JPH09512372A

JPH09512372A - 自己発生照明源の必要なしに画像を読む方法及び装置

Info

Publication number: JPH09512372A
Application number: JP8520561A
Authority: JP
Inventors: オルムステッド、ブライアン・エル; アーテン、マイケル・ジェイ; パリス、ブルース・イー; アコスタ、ジョージ・エル; リング、ジェイムズ・ダブリュー; ハス、ポール・アール; ウィリアムズ、ジョン・ピー・シー; マックィーン、アレクサンダー・エム; パーソン、ランディ・エル
Original assignee: スペクトラ−フィジックス・スキャニング・システムズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-12-09
Also published as: US6073851A; DE19581524T1; US6042012A; GB2301691A; US5814803A; GB2301691B; WO1996020454A1; GB9617173D0; DE19581524B4

Abstract

(57)【要約】自己発生照明の必要性を減少させつつ、バーコードや他の画像を読み取るための方法および装置、イメージリーダ（１５０１）は、光学集光系（１５０９）と高い縦横比の開口（１５０８）および／又は多焦点レンズを備える。手持ちユニットの前面に固定された光学的に透明なスペーサおよび拡散部材が接近した領域で付加的な照明を与えるために、手持ちユニットから周囲光を反射するのに用いられる。マスクされたＣＣＤ検出器は集光された光を受光するとともに適合型露光回路に結合されている。適合型露光回路に結合された相関２重サンプリング回路はコモンノードノイズを排除する。相関２重サンプリング回路は、画像から符号化された情報をデコードするため、画像のエッジを検出する微分を用いた技術を使用する信号処理回路に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】自己発生照明源の必要なしに画像を読む方法及び装置関連出願情報この出願は、１９９４年１２月２３日に出願された出願番号第０８／３６３, ２５８号の出願の一部継続出願であり、この原出願は、その全部が記載されたものとしてここに引用される。発明の分野本発明の分野は、画像検出に関連し、より詳しくは、自己発生照明源の必要性を少なくするか或は解消しつつ、バーコードラベルの如き画像を読み取る方法及び装置に関する。発明の背景多数の異なる符号化フォーマットのいずれかで符号化された情報を保持するラベルは、製品、包装或は他の品目に貼着され、多くの用途に用いられる。例えば、製品の包装或は製品の包装に貼着されたラベル上のバーコードフォーマットに小売製品識別情報を符号化することは通常行われている。バーコード記号は、また、合計計算や明細目録の目的のため小売の包装等の広い範囲で使用されている。小売設備のチェック・アウト・ステーションに置かれるバーコード読取装置は、売り子によって製品識別データを販売コンピュータシステムの関連個所に読込むために使用される。現存のバーコードの多くは、幅が変化する一連の平行な明暗の長方形からなる。明の領域は多くの場合“スペース”と呼ばれ、暗の領域は“バー”と呼ばれる。バーとスペースは、ある特定のバーコードの異なる特性（characters）を定義するように選択配列される。バーコードラベルは特性を構成するバーとスペースから反射及び／又は屈折した光を検出する装置（例えば、スキャナ）によって読取られる。かかる装置は、通常、読取られるべきバーコードラベルを照明するための光源を備える。バーコードラベルを照明する通常の方法は、走査レーザビームの使用であり、その場合、スポット光がバーコードラベルを横切って走査され、帰ってきた光の強度が光学検出子によって検出される。光学検出子は検出された光の強度によって決まる振幅を有する電気信号を発生する。バーコードラベルを照明するいま一つの方法は、均一な光源をアナログ・シフトレジスタに接続された光学検出子配列（通常、電荷結合素子即ちＣＣＤと呼ばれる）とともに用いることである。走査レーザを用いる手法では、集められた光の強度によって決まる振幅を有する電気信号が生成される。レーザ或はＣＣＤ手法のいずれにおいても、電気入力信号の振幅は、暗色バーに対応するレベルの集合と明色スペースに対応するレベルの第２の集合とを有する。あるラベルが走査されると、電気信号は、正方向の遷移と負方向の遷移とを生じ、バーとスペースとの間の遷移を表わす。電気信号は２値の走査信号に変換され、走査されたラベルのバーとスペースの配列を決定するために解析される。バーとスペースの情報は、解読ユニットに送られ、バーコードが認識されたか否か、認識されたときには、そのバーコードに含まれた情報が解読される。実際に現存するバーコード読取システムの本質的な要素は、バーコードを照明する手段である。レーザによるスキャナは、例えば、バーコードを照明するために飛行するレーザスポットを用いて返ってきた光を検出する。杖状の装置では、バーコードの小さい部分を照明するために発光ダイオード（ＬＥＤ）と操作者が照明ビームをバーコードを横切るように物理的に走査しながらバーコードを描画するための検出装置を用いる。入力を受ける電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた読取装置のようなビデオ形式の読取装置（リーダ）では、バーコード全体を均一な強度で照明するため複数のＬＥＤを用い全体のバーコードをＣＣＤセンサを用いて描画（作像）する。上記各システムは、バーコードのバーとスペースを識別する目的で、或は好ましい十分な挙動が得られるように集光量を増大するために自分で発生する照明に依存している。自己発生照明の要求は、しかしながら、複雑化、装置の大型化或は嵩高さ、および／又は消費電力の増大を招来する。例えば、飛行レーザスポットを用いた走査装置では、パターン化されたミラー構造、２焦点レンズ、レーザ光源およびレーザスポットをターゲットを横切るように掃引するためのモータを必要とする。これら構成部品の各々が全体のシステムに対して複雑さと嵩高さを増加する。さらに、レーザスポットを掃引するためのモータは、スキャナの中で最も信頼性に乏しい部品であり、次にレーザ照明光源が信頼性を欠く。モータとレーザ照明光源の使用は、システムを信頼性が乏しくコストの高いものとしてしまう。要するに、自己照明の要求は、画像読取システムをより複雑で高価で信頼性の乏しいものにしてしまう。この種の欠点は、ある適用分野、特に低コストで手持ちの読取装置では重大である。更に、ＣＣＤリーダ（読取装置）は、多くの場合、被写界深度の制限を有する。例えば、照明用に赤色ＬＥＤを用いるＣＣＤリーダは、１インチより小さい被写界深度を有する。このことは、ＣＣＤリーダを用いることができる適用形式を制限するとともに、一般にこのようなＣＣＤリーダの汎用性を制限する。さらに、低掃引速度のため、ＣＣＤリーダの使用は、手持ちの装置に限られてしまう。それ故、自己発生照明なしで動作可能なバーコードリーダを提供することは有利である。さらに、手持ち装置並びに他の応用を含む広い応用分野で利用できる、より大きな被写界深度を有するバーコードリーダを提供することは有利である。さらに、より少ない可動部を有し、より高い信頼性を示すバーコードリーダを提供することは有利である。発明の要約本発明は、自己発生照明の必要性を低くするか、解消したバーコードや他のイメージを読み取る方法や装置を種々の態様で提供する。本発明の好ましい実施例態様では、ＣＣＤを用いた画像システムが利用される。画像システムは、高い照明レベルでのＣＣＤ検出装置の飽和を防ぐのに用いられ、それ故システムのダイナミックレンジを拡大することができる適合型露光回路を備える。画像システムは、さらに、効率的な光学集光システムを備え、この集光システムは高い縦横比を有する開口と、および／又は多重平面画像生成技術を含む。画像生成システムはそれによって、特定の光レベルで大きい被写界深度又は高い読取率又はその両方を持つことができる。好ましくは、相関２重サンプリング回路をシステムによって検出する光のレベルをより低くするため、ＣＣＤ検出装置との関連において用いることができる。相関２重サンプリング回路は、より大きい被写界深度、より高い読取率又はそれら両方を与えることができる。画像発生システムはより強調されたエッジ検出のため微分信号処理の利点を享受することができる。種々の他の実施態様では、自己発生照明の必要性の低減或は解消の利点を保持しつつ、上記要素の全部ではない幾つかを利用することができ、或は付加的な部品を含むことができる。図面の簡単な説明本発明の種々の目的、特徴および利点は、添付の図面と一緒に好ましい実施例の詳細な説明を精査することによりより良く理解されるであろう。ここで；第１図は周囲光を用いる手持ちのバーコードリーダの一部切除斜視図である。第１Ａ図は本発明の１つ又はより以上の態様にしたがった光学読取システムのブロックダイヤグラムである。第２図は結像された光ビームを受光するＣＣＤ検出装置のダイヤグラムである。第３Ａ図は電荷蓄積とホトダイオードからＣＣＤシフトレジスタ位置への電荷の移動のプロセスを図示する電位ダイヤグラムである。第３Ｂ図は５個の電位井戸を有する電荷結合素子の物理的な図である。第３Ｃ図はＣＣＤシフトレジスタに沿った電荷の移動を図示する電位ダイヤグラムである。第４図はＣＣＤ検出装置の簡略化した出力段のダイヤグラムである。第５図はバーコードのダイヤグラムとフィルタ後の対応する波形図である。第６図はＣＣＤチップを駆動する駆動回路の回路ダイヤグラムである。第７図は多重ＣＣＤ検出システムのブロックダイヤグラムである。第８Ａ図は相関２重サンプリング回路のブロックダイヤグラムであり、第８Ｂ図は第８Ａ図のサンプリング回路に関連する波形ダイヤグラムのグラフである。第９図はＣＣＤ出力段の回路ダイヤグラムである。第１０Ａ図は２重サンプラープロセッサのブロックダイヤグラム、第１０Ｂ図は第１０Ａ図の２重サンプラープロセッサについてのタイミングダイヤグラムを示すグラフである。第１１Ａ図は２重スローププロセッサの回路ブロックダイヤグラム、第１１Ｂ図は第１１Ａ図の２重スローププロセッサについてのタイミングダイヤグラムを示すグラフである。第１２図は第１０Ａ図の２重サンプラープロセッサと第１１Ａ図の２重スローププロセッサについての移動（transfer）機能のグラフである。第１３Ａ図は単レンズモデルに基づく光学システムのダイヤグラム、第１３Ｂ図は目的画像が焦点から動いたときのボケたスポットの発生を示す単レンズモデルのダイヤグラムである。第１４Ａ図〜第１４Ｂ図は光学システムに付随する収差と歪の種々の形態を示すダイヤグラムである。第１５図は余弦法効果を示すグラフである。第１６図は光の集光を示すダイヤグラムである。第１７図は円い開口と長方形／楕円開口について焦点を通っての点拡がり関数の形状を比較するダイヤグラムである。第１８図はチルト角に関して楕円スポットサイズの変化を示すダイヤグラムである。第１９図は同一の光量を集めた丸い開口と楕円開口についての被写界深度のプロットを示すグラフである。第２０Ａ図は目標物と画像作成装置との間に介在させた開口されていないレンズのダイヤグラムであり、第２０Ｂ図は同様な関係で介在させた開口されたレンズのダイヤグラムである。第２１Ａ図と第２１Ｂ図は対称多焦点レンズの斜視図と正面図を夫々示すダイヤグラムである。第２２Ａ図〜第２２Ｃ図は楕円開口と組合わされた多焦点レンズの種々の図を示すダイヤグラムである。第２３Ａ図、第２３Ｂ図及び第２３Ｃ図は、夫々単レンズ、干渉なしの多視野光学レンズ（poly-optic lens）及びゾーン間干渉有の多視光学レンズからの距離の関数としての最小再現可能バーを示すグラフである。第２４Ａ図及び第２４Ｂ図は夫々第２１Ａ図、第２１Ｂ図のレンズのセンターゾーンについて焦点位置、焦点からズレた位置の点拡がり関数のダイヤグラムである。第２５Ａ図及び第２５Ｂ図は夫々第２１Ａ図、第２１Ｂ図の環状ゾーンについて焦点位置と焦点からズレた位置の点拡がり関数のダイヤグラムである。第２６Ａ図から第３０Ｃ図は種々の焦点距離のセンター及び環状ゾーンの種々の組合わせについての近似点拡がり関数のプロットである。第３１Ａ図〜第３１Ｃ図は複数の開口を持った対称多焦点レンズを幾つかの視点方向からみたダイヤグラムである。第３２図は切欠き対称レンズのダイヤグラムである。第３３図はレンズの中心に光軸を有する非対称レンズのダイヤグラムである。第３４Ａ図はセンターゾーンが最近深度で、外側の環状ゾーンが最遠深度で結像したときの軸オフチルト（off-axis tilt）を示すダイヤグラムで、第３４Ｂ図は反対の状態を示すダイヤグラムである。第３５Ａ図と第３５Ｂ図は画像作成装置の廻りにあるパターンで配置したレンズ配列を有するレンズシステムの異なる態様を夫々示すダイヤグラムである。第３６Ａ図〜第３６Ｃ図は画像作成装置の廻りにあるパターンで配置したレンズ配列を有する平面適用のためのレンズシステムの種々の態様を示すダイヤグラムである。第３７Ａ図〜第３７Ｃ図は、画像生成装置の廻りにあるパターンで配置されたレンズ配列を有し、平行化レンズを含む平面適用のレンズシステムの種々の態様を示すダイヤグラムである。第３８Ａ図と第３８Ｂ図は、多視光学レンズシステムの異なる実施態様のダイヤグラムである。第３９Ａ図と第３９Ｂ図は光を集めるための曲面ミラーを用いた光学システムの異なる実施態様のダイヤグラムである。第４０Ａ図〜第４０Ｄ図は特定の多視光学レンズの集光の状態を種々の角度から示すダイヤグラムである。第４１Ａ図〜第４１Ｃ図は好ましい多視野光学レンズのダイヤグラムである。第４２Ａ図〜第４２Ｃ図はゾーン間干渉を低減するためにシャッターを用いた光学システムの他の態様のダイヤグラムである。第４３Ａ図は好ましい適合型露光回路の回路ダイヤグラムで、第４３Ｂ図は第４３Ａ図の回路についての波形パターンのグラフである。第４４Ａ図と第４４Ｂ図はある適合型露光回路を採用した光学システムの別の構成例を示すブロックダイヤグラムである。第４５Ａ図はビデオ信号における遷移を決定するための信号処理回路のブロックダイヤグラムで、第４５Ｂ図は第４５Ａ図の回路についての波形パターンのグラフである。第４６Ａ図〜第４６Ｄ図は本発明の種々の態様に協働するＣＣＤ検出モジュールの種々の視点方向の図面を示すダイヤグラムである。第４７図は第４６Ａ図〜第４６Ｄ図のＣＣＤ検出モジュールと協働する手持ちの画像再生装置の実施態様のダイヤグラムである。第４８図は第４６Ａ図〜第４６Ｄ図のＣＣＤ検出モジュールと協働する携帯式データ端末の実施態様のダイヤグラムである。第４９図は多次元領域での読取りのための多重ＣＣＤ全方向画像再生装置のダイヤグラムである。第５０Ａ図と第５０Ｂ図はＣＣＤ配列に関してバーコードを回転した場合の出力信号に関する効果を示すダイヤグラムである。第５１図は画素幅対ロール角度を正方形の画素を持つＣＣＤ配列と長方形の画素を持つＣＣＤ配列（４：１の縦横比を有する）とについて比較して示すグラフである。第５２Ａ図と第５２Ｂ図は夫々マスクされたＣＣＤ配列の斜視図と側面図を示すダイヤグラムである。第５２Ｃ図はボケ効果を低減させるための付加的なレンズを含む、マスクされたＣＣＤ配列の態様のダイヤグラムである。第５３図はアナモーフィック（anamorphic）レンズシステムを含む画像再生システムのダイヤグラムである。第５４Ａ図と第５４Ｂ図はゾーン間干渉を減少させるためのアポダイズ（apod ized）された多視野光学レンズのダイヤグラムである。第５５Ａ図と第５５Ｂ図は第５４Ａ図と第５４Ｂ図のアポダイズされたレンズによって得られる線拡がり関数である。第５６Ａ図と第５６Ｂ図はレンズ間の干渉を最小化しつつ、被写界深度を強調するための多要素レンズシステムを図示するダイヤグラムである。第５７図はより長焦点のゾーンについて視野角を狭くするように矯正されていないゾーンの収差を持つ多視野光学レンズを備えた多焦点光学システムを示すダイヤグラムである。第５８図は向きがいろいろの画像（例えばバーコード）を読むことを可能とするため円筒（シリンドリカル）光学系を用いた多方向光学システムのダイヤグラムである。第５９図はバーコードの向きを決定するための一軸フィルターのダイヤグラムである。第６０Ａ図〜第６０Ｃ図は第６０Ｄ図〜第６０Ｆ図に示したように種々の領域と線形センサ形状を有する、ビームスプリッタとミラーを用いた多方向光学システムのダイヤグラムである。第６１Ａ図は単一の投影画像を分割するとともに異なる分割画像を独立に回転させるためミラーバスケットを採用した多方向光学システムのいま一つの実施例のダイヤグラムで、第６１Ｂ図は手持ちのバーコードリーダを用いたミラーバスケットの特定の応用を示す。第６２Ａ図〜第６２Ｆ図はバーコードの多重回転画像を検出アレイ上に投影するためのカレイドスコープ（kaleido-scope）を採用した多方向リーダの他の実施例に関連するダイヤグラムである。第６３図は周囲光を読取るべきバーコードや他の画像に到達させることができるように、バーコードリーダのハウジングから前方に伸びる光学的に透明なスペーサのダイヤグラムである。第６４Ａ図は光学拡散部材のダイヤグラム、第６４Ｂ図は第６４Ａ図の光学拡散部材を採用したシステムの効果を図示するダイヤグラムで、第６４Ｃ図は光学拡散部材を用いないシステムの作用を比較するためのダイヤグラムである。第６５Ａ図と第６５Ｂ図は夫々ＬＥＤポインタシステムの側面図および正面図で、第６５Ｃ図は種々の距離での種々のポインタ形状を示すダイヤグラムである。第６６図は無限インパルス応答（ＩＩＲ）ハイパスフィルタを含む信号処理回路のダイヤグラムである。第６７図は有限インパルス応答（ＦＩＲ）ハイパスフィルタを含む信号処理回路のダイヤグラムである。第６８Ａ図と第６８Ｂ図は第６７図の信号処理回路のインパルス応答係数のグラフであり、第６９Ａ図と第６９Ｂ図は第６８図の信号処理回路に関する波形ダイヤグラムである。第７０Ａ図と第７０Ｂ図は第１図のバーコードリーダの走査ヘッドの異なる深さの断面図である。第７０Ｃ図は第７０Ａ図と第７０Ｂ図に示された走査ヘッド内に組込まれる光学シャーシの平面断面図である。第７１Ａ図は第１図のバーコードリーダのための好ましい電子及び制御システムの電気的なブロックダイヤグラムで、第７１Ｂ図から第７１Ｄ図は第７１Ａ図の電子ブロックダイヤグラムに関連する波形ダイヤグラムである。第７２図は再走査能力を有するバーコードリーダのブロックダイヤグラムである。第７３Ａ図と第７３Ｂ図は装着された多焦点レンズの好ましい寸法諸元を示すダイヤグラム、第７３Ｃ図は第７３Ａ図、第７３Ｂ図の多焦点レンズの特性を示すテーブルである。好ましい実施例の詳細な説明第１図はバーコードリーダの好ましい実施例の切欠き図である。第１図に図示されたバーコードリーダ１５０１は、以下に詳細に説明するような技術と要素の好ましい組合わせを採用することによって、周囲光で操作することができる比較的深い被写界深度を持つ手持ちユニットである。手持ちのバーコードリーダ１５０１は光学系と電子部品の大部分又は全部を包囲するハウジング１５０２を備える。バーコードリーダ１５０１はさらに、光学シャーシ１５０６が搭載されるデジタルボード１５０３と、光学シャーシ１５０６の背面に接続されるとともにデジタルボード１５０３にも接続されたアナログボード１５０５を備える。ハンドルボード１５０５は走査ヘッド１５２２の下方にハンドルを形成しているハウジング１５０２の部分の中に収納されている。走査ヘッド１５２２と光学シャーシ１５０６は以下に詳細に述べるように、他の光学系や関連部品と一緒に、第７０Ａ図〜第７０Ｃ図に詳細に図示されている。光学シャーシ１５０６には、第７３Ａ図と第７３Ｂ図に示される如き作像レンズ１７４９の如き作像レンズ１５０９が取付けられている。作像レンズ１５０９は好ましくは拡大された被写界深度を備える多焦点レンズである。種々の好適な多焦点レンズと他の光学系並びに周囲光中で操作できるのに好適な電子部品についての詳細は以下に詳述する。第１Ａ図は本発明の１もしくは多くの態様にしたがった画像読取システム１００のブロックダイヤグラムである。第１Ａ図の画像読取システム１００は、光学集光系１０３、ＣＣＤディテクタ１０４、前段増幅ブロック１０５、信号処理ブロック１０６、およびデコードブロック１０７からなる。光学集光系１０３は周囲照明光１０１の存在下で作動し、ターゲット（例えば、バーコードラベル１０２）から反射されてきた周囲光を集め、集めた光をＣＣＤディテクタ１０４上に結像する。ＣＣＤディテクタ１０４は作像データからなるＣＣＤ入力信号を得るため前段増幅ブロック１０５と協働する。ＣＣＤ入力信号は信号処理ブロック１０６によって処理され、以下の詳述するように、デコード（解読）のためデコードブロック１０７に送られる。第２図は結像された光ビーム１１５を受光するＣＣＤディテクタ１１０のダイヤグラムである。光はターゲットライン１１４に位置するターゲットから反射される。反射された光はレンズ１１３を通してＣＣＤディテクタ１１０上に結像される。ＣＣＤディテクタ１１０はホトダイオードアレイ１１２からなる線形の集積チップとして実施化される。動作において、ＣＣＤディテクタ１１０はビデオカメラと同様に動作し、ホトダイオードアレイ１１２は画素位置に対応する。画素サイズと間隔は、レンズ１１３の結像の制限と共に、ＣＣＤディテクタ１１０と協働する作像装置について被写界深度と最小バーコードサイズを規定する。線形ＣＣＤディテクタは４個の基本要素を有する。これらの４個の基本要素は、光子−電子変換、電荷貯蔵、電荷移動、および電荷−電圧変換に関係している。光子−電子変換は多重のホトダイオード（例えば、画素１１２）によって行われる。代表的なホトダイオードは５０％の量子効率を有し、このことはホトダイオードを打つ２個の光子毎に１個の電子電荷が生成されることを意味する。電子電荷は、コンデンサの如くに作用する電位井戸内に貯蔵される。露光期間が完了すると、コントローラから受け取った読取りゲートパルスが蓄積された電荷をＣＣＤシフトレジスタへ放出することを可能にする。電荷の蓄積およびホトダイオードからＣＣＤシフトレジスタ個所への電荷の転移のプロセスを図示する電位ダイヤグラムは第３Ａ図に示されている。電荷移動はホトダイオードが次の露光期間において電荷を集めている間にシフトレジスタに沿って生ずる。電荷結合素子は分散ゲート金属酸化シリコン電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１３０によって実現され、その物理的な形状は第３Ｂ図に示されている。分散ゲートＭＯＳＦＥＴ１３０は長いソースドレインチャンネル１３１を有し、多数のゲート１３２を含んでいる（画素１１２につき１ゲート１３２）。電荷は各ゲート位置において入射され（例えばシフトレジスタ位置）ホトダイオードによってかつ第３Ａ図に示されているプロセスによって行われる。電荷はゲート電位を制御することによって一連のシフトレジスタ位置に沿って移動される。第３Ｂ図のＭＯＳＦＥＴ１３０について３つのクロック信号がシフトレジスタに沿った電荷の移動のために必要である。ホトダイオードはかくして各３つのゲート毎に電荷を入射させる。他の例として、２つのクロックを用いて２つのゲート毎に電荷を入射するようにホトダイオードを制御することができる。上記の電荷移動プロセスを図示する電位ダイヤグラムは第３Ｃ図に示されている。アナログシフトレジスタの終段において、増幅器は電荷を電位に変換する。この変換は典型的なコンデンサを用いて電荷を蓄積し、電位電圧を出力することによって行われる。ＭＯＳＦＥＴは各画素間の移動の間に、コンデンサから電荷をなくするのに用いられる。変換プロセスは変換された電圧レベルの増幅を含むことができる。出力電圧は電源供給電圧の約半分に等しい直列バイアスレベルを有している。入力される光の強度が高ければ高いほど、直流バイアス電圧は低くなり、光電変換による電荷は入射される電子の形態であるからである。第４図は第２図に示したようなＣＣＤディテクタ１１０の簡略化された出力段のダイヤグラムである。第４図において、電子１５０の流れは蓄積コンデンサ１５２によって蓄積される（以下、センスコンデンサと称される）。トランジスタ１５４、例えばＭＯＳＦＥＴは、各画素間に蓄積された電荷をクリアする。ＭＯＳＦＥＴ１５４はリセットトランジスタもしくはリセットＭＯＳＦＥＴと称される。センスコンデンサ１５２の電圧レベルはＭＯＳＦＥＴからなるバッファ段１５２によって読み取られる。このバッファＭＯＳＦＥＴ１５５は、その一端において正のバイアス電圧１６０に接続され、他端においては電流シンク１５８を通じて負のバイアス電圧１５９に接続されている。