DE60204343T2

DE60204343T2 - Elektrooptische baugruppe zur bildprojektion, insbesondere in tragbaren instrumenten

Info

Publication number: DE60204343T2
Application number: DE60204343T
Authority: DE
Inventors: Dimitriy Yavid; F. Frederick WOOD; Edward Barkan; Miklos Stern; Chinh Tan; Shane Mcgregor
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Microvision Inc
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: ATE296466T1; EP1560150B1; AU2005222501A1; CN1254760C; EP1444639B1; BR0203391A; CN1848135A; AU782241B2; CN1412712A; JP2007052434A; DE60204343D1; JP2005506580A; WO2003036553A1; AU2005222501B2; AU3482702A; CN100407219C; EP1444639A1; JP4560019B2; DE60230075D1; EP1560150A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung ist auf eine elektrooptische Baugruppe zur Bildprojektion gerichtet, insbesondere auf solch eine Baugruppe als Teil eines tragbaren Instruments zur Bildprojektion durch Steuerung eines Lichtstrahls unter Verwendung von Bauteilen, die in Lesegeräten zum elektrooptischen Lesen von Mustern (Indicia), wie z.B. einem Barcode, einem Symbol, einer Unterschrift oder einem Bild, eingesetzt werden.
Hintergrund
Es sind schon zahlreiche optische Scannersysteme zum Lesen von Mustern, z.B. von Barcodesymbolen, welche auf einem Aufkleber auf der Oberfläche eines Gegenstandes angebracht sind, entwickelt worden. Das Barcodesymbol stellt für sich eine Anordnung graphischer Muster dar, die aus einer Serie von Balken unterschiedlicher Breite bestehen, die unter Bildung unterschiedlicher Zwischenräume angeordnet sind, wobei die Balken und die Zwischenräume unterschiedliche Reflexionseigenschaften aufweisen. Diese Scanner funktionieren in der Weise, dass sie das Streifenmuster, welches durch die graphischen Symbole gebildet wird, elektrooptisch in ein über die Zeit variierendes elektrisches Signal umformen, welches dann seinerseits in Daten decodiert wird, welche der in dem Streifenmuster codierten Informationen oder den Zeichen entsprechen, die den Gegenstand oder eine seiner Eigenschaften beschreiben. Solche Daten liegen typischerweise in digitaler Form vor und werden als Input für Datenverarbeitungssysteme verwendet, beispielsweise zur Anwendung bei Kasseneinrichtungen, bei der Inventur, im Vertrieb, bei Transport und Logistik oder dergleichen.
Vielerlei Scannersysteme und Lesegeräte sind bekannt. Bei solch einem Scanner kann es sich z.B. um ein stabförmiges Lesegerät handeln, wie es z.B. im US Patent 5,508,504 beschrieben ist, das einen in einem Stab fixierten Emitter sowie einen Detektor aufweist. Dabei hält eine Bedienungsperson den Stab und führt ihn über das Streifenmuster hinweg. Bei seiner Bewegung über das Barcodesymbol sorgen der Emitter und eine dazugehörige optische Einrichtung für einen Lichtpunkt auf dem Symbol, während der Detektor das vom Symbol im Verlauf der Bewegung des Lichtpunktes über die Balken und Zwischenräume des Symbols reflektierte Licht abtastet.
Ein Barcodesymbol besteht aus einer Serie heller und dunkler Bereiche, die typischer Weise die Form von Rechtecken besitzen. Die Breite der dunklen Bereiche, die Balken und/oder die Breite der hellen Bereiche sowie der Abstände zwischen den Balken bilden die codierte Information. Eine vorgegebene Zahl und Anordnung dieser Bereiche bilden ein Zeichen. Codierungsstandards legen die Anordnung für jeden Buchstaben, die zulässige Breite und die Zwischenräume der Bereiche, die Zahl der Buchstaben, die ein Symbol enthalten darf oder ob die Symbollänge variabel ist, etc., fest. Zu den bekannten Symboltechniken gehören z.B. UPC/EAN, Code 128, Codabar und Interleaved 2 of 5.
Um ein Barcodesymbol zu decodieren und eine korrekte Nachricht zu ermitteln, beleuchtet ein Barcodeleser das Symbol, misst zur Ermittlung der Balkenbreiten und der Zwischenräume das vom Symbol reflektierte Licht und erzeugt ein elektrisches Signal, welches dem gescannten Symbol entspricht. Dieses elektrische Signal wird decodiert und in mehrere alphanumerische Zeichen umgesetzt, die den Gegenstand selbst, auf dem das Symbol angebracht ist, oder eine seiner Eigenschaften charakterisieren.
Das bekannte stabförmige Lesegerät besteht aus einem Emitter und einem Detektor, wobei die Bedienungsperson den Stab von Hand über das Barcodesymbol bewegt. Der Detektor ermittelt dabei das Licht, das von einem mittels des Stabes über das Barcodesymbol geführten Lichtfleck reflektiert wird, und erzeugt ein der codierten Information entsprechendes elektrisches Signal für einen Prozessor. Solche Stäbe sind z.B. in den US Patenten No. 4,654,482, No. 4,907,264 und No. 4,937,853 beschrieben.
Das US Patent No. 4,471,218 beschreibt einen Datenstab und eine Datenquelle, es wird zum Bestandteil der Beschreibung gemacht. Gemäß dieser Patentschrift ist ein stabförmiges Dateneingabeterminal für sich voll funktionsfähig, kommt ohne Anschlüsse aus und enthält Lese- und Speicherschaltkreise. Das Datenterminal erlaubt das Herunterladen von Daten unter Verwendung einer optisch gekippelten Verbindung. Vorzugsweise handelt es sich bei den gespeicherten Daten um den Output eines gepulsten Lichtstrahls der von einer Lesestrahl-Lichtquelle stammt. Dieser Outputstrahl wird mittels eines optischen Detektors erfasst und entsprechend decodiert.
Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise eines stabförmigen Lesegeräts sind dem Fachmann sonst im übrigen bekannt.
Aus der U.S. Patentanmeldung Serial No. 06/691,263, eingereicht am 2. August 1996, im Namen der Anmelderin ist ein weiteres System eines tragbaren optischen Leseterminals bekannt, welches ein ergonomisches Design besitzt. Dieses System umfasst, inter alia, ein tragbares optisches Lesegerät, das in die Hand einer Bedienungsperson passt und das eine Leseeinrichtung und eine Einrichtung zum Herunterladen besitzt. Diese Einrichtung kann einen Bildschirm zur Wiedergabe von Steuerdaten oder Videobildern, eine Tabulatur zur Eingabe von Steuer- oder anderen Daten sowie ein drahtloses Kommunikationslink zum Herunterladen der von der Leseeinrichtung ermittelten Daten an eine externe Einrichtung aufweisen. Das System kann des weiteren eine Vielzahl austauschbarer Datensammelmodule aufweisen, die mit dem Hauptgehäuse des Leseterminals verbindbar sind. Dabei erfüllt jedes Modul eine unterschiedliche Funktion, wie z.B. eine Bild/Videoaufzeichnung, eine akustische Aufzeichnung usw. Auf diese Weise steht ein einfaches Multimedia-Modul zur Vefügung.
Es ist jedoch wünschenswert, einen leichtgewichtigen, tragbaren Datenleser zu schaffen, der noch mehr Möglichkeiten bietet. Im Hinblick auf die relative Einfachheit, Verfügbarkeit und Anpassungsfähigkeit von Informationssystemen mit der Möglichkeit zur Speicherung von Barcodesymboldaten, ist es wünschenswert, besonders für Verbraucheranwendungen geeignete Systeme zu schaffen.
Alternativ ist an einen optischen Scanner mit Lichtpunktabtastung zu denken, der einen Lichtstrahl, z.B. einen Laserstrahl, über das Symbol hinweg führt. Dabei erfasst ein Detektor das von dem Lichtpunkt bei der Bewegung über das Symbol reflektierte Licht. In beiden Fällen erzeugt der Detektor ein analoges Scansignal, welches der codierten Information entspricht.
Bewegliche Spotscanner der vorbeschriebenen Art sind z.B. in den U.S. Patenten No. 4,387,297; No. 4,409,470; No. 4,760,248; No. 4,896,026; No. 5,015,833; No. 5,262,627; No. 5,504,316 und No. 5,625,483, sämtlich im Namen der Anmelderin, beschrieben. Die U.S. Patentanmeldung Serial No. 09/065,867, mit Anmeldedatum vom 24. April, 1998 sowie die U.S. Patentanmeldung Serial No. 08/353,682, mit Anmeldedatum 9. Dezember 1994 lauten ebenfalls auf die Anmelderin. Wie in einigen der vorerwähnten U.S. Patente besteht eine Ausführungsform solch eines Scannersystems, inter alia, aus einer von Hand haltbaren, tragbaren Laserscaneinrichtung, welche in einer Weise gestaltet ist, dass die Bedienungsperson den Scannerkopf der Einrichtung, genauer einen Lichtstrahl, auf ein zur Abtastung vorgesehenes Symbol in der nachfolgend beschriebenen Weise richten kann.
Bei der Lichtquelle eines Laserscannergeräts für Barcodes handelt es sich typischerweise um einen Halbleiterlaser. Die Verwendung von Halbleiterelementen als Lichtquelle ist wegen ihrer geringen Größe , ihrer geringen Kosten und ihrer Niederspannungsanforderungen besonders erstrebenswert. Der Laserstrahl wird optisch modifiziert, typischerweise mittels einer optischen Einrichtung, um einen Punktstrahl vorgegebener Größe bei einem gewissen Abstand zum angepeilten Zielobjekt zu erzeugen. Vorzugsweise entspricht der Querschnitt des Punktstrahls in Scanrichtung im Zielobjektabstand in etwa dem kleinsten Abstand zwischen den Bereichen unterschiedlicher Lichtreflexion, d.h. den Balken und Zwischenräumen des Symbols, in Scanrichtung. Die herkömmlichen Lesegeräte verwenden in der Regel eine einzige Laserquelle; es wurden jedoch auch Barcodeleser mit zwei oder mehreren Lichtquellen unterschiedlicher Charakteristik, z.B. unterschiedlicher Frequenz vorgeschlagen.
Bei den bekannten Scannersystemen mit Laserstrahl wird ein einziger Laser-Lichtstrahl mittels einer Linse oder sonstiger optischer Elemente auf ein Barcodesymbol auf einer Oberfläche gerichtet. Der Scanner mit beweglichem Lichtstrahl funktioniert durch wiederholtes Scannen des Lichtstrahls in einer oder mehreren Spuren über das Symbol, wobei die Scanbewegung durch Bewegung eines Scannerbauteils, wie etwa der Lichtquelle selbst oder mittels eines Spiegels, der im optischen Pfad des Lichtstrahls angebracht ist, erfolgt. Das Scannerbauteil kann den Lichtpunkt entweder über das Symbol führen und eine Scanspur über das Muster des Symbols legen oder aber das Blickfeld eines Detektors scannen oder beides tun. Der Laserstrahl kann mittels optischer oder opto-mechanischer Mittel zur Erzeugung eines Scanlichtstrahls bewegt werden. Dies kann durch Ablenkung des Strahls (wie z.B.mittels eines beweglichen optischen Elements, z.B. eines Spiegels) oder durch Bewegung der Lichtquelle selbst geschehen. Im U.S. Patent No. 5,486,944 ist ein Scannermodul beschrieben, bei dem ein Spiegel auf einem Biegeelement für eine wiederholte oszillierende Bewegung durch elektromagnetischen Antrieb montiert ist. Das U.S. Patent No. 5,144,120 im Namen von Krichever u.a., beschreibt Laser-, optische und Sensorkomponeneten, welche zum Zweck der Scanbewegung des Laserstrahls auf einem Antrieb zur wiederholten hin-und-hergehenden Bewegung entweder um eine Achse oder in einer Ebene befestigt sind.
Wegen ihrer Größe und optischen und elektronischen Komplexität wurden Scansysteme und Barcodeleser bisher nicht mit anderen Einrichtungen in ein und demselben Gehäuse kombiniert. Die herkömmliche Verwendung eines Flüssigkristalldisplays (LCD) mit ausreichender Bildfläche bei derartigen Lesegeräten erfordert eine größe Grundfläche und schränkt die mögliche Verkleinerung für ein in der Hand haltbares System ein. Zudem kommt, dass das Bild in einer einzigen Farbe wiedergegeben wird.
Aus dem U.S. Patent No. 5,617,304 ist ein Laserpointer bekannt. Darunter versteht man ein Gerät, das einen monochromatischen Lichtstrahl auf ein Zielobjekt, z.B eine Präsentation eines Vortragenden für ein Publikum, richtet. Bei dem Laserpointer handelt es sich im wesentlichen um ein taschenlampenähnliches Gerät, das in der Regel in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht ist.
Scansysteme zum Schreiben oder Drucken von Mustern sind z.B. aus den U.S. Patenten No. 4,085,423 und No. 4,908, 813 bekannt. Die Verwendung von thermosensitivem Papier oder von Farbstoffen, die für Strahlung innerhalb eines gewissen Frequenzspektrums empfindlich sind, sind z.B.aus dem U.S. Patent No. 5,014,072 bekannt.
