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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Abtastvorrichtungen
und insbesondere auf eine Fensteranordnung einer optischen Abtastvorrichtung,
die das abgetastete Objekt nicht berührt, während eine Abtastung durchgeführt wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Optische
Abtastvorrichtungen sind in der Technik bekannt und erzeugen maschinenlesbare Daten,
die das Bild eines Objekts darstellen, z. B. eine Seite gedruckten
Texts. Optische Abtastvorrichtungen verwenden im allgemeinen Linienfokussysteme,
die ein Objekt durch ein aufeinanderfolgendes Fokussieren schmaler „Abtastlinien"-Abschnitte des Objekts
auf ein lineares Photosensorarray durch ein Bewegen eines Abtastkopfs über das
Objekt abbilden.
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In
einem Linienfokussystem wird ein Lichtstrahl von einem beleuchteten
Linienobjekt durch eine Linse auf ein lineares Photosensorarray
abgebildet, das entfernt von dem Linienobjekt positioniert ist. Das
lineare Photosensorarray ist ein eindimensionales Array von Photoelementen,
die kleinflächigen
Orten auf dem Linienobjekt entsprechen. Diese kleinflächigen Orte
auf dem Linienobjekt werden üblicherweise
als „Bildelemente" oder „Pixel" bezeichnet. Ansprechend
auf Licht von seinem entsprechenden Pixelort auf dem Linienobjekt
erzeugt jedes Photosensorpixelelement in dem linearen Photosensorarray (manchmal
einfach als „Pixel" bezeichnet) ein
Datensignal, das die Lichtintensität darstellt, die es während eines
unmittelbar vorangegangenen Zeitraums, der als Abtastintervall bekannt
ist, erfährt.
Alle Photoele ment-Datensignale werden durch ein geeignetes Datenverarbeitungssystem
empfangen und verarbeitet.
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In
einer optischen Farbabtastvorrichtung muß eine Mehrzahl spektralmäßig getrennter
Bilderzeugungsstrahlen (üblicherweise
ein roter, grüner und
blauer Strahl) auf Photosensorarrays projiziert sein. Einige optische
Farbabtastvorrichtungen verwenden Strahlteilervorrichtungen zur
Spektraltrennung eines Bilderzeugungslichtstrahls in Farbkomponentenstrahlen.
Diese separaten Farbkomponentenstrahlen werden auf separate lineare
Photosensorarrays projiziert. Weitere optische Abtastvorrichtungen projizieren
in einer Serie separater Abtastdurchgänge Farbkomponentenbilder auf
ein einzelnes lineares Array.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise optischer Farbabtastvorrichtungen,
die Strahlteileranordnungen und Photosensorarrays verwenden, sind
in den folgenden Patenten der Vereinigten Staaten offenbart: 5,410,347
von Steinle u.a. für
COLOR OPTICAL SCANNER WITH IMAGE REGISTRATION HOLDING ASSEMBLY (optische
Farbabtastvorrichtung mit Bildregistrierungshalteanordnung); 4,870,268
von Vincent u.a. für
COLOR COMBINER AND SEPARATOR AND IMPLEMENTATIONS (Farbkombinierer
und -trenner und Implementierungen); 4,926,041 von Boyd für OPTICAL
SCANNER (optische Abtastvorrichtung) (und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung
EP-A-0 410 578); 5,019,703 von Boyd u. a. für OPTICAL SCANNER WITH MIRROR
MOUNTED OCCLUDING APERTURE OR FILTER (optische Abtastvorrichtung
mit Spiegel-befestigter Einschlußöffnung oder Filter) (und der entsprechenden
EPO-Patentveröffentlichung
EP-A-0 438 868);
5,032,004 von Steinle für
BEAM SPLITTER APPARATUS WITH ADJUSTABLE IMAGE FOCUS AND REGISTRATION
(Strahlteilervorrichtung mit einstellbarem Bildfokus und Registrierung)
(und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung EP-A-0 458 492);
5,044,727 von Steinle für
BEAM SPLITTER/COMBINER APPARATUS (Strahlteiler/Kombinierer-Vorrichtung)
(und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung EP-A-0 455 450); 5,040,872
von Steinle für
BEAM SPLITTER/COMBINER WITH PATH LENGTH COMPENSATOR (Strahlteiler/Kombinierer
mit Weglängenkompensator)
(und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung EP-A-0 447 644)
und 5,227,620 von Elder, Jr. u.a. für APPARATUS FOR ASSEMBLING
COMPONENTS OF COLOR OPTICAL SCANNERS (Vorrichtung zum Anordnen von
Komponenten optischer Farbabtastvorrichtungen) (und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung
EP-A-0 457 588).
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Eine
optische Hand-Abtastvorrichtung ist eine optische Abtastvorrichtung,
die von Hand über ein
abgetastetes Objekt, z. B. eine Seite Text, bewegt wird. Optische
Systeme für
Hand-Abtastvorrichtungen müssen
im allgemeinen aufgrund der relativ kleinen Größe von Hand-Abtastvorrichtungen
sehr kompakt sein.
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Rollen
können
z. B. an einer Hand-Abtastvorrichtung vorgesehen sein, um die Vorrichtung über das
abzutastende Objekt zu führen,
und ebenso, um Daten an den Abtastvorrichtungsmikroprozessor bezüglich der
Geschwindigkeit zu liefern, mit der die Abtastvorrichtung gerade über das
abgetastete Objekt bewegt wird. Diese Rollen können außerdem einer Steuerung der
Geschwindigkeit dienen, mit der ein Bediener die Abtastvorrichtung über das abgetastete
Objekt bewegt.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise optischer Hand-Abtastvorrichtungen,
die derartige Rollen verwenden, sind in den folgenden Patenten der Vereinigten
Staaten offenbart: 5,381,020 von Kochis u.a. für HAND-HELD OPTICAL SCANNER
WITH ONBOARD BATTERY RECHARGING ASSEMBLY (optische Hand-Abtastvorrichtung
mit integrierter Batterieaufladeanordnung) und 5,306,908 von McConica
u.a. für
MANUALLY OPERATED HAND-HELD OPTICAL SCANNER WITH TACTILE SPEED CONTROL
ASSEMBLY (manuell betätigte optische
Hand-Abtastvorrichtung mit Tast-Geschwindigkeitssteueranordnung)
(und der entsprechenden EPO-Patentveröffentlichung EP-A-0 616 461).
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Weitere
optische Abtastvorrichtungen sind in der WO-A-92/22978, der US-A-5 301 243 und der US-A-5
175 422 offenbart.
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In
den meisten optischen Hand-Abtastvorrichtungen sind die optischen
Komponenten und Elektronik der Abtastvorrichtung in einem Gehäuse umschlossen,
das angepaßt
ist, um durch die Hand eines Benutzers ergriffen zu werden, während eine Abtastung
durchgeführt
wird. Das Gehäuse
bringt im allgemeinen auch die Rolle oder die Rollen, die zuvor beschrieben
wurden, drehbar an.
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In
derartigen Abtastvorrichtungen ist es im allgemeinen wünschenswert,
den Abschnitt des Gehäuses,
der die optischen Komponenten und Elektronik umschließt, vollständig abzudichten.
Das Gehäuse,
auf diese Weise abgedichtet, verhindert, daß Staub, Feuchtigkeit und andere
potentielle Verunreinigungen in das Innere des Gehäuses gelangen
und die optischen Komponenten und zugeordnete Abtastvorrichtungselektronik
verunreinigen.
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Da
der Bildstrahl von dem Objekt durch das Gehäuse laufen muß, um die
optischen Komponenten zu erreichen, muß ein abgedichtetes Gehäuse, wie
oben beschrieben ist, mit einem transparenten Fenster versehen sein.
Dieses Fenster ist oft aus Glas aufgebaut und in der unteren Wand
des Abtastvorrichtungsgehäuses
befestigt. In vielen Fällen
jedoch ist das Fenster aus einem transparenten Kunststoffmaterial
gebildet, um das Gesamtgewicht der Abtastvorrichtung zu reduzieren.
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In
herkömmlichen
Hand-Abtastvorrichtungen ist das Fenster derart angeordnet, daß es direkt
auf dem gerade abgetasteten Objekt ruht und tatsächlich entlang des Objekts
gleitet, wenn die Abtastvorrichtung über das Objekt bewegt wird,
um eine Abtastoperation durchzuführen.
