CN1257257A - 具有倾斜壳体结构的便携式扫描器 - Google Patents

Abstract

一种手持式图象扫描器装置(10),可以包含一壳体(12),其具有间隔开配置的第一侧壁(24)和第二侧壁(26),第二侧壁(26)离第一侧壁(24)一间隔的距离。壳体(12)还包含一凸面部分(20),其扩展在所述第一和第二侧壁(24、26)之间,并限定一第一接触轴线(22),该接触轴线沿横向方向(84)延伸并且纵向上位于在所述第一和第二侧壁(24、26)之间。当所述凸面部分(20)与要被扫描对象(14)接触时,所述凸面部分(20)使所述壳体(12)能围绕接触轴线(22)倾斜。一安装在所述壳体(12)内部的图像传感系统(36)响应于由在被扫描对象(14)反射的图像光(52)并根据图像光(52)产生图像信号,所述图像传感系统(36)光耦合到所述壳体(12)的凸面部分(20),使得由所述图像传感系统(36)接收通过该开口(46)的图像光(52)。

Description

具有倾斜壳体结构的便携式扫描器

本发明一般涉及成像装置，更具体地说，涉及手持式或便携式光扫描器。

光扫描器装置在本技术领域是公知的，并可以用于产生代表被扫描对象(例如照片或一页打印的文本)的机器可读的图像数据信号。在典型的扫描器应用场合，由光扫描器产生的图像数据信号可以由个人计算机采用，以便在适当的显示装置例如CRT或打印机上重现被扫描对象的图像。

手持式或便携式光扫描器是这样一种光扫描器，其设计成手持移动扫过被扫描对象或文件。手持式扫描器可以用数据电缆直接连接到单独的计算机。如果这样做，由手持式扫描器产生的数据信号可以传输到单独的‘在飞行中(on the fly)的’计算机，即如同图像数据被采集起来。另外，手持式扫描器可以包含用于存储图像数据的机装数据存储系统。在扫描之后在利用任何常规装置例如利用电缆或光学红外数据耦合线路则可以将图像数据卸载到单独的计算机。

光扫描器装置在本技术领域是公知的，它的各种组成部分公开在：授予McConica的U.S.专利5552597号“具有可调光路的手持式光扫描器”；授予McConica等人的U.S.专利5586212号“用于手持式光扫描器的光波导”；授予Kochis等人的U.S.专利5381020号“具有机载蓄电池重新充电组件的手持式光扫描器”；以及授予McConica等人的U.S.专利5306908号“具有触觉式速度控制组件的手动操作的手持式光扫描器”，这里引用的所有这些公开的专利均可作为参考。

通常的手持式光扫描器可以包含照明和光学系统，以便实现对被扫描对象进行扫描。照明系统对被扫描对象的一部分(通常称为“扫描区”)进行照射，而光学系统聚集由被照射的扫描区所反射的光并将被照射的扫描区中的小的区域(通常称为“扫描线”)聚焦到安置在扫描器内部的光敏式探测器上。通常通过相对于被扫描对象移动手持式光扫描器，掠过整个被扫描对象按扫描线扫描可以得到代表整个扫描对象的图像数据。例如，照明系统可以包含一些发光二极管(LED)，然而其它类型的光源(例如荧光或白炽灯)也是可以采用的。光学系统可以包含一“接触式图像传感器”或CIS，以便将被照射的扫描线的图像聚焦到探测器的表面上。另外，可以使用透镜和/或平面镜组件，以便将来自被照射的扫描区域的光集中和聚焦到检测器上。

用于检测利用光学系统聚焦到其上的图像光的该光敏式探测器包含电荷耦合器件(CCD)，但其它类型的器件也是可以采用的。通常的CCD可以包含一由各个像元或“像素”组成的阵列，其中的每个像元随曝光而聚集或积累电荷。由于在一指定的像元或“像素”中积累电荷的数量与曝光的强度和持续时间相关，CCD可以用于检测在其上聚焦的图像的明暗光点。

术语“图像光”用在这里是指利用光学系统聚焦在探测器阵列表面上的光。取决于扫描器的类型和文本的类型，该图像光可以是由在被扫描对象反射的光或者可以是通过被扫描对象透射的光。该图像光可以按基本上3个步骤变换成数字信号。首先，在CCD探测器中的每个像素将接收到的光变换为电荷。其次，将每个像素的电荷利用模拟放大器变换为模拟电压。最后，将模拟电压利用模数变换器(A/D)数字化。然后，将数字信号可以按需要进行处理和/或存储。

手持式光扫描器可以装有位置传感系统或“导航”系统，以便测定手持式光扫描器相对于在被扫描对象的位置。因此，这种位置传感系统能使扫描器令其位置与在被扫描对象相关联。该位置相关性使得能够生成被扫描对象的完整图像，尽管在单次通过或“扫线”期间扫描器可能未扫描整体图像。例如，如果为扫描整个该被扫描对象需要两或更多次扫过该被扫描对象，则由“导航”系统提供的位置相关性将使得扫描图像数据的各个部分能“缝”在一起形成一代表整个该被扫描对象的一个整体图像。