１つの実施例においては、電流シンク１５８は抵抗からなり、負のバイアス電圧１５９は設置レベルにセットされている。電荷結合素子の動作に関するより詳しい情報は、ジェイ・ミルマン(J．Millma n)、マイクロエレクトロニクス、デジタルおよびアナログ回路及びシステム（Mi cro-electronics,Digital and Analog Circuits and Systems）（マグローヒル１９７９）、２９８〜３１２頁、ジェイ・ディ・モスレイ(J.D.Mosley)，“ＣＣＤ作像アレイ（ＣＣＤ Imaging Arrays）、“ＥＤＮマガジン、（８月２０日、１９９０）、１１６〜１２６頁およびソニー株式会社発行１９９３線形センサＩＣデータブックに見い出される。ＣＣＤディテクタ１１０は離散時間アナログ信号の形式でデータを提供する。アナログ信号は、各ステップの１つに寄与する各画素からのデータでもって階段状と同様に生成される。大部分のＣＣＤチップは画像が明るい（白）である時にローレベルであり、画像が暗い（黒）である時に、ハイレベルとなる出力をもっている。ＣＣＤディテクタ１１０からの出力信号はローパスフィルタを通過して、第５図に示すような平滑化された信号となる。第５図においてバーコードの一部が暗いバー部分と、より明るいスペース部分１７１とをもつようにして表示されている。対応するＣＣＤ出力信号１７２がローパスフィルタを通過した後、上記バーコード部分について示されている。フィルタされたＣＣＤ出力信号１７２は暗いバー部分１７０が読まれたときにはハイの状態で、かつ、より明るいスペース部分１７１が読まれた時にはロー状態でそれぞれ示されている。ＣＣＤ出力信号１７２は変倍可能な直流成分をもっている（例えば４．５Ｖ）。ＣＣＤ出力信号１７２の振幅は、ホトダイオードアレイの感度と露光時間に主として依存する。露光時間の間ＣＣＤディテクタ１１０のホトディテクタは電荷を蓄積する。周期的に蓄積された電荷はアナログシフトレジスタに渡される。アナログシフトレジスタ内の情報は順次読み出されてアナログＣＣＤシグナルを形成し、フィルタされることによってＣＣＤ出力信号１７２に対応するものである。蓄積されたデータの全ては、ホトディテクタから転送され、露光時間の露光の間に読み出され、残りの残留電荷は次の露光期間においてデータを歪ませることはない。もしも、データ読み出し時間より早い露光時間を持つことが要求される場合には、シャッタを備えたＣＣＤ素子を使うことができ、それによって露光時間が読出し時間の一部を満たすようにすることができる。ＣＣＤディテクタ１１０はソニー株式会社によって製造されたＩＬＸ−５０３Ａチップ（２０４８画素を有する）、又はＩＬＸ−５０５Ａチップ（２５９２画素）等のＩＬＸシリーズのＣＣＤチップによって実現される。ソニーＩＬＸ−７０３Ａは電子シャッタを必要とする応用に使用されうる。これら素子の記述はソニー１９９３ＣＣＤ線形センサＩＣデータブックに見い出すことができる。第６図はＩＬＸ−５０３又はＩＬＸ−７０３、ＣＣＤチップ２０４を駆動するのに適した駆動回路の回路ダイヤグラムである。第６図の駆動回路はホトディテクタからアナログシフトレジスタへ電荷を移動させることを可能にするため、画素クロック信号（φＣＬＫ）２０１と読出しゲートクロック信号（φＲＯＧ）２０２を生成する。画素クロック信号２０１はレゾネータオシレータ回路２０３によって第６図に示されるように生成される。読出しゲートクロック信号２０２は同様に第６図に示すように、読み取りゲートクロック発生回路２０５によって生成される。読出しゲートクロック発生回路２０５は、一対のワンショット回路に後続される発信回路２０７から成る。いま一つのワンショット回路２０８は読出しゲートクロック信号２０２が生成された時に、画素クロック信号２０１を一時的に不能化にするように働く。ＣＣＤチップ２０４はＣＣＤビデオ出力信号２０６を生成する。ＣＣＤ出力信号２０６は上で述べたように、ローパス再構成(reconstruction) フィルタに提供され、その後以下に詳細に述べるように信号処理デコード及び他の機能のための回路に送られる。ローパス再構成フィルタは前段増幅ブロック１０５の一部として、あるいは信号処理ブロック１０６の一部として実現される。ローパスフィルタは好ましくは、画素クロック信号２０１の周波数の１／２より高い周波数を持つ信号を締め出すように構成されている。このローパスフィルタは、好ましくは急峻なフィルタ特性を有するものであり、急峻でないフィルタはバーコードを読み取るのに必要な一つのバー当たりの画素数を増大する。ローパスフィルタは必要ならば光のレベルと露光時間に依存したゲインを与えることができる。必要な保護を達成するために多重線形ＣＣＤアレイを作像のために用いることができる。感度はより大きな作像装置では減少する傾向にあり、ある用途においては、多重線形ＣＣＤアレイの使用が好ましい。更に、コストはより大きなＣＣＤアレイでは幾何学的に増大する傾向がある。線形ＣＣＤアレイとの関係で多数の実施例がここに記述されているが、ここに記述されている実施装置の多くの原理はＣＣＤセンサ分野に同様に応用することができる。第７図は、多重ＣＣＤディテクタシステムのブロックダイヤグラムであり、例えば、低コスト多重走査線システムを構成するようになされている。第７図において、複数のＣＣＤディテクタ２３０には第６図において先に示したような単一ＣＣＤ駆動回路２３１によって、クロック信号が与えられる。ＣＣＤ駆動回路２３１はＣＣＤディテクタ２３０の各々に対し、画素クロック信号と読出しゲートクロック信号２３３を与える。ＣＣＤディテクタ２３０は高速アナログマルチプレクサ２３５を介して信号処理回路２３２に結合されており、信号処理回路はＣＣＤディテクタ２３０を処理の順番に選択する。カウンタ２３７はクロックパルスを計数するとともに適当な時刻において高速アナログマルチプレクサ２３５を切り替えるようにＣＣＤ駆動回路２３１に結合されている。信号処理回路２３２は各ＣＣＤディテクタ２３０から順次ＣＣＤ出力信号２３８をアナログマルチプレクサ２３５によって制御される順に受け取り、そして、それによってＣＣＤ出力信号２３８を繰返し時系列的に処理する。ＣＣＤディテクタ２３０は所望の作像パターンを生成するように、種々の異なるパターンで物理的に配置される。ＣＣＤディテクタ２３０は完全に分離された状態で共通の回路基盤上に装着されるか、同じチップ基盤上に構成される。ＣＣＤに基づく光学系をデザインする際に当然に考慮されるべき光区の雑音源がＣＣＤチップ内には存在する。４つのノイズ源がとりわけここでは注目される。第１のものは、ホトディテクタのショットノイズであり、これは以下の式で表される；Ｉ_rms＝√（２ｅＩ_dＢ）ここで、Ｉ_dはホトディテクタの暗電流（アンプ内）、Ｂはシステムのバンド幅（Ｈｚ単位）およびｅは電子の電荷（即ち、１．６×１０^-19Ｃ）である。暗電流Ｉ_dは２５℃毎（ＩＬＸ−５０３Ａチップの場合）に倍加する温度に依存性の強い関数である。ホトディテクタショットノイズの効果はホトディテクタがより長く蓄積する場合により強調される。従って、長い露光時間はホトディテクタショットノイズを増大させる。このショットノイズの効果は、しかしながら、より長い露光がより多くの信号を導くという事実によって無視できるものとなる傾向がある。ショットノイズによる信号対ノイズの比は露光時間の平方根に比例する。ノイズの第２の源は、電荷の移動のプロセスに伴うものである。このノイズ源は、表面状態（即ち、１／Ｆ）および電荷転移ＭＯＳＦＥＴによって生成される熱ノイズに起因する。電荷転移ノイズは出発画素から最終画素に至るノイズの線形的な成長として表される。転移されるべき第１の画素が電荷転移レジスタ内において、ごく短い間のみとどまっている一方、最終画素はより長い時間その状態にとどまっており、それ故、第１の画素よりもよりたくさんのノイズを蓄積する。電荷転移効率は一般的に高いので、このノイズは性能を劣化させるほど通常は重要ではない。第３のノイズ源はｋＴＣノイズとして知られている。このタイプのノイズはＣＣＤ連鎖の最終段において、リセットトランジスタに関係する切り替えコンデンサ効果によって引き起こされる。この種の効果は、切り替えられるコンデンサフィルタ内においても起こり得る。このノイズ源は典型的には、ＣＣＤチップにおける主要なノイズ源であるが、相関二重サンプリングの如きここで述べる他の手法によって最小化され、又は除去することができる。周波数の関数としてのｋＴＣノイズパワーのグラフが第９Ａ図に示すＣＣＤ出力段について第９Ｂ図に示されている。第９Ａ図のＣＣＤ出力段は、第４図において、第４図におけるリセットＭＯＳＦＥＴ１５４がオフステートにおける内部抵抗（Ｒ_off）およびオン状態（Ｒ_on）における抵抗によってモデル化されている点を除いて第４図のものに相当する。第９Ｂ図において、ひとつのグラフ２６０は、リセットＭＯＳＦＥＴ１５４が、オフされ、したがって、Ｒ_offの抵抗を有する時のｋＴＣノイズパワーを示すいま一つのグラフ２６１は、リセットＭＯＳＦＥＴ１５４がオンされ、したがって、Ｒ_onの抵抗を有する時のｋＴＣノイズパワーを示している。第４のノイズ源は、電荷−電圧変換プロセスに起因する。電荷−電圧増幅器は、ＦＥＴの表面状態（すなわち１／Ｆ）および熱ノイズによって支配され、さらに更に他の抵抗による熱ノイズにも支配される。このノイズ源は、ｋＴＣノイズの次に支配的で露光時間に影響されない。このノイズ源は、弱い温度依存性しか持っていない。第８Ａ図は、ｋＴＣノイズを減少させるために採用された、相関二重サンプリング回路のあるタイプのブロックダイヤグラムである。第８Ｂ図は、第８Ａ図の回路のノイズ減衰特性の例を示す波形のダイヤグラムである。第８Ａ図に示される如き相関二重サンプリング回路は、ＣＣＤ出力段（例えば、第９Ａ図に示されるような）におけるリセットＭＯＳＦＥＴによって、センスノードの周期的なリセットによって生成されるリセットノイズを除去するのに好適に採用され、それによって、信号対ノイズ比を改善することができる。一般的に、リセットノイズは、以下の式によって表される。Ｎ_r（Ｖ）＝√（４ｋＴＢＲ）ここでｋは、ボルツマン定数＝１．３８×１０^-23，Ｔ＝絶対温度(ケルビン), Ｂ＝ノイズパワーバンド幅（Ｈｚ），およびＲ＝抵抗（Ω）。相関二重サンプリング回路は、ＣＣＤ出力電圧をリセットパルスがオフされた後一度、および信号電化が読み出された後一度それぞれサンプリングすることによって動作し、それによって電荷の直接測定ができるようになっている。この電荷測定は一般には、リセットノイズに無関係であって、それはリセットノイズが画素期間の画素周期の期間に亙って相関しているからである。言い換えれば、チャネル抵抗によるノイズ電圧は、２つのサンプルがとられる時にその期間、その周期に亙って変化することがなく、したがってリセットノイズがＣＣＤチップから外部的に消去されることになる。第８Ａ図に示されるように、入力信号２４０（第６図のＣＣＤチップ２０４からの出力の如きもの）は増幅器２４１によってバッファされる。増幅器２４１の出力はアナログスイッチ２４３、コンデンサ２４２およびバイアス電圧２４４（これは通常接地電圧）から構成される直流復元回路サーキット２３９に接続されている。クランプ信号２５５は、アナログスイッチ２４３を制御する。直流復元回路２３９は、いま１つのバッファ２４５に接続されている。バッファ２４５は、いま１つのアナログスイッチ２４６に接続されている。アナログスイッチ２４６は、サンプル信号２５９によって制御される。アナログスイッチ２４６のパターンは、コンデンサ２４７およびいま１つのバッファ２４８に接続されている。バッファ２４８は、出力信号２４９を出力する。入力信号２４０はたとえば、第８Ｂ図に図示された入力波形２５０のように出現する。第８Ｂ図の波形は、説明の目的のため幾分理想化されている。入力波形２５０の例において、太く陰線がつけてある線は、入力信号２４０に現れる比較的低周波のノイズ２５７を表している。フィードスルーパルス２５４は、リセットＭＯＳＦＥＴがアクティブである時、サンプル入力波形２５０に発生する。このフィードスルーパルス２５４の期間の間比較的広帯域のノイズが発生し得る。しかしながら、フィードスルーパルス２５４が終了するとともにリセットＭＯＳＦＥＴが不活性状態になると、一般的に比較的低周波の一定のノイズパターンが期待される。フィードスルーパルス２５４の間の期間２５５において生じる比較的低周波のノイズ２５７は、第８Ａ図の回路の相関作動によって除去されるか、もしくは実質的には減少される。作動において、入力信号２４０は、入力バッファ２４１に印加される。クランプ信号２５５（第８図において波形２５１で示す如き）が、アクティブである時、コンデンサ２４２は、アナログスイッチ２４３を介してバイアス電圧２４４に結合される。コンデンサ２４２には、それによって第８Ｂ図の波形２５０に関連して示すようにリセット電圧レベル２５６までチャージされる。クランプ信号２５５がその後不活性化され、クランプを解除し（すなわち、アナログスイッチ２４３を解放する。）、コンデンサ２４２をリセット電圧レベル２５２にチャージされたままにする。入力波形２５０は、ＣＣＤディテクタ内の特定のホトダイオードによって集められた、或は蓄積された電荷の量によって決まるレベル２６５に切り替えられる。バッファ２４１の出力は、入力波形２５０に追従し、コンデンサ２４２が入力波形２５０におけるレベルを変化させる前には、その同じ電圧を維持するのでコンデンサの対向端を新しい電圧レベルに強制的に設定する。バッファ２４５の入力端における電圧は、入力波形の電圧レベル２６５とリセット電圧レベル２５６の差の値をとる。入力波形２５０のリセット電圧レベル２５６は、画素周期の間相関するノイズ２５７を含んでいるので、コモンモードノイズが直流回復回路２３９の出力からそれによって除去される。コンデンサ２４２の電圧レベルは、サンプル信号２５９（第８Ｂ図における波形２５２に示す）が活性化されたときにサンプルされる。サンプル信号２５９が活性化されるとコンデンサ２４７は、コンデンサ２４２の電圧によって決まる電圧レベルにチャージされる。サンプル信号２５９が不活性化されると、スイッチ２４６を開く一方コンデンサ２４７は、サンプル信号２５９の次のサンプル期間までその電圧レベルを保持する。入力波形２５０に関連する出力波形２５３が第８Ｂ図に示されている。第８Ｂ図の相関二重サンプリング回路の出力信号２４９において現れるような出力波形２５３は、入力波形２５０のサンプルされた電圧レベルのシーケンスからなり、バイアス電圧２４４によってオフセットされる。上記したように出力波形２５３はコモンモードノイズが、十分に減少されたものとなっている。デユアルサンプルプロセッサとして知られる相関二重サンプリング回路の特定の例のより詳細なダイヤグラムが第１０Ａ図に示されている。第１０Ａ図の相関二重サンプリング回路についてのタイミングダイヤグラムは第１０Ｂ図に示されている。第１０Ａ図においてＣＣＤ信号２７０は前段増幅段２７３に接続されている。抵抗Ｒ_LはＣＣＤディテクタの出力抵抗を表す。前段増幅段２７３は図示の如く構成された増幅器２７５、２個の抵抗２７６および２７７およびコンデンサ２７８から成るローパスフィルタ段２７４に接続されている。ローパスフィルタ段の転移変換機能は以下の式で与えられる。｜Ｈ_Rc（ｆ）｜²＝１／（１＋（２πＴ_D）²）ここで、Ｔ_D＝抵抗２７６とコンデンサ２７８のＲＣ時定数である。ローパスフィルタ段２７４はコンデンサ２８０に接続されている。コンデンサ２８０はバッファ段２８２及びスイッチＳ１の一方の端部に接続されている。スイッチＳ１の他端は接地２８６に接続されている。バッファ段２８２は第２のスイッチＳ２に接続されている。スイッチＳ２の他端はコンデンサ２８３に接続されるとともに、いま一つのバッファ段２８４によってバッファされる。バッファ段２８４は相関信号２８８を出力する。第１０Ａ図に示す相関二重サンプリング回路の動作は、第１０Ｂ図のタイミングダイヤグラムを参照して説明される。ＣＣＤ信号２７０は複数の画素周期に分割され、その各々は上記したように特定の画素からの入力から成る。デュアルサンプリングプロセッサのタイミングは、画素期間内において、５個の非排他的な時間間隔に分割される。これらの時間周期は（１）リセット、（２）参照、（３）クランプ、（４）ビデオダンプ、及び（５）サンプルと称される。これら時間周期の各々は以下においてより詳細に説明される。第１０Ｂ図において、波形３００に関連して示されるリセット周期３１０はリセットスイッチ（例えば第４図に示されるリセットＭＯＳＦＥＴ）がオンされた時に始められ、それによって画素読出しシーケンスを開始する。第１０Ｂ図の波形３００はリセットスイッチがオンされた時間に始まるＣＣＤビデオ出力信号の例である。リセット周期３１０の間、ＣＣＤ出力段（第４図に示す如き）におけるセンスコンデンサ１５２は参照基準電圧源１５６の電圧レベルにセットされ、それによって信号電子によって侵食されるべきセンスコンデンサ１５２内の正の電荷パケット（packet）を設定する。この動作に関連する時定数は好ましくは、非常に小さいものである。例えば、センスコンデンサ１５２が０.４ｐＦの値を有し、オン抵抗が２ＫΩのものである時に８００ピコ秒である。このような短い時定数の結果、センスコンデンサ１５２のチャージをクリアする制御を行うリセットＭＯＳＦＥＴ１５４に印加されるリセットパルス幅は、必要ならば、極めて小さくすることができる（例えば、数ナノ秒）。リセットＭＯＳＦＥＴ１５４へのリセットパルスの印加は、ＣＣＤシグナル２７０において見られるフィードスルーパルスを生成する。このフィードスルーパルスは、センスコンデンサ１５２及びリセットＭＯＳＦＥＴ１５４のゲート対総数、ゲートソース間容量Ｃ_gsからなる効果的コンデンサ分割ネットワークによって引き起こされる。リセット周期の後、参照周期３１２がリセットスイッチ（即ちＭＯＳＦＥＴ１５４）がオフされた後に発生する。センスノード（例えばセンスコンデンサ１５２）における電圧レベルはこの時間の間に参照電位１５６にまで早期に減少する。センスノードは参照電位を信号電荷がセンスコンデンサ１５２に移行されるまで保持する。クランプ周期３１４はリセット周期３１２の間に発生する。クランプ周期３１４の間クランプスイッチＳ１がオンされ、それによって第１バッファ段２８２への入力における電圧レベルを接地レベル、又は必要とあれば０でない参照レベルに強制する。この動作は各ビデオダンプが生ずる以前に各画素に対して精密な参照レベルを与える。更に、それはリセットスイッチ１５４がオンされている時間の間に投入されるリセットノイズを消滅させる。クランプされたレベルはデュアルサンプリング回路によって採用された第１のサンプルであると考えられる。このクランプは次に続くビデオダンプ周期３１６の開始に際して、レリーズされる（即ちスイッチＳ１がオフされる）。クランプ周期３１４の後には、ビデオダンプ周期３１６が続く。ビデオダンプ周期３１６の間、合算用井戸からの電荷は出力変換ゲートがアクティブになる時、センスノードに移される（即ち、センスコンデンサ１５６において）。このことは、ＣＣＤの合算用井戸における信号レベルに比例する量だけセンスノードが放電される結果を生ずる。ビデオダンプ周期３１６の間にサンプル周期３１８が発生する。ビデオ信号３００はそれが安定した後、スイッチＳ２の動作によってサンプルされ、保持される。スイッチＳ２はビデオダンプ以前にオンされ、サンプリングが接地電位において、クランプスイッチがオンされた時に始まることを保証する。もしもビデオダンプの後まで、サンプリングが開始されない場合には、サンプル・アンド・ホールド回路の有限のバンド幅と応答時間から結果する僅かな非線形性をその応答が示すであろう。スイッチＳ２はビデオダンプの前にオンされるので、サンプリングは各画素について同じ電位で開始される。ビデオ信号が保持されている時、クランプがリリースされる時間周期はクランプ対サンプル時間もしくはサンプル対サンプル時間ｔ_sと称される。好ましい時間的関係においては、リセットクロックをビデオタンプのｈからその大きな振幅比例にできるだけ遠く離すことが好ましい。この位置決めはビデオ信号がサンプルされる前に参照レベルの十分な安定化時間を保証する。リセットクロックフィードスルーパルスはビデオ信号がサンプル対サンプル時間t_sの間を除いて全画素周期の間にわたってクランプされているので、クランプスイッチの結果として消失される。サンプル対サンプル時間t_sおよび電気バンド幅Ｔ_dは、好ましくは低ノイズ特性を示すように選択される。相関二重サンプリングプロセッサは一種のバンドパスフィルタとして機能し、高周波ノイズがバンド幅をより小さくすることによって排除される一方、t_sが小さくなる（これら低周波数が相関されるようになる）時に低周波ノイズが排除される。効果的なバンドパスフィルタの中心周波数は高い信号増幅度を維持しながらt_sとＴ_dを調整することができる。最適な中心周波数はノイズがある与えられたＣＣＤノイズ入力スペクトルについて最小となるように選ばれる。好ましくは、相関二重サンプリング回路はkＴＣノイズを完全に消すと共にチップＣＣＤ増幅器によって生成されるホワイトおよび１／ｆノイズを最適にフィルターするように構成されており、それによって全体の信号対ノイズ比を改善する。使用し得る相関二重サンプリング回路のいま一つのタイプは、デュアルスローププロセッサである。このデュアルスローププロセッサは遅いデータレートで作動する場合にその挙動はデュアルサンプルプロセッサと同様の挙動を示すが、デュアルサンプルプロセッサは高い画素レートであることが好ましい。デュアルスローププロセッサのダイアグラムは第１１Ａ図に図示されている。第１１Ａ図のデュアルスローププロセッサのタイミングダイアグラムは第１１Ｂ図に示されている。第１１Ａ図のデュアルスローププロセッサにおいては、抵抗３５２はＣＣＤディテクターの出力抵抗を表す。ＣＣＤ出力信号３５０は前段増幅器３５３に接続されている。前段増幅器３５３の出力は反転増幅器３５５に接続されると共に、非反転増幅器３５４に接続されており、これら増幅器の各々は１のゲインを有する。反転増幅器３５５の出力および非反転増幅器３５４の出力はそれぞれ３位置スイッチ３６０に接続されている。非反転増幅器３５４の出力は抵抗３５６を介して３位置スイッチの一つの位置３６１に接続される一方、反転増幅器３５５の出力は抵抗３５７を介して３位置スイッチ３６０のいま一つの位置３６３に接続されている。３位置スイッチ３６０の第３の位置３６２はオープンのままである。３位置スイッチ３６０の共通端３６４は積算器３７０に接続されている。積算器３７０は作動増幅器３６６とコンデンサー３６７からなる。作動増幅器３６６の入力および出力は第１１Ａ図に示すようにコンデンサー３６７の対向端にそれぞれ接続されている。いま一つのスイッチ３６５が積算増幅器３６６の入力から接地６９の間に接続されている。動作においてＣＣＤビデオ信号３５０は前段増幅器３５３によって増幅される。前段増幅器３５３は例えば２ボルトｖ／ｖのゲインを有する。前段増幅器３５３の出力は３位置スイッチ３６０によって積算器３７０に供給される。ＣＣＤビデオ信号３５０の処理はスイッチ３６５をオンし、スイッチ３６４を位置３６２に設定することによって積算器３７０を接地電位にリセットすることによってまず始められる。積算器３７０をリセットした後、スイッチ３６５は開き３方向スイッチ３６０は参照電圧レベルがサンプルタイムt_sの間、積算コンデンサ３６７に積算されるように第１位置３６１に切り替える。積算の効果はリセットポテンシャルを減算することであり、それによってコモンモードリセットノイズを消滅させることができる。t_s秒の間積算した後、チャージはＣＣＤのセンスノード（例えばセンスコンデンサ１５２）に放出される。３位置スイッチ３６０が第２位置３６３に切り替わると同時に、積算器３７０は反転増幅器３５３の出力に接続される。スイッチ３６０が第３位置に開かれたときに、参照レベルとビデオレベルの加算値がt_s量の間積算される。信号はその後積算器３７０によって保持される。デュアルサンプラーもしくはデュアルスローププロセッサのいずれか一方からの出力信号は適当な手段、例えばアナログ／デジタルコンバータによってデジタル化され、そしてデジタル的に処理されるかもしくは以下で更に詳述されるアナログ技術のいくつかもしくは全部を用いることによって処理される。正規化された周波数（２πft_s）の関数としてのデュアルサンプラーおよびデュアルスローププロセッサの変換関数はデュアルサンプラープロセッサについて t_s＝２Ｔ_dであるとして第１２図に比較して示されている。第１２図に示すようにフィルタリング特性は２つの異なるタイプのプロセッサの間で非常によく似ているが、相関デュアルサンプラープロセッサはより高いデータレートについてより好ましい。