Dies stellt ein Problem dar, da ein derartiger Gleitkontakt zwischen
dem Fenster und dem Objekt oftmals zu einem Verkratzen des Fenstermaterials
führt.
Obwohl Kunststoffenster anfälliger
für ein
derartiges Verkratzen sind, können auch
Glasfenster verkratzt werden. Ein derartiges Verkratzen kann z.
B. resultieren, wenn die Abtastvorrichtung über Objekte bewegt wird, die
schmutzig oder körnig
sind, oder wenn auf eine Heftklammer gestoßen wird.
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Ein
zerkratztes oder anderweitig beschädigtes Fenster verzerrt den
Bildstrahl, der durch das Fenster läuft, und führt so zu einer Verschlechterung der
Qualität
des durch die Hand-Abtastvorrichtung erfaßten Bilds. Die Bildqualität kann außerdem negativ
durch ein Fenster beeinflußt
werden, das Fehler enthält,
die nicht durch einen Kontakt mit dem Objekt bewirkt werden. Derartige
Fehler können
bei weniger teuren Fenstermaterialien vorherrschender sein.
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Ein
Positionieren des Fensters benachbart zu dem Objekt ist auf eine
andere Art und Weise ebenso einer Bildqualität abträglich. Das optische System
einer Abtastvorrichtung muß auf
das gerade abgetastete Objekt fokussiert sein, um die Qualität eines
erfaßten
Bilds zu maximieren. Ein Positionieren des Fensters benachbart zu
dem Objekt, wie bei herkömmlichen
Abtastvorrichtungen, macht zwangläufig das Fenster für das optische
System fokussiert. Folglich werden alle Defekte oder Fehler, wie
z. B. Kratzer, auf dem Fenster auf das Photosensorarray abgebildet
und verschlechtern so die Qualität
des erfaßten Bildes
wesentlich.
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So
wäre es
im allgemeinen wünschenswert, eine
Vorrichtung zu schaffen, die diese optischen Hand-Abtastvorrichtungen
zugeordneten Probleme überwindet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Abtastvorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Abtastverfahren gemäß Anspruch
6. In dem Abtastvorrichtungsgehäuse
kann ein Fenster derart positioniert sein, daß es nicht in Kontakt mit dem
gerade abgetasteten Objekt kommt, während eine Abtastung durchgeführt wird.
Insbesondere kann das Fenster nach oben bewegt werden, nämlich optisch
in Richtung des Abtastvorrichtungs-Photosensorarrays und weg von
dem gerade abgetasteten Objekt.
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Dieser
Ort des Fensters geht die oben erläuterten Probleme in Bezug auf
einen Fensterschaden, der durch einen Kontakt mit dem gerade abgetasteten
Objekt bewirkt wird, an. Durch ein Bewegen des Fensters außer Kontakt
mit dem Objekt wird dasselbe sehr viel unwahrscheinlicher verkratzt.
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Diese
Fensterkonfiguration führt
ebenso dazu, daß das
Fenster außerhalb
des Fokusbereichs des optischen Systems der Abtastvorrichtung angeordnet
ist. Folglich sind alle Defekte, die in dem Fenster auftreten, defokussiert
und so der Qualität
eines erfaßten
Bilds weniger abträglich.
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Die
Abtastvorrichtung umfaßt
einen Lichtlieferungsmechanismus, dem eine Linse zugeordnet ist.
Die Linse fokussiert Licht von dem Lichtlieferungsmechanismus auf
das abzutastende Objekt und erleichtert so eine Erzeugung eines
Bilderzeugungslichtstrahls der Abtastvorrichtung. Die Lichtquellenlinse
befindet sich in einer Fensteranordnung, die ebenso das oben beschriebene
Fenster aufweist. Die Konfiguration der Fensteranordnung bewirkt,
daß die
Linse während
einer Abtastoperation außer
Kontakt zu dem gerade abgetasteten Objekt bleibt. Ein derartiges
Beabstanden der Linse von dem Objekt verhindert einen Schaden an
der Linse, der andernfalls durch einen Gleitkontakt mit dem Objekt
bewirkt werden könnte.
Die Fensteranordnung ist konfiguriert, um den Lichtlieferungsmechanismus
fest auf derselben zu tragen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein Vorderaufriß einer
Hand-Abtastvorrichtung;
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2 ist ein Rückaufriß der Hand-Abtastvorrichtung
aus 1;
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3 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung
aus 1;
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4 ist ein schematischer
Seitenaufriß des optischen
Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
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5 ist eine schematische
Darstellung, die die Beziehung zwischen verschiedenen Funktionskomponenten
der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 zeigt;
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6 ist eine schematische
Darstellung, die die Hand-Abtastvorrichtung
der 1 bis 5 zeigt, die zum Abtasten
eines Objekts verwendet wird;
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7 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung
aus 1 in einer vorwärts geneigten Position;
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8 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung
aus 1 in einer rückwärts geneigten Position;
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9 ist ein schematischer
Seitenaufriß des optischen
Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer vorwärts geneigten Position;
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10 ist ein schematischer
Seitenaufriß des
optischen Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer rückwärts geneigten Position;
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11 ist ein schematische
Darstellung der Hand-Abtastvorrichtung aus 1, die eine gekrümmte Oberfläche eines Objekts abtastet;
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12 ist eine Draufsicht einer
Fensteranordnung für
die Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
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13 ist eine Querschnittansicht
der Fensteranordnung aus 12 entlang
der Linie 13–13 aus 12;
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14 ist eine Querschnittansicht
der Hand-Abtastvorrichtung aus 1,
die die Befestigung der Fensteranordnung aus 12 zeigt, entlang der Linie 14–14 aus 2.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindun
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Die 1 bis 14 stellen allgemein eine photoelektrische
Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Erzeugen maschinenlesbarer
Daten, die Bildobjekte 54 darstellen, dar. Die Bilderzeugungsvorrichtung
umfaßt
eine Photosensoranordnung 50, optische Komponenten 42, 44, 46, 48,
die entlang eines Lichtwegs 56 angeordnet sind, der sich
zwischen einem Objekt 54, das abgebildet werden soll, und
der Photosensoranordnung 50 erstreckt, einen Lichtlieferungsmechanismus 60,
der in einer beleuchtenden Beziehung mit dem Objekt 54 positioniert
ist, und eine Fensteranordnung 150. Die Fensteranordnung 150 umfaßt einen
Fensterabschnitt 152, der innerhalb des Lichtwegs 56 zwischen
den optischen Komponenten 42, 44, 46, 48 und
dem Objekt 54 positioniert ist, und einen Linsenabschnitt 66,
der dem Lichtlieferungsmechanismus 60 wirksam zugeordnet
ist.
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Die 1 bis 14 stellen ebenso allgemein ein Verfahren
zum Abtasten eines Objekts 54 mit einer photoelektrischen
Bilderzeugungsvorrichtung 10 dar, die eine Fensteranordnung 150 aufweist,
die einen Fensterabschnitt 152 und einen Lin senabschnitt 66 umfaßt. Der
Linsenabschnitt 66 ist einem Lichtlieferungsmechanismus 60 wirksam
zugeordnet. Das Verfahren kann die Schritte eines Herstellens eines Kontakts
zwischen dem Objekt 54 und der Bilderzeugungsvorrichtung 10,
eines Durchführens
einer Abtastung, während
eine relative Bewegung zwischen der Bilderzeugungsvorrichtung 10 und
dem Objekt 54 bewirkt wird, eines Beibehaltens der Fensteranordnung 150 in
einer berührungsfreien
Beziehung mit dem Objekt 54, während die Abtastung durchgeführt wird,
und eines Beibehaltens der Fensteranordnung 150 in einer
schließenden
Beziehung mit einer Öffnung
in einer Optische-Komponente-Gehäuseanordnung 20,
während
die Abtastung durchgeführt
wird, umfassen.
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Nach
einer allgemeinen Beschreibung der Hand-Abtastvorrichtung wird die
Vorrichtung nun detaillierter beschrieben.
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1 stellt eine Hand-Abtastvorrichtung 10 dar.
Die Abtastvorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 20, das ein im
allgemeinen Parallelepiped-förmiges Bauteil
sein kann, das eine im allgemeinen flache vordere Oberfläche 22,
eine im allgemeinen flache hintere Oberfläche 24, 2, eine im allgemeinen flache
obere Oberfläche 26, 3, eine im allgemeinen flache
untere Oberfläche 28 und
im allgemeinen flache gegenüberliegende
Endoberflächen 30, 32, 1, aufweist. Die Abtastvorrichtung 10 weist
eine Mittelachse LL, 1, 3, 4 und 7 bis 11, auf.
