具有混合型單色和彩色圖像傳感器陣列的數字圖像獲取光學閱讀器的製作方法

2023-07-10 01:07:01

專利名稱：具有混合型單色和彩色圖像傳感器陣列的數字圖像獲取光學閱讀器的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及光學閱讀器，特別涉及具有圖像獲取功能的光學閱讀器。
背景技術：
已經為具有圖像獲取功能的條形碼解碼設備建議了多種設計方案。
在第6,298,176號美國專利中，描述了一種圖形獲取條形碼讀取設備，用於輸出條形碼數據和關聯的圖像數據。在第6,298,176號美國專利中描述的一個範例中，輸出圖像數據是表示手寫籤名的圖像數據。可對條形碼解碼設備所輸出的圖像數據執行尺寸校正、圖像取向調節以及對由於以某一角度捕獲圖像而產生的失真進行校正的圖像失真校正圖像處理。
在第US2002/0171745號美國公開文獻中，描述了一種圖像獲取條形碼讀取設備，其與遠程計算機進行通信。所述條形碼讀取設備向遠程計算機發送圖像數據和關聯的條形碼數據。在第US2002/0171745號美國公開文獻中描述的一種組合的條形碼/圖像數據傳輸方案中，在數據採集設備處創建.PDF、.TIFF或者.BMP文件格式的圖像數據文件，該文件包括解碼後的條形碼消息的圖像表示和包裹的圖像表示，該包裹含有對解碼後的消息進行編碼的條形碼。
在第6,722,569號美國專利中，描述了一種圖像獲取條形碼讀取設備，其包括彩色圖像傳感器和分類電路，該分類電路將圖像數據分類為雙色調(bi-tonal)圖像數據或者彩色圖像數據。
在第US2005/0001035號美國公開文獻中，描述了一種圖像獲取條形碼讀取設備，其依據選擇了哪種模式，來執行圖像獲取曝光控制算法或者條形碼解碼曝光控制算法。
儘管上述參引文獻描述了現有技術中的顯著改進，然而仍需要在圖像獲取光學閱讀器的現有技術方面作出改進，使之能夠具有圖像獲取功能和優異的條形碼解碼功能。

發明內容
依據本發明的主要方面和廣義闡述的，本發明是一種具有混合型單色和彩色(單彩)固態圖像傳感器陣列的圖像獲取光學閱讀器。該混合圖像傳感器陣列包括多個像素，所述多個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單色像素，而第二像素子集是具有波長選擇彩色濾光片元件的彩色感光像素。
在一個實施例中，單色的第一像素子集是以棋盤狀圖案形成的，並在第一子集的像素的拐角處形成空白，以致相鄰像素的空白的組合定義出未封區域(open area)。在該未封區域處形成彩色感光的第二像素子集中的像素，並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長選擇濾光片元件。
在另一實施例中，光學閱讀器固態圖像傳感器陣列包括沿著IC晶片上的多個行、以棋盤狀圖案形成的多個像素，其中每一像素均具有大致相同的尺寸。圖像傳感器陣列中的大多數像素是第一子集中的單色像素。在整個圖像傳感器陣列上，在以距離分開的位置上均勻地或者基本上均勻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勻分布的特定圖案分布於陣列中，比如當圖像傳感器陣列的每隔一行中的每隔一個像素為彩色感光像素時，以P＝2為周期來分布，而當對於該陣列的每隔三行的像素，每隔三個像素為彩色感光像素時，以P＝4為周期來分布。
本發明的混合型單色和彩色感光固態圖像傳感器可以被整合到成像模塊中，除了具有依據本發明所構造的圖像傳感器陣列之外，該成像模塊還包括這樣的元件，如成像透鏡、包括域照明組件的照明組件、瞄準照明組件、以及用於支承上述元件的支承構件。隨後，成像模塊被整合到手持式外殼中，該手持式外殼封裝並支承該成像組件。
通過利用互補型金屬氧化物矽(CMOS)集成電路製造技術，可以將一個實施例中的圖像傳感器陣列製造為具有可選擇性尋址的像素。當將圖像傳感器陣列構造為具有可選擇性尋址的像素時，可獨立於第二像素子集來對第一像素子集中的像素進行尋址，從而獨立於第二像素子集，選擇性地讀出與第一像素子集相對應的圖像數據。可以使用替代的製造技術來提供具有選擇性讀出性能的圖像傳感器陣列。
在進一步的方面中，依據本發明的光學閱讀器包括分隔開的並可獨立控制的復位控制線，用於對圖像傳感器陣列的單色像素和彩色感光像素進行復位。在對彩色感光像素曝光的曝光時段期間，可以將單色像素驅動為復位。而在對單色像素曝光的曝光時段期間，可以將彩色感光像素驅動為復位。將未被選擇性尋址以供圖像數據輸出的像素驅動為復位狀態，減少了圖像傳感器陣列的像素之間的串擾。
通過在單個的低成本圖像傳感器陣列中整合單色像素和彩色感光像素的組合，依據本發明的光學閱讀器提供了與具有全部單色圖像陣列傳感器的光學閱讀器的性能近似相等的標記解碼性能，並提供了與包括全部彩色像素圖像傳感器陣列的數位照相機近似相等乃至更優的圖像獲取性能(即，獲得圖像數據的可視顯示質量彩色幀的能力)，其中該陣列的每一像素均包括波長選擇濾光片元件。
在另一方面中，本發明的光學閱讀器圖像傳感器陣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濾光片元件(光偏振化濾光片)，使得由適當偏振化後的光源產生的並以一鏡面角反射的偏振化光線顯著地衰減；從而減少了鏡面反射的光線對於由偏振化像素產生的圖像信號的影響。在一個實施例中，光學閱讀器圖像傳感器陣列的第一像素子集是單色像素，而第二像素子集是光偏振化像素。為了在鏡面反射讀取條件中對可解碼標記進行解碼，可以或者通過從光偏振化像素中選擇讀出圖像數據，或者通過從包括除與光偏振化像素相對應的圖像數據之外的圖像數據的圖像數據幀中選擇性地提取與光偏振化像素相對應的的圖像數據，選擇性地將與光偏振化像素相對應的圖像數據轉送到解碼電路。
將結合附圖及發明的詳細說明來詳細描述本發明的這些及其他方面。


參考下文中將說明的附圖以及權利要求書，將能夠更好地理解本發明的目的和特徵。
圖1a是本發明的包括混合型單色和彩色彩色感光固態圖像傳感器陣列的手持式光學閱讀器的電路框圖；圖1b是可以整合到依據本發明的光學閱讀器中的替代的圖像傳感器陣列的方框圖；圖1c是圖示出依據本發明的射頻通信電路的示意方框圖；圖1d是圖示出依據本發明的顯示器的示意方框圖；圖1e是對將解碼電路、籤名自動區分電路、去馬賽克(demosaicing)電路和融合(fusion)電路整合入依據本發明的光學閱讀器之中進行圖解說明的示意圖；圖2a-2d是依據本發明的固態圖像傳感器陣列的一個實施例的各部分分解俯視圖；圖3a是依據本發明的一個實施例的單色像素的剖面分解側視圖；圖3b是圖3a中所示的像素的俯視圖；圖3c是本發明的一個實施例中的彩色感光像素的剖面分解側視圖；
圖3d是圖3c中所示像素的俯視圖；圖4a是依據本發明的圖像傳感器的一個實施例的電路框圖；圖4b是本發明的圖像傳感器陣列的電路框圖，其示出了復位控制線在圖像傳感器陣列中的整合；圖4c是圖示出依據本發明的協同後的曝光控制定時脈衝和復位控制定時脈衝的時序圖；圖5a-5e是依據本發明的固態圖像傳感器陣列的一個實施例的各部分分解俯視圖；圖5f是整合了依據本發明的圖像傳感器陣列的圖像傳感器集成電路晶片的上透視圖，其具有對彩色感光像素「簇」的像素圖案進行圖解說明的分解視圖部分，該圖案可以分布於整個陣列上；圖5g-5i是整合了依據本發明的線形條形碼符號優化圖像傳感器陣列的圖像傳感器集成電路晶片的上透視圖，其具有對包括單色像素「區」和彩色感光像素「區」的像素圖案進行圖解說明的各分解視圖部分。
圖5i是整合了依據本發明的線形符號優化圖像傳感器陣列的圖像傳感器集成電路晶片的上透視圖；圖6a是依據本發明的一個實施例的單色像素的剖面分解側視圖；圖6b是圖6a中所示的像素的俯視圖；圖6c是本發明的一個實施例中的彩色感光像素的剖面分解側視圖；圖6d是圖6c中所示的像素的俯視圖；圖7a是依據本發明的圖像傳感器的一個實施例的電路框圖；圖7b是本發明的圖像傳感器陣列的電路框圖，其示出了復位控制線在圖像傳感器陣列中的整合；圖7c和7d是圖示出依據本發明的圖像傳感器陣列的復位控制系統的替代結構的示意性俯視圖，其包括分開設置的復位控制線，用於與復位各行像素中的第二子集相獨立地來復位各行像素的第一子集；圖8a是依據本發明的成像模塊的分解透視圖；圖8b和8c分別是圖8a中所示的成像模塊的前視圖和側視圖；
圖8d示出可由依據本發明的光學閱讀器投射的照明和瞄準圖案；圖8e是替代的成像模塊的俯視圖，其包括基於雷射的瞄準圖案發生系統；圖8f是起偏振器鍍層的前視圖，該鍍層可以被納入作為此處的成像模塊的一部分，如圖8a中所示的成像模塊；圖9a和9b是依據本發明的各手持式光學閱讀器的外觀視圖；圖9c是手持式行動電話(「蜂窩電話」)的透視圖，其可以整合依據本發明的混合型單色和彩色圖像傳感器陣列，並可以依據本發明來進行配置；圖10是整合了多個依據本發明的光學閱讀器的系統的示意性視圖；圖11是圖示出依據本發明的被操作用於捕獲圖像數據的光學閱讀器的應用示意性視圖，該圖像數據表示出帶有多個條形碼符號的包裹；圖12a是圖示出依據本發明的第一光學閱讀器和依據本發明的第二遠程定位光學閱讀器的應用示意性視圖，它們被操作用於獲取位於以一定距離分開的第一位置和第二位置處的包裹的第一和第二數字圖像，以便確定所述包裹在從第一位置遞送到第二位置期間是否被損壞。
圖12b是圖示出用於獲取運輸工具的彩色圖像的光學閱讀器的另一應用示意性視圖；圖13a是依據本發明應用示意圖，其圖示出依據本發明的被用於讀取運載工具的條形碼並獲取運載工具的彩色圖像的光學閱讀器；圖13b是VIN條的視圖，其可被置於圖13a的運載工具上；圖13c是VIN鍍層的視圖，其可被置於圖13a的運載工具上；圖13d是運載工具登記條的視圖，其可被置於圖13a的運載工具上；圖13e是被編程用於顯示輔助應用的GUI形式的光學閱讀器，其中依據本發明的光學閱讀器被用於對條形碼符號進行解碼，並獲取運載工具的彩色圖像；圖14a-14c是圖示出本發明的各流程圖；圖14d-14f是附加的流程圖，圖示出在標記解碼操作模式中，依據本發明的光學閱讀器的操作的範例；圖14g和14h是附加的流程圖，圖示出在圖像獲取操作模式中，依據本發明的光學閱讀器的操作的範例；圖14i是圖示出依據本發明的光學閱讀器的融合電路的操作的流程圖，其處理單色和彩色圖像數據，以產生圖像數據的高解析度可視顯示彩色幀；圖15a-15e是對本發明進行圖解說明的各圖像捕獲啟動控制信號時序圖；圖16a-16c圖示出可被依據本發明的光學閱讀器捕獲的圖像數據的各像素化的幀；圖17a是具有多個成像模塊的依據本發明的光學閱讀器的電路框圖；圖17b和17c圖示出可與圖17a中的電路一起使用的替代的硬體塊；圖17d和17e圖示出可與圖17a中的閱讀器一起使用的成像模塊；圖17f和17g圖示出整合有一對成像模塊的示例性光學閱讀器；圖18a是根據本發明的青-品紅-黃(CMY)圖像傳感器陣列的示意性視圖，其可被整合到依據本發明的光學閱讀器之中，並可被控制用於產生圖像數據的解碼幀和可視顯示彩色圖像數據幀兩者；圖19a是根據本發明的混合型單色和偏振器圖像傳感器陣列的示意性視圖，其可被整合到依據本發明的光學閱讀器中；圖19b是依據本發明的混合型單色和偏振器圖像傳感器陣列的上透視圖，其具有圖示出可分布於整個圖像傳感器陣列上的光偏振化像素的圖案的分解視圖部分；19c是圖示出依據本發明的光學閱讀器的示例性操作模式的流程圖，該光學閱讀器整合有依據本發明的混合型單色和偏振器圖像傳感器陣列；圖20a和20b是依據本發明的單色偏振器和彩色感光圖像傳感器陣列的上透視圖，其中具有圖示出可分布於整個陣列上的光偏振化像素和彩色感光像素的圖案的分解視圖部分；
圖21是整合了圖像傳感器陣列的圖像傳感器集成電路晶片的示意圖，該圖像傳感器陣列之中具有以兩種不同的分布周期設置的彩色感光像素；圖22a是可與本發明一起使用的autodiscrimination電路的示意性方框圖；圖22b是用於實踐本發明的原理的過程，其包括自動區分不同的數據格式類型；圖22c示出可與本發明一起使用的多個curvelent檢測器映射的一個實施例；圖22d示出可與本發明一起使用的多個curvelent檢測器映射的另一實施例；圖22e是可在本發明的一個實施例中執行的直方圖分析的圖解表示；圖22f-22i是依據本發明的實施例的圖像數據分割處理的圖解表示。
具體實施例方式
圖1a中示出了依據本發明的光學閱讀器100的電路框圖。閱讀器100包括固態圖像傳感器陣列182A，其被整合在如圖1a中所示的CMOS圖像傳感器集成電路(IC)晶片形式的圖像傳感器集成電路晶片1082A上。正如此處將要描述的，在一個重要的方面中，圖像傳感器陣列182A包括多個像素和與彩色感光的像素子集相關聯的波長感光彩色濾光片元件，其中彩色感光的像素子集之外的剩餘像素沒有關聯的波長選擇濾光片元件。因為圖像傳感器陣列182A包括單色像素和彩色感光像素兩者，所以圖像傳感器陣列182A可被稱為混合型單色和彩色圖像傳感器陣列。閱讀器100還包括處理器IC晶片548和控制電路552。圖1a的實施例中的控制電路552被顯示為由處理器IC晶片548的中央處理器(CPU)來實現。在其他實施例中，控制電路552例如可以由可編程邏輯功能執行器件來實現，如現場可編程門陣列(FPGA)或者專用集成電路(ASIC)。成像透鏡212將圖像聚焦在圖像傳感器陣列182A的有源表面上，並與圖像傳感器陣列182A一起形成成像組件200。控制電路552依據程序存儲器EPROM 562中存儲的指令來執行圖像獲取和標記解碼算法，所述程序存儲器EPROM 562與RAM 560和閃速存儲器564一起構成了閱讀器存儲器566。閱讀器存儲器566通過系統總線570與處理器IC晶片548通信。主處理器IC晶片548可以是包括中央處理器(CPU)552的多功能IC晶片，比如XSCALEPXA25x處理器IC晶片。閱讀器100還包括現場可編程門陣列(FPGA)580。通過在控制電路552的控制下進行工作，FPGA 580從圖像傳感器IC晶片1082A接收數字圖像數據，並將該圖像數據轉送到RAM 560中，以便可以對該圖像數據進行進一步的處理(例如，通過對條形碼符號進行解碼)。處理器IC晶片548可以包括集成的幀接收器(framegrabber)。例如，處理器IC晶片548可以是可從INTEL公司獲得的具有「Quick Capture Camera Interface(快速捕獲攝像機接口)」的XSCALEPXA27X處理器IC晶片。當處理器IC晶片548包括集成的幀接收器時，集成的幀接收器可以提供FPGA 580的幀獲取功能性。閱讀器100還包括照明組件104和人工觸發器216。圖1a的實施例中的圖像傳感器IC晶片1082A包括晶片內控制/定時電路1092、晶片內增益電路1084、晶片內模擬-數字轉換器1086和晶片內線驅動器1090。整合到光學閱讀器100中的圖像傳感器陣列可以採用各種形式。在圖1a中，閱讀器100包括第一圖像傳感器陣列182A。然而，正如通過硬體塊208所表示的，可以替換該圖像傳感器陣列182A。例如，在圖1b的實施例中，閱讀器100整合了圖像傳感器陣列182B。在其他實施例中，光學閱讀器100整合了一個以上的圖像傳感器陣列。此處描述了可被整合到閱讀器100之中的圖像傳感器陣列的各種實施例。
在進一步的方面中，閱讀器100包括射頻(RF)通信接口571。射頻通信接口571可以包括一個或多個無線電收發信機。參見圖1c中的示意圖，射頻通信接口571可以包括802.11無線電收發信機5712、Bluetooth無線電收發信機5714、GSM/GPS無線電收發信機5716或者WIMAX(802.16)無線電收發信機5718之中的一個或多個。射頻通信接口571幫助在設備100和以距離分開的設備150之間進行數據的無線通信。I/O通信接口572包括一個或多個串行或並行的硬布線通信接口，用於幫助與以距離分開的設備150進行通信，正如將結合圖10進一步描述的。I/O通信接口572可以包括乙太網通信接口、通用串行總線(USB)接口、或者RS-232通信接口中的一個或多個。光學閱讀器100還可以包括用於輸入數據的鍵盤508、用於移動圖形用戶界面(GUI)上的指針的指針移動器512、和用於啟動條形碼讀取和/或圖像獲取的觸發器216。光學閱讀器100還可以包括顯示器504，比如單色或者彩色的LED顯示器以及在顯示器504之上覆蓋的觸控螢幕504T。如圖1d的示意性方框圖中所示，顯示器504可以包括與顯示控制器5044相耦合的顯示屏幕5042，用於顯示彩色圖像數據。顯示控制器5044從控制電路552接收可視顯示彩色圖像數據幀，並依據顯示屏幕5042的特定要求(包括顯示屏幕5042的像素解析度)來對數據進行重新格式化以供顯示。可以通過手持式外殼101來對圖1a中的所有組件進行封裝和支撐，例如圖9a-9c中所示的那樣。此處描述了在圖1a中示出的閱讀器100的組件的額外特徵與功能。
參見圖1e，可以認為光學閱讀器100具有各種處理電路(模塊)。標記解碼電路1702接收圖像數據，並在其中對可解碼的標記進行解碼，如條形碼標記和OCR字符數據。可對光學閱讀器100進行配置，使得解碼模塊1702對這樣的條形碼符號進行解碼UPC/EAN、碼11、碼39、碼128、Codabar(庫德巴碼)、Interleaved 2 of 5(交叉二五條碼)、MSI、PDF417、MicroPDF417、碼16K、碼49、MaxiCode、Aztec、AztecMesa、Data Matrix、Qcode、QR碼、UCC Composite(UCC複合碼)、Snowflake、Vericode、Dataglyphs、RSS、BC 412、編碼93、Codablock、Postnet(美國郵政碼)、英國四州郵政碼、加拿大四州郵政碼、日本郵政碼、KIX(荷蘭郵政碼)、Planet Code等等；以及對如OCR A、OCR B等等的OCR字符形式進行編碼。自動區分電路1704對接收的圖像數據進行處理，並對手寫字符數據和可解碼標記進行區分。自動區分電路1704可以包括標記解碼電路1702。可以通過控制電路552和存儲器566的組合來物理地實現自動區分電路1704和標記解碼電路1702。具體來講，在存儲器562中存儲的程序的控制下工作的控制電路552可以對存儲器560中存儲的圖像數據進行處理，以便對其中的可解碼標記進行解碼，或者對手寫字符數據和可解碼標記進行區分。在於2004年10月5日提交的名稱為「System And Method ToAutomatically Discriminate Between A Signature And A Barcode」(「用於自動區分籤名和條形碼的系統和方法」)的第10/958,779號共同未決美國專利申請以及於2005年3月11日提交的名稱為「Bar CodeReading Device With Global Electronic Shutter Control」(具有全局快門控制的條形碼讀取設備)的第11/077,975號美國專利申請中描述了標記解碼電路1702和自動區分電路1704的進一步的方面，其在此均被引入以供參考。正如將進一步進行描述的，光學閱讀器100還可以包括去馬賽克電路1706和融合電路1708。去馬賽克電路1706接收彩色濾光片陣列圖像數據幀(例如，Bayer圖案圖像)來作為輸入，並產生可視顯示彩色圖像數據幀作為輸出。融合電路1708接收單色和彩色圖像數據兩者作為輸入，並產生可視顯示彩色圖像數據幀來作為輸出，該圖像數據幀具有與光學閱讀器的混合型單色和彩色圖像傳感器陣列的像素解析度相等或大約相等的空間解析度。與電路1702、1704類似，電路1706和1708也可以通過控制電路552和存儲器566的組合來物理地實現。控制電路552以及電路1702、1704、1706和1708可以被整合到手持式外殼101中(例如圖9a-9c中所示的那些)，或者也可以將一個或多個電路552、1702、1704、1706、和1708整合到以距離分開的設備150的外殼中，如結合圖10所描述的。
在一個實施例中，此處所稱的可視顯示彩色圖像數據幀是在多個像素位置中的每一個處包括一組顏色指示數據的圖像幀，其中每一組顏色指示數據表示在目標1850(如圖8d中所示)的離散位置處的顏色。每一組顏色指示數據包括三種顏色值，例如表示紅色的顏色標度值、表示藍色的顏色標度值和表示綠色的顏色標度值。替代地，每一像素位置的該組顏色指示數據也可以包括青色值、品紅值和表示黃色的值。
在一個特定範例中，由去馬賽克電路1706或者融合電路1708輸出的可視顯示彩色圖像數據幀的每一像素位置的該組顏色指示數據是包括24位信息的RGB數據組，其中第一個8位表示該像素位置的紅色標度值(紅色值)，第二個8位表示該像素位置的綠色標度值(綠色值)，及第三個8位表示該像素位置的藍色標度值(藍色值)。
本發明的一個主要特徵在於光學閱讀器的圖像傳感器陣列的結構，通過包括圖2a-7d中視圖在內的多個視圖顯示和描述了該結構的各個實施例。
圖1a和圖2a-4b中顯示和描述了混合型單色和彩色感光(單彩)固態圖像傳感器陣列的第一實施例。
參見圖1a和圖2a-4b，固態圖像傳感器陣列182A包括單色的第一像素子集250M和彩色感光的第二像素子集250C。以棋盤狀圖案形成單色像素的第一子集250M，並且在第一子集的像素的拐角處形成圖2a中所示的空白253，以致相鄰象素的空白(例如空白253-1、253-2、253-3、253-4)的組合定義了未封區域，例如未封區域255，每一未封區域由第一子集的四個像素來限定邊界。進一步來參看圖像傳感器陣列182A，構成第二像素子集250C的像素250C被設置在所述未封區域255之中，並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長選擇濾光片元件(例如圖2b所示的濾光片元件260C、260M)。此處所述的單色像素250M沒有彩色濾光片元件(彩色濾光片)。第一單色像素子集中的像素具有十二邊形的形狀。從圖2a-2d所表示的俯視圖來看，所述像素是十字形的(單色像素是方形的，但由於空白253的存在而被改變)。從俯視圖來看，彩色感光的第二子集中的像素是方形的。