一种类型的“导航”系统利用一对光传感器来检测包含在被扫描对象(例如，其上具有文本或图像的纸页)上的某些内在的结构特征(例如，表面粗糙度、纸纤维取向等)。上述类型的“导航”系统的实例公开在：授予Holland的U.S.专利5089712号“检测纸页纤维分布图形的纸页行进控制系统”，和授予Allen等人的U.S.专利5578813号“对于非线性移动补偿的徒手图像扫描装置”，这里特别引用这两者，其全部公开内容可供参考。

与很多手持式扫描器相关的一个问题涉及维持在照明和光学系统与被扫描对象之间的适当位置关系的能力。一般地说，希望将光学系统与被扫描对象表面维持成直角，但也可以采用其它角度，这取决于扫描器的特定结构。无论如何，如果照明特别是光学系统如果不能维持适当的取向，其结果是可能使在探测器上的图像散焦，描述图像质量相应下降。使扫描的在极端位置偏差的情况下，形成的图像数据可能无用。如果手持式光扫描器装有位置传感系统，这种位置偏差可能还涉及该系统的有效性。

为了说明上述问题，装有位置传感系统的手持式光扫描器应可以能够按相对高的扫描速度(例如18英寸/秒)工作。在这样高的扫描速度下，使用人难以维持适当的扫描器取向，特别是当改变扫描方向时，例如在文本的边缘需要改变扫描方向。

上述位置偏差问题在桌面式和/或平台式扫描器中不会产生严重的问题，是由于扫描器的机器配置通常预防在光学系统和被扫描对象之间产生明显的位置偏差。然而，对于手持式扫描器来说情况就不会是这样。即，由于手持式扫描器是用手扫过被扫描的对象移动的，就有很大可能在把它扫过扫描对象时，由于使用人摇动和或倾斜扫描器会引起明显的位置偏差。虽然，熟练的使用人可能够没有明显的位置偏差地把手扫描器扫过在被扫描的对象，但对于不太熟练的和/或初学者使用手持式扫描器扫描过程会是相当困难的和受挫的。

因此，需要一种手持式扫描器，让使用人能够易于维持扫描器光学部分和在被扫描对象之间的适当的位置关系，以便更稳定地产生高质量的扫描图像数据。

手持式图像扫描器装置可以包含一具有第一和第二侧壁的壳体，二侧壁位置彼此隔开，即第二侧壁与第一侧壁彼此隔开一定的距离。该壳体还包含一凸面部分，其在第一和第二侧壁之间扩展，并且确定一沿横向方向延伸的且纵向上位于在第一和第二侧壁之间的接触轴线。当该凸面部分与同被扫描对象相接触时该凸面部分使壳体能围绕接触轴线倾斜。安装在壳体内部的图像传感系统响应于由在被扫描对象反射的图像光并根据图像光产生图像信号。图像传感系统光耦合到由壳体的凸面部分中的图像光开口，使得由图像传感系统接收通过图像光开口的图像光。

在附图中表示了本发明的说明性的目前优选的实施例，其中：

图1是具有根据本发明的倾斜壳体的手持式图像扫描器的透视图；

图2是图1所示的手持式图像扫描器的立面正视图；

图3是手持式图像扫描器中的凸面扫描头的平面图，表示图像和导航开口相对于接触轴线的相对位置；

图4是沿图3中的断面线4-4所取的手持式图像扫描器中的凸面扫描头的立面断面图；

图5是围绕接触轴线稍微倾斜的的凸面扫描头的立面断面图；

图6是凸面扫描头第二实施例的平面图，确定两个接触轴线并表示图像和导航用开口相对于两个接触轴线的相对位置；

图7是沿图6中的断面线7-7所取的凸面扫描头的第二实施例的立面断面图；

图8是围绕两条接触轴线之一稍微倾斜的凸面扫描头第二实施例的立面断面图；

图9是凸面扫描头第三实施例的平面图，具有的图像和导航用开口与单一的接触轴线的相对准；

图10是凸面扫描头第四实施例的平面图，具有的图像和导航用开口与单一的接触轴线的相对准，以及其中导航用开口包含成像用开口的扩大部分；以及

图11是沿图10中的断面线11-11所取的凸面扫描头的第四实施例的立面断面图。

在图1中表示具有倾斜壳体12的便携式或手持式扫描器装置10能够扫描一例如为其上写有文本18的文件16的扫描对象14。扫描器10中的倾斜壳体12装有一凸面扫描头或凸面部分20，其确定一纵向上位于在扫描器10中的壳体12的两个侧壁之间24和26的接触轴线22。该凸面扫描头或凸面部分20使得使用人(末表示)在扫描操作过程中能够使扫描器10中的壳体12围绕接触轴线22倾斜，而不会影响扫描器10的工作。

下面主要参照图1和2，手持式扫描器装置10的主壳体12包含一总体结构或形状，有助于由使用人(末表示)手动操作。例如，在一优选的实施例中，主壳体12可以包含第一和二侧壁部分24和26，它们的位置通常相对隔开，分别限定主壳体12的前面和后面部分。第一和二侧壁部分24和26可以在端部利用第一和二端部部分74和76以及在顶部利用顶部部分78结合在一起，如由图2中可清楚地看出。第一和二侧壁部分24和26的底部可以利用该凸面扫描头或凸面部分20结合在一起。

