算机进行通信。所述条形码读取设备向远程计算机发送图像数据和关联的条形码数据。在第US2002/0171745号美国公开文献中描述的一种组合的条形码/图像数据传输方案中，在数据采集设备处创建.PDF、.TIFF或者.BMP文件格式的图像数据文件，该文件包括解码后的条形码消息的图像表示和包裹的图像表示，该包裹含有对解码后的消息进行编码的条形码。在第6,722,569号美国专利中，描述了一种图像获取条形码读取设备，其包括彩色图像传感器和分类电路，该分类电路将图像数据分类为双色调(bi-tonal)图像数据或者彩色图像数据。在第US2005/0001035号美国公开文献中，描述了一种图像获取条形码读取设备，其依据选择了哪种模式，来执行图像获取曝光控制算法或者条形码解码曝光控制算法。尽管上述参引文献描述了现有技术中的显著改进，然而仍需要在图像获取光学阅读器的现有技术方面作出改进，使之能够具有图像获取功能和优异的条形码解码功能。
技术实现思路
依据本专利技术的主要方面和广义阐述的，本专利技术是一种具有混合型单色和彩色(单彩)固态图像传感器阵列的图像获取光学阅读器。该混合图像传感器阵列包括多个像素，所述多个像素包括第一像素子集和第二像素子集，其中第一像素子集是单色像素，而第二像素子集是具有波长选择彩色滤光片元件的彩色感光像素。在一个实施例中，单色的第一像素子集是以棋盘状图案形成的，并在第一子集的像素的拐角处形成空白，以致相邻像素的空白的组合定义出未封区域(open area)。在该未封区域处形成彩色感光的第二像素子集中的像素，并且在第二子集的像素上、而不是在第一子集的像素上形成波长选择滤光片元件。在另一实施例中，光学阅读器固态图像传感器阵列包括沿着IC芯片上的多个行、以棋盘状图案形成的多个像素，其中每一像素均具有大致相同的尺寸。图像传感器阵列中的大多数像素是第一子集中的单色像素。在整个图像传感器阵列上，在以距离分开的位置上均匀地或者基本上均匀地分布第二子集中的彩色感光像素。彩色感光像素可以以均匀分布的特定图案分布于阵列中，比如当图像传感器阵列的每隔一行中的每隔一个像素为彩色感光像素时，以P＝2为周期来分布，而当对于该阵列的每隔三行的像素，每隔三个像素为彩色感光像素时，以P＝4为周期来分布。本专利技术的混合型单色和彩色感光固态图像传感器可以被整合到成像模块中，除了具有依据本专利技术所构造的图像传感器阵列之外，该成像模块还包括这样的元件，如成像透镜、包括域照明组件的照明组件、瞄准照明组件、以及用于支承上述元件的支承构件。随后，成像模块被整合到手持式外壳中，该手持式外壳封装并支承该成像组件。通过利用互补型金属氧化物硅(CMOS)集成电路制造技术，可以将一个实施例中的图像传感器阵列制造为具有可选择性寻址的像素。当将图像传感器阵列构造为具有可选择性寻址的像素时，可独立于第二像素子集来对第一像素子集中的像素进行寻址，从而独立于第二像素子集，选择性地读出与第一像素子集相对应的图像数据。可以使用替代的制造技术来提供具有选择性读出性能的图像传感器阵列。在进一步的方面中，依据本专利技术的光学阅读器包括分隔开的并可独立控制的复位控制线，用于对图像传感器阵列的单色像素和彩色感光像素进行复位。在对彩色感光像素曝光的曝光时段期间，可以将单色像素驱动为复位。而在对单色像素曝光的曝光时段期间，可以将彩色感光像素驱动为复位。将未被选择性寻址以供图像数据输出的像素驱动为复位状态，减少了图像传感器阵列的像素之间的串扰。通过在单个的低成本图像传感器阵列中整合单色像素和彩色感光像素的组合，依据本专利技术的光学阅读器提供了与具有全部单色图像阵列传感器的光学阅读器的性能近似相等的标记解码性能，并提供了与包括全部彩色像素图像传感器阵列的数码照相机近似相等乃至更优的图像获取性能(即，获得图像数据的可视显示质量彩色帧的能力)，其中该阵列的每一像素均包括波长选择滤光片元件。在另一方面中，本专利技术的光学阅读器图像传感器阵列可以包括光偏振化像素，每一光偏振化像素均具有光偏振化滤光片元件(光偏振化滤光片)，使得由适当偏振化后的光源产生的并以一镜面角反射的偏振化光线显著地衰减；从而减少了镜面反射的光线对于由偏振化像素产生的图像信号的影响。