DE69631466T2

DE69631466T2 - Vorrichtung und Verfahren zur optischen Abtastung eines Dokumentes

Info

Publication number: DE69631466T2
Application number: DE69631466T
Authority: DE
Inventors: Ronald K. Kerschner; David K. Campbell
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2016-08-24
Also published as: US5777321A; EP0785664B1; JPH09214696A; EP0785664A3; DE69631466D1; EP0785664A2

Description

Gebiet der Erfindung
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.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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).
Weitere optische Abtastvorrichtungen sind in der WO-A-92/22978, der US-A-5 301 243 und der US-A-5 175 422 offenbart.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
So wäre es im allgemeinen wünschenswert, eine Vorrichtung zu schaffen, die diese optischen Hand-Abtastvorrichtungen zugeordneten Probleme überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Vorderaufriß einer Hand-Abtastvorrichtung;
2 ist ein Rückaufriß der Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
3 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
4 ist ein schematischer Seitenaufriß des optischen Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
5 ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen verschiedenen Funktionskomponenten der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 zeigt;
6 ist eine schematische Darstellung, die die Hand-Abtastvorrichtung der 1 bis 5 zeigt, die zum Abtasten eines Objekts verwendet wird;
7 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer vorwärts geneigten Position;
8 ist ein Seitenaufriß der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer rückwärts geneigten Position;
9 ist ein schematischer Seitenaufriß des optischen Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer vorwärts geneigten Position;
10 ist ein schematischer Seitenaufriß des optischen Systems der Hand-Abtastvorrichtung aus 1 in einer rückwärts geneigten Position;
11 ist ein schematische Darstellung der Hand-Abtastvorrichtung aus 1, die eine gekrümmte Oberfläche eines Objekts abtastet;
12 ist eine Draufsicht einer Fensteranordnung für die Hand-Abtastvorrichtung aus 1;
13 ist eine Querschnittansicht der Fensteranordnung aus 12 entlang der Linie 13–13 aus 12;
14 ist eine Querschnittansicht der Hand-Abtastvorrichtung aus 1, die die Befestigung der Fensteranordnung aus 12 zeigt, entlang der Linie 14–14 aus 2.
Detaillierte Beschreibung der Erfindun
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.
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.
Nach einer allgemeinen Beschreibung der Hand-Abtastvorrichtung wird die Vorrichtung nun detaillierter beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Eine photoelektrische Bilderzeugungsvorrichtung (10) zum Erzeugen maschinenlesbarer Daten, die Bildobjekte (54) darstellen, die folgende Merkmale aufweist: (a) eine Photosensoranordnung (50); (b) optische Komponenten (42, 44, 46, 48), die entlang einem Lichtweg (56) angeordnet sind, der sich zwischen einem Objekt (54), das abgebildet werden soll, und der Photosensoranordnung (50) erstreckt; (c) einen Lichtlieferungsmechanismus (60), der in einer beleuchtenden Beziehung mit dem Objekt (54) positioniert ist; (d) eine Fensteranordnung (150), die folgende Merkmale aufweist: (i) einen Fensterabschnitt (152), der innerhalb des Lichtwegs (56) zwischen den optischen Komponenten (42, 44, 46, 48) und dem Objekt (54) positioniert ist; (ii) einen Linsenabschnitt (66), der dem Lichtlieferungsmechanismus (60) wirksam zugeordnet ist; wobei der Lichtlieferungsmechanismus (60) einen Lichterzeugungsmechanismus (62) umfaßt, der durch die Fensteranordnung (150) fest getragen ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Fensterabschnitt (152) konfiguriert ist, um eine berührungsfreie Beziehung mit dem Objekt (54) aufrechtzuerhalten, während das Objekt (54) abgebildet wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ein Optische-Komponente-Positionierungsgehäuse (20) aufweist, das an einem Ende desselben eine Öffnung aufweist und wobei die Fensteranordnung (150) die Öffnung im wesentlichen schließt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der der Fensterabschnitt (142) zumindest etwa 0,76 cm (0,30 Zoll) von dem Objekt (54) positioniert ist, während die Bilderzeugung stattfindet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ein Optische-Komponente-Positionierungsgehäuse (20) aufweist, das eine äußere Peripherie aufweist und wobei der Linsenabschnitt (66) an der äußeren Peripherie positioniert ist.
Ein Verfahren zum Abtasten eines Objekts (54) mit einer photoelektrischen Bilderzeugungsvorrichtung (10), die eine Fensteranordnung (150) aufweist, die einen Fensterabschnitt (152) und einen Linsenabschnitt (66) umfaßt, wobei der Linsenabschnitt (66) einem Lichtlieferungsmechanismus (60) wirksam zugeordnet ist, das folgende Schritte aufweist: (a) Herstellen eines Kontakts zwischen dem Objekt (54) und der Bilderzeugungsvorrichtung (10); (b) Durchführen einer Abtastung, während eine Relativbewegung zwischen der Bilderzeugungsvorrichtung (10) und dem Objekt (54) bewirkt wird; (c) Beibehalten der Fensteranordnung (150) in einer berührungsfreien Beziehung mit dem Objekt (54), während die Abtastung durchgeführt wird; (d) Beibehalten der Fensteranordnung (150) in einer schließenden Beziehung mit einer Öffnung in einer Optische-Komponente-Gehäuseanordnung (20), während die Abtastung durchgeführt wird; und (e) festes Tragen des Lichtlieferungsmechanismus (60) durch die Fensteranordnung (150).
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, das den weiteren Schritt eines Beibehaltens des Fensterabschnitts (150) zumindest etwa 0,30 Zoll (0,762 cm) von dem Objekt (54) aufweist, während die Abtastung durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, das den weiteren Schritt eines Beibehaltens des Linsenabschnitts (66) in einer schließenden Beziehung mit der Öffnung in der Optische-Komponente-Gehäuseanordnung (20) aufweist, während die Abtastung durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, das den weiteren Schritt eines Beibehaltens lediglich eines offenen Raums zwischen dem Linsenabschnitt (66) und dem Objekt (54) aufweist, während die Abtastung durchgeführt wird.