DATABASE WPI Section PQ, Week 200253 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class P81, AN 2002-499452 XP002211688- & KR 2001 051 437 A (SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD), 25 June 2001 (2001-06-25) -& US 2002/054415 A1 (LEE JIN-HO) 9 May 2002 (2002-05-09) beschreiben einen optischen Scanner, einen Laserbildprojektor zur Verwendung dieses optischen Scanners und ein Verfahren zum Betrieb dieses Laserbildprojektors. Der optische Scanner umfasst eine Grundplatte; eine Vielzahl stationärer, zueinander paralleler, auf der Grundplatte angeordneter Kammelektroden, die unter rechtem Winkel nach oben abstehen; eine Bühne mit Spiegelfläche an ihrer Oberseite, die in vorgegbenem Abstand oberhalb der Grundplatte angeordnet ist; eine Vielzahl zueinander paralleler Antriebskammelektroden am Boden der Bühne, die in einem rechten Winkel abstehen und mit den stationären Kammelektroden verzahnt sind; auf den beiden Seitenkanten der Bühne ausgeformte Torsionselemente mit vorgegebener Länge zur Stütze der Bühne für eine Kippbewegung; und mit Stützen für die Torsionselemente, damit die Bühne im Abstand zur Grundplatte gehalten wird. Der Laserbildprojektor enthält den optischen Scanner, welcher Mikrospiegel anstelle eines horizontal scannenden Polygonspiegels verwendet sowie ein vertikales Scangalvanometer: Der optische Scanner wird derart bewegt, dass auf eine einzige horizontale Scanbewegung von links nach rechts eine weitere horizontale Scanbewegung von rechts nach links folgt, ohne dass es zu einem redundanten Rücklaufinterval kommt.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgaben der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein neues elektrooptisches Display, insbesondere in Miniaturgröße, zur Projektion eines Bildes auf einer Betrachtungsfläche zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, für insbesondere in der Hand tragbare Geräte ein kompaktes Display als Alternative zu einem Flüssigkristalldisplay zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, von Menschen lesbare Informationen, insbesondere alphanumerische Zeichen auf einem oder getrennt von einem tragbaren Instrument zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kompaktes Displaymodul zur Verwendung in vielerlei Instrumenten unterschiedlicher Formgebung zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Wiedergabe eines Bildes zu ermöglichen, das größer ist als das Instrument, welches die Baugruppe zur Projektion des Bildes enthält.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Display mit weitem Betrachtungsfeld aus allen Richtungen unter hohem Kontrast und mit reduzierter Verspiegelung zur Verfügung zu stellen. Schließlich besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Bildprojektor bereit zu stellen, welcher wenig elektrische Energie benötigt.
Elemente der Erfindung
Zur Lösung der vorerwähnten Aufgaben betrifft die vorliegende Erfindung, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, eine Anordnung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die neuen, für die vorliegende Erfindung charakteristischen Merkmale ergeben sich insbesondere aus den beigefügten Ansprüchen. Die Erfindung selbst läßt sich jedoch bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Anwendung zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen am besten im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele unter Hinzuziehung der Zeichnungen verstehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
11 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Instruments im Wiedergabemodus.
12 ist ein Blockdiagramm einer elektrooptischen Baugruppe des in 11 gezeigten Instruments.
13 ist ein Blockdiagramm, in welchem der Vorgang einer Bildaufzeichnung mittels der in 12 dargestellten Baugruppe gezeigt ist.
14 zeigt ein Schaubild der Baugruppe gemäß 12 während der Aufzeichnung einer Unterschrift.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Telefons mit projizierter Displayanzeige.
16 ist eine Ansicht analog zu 12 zur Wiedergabe eines farbigen Bildes.
17 ist eine Ansicht analog zu 13 zur Aufnahme eines farbigen Bildes.
18 zeigt eine Vorderansicht eines stiftartigen optischen Lesegerätes, welches einen Sensor zur Ermittlung der Scangeschwindigkeit enthält.
19A zeigt beispielhaft ein Barcodesymbol, das gescannt werden soll.
19B zeigt den von einem ersten Sensor ermittelten Output.
19C zeigt den von einem weiteren Sensor ermittelten Output.
19D zeigt eine graphische Darstellung, bei der die Veränderung der Scangeschwindigkeit über die Zeit wiedergegeben ist.
20 ist eine alternative graphische Darstellung der Veränderung der Scangeschwindigkeit über die Zeit.
21 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des in 18 dargestellten stiftförmigen optischen Lesegerätes.
22 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform des optischen Lesegerätes in stiftförmiger Form gemäß 18.
23 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform des stiftförmigen opitschen Lesegerätes der 18.
24 zeigt ein äußerst vereinfacht dargestelltes Blockdiagramm eines Scannersystems zum Lesen und Schreiben von Barcodes oder anderen Mustern.
25 zeigt einen Teil des Blockdiagramms gemäß 24, dass zur Illustration eines zum Lesen und Schreiben alphanumerischer Zeichen verwendeten Systems modifiziert ist.
26 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine in der Hand tragbare Ausführungsform des Systems.
27 zeigt eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Instruments mit Rückprojektion gemäß der vorliegenden Erfindung.
28 zeigt eine Seitenansicht des Instruments gemäß 27.
29 zeigt eine Seitenansicht des Instruments gemäß 27 im geschlossenen Zustand.
30 zeigt eine Draufsicht auf die Rückprojektionseinrichtung gemäß 27.
31 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht der Rückprojektionseinrichtung gemäß 30.
32 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht eines fingerhutförmigen Stiftes.
33 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines tragbaren Instrumentes im Displaymodus.
34 zeigt eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Instruments.
35 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines tragbaren Instrumentes und
36 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren tragbaren Instrumentes.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen umfaßt der Ausdruck "Muster" im weiten Sinne nicht nur Symbolmuster, die aus alternierenden Balken und Zwischenräumen unterschiedlicher Breite bestehen und die man allgemein als Barcodesymbole bezeichnet, sondern auch ein- oder zweidimensionale graphische Muster, wie z.B. Unterschriften oder auch alphanumerische Zeichen. Dem Begriff "Muster" lassen sich beliebige Muster oder Informationen zu ordnen, die beim Scannen eines Lichtstrahls und/oder ein Betrachtungsfeld eines Fotodetektors ermittelt oder identifiziert werden können, wobei reflektiertes oder verteiltes Licht als Ausdruck der Veränderungen in der Lichtreflexion an unterschiedlichen Stellen des Musters oder der Information festgestellt wird. Ein Barcodesymbol ist ein Beispiel für solch ein "Muster", dass gemäß der vorliegenden Erfindung gescannt werden kann.
Es versteht sich, dass es wünschenswert ist, eine benutzerabhängige Scannergeschwindigkeit oder Veränderungen in der Scannergeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen, ohne dass die zusätzlich erforderlichen Teile und die Komplexität eines Rollersystems erforderlich werden und ohne die Notwendigkeit einer Referenzspur des Barcodes im gedruckten Zustand.
Ein tragbares Lesegerät zur Vermeidung der vorstehend genannten Schwierigkeiten ergibt sich aus 18. Gemäß dieser Draufsicht auf das Ende der Scannereinrichtung umfaßt das stabförmige Lesegerät 90 einen primären Lesepunkt 180 und eine sekundären Lesepunkt 182. Die beiden Lesepunkte 180 und 182 sind im Abstand d von einander entfernt angeordnet. Es wird nunmehr auf die 19A bis 19C Bezug genommen. Mit der Bezugszahl 184 ist ein zur Illustration vereinfachtes Barcodesymbol bezeichnet, das mittels des stabförmigen Lesegerätes eingelesen wird, wobei die von den Lesepunkten 180 bzw. 182 zeitabhängigen, auf das Reflexionsvermögen bezogenen Outputdaten mit den Bezugszahlen 186 bzw. 188 bezeichnet sind. Die Zeitverschiebung zwischen den Outputdaten 186 und 188, welche durch den Abstand zwischen den Lesepunkten 180 und 182 bedingt sind, ergibt sich dabei ohne weiteres. Die Outputdaten 186 und 188 sind in der Time Domain (Zeitbereich) skaliert, um mit den Abständen des Barcodesymbols 184 bei einer ersten Geschwindigkeit V₁ aus Gründen der Klarheit übereinzustimmen.
Das stabförmige Lesegerät 90 wird über das Barcodesymbol 184 in der durch den Fall A bezeichneten Richtung gescannt. Die Übergänge zwischen den Balken und Zwischenräumen des Barcodesymbols 184 sind mit den Zahlen 1, 2, 3 bis 8 bezeichnet. Zur Illustration wird das stabförmige Lesegerät 90 mit einer ersten Geschwindigkeit V₁ über die Übergänge 1, 2 und 3 gescannt, während am Übergang 4 die Scangeschwindigkeit zur Geschwindigkeit V₂ wird, wobei wiederum lediglich zur Illustration V₂ größer als V₁ ist.
Die im Abstand von einander angeordneten Lesepunkte 180 und 182 sind in ihrer jeweiligen Position beim Überstreichen des Barcodesymbols 184 dargestellt. Die auf die Reflexion bezogenen Outputdaten des primären Lesepunktes 180, welcher als erster das Barcodesymbol überstreicht, ist mit der Bezugszahl 186 bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass die Dauer zwischen jedem der Übergänge 1, 2, 3 und 4 konstant ist und der konstanten Geschwindigkeit V₁ entspricht. Die Zeitdauer des Überstreichens der Übergänge 4, 5, 6 und 7 ist ebenfalls konstant, jedoch kürzer als die für die Übergänge 1, 2, 3 und 4, weil das stabförmige Lesegerät nunmehr mit einer höheren Geschwindigkeit V₂ über das Barcodesymbol 184 gescannt wird.
Um zusätzliche Informationen zu ermitteln ist ersichtlich, dass die auf die Reflexion bezogenen Outputdaten des zweiten Lesepunktes 182 ebenfalls erforderlich sind. Die auf die Reflexion bezogenen Outputdaten 188 des sekundären Lesepunktes 182 sind zwischen den Übergängen 1, 2 und 3 ebenfalls von konstanter Dauer, liegen zeitlich jedoch hinter den Outputdaten 186 des primären Lesepunktes 180, weil der sekundäre Lesepunkt 182 im Abstand d hinter dem primären Lesepunkt 180 angeordnet ist. Diese zeitliche Verschiebung wird durch den Wert d/V₁ definiert. Da es sich bei d um eine bekannte Konstante handelt und die zeitliche Verschiebung von einem Vergleich der beiden Outputdaten 186 und 188 errechnet werden kann, kann auch die Geschwindigkeit V₁ auf einfache Weise berechnet werden. Es wird ersichtlich, dass zur Ausführung dieser Berechnung es notwendig ist, einander entsprechende Punkte dieser Outputdaten 186 und 188 gegenüber zu stellen. Unter der Voraussetzung, dass es zu keinen Auslesefehlern kommt, kann man danach natürlich die aufeinanderfolgenden Übergänge leicht aufeinander abstimmen. Wenn es zu keiner Geschwindigkeitsänderung während des Scannens kommt, dann ist natürlich keine weitere Berechnung erforderlich. Die Zeitunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden, einander entsprechenden Punkten der auf die Reflexion bezogenen Outputdaten 186 und 188 können dabei überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Geschwindigkeit konstant bleibt.
Weitere Berechnungsansätze sind erforderlich, wenn es sich herausstellt, dass sich die Geschwindigkeit während des Scannens verändert. Wenn z.B. der primäre Lesepunkt den Übergang 4 des Barcodesymbols 184 passiert und die Geschwindigkeit sich auf V₂ erhöht, dann verringert sich die Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen für jeden der beiden Outputdaten 186 und 188. Wird die Zeitverschiebung zwischen einander entsprechenden Übergängen nach Erhöhung der Geschwindigkeit gemessen, dann kann die neue Geschwindigkeit dadurch ermittelt werden, weil die Zeitverschiebung der Funktion d/V₂ (wie für den Übergang 6 dargestellt) folgt.
Es ist ersichtlich, dass es zur Ermittlung umfassender Informationen erforderlich ist, den Zeitpunkt zu kennen, bei welchem sich die Geschwindigkeit ändert. Beim Ausführungsbeispiel zeigt der Vergleich zwischen der jeweiligen Dauer zwischen aufeinanderfolgenden , benachbarten Übergängen der Outputdaten 186 und 188, dass die Geschwindigkeitsveränderung eingetreten ist, während der sekundäre Lesepunkt 182 sich zwischen den Übergängen 3 und 4 befand. Dies ergibt sich daraus, dass die Zeit, die der sekundäre Lesepunkt 182 benötigt, um die Übergänge zu überstreichen kürzer ist als für den primären Lesepunkt 180. Tatsächlich kann der exakte Zeitpunkt in Bezug auf die Outputdaten 188 durch Einsatz der folgenden Gleichung ermittelt werden, wobei T_c den Zeitpunkt darstellt, an dem sich die Geschwindigkeit ändert:
In dieser Formel ist mit t_a die Zeit am Übergang 3 bezeichnet und mit t_b die Zeit am Übergang 4; die Geschwindigkeiten V₁ und V₂ werden in der vorerwähnten Weise errechnet. Daraus folgt, dass das die Geschwindigkeit über die Zeit darstellende Diagramm der 19D aufgebaut werden kann. Dies erlaubt eine genaue Kalkulation der tatsächlichen Abstände der verschiedenen Übergänge des Barcodesymbols 184 in Verbindung mit dem auf die Reflexion bezogenen Outputdaten 186, welche durch den primären Lesepunkt 180 ermittelt werden.
Es versteht sich, dass die obige Diskussion eine verwendbare Richtlinie entwirft, die allerdings auf einer ziemlich idealisierten Geschwindigkeitsänderung basiert. In Wirklichkeit ist es jedoch möglich, dass sich die Geschwindigkeit in Form einer kontinuierlichen Kurve verändert. In diesem Fall ist die maximal erreichbare Information durch Messen der Zeitverzögerung zwischen den beiden Lesepunkten 180 und 182 beim Durchgang durch jeden Übergang zu ermitteln. Die Geschwindigkeit an jedem Übergang kann auf diese Weise festgelegt werden, wobei man den bekannten Abstand zwischen den Lesepunkten 180 und 182 in der vorgeschriebenen Weise berücksichtigt. Hierdurch ergibt sich eine Reihe diskreter gemessener Geschwindigkeitswerte über die Zeitachse t gemäß 20. Der Übergang, welcher jedem Meßpunkt zugeordnet ist, ist mit den Zahlen 1, 2, 3 ... bezeichnet, die den Zahlen in den 19A bis 19D entsprechen. Daraus ist ersichtlich, dass bei dem dargestellten Beispiel die Geschwindigkeitskurve nach oben ansteigt und damit eine Beschleunigung darstellt. Die Meßpunkte, an denen die Outputdaten über die Zeitachse geplottet werden, liegen mit zunehmender Geschwindigkeit näher beisammen.
