[发明专利]在视场内具有不均一放大率的成像读取器

说明书

背景技术

固态成像读取器已被安装在超市、仓储会员店、百货商店和其它类型零售店内具有水平和/或大致垂直配置的窗的槽式扫描仪或工作站中达许多年，以光电地读取标记对象，例如一维和二维标记(尤其是通用商品码(UPC)条形码标记)和读取非标记对象，例如驾照、收据、签名等，这些对象关联于拟由槽式扫描仪处理的产品。操作者或消费者可以“刷过”模式使与对象关联的产品的横跨和越过槽式扫描仪窗地沿一移动方向滑过或刷过。替代地，操作者或消费者可以“展示”模式立刻地将与产品关联的对象展示到窗的大约中央区域。这种选择依赖于用户喜好或依赖于其中使用系统的工作站的布局。

读取器包括具有一维或二维传感器阵列(也称像素)的成像器，这些传感器对应于该阵列的视场(FOV)中的图像元素或像素。该成像器可包括一维或二维电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件，并与在数字用户照相机中使用以捕获图像的成像器相似。读取器包括：照明系统，用于利用从光源射出并透过窗朝向从其反射和散射的对象的照明光来照亮对象；以及具有光轴的成像透镜组件，用于捕捉透过窗从对象返回的光并将所捕捉的返回光作为图像投影到阵列上。包括控制器或经编程的微处理器的电子电路处理由阵列产生并指示所捕捉的图像的电信号。如果对象是标记，则控制器将捕捉的图像解码并由此读取该标记。如果对象不是标记，则控制器处理，例如存储、光学地校正和/或显示所捕捉的图像。

对象相对于窗的位置和取向是可变的。对象可位于产品之下或上或右至左，或者在箱形产品的诸侧面中的任何侧面之间或之上。对象可以“栅栏(picket fence)”方位取向，其中一维UPC标记的狭长平行条是垂直的，或者对象可以“阶梯”方位取向，其中诸标记条是水平的，或者它们之间以任何方位角取向。对象可相对于窗移动或保持暂时稳定。对象可被设置在成像透镜组件的光轴之上、附近或其远端，并可被定位在阵列FOV之内或之外的任何位置，并可沿光轴背离窗地位于工作距离范围之内或之外。

理想的是，使阵列FOV在近工作距离或在工作站的窗附近相对大以使FOV覆盖整个对象。在较远的工作距离，优选地使FOV缓慢地发散。固态读取器的使用的优势在于，通过该读取器读取对象的工作距离范围或能力受成像透镜组件的光学特性和受成像器阵列中的像素数(或其分辨率)限制。最小成像条/间隔区之间的比，或对象条形码标记的模与条/间隔区被投影在成像器阵列上的像素数(即由条/间隔区覆盖的像素数)之比，被称为“每个模的像素”或PPM。当FOV快速发散时，PPM也快速增加，这在一些情形下限制读取器在远工作距离解码和读取对象标记的能力。

在当对象标记相对于前述成像透镜组件的光轴以一相当大的成像角(例如45°)沿一具体方向倾斜时的情况下，并且当对象标记位于沿径向远离光轴的FOV的外围边缘区的位置时，PPM由于投影效果以成像角的余弦为函数进一步减小。另外，倾斜的标记比其实际情况看上去看上去更密。倾斜标记在阵列上的投影图像比取向在基本与成像透镜组件的光轴垂直的平面内取向的标记的图像具有更高的密度。理想的是，增加沿倾斜的对象标记的具体方向PPM以补偿PPM损失、降低的分辨率、表观增加密度以及对位于这种径向远离FOV外围边缘区内的这些倾斜标记进行解码和读取的能力下降。

发明内容

本发明涉及一种通过图像捕捉而光电地读取一对象的读取器和方法。所述对象优选地是一标记。读取器包括具有窗的外壳。优选地，读取器是垂直槽式扫描仪，其窗位于竖直平面内。读取器也可以是双窗工作站，该双窗工作站具有如前所述位于基本竖直平面内的一个窗以及位于基本水平平面内的另一窗。固态成像器由外壳支承，并优选地在窗后面的外壳内。成像器具有一带视场的传感器阵列，在读取过程中对象位于该视场内。阵列包括亚兆像素或超兆像素尺寸的一维或二维电荷耦合器件(CCD)阵列或互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列。

照明系统用来自光源(例如发光二极管(LED))的照明光透过该窗照亮该对象。具有光轴的成像透镜组件用以捕捉从沿光轴背离窗的工作距离范围内的对象透过窗返回的照明光，并将捕捉的返回照明光投射到阵列上。控制器或经编程的微处理器用以控制照明系统以照亮对象，控制成像器以在曝光时间周期内捕捉从对象返回的照明光以产生指示正被读取的对象的电信号，并处理该电信号以读出对象，尤其是对对象标记进行解码。