ＣＣＤディテクタの特定の性質は光学システムについて特殊な要求をもたらす。例えばバーコードラベルを高速に読み取るようにデザインされたＣＣＤに基づくバーコードリーダーは、比較的短い露光時間をもたなければならない。周囲光の条件のもとで、すなわち自己発生レベルが僅かのもとで読取を行う為にはバーコードリーダーのごとき光学系は好ましくは使用できる最大の光を集めるように形成されなければならない。本発明は好適な実施例に用いるのに適した多数の異なる光学構造を考慮している。これらの光学構造は、例えば多視野および多焦点レンズ，多段階インデックス要素（グレイデッドインデックスエレメント）、光学的平面プリズムその他の部材を含む。これらの構造は単独でもしくは光を集光し、あるいは以下に述べる種々の実施例の被写界深度を増大するため組み合わせて用いることができる。線形ＣＣＤのための簡単な光学系は単一レンズ系である。単一レンズモデルは第１３Ａ図に図式化されており、そこでは読取距離と走査線の長さとの間の基本的な関係のいくつかが示されている。第１３Ａ図の単一レンズモデルはレンズ４０１を通して結合され、かつ作像装置（例えばＣＣＤディテクタ）４０２に投影されたターゲット４００から光を集めることを示している。第１３Ａ図に示されるように、レンズ４０１はレンズ４０１が結像される距離Ｘ_Fにおいて作像装置４０２から長さＷ_Fの仮想的な走査ラインが投影されると考えられる。この仮想的な走査線の長さＷ_Fと作像装置の長さＷ_iの比は焦点距離Ｘ_Fの作像装置までの距離Ｉとの比であると考えられる；Ｗ_F＝ＷｉＸ_F／Ｉ作像装置距離Ｉはレンズ方程式からも同様に計算される。Ｉ＝Ｘ_Fｆ／（Ｘ_F−ｆ）各画像は仮想走査線Ｗ_Fの長さ方向に投影される。そのような投影の構造のため、画素の画像はＸ_F／Ｉの比だけ拡大される。幅Ｗ_Fは距離Ｘ_Fにおける作像装置４０２の視野（フィールドオブビュー）に対応する。作像装置４０２は以下のような視野角θを持っている。 θ＝２Ａｒｃｔａｎ（Ｗ_i／２Ｘ_F）光学系のデザインは焦点ボケ、回折、収差、種々の光散乱、ラベルの反射率およびラベルの印刷コントラスト等についての考慮をする必要がある。これらの問題は以下に簡単に詳述されるが、より完全な説明は本発明の種々の態様に従った光学構造の好ましい実施例について与えられる。焦点ボケの現象はレンズの焦点スポットからターゲットイメージまでの距離に関係する。もしもバーコードがレンズから距離Ｘ_Fのところに位置し、かつ視野幅Ｗ_Fの範囲内にあるならば、バーコードは結像装置上において結像状態にあるであろう。第１３Ｂ図に示すようにバーコードがレンズに近付くかあるいは遠ざかるように移動されるならば、像は次第にボケるであろう。このボケの度合いは仮想スポット４０５もしくは最適焦点位置４０６における結像スポットより大きいボケたスポットによってバーコードが作像されることから生ずる。ボケたスポット４０５のサイズは第１３Ｂ図に見られるように焦点４０６からの距離の線形関数である。ボケたスポット４０５はより広いレンズロ径（開口）についてはより狭いレンズ開口に比べてより急速に距離とともに増大する。開口径の焦点距離に対する比はfナンバーもしくはｆストップと呼ばれ、f／＃として記号化される。このように例えばf／４レンズはf／８レンズの被写界深度の半分の被写界深度を有する。なぜならば、f／８レンズの開口径はf／４レンズの開口径の半分だからである。レーザビームのくびれが作像系の焦点に対応し、かつレーザースポットのサイズがターゲット（例えばバーコード）における点広がり関数のイメージに対応する点において、ＣＣＤ作像系とレーザ光学系との間にはある種のアナロジーが成立する。実際、焦点４０６におけるスポット（またはくびれ）は無視できるほど小さな系ではなくて、むしろ回折の効果およびレンズ収差によって幾分大きいものであり得る。レンズ開口のサイズは回折に起因してスポットサイズに影響を与え、その回折は光の波頭の一部分のみが開口を通過することが許されるときに起こり得る。より大きな開口は一般により小さなスポットサイズをもたらし、一方より小さな開口はより大きなスポットサイズをもたらす。回折の効果は光の波長にも依存し、すなわち周囲光あるいは自己発生光源であるかに依存する。例えば青色の光は赤色光よりも小さなスポットサイズを生成することができる。ＣＣＤを用いた画像読取システムのための光学モデルにおいて、焦点ボケとスポットサイズの回折の効果は平均平方根（すなわち、両方のスポットサイズの二乗の和の平方根）として評価することができる。回折に加えてレンズ収差（すなわち、理想的なレンズ形状からの偏移）がより大きなスポットサイズのくびれを導く。結果的なくびれのスポットサイズはＤ（１＋Ｋ）として表され、ここでＤは回折限界のスポットサイズであり、Ｋは収差係数である。収差のないレンズに関して言えば、Ｋ＝０である。収差には球面収差や色収差を含んで種々のタイプのものがある。球面収差は大口径レンズ（f／３）より大きいレンズにとって収差の最大のものである。球面収差は完全な形状のレンズと球面形状のレンズとの間の差によって生ずる。完全な回折が制限された画像を形成するためには、球面の波頭が必要となる。しかしながら球面レンズ形状は球面波頭を生成するのに正しい形状ではない。正しいレンズ形状は物体対画像の距離比以下では拡大し、もしくは共役比と称されるに依存する。この完全形状のレンズと球面形状レンズとの相異は、球面収差を引き起す。レンズの径方向に光が通過する（すなわち、光線高さ）場所に依存する焦点距離における効果的なシフトずれである。中心に近いレンズの領域は一つの焦点を持つ一方、センターから外側に広がるレンズの同心リングは中心からの距離に依存する異なる焦点距離を有する球面収差は適当な形状の球面レンズ（例えばプラノコンベックス，ダブルコンベックス，メニスカス）のレンズを用いる。レンズを正しく形状化する（例えば非球面レンズとして）、または多重レンズ（例えば二重もしくは三重）を用いることによって最小化もしくは解消することができる。色収差は波長の関数としての焦点距離の変化に関係する。焦点距離の変化は光学物質の屈折率が波長によって変化するために生じる（分散と呼ばれる効果）。色収差は非点収差が存在しない場合にf／２より小さい開口について収差の主たるものとなる。色収差は異なる分散特性を有する二つの異なるレンズを用いることによって調整することができる。コマは作像すべき物体が光軸上にない場合に光線高さの関数としての倍率の変化に関係する。第１４図Ｂに示されているコマの効果は例えば非点収差の効果によって典型的には隠されてしまうが、それにもかかわらず開口を適当に位置させることによって矯正することができる。非点収差は水平軸と垂直軸の間の焦点における相違である。この非点収差の効果は第１４Ｃ図に図示されているように、例えば接線の画像、すなわち垂直軸の画像がある距離に表れ、径方向の線の画像（すなわち水平軸）以下ある異なった距離に表れる現象を引き起す。非点収差のある、あるいはないレンズは視野の湾曲を示し、すなわち画像面の湾曲をもたらす。第１４図Ｄに比較して示すダイヤグラムに示すように、異なる接線もしくはサジタル（sagittal）ラインによって特徴付けられる。非点収差でない径においては、接線方向の視野曲率とサジタル視野曲率は同じでペッツバル（Ｐetzval）に存在する一方、非点収差径においてはそれらは異なっている。他に考察すべき点は余弦法効果であり、この用語は作像装置を横断する方向の光強度の変化を表している。余弦法効果は、広い視野角の場合に強調される。余弦成分を有する複数のファクターが視野角の関数として第４次の展開に対して余弦を変化させるような強度分布を作り上げる。より広い視野角は作像装置上で信号強度における大きな変化をもたらす一方、狭い視野角はより小さい信号強度変化を与える。余弦法効果は仮想的な走査ラインの端部において充分な光を集める（すなわち充分な信号レベルを得る）ように考慮されなければならない。余弦法効果のグラフは第１５図に示されている。作像装置４０２によって集められる光の量は光の強度（周囲光かそうでないか）およびバーコードラベルの反射率に部分的に依存している。集光モデルは第１６図に図示されている。反射率rを持つターゲットラベル４１０が照度Ｉ_iルーメン／m²を有する光４１１によって照明されたとすると、ラベルからはＩ_i・rルーメン／m²が通常は照射されることになる。半球内にＮルーメン／m²を発光するランベール光源（完全拡散）は光源に対して垂直な入射方向においてＮ／πルーメン／ステラジアン・m²を発する。それ故、照度Ｉ_i・rを有するターゲットラベルの輝度（垂直入射における）はＩ_i・r／πルーメン／ステラジアン・m²で表される。作像システムは作像装置においてπＴＮ'sin²θに等しい照度を受光する。ここでＮ'はルーメン／ステラジアン・m²の単位での物体の輝度であり、Ｔはシステムの透過度であり、θは作像装置の中心からレンズのエッジまでの半分の角度である。作像装置までの距離ＩがＩ＝Ｘ_Ff／(Ｘ_F−f)として表されることを考慮すると、ここでfは焦点距離、Ｘ_Fは焦点までの距離であり、ルーメン／m²を単位として集光された光の量はそれ故以下の式で与えられる。Ｉ_c＝Ｉ_i・ｒＴｓｉｎ²θ θ＝Ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ_F−ｆ）／２ＡＸ_F｝小開口に対しては、Ｉ_c＝Ｉ_i・（ｒＴ／４Ａ²）・（Ｘ_F−ｆ）²／Ｘ_F ² ここで、Ｉ_I＝入射光（ルーメン／m²）、Ｉ_c＝集光（ルーメン／m²）、ｒ＝ラベル反射率（％）、Ｔ＝レンズ透過度（％）、θ＝開口半角（°）、Ａ＝Ｆが開口のｆ＃（単位なし）、ｆ＝レンズの焦点距離（m）、Ｘ_F＝焦点までの距離(m) 。以上のように作像装置４０２において集められた光の量はレンズ４０１からターゲットラベルまでの距離に無関係である。集められた光はしかしながらラベルを照明する光の強度（周囲光またはそれ以外）、ラベルの反射率およびレンズの透明度に比例的に影響される。集められた光はｆ＃（ｆ／＃）の平方の逆数に比例するとともに、焦点距離に相対した焦点の位置（Ｘ_F）に幾分か依存する。ＣＣＤビデオ出力信号のモジュレーション変調レベルを設定するために、集光された光ＩＣはターゲットラベルの印刷のコントラスト比が掛け合わされる。上記の計算においては変調伝達関数（ＭＴＦ効果）もしくは余弦法効果に起因する信号変調現象は考慮されていないことに注意すべきである。光学および光学系に関する更なる情報は、Ｗ．Ｊ．スミス著現代光学技術：工学径のデザイン（マグローヒル３５、第２版、１９９０）に見いだされるであろう。最適レンズ設計のための光学系の挙動を評価し、パラメータを設定するための便利なモデルは次のように与えられる。焦点ボケ（mils）＝√［（Foc）²＋（Diff）²］ここでＦocは幾何学的な焦点ボケでＤiffは分散を制限した最小スポットサイズである。Ｆoc(mils)＝1000・[f/(f/#)]・[(R-R₀)/R₀] ここでＲはレンズからの距離（単位インチ）、Ｒ０は焦点位置（インチ）、ｆはレンズの焦点距離（インチ）、およびｆ／＃は相対開口（ｆストップ）Ｄiff(mils)＝9.6x10^-5λＲ・(f/#)/f ここでＲはレンズからの距離（インチ）、λは公称波長（ナノメータ）、ｆはレンズの焦点距離（インチ）、およびｆ／＃は相対開口（ｆストップ）分解能(mils)＝1000WR/[I(f,R₀)N]≒1000WR/(fN) ここでＲはレンズからの距離（インチ）、ＷはＣＣＤアレイの幅（インチ）、Ｉ（ｆ,Ｒ₀）はＣＣＤ画像面（インチ）、およびＮはＣＣＤアレイにおける画素の数であり、視野(mils)＝8.333WR/[I(f,R₀)]≒8.333WR/f ここでＲはレンズからの距離（インチ）、ＷはＣＣＤアレイの幅（インチ）、Ｉ（ｆ,Ｒ₀）はＣＣＤ画像面（インチ）である。上記のモデルに基づいて他の光学パラメータは以下のように決定され得る。分解能＝2.44λAX/i 最小球面＝0.067Ｘ／Ａ³ 色＝X/(2・V-A) コマ＝θ・X/(56A²) 視点収差＝θ²・X/(2A) ここでλはメータ単位における波長、Ａは相対開口（ｆ／＃またはｆストップ）、Ｖはアッペ（Ａppe）数、θはラディアンの単位における半視野角である。典型的には最小要素幅につき少なくとも２.５の画素がバーコードを分解するのに必要である。焦点ボケは多くの場合最小要素幅より１.９倍大きい。最小要素幅の２.４倍の大きさのスポットは低ノイズ系においては依然として有効な結果を与える。好ましい実施例のあるものにおいては、集光能力を増大し、例えば周囲光の条件下のごとき少ない光の下で動作することができるようにある形状化された開口と特殊なレンズを用いている。数多くの応用において、バーコードリーダはバーとスペースのみを作像し、かつ本当の二次元画像を必要としないので、レンズ開口のある最適化が可能である。バー方向における開口サイズを増大させることは被写界深度特性にほとんど最小の効果を与えるだけでより大きな集光を可能とする。バーが開口に関して平行であるときには上記のことは正確に正しい一方、バーコードをある角度で読む場合、バーが回転されるにしたがってスポットの楕円形上の点の広がりはバーコードに関して大きくなる。この現象は第１７図に示されている。第１７図は丸い開口４３０および楕円開口４３８これらは同じ集光能力を有するについて焦点を通して点広がり関数を示すためのダイヤグラムである。第１７図に示されるように、丸い開口を通した焦点の広がりスポット４３６および楕円開口を通した焦点広がりスポット４３７は、焦点４３５において各々最小となる。しかしながら、楕円開口を通した焦点広がりスポット４３７は丸い開口を通した焦点広がりスポット４３６よりも縦方向において大きい。楕円スポットサイズは第１８図に示されるようにチルト角に関して変化する。第１８図においてw_oはスポットの最小幅を表し、θはチルト角（例えばバッファ高度の垂直バーに関して）を表し、更にwは投影幅を表す。投影幅は以下の式で表される。 w＝｛(e²・w_o ²)/[(e²-1)・(cosθ)²+1]｝^1/2 ここで、eは高さに対する幅の比を表す。楕円スポットの面積は以下の式で与えられる。面積＝π・e・w_o ² 上記の式は楕円スポットの面積の増加は高さ対幅の比に直接に比例することを示している。第１７図に示す楕円開口４３１（もしくは長方形状の開口）のごとき狭い開口は被写界深度を増大する傾向がある。開口４３１のバーに平行な方向における高さは、集光度を等しくするように拡大される。第１９図は同じ集光量を有する丸い開口４３０と楕円開口４３１について、被写界深度をプロットを示すグラフである。第１９図のグラフは一方の軸４４０上の分解可能な最小バー幅を他方の軸４４１上でのレンズからの距離に対してプロットしたものである。第１９図に示されるように、より狭い開口はより広い開口よりも大きな被写界深度を与えるが、分散により、より大きな最小スポットサイズを与える。小さい丸い開口（例えば、開口４３０）を採用した光学系は一般に、比較的良好な被写界深度を有するが、長い露光時間を必要とする問題がある。このようなシステムは例えば第２０Ａ図に示されている。第２０Ａ図において、光はターゲット４４４（例えば、背面から示されたバーコード）から反射され、丸いレンズ４４３（もしくは、丸い開口を有するレンズ）を通してＣＣＤディテクタ４４２上に結合される。第２０Ａ図の光学系では、反射光の０.０２％しかＣＣＤディテクタ４４２に到達しない。長方形状の開口（例えば、開口４３１）はより多くの集光を可能とすることで、露光時間を短縮することができる。長方形状の開口を備えたシステムは例えば第２０Ｂ図に示されている。第２０Ｂ図の光学系において、光はターゲット４５８（例えば、背面から示されたバーコード）から反射され、開口を有するレンズ４５７（もしくは長方形状、もしくは同様の形状のレンズ）を通してＣＣＤディテクタ４５６上に結像される。長方形状の開口４４５を用いた一つの実施例において、開口４４５の単軸４４６は所望の被写界深度（例えばｆ／２０）のためのｆストップに対応する一方、比較的大きなｆストップ（例えばｆ／５）を有し、それ故より多くの光を集めることができる。第２０Ｂ図の光学系が検出できるバーコードの角度範囲は該長方形状の開口を用いることによって、第２０Ａ図の系に比較して減少されるが、集められた光は実質的に増加する（例えば、１０倍かそれ以上だけ）。ＣＣＤ作像装置の好ましい実施例では、第５０Ａ図に示される如きＣＣＤディテクタ１０７９が採用され、その画素は形状において長方形であり、その長軸は画素１０８０の線形アレイによって形成される線に対して垂直である。第１７図において、述べた長方形状の開口４３１と同様に第５０Ａ図の長方形画素構造は、ＣＣＤディテクタ１０７９が読まれるバーコード（もしくはその他の画像）に関して大きな角度、回転されていない限り、空間的な分解能を著しく劣化させることなしにＣＣＤディテクタ１０７９の検出効率を向上させることができる。第５０Ａ図及び第５０Ｂ図はＣＣＤディテクタ１０７９に関してバーコードを回転させた時の出力信号１０８２Ａ、１０８２Ｂについての効果を図示するダイヤグラムである。これらの図面に示されるように、第５０Ａ図において、ＣＣＤディテクタ１０７９上に投影される回転されていないバー１０８１Ａは比較的明確な正方形波形出力シグナル１０８２Ａを与える。第５０Ｂ図において、ＣＣＤディテクタ１０７９上に投影される部分的に回転されたバー１０８２Ａは複数の画素１０８０を横切ってバー１０８１Ａが広がる結果として、傾斜して立上がり、傾斜して立ち下がるエッジをもった出力信号１０８２Ｂを与えることになる。長方形状の画素１０８０を有する第５０Ａ図の実施例において、画像の回転による影響を減少させるために、画素の縦横比はバーコードの分解能もしくはバーコード（もしくは読まれるべき他の画像）の分解能が、作像装置に関して許容範囲での回転角を有するラベルでもって損なわれないように選択するべきである。更に、もしも、画素があまりにも高い場合にはピクセルの投影画像はあまりにも分解能が小さくなりすぎてバーコードを適当に作像することができなくなる。第５１図は画素の幅対回転角の関係を正方形状の画素をもつＣＣＤアレイと長方形状の画素（４対１の縦横比を有する）のＣＣＤアレイについて比較して示すグラフである。第５１図に図示されるように、バーコードラベルの回転角度は正方形画素を持つＣＣＤアレイについて正規化された投影画素幅に大きな影響を与えないが、４対１の縦横比を有する長方形状画素を持つＣＣＤアレイについては正規化された投影画素幅に影響を与える。このようにして、回転されたバーコードラベルを取り扱うのに正方形画素と同様の挙動を得るためにはより長方形状の画素が必要とされるであろうことが考えられる。ある与えられた最大回転角（θ）とバー（Ｎ）当たりの画素の最小数（Ｎ）についてピクセル画素１０８０の最大許容縦横比Ｋｍａｘは以下の式で表される関係に従って数学的に決定しうる。Ｗ_eff（θ，Ｋ）＝Ｋ・ｓｉｎ（θ）＋ｃｏｓ（θ）（５１．０）Ｎ＝Ｗ_eff（θ，Ｋ・ｆ）・ｃｏｓ（θ）（５１．１）ここでＷ_effは投影されたもしくは有効な幅（即ち、ある回転で画素幅がどのように大きく見えるか）であり、Ｋは縦横比である。ｆの値は歪んだ出力信号に対する信号処理電子回路系の許容度を反映する要素である。信号処理回路（以下で説明される）に基づく微分信号についてｆは約０.８に等しい。バー当たりの画素の最小数は典型的には少なくとも２.５である。式５１．０によれば有効ピクセル幅Ｗ_effは回転角θに依存して変化する。θ ＝０°についてＷ_effは１であり、一方θ＝９０°でＷ_eff＝Ｋである。０°＜θ ＜９０°ではＷ_effは第５１図のグラフに従って変化する。式５１．１によれば、バーコードが回転されるに従ってシグナル処理効果（ファクタｆ）によって指示されている。部分的に依存してｃｏｓθのファクタだけ大きく見える。バー当たりより多くの画素１０８０を与えることは可能であり（即ち、より大きいＮ）、より高い画素１０８０が可能でそれによって入射する光に対する感度を増大させることができる。画像作成装置に関して最大許容回転角度（θ）が±２３°であり、ｆ＝０.８かつバー当たりの画素数が３.７５である例では、最大許容画素縦横比は以下の式から見いだされる。Ｋ_max（Ｎ，θ，ｆ）＝Ｋ_max（３．７５，２３°，０．８）＝１０（５１．２）このようにして上記の実施例では最大許容画素縦横比は約１０対１である。第５０Ａ図及び第５０Ｂ図に関連して述べた如き長方形画素の使用はＣＣＤ素子に対して制限を与えないがその他の画素形式のことをホトディテクション素子にも適用することができる。現存のＣＣＤディテクタ１０７９はすべての許容角度に回転されたバーコードラベルを扱うのに最適なもの以上に大きいと考えられる縦横比を有する場合、ＣＣＤディテクタ１０７９自身を修正する必要なしに、より許容しうる縦横比を与えるようにシステムを改造する方法がいくつかある。例えば、第５２Ａ図及び第５２Ｂ図に示されるようにＣＣＤディテクタ１０７９は画素上を覆う金属マスク１０９１の使用によってより許容し得る縦横比を持ったＣＣＤディテクタ１０９０に改善することができる。金属マスク１０９１はマスクの高さに合致するＣＣＤ画素の一部に光が到達することを可能にするスリット１０９３を有し、それによって、ＣＣＤ画素の有効高さの機械的に簡単な調整を可能にする。金属マスク１０９１の使用は適当な画素の縦横比を有する異なるＣＣＤディテクタの使用よりも遥かに経済的である。マスク１０９１は第５２Ａ図及び第５２Ｂ図に示すようにＣＣＤディテクタ１０９０の正面に外部から取り付けることができる。マスク１０９１は好ましくは集光のために意図されていないＣＣＤホトディテクタの領域内に漏洩する光線を生成するような、いわゆる廻り込み現象を減少させるように作像面に対して物理的に近い（例えば、接触する）ことが好ましい。第５２Ｂ図はＣＣＤディテクタ１０９０に相隣る光束密度のグラフ１０９２を示しており、そこには適切にマスク１０９１を配置したとしても廻り込む僅かな光の量によって引き起こされる光束密度の段階的なロールオフが示されている。もしもマスク１０９１があまりにも遠く離れている場合には、画素の縦横比を減少させるのに有効ではなくなり、単純に光集光効率を低下させる。好ましい実施例において、ＣＣＤチップそれ自身の表面金属マスクはＣＣＤホトディテクタの正面に適当なサイズのスリット１０９３を与えるように修正することができる。例えば、ソニーＩＬＸ−５２６ＣＣＤチップではチップの表面金属マスク上に好ましい表面上の好ましいマスクスリットは高さと幅のディメンジョンが１０対１の画素縦横比を与えるようになっている。外部マスクを備えたいま一つの修正されたＣＣＤ作像システムが第５２Ｃ図に示されており、ここでは特殊な光学系が新しい作像面に対して画素を再作像するために使用されている。第５２Ｃ図の作像システムにおいて、作像レンズ１０９７はスリット１０９９を有するマスク１０９６の正面（ＣＣＤアレイ１０９８に対抗する）に位置している。マスク１０９６は第５２Ａ図及至第５２Ｂ図のシステムよりもＣＣＤディテクタ１０９８からより離れた位置に位置している。マスク１０９６とＣＣＤディテクタ１０９８の間には第２レンズ１０９５が位置している。第２のレンズ１０９５は作像レンズ１０９７によって、結像された光をＣＣＤディテクタ１０９６に再方向付けすることによって廻り込みを減少及至は解消する。このため矯正マスク１０９６は第５２Ａ図及至第５２Ｂ図のシステムにおいて用いられているものよりもこのシステムにおいてはより有効であり、廻り込みに伴う問題はより問題とならない。第５２Ｃ図のシステムはしかしながら、第２レンズ及び光学系へのより長い光路長という付加的な複雑さをもっている。極めて大きい縦横比を持ったＣＣＤディテクタの画素を修正するいま一つの例は、第５３図に示すような歪みレンズ系を用いることである。第５３図のシステムはＣＣＤディテクタ１１００を含み、その正面にはＣＣＤディテクタ１１００に関して垂直な方向に第１の非球面シリンダレンズ１１０２が配置され、また、第１非球面シリンダ１１２０の正面には第２の非球面シリンダレンズ１１０４がＣＣＤディテクタ１１００に関して水平な方向に配置されている。各非球面シリンダレンズ１１０２、１１０４は位置軸にのみ沿ったものに対して、大きな変形をもたらす。水平方向に向けられた非球面シリンダレンズ１１０４は垂直方向に向けられた非球面シリンダレンズ１１０２より低い倍率パワーを備えており、それによって、ＣＣＤディテクタ１１００の画素の有効縦横比を減少させることができる。高さＨ1及び幅Ｗ1の要素（即ち、縦横比Ｈ1対Ｗ1）はそれ故非球面シリンダレンズ１１０２と１１０４の作用によって、縦横比Ｈ2対Ｗ2を持つようにＣＣＤディテクタ１１００の見かけのディメンジョンを変更することができる。