如由图2和3中可清楚地看出凸面扫描头或凸面部分20其可包含形成一定角度的第一和第二端面部分70和72，它们由壳体12中的第一和二侧壁部分24和26延伸。形成一定角度的第一和第二端面部分70和72沿接触轴线22相交，接触轴线22纵向上位于在第一和第二侧壁24和26之间并且沿凸面扫描头部分20的长度方向延伸。参照图3，当凸面扫描头20被置于与在被扫描对象14相接触时，接触轴线22形成主接触线。参照图1和4，正如下面将详细介绍的，第一和第二形成角度的端面部分70和72使扫描器装置10的壳体12能围绕接触轴线22沿箭头88的方向稍微倾斜，如由图4和5清楚看到的。

除了上述的外部特征部分之外，定手持式扫描器10的主壳体部分12的尺寸以适于容纳为使手持式扫描器装置10工作所需要的各种电子零部件和系统。例如定主壳体12的尺寸以适于容纳图像处理系统(末表示)和为使扫描器10工作所需要的或所希望有的各种其它器件和系统。主壳体12还可以装有显示装置例如液晶显示器28，用于显示与手持式图像扫描器10的功能和工作相关的信息。在主壳体12还可以装有一些功能按钮或开关30、32、34以便控制手持式图像扫描器10的功能和工作。扫描器10的后侧还可以装有一开始/停止扫描按钮或杆(bar)(图3)以便使用人能起动和终止扫描操作。开动手持式图像扫描器10所需的电功率可以由适当的电源(例如蓄电池，末表示)提供，其也可以容纳在手持式图像扫描器10的主壳体部分12中。

壳体部分12中的凸面扫描头或凸面部分20，其形体可适于容纳图像传感系统36和导航系统38，由图4可以清楚地看出。图像传感系统36产生代表在被扫描对象14上的扫描线40的图像信号(末表示)。在一优选实施例中，图像传感系统36可以包含一照明系统42，用于将光44照射在被扫描对象14上。光44通过一形成图像用开口，例如设在壳体部分12中的凸面部分20上的细长缝隙46(图3)。图像用开口46使来自照明系统42的光44能照射在被扫描对象14上的扫描区。光学系统50将由在扫描对象14上经照射的扫描区域48反射的图像光引向探测器阵列54。探测器阵列54产生代表图像光52(即扫描线40)的图像信号(未表示)。

如上所述，最好但不要求，手持式图像扫描器装置10装有导航系统38，其能提供表示手持式图像扫描器10相对于在被扫描对象14的位置的导航数据信号(未表示)。导航系统38使图像扫描器10能扫描几乎任何尺寸的文件，而与便携式图像扫描器10的尺寸无关。例如，在图1所示的应用场合下，通过沿一曲折的或曲线的路径56在文件16上移动便携式图像扫描器10便可扫描整个文件16。该曲折的或曲线的路径56可以被认为是如同规定一个或多个扫描通道或“扫线”。通过将利用扫描器10在每次击过文件16的过程中得到的各个图像数据段缝在一起，可以得到代表整个被扫描文件16的图像信息。各个图像数据段可根据由导航系统38提供的位置或导航信息缝在一起。

下面参照图3和4，导航系统38可以包含设在主壳体12的凸面扫描头中的第一和二导航探测器用开口58和60。导航探测器用开口58和60在被扫描对象14上限定各自的导航区(例如图中所示的导航区66)，并使由在被扫描对象14上受照射的导航区(例如导航区66)反射的导航光68由各自的第一和二导航探测器62和64接收。第一和二导航探测器62和64产生表示手持式图像扫描器10相对于在被扫描对象14的位置的各自的第一和二导航数据信号。

为了对被扫描对象14(其上写有文本的文件16)进行扫描，使用人(未示出)可以首先将扫描器装置10安置在文件16上，使凸面扫描头或凸面部分20接触文件16。理想情况是，使用人起初将扫描器10这样安置，即主壳体12基本上垂直于文件16，在这种情况下主接触点将沿着接触轴线22。参照图4。然后，在利用功能按钮(例如30、32、34)完成适当的选择之后，使用人通过按下安置在扫描器10后侧26上的开始/停止杆80(图3)开始扫描过程，并且在此之后使扫描器10沿扫描路径56横越文件16扫描，如在图1上清楚看到的。由于扫描器10是手持式的，使用人不太可能在扫描操作的过程中握住主壳体完全垂直于文件16，例如使用人在扫描操作的过程中可能某种程度地摇动或倾斜主壳体12，如在图4中箭头88所示的。由于凸面扫描头20沿接触轴线22接触文件16，使用人会不经意地围绕接触轴线22旋转或轻微倾斜主壳体12。然而，倾斜的幅度由于形成一定角度的第一和第二端面部分70和72而受到限制，按最大倾斜角度90接触文件16。这种状态表示在图5中。应选择最大倾斜角度90，使被扫描对象14的表面维持在图像传感系统36和导航系统38两者的场(即聚焦区)深度范围内。因此，凸面部分20允许扫描器10的壳体12有某数量的倾斜，但是不允许其数量足以对扫描器10的成像或导航功能产生不良的影响。

本发明的优点是，凸面扫描头20允许扫描器10的壳体12沿接触轴线22有某种程度的倾斜，但是阻止使用人将扫描器10倾斜超出预定的最大角度90之外，倾斜超出该角度将有损图像质量和或导航能力。因此，利用扫描器10可以获取满意的图像，而不需要使用人过分集中在严格垂直对正文件。凸面扫描头20的另一个优点是，允许使用人在竖直对正方面有明显的宽容度，而且不需要单独旋转或“浮动”图像头。