在一个实施例中，光学阅读器图像传感器阵列的第一像素子集是单色像素，而第二像素子集是光偏振化像素。为了在镜面反射读取条件中对可解码标记进行解码，可以或者通过从光偏振化像素中选择读出图像数据，或者通过从包括除与光偏振化像素相对应的图像数据之外的图像数据的图像数据帧中选择性地提取与光偏振化像素相对应的的图像数据，选择性地将与光偏振化像素相对应的图像数据转送到解码电路。将结合附图及专利技术的详细说明来详细描述本专利技术的这些及其他方面。附图说明参考下文中将说明的附图以及权利要求书，将能够更好地理解本专利技术的目的和特征。图1a是本专利技术的包括混合型单色和彩色彩色感光固态图像传感器阵列的手持式光学阅读器的电路框图；图1b是可以整合到依据本专利技术的光学阅读器中的替代的图像传感器阵列的方框图；图1c是图示出依据本专利技术的射频通信电路的示意方框图；图1d是图示出依据本专利技术的显示器的示意方框图；图1e是对将解码电路、签名自动区分电路、去马赛克(demosaicing)电路和融合(fusion)电路整合入依据本专利技术的光学阅读器之中进行图解说明的示意图；图2a-2d是依据本专利技术的固态图像传感器阵列的一个实施例的各部分分解俯视图；图3a是依据本专利技术的一个实施例的单色像素的剖面分解侧视图；图3b是图3a中所示的像素的俯视图；图3c是本专利技术的一个实施例中的彩色感光像素的剖面分解侧视图； 图3d是图3c中所示像素的俯视图；图4a是依据本专利技术的图像传感器的一个实施例的电路框图；图4b是本专利技术的图像传感器阵列的电路框图，其示出了复位控制线在图像传感器阵列中的整合；图4c是图示出依据本专利技术的协同后的曝光控制定时脉冲和复位控制定时脉冲的时序图；图5a-5e是依据本专利技术的固态图像传感器阵列的一个实施例的各部分分解俯视图；图5f是整合了依据本专利技术的图像传感器阵列的图像传感器集成电路芯片的上透视图，其具有对彩色感光像素“簇”的像素图案进行图解说明的分解视图部分，该图案可以分布于整个阵列上；图5g-5i是整合了依据本专利技术的线形条形码符号优化图像传感器阵列的图像传感器集成电路芯片的上透视图，其具有对包括单色像素“区”和彩色感光像素“区”的像素图案进行图解说明的各分解视图部分。图5i是整合了依据本专利技术的线形符号优化图像传感器阵列的图像传感器集成电路芯片的上透视图；图6a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：　　　　（ａ）具有二维固态图像传感器阵列和将图像聚焦在所述二维固态图像传感器阵列的有源表面上的成像透镜的成像组件，所述二维固态图像传感器阵列是具有多个像素的混合型单色和彩色感光图像传感器阵列，所述图像传感器阵列的第一像素子集是不具有波长选择性彩色滤光片元件的单色像素，而所述图像传感器阵列的第二像素子集是彩色感光像素且每个都包括波长选择性彩色滤光片元件；　　　　（ｂ）对所述固态图像传感器阵列进行封装和支承的手持式外壳；　　　　（ｃ）与所述成像组件耦合、将图像数据转送到条形码解码电路的第一电路；以及　　　　　（ｄ）与所述成像组件耦合、使用所述固态图像传感器阵列获得可视显示彩色图像数据帧的第二电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-11 11/077,975;US 2005-3-11 11/077,976;US1.一种设备，包括(a)具有二维固态图像传感器阵列和将图像聚焦在所述二维固态图像传感器阵列的有源表面上的成像透镜的成像组件，所述二维固态图像传感器阵列是具有多个像素的混合型单色和彩色感光图像传感器阵列，所述图像传感器阵列的第一像素子集是不具有波长选择性彩色滤光片元件的单色像素，而所述图像传感器阵列的第二像素子集是彩色感光像素且每个都包括波长选择性彩色滤光片元件；(b)对所述固态图像传感器阵列进行封装和支承的手持式外壳；(c)与所述成像组件耦合、将图像数据转送到条形码解码电路的第一电路；以及(d)与所述成像组件耦合、使用所述固态图像传感器阵列获得可视显示彩色图像数据帧的第二电路。