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Es
wird darauf verwiesen, daß Ausdrücke, wie
z. B. „vorne", „hinten", „oben", „unten", „horizontal" und „vertikal", hierin lediglich
zu Darstellungszwecken verwendet werden. Bei einer tatsächlichen
Verwendung kann die Abtastvorrichtung 10 in fast jeder Ausrichtung
verwendet werden, wobei so die Ausdrücke, wie z. B. „vorne", „hinten", „oben", „unten", „horizontal" und „vertikal", relativ zu der
Ausrichtung der Abtastvorrichtung sind.
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Das
Gehäuse 20 kann
eine Länge „a" von z. B. 9,5 Zoll
(24,13 cm), 1, eine
Höhe „b" von z. B. 3,75 Zoll
(9,53 cm) und eine Tiefe „c" von z. B. 1,75 Zoll
(4,45 cm), 3, aufweisen.
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Das
Gehäuse 20 enthält eine
Bilderzeugungsanordnung 40, wie schematisch in 4 gezeigt ist. Die Bilderzeugungsanordnung 40 kann Spiegel 42 und 44,
ein Prisma 46 und eine Bilderzeugungslinse 48 enthalten.
Diese optischen Komponenten falten den Bildstrahl 56 und
dimensionieren denselben neu und dienen dazu, einen Linienabschnitt 52 eines
abgetasteten Objekts 54 auf eine derartige Weise auf ein
Photosensorarray 50 zu fokussieren, die in der Technik
bekannt ist. Ein Datensignal 82, das abgetastete Linienbilder
darstellt, wird durch das Photosensorarray 50 an einen
Mikroprozessor 80 übertragen,
der sich in dem Gehäuse 20, 5, befindet. Die Bilderzeugungsanordnung 40 kann
entweder eine monochrome oder eine Farb-Bilderzeugungsanordnung
sein, wie dies in der Technik bekannt ist.
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Eine
Lichtquelle 60 ist ebenso in dem Gehäuse 20 vorgesehen,
wie in 4 gezeigt ist.
Die Lichtquelle 60 kann eine LED-(Lichtemissionsdioden-)Platte 62 umfassen.
Die LED-Platte 62 erzeugt Licht 64 auf
eine bekannte Weise in etwa entlang der Länge „d" des Gehäuses 20, 1. Das Licht 64 wird durch
eine Linse 66, 4,
gerichtet und dann auf das abgetastete Objekt 54. Auf diese
Weise wird der Linienabschnitt 52 des abgetasteten Objekts 54 beleuchtet,
um es zu ermöglichen,
daß ein
Bildstrahl 56 erzeugt wird.
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Die
Bilderzeugungsanordnung 40 kann in einer vertikalen Ausrichtung
(d. h. quer zu der Ebene des abgetasteten Objekts 54) konfiguriert
sein, wie in 4 gezeigt
ist. Die Konfiguration der Spiegel 42 und 44,
des Prismas 46 und des Photosensorarrays 50 bewirkt,
daß der
Bilderzeugungslichtstrahl 56 in eine Mehrzahl sich im wesentlichen
vertikal erstreckender Abschnitte 57, 59, 61, 63, 65 anstatt
sich horizontal erstreckender Abschnitte gefaltet wird. Die Län ge des
Abschnitts 57 kann etwa 80 mm betragen; die Länge des
Abschnitts 59 kann etwa 59 mm betragen; die Länge des
Abschnitts 61 kann etwa 54 mm betragen; die Länge des
Abschnitts 64 kann etwa 3 mm betragen und die Länge des
Abschnitts 65 kann etwa 20 mm betragen. Die Länge des
Lichtstrahls innerhalb des Prismas 46 kann etwa 18 mm betragen und
die Länge
des Lichtstrahls innerhalb der Linse 48 kann etwa 6 mm
betragen. Die oben beschriebenen Längen führen dazu, daß die Gesamtlänge des
Bilderzeugungslichtstrahls 56 etwa 240 mm beträgt. Aufgrund
der oben beschriebenen Konfiguration erstreckt sich zumindest 80%
des Lichtwegs 56 in einer im wesentlichen vertikalen Richtung,
d. h. in einer Richtung senkrecht zu dem Objekt 54 an dem
Ort des Linienabschnitts 54.
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Diese
Anordnung bewirkt, daß die
Höhe „b", 1, des Abtastvorrichtungsgehäuses größer als seine
Tiefe „c", 3, ist. Es hat sich herausgestellt, daß diese
Konfiguration des Gehäuses
ein leichtes Ergreifen durch eine menschliche Hand ermöglicht und
so eine Erleichterung einer Verwendung während einer Abtastoperation
ermöglicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann die Gehäusehöhe „b" zumindest etwa zweimal
die Gehäusetiefe „c" sein.
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Das
Gehäuse 20 enthält ebenso
eine Speicherspeicherungsvorrichtung 90, 5. Die Speicherspeicherungsvorrichtung 90 ist
durch eine Verbindung 92 mit einem Mikroprozessor 80 verbunden. Die
Speicherspeicherungsvorrichtung 90 dient zur Speicherung
von Bildern abgetasteter Objekte, die durch die Hand-Abtastvorrichtung 10 erfaßt werden. Die
Speicherspeicherungsvorrichtung 90 kann eine Festkörper-Speichervorrichtung
sein, die in der Lage ist, Daten zu speichern, die etwa 50 Seiten
Text mit 8,5 Zoll (21,59 cm) mal 11 Zoll (27,94 cm) entsprechen.
Die Speicherspeicherungsvorrichtung 90 kann alternativ
als ein einstückiges
Teil des Mikroprozessors 80 anstatt als eine separate Einheit
aufgebaut sein.
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Ein
Abtastknopf 94 befindet sich an der Rückoberfläche 24 des Gehäuses 20, 2. Der Abtastknopf 94 ist
mit dem Mikroprozessor 80 verbunden, wie durch ein Bezugszeichen 96 in 5 dargestellt ist. Der Abtastknopf 94 ist
so konfiguriert, um durch einen Benutzer betreibbar zu sein, wenn
eine Abtastoperation durchgeführt
wird. Ein Niederdrücken
des Abtastknopfs 94 bewirkt, daß der Mikroprozessor 80 eine
Abtastoperation ausführt.
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Ein
An-Aus-Schalter 95 kann an der Rückoberfläche 24 des Gehäuses 20, 2, vorgesehen sein. Der
An-Aus-Schalter 95 dient dazu, um eine Leistungsversorgung
zu der optischen Hand-Abtastvorrichtung 10 auf eine herkömmliche
Weise an- und auszuschalten,
und kann mit dem Mikroprozessor 80 durch eine Verbindung 97 verbunden
sein, wie in 5 dargestellt
ist.
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Funktionsknöpfe 98, 100, 102 können sich an
der Vorderoberfläche 22 des
Gehäuses 20 befinden,
wie in 1 gezeigt ist.
Die Funktionsknöpfe 98, 100, 102 ermöglichen
es einem Benutzer der Hand-Abtastvorrichtung 10, mit dem
Mikroprozessor 80 zu kommunizieren, um derartige Funktionen,
wie z. B. eine Benutzerschnittstelle zur Dateiverwaltung, Bildbearbeitung,
usw., zu erzielen. Die Funktionsknöpfe 98, 100, 102 sind
mit dem Mikroprozessor 80 verbunden, wie durch Bezugszeichen 104, 106 bzw. 108, 5, angezeigt ist.
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Ein
Eingangs-Ausgangs-Tor 110 befindet sich an der Rückoberfläche 24 des
Gehäuses 20, 2. Das Eingangs-/Ausgangstor 110 ist
mit dem Mikroprozessor 80 verbunden, wie schematisch durch
ein Bezugszeichen 112 in 5 gezeigt
ist. Das Eingangs-/Ausgangstor 110 ermöglicht es, daß Bilddaten,
die durch die Hand-Abtastvorrichtung 10 erfaßt und/oder
durch den Mikroprozessor 80 und die Speicherspeicherungsvorrichtung 90 gespeichert sind,
an einen Computer oder eine weitere Datenhandhabungsvorrichtung übertragen
oder „heruntergeladen" werden können. Das
Eingangs-/Ausgangstor 110 kann eine physische Verbindungsvorrichtung sein,
wie z. B. ein Industriestandard-„IEEE-1284"-Typ-Verbinder, oder kann eine berührungsfreie
Verbindungsvorrichtung sein, wie z. B. ein Infrarot-Kommunikationstor.