上面已简要地介绍了根据本发明的手持式图像扫描器装置10以及它的某些较明显的特征和优点，下面将更详细地介绍了根据本发明的手持式图像扫描器的各种实施例。然而在介绍之前应当指出，虽然这里所表示的和介绍的是手持式图像扫描器装置10，其可用于扫描一被扫描对象14(例如其上写有文本18的文件16)，但不局限于结合任何特定的扫描对象14使用。实际上，手持式图像扫描器装置10可以用于扫描几乎任何类型的可成像的对象。此外，可以在被扫描对象14上按照基本上无限多次数改变曲折的或曲线的扫描路径移动。因而，不应当认为本发明局限于在此表示和介绍的特定的曲折的扫描路径上移动。

通过前面的分析，在图1中表示的是具有倾斜壳体12的手持式图像扫描器10，其可以用于扫描一被扫描对象14(例如其上写有文本18的文件16)。正如上述的，一般最好但不是要求，手持式图像扫描器10装有导航系统38(图4)，其产生表示手持式图像扫描器10相对于被扫描对象14的位置的导航信号(未表示)。导航系统38使得仅通过沿一曲折的或曲线的扫描路径56移动手持式图像扫描器10就能够扫描几乎任何尺寸的被扫描对象14，使得扫描器10在基本上是整个地被扫描对象14的部分上通过，曲折的扫描路径56可以认为是规定一些扫描的“扫线”形成的。在此之后，在每一扫描的“扫线”期间由手持式图像扫描器10采集的图像数据(未示出)利用一图像处理器(未表示)并借助于由导航系统38提供的导航数据缝在一起，提供代表整个被扫描对象14的图像数据。

在进行具有倾斜壳体12的手持式图像扫描器10的各种实施例的介绍之前，有用的是定义一些这里使用的术语，以便说明扫描器10的各种特征和属性。首先定义壳体的座标系统，其相对于扫描器10的主壳体12是固定的。然后可以将该壳体的座标系统用于更明确地定义在扫描器10的各个组件之间的一些几何关系。下面参照图1，这一壳体的座标系统可以包含：纵轴或方向82、横轴或轴或方向84以及竖直轴或轴或方向86。其次，这里所用的术语“凸面”是指具有向外扩展或鼓起的表面或边界的那些部件和物件，与该部分包含若干平面还是单一曲面无关。

下面反过来参照图1-3，手持式图像扫描器10中的主壳体部分12可以包含有助于由使用人(未表示)手持操作的一整体结构或形状，然而也可以采用其它结构。作为例子，在一优选实施例中，主壳体12可以包含第一和第二侧壁部分24和26，二侧壁通常沿横向方向和竖直方向84和86延伸，因此限定(形成)这里另外分别可以称为扫描器10的前后表面的平直表面。第一和第二侧壁部分24和26由第一和第二端部部分74和76使之沿纵向方向彼此隔开。在这里表示和介绍的实施例中，第一和第二侧壁部分24和26具有弯曲的顶部部分以及可以利用弯曲的顶壁78结合在一起，如在图1中清楚地看到的。另外，可以采用其它结构，本发明并不局限于这里表示和介绍的具有特定形状或结构主壳体12。

手持式图像扫描器10中的主壳体12可以由凸面扫描头或凸面部分20构成。凸面扫描头或凸面部分20确定一接触轴线22，其沿横向方向84延伸和纵向上位于在第一和第二侧壁部分24和26之间，如由图1和图3清楚地看到的。接触轴线22由形成一定角度的第一和第二端面部分70和72相交形成，端面部分70和72由各自的侧壁部分24和26按如由图1和4清楚地看到的方式延伸。如下面将更详细地介绍的一样，应当选择当壳体12的竖直轴线86与被扫描对象14的法线N一致时每个形成一定角度的第一和第二端面部分70和72与被扫描对象14形成的角度98(图4)，使得被照射的扫描区48和被照射的导航区66将维持在各自的图像传感系统36和导航系统38中的场深度(即聚焦区)范围内。

主壳体12可以由范围广泛的材料构成，例如适用于要求的应用的金属、塑料或复合材料。因此，不应认为本发明局限于由任何特定材料构成的主壳体。然而，例如在一个优选实施例中，主壳体12可以包含一种注模塑料材料(例如，聚碳酸酯塑料)，其利用按重量计算约20％的玻璃纤维加强，虽然加强材料的存在不是必须的。另外还可以采用其他材料。