Die jeweilige Geschwindigkeitsinformation kann lediglich für jedes der erkennbaren Übergänge ermittelt werden. Falls dies erforderlich oder möglich sein sollte können erkennbare Druckfehler, welche Bestandteil der Outputdaten 186 und 188 sind, zur Ermittlung zusätzlicher Meßpunkte herangezogen werden.
Zwei wesentliche Schwierigkeiten werden in Bezug auf das System beschrieben und in der nachfolgend beschriebenen Weise gelöst.
Zunächst läßt sich die Information bezüglich der jeweiligen Geschwindigkeit zwischen den Übergängen nicht genau bestimmen. Es kann jedoch eine Kurve zwischen den Meßpunkten extrapoliert werden, welche eine genaue Beschreibung der Scangeschwindigkeit zu jedem beliebigen Zeitpunkt ergibt. Dieser Prozeß der Extrapolation kann dadurch verbessert werden, dass man gespeicherte, anwenderbezogene Informationen typischer Scangeschwindigkeitskurven berücksichtigt. Diese Information kann dazu verwendet werden, dass man die am ehesten verwendete Geschwindigkeitskurve zwischen bestimmten Meßpunkten berücksichtigt.
Darüber hinaus ist festzuhalten, dass Veränderungen in der Scangeschwindigkeit in der Zeit, die zwischen dem Überstreichen des selben Übergangs durch die beiden Lesepunkte vergeht, nicht ermittelt werden. Das hat zur Folge, dass die an jedem Übergang ermittelte Geschwindigkeit nicht mehr als einen durchschnittlichen Wert darstellen kann. Dies wird auf einfache Weise dadurch überwunden, dass man den Abstand zwischen den beiden Lesepunkten 180 und 182 so klein wie möglich einstellt, damit lediglich ein sehr geringer Zeitunterschied besteht, innerhalb dessen die Scangeschwindigkeit sich verändert.
Ein weiterer Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, ist dass die Ausrichtung des stabförmigen Lesegerätes das Auslesen und die Berechnungen beeinflußt. Insbesondere ist der Abstand zwischen den Lesepunkten 180 und 182 in Scanrichtung abhängig von der räumlichen Anordnung des stabförmigen Lesegerätes. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um dieses Problem zu beseitigen. Zu aller erst kann das stabförmige Lesegerät so ausgeformt sein, dass es nur in einer bestimmten Richtung von dem Anwender gehalten werden kann, wodurch die Ausrichtung beim Lesen festliegt. Es gibt jedoch keine Garantie, dass ein Anwender solch ein stabförmiges Lesegerät nicht irgendwie unsachgemäß hält. Probleme entstehen auch dadurch, dass es sich bei dem Anwender um einen Rechtshänder oder einen Linkshänder handelt.
Eine bevorzugte Lösung liegt in der zur Verfügungsstellung ausreichender Lesepunkte, damit die Ausrichtung des Lesegerätes festgelegt ist. Gemäß 21 ist z.B. neben dem primären Lesepunkt 180 und dem sekundären Lesepunkt 182 ein dritter Lesepunkt 190 vorgesehen, wobei alle drei die Spitzen eines Dreiecks bekannter Abmessungen bilden. In diesem Fall erhält man drei auf die Reflektoren bezogene Outputdaten, welche drei Zeitverzögerungswerte für einander entsprechende Übergänge der Outputdaten ergeben. Aus dieser Information kann die augenblickliche Geschwindigkeit, der Abstand zwischen den Lesepunkten 180, 182 und 190 in Scanrichtung und, damit auch die Ausrichtung des stabförmigen Lesegerätes 90 bestimmt werden. Eine abgewandelte Ausführungsform ist in 22 dargestellt. Danach ist der primäre Lesepunkt 180 zum Abtasten des Barcodesymbols eingesetzt, während vier zusätzliche Lesepunkte 182, 190, 191 und 192 für die erwünschte Information bezüglich Geschwindigkeit und Ausrichtung sorgen. Eine weitere Abwandlung ist in 23 dargestellt. Diese weist zwei aneinander gegenüberliegende Lesezonen 193 und 194 in der Form von Kreisabschnitten auf; diese ermöglichen die Bereitstellung von Informationen bezüglich Geschwindigkeit und Ausrichtung, welche zum Decodieren des vom primären Lesepunkt 180 ermittelten Outputs dienen.
Bei Anwendung des vorerwähnten Systems wird die Messung der Scangeschwindigkeit in einfacher und akkurater Weise erzielt, wobei Veränderungen in der Scangeschwindigkeit gemessen werden können. Tatsächlich können Veränderungen in der Scangeschwindigkeit zwischen 12,7 cm je Sekunde bis 63,5 cm je Sekunde (5 Inch pro Sekunde bis 25 Inch pro Sekunde) grundsätzlich ermittelt und ohne große Schwierigkeiten zur Verfügung gestellt werden.
Es wird ersichtlich, dass zusätzliche Informationsverarbeitung erforderlich wird, um die Geschwindigkeitsinformation zu ermitteln. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Umsetzung liegt darin, das einfache Time Domain Daten (Zeitbereichedaten) Zeitdaten eines jeden Lesefensters im stabförmigen Lesegerät gespeichert und auf einen Personalcomputer oder einem sonstigen Prozessor heruntergeladen werden können. In diesem Stadium können die zusätzlichen Arbeitsschritte und eine komplette Decodierung durchgeführt werden. Dies hat zur Folge, dass die Belastung des stabförmigen Lesegerätes bezüglich Energieversorgung, Prozeßverarbeitung und Speicherkapazität minimal ist.
Es ergibt sich, dass die obige Beschreibung auf jeglichen Scannertypus anwendbar ist, welcher ein Scannen aus der Hand erlaubt, im wesentlichen tragbar ist und ein Barcodesymbol oder ein vergleichbares, informationenthaltenes Symbol lesen kann. Die Information kann aus dem Speicher des in der Hand gehaltenen Scanners mittels eines beliebigen Interface auf einen Personalcomputer oder einen sonstigen Zugangspunkt oder ein Computernetzwerk heruntergeladen werden und entsprechende Informationen können von einer Website oder einer dazugehörigen Hauptspeichereinrichtung abgerufen werden.
Bisher wurde die Anordnung in Verbindung mit bestimmten Gehäusen, Triggermechanismen oder Betriebswahlmechanismen und anderen Merkmalen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die unterschiedlichsten Gehäusearten und Formen und Triggermechanismen zur Anwendung kommen können. Andere herkömmliche Merkmale von Lesesystemen für Barcodes können ebenfalls zur Anwendung kommen, wenn dies erwünscht ist. Die Anordnung besteht vorzugsweise aus solchen miniaturisierten Bauteilen, wie sie in der vorliegenden Beschreibung beschrieben oder in den Druckschriften, auf die Bezug genommen wurde, erwähnt sind oder aus sonstigen Bauteilen bekannter Art.
Hinzu kommt, dass die Anordnung zwar in Bezug auf das Scannen eindimensionaler Barcodesymbole beschrieben wurde. Sie ist jedoch nicht auf solche Ausführungen beschränkt, sondern in Zusammenhang mit komplexeren Scanvorgängen oder Datenermittlungsanwendungen, wie beispielsweise zweidimensionale Barcodesymbolen und Matrixsymbolen, welche geometrische Formen enthalten, gleichermaßen anwendbar. Es ist dabei denkbar, dass die Anordnung auch einsetzbar ist auf dem Gebiet unterschiedlicher Detektoreinrichtungen unter Einsatz von Maschinen oder optischer Zeichenerkennungsanwendungen, bei denen Information von Mustern abgeleitet wird, die beispielsweise in Form von gedruckten Zeichen oder Symbolen vorliegen oder von der Oberfläche oder den figürlichen Eigenschaften eines Artikels, der gescannt wird, stammen.
Außer in bestimmten Gehäusen angeordnet zu sein, können die Bauteile des Lesegerätes in einer sehr kompakten Anordnung oder von einem Fremdhersteller bezogenen Anordnung, wie beispielsweise einem einzigen Integralmodul oder einer sogenannten „Scanengine" ausgeführt sein. Ein derartiges Modul läßt sich in austauschbarer Weise als ausgewähltes Pointer/Scanelement für eine Vielzahl unterschiedlicher Schreibinstrumente, Gehäuse, Bedienungsmodalitäten und Typen von Datensammelsystemen einsetzen.
Das Modul könnte vorzugsweise unterschiedliche optische Unterbaugruppen aufweisen, die auf einer Unterlage befestigt sind, sowie Fotodetektor-Komponenten, wie beispielsweise eine Fotodiode, ein CCD-Bauteil oder einen Festkörper-Bildbaustein. Steuer- oder Datenleitungen, welche diesen Komponenten zugehören, können mit einem elektrischen Verbindungselement verbunden sein, das in einer Weise angeordnet ist, welches die elektrische Verbindung des Moduls mit einem passenden Verbindungselement zuläßt, wobei das passende Verbindungselement anderen Elementen des Datensammelsystems zugeordnet ist.
Ein bestimmtes Modul kann spezifische Scan- oder Decodiereigenschaften aufweisen, beispielsweise die Funktionsfähigkeit in einem bestimmten Objektabstand oder die Funktionsfähigkeit in Zusammenhang mit einem oder mehreren spezifischen Symbolen oder Druckdichten. Diese Eigenschaften lassen sich auch durch eine manuelle Einstellung oder eine werkseitige Einstellung der dem Modul zugeordneten Steuerparameter definieren. Die Bedienungsperson kann auch das Datensammelsystem in einer Weise verwenden, dass man damit unterschiedliche Gegenstände scannen kann oder dieses in unterschiedlichen Bereichen einsetzt. Das System läßt sich auch für unterschiedliche Anwendungen anpassen, in dem man mittels eines einfachen elektrischen Verbindungselements Module des Datensammelsystems austauscht.
Das zuvor beschriebene Scanmodul läßt sich auch in einer eigenständigen Datensammeleinheit oder einem tragbaren Computer verwirklichen, welche eine oder mehrere derartige Komponenten, wie beispielsweise eine Tastatur, ein Display, einen Drucker, einen Datenspeicher, Applikationssoftware und Datenbanken aufweist. Solch eine Einheit kann darüber hinaus ein Kommunikationsinterface besitzen, welches den Informationsaustausch zwischen der Datensammeleinrichtung und einem Zentralcomputer oder anderen Komponenten eines Datenverarbeitungssystems zuläßt. Es kann aber auch mit weiter entfernten Computern unter Einsatz eines lokalen oder übergreifenden Netzwerks oder über das Telefonnetzwerk, entweder über ein Modem, ein XDSL-Interface oder ein ISDN-Interface oder ein Radiosignal geringer Stärke von einem tragbaren Terminal zu einem stationären oder beweglichen Empfänger und danach mit den anderen Systemkomponenten zum Einsatz kommen.
Auf das optische Lesegerät 90 wird zwar als „stabförmiges oder stiftförmiges Lesegerät" Bezug genommen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass das Lesegerät entweder als stabförmiges Lesegerät mit festem Lichtstrahl einsetzbar ist, wobei die Bedienungsperson das Lesegerät zum Scannen des Symbols von Hand über das Symbol fuhrt und wobei der Lichtpunkt das Symbol scannt, oder aber als Lesegerät mit beweglicher Scannereinrichtung, bei der ein Motor einen Spiegel antreibt (oder ein andersartiges optisches Element oder eine Einrichtung, möglicherweise einschließlich des Lichtemitters), um einen beweglichen Lichtstrahl zu erzeugen. Das optische Lesegerät der vorliegenden Erfindung läßt sich auch in unterschiedlichsten Gehäusearten und nicht nur in einer stiftförmigen oder stabförmigen Gehäuseform unterbringen.
Bei einer anderen Ausführungsform besitzt das Lesegerät 90 die zusätzliche Eigenschaft, auch als Lichtpointer eingesetzt werden zu können, in dem man das von der Lichtquelle 94 stammende Licht zum Einsatz bringt (damit das Licht möglichst sichtbar ist würde man typischerweise einen Halbleiterlaser hierfür verwenden). Solche Laserpointer lassen sich während einer Diapräsentation zum Hervorheben bestimmter Punkte der Präsentation einsetzen, wobei sich die Bedienungsperson im Abstand von der Leinwand befindet. Bei derartiger Anwendung des Lesegerätes kann der Reflektor 95 aktiviert sein oder auch nicht, je nach dem ob man einen stationären Punktpointer oder einen Pointer haben möchte, welcher das Bild einer Linie oder eines Kreises auf das Zielobjekt projiziert. Die Arbeitsweise eines umschaltbaren Pointer/Barcodelesegerätes (in einem Gehäuse ohne Schreibinstrument) ist in der U.S. Patentschrift US-A-6, 003, 774 näher beschrieben.
Ein von Hand in mehreren unterschiedlichen Stellungen einstellbarer Triggerschalter (wie beispielsweise der Clip C in 2 oder ein Gleitschalter wie er in der Ausführungsform gemäß 4 dargestellt ist) bewirkt dabei das Umschalten zwischen den verschiedenen Funktionsweisen des Lesegerätes. In einer ersten Stellung des Schalters ist die Laserdiode 94 abgeschaltet und es wird kein Strahl erzeugt. In einer zweiten Stellung ist die Laserdiode angeschaltet und wird zur Erzeugung eines feststehenden Punktstrahls vom Reflektor 95 reflektiert. In einer dritten Stellung des Schalters wird der Reflektor 95, der als Scanspiegel ausgebildet ist, angetrieben, wobei der Lichtstrahl gescannt wird und hierdurch auf der Oberfläche, auf die er gerichtet ist, eine sichtbare Linie abbildet. In der bevorzugten Ausführungsform findet der Scanvorgang in einer Richtung statt, was dazu führt, dass die auf der Leinwand entstehende Linie gerade ist. In einer abgewandelten Ausführungsform kann der Reflektor 95 jedoch dafür sorgen, dass der Lichtstrahl in zwei zueinander orthogonalen Richtungen gescannt wird. Hierdurch lassen sich auf der Leinwand die unterschiedlichsten Muster erzeugen, wie beispielsweise ein Lissajous-Muster oder ein Kreis. Noch komplexere Scananordnungen sind denkbar, bei denen der Laser zu vorgegebenen Intervallen an- oder abgeschaltet wird, wobei diese in Zusammenhang mit einem vorgegebenen Scanpfad innerhalb einer Ebene derart einsetzbar sind, dass ein bestimmtes Bild oder eine bogenförmige Figur auf die Leinwand projiziert werden kann wobei solch eine Figur die Form eines Quadrates oder Dreiecks oder eines aus Punkten bestehenden Musters zur Darstellung anderer beliebiger Figuren annehmen kann.