又は、ＣＣＤディテクタ１１００の画素のバーコード面上への投影はＨ2対Ｗ2からＨ1対Ｗ1へ高さにおいて減少させることができる。なお、Ｈ１／Ｈ２＜Ｗ１／Ｗ２である。ＣＣＤディテクタ１１００から垂直方向に配置されたシリンダレンズ１１０２までの距離はＩ₁で与えられ、かつＣＣＤディテクタ１１００から水平方向に配置されたシリンダレンズまでの距離はＩ₂で与えられる。同様に、バーコード１１０５から垂直方向に配置されたシリンダレンズ１１０２までの距離はＯ₁で与えられ、バーコード１１０５から垂直方向に配置されたシリンダレンズまでの距離はＯ₂で与えられる。システムの高さの減少はＭ₂／Ｍ₁、ここでＭ₁＝Ｏ₁／Ｉ₁ およびＭ₂＝Ｏ₂／Ｉ₂である。種々の要素間の距離関係の例示が１／３の高さの減少について第５３図に与えられている。第５３図のシステムでの可能な難点は非球面シリンダレンズが製造上難しいことである。本発明の好ましい実施例においては、多焦点レンズ系（例えば、多視野レンズ系）を用いる。一般的にいって、多焦点レンズの使用は集光能力を犠牲にすることなしに被写界深度を増大することが可能になる。多焦点レンズの各レンズ要素（ゾーンと呼ばれる）は異なる距離で結像する。ある実施例においては、ここでさらに説明されるように各ゾーンからのフィールドはＣＣＤディテクタ上に同時に結像される。いま一つの実施例においては、以下に述べるように各ゾーンは同時的に全てのゾーンが重ね合わされるのに変えてＣＣＤディテクタ上において、各ゾーンが多重化（例えば、ＬＣＤシャッタを用いて）される。更に、いま一つの実施例においては、以下に述べるように各ゾーンが複数の分離されたＣＣＤディテクタの一つの上に作像される。楕円開口と組み合わされた多焦点レンズ系の例示的な実施例が第２２Ａ図及至第２２Ｃ図において種々の方向からの図面として示されている。対称多焦点レンズ４５０は同心ゾーンを有しており、第２１Ａ図及び第２１Ｂ図に示されている。第２１Ａ図は多焦点レンズ４５０を斜め方向から見た図であり、第２１Ｂ図は同一の同じレンズ４５０を正面から見たものである。図示の如く多焦点レンズ４５０は複数の同心ゾーン４５１に分割されている。このようなレンズ４５０は対称な形状を有し、ダイヤモンドを回転研磨機で研磨するのに適している。第２２Ａ図ないし第２２Ｃ図のレンズと開口システムは異なる３つの方向からの図面を示している。第２２Ａ図は側面図で、第２２Ｂ図は平面図で、第２２Ｃ図は斜視図である。第２２Ａ図ないし第２２Ｃ図のレンズおよび開口システムは多焦点レンズ４６０の正面に位置する楕円形状（又は長方形状）の開口４６１を備えている。楕円形状の開口４６１は好ましくは高い縦横比を有する。楕円形状開口４６１と多焦点レンズ４６０は先に述べたようなＣＣＤディテクタのような作像装置４６２の前方に配置される。動作において、バーコード４６３から反射された光は楕円形状開口４６２を通って多焦点レンズ４６０により結像される。多焦点レンズ４６０の各ゾーン４６５は各ゾーンが異なる距離において結像する（即ち、レンズ４６０の正面において異なる焦点距離を有する）ので、作像装置上に反射された光を異なる仕方で結像させる。被写界深度はそれによって単焦点レンズのそれを越えて拡大される。多焦点レンズ（例えば４５０）の応答性は各レンズゾーン４５１それ自身の応答性の合計によっていわゆる重ね合わせの原理により決められる。もしも多焦点レンズ４５０のゾーン４５１を遮蔽するためにシャッタが使用される場合（例えば、ＬＣＤの使用によって）一つのゾーン４５１のみ１回にただ一つのゾーン４５１だけ（または、しかしながら多くのゾーンが遮蔽されていない）が、解析される必要があり、かつ、各個々のゾーンの結果がレンズ４５０の総合応答性を得るために重ね合わされる必要がある。第２３Ａ図は単一レンズ系において、レンズからの距離の関数としての最小保証要素幅（すなわち、分解可能な）を示すグラフである。第２３Ｂ図は干渉がないとして多視野（すなわち、多焦点レンズ系について）レンズからの距離の関数として最小再生可能なバー幅を示すグラフである。各放物線形状のプロット４７１は多視野レンズ４５０の個々のゾーン４５１を表している。焦点４７０は放物線の最小点に対応する。プロット４７１は互いに重ね合わされ、多視野レンズ系についての拡大された被写界深度の生成を図形的に示すようになっている。しかしながら、異なるゾーン４５１が互いに干渉しあって被写界深度のプロットにおける死角ゾーンを発生させることも有り得る。これら死角ゾーン４７２は第２３Ｃ図に図形的に示されており、第２３Ｃ図は第２３Ｂ図のプロットと同様であるが、多視野レンズ４５０からのレンズ内干渉が存在すると仮定される。各ゾーン４５１間の干渉はレンズ４５０の線拡がり関数におけるローブ（lobe ）によって、ゾーンの光学中心からの配置ずれによって、又は各ゾーン４５１の視野の異なりによって引き起こされる。異なるレンズ形状は異なるローブパターンを生成する。２、３の共通多視野レンズについて幾つかの点拡がり関数が第２４Ａ図から第３０Ｃ図までに示されており、以下に説明される。簡単な多焦点レンズ４５０の形状構成は同心ゾーン４５１の組からなり、その各々は第２１Ａ図及至第２１Ｂ図に示すように固有の焦点距離を有する。第２１Ａ図のレンズの中心ゾーン４５２についての焦点を通した点拡がり関数は、第２４Ａ図において焦点上でかつ第２４Ｂ図では焦点からはずれた位置におけるものが示されている。特定の環状ゾーン４５４（例えば、中心ゾーン４５２以外の他のゾーン４５１）についての焦点を通した点拡がり関数は第２５Ａ図において焦点上で、第２５Ｂ図において焦点からはずれた位置におけるものがそれぞれ示されている。第２４Ａ図及び第２５Ａ図のダイヤグラムはフルスケールであるが、第２４Ａ図及び第２５Ｂ図はそれに対して１０対１のファクタで縮小されている。第２６Ａ図から第３０Ｃ図は種々の焦点距離の環状ゾーンと中心ゾーンの種々の組み合わせについての点拡がりおよび線拡がり関数を示している。第２６Ａ図から第３０Ｃ図に現れる光学的な点拡がり関数の像は簡単のため近似されている。一般的に、焦点から遠い点拡がり関数は幾何光学によって比較的良好に近似することができる。円形の開口について、焦点から遠い点拡がり関数の形状はシリンダ開口と同様である。焦点もしくは焦点近傍では点拡がり関数の形状は収差（もしそれが大きいならば）もしくは、回折（もし収差が小さい場合）によって決定される。第２６Ａ図から第３０Ｃ図に示される点拡がり関数は焦点もしくは焦点近傍において回折が主として制限されている（すなわち、それらはその場合収差は小さいと仮定されている）。円形開口の場合、焦点もしくは焦点近傍における点拡がり関数の形状はアイリー（Airy）ディスク形状に近くなる。第２６Ｂ図は中心ゾーン４５２から生成された一つの画像４８０のダイヤグラムであり、一方第２６Ａ図は環状ゾーン４５４から生成されたいま一つの画像４８１のダイヤグラムであり、ここで中心ゾーン４５２及び環状ゾーン４５４は異なる焦点距離を有している。第２６Ｃ図は中心ゾーン４５２と環状ゾーン４５２との組み合わせで中心ゾーンのみが結像状態である時に、得られる結合画像４８１を示すダイヤグラムである。第２６Ｃ図において、環状ゾーン４５４からの画像はそれが焦点外であるため、主としてその低い光束密度の故に容易には見えない。しかしながら、線拡がり関数４８３と４８４のプロットは各環状ゾーン４５４の効果を明白に示している。線拡がり関数４８３、４８４は各々メイン主のピーク４８８と４８９を有し、これらのピークは中心ゾーン４５２にそれぞれ対応しており、さらに、より低い一対のピーク４９０と４９１は環状ゾーン４５４にそれぞれ対応している。中心ゾーン４５２が焦点からずれるに従って環状ゾーン４５４の効果はより主要なものとなる。第２７Ａ図及至第２７Ｃ図は両ゾーンの焦点の間における点拡がり関数を示している。第２７Ｂ図は中心ゾーン４５２によって生成された画像５００のダイヤグラムであり、一方第２７Ａ図はそれぞれ異なる焦点距離を有するものと仮定して環状ゾーン４５２によって生成された画像５０１のダイヤグラムである。第２７Ｃ図は２つのゾーン４５２、４５４から両ゾーンの焦点の間において生成された結合画像５０２のダイヤグラムである。結合画像５０２の中心においてディップ５０３もしくはデッドスポットが存在するが、線拡がり関数５０５と５０６はこのディップ５０３の効果からは比較的フリーである。第２８Ａ図ないし第２８Ｃ図は環状ゾーン４５４が結像状態にあるときの点拡がり関数を図示している。第２８Ｂ図は中心ゾーン４５２によって生成された画像５１０のダイヤグラムであり、一方第２８Ａ図はそれぞれ異なる焦点距離を有するものと仮定して、環状ゾーン４５４によって生成される画像５１１のダイヤグラムである。第２８Ｃ図は２つのゾーン４５２と４５４の両方によって生成された結合画像５１２のダイヤグラムである。第２８Ｃ図の結合画像５１２は第２６Ｃ図のそれと非常によく似ているが、第２６Ｃ図の場合には中心ゾーン４５２のみが結像状態であった。第２８Ｃ図における線拡がり関数はしかしながら、焦点外の中心ゾーン４５２の効果を示している。第２９Ａ図及至第２９Ｃ図はより厳しい効果を示しており、ここでは中心ゾーン４５２に関して環状ゾーン４５４がさほどボケた状態にはなっていない。その結果は、リング構造をもつ画像５２２である。第２９Ｂ図は中心ゾーン４５２によって生成された画像５２０のダイヤグラムであり、第２９Ａ図は環状ゾーン４５４によって生成された画像５２１のダイヤグラムである。第２９Ｃ図はリング構造を有する２つのゾーン４５２及び４５４の両方によって生成された結合イメージ５２２のダイヤグラムを示しており、上記した如く中心焦点の回りに環状パターンを有する拡散光として現れる。線拡がり関数５２５、５２６は、このリング構造の効果を示している。リング構造はバーコードを読もうとした場合に、過剰な記号間干渉（ＩＳＩ inter-sinbol interference）を引き起こす。第２９Ｃ図に示される如く環状ゾーンによって引き起こされるＩＳＩのために開口された環状ゾーン（セクタ）はバーコードを読み取るのに好ましい。第３０Ａ図及至第３０Ｃ図は環状のゾーンが２つの円形開口をもつように開口されているシステムについて第２９Ａ図及至第２９Ｃ図と同一の条件のもとに生成された画像のダイヤグラムである。第３０Ｂ図は中心ゾーン４５２によって生成された画像５３０のダイヤグラムであり、第３０Ａ図は開口された環状ゾーン４５４によって生成された画像５３１のダイヤグラムである。第３０Ｃ図は２つのゾーンの４５２、４５４の両方から生成された結合画像５３２のダイヤグラムである。第３０Ｃ図の水平方向の線拡がり関数においてしめされる如き２つの円形開口の使用は水平パターンにおける側方ローブを好適に除去する。この開口形状は多焦点レンズによる大きな量の記号間干渉を生成することなしに、垂直方向にバーが方向付けられたバーコードを読み取るのに使用することができる。第３１Ａ図〜第３１Ｃ図は第３０Ｃ図と同様の線広がり関数を与える特殊な開口を有する多焦点ゾーン構成を図示するダイアグラムである。第３１Ａ図〜第３１Ｃ図において多焦点レンズ６０１は位置が複数の開口６０２をもって種々の視野方向から図示されており、１つの開口６０２はレンズ６０１の複数のゾーン６０３の各々の正面に配置されている。第３０Ｃ図は２つの円形開口からなる画像から生成される画像を示しており、第３１Ａ図〜第３１Ｃ図の開口された多焦点レンズ６０１は多重環状ゾーンからの複数の画像と垂直線広がり関数５３５における対応した複数のピークを与える。しかしながら第３１Ａ図〜第３１Ｃ図の開口された多焦点レンズ６０１は第３０Ｃ図の構成と同様記号間干渉緩衝から比較的自由な水平線広がり関数を有する。第３１Ａ図もしくは第３１Ｂ図の開口６０２は円形である必要はなく正方形長方形もしくは他の適当な形状でありうる。好ましい実施例においては開口６０２の各々は形状において大略正方形である。物理的に形成された正方形開口は第２２Ａ図〜第２２Ｃ図における開口４６１と同様連続的な開口に融合されている。このような連続開口は全体の形状として長方形でありうるがその開口は各レンズゾーンの１つに対して不連続で個々の開口としての連続するものとして機能する。各ゾーンの正面の開口６０２の高さの選択は集光の要求と回転応答特性とのバランスをとって設定される。各開口６０２の幅はそのレンズゾーンについて被写界深度を制御し好ましくはゾーン間干渉を最小化するように各開口６０２について同一である。開口されたゾーン６０３の各々は異なる焦点距離を持つことが好ましい。このことは少なくとも２つの方法で達成される。第１の手法においては対称レンズ６１０は第３２図に示すように中心ゾーン６０１の直下で物理的に切断することである。切断されたレンズ６１２は非対称多焦点レンズの特性を有するであろう。第２の手法においてはレンズ６０２は第３３図に示すように非対称な形状にモールドされその非対称形状は各リングゾーンの下部６２１は上部６２２とは異なった焦点距離を有するようになっている。後者の手法の利点はレンズが第３３図に示すようにレンズの中心６２０においてその光軸６２５を有するように構成することができることである。上記の非対称レンズ構成については軸外チルトは、中心ゾーン６２７が最も近い深度で結像し外側の環状ゾーンがより遠い深さで結像する場合第３４Ａ図に示すように典型的に最小となる。第３４Ｂ図は逆の場合を示しその場合にはより大きな示点（pointing）の問題を招来する。光学的集光システムの今１つのものでは第５４Ａ図または５４Ｂ図に示されたごときマスクされたもしくはアポダイズ（Ａpodized）された多重多焦点レンズを採用する第５４Ａ図において多焦点レンズ１１２０は同心リングゾーン１１２１Ａから１１２１Ｂを有すると共にマスクもしくはアポダイズされた暗くされた部分１１２２を有するものとして図示されている。アポダイズされた部分１１２２はレンズ上に銀もしくはその他の反射物質を蒸着することによって生成される。同様に第５４Ｂ図において多ゾーンレンズ１１３０は同心のリングゾーン１１３１Ａから１１３１Ｄまでを有すると共にアポダイズされた部分１１３２を有するものとして図示されている。アポダイズされた第５４Ａ図および第５４Ｂ図のレンズ１１２０，１１３０は多焦点面光学集光システムを与えそのシステムは同時にＣＣＤディテクタ上に入射する異なる焦点面からの光線間の干渉を減少しつつ高い集光効率を維持することができる。それ故マスキングは第２２Ａ図〜第２２Ｃ図および第３１Ａ図〜第３１Ｃ図に示された実施例の開口に置き換えることができ、マスキングがゾーン間緩衝を減少させる点において開口と同様の効果を持つ場合には第２２Ａ図〜第２２Ｃ図および第３１Ａ図〜第３１Ｃ図に示す実施例の開口に置き換えることができる。第５４Ａ図および第５４Ｂ図のレンズ１１２０，１１３０は好ましくはそれぞれ同心環状ゾーン１１２１Ａ〜Ｄおよび１１３１Ａ〜Ｄの面をそれぞれ有しておりそれらは異なる焦点距離を有する。各ゾーン１１２１Ａ〜Ｄおよび１１３１Ａ〜Ｄの面積は各ゾーンについて実施的に等しい光量を集光できるように好ましくは実質的に等しい。この条件はマスクされないレンズ１１２０もしくは１１３０についてγＮ＝ＲＮ＝ＲセンタルートＮことであることを要求しここでＲＮはゾーンＮの外半径およびＲセンタはセンタゾーン１１２１Ｄもしくは１１３１Ｄの半径である。ゾーンからゾーンまでの一定の集光面積を維持にするに必要な半径はこの式から直接的な方法で変化しマスキングによる面積の減少を考慮するためのこの式から直接的な方法で変化するであろう。第５５Ａ図は第５４Ａ図もしくは第５４Ｂ図の多焦点レンズの各レンズゾーン１１２１Ａ〜Ｄまたは１１３１Ａ〜Ｄについて個々の線広がり関数１１４１〜１１４４を示すグラフである。水平線広がり関数にそうでなければ存在するであろうローブは各レンズ１１２０，１１３０の各ゾーン１１２１Ａ〜Ｄまたは１１３１Ａ〜Ｄについて一定の垂直高さを維持するためのマスクたとえばレンズそれ自身上のアポダイゼーション（Ａpo dization）の使用によって減少もしくは解消される結果の複合もしくは垂直方向に積分された水平線広がり関数１１４６が第５５Ｂ図に示されている。第５５Ｂ図に示されるように結果的に得られる垂直方向積分水平線広がり関数１１４６はローブなしで比較的平坦である。線広がり関数は焦点距離および収差および開設の効果に依存して変化する被写界深度の領域（すなわち中間でない領域）幾何光学系が収差および回折に対して優勢な領域について第５４Ａ図および第５４Ｂ図のマスキングは第５５Ｂ図に示すような複合線広がり関数を与える。焦点面の近くではしかしながら収差と回折が幾何光学に対して優勢となりその結果低下した挙動を引き起こす。近い場所および遠い場所において良好に作用するマスクのファミリーの多くは中間領域においては良好に作用しないであろう。好ましくは光学マスクパターンは距離の最大領域にわたってサイドローブを最小化するように選ばれる。光学的マスクパターンの選択は特定の光学集光システムにおいて存在する焦点面の数と位置，要求される収差補正の割合,必要な視野角度，およびまたは読み取られるべきバーコードのサイズ等を含む種々のファクターに依存する。第２１Ａ図〜第２１Ｂ図の多視野レンズおよび第５４Ａ図〜第５４Ｂ図のアポダイズされた多視野レンズに加えて所望の特性を持つ多焦点レンズを構成する他の方法は各ゾーンに１つの割合で個々のレンズの複数を結合することである。個々の各レンズは偏心したすなわち中心を外れた円形開口を有するとともに対応するゾーンの所望の結像条件にとって最適化される。各レンズのゾーンはそれによって最適化される。最終のレンズは個々のレンズゾーンの部分的連続結合を構成する。一方ただ１つの連続するレンズ曲面でもって多焦点レンズを形成することも可能である。その場合レンズは少なくとも２つの方法において最適化される。第１は各ゾーンの結像特性を考慮したグローバルメリットファンクションが作られる。全体の非球面円形係数はその後直ちに解決される。第２の方法は各ゾーンが中心のゾーンで最も低い次数の係数を与えエッジゾーンにおいて最も公知の係数を与えるような２，３の変形係数を認めることである。システムは中心ゾーンからエッジまでの順序で最適化される。この方法はエッジゾーンがコマ効果を惹起しかつ各システムの被写界深度の集合的な拡大を引き起こす必要があるのでこの方法はエッジゾーンが収差を最小化するようにより低い次数の係数に対して僅かに修正を施す必要があるので繰り返しのプロセスとなる。いくつかの特殊な光学構造が以下に議論され多くのもしくはそれらのすべては以下に述べられる多視野光学デザインの利点を実体化する。ある特殊な光学レンズ構造が第３５Ａ図に示されている第３５Ａ図においてそれは平面図を示しているが、単焦点レンズ６４１のアレイ６４０が作像装置（たとえばＣＣＤディテクタ６４２）の廻りに弓形状のパターンに配列されている。各６４１はＣＣＤディテクタ６４２から僅かに異なる距離離れておりこのレンズ配列によって形成されるパターンは完全な弓形状ではない。あるいは異なる焦点距離のレンズのセットを同じ結果が得られるように弓形状に整列させることもできる。レンズ６４１の各々に関連する走査線６４３の中心はＣＣＤディテクタ６４２から径方向に扇形形状に広げられている。レンズ６４１の焦点はチグハグでありしたがって一番上部のレンズ６４１Ａは最も接近した被写界深度６４５Ａを有し（なぜならばそれらが最も近い焦点距離を有するからである），次のレンズ６４１Ｂは次に最も近い被写界深度６４５Ｂを有し以下同様にして最後のレンズ６４１は最も遠い被写界深度６４５Ｅを有する。第３５Ａに示された光学構造の利点はその構造がレンズ６４１が互いに干渉を引き起こさないように配列されている限りシャッタを用いることなしに継ぎ目なしの被写界深度を与えることができる。今１つの利点はスキャンライン６４３の中心の半径方向の扇形状の広がりのためにコマ効果を最小限にすることができることにある。光学構造の関連する実施例が３５Ｂに示されている。第３５Ｂ図の構造は３５Ｂ図の実施例が平面図でなく側面方向から示されている点を除き第３５Ａ図の構造と同様でありレンズ６５１の配列６５０は水平方向よりは垂直方向に被写界深度を拡大する。第３５Ｂ図の構造は弓形状のレンズ配列パターンの同様の特徴を有し、スキャンライン６５３の半径方向の扇形形状の広がり，多段の被写界深度、およびコマ収差の対応する緩和およびシステムについての被写界深度の段階的な拡大といった性質において同様である。光学構造の他の実施例が第３５Ｂ図のシステムの修正である第３６Ａ図に示されている。第３５Ｂ図と同様第３６Ａ図の実施例はＣＣＤディテクタ６６２の廻りに弓形状のパターンに配列されたレンズ６６１の配列を備える。走査ライン６６３はＣＣＤディテクタ６６２から径方向に扇形に広がりだしている。第３６Ａ図の実施例はさらにスキャンライン６６８の平行化されたセットを径方向の操作ライン６６３が走査ライン６６８の平行なセットになるように配列されているミラー６６７のセットを備えている。この被写界深度６６５は平行化された走査ライン６６８に沿って各レンズ６６１についてマチマチである。複合被写界深度６６９は平行化された走査ライン６６８に隣合って図示されている。第３６Ａ図の実施例の利点はある面のより密な範囲を与えることである。ミラー６６７の代わりにプリズムもしくは光を方向づけるレンズを使用することができその代わりにまたはミラーとの組み合わせであるいはミラープリズムおよび偏光レンズ等の何等かの組み合わせにおいて用いることができる。第３６Ｂ図は第３６Ａ図の実施例においてミラーに代えてプリズム６７７を用いて構成したものを示している。第３６Ｃ図は同様の機能をうるため第３６Ａ図の実施例において１つの平行化レンズ６８７を用いて構成したものを示す。光学構造の今１つの実施例が第３７Ａ図に示されている第３７Ａ図の構造は第３６Ｃ図の構造と同様であるが大きな単一レンズ７０７とレンズ配列７０１の位置が逆転している。単一平行化レンズ７０７が作像装置（たとえばＣＣＤディテクタ７０２の正面に配置されている。大きなレンズ７０７の正面に配置されかつ大きなレンズ７０７からの距離において若干異なるように設定されている。より小さなレンズ７０１からの走査ライン７０８は面のより密な範囲を提供するため平行化されたパターンに仕向けられている。走査ライン７０８は大きなレンズ７０７によってＣＣＤディテクタ７０２に向けられている小さなレンズ７０１の各々は異なる被写界深度７０５を有しそれ故より大きな複合被写界深度が生成される。光学構造のさらに今１つの実施例が第３７Ｂ図に示されている。第３７Ｂ図の構造は概念的には第３７Ａ図のものと同様である。第３７Ｂ図の構造は第３７Ａ図と同様形状において凸でＣＣＤディテクタ７１２の正面に位置する大きな平行化レンズ７１７を備える。第３７Ｂ図の構造は小さなレンズ７１１の配列をより大きなレンズ７１７からの小さなレンズ系のレンズ７１１の距離を多段階にするのに代えて第３７Ｂ図においてはより大きなレンズ７１７とより小さなレンズ７１１の配列との間に位置する多段の光学平板部材７１９が付加されている。この多段階光学平板部材７１９はより小さなレンズの焦点をシフトさせそれによってレンズ７１１の配列に関連する平行化された走査ライン７１７に沿って多段階の被写界深度７１５を与える。第３７Ｂ図のシステムの利点はより小さなレンズ７１１を多段階の配列にする必要がなくそれ故光学系の製造を容易化することができることである。光学構造の他の実施例が第３７Ｃ図に示されている。第３７Ｃ図の構造は第３７Ｂ図の構造と同様であるが多段階に配列された多段階の光学平板部材に代えて多段階インデックス（Index）要素（ＧＲＩＮ要素と呼ばれる）７２９を用いている。第３７Ｂ図に示されるようにより小さなレンズの配列は多段階に配列されていない。より小さなレンズ７２１はＧＲＩＮ要素７２９の前方に正面に位置しこの要素７２９はＣＣＤディテクタ７２２の前に設けられた大きな平行化レンズ７２７の正面に位置している。走査ライン７２８は平行化されたパターンを形成しそれによって面の密な範囲を与えている。ＧＲＩＮ要素７２９は多段階化されたインデックス（屈折率）を有する物質から形成されその軸に沿った光路長が異なっている。かくしてＧＲＩＮ要素７２９の一方の端部７３０に向けて光路は長くなりＧＲＩＮ要素７２９の他方の端部に向けて光路は短くなる。したがって被写界深度７２５は図示のごとく平行化された走査ラインに沿って多段階化される。第３８Ａ図は光学構造の他の実施例を示す第３８Ａ図の構造は第３７Ｂ図の構造と同様であるが第３７Ｂ図の個々の要素のいくつかは単一の要素として求められている。多視野レンズ７５１は大きな平行化レンズ７１７，多段階化された光学平板部材７１９および第３７Ｂ図に示されるごときより小さなレンズの配列等の特徴を単一の構造にまとめ挙げている。多視野レンズの７５１の背面７５３は第３７Ｂ図の平行化レンズの形状に曲線化されている。より小さな第３７Ｂ図からのより小さなレンズの配列７１１は第３８Ａ図においては個々のレンズ要素７５２として実現される。