除了上述的外部特征部分以外，手持式图像扫描器10中主壳体部分12其尺寸可以被定为适于容纳用于使该手持式图像扫描器装置10工作所需要的各种电子元器件和系统。例如，主壳体12尺寸可以被定为适于容纳图像处理系统(未表示)，比如，微处理器和相关的随机存取存贮器(RAM)、只读存贮器(ROM)，以及大规模数据存储系统(未表示)，以及对于扫描器10工作所需要的或者是所希望有的任何其它器件和系统。另外，某些或者全部的各种各样的电子元器件可以放在其他地方并可以利用适当的数据链路(未表示)连接到该主壳体部分12。主壳体12还可以装备有显示系统28例如液晶显示器(LCD)，以及各种开关器件30、32和34，它们可以是为手持式图像扫描器工作所需要的或者是所希望的。扫描器10中的主壳体12还可以装备一开始/停止开关或者杆80，在一个优选的实施例中，其可以位于在主壳体12的后侧26。另外，各种各样的开关转换器件30、32、34和80可以位于在手持式图像扫描器10上的其他位置。操作该扫描器10所需要的电功率可以由适当的电源例如蓄电池(未表示)来提供，其也可以容纳在图像扫描器10的主壳体部分12内部。然而，由于各种电子元器件、显示装置以及蓄电池，它们是在特定的手持式图像扫描器中使用所需要的或者所希望的，同时在本技术领域是公知的，并且由于理解或者实施本发明并不需要对各种元器件进行介绍，在本发明的一个优选实施例中所使用的各种元器件这里不再进行更详细的介绍(例如电子元件器件(未表示)、显示装置28、开关转换器件30、32、34和80等)。

壳体12的凸面扫描头或凸面部分20可以构形得适合于容纳图像传感系统36和导航系统38，如在图4中清楚的看到的。图像传感系统36主要产生图像信号(末表示)，该图像信号表示在被扫描对象14上的照射扫描区48内的扫描线40。在一个优选实施例中，该图像传感系统36可以包含照明系统42用于将光44引向被扫描对象14。光44通过一个成象用开口，例如一个细长的缝隙46(图3)，设在壳体12的凸面部分20中。成象用开口46使得来自照明系统42的光能照射被扫描对象14上的扫描区48。光学系统50将由受照射的被扫描对象14上的扫描区48反射的图像光52引向探测器阵列54。探测器阵列54产生代表图像光52(即扫描线)的图像信号(未表示)。

图像传感系统36中的各种元器件可以包含范围广泛的任何在本技术领域公知的元器件和装置。例如在一个优选实施例中，照明系统42可以包含一发光二极管阵列(LED)，其产生的光44的亮度能充分地照射被扫描对象14上的扫描区48。另外，其它类型的光源例如白炽灯或荧光灯光源也可以采用。最好但不是要求，用于将图像光52引向并聚焦在探测器阵列54的表面上的光学系统50包含一种接触式图像传感器，例如按商标“SELFOC”销售的类型的接触式图像传感器，其由日本板材玻璃有限公司(the Nippon Sheet Glass Company，Limited)注册商标。简单地说，  “SELFOC”透镜(lens)阵列包含一些彼此邻近配置的短透光杆。该杆是“掺杂的(doped)”，以便使每一杆的折射系数在该杆的范围内沿径向变化。另外，每一杆能将图像光聚焦在探测器阵列54上，无需单独的透镜。在另一实施例中，还可以采用其它类型的光学系统，例如投影成像系统。探测器阵列54可以包含一CCD阵列，其具有的分辨率为300ppi(象素/时)，例如为TS105型，可由Texas Instrument，Inc.，of Austin，TX购得。另外还可以采用其它类型的具有不同分辨率的探测器。

在一个优选实施例中采用的光学系统50具有的场深度(即聚焦区)约±0.5毫米。即，在位于光学系统50的场深度范围内的被扫描对象14上的各个特征将充分地聚焦在探测器阵列54上，以致各个特征将成功地由图像传感系统36检测。

还可以将导航系统38容纳在手持式图像扫描器10中的凸面扫描头或凸面部分20内。在一个优选实施例中，导航系统38可以包含这样一种类型的导航系统，如在申请号为09/045603(Attorney DocketNo.1097065-1)的美国专利申请(1998.03.20申请，题为“具有光学定位传感器的便携式图像扫描器”，这里引用，可供查阅其全部公开内容的参考。另外，导航系统38可以包含这样一种类型的导航系统，如在授予Holland的专利号为5089712，题为“检测纸页中的纤维分布图形的纸页行进控制系统”的美国专利，以及授予Allen等人的专利号为5578813，题为“对非线性移动进行补偿的手持式扫描装置”的美国专利所表示和介绍的，这里专门引用，可供查阅其全部公开内容的参考。导航系统38主要可以包含第一和第二导航探测器62和64，它们经过各自的第一和二导航探测器用开口58和60(图3)观察或监测对应的第一和第二导航区(例如图4中的导航区66)。由于每个导航探测器62和64基本上是相同的，这里将仅介绍第一导航探测器62。

下面主要参照图4，第一导航探测器62可以包含一光源92，用于照射由第一导航探测器用开口58限定的导航区66。一透镜94将由受照射的导航区66反射的导航光68聚焦在二维探测器阵列96的表面上。该二维探测器阵列96产生与导航光68相关的第一导航数据信号。然后，二维探测器阵列96基本上对在被扫描对象上的各固有的结构特征产生响应。

这里所使用的术语“固有的结构特征”是指在被扫描对象14的那些特征，即以被扫描对象14特有的而与被扫描对象14上的形成的图像数据和或对称记录数据无关。例如，如果被扫描对象14包含一纸页文件16，所关注的固有的结构特征可能是纸纤维。按另外的实例，如果被扫描对象14包含一砑光的文件或一上置的透明薄膜，则所关注的固有的结构特征可能包含由受照射的导航区66产生的各镜面反射场。在任何情况下，由该二维探测器阵列96产生的导航数据信号(未表示)都与被扫描对象14的固有的结构特征相关。