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Ein
Bildschirm 114, 1,
kann an der Vorderoberfläche 22 des
Gehäuses 20 zum
Anzeigen von Bildern von Objekten, die gerade abgetastet werden,
und ebenso zum Anzeigen von Bildern zuvor abgetasteter Objekte,
die durch den Mikroprozessor 80 und/oder die Speichervorrichtung 90 gespeichert sind,
vorgesehen sein. Der Bildschirm 114 ist mit dem Mikroprozessor 80 durch
eine Verbindung 116, 5,
verbunden. Der Bildschirm 114 kann verwendet werden, um
Bilder anzuzeigen, die zuvor abgetastet und in dem Mikroprozessor 80 und/oder
der Speichervorrichtung 90 gespeichert wurden. Auf diese
Weise kann der Benutzer der Hand-Abtastvorrichtung 10 sicherstellen,
daß erwünschte Abtastobjekte ordnungsgemäß erfaßt wurden,
bevor die Bilder an einen Computer oder eine weitere Datenhandhabungsvorrichtung
heruntergeladen werden.
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Der
Bildschirm 114 kann ebenso verwendet werden, um Statusinformationen
anzuzeigen, die durch den Mikroprozessor 80 erzeugt werden.
Zusätzlich
kann der Bildschirm 114 verwendet werden, um Menü-Informationen
anzuzeigen, die einem Benutzer Zugang zu verschiedenen Abtastungs-bezogenen
Funktionen liefern, die durch den Mikroprozessor 80 bereitgestellt
werden.
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Der
Bildschirm 114 kann z. B. ein Flüssigkristallanzeige-(LCD-)Typ-Bildschirm
einer bekannten Konfiguration sein. Ein derartiger LCD-Bildschirm kann
von dem Typ sein, der üblicherweise
in der Industrie als eine Reflexions-STN-Anzeige bekannt ist. Der Bildschirm 114 kann
Abmessungen von etwa 2 Zoll (5,08 cm) mal 2 Zoll (5,08 cm) aufweisen.
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Ein
Roll- bzw. Scrollmechanismus 118 kann an der Vorderoberfläche 22 des
Gehäuses 20, 1, vorgesehen sein. Der
Rollmechanismus 118 ist mit Richtungsknöpfen 120, 122, 124 und 126 versehen, die
durch einen Benutzer aktiviert werden können, um in auf dem Bildschirm 114 angezeigten
Bildern zu blättern.
Der Rollmechanismus 118 kann ebenso verwendet werden, um
einen Cursor oder einen anderen Zeiger auf dem Bildschirm 114 zu
bewegen, um verschiedene Funktionen zu erzielen, wie dies bekannt ist.
Der Rollmechanismus 118 ist mit dem Mikroprozessor 80 durch
eine Verbindung 128, 5,
verbunden.
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Um
es zu ermöglichen,
daß die
Hand-Abtastvorrichtung 10 über ein Objekt 54 bewegt
werden kann, das abgetastet werden soll, ist eine Rolle 30 an der
unteren Oberfläche 28 des
Gehäuses 20, 1 bis 3, vorgesehen. Die Rolle 30 kann
drehbar in dem Gehäuse 20 durch
Achsenabschnitte 32 und 34, 1, befestigt sein. Auf diese Weise befestigt,
ist die Rolle 30 um die Rollenachse RR, 4, 9 und 10, drehbar. Die Rollenachse
RR schneidet die Bilderzeugungsvorrichtungs-Mittelachse LL. Die
Rolle 30 kann eine Länge „d" von z. B. 8 Zoll
(20,32 cm) und einen äußeren Durchmesser
von z. B. 0,5 Zoll (1,27 cm) aufweisen. Die Rolle 30 kann
als einen Metallkern aufweisend aufgebaut sein, der durch eine Elastomerbeschichtung
bedeckt ist.
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Bezug
nehmend auf 5 kann die
Rolle 30 mit einem Antriebsmotor 84 verbunden
sein, der die Rolle 30 dreht und so die Abtastvorrichtung 10 entlang
eines Objekts 54, das abgetastet werden soll, antreibt,
während
eine Abtastung durchgeführt
wird. Ein Wandler 86 kann mit dem Motor 84 verbunden sein.
Der Wandler 86 sendet ein Signal 88 an den Mikroprozessor 80,
das die Geschwindigkeit und Verschiebung der Rolle 30 anzeigt.
Auf diese Weise kann der Mikroprozessor die Verschiebung der Hand-Abtastvorrichtung 10 während einer
Abtastoperation bestimmen, um ein Datensignal 82 von dem Photosensorarray 50 mit
dem geeigneten Ort auf dem abgetasteten Objekt 54 zu korrelieren.
Der Mikroprozessor 80 steuert die Aktivierung und die Geschwindigkeit
des Motors 84 über
eine Verbindung 117.
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Eine
Batterie, nicht gezeigt, kann ebenso innerhalb des Gehäuses 20 vorgesehen
sein, um eine Leistung für
die optische Hand-Abtastvorrichtung 10 auf eine herkömmliche
Weise bereitzustellen. Die Batterie kann wiederaufladbar sein, wie
dies bekannt ist. Alternativ kann die Abtastvorrichtung 10 durch eine
externe Leistungsquelle, wie z. B. über ein Leistungsversorgungskabel,
mit Leistung versorgt werden.
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6 zeigt die Hand-Abtastvorrichtung 10, wie
sie positioniert ist, um eine Abtastung eines Objekts 54,
wie z. B. eines Dokuments, zu beginnen. Das Dokument 54 kann
z. B. eine Seite Text mit 8,5 Zoll (21,59 cm) mal 11 Zoll (27,94
cm) sein. Um das Dokument 54 abzutasten, wird die Abtastvorrichtung 10 zuerst
an einem Ende 132 des Dokuments 54 positioniert,
wobei die Rolle 30 der Abtastvorrichtung 10 auf
dem Dokument 54 aufliegt. Der Benutzer drückt dann
den Abtastknopf 94 und hält denselben unten, während sich
die Abtastvorrichtung 10 in der Abtastrichtung 130 über das
Dokument 54 bewegt. Wenn die Abtastvorrichtung bewegt wird,
bildet die Bilderzeugungsanordnung 40 Linienabschnitte
des abgetasteten Objekts auf das Photosensorarray 50 ab, das
wiederum ein Signal 82 sendet, das dem Mikroprozessor 80 die
abgetasteten Linienabschnitte anzeigt. Das Photosensorarray 50 überträgt das Signal 82,
das Linienbilder des Objekts darstellt, das gerade abgetastet wird,
jedesmal, wenn ein Abtastintervall auftritt, wie dies bekannt ist.
Ein typisches Abtastintervall kann z. B. ein 300-stel Zoll (0,085
mm) sein. Wenn die Abtastvorrichtung 10 das gegenüberliegende
Ende 134 des Dokuments 54 erreicht, kann der Benutzer
den Abtastknopf 94 loslassen, was bewirkt, daß die Abtastvorrichtung 10 ihre
Bewegung anhält.
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Die
Hand-Abtastvorrichtung 10 ist so konfiguriert, daß ein Kontakt
mit dem abzutastenden Objekt 54 nur entlang einer einzelnen
Linie 53, 4, auftritt.
Diese Linie ist quer zu der Abtastrichtung 130, 6, und wird durch die Rolle 30 definiert,
die sich an dem unteren Abschnitt der Abtastvorrichtung befindet.
Die Abtastvorrichtung 10 wird so vollständig durch die einzelne Rolle 30 getragen,
wenn eine Abtastung durchgeführt
wird. Da die Abtastvorrichtung 10 durch nur eine Rolle
getragen wird, kann die Bilderzeugungsanordnung 40 der
Abtastvorrichtung 10 sehr nahe an die Kante des Objekts 54 bewegt
werden, während
sie vollständig
getragen bleibt. Die Hand-Abtastvorrichtung 10 ist deshalb
in der Lage, im wesentlichen alle erwünschten Merkmale eines abzutastenden
Objekts (z. B. einer Seite gedruckten Texts) zu erfassen, während sie
vollständig
getragen bleibt.