個々のレンズ要素７５２は段階化され個々のレンズ要素７５２と平行化レンズ背面７５３との間の光学的材料の量は変化している。光学材料の量の変化は第３７Ｂ図の多段階光学平板部材７１９と同様の仕様で作用しそれ故異なる焦点距離と平行化された走査ライン７５８に沿った段階化された被写界深度７５５を与える。第３８Ａ図の多視野レンズ７５１は第３７Ｂ図のものと同様複合被写界深度を有する。他の光学構造の実施例は第３８Ｂ図に示されている。第３８Ｂ図の構造は第３７Ｃ図のそれと同様であるが３７Ｃの個々の要素のいくつかが単一の部材としてまとめられている。多視野レンズ７６１は第３７Ｃ図に示される大きな平行化レンズ７２７，ＧＲＩＮ要素７２９およびより小さなレンズの配列７２１の特徴を単一の構造にまとめあげている。多視野レンズ７６１の背面は第３７Ｃ図の平行化レンズ７２７の形状に曲線化されている。第３７Ｃ図のより小さなレンズの配列７２１は第３８Ｂ図においては個々のレンズ要素７６２として実現されている。ＧＲＩＮ要素７６４は個々のレンズ要素７６２の平行化レンズ背面７６３との間に埋め込まれておりそれによって異なる焦点距離と平行化された走査ライン７６８に沿った段階化された被写界深度７６５を与える。３８Ｂ図の多視野レンズ７６１はしたがって第３７Ｃ図のそれと同様複合被写界深度を有する。第３６Ａ図から第３９Ｂ図はＣＣＤディテクタの側面方向から図示されてるが一方ＣＣＤディテクタはレンズおよびもしくは他の光集光要素が垂直方向に重なるのではなく水平方向に重なりそしてホトダイオードが第３５Ａ図に示すのと同様の方法で集められた光を受光するように９０度回転してもよい。一般に水平方向の重ね合わせはより大きな光の集光能力を与えるが垂直方向の重ね合わせはレンズまたはレンズ要素間の干渉をより少なく小さなものとする。第３９Ａ図および第３９Ｂ図は湾曲曲面ミラーもしくは同様の部材を用いた光学構造の他の実施例を示している。第３９Ａ図の光学系はＣＣＤディテクタ７９２に関してある角度θをなす曲光ライン７５１に配置された曲面（すなわち結像）ミラー７９０の配列を備えている。異なる焦点距離もしくは異なる光学光路長を備えた曲面ミラーの配列は図示のごとく平行化された走査ライン７９４に沿って段階化された被写界深度７９３を与える。第３９Ａ図の構造は色収差効果を最小化することができる。第３９Ｂ図は第３９Ａ図と同様の光学構造を示しているが曲面ミラーの７９０の配列ではなく単一の多重曲面７９６を利用したものである。この単一多重曲面７９６はＣＣＤディテクタ７９２に関して対角線７９１角度に配置されそれによって第３９Ａ図の構造と同様平行化された操作ライン７９８に沿って段階化された被写界深度７９７を与える。３９Ｂ図の構造は同様に色収差効果を最小化することができる。多視野レンズ系の今１つの実施例が第４０Ａ図〜第４０Ｄ図に示されている。第４０Ａ図はＣＣＤディテクタ７８２の前方に位置する多視野レンズ７８０の側面図のダイヤグラムである。図示のごとく離れた点からの光は多視野レンズ７８０によって集められＣＣＤディテクタ７８２上に結像される。第４０Ｂ図は同じ多視野レンズ系の平面図を示すダイヤグラムである。離れた点からの各平行化された走査ライン上の離れた点からの光は個々のレンズ要素７８３によって集められＣＣＤディテクタ７８２上で結像される。好ましくはレンズ要素７８３の各々は異なる焦点距離を有する第４０Ｃ図は第４０Ｂ図と同じ多視野レンズ系の平面図を示すダイヤグラムであるが個々のレンズ要素７８３の幾つかについてターゲット走査ライン７８４を示している。ターゲット走査ライン７８４から反射された光は個々のレンズ要素７８３の軸中心点７８５を通ってＣＣＤディテクタ７８２の上の投影される。各レンズ要素７８３についてターゲットスキャンライン７８４は他のターゲット走査ライン７８４から若干オフセットされているがこれはレンズ要素７８３の相対位置によるものである。第４０Ｄ図は第４０Ｃ図のごとく同じターゲット走査ライン捕獲構造の斜視図である。第４１Ａ図〜第４１Ｃ図には好ましい多焦点レンズが図示されている。第４１Ａ図には好ましいレンズ８０１の斜視図が示されている。レンズ８０１は図示のごとく円形の対称形をなすレンズ８０１の背面８０１Ａは好ましくは弓面であり一方前面８０１Ｂは以下に述べるような４つの異なる非弓面曲面を有する。第４１Ａ図のレンズ８０１は開口と同様の機能を奏する長方形状の透明なマスクを備える。その代わりに開口の効果は第４１Ｂ図および第４１Ｃ図に示すようにレンズ８０１を切断して切断レンズ８１０をうるようにすることによって得られる。第４１Ｂ図は切除されたレンズ８１０の斜視図を示し同一の切断された部分は第４１Ｃ図における平面図に示されている。切除角度は４５度の視野角度が得られるように選択される。レンズ８０１は中心ゾーン８０３（ゾーン１および３個の外側のリング形状のゾーン８０４，８０５および８０６）（ゾーン２から４）を含む４つのゾーン８０２からなる。ゾーン１は好ましくは０.４２６インチの幅を持ち、一方ゾーン２から４は好ましくは０.２１３インチの幅である。基本の半径（すなわちレンズの背面球状部の半径）は好ましくは８４.９６７mmである。レンズから作像装置（たとえばＣＣＤディテクタ）までの距離は好ましくは３４.８５２７２mmである。好ましい焦点距離はテーブル表４１−１に示される。レンズ８０１の材質はたとえばポリスチレン等のプラスチックであり屈折率は１.５９４５３０５９を有するものである。以下レンズゾーン８０２にしたがった好ましい寸法諸元と他の特性を示す。ゾーン１：有効焦点距離２３．４５０８ｍｍ基本半径１６．８０８４２ｍｍ円錐 −０．８０９２６８６非球面係数ｒ² ２．５７５７７×１０^-3 ｒ⁴ −１．９２３７２４×１０^-5 ｒ⁶ ５．４４８９１９×１０^-7 ｒ⁸ −１．７６５３０４×１０^-8 ｒ¹⁰ −２．９３１０４２×１０^-10 ｒ¹² −５．２１０２９４×１０^-13 ｒ¹⁴ １．６５２９０３×１０^-13 ｒ¹⁶ ８．７７８６９４×１０^-15 ゾーン２：有効焦点距離２８．０８７ｍｍ基本半径１９．６４０４３ｍｍ円錐 −１．２１２１１７非球面係数ｒ² ４．８２３８５２×１０^-4 ｒ⁴ −４．１０１８１８×１０^-7 ｒ⁶ ３．８９１８７２×１０^-9 ｒ⁸ −１．９４５４５１×１０^-11 ｒ¹⁰ −５．０４０１３４×１０^-14 ｒ¹² −６．８４６７４５×１０^-17 ｒ¹⁴ ４．６５５８８３×１０^-19 ｒ¹⁶ ７．８５４１６６×１０^-21 ゾーン３：有効焦点距離３２．０５１５ｍｍ基本半径２６．３７４４４ｍｍ円錐０．１９６５３１９非球面係数ｒ² ２．９８８９７６×１０^-3 ｒ⁴ −１．１２７４４６×１０^-5 ｒ⁶ −５．８６３２０６×１０^-9 ｒ⁸ ８．９０５６９７×１０^-13 ｒ¹⁰ −１．４７２２８２×１０^-14 ｒ¹² −７．３９１０６１×１０^-17 ゾーン４：有効焦点距離３５．２５４６ｍｍ基本半径２７．６９９６２ｍｍ円錐０．１３４４３０６非球面係数ｒ² １．１２９８１９７×１０^-3 ｒ⁴ −８．３０２７５×１０^-6 ｒ⁶ −４．７６９４３２×１０^-9 ｒ⁸ −６．７４２７７×１０^-12 ｒ¹⁰ −１．６７５３２１×１０^-15 ｒ¹² −１．８２７９９９×１０^-17 ｒ¹⁴ −４．２０８９１２×１０^-21 好ましい開口幅は０.０４３インチである。多焦点光学系の今１つの実施例はより長い焦点距離のゾーンが制限れさた視野角を有し、これはゾーンの収差の幾つかを意図的に矯正しないことによって達成されるであろう、それによってそのゾーンの視野角を制限しバーコードの明瞭な画像がそれを越えてＣＣＤディテクタ上に生成されるようにする。この構造の効果は第５７図に示されておりＣＣＤディテクタ１１６１の正面に位置し３個のゾーンを有する多視野レンズ１１６０を示す第５７図に示されている。コマ非点収差および縦方向の色収差を選択的に矯正しないままにすることによって多視野レンズ１１６０は３つの異なる視野１１６２，１１６３および１１６４、これらは各ゾーンにつき１個である、を有するように製作される。第１ゾーンについての視野１１６２は広い画像の読み取りを広い画像（たとえばバーコードラベル）の読み取りを比較的広い画像を一括して読み取ることができるように広くなっている。第２ゾーンについての視野１１６３は第１視野１１６２より狭く第３ゾーンの視野１１６４は第２視野１１６３よりさらに狭いこのようにそれぞれより遠い焦点領域に対して視野を段階的に狭めることにより第５７図の多視野レンズ１１６０はバーコードリーダーから遠く離れたバーコードやその他の画像の不用意な読み取りの危険性を最小限にするとともに、読み取りが要求される領域において収差の矯正を向上できそれによって分解能を向上できるという利点を与える。第４２Ａ図〜第４２Ｃ図はゾーン間の干渉を減少もしくは解消するためシャッタを用いた光学構造の今１つの実施例である。これらの実施例は機械的もしくは電気光学的シャッタを用いただ１つのレンズもしくは数個のレンズが同時にアクチブであるようにする。第４２Ａ図は円形パターンにレンズ８３０を配列して多視野配列を構成した構造を示している。レンズ８３０はＣＣＤディテクタ８３２の前面に配置されている。機械シャッタ８３４がレンズ配列８３０の正面にも配置されている。シャッタ８３４はモータ軸（図示せず）の回りに機械的に回転させられる。シャッタ８３４は開口８３５を有しモータ軸に加えられる駆動力に応答して円形に回転する。操作においてシャッタ８３４は１つのレンズ８３０を除いて他のすべてのレンズを遮蔽する（１つに代えて２，３のレンズを除くようにしてもよい）その１つのレンズは８３４の開口を通して光を集める。シャッタ８３４は開口８３５が円形状の配列において順次に各レンズの遮蔽を解除するように回転する（各レンズの代わりにレンズ群でもよい）。この方法によりレンズ８３０は互いに干渉することが防止される。第４２Ｂ図はシャッタ機構を備えた今１つの実施例のダイヤグラムである。第４２Ｅ図において多視野レンズの多視野配列は扇形状に配列されている。レンズはＣＣＤディテクタ８４２の前面に位置している。長方形もしくはその他の適当な形状のシャッタ８４４がレンズ配列８４０の前面に位置している。シャッタ８４４は開口８５４（すなわち開口）を有しており単一のレンズ８４０（もしくは必要ならば複数のレンズ８４０）をある与えられた時刻に動作させるようにする。シャッタ８４４はレンズ配列８４０と平行な軸８４６に沿って移動可能でありソレノイド，リニアモータもしくは機械的カム（図示せず）によって駆動される。このような方法で開口の位置は一つのレンズ８４０から次のレンズへと転移される。操作においてシャッタ８４４はレンズに平行な軸に沿って開口を所望のレンズもしくは複数のレンズ８０４の正面に順次位置するように駆動される。この方法においてレンズ８０４は互いに干渉することが防止される。第４２Ｃ図はシャッタ技術を採用した他の実施例のダイヤグラムである。第４２Ｃ図においてレンズ８５０の多視野配列が図示のごとく円形のクラスターパターンを吸収し、あるいは特定のＬＣＤ（液晶）シャッタ構成に適合した適当な他のパターンを形成することができる。ＬＣＤ配列８５４はレンズ配列８５０の前方に位置しているレンズ８５０はＣＣＤディテクタ８５２の前面に位置している。ＬＣＤ配列８５４は複数の電子的に動作されるシャッタ８５５からなる。各シャッタ８５５は個々の制御回路（図示せず）からの電子シャッタ命令に応答して個々に動作する。ＬＣＤシャッタ８５５は一つのレンズ（必要とあらば複数のレンズ８５０）がある与えられた時刻に動作するように、電子的に時系列化されている。この方法において、レンズ８５０は互いに干渉しないＬＣＤ８５４の利点は、可動部分を持たないことおよび従って信頼性を向上させることができることである。上記のシャッタ技術は、例えば単一の多視野要素もしくは多数部材からなる光学系のいずれかを構成する多焦点平面光学集光システムに適用することができる。上で述べた第４２Ａ図〜第４２Ｃ図において記述したシャッタ技術の効果は、第２３Ｂ図および第２３Ｃ図を参照して説明され、ここで上記で注意したように、これら図面は上で述べたようにレンズからの距離に対する作像可能な最小バーサイズをプロットしたグラフである。第４２Ａ図〜第４２Ｃ図の多視野配列におけるすべてのレンズが同時に作動した場合、第２３Ｃ図に示すような死角ゾーン４７２がゾーン間干渉により複合被写界深度において発生し、ターゲット画像は読取り装置によって誤って同定されるか、全く見過ごされてしまう。第４２Ａ図〜第４２Ｃ図のシャッタ技術は、個々のレンズの時系列的な作動を与え、それによってゾーン間の干渉を最小かもしくは解消することができる。各レンズの被写界深度は第２３Ｂ図に示すように、個々のレンズに分けて与えられている。しかしながら、上記のシャッタ技術を用いた好ましいすべてのレンズを通して時系列化した後には、複合被写界深度は個々の被写界深度の複合したものとなり、ゾーン間干渉効果を伴わない。その結果、より有効な単レンズを用いることによって達成させるよりも遥かに大きな有効被写界深度を得ることができ、またはあるいはシャッタを設ける必要がない。ゾーン間の干渉が減少される多焦点光学系の今一つの実施例が第５６Ａ図と第５６Ｂ図に示されている。第５６Ｂ図に示された光学系では、多要素レンズ系１１５５と線形ＣＣＤアレイ１１５６のごとき複数のホトセンシティブディテクタを備えて構成される。多要素レンズ系１１５５は各々異なった焦点距離と異なった被写界深度を有する３個のレンズ要素１１５５a〜cからなる。第５６Ａ図には、各々の視野１１５１〜１１５３が比較して示されている。最も近い視野１１５１は第１のレンズ要素１１５５aによって与えられ、中間の視野１１５２は第２のレンズ要素１１５bによって与えられ、最も遠い視野１１５３は第３のレンズ要素１１５５cによって与えられる。レンズ要素１１５５a〜cは単一の多視野レンズもしくはアレイとなって配列される３個の個別のレンズとして実施化される。３個のレンズ要素１１５５a〜cが図示されているが、より多いもしくはより少ないレンズ要素を全体の被写界深度の要求に依存して必要となるように用いることができる。動作において、各レンズ要素１１５５a〜cは光を３個の線形ＣＣＤ配列１１５６a〜cの異なる一つの上に結像する。かくして、第１のレンズ要素１１５５aは焦点距離Ｆ１を有し、第１線形ＣＣＤ配列１１５６a上に光を結像し、第２のレンズ要素１１５５bはＦ２の焦点距離を有し、第２の線形ＣＣＤ配列１１５６上に光を結像し、さらに第３のレンズ要素１１５５cはＦ３の焦点距離を有し、光を第３の線形ＣＣＤ配列１１５６上に結像する。各線形ＣＣＤ配列１１５６a〜c はそれ故、レンズ要素１１５５a〜cの一つのみによって結像された光を受光し、かつ一つの焦点面のみから画像を受光する。この技術は第４２Ａ図〜第４２Ｃ図に関連して上で述べたシャッタ技術と同様レンズ要素１１５５a〜cの間の干渉を生じない結果をもたらし、すべての焦点面が同時にもしくは平行に線形ＣＣＤ配列１１５５a〜cによって作像されるため、画像読取り時間の短縮をも可能にする。上で述べた多視野およびシャッタレンズをシャッタリングする技術は好ましくは以下に述べる開口形成技術と関連して有利に用いることができる。種々の実施例のいくつかが以下のように速度および被写界深度特性において比較される。小さく単一焦点に関連して小さな長方形状の開口を用いる場合、楕円形状のより多くの光を集光するので小さな丸い開口よりも速度を増大させることができる。長方形状の開口および丸い開口の両方は比較的良好な被写界深度をもたらす。大きな開口を持った多視野レンズ構成の使用はより速い作動をもたらすが、レンズ内もしくはレンズ間の干渉により穴明きの被写界深度をもたらす。被写界深度における穴明きはシャッタもしくは多重ＣＣＤ配列（先に述べたようにそれぞれが独立のレンズ要素に関係する）を用いることによって解消することができる。楕円形状の開口を備えた多視野レンズ構成の使用はむしろ速い動作をもたらすが、穴明きの被写界深度をももたらすであろう。再びシャッタもしくは個別のレンズを備えた多重ＣＣＤ配列が被写界深度における穴明きを減少もしくは解消するのに用いられる。上記のレンズおよびもしくは開口形状のいくつかに関連して用いられるＣＣＤディテクタはそれをより速く駆動するため（より速いより高速の読取り速度を実現する）飽和の僅かの割合において（例えば、フルスケールの１％）用いられる。ＣＣＤディテクタをフルスケールにより以下で駆動することはより高いノイズ系をもたらし、そこで相関二重サンプリングがこの系においてノイズレベルを低減するために使用できる。相関二重サンプリングは入射信号レベルが減少するので自己発生照明源がない場合にも極めて有利である。かくして、十分な光を集めると共に低いノイズ環境において作動することにより、ＣＣＤディテクタはバーコードラベルのようなイメージを読み取るために周囲光を用いることができる。ここで述べた光学的技術はその全体もしくはその部分において、米国特許第５３１７２１１号および第５４７９０１１号、いずれもその全体がこの明細書において引用される，に記述された調整可能な焦点結像技術に関連して用いることができる。光学系は種々の実施例において、単一のディテクタ配列を用いて多方向の作像を可能とするように構成することができる。多方向操作はバーコードとリーダーの相対的な向きが広く変化するような固定リーダ一方式において特に好ましい。読み取るべき画像（例えば、バーコード）が種々の向きを取り得るような光学系の一つの実施例が第５８図に示されている。第５８図の実施例において、２つのシリンドリカル光学部材（例えば、シリンドリカルレンズ１１７１および１１７４のごとき）がバーコード１１７５を作像するのに使用される。シリンドリカル光学部材（また、シリンドリカル回転フィルタと呼ばれる）は１軸においてのみ大きなイメージの変調を生成し、それ故、シリンダー軸に垂直な方向においてのみ分解能を有する。他方、コードの種々のタイプはバーに垂直な方向においてのみ変調情報を含むような１軸特性を有する。シリンドリカル光学要素がバーコードを分解するためには、分解の方向はバーコードの変調方向に沿って適当に定めなければならない。異なる向きの２つのシリンドリカル光学部材を用いることによって、より少ない干渉でオーバラップされるべき多重の画像を許容し、そのことによって、第５８図に示すような構成において画像の多方向読み取りが可能となる。従って、第５８図においてシリンドリカルレンズ１１７２，１１７４はその軸が互いに実質的に直交するように、かつ一つのシリンドリカルレンズ１１７４が水平方向において良好に分解されたイメージを生成する一方、他方のシリンドリカルレンズが垂直方向に良好に分解されたイメージを生成するように方向付けられている。水平軸を有するシリンドリカルレンズ１１７４によって集められた光は、複数の画像を回転ミラー１１７６によって約９０°回転され、垂直軸を有するシリンドリカルレンズ１１７２からの光とビームスプリッタ１１７８によって結合される。その全体の結果は、バーコードリーダーの正面において２つの実質的に直交する画像作像ラインもしくはそれと等価でＣＣＤディクター１１７０上のバーコード１１７５の実質的に直交する画像の重ね合わせとなる。画像のうちの一つはバーコード１１７５のよく分解された画像であると、他方の画像は分解されておらず、実質的に緊密な照明ＣＣＤディテクタ１１７０上の照明をもたらすものであり、従って、良好に分解された画像の検出に何ら干渉しないであろう。このようにして、水平方向もしくは垂直方向の向けられたバーコード１１７５が読取れるのである。種々変形もしくは修正が種々の方法でその動作を変更するために、第５８図の実施例について成され得る。例えば、線形ＣＣＤディテクタ１１７０をその代わりに用いることができる。また、シリンドリカル光学部材の数は２つに制限されるものではなく、適当な数のものを用いることができ、同様に互いの向きの間の角度は９０°にする必要が必ずしもなく、適当なアングルで用いることができる。シリンドリカル光学部材は屈折要素としてよりは反射的なものであり得、あるいはシリンドリカルと非シリンドリカル光学要素の組み合わせを回転フィルターの受入れ角を修正するために使用することができる。更に、多軸系の焦点距離を異なる向きのバーコードが被写界深度を向上させる目的でリーダーから離れた異なる位置に結像するようにオフセットさせることができる。単一の１軸フィルターが第５９図に示されており、そこではバーコードが情報を利用する他のバーコード読取装置を制御する目的で、特定の向きに配列される場合にそれを検出するため、単一もしくは多重に用いることができる。第５９図の１軸フィルターは線形ＣＣＤディテクタ１１８０の正面に位置する垂直軸シリンドリカルレンズからなる。バーコード１１８２がシリンドリカルレンズ１１８１の円筒軸に沿って方向付けられている場合には、バーコード画像はその最も良好な分解能を示す。ＣＣＤディテクタ１１８０から出力される信号はバーコード１１８２がＣＣＤディテクタ１１８０の正面において読取りができるように適当に方向付けられているか否かを決定するしきい値に対して比較される。種々の向きのバーコードを読取ることができる光学系の他の実施例は、第６０Ａ〜第６０Ｃ図に示されており、種々の異なる面積と線形センサー構造は、第６０Ｄ〜第６０Ｆ図に示されている。第６０Ａ図は光学系の斜視図を示しており、第６０Ｂ図は平面図を表し、第６０Ｃ図は側面図を表している。第６０Ａ図〜第６０Ｃ図の実施例はビームスプリッタキューブ（Ｃube）１２０２（またはペリクルビームスプリッタもしくは他の同様な要素），一対のミラー１２０３と１２０４および１もしくはそれ以上の作像要素（第６０Ｄ〜第６０Ｃ図のいずれかに示すごとき）が搭載される作像領域１２１５，１２１６から成る。ビームスプリッタキューブ１２０２は一対の三角プリズム形状のビームスプリッタが第６０Ａ図示すごとき立方体形状を形成するように対角面に沿って結合されている。ビームスプリッタキュウブ１２０２は入射されてくるバーコード画像を２つの光路１２０７と１２０８に分ける。第１のバス１２０８は垂直線に連続し、作像領域１２１６に達する。第２の光路１２０７は画像の９０°回転を引き起こすミラー１２０３に到達し、その後さらに画像の９０°回転をして垂直ライン１２０９に向き、第１の光路１２０８と平行になるようにするミラー１２０４に達する。第２垂直光路１２０９は作像領域１２１５に達する。この光学構造の全体の効果は第６０Ｂ図に示されており、ここでは９０°回転された画像の２つの形態を示すとともに、その各々は垂直光路１２０８と１２０９の１つで下向きに方向付けられている。第６０Ｄ図〜第６０Ｆ図に示されるごとき、複数の作像構成が第６０Ａ図〜第６０Ｃ図の光学系に関連して用いられる。第６０Ｄ図は作像領域１２１５と１２１６上に位置する２つのＣＣＤエリアセンサ（すなわち、２次元ＣＣＤ配列）１２１７，１２１８を示している。ＣＣＤエリアセンサ１２１７，１２１８はバーコードもしくは他の画像の方向を従来公知の複数の方法のいずれかによってその検出を可能にする。第６０Ｅ図は２つのＣＣＤ線形配列１２１９，１２２０が作像領域１２１５と１２１６上に配置された今一つの配置構造を示している。２つのＣＣＤ線形配列１２１９，１２２０は同様に受光した画像を検出するのに用いることができる。線形配列１２１９，１２２０は第１ＣＣＤ線形配列１２１９上に投射される画像が第２のＣＣＤ線形配列１２２０上に投射される画像に関して９０°を成すように方向付けられているため、平行にラインアップされ、それらを平行に配置することがイメージがＣＣＤ線形配列１２１９，１２２０の少なくとも一方に適当に方向付けられるであろう機会を増大する。第６０Ｆ図は単一のＣＣＤ線形配列１２２１が両方の作像領域１２１５，１２１６にまたがってそれらの共通の対角線方向に沿って配列された今一つの配列構造を示している。第６０Ｆ図の実施例は第６０Ｅ図のＣＣＤ線形配列１２１９，１２２０よりもより大きなＣＣＤ線形配列１２２１を必要とするが、ただ一つのＣＣＤ線形配列が読み出しと処理のために必要であるため、より少ない処理とより少ない構成要素を必要とするに過ぎない。他の多方向光学系は第６０Ａ図に示されている。光学系１２２５は画像（例えば、バーコード）から反射された光を受光し、この調整ミラー１２２６を用いて９０°画像を回転する。回転された画像は単一の投影画像を複数のセグメントに分割し、分割するミラーバスケット１２２８によって反射され、その結果、ホトディテクタ１２２７（例えば、１もしくはそれ以上のＣＣＤ線形配列もしくはＣＣＤエリアセンサ）の上に多重分割パターンとして投影される。他の方向から見ると、ホトディテクタ１２２７の作像ラインはミラーバスケット１２２８によって反射され、複数のセグメントに分割され、星形形状のパターンとなる。