刚刚介绍的各种元器件(包含导航系统38)可以包括在上面援引的美国专利申请和授权的美国专利中表示和介绍的范围广泛的元器件中的任何一个。例中在一优选的实施例中，光源可以包含这样定位的发光二极管，即使得因此产生的光按照掠射角入射到被扫描对象上，掠射角的范围约由5到30度(该掠射角为入射角的余角)。另外，如果要检测各镜面反射场则基本上按照垂直的角度入射光。透镜94可以包括焦阑式的透镜，但也可以采用其它类型的透镜。

二维探测器阵列96可以包含一个二维CCD阵列，其具有48×48像素以及分辨率为约600dpi。另外可以采用具有不同尺寸和/或分辨率的阵列。然而，由于在上面参考的美国专利申请和授予的美国专利中详细地介绍了用于检测和处理与包含在被扫描对象上的固有的结构特征相关的导航数据的系统和方法，以及由于理解或者实施本发明并不需要与上述的装置和方法相关的细节，在本发明的一个优选实施例中可使用的用于检测和处理导航数据的导航系统和方法这里不再进行更详细的介绍。

和图像传感系统36的情况一样，在扫描器的实施例中的使用的导航系统38的场深度(即聚焦区)约为±0.5毫米。即位于在导航系统38的场深度范围内的扫描对象14上的固有的结构特征将充分地聚焦在探测器96上，使得导航系统38可以成功地检测固有的结构特征。

正如上面简要地介绍的，主壳体12中的凸面扫描头或凸面部分20可以装有一对沿接触轴22相交(即确定接触轴线)的形成一定角度的端面部分70和72。因此，凸面扫描头20允许扫描器10的壳体12围绕接触轴线22即通常沿以箭头88指示的方向能有某种程度的倾斜。参照图4。在这里表示和介绍的该实施例中，配置图像传感系统36中的各种元器件，使得当壳体12的竖直轴线86与在被扫描对象14的法线N一致时，受照射的扫描区48一般位于光学系统50的场深度中部。与之相似，配置导航系统38中的各种元器件，使得当壳体12的竖直轴线86与在被扫描对象14的法线N一致时，受照射的导航区66一般位于导航系统38的场深度中部。

上述的图像传感系统36和导航系统38的配置允许扫描器10的壳体12围绕接触轴线22能有某种程度的倾斜，但是不会将受照射的扫描区48或受照射的导航区66移动到与各自的图像传感系统36和导航系统38相关联的场深度之外。对当壳体12的竖直轴线86与被扫描对象14的法线N一致时每个形成一定角度的端面部分70和72与被扫描对象14形成的角度98进行选择，使得当扫描器10的壳体12倾斜，使得两个形成一定角度的端面部分70和72中的任一个平靠文件16时受照射的扫描区48或受照射的导航区66不会移动到与各自的图像传感系统36和导航系统38相关联的聚焦区(即场深度)之外。参照图5。

通过取在接触轴线22和扫描线40的中点13之间的水平距离11与图像传感系统36的场深度长的二分之一的比值的反正切可以确定角度98。例如在这里所表示和介绍的实施例中，图像传感系统36的场深度范围约±0.5毫米，在接触轴线22和扫描线40的中点13之间的长度11约2.0毫米，计算的角度98约为14.0度。可以采用一种类似的方法来计算关于第二形成一定角度的端面部分72的角度，除去该方法是根据导航区66的中点位置和导航系统38的场深度计算以外。在这里所表示和介绍的该实施例中，将第二形成一定角度的端面部分72的角度选择得与对于第一形成一定角度的端面部分70的角度98相同。

第一和第二形成一定角度的端面部分70和72促使使用人(未表示)将扫描器10的壳体12围绕接触轴线22倾斜高达最大角度90(其基本上与角度98相等)。即使当按照最大角度90倾斜时，扫描器仍然能够工作，这是因为受照射的扫描线48或受照射的导航区66仍然能够维持聚焦，因此，利用图像传感系统36和导航系统38可进行检测。当壳体12或许能倾斜超出最大角度90时，这种极度倾斜下要求壳体12旋转，不是围绕接触轴线22，而是围绕由第一和第二侧壁部分24、26与第一和第二形成一定角度的端面部分70和72分别相交确定的角点15或17。参照图5。然而这种状态因凸面部分20的几何特性受到阻止，并且当倾斜角度过大时，使用人会注意到。