-
Die
Verwendung einer derartigen Einrollenkonfiguration ermöglicht es
einem Benutzer außerdem,
die gerade abgetastete Fläche
durch die Hand-Abtastvorrichtung 10 zu betrachten, während eine
Abtastung durchgeführt
wird. Da das Beleuchtungslicht 64 nicht unter der Abtastvorrichtungsstruktur
versteckt ist, kann ein Benutzer dieses Licht auf dem Objekt 54 betrachten,
während
die Abtastung durchgeführt
wird. Diese Fähigkeit
einer Betrachtung des Beleuchtungslichts 64 ermöglicht es
einem Benutzer zu bestimmen, welcher Abschnitt des Objekts 54 gerade
durch die Abtastvorrichtung 10 abgetastet wird. Auf diese
Weise kann der Benutzer sicherstellen, daß alle erwünschten Merkmale, z. B. Text,
auf dem Objekt 54 abgetastet werden.
-
Um
eine Betrachtung des beleuchteten Abtastbereichs durch einen Benutzer
zu ermöglichen, kann
eine Einkerbung 29 in der vorderen und unteren Oberfläche 22, 28 der
Hand-Abtastvorrichtung, 3, 7, 8,
vorgesehen sein. Die Einkerbung 29 ermöglicht einem Benutzer der Abtastvorrichtung
eine uneingeschränkte
Sicht auf den gerade abgetasteten Bereich. Die Einkerbung 29 kann
eine Höhe „f" von z. B. 0,22 Zoll
(0,56 cm) und eine Tiefe „g" von z. B. 0,28 Zoll
(0,71 cm), 3, aufweisen.
-
Da
die Hand-Abtastvorrichtung 10 mit nur einer Rolle versehen
ist, kann ein Benutzer unter Umständen unbeabsichtigt die Abtastvorrichtung
nach vorne und hinten neigen, während eine
Abtastung durchgeführt
wird. Bezug nehmend auf die 7 und 8 ist eine Normalebene VV
durch die Rollenachse RR und die Kontaktlinie 53 zwischen
der Rolle 30 und dem Objekt 54 definiert. In dem
Fall eines planaren Objekts, z. B. des Objekts 54, das
in den 7 und 8 gezeigt ist, ist die Normalebene
VV immer senkrecht oder normal zu der Ebene des Objektes. Oft jedoch
sind abzutastende Objekte nicht planar. Ein Beispiel eines derartigen
nicht-planaren Objekts ist ein offenes Buch, bei dem die abzutastende
Seite ein gekrümmtes
Profil annehmen kann.
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11 stellt schematisch ein
Beispiel eines Objekts 54 dar, das ein nicht-planares Profil
aufweist. Bei einem derartigen Fall wird die Normalebene VV noch
immer durch die Rollenachse RR und die Kontaktlinie 53 definiert,
wie gezeigt. Die Normalebene VV ist ebenso senkrecht zu einer Tangentialebene 67,
die parallel zu der Tangente der äußeren Oberfläche der
Rolle 30 an dem Kontaktpunkt 53 ist. In dem Fall
eines planaren Objektes 54, wie in den 7 und 8 gezeigt
ist, fällt
die Tangentialebene 67 mit der Ebene des Objekts 54 zusammen.
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7 zeigt die Hand-Abtastvorrichtung 10 in einer
vorwärts
geneigten Konfiguration, bei der die Achse LL der Abtastvorrichtung 10 um „j" Grad nach vorne
von der Normalebene VV geneigt ist. 8 zeigt
die Hand-Abtastvorrichtung 10 in einer rückwärts geneigten
Konfiguration, bei der die Achse LL der Abtastvorrichtung um „k" Grad nach hinten
von der Normalebene VV geneigt ist. Die 9 und 10 stellen
schematisch die Wirkung eines Vorwärts- bzw. Rückwärts-Neigens auf die Bilderzeugungsanordnung 40 dar. 4 stellt schematisch die
Bilderzeugungsanordnung 40 dar, wenn die Hand-Abtastvorrichtung 10 in
einer nicht-geneigten Konfiguration ist, bei der die Achse LL der
Abtastvorrichtung innerhalb der Normalebene VV liegt.
-
Es
wurde bestimmt, daß ein
typischer Benutzer ohne weiteres in der Lage ist, eine Abtastung
mit der Hand-Abtastvorrich tung 10 durchzuführen, ohne die
Vorrichtung um mehr als einen Winkel „j" von 10 Grad nach vorne oder mehr als
einen Winkel „k" von 10 Grad nach
hinten zu der Normalebene W zu neigen. Folglich ist die Abtastvorrichtung
entworfen, um ein derartiges Neigen während einer Abtastoperation ohne
eine wesentliche Verschlechterung der erfaßten Bildqualität unterzubringen,
wie noch detaillierter erläutert
wird.
-
Die
Abtastvorrichtung 10 ist aufgebaut um sicherzustellen,
daß kein
Abschnitt des Gehäuses 20 das
abgetastete Objekt 54 berührt, wenn die Vorrichtung um
bis zu 10 Grad von der Normalebene W in einer der beiden Richtungen
geneigt wird. Um dies zu erzielen, ist die Rolle 30 konfiguriert,
um eine ausreichende Entfernung unter der unteren Oberfläche 28 des
Gehäuses 20, 3, vorzustehen. Es wurde
z. B. herausgefunden, daß ein
Positionieren des äußeren Umfangs
der Rolle 30 in einer Entfernung „e" von zumindest etwa 0,125 Zoll (0,32
cm) unter der unteren Oberfläche 28 des
Gehäuses 20 zu
diesem Zweck ausreichend ist.
-
Wie
am besten aus 9 zu sehen
ist, wird, wenn die Abtastvorrichtung 10 nach vorne geneigt wird
(d. h. in der Abtastrichtung 130), die effektive Entfernung
zwischen der Linse 48 und dem Linienabschnitt 52 auf
dem Dokument 54 kürzer.
Umgekehrt wird, wie aus 10 zu
sehen ist, wenn die Abtastvorrichtung 10 nach hinten geneigt
wird (d. h. entgegengesetzt zu der Abtastrichtung 130),
die effektive Entfernung zwischen der Linse 48 und dem
Linienabschnitt 52 auf dem Dokument 54 länger. Folglich neigt
der Linienabschnitt 52 dazu, sich aus dem Fokus der Linse 48 herauszubewegen,
wenn die Abtastvorrichtung 10 geneigt wird.
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Um
dieses Problem zu lösen,
kann die Abtastvorrichtung 10 mit einer Linse 48 versehen
sein, die eine relativ hohe Blendenzahl aufweist. Wie dies bekannt
ist, hat eine Linse mit höherer
Blendenzahl eine größere Tiefenschärfe als
eine Linse mit niedrigerer Blendenzahl. Folglich ermöglicht es
die Verwendung einer Linse mit höherer
Blendenzahl der Hand-Abtastvorrichtung 10, das Linienbild 52 während der
gesamten oben beschriebenen Neigungsbewegungen ausreichend fokussiert
zu halten. Es hat sich herausgestellt, daß eine Linse, die eine Blendenzahl
von zumindest etwa 4 und eine Tiefenschärfe von zumindest etwa 0,20
Zoll (0,51 cm) aufweist, ausreicht, um den Linienabschnitt 52 während Neigungsbewegungen
von bis zu etwa 10 Grad von der Normalebene VV ausreichend fokussiert
zu halten. Vorzugsweise weist die Linse 48 eine Blendenzahl von
etwa 4 und eine Tiefenschärfe
von etwa 0,20 Zoll (0,51 cm) auf. Da eine Linse mit höherer Blendenzahl dazu
neigt, weniger Licht zu erfassen, kann ein empfindlicheres Photosensorarray 50 in
der Abtastvorrichtung 10 verwendet werden. Bei einem Beispiel kann
ein Photosensorarray, das ein Signal-Rausch-Verhältnis von etwa 60:1 aufweist,
verwendet werden.