この星形形状のパターン１２２９は角度調整ミラー１２２６によって９０°回転され、バーコードリーダーの作像ボリューム内に投影され、読まれるべき画像を横切る多方向仮想作像ラインを生成する。所望のパターンを得るため、ミラーバスケット１２２８は好ましくは第１のミラー領域１２３０の各辺に取り付けられ、かつそこから約３０°曲げられた一対の第２ミラー領域１２３１を有する。ミラーバスケット１２２８は水平方向に関して４５°の角度に配置され、それによって同時に星形形状のパターン１２２９を生成しつつ、画像を９０°だけ回転させる。第６１Ａ図の実施例は集光光学系において数個の構成部品を含んでいるが、その方向を向いた仮想作像ラインに関連する画像がホトディテクタ１２２７の異なるセグメント上に投影され、それによって異なる作像ライン間の干渉の可能性を減少もしくは解消することができる。ミラーバスケットの使用は第６１Ｂ図の実施例において殊の外有用で、そこでは通常の手持ち操作において単一の仮想作像ラインを有する手持ちのバーコードリーダ１２３５が固定された構造において多重の作像ラインを持つように構成することができる。手持ちのバーコードリーダは固定された光学投影ユニット１２３６に相隣るクレードル（Ｃradle、図示せず）内に配置される。光学投影ユニット１２３６は角度調整ミラー１２３８と画像（例えば、固定された光学投影ユニット１２３６上に保持された物体からの）を回転させるとともに、それを（星形状パターンにおいて）手持ちバーコードリーダ１２３５内の作像センサ上に投影するために４５°の角度で配置されたミラーバスケット（例えば、ミラーバスケット１２２８のごとき）１２３７からなる光学投影ユニット１２３６はそれによって手持ちのバーコードリーダ１２３５が単一線の作像装置である場合でも有効な多次元作像能力を与えることができる。多方向読取りを可能にする多方向リーダの他の実施例は、バーコードの多重回転されたイメージを検出配列（例えば、第６２Ａ図〜第６２Ｆ図に示すごとき）に投影するカレイドスコープ（Ｋaleido−Ｓcope）ミラーを採用している。第６２Ａ図〜第６２Ｂ図カレイドスコープミラー１２５０は互いに１つのエッジで結合され互いに４５°の角度を成すように方向付けられた２つのミラー要素１２５３，１２５４を有し、これらミラー要素１２５３，１２５４は反射部分は互いに対面している。カレイドスコープミラー１２５０によって形成されるトンネル内に投影された画像１２５１は、第６２Ｂ図および第６２Ｃ図に示すように、カレイドスコープミラーの最後端のホトディテクタ１２５２において複数の画像を発生させる。複数の作像ゾーン１２５９はディテクタ１２５２の領域を超えて規定され、その各々は、異なる角度に方向付けられた元の画像１２５６のバージョンを有している。複写された投影画像１２５７の総数（ＮIは一般的にはＮＩ＝３６０°／Ａ_Kで与えられ、ここでＫはカレイドスコープミラー１２５３，１２５７のお互いに関する角度である。この例において、角度Ａ_Kは４５°であり、投影される画像の数は８である。ディテクタ１２５２はＣＣＤエリアセンサとして実施化され、第６２Ａ図〜第６２Ｂ図とカレイドスコープミラーは画像の方向を決めるための複雑アルゴリズムを必要とすることなく、ＣＣＤエリアセンサーの出力を比較的簡単に信号処理する利点を有する。ＣＣＤエリアセンサからのデータは固定された方向（すなわち、ライン毎に線形に呼び出され、かつ複写された投影イメージ１２５７の１つが画像認識を可能とする。例えば、バーコードのようなものを認識することができるようなＣＣＤエリアセンサに関して十分に水平な角度になる高い可能性をもたらす。第６２Ｄ図及至第６２Ｆ図は二重に投影されたイメージ１２５７が取り得る種々の相対方向の幾つかの例を示す図である。第６２Ｄ図及至第６２Ｆ図における直線矢印符号“→”は、各々複写投影された画像の向きの角度を表す。第６２Ｄ図において原画像１２６３はＣＣＤエリアセンサに関して垂直方向に向けられているが、複写画像１２６１はカレイドスコープミラー１２５０によって水平向きに投影される。第６２Ｅ図においては、原画像１２６４はより僅かに垂直方向を向いている（約６７°）。そして、異なる作像ゾーン１２５９からの他の複写画像１２６２はＣＣＤセンサ配列を用いて認識ができるような水平方向に近い方向に向けられている。第６２Ｆ図は原画像が水平方向に関して４５°に方向付けられた最悪のケースの状態を示している。この場合、複写投影された画像１２５７の全てはＣＣＤセンサアレイを用いて認識するのがほとんど等しく困難であり、そして、投影された画像１２５７のいずれかの認識をする能力は信号処理及び認識のための電子回路及びその知能性の許容範囲に部分的に依存する。バーコードリーダが周囲照明光で有効に機能するためには、バーコードに周囲光が到達するように十分な距離がバーコードと光学系の間に好ましくは維持されるべきである。リーダとバーコードが互いにあまりに接近した状態にあると、バーコードはリーダ若しくはバーコードを保持する物体のいずれかによって周囲光内で読取が不可能となるように影がつけられるであろう。バーコードラベルに到達する周囲光の量を増加させるため、バーコードリーダに対してある幾つかの変更を行うことができる。第６３図に図示された如き一つの可能な修正は光学系をその内部に収容するハウジング１３０１から前方に伸びる光学系に透明なスペーサ１３０３を備える。光学系に透明なスペーサ１３０３はリーダとバーコードの間に最小の適当な距離が維持されることを保証し、一方同時に周囲光がバーコードに到達することを可能にする。光学系に透明なスペーサ１３０３はギャップを備えた透明もしくは固体の部分（例えば、２つの不透明若しくは固体の壁と２つの壁がない部分）を備える。光学的に透明なスペーサ１３０３の透明な部分もしくは不透明な金属もしくはギャップを通して入る周囲光１３１１は、ハウジング１３０１の正面にある光学的に散乱を生ずる表面１３０６（それはより反射的な表面である）によって反射され、それによって周囲光１３１２はハウジング１３０１から反射され、バーコード１３１０に向けられる。バーコード１３１０から反射された周囲光は受光開口１３０５に受光され、光学系によって集光される。光学的に透明なスペーサ１３０３はその前端を横切る（ハウジング１３０１に対抗する端部）透明な窓１３０４と備えるように構成されても良い。手持ちリーダにおいては、光学的に透明なスペーサ１３０３はリーダの前端の透明な鼻の形態をとることができる。不透明な鼻形状を採用することができ、鼻の断面はリーダとバーコードが付けられた物体１３０９との間の空間に周囲光が入るのを許容するように鼻の断面が切り欠かれている。これらケースのいずれにおいても窓１３０４は必ずしも必要ではないがそれでも、保護の目的で採用することが有用である。固定されたバーコードリーダの場合、とりわけバーコードリーダが水平に位置する光学前面を有し、読み取られる物体がその上に保持されるような場合には、透明な窓１３０４は光学的な前面端に物体が落ちないように保持するため好ましいものである。いずれの場合においても、光学的に透明なスペーサはバーコードが付された物体１３０９が全ての周囲光を遮断するようにリーダにあまりにも近く接近することを機械的に防ぐことができる。そして、光学的に透明なスペーサ１３０３の透明もしくは半透明もしくは取り除かれた部分は周囲光１３１１がバーコードが付された物体１３０９と光学的な集光系との間のスペースに入り込んで固定されたバーコード１３１０を照明することを可能としている。スペーサ１３０３は焦点深度について必要な領域を規制する。近い範囲において、周囲光を増大させる或は影となるバーコードについてその周囲光を増大させる第２の構造は、そして、それは単独でもしくは上記の光学的に透明なスペーサとの組み合わせで用いられる、第６４Ａ図に例示するように、バーコードリーダ（光学的集光システムを除いて）上におかれた光学的に散乱性の前面である。第６４Ａ図に示された光学的に散乱性の前面１３２０はこれに制限されるものではないが、表面を荒らした白色プラスチック、表面を荒らした透明なプラスチックもしくは表面をブラッシングした金属などを含む種々の材料から作成することができる。第６４Ｂ図に示すように、光学的に散乱性の前面１３２０は入射する周囲光の一部をバーコード１３２１の方向に散乱し返し、それによってバーコード１３２１における照明光のレベルを増加させる。拡散部材１３２０内の開口１３２１は反射された周囲光がレンズ１３２６（多焦点もしくは多視野レンズのいずれか）によって集光されるようにすることおよびレンズによってＣＣＤディテクタ１３２７上に結像されることを可能にする。第６４Ｃ図は周囲光の光源１３３０がバーコードが付された物体１３３１の背面を照らす場合の状態を比較して示しており、それによってバーコードリーダ１３３５に関してバーコードが影となり、従ってリーダが余分な周囲光によって適切に作動することを妨害する。光学的集光及び作像システムはある面から見て、ディテクタ配列の１もしくはそれ以上の画像をバーコードリーダの全面のスペースの作像ボリューム内に投射し、１もしくはそれ以上の仮想作像ラインを生成するものであると見なすことができる。バーコードを読み取るためには、これらの作像ラインの一つは好ましくはバーコードを横切るように投影される。この目標物設定はバーコードリーダの被写界深度が例えば、多焦点作像技術を用いることによって、長くなるに従ってますます困難になる。バーコードとリーダとの適当な相対位置を確保するためには、１もしくはそれ以上のＬＥＤもしくは同様の素子をポインタとして用いることができる。好ましいＬＥＤポインタシステムは第６５Ａ図と第６５Ｂ図に示されており、それらはそれぞれ側面図と正面図である。第６５Ａ図及び第６５Ｂ図の実施例は、ＬＥＤ１３５０（スーパーブライトスタイルＬＥＤ）、（高輝度ＬＥＤ）、開口若しくはスリット１３５１を備えたハウジングウォール１３５２、スリット１３５１をカバーするように配置されたホログラフィック拡散板１３５３（もしくはその他のタイプの拡散板）およびスリット１３５１の全面でかつＬＥＤ１３５３にならって配列されたプラスチックレンズ１３５５からなる。動作において、ＬＥＤ１３５０からの光はホログラフィック拡散板１３５３によって拡散され、それによってスリット１３５１の全面を均一に照明する。スリット１３５１とホログラフィック拡散板１３５３を通過した光はプラスチックレンズ１３５５を通過し、このプラスチックレンズはポインタ光学系として照明されたスリット１３５１からの光をスペース上を投影された作像ラインと一致する点に作像する。スリット１３５１から拡散され、かつ相対的に均一な外に向かう照明光を与えるホログラフィック拡散板１３５３がない場合、ＬＥＤ出力は不均一なものとなり、それ故ＬＥＤ１３５０を支持するのに用いられるＬＥＤチップ（ボンディングワイヤを含む）のイメージを生成してしまうであろう。好ましくはＬＥＤ１３５０の如き２つのポインタＬＥＤが採用され、そのうちの一つは作像装置のいずれか一方の側（第４６Ａ図又は第４８図）でもしくは作像装置の上または下に配置される。ポインタＬＥＤは読取のためバーコードを照明するのには使用されず、バーコードリーダの操作者にリーダに関してバーコードの付された物体を適当に位置させるのを補助するのに用いられる。適当な位置決めはバーコード近傍のポインタスリット１３５１により結像された画像が現れることによって認識される。第６５Ｃ図は種々の距離における種々のポインタスリット形状を示すダイヤグラムである。第６５Ｃ図に示されるように、照明されたポインタスリットは比較的小さくお互いに離れたドット１３６０として近い場所において時として現れ、中間の場所においては比較的大きな楕円形状で互いに近く位置する離れているが近くに位置する形状１３６１としてまた遠い場所では単一の大きな長方形状１３６２として現れる。ポインタＬＥＤ１３５０は好ましくは画像を捕捉サイクルに対応してオンとオフに繰り返すようにされることが好ましく、バーコードの画像が作像装置によって捕捉された状態にあり、ポインタビームが画像検出に干渉しない間オフとされる。あるいは、光学的切欠（ｎｏｔｃｈ）フィルタ（図示せず）をＬＥＤポインタから背面散乱された光がＣＣＤディテクタ配列に到達するのを防ぐために使用され得る。上記のＬＥＤポインタシステムについては、種々の変更、別異の構造を採用することができる。例えば、いま一つの実施例では空間の異なる点に結像される少なくとも２つのポインタを採用している。更に、別の実施例では、拡散部材１３５３の代わりに複合集光光学系（図示せず）を採用することができる。幾つかの他の実施例では、ポインタ光学系を通してＬＥＤ光の結合の効率を増大させる方向に施行されている。そのような一つの実施例はＬＥＤ１３５０の全面で、しかし、拡散板１３５３の背後に位置するシリンドリカルレンズ（図示せず）とスリット形状のポインタ開口１３５１とを備え、シリンドリカルレンズはポインタ開口１３５１にＬＥＤ１３５０によって発せられた光の大部分を施行させるように働く（それによって、必要なＬＥＤパワーを減少させる）。いま同様の目的が達せられる他のいまひとつの実施例では、ＬＥＤ１３５０をカバーしポインタ開口１３５１の形状に適合するように光を成形する光パイプ（図示せず）を備える。光パイプは拡散板１３５３の役割を代替しうるように拡散性の端部をもつことができる。ここで述べた種々の技術は例えば発明の名称が他方向操作方法及び装置と題された米国特許第５４４６２７１号に記述された如き、エリア作像技術との関係において用いることができ、この米国特許はその全体が本出願において引用される。このようにして、エリア作像装置は種々の光条件のもとにおいて、増大された速度を有するものとして与えられ、もしくは事故発生照明源なしに周囲光において操作ができるようなものとして提供される。多次元ＣＣＤエリアセンサと仮想作像ラインを用いた他方向読取記技術はＣＣＤエリアセンサを用いた上述の実施例において採用することができる。ターゲットのイメージが光学前端を通って処理され、かつ、ＣＣＤビデオ出力信号が生成されるようにＣＣＤディテクタによって捕捉された後、ＣＣＤ信号は種々の方法で処理される。ＣＣＤ出力信号それ自身は自動露光系、もしくは以下に詳細に述べられるようにＣＣＤディテクタの露光時間を調整する適合型露光系の一部として用いることができる。ＣＣＤ出力信号は以下に議論されるようにバーとスペースの位置を決定するとともに、バーコードもしくはその他の記号を認識するために処理される。第４３Ａ図は本発明の１もしくはそれ以上の特徴に従って適合型露光系の一つの実施例を示している。第４３Ｂ図は第４３Ａ図の実施例に対応した波形のダイヤグラムである。第４３Ａ図において、コンデンサＣ９を介して接地２９０２に接続された入力ノード９０１を有するシュミットトリガ回路Ｕ７Ａからなるパルス列発信器９００が示されている。シュミットトリガ回路Ｕ７Ａの入力ノードは直列されたダイオードＤ３と抵抗Ｒ２６を介してシュミットトリガ回路Ｕ７Ａの出力ノード９０３に接続されている。入力ノード９０１はダイオードＤ３の対抗する方向に構成された他のダイオードＤ２に接続され、その後レジスタ抵抗Ｒ２２およびさらにシュミットトリガ回路Ｕ７Ａの出力ノード９０３に接続されている。パルス列発信器９００の点Ａにおける出力は第４３Ｂ図に示されるような周期波形９２０からなる。周期波形９２０は例えば３０ミリ秒の周期と２００μ秒の負のパルス９２１を有する。コンデンサＣ９は０．１μＦの容量を有し、抵抗Ｒ２２は９１０Ωの抵抗を有し、抵抗Ｒ２６は４．３ＫΩの抵抗を有する。波形９２０の出力パルスはコンデンサＣ９が抵抗Ｒ２２を介してチャージされる時には正であり、コンデンサＣ９が抵抗Ｒ２６を介して放電される時は負である。負パルス列発信器９００は単安定マルチバイブレータ９０５に接続されている。単安定マルチバイブレータ９０５は図示の如くホトダイオードＤ１の一端に接続されたコンデンサＣ２からなる。ホトダイオードＤ１の他端は接地９０２に接続されている。ホトダイオードＤ１は好ましくはＣＣＤディテクタの隣に配置され、もしくは光学系から受光した光の量を検出できるようにその近傍に配置されている。コンデンサＣ２はシュミットトリガ回路Ｕ７Ｂの入力ノード９０６に接続されている。コンデンサＣ２は、０．０２μＦの電荷容量を有する。動作において、パルス列発信器９００はコンデンサＣ２とホトダイオードＤ１を駆動する。Ｂ点における波形９２４とその結果としての単安定マルチバイブレータ９０５からのＣ点における出力波形が第４３Ｂ図に示されている。ホトダイオードＤ１の連動度は単安定マルチバイブレータ９０５の出力パルス幅を制御し、それ故Ｃ点における振動のデューティサイクルをコントロールする。ホトダイオードＤ１が比較的多量の光を受光すると、Ｃ点における出力波形９２６は比較的狭い負のパルスをもつ（例えば、ほとんど１００％のデューティサイクル）。ホトダイオードＤ１が比較的少量の光を受光した時に、出力波形９２６は比較的幅の広い負のパルスをもつ（例えば、０％に近いデューティサイクル）。単安定マルチバイブレータ９０５の出力は他の２つの単安定マルチバイブレータ９０８と９１０に接続されている。単安定マルチバイブレータ９０８と９１０の両方は同様の構成を有する。単安定マルチバイブレータ９０８はその入力にコントロールＣ１３を有する。コントロールＣ１３は抵抗Ｒ１１によって接地にシャントされ、そして、他の抵抗Ｒ１３を介してシュミットトリガ回路Ｕ７Ｆに接続されている。コントロールＣ１３は０．００１μＦの容量を有し、抵抗Ｒ１１とＲ１３の各はＩＫΩの抵抗を有する。いま一つの単安定マルチバイブレータ９１０は同様な方法でコントロールＣ１０抵抗Ｒ２３及びＲ２５とシュミットトリガ回路Ｕ７Ｄから構成されるが、抵抗Ｒ２５は抵抗Ｒ１１より大きな抵抗値、例えば３．３ＫΩの値を有する。単安定マルチバイブレータ９０８の出力は、同様にコントロールＣ７抵抗Ｒ８及び９とシュミットトリガ回路Ｕ７Ｃとで構成されるいま一つの単安定マルチバイブレータ９１２に接続されている。単安定マルチバイブレータ９１２のＦ点における出力は読み出しゲート（ＲＯＧ）信号９１３であり、その機能が以下に説明される。単安定マルチバイブレータ９０８と９１２は好ましくはそれぞれその期間が１μ秒程度の一定したパルスを発生する。一方、マルチバイブレータ９１０はパルス幅が約３μ秒程度の一定したパルスを生成する。点Ｈにおけるシャッタ信号９１５は両方の単安定マルチバイブレータ９０５と９１０の出力の関数である。マルチバイブレータ９０５のＣ点における出力とマルチバイブレータ９１０のＧ点における出力はダイオードＤ４とＤ５をそれぞれ介したシャッタ出力パルス段９１４に対してダイオードＤ４とＤ５をそれぞれ介して両者がダイオードオア化されている。シャッタ出力パルス段９１４はトランジスタネットワークからなりベース９１６が抵抗Ｒ２７を介してダイオードＤ４とＤ５のそれぞれに接続されたトランジスタＱ１を含んでいる。ダイオードＤ４とＤ５は並列接続された抵抗Ｒ２８とコンデンサＣ３を介して参照電圧９１７（例えば、５Ｖ）に接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは点Ｈにおけるシャッタ信号９１５を生成するものであって、抵抗Ｒ３０を介して参照電圧９１７に接続されている。トランジスタＱ１のベース９１６は抵抗Ｒ２９を介して接地９０２に接続されている。一方トランジスタＱ１のエミッタ９１９は直接に接地９０２に接続されている。ダイオードＤ４とＤ５のオア論理動作によってシャッタ信号９１５（第４３Ｂ図において波形９３８で示される）は単安定マルチバイブレータ９０５の負のパルスが開始されたときに、ロー状態からハイ状態に遷移し、かつ単安定マルチバイブレータ９１０の負のパルスがなくなるまで高い状態を保持するパルス列９３９からなる。その効果は可変デューティサイクル発信器のそれであって、デューティサイクルはホトダイオードＤ１によって受光される光に依存して変化される。第４３Ｂ図に示された実際の露光期間９４０はシャッタシグナル９３８のパルス９３９の期間より若干短い。露光期間９４０はシグナル信号９３８の各パルス９３９の開始と同時に開始されるが、第４３Ｂ図の波形９３４にしめすようにＲＯＧ信号パルス９３５によって終端させられる。ＲＯＧパルス９３５はＣＣＤ配列内の画素からＣＣＤシフトレジスタに電荷を電動させることによって露光期間９４０を終端させる。シャッタ信号９３８がハイである時に画素は光を集光する。シャッタ信号９３８がローである時に画素は短絡されるが、しかしＲＯＧパルス９３５は一般にシャッタ信号９３８がハイからローに遷移する以前に光の集光を終わらせる。単安定マルチバイブレータ９０８、９１０および９１２は露光期間９４０を終わらせるＲＯＧパルス９３５がシャッタパルス９３９の終わる直前でかつ、ＣＣＤ配列のクロックがディスエネブルされる時に明確に立ち下がることを保証する。単安定マルチバイブレータ９１０はシャッタパルス９３９が終わるその終了する端部において、３μ秒クロック信号、クロックディスエネブル期間９３７を与える。３μ秒期間９３７が開始すると同時に単安定マルチバイブレータ９０８は１ μ秒の遅延９３３を与え、その後、ＲＯＧパルス９３５が単安定マルチバイブレータ９１２によって生成される。このようにして、ＲＯＧパルス９３５は単安定マルチバイブレータ９１０によって与えられる３μ秒の期間９３７の中間のある点において、かつ、シャッタパルス９３９の終端の直前において立ち下がる。単安定マルチバイブレータ９１０の出力はＲＯＧパルス９３４が発生した時刻においてＣＣＤ配列に対するクロックをディスエネブルとする。第４３Ａ図の適合型露光回路はこのようにして光の光量に基づいて変化する露光期間を与える。より多くの光がある時には露光期間９４０は小さく、より少ない光量の時には露光期間９４０はより大きい（例えば、３０ミリ秒まで）。第４４Ａ図と第４４Ｂ図は適合型露光回路を採用した光学系の別の構成を示すものである。第４４Ａ図において、ＣＣＤチップ９５０は前段増幅器９５１に接続されるビデオ出力信号９５６を生成する。前段増幅された信号９５２はピークディテクタ９５４に接続され、ピークディテクタは前段増幅されたビデオ信号９５２のピーク−ピーク間の値を測定する。ピーク間の信号９５７はＣＣＤチップ９５０についての露光期間を調整する露光制御回路９５５に送られ、印加される。露光制御回路９５５は第４３Ａ図の露光制御回路と同様に構成されるが、ホトダイオードＤ１によって測定された集光された光よりもピーク−ピーク信号９５７を露光時間の制御のために使用する。第４４Ｂ図は第４４Ａ図の技術と同様の適合型露光技術のいま一つの例を示しており、ビデオ信号の１次微分のピーク−ピーク信号レベルがＣＣＤチップの露光時間を制御するために使用される。第４４Ｂ図において、ＣＣＤチップ９６０は前段増幅器９６１に接続されるビデオ出力信号９６７を生成する。前段増幅された信号９６６は単一処理ブロック９６２に接続されている。信号処理ブロック９６２は前段増幅された信号９６６の１次微分を生成する。１次微分信号９６３はピークディテクタ９６４に接続され、ピークディテクタは１次微分信号９６３のピーク−ピーク値を測定する。ピーク−ピーク信号９６８はＣＣＤチップ９６０の露光時間を調整する露光制御回路９６５に与えられる。露光制御回路９６５は第４３Ａ図の露光制御回路と同様に構成されるが、ビデオ信号の１次微分から生成されるピーク−ピーク信号９６８をホトダイオードＤ１によって測定された集光された光に代えて露光時間の制御のために使用する。ビデオ信号が得られるとビデオ信号内の遷移は多くの公知の手段のいずれかによって検出される。例えばビデオ信号内の遷移はビデオ信号の２次微分を取ることによって、およびある選択された時間間隔の間で２次微分信号の零クロス点を見いだすことによって検出され得る。上記の技法は例えば信号処理方法及び装置と題されたハーバートらの名前で発行された米国特許第４００３９７号に記載されており、この特許の内容は、本出願においてその全体が引用される。２次微分検出回路が第４５Ａ図に示されている。第４５Ａ図の回路について対応する波形が第４５Ｂ図に示されている。第４５Ａ図において、ローパス再構成フィルタ９７１はＣＣＤチップ９７３からのビデオ入力信号９７２を受け取る。ビデオ入力信号９７２は第４５Ｂ図に波形９９０で示すように、ＣＣＤ配列の内容に対応した階段状の複数の段階化された電圧レベルからなる。ビデオ入力信号９７２はローパスフィルタ９７１に入力される前に、任意的なゲイン段９７４を通過する。ローパス再構成フィルタ９７１はビデオ入力信号９７２を第４５Ｂ図の波形９９２で示すようなよりスムーズでより連続的な波形に変換する。ローパスフィルタを通過した信号９７５は微分回路９７６に接続され、微分回路９７６はローパスフィルタを通過した信号９７５の１次微分９７９を生成する。１次微分９７９はいま一つの微分回路９７８に与えられ、微分回路９７８はいま一つの微分を取り、それによってローパスフィルタを通過した信号９７５の２次微分９８０を生成する。