Ein Unterschied zwischen dem Betrieb im Barcodelesemodus und einem Modus als Laserpointer liegt darin, dass sich das Objekt in einem Abstand befindet und der Punktstrahl damit gleichermaßen fokussiert wird, der im Lesemodus wenige Inches entfernt ist, während er im Modus als Laserpointer zehn oder zwanzig Fuß entfernt ist. Die Laserdiode wird normalerweise mit einer Fokussierlinse geliefert, welche den beim Scannen des Barcodes eingesetzten Punktstrahl innerhalb eines nahe des Endes des Lesegerätes liegenden Arbeitsbereichs fokussiert. Zur Verwirklichung eines Gerätes, das das Arbeiten mit zwei unterschiedlichen Abständen und damit in zwei unterschiedlichen Arbeitsweisen zuläßt, kann eine zusätzliche Linse L1 vorgesehen sein, welche innerhalb des Gehäuses vorgesehen und in die optische Achse der ersten Sammellinse bewegbar ist, sobald es zum Einsatz des Gerätes im Modus als Laserpointer kommt. Im zuletzt genannten Modus als Laserpointer fällt der Lichtstrahl demnach durch zwei Linsen und wird damit in einem gehörigen Abstand vom Ende des Lesegerätes und Pointers fokussiert. Die Linse L1 kann durch unmittelbare Betätigung des Schalters in den Lichtstrahl oder aus diesem heraus bewegt werden, wobei die Bedienungsperson diesen Schalter von Hand zwischen dem Lesemodus und dem Modus als Laserpointer bewegt wird.
Drückt man den Clip C zum Beispiel nach innen, dann kann dadurch die Linse L1 längs einer Führung bewegt und in einer vorgegebenen festen Position im optischen Pfad des aus dem Gerät austretenden Laserstrahls fixiert werden. Durch Verwendung einer Feder in dieser Führung kann durch eine andere Bewegung des Clips C die Linse in eine Stellung außerhalb des Laserstrahls verbracht werden.
Alternativ kann die Linse L1 in einer Position im Gehäuse fest angeordnet sein, während der Laserlichtstrahl entweder auf die Linse L1 gerichtet oder längs eines ungestörten optischen Pfads zum Fenster geleitet wird. Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Laserstrahl mittels des Spiegels bewegt werden oder durch Veränderung der Position der Lichtquelle.
Weil es sich bei dem Triggerelement um ein solches mit mehreren Positionen handelt, können diese unterschiedlichen Positionen des Triggerelements derart programmiert werden, dass unterschiedliche Kontaktstellen unterschiedlichen projizierten Bildern entsprechen. Das Lesegerät könnte dem zur Folge das Bild einer geraden Linie erzeugen, wenn sich das Triggerelement in einer ersten Stellung befindet, und das Bild eines Kreises, wenn sich das Triggerelement in einer weiteren Stellung befindet. Unterschiedliche Stellungen des Triggerelements können auch zu unterschiedlichen Längen der Liniendarstellung beitragen und/oder zu unterschiedlichen Größen des projizierten Kreises oder anderer Bilder, die projiziert werden.
Beim Scannen des Lichtstrahls wird natürlich die Sichtbarkeit des Bildes in Bezug auf die Sichtbarkeit des von einem festen Lichtstrahl erzeugten Lichtpunkts reduziert. Zur Kompensation kann die Stärke des Laserstrahls in Abhängigkeit von der Stellung des Triggerelements oder des Arbeitsmodus erhöht werden.
Der umschaltbare Laserpointer/Scanner dieses Ausführungsbeispiels läßt sich ebenfalls in einem stiftförmigen oder stabförmigen Computer einsetzen, wie er zum Beispiel in der U.S. Patentschrift Nr. 5, 369, 262 beschrieben ist. Solch ein Gerät läßt sich mit einem aktiven Matrix- oder einem passiven (druckempfindlichen) Displayterminal einsetzen. Der Laserpointer kann auch Teil eines Schreibinstruments sein, beispielsweise eines Schreibstiftes oder mechanischen Schreibgerätes, wie beispielsweise in der U.S. Patentanmeldung mit Serial Nr. 08/794, 782 beschrieben.
Zusätzlich zu den vorerwähnten Eigenschaften eines solchen Gerätes ist es möglich, noch weitere Ausstattungsmerkmale in solch einem stiftförmigen Lesegerät vorzusehen. Man kann es zum Beispiel als tragbaren Kleincomputer mit einem schmalen (zum Beispiel einlinigen) LCD-Display und einer kleinen Zahl Eingabetasten zur Eingabe von Daten oder Steueroperationen oder einem einer Steuerkugel zum Rollen, der Schirmanzeige, ausführen. Darüber hinaus kann ein akustischer Rekorder zur Aufnahme von Diktaten oder Nachrichten, die an bestimmte Vorgänge erinnern sollen, vorgesehen sein. Schließlich kann ein Radioempfänger im Gehäuse vorgesehen sein, damit die Anordnung auch als Personenrufgerät oder Pager mit schmalem, einzeiligem Display funktioniert.
Um den Betrieb in einer vorgegebenen Computerfunktion einzuleiten, kann eine Einrichtung zur Stimmerkennung oder zur Erkennung von Bewegungen verwendet werden. Wenn ein aufwendigeres System zum Ermitteln von Bewegungen im Lesegerät eingesetzt werden kann, dann läßt sich auch eine Einrichtung zur Erkennung von Handschriften, eine Einrichtung zur Verifizierung von Unterschriften oder Autorisierungen oder ähnliche Funktionen vorsehen. Die Bewegung des Lesegerätes im Raum ließe sich ebenfalls in einem Speicher festhalten und in einen entsprechenden Text umsetzen. Das Lesegerät müßte demnach nicht tatsächlich etwas zu Papier bringen, um die bei der Bewegung des stabförmigen Lesegerätes „geschriebenen" Daten festzuhalten.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann der Laserpointer auch im Gehäuse eines tragbaren, von Hand gehaltenen Datenterminals oder Computers (welcher zuweilen auch als „tragbarer digitaler Assistent" bezeichnet wird), wie er zum Beispiel in der U.S. Patentanmeldung Serial Nr. 09/047, 015 beschrieben ist, vorgesehen sein.
An Stelle des hin und her Schaltens zwischen einem Pointermodus und einem Lesemodus, kann das von Hand betätigbare, in unterschiedliche Stellungen verbringbare Triggerelement während des Lesemodus zur Bewegung eines der Komponenten, zum Beispiel der Linse L1 eingesetzt werden. Dies geschieht zwischen einer ersten Stellung, in der der Lichtstrahl an einem ersten Fokuspunkt innerhalb eines ersten Objektabstandes bezüglich des Fenster 96 fokussiert wird und einer zweiten Stellung, in welcher der Lichtstrahl in einem zweiten Fokuspunkt innerhalb eines zweiten Objektabstandes bezüglich des Fenster 96 fokussiert wird. Einer der Fokuspunkte kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein oder am Fenster selbst oder an einem Punkt in unmittelbarer Nähe zum Fenster, um naheliegende Muster in einer ersten Objektebene mehrere Inch vom Fenster entfernt lesen zu können. Der andere der Fokuspunkte kann sich in großem Abstand vom Fenster befinden, damit sich im großen Abstand befindliche Muster in einer zweiten Objektebene, die sich mehrere Fuß vom Fenster entfernt befinden, gelesen werden können.
Die zuvor beschriebene Anordnung kann somit naheliegende und fernliegende Muster erkennen, in dem das bewegliche Element, welches, wie zuvor beschrieben, mittels eines Schiebers eines auf dem Gehäuse vorgesehenen Schiebeschalters gemeinsam bewegt werden kann oder aber durch einen Antrieb bewegbar ist, der durch manuellen Tastendruck auf einen Schalter an Spannung gelegt wird.
An Stelle eine Schreibfunktion in dem tragbaren Gehäuse vorzusehen, kann die elektrooptische Anordnung im Lesegerät nicht nur einen Barcodescanner, wie zuvor beschrieben, aufweisen, sondern auch einen Bildprojektor zur Projektion eines Bildes, wie beispielsweise eines Wortes 210 gemäß 11. Der Projektor kann seine eigene Baugruppe aufweisen, die unabhängig von den Scannerbauelementen ist. Vorzugsweise werden jedoch einige der Bauteile für beide Funktionen eingesetzt und in einer Weise ausgesucht, dass sie unter Einsatz eines Betriebsartenschalters 212 ihre jeweilige Funktion erfüllen. Der Betriebsartenschalter 212 ist als Schiebeschalter ausgeführt, welcher auf einem stiftförmigen Gehäuse 214 zur Bewegung zwischen zwei Schalterstellungen angeordnet, die zwei Modi, nämlich einem Lesemodus und einem Displaymodus entsprechen.
Wie in 12 näher dargestellt erzeugt eine Lichtquelle, wie beispielsweise ein von einem Laserantrieb 218 erregter Laser 216, einen Laserstrahl und richtet ihn auf einen ersten x-Spiegel 220, den ein x-Antrieb eine oszillierende Bewegung ausführen läßt, so dass der Laserstrahl horizontal hin und her bewegt wird und zwar mit einer ersten Abtastfrequenz f_h längs einer ersten Richtung, was allgemein mit „X-Achse" Abtastung bezeichnet wird. Daraufhin gelangt der Laserstrahl zu einem zweiten y-Spiegel 224, der mittels eines y-Antriebs 224 in eine oszillierende Bewegung versetzt wird, zur senkrechten Bewegung des Laserstrahls nach oben und nach unten mit einer zweiten Abtastfrequenz f_v längs einer zweiten Richtung, die allgemein mit „Y-Achse" Abtastung bezeichnet wird. Die erste und die zweite Richtung stehen zueinander senkrecht. Die erste oder horizontale Abtastfrequenz ist im allgemeinen wesentlich schneller als die zweite oder vertikale Abtastfrequenz. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel betragen f_h 60 Hz und f_h 3,8 kHz oder n (f_v), wobei mit n die Zahl der Pixel innerhalb einer horizontalen Abtastung bezeichnet ist. Ein Controller 228 steuert einen Generator 230 zur Zeitsynchronisation, welcher seinerseits den x-Antrieb 222 und den y-Antrieb 226 steuert und hierdurch sicherstellt, dass der x-Spiegel 220 und der y-Spiegel 224 mit der jeweils korrekten Geschwindigkeit oszillieren. Ein dem x-Scanner zugeordneter Rückkopplungskreis 234 und ein dem y-Scanner zugeordneter Rückkopplungskreis 234 überwachen den Frequenzdurchlauf und die jeweilige Winkelstellung der Spiegel 220, 224 und unterstützen die Antriebe 222 und 226 in einer Weise, dass diese die jeweilige Geschwindigkeit und Scanstellungen einhalten. Ein Quarzoszillator 238 dient als zentraler Taktgeber. Zusätzlich können die Rückkopplungskreise 232 und 234 zur Steuerung der Helligkeit des Laserpunktes beim Überstreichen des Schirms herangezogen werden, wodurch über den Schirm gesehen eine gleichförmige Helligkeit erzielbar ist.
Das resultierende Lichtmuster, auch unter dem Begriff „Raster" bekannt, ist in 11 dargestellt und mit der Bezugszahl 240 bezeichnet. Es ist größer in seiner Ausdehnung als das Gehäuse. Vom Ausgangspunkt A wird ein fokussierter Lichtpunkt des Lasers 216 unter Einsatz des Antriebs 222 mit der horizontalen Abtastfrequenz in y-Richtung bis zum Endpunkt D geführt, wodurch eine erste Abtastspur gelegt wird. Daraufhin führt der Antrieb 226 den Lichtpunkt vom Punkt B unter Einhaltung der vertikalen Abtastfrequenz in y-Richtung und erzeugt hierdurch eine zweite Abtastspur. Nachfolgende Abtastspuren werden in der selben Weise erzeugt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem eine Wiedergabefläche oder ein Projektionsschirm 236 vorgesehen ist, welcher ungefähr 4 Quadratinch mißt (zum Beispiel 2,25 Inch × 1,75 Inch) und zwar in einem Abstand von ungefähr 5 Inch von der Anordnung, beträgt die Auflösung des Rasters etwa 120 Linien oder Pixel in Richtung der Höhe (Y-Richtung) und etwa 64 Pixel in Richtung der Breite (X-Richtung).
Das Bild oder Wort 210 wird innerhalb des Rasters 240 durch Ein- und Ausschalten des Lasers 216 zu vorgegebenen Zeiten unter Einsatz und Steuerung des Controllers 228 und des Generators 230 erzeugt, welche ihrerseits den Laserantrieb 218 steuern. Der Laser 216 erzeugt sichtbares Licht und wird nur dann angeschaltet, wenn in dem Muster das zur Darstellung kommt, tatsächlich ein Pixel sichtbar sein soll. Der Buchstabe „L" im Wort „SYMBOL" in 11 wird zum Beispiel dadurch erzeugt, dass der Laser am mit D bezeichneten Pixelpunkt einer Scanspur eingeschaltet wird und wiederum an dem mit dem Buchstaben E bezeichneten Pixelpunkt in einer anderen Scanspur. Dies wird so lange fortgesetzt, bis der vertikale Teil des Buchstabens „L" dargestellt ist. Der horizontale Teil des Buchstabens „L" wird dadurch erzeugt, dass man den Laser an aufeinanderfolgenden Pixelpunkten F, G und H längs der selben Scanspur anschaltet.