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Um
die nachteiligen Wirkungen einer Neigung auf die erfaßte Bildqualität weiter
zu minimieren, ist die Hand-Abtastvorrichtung 10 so konfiguriert, um
die Entfernung „i" zwischen der Rollenkontaktlinie 53 und
dem Linienabschnitt 52, 4,
zu minimieren. Wie am besten in den 9 und 10 zu sehen ist, dreht sich
die Abtastvorrichtung 10, wenn sie wie oben beschrieben
geneigt wird, um die Rollendrehachse RR. Folglich ist, je länger die
Entfernung „i" ist, die defokussierende
relative Bewegung zwischen dem Linienabschnitt 52 des abzutastenden
Objekts 54 und dem Photosensorarray 50 um so größer. Umgekehrt
reduziert ein Minimieren der Entfernung „i" diesen Defokussierungseffekt. Es hat
sich herausgestellt, daß ein
Beibehalten der Entfernung „i" bei etwa 0,30 Zoll
(0,76 cm) oder weniger dazu dient, den Defokussierungseffekt ausreichend
zu minimieren.
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Ein
weiteres Problem, das durch die oben beschriebene Neigung bewirkt
wird, besteht darin, daß das
Linienbild dazu neigt, sich aus dem Beleuchtungslicht 64 herauszubewegen,
wenn die Abtastvorrichtung geneigt wird. Wie in 9 gezeigt ist, bewegt sich der Linienabschnitt 52,
wenn die Abtastvorrichtung 10 nach vorne geneigt wird,
näher zu
der Kontaktlinie 53 zwischen der Rolle 30 und
dem Objekt 54. Umgekehrt bewegt sich, wie in 10 dargestellt ist, wenn
die Abtastvorrichtung 10 nach hinten geneigt wird, der
Linienabschnitt 52 weiter weg von der Kontaktlinie 53.
So würde
sich, wenn ein herkömmliches
Beleuchtungslicht mit relativ schmaler Breite in der Hand-Abtastvorrichtung 10 verwendet würde, der
Linienabschnitt 52 aus dem beleuchteten Bereich herausbewegen,
wenn dieselbe geneigt wird. Dies würde zu einer Verschlechterung
des durch die Abtastvorrichtung 10 erfaßten Bildes führen, da
eine Beleuchtung des Linienabschnitts 52 für eine optimale
Qualität
des erfaßten
Bilds nötig
ist.
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Um
eine ausreichende Beleuchtung des Linienabschnitts 52 während eines
Neigens sicherzustellen, kann die Abtastvorrichtung 10 mit
einem relativ breiten Beleuchtungslichtstrahl 46 versehen
sein, wie in den 4, 9 und 10 gezeigt ist. Die Breite dieses Lichtstrahls
wird durch die Konfiguration der Linse 66 bestimmt. Auf
diese Weise wird ein breiterer Bereich auf dem Objekt 54 beleuchtet
und der Linienabschnitt 52 bleibt selbst dann beleuchtet,
wenn die Abtastvorrichtung 10 nach vorne, wie in 9 gezeigt ist, und nach
hinten, wie in 10 gezeigt
ist, geneigt wird. Es hat sich herausgestellt, daß ein Bereitstellen
eines Beleuchtungslichts, das eine Breite „h" von etwa 0,160 Zoll (0,406 cm) aufweist,
ausreicht, um eine Abtastvorrichtungsneigung von bis zu etwa 10
Grad von der Normalebene VV auszugleichen.
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Ein
weiteres durch das Neigen der Hand-Abtastvorrichtung 10 bewirktes
Problem besteht darin, daß die
Vergrößerung des
Linienabschnitts 52 beeinflußt wird. Wenn die Abtastvorrichtung 10 geneigt wird,
ist das Objekt 54 nicht mehr senkrecht zu dem Bildstrahl 56,
wie am besten in den 9 und 10 dargestellt ist. Folglich
sind Abschnitte des Linienabschnitts 52 näher an dem
Photosensorarray 50 als andere Abschnitte. Dies führt dazu,
daß die
näheren Abschnitte
zu einem kleineren Ausmaß vergrößert werden
als die weiter entfernten Abschnitte und das Bild der näher gelegenen
Abschnitte, fokussiert auf das Photosensorarray 50, kleiner
als das Bild der weiter entfernten Abschnitte ist, was zu einer
gewissen Verschlechterung der Qualität des durch die Abtastvorrichtung 10 erfaßten Bildes
führt.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß die einer Vergrößerung zugeordnete
Bildverschlechterung relativ vernachlässigbar ist und nicht korrigiert
werden muß,
wenn die Abtastvorrichtung 10 während einer Verwendung um nicht
mehr als etwa 10 Grad von der Normalebene VV geneigt wird. Wenn
jedoch erwünscht
wird, die Qualität
des erfaßten
Bilds zu verbessern oder ein Neigen der Abtastvorrichtung 10 um mehr
als 10 Grad von der Normalebene W auszugleichen, kann ein Typ von
Linse, der als eine „telezentrische
Linse" bekannt ist,
anstelle der zuvor beschriebenen Linse 48 verwendet werden.
Telezentrische Linsen werden häufig
in der Photolithographie-Industrie verwendet und sind konfiguriert,
um die Variationen einer Vergrößerung,
die durch eine Entfernungsvariation aufgrund des Neigens bewirkt
wird, wie oben beschrieben wurde, auf eine bekannte Weise zu beseitigen.
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Obwohl
die Hand-Abtastvorrichtung 10 als eine einzelne Rolle 30 aufweisend
beschrieben wurde, wird darauf verwiesen, daß eine Mehrteilrolle alternativ
vorgesehen sein könnte,
in der die Drehachsen der Rollenteile kollinear sind. Eine derartige
Konfiguration würde
für einen
Linienkontakt zwischen der Abtastvorrichtung und dem gerade abgetasteten
Objekt sorgen, wie oben beschrieben wurde.
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Als
eine weitere Alternative könnte
die zuvor beschriebene Rolle 30 durch einen Gleitmechanismus
ersetzt werden, der eine gleitende anstelle einer rollenden Bewegung
der Abtastvorrichtung 10 über das abzutastende Objekt 54 ermöglicht,
und der ebenso für
einen wesentlichen Linienkontakt zwischen der Abtastvorrichtung
und dem abzutastenden Objekt sorgt.
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Die 12 bis 14 stellen eine Fensteranordnung 150 dar,
die verwendet werden kann, um das Abtastvorrichtungsgehäuse 20 abzudichten
und so zu verhindern, daß Staub,
Feuchtigkeit und weitere potentielle Verunreinigungen in das Innere
des Gehäuses 20 gelangen
können
und die optischen Komponenten der Bilderzeugungsanordnung 40, 4, 9 und 10,
und zugeordneter Abtastvorrichtungselektronik verunreinigen.
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Bezug
nehmend auf die 12 und 13 kann die Fensteranordnung 150 einstückig aufgebaut
sein, um sowohl die Lichtquellenlinse 66, wie zuvor beschrieben
wurde, als auch einen transparenten Fensterabschnitt 152 zu
umfassen. Der transparente Fensterabschnitt 152 erlaubt
einen ungehinderten Durchgang des Bilderzeugungsstrahls 56 von
dem Linienbild 52 zu dem Bilderzeugungssystem 40,
wie am besten in 14 zu
sehen ist, während
wirksam das Abtastvorrichtungsgehäuse 20 abgedichtet
wird, um den Eintritt von Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen
zu verhindern.
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Die
Fensteranordnung 150 kann einen Vorderwandabschnitt 154, 13, umfassen. Die Linse 66 kann
sich unmittelbar benachbart zu dem Vorderwandabschnitt 154 befinden
und kann eine erste gekrümmte
Oberfläche 250 und
eine zweite im wesentlichen flache Oberfläche 252 umfassen,
die im wesentlichen senkrecht zu dem Vorderwandabschnitt 154 sein
kann. Der Fensterabschnitt 152 kann unmittelbar benachbart
zu der Linse 66 positioniert sein und kann eine im wesentlichen
parallele erste und zweite Oberfläche 254, 256 umfassen.
Unmittelbar benachbart zu dem Fensterabschnitt 152 positioniert befindet
sich ein Rückwandabschnitt 156,
der sich im wesentlichen senkrecht zu dem Fensterabschnitt 152 erstrecken
kann. Seitenwandabschnitte 158, 160 können sich
zwischen dem Vorderwandabschnitt 154, der Linse 66,
dem Fensterabschnitt 152 und dem Rückwandabschnitt 156, 12 und 13, erstrecken. Ein linearer Wandabschnitt 157 kann
sich von dem Übergang
des Fensterabschnitts 152 und der Rückwand 156, wie in 13 gezeigt ist, nach hinten erstrecken.