１次微分信号９７９は第４５Ｂ図の波形９９４に対応し、２次微分信号９８０は第４５Ｂ図の波形９９６に対応する。１次微分信号９７９はピーク検出回路９８１に接続され、ピーク検出回路は１次微分９７９のピーク値を検出してそれによってしきい値信号９７７を生成する。しきい値信号９７７、１次微分信号９７９及び２次微分信号９８０は比較論理ブロック９８２に与えられる。比較論理ブロック９８２は２次微分信号を零電圧レベルと比較することによって、２次微分信号９９６の零クロス点を検出する（第４５Ｂ図に示される如く）。零交差点は１次微分信号９７９がしきい値信号９７７のレベル（正または負）を越えたときに起こるならば、有効な遷移であると考えることができる。このようにして、比較論理ブロック９８２は１次微分信号９７９をしきい値９７７によって規定されたしきい値レベル（正および負の）９８７，９８８と比較し、そして１次微分信号がいずれかのしきい値信号９８７，９８８を越えている時間の間に２次微分信号９９６が零レベルに交差したときに有効な遷移を決定する。上記した方法によって得られるであろう再構成されたバー信号波形９９８は第４５Ｂ図に示されている。バー信号波形９９８の極性は２次微分が零交差した時の時刻における１次微分信号９９４の符号に依存する。２次微分検出技術に関するより詳細な議論は上記米国特許第４０００３９７号に記述されている。ビデオ信号における遷移はサンプリングされた入力信号における遷移の検出のための方法及び装置と題され、米国特許第５４６３２１１号およびもしくは同時に継続し、同じ発明の名称を有する１９５５年１０月２６日に出願された出願番号０８／５４８４３６号のものに記述された技術を用いることによって検出することができ、これら２つの出願は本発明の譲受人に譲渡され、かつ、これらは本出願において参考文献としてその全てが引用される。これも同様にその全体が本出願において引用される発明の名称“信号処理方法及び装置” の米国特許第５２９８７２８号にも同様の関連する技術が見いだされる。’２１１特許において記述された遅延ラインに基づく信号処理技術は最初のローパス再構成フィルタの必要なしに稼動することができ、ある状況下ではＣＣＤビデオ出力信号に直接に作用するように構成することができる。微分に基づく信号処理の挙動はさらに下で記述される交流結合信号処理技術を採用することによってより一層向上される。微分信号は元の信号よりもより多くのノイズを含むので、微分に基づく信号処理は時として好適な動作のためには信号対ノイズ比が１０対１のオーダであることが要求される。更に、バーコードがボケている、もしくはリーダに関して誤って配列されている場合、ローとハイの信号レベル間の遷移は急峻（ハードエッジ）というよりは、むしろ段階的（ソフトエッジ）であり、その結果信号レベルとしては適当であるにも拘わらず、低い振幅の微分信号をもたらす。ソフトエッジが存在する場合でも、信頼できる信号処理を与えるためには信号処理電子回路の好ましい実施例において、（１）比較的低いカットオフの周波数をもったハイパスＦＩＲ（有限パルス応答）フィルタに基づく、又は（２）ヒステリシスをもった比較器に基づく交流結合信号処理ユニットをから構成する。そのような信号処理回路のブロックダイヤグラムが第６７図に示されている。第６７図の実施例はハイパスＦＩＲフィルタ１４０１とヒステリシスを有する比較器１４０２からなり、比較器は適当な量のヒステリシスを与えるように選択された値をもつ抵抗１４０６，１４０７及び１４０８を有する作動増幅器１４５０を含む。検出器配列から受け取った入力信号１４１０はＦＩＲフィルタ１４０１に接続され、そこで低周波および直流バイアス成分（すなわち、非バーコード信）号が除去される。比較器１４０２はＦＩＲ１４０１の出力が正である時にはＢＡＲ（ハイ）状態をとり、ＦＩＲフィルタ１４１０の出力が負の場合にはＳＰＡＣＥ（ロー）状態を取る。ヒステリシスバンドは比較器１４０１のトリガから比較器１４０２のトリガを引き起こすことからノイズを禁止保持するのに使用される。ヒステリシスバンドはノイズによって比較器１４０２をトリガしないようにするために使用される。好適なＦＩＲフィルタ１４０１はガウスインパルス応答ハイパスフィルタで構成され、第１１次フィルタについての係数が第６８Ｂ図に表としてあらわされ、かつグラフ化されている。簡略なＦＩＲフィルタも移動平均フィルタの形態で実用化することができる。第１１次の移動平均ハイパスＦＩＲフィルタの例示な係数が第６４Ｂ図に表として表され、グラフ化されている。第６８Ａ図のフィルタはソフトウエアにおいて容易に実施化できる利点を有する。第６７図の信号処理回路の動作はバーコード信号の速度に部分的に依存する（すなわち、遷移間の時間）、そしてＦＩＲフィルタ１４０１の時定数に近いバー幅（すなわち、光束バーコード信号）について第６９Ａ図に図示されている。この状況においてＦＩＲフィルタ１４０１は入力信号１４０１（第６９Ａ図において波形１４２１として指名される）を０Ｖの付近に交流結合するように直流リストレーション回路として作用する。結合された信号１４２２（すなわち、ＦＩＲフィルタ１４０１の出力）の振幅は入力波形１４２１のそれとほぼ同じ大きさであり、それ故ＦＩＲフィルタ１４０１の作用により、いかなる付加的なノイズが導入されることはない。正のヒステリシスしきい値１４２５と負のヒステリシスしきい値１４２６を比較する比較器１４０２のヒステリシスバンド１４２４はノイズの段階より少し大きいように設定されている。ＣＣＤデバイス素子において、ノイズフロアは一定であり、一定の信号レベルについて予測可能であり、従って入力信号レベルが前もって知られている場合には適当に設定することができるし、あるいは実験によって設定することもできる。比較器１４０２はＦＩＲフィルタ出力信号１４２２が正のヒステリシスしきい値１４２５を越えて立ち上がると転移する。ＦＩＲフィルタ出力信号１４２２が負のヒステリシスしきい値１４２６以下に低下するとそれはリセットされる。比較器１４０２は信号レベルがヒステリシスバンド１４２４内に留まるときにはその状態を変えることがない。出力信号１４２８は第６９Ａ図に示されている。バーがより大きい（すなわち、入力信号がより遅い）場合には、第６９Ｂ図に示すように波形は実質的に異なる。入力信号１４３１は遷移間により広いはばのスペースをもつ。ＦＩＲ出力信号１４３２は微分信号と同様に見える。しかしながら、ＦＩＲ出力信号１４３２の振幅は入力信号１４３１のそれとほとんど同じである。比較器１４０２にはフィルタ出力信号１４３２が一つのヒステリシスしきい値１４３５を越えた時にハイ状態に移る。微分信号上のフィルタ出力信号１４３２は０に向けて極めて早く傾斜するが、比較器１４０２は他のいま一つのエッジがヒステリシスバンド１４３４の効果により現れるまでそのもう一方の状態に移ることはない。いま一つのエッジが現れると、ＦＩＲフィルタ出力信号１４３２は負のヒステリシスしきい値１４３６を通過し、比較器１４０２はいま一方の状態により移る。従って、第６７図の回路はＦＩＲフィルタ１４０の時定数のオーダに関してほとんど無限の幅からＦＩＲ１４０１の時定数の幅に入力信号バーを効果的に再形生することができる。光学系の光学素子が焦点外となるかバーコードに関してリーダが誤っておかれた場合、入力信号１４１０の立ち上がり時間は一般に増加する。第６７図の回路はしかしながらバーの遷移を検出し対応することが依然として可能である。ＦＩＲフィルターの線形フェーズ特性、線形位相特性は、信号処理系において好ましいものである。ＦＩＲフィルターを用いることはソフトウエアにおいて、比較的、直接的である。ハードウエアによる実施はより多くの問題を起こし、この場合には、トランスバースフィルター，ＬＣリレーライン、もしくはサンプル・アンド・ホールドリレーラインから構成されるが、ＡＢＳ検出器配列として同じ集積回路にそれらを一体に組み込まなければならない。ＦＩＲフィルターに対する代替物としてＦＩＲ（無限インパルス応答フィルター）を使用することができ、それはよりハードウエア（簡単なＲＣ回路もしくはアクティブフィルターを用いて）において実施化するのにより容易である。第６６図は、３つの単一極／０ハイパスネットワークを用いた信号処理回路のダイヤグラムである。第６６図の実施例は、バイパスフィルター１３８０，バッファー１３８１およびヒステリシスを持ったヒステリシス比較器１３８２からなる。ハイパスフィルターはコンデンサ１３８６と抵抗１３８７からなり、バッファー１３８１はボルテージ電圧追従型の差動増幅器１３８８からなり、比較器１３８２は適当なヒステリシスを与えるように選択された値を有する抵抗１３８９，１３９０および１３９２を持った差動増幅器からなる。第６６図の実施例の考えられる難点は、バーの幅がフィルターの時定数に近くなるとバーの歪み量が増大することである。ビデオ信号中の遷移の場所と時間に関する情報は、デコーダ１０７（第１Ａ図において示されるようなもの）に与えられ、デコーダは同業者にとってよく知られた種々の手段のいずれかによって遷移データを解析する。（デコーダ１０７は各遷移間の相対的な時間を測定することによってバーおよびスペースの相対的な幅を決定することができる）。デコーダはバーとスペースの測定データのバーコードの内のどの種類のものが読み込まれたかおよび／またはバーコードの特定の特徴を決定することができる。デコーディングに関するより詳細な事項は、例えばクレイグ・ディ・チェリーおよびドナルド・ディ・デーボールの名前で１９９２年１２月２２日に出願された光学高度ラベルの認識と総合のための方法と装置と題する米国特許出願番号第０７／９９５，２７０において見い出されるであろう。この出願は、本明細書においてその全体が引用される。多くのバーコード読取およびデコーディングシステムにおいては、デコーディングが一連の処理の中では遅いステップである。したがって、無効な信号を解読しようとするデコーダ１０７によって、消費される時間の量を最小化することが望ましい。この時間の最小化はデコーダ１０７に提供するに先立って画像データの処理を実行することによって、好ましい実施例において達成される。そうすることによって有効なバーコードに対応するとは思われない電圧シーケンスは、デコーダ１０７による試みをすることなく排除されることになる。処理は簡単なエッジカウンタによって極めて高速になされる。典型的なバーコードは、３０個程度のエッジを持っている。信号列は、もしそれがあらかじめ定めたエッジの最小数よりも多いことを示す時にエッジカウンタにより“興味がある”として分類される。あらかじめ定めた最小のエッジ数、例えば２０もしくは２５について、興味があるとみなされたこれら信号列はデコーディングのためより低速にデコーダ１０７によって読み出される。しかしながらＣＣＤディテクターもしくその他のフォトセンシティブなアレイから読み出されたデータは通常は破壊的である。すなわち読み出しはデータを破壊する。処理の為のエッジカウンタはそれ故、再操作を可能にするためにアナログシフトレジスタのような記憶格納要素と関連して用いることが好ましく、即ち同じデータを２回見ることができることが好ましく、予備処理のためのエッジカウンタは、アナログシフトレジスタの如き記憶格納要素との関連で用いることが好ましくそれによって再操作即ち同一データを２回目に見ることを今度はデコーダ１０７によって可能とする。再走査能力を有するシステムが第７２図に示されている。再走査は、ＣＣＤディテクター１７０３からの画像データを格納するためのアナログシフトレジスタ１７０２の使用によって達成される。ＣＣＤディテクター１７０３をある画像に露光した後、画素電荷はＣＣＤディテクター１７０３からログシフトレジスタ１７０２に移される。再走査マルチプレクサー１７０４はＣＣＤディテクター１７０３からの入力を選択する。画像がアナログシフトレジスタ１７０２に移された後、イメージデータは高速でアナログシフトレジスタ１７０２から読み出され再操作機能で予備処理される。再操作機能は、アナログシフトレジスタ１７０２からのデータをサイクリックに並べられ各画像の電化がアナログシフトレジスタ１７０２の出力端において読まれた後、それは残りの電化が前方に１つの位置だけシフトされ、かつ、それに従って再操作マルチプレクサー１７０４を介してアナログシフトレジスタ１７０２の他方の端部に折り返し送られる。画像データはシグナルプロセッサ（例えばエッジディテクター）１７０５に与えられ次いで予備処理を実行するためその情報をエッジカウンター１７０６に与える。このときデコーダ１７０７は画像データを未だ受け取っておらず前回のスキャンのデコーディングを行うことができる。エッジカウンター１７０６による予備処理の後信号が興味ありとして判断されると画像データはアナログシフトレジスタ１７０３から比較的予測（読み出しクロック１７０９の速度を変更することによって）を行うことができる。デコーダ１７０７のデータ受け入れ速度、この時再操作機能は、不能化される。再操作機能を不能化することによってアナログシフトレジスタ１７０３は画像データをレジスタの対向端にサイクリックな方法で並べることを阻止することによって次の画像の準備のため空にされる。同時に新しい画像が古い画像が読み出されるに従ってアナログシフトレジスタ１７０３に読み込まれる。もしも原画像データが第１の位置において興味ありとして認識されなかった場合にはアナログシフトレジスタは、次の操作の準備のため空にされその場合ドレインもしくは再操作を不能化した上で高速に読み出すことによってそのことが行われる。種々の再操作要素の多くが第７２図に示されているように単一の集積チップに組み込まれている。アナログシフトレジスタ１７０３はＣＣＤチップ内において画像電位レジスタの形態で共通に存在する。上のパラグラフで述べた予備処理および再操作能力は複数の検出器配列を含む応用においてとりわけ有用である。配列の各々は興味ある信号が存在するかを決定するためそれ自身の予備処理回路を持つことができそれによって、バーコードを表すらしい信号を持った検出器配列のみの中からデコード時間のより効率的な分割が可能となる。第１図のバーコードリーダーの好ましい実施例のより詳細なものが第７０Ａ図ないし第７０Ｃ図に示されており、そこには、さらに好ましい電子回路ブロックダイヤグラムおよびそれに伴う波形が第７１Ａ図ないし第７１Ｄ図に示されている。第１図および第７０Ａ図ないし第７０Ｄ図に示されたバーコードリーダー１５０１は、先に述べた技術と構成部品の好ましい組合せを採用することによって周囲光のもとで操作することができる比較的大きな被写界深度を有する手持ちのユニットである。第１図のバーコードリーダーの操作ヘッド１５２２および光学シャーシ１５０６は、他の光学系および関連する構成部品とともにより詳細に第７０Ａ図ないし第７０Ｃ図に示されている。ログボード１５０に取り付けられ、かつ光学シャーシ１５０６の内部にあるものは第５２Ａ図に種々示したようなマスクされたＣＣＤディテクター配列１５１２である。ＣＣＤディテクターは、第５０Ａ図の例に関して記述され示されたごとく好ましくは１０対１の縦横比を有する長方形の画素を持つ。ＣＣＤディテクター１５１２は、第４３Ａ図に示されるような適合型露光システムに接続され、かつＣＣＤはＣＣＤタイミング信号を生成し、適合型露光フィードバックシステムを与え、さらにデコーダへの種々の信号を与えるマイクロコントローラ（第７１Ａ図の電子回路に関して以下に述べるように）とともにアナログ回路基板１５０４上に存在する。光学シャーシ１５０６の前面に向かっては、作像レンズ１５０９が位置し、作像レンズはより詳細には第７３Ａ図（正面図）および第７３Ｂ図（側面図）により詳細に示されている。第７３Ａ図においては、種々の焦点距離を有する４個の同心環状ゾーン１７５０ＡないしＤを有する第４１Ａ図の多ゾーンレンズのような多焦点レンズ部分１７５３からなる作像レンズ１７４９（作像レンズ１５０９に対応する）が示されており、この作像レンズは、ＣＣＤディテクター１５１２に上に画像を形成する。多焦点レンズ部分１７５３はシリンダーレンズ１７５５上に取り付けられる。シリンダーレンズ１７５５と多焦点レンズ部分１７５３は好ましくは単一の光学要素を構成しガラスもしくは固体で形成される。シリンダーレンズ１７５５は必要に応じて視野収差の調整を可能とする凹形状の背面１７５２を有する。第７３Ａ図および第７３Ｂ図にはミリメートル単位で好ましい寸法諸言が与えられまた第７３Ｃ図の表にも同様にして他の好ましい特性とともに与えられている。中央厚みのようさはｊ±０．０５ミリメートルを越えてはならず、表面の均一さの許容度は理想的な形から１０ミクロンを越えてはならず、表面パワーの許容度は完全な形状から１５ミリメートルを越えない。背面１７５２の最小クリア開口は６ミリメートルである。第７０Ａ図ないし第７０Ｃ図に戻って、第２２Ａ図ないし第２２Ｃ図に示されたような高い縦横比のスリット開口１５０８（すなわち、単一の連続した開口内に形成された個々の開口の列）が多ゾーンレンズ１５０９の前面に位置している。光学シャーシ１５０６に取り付けられるかもしくはその中に組み込まれているのは２つのポインターＬＥＤ１５２０であり、各々ホログラフィック拡散板１５１９を照明するとともにポインタースリット１５１８およびポインターレンズ１５０７を通してＬＥＤポインティングビームを送る。ＬＥＤポインティングシステムは第６５Ａ図に関して述べたものと同様である。光学シャーシ１５０６は、スリット開口１５０８、多ゾーンレンズ１５０９、ＣＣＤディテクタ１５１２およびポインターＬＥＤ１５２０の相対位置を固定するためアナログ回路基板１５０４にごうに結合されている。好ましいバーコードリーダー１５０１はＣＣＤディテクタ１５１２からのビデオ信号をデコーダのためにバー／スペース信号に変換するための微分に基づく信号処理回路を備えており、信号処理回路はアナログ回路基板１５０４上に備えられる一方デコーダーはディジタル回路基板１５０３上に位置する。バーコードリーダー１５０１は、スキャンヘッド１５２２の入力端において第６３図について述べたごとき光学的に透明なスペーサーを有しており、操作ヘッド１５２２は部分な周囲照明光がバーコードに届くことを可能にする除かれた頭部部分断面を有している。操作において、ポインターＬＥＤ１５２０からの光はホログラフィック拡散部材１５１９を通過して第６５Ａ図に関連して述べたごとくポインタースリット１５１８を均一に照明する。ポインタースリット１５１８からのポインティングビームは操作者がそのユニットを正しくはバーコードに正しく狙いを付けかつバーコードリーダー１５０１の被写界深度内に位置させることを可能にするためＬＥＤの目的は、前述したごとく周囲光によって照明されるバーコードを照明するためではなく、単に操作者がバーコードリーダを適当に位置決めしかつ目的物をとらえることを助けるためにある。ＬＥＤ１５２０は露光期間の間バーコードの不均一な照明を避け、かつ電力を節約するために好ましくはオフされる。周囲光は仮想作像ラインに沿って位置するターゲット（例えば符号化された記号）によって反射される。バーコードリーダ１５０１の正面のスペーサはユニットがバーコードに余りに接近してバーコードに適当な周囲光照明がバーコードに到達するのを防ぐ陰を作るようなあまりにバーコードに接近しないようにユニットを保持する。反射された周囲光は作像レンズ１５０９によってＣＣＤチップ１５１２上に結像される。ＣＣＤチップ１５１２は、光強度情報を先に述べた事実のいずれかによって電気信号に変換する電気信号は符号化された記号の認識を得るため処理されかつ解読される。バーコードリーダ１５０１の好ましい実施例としての手持ちユニットの例においては、高い読取速度を維持しながら電力消費を最小化することが多くの場合重要である。電力消費は、バーコードを読む必要が生じるまでアナログ回路基板はパワーダウン状態に保持することによって減少される。そのようにすることにおいて生じる困難は、アナログ回路基板１５０４上に配置されるＣＣＤ画素と位相レジスタがパワーアップに際してチャージされており、そして画像が得られる前に空白にしなければならないことである。この空白化はＣＣＤチップ１５１２の画素をクリアするためシャッターピンをパルス化することによっておよび位相レジスタを複数回極めて高いクロック速度でクロックアウトすることによって達成される。位相レジスタが空にされると画像の獲得の為に通常の速度で画像が読み出される。アナログ回路基板１５０４のパワーアップに際しては、高速のバーコード読み取りを満足するように露光フィードバックするように露光フィードバックシステムを高速で安定化させることが好ましく、かつ指数コントロールループがこの目的のために備えられる。ポインターＬＥＤ１５２０は相当の電力を消費するが画像の獲得の間バーコードを照明しないようにすることが好ましく、したがって、ＬＥＤ１５２０はリーダーの他の高電力構成部品（ディーパー，インディケーターＬＥＤなど）の画像獲得の間、電力供給期間に好ましくはオフされ、そしてデコードが成功した後はできるだけ高速に行う必要がある。第１図および第７０Ａ図ないし第７０Ｃ図のバーコードリーダーについてのための好ましい電子回路プロックダイヤグラムが第７１Ａ図に示されている。電子回路系１６０１は、例えばモトローラ社によって製造されたＭＣ６８ＨＣ０５マイクロチップとして実施化されるＣＣＤコントローラ１６０２からなる。ＣＣＤコントローラ１６０２はＣＣＤチップ１６０３に対し、ＲＯＧおよびＳＨＵＰクロック信号を与える。発振器１６０７もＣＣＤチップ１６０３に対しクロック信号を与える。ＣＣＤチップはビデオ信号を信号処理回路１６０４に出力する。ビデオ信号はまたピーク検出および比較回路１６０６にも与えられ、この回路は信号がクリッピングが起こる程大きいことを支持するため、ＳＴＤ信号をＣＣＤコントローラ１６０２に送り返す。信号処理回路１６０４とＣＣＤコントローラ１６０２は両方ともインターフェース１６０８に接続されている。信号処理回路１６０４とＣＣＤコントローラ１６０２は集合的にデータ有効（ＤＶ）信号、操作開始（ＳＯＳ）信号、ボリュームに関係する（ＳＩＶ＝ｓｏｍｅｔｈｉｎｇｉｎｖｏｌｕｍｅ）信号とバー／スペース（ＢＡＲ）信号をデコーダ（図示せず）に出力する。デコーダはバーコードであると認識された時に読取良好（ＧＲ）信号を送り返し、バーコードリーダ１５０１の操作者に見える読取良好ＬＥＤ１６１０を発光させる。デコーディング処理を良好に行うためＤＶ信号がＣＣＤコントローラ１６０２によって発生され、各露光サイクルの終了時にデコーディング動作を一時的に中止し信号処理回路１６０４からの新しいデータ列を待つためにデコーダに信号を送る。信号処理回路１６０４からデコーダへのデータ移動とバー幅のデジタル化が完了すると、ＤＶ信号が除去されデコーディング操作が復活される。この方法で極めて高い高速の画素読出し速度が露光サイクルの一部においてバー／スペースデータをデコーダに移すのに用いられより多くの時間を典型的には計測した記号を解読動作に用いることができるようにする。利用される今一つの制御信号は”ボリュームに関する”すなわちＳＩＶ信号と称される。ＳＩＶ信号は同一のバーコードを複数回読むことを防止するのに使用されかつそれは固定されたリーダーの場合にとりわけ有用である。ＳＩＶ信号はエッジカウンタ（ＣＣＤコントローラ１６０に対して内部）から出力されそれが物体がバーコードリーダー１５０１の正面に存在しない時に存在する通常の数より数とは実質的に異なる数のエッジ（大きいか小さい）を検出したときには常に状態を釣りかえる。ＳＩＶ信号を受け取るとデコードが成功裡に終わるまでディジタル処理とデコーディング処理を開始する。デコーダが成功し終了するとデコーダは除去され、再び印加されるまで不能化される。ＳＩＶ信号はＨカウントが元のレベルに復帰した時にのみ除去され、かつ、バーコードリーダ１５０１の前面に新しいバーコードラベルがおかれた時にのみ再発生される。この方法で同じラベルの多重読取は防止される。第７１Ａ図の回路実施例に関連する信号の各々は以下の如く記述される。“モードセレクト”（ＭＯＤＥ）信号は装置の異なるモードを選択し、その各々は例えば異なる速度要求に関係する。“サムシング・イン・アウトゲイト”（ＲＯＧ）信号は電荷をホトディテクタから移動レジスタに移すようにＣＣＤチップのＲＯＧ入力監視をするアクティブハイの信号である。 “シャッタ”（ＳＨＵＴ）信号はＣＣＤチップ１６０３上のホトディテクタから電荷を排出することによって、シャッタ機能を実行するアクティブハイの信号である。この信号のリリース（すなわちローに移行する）からハイに移行したＲＯＧ信号の終端までの時間の間隔が露光時間である。 “ＬＥＤフラッシュ”（ＬＥＤ）信号はポインタＬＥＤ１５２０をオンにするアクティブハイの信号である。ＬＥＤ信号は好ましくは露光時間の間アクティブでない。 “データ有効”（ＤＶ）信号は先に説明したようにＣＣＤチップ１６０３からの画素情報の読み出しの間オンであるアクティブハイの信号である。ハイであるＤＶ信号は有効な画像データが存在する時間を表す。 “操作開始”（ＳＯＳ）信号はＣＣＤチップによってそれぞれが読まれた後に休止される。ＤＶ信号はＳＯＳの休止で中央化される。 “ボリュームの何か（ｓｏｍｅｔｈｉｎｇｉｎｖｏｌｕｍｅ）”（ＳＩＶ）信号は、先に説明したように背景バーパターンからある異なるもの（例えば、ラベルがちょうど現れた時）への遷移が存在するときに、短く発生されるアクティブハイのパルスである。 “バー入力”（ＢＡＲ）信号は読み取られた画像の比較的暗い部分に対応するハイの高い信号レベルと読み取られた画像の比較的明るい部分に対応する低い信号レベルを有するアクティブハイの信号である。 “信号過大”（ＳＴＢ）信号はコンパレータのＶ_ref入力によってセットされた所望の値よりＣＣＤチップ１６０２からのビデオ信号が大きい時にオンされるアクティブハイの信号である。露光時間はこの信号がハイであるときには減少され、この信号がローのときには増大される。 “スピードアップ”（ＳＵＰ）信号は高インピーダンス入力を形成するときには、高速の周波数まで画素信号を増大させる。ローに引き下げられると画素クロックは通常の周波数に戻る。ＳＵＰ信号はＣＣＤチップ１６０３の格納している電荷を排除するためにパワーアップで用いられる。第７１Ａ図の実施例に関連する信号波形ダイヤグラムは第７１Ｂ図及至第７１Ｄ図に示されている。第７１Ｂ図はＲＯＧ信号、ＤＶ信号、ビデオ信号（すなわちＣＣＤチップ出力信号）、ＢＡＲ信号及びそれらのタイミング特性、これらの間の関係とその時間特性を示している。第７１Ｃ図はこれら同一の信号をＬＥＤ信号、ＳＨＵＴ信号、ＳＯＳ信号、ＳＩＶ信号、及びＳＴＢ信号とともに時間軸を拡大して示すものである。第７１Ｄ図はこれら同一の信号をその作動開始タイミングにおいて（すなわち、例えばアナログ回路基板１５０４が通電されたとき）を示している。第６４Ａ図及至第６４Ｄ図にＣＣＤ検出モジュール１００１が種々の視野方向で示されている。第６４Ａ図はＤＶ検出モジュール１００１の平面図を示し、第６４Ｂ図は正面図を示し、第６４Ｃ図は側面図を示し、更に第６４Ｄ図はＣＣＤ検出モジュール１００１の斜視図を示している。第６４Ａ図及至第６４Ｄ図においてＣＣＤ検出モジュール１００１はＣＣＤチップ１００３一つ若しくはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）１００５、作像レンズ１００６、及び１もしくはそれ以上の結像もしくはポインタレンズ１００７からなっている。ポインタレンズ１００７はＬＥＤを結像する。作像レンズ１００６は単一ゾーンレンズ、高い大きい縦横比の開口を有するレンズ、多ゾーンレンズもしくはこれらの組み合わせである。システムはそれらのシステムの種々の構成要素が搭載される１もしくはそれ以上の回路基板１００８を備え、さらに、電源（図示せず）、ＣＣＤドライバ（図示せず）及び信号処理電子回路（図示せず）を備えている。ＣＣＤドライバと信号処理電子回路は先に述べた種々の実施対応を備えることができる。さらにまた、多の実施例においてはＣＣＤ検出モジュール１００１は標的ビームを与えるためのＬＥＤ１００５及びポインタレンズ１００７を用いることなく動作しうるように構成されても良い。第４７図及び第４８図は第４６Ａ図及至第４６Ｄ図のＣＣＤ検出モジュール１００１を用いたシステムの２つの異なる実施例を示している。第４７図は販売もしくは在庫管理に使用されるであろう手持ちの作像装置１０２０の実施例のダイヤグラムである。第４７図の手持ち作像装置においてＣＣＤ検出モジュール１００１は手持ち作像装置１０２０のヘッド部分１０２２内に位置し、手持ちの操作コントローラ（図示せず）に接続されている。ＣＣＤ検出モジュール１００１からのＣＣＤビデオ出力信号は手持ちの操作コントローラに直接に与えられるか、あるいは上記先に述べた種々の技術のいずれかによって条件付けられるか又は処理される。プリンタＬＥＤが用いられる場合には、ポインタＬＥＤ１００５は手持ちの操作コントローラを介して連絡されるトリガ回路１０２１からの信号によって制御される。第４８図は第４６Ａ図及至第４６Ｄ図のＣＣＤ検出モジュールを用いた形態データターミナル１０３０の実施例のダイヤグラムである。第４８図において形態データターミナル１０３０はデータを入力するためのキーパッド１０３２と公知の方法でデータを表示するための表示スクリーン１０３１を備える。ＣＣＤ検出モジュール１００１は形態データターミナル１０３０の内部のデコーダ（図示せず）に接続されている。ＣＣＤ検出モジュール１００１からのＣＣＤビデオ出力信号は携帯データターミナル１０３０内の信号を調整及び又は処理電子回路に直接に接続されるかもしくはＣＣＤ検出モジュール１００１内において先に述べた技術によって調整され、及び又は処理され、そしてその後携帯データターミナル１０３０のデコーダに与えられる。ポインタＬＥＤ１００５は同様に携帯デコーダターミナル１０３０によって制御される。ＣＣＤ検出モジュール１００１は小売もしくは工業的応用では固定された方法（例えば、細いスリムなスタンド又は支持スタンド状）で搭載される。また、販売操作や在庫管理の如き分野についてはＣＣＤ検出モジュールは手や手首に支持された作像装置上に配置される。第４９図は多次元の領域を読むために採用される多重ＣＣＤ作像装置の実施例のダイヤグラムである。第４９図において作像装置は複数のＣＣＤ検出器１０５１を備える。各ＣＣＤ検出器は光を集光するための対応するレンズ１０５２を備える。レンズ１０５２は前述した如き多視野レンズでよく上記した技術に従って開口され、もしくは形状が設定されている。作像装置１０５６の頭部内には透明な部材１０５４がおかれ、符号化された記号を支持するものが作像装置１０５０上を通過する。レンズ１０５０に関連する複数の仮想作像ライン１０５３に沿っての一つに沿って沿う各レンズ１０５２によって光が集光される。ＣＣＤ検出器１０５１を異なる角度で配置することによって（例えば第４９図に示すように）、多次元の領域が作像装置１０５０によってカバーされる。多重ＣＣＤ検出器１０５１は例えば第７図のような仕方で構成された単一のＣＣＤ駆動回路によって制御することができる。このようにしてＣＣＤディテクタ検出器１０５１は単一の信号処理ユニットによって順次に登録される。作像装置１０５０は固定された操作システム内に組み込まれており、そして小売業のチェックアウトの如き販売分野の応用に用いられる。ここに記述した技術は、種々の照明条件の下で動作する良好な能力を有するイメージリーダを提供しうるように組み合わされ、あるいはそのうちの幾つかをあるいは個々に用いることができる。上記した技術は、自己発生照明源が用いられるような場合にはより高速にイメージリーダを動作させることができ、あるいは自己発生照明源のない場合には周囲光によって動作する。本発明の種々の異なるさらに別の実施例が以上に述べた種々の素子や装置や方法の種々の組み合わせを用いて構成することができ、かつ、動作させることができる。これらの装置及び方法の１もしくはそれ以上の追加、省略及び又は修正は本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々なし得る。例えば、ここに述べたバーコード読取方法及び装置は本発明の基本概念を基本的にかえることなくＣＣＤ配列に変えてＣＭＯＳアクティブ画素センサ配列を用いて構成することができ、すなわち、周囲照明光の下でバーコードを読み取ることができる方法及び装置を得ることができる。ＣＭＯＳアクティブ画素センサ配列は１９９５年８月２５日に出願された“ＣＭＯＳアクティブ画素センサ技術を用いた単一チップバーコードスキャナ”と題する継続中の予備出願番号第６０／００３２５６においてより詳細に述べられており、この出願の内容は本出願においてその全部が引用される。本発明はその好ましい実施例の形態で説明されてきた。しかしながら、ここで開示した光学的読取技術及び装置に対する修正、変更は本発明の技術範囲とその核心を逸脱しない範囲で当業者にとって支持なし得る。さらに、そのような修正、変更は添付されたクレームの範囲内に入ると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者パリス、ブルース・イーアメリカ合衆国97402オレゴン州ユージーン、アスコット・ドライブ815番 (72)発明者アコスタ、ジョージ・エルアメリカ合衆国97402オレゴン州ユージーン、バーガー・ドライブ5127番 (72)発明者リング、ジェイムズ・ダブリューアメリカ合衆国97402オレゴン州ユージーン、ギンプル・ヒル・ロード28471番 (72)発明者ハス、ポール・アールアメリカ合衆国97404オレゴン州ユージーン、イースト・ローズウッド277番 (72)発明者ウィリアムズ、ジョン・ピー・シーアメリカ合衆国97404オレゴン州ユージーン、リバー・ループ２、444番 (72)発明者マックィーン、アレクサンダー・エムアメリカ合衆国97405オレゴン州ユージーン、サウス・ランバート・ストリート3393 番 (72)発明者パーソン、ランディ・エルアメリカ合衆国97410オレゴン州ユージーン、クレンショー・ロード1265番

Claims

【特許請求の範囲】１．複数のゾーンを有するレンズからなり、各ゾーンが異なる焦点距離を有する、多焦点周囲光集光系と、周囲光を同時に集光することによって引き起こされる上記ゾーン間の干渉を減少させるための手段と、読取られた画像の明るい部分と暗い部分とに対応して変化する振幅を有する信号を出力する感光検出器と、上記信号に連結されたデコーダとを備えたバーコードリーダ。２．受光した光のレベルを反映した信号を出力する感光検出器と、複数の同心ゾーンを有し、周囲光を上記感光検出子上に結像させるように配置された多焦点レンズと、上記多焦点レンズの中心軸上に位置し、１に等しくない縦横比を有する開口と、上記信号に連結されたエッジ検出器と、を備えた手持ちバーコードリーダ。３．上記感光検出器が長方形画素の配列を有するＣＣＤ検出器からなる、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。４．上記ＣＣＤ検出器の前面に位置するマスクをさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。５．ハンドル部分とヘッド部分とを含み、該ヘッド部分が上記多焦点レンズによって周囲光を集光しうるように配設された作像窓を備えたハウジングをさらに備えるとともに、上記作像窓の前面に光学的に透明なスペーサをさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。６．上記感光検出器に接続された適合露光回路をさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。７．上記感光検出器に接続され、コモンノードノイズを減少させるための手段をさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。８．上記信号における遷移を促進する手段をさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。９．上記信号における遷移を促進する上記手段は、比較器に連結された有限インパルス応答フィルタからなる、請求項８に記載の手持ちバーコードリーダ。１０．上記信号における遷移を促進する上記手段は、比較器に連結された無限インパルス応答フィルタからなる、請求項８に記載の手持ちバーコードリーダ。１１．上記エッジ検出器に接続されたデコーダをさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１２．標的ビームを生成する少なくとも１つの光発光ダイオードをさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１３．上記標的ビームの光路上に配置された光拡散部材をさらに備えた、請求項１２に記載の手持ちバーコードリーダ。１４．上記多焦点レンズの各ゾーンは、異なる視野を与え、各視野は最短の焦点距離を有するゾーンから最長の焦点距離を有するゾーンにかけて段階的に狭くなる、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１５．多数の軸の各々に沿って上記画像を選択的に拡大し、拡大した画像を結合することによって多数の軸に沿って結焦させるための手段をさらに備えた、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１６．カレイドスコープミラーをさらに備え、感光検出器はカレイドスコープミラーから反射された多重の画像を受光するエリア配列を備える、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１７．画像を受光し、画像の繰り返しパターンで再生する、請求項２に記載の手持ちバーコードリーダ。１８．複数のレンズ要素を有し、各レンズ要素が異なる焦点距離を有するレンズからなる多焦点周囲光集光系と、上記各レンズ要素と一対一に対応する複数の感光検出器で、各感光検出器は画像の明暗部分に対応して変化する振幅を有する検出信号を出力するものと、上記複数の感光検出器に連結されたデコーダと、を備えた、バーコードリーダ。１９．感光検出器と、多数の焦点距離を有し、バーコードラベルから反射された周囲光を集光し、上記感光検出器上に結像する多焦点光学作像系、ここで上記感光検出器は、自己発生照明なしで、バーコードの比較的明るい部分と比較的暗い部分に対応する情報を含んだ信号を生成することができるものと、上記感光検出器に結合されたデコーダと、を備えたバーコードリーダ。２０．上記多焦点光学作像系は、多視野レンズからなる、請求項１９に記載のバーコードリーダ。２１．上記感光検出器から対向した上記多視野レンズの側に位置する開口をさらに備えた、請求項２０に記載のバーコードリーダ。２２．上記多視野レンズは、丸い多視野レンズの一部を切除したものからなる、請求項２０に記載のバーコードリーダ。２３．上記多焦点光学作像システムは、レンズ配列と平行化光学要素とからなる、請求項１９に記載のバーコードリーダ。２４．上記レンズ配列は、上記感光検出器に関して放射状に配置されている、請求項２３に記載のバーコードリーダ。２５．上記レンズ配列の個々のレンズは、上記感光検出器の表面に平行に配置されており、上記多焦点光学作像系は、上記レンズ配列と感光検出器との間に位置する多段インデックス要素をさらに備えた、請求項２３に記載のバーコードリーダ。２６．上記レンズ配列、上記多段インデックス要素および平行化光学要素は、複合レンズに組合わされている、請求項２５に記載のバーコードリーダ。２７．上記多焦点光学作像システムは、上記レンズ配列と上記感光検出器との間に位置する多段化光学平板の配列をさらに備えた、請求項２３に記載のバーコードリーダ。２８．上記レンズ配列、上記多段化光学平板の配列および平板化光学要素が、複合レンズに組合わされている、請求項２７に記載のバーコードリーダ。２９．上記多焦点光学作像系が、各々が異なる焦点距離に対応した異なる曲率を有する複数の反射曲面からなり、バーコードラベルから反射された光は、上記複数の反射曲面によって上記感光検出器上に指向される、請求項１９に記載のバーコードリーダ。３０．上記多焦点光学作像系は、異なる焦点距離を有する複数のレンズとこれらレンズを順次に遮蔽する手段からなる請求項１９に記載のバーコードリーダ。３１．上記感光検出器は、電化結合素子からなる、請求項１９に記載のバーコードリーダ。３２．上記電化結合素子に接続された相関二重サンプリング回路をさらに備える、請求項３１に記載のバーコードリーダ。３３．上記相関二重サンプリング回路は、リアルスローププロセッサからなる、請求項３２に記載のバーコードリーダ。３４．上記相関二重サンプリング回路は、リアルサンプルプロセッサからなる、請求項３２に記載のバーコードリーダ。３５．上記連環結合素子によって受光される光の光量の関数として上記結合素子の露光時間を変化させるための手段をさらに備えた請求項３２に記載のバーコードリーダ。３６．上記多焦点光学作像系は、少なくとも４８．３ミリメートルから１９１ミリメートルの間の被写界深度を有する、請求項１９に記載のバーコードリーダ。３７．感光検出器、自己発生照明源を用いることなしに、バーコードラベルから反射される周囲光を上記感光検出器上に結像させかつ集光する多重焦点距離を有する多焦点光学作像系であって、該感光検出器がバーコードの比較的明るい部分と比較的暗い部分に対応する情報を含む信号を発生するものと、上記感光検出器に結合されたデコーダとを備えたバーコードリーダ。３８．上記多焦点光学作像系は、上記感光検出器と開口の間に位置する多視野レンズからなる、請求項３７に記載のバーコードリーダ。３９．上記感光検出器は、フォトダイオードの配列からなりかつ受光光の強度に対応して上記フォトダイオードの露光時間を変化させる手段をさらに備えた、請求項３７に記載のバーコードリーダ。４０．上記感光検出器によって生成された信号内のコモンモードノイズを減少させる手段をさらに備えた、請求項３７に記載のバーコードリーダ。４１．多重の焦点距離を有しバーコードラベルから反射された光を集光するとともに結像させることができる多焦点光学作像系と、上記多焦点光学作像系によって結像された光を受光する位置に配置された感光検出器、該感光検出器は自己発生照明なしにバーコードの比較的明るい部分と比較的暗い部分とに対応する情報を含む信号を発生させる信号を周囲光から発生するものと、上記感光検出器に結合されたデコーダとを備えたバーコードリーダ。４２．上記多焦点光学作像系は、上記感光検出器と開口の間に位置する多視野レンズである、請求項４１に記載のバーコードリーダ。４３．上記感光検出器は、フォトダイオードの配列からなり、かつ、受光光の強度に対応して上記フォトダイオードの露光時間を変化させる手段をさらに備えた、請求項４１に記載のバーコードリーダ。４４．上記感光検出器によって生成された上記信号内のコモンモードノイズを減少させる手段をさらに備えた、請求項４１に記載のバーコードリーダ。４５．多焦点作像系と、上記多焦点作像系によって集光された光を受光するとともに、ＣＣＤ出力信号を発生する電化結合素子と、上記ＣＣＤ出力信号に応答して、上記電化結合素子が上記集光された光を受光する時間の量を変化させるための手段と、上記ＣＣＤ出力信号内のコモンモードノイズを減少させるための手段と、上記ノイズを減少させる手段に連結されたデコーダを備えた符号化させたイメージを読み取るためのシステム。４６．上記集光された光は、バーコードラベルから反射されたものである、請求項４５に記載のシステム。４７．上記ノイズを減少させる手段は、相関二重サンプリング回路からなる、請求項４５に記載のシステム。４８．上記相関二重サンプリング回路は、リアルサンプルプロセッサからなる、請求項４７に記載のシステム。４９．上記相関二重サンプリング回路は、リアルスローププロセッサからなる、請求項４７に記載のシステム。５０．上記多焦点作像系は、多視野レンズからなる請求項４５に記載のシステム。５１．上記多視野レンズは楕円形である、請求項５０に記載のシステム。５２．上記多視野レンズは長方形である、請求項５１に記載のシステム。５３．上記多焦点作像系は、大きな縦横比を有する開口を備える、請求項４５に記載のシステム。５４．上記開口は楕円形である、請求項５３に記載のシステム。５５．上記開口は長方形である、請求項５４に記載のシステム。５６．上記多焦点作像系は、多数のレンズからなりこれらレンズの少なくとも２つは、異なる焦点距離を有しかつ少なくともレンズの内の少なくとも１つを光を集光する際に遮蔽するための手段とを備えた、請求項４５に記載のシステム。５７．上記ノイズを減少させる手段とを、上記デコーダの間に連結されたエッジ検出器をさらに備えた、請求項４５に記載のシステム。５８．上記エッジ検出器は、ノイズを減少させるための手段の出力の二次微分を生成し、かつ上記二次微分のゼロ交差点を検出する、請求項５７に記載のシステム。５９．イメージを読取る方法は以下のステップからなる：複数の平行化された走査線に沿って光を集光する、フォトダイオードの配列上に上記平行化された走査線を結像するとともにそれによって信号を生成する、上記信号からコモンモードノイズを除去する、読み取られた画像のより明るい部分とより暗い部分との間の遷移に対応するエッジ遷移を上記信号内において検出する。６０．上記平行化された走査線の各々は、レンズ要素に関連しており、上記レンズ要素の少なくとも２つは異なる焦点距離を有する、請求項５９に記載の方法。６１．上記レンズ要素は集合的にレンズの配列を構成する、請求項６０に記載の方法。６２．上記信号に応答してフォトダイオードの配列の露光時間を調整するステップをさらに備える、請求項５９に記載の方法。６３．デコーディングのステップをさらに備える、請求項５９に記載の方法。６４．上記コモンモードノイズを除去するステップは、所定の期間にリセット電圧をコンデンサにチャージし、上記所定の期間の後上記信号を上記コンデンサに印加し、上記コンデンサの出力をサンプリングすることからなる請求項５９に記載の方法。６５．集光された光を受光すると共にそれによってＣＣＤ出力信号を生成する電化結合素子と、上記ＣＣＤ出力信号に対応して上記受光する時間の量を変化させるための手段とを備えた画像を読み取るための装置。６６．上記変化させる手段は、上記ＣＣＤ出力信号に連結されたピーク検出器からなり、上記時間の量は、上記ＣＣＤ出力信号内の測定されたピーク値に応じて変化させられるものである、請求項６５に記載の装置。６７．上記変化させる手段は、上記ＣＣＤ出力信号に結合されＣＣＤ出力信号の一次微分を発生する微分回路と、上記一次微分に連結されるピーク検出器からなり、上記時間の量は一次微分内の測定されたピーク値に対応して変化させられる、請求項６５に記載の装置。６８．多焦点作像系と、多焦点作像系によって集められた光を受光するとともにそれによってＣＣＤ出力信号を生成する電化結合素子と、上記ＣＣＤ出力信号に接続された相関二重サンプリング回路と、デコーダとを備え、符号化された画像を読み取るための装置。６９．上記多焦点作像系は、多視野レンズからなる、請求項６８に記載の装置。７０．上記多焦点作像系は、レンズの配列からなり少なくともこれらレンズの内の２つは異なる焦点距離を有するものである、請求項６８に記載の装置。７１．上記レンズの各々は、走査線に連携されかつ上記多焦点作像系は、上記走査線を平行化させるための平行化レンズを備える、請求項７０に記載の装置。７２．平行化された走査線を生成するための第１光学部分と上記平行化された走査線の少なくとも１つに沿って異なる焦点距離を与える第２の光学部分を有する多視野レンズ、上記多視野レンズによって集光された光を受光するとともにそれによって出力信号を生成する電化結合素子とを備えた符号化された画像を読み取るための装置。７３．上記多視野レンズの正面に位置する楕円開口をさらに備える、請求項７２に記載の装置。７４．上記多視野レンズは、楕円状である、請求項７１に記載の装置。７５．各々がＣＣＤ出力信号を発生する複数の電化結合素子と、上記複数の電化結合素子に一対一に対応し、電化結合素子状に光を結合させる複数の多視野レンズと、上記ＣＣＤ出力信号の各々に接続されたマルチプレクサーと、上記マルチプレクサーに接続された信号プロセッサと、上記信号プロセッサに接続されたデコーダとを備え、符号化された画像を読み取るための多重ＣＣＤシステム。７６．上記信号プロセッサは相関二重サンプリング回路からなる、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。７７．上記電化結合素子の各々の露光時間の量を変化させるための手段をさらに備える、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。７８．上記複数の多視野レンズの位置もしくはそれ以上の正面に位置する楕円開口をさらに備える、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。７９．上記多視野レンズの少なくとも一つは楕円状である、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。８０．上記多視野レンズの少なくとも一つは周期的に遮蔽される、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。８１．上記電化結合素子は、光を二次元の領域で受光するように配置されている、請求項７５に記載の多重ＣＣＤシステム。