Jeder Buchstabe oder jede Zahl kann mit dieser Technik dargestellt werden. Tatsächlich lassen sich sogar jedes beliebige Bild einschließlich graphischer Muster und Logos und selbst Barcodesymbole durch eine Vielzahl solcher längs der X- und Y-Achse angeordneter Bits dargestellt werden. Schriftarten können in Form eines Schriftarienverzeichnisses im Speicher 242 für den Controller 228 verfügbar gemacht werden.
Es wird erneut auf 12 Bezug genommen. Danach kann ein und der selbe Laser im Lesemodus zum Lesen von Symbolen und im Displaymodus zum Projizieren des Lichtstrahls eingesetzt werden. Der Spiegel 220 kommt in beiden Modi zur Anwendung, während der Spiegel 224 nur zur Anwendung kommt, wenn ein Auslesen über zwei Achsen erwünscht ist. Die mittels des Betriebsartenschalters 212 erfolgende manuelle Auswahl ist in 12 im mit Anwendereingabe bezeichneten Kasten 244 angedeutet. Der Lesemodus kann vollständig außer Funktion gesetzt werden. Die Inbetriebnahme des Displaymodus ist dadurch erzielbar, dass man einen Knopf am Ende des Gehäuses, welches von dessen Spitze abgekehrt ist, niederdrückt.
Die Anordnung paßt in ein Gehäuse mit ungefähr 8,2 cm³ (0,5 Kubik Inch) Rauminhalt und paßt demgemäß in ein Gehäuse, das die Form eines Stiftes, eines Rings, eines Schlüsse lhalters, eines Anhängers oder jedes beliebigen Gegenstandes annimmt, der sich durch eine schmale Form auszeichnet. Vorzugsweise sind die Bauteile der Anordnung auf einer gemeinsamen Unterlage montiert, wie zum Beispiel einer gedruckten Schaltung und bilden hierdurch ein kompaktes Modul in Form eines Rechteckes oder eines Parallelepipeds. Wie oben erwähnt schränkt eine Flüssigkristalanzeige (LCD) als Bauteil die Verkleinerung vieler Gerätschaften ein. Ein LCD-Bauteil erlaubt einen Betrachtungswinkel von ungefähr 30 Grad und erfordert normalerweise künstliches Licht, um eine ausreichende Helligkeit zur Lesbarkeit des Displays unter unterschiedlichen Lichtbedingungen zu ermöglichen. Solch ein LCD-Bauteil ist somit unerwünscht in hochminiaturisierten Anwendungen, um die es sich in der vorliegenden Anmeldung handelt. Das Wort oder Bild 210 muß demnach nicht in einem Abstand vom Gehäuse 214, wie in 11 dargestellt projiziert werden, sondern kann auf die Wand eines Raumes oder eines Projektionsschirms 236 projiziert werden, wobei letztere auf der Außenwand des Gehäuses selbst angeordnet und eingebaut sein kann oder, wie nachfolgend im Zusammenhang mit 15 erläutert, auf einer in der Nähe des Gehäuses vorgesehenen Oberfläche angeordnet sein kann. Dies schließt eine Stützfläche, wie beispielsweise ein Stützteil des Gehäuses selbst ein und kann, in manchen Anwendungen, selbst auf die Kleidung des Anwenders, wie beispielsweise sein Hemd, projiziert werden, welches als willkommene Projektionsfläche dient. In wiederum anderen Fällen kann die Projektion auf die Handfläche des Anwenders projiziert werden, wobei allerdings der auf der menschlichen Haut erzielbare Kontrast gering ist.
Die Bildfläche beträgt ungefähr 25,8 bis 51,6 cm² (4 bis 5 Quadrat Inch) damit man ein Kontrastverhältnis von ungefähr 4:1 zum leichten Betrachten der Bildfläche erzielt. Soll die Wiedergabehelligkeit und das Kontrastverhältnis beibehalten werden, dann würde man für größere Bildbereiche einen Laser benötigen, dessen erforderliche Stärke die CDRH-II Sicherheitsgrenzen überschreiten würde. Anders herum gesagt werden die Helligkeit und das Kontrastverhältnis bei einer vergrößerten Wiedergabefläche reduziert, wenn die Stärke des Lasers konstant gehalten wird.
Die Wiedergabefläche kann dynamisch geändert werden, in dem man die Scanwinkel der Spiegel 220 und 224, die Stärke des Antriebs für die Scanspiegel ändert oder in dem man die Antriebsfrequenzen leicht verändert. Die Bildhöhe wird mit wenigstens 40 Hz gescannt, um ein Flackern zu reduzieren. Bei dem x-Spiegel 220 handelt es sich vorzugsweise um einen flachen Spiegel, welcher auf einem Torsionsband angeordnet ist. Das Rotationszentrum des Spiegels ist symmetrisch zur Rotationsachse, um hörbare Geräusche zu minimieren. Die Wiedergabefläche ist vorzugsweise rechteckig.
Die Stärke des Lasers wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Scangeschwindigkeit variiert, um eine Wiedergabe mit gleichförmiger Sichtbarkeit aufrecht zu erhalten. Das Produkt aus Laserstärke und Pixeldauer sollte über das gesamte Display konstant sein. Die Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten für einen jeden Lichtpunkt innerhalb einer Scanspur kann derart variiert werden, dass die Linienauflösung als „unendlich" betrachtet werden kann.
Im Gehäuse kann eine Maske vorgesehen sein, welche die Scanspuren am oberen und unteren Ende des Rasters 240 abdeckt und die durch Veränderungen in der Scangeschwindigkeit bedingte Verzerrung reduziert. Der Betriebsartenschalter 212 muß nicht als Schiebeschalter ausgeführt sein; vielmehr ist jeder von einer Bedienungsperson betätigbarer Schalter oder Schaltknopf oder selbst eine Betätigung durch Stimmerkennung einsetzbar.
Bisher wurde die Anordnung im Zusammenhang mit einem Lesemodus, bei welchem ein- oder zweidimensionale Symbole gelesen werden, und/oder einen Displaymodus beschrieben, bei welchem ein Bild auf einem Schirm oder einer analogen Betrachtungsfläche projiziert wird. Handelt es sich bei dem Symbol um eine URL-Adresse, dann kann die Anordnung webtauglich ausgeführt sein und mittels eines drahtlosen Links Zugang zum Internet ermöglichen. Informationen von einer Website können dann in das Gerät heruntergeladen werden und mittels des Bildprojektors angezeigt werden.
Umgekehrt kann das Gerät auch als eine Kamera oder eine Einrichtung zur Aufnahme eines Objektbildes, wie beispielsweise des Wortes „SYMBOL" 260 in 13 oder zur Aufnahme einer handschriftlichen Unterschrift 262 gemäß 14 in einem Aufzeichnungsmodus eingesetzt werden. Der Blickwinkel kann dynamisch verändert werden, in dem die Scanwinkel der Spiegel 220 und 224 verändert werden. Die Auflösung kann dadurch variiert werden, dass man die Scangeschwindigkeit dynamisch verändert. Das Bild oder Muster 260 gemäß 13 läßt sich durch jede beliebige Anordnung zweidimensionaler Festkörpersensoren, wie zum Beispiel CCD-Bauelementen, verarbeiten und mittels Signalprozessorelektronik einer Scanschaltung 264, aus welcher die elektrooptische Anordnung angeordnet ist, zur Erzeugung eines DBP Wellenformverzeichnisses, welches seinerseits einem Wellenform-Generator 266 und dem Bildprojektor 268 zur Erzeugung des Displays zugeführt wird. Um Geräusche zu reduzieren und während der Signalaufzeichnung einen großen Gleichstromversatz zu verhindern, kann das Laserlicht während jeder horizontalen Scanspur zum Erkennen des Bildes gepulst werden.
Im Falle eines stiftförmigen Lesegerätes können darin Beschleunigungsmesser integriert sein, welche die Bewegung des Lesegerätes beim Schreibvorgang des Anwenders ermitteln. Die Beschleunigungsmesser stellen ebenfalls ein mögliches Zittern der Hand fest und korrigieren dieses entsprechend. In dem man die Geschwindigkeit der Handbewegung des Anwenders mißt, kann man die von den Beschleunigungsmessern ermittelten Signale in einer Weise einsetzen, dass die Größe des Displays dynamisch veränderbar ist oder das man eine Zoom-Möglichkeit in einem bestimmten Bereich des Displays zuläßt. Bewegt man das stiftförmige Lesegerät mehr an die Bildfläche heran, dann kann man zum Beispiel eine Vergrößerungsmöglichkeit durch Zoomen bereit stellen.
Die Beschleunigungsmesser können auch die Bewegung der Hand ermitteln und über das Display hinweg streichen. Sie funktionieren dem zur Folge wie eine Steuereinrichtung zum Rollen der Schirmanzeige. Bewegt man das stiftförmige Lesegerät zum Beispiel seitwärts, dann wird das Display von links nach rechts und umgekehrt bewegt, während eine Auf- und Abbewegung des Lesegerätes zu einer Auf- und Abbewegung des Displays führt. Das Display kann natürlich auch auf- und abbewegt sowie von links nach rechts und umgekehrt bewegt werden, in dem man Sprachsteuerung, oder den Einsatz eines Steuerelements (Trackball) oder einer „Touchscreen" einsetzt.
Das Laserprojektionsdisplay gemäß der vorliegenden Erfindung ist besser geeignet als ein herkömmliches LCD-Display, weil das Projektionsdisplay einen Betrachtungswinkel von ± 90° Grad aufweist, nur im Bedarfsfall Energie verbraucht und ein Bild erzeugen kann, das größer als das Gerät selbst ist. In 15 ist die Anwendung mit einem Mobiltelefon 270 gezeigt. Danach kann das Projektionsdisplay 271 auf die Oberfläche eines Deckels 273 projiziert werden, welcher über die Tastatur 275 geschwenkt wird und diese schützt, wenn das Telefon nicht in Benutzung ist.
Natürlich lassen sich das LCD-Display und das Projektionsdisplay auf ein und dem selben Gerät einsetzen. Das LCD-Display kann für kurze Nachrichten oder zur ungestörten, von Dritten nicht einsehbaren Betrachtung solcher Nachrichten dienen, während das Projektionsdisplay zur Wiedergabe längerer Nachrichten einsetzbar ist.
Bei weiteren Ausführungsformen kann die elektrooptische Anordnung in Miniaturgröße seitlich am Kopf einer Bedienungsperson, zum Beispiel in einem Brillengestell gelagert sein, wodurch ein Bild auf einem Brillenglas im Sichtfeld der Bedienungsperson projizierbar ist.
Die 16 entspricht der 12, wobei einander entsprechende Bezugszahlen zur Kennzeichnung entsprechender Bauteile verwendet werden. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass an Stelle des vorerwähnten einzigen Lasers 216 drei unterschiedliche Laser 216a, 216b und 216c auf den Spiegel 220 fokussiert werden. Diese drei Laser erzeugen Laserstrahlen unterschiedlicher Farbe, beispielsweise rot, blau und grün, in dem man Laser unterschiedlicher Frequenz einsetzt oder Farbfilter im optischen Pfad der Laser anordnet. Die einzelnen Lichtpunkte der Laser kommen auf dem Spiegel 220 zur Deckung.
Wird nur einer der Laser aktiviert, dann hat der Lichtpunkt auf dem Spiegel 220 die Farbe dieses aktivierten Lasers. Wird mehr als ein Laser gleichzeitig aktiviert, dann ergibt sich die Mischfarbe des Lichtpunktes auf dem Spiegel 220 durch die jeweilige Farbe der aktivierten Laser. Durch die Verwendung von Lasern in der Farbe rot, blau und grün kann jegliche Farbe innerhalb des Farbspektrums gebildet werden. Setzt man jedoch nur zwei Laser unterschiedlicher Wellenlänge ein, dann führt dies zu einer verringerten Möglichkeit der Farbdarstellung.
Wie zuvor wird der Lichtpunkt in der gewünschten Farbe in zu einander senkrechter Richtung mittels der Antriebe 222 und 226 bewegt. Der Laserantrieb 218 ist dabei mit jedem Laser verbunden und schaltet sie an und aus, wodurch ein Bild im Bitmap-Format entsteht. Die Farbe dieses Bildes hängt davon ab, ob einer oder mehrere der Laser für jedes Pixel des Bildes aktiviert worden ist. Das gesamte Bild kann dem zur Folge ausschließlich in roter, blauer oder grüner Farbe eingefärbt sein oder aus jeglicher Mischung dieser Farben bestehen. Darüber hinaus kann jedem Pixel für sich eine gewünschte Farbe zugeordnet sein, wodurch das gesamte Bild unterschiedliche Farben aufweist.
17 entspricht der 13. Sie zeigt die Aufzeichnung eines farbigen Musters 260 durch Einsatz mehrerer, zum Beispiel drei Fotodetektoren 270a, b, c, denen unter Ausrichtung auf das Muster verschiedenfarbige Filter 272, 274, 276, zum Beispiel Rot-, Grün- bzw. Blaufilter, zugeordnet sind. Sammellinsen 278, 280, 282 dienen zur Ausrichtung des Bildes auf dem jeweils zugeordneten Fotodetektor.
Es wird nunmehr auf 24 Bezug genommen. Dies zeigt in einem höchst vereinfachten Blockdiagramm eine Ausführungsform eines Typus eines Barcodelese-/Schreibgerätes, das gemäß der Erfindung ausgeführt ist. Das Gerät kann Teil eines tragbaren Scanners 300 sein, ist jedoch vorzugsweise Teil einer Workstation für den Schreibtisch oder eines stationären Scanners. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es in einem leichten Plastikgehäuse angeordnet.