Der lineare Wandabschnitt 157 kann in einen gekrümmten Wandabschnitt 159 übergehen, wie
in 13 gezeigt ist. Befestigungsblöcke 172, 176 können unmittelbar
benachbart zu der Rückwand 156,
dem linearen Wandabschnitt 157 und dem gekrümmten Wandabschnitt 159 an
den gezeigten Orten positioniert sein, z. B. in 12. Der Vorderwandabschnitt 154 der
Fensteranordnung, die Linse 66, der Fensterabschnitt 152,
der Rückwandabschnitt 156,
der lineare Wandabschnitt 157, der gekrümmte Wandabschnitt 159 und
die Befestigungsblöcke 172, 176,
wie diese oben beschrieben sind, können alle einstückig gebildet
sein.
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Die
LED-Platte 62 kann, wie zuvor beschrieben wurde, auch als
ein einstückiges
Teil der Fensteranordnung 150 konfiguriert sein. Die LED-Platte 62 kann
durch den Vorder- und Rückwandabschnitt 154, 156, 13, und Seitenwandabschnitte 158, 160, 12, der Fensteranordnung 150 getragen werden.
Wie am besten in 12 zu
sehen ist, kann die LED-Platte 62 an dem Rest der Fensteranordnung 150 durch
Schrauben 162, 164 angebracht sein, die mit Gewinde
versehene Öffnungen,
nicht gezeigt, in den Seitenwandabschnitten 158, 160 auf eine
herkömmliche
Art und Weise in Eingriff nehmen können. Alternativ könnte die
LED-Platte durch ein Kleben oder einen weiteren geeigneten Mechanismus
angebracht sein. Die LED-Platte 62 enthält eine Lichtquelle 179, 13, die, wenn die LED-Platte wie
oben beschrieben befestigt ist, mit der Linse 66 ausgerichtet
ist. Wenn die LED-Platte 62 an der Fensteranordnung 150 befestigt
ist, wie oben beschrieben ist, ist dieselbe im wesentlichen parallel
zu der Linsenoberfläche 252,
wie in 13 gezeigt ist.
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Ein
direktes Anbringen der LED-Platte an der Fensteranordnung 150 auf
diese Weise reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung
zwischen der Lichtquelle 179 und der Linse 66.
Eine derartige Fehlausrichtung könnte
zu einer unerwünschten
Verzerrung des Beleuchtungslichtstrahls 64 führen. Ebenso
ist, da die Linse 66 in der Fensteranordnung 150 gebildet
ist, dieselbe an dem äußersten
Abschnitt des Abtastvorrichtungsgehäuses 20 positioniert.
Folglich gibt es keine zusätzlichen
optischen Komponenten, durch die der Beleuchtungslichtstrahl 64 gelangen
muß, bevor
er das Objekt 54 erreicht. Wie dies zu erkennen ist, dient
die einstückig
gebildete Linse 66, die oben beschrieben ist, zwei Funktionen:
zur Fokussierung des Beleuchtungslichtstrahls 64 auf das
Objekt 54 und zum Schließen des Gehäuses 20 gegenüber dem
Eintritt von Staub und anderen Verunreinigungen.
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Um
einen ungehinderten Durchgang des Bildstrahls 56 zu erlauben,
kann die LED-Platte 62 mit einer Einkerbung 166 versehen
sein, die durch sich nach hinten erstreckende Schenkelabschnitte 168, 170, 12, definiert ist. Die Schenkelabschnitte 168, 170 ermöglichen
eine sichere Befestigung der LED-Platte 62 an dem Rest
der Fensteranordnung 150 durch ein Bereitstellen einer
Ineingriffnahme mit der Rückwand 156 der
Fensteranordnung.
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Eine
gekrümmte
Wand 159 dient dazu, den Fensterabschnitt 152 und
die Linse 66 der Fensteranordnung von dem gerade abgetasteten
Objekt 54 zu beabstanden, wie noch detaillierter erläutert wird.
Die gekrümmte
innere Oberfläche 161 der
Wand 159 liefert einen Freiraum für die Rolle 30 (die
zur Klarheit aus 14 entfernt
wurde), wenn die Fensteranordnung 150 in dem Abtastvorrichtungsgehäuse 120 befestigt
ist.
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Befestigungsblöcke 172, 176 sind
mit Durchgangslöchern 174 bzw. 178 versehen,
um eine Anbringung der Fensteranordnung 150 an der optischen
Anordnung 40 der Abtastvorrichtung zu erleichtern, wie
noch detaillierter erläutert
wird.
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Bezug
nehmend auf 14 ist zu
sehen, daß die
Fensteranordnung 150 den unteren Teil des Gehäuses 20 schließt, während ein
ungehinderter Durchgang des Bildstrahls 56 durch den Fensterabschnitt 152 und
von Licht 64, 10,
durch die Linse 66 erlaubt wird. Um eine relative Bewegung
zwischen der Fensteranordnung 150 und der Bilderzeugungsanordnung 40 zu
vermeiden, kann die Fensteranordnung direkt an der Bilderzeugungsanordnung
angebracht sein, während
erlaubt wird, daß dieselbe
bezüglich
des Gehäuses 20 „schwebt", wie noch detailliert
beschrieben wird. Für
eine ordnungsgemäße Ausrichtung
der Hand-Abtastvorrichtung 10 ist es wichtig, daß die Fensteranordnung 150 sich
nicht relativ zu der Bilderzeugungsanordnung 40 bewegt. Eine
derartige relative Bewegung könnte
z. B. eine Verzerrung des Bilderzeugungsstrahls 56 bewirken, wenn
derselbe durch den Fensterabschnitt gelangt, oder eine physische
Interferenz mit dem Bilderzeugungsstrahl durch Abschnitte der Fensteranordnung 150.
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Die
optische Anordnung 40 kann mit einer Mehrzahl von Befestigungsblöcken versehen
sein, wie z. B. dem Befestigungsblock 186, in 14 gezeigt. Der Befestigungsblock 186 kann
eine Öffnung 188 in
demselben aufweisen, die mit einem Gewinde versehen sein kann. Folglich
kann die Fensteranordnung 150 sicher an der optischen Anordnung 40 angebracht
sein, indem ein Bolzen oder eine Schraube, nicht gezeigt, durch
das Durchgangsloch 178 in dem Befestigungsblock 176 der
Fensteranordnung verläuft
und derselbe/dieselbe gewindemäßig in die Öffnung 188 des
Befestigungsblocks 186 der optischen Anordnung eingeführt wird.
Ein ähnlicher
Befestigungsprozeß kann
in bezug auf den Befestigungsblock 172, 12, der Fensteranordnung verwendet werden.
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Auf
die oben beschriebene Art und Weise kann die Fensteranordnung 150 starr
an der optischen Anordnung 40 angebracht werden. Das Gehäuse 20 kann
aus einem Vordergehäuseabschnitt 180 und
einem Rückgehäuseabschnitt 182 gebildet sein,
die an einer Verbindungsfläche 184 verbunden sein
können.
Der Vorder- und der Rückgehäuseabschnitt 180, 182 können durch
Schrauben, nicht gezeigt, oder durch jeden herkömmlichen Mechanismus zusammengehalten
werden. Die optische Anordnung 40 kann an dem Rückgehäuseabschnitt 182 angebracht
sein. Mit Gewinde versehene Befestigungsblöcke, wie z. B. der mit einem
Gewinde versehene Befestigungsblock 189, 14, können
außen an
der optischen Anordnung 40 vorgesehen sein, um eine derartige
Anbringung auf eine herkömmliche Weise
zu ermöglichen.
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Während einer
Benutzung und während
eines Transports der Hand-Abtastvorrichtung 10 ist das
Gehäuse 20 oftmals
physischen Belastungen ausgesetzt. Ein Beispiel einer Ursache einer
derartigen physischen Belastung ist, wenn ein Benutzer der Abtastvorrichtung 10 das
Gehäuse 20 zusammendrückt, während er
eine Abtastung durchführt.
Da das Gehäuse 20 aus
Kunststoff gebildet sein kann, das relativ flexibel ist, können diese
Belastungen bewirken, daß eine
relative Bewegung zwischen verschiedenen Abschnitten des Gehäuses und
insbesondere zwischen dem Vordergehäuseabschnitt 180 und
dem Rückgehäuseabschnitt 182 auftritt.
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Da
die optische Anordnung 40 an dem Rückgehäuseabschnitt 182 angebracht
ist und die Fensteranordnung 150 starr an der optischen
Anordnung angebracht ist, kann eine relative Bewegung zwischen der
Fensteranordnung 150 und dem Vordergehäuseabschnitt 180 aufgrund
der oben beschriebenen Belastungen auftreten. Folglich kann, um
das Gehäuse 20 wirksam
gegen einen Eintritt von Staub und anderen Verunreinigungen abzudichten,
während
diese relative Bewegung untergebracht wird, die Fensteranordnung 150 entworfen
sein, um bezüglich des
Vordergehäuseabschnitts 180 zu „schweben", wie noch detailliert
beschrieben wird.
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Ein
Abdichtungsmechanismus 190 kann an der Innenseite des Vordergehäuseabschnitts 180 vorgesehen
sein, wie in 14 gezeigt
ist. Der Abdichtungsmechanismus 190 weist einen im allgemeinen
U-förmigen
Querschnitt auf und weist eine erste Länge 192, die sich
entlang der Vorderseite des Gehäuseabschnitts 180 erstreckt,
eine zweite Länge 194,
die sich entlang der rechten Seite des Gehäuseabschnitts 180 erstreckt,
und eine dritte Länge,
nicht gezeigt, auf, die sich entlang der linken Seite des Gehäuseabschnitt 180 erstreckt.
Die Fensteranordnung 150 kann mit einem Kantenbauteil 196, 12 bis 14, versehen sein, das, wenn die Abtastvorrichtung 10 zusammengebaut
ist, zwischen den Schenkeln des U-förmigen Abdichtungsmechanismus 190 positioniert
ist, wie in 14 gezeigt
ist.
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Wie
aus 14 zu sehen ist,
ist ein Freiraum zwischen dem Kantenbauteil 196 der Fensteranordnung
und dem Abdichtungsmechanismus 190 des Vordergehäuseabschnitts
vorgesehen. Dieser Freiraum erlaubt es dem Vordergehäuseabschnitt 180, sich
relativ zu der Fensteranordnung 150 zu bewegen, und verhindert
so, daß eine
Bewegung des Vordergehäuseabschnitts 180 eine
relative Bewegung zwischen der Fensteranordnung 150 und
der optischen Anordnung 40 bewirkt.
-
Obwohl
eine relative Bewegung erlaubt wird, liefern die zusammenwirkenden
Formen des Kantenbauteils 196 der Fensteranordnung und
des U-förmigen
Abdichtmechanismus 190 des Vordergehäuseabschnitts einen gewundenen
Weg, der wirksam die Menge von Staub und anderen Verunreinigungen, die
in das Gehäuse 20 gelangt,
einschränkt.
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Die
Fensteranordnung 150 kann ein Lippenbauteil 198 enthalten,
das sich an der Rückseite
der gekrümmten
Wand 159, 13 und 14, befindet. Dieses Lippenbauteil
wirkt zusammen mit einem Steg 200, 14, der einstückig mit dem Rückgehäuseabschnitt 182 gebildet
sein kann, um den Rückabschnitt
der Fensteranordnung gegenüber dem
Gehäuse 20 abzudichten. Ähnliche
Merkmale, die nicht gezeigt sind, können vorgesehen sein, um die
Seiten der gekrümmten
Wand 159 der Fensteranordnung gegenüber den Seiten des Rückgehäuseabschnitts 182 abzudichten.
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Wie
zuvor erwähnt
wurde, bewirkt die gekrümmte
Wand 159 der Fensteranordnung 150, daß sowohl
der Fensterabschnitt 152 als auch die Linse 66 von
dem Objekt 54 beabstandet sind. Da der Fensterabschnitt 152 und
die Linse 66 nicht direkt auf dem Objekt 54 sitzen,
ist es sehr viel unwahrscheinlicher, daß dieselben während eines
Normalbetriebs der Hand-Abtastvorrichtung 10 verkratzt
oder anderweitig beschädigt
werden. Eine derartige Verkratzung kann z. B. resultieren, wenn
eine Abtastvorrichtung, die ein das Objekt berührendes Fenster aufweist, über ein
Objekt bewegt wird, das schmutzig oder körnig ist, oder wenn auf eine
Heftklammer gestoßen
wird. Ein verkratztes oder anderweitig beschädigtes Fenster kann den Bildstrahl 56,
der durch das Fenster gelangt, verzerren und kann so zu einer Verschlechterung
der Qualität
des durch die Hand-Abtastvorrichtung 10 erfaßten Bilds
führen. Ähnlich kann
eine verkratzte oder anderweitig beschädigte Lichtquellenlinse den
Lichtstrahl 64, der durch die Linse läuft, verzerren und zu einer
Beeinträchtigung
des durch die Lichtquelle 62 gelieferten Lichts führen und
so auch zu einer Verschlechterung des durch die Hand-Abtastvorrichtung 10 erfaßten Bilds
führen.
Die Bildqualität
kann ebenso nachteilig durch ein Fenster beeinflußt werden,
das Fehler enthält,
die nicht durch einen Kontakt mit dem Objekt bewirkt werden. Derartige
Fehler können
in weniger teuren Fenstermaterialien vorherrschender sein.
-
Der
Fensterabschnitt 152, der wie in 14 gezeigt angeordnet ist, wird aus dem
Fokusbereich der Bilderzeugungsanordnung 40 entfernt. Da
optische Systeme von Abtastvorrichtungen auf das gerade abgetastete
Objekt fokussiert sein müssen,
um die Qualität
eines erfaßten
Bilds zu maximieren, plaziert ein Anordnen des Fensters benachbart
zu dem Objekt, wie bei herkömmlichen
Abtastvorrichtungen, zwangsläufig
das Fenster in dem Fokusbereich des optischen Systems. Folglich
werden alle Defekte oder Fehler, wie z. B. Kratzer, auf dem Fenster
auf das Photosensorarray abgebildet und verschlechtern so die Qualität des erfaßten Bilds
wesentlich.
-
Der
Fensterabschnitt 152 kann in einer Entfernung „n" von zumindest etwa
0,30 Zoll (0,76cm) über
dem Objekt 54, 14,
(wenn die Hand-Abtastvorrichtung 10 nicht geneigt ist) angeordnet
sein. Es hat sich herausgestellt, daß diese Entfernung ausreicht,
um das Fenster 156 während
Abtastoperationen außer
Kontakt zu dem Objekt zu halten, und um den Fensterabschnitt 152 ausreichend
aus dem Fokusbereich des Bilderzeugungssystems 40 zu entfernen,
wenn eine Linse, die eine Blendenzahl von etwa 9 und eine Tiefenschärfe von
etwa 0,20 Zoll (0,51 cm) aufweist, vorgesehen ist. Am bevorzugtesten
kann der Fensterabschnitt 152 in einer Entfernung „n" von etwa 0,55 Zoll
(1,40 cm) oberhalb des Objekts 54 angeordnet sein.
-
Die
Fensteranordnung 150 kann aus Acryl aufgebaut sein und
kann konfiguriert sein, um sowohl den Fensterabschnitt 152 als
auch die Linse 66 einstückig
in derselben gebildet zu enthalten. Der Fensterabschnitt 152 kann
eine Dicke „m" von etwa 0,080 Zoll
(0,203 cm), 13, aufweisen
und kann aus dem gleichen Material wie der Rest der Fensteranordnung 150 gebildet
sein. Alternativ kann der Fensterabschnitt 152 ein separates
Stück sein,
das z. B. aus Glas aufgebaut und z. B. über Kleben an der Fensteranordnung 150 angebracht
ist.
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Auf
diese Weise kann die Fensteranordnung 150 sicher an dem
Abtastvorrichtungsgehäuse 20 in einer
Konfiguration befestigt sein, die den Fensterabschnitt 152 defokussiert
von dem Abtastvorrichtungsbilderzeugungssystem 40 anordnet,
und die einen Kontakt zwischen dem Fensterabschnitt 152 und dem
gerade abgetasteten Objekt vermeidet. Die Fensteranordnung 150 verhindert
einen Eintritt von Verunreinigungen in das Gehäuse 20, während ein ungehinderter
Durchgang des Lichtstrahls 56 in das Gehäuseinnere
erlaubt wird, und kann ebenso die LED-Platte 62 auf derselben
tragen.
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Es
ist ersichtlich, daß der
oben beschriebene Fensterentwurf mit jedem Typ von Abtastvorrichtung verwendet
werden könnte,
obwohl er Bezug nehmend auf eine Einrollen-Hand-Abtastvorrichtung beschrieben wurde.