在圖2b中所示型式的圖像傳感器陣列182A中，圖像傳感器陣列182A的彩色感光像素250C包括青色(Cy)濾光片元件260C或者品紅(Mg)濾光片元件260M。在圖2c中所示的型式中，圖像傳感器陣列182A的彩色感光像素250C包括紅色濾光片元件260R、綠色濾光片元件260G或者藍色濾光片元件260B(RGB濾光片)。彩色感光像素250C可以依據Bayer圖案分布於整個圖像傳感器陣列182上，其中有N個藍色像素、N個紅色像素和2N個綠色像素。可以通過澱積工藝(depository process)將此處所述的任一圖像傳感器陣列像素的彩色濾光片元件澱積在彩色感光像素250C的主體上。正如將在此處解釋的，可以利用圖2b中所示型式的圖像傳感器陣列182A、或者圖2c中所示的圖像傳感器陣列182A、或者其他型式的圖像傳感器陣列182A(如包括青色、品紅和黃色(CMY)彩色感光像素的型式)來獲得可視顯示彩色圖像數據。因為青色和品紅濾光片僅僅需要一種色彩而不是(如在紅色，綠色和藍色濾光片中那樣)需要兩種色彩，一種包括青色和品紅濾光片元件而不是紅、綠和藍濾光片元件的圖像傳感器陣列182A的型式允許更多的光通往像素的光電檢測器，並且展現出比包括紅色、綠色和藍色濾光片的型式更高的信號噪音比。然而，對於某些應用來講，具有紅色、綠色和藍色(RGB)濾光片元件的組合的圖像傳感器陣列更為可取。參見圖2d，圖像傳感器陣列182A可以包括微透鏡320，用於將光線入射引導到圖像傳感器陣列182A上。此處將描述微透鏡320的進一步的方面，其包括單色像素微透鏡320M和彩色感光像素微透鏡320C。
圖3a-3d中顯示和描述了當陣列182A被配置為以全局快門操作模式工作時，圖像傳感器像素陣列182A的分解外觀視圖。圖3a和3b中顯示了圖像傳感器陣列182A的單色像素250M。單色像素250M包括可以為光電二極體或者光柵結構的光電檢測器302、轉移柵(transfergate)304、浮動擴散放大器306、包括復位柵308的復位電晶體307、包括行選擇柵310的行選擇電晶體309、和包括放大器柵312的源極跟隨器放大電晶體311。像素250M的一個重要特徵是不透光的光學屏蔽316。不透光的光學屏蔽316通常包括金屬，其將像素250M的除光電檢測器302之外的組件與光線屏蔽開來。因此，在全局快門操作模式中，圖像傳感器陣列182A的多個行中的每一行之中的像素可以同時暴露給光線，而不在浮動擴散放大器306或者其他存儲區域中存儲光線調製電荷。在第11/077,975號美國專利申請中描述了能夠以全局快門操作模式工作的圖像傳感器陣列的進一步的方面，其在此被引入以供參考。參見像素250M的附加方面，像素250M包括微透鏡320，其可以被設置在光透射保護層322上。微透鏡320從比光電檢測器302更大的表面區域收集光線，並將光線引導朝向光電檢測器302。
參考圖3c和3d來說明圖像傳感器陣列182A的彩色感光像素250C。彩色感光像素250C在結構方面與單色像素250M類似。彩色感光像素250C包括可以為光電二極體或者光柵結構的光電檢測器302、用於從光電檢測器250C傳輸電荷的轉移柵304、浮動擴散放大器(Floating Diffusion)306、包括復位柵308的復位電晶體307、包括行選擇柵310的行選擇電晶體309、和包括放大器柵312的源極跟隨器電晶體放大器311。彩色感光像素250C也包括不透光的屏蔽320，其將像素250C的除光電檢測器302以外的感光組件與光線屏蔽開來。像素250C也可以包括微透鏡320，用於增加入射在光電檢測器302上的光量。除了上述元件之外，彩色感光像素250C還包括在其上形成的波長選擇彩色濾光片元件260。波長選擇彩色濾光片元件260可以被設置在微透鏡320和保護層322的中間。在圖2a-2d的型式中，可清楚看到每一彩色感光像素250C具有四個相鄰的單色像素250M。
圖3a和3c中所示的微透鏡320還被顯示在圖2d的視圖中。可以在包括多個微透鏡的微透鏡陣列上形成單色像素微透鏡320、320M和彩色感光微透鏡320、320C。通過使用所述的結構，其中在由第一單色像素子集250M的棋盤狀圖案的空白定義的未封區域中設置彩色感光像素250C，彩色感光像素250、250C的微透鏡320C相對於微透鏡320M重疊極少(例如小於3.4％)。
正如通過在圖3b和3d之間的比較而更加清楚顯現的那樣，圖像傳感器陣列182A的彩色感光像素250C佔用了比像素250M更小的表面面積。在一種型式中，如從俯視圖中所看出的，像素250M包括一個12μm×12μm的面積，而如從俯視圖中所看出的，像素250C包括一個6μm×6μm的面積。在另一型式中，像素250M包括大約6μm×6μm的上表面面積，而像素250C包括大約3μm×3μm的上表面面積。通過減少像素250M和/或像素250C的電晶體的數目，可以以很低的成本來實現像素250M或者像素250、250C的尺寸減少。
通過消除光學屏蔽的浮動擴散放大器306，可以容易地減少圖像傳感器陣列182A的像素250C的電晶體數，在所述光學屏蔽的浮動擴散放大器306中，臨時地存儲了電荷以幫助全局快門操作。因此，在一個實施例中，圖像傳感器陣列182A的單色像素250M具有比彩色感光像素250C更多的電晶體，但是能夠以全局快門為基礎進行曝光，而彩色感光像素具有比單色像素250M更少的電晶體，但是無法以全局快門為基礎進行曝光。在關於彩色感光像素比單色像素尺寸小的圖像傳感器陣列182A的又一實施例中，相對較大的單色像素250M具有足以幫助全程快門操作的電晶體數，但相對較小的彩色感光像素250C是無源像素，需要關像素(off-pixel)的放大係數，並且每一個均包括單個的電晶體。此處將描述與可被整合到閱讀器100中的圖像傳感器陣列有關的全局快門和捲簾式快門操作的進一步的方面。
參見圖4a，示出了圖像傳感器陣列182A的高層電路框圖。依據一種型式，圖像傳感器陣列182A是互補金屬氧化物半導體(CMOS)結構的有源像素圖像傳感器陣列，以致無論是單色的第一像素子集中的、還是彩色感光的第二像素子集中的每一像素250M、250C都是有源像素，其包括像素放大器311，用於對與入射在感光區域252上的光相對應的信號進行放大。每一像素250M、250C還可以包括光學屏蔽的存儲元件306。圖像傳感器陣列182A還包括二維柵格互連262，其與各個列電路270和行電路296進行電氣通信。行電路296和列電路270使得能夠進行這樣的處理和操作任務，如選擇性地對像素尋址，對像素解碼，放大信號，模-數轉換，應用定時，讀出和復位信號等等。
在構成圖像傳感器陣列182A的互連柵格262的控制線之中，有像素復位控制線。當通過在復位控制線上施加適當的控制信號來復位像素時，已經積累在像素上的殘餘電荷被臨時連接到VDD，從而在圖像傳感器陣列的像素上積聚的電荷被排出像素。根據本發明，圖像傳感器陣列182A包括用於單色像素250M和彩色像素250C的分隔開的復位控制線。參見圖4b，可以構造圖像傳感器陣列182A，使得圖像傳感器陣列182A具有用於復位單色像素250M的第一組復位控制線262R-M和用於復位彩色像素250C的第二組復位控制線262R-C。
在某些操作模式中，光學閱讀器100從單色像素250M中選擇性地讀出包括圖像數據在內的窗口化的圖像數據幀。在其他操作模式中，光學閱讀器100從顏色像素250C中選擇性地讀出包括圖像數據在內的窗口化的圖像數據幀。根據本發明，可以在正在捕獲窗口化的圖像數據幀的時間期間，將復位控制定時脈衝施加於圖像傳感器陣列182A，以便對圖像傳感器陣列182A中未被選擇性地尋址以供圖像數據讀出的像素進行復位。如圖4c的時序圖所示，曝光控制定時脈衝354可以與復位控制定時脈衝370協同一致。
進一步參看圖4c，曝光控制定時脈衝354可以控制圖像傳感器陣列182A的單色像素250M(或者，圖像傳感器陣列182A的彩色像素250C)的曝光，而復位控制定時脈衝370將未被選擇性地尋址的像素驅動為復位狀態。當像素被復位時，在像素上積聚的電荷勢必從像素中排除出去。此外，人們認為進入被驅動為復位的像素之中的光子可能被折射，以致少數光子變為入射到正被曝光以供圖像數據讀出的鄰近像素上。因此，對用於對被選擇性地尋址的像素進行曝光的曝光控制脈衝354的定時、與用於對未被選擇性地尋址像素進行復位的復位控制定時脈衝370的定時進行協同，減少了像素之間的串擾。
再次參看圖4b，可以構造圖像傳感器陣列182A，使得多個復位控制線162R-C、162R-M的存在基本上不會降低圖像傳感器陣列182A的像素的填充係數。圖4b示出了被整合到圖像傳感器陣列182、182A之中的多個復位控制線162R-M、162R-C的示意性俯視圖。依據本發明，控制線162R-M、162R-C可以以分層的方式整合到圖像傳感器陣列182A之中，以使得對於圖像傳感器陣列182A的相當大部分而言，控制線164R-M具有與控制線164R-C的x、y位置相一致的x、y位置(各軸在圖8a中定義出)。以不同的高度(不同的Z軸位置)，將圖4b的實施例中的控制線164R-C安裝在圖像傳感器陣列182A內，以致對於控制線的相當大的長度而言，控制線162R-M和162R-C具有公共的x、y位置。對於本來可能由於在圖像傳感器陣列182A內安裝一組附加的復位控制線而產生的填充係數降低的量，將多條控制線安裝在彼此的上方以致控制線在圖像傳感器陣列182A內具有公共的x、y軸位置，減少了該填充係數降低的量。
參考圖5a-7b來說明依據本發明的圖像傳感器陣列的替代結構。在圖5a-7b的實施例中，圖像傳感器陣列182B包括具有棋盤狀圖案的多個方形的像素(從俯視圖來看)，每一像素具有基本上相同的尺寸。圖像傳感器陣列182B的每一像素250M、250C可以被構造為具有從圖5a-5i的俯視圖來看的大致相同的上表面尺寸、以及從圖6a-6d的橫截面圖來看的大致相同的側視圖橫截面尺寸。圖像傳感器陣列182B與標準的成品單色圖像傳感器陣列的結構相似，只除了選擇了圖像傳感器陣列的像素中的一些像素，使其具有相關聯的波長選擇彩色濾光片元件。固態圖像傳感器陣列182B包括沿多個行形成的多個像素。在圖5a-5e的型式中，單色的第一像素子集250M包括陣列中的大多數像素。波長選擇彩色濾光片元件260被包括在彩色感光的第二像素子集250C之中。彩色感光的第二像素子集250C包括在以距離間隔開的像素位置處的像素，其在形成圖像傳感器陣列182B的全部的多個像素之中均勻分布或者基本上均勻分布。在圖5a和5b的實施例中，每隔一行像素(例如，像素行2，4，6…)中的每隔一個像素具有關聯的波長選擇彩色濾光片元件。在本發明的一個範例中，可以通過在可從Micron公司獲得的MT9M111Digital ClaritySOC 1.3兆像素CMOS圖像傳感器IC晶片型的、同樣可從Micron公司獲得MT9V022圖像傳感器IC晶片型的、或者是可從STMicroelectronics公司獲得的VV66001.3兆像素CMOS圖像傳感器IC晶片型的圖像傳感器陣列上納入適當設計的彩色濾光片陣列，來提供圖像傳感器陣列182B。可以用於提供圖像傳感器陣列182B的其他圖像傳感器IC晶片包括可從Micron公司獲得的MT9M413圖像傳感器IC晶片、由柯達公司製造的KAC-0311圖像傳感器IC晶片、以及同樣由柯達公司製造的KAI-0340圖像傳感器IC晶片。此處將進一步描述所參引的KAI-0340圖像傳感器IC晶片的操作情況。與上述圖像傳感器IC晶片中某些相關的各製造商產品說明材料被附在於2005年6月22日提交的第60/692,890號美國臨時專利申請、和於2005年6月27日提交的第60/694,371號美國臨時專利申請中，這些文獻在此被引入以供參考。可以使用上述的商業銷售的圖像傳感器IC晶片(並按照需要添加或者替換濾光片元件)來提供此處所述的圖像傳感器陣列182B、182C、182D、182F、182G、182H中的任何一個。
上文參引的由Micron公司製造的MT9V022和MT9M413圖像傳感器IC晶片、及由柯達公司製造的KAC-0311圖像傳感器IC晶片是CMOS圖像傳感器IC晶片，其可以以全局快門模式工作，使得經歷圖像數據讀出的所有行的像素具有公共的曝光時段；也就是說，經歷圖像數據讀出以用於讀出圖像數據幀(即，全幀或者「窗口化的幀」)的所有行像素具有公共的曝光開始時間和公共的曝光停止時間。對於全局快門操作，正如此處將要描述的，曝光控制定時脈衝被施加於圖像傳感器陣列。經歷圖像數據讀出的每一行像素的曝光是在曝光控制定時脈衝的前沿開始，並在曝光控制定時脈衝的後沿結束。Micron公司在其技術文獻中對全局快門操作模式使用了商標TRUESNAP。
參見圖5b，在彩色感光像素250、250C上形成的波長選擇彩色濾光片元件(濾光片)可以是青色濾光片元件260C和品紅色濾光片元件260M的組合。如圖5a中所示，彩色感光像素250C的波長感光濾光片也可以是紅色濾光片元件260R、綠色濾光片元件260G和藍色濾光片元件260B的組合。因為青色和品紅濾光片僅僅需要一種色彩而不是(像紅色、綠色和藍色濾光片那樣)需要兩種色彩，所以圖5b中的型式允許更多的光通往光電檢測器(例如，圖6c中所示的光電檢測器302)，並且呈現出比圖5b的實施例更高的信噪比。然而，對於某些應用而言，圖5a中的型式可能更可取。
在圖5a-7d的實施例中，可以通過在通常可得到的採用標準的已知棋盤狀圖案的成品圖像傳感器陣列上納入適當設計的彩色濾光片陣列，來實現混合型單色和彩色圖像傳感器182B，陣列中的每一像素基本上具有相同的尺寸。圖5c中示出了較大部分的圖像傳感器陣列182B，其中由字母「c」標明的像素是彩色感光像素250C，未由字母「c」標明的像素是單色像素250M。在圖5c的範例中，在陣列182B上以P＝2為周期形成彩色感光像素，這意味著每隔一行像素中的每隔一個像素是彩色感光像素250C。在圖5d的型式中，在陣列182B上以P＝3為周期形成彩色感光像素，這意味著每隔兩行像素中的每隔兩個像素是彩色感光像素250C。在圖5e的型式中，以P＝4為周期形成彩色感光像素c，這意味著每隔三行像素中的每隔三個像素是彩色感光像素250C。在圖5a-5e的型式中，每個彩色感光像素250C具有八個相鄰的單色像素250M(兩個側面相鄰，一個上部相鄰，一個下部相鄰，和四個拐角相鄰)。
結合圖5f-5j顯示和描述了包括單色像素子集250M和彩色感光像素子集250C的圖像傳感器陣列182B的附加視圖，其中圖像傳感器陣列的每一像素具有基本上相等的尺寸。
參見圖5f中的型式，圖像傳感器陣列182B包括第一單色像素子集250M和第二彩色感光像素子集250C。圖5f的型式中的圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C是以簇的方式構成的，比如簇257R、簇257G和簇257B。
圖5f的型式中的每一簇257包括在連續的水平相鄰像素位置中的多個像素，以致簇中的每一像素至少與一個其他彩色感光像素水平相鄰。彩色感光的像素簇均勻地或者基本上均勻地分布於整個圖像傳感器陣列182B上。可以依據標準化的彩色濾光片圖案來形成簇，如RGBBayer圖案或者青色-品紅-黃色(CMY)圖案。每一簇可以具有多個像素，且每一單獨簇中的每一像素具有波長等級(rating)相同的濾光片元件。在圖5f中所示的特定型式中，簇是以依據Bayer彩色濾光片陣列圖案的圖案分布於整個圖像傳感器陣列182B上的。
簇257G包括三個水平相鄰的綠色像素。簇257R包括三個水平相鄰的紅色像素。簇257B包括三個水平相鄰的藍色像素。正如將要結合圖7c進一步描述的，這種含有圖5f中所示的水平排布簇方式的彩色感光像素分布的圖像傳感器陣列182B，在以下情況下特別有用希望在圖像傳感器陣列182B中納入分隔開的且可獨立控制的復位控制線262R-M和262R-C，用於對圖像傳感器陣列182B的單色像素和圖像圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素分別地且獨立地進行復位，而不增加圖像傳感器陣列182B的厚度。
現在參看圖5g-5j中所示型式的圖像傳感器陣列182B，可以將在彩色感光像素子集中具有單色像素子集的圖像傳感器陣列182B配置為包括單色像素「區」和彩色感光像素「區」。在這裡，像素的「區」是在圖像傳感器陣列的規定區域處的位置相關像素的集合，其每一個都具有一個彩色濾光片元件，或者也可以是每一個都不具有彩色像素。此處所述的區的範例包括一行像素中的所有像素，或者是多個連續的像素行中的每一行中的所有像素。在圖5g的型式中，圖像傳感器陣列182B包括兩個彩色感光的像素區2500C和單個的單色像素區2500M。每一像素區包括多個水平、垂直或者對角相鄰的像素。單色像素區中的所述多個像素，例如區2500M中的所述多個像素都不具有彩色感光濾光片元件。彩色感光像素區中所述多個相鄰像素，例如區2500C中的所述多個相鄰像素都包括彩色感光濾光片元件。
參見圖5g中的型式，單色像素區2500M被插在一對彩色感光像素區2500C之間。圖5g的型式中的單色像素區2500M包括位於圖像傳感器陣列182B的中央或者大致中央位置的圖像傳感器陣列182B的單行像素。圖像傳感器陣列182B的第一彩色感光像素區包括從區2500M的該行像素開始、上至圖像傳感器陣列182B的頂行的所有像素。圖5g的型式中的第二彩色感光像素區2500C包括從中央行的單色像素區2500M開始、下至圖像傳感器陣列182B的底部像素行的所有行中所有像素。可以以標準的彩色濾光片圖案來形成圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C的彩色濾光片元件，如RGM Bayer彩色濾光片圖案或者CMY圖案。
參見圖5h，顯示和描述了另一型式的圖像傳感器陣列182B。圖5h中的型式與圖5g中的型式相似，只除了單色像素區2500M被擴大為包括在圖像傳感器陣列182B的中央或者大致在圖像傳感器陣列182B的中央處的十個連續的像素行。
在圖5i中所示型式的圖像傳感器陣列182B中，單個彩色感光像素區2500C被插在兩個寬度相對較小的單色像素區2500M之間，所述兩個寬度相對較小的單色像素區2500M分別形成在圖像傳感器陣列182B的頂部和底部。在圖5a中所示型式的圖像傳感器陣列182B中，第一單色像素區2500M包括圖像傳感器陣列182B的開始的十個像素行，而第二單色像素區2500M包括圖像傳感器陣列182B的底部的十個像素行。圖5i的型式中的彩色感光像素區2500C包括該陣列的所有像素，但除了圖像傳感器陣列182B的開始的十行像素和最後的十行像素。在圖5h和圖5i的型式中，所示出的彩色感光區2500C的像素可以包括依據標準化的彩色濾光片陣列圖案的彩色濾光片元件，例如RGBBayer圖案或者CMY圖案。
圖5j中所示型式的圖像傳感器陣列182B在結構上與圖5g的型式相似，只除了圖5j中的型式還包括附加的單色像素區2500M。在圖5j的型式中，圖像傳感器陣列182B包括一對對角線單色像素區2500M-D，其(實際地或者近似地)延伸通過圖像傳感器陣列182B的中央，還包括一個垂直延伸的單色像素區2500M-V，其延伸通過圖像傳感器陣列182B的中央。在圖5j的型式中示出的線形的單色像素區2500M可以包括與一個像素寬度相等或者大於一個像素寬度的較小(minor)尺寸。例如，圖5j的垂直延伸的單色像素區2500M可以包括一列像素的像素位置或多列像素的像素位置。同樣地，圖5g的對角延伸的線形單色像素區2500M可以包括單個對角行的像素的像素位置或者多個對角行的像素的像素位置。
可以看出，圖5g-5j中所示型式的圖像傳感器陣列182B特別適合在預期於條形碼解碼應用中對線形條形碼符號進行解碼的圖像獲取光學閱讀器中使用。圖5g-5j的圖像傳感器陣列可以被稱為線形符號優化的圖像傳感器陣列。正如將在此處更加詳細描述的，可以對與圖5g-5j的型式中的單色像素區2500M相對應的圖像數據進行選擇性地尋址，並與來自於彩色感光像素區2500C的各行中圖像數據相獨立地讀出這些圖像數據。在條形碼解碼應用中，控制電路552可以對單色區2500M的像素進行選擇性地尋址，並從圖5g-5i中所示的單色像素區2500M中讀出圖像數據，將這樣的圖像數據轉送到標記解碼電路1702，以便對線形條形碼符號進行解碼。對於圖像獲取應用，控制電路552可以對彩色感光像素區2500C中的像素選擇性地尋址，並從彩色感光區2500C中選擇性地讀出圖像數據，將這樣的彩色圖像數據處理為可視顯示彩色圖像數據幀。將在此處進一步解釋的所述處理包括這樣的步驟執行去馬賽克例程以便將彩色濾光片圖案圖像數據轉換為可視顯示格式，以及對與單色像素區2500M所佔據的像素位置處的未中像素位置相對應地插入彩色像素值。
在圖6a-6d中，示出了圖像傳感器陣列182、182B的像素的分解外觀視圖。圖6a和6b中顯示了圖像傳感器陣列182B的單色像素250M。像素250M包括可以為光電二極體或者光柵結構的光電檢測器302、轉移柵304、浮動擴散放大器306、包括復位柵308的復位電晶體307、包括行選擇柵310的行選擇電晶體309、和包括放大器柵312的源極跟隨器放大電晶體311。像素250M的一個重要特徵是不透光的光學屏蔽316。不透光的光學屏蔽316通常包括金屬，其將像素250M的除光電檢測器302之外的組件與光線屏蔽開來。因此，在全局快門操作模式中，圖像傳感器陣列182A的多個行中的每一行之中的像素可以同時暴露給光線，而不在浮動擴散放大器306或者其他存儲區域中存儲光線調製電荷。在第11/077,975號美國專利申請中描述了能夠以全局快門操作模式工作的圖像傳感器陣列的進一步的方面，其在此被引入以供參考。參見像素250M的附加方面，像素250M包括微透鏡320，其可以被設置在光透射保護層322上。微透鏡320從比光電檢測器302更大的表面面積收集光線，並將光線引導朝向光電檢測器302。
參看圖6c和6d來說明圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C。彩色感光像素250C在結構方面與單色像素250M類似。彩色感光像素250C包括可以為光電二極體或者光柵結構的光電檢測器302、用於從光電檢測器250C傳輸電荷的轉移柵304、浮動擴散放大器306、包括復位柵308的復位電晶體307、包括行選擇柵310的行選擇電晶體309、和包括放大器柵312的源極跟隨器電晶體放大器311。彩色感光像素250C也包括不透光的屏蔽320，其將像素250C的除光電檢測器302以外的感光組件與光線屏蔽開來。像素250C也可以包括微透鏡320，用於增加入射在光電檢測器302上的光量。除了上述元件之外，彩色感光像素250C還包括在其上形成的波長選擇彩色濾光片元件260。波長選擇彩色濾光片元件260可以被設置在微透鏡320和保護層322的中間。
圖7a中示出了圖像傳感器陣列182B的高層電路框圖。圖像傳感器陣列182B可以具有CMOS結構，並且可以是有源的像素圖像傳感器陣列，以致圖像傳感器陣列182B的每一像素250均包括像素放大器311。圖像傳感器陣列的每一像素250還可以包括感光區域252和光學屏蔽的存儲元件306。圖像傳感器陣列182B還包括二維柵格互連262，其與各個列電路270和行電路296進行電氣通信。行電路296和列電路270使得能夠進行這樣的處理和操作任務，如選擇性地對像素尋址，對像素解碼，放大信號，模-數轉換，應用定時，讀出和復位信號等等。
圖7b中示出了互連柵格262的復位控制線。正如之前結合圖像傳感器陣列182B的描述所描述的那樣，圖像傳感器陣列182B可以具有多組復位控制線，使得可以與圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C相獨立地對圖像傳感器陣列182B的單色像素250M進行復位。依據本發明，控制線262R-M、262R-C可以以分層的方式整合到圖像傳感器陣列182B之中，以使得對於圖像傳感器陣列182B的相當大部分而言，控制線262R-M具有與控制線262R-C的x、y位置相一致的x、y位置(各軸在圖8a中定義出)。以不同的高度(不同的Z軸位置)，將圖7b的實施例中的控制線262R-C安裝在圖像傳感器陣列182B內，以致對於控制線的相當大的長度而言，控制線262R-M和262R-C具有公共的x、y位置。對於本來可能由於在圖像傳感器陣列182B內安裝一組附加的復位控制線而產生該填充係數降低的量，將多條控制線按照在彼此的上方以致控制線在圖像傳感器陣列182B內具有公共的x、y軸位置，減少了上述填充係數降低的量。
參見圖7c和7d，圖像傳感器陣列182B可以被配置為包括分隔開的和獨立的復位控制線，用於對單色像素250M和彩色感光像素250C分別地和獨立地復位，而不增加圖像傳感器陣列182B的總體厚度。儘管如結合圖4b和7b描述的那樣，將復位控制線設置於彼此上方提供了顯著的優點，然而這樣的布局使得圖像傳感器陣列更厚，這增加了製造成本。參見圖7c，圖像傳感器陣列182B被圖示為具有用於復位單色像素250M的第一組復位控制線262R-M和用於復位圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C的第二組復位控制線262、262R-C。圖7c中的復位控制線配置可以與圖5f中所示的彩色感光像素分布一起使用，以提供一種具有分隔開的且可獨立控制的復位控制線來對單色像素250M和彩色感光像素250C分別進行復位的圖像傳感器陣列182B，並且該圖像傳感器陣列182B所呈現出的厚度與通常可用的成品圖像傳感器陣列的厚度相等。在圖7c中所示型式的圖像傳感器陣列182B中，單色像素行的復位控制線被電氣連接在一起，而含有彩色感光像素的像素行的復位控制線被電氣連接在一起。以參引編號262、262R-M來標明公共連接的單色像素行的復位控制線，而用參引編號262、262R-C來標明含有彩色感光像素的行的公共復位控制線。在圖5f和圖7c的型式中，每隔三行的圖像傳感器陣列182B包括彩色感光像素簇257R、257G、257B。如圖7c中所示，通過將包括彩色感光像素250C的行的復位控制線262、262R-C電氣連接在一起，可以通過在公共的復位控制線262、262R-C上施加復位控制信號，將包括彩色感光像素250C的圖像傳感器陣列182B的所有行都驅動為復位。同樣地，通過在公共的單色像素復位控制線262、262R-M上施加復位控制信號，可以將僅僅包括單色像素250M的所有像素行(單色像素行)驅動為復位。進一步參看圖7c中所示型式的圖像傳感器陣列182B，可以在像素250C被曝光以用於彩色圖像數據的圖像數據讀出時，將圖像傳感器陣列182B的單色像素250M驅動為復位。
應注意的是，對於圖7c中的配置，與彩色感光像素簇(例如，簇257R)的末端像素(例如，像素250C-E)相鄰的相鄰單色像素250M-A在彩色感光像素250C的曝光時段期間，未被驅動為復位。然而，依據本發明的一個範例，可以在讀出彩色圖像數據期間，僅僅對與每一水平排布的彩色感光簇中的中央像素250C-I(而不是末端像素250C-E)相對應的圖像數據進行選擇性地尋址。在末端像素250C-E(其未被尋址以供圖像數據讀出)處存在每一側部彩色濾光片元件，減少了由於光子經由像素250C、250C-E以某一角度進入圖像傳感器陣列182B而帶來的串擾的影響。
參考圖7d顯示和描述了用於為圖像傳感器陣列182B的單色像素250M和彩色感光像素250C提供分別和獨立的復位的另一種配置。在圖7d的型式中，圖像傳感器陣列182B包括含有所有單色像素250M的多行像素，隨後是僅僅含有彩色感光像素250C的多行像素。單色的多行像素250M構成了第一像素子集，而彩色感光像素250C構成了第二像素子集。可以通過將第一像素子集的復位控制線電氣連接在一起、並隨後與之相分隔地將第二像素子集的復位控制線電氣連接在一起，將用於復位第一像素子集的復位控制線製造成與用於控制第二像素子集的復位控制線相分隔和獨立。用參引編號262、262R-M來標明圖7d的型式中的第一單色像素子集250M的公用控制線，而用參引編號262、262R-C來標明圖7d的型式中的第二彩色感光像素子集的公用控制線。可清楚看出，圖7d中的幫助分隔和單獨控制單色像素250M和彩色感光像素250C的配置，可與圖5g-5i中顯示和描述的具有沿圖像傳感器陣列182B的整行延伸的單色或者彩色感光像素區250C的線形符號優化型式的圖像傳感器陣列182B一起使用。
參見圖7d，可以通過在對彩色感光像素250C曝光以便讀出彩色圖像數據的期間在復位控制線262、262R-M上施加公共的復位控制信號，在單色像素250M的曝光時段期間將彩色感光像素250C驅動為復位。類似地，可以通過在單色像素250M被曝光以便從單色像素250M中讀出圖像數據的時段期間在公共的復位控制線262、262R-C上施加復位控制信號，來將彩色感光像素250C驅動為復位。
已經結合圖2a-4c中的視圖(圖像傳感器陣列182A)以及圖5a-7d中的視圖(圖像傳感器陣列182B)，對與依據本發明的圖像傳感器陣列的具體實施例有關的特徵進行了描述。現在將描述可以被整合到光學閱讀器100中的圖像傳感器陣列的一般特徵(也就是，可以在圖像傳感器陣列中整合的特徵，無論該圖像傳感器陣列是標記為182A的實施例，標記為182B的實施例，或者是諸如CMY圖像傳感器陣列182C、RGB圖像傳感器陣列182D、單色線形圖像傳感器陣列182E、單色區域圖像傳感器陣列182F、單色和偏振器圖像傳感器陣列182G或者單色彩色和偏振器圖像傳感器陣列182H之類的其它實施例)。
光學閱讀器100可以被編程為、或者被配置為與對圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H的第二多個像素進行選擇性地尋址相獨立地對該圖像傳感器陣列的第一多個像素進行選擇性地尋址，從而可以與第二多個像素相獨立地讀出第一多個像素的圖像數據。在一個操作模式中，光學閱讀器100與第二彩色感光像素子集相獨立地對第一像素子集進行選擇性地尋址，並從第一像素子集中讀出圖像數據。在另一操作模式中，光學閱讀器100與第一像素子集250M相獨立地對第二像素子集進行選擇性地尋址，並從第二像素子集中讀出圖像數據。當光學閱讀器100僅僅對圖像傳感器陣列的一個像素子集進行選擇性地尋址並對其選擇性地讀取時，結果得到的從圖像傳感器陣列中讀出的圖像數據幀可被稱作圖像數據的「窗口化的幀」。當讀出窗口化的圖像數據幀時，圖像傳感器陣列的幀速率通常相對於圖像傳感器陣列的常規幀速率有所增加。
圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H可以被配置為具有捲簾式快門操作模式和全局快門操作模式。當進入捲簾式快門操作模式的時候，順序地對圖像傳感器陣列的各行像素曝光。使用術語「捲簾式」快門是因為在捲簾式快門操作模式中，一行像素的曝光時間一般在前一行的曝光時間已經結束之前開始。
當以全局快門操作模式工作的時候，圖像傳感器陣列的多個行中的像素被同時曝光。也就是說，當以全局快門操作模式工作的時候，以協同的方式控制構成圖像傳感器陣列的電子快門的電晶體組件(例如，圖3a和6a的實施例中所示的陣列的轉移柵304和復位柵308)，使得多行像素被同時曝光，並具有公共的曝光時間。在全局快門操作模式中，對陣列的電子快門組件進行控制，使得所述多行像素中的每一個的公共曝光時間在公共的曝光開始時間處開始(通過復位柵308的控制)，並在公共的曝光停止時間處結束(通過轉移柵304的控制)。正如此處所解釋的，陣列的每一像素可以在該公共的曝光時間期間，在光學屏蔽的存儲區域中存儲一個電荷。為了對全局快門操作模式有所幫助，可以將曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354施加到圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H，正如將結合圖15a-15e的時序圖所進一步詳細描述的。曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354為圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H的所曝光的每一行像素的曝光過程進行定時。正經歷圖像數據讀出的圖像傳感器陣列的每一行像素的曝光時段在曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354的前沿開始，並在曝光控制定時脈衝354、354』、、354的後沿結束。正如此處所描述的，對於具有全局快門操作模式的圖像傳感器陣列的結構，為該陣列的每一像素配備了附加的電路元件。
光學閱讀器100的圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H可以被構造為僅僅以捲簾式快門操作模式來工作；也就是說，在一個特定實施例中，光學閱讀器100的圖像傳感器陣列僅僅可以被控制為以捲簾式快門為基礎來對圖像傳感器陣列的像素曝光，而無法被控制為以全局快門為基礎來對圖像傳感器陣列的像素曝光。在另一實施例中，被整合到光學閱讀器100之中的圖像傳感器陣列可以被構造為僅僅以全局快門操作模式工作，而無法以捲簾式快門模式工作。
圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H可以被構造為以全局快門操作模式或者捲簾式快門操作模式中的任一種模式來工作。當被整合到光學閱讀器100中的圖像傳感器陣列被構造為以捲簾式快門操作模式或者全局快門操作模式之中的任一種模式工作時，可以響應於接收到一條改變快門模式的操作者指令，在捲簾式快門和全局快門操作模式之間切換。也可以響應於感測到滿足了預定標準，來自動地和動態地在捲簾式快門和全局快門操作模式之間進行切換。在於2005年3月11日提交的、名稱為「Bar Code ReadingDevice With Global Electronic Shutter Control」(「具有全局快門控制的條形碼讀取設備」)的第11/077,975號美國專利申請中描述了配備有具有捲簾式快門和全局快門操作模式的圖像傳感器陣列的光學閱讀器100，其在此被引入以供參考。在名稱為「Image Sensor With A SharedOutput Signal Line」(「具有共享輸出信號線的圖像傳感器」)的第6,552,323號美國專利申請中描述了被構造為以捲簾式快門或者全局快門操作模式中的任一種模式工作的圖像傳感器陣列，其在此被引入以供參考。
可以構造圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H，使得圖像傳感器陣列的某些像素能夠以捲簾式快門或者全局快門為基礎曝光，而圖像傳感器陣列的某些其他像素能夠僅僅以捲簾式快門為基礎曝光，而無法以全局快門為基礎曝光。
已經具體參考圖像傳感器陣列182A和圖像傳感器陣列182B描述了這樣的內容可能有益的是在光學閱讀器100的圖像傳感器陣列中整合入可分別控制的復位控制線262、262R-M和262、262R-C，用於與彩色感光像素分別地、並且相獨立地對單色像素復位，從而減少像素串擾。應理解的是，可能有益的是每當選擇性地從第一圖像數據子集中讀出圖像數據時，將可分別且獨立地控制的復位控制線整合到依據本發明的圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H中，並且預期將減少由該圖像傳感器陣列的除第一像素子集之外的像素帶來的串擾。例如，在圖18c中所示的整合了青色-品紅-黃色(CMY)圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器100中，可能有益的是整合入分隔開的復位控制線，用於與黃色像素相分開地對品紅和青色像素進行復位，從而當對黃色像素曝光以便從解碼幀中讀出黃色像素圖像數據來傳輸到解碼電路1792時，該陣列的其餘像素，即青色和品紅色像素，可以被設置為復位，以消除電子擴散串擾，並減少光子穿透串擾。當手持式光學閱讀器包括圖19b中所示的混合型單色和偏振器圖像傳感器陣列182G和圖20a和20b中所示的單色和偏振器圖像傳感器陣列182H時，可能有益的是在圖像傳感器陣列182中整合入可分別控制的復位控制線，用於控制對偏振化像素之外的像素的復位，從而當偏振化像素被暴露以便從該偏振化像素中讀取圖像數據時，圖像傳感器陣列的剩餘像素被設置為復位，以便減少由偏振化像素之外的像素引起的串擾。
儘管通過使用互補金屬氧化物矽樹脂集成電路製造技術製造的CMOS圖像傳感器陣列可方便地提供圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H，但是圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H也可以是電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器陣列，或者是CID圖像傳感器陣列，或者是採用其他製造技術的圖像傳感器陣列。在此處所述的本發明的各實施例中，有益的是讀出得比一個完整的圖像數據幀少，例如讀出圖像數據的「窗口化的幀」，其也被稱為圖像感興趣區(ROI)。具有窗口化能力的CCD圖像傳感器陣列集成電路晶片的一個範例是可從紐約州羅徹斯特市(Rochester，New York)的伊士曼-柯達(Eastman Kodak)公司獲得的KODAK KAI-0340圖像傳感器陣列IC晶片。KAI-0340圖像傳感器陣列IC晶片具有各種操作模式，可使用各種輸入開關設置來選擇這些操作模式。例如，將SW1開關設置為高位使得圖像傳感器陣列的外側垂直電阻中的電荷在其到達水平寄存器之前漏出，這幫助選擇性地僅僅從陣列的中央列中讀出圖像數據。設置KAI-0340圖像傳感器陣列晶片的SW2開關改變了二極體轉移時鐘定時，以致僅僅來自於中央行的電荷被轉送到垂直寄存器，這幫助選擇性地僅僅從圖像傳感器陣列的中央行讀出圖像數據。因此，當依據圖5h中所示的具有定義單色像素區2500M的中央單色像素行的型式來配置圖像傳感器陣列182B，並且該圖像傳感器陣列是CCD KAI-0340圖像傳感器陣列時，可以通過選擇該圖像傳感器陣列晶片的預先配置的操作模式，從中央行讀出圖像數據。可以通過對用於控制像素用以計時的速度的像素時鐘定時控制定時脈衝的速度進行改變，選擇性地從CCD圖像傳感器陣列中讀出另外的「窗口化的幀」圖案。可以通過加速像素時鐘信號，從CCD像素中計時除去無效的或者空值數據。在從CCD圖像傳感器陣列中讀出圖像數據期間，改變有效數據產生速率和無效數據產生速率之間的像素時鐘控制信號，產生了窗口化的圖像數據幀，其包括以正常速度計時除去的有效圖像數據、和以高速計時除去的無效圖像數據。還可以通過與選擇圖像傳感器陣列的選擇像素相對應地來選擇性地選通CCD圖像傳感器陣列圖像數據的輸出電路，選擇性地讀出CCD圖像傳感器陣列。因此可清楚看出，對於此處所述的、通過對CMOS圖像陣列中的像素進行選擇性地尋址來讀取窗口化的圖像數據幀的任何應用中，可以用支持窗口化能力的CCD圖像傳感器陣列進行替換，來提供選擇性的讀出功能性。
將參考圖8a-8c中的外觀視圖和外觀視圖9a、9b和9c來描述本發明的附加方面。在圖8a-8c中的物理視圖中，描述了可以將圖像傳感器晶片整合在其上的成像模塊。參看圖9a、9b和9c，描述了用於支承和封裝包括圖像傳感器晶片的成像模塊的手持式外殼。
如圖8a-8c的實施例中所示，本發明的光學閱讀器100可以包括諸如成像模塊1802A之類的成像模塊。圖8a-8c中所示的成像模塊1802A整合了此處的IT4000成像模塊的某些特徵及附加的特徵。IT4000成像模塊可從紐約Skaneateles Falls的Hand Held Products公司獲得。成像模塊1802A包括帶有光源160a、160b的第一電路板1804，同時第二電路板1806帶有光源160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k、160l、160m、160n、160o、160p、160q、160r、160s和160t(下文中稱為160c至160t)。第一電路板1804還帶有圖像傳感器陣列182，其被集成到圖像傳感器IC晶片1082中。圖8a中的圖像傳感器IC晶片1082和圖像傳感器陣列182在圖8a-8d中一般是分別以參引編號「1082」和「182」標記的，以表明此處具體描述的圖像傳感器IC晶片1082A、1082B、1082C、1082D、1082E、1082F、1082G、1082H中的任何一個、或者是此處具體描述的圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H中的任何一個可以被整合到成像模塊1802A中。各圖像傳感器IC晶片和圖像傳感器陣列還可被整合到此處所述的其他成像模塊中，比如成像模塊1802B、1802C、1802D和1802E。圖8e中所示的成像模塊1802C是可從Hand Held Products公司獲得類型的雷射瞄準IT4300成像模塊。雷射瞄準IT4300成像模塊包括多個照明LED(例如LED 160)和瞄準圖案發生器，該瞄準圖案發生器包括與衍射元件1873相結合的雷射二極體組件1872，其中，成像模塊的衍射元件對來自雷射二極體組件的雷射進行衍射，以便在基底上投射一個二維的瞄準圖案。成像模塊1802A還包括含有透鏡支架1812的支承組件1810，其支承帶有成像透鏡212的鏡筒1814，該成像透鏡212將圖像聚焦在圖像傳感器陣列182的有源表面上。透鏡212例如可以是單個透鏡(單透鏡)、雙透鏡或者三透鏡。光源160a、160b是瞄準照明光源，而光源160c至160t是照明光源。參見圖8d，照明光源160c至160t將二維的照明圖案1830投射在攜帶有諸如條形碼符號1835的可解碼標記的基底之上，而瞄準照明光源160a、160b則投射瞄準圖案1838。在結合圖8a-8c顯示和描述的實施例中，由縫隙孔徑1840結合透鏡1842對來自瞄準照明光源的光線160a、160b設定形狀，將縫隙1840成像在基底之上，從而形成瞄準圖案1838，該瞄準圖案1838在圖8a-8c的實施例中為線形圖案1838。照明圖案1830基本上與方框1850所標明的圖像閱讀器100的全幀視域相對應。所呈現出的光學閱讀器100的視域在此處被稱為光學閱讀器100的「目標」。瞄準圖案1838的形式是一條水平地延伸穿過在圖像閱讀器100的視域中央的線。當同時操作所有照明光源160c至160t的時候，可以投射照明圖案1830。也可以在同時激勵光源160c至160t的一個子集的時候，投射照明圖案1830。還可以在僅僅激勵光源160c至160t之一(比如LED 160s或者LED160t)的時候，投射照明圖案1830。成像模塊1802的LED 160s和160t具有比LED 160c至160t更寬的投射角。在整合有成像模塊1802、1802A的光學閱讀器100中，照明組件104包括LED 160a、160b、LED 160c至160t和與透鏡1842結合的縫隙孔徑1840。
閱讀器成像模塊可以被整合到圖9a、9b和9c中示出的手持式外殼之一中。在圖9a的實施例中，手持式外殼101是一種槍式外殼。在圖9b的實施例中，支承成像模塊1802的手持式外殼採用的是可攜式數據終端(PDT)的形狀係數。在圖9c的實施例中，支承成像模塊1802的手持式外殼採用的是行動電話(常被稱為「蜂窩電話)的形狀係數。當光學閱讀器100是蜂窩電話的時候，光學閱讀器100被配置用於經由GSM/GPRS收發信機571將話音數據發送到GSM/GPRS網絡198(圖10)，以及經由GSM/GPRS收發信機571從GSM/GPRS網絡198接收話音數據。此外，當光學閱讀器100是蜂窩電話時，可對光學閱讀器100進行配置，使得操作者經由鍵盤508輸入電話號碼。結合圖8a-8c描述的特定成像模塊1802A可以被整合到圖9a中所示的光學閱讀器、或者圖9b中所示的光學閱讀器100、或者圖9c中所示的光學閱讀器100之中。然而，在圖9a中所示的實施例中，外殼101支承並封裝成像模塊1802B，該成像模塊1802B具有與成像模塊1802A類似的結構，只除了僅僅將兩個光源160整合到該成像模塊之中。圖9b的閱讀器的外殼101支承成像模塊1802，該成像模塊1802被一般性地標記為元件1802，以表明此處所述的的特定圖像模塊，例如1802、1802A、1802B、1802D、1802E可以被整合到依據本發明的光學閱讀器中。
參看光學閱讀器100的進一步的方面，光學閱讀器100可以整合圖形用戶界面(GUI)3170，以允許在各操作模式之間進行選擇。通過使用GUI 3170，操作者將指針移動到所選擇的圖標並點擊該圖標，以便依據與該選定圖標相關聯的操作模式來配置光學閱讀器100。閱讀器100可以包括指針移動器512(或稱作導航矩陣)，以幫助移動指針3172。指針移動器512的按鈕512B幫助選擇GUI界面的圖標，這一點是通過將諸如WINDOWS CE這樣的多任務作業系統(OS)整合到閱讀器100中來支持的。可以使用各種開放標準語言來開發GUI 3172，如HTML/Java或者XML/Java。
在圖9b的實施例中，GUI 3170包括多個虛擬選擇按鈕3152、3154、3156、3158、3162、3164。選擇捲簾式快門圖標3152將閱讀器100配置為在下一曝光期間，圖像傳感器陣列182以捲簾式快門模式工作。選擇全局快門圖標3154將光學閱讀器100配置為在下一曝光期間，圖像傳感器陣列182以全局快門模式工作。
選擇解碼圖標3162將光學閱讀器100驅動為標記解碼模式，從而在下一次接收到觸發信號時，光學閱讀器100捕獲一圖像數據幀，並嘗試對其中所表示的條形碼符號或者其他可解碼標記(例如，OCR字符)進行解碼，並將解碼輸出消息輸出到顯示器504或者以距離隔開的設備150，如參考圖10所描述的。選擇圖像捕獲(或可稱作圖像獲取)圖標3164將光學閱讀器100配置為在下一次接收到觸發信號時，光學閱讀器100捕獲圖像數據，並將該圖像數據輸出到一個或多個顯示器504、規定的存儲器地址、或者以距離隔開的設備150，而不嘗試對其中的可解碼標記進行解碼。還可對光學閱讀器100進行構造，使得可以通過從以距離隔開的設備向閱讀器100發送一條串行命令或者通過讀取專門配置的編程條形碼符號，依據選擇的操作模式來對光學閱讀器100進行配置。
對光學閱讀器100進行配置，使得光學閱讀器100在操作者手動按下人工觸發器216時接收觸發信號。還可對光學閱讀器100進行配置，使得通過感測閱讀器100附近的對象或者通過從以距離隔開的設備150向閱讀器發送一條串行觸發命令，來接收觸發信號，如圖10中所示。
參考圖14a、14b和14c來描述對一個實施例中的光學閱讀器100的操作進行圖解說明的流程圖。在步驟1100，操作者選擇標記解碼模式或者圖像獲取模式。在步驟1100，操作者可以選擇圖標3162(圖9b)，以將光學閱讀器100驅動為標記解碼模式，或者也可選擇圖標3164，以將光學閱讀器100驅動為數字圖像獲取操作模式。還可以通過從以距離隔開的設備150向閱讀器100發送一條串行命令或者通過讀取編程條形碼符號來選擇這些模式。如果選擇了標記解碼操作模式，則光學閱讀器100執行標記解碼處理1102。如果選擇了圖像獲取模式，則光學閱讀器100執行圖像獲取處理1400。
參考圖14b對標記解碼處理的一個範例1200進行描述。在步驟1202，通過已描述的方法(按下觸發器216、對象感測、串行觸發命令)之一來接收觸發信號，以開始解碼處理。在步驟1203，光學閱讀器100的控制電路552捕獲圖像數據的多個「參數確定」或測試幀。並不對在步驟1203處捕獲的圖像數據幀進行標記解碼處理，而是對其進行處理以獲得參數確定(如，曝光，增益，照明)。替代地，也可以免除參數確定步驟1203。例如，控制電路552可以應用根據先前的圖像捕獲操作確定的參數，而不是在步驟1203確定參數。在步驟1204，控制電路552獲得解碼圖像數據幀，其細節將在本文中進行解釋。
為了捕獲圖像數據幀(即，「測試」幀和/或供解碼、圖像獲取或者其他處理或者存儲時使用的幀)，控制電路552(圖1a)可以將照明控制信號發送到照明組件104，並將各圖像捕獲啟動控制信號發送到圖像傳感器晶片1082(其被一般性地標記，以指代此處所述的任一圖像傳感器晶片)的控制/定時電路1092。
將參考圖15a-15e來更加詳細地描述圖像捕獲啟動控制信號。為了捕獲圖像數據，控制電路552可以向照明組件104發送照明控制定時脈衝350，以激勵至少一個光源，從而投射照明圖案1830(如圖8d中所示)。控制電路552還可以向圖像傳感器IC晶片1082發送曝光控制定時脈衝354和讀出控制定時脈衝368以及復位控制定時脈衝370(也就是說，控制電路552向圖像傳感器IC晶片1082發送適當的信號，以便發起曝光控制定時脈衝354、讀出控制定時脈衝368和復位控制定時脈衝370)。
在如圖15a中所示的一個實施例中，曝光控制定時脈衝354在照明控制定時脈衝350之後開始，並在照明控制定時脈衝350之前結束。讀出控制定時脈衝368在照明控制定時脈衝350結束時開始。在如圖15b中所示的另一個實施例中，照明控制定時脈衝350』在曝光控制定時脈衝354』之後開始，而在曝光控制定時脈衝354』之前結束。在這一實施例中，讀出控制定時脈衝368』在曝光控制定時脈衝354』結束時開始。在進一步的實施例中，曝光控制定時脈衝和照明控制定時脈衝儘管是順序地發生的，但彼此重疊。在圖15c中所示的一個這樣的實施例中，這一順序操作包括照明控制定時脈衝350」開始、曝光控制定時脈衝354」開始、照明控制定時信號脈衝350」結束，隨後是曝光控制定時脈衝354」結束。在這一實施例中，讀出控制定時脈衝368」在曝光控制定時脈衝354」結束時開始。在圖15d中所示的再一個這樣的實施例中，該順序操作包括曝光控制定時脈衝354開始、照明控制定時信號脈衝350開始、曝光控制定時信號脈衝354結束，隨後是照明控制定時信號脈衝350結束。在這一實施例中，讀出控制定時脈衝368在照明控制定時信號脈衝350結束時開始。此處所述的每一照明控制定時脈衝350、350』、350」、350可以包括多個短歷時的單獨脈衝，其有時被稱為「選通」脈衝，如圖15e所示。
當圖像傳感器IC晶片接收到曝光控制定時脈衝354、並且光學閱讀器100被配置為全局快門操作模式時，在整個脈衝期間，圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H的多個行中的像素被同時暴露於光線。也就是說，當光學閱讀器100被配置為全局快門操作模式時，正經歷圖像數據讀出的圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H中的多個行中的每一個都具有公共的曝光時段，以致經歷圖像數據讀出的圖像傳感器陣列的每一行像素的曝光時段在公共的曝光開始時間開始，並在公共的曝光停止時間結束。經歷圖像數據讀出的圖像傳感器陣列182A、182B、182C、182D、182E、182F、182G、182H的每一行像素的曝光時段在曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354的前沿開始，並在曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354的後沿結束。
當圖像傳感器IC晶片1082B接收到讀出控制定時脈衝368時，從圖像傳感器陣列中讀出圖像數據。與圖像傳感器陣列的像素相對應的圖像信號被模擬-數字轉換器1086轉換為數字形式，並由FPGA 580轉送到存儲器560中。
可以對光學閱讀器100進行配置，使得在步驟1204，當讀出圖像數據時，光學閱讀器100讀取圖像數據的「窗口化的幀」。正如此處所表明的，可以通過對期望的感興趣區或者窗口中的像素進行選擇性地尋址，來讀出窗口化的圖像數據幀。在步驟1204處，在幀捕獲期間讀出的窗口化的圖像數據幀可以包括與圖像傳感器陣列的所有單色像素250M或者基本上所有單色像素250M相對應的像素值。進一步參看圖15a、15b、15c和15d中的時序圖，可以將用於對未被選擇性地尋址的像素進行復位的復位控制定時脈衝370、與用於對被選擇性地尋址以便讀出窗口化的圖像數據幀的像素的曝光進行控制的曝光控制定時脈衝354相協同。因此，為了從混合型單色和彩色圖像傳感器陣列(如，圖像傳感器陣列182A或者圖像傳感器陣列182B)中讀出圖像數據的單色幀，施加復位控制定時脈衝3709來對圖像傳感器陣列182的彩色像素進行復位，同時施加曝光控制定時脈衝354以實現對圖像傳感器陣列的單色像素的曝光。為了幫助與單色像素的復位相獨立地對圖像傳感器陣列的彩色像素進行復位，圖像傳感器陣列可以被配置為包括專門適用於啟用彩色像素的復位的復位控制線柵。在單色像素正在暴露於光線的同時施加復位控制脈衝370以便將彩色像素驅動為復位，預計能夠消除電子擴散串擾，並減少由於光線在曝光期間有角度地進入彩色像素而引起的串擾。
當在步驟1204獲得幀時，它們是以適於幫助進行標記解碼(比如，條形碼符號解碼或者OCR解碼)的形式獲得的。通過利用在步驟1204處從混合型單色和彩色圖像傳感器陣列182A、182B讀出的、僅僅包括與單色像素相對應的圖像數據而沒有與彩色感光像素250C相對應的圖像數據的窗口化圖像數據幀，控制電路552在步驟1204可以將灰度級值存儲到RAM裡，每一像素值表示圖像傳感器陣列182A、182B中的特定單色像素處的光強度。在步驟1204處獲得的圖像數據幀例如可以包括8比特灰度級像素值、10比特灰度級像素值或者12比特灰度級像素值。由於可以將大量繼承條形碼解碼和OCR解碼電路設計成對單色灰度級圖像數據或者根據灰度級圖像數據導出的二值化圖像數據進行操作，所以在捕獲單色圖象幀時對單色像素250M進行選擇尋址產生了非常適於進行標記解碼處理的幀。當然，在某些應用中，控制電路552可以在步驟1204獲得包括彩色圖像數據的解碼圖像數據幀。例如，當解碼電路1702被配置為對彩色編碼條形碼符號解碼時，有益的是由控制電路552在步驟1204獲得包括彩色圖像數據的解碼圖像數據幀。
在執行步驟1204時，控制電路552可以在獲得解碼圖像數據幀時執行多個替代的處理。參見圖14d中的流程圖，在步驟1204，光學閱讀器100可以簡單地捕獲單個的上文已經描述過的窗口化圖像數據幀。如圖14d中的處理步驟1205所表明的，控制電路552可以如下執行處理步驟1204對混合型單色和彩色圖像傳感器陣列(比如，圖像傳感器陣列182A或者圖像傳感器陣列182B)的單色像素250M進行選擇性地尋址，並僅僅從單色像素250M讀出圖像數據；即，讀出僅僅包括來自於單色像素250M的圖像數據的窗口化圖像數據幀。
參見圖14e中的流程圖，通過執行步驟1206和1207，以替代的方式來執行獲得解碼幀的步驟1204。在步驟1206，光學閱讀器100可以產生包括與單色像素250M和彩色感光像素250C相對應的圖像數據的圖像數據幀，並且在步驟1207，圖像傳感器陣列182A、182B可將步驟1206處產生的該幀的像素值轉換為灰度級值。在步驟1206處產生的幀可以通過以下方式產生在單個曝光時段期間對圖像傳感器陣列182A、182B的彩色和單色像素進行曝光，並在單個像素讀出時段期間，從圖像傳感器陣列182A、182B的彩色和單色像素250M、250C兩者中讀出圖像數據。替代地，在步驟1206，光學閱讀器100的控制電路552也可以將來自兩個不同的幀(比如，兩個連續的幀)中的圖像數據進行組合，其中第一捕獲幀是包括僅僅來自彩色感光像素250C中的圖像數據的窗口化的圖像數據幀，而第二幀是僅僅包括從單色像素250M讀出的圖像數據的圖像數據幀。
參見圖14f中的流程圖，光學閱讀器100也可以通過執行步驟1208和步驟1209，在步驟1204處獲得解碼幀。在步驟1208，光學閱讀器100可以捕獲僅僅含有與單色像素250M相對應的圖像數據的窗口化圖像數據幀，並且在步驟1209，控制電路552可以利用在步驟1208處捕獲的窗口化單色幀中的單色像素值，與圖像傳感器陣列182A的彩色像素位置相對應地插補像素值。例如，控制電路552可以捕獲如圖16a中所示的灰度級像素值幀5202，其包括圖像傳感器陣列182A、182B的每一單色像素位置的灰度級像素值。光學閱讀器100可以為幀5202的「未中像素(missing pixel)」彩色像素位置插補單色像素值。參看幀5202，幀5202是一個通過從依據圖4a-7b(周期＝2)構造的圖像傳感器陣列182B中選擇讀出圖像數據而捕獲的圖像數據灰度級幀。像素位置P11、P31、P51、P12、P22、P32、P42、P52、P13、P33、P63…是與圖像傳感器陣列182的單色像素250M相對應的像素位置，並已經為之讀出了單獨圖像數據幀。像素位置P21、P41、P23、P43，…是與圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素250C相對應的未中像素位置。參看圖16a處表示出的圖像數據幀，光學閱讀器100可以通過以下方式為彩色像素位置(例如，位置P23)計算灰度級像素值將與像素位置P23相鄰的每一像素位置的灰度級值以及作為與彩色像素位置P23相鄰的拐角的每一像素位置的灰度級值進行平均。例如，參看圖16a中表示出的幀，可以通過將像素位置P12、P22、P32、P13、P33、P14、P24、P34的像素值進行平均，來對彩色像素位置P23的灰度級值進行插補。還可以使用超過8個的鄰近像素位置來對「未中像素」位置P23的像素值進行插補。此外，還可以在平均期間，以小於側面、頂部或者底部相鄰像素的方式對拐角相鄰像素進行加權。在一種簡單的平均方法中，僅僅對四個周圍像素進行平均，即，與正為其插補灰度級值的像素位置相鄰的頂部和底部相鄰像素以及兩個側面相鄰像素。在更進一步的插補方法中，僅僅使用兩個像素來進行平均；即，或者是與被執行插補的像素位置相鄰的兩個側面相鄰像素，或者是頂部和底部相鄰像素。可以預計，如果線形條形碼符號的二維圖像表示被定向為0°或者180°旋轉角(即，該符號正端朝上或者上端朝下)，則該符號表示具有沿著具有相似灰度級值的一列的多個連續像素位置。如果該符號表示具有90°或者280°旋轉角，則可以預計，沿著像素位置的行的多個連續像素位置具有取值相似的灰度級值。因此，能夠看出，對沿著符號表示中的條形方向的相鄰像素位置值的像素值進行插補，與利用所有周圍的像素位置進行插補相比，產生了更加真實的邊緣信息。
在本發明的一種方法中，連同一對垂直定向的掃描線之間的相關性一起，計算一對水平定向的掃描線之間的相關性。然後比較這兩個相關性測量結果。如果行掃描線更密切相關，則選擇列相鄰像素用於插補。如果列掃描線更密切相關，則選擇行相鄰像素用於插補。表1表示出用於計算一對掃描線(水平的或者垂直的)的一階導數相關性的一組示例性代碼。
表1用於執行一階導數相關性計算的示例性代碼％OneDcorelate對兩個一維一階導數信號進行相關，以報告％相關性％輸入a，b一維陣列％輸出c一階導數相關性function c＝OneDcorrelate(a，b)％「diff」是一階導數相關性.
％對於輸入陣列a=[ai]i=1n]]>則diff(a)=[ai-ai+1]i=1n-1]]>da＝diff(double(a))；
db＝diff(double(b))；n＝length(da)；c＝0；for i＝1nc＝c+da(i)*db(i)；end[表1結束]表2中表示出用於通過三種方法(簡單平均，一階導數相關性，和簡單相關)之一來對未中的彩色像素位置值進行插補的一組代碼，其中「M-set」指的是單色像素集合。
表2用於對與彩色像素位置相對應的未中像素進行插補的示例性代碼％MsetInterpolation插補未中M-set像素％輸入I MsetM-set圖像％輸入方法1一階導數相關性；2簡單相關；3％簡單平均％輸入p採樣周期％輸出Im插補後的單色圖像function Im＝MsetInterpolation(I_Mset，method，p)Isz＝size(I_Mset)；％M-set拓撲％^％MMMMMMMMM％MxMxMxMxM％MMMMMMMMM％MxMxMxMxM％(MMMMMMMMM)％vIm＝double(I_Mset)；m＝Isz(1)；n＝Isz(2)；％相關平均for i＝ppmfor j＝ppnif i+1＜＝mj+1＜＝nif method＝＝2％簡單相關if abs(Im(i-1，j)-Im(i+1，j))＜abs(Im(i，j-1)-Im(i，j+1))Im(i，j)＝(Im(i-1，j)+Im(i+1，j))/2；elseIm(i，j)＝(Im(i，j-1)+Im(i，j+1))/2；endelse if method＝＝1％一階導數相關性ifOneDcorrelate(Im(i-1，j-1j+1)，Im(i+1，j-1j+1))＞OneDcorrelate(Im(i-1i+1，j-1)，Im(i-1i+1，j+1))Im(i，j)＝(Im(i-1，j)+Im(i+1，j))/2；elseIm(i，j)＝(Im(i，j-1)+Im(i，j+1))/2；endelse％method＝＝3％簡單平均Im(i，j)＝(Im(i-1，j)+Im(i+1，j)+Im(i，j-1)+Im(i，j+1))/4；endelse if i+1＜＝mj+1＞nIm(i，j)＝(Im(i-1，j)+Im(i+1，j))/2；else if i+1＞mj+1＜＝n
Im(i，j)＝(Im(i，j-1)+Im(i，j+1))/2；else if i+1＞mj+1＞nIm(i，j)＝(Im(i-1，j)+Im(i，j-1))/2；endendendIm＝uint8(Im)；[表2結束]在步驟1210，光學閱讀器100將在步驟1204處獲得的圖像數據幀轉送到標記解碼電路1702或者是含有標記解碼電路1702的自動區分電路1704，該標記解碼電路可以是條形碼符號解碼電路。在一個實施例中，解碼電路1702對一維和二維的條形碼符號及OCR字符進行解碼。自動區分電路1704可以對一維和二維條形碼符號及OCR字符(可解碼標記)進行解碼，並自動區分可解碼標記和手寫字符。如果自動區分電路1704識別到手寫字符信息的存在，自動區分電路1704自動地將表示手寫字符圖像數據的圖像數據輸出到顯示器504和/或以距離隔開的設備150。在於2005年3月11日提交的第11/077,975號共同未決美國專利申請以及於2004年10月5日提交的第10/958,779號美國申請中描述了標記解碼電路1702和自動區分電路1704的更多細節，它們在此均被引入以供參考。
一般來講，預計標記解碼準確性將隨著圖像傳感器陣列182A、182B的單色像素的百分比的增加而增加。對於周期P＝2的圖像傳感器陣列182B，圖像傳感器陣列182B的每隔一行的像素都是單色像素。因此，在試圖對線形條形碼符號解碼期間，可以通過使用P＝2的圖像傳感器陣列182B獲得的圖像數據幀的水平行像素值來發起水平掃描線，而不會在性能方面相對於使用圖像傳感器陣列的所有單色像素獲得的幀有大幅度降低。為了解碼線形條形碼符號，控制電路552可以沿掃描線讀取圖像數據，比如由水平的像素位置行定義的掃描線，以確定條形相對寬度和符號的間隔，然後通過表格查找來對符號解碼，以確定與條形間隔信息相對應的一組解碼字符數據。
在步驟1212，控制電路552從解碼電路1702或者自動區分電路1704接收解碼輸出消息。控制電路552在步驟1212接收到的消息例如可以是解碼的條形碼消息或者一組解碼的OCR字符。在步驟1214，光學閱讀器100輸出解碼輸出消息。在步驟1214，控制電路552可以將解碼的輸出條形碼數據和/或解碼的OCR數據發送到顯示器504，或者發送到以距離隔開的設備150，或者發送到閱讀器100或者圖10中描述的系統145的數據存儲器存儲單元。
結合圖10顯示和描述了可以與光學閱讀器100通信的以距離隔開的設備150的範例。光學閱讀器100可以是系統145的一部分，並且可以被包括在區域網(LAN)170之中，區域網170除了閱讀器100之外，還包括諸如其他可攜式閱讀器100』、100」、網絡接入點174、個人計算機172和中央伺服器176這樣的以距離隔開的設備，它們與閱讀器100的手持式外殼1001以距離分開，所有這些設備經由主幹網177連接在一起。隨後，伺服器176與各種附加的以定距離間隔的設備150通信，這些附加的以距離隔開的設備150與閱讀器100的手持式外殼101以距離分開，並經由伺服器176與光學閱讀器100通信。伺服器176可以經由網關179、180和網絡181連接到與區域網170相距幾英裡甚至數千英裡的第一遠程區域網185以及同樣與區域網相距幾英裡甚至數千英裡的第二遠程區域網2170。網絡170可以位於供應商的倉庫中。網絡2170可以位於遞送目的地；而網絡185可以位於數據處理/數據存檔設施處。網絡185可以被配置為在伺服器184中調集、存儲和維護可使用光學閱讀器100訪問的各種網頁，它們匯總已經由各光學閱讀器100、100』、100」、100R採集的數據。伺服器176可以替代地或者額外地經由專用通信線路190連接到遠程網絡185。IP網絡181可以是網際網路或者虛擬專用網絡(VPN)。遠程LAN 185可以包括經由主幹網191連接的個人計算機186和遠程伺服器184。遠程LAN 185還可以包括無線通信接入點193。遠程LAN 185還可以包括個人數字助理(PDA)189。遠程LAN 2170可以包括經由網關2179連接到IP網絡181的伺服器2176、主幹網2177、接入點2174、PC 2172、和光學閱讀器100、100R。可以配置系統145，使得配有顯示器的設備(例如，設備100』，172，186，189)在從光學閱讀器100接收到數據時，自動地在其附帶的顯示器1504上顯示該接收到的數據，所述數據比如是圖像數據的可視顯示彩色圖像幀的解碼的輸出條形碼信息數據。
響應於接收到觸發信號，過程1200的所有這些步驟被自動地執行。自動地繼續執行過程1200的步驟，直到滿足停止條件為止。停止條件例如可以是接收到觸發器停止信號，該觸發器停止信號可能是由於釋放了觸發器216或者成功地對預定數目的條形碼符號進行了解碼而產生的。正如圖14b中的返回線路1211所表明的，控制電路552可以重複地嘗試獲得圖像數據以及嘗試對其中的可解碼標記進行解碼，直到滿足停止條件為止。
當依據本發明的單色和彩色圖像傳感器陣列包括在整個圖像傳感器陣列之上的以距離間隔的像素位置處分布的很高數目的彩色感光像素時，為「未中像素」像素位置插補單色像素值特別有益。在如之前結合圖14b中的流程圖所提及的其他實例中，控制電路552可以在步驟1204獲得解碼幀，其適合於當閱讀器100的圖像傳感器陣列是依據圖像傳感器陣列182A構造的、且單色像素250M形成完整的棋盤狀圖案時，通過在不對「未中像素」像素位置處插補任何像素值的情況下、從圖像傳感器陣列中簡單地讀取來自於單色像素250M的圖像數據(圖像傳感器陣列182A內的MxN單色像素矩陣中沒有「未中」單色像素位置)，來轉送到解碼電路1702。因此，當光學閱讀器100包括圖像傳感器182A時，通過在不插補任何進一步的單色像素值的情況下從圖像傳感器陣列182A讀出來自於單色像素250M的圖像數據，在步驟1204處有利地獲得了的解碼圖像數據幀。
可能還很有用的是，當光學閱讀器100包括結合圖5g-5j描述型式之一的線形條形碼符號優化圖像傳感器陣列182B時，在步驟1204，在不插補單色像素值的情況下獲得解碼圖像數據幀。在結合圖5g-5j顯示和描述的型式的圖像傳感器陣列182B中，圖像傳感器陣列182B包括至少一個單色像素「區」2500M和至少一個彩色感光像素「區」2500C。線形符號解碼優化型式的圖像傳感器陣列182B的單色像素區2500M一般包括一個延長的單色像素行250M，其具有一行至有限數目行(可以是對角線行)像素的較小尺寸。當光學閱讀器100包括線形符號優化型式的圖像傳感器陣列182B時，通過對單色區2500M的像素進行選擇性地尋址、並選擇性地從單色區2500M的像素中讀出圖像數據而不從彩色感光像素區2500C的像素中讀取任何圖像數據，可以在步驟1204處獲得沒有任何「未中像素」像素位置的減小區域的解碼圖像數據幀。更具體地說，當光學閱讀器100包括線形符號優化型式的圖像傳感器陣列182B時，步驟1204處的控制電路552可以在步驟1204(圖14b)處獲得減少區域的單色圖像數據幀，並隨後在步驟1210處，將該減少區域的單色圖像數據幀轉送到解碼電路1702。參考圖11進一步解釋了減少區域的圖像數據幀，該圖示出了使用光學閱讀器100從攜帶有各種條形碼符號(例如線形條形碼符號1266和二維條形碼符號1270)的包裹1260採集解碼的條形碼數據和圖像數據的應用。可以由光學閱讀器100獲得的圖像數據的完整區域幀表示由圖11中的矩形邊框1276指示出的場景區域。當從圖像傳感器陣列182B的所有像素讀出圖像數據時，便獲得了圖像數據的完整區域幀。當光學閱讀器100獲得了減少區域圖像數據幀時，便可以獲得表示如在虛線框1278中指示的減少場景區域的減少區域圖像數據幀。在圖11的範例中，光學閱讀器100可以包括圖5g和5h中所示的線形符號優化圖像傳感器陣列182B中的一種。可以通過從依據圖5g和5h的型式之一的圖像傳感器陣列182B中的細中心線單色區2500M的單色區中讀出圖像數據，獲得表示減少的場景區域1278的減少區域圖像數據幀。參考圖11可以看出，當光學閱讀器100在步驟1204處獲得表示減少的場景區域1278的減少區域圖像數據時，儘管已經減少了，但是該減少區域圖像數據幀仍具有足夠的尺寸來包含包裹1260所帶有的線形條形碼符號1266的一個表示。可以構造閱讀器100的諸如成像模塊1802A(圖8a)的成像模塊1802，使得瞄準圖案1838(圖8d)被以預期讀取的角度投射在場景區域1278上，同時在區2500M中的像素被曝光以便從區2500M中讀出圖像數據這段期間，同時啟動瞄準光源160a、160b和剩餘光源160c-160t。在場景區域1278上同時地投射瞄準圖案1838和照明圖案1830，改善了與區2500M中的像素相對應的圖像數據的信號強度。在步驟1210處接收了細線的減少區域圖像數據幀之後，解碼電路1702可以通過計算線形條形碼符號1266的條形和間隔的條形間隔寬度、並隨後經由表格查找確定符號的字符，來對該細線的減少區域解碼圖像數據幀進行查找，從而對線形條形碼符號1266進行解碼。在進一步的方面中，可以對光學閱讀器100進行配置，以致在光學閱讀器100的視域1276的中央處水平地投射瞄準圖案1838(圖8d)，以便與在步驟1204處獲得的減少區域圖像所表示的區域1278相一致，從而幫助操作者獲得含有線形條形碼符號1266的表示的圖像。在步驟1204處獲得減少區域解碼圖像數據幀時的光學閱讀器100的幀速率與在獲得圖像數據的全幀時的光學閱讀器100的幀速率相比顯著地減少。因此，為了快速(「迅捷」)解碼而優化了本發明的一個方法，其中光學閱讀器100在步驟1204獲得減少區域圖像數據幀，該幀被轉送到解碼電路1702。正如此處所述，可以在單色像素250M被曝光以便從單色像素250M中選擇性地讀出圖像數據的同時，將彩色感光像素250C設置為復位。
進一步參看圖11中的應用視圖，可以看出表示場景區域1278的減少區域圖像數據幀可以不必包含線形條形碼符號1266的完整表示，還可看出包裹1260可以包含或者帶有附加的條形碼符號，比如作為包裹1260的部分郵寄區域1268的二維條形碼符號1270。依據本發明的另一方面，可以配置光學閱讀器100，使得當標記解碼電路1702無法通過對減少區域圖像數據幀處理來成功解碼條形碼符號時，或者當控制電路552被編程用於檢索和解碼多個條形碼符號時，控制電路552執行返迴路線(圖14b)，以便在步驟1204重新執行對於解碼圖像數據幀的獲取。然而，當控制電路552第二次執行步驟1204時，控制電路552捕獲圖像數據幀，其表示一個比第一次執行步驟1204時獲得的幀所表示的場景區域更大的場景區域。第二次執行步驟1204所獲得的解碼圖像數據幀可以是完整區域圖像數據幀，其表示由圖11中的虛線框1276所指示的光學閱讀器100的完整視域。當圖像傳感器陣列182B的彩色區2500C是以Bayer圖案分布的時候，控制電路552在第二次執行獲取步驟1204期間，可以從圖像傳感器陣列2500C的彩色感光區中的綠色像素中讀出圖像數據，並使用該綠色像素值在非綠色像素位置處插補綠色像素值，從而使得在步驟1204獲得的解碼圖像數據幀包含所有綠色像素值。此外，可以使用在之前執行步驟1204時獲得的、並已基於與區2500M相對應的顏色標度值和圍繞區2500M的像素的顏色標度值之間的關係縮放後的圖像數據，對與單色區2500M相對應的未中像素位置進行填充。在步驟1210，更大區域的綠色圖像數據被轉送到標記解碼電路1702。標記解碼電路1702可嘗試對線形條形碼符號1266以及諸如二維條形碼符號1270之類的所有其他條形碼符號進行解碼，所述線形條形碼符號1266及所有其他條形碼符號可在第二次執行步驟1204期間獲得的圖像中表示。參看圖11中的應用視圖，整合了線形符號解碼優化圖像傳感器陣列182B的光學閱讀器100可嘗試使用表示區域1278的小區域圖像來對線形符號1266進行解碼，並隨後嘗試使用表示場景區域1276的更大區域圖像數據幀來對例如符號1270的二維條形碼符號進行解碼。可以看出，對於其中控制電路552獲得減少區域圖像數據幀、嘗試解碼、隨後獲得較大的圖像數據幀、並嘗試使用較大圖像進行解碼的方法，可以使用如結合圖17b顯示和描述的「全單色」圖像傳感器陣列182F來實踐該方法。當光學閱讀器100包括圖17b中所示的全單色圖像傳感器陣列182F時，特別有用的是在對被選擇性地尋址以供圖像數據讀出的選定單色像素250M的曝光期間，在步驟1204處將未被選擇用於讀出減少區域解碼圖像數據幀的單色像素250M設置為復位。
單色像素250M比彩色感光像素250C透射更多的光。因此，可以預計，在曝光期間對未被選擇性地尋址、且與感興趣區相鄰的單色像素250M進行復位在改善閱讀器100的整體信噪比方面，與在曝光期間對與感興趣區相鄰的彩色感光像素250C進行復位相比，具有更大的益處。
仍進一步參看圖11中的應用視圖，可能很有益的是使用光學閱讀器100獲得表示包裹1260的可視顯示彩色圖像數據幀。例如，包裹1260可能包含毀傷區域1272。獲得與包裹1260相對應的可視顯示彩色圖像數據幀創建了記錄歸檔的包裹損傷。參看圖12a中的應用視圖，當沿著一條遞送路線運送包裹1260時，可以使用在沿著遞送路線分隔數英裡的不同位置A和B處設置的不同光學閱讀器100和100R對包裹1260的物理變化進行建檔。當包裹1260位於位置A時，在包含區域網170(圖10)的位置A處的光學閱讀器100可被操作用於獲得包裹1260的可視顯示彩色圖像數據幀。此外，該彩色幀可以被自動地轉送到遠程伺服器184(圖10)，遠程伺服器184具有彩色圖像數據幀的資料庫187，這些彩色圖像數據幀是通過在包裹條形碼符號中解碼的包裹標識符來索引的，而當光學閱讀器100讀取條形碼符號1266時，該標識符也被傳送到遠程伺服器184。在位置B，可以使用遠程光學閱讀器100、100R(圖10)來再次對條形碼符號1266解碼並獲得表示包裹1266的可視顯示彩色圖像數據幀，並自動地將與條形碼1266相對應的包裹標識符及該彩色圖像數據幀轉送到遠程伺服器184。參看圖12a中的應用視圖，從位置B發送到遠程伺服器184的彩色圖像數據幀將包含損傷區域1272的表示，該損傷區域1272的表示未曾包含在從位置A發送到遠程伺服器184的彩色圖像數據幀之中。因此，對資料庫187之中由包裹標識符索引的彩色幀數據進行複查的人員(例如，在瀏覽伺服器184的網頁的PC 172處)可以確定在包裹從位置A遞送到位置B這段期間發生的對於包裹1260的損傷。參見圖12b，還可使用光學閱讀器100獲取將該包裹1260從位置A運送到位置B的運送車輛1282的彩色圖像。在圖12b的範例中，由光學閱讀器100獲取的圖像具有通過矩形1286指示出的視域。該視域包含包裹1260、及包括牌照1284的運送車輛1282。可以啟動一次觸發器216來對條形碼符號1266、1267進行解碼，並再啟動一次或多次觸發器216來獲取包裹1260的圖像、和/或包括牌照1284的圖像的運送車輛1272的圖像。解碼的條形碼數據和多個彩色圖像數據幀可以彼此關聯，形成單個的事務數據集，並可隨後通過基於傳輸電路的分組將該事務數據集發送給遠程伺服器184，該遠程伺服器184可將該數據組織為可在PC 172上瀏覽的可瀏覽網頁。可以對可被整合到手持式外殼中的光學閱讀器100進行配置，使得可以響應於經由閱讀器100的用戶界面(例如3170)輸入到光學閱讀器100中的單條命令，將事務數據集中的所有數據發送到遠程伺服器184。將參考圖14c、14g和14h中的流程圖來描述以圖像獲取操作模式工作的光學閱讀器100的進一步的方面。
再次參看圖14a中的流程圖，當光學閱讀器100被配置為以圖像獲取操作模式工作時，執行數字圖像獲取過程1400。在步驟1100，可以通過點擊「圖像捕獲」圖標3164(圖9b)來選擇圖像獲取操作模式，並在步驟1104執行圖像獲取處理1400。
參見圖像獲取處理1400中的步驟，光學閱讀器100在步驟1402接收觸發信號，該觸發信號例如可以是由於按下人工觸發器、感測到閱讀器100附近的對象、或接收到一條串行命令而產生的。在步驟1403，控制電路552捕獲多個「測試」或者參數確定圖像數據幀。在步驟1403捕獲的圖像數據幀未被輸出用於可視顯示；而是被處理，以便確定確定工作參數(曝光設置，增益照明)。替代地，也可以免除步驟1404，並且代之以由控制電路552載入在過去的圖像捕獲操作期間導出的工作參數。在步驟1404，控制電路552獲得「可視顯示」圖像的圖像數據幀。可視顯示彩色圖像數據幀是一種為在顯示器上進行可視顯示而產生的幀，其可以為該幀中的多個像素位置中的每一像素位置包含三個顏色標度值。獲取之後，可視顯示幀被發送給顯示器以進行圖像的可視顯示，或可發送到存儲單元以供將來顯示。在圖14c的實施例中，在步驟1404處獲得的圖像數據並未被轉送到解碼電路1702。
在步驟1404處獲得的一部分的捕獲圖像可以是依據圖15a-15e中的時序圖捕獲的圖像。在一個替代的實施例中，輸入到圖像傳感器IC晶片1082中以便捕獲圖像數據幀的控制信號也可以不包括照明控制定時脈衝，例如脈衝350。在許多應用中，在圖像獲取模式期間被光學閱讀器100捕獲圖像的對象會是一個大範圍的圖像(被進行圖像捕獲的對象可能與圖像閱讀器相距一到幾英尺)。來自光源160的光對於與該大範圍對象對應的捕獲圖像，可能影響不大；因此，在一個實施例中，光學閱讀器100在步驟1404處可以不發送照明控制定時脈衝。
然而，根據應用情形，可能期望的是使光學閱讀器100在捕獲彩色圖像數據期間的照明強度，相對於捕獲單色圖像數據期間的強度有所增加，以便補償由彩色濾光片元件260R、260G、260B、260M、260C引起的信號減少影響。在進一步的方面中，光學閱讀器100可以具有操作者可選擇的多種配置設定。可以配置光學閱讀器100，使得可以通過觸發鍵盤508中的鍵來致使按鈕3150在可從中選取的一序列選項之間切換。如表3中所示，其中e＝曝光，g＝增益，及i＝照明強度，選擇一種配置設定能夠得到在步驟1204讀出單色圖像數據期間的閱讀器100的成像參數與在步驟1404讀出彩色圖像數據期間的閱讀器100的成像參數之間的差別。配置設定1是在單色讀出和彩色圖像數據讀出之間沒有差別的基線設定。已經在上文中描述了配置設定2。對於配置設定2，在步驟1404讀出彩色圖像數據期間，沒有照明。也已經在上文中描述了配置設定3。對於配置設定3，為讀出彩色圖像數據而增加照明強度。對於配置設定4，可以增加用於讀出單色圖像數據的照明強度。例如，如此處所描述的，在讀出與單色像素區2500M相對應的單色圖像數據期間，可以同時投射照明圖案1830和瞄準圖案1838。對於配置設定5，為讀出彩色圖像數據增加了曝光時間；而對於配置設定6，為讀出彩色圖像數據增加了增益。當光學閱讀器100包含長距離閃光照明光源160、160X時、或者當光學閱讀器100用於在近距離處獲取圖像時，配置設定3極其有用。
表3

在執行獲得可視顯示彩色圖像數據幀步驟1404時，光學閱讀器100可以執行各種替代的處理。參看圖14g中的流程圖，描述了一種其中光學閱讀器100可以僅僅使用從彩色感光像素250C讀出的圖像數據來獲得可視顯示彩色圖像數據幀的過程。參看圖14h中的流程圖，描述了一種其中控制電路552使用通過從圖像傳感器陣列182的單色像素和彩色感光讀出圖像數據而導出的圖像數據來獲得可視顯示彩色圖像數據幀的過程。
參看圖14g中的流程圖，控制電路552在步驟1405處通過對彩色像素250C選擇性地尋址、並通過從圖像傳感器陣列182A、182B的彩色像素250C選擇性地讀出圖像數據，來捕獲窗口化的圖像數據幀。正如本文先前所解釋的，圖像傳感器陣列182A、182B可以包含分隔開的復位控制柵，用於與彩色感光像素250C相獨立地對單色像素250M進行復位。在步驟1405，在對彩色感光像素進行曝光以讀出圖像數據的同時，可以使用復位控制定時脈衝370、370』、370」、370(圖15a15d)來對單色像素250M進行復位。將用於復位單色像素的復位控制定時脈衝370、370』、370」、370與用於控制彩色感光像素250、250C的曝光的曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354進行協同，減少了由於光線進入單色像素250M而產生的串擾，即通過消除電子擴散串擾和通過減少因光線有角度地穿透單色250M而引起的串擾。
在步驟1406中，光學閱讀器100將步驟1405處捕獲的彩色濾光片陣列圖像數據幀自動地轉送到去馬賽克電路1706(圖1e)。去馬賽克電路1706以彩色濾光片陣列圖像數據幀作為輸入，並輸出可視顯示彩色圖像數據幀。當顯示器504是被配置為接收用於顯示器504的每一像素的紅、綠和藍(RGB)信號的彩色顯示器時，去馬賽克電路1706在步驟1406可以產生用於顯示器504的每一像素的RGB顏色標度值，從而使去馬賽克電路1706輸出的幀與顯示器504兼容。顏色標度值例如可以包括8比特、10比特或者12比特數據。在步驟1407，光學閱讀器100從去馬賽克電路1706接收可視顯示彩色圖像數據幀。
參考圖16b描述了光學閱讀器100執行步驟1404的一個具體範例。在步驟1406，當光學閱讀器100包括如圖2c和圖5a中所示的含有Bayer圖案彩色濾光片陣列的混合型單色彩色圖像傳感器陣列182A、182B時，光學閱讀器100可以讀出如圖16b中所示的RGB Bayer圖案的圖像數據幀。當閱讀器圖像傳感器陣列是通過包含1280×1024像素陣列的圖像傳感器陣列182B來實現時，且彩色感光像素250、250C(P＝4)的320×256子集陣列(P＝4)分散在陣列182B中，光學閱讀器100在步驟1405捕獲320×256Bayer圖案的像素。去馬賽克電路170處理如圖16b中所示的Bayer圖案幀1502，以輸出包含320×256色圖像的可視顯示彩色圖像數據幀，其中該幀的每一像素包括紅色顏色標度值、綠色顏色標度值和藍色顏色標度值。在這樣一種實施例中，去馬賽克電路1706為Bayer圖案彩色濾光片陣列圖像數據幀5204中的每一像素插補紅色、綠色和藍色值。參看圖16b中所示的幀5204，光學閱讀器100通過簡單地讀取像素位置P32的顏色標度值，來確定紅色像素位置P32的紅色值。光學閱讀器100通過將綠色像素位置P31、P22、P42和P33的值平均來獲得紅色像素P32的綠色值。光學閱讀器100可以通過對藍色像素位置P14、P41、P23、P43的值進行平均，為紅色像素位置P32插補藍色值。可清楚看出，可以根據需要，為插補像素值的每一像素位置確定紅色、綠色和藍色值。通過使用增加的處理速度，可以使用成打的乃至更多的周圍像素值來為每一像素位置插補紅色、綠色、或者藍色像素。
在本發明的另一方面，可以通過在顏色標度值插補過程中使用單色像素值，來增強插補每一像素位置的顏色標度值的準確度。參看幀5204的紅色像素位置P32，已經描述了可以對綠色像素位置P31、P22、P42、P33處的顏色標度值進行平均，以便在像素位置P32處插補綠色顏色標度值。在另一方法中，可以利用位置P33、P22、P42、P33處的單色像素值來增強位置P32處的綠色像素值的插補。可以通過此處所述的單色像素插補法之一，從單色像素值中插補位置P33、P22、P42、P33處的單色像素值。然後，可以將每一像素位置P32、P22、P42、P33處的顏色標度值偏移一個值Delta，該值Delta等於在插補位置處所插補的單色像素值和在該位置處的對插補計算有貢獻的單色像素值之間的差值。從而，可以依據等式A來計算位置P32處的綠色顏色標度值。
G(P32)=]]>[G(P31)+Delta31]+[G(P22)+Delta22]+[G(P42)+Delta42]+[G(P33)+Delta33]4]]>(式A)其中Delta31＝M(P32)-M(P31)，Delta22＝M(P32)-M(P22)，Delta42＝M(P32)-M(P42)，Delta33＝M(P32-M(P33)。
類似地，可以依據等式B中的式子，來插補位置P42處的藍色顏色標度值。
B(P42)=]]>[B(P41)+Delta41]+[B(P43)+Delta43]2]]>(式B)其中Delta41＝M(P42)-M(P41)，且Delta43＝M(P42)-M(P43)。
表4中提供了一種使用單色像素值插補一種顏色像素位置處的顏色標度值的示例性算法，其中「C-set」表示彩色像素值，而「M-set」，表示單色像素值。
表4用於使用單色圖像數據插補顏色標度值的算法1)對於插補的每一彩色像素C，選擇未中的彩色鄰近C-set像素值Ci，並選擇對應的鄰近M-set像素值Mi。選擇與彩色像素C對應的M-set像素值M。
2)使C＝03)對於i＝1至n，其中n是鄰近像素Ci的數目4)C＝C+Ci+M-Mi5)結束6)C＝C/n關於步驟1，應注意的是，當在綠色像素位置處插補藍色或者紅色值時，通常具有兩個鄰近的彩色或「C-set」像素，而在其它情況下則有四個鄰近彩色像素。
將參考圖16c解釋光學閱讀器100執行步驟1405和1406的另一具體範例。當通過包含1280×1024像素陣列的圖像傳感器陣列182B來實現閱讀器圖像傳感器陣列時，且以如圖5b中所示的青色-品紅(CyMg，或者「CM」)彩色濾光片陣列形成周期P＝4的彩色感光像素，則光學閱讀器100在步驟1405讀出如圖16c中所示的彩色濾光片陣列幀5206。彩色濾光片陣列圖像數據幀5206包括320×256圖案的CyMg像素值。去馬賽克電路1706可以將圖像數據幀5206處理為可視顯示幀，比如其中通過紅色、綠色和藍色值表示幀5206的每一像素位置的可視顯示彩色圖像數據幀。在將CyMg可視顯示彩色幀5206處理為包括每一像素位置的紅色、綠色、和藍色值的圖像數據幀時，光學閱讀器100可以首先為幀5206的每一像素位置計算白色、青色和品紅值。當比如像素位置P53(圖16c)的原始像素位置是青色像素時，可以通過直接地讀取該青色像素的像素值來確定青色值。通過使用品紅像素的周圍像素位置如位置P52、P43、P63、P54(圖16c)的品紅值進行插補，來計算位置P53處的青色像素的品紅值。通過使用來自圍繞青色像素P53的單色像素位置的像素值進行插補，來計算位置P35處的青色像素的白色值。參看圖5b，可以在例如捕獲幀5206之前或之後接著捕獲包含單色像素值的輔助幀，來為彩色濾光片陣列窗口化的幀5206的每一彩色像素插補白色值。替代地，在步驟1405處捕獲的彩色濾光片陣列幀5206也可以包括單色像素圖像數據，來用於為每一彩色像素值插補白色值。當為幀5206的每一像素計算白色、青色和品紅值的時候，可以容易地將白色、青色和品紅值轉換為紅色、綠色和藍色值。替代地，顯示器504也可以被配置為對顯示器504的每一像素的白色、青色和品紅信號作出響應。如下給出一組用於將幀中給定像素的一組白色、青色和品紅值變換為該像素的一組紅色、綠色和藍色值的變換等式。
R＝W-Cy (式1)G＝Mg+Cy-W(式2)B＝W-Mg (式3)在相對於圖14g的流程圖描述的過程中，將原始的彩色濾光片陣列幀處理為具有減少的空間解析度的可視顯示彩色圖像數據幀(可以使用具有1280×1024像素解析度的混合型單色和彩色圖像傳感器陣列產生具有減少的空間解析度320×256的可視顯示彩色圖像數據幀)。參看圖14h，描述了用於產生高空間解析度的可視顯示彩色圖像的過程。在相對於圖14h的流程圖描述的過程中，光學閱讀器100在生成具有等於或者大約等於圖像傳感器陣列的總體像素解析度的空間解析度的可視顯示彩色圖像時，使用了來自混合型單色和彩色圖像傳感器陣列(比如圖像傳感器陣列182A或者圖像傳感器陣列182B)中的單色像素250M和彩色像素250C兩者的圖像數據。
在步驟1408，控制電路552通過對圖像傳感器陣列的彩色像素250C選擇性地尋址、並選擇性地從彩色感光像素250M讀出圖像數據，來捕獲彩色濾光片陣列圖像數據幀。在步驟1408處捕獲的圖像數據幀是窗口化的圖像數據幀。為了減少由於光進入單色像素250M而產生的串擾，當在步驟1408處，為了捕獲彩色濾光片圖案圖像幀而施加曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354來對彩色像素曝光的時候，可以使用復位控制定時脈衝370、370』、370」、370對圖像傳感器陣列182A、182B中的單色像素進行復位。
在步驟1409，控制電路552通過對陣列182A、182B的單色像素250M選擇性地尋址、並從單色280M像素選擇性地讀出圖像數據，來捕獲單色圖像數據幀。在步驟1409處捕獲的圖像數據幀是窗口化的圖像數據幀。為了減少由於光進入彩色像素250C而產生的串擾，當在步驟1409處，為了捕獲單色的(通常為)灰度級的或者二值化的)圖像幀而施加曝光控制定時脈衝354、354』、354」、354來對單色像素曝光的時候，可以使用復位控制定時脈衝370、370』、370」、370對圖像傳感器陣列182中的彩色像素進行復位。
在步驟1410，控制電路552將在步驟1408處捕獲的彩色濾光片陣列幀和在步驟1409處捕獲的單色圖像幀兩者都轉送到融合電路1708。融合電路1708把彩色濾光片陣列圖像數據幀和單色圖像數據幀作為輸入，並將它們處理為高解析度的可視顯示彩色圖像數據幀。
參看圖14i，描述了可由融合電路1708(圖1e)執行的過程1440的範例，其將單色圖像數據和彩色圖像數據的組合處理為可視顯示彩色圖像數據幀。正如參考圖1e所解釋的，可以通過以CPU 552實現並結合存儲有可執行程序的存儲器566進行操作的控制電路組合來物理實現融合電路1708。參考圖14i描述的該具體過程是使用包括基本均勻尺寸像素圖像傳感器陣列182B的光學閱讀器100來執行的。在過程1440的步驟1442，控制電路552產生彩色濾光片陣列圖像數據和單色灰度級圖像數據。當光學閱讀器100包括圖像傳感器陣列182B時，控制電路552可以通過從圖像傳感器陣列182B讀出含有單色圖像數據和彩色圖像數據兩者的單個圖像數據幀來執行步驟1442。控制電路552還可以通過首先捕獲含有單色圖像數據的第一單色幀並隨後捕獲含有彩色圖像數據的第二彩色幀，來執行步驟1442。在用於從彩色感光像素250C中讀出彩色圖像數據的曝光時段期間，控制電路552在步驟1442可以將單色像素250M驅動為復位。當在步驟1442處產生單色圖像數據幀時，控制電路可以為彩色感光像素250C佔據的「未中像素」位置插補單色像素值。
在步驟1446，控制電路552產生RGB圖像，該RGB圖像等於圖像傳感器陣列182B的彩色感光像素子集的分辯率。在RGB圖像中，圖像的每一像素是通過紅色值、綠色值和藍色值來表示的。在步驟1446產生的RGB圖像可以具有與光學閱讀器100在結合圖14g描述的替代處理中步驟1407處接收的可視顯示圖像相同的特性。當在步驟1442捕獲的彩色濾光片陣列圖像是Bayer圖案圖像時，通過執行此處所述的去馬賽克例程來導出在步驟1446產生的RGB圖像。當在步驟1442處捕獲的彩色濾光片陣列圖像是如結合圖2b和2d描寫的CM(僅具有青色和品紅色)圖像時，可以藉助於本文結合等式1、2和3所述的變換過程導出在步驟1446處產生的RGB圖像。進一步參看可由融合電路1708執行的過程1440，控制電路552在步驟1450擴展了在步驟1446處產生的RGB圖像的像素數，以致彩色圖像的像素數等於在步驟1442處捕獲的單色圖像的像素數(在步驟1442，可以如圖16a所描述的那樣，插補來自於捕獲的單色圖像中的單色像素)。當控制電路552執行步驟1450時，在步驟1442處產生的單色灰度級圖像與在該處理的該階段產生的彩色圖像具有相等的像素數目，從而使得每一像素位置例如單色圖像的像素具有彩色圖像中的對應像素位置。參看周期P＝2的圖像傳感器陣列182B，所具有的單色像素是其彩色感光像素的四倍。因此，對於周期P＝2的圖像傳感器陣列182B，控制電路552在步驟1450處將每一像素擴展為2×2像素塊。當圖像傳感器陣列183B的周期P＝3時，控制電路552在步驟1450處將每一像素擴展為3×3像素塊。當圖像傳感器陣列182B包括周期P＝4時，控制電路552在步驟1450處將每一像素擴展為4×4像素塊。在步驟1454，控制電路552為擴展後的彩色圖像的每一像素位置計算強度值Ic。在步驟1454，控制電路552依據下式為擴展後的彩色圖像的每一像素位置計算強度值Ic＝0.299R+0.587G+0.144B(式4)然後，在步驟1460，控制電路552使用每一像素位置處的單色圖像強度值Im與擴展後的圖像的彩色強度值Ic，為每一像素位置(Px，Py)計算強度值delta，D。在步驟1460，控制電路552可以依據下式為單色的和擴展後的彩色圖像的每一像素位置計算強度值deltaD(Px，Py)＝Im(Px，Py)Ic(Px，Py)(式5)在步驟1464，控制電路552使用下組式子更新擴展RGB彩色圖像的RGB數據組的顏色標度值
R′(Px，Py)＝R(Px，Py)+D(Px，Py)(式6)G′(Px，Py)＝G(Px，Py)+D(Px，Py)(式7)B′(Px，Py)＝B(Px，Py)+D(Px，Py)(式8)在步驟1468，控制電路552對大於255(當使用8比特的灰度級時)的RGB數據組顏色標度值進行平截。在控制電路552平截了大於255的RGB值之後，控制電路552在步驟1770輸出一個空間解析度等於或者近似等於圖像傳感器陣列182B的總體像素解析度的可視顯示彩色圖像數據幀。步驟1770處輸出的可視顯示彩色圖像數據幀可以具有等於圖像傳感器陣列182B中像素數(例如單色像素加上彩色感光像素)的多個RGB數據組。
在步驟1411，光學閱讀器100從融合電路1708接收高解析度的可視顯示彩色圖像數據幀。在步驟1411處接收的可視顯示彩色圖像數據幀可以包括等於或者大約等於圖像傳感器陣列182B的像素解析度的像素解析度。可以認為當融合電路1708在步驟1470處輸出可視顯示彩色圖像數據幀的時候，光學閱讀器100已經接收到可視顯示彩色圖像數據幀。
當執行過程1440的時候，控制電路552融合單色和彩色圖像數據，以產生高解析度的可視顯示彩色圖像數據幀。當執行參考圖14j的流程圖描述的替代過程時，控制電路552以優化彩色重現的方式融合單色和彩色圖像。
一般來講，增加單色像素250M在圖像傳感器陣列182A、182B中的百分比增加了標記解碼準確度，而增加彩色感光像素250C在圖像傳感器陣列中的百分比分布增加了彩色重現準確度。由於單色像素的光透射率，使用具有較高百分比的單色像素250M的圖像傳感器陣列獲得的圖像，與使用具有較低百分比的單色像素250M的圖像傳感器陣列獲得的圖像相比，具有更高的信噪比。因此，使用具有較高百分比的單色像素的圖像傳感器陣列獲得的圖像常常產生細節更多且總體視覺質量改善的圖像。
另一方面中的光學閱讀器100可以包括圖21中所示的結構。在圖21中，如圖5e中所示的閱讀器圖像傳感器陣列182B的中央像素2072具有較高百分比的單色像素250M，即周期P＝4，而圖5c中顯示和描述的外側像素2074具有較低百分比的單色像素250M，即周期P＝2。構造圖像傳感器陣列182B，使得為了提供解碼準確度增加的圖像數據而對中央像素2072優化，同時為了提供彩色重現準確度增加的圖像數據而對外側像素2074進行優化。
進一步參看過程1400中的步驟，控制電路552在步驟1412處輸出在步驟1404處獲得的可視顯示彩色圖像數據幀。在步驟1412，控制電路552可以將可視顯示彩色圖像數據幀輸出到顯示器504供操作者肉眼觀測，或者將可視顯示彩色圖像數據幀輸出到閱讀器100的指定的彩色幀存儲存儲單元，例如閃速存儲器564中的指定的幀存儲器存儲單元，或者是系統145的其他幀存儲單元。當控制電路552被整合到手持式外殼101中時，控制電路552在步驟1410還可以將可視顯示彩色圖像數據幀發送到以距離隔開的設備150，如圖10中所示。為了將圖像數據幀發送到以距離隔開的設備150，可以在光學閱讀器100、以定以距離隔開的設備150和通信鏈路之間進行配置，以便依據TCP/IP協議組中的一種協議傳輸數據分組。此外，光學閱讀器100可以在步驟1412將獲得的可視顯示彩色圖像數據幀格式化為適當的圖像文件格式(例如，.BMP、.TIFF、.PDF、.JPG、.GIF)，並且光學閱讀器100可以使用文件傳輸協議(FTP)在步驟1412自動地發送可視顯示彩色圖像數據幀。在輸出步驟1212，光學閱讀器100在將可視顯示彩色圖像數據幀存儲在存儲器566(其可以被整合到手持式外殼101中)之中時、或者在將可視顯示彩色圖像數據幀發送到以距離隔開的設備150以供存儲時，將可視顯示彩色圖像數據幀格式為適當的圖像文件格式(例如，.BMP、.TIFF、.PDF、.JPG、.GIF)光學閱讀器100種。還可以使用適當的標記語言例如.XML來傳輸可視顯示彩色圖像數據幀。參看圖10，可以配置系統145，使得當配備有顯示器的以距離隔開的設備150從光學閱讀器100接收到可視顯示彩色圖像數據幀時，該以距離隔開的設備150自動地在與該設備相關聯的顯示器1504上顯示該接收到的可視顯示彩色圖像數據幀。
可以配置光學閱讀器100，使得響應於接收到一觸發信號而自動地執行過程1400中的所有步驟，直到滿足停止條件為止。停止條件可以是接收到觸發器停止信號，比如通過釋放觸發器216而產生的觸發器停止信號。
在圖14a-14c的實施例中，兩次激勵閱讀器控制按鈕，以便執行解碼過程，並兩次激勵閱讀器控制按鈕，來執行圖像獲取過程(激勵按鈕3162或者按鈕3164一次，以配置閱讀器100，並且隨後激勵觸發器216另一次，以捕獲圖像)。很清楚的是，光學閱讀器100可以被配置為通過單次激勵閱讀器控制按鈕來執行標記解碼或者圖像獲取。例如，可以配置光學閱讀器100，使得啟動虛擬按鈕3162既將閱讀器100配置為解碼，又同時產生觸發信號用於立即開始圖像捕獲和解碼。還可以配置光學閱讀器100，使得激勵虛擬按鈕3164既將閱讀器100配置為圖像獲取，又同時產生觸發信號用於立即開始圖像捕獲。
儘管過程1200和過程1400可以以兩者選一的方式來執行，然而也可以同時執行過程1200和過程1400。例如，在控制電路552在步驟1204獲得解碼幀的同時，控制電路552可以在步驟1404獲得可視顯示彩色圖像數據幀。控制電路552可以在步驟1204獲得一彩色圖像數據幀作為解碼幀，然後在步驟1212輸出該幀作為可視顯示彩色圖像數據幀。控制電路552可以在步驟1412輸出可視顯示彩色圖像數據幀，同時將該圖像數據幀轉送到解碼電路1702。一般來講，可以配置閱讀器100，使得每當控制電路552在步驟1204處獲得解碼幀時，控制電路552可以存儲該幀用於後續處理，所述處理可以包括產生可視顯示彩色圖像數據幀的處理，並且所述處理可以是響應於操作者的輸入命令來執行這樣的處理。還可以配置光學閱讀器100，使得當控制電路552在步驟1404處獲得可視顯示彩色圖像數據幀時，控制電路可以存儲該幀用於進一步的處理，所述處理可以包括將該幀傳送到解碼電路1702或者自動區分電路1704，且所述處理可以響應於操作者輸入命令來執行這樣的處理。
參考圖17a-17g描述了本發明的另一實施例。在圖17a-17g的實施例中，光學閱讀器100包括一對成像模塊1802D和1802E。成像模塊1802D是具有彩色圖像傳感器陣列182D的彩色成像模塊。彩色圖像傳感器陣列182D包括具有在每一像素上設置的紅色、綠色或者藍色波長選擇性濾光片之一的Bayer圖案彩色濾光片。圖17e中所示的成像模塊1802E是具有一維固態圖像傳感器陣列182E的單色成像模塊。圖17a、17e、17f、和17g的實施例中的一維單色圖像傳感器陣列182E包括Mx1(單行)的單色(沒有彩色濾光片)像素陣列。一維圖像傳感器陣列182E還可以包括MxN像素陣列，其中M＞＞N，例如Mx2(2行)像素。
圖17a的電路框圖中所示的閱讀器100具有許多與圖1a的光學閱讀器100中示出組件相同的組件。也就是，圖17a中的光學閱讀器100包括以CPU作為範例實現的控制電路552，其在EPROM 562中存儲的程序數據的控制下工作。控制電路552與EPROM 562中另外包括的存儲裝置566、RAM 560和閃速存儲器564通信。控制電路552還接收來自各用戶輸入裝置的輸入控制數據，用戶輸入裝置比如是人工觸發器216、指針控制器512、鍵盤508和觸控螢幕504T。控制電路552還可以將諸如解碼輸出數據和可視顯示圖像數據之類的數據輸出到彩色顯示器504。為了捕獲圖像數據，控制電路552可以控制圖像傳感器陣列182E或者圖像傳感器陣列182D。為了捕獲與目標的一維切片圖像相對應的一維圖像數據，控制電路552向一維圖像傳感器陣列182E發送各種圖像捕獲啟動控制信號。響應於圖像捕獲啟動控制信號，圖像傳感器陣列182E將模擬圖像信號發送到信號處理電路591，該信號處理電路591在各種處理功能之中放大該信號，並將該信號饋送到模擬-數字轉換器592。模擬-數字轉換器592將信號轉換為數字形式，並將數字圖像數據路由到FPGA 593，FPGA 593在控制電路552的控制下，管理數字信息到RAM 560中的轉送，控制電路552可以為了解碼處理而在該RAM560處訪問單色圖像數據。為了捕獲二維的彩色圖像數據幀，控制電路552將適當的圖像捕獲啟動控制信號(例如，曝光，讀出)發送到圖像傳感器晶片1082。FPGA 580從圖像傳感器IC晶片1082、1082D接收數字圖像數據，並在控制電路552的控制下管理彩色圖像數據到RAM 560中的轉送。可以在圖像獲取期間，控制用於每一模塊1802D、1802E的照明組件104，如相對於圖15a15e中的時序圖所解釋的。
圖17a-17g中所示的光學閱讀器100可以依據圖17a-17g中的流程圖來操作。也就是，可以通過適當的選擇方法，比如通過按下圖標3162或者圖標3164(圖9b)，來選擇解碼操作模式和彩色圖像捕獲操作模式之一。然而，在圖17a-17g的雙成像模塊實施例中，選擇了被用於依據模式(標記解碼或者圖像獲取)捕獲圖像數據的成像模塊。如果在步驟1100選擇了標記解碼模式(圖14a)並且接收到觸發信號，則光學閱讀器100繼續到步驟1102，執行標記解碼過程1200(圖14a)。在標記解碼過程1200的步驟1204，控制電路552獲得解碼圖像數據幀。如果在步驟1100選擇了圖像獲取操作模式(圖14a)並且接收到觸發信號，則控制電路552繼續到步驟1404(圖14c)，以獲得可視顯示彩色圖像數據幀。當閱讀器100包括兩種成像模塊時，一是彩色的，比如具有彩色圖像傳感器陣列182、182D的模塊1802、1802D，一種是單色的，比如具有單色圖像傳感器182、182E的模塊1802、1802E，則控制電路552為了發起圖像捕獲而向哪一特定的圖像傳感器陣列182發送控制信號，取決於光學閱讀器100工作於解碼操作模式中還是圖像獲取操作模式中。參看圖17a-17g中的閱讀器100、以及圖14a、14b和14c中的流程圖，如果閱讀器100以解碼模式操作工作，則閱讀器100在步驟1204將圖像捕獲啟動控制信號發送到單色的一維圖像傳感器陣列182、182E，以發起圖像捕獲，而不將任何圖像捕獲啟動控制信號發送到彩色圖像傳感器陣列182、182D。如果閱讀器100以圖像獲取工作模式工作，則閱讀器100在步驟1404將圖像捕獲啟動控制信號發送到彩色圖像傳感器陣列182、182D，而不發送任何圖像捕獲啟動控制信號到單色圖像傳感器陣列182、182E。因此，當光學閱讀器100處於標記解碼模式並接收到觸發信號，則單色圖像數據幀被發送到RAM 560，用於由解碼電路1702(圖10)進行進一步的處理。當光學閱讀器100處於圖像獲取模式並且接收到控制信號時，彩色圖像被發送給RAM 560。如果是Bayer圖案圖像，該彩色圖像經受本文所述的去馬賽克處理，以產生可視顯示彩色圖像數據幀，該可視顯示彩色圖像數據幀可以被控制電路552輸出到例如顯示器504和/或系統145中指定的存儲器地址(例如，存儲器566或者諸如以距離隔開的設備150的存儲器的其他存儲器)，和/或輸出到系統145的以距離隔開的設備150的顯示器1504(圖5)。
當圖17a-17g的閱讀器的兩個成像模塊捕獲圖像時，圖像捕獲的類型(單色或者彩色)取決於選擇的操作模式。當選擇標記解碼模式時，捕獲非常適合解碼處理的單色灰度級圖像。當選擇圖像獲取模式時，捕獲非常適合可視顯示的彩色圖像。
參考圖17b-17g描述了雙成像模塊閱讀器的進一步的方面。圖17b和17c圖示出，圖17a、17f和17g中所示的閱讀器100的硬體塊598可以被替換為替代的硬體塊。如圖17b中所示，在圖17a中包括CCD一維固態圖像傳感器陣列182E和板外信號處理電路591、模擬-數字轉換器592和FPGA 593的硬體塊398，可以被替換為包括含有單色圖像傳感器陣列182F的CMOS圖像傳感器IC晶片1082F的硬體塊。圖像傳感器IC晶片1082、1082F具有類似於圖像傳感器IC晶片1082、1082A和IC晶片1082、1082D的結構，只除了晶片1082F的圖像傳感器陣列182F僅僅包括單色像素250、250M，而沒有彩色感光像素250、250C。圖17c圖示出，圖像組件硬體塊598可以被替換為雷射掃描條形碼引擎594和關聯的解碼電路595。雷射掃描條形碼引擎594和關聯的解碼電路595可以以包的形式獲得，該包是通常所知的可以從SymbolTechnologies獲得的SE 923解碼輸出掃描引擎。在圖17c的實施例中，通過解碼電路595執行解碼過程1200的步驟1210、1212、1214。
圖17d和17e中示出了用於支持各種類型的圖像傳感器IC晶片的示例性成像模塊。圖17d示出用於支持圖像傳感器IC晶片182D的示例性成像模塊。成像模塊1082D包括參考圖8a-8d顯示和描述的元件，只除了成像模塊1082D包括圖像傳感器IC晶片182D、並且某些光源是可選擇性地刪除的。成像模塊1082E包括參考圖8a-8e顯示和描述的元件，只除了成像模塊1082E包括一維的單色圖像傳感器IC晶片182E、並且照明塊104的某些光源是可選擇性地刪除的。對於模塊1802E，瞄準圖案1838(圖8d)可以用作瞄準和照明圖案。此外，應注意到，成像模塊的照明組件104在此處可以包括閃光照明光源160、160X(圖9a)。可能特別有用的是，當成像模塊1082主要用於捕獲可視顯示彩色圖像時，將閃光照明整合到照明組件104中。
參考圖17f和17g，顯示和描述了可整合到各種光學閱讀器外殼中的雙成像模塊閱讀器的結構視圖。在圖17f中，示出槍式光學閱讀器100，其中支持彩色二維圖像模塊1802D和一維單色成像模塊1082E。在圖17g中，示出可攜式數據終端(PDT)光學閱讀器100，其中支持彩色二維圖像模塊1802D和一維單色成像模塊1802EE。雙模塊還可以被安裝在其他類型外殼中，比如蜂窩電話外殼(圖9c)和個人數字助理外殼(PDA)。在圖17f和17g的範例中，成像模塊1802通過在內側壁1802上形成的支柱597來支承。通過帶狀連接器598，每一範例中的模塊1802與主印刷電路板599通信，主印刷電路板599包括包含處理器IC晶片548在內的各種電子部件。
在一種應用中，圖17a-17g中的光學閱讀器100以如下方式工作。操作者激勵彩色圖像傳感器陣列182D，以獲取攜帶有條形碼符號1266、1270的包裹1260(圖11和12)的彩色圖像。這種激勵例如可以通過按下解碼按鈕3164然後按下觸發器216、或者僅僅按下按鈕3164來執行。然後，操作者激勵單色圖像傳感器陣列182E(或者也可以是圖像傳感器陣列182F，或者雷射掃描引擎594)，以便對條形碼符號1266、1270解碼。這種激勵例如可以通過按下按鈕3162然後按下觸發器216、或者僅僅按下按鈕3162來執行。此外，可以被整合到手持式外殼101之中的控制電路552可以將表示包裹1260的可視顯示彩色圖像數據幀、以及與一個或多個符號1266、1270相對應的解碼輸出消息發送到遠程伺服器184(圖10)。可以配置系統145，使得可以響應於接收到觸發信號而自動進行這種傳輸，或者可以配置光學閱讀器100，使得響應於接收到用戶發起的命令輸入，將關聯的彩色圖像數據和解碼輸出條形碼消息數據發送到光學閱讀器100的用於發送關聯圖像和解碼條形碼信息數據的用戶接口中。
進一步參看圖1a中所示的閱讀器電路框圖，可以通過對包含圖像傳感器陣列的硬體塊208進行重新配置，來實現各種有用的光學閱讀器實施例。參看圖18a，具有圖1a中所示的硬體組件的光學閱讀器100可以被修改為包括結合圖18a顯示和描述的圖像傳感器陣列182C。在圖18a的實施例中，光學閱讀器100包括青色-品紅-黃色(CMY)彩色濾光片陣列182C。圖像傳感器陣列182C的每一像素250包括一個彩色濾光片元件；也就是，青色濾光片元件、品紅色濾光片元件或者黃色濾光片元件之一。黃色濾光片具有優異的光透射率(趨近單色像素的透射率)。此外，可清楚看出，根據圖18a中所示的CMY彩色濾光片圖案，圖像傳感器陣列182C的所有像素中的大約50％是黃色像素(具有黃色光波長感光濾光片元件的像素)。在圖18a的具體範例中，具有青色、品紅和黃色像素的圖像傳感器陣列182C沒有綠色像素。然而，可以獲得除了青色、品紅和黃色像素之外還有綠色像素的圖像傳感器陣列。圖像傳感器陣列182C可以被整合到依據結合圖14a描述的圖像獲取模式/標記解碼模式流程圖工作的光學閱讀器100之中。也就是說，當被驅動為結合圖14b描述的標記解碼操作模式中時，包括CMY彩色圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器100獲得解碼圖像數據幀，而當包括圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器100被驅動為圖像獲取操作模式時，光學閱讀器100獲得如本文結合圖14c描述的可視顯示彩色圖像的圖像數據幀。
依據本發明，如圖18a中所示的包括CMY圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器可以以取決於選擇哪一工作模式(標記編碼或者圖像獲取)的方式來獲得圖像數據。當包括CMY圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器100在步驟1204獲得解碼圖像數據幀時，光學閱讀器100的控制電路552可以對CMY圖像傳感器陣列182C的黃色像素進行選擇性地尋址，並且選擇性地僅僅從圖像傳感器陣列182C的黃色像素中讀出圖像數據。進一步參考包括圖像傳感器陣列182C的閱讀器，控制電路552可以在步驟1204處，與圖像傳感器陣列182C的品紅和青色像素的像素位置相對應地插補未中像素值。在插補未中像素位置之後，控制電路552可以在步驟1210處，將插補後的解碼幀轉送到標記解碼電路1702或者自動區分電路1704之一。在結合圖18a描述的包括CMY彩色圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器的進一步的方面中，圖像傳感器陣列182C可以包括分隔開的且獨立的復位控制線，用於幫助與黃色像素(標記為「Y」)的復位相獨立地進行品紅(標記為「Mg」)和青色(標記為「Cy」)像素的復位。因此，當在步驟1204處從黃色像素選擇性地讀出圖像數據時，可以將圖像傳感器陣列182C的品紅和青色像素驅動為復位，以消除電子擴散串擾，並減少由於光子經由品紅和青色像素250C進入圖像傳感器陣列182C而引起的串擾。
當如在圖14c的流程圖的步驟1404處所描述的獲得可視顯示彩色圖像數據幀時，包括圖像傳感器陣列182C的光學閱讀器可以簡單地從該陣列182C的所有像素中讀出圖像數據，並執行簡單的去馬賽克算法，來將圖像傳感器陣列182C的每一像素的單個色值轉換為可視顯示彩色圖像，其中圖像傳感器陣列182C的每一像素由一個包括三個顏色標度值的數據組表示，如青色標度值、品紅色標度值和黃色標度值。
當閱讀器包括CMY圖像傳感器陣列182C時，控制電路552可在步驟1404處使用本文所述的CMY至RGB變換處理，將CMY可視顯示圖像變換為RGB可視顯示圖像。
當操作光學閱讀器100去讀取在具有光滑表面的基底(例如，金屬，玻璃，薄片，塑料等等)上設置的條形碼符號或者其他標記時，光學閱讀器100的性能可能受到妨礙。從閱讀器100的光源160射出的、被投射在基底的高反射性光滑表面上的光線，可能被基本上完全地直接反射到圖像傳感器陣列182上。「鏡面」反射被稱之為是在相當大比率的光線被反射且引導到圖像傳感器陣列182上時發生。當光線以大約為入射角的角度從表面反射的時候，光線被稱之為是以「鏡面角」反射的。鏡面反射往往使圖像傳感器陣列182飽和，從而引起解碼失敗。對結合圖19ac描述的光學閱讀器100進行配置，以減少由於鏡面反射引起的讀取錯誤。如結合圖19a顯示和描述的，圖1a中所示的包括混合型單色和彩色圖像傳感器陣列182A的硬體塊208可以被替換為圖19a中所示的包括混合型單色和偏振器濾光片圖像傳感器陣列182G的硬體塊208。
圖像傳感器陣列182G包括第一單色像素子集250M和第二光偏振化像素子集250P。圖像傳感器陣列182G的光偏振化像素250P包括光偏振化濾光片元件261(也可被稱為「光偏振化濾光片」，或者簡單地稱為「光偏振器」)，其通常在如圖3c和6c的彩色像素視圖中所示的濾光片260的位置中的每一偏振化像素250P處形成。圖像傳感器陣列182G、182H的光偏振化濾光片元件261可以通過澱積過程，澱積在光偏振化像素250P的主體上。圖像傳感器陣列182G的光偏振化濾光片元件261可以被構造為對由適當偏振化的光源產生的、並以一反射角反射的偏振化光線進行衰減。因此，在偏振化像素250P上入射到圖像傳感器陣列上的偏振化光線被顯著地衰減；從而減少了鏡面反射的光線對從偏振化像素250P產生的圖像信號的影響。
依據本發明，包括圖像傳感器陣列182G的光學閱讀器100可以被配置為對光偏振化像素250P進行選擇性地尋址，並選擇性地從光偏振化像素250P讀出圖像數據，從而產生用於進行解碼的圖像數據，這使得即使在鏡面反射讀取條件時獲得圖像數據，仍可能成功地讀出條形碼或者其他標記。
參看圖19b，示出了光偏振化圖像傳感器陣列182G的透視圖，並具有顯示出可以在整個陣列上重複的圖案的分解視圖。在圖19b的型式中，具有光偏振化濾光片元件261的光偏振化像素250P以周期P＝2，均勻分布於整個圖像傳感器陣列182G上。應理解的是，光偏振化像素250P也可以按照除圖19b中所示圖案以外的圖案，均勻或者基本上均勻地分布於整個圖像傳感器陣列182G上。例如，光偏振化像素250P可以以P＝3的分布圖案(如結合示出混合型單色和彩色圖像傳感器陣列的圖5d所描述的)在整個圖像傳感器陣列182G上分布，或者以周期P＝4的分布圖案(如參考圖5e示出的混合型單色和彩色圖像傳感器陣列所說明的)在整個圖像傳感器陣列182G上分布。
參看圖9b的視圖，光學閱讀器100可以以下述模式工作，在該模式中，光學閱讀器100通過對偏振化像素250P選擇性地尋址，並選擇性地僅僅從光偏振化像素中讀出圖像數據，來捕獲圖像數據。光學閱讀器100可以被配置為具有減少鏡面反射讀取錯誤的解碼模式。可以配置光學閱讀器100，使得當激勵按鈕3156時，光學閱讀器100接收觸發信號以獲得圖像數據，這使得即使在鏡面反射讀取條件下仍可能成功地讀取。
參看圖19c的流程圖，光學閱讀器100可以在步驟1902接收觸發信號，從而開始以減少鏡面反射讀取錯誤解碼模式工作。可以按照操作者的人工控制來接收觸發信號，比如激勵控制按鈕3156。控制電路552還可以被配置為當控制電路552自動地感測到預定狀態比如飽和狀態時，在步驟1902處接收觸發信號。在步驟1902處，控制電路552可以通過對在正常解碼操作期間在步驟1204(圖14b)處的圖像數據進行分析來確定飽和狀態存在，從而當檢測到飽和狀態時，光學閱讀器100自動開始以減少鏡面反射讀取錯誤解碼模式工作。在本發明的一個具體實施例中，控制電路552可以在單色圖像數據的平均白色值低於預定級別時，確定飽和狀態存在。
在步驟1904，光學閱讀器100獲得鏡面反射讀取條件的解碼圖像數據幀。控制電路552在步驟1902處，通過對圖像傳感器陣列182G的光偏振化像素250P選擇性地尋址、並選擇性地僅僅從光偏振化像素250P讀出圖像數據，來獲得鏡面反射條件的解碼圖像數據幀。在被整合到光學閱讀器100中的圖像傳感器陣列182G的另一方面中，圖像傳感器陣列182G可以包括用於與光偏振化像素250P分別地且獨立地對單色像素250M進行復位的分隔復位控制線。圖像傳感器陣列182G可以具有如結合圖像傳感器陣列182G、特別是結合圖7a描述的分隔開的復位控制線組。
因此，當控制電路552對光偏振化像素250P選擇性地尋址以便從光偏振化像素250P中讀出圖像數據時，控制電路552將單色像素250M驅動為復位。正如本文所述，對單色像素250M的復位，是與對光偏振化像素250P曝光的曝光時段相同步的。在光偏振化像素250P曝光的同時將單色像素250M驅動為復位，消除了電子擴散串擾，並減少了由於光子穿透到圖像傳感器陣列182G而引起的串擾。
在步驟1904，控制電路552可以在與未中像素位置相對應的像素位置處插補像素值。在步驟1906，控制電路552將在步驟1904處獲得的鏡面反射條件解碼圖像數據幀轉送到標記解碼電路1702或者自動區分電路1704，如結合圖1e描述的。
在步驟1908，控制電路552接收解碼電路1702或者籤名自動區分電路1704輸出的解碼輸出數據。在步驟1910，控制電路552輸出解碼輸出數據，例如通過將解碼輸出數據傳送到閱讀器上的顯示器504或者轉送到以距離隔開的顯示器1504，控制電路552也可以將解碼數據存儲到系統145的適當存儲器地址單元(圖10)。
已經參考圖19c的流程圖描述了一過程，其中控制電路552選擇性地從單色像素250M中讀出單色像素圖像數據，並且選擇性地從光偏振化像素250P中讀出圖像數據。包括混合型單色和光偏振化圖像傳感器陣列182G的光學閱讀器也可以在不從圖像傳感器陣列182G中選擇性地讀出圖像數據的情況下工作。包括混合型單色和光偏振化圖像傳感器陣列182G的光學閱讀器可被操作用於對可解碼標記解碼，並依據參考圖14a、14b和14c描述的過程獲取圖像。在獲得解碼圖像數據幀時(步驟1204，圖14b)，控制電路552可以在單個幀捕獲步驟中從混合型單色和光偏振化圖像傳感器陣列182G的所有像素中讀出圖像數據，其包括來自於所有單色像素250M和所有光偏振化像素250P的圖像數據。也可以通過兩個幀捕獲步驟來捕獲全幀的單色和光偏振化像素圖像數據。在步驟1210中，控制電路552向解碼電路1702或者自動區分電路1704轉送在步驟1204處獲得的全幀的單色和偏振化像素圖像數據。如果解碼電路1702或者自動區分電路1704未能解碼或者未能檢測到手寫字符的存在，則控制電路552可以在步驟1210之後，對原本在步驟1210處轉送的全幀的圖像數據中的一個子集進行轉送。也就是說，在步驟1210之後，如果解碼或者自動區分失敗，則控制電路552可以向解碼電路1702或者自動區分電路1704轉送一個減少分辯率的圖像，該減少分辯率的圖像是通過從全幀的圖像數據中選擇性地提取單色圖像數據，而從全幀圖像中提取出來的。減少分辯率的圖像數據幀僅僅包括與圖像傳感器陣列182G的光偏振化像素250P相對應的圖像數據。解碼電路1702未能解碼或者自動區分電路未能識別，可被認為是由控制電路552做出的一種飽和狀態存在的判定。
此處所述的混合型單色和彩色圖像傳感器陣列(比如圖像傳感器陣列182A或者182B)中的元件可以與混合型單色和光偏振化圖像傳感器陣列182G中的元件組合成為單個圖像傳感器陣列。圖20a和20b示出圖像傳感器陣列182H，其包括第一單色像素子集250M、第二彩色感光像素子集250C和第三光偏振化像素子集250P。圖像傳感器陣列182H可以包括三個分隔開的復位控制線組，使得能夠分隔開地、且相獨立地進行單色像素250M的復位、彩色感光像素250C的復位、以及光偏振化像素250P的復位。圖像傳感器陣列182H可以被整合到手持式光學閱讀器100中，並且可以替換圖1a中所示的硬體塊208。整合有圖像傳感器陣列182H的光學閱讀器100可以具有其中光學閱讀器100單獨地對單色像素250M尋址的操作模式，用於僅僅從單色像素250M中讀出圖像數據。包括圖像傳感器陣列182H的光學閱讀器100還可以具有其中光學閱讀器100對彩色感光像素250C選擇性地尋址、且從彩色感光250C中選擇性地讀出圖像數據的操作模式。光學閱讀器100還可以具有其中光學閱讀器100對光偏振化像素250P選擇性地尋址、且從光偏振化像素250P中選擇性地讀出圖像數據的操作模式。光學閱讀器100可以獲得具有包含單色、彩色和光偏振化像素圖像數據的全幀圖像數據(以一個、兩個、或者三個幀捕獲步驟獲得)，隨後按照需要來使用該圖像數據。例如，如果試圖使用全幀圖像數據的解碼發生失敗，則光學閱讀器100可以從全幀圖像數據中選擇性地提取光偏振化像素圖像數據，並將提取的圖像數據轉送到解碼電路1702。
一般來講，包括圖像傳感器陣列182H的光學閱讀器100在常規讀取條件下獲得解碼圖像數據幀時，選擇性地從單色像素250M中讀出圖像數據，來轉送到解碼電路1702。當獲得圖像數據以便在獲得可視顯示彩色圖像數據幀時使用時，光學閱讀器100選擇性地從彩色感光像素250C中讀出圖像數據。當光學閱讀器100感測到鏡面反射存在、或者操作者按照操作者控制而將光學閱讀器100驅動為減少鏡面反射讀取錯誤解碼操作模式時，光學閱讀器100選擇性地從光偏振化像素250P中讀出圖像數據、或者選擇性地從圖像數據幀中提取與像素250P相對應的圖像數據。包括圖像傳感器陣列182H的光學閱讀器100可以依據結合圖14a描述的圖像獲取和解碼模式流程圖工作，並且可以執行結合圖19c描述的減少鏡面反射讀取錯誤解碼模式。
為了增強依據本發明的具有包含光偏振化濾光片的圖像傳感器陣列(比如，圖像傳感器陣列182G，182H)的光學閱讀器的性能，光學閱讀器100可以納入發射光學光偏振器(也可被稱為「光偏振化濾光片元件」或者「光偏振化濾光片」)。舉例來說，閱讀器成像模塊(例如模塊1802A)可以包括圖8f中所示的光學鍍層1962，該鍍層1962可以被設置在圖8a中所示的電路板1806的前方。光學鍍層1962可以整合光偏振器1963，該光偏振器1963對來自光源160S、160T的光進行偏振化，可以在使用偏振化圖像傳感器陣列182G、182H捕獲圖像時選擇性地激發該光偏振器1963。可以相對於圖像傳感器陣列182G、182H的偏振化濾光片元件261，對光偏振器1963進行橫向偏振化。光學鍍層1962可以包括其他元件，如光學漫射器(未示出)，用於對光源160C160T射出的光線。
參考圖22a-22i描述了標記解碼電路組件1702和自動區分電路組件1704的進一步的方面。標記解碼電路1702(其可以是條形碼符號數據形式解碼電路)在接收到控制電路552傳送來的圖像數據時，可以在圖像數據中檢索表示存在諸如一維或二維條形碼之類的數據形式的標誌，如靜止區。如果存在潛在的可解碼標記(數據形式)，則解碼電路1702為該圖像數據應用一個或多個標記解碼算法。如果解碼嘗試成功，則光學閱讀器輸出解碼後的數據形式數據。參考圖22a描述的所有電路(模塊)可以被整合到外殼101中。此外，可以通過控制電路552和存儲器566的組合來實現圖22a中的所有電路。
光學閱讀器100還可以包括自動區分電路1704。參看圖22a，自動區分電路1704可以包括解碼電路1702和圖像處理與分析電路21208，它們彼此通信。
如本實施例中所示，圖像處理與分析電路21208包括特徵提取電路21212、通用分類器電路21216、籤名數據處理電路21218、OCR解碼電路21222和圖形分析電路21224，它們彼此通信。此外，如圖22a中所示，特徵提取電路21212包括二值化電路21226、線細化電路21228和卷積電路21230，它們彼此通信。
圖22b示出過程21300，其利用了本發明的一個使用圖22a中所示自動區分電路的實施例。過程21300包括圖像閱讀器記錄激勵事件(步驟21302)，比如接收到觸發信號，並且在步驟21304處做出響應，用光學閱讀器100從目標採集(獲得)圖像數據。採集圖像數據步驟可以依照步驟1204(圖14b)。在採集之後，圖像數據被傳送到解碼電路1702(步驟21308)。數據形式解碼電路在圖像數據中檢索表示存在諸如一維或二維條形碼之類的數據形式的標誌，如靜止區(步驟21310)。如果存在潛在的數據形式，則解碼電路1702為所處理的圖像數據應用一個或多個數據形式解碼算法(步驟21314)。如果解碼嘗試成功，則光學閱讀器100輸出(步驟21318)解碼數據形式數據，並用告警信號發出成功讀取信號(步驟21322)，比如嘟嘟聲音調。
在一個實施例中，如果解碼嘗試沒有成功，則圖像數據被轉送到(步驟21326)圖像處理與分析電路21208。在另一實施例中，與解碼數據形式數據的嘗試並行地處理圖像數據。在這樣一個實施例，首先完成的過程(即，數據形式解碼嘗試或者圖像處理)將輸出其數據(例如，解碼後的條形碼或者捕獲的籤名)，而另一併行的過程則終止。在一個進一步的實施例中，響應於數據形式的解碼來處理圖像數據。在這樣一個實施例中，條形碼中編碼了諸如運送標籤編號、以及表示應當捕獲籤名的信息這樣的項目信息。
在圖像處理與分析電路21208內，通過特徵提取電路21212處理圖像數據。一般來講，特徵提取電路產生表示圖像數據紋理的數值輸出。如上所述，圖像數據的紋理指的是圖像數據中包含的數據類型的特性。通常的紋理類型包括一維或二維條形碼紋理、籤名紋理、圖形紋理、列印文本紋理、手寫文本紋理、繪圖或圖像紋理、照片紋理等等。在任一紋理類別內，有時能夠標識出紋理的子類別。
作為特徵提取電路21212處理圖像數據的一部分，由二值化電路21226處理圖像數據(步驟21328)。二值化電路21226依據局部閾值化和目標圖像尺寸標準化，將灰度級圖像二值化為二值圖象。將圖像數據二值化後，通過線細化電路21228處理圖像數據(步驟21332)，以便將多像素粗的線段減少為單像素粗的線。對於二值化後且線細化的圖像數據，由卷積電路21230處理圖像數據(步驟21336)。
一般來講，卷積電路21230用依據本發明設計的一個或多個檢測器映射來對已處理的圖像數據進行卷積，以便在圖像數據中標識出各種紋理特徵。在一個實施例中，卷積電路21230為每一卷積的檢測器映射產生一對數字，平均值和方差(或者標準偏差)。圖22c示出用於檢測圖像數據中存在的曲線元素的一組12個2×3二進位curvelet檢測器映射21250。當用圖像數據卷積每一curvelet檢測器映射21250時，產生的平均值和方差提供了在二值化且線細化的圖像數據中的具有與curvelet檢測器映射21250相似形狀的元件的存在性或密度的指示。由於每一像素映射產生一對數字，12個curvelet檢測器映射21250總共產生24個數字。依據一個實施例，這24個數目表示處理後圖像數據的曲線或者籤名紋理。
對於圖像數據的進一步的處理包括將特徵提取電路21212的輸出饋送到(步驟21340)通用分類器電路21216中。通用分類器電路21216將特徵提取電路產生的數字作為神經網絡、均方誤差分類器等等的輸入。這些工具被用於將圖像數據分類為通用的類別。在採用神經網絡的實施例中，依據本發明設想了不同的神經網絡配置，以實現不同的操作優化和特性。在一個採用神經網絡的實施例中，通用分類器電路21212包括24+12+6+1＝43個節點前饋、後向傳播多層神經網絡。對於由採用12個curvelet檢測器映射21250的卷積電路21230產生的12對平均值和方差輸出，輸入層具有24個節點。在這一實施例的神經網絡中，具有分別為12節點和6節點的兩個隱蔽層。還有一個輸出節點，用於報告籤名存在性的肯定或者否定。
在另一採用神經網絡的實施例中，卷積電路21230使用了圖22d中所示的20個curvelet檢測器映射21260。如圖所示，20個curvelet檢測器映射21260包括圖22c中的原始的12個curvelet檢測器映射21250。附加的8個像素映射21260被用於提供關於籤名的方位信息。在一個採用20個curvelet檢測器映射21260的實施例中，通用分類器電路21212是一個40+40+20+9＝109節點前饋、後向傳播多層神經網絡。對於由採用20個curvelet檢測器映射21260的卷積電路21230產生的20對平均值和方差輸出，輸入層具有40個節點。在這一實施例的神經網絡中，存在分別為40節點和20節點的兩個隱蔽層，一個報告籤名存在性的肯定或者否定的輸出節點，和8個報告籤名定向度的輸出節點。八個輸出節點提供28＝256個可能的方位狀態。因此，在0和360之間按照1.4度增加的度數中提供該定向角。
在某些實施例中，通用分類器電路21216能夠把數據分類為擴展的採集類別。舉例來說，在某些實施例中，通用分類器電路21216規定圖像數據是否包含各種數據類型，比如籤名；數據形式；手寫文本；列印文本；機器可讀文本；OCR數據；圖形；圖片；圖像；諸如運送貨單、提貨單、身份證等等之類的表格；指紋，諸如指紋、面部圖像、視網膜掃描等等之類的生物測量特徵，和/或其他的類型的標識符。在進一步的另外的實施例中，通用分類器電路21216規定圖像數據是否包括這些數據類型的不同組合。在某些實施例中，通用分類器電路21216規定圖像數據是否包含規定類型的數據。在這樣一個實施例中，在識別電路內包括圖像處理與分析電路21208，其依據存在或者不存在規定的數據類型，比如圖像數據中的籤名或者生物統計特徵，來輸出肯定的或者否定的應答。
在一個實施例中，一旦已經確認了籤名的存在，並且確定了其一般的方位，則將圖像數據轉送(步驟21344)到籤名數據處理電路21218。在一個實施例中，籤名數據處理電路21218被用於檢測圖像數據中的籤名的邊界。在一個實施例中，籤名邊界是使用直方圖分析檢測出的。如圖22e中所示，直方圖分析由沿著相對於籤名方位定義的水平和垂直方向的一系列一維切片構成。在一個實施例中，每一個一維切片的值對應於沿著該像素切片的黑色的(即，零值的)像素的數目。在某些實施例中，如果未曾對任一條形碼解碼，則捕獲全幀圖像數據中的某一規定的區域，比如中央的區域，來進行籤名分析。一旦完成，則直方圖分析提供圖像數據中的數據元素像素的密度的二維圖表。籤名的邊界是相對於必須為若干連續的切片取得的最小密度來確定的。在一個實施例中，直方圖分析沿著水平和垂直兩個方向向內進行檢索，直到像素密度升高到預先規定的分界閾值之上為止。為了避免無意中修剪籤名數據，通常使用低分界閾值。
在一個實施例中，一旦已經確定籤名的邊界，籤名數據處理電路21218修剪圖像數據，並提取籤名圖像數據。在這樣一個實施例中，修剪是由圖像修整電路來執行的，其產生修整後的圖像數據，其中已經刪除了未包括籤名的圖像數據部分。在其他實施例中，採用了各種壓縮技術來減少對於籤名圖像數據的存儲需求。這樣一種技術包括使用遊程長度編碼來對籤名圖像數據進行編碼。依據這種技術，為每一掃描線記錄具有相似的二值化值的每一遊程的長度(即1或者0的每一遊程的長度)，作為用於重建位圖的手段。另一編碼技術將籤名圖像數據處理為數據結構，其中該數據結構的元素由矢量構成。依據這一編碼技術，將籤名分解為矢量的集合。每一矢量的位置結合每一矢量的長度和方位，被用於重建原始的籤名。在這樣一個實施例中，無論連續像素遊程的曲率何時超過規定值，該編碼過程都將產生一個新的矢量。還有一種壓縮技術採用了B樣條曲線擬似。這一技術具有強健地適應曲率和縮放問題的能力。
在各種實施例中，籤名圖像數據、或者壓縮或編碼型式的籤名圖像數據被本地存儲在專用存儲設備上。在這樣一個實施例中，本地存儲設備可以是諸如CompactFlash存儲卡等等之類的可拆卸存儲設備，其將在下文中更詳細地描述。在另一實施例中，籤名圖像數據被存儲在通用存儲器中易失性或者非易失性部分中，並在將來下載。在還有一個實施例中，可以通過有線或者無線裝置，在捕獲的時候或者在稍後的時刻(比如在數據採集會話已經完成時)傳輸該籤名圖像數據。
在另一實施例中，籤名數據處理電路21218不執行直方圖分析，而是一旦已經確定籤名的存在，則簡單地將整個圖像或者壓縮型式存儲在存儲器中。在進一步的實施例中，為了節省處理時間，對低解析度圖像執行初始的圖像分析。在這一實施例中，一旦確定籤名存在，則獲取高解析度圖像。在一個實施例中，對這一圖像執行籤名提取直方圖分析。接下來，在存儲器中以壓縮的或者原始的格式存儲圖像。在某些實施例中，圖像數據與其他數據結合，構成用於特定項目的記錄，比如包裹或者航運信封。如上所述，可以由光學閱讀器100採集並存儲的、或者可以從籤名數據分離出來的一些額外數據包括但不局限於數據形式數據、手寫文本數據、列印文本數據、圖形數據、圖像或者圖片數據等等。
作為其操作的一部分，圖像處理與分析電路21208可以被設計成對不同數據類型執行專門的任務。舉例來說，如果通用分類器電路21216確定圖像數據包含列印或者機器可讀文本，則可以採集圖像數據，可能對其進行直方圖分析，對其進行存儲，或者做為選擇，該圖像數據也可以被轉送到OCR解碼電路21222。類似地，如果通用分類器電路21216確定圖像數據包括圖形元素，則可以將圖像數據轉送到圖形分析電路21224進行處理。在一個實施例中，圖形分析電路21224被配置為識別和解碼預定的圖形。在這樣一個實施例中，圖形分析可以包括確定已經選擇了帳單和運送標籤上的裝運指令中的哪些框(如果有的話)。在進一步的實施例中，圖形分析可以包括對運送標籤上的郵政編碼框中包含的列印或者手寫文本進行定位和解碼。在一個替代的實施例中，光學閱讀器100可以被配置為在啟動特徵提取電路21212之前，自動地嘗試除了數據形式解碼之外的解碼操作，比如OCR解碼或者圖形解碼。
在另一實施例中，圖像處理與分析電路21208將圖像數據分割為區域，並對每一區域執行特徵提取和通用分類分析。在圖22f中所示的一個實施例中，標準的矩形圖像數據窗口被劃分為四個相等尺寸的子矩形。在圖22g中所示的另一實施例中，該分割由重疊的區域構成，以致分割區域的總數大於完整圖像數據域的尺寸。在圖22g中有七個示出的重疊區域，其中每一標識數字被顯示在相應區域的中央。在圖22h與22i中示出的進一步的實施例中，該分割由圖像數據的完全域內的採樣區域(用交叉影線示出)構成。在另一實施例中，採樣區域可以基於預加載的用戶模板，該預加載的用戶模板例如標識出了在例如運送標籤中的諸如籤名區域和/或條形碼區域之類的感興趣區。
在一個實施例中，使用分割處理來識別圖像數據中的籤名位置，這可以包括額外的元素，比如包括條形碼數據形式、文本、圖形、圖像等等之類的數據形式。在一個這樣的實施例中，通用分類器電路21216對分割圖像數據的每一區域的內容進行分類。然後由籤名數據處理電路21218提取包含籤名的區域。在一個實施例中，如果多個區域被表示為含有籤名數據，則籤名數據處理電路21218分析這些區域的布局，從而識別出最可能包含圖像數據的區域。在進一步的實施例中，當多個區域被表示為包含籤名數據時，圖像處理與分析電路21208建立反饋迴路，其中產生並分析額外的分段區域，直到定位到包含籤名數據的單個分段區域為止。
在於2004年10月5日提交的、名稱為「System And Method ToAutomatically Discriminate Between A Signature And A Barcode」(「用於自動區分籤名和條形碼的系統和方法」)的第10/958,779號美國專利申請中，描述了可由光學閱讀器100執行的附加圖像處理操作，該文獻在此被全部引入以供參考。
已經參考圖10、11、12a和12b描述了可由已在本文中描述的任一光學閱讀器100執行的各種應用。參考圖13a-13e描述可由本文所述的任一光學閱讀器100執行的另一應用。在圖13a中，示出了可作為貨運車輛或者客運車輛的汽車1282。車輛1282具有牌照1314、通常位於駕駛員的側門引擎蓋(jam)的車輛標識號碼(VIN)條1306。VIN條1306帶有列印的VIN編號1308和條形碼符號1310。VIN編號是在製造車輛的時候分配的字母數字式的唯一車輛標識號碼。車輛1282可以進一步包括攜帶有在金屬鍍層上蝕刻的VIN編號字符、且位於車輛擋風玻璃1351下的VIN鍍層1314(圖13c)，還包括車輛登記條1320。車輛1282具有多個機器可讀的車輛標識符。具體來講，牌照1284的字符可以被光學閱讀器OCR解碼。此外，VIN條1308具有VIN條形碼1310和登記條1320，其可以包括對車輛登記編號進行編碼、並且還可能對車輛1282的VIN編號進行編碼的多個條形碼符號1322、1324。在VIN鍍層1314上蝕刻的字符還可以被光學閱讀器100執行OCR解碼。此外，VIN條1306的VIN字符可以被光學閱讀器100執行OCR解碼。可能有益的是，如果在對通過在金屬表面蝕刻而編碼的標記進行解碼時常常造成鏡面反射讀取條件，則當讀取VIN鍍層1314時，使用包括具有光偏振化濾光片元件261的光偏振化像素250P的光學閱讀器。
在對車輛1282使用光學閱讀器100的一個應用中，可以對車輛1282的多個標識符進行解碼，並可獲得車輛1282的多個彩色圖像。可以將解碼的消息數據連同彩色圖像數據一起上傳到遠程伺服器184(圖10)，該遠程伺服器184進行存檔，並創建包含對標識符和圖像信息進行概要的報告的可訪問網頁。在一個應用中，LAN 170(圖10)是汽車保險索賠中心處的LAN，LAN 185是由汽車保險供應商操作的遠程數據存檔中心，而LAN 2170是遠離LAN 170和LAN 185的LAN，其例如可被設置在除了設有LAN 170的索賠中心之外的保險供應商索賠中心處。
可以配置光學閱讀器100，使得當操作者激勵指定的用戶界面控制按鈕比如按鈕3158(圖9b)時，在顯示器504上顯示汽車保險申請表格1362，其幫助光學閱讀器100的操作者向閱讀器100中輸入數據。表格1362首先提示操作者讀取車輛1282的多個機器可讀的標識符。隨後，表格1362提示操作者讀取VIN條形碼符號1310，之後是VIN鍍層1314的字符，之後是第一登記條條形碼符號1310，之後是第二登記條條形碼符號1324，之後是牌照1284的字符。可在讀取與標識符相對應的數據時，高亮度顯示與每一標識符相對應的文本。當正在輸入與表格1362的標識符解碼部分1363相對應的數據時，光學閱讀器100處於解碼操作模式，因而激勵觸發器216使光學閱讀器100在步驟1204獲得解碼幀，並將該解碼幀轉送到解碼電路1702。解碼幀可以包含從混合型單色圖像傳感器陣列182、182A讀出的單色圖像數據。當光學閱讀器100具有結合圖17a-17g描述的分隔開的圖像獲取和解碼成像組件時，通過激勵塊598內的成像組件(圖17a)來獲得步驟1204處的解碼幀。當完成了解碼車輛標識符信息的輸入時，操作者切換到行1365，並點擊鍵盤508的適當鍵來表明完成了標識符解碼。然後表格1362提示操作者獲得車輛1282的圖像，用以對車輛1282的損傷作出記錄。發明人發現，將彩色濾光片元件整合到光學閱讀器100的圖像傳感器陣列182中，有助於獲得精確記錄車輛損傷的可視顯示圖像數據幀。通過使用被存儲或被顯示的用於可視顯示與車輛1282相對應的可視顯示彩色圖像數據幀，可以通過在顯示器504、1504上顯示時肉眼觀測可視顯示幀，來評估對於車輛1282的損傷。當用彩色圖像數據記錄損傷記錄時，可以容易地通過肉眼觀測來評估例如從車輛上刮掉的漆量。顯示表格1362的部分1364提示操作者獲得車輛的多個彩色圖像。當正在執行表格1362的圖像輸入部分1364時，光學閱讀器100處於圖像獲取模式，使得激勵觸發器216會在步驟1404獲得可視顯示圖像數據幀(圖14c)。例如可以將可視顯示圖像數據幀輸出到存儲設備和/或顯示設備。當正在輸入與表格部分1364相對應的數據時，操作者可以使用光學閱讀器100獲得車輛1282的毀壞區域1370的多個彩色圖像。在執行獲得步驟1404的同時，控制電路552可以如本文所描述的那樣選擇性地從彩色感光像素中讀出彩色圖像數據，並可以使用單色圖像數據來增強彩色圖像數據的信息量。當光學閱讀器100包括如結合圖17a-17g描述的一對成像組件時，控制電路552可在步驟1404激勵彩色圖像傳感器陣列182D，來執行獲得步驟1404。當操作者通過切換到行1367並點擊鍵盤508的適當鍵來確認已經獲取了車輛1282的所有必需圖像時，可被整合到手持式外殼101中的控制電路552可以將獲得的可視顯示彩色圖像數據幀格式為一個或多個適當圖像文件格式(例如，.BMP、.TIFF、.PDF、.JPG、.GIF)，將與車輛1282相對應的所有採集的解碼車輛標識符數據和所有可視顯示彩色圖像數據幀匯總為事務數據集，並將該事務數據集發送至遠處的遠程伺服器184。控制電路552可以在發送時對事務數據集施加數據/時間戳。。可以使用文件傳輸協議(FTP)或者是被配置用於攜帶關聯的解碼車輛標識符數據(比如解碼的VIN條形碼數據和解碼的車輛登記條形碼數據)和彩色圖像數據的其他適當文件傳輸協議來發送該事務數據集。伺服器184將接收的事務數據集存儲到資料庫裡，如通過資料庫187所表示的，資料庫包括在來自於其他索賠中心的其他車輛的類似信息。伺服器184可以被配置為創建對事務數據組(例如，施加數據/時間戳後的組合VIN，登記號碼，牌照號碼，可視顯示彩色圖像數據幀的損壞記錄)進行概要的可讀網頁。這些網頁可以使用與IP網絡通信的任一PC瀏覽，例如PC 172和PC 2172。
儘管已經參考多個具體實施例對本發明進行了必要的描述，但清楚的是，本發明的時間、精神、和範圍應僅僅參考所附權利要求書來確定。
權利要求
1.一種設備，包括(a)具有二維固態圖像傳感器陣列和將圖像聚焦在所述二維固態圖像傳感器陣列的有源表面上的成像透鏡的成像組件，所述二維固態圖像傳感器陣列是具有多個像素的混合型單色和彩色感光圖像傳感器陣列，所述圖像傳感器陣列的第一像素子集是不具有波長選擇性彩色濾光片元件的單色像素，而所述圖像傳感器陣列的第二像素子集是彩色感光像素且每個都包括波長選擇性彩色濾光片元件；(b)對所述固態圖像傳感器陣列進行封裝和支承的手持式外殼；(c)與所述成像組件耦合、將圖像數據轉送到條形碼解碼電路的第一電路；以及(d)與所述成像組件耦合、使用所述固態圖像傳感器陣列獲得可視顯示彩色圖像數據幀的第二電路。
2.根據權利要求1的設備，還包括照明組件，該照明組件包括至少一個光源。
3.根據權利要求1的設備，其中所述手持式外殼包括條形碼解碼電路。
4.根據權利要求1的設備，其中所述第一電路和所述第二電路被整合到所述手持式外殼中。
5.根據權利要求1的設備，其中所述設備包括與所述手持式外殼以距離隔開的條形碼解碼電路。
6.根據權利要求1的設備，其中所述多個像素是可選擇性地尋址的，並且所述條形碼讀取設備在至少一個操作模式中對所述單色像素選擇性地尋址，並選擇性地從所述單色像素中讀出圖像數據。
7.根據權利要求1的設備，其中所述多個像素是可選擇性地尋址的，並且所述條形碼讀取設備在至少一個操作模式中對所述彩色感光像素選擇性地尋址，並選擇性地從所述彩色感光像素中讀出圖像數據。
8.根據權利要求1的設備，其中所述二維固態圖像傳感器陣列的所述彩色感光像素按照以距離隔開的像素位置，均勻地或者基本上均勻地分布在整個所述二維固態圖像傳感器上。
9.根據權利要求1的設備，其中所述圖像傳感器陣列的所述彩色感光像素被曝光以供圖像數據讀出時，所述單色像素可被驅動為復位。
10.根據權利要求1的設備，其中所述第一子集的所述單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.根據權利要求1的設備，其中所述第一子集的所述單色像素是在沿著所述固態圖像傳感器陣列的至少一個完整的像素行延伸的單色像素區中形成的。
12.一種可攜式光學閱讀器，包括(a)具有二維固態圖像傳感器陣列和將圖像聚焦在所述二維固態圖像傳感器陣列的有源表面上的成像透鏡的成像組件，所述二維固態圖像傳感器陣列具有多個像素，其中所述多個像素中的第一子集具有第一電晶體數，而所述多個像素中的第二子集具有第二電晶體數，並且所述第一電晶體數與所述第二電晶體數不同；(b)所述可攜式光學閱讀器能夠以用戶可選擇的解碼操作模式或以用戶可選擇的圖像獲取操作模式進行操作。(c)當以所述解碼模式操作時，所述光學閱讀器控制所述二維固態圖像傳感器陣列來獲得圖像數據幀，並自動地將所述圖像數據幀轉送到標記解碼電路；(d)當以所述圖像獲取模式操作時，所述光學閱讀器控制所述固態二維圖像傳感器陣列來獲得可視顯示彩色圖像數據幀，並自動地將所述圖像數據幀輸出到從由顯示設備、存儲器地址單元和以距離隔開的設備構成的組中選擇出來的輸出去向。
13.根據權利要求12所述的可攜式光學閱讀器，其中所述第二像素子集中具有較小電晶體數的所述像素是包含波長選擇性彩色濾光片的彩色感光像素。
14.根據權利要求12所述的可攜式光學閱讀器，其中所述第二像素子集中具有較小電晶體數的所述像素是包括波長選擇性彩色濾光片的彩色感光像素，所述波長選擇性濾光片是從由青色濾光片和品紅色濾光片構成的組中選出的。
15.一種設備，包括具有多個像素的二維固態圖像傳感器陣列，所述二維固態圖像傳感器陣列是混合型單色和彩色感光圖像傳感器陣列，所述圖像傳感器陣列的第一像素子集是不具有彩色濾光片元件的單色像素，而所述圖像傳感器陣列的第二像素子集是每一個都包括波長選擇性濾光片元件的彩色感光像素。
16.根據權利要求15的設備，被整合到標記解碼設備中。
17.一種可攜式數據採集設備，包括(a)具有二維固態圖像傳感器陣列和將圖像聚焦在所述二維固態圖像傳感器陣列的有源表面上的成像透鏡的成像組件，所述二維固態圖像傳感器陣列是具有多個像素的混合型單色和彩色感光圖像傳感器陣列，所述圖像傳感器陣列的第一像素子集是不具有波長選擇性彩色濾光片元件的單色像素，而所述圖像傳感器陣列的第二像素子集是彩色感光像素且每個都包括波長選擇性彩色濾光片元件；(b)對所述固態圖像傳感器陣列進行封裝和支承的手持式外殼；(c)所述可攜式數據採集設備能夠以用戶可選擇的標記解碼操作模式或以用戶可選擇的圖像獲取操作模式進行操作，(d)當選擇以所述標記解碼操作模式操作並接收到觸發信號時，所述光學閱讀器控制所述二維固態圖像傳感器陣列來獲得解碼圖像數據幀，並自動地將所述圖像數據幀轉送到標記解碼電路；以及(e)當選擇以所述圖像獲取模式操作並且接收到觸發信號時，所述光學閱讀器控制所述二維固態圖像傳感器陣列來獲得可視顯示彩色圖像數據幀，並自動地輸出所述可視顯示彩色圖像數據幀。
18.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中可以獨立於所述圖像傳感器陣列的所述彩色感光像素對所述單色像素選擇性地尋址，使得與所述單色像素對應的圖像數據獨立於與所述彩色感光像素對應的圖像數據而被選擇性地讀出。
19.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述多個像素是可選擇性尋址的，當所述光學閱讀器以所述標記解碼模式操作時，對所述單色像素選擇性地尋址，並選擇性地從所述單色像素中讀出圖像數據。
20.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述多個像素是可選擇性尋址的，當所述光學閱讀器以所述圖像獲取模式操作時，對所述彩色感光像素選擇性地尋址，並選擇性地從所述彩色感光像素中讀出圖像數據。
21.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述二維固態圖像傳感器陣列的所述彩色感光像素均勻地分布在整個所述二維固態圖像傳感器陣列上。
22.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述圖像傳感器陣列包括棋盤狀圖案的像素，並且所述彩色感光第二像素子集中的像素位於所述圖像傳感器陣列的以距離隔開的位置處，且均勻地或者基本上均勻地分布在整個所述圖像傳感器陣列上。
23.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述彩色感光像素的所述彩色感光彩色濾光片元件是從由青色濾光片元件和品紅色濾光片元件構成的組中選擇出的。
24.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述光學閱讀器包括顯示設備，並且所述光學閱讀器在輸出所述圖像數據幀時，將所述圖像數據幀發送到所述光學閱讀器的所述顯示器。
25.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中所述光學閱讀器在所述圖像獲取模式中輸出所述圖像數據幀時，將所述圖像數據幀輸出到從由顯示設備、存儲器地址、或者以距離隔開的設備構成的組中選擇出來的輸出去向。
26.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中當所述光學閱讀器的單個控制按鈕被按動時，所述光學閱讀器以所述解碼模式操作並且接收所述觸發信號。
27.根據權利要求17所述的可攜式數據採集設備，其中在所述圖像傳感器陣列的所述彩色感光像素被曝光以供圖像數據讀出時，所述單色像素可被驅動為復位。
28.一種設備，包括具有二維固態圖像傳感器陣列和將圖像聚焦在所述二維固態圖像傳感器陣列的有源表面上的成像透鏡的成像組件，所述固態二維圖像傳感器陣列具有多個像素，所述多個像素中的第一子集具有第一電晶體數，而所述多個像素中的第二子集具有第二電晶體數，並且所述第一電晶體數與所述第二電晶體數不同。
29.根據權利要求28所述的設備，其中所述第一子集的像素具有比所述第二子集的像素大的電晶體數，並且所述第二子集的具有所述較小電晶體數的所述像素是包括波長選擇性彩色濾光片的彩色感光像素。
30.根據權利要求29所述的設備，其中所述第一子集的像素具有比所述第二子集的像素大的電晶體數，並且所述第一子集的具有所述較大的電晶體數的所述像素是沒有波長選擇性彩色濾光片的單色像素。
31.根據權利要求30所述的設備，其中所述第一子集的像素具有比所述第二子集的像素大的電晶體數和大的表面面積，並且所述第二子集的具有所述較小電晶體數的所述像素是包括波長選擇性彩色濾光片的彩色感光像素。
32.根據權利要求31的設備，其中所述第一子集的像素具有比所述第二子集的像素大的電晶體數和大的表面面積，並且所述第一子集的具有所述較大電晶體數的所述像素是沒有波長選擇性彩色濾光片的單色像素。
33.一種數據採集設備，包括(a)包括二維固態圖像傳感器陣列和將圖像聚焦在所述二維固態圖像傳感器陣列的有源表面上的成像透鏡的成像組件，所述二維固態圖像傳感器陣列是具有多個像素的混合型單色和彩色感光圖像傳感器陣列，所述圖像傳感器陣列的第一像素子集是不具有波長選擇性彩色濾光片元件的單色像素，而所述圖像傳感器陣列的第二像素子集是彩色感光像素且每個都包括波長選擇性彩色濾光片元件；(b)其中所述可攜式數據採集設備按這樣一種模式操作，在該模式中，所述數據採集設備控制所述二維固態圖像傳感器陣列來獲得圖像數據幀，並將所述圖像數據幀轉送到標記解碼電路。
全文摘要
一種具有專門構造的二維圖像傳感器陣列的可攜式手持式光學閱讀器可按條形碼解碼模式和圖像獲取模式工作。所述專門構造的圖像傳感器陣列是混合型單色和彩色圖像傳感器像素陣列，其中第一像素子集是沒有波長選擇性彩色濾光片元件的單色像素，而第二像素子集是包括波長選擇性彩色濾光片元件的彩色感光像素。
文檔編號H01L27/146GK101069190SQ200680000050
公開日2007年11月7日 申請日期2006年3月7日 優先權日2005年3月11日
發明者王寅君 申請人:手持產品公司