Aus 24 ergibt sich des weiteren, dass im Scanner 300 ein von einer Lichtquelle 301, in der Regel eine Laserdiode, ein LED-Bauteil oder dergleichen, ausgehender Lichtstrahl 302 erzeugt wird. Der Lichtstrahl der Lichtquelle 301 wird unter Einsatz einer optischen Anordnung 303 optisch derart modifiziert, dass ein Lichtstrahl bestimmter Charakteristik entsteht. Der von der optischen Anordnung 303 in Größe und Form festgelegte Lichtstrahl trifft auf einen Spiegel oder eine Scaneinrichtung 304. Der Lichtstrahl wird auf die Scaneinrichtung 304 in einem bestimmten Scanmuster abgelenkt, damit eine einzige Linie, ein Linienrastermuster oder ein komplexeres Muster entsteht. Der Taststrahl 305 wird danach von der Scaneinrichtung 304 zunächst durch ein Ausgangsfenster 306 und dann auf eine Objektfläche 307 gelenkt, welche sich im Abstand von einigen Inch (1 Inch entspricht 25,4 mm) von der Vorderseite des Lesegerätes gemessen befindet. Bei den Ausführungsformen, bei denen der Scanner tragbar ist und in der Hand gehalten wird, richtet die Bedienungsperson den Scanner derart aus oder positioniert ihn in einer Weise, dass das Scanmuster das Symbol 308, welches gelesen werden soll, überstreicht. Reflektiertes Licht oder Streulicht 309 des Symbols wird mittels einer Linse 310 gesammelt und von einem Lichtdetektor 311 des Gerätes aufgefangen. Hierdurch entstehen elektrische Signale, welche zur Wiedergabe der im Barcode verschlüsselten Daten bearbeitet und dekodiert werden. Im Nachfolgenden wird unter dem Terminus „reflektiertes Licht" reflektiertes Licht und/oder Streulicht verstanden.
Die Scaneigenschaften der Scaneinrichtung 304 in Form eines Spiegels lassen sich unabhängig voneinander durch Antriebe 312 und 313 steuern. Die Antriebe werden von Steuersignalen eines Antriebssteuerkreises 314 in Bewegung versetzt und zwar in Abhängigkeit von digitalen Steuersignalen, welche über eine zentrale Steuerleitung 315 von einem zentralen Controller 316 empfangen werden; bei Letzterem handelt es sich vorzugsweise um einen im Scanner 300 angeordneten Mikroprozessor.
Der Lichtdetektor 311 besitzt einen Analogverstärker mit einstellbarer oder auswählbarer Verstärkung und Bandbreite. Der Controller 316 ist mit dem Lichtdetektor verbunden, wodurch die passende Einstellung der Werte des Analogverstärkers in Abhängigkeit von Steuersignalen erzielbar ist, die über eine zentrale Steuerleitung 326 zum Controller 312 (müßte 316 heißen) gelangen.
Ein Ausgang des Lichtdetektors 311 wird an einen Digitalisierer 317 weitergeleitet. Dieser Digitalisierer 317 verwandelt das Analogsignal des Lichtdetektors 311 in einen Puls mit moduliertem digitalem Signal. Solch ein Digitalisierer ist beispielsweise in der U.S. Patentschrift Nr. 4,360,798 beschrieben. Wie zuvor erwähnt, haben Stromkreise, wie zum Beispiel die im Digitalisierer 317 enthaltenen, variable Grenzwerte, die gemäß der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise angepaßt werden. Im Digitalisierer 317 ist eine Steuereinheit vorhanden, welche dafür sorgt, dass es zu einer geeigneten Anpassung der Grenzwerte im Digitalisierer in Abhängigkeit von Steuersignalen kommt, welche diesem Digitalisierer über die zentrale Steuerleitung 324 vom Controller 316 zugeführt werden.
Der Ausgang des Digitalisierers 317 ist mit einem Decoder 318 verbunden. Die Arbeitsweise dieses Decoders 318 entspricht der Arbeitsweise solcher bekannter Einrichtungen, wie sie zum Beispiel in der Beschreibungseinleitung beschrieben wurden.
Eines der wesentlichen Hauptmerkmale liegt darin, ein geeignetes Medium zur Verfügung zu stellen, das sowohl das Schreiben und Lesen zuläßt und möglicherweise auch das Löschen von Daten. Ein Beispiel eines solchen Mediums, das sich sowohl zum Schreiben als auch zum Lesen eignet, ist wärmeempfindliches Papier (Thermopapier). Im Schreibmodus kann die Laserlichtquelle derart gepulst werden, dass sie das Bild einer Reihe aufeinanderfolgender Punkte auf dem Medium erzeugt, während der Lichtstrahl gescannt wird. Bei solchen Anwendungen muß der Scanner natürlich fixiert und stationär sein, so dass ein Schriftzeichen oder eine Zahl durch geeignete, zweidimensionale Abfolge an Punkten gebildet werden kann.
In der U.S. Patentschrift US-A-5,412,198 ist eine Anordnung beschrieben, bei der ein Scannen in zwei Richtungen unter Einsatz eines einzigen Spiegels 304 erfolgt.
Der Scanner läßt sich von einem Lese- in einen Schreibmodus (und umgekehrt) durch Einsatz eines Handschalters 319 umschalten. Dieser Schalter bewirkt ein Eingangssignal an den Controller 316, welcher seinerseits die geeigneten Steuersignale für den Antriebssteuerkreis 314, den Laser 301 und den Lichtdetektor 311 in Abhängigkeit von dem jeweils ausgewähltem Modus erzeugt.
Der Scanner 300 kann darüber hinaus eine CPU 320, eine Tastatur 321, ein Display 322 und ein Interface 323 zur Verbindung mit externen Peripheriegeräten aufweisen. Diese Bauteile können untereinander und mit dem Prozessor 316 über eine zentrale Steuer- und Datenleitung 324 verbunden sein.
Eine andere Möglichkeit des Umschaltens vom Lesemodus zum Schreibmodus kann durch automatische Ansteuerung durch die CPU 320 erfolgen. Beim derartigen Ausführungsbeispiel ist auf dem Medium ein Steuerzeichen 328 vorgesehen. Dieses Steuerzeichen befindet sich auf dem Medium an einer Stelle, an dem das Umschalten vom Lesemodus zum Schreibmodus erfolgen soll.
Die vorliegende Erfindung wurde bisher im Zusammenhang mit dem Lesen oder Schreiben ein- oder zweidimensionaler Barcodes beschrieben. Sie ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern läßt sich auch im Zusammenhang mit Scananwendungen für komplexere Muster einsetzen. Es ist zum Beispiel vorstellbar, dass die vorliegende Erfindung auch Anwendung finden kann im Zusammenhang mit unterschiedlichen Anwendungen auf dem Gebiet der maschinellen Zeichenerkennung oder der optischen Zeichenerkennung, bei denen die jeweilige Information von anderen Musterarten stammt. Hierbei kann es sich um Zeichen handeln oder um Oberflächenmerkmale eines Gegenstandes, der gescannt werden soll, und um darauf gedruckte oder darauf aufgezeichnete Informationen.
Bei all diesen unterschiedlichen Ausführungsformen können die Bauteile des Scanners in einer äußerst kompakten Baugruppe zusammengefaßt werden, so dass der Scanner als gedruckte Schaltung oder integrales Modul hergestellt werden kann. Ein derartiges Modul läßt sich austauschbar als Laserscanelement für eine Vielzahl unterschiedlicher Typen an Datensammel- oder Drucksystemen einsetzen. Das Modul kann zum Beispiel entweder in einem von Hand gehaltenen Scanner, einem für den Schreibtisch vorgesehenen Scanner, welcher an einem flexiblen Arm oder einem sich über die Oberfläche des Tisches erstreckenden Stützteil angebracht ist oder an der Unterseite des Tisches befestigt ist, oder als Unterkomponente einer Unterbaugruppe eines vielseitigeren Datensammel- und Drucksystems zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise umfaßt das Modul eine optische Unterbaugruppe, welche auf einer Unterlage befestigt ist, sowie einen Fotodetektor und eine Unterbaugruppe zur Signalverarbeitung. Steuer- und Datenleitungen, welche diesen Unterbaugruppen zugeordnet sind, können mit einem elektrischen Verbindungselement verbunden sein, welches im Randbereich oder auf der Oberfläche des Moduls zur Anwendung kommt und dazu dient, dass eine elektrische Verbindung zwischen diesem Modul und einem passenden Gegenstück in Form eines Verbindungselements hergestellt wird, wobei Letzteres mit anderen Bauelementen des Datensammel- und Verarbeitungssystems in Verbindung steht.
Ein einzelnes Modul kann verschiedene spezifische Merkmale bezüglich Scannen, Dekodieren oder Drucken besitzen, zum Beispiel die Einsatzfähigkeit in einem bestimmten Objektabstand oder die Einsatzfähigkeit mit einer spezifischen Symbolart oder Druckgeschwindigkeit oder Dichte. Diese Eigenschaften lassen sich auch über die von Hand betätigbaren Steuerschalter des Moduls definieren. Die Bedienungsperson kann das Datensammelsystem auch in einer Weise anpassen, dass man damit unterschiedliche Arten von Gegenständen scannen kann, oder das System läßt sich für verschiedene Anwendungen anpassen, in dem man Module des Datensammelsystems durch die Verwendung des einfachen elektrischen Verbindungselements austauscht.
Das Scanmodul, dass zuvor beschrieben wurde, läßt sich auch in einem eigenständigen, fixierten oder tragbaren Datensammelsystem einsetzen, das ein oder mehrere derartige Bauteile enthält, wie beispielsweise eine Tastatur, ein Display, einen Datenspeicher, Anwendungssoftware und Datenbanken. Solch ein System kann auch ein Kommunikationsinterface aufweisen, damit das Datensammelsystem mit anderen Bauelementen kommunizieren kann, bei denen es sich zum Beispiel um Bauteile eines lokalen Netzwerkes oder ein Telefonnetzwerk, entweder über ein Modem oder ein ISDN-Interface, oder um ein Radiosignal geringer Stärke vom tragbaren Terminal an einen stationären Empfänger handeln kann. Anstelle der Projektion eines Bildes von einem stabförmigen Lesegerät, wie in 11 dargestellt oder der Projektion auf eine Vorderfläche eines Gehäuseteils eines tragbaren Instruments, wie beispielsweise dem Deckel 273 des in 15 dargestellten Mobiltelefons, zeigen die 27 bis 31 ein tragbares Instrument und eine elektrooptische Anordnung zur Projektion eines Bildes auf einen Schirm von dessen Rückseite.
Die Anordnung 400 kann als Personal Digital Assistant oder tragbarer Computer dienen, wobei es ein faltbares Gehäuse in Muschelform besitzt, das Gehäuseteile 402, 404 umfaßt, welche über ein Gelenk 406 für eine Bewegung zwischen einer offenen Stellung gemäß 28 und einer geschlossenen Stellung gemäß 29 schwenkbar miteinander verbunden sind. Ein flexibler Schirm 408 erstreckt sich über die Gehäuseteile, wenn sich diese in der offenen Stellung befinden. Der Schirm hat eine diffuse optische Eigenschaft und blockiert Umgebungslicht. Der Schirm kann an seinem jeweiligen oberen und unteren Ende 410 bzw. 412 mit äußeren Randbereichen 414 bzw. 416 der Gehäuseteile befestigt sein, was zur Folge hat, dass der Schirm in der geschlossenen Stellung auf die Hälfte gefaltet ist. Alternativ kann der Schirm auf einer Walze 418 aufgewickelt werden, wobei das untere Ende 412 zur Entfaltung des Schirms abgerollt wird und zwar ehe sein unteres Ende 412 mit dem äußeren Randbereich 416 fest verbunden wird. In der in 27 gezeigten Stellung ist der Schirm dann straff gespannt.
30 zeigt eine elektrooptische Anordnung oder ein Modul zur Projektion eines Bildes auf die Rückseite des Schirms 408. Ein Laser 420 der Anordnung 400 richtet einen Laserstrahl 422 auf einen beweglichen Spiegel 424 für einen X-Scan, wird dadurch reflektiert und gelangt auf einen stationären Konterspiegel 426, der seinerseits den Strahl zu einem beweglichen Spiegel 428 für einen Y-Scan ablenkt, wodurch der Laserstrahl auf die Rückseite des Schirms 408 ausgerichtet wird. Der zweidimensionale Scan auf der Rückseite des Schirms scheint durch diesen hindurch und läßt sich von der Vorderseite betrachten. Wird der Laserstrahl moduliert, dann besteht ein Rasterbild aus dunklen und hellen Lichtpunkten.
Vorzugsweise wird der X-Scan Spiegel mit hoher Frequenz angetrieben (über 10 kHz) und bestreicht einen engen Scanwinkel (± 7,2° mechanisch) und ist vorzugsweise als im Mikrobereich hergestellter Kleinstspiegel ausgeführt, kann jedoch auch als verspiegeltes Polygon ausgeführt sein. Der Laser wird nur dann eingeschaltet, wenn sich der X-Scan Spiegel in eine Richtung bewegt, wird jedoch ausgeschaltet, wenn der X-Scan Spiegel in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Der Y-Scan Spiegel wird mit einer geringen Frequenz (ungefähr 50 Hz) angetrieben und überstreicht einen geringen Scanwinkel (± 28,5° mechanisch) und ist dabei in seinen Ausmaßen größer als der X-Scan Spiegel. Der Konterspiegel zwischen den Spiegeln für den X-Scan und Y-Scan sorgt dafür, dass der Scanwinkel des X-Scan Spiegels verkleinert werden kann, ohne dass die Bautiefe der Anordnung vergrößert würde. Die Größe des Schirms beträgt etwa 25,8 cm² (4 Squareinches). Die Auflösung des Schirms beträgt etwa 160 × 160 Pixel. Der Schirm kann unter einem Winkel von ± 90° aus sämtlichen Blickrichtungen betrachtet werden, anders als ein LCD-Schirm, dessen Betrachtungswinkel typischerweise auf einen Bereich von ± 30° beschränkt ist. Die elektrooptische Anordnung gemäß 31 nimmt ein Raumvolumen von 12 mm × 10 mm × 8 mm ein. Dabei kann die Anordnung gemäß der Erfindung das gleiche Interface wie ein LCD-Display verwenden.
Das Display kann automatisch eingeschaltet werden, wenn der Schirm in die offene Stellung bewegt wird.