2.根据权利要求1的设备，还包括照明组件，该照明组件包括至少一个光源。3.根据权利要求1的设备，其中所述手持式外壳包括条形码解码电路。4.根据权利要求1的设备，其中所述第一电路和所述第二电路被整合到所述手持式外壳中。5.根据权利要求1的设备，其中所述设备包括与所述手持式外壳以距离隔开的条形码解码电路。6.根据权利要求1的设备，其中所述多个像素是可选择性地寻址的，并且所述条形码读取设备在至少一个操作模式中对所述单色像素选择性地寻址，并选择性地从所述单色像素中读出图像数据。7.根据权利要求1的设备，其中所述多个像素是可选择性地寻址的，并且所述条形码读取设备在至少一个操作模式中对所述彩色感光像素选择性地寻址，并选择性地从所述彩色感光像素中读出图像数据。8.根据权利要求1的设备，其中所述二维固态图像传感器阵列的所述彩色感光像素按照以距离隔开的像素位置，均匀地或者基本上均匀地分布在整个所述二维固态图像传感器上。9.根据权利要求1的设备，其中所述图像传感器阵列的所述彩色感光像素被曝光以供图像数据读出时，所述单色像素可被驱动为复位。10.根据权利要求1的设备，其中所述第一子集的所述单色像素的尺寸比所述第二子集的所述彩色感光像素的尺寸小。11.根据权利要求1的设备，其中所述第一子集的所述单色像素是在沿着所述固态图像传感器阵列的至少一个完整的像素行延伸的单色像素区中形成的。12.一种便携式光学阅读器，包括(a)具有二维固态图像传感器阵列和将图像聚焦在所述二维固态图像传感器阵列的有源表面上的成像透镜的成像组件，所述二维固态图像传感器阵列具有多个像素，其中所述多个像素中的第一子集具有第一晶体管数，而所述多个像素中的第二子集具有第二晶体管数，并且所述第一晶体管数与所述第二晶体管数不同；(b)所述便携式光学阅读器能够以用户可选择的解码操作模式或以用户可选择的图像获取操作模式进行操作。(c)当以所述解码模式操作时，所述光学阅读器控制所述二维固态图像传感器阵列来获得图像数据帧，并自动地将所述图像数据帧转送到标记解码电路；(d)当以所述图像获取模式操作时，所述光学阅读器控制所述固态二维图像传感器阵列来获得可视显示彩色图像数据帧，并自动地将所述图像数据帧输出到从由显示设备、存储器地址单元和以距离隔开的设备构成的组中选择出来的输出去向。13.根据权利要求12所述的便携式光学阅读器，其中所述第二像素子集中具有较小晶体管数的所述像素是包含波长选择性彩色滤光片的彩色感光像素。14.根据权利要求12所述的便携式光学阅读器，其中所述第二像素子集中具有较小晶体管数的所述像素是包括波长选择性彩色滤光片的彩色感光像素，所述波长选择性滤光片是从由青色滤光片和品红色滤光片构成的组中选出的。15.一种设备，包括具有多个像素的二维固态图像传感器阵列，所述二维固态图像传感器阵列是混合型单色和彩色感光图像传感器阵列，所述图像传感器阵列的第一像素子集是不具有彩色滤光片元件的单色像素，而所述图像传感器阵列的第二像素子集是每一个都包括波长选择性滤光片元件的彩色感光像素。16.根据权利要求15的设备，被整合到标记解码设备中。17.一种便携式数据采集设备，包括(a)具有二维固态图像传感器阵列和将图像聚焦在所述二维固态图像传感器阵列的有源表面上的成像透镜的成像组件，所述二维固态图像传感器阵列是具有多个像素的混合型单色和彩色感光图像传感器阵列，所述图像传感器阵列的第一像素子集是不具有波长选择性彩色滤光片元件的单色像素，而所述图像传感器阵列的第二像素子集是彩色感光像素且每个都包括波长选择性彩色滤光片元件；(b)对所述固态图像传感器阵列进行封装和支承的手持式外壳；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寅君，
申请(专利权)人：手持产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]