[发明专利]具有量子点成像器的成像和解码装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求编号为13/040,737、2011年3月4日申请的、标题为“具有量子点成像器的成像和解码装置”的美国专利申请的优先权。上述申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明一般涉及用于成像和解码图像中的可解码特征的装置。

背景技术

用于读取和解码可解码标记的标记读取终端和解码成像器可以以各种种类可用。例如，没有键盘和显示器的最小特征化的标记读取终端在销售点应用中是常见的。没有键盘和显示器的标记读取终端是可以以可识别的枪式形状因子可用，该枪式形状因子具有把手和可被食指致动的触发按钮(扳机)。具有键盘和显示器的标记读取终端也是可用的。配备了键盘和显示器的标记读取终端通常用于运送和仓库应用，并且可以以结合了显示器和键盘的形状因子可用。在配备了键盘和显示器的标记读取终端中，用于致动解码消息的输出的触发按钮通常被提供在如能够被操作者的拇指致动的这样的位置中。以没有键盘和显示器形式的标记读取终端或者以配备了键盘和显示器形式的标记读取终端通常被用于各种数据收集应用中，包括销售应用点、运送应用、库存应用、安全检查点应用、以及病人护理应用。一些标记读取终端适用于读取条码符号，包括一个或多个一维(1D)条码、堆叠1D条码、以及二维(2D)条码。其他标记读取终端适用于使用光学字符识别(OCR)来读取标准字符，同时还有其他标记读取终端被配备来读取条码符号和OCR字符两者。具有成像子系统的数字装置，例如智能电话、平板电脑、以及移动计算机的其他形式，也可被用于捕获和对图像帧执行尝试解码，该图像帧具有一个或多个可解码特征，例如以任意各种格式的字符、单词、句子、一维(1D)条码、堆叠1D条码、以及二维(2D)条码。

一些标记读取终端和解码成像器采用基于电荷耦合器件(CCD)的图像传感器。基于CCD的图像传感器包含电耦合光敏光电二极管阵列，其将入射光能量转换为电荷包。在操作中，该电荷包为了后续处理而被转移出该CCD成像器传感器。

一些标记读取终端和解码成像器采用基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器作为替代的成像技术。和CCD一样，基于CMOS的图像传感器包含光敏光电二极管阵列，其将入射光能量转换为电荷包。然而，不同于CCD，基于CMOS的图像传感器允许二维阵列中的每个像素被直接寻址。这样的一个优点在于，可以独立地访问整个图像数据帧的子区域，用于剪裁的或窗口化的图像数据帧。基于CMOS的图像传感器的另一个优点在于，通常它们具有较低的每像素成本。这主要是由于实际上CMOS图像传感器在大容量晶片制造设施中用标准的CMOS工艺来制造，该大容量晶片制造设施生产诸如微处理器等的通用集成电路。除了较低的成本，该通用制造工艺意味着CMOS像素阵列可在单个电路上与其他标准电子装置一起被集成，该标准电子装置诸如是时钟驱动器、数字逻辑电路、模拟/数字转换器等等。这转而具有了减少空间需要以及降低电力使用的进一步优点。

基于CMOS的图像读取器已经传统地采用了旋转快门来曝光传感器阵列中的像素。在旋转快门体系结构中，像素行被顺序激活并读出。像素的曝光或积分时间是在像素被复位和它的值被读出之间的时间。在典型的示例中，由于几百行像素必须在数据帧的捕获期间被曝光和读出，因此相邻像素行的曝光周期通常相当大地重叠。旋转快门体系结构及其重叠曝光周期需要照明源在需要捕获数据帧的基本上所有时间期间保持开启，使得照明被提供给所有的行。在操作中，该旋转快门体系结构还遭受至少两个成像缺点：图像失真和图像模糊。图像失真是每行像素被曝光的不同时间的伪像。当快速移动的物体被视觉记录时，图像失真的影响是最显著的，其中当该物体在不同位置的同时，该物体的不同部分被成像，使得该物体在图像中失真。图像模糊是图像读取器中的旋转快门体系结构中需要的长曝光周期的伪像。如上所表明的，在旋转快门体系结构中，照明源必须在需要捕获数据帧的基本上所有时间期间保持开启。由于电池和/或照明源限制，在捕获整个数据帧期间所提供的光通常不足以用于短曝光时间。在无需短曝光时间的情况下，模糊诱导的效应变得显著。模糊诱导的效应的普通例子包括图像传感器的位移，例如，由持有手持图像读取器的用户的手的不稳定所引起。

随着在条码扫描器和其他成像装置中使用的成像器的像素密度的增长，由于减少的像素尺寸，针对分辨率的主要折衷是灵敏度的损失。典型的VGACMOS成像器像素尺寸可以是5到6微米，相比之下，兆像素成像器可以有小到1.1微米的像素。因此，随着分辨率的上升而保持灵敏度成为了一个非常大的挑战。