Die Anordnung 400 ist batteriebetrieben, tragbar und paßt in die Tasche einer Bedienungsperson. Die horizontale Scanrate ist vorzugsweise gleich oder größer als 10 kHz, um in Korrelation mit den gescannten Daten zu stehen, wodurch jegliches Geräusch ausgeglichen wird und der Scanvorgang dynamischer gestaltet werden kann.
Eine horizontale Verzerrung läßt sich dadurch reduzieren, dass man den Abstand zwischen den Pixeln zur Anpassung an die Geschwindigkeit der Scanspiegel variiert. Eine Verzerrung in vertikaler Richtung läßt sich dadurch reduzieren, dass man die oberen und unteren Scanspuren des Bildes ausblendet und in dem man die Helligkeit des Schirms und die Auflösung reduziert. Eine Verzerrung in Bezug auf die Helligkeit kann dadurch reduziert werden, dass man die Laserstärke als Funktion der Scangeschwindigkeit ändert. Ein Farbfilter kann zur Verbesserung des Kontrasts dem Schirm 408 zugeordnet oder Teil dieses sein. Eine Helligkeitskompensation läßt sich dadurch erreichen, dass man ein Sensorelement vorsieht, welches Umgebungslicht mißt.
Der Energieverbrauch des Lasers wird auf etwa 20 bis 30 mw geschätzt, während die Energie, welche von jedem der Scannerspiegel verbraucht wird, weniger als 5 mw beträgt. Dies ist vorteilhaft im Vergleich mit von der Rückseite beleuchteten LED-Displays. Der Energieverbrauch läßt sich dadurch reduzieren, dass man das Bild nur dann projiziert, wenn ein Triggerelement in gedrückter Stellung gehalten wird oder wenn das Sensorelement anzeigt, dass das Umgebungslicht unterhalb eines Grenzwertes liegt.
Ein reflektierender oder lichtempfindlicher Griffel läßt sich auf der Vorderseite des Schirms vorsehen, wodurch diese Anordnung nicht nur als Displayschirm, sondern auch als auf Berührung ansprechender Schirm (Touchscreen) eingesetzt werden kann. Der in Stiftform ausgeführte Griffel besitzt an seiner Spitze eine Reflektionsfläche, wodurch die jeweilige Stellung dieser Spitze vom Display ermittelt werden kann und wodurch sich die Bewegung eines Cursors oder die Auswahl eines projizierten Icons bewerkstelligen läßt.
Der Griffel kann auch derart konstruiert sein, dass er die Erzeugung eines Tons ermöglicht, zum Beispiel eines klickenden Geräuschs, welcher das Klicken beim Betätigen einer Computermaus oder einer sonstigen Anzeigevorrichtung imitiert. Dieser Ton kann mittels eines auf dem Display vorgesehenen Mikrophons erfaßt werden.
An Stelle der stiftförmigen Ausbildung kann der Griffel in Form eines Fingerhuts 450 gemäß 32 ausgeführt sein und auf eine Fingerkuppe übergestreift werden. Eine Konterfläche 452 kann zur Reflexion für darauf fallendes Licht auf dem Fingerhut vorgesehen sein. Wird der Fingerhut gegen eine Oberfläche 454, auf die ein Bild projiziert wird, gedrückt, dann kann dieser ein klickenden Geräusch erzeugen, was durch die mechanische Verformung einer Wand des Fingerhuts bedingt ist. Der stiftförmige oder fingerhutförmige Griffel ist vorzugsweise in einer Aussparung des Displays zur leichten Verfügung abgelegt.
33 zeigt einen stiftförmigen Projektor 500, welcher dem in 11 dargestellten stiftförmigen Lesegerät 214 entspricht. Der Projektor 500 umfaßt die in 12 dargestellten Komponenten und dient demgemäß zur Projektion eines Displays, welches graphische und Textelemente, wie beispielsweise die Wörter „open" 502 und „closed" 504 umfaßt, wobei jedes dieser Wörter in einem rechteckigen Umfeld angeordnet ist und ein Befehlstastenfeld simuliert. Das Display umfaßt des weiteren einen Cursor 506, der beispielhaft als Pfeil dargestellt ist. Es ist entweder ein Schalter 508, welcher als Schiebeschalter auf dem Projektor 500 ausgeführt ist, oder aber ein Wählrad oder eine Analogsteuerung vorgesehen, damit die Bedienungsperson den Cursor 506 auf eines der beiden Steuerfelder 502, 504 bewegen und den durch dieses Steuerfeld repräsentierten Befehl ausführen kann. Dies geschieht entweder unmittelbar, nachdem der Cursor in das Steuerfeld gelangt oder nachdem ein weiterer Vorgang abgeschlossen wurde, wie beispielsweise das Niederdrücken des Schalters zum Abschluß kommt. Der Cursor wird entweder kontinuierlich angezeigt oder aber man sorgt dafür, dass er zur besseren Sichtbarkeit blinkt.
Ein Triggerelement 510 an der Spitze des stiftförmigen Projektors 500 wird zur Einleitung der Wiedergabe niedergedrückt. Ein Sensorelement 512 des Gerätes ist dabei in der Lage, Umgebungslicht zu messen und eine Anpassung der Helligkeit und Batterieeffizienz herbeizuführen. In einer abgedunkelten Umgebung besteht zum Beispiel keine so große Notwendigkeit, dass das Display hell ist. Das Display muß dem zur Folge nicht so stark beleuchtet sein und die gehäuseseitige Batterie muß dementsprechend nicht so viel Energie abgeben, wodurch der Energieverbrauch gesenkt werden kann.
Die Größe des projizierten Displays ist eine Funktion des Winkels, über den der Spiegel für den Y-Scan bewegt wird, wie auch des Abstands der Betrachtungsfläche vom Projektor 500. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden vier Displaylinien von ungefähr entsprechender Länge erzeugt, welche ein rechteckiges Display darstellen. Ein geräteseitiger Entfernungsmesser läßt sich zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Instrument und der Betrachtungsfläche vorsehen; damit läßt sich auch automatisch der Winkel steuern, über den der Spiegel für den Y-Scan bewegt wird. Die Bedienungsperson kann von Hand auch die Bildgröße einstellen, in dem sie zum Beispiel einen Schiebeschalter in eine vorgegebene Stellung bewegt und hierdurch die Größe des Spiegelwinkels und damit auch die Bildgröße des Displays bestimmt.
Die Größe des wiedergegebenen Bildes gemäß 3 ist größer als die Größe des Moduls innerhalb des Projektors 500. Das Bild ist brennweitenunabhängig und kann über einen weiten Bereich, zum Beispiel zwischen einem Fuß und unendlich gelesen werden. Keine brennweitenabhängige Anpassung der optischen Einrichtung ist erforderlich, um das Bild in unterschiedlichen Abständen zum Gerät lesen zu können. Dieses brennweitenunabhängige Merkmal wird dadurch erreicht, dass der Querschnitt des Laserstrahls oder Strahlpunkts in einer Weise divergiert, welche größer oder kleiner ist als der Scanwinkel geteilt durch den Pixel-Auflösungsanteil. Die Größe des Bildes ist proportional zum Betrachtungs/Projektionsabstand bezogen auf das Gerät.
Für eine ausgewählte Displayauflösung wird die Bildrate optimiert. Ein Wert von 50Hz ist zum Beispiel für ein Display mit einer 160 Linienauflösung optimiert. Bei einer Bildrate unterhalb 40 Hz kann es zu einem Flackern kommen. Das Display beginnt Linien zu verlieren, wenn die Bildrate mehr als 70 Hz beträgt.
Bei dem Display kann es sich um Videobilder, Fernseh- oder Streamer-Videoübertragungen, ein Zeichen, eine Anzeigetafel oder kurz um jedes beliebige Bild handeln.
Zusätzliche Merkmale der elektrooptischen Anordnung manifestieren sich in der Energieeinsparung, in dem der Laser lediglich während eines Teils des Scans aktiviert wird, in dem Energie eingespart wird durch Verringerung der Laserstärke, sofern das Umgebungslicht gering ist, und durch Vergrößerung der Laserstärke, wenn das Umgebungslicht hell ist. Darüber hinaus läßt sich die Reibung minimieren, in dem man den Spiegel für den X-Scan mittels besonderen Käfig- oder Juwellagern lagert und den Spiegel für den Y-Scan durch Torsionsscharniere oder Magnetfedern abstützt. Man kann auch Faltspiegel vorsehen, um mehr als eine Spur pro Scan zu erzielen; man kann den Spiegel für den Y-Scan mit variabler Geschwindigkeit antreiben und hierdurch eine Verzerrung bei der Projektion kompensieren. Man kann den Spiegel für den Y-Scan mit konstanter Geschwindigkeit antreiben und eine zusätzliche Linse zur Kompensation der Projektionsverzerrung einsetzen. Des weiteren kann der Spiegel für den Y-Scan als Poligon mit gekrümmten Spiegelfassetten ausgeführt sein, welche zur Kompensation der Projektionsverzerrung dienen. Man kann den Spiegel für den Y-Scan mit konstanter Geschwindigkeit antreiben, während man den Spiegel für den X-Scan mit variabler Geschwindigkeit antreibt, um eine Projektionsverzerrung zu kompensieren. Man kann die Spiegel für den X-Scan bzw. Y-Scan mit variabler Geschwindigkeit antreiben, um eine Projektionsverzerrung zu kompensieren. Man kann den Spiegel für den Y-Scan über einen weiten Scanwinkel führen, um die Verzerrung bei der Projektion am besten zu kompensieren und man kann schließlich die vom Y-Scan Spiegel erzeugten Scanlinien miteinander verflechten.
Helligkeitskompensation wird durch Veränderung der Laserstärke für jedes Bild erzielt. Ist die Laserstärke innerhalb eines Bildes konstant, dann ist das Display gegen Ende einer jeden Scanlinie heller, wenn der Scanner sich verlangsamt, und im Zentrum einer jeden Scanlinie von geringerer Helligkeit während der Scanner an Geschwindigkeit zunimmt. Zur Wiedergabe eines Bildes mit über das Bild verteilter gleichmäßiger Helligkeit wird die Laserstärke als Funktion der Geschwindigkeit des Laserpunktes angepaßt.
Die verschiedenen Arten von Verzerrung, die kompensiert werden müssen, umfassen dass Laserpunkt- (Pixel) Verhältnis im Hinblick auf einen nicht linearen Verlauf des Scangeschwindigkeitsprofils, eine Verzerrung in der Helligkeit aufgrund hellerer und dunkler Bereiche innerhalb des Displays, welche durch variable Scannergeschwindigkeiten bedingt sind, und eine durch einen großen Scanwinkel bedingte Verzerrung.
Gemäß weiteren Merkmalen der elektrooptischen Anordnung kann der Spiegel für den Y-Scan mittels eines Nockens oder eine Kurbelwelle angetrieben werden, der Schirm mit einem Filter versehen sein, welches für Laserlicht transparent, für Umgebungslicht jedoch opak ist. Der Schirm kann des weiteren als holographisches Diffuselement zur Bereitstellung eines gleichförmigen Betrachtungswinkels ausgebildet sein. Der Schirm kann auch als optische Touchscreen ausgeführt sein, wobei die Stellung eines Griffels auf dem Schirm durch die Zeitspanne bestimmt wird, welche der Laserstrahl benötigt, um den Griffel zu erreichen. Man kann den Griffel auch als reflektierendes Bauteil ausführen und einen Fotodetektor hinter dem Schirm anbringen. Der Griffel läßt sich des weiteren mit einem eingebauten Fotodetektor und Batterie gestalten. Dabei kann der Griffel für ein drahtlosen Betrieb oder einen Betrieb mit Anschluß konzipiert sein. Mittels eines zusätzlichen Fotodetektors, welcher hinter dem Schirm angeordnet ist, läßt sich das Bild einfangen. Nach einem weiteren Merkmal wird auf wärmeempfindliches Papier gedruckt, welches hinter dem Schirm angeordnet ist.
Die Miniaturgröße der elektrooptischen Anordnung ermöglicht, dass sie in den unterschiedlichsten Gehäusetypen eingebaut werden kann, besonders in solchen, bei denen die Gehäusegröße bereits optimal gestaltet ist. Demnach kann ein Mobiltelefon die Anordnung enthalten und ein Bild auf einen Deckelteil projizieren, wie zuvor beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei dem Bild um eine Liste von Telefonnummern handeln. Ein Stift, ein Stab oder ein Schlüsselanhänger kann in vergleichbarer Weise die Anordnung enthalten und jede beliebige Displayanzeige projizieren. Auch größere Gehäuse, wie beispielsweise ein Spielzeug oder ein Tischcomputer können mit der Anordnung versehen sein. Im Grunde genommen kann jedes Gerät, dessen Nutzen sich durch die Wiedergabe von Informationen verbessert, in vorteilhafter Weise die Anordnung enthalten.
Handelt es sich bei dem Gerät um das oben beschriebene Lesegerät zum Erkennen eines Barcodesymboles, dann kann die Displayanzeige für einen visuellen Hinweis für die Bedienungsperson bezüglich des Status des Vorganges der Symbolermittlung herangezogen werden. Der Laserstrahl kann zum Beispiel innerhalb spezifischer Scans an- und abgeschaltet werden, um eine von Menschen lesbare Nachricht zu erzeugen, wie beispielsweise „zu nahe" oder „zu weit", was die Bedienungsperson darauf hinweist, dass sich das Lesegerät entweder zu nahe am oder zu weit entfernt vom Symbol, das gelesen werden soll, befindet. Wieder andere Nachrichten können lauten „geneigt" „spiegelnd" oder dergleichen, wodurch die Bedienungsperson darauf hingewiesen wird, dass es beim Lesen des Symbols ein Problem gibt. Die Nachricht könnte des weiteren andeuten, dass der Lesevorgang erfolgreich war. Die Displayanzeige dient somit zur Rückmeldung für die Bedienungsperson.
Es versteht sich, dass jedes der vorerwähnten Bauelemente, aber auch zwei oder mehrere davon zusammen eine sinnvolle Anwendung in anderen Ausführungsformen finden können, welche von den vorher beschriebenen Gerätetypen abweichen.
Beispielsweise können die Spiegel für den X-Scan und Y-Scan als Anordnung von Miniaturspiegeln derart ausgeführt sein, wie sie in Videoprojektionssystemen und beim hoch auflösenden Fernseher zur Anwendung kommen und mit mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS) bezeichnet werden. Die gesamte Anordnung kann dabei von einem einzigen Laser übergreifend beleuchtet werden. Alternativ kann der Laser mittels eines digitalen optischen Elements auf die Anordnung der Spiegel fokussiert werden, wobei das optische Element für jeden Spiegel einen besonderen Laserstrahl erzeugt und wodurch sich jeglicher Lichtverlust, der die Anordnung zwischen den Spiegeln trifft, vermieden werden kann. Jeder der Spiegel läßt sich, je nach Bedarf, in einer Weise bewegen, dass ein Pixel beleuchtet wird oder dunkel bleibt.
Zur Herstellung einer Farbdisplayanzeige werden mehrere Laser unterschiedlicher Wellenlänge zur Beleuchtung der Anordnung eingesetzt. Dabei beleuchtet jeder einzelne Laser die Anordnung nacheinander. Die Laser werden in schneller Aufeinanderfolge aktiviert. Zur Zeit sind lediglich rote und blaue Laser käuflich. Einen grünen Laser gibt es zur Zeit noch nicht auf dem Markt. Damit ist die Farbdisplayanzeige nicht in voller Farbe verfügbar, sie besteht vielmehr in einem Bild mit eingeschränkter Farbwiedergabe. Um die optischen Pfade coaxial zueinander anzuordnen lassen sich Beamsplitter einsetzen. Damit läßt sich ein Verlust an Konvergenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand zur Objektfläche verhindern. Die Laser lassen sich jedoch auch nahe zueinander anordnen, wodurch sich signifikante Parallaxfehler vermeiden lassen. Die Auflösung der MEMS Anordnung beträgt vorzugsweise 160 × 160 Pixel, was in etwa der Auflösung bei Personal Digital Assistants entspricht.
Eine 160 × 160 Anordnung eines VCSEL Elements ist ebenfalls anwendbar. Selbst wenn alle Pixel gleichzeitig beleuchtet werden müssen, ist die gleichzeitige Einschaltung aller Laser nicht erforderlich. Die Laseranordnung kann schnell gescannt werden, wobei nur so viele gleichzeitig beleuchtet werden, als eine verfügbare Energieversorgung zuläßt.
Eine Displayanzeige läßt sich auch dadurch herstellen, dass man eine in einer Reihe angeordnete Anordnung von 160 Lasern mechanisch scannt, wobei diese alle auf einen beweglichen Spiegel gerichtet sind, der die gesamte Anordnung durch Hin- und Herbewegung scannt. Alternativ kann die gesamte Laseranordnung bewegt werden. Zur Verringerung des Energieverbrauchs werden kleinere Lasergruppen gleichzeitig mit Energie versorgt. Bei Verwendung eines einzigen Spiegels kann dieser in zwei zueinander senkrechte Richtungen oszileiert werden, anders als bei der Bewegung von zwei Spiegeln in zwei bestimmte Richtungen.
Eine Farbdisplayanzeige läßt sich durch gleichzeitiges Scannen dreier in Reihe angeordneter Laseranordnungen erzeugen, wobei sich in jeder Reihe Laser unterschiedlicher Farbe befinden. Ein Einzelspiegel kann dabei alle drei Laserreihen scannen oder aber alle drei Laserreihen können zusammen bewegt werden.
An Stelle einen Spiegel und/oder eine Lichtquelle zu bewegen lassen sich Scaneinrichtungen verwenden, bei denen ein verspiegeltes Poligon in Drehung versetzt wird, bei der eine Linse oder ein anderes optisches Element bewegt wird oder aber bei der ein nicht mechanisches Lichtablenkelement, wie beispielsweise ein akkustooptisches System oder ein elektrisch steuerbares Gitter, zur Anwendung kommt. Dabei muß die Abtastbewegung längs der X-Achse nicht linear sein. Eine Displayanzeige, welche anders als der Rastertypus ausgebildet ist, ist ebenfalls denkbar.
Wie zuvor beschrieben, ist die Scanrate in Richtung der X-Achse größer als die für die Y-Achse. Die Anordnung läßt sich dabei um 90° drehen, so dass die Scanrate längs der Y-Achse in vertikaler Richtung größer ist.
Es wird nunmehr Bezug auf die im Zusammenhang mit den 34 bis 36 beschriebenen Ausführungsformen genommen. Die zuvor beschriebene elektrooptische Anordnung oder Anordnungen zur Projektion und Wiedergabe eines Bildes, das für das menschliche Auge sichtbar ist, ist dabei in einem Gehäuse angeordnet und auf diesem abgestützt, wobei es sich am Arm einer Bedienungsperson tragen läßt und in seinem Aufbau einer Armbanduhr ähnelt. Gemäß 34 weist ein Gehäuse 900 ein Armband 902 auf, welches das Handgelenk der Bedienungsperson umfaßt. Das Armband kann dabei flexibel ausgestaltet sein oder aus zwei Teilen bestehen, die durch eine Spange oder ein sonstiges Befestigungselement miteinander fest verbindbar sind.
Ein LCD Schirm ist auf dem Gehäuse vorgesehen und dient zur Wiedergabe von Informationen für den Benutzer. Eine Tastatur 906 befindet sich in der Nähe des LCD Schirms und dient zur manuellen Eingabe von Daten durch die Bedienungsperson. Steuertasten 908, 910 dienen zur Steuerung der Funktionen der Uhr, einschließlich der Funktionalität der Tastatur und des LCD Schirms 904.
Ein Schirm 912 ist auf dem Gehäuse 900 in Richtung des Doppelpfeils 914 bewegbar angeordnet und zwar zwischen einer im Gehäuse versteckten Stellung und der in der Figur dargestellten herausgezogenen Stellung. Ein Handgriff 916 ermöglicht der Bedienungsperson, den Bildschirm 912 festzuhalten.
In der vorerwähnten Weise fuhrt ein im Gehäuse vorgesehener Scanner einen Laserstrahl, welcher von einem gehäuseseitigen Laser erzeugt wird, längs einer Vielzahl von Lichtpfaden über den Schirm 912 in seiner herausgezogenen Stellung. Ein gehäuseseitiger Controller versorgt den Laser an ausgewählten Stellen, um einzelne Lichtpixel an diesen Stellen zu erzeugen, und mit einer Wiederholungsrate, bei der die Pixel derart beständig sind, dass das menschliche Auge das Bild stetig sehen kann, wobei dieses Bild aus einem von den Pixeln auf dem Schirm 912 gebildeten Lichtmuster besteht. Das Bild kann jede beliebige Nachricht oder graphische Darstellung umfassen und beispielhaft einen Terminkalender mit Besprechungszeiten enthalten. Dabei kann das Bild der auf dem LCD Schirm 904 wiedergegebenen Information zugeordnet oder unabhängig von dieser sein. Eine Steuertaste 918 wird zur Betätigung des Controllers niedergedrückt oder dient, bei anderen Anwendungen, zur Freigabe der Übertragung gehäuseseitig verfügbarer Daten auf einen entfernten Host oder ein Netzwerk unter Einsatz drahtloser Übertragung.
Die 35 entspricht der 34, sie zeigt jedoch ein modifiziertes Gehäuse 920, welches einen anderen Schirm 922 aufweist, der an der dem Schirm 912 gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet ist. Als Option ist der Einsatz eines weiteren Schirms 924 denkbar, welcher an der Unterseite des Gehäuses vorgesehen ist. Einer oder mehrere dieser Schirme 916 (müßte 912 heißen), 922, 924 läßt sich zur Wiedergabe der Information einsetzen.
In 36 ist ein nochmals abgewandeltes Gehäuse 930 dargestellt, dass mit einem Armband 932, einem Schirm 934, einer Tastatur 936 und Wähltasten 938, 940 versehen ist. Wie zuvor wird der Laser zur Erzeugung des Lichtmusters auf dem Schirm 934 an ausgewählten Stellen an- und ausgeschaltet. Der Schirm 934 wird zur Verbesserung des Kontrastes vorzugsweise von hinten beleuchtet. Das Gehäuse 930 kann eine zweidimensionale Anordnung von Festkörpersensoren aufweisen, welche auf das Gehäuse zurückfallendes Licht ermitteln, wie auch eine Sende-Empfangseinrichtung und eine Antenne zur Übermittlung und zum Empfang von Daten zu bzw. von einem entfernten Host, wie beispielsweise einem lokalen Netzwerk und zwar durch drahtlose Übermittlung, wobei vorzugsweise das Spektrum 24 Protokoll der IEEE 802.11 Norm zur Anwendung kommt. Das Gehäuse kann des weiteren ein Mikrofon sowie einen Lautsprecher zur Übertragung bzw. zum Empfang von Audiosignalen enthalten, die von einem lokalen Netzwerk stammen oder an dieses gerichtet sind. Dies erfolgt erneut durch drahtlose Übertragung, insbesondere unter Anwendung des sogenannten Voice-Over-IP Protokolls.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auf dem Schirm 934 unterschiedliche Zeichen auf mehreren horizontalen Zeilen in einem im wesentlichen rechteckigen Display dargestellt.

Claims

Anordnung (400) zur Anzeige eines Bildes zur Betrachtung durch ein menschliches Auge, wobei die Anordnung folgendes aufweist: a) ein Gehäuse (402, 404) mit einem beweglichen Schirm (408), welcher eine Vorderseite und eine Rückseite besitzt und eine optisch diffuse Eigenschaft besitzt; b) einen erregbaren Laser (420), der von dem Gehäuse (402, 404) getragen ist zum Projizieren eines Laserstrahls (422) zu der Rückseite des Schirmes (408), wenn der Laser erregt ist und der Schirm (408) bezüglich des Gehäuses (402, 404) in eine Einsatzposition bewegt ist; c) einen Scanner (424, 426, 428), der von dem Gehäuse (402, 404) getragen ist zum Überstreichen des Laserstrahls (422) entlang einer Vielzahl von Pfaden über die Rückseite des Schirmes (408) hinweg zur Diffusion dahindurch; und d) eine Steuereinrichtung bzw. einen Controller (228), die bzw. der von dem Gehäuse (402, 404) getragen ist und betriebsmäßig mit dem Laser (420) verbunden ist und betriebsmäßig vorgesehen ist zum Erregen des Lasers (420) an ausgewählten Stellen des Laserstrahls (422) in mindestens einem der Lichtpfade, um individuelle Lichtpixel an den ausgewählten Stellen zu erzeugen, sowie mit einer Erneuerungs- bzw. Wiederholungsrate, bei der die Pixel bestehen bleiben, so dass es dem Auge ermöglicht wird, das aus einem Lichtmuster der auf der Vorderseite des Schirmes (408) sichtbaren Pixel bestehende Bild stetig zu sehen.
Anordnung (400) nach Anspruch 1, wobei der Scanner (424, 426, 428) folgendes umfasst: einen ersten Scanspiegel zum Überstreichen des Laserstrahls (422) entlang einer ersten Richtung entlang des mindestens einen der Lichtpfade, und einen zweiten Scanspiegel zum Überstreichen des Laserstrahls (422) entlang einer zweiten Richtung, die allgemein senkrecht ist zu der ersten Richtung; wobei der Controller (228) funktionsmäßig vorgesehen ist zum Erregen und Abschalten des Lasers (420), während der Laserstrahl (422) entlang einer Vielzahl von jedem der Lichtpfade gestrichen wird; wobei der erste Scanspiegel mit einer ersten Geschwindigkeitsrate über einen ersten Winkelabstand bzw. Winkelbereich bewegt wird; und wobei der zweite Scanspiegel mit einer zweiten Geschwindigkeitsrate, die niedriger ist als die erste Geschwindigkeit, über einen zweiten Winkelabstand bzw. Winkelbereich bewegt wird, welcher größer ist als der ersten Winkelabstand bzw. Winkelbereich.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 2, wobei der Controller (228) funktionsmäßig verbunden ist mit einem Speicher (242), in dem Schriftarten und Zeitsteuerdaten hinsichtlich des Erregens und Abschalten des Lasers (420) gespeichert sind, um das Bild als Schriftartzeichen anzuzeigen.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei die Anordnung ferner einen Transceiver bzw. Sender/Empfänger aufweist zum Senden und Empfangen von Daten durch drahtlose Übertragung von einem entfernten Host- oder Zentralcomputer.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Anordnung ferner eine Vielzahl zusätzlicher erregbarer Laser mit derselben Wellenlänge wie der erstgenannte Laser (420) aufweist, um die Anzahl von Lichtpixeln zu erhöhen, ohne die Rate bzw. Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der der Scanner (424, 426, 428) den jeweiligen Laserstrahl (422) überstreicht bzw. scannt.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Schirm (408) eine optische Filtercharakteristik besitzt zum Blockieren von Umgebungslicht, aber zum Durchlassen des Laserstrahls (422), um den Bildkontrast auf dem Schirm (408) zu verbessern.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Schirm (408) eine größere Fläche besitzt als ein Modul, das aufgebaut ist aus dem Laser (420), dem Scanner (424, 426, 428) und dem Controller (228), die alle auf einem gemeinsamen Träger angebracht sind.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Controller (228) funktionsmäßig vorgesehen ist zum Ändern einer Größe des Lichtmusters als eine Funktion der Schirmposition, um die Bildgröße an die Schirmgröße anzupassen.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei die Anordnung ferner ein Abfühl- bzw. Sensorelement aufweist zum Abfühlen von Umgebungslicht, um eine Helligkeitseinstellung auf dem Schirm (408) vorzusehen.
Anordnung (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Controller (228) funktionsmäßig vorgesehen ist zum Erregen des Lasers (420) an ausgewählten Stellen des Laserstrahls (422), um individuelle Lichtpixel zu erzeugen, die einen Cursor darstellen, der über das Lichtmuster hinweg bewegbar ist.