具有根据本发明的有倾斜壳体12的手持式或便携式光扫描器10可以按照下述部分工作扫描被扫描对象14(例如其上写有文本的文件16)。按第一步骤，使用人可以将扫描器装置10放置得使凸面扫描头或凸面部分20接触文件16。理想情况是，使用人起初将扫描器10这样安置，即主壳体12的竖直轴线86与被扫描对象14的本身的法线N相重合，如由中所看到的，尽管不要求这样。这样安置后，在扫描器10和文件16之间的主接触点将沿着接触轴线22。在利用功能按钮(例如30、32、34)完成适当的选择之后，使用人通过按下位于在扫描器10后侧26上的开始/停止杆80(图3)和通过使扫描器10沿扫描路径56横越文件16扫描开始扫描过程，如由图1中所看到的。由于扫描器10是手持式的，使用人不太可能在扫描操作的过程中握住主壳体12完全垂直于文件16，例如使用人在扫描操作的过程中可能某种程度地摇动或倾斜主壳体12，如在图4中箭头88所示的。凸面扫描头20允许使用人围绕接触轴线22使壳体12旋转或轻微倾斜，但是由于触觉阻止使用人将主壳体12倾斜超出预定的最大角度90之外，在最大角度90下二形成一定角度的端面部分70和72中之一(例如72)会平靠文件16。由于选择最大倾斜角度90，使被扫描对象14的表面维持在图像传感系统36和导航系统38两者的场深度(即聚焦区)范围内，导致能够对文件进行成功的扫描，即使使用人可能围绕接触轴线22使壳体12倾斜。

凸面扫描头或凸面部分20可以采用与刚刚介绍的不同的外形，仍然保持在本发明的范围内。例如，在图6-8中表示了具有壳体112的图像扫描器的第二实施例110。第二实施例不同于上面表示和介绍的第一实施例之处在于，第二实施例110中的凸面扫描头或凸面部分120形成两条接触轴线122和122′。因此，凸面部分120允许扫描器110的壳体112围绕接触轴线122或122′旋转。

下面具体地参照图6和7，凸面部分120可以包含形成一定角度的第一和第二端面部分170和172，它们由主壳体112中的各自的第一和第二侧壁部分124和126扩展。形成一定角度的第一和第二端面部分170和172利用平面部分170′结合在一起。因此，凸面部分120不是形成一条而是两条接触轴线122和122′，它们纵向上位于在壳体儿2的第一和第二侧壁部分124和126之间。凸面部分120可以设有一成像用开口，例如细长缝隙146，以及一对导航用开口158和160，所有都位于在两条接触轴线122和122′之间，如由图6中清楚地看到的。另外，各开口146、158和160不必都纵向上位于在两条接触轴线122和122′之间，而是可以部分或者完全位于在两条接触轴线122和122′的外侧，然而通常这不是被推荐的。

和上面介绍的第一实施例的情况一样，应选择各形成一定角度的端面部分170、172与文件116形成的角度198、198′使得由此允许的最大倾斜角度(即当壳体112倾斜得使各形成一定角度的端面部分170、172中之一平靠文件116时)既不会使受照射的扫描区148也不会使受照射的导航区166移动到各自的图像传感系统136或导航系统38中的场深度(即聚焦区)之外。

计算角度198、198′的方法与第一实施例稍有不同，下面将进行介绍。在形成一定角度的第一端面部分170与文件116之间的角度198通过取第一接触轴线122和导航区166的中点或质心121之间的水平距离119与导航系统138的场深度的二分之一的比值的反正切可以被计算。例如在这里所表示和介绍的实施例中，导航系统138的场深度约±0.5毫米，第一接触轴线122和导航区166的中点或质心121之间的水平距离(长度)119约4.0毫米，计算的角度约7.0度。

可以采用相似的方法来计算关于形成一定角度的第二端面部分172的角度198′，除了该方法是根据在扫描线140的中点和第二接触轴线122′之间的水平距离以及图像传感系统136的场深度的计算之外。例如在这里所表示和介绍的实施例中，图像传感系统136深度范围约±0.5毫米，第二接触轴线122′和扫描线140的中点之间的长度约4.0毫米，计算的形成一定角度的第二端面部分172的角度198′约7.0度。另外，第二角度198′可以选择得与角度198相同，反之亦然。

凸面扫描头或端面部分120允许使用人围绕接触轴线122或122′使壳体112旋转或轻微倾斜，但是由于触觉阻止使用人将主壳体112倾斜超出预定的最大角度之外，在最大角度下二形成一定角度的端面部分170和172中之一会平靠文件116。由于选择最大倾斜角度，使被扫描对象114的表面维持在图像传感系统136和导航系统138两者的场深度(即聚焦区)内，导致能够对文件116进行成功的扫描，即使使用人可能围绕接触轴线122或122′使扫描器10倾斜。

本发明还可以有其它的变更方案。例如，在图9中表示了具有倾斜壳体212的图像扫描器的第三实施例210，其可以包含确定单一接触轴线222的凸面扫描头220。第三实施例210和第一实施例10之间的主要差别在于，成像用开口246一般与接触轴线222对准，导航用开口258和260位置邻近成像用开口246的纵向端部。按照上面介绍的方法，可以计算各个形成一定角度的端面部分170和172的角度，除了成像用开口246和导航用开口258和260与接触轴线222的对准将允许使用的角度(例如图4中的角度98)明显变大，这是由于，被扫描对象移动到图像传感系统或导航系统的焦距深度之外前，主壳体部分212按一个相当大的角度倾斜。

在图10和11中表示了具有倾斜壳体312的图像扫描器的第四实施例310。第四实施例310中的凸面扫描头或凸面部分320可以与第三实施例210中的基本相同，除去两个导航用开口358和360可以包含成像用开口346的各整体部分以外。所有的开口(346、358和360)可按照图中表示的方式在单一接触轴线322集中。

