ES2217315T3 - Escaneador de mano con detector de posicion rotativo. - Google Patents
Escaneador de mano con detector de posicion rotativo.Info
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Abstract
UN ESCANER OPTICO QUE COMPRENDE UN ALOJAMIENTO QUE SE PUEDE SUJETAR CON LA MANO QUE TIENE UNA CABEZA DE EXPLORACION PARA EXPLORAