[发明专利]具有滤光片的滚动复位成像器

说明书

相关申请

【0001】此申请要求对于2005年1月27日提交的标题为“Rolling-ResetImager With Optical Filter”的美国专利申请第11/045,214的优先权，该申请作为参考文献并入本说明书中。

技术领域

【0002】本申请一般性地涉及光学系统和元件，更具体地涉及成像系统，诸如那些有助于读取条形码的系统。

背景技术

【0003】普通成像器，例如隔行传输电荷耦合装置(IT-CCD)和某些互补金属氧化物半导体(CMOS)照相机，例如所谓的4-T像素传感器(也被称为帧快门成像器)，通过同时曝光待成像物体的所有像素元素而形成电子图像。为了使用此成像器对移动物体进行成像，提供帧快门以短暂开启快门并且同时瞬间曝光所有成像器的像素，产生“定格”图像。快门保持开启的时间-帧曝光时间-决定了最快速度，待成像物体可以以此速度移动而同时生成质量足够好的图像。尽管机械快门使得对快速移动物体进行令人满意的成像变得更容易，但是机械快门机构对成像系统的复杂性、成本、尺寸、重量、功率、可靠性和耐用性具有负面影响。

【0004】另一方面，滚动复位成像器，诸如某些CMOS照相机，通过顺序激活像素网格阵列中的单独像素行、以等于成像器帧速度的速度循环通过每一行而形成图像。在每一帧，每一行曝光N个时间单位，其中，N指定了曝光时间。通过在读出特定行之前使得采集N行的像素值得以实现而实现上述曝光。读出过程清除该行。此方法使得成像器能够在宽强度范围之内捕获图像，因为每一行可被曝光如一单位时间一样短和如整个帧时间一样长的时间。此曝光方法的不良后果是每行在略微不同时间曝光。例如，如果N＝1，则每行顺序曝光。如果实施更长的曝光时间(N＞1)，则每行错开总曝光时间的1/N。如果成像器试图捕获移动物体，则交错曝光导致运动伪影。例如，如果细的垂直定向的物体(诸如铅笔)在这样的成像器之前以足够高的速度从左至右移动，则由于交错曝光时间的影响，图像将被捕获为对角定向的铅笔。

【0005】由于相较于CCD工艺，CMOS工艺相对容易，滚动复位CMOS成像器一般没有CCD成像器昂贵，此外，因为滚动复位成像器通常每像素具有更少的晶体管，其一般没有帧快门CMOS成像器昂贵。尽管如此，以操作的定格模式操作滚动复位成像器具有挑战性。为使得所有像素同时被曝光，必须对每一行进行调整来以完整帧时间进行曝光。这种长曝光时间导致明显的运动模糊效应。机械快门可与全帧曝光结合使用，以把光线的进入限制在对应于期望的曝光时间的狭小时间段。尽管如此，机械快门体积大，昂贵，并且不如全电子装置可靠。

发明内容

【0006】根据一个实施例，一种成像系统包含形成物体图像的滚动复位成像器，照明所述物体的光源，布置于物体和滚动复位成像器之间的滤光片。来自于光源的脉冲光具有照明频谱和照明脉冲宽度，该脉冲宽度限定了形成物体的图像的有效曝光时间。滤光片具有频率通带，该通带允许传播大部分所述照明频谱，同时至少大概地抑制至少某些具有所述照明频带之外的频率的光的传播。

【0007】根据另一实施例，一种方法以给定频率范围内的照明光照明物体，以使得照明光同背景环境光一起从物体反射。该方法过滤了反射光，以用大于照明光的衰减因子来衰减至少某些背景环境光。在滚动复位的基础上，该方法基于过滤光形成像素化的图像。

【0008】下文参考下列附图阐述关于特定实施例的构造和操作的其它细节。

附图说明

【0009】图1是根据一个实施例的成像系统的示意图。

【0010】图2是根据另一实施例的条形码读取系统的示意图。

【0011】图3是根据一个实施例的成像方法的流程图。

【0012】图4是根据一个实施例的条形码读取方法的流程图。

具体实施方式

【0013】参考上面所列之附图，本部分描述特定实施例及其详细结构和操作。根据本公开，本领域的技术人员会认识到某些实施例能够获得优于已知现有技术的某些优势，包括下述优势的某些或全部：(1)能够利用更经济的滚动复位成像器，诸如CMOS滚动复位成像器；(2)消除对使用物理快门机制的需要；(3)抑制背景照明；及(4)避免来自于照明源的可见闪烁，该闪烁是可辨识的并且令观察者生厌。在阅读本部分中的剩余部分后，不同实施例的这些和其它的优势会显而易见。