第四实施例310中的图像传感系统336和导航系统338两者可以结合成整体形成单一的系统。例如，在图11所示的实施例中，导航用光源392可以这样配置，使得导航用光368入射到一般由放大的导航用开口358限定的导航区366，如在图10中清楚地看到的。按照在第一实施例中已介绍的方式可以由扫描线照明系统342照射扫描区348。然后可以由单一的探测器54检测由受照射的扫描和导航区348和366反射的光。另外，可按照类似于其它实施例已经介绍的方式，可以采用各单独的导航探测器(未示出)。

预期这里所介绍的本发明的各种构思可按照其它各种各样的方式体现，除在受现有技术限定外，企图所附加的权利要求应该被认为将包含本发明的各种替换的实施例。

Claims (10)

1.一种用于手持式扫描器装置(10)的壳体(12)，包含：

第一侧壁(24)，其沿横向方向(84)延伸和取向，使得其一般垂直于纵向方向(82)；

第二侧壁(26)，其沿横向方向(84)延伸和取向，使得其一般垂直于纵向方向(82)，所述第二侧壁(26)位置与所述第一侧壁(24)间隔一定距离；

一凸面部分(20)，扩展在所述第一和第二侧壁(24、26)之间，其中具有一图像光开口(46)使图像光(52)能经其通过，所述凸面部分(20)限定一第一接触轴线(22)，沿横向方向(84)延伸并且纵向上位于在所述第一和第二侧壁(24、26)之间，当所述凸面部分(20)与要被扫描对象接触时，所述凸面部分(20)使所述壳体(12)能围绕第一接触轴线(22)沿第一方向倾斜。

2.如权利要求1所述的壳体(12)，其中该图像光开口(46)包含一通常为细长的缝隙沿横向方向(84)延伸，该通常为细长的缝隙具有第一和第二纵向端。

3.如权利要求1或2所述的壳体(12)，其中还包含第一导航探测器用开口(58)和第二导航探测器用开口(60)，所述第一和第二导航探测器用开口(58、60)邻近通常为细长的缝隙相互隔开配置。

4.如权利要求1、2或3所述的壳体(12)，其中第一接触轴线(22)纵向上位于在通常为细长的缝隙和所述第一和第二导航探测器用开口(58、60)之间。

5.如权利要求1、2、3或4所述的壳体(12)，其中所述第一和第二导航探测器用开口(58、60)隔开一定距离配置，该隔开的距离小于该通常为细长的缝隙的第一和第二纵向端隔开的距离。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的壳体(12)，其中所述凸面部分(20)确定一第二接触轴线(22′)沿横向方向(84)延伸，使第一和第二接触轴线(22、22′)纵向上位于在所述第一和第二侧壁(24、26)之间，当所述凸面部分(20)与被扫描对象(14)相接触时所述凸面部分(20)能使所述壳体(12)围绕第二接触轴线(22′)沿第二方向倾斜。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的壳体(12)，其中通常为细长的缝隙和所述第一和第二导航探测器用开口(58、60)纵向上位于在第一和第二接触轴线(22、22′)之间。

8.一种手持式扫描器装置10，包含：

壳体(12)具有：

第一侧壁(24)，其沿横向方向(84)延伸和取向，使得其一般垂直于纵向方向(82)；

第二侧壁(26)，其沿横向方向(84)延伸和取向，使得其一般垂直于纵向方向(82)，所述第二侧壁(26)与所述第一侧壁(24)间隔一定距离配置；

一凸面部分(20)，扩展在所述第一和第二侧壁(24、26)之间，其中具有一开口(46)，所述凸面部分(20)限定一第一接触轴线(22)，沿横向方向(84)延伸并且纵向上位于在所述第一和第二侧壁(24、26)之间，当所述凸面部分(20)与要被扫描对象(14)接触时，所述凸面部分(20)使所述壳体(12)能围绕第一接触轴线(22)沿第一方向倾斜；以及

一安装在所述壳体(12)内部的图像传感系统(36)，所述图像传感系统(36)响应于由在被扫描对象(14)反射的图像光(52)并根据图像光(52)产生图像信号，所述图像传感系统(36)光耦合到所述壳体(12)的凸面部分(20)中的开口(46)，使得由所述图像传感系统(36)接收通过该开口(46)的图像光(52)。

9.  如权利要求8所述的手持式扫描器装置(10)，还包含：

第一导航传感器(62)，其响应于由在被扫描对象(14)反射的第一导航用光(68)并根据该第一导航用光(68)产生第一导航用数据信号，所述第一导航传感器(62)光耦合到所述壳体(12)的凸面部分(20)中的开口(46)，使得由所述第一导航传感器(62)接收通过该开口(46)的第一导航用光(68)；以及

一导航传感器(64)，其响应于由被扫描对象(14)反射的第二导航用光并根据该第二导航用光产生第二导航用数据信号，所述第二导航传感器(64)光耦合到所述壳体(12)的凸面部分(20)中的开口(46)，使得由所述第二导航传感器(64)接收通过该开口(46)的第二导航用光。

10.一种用于手持式扫描器装置(10)的壳体(12)，包含：

一凸面部分(20)，其使手持式扫描器装置(10)能沿一接触轴线(22)与被扫描对象(14)相接触，所述凸面部分(20)使所述手持式扫描器装置(10)能在扫描的过程中围绕接触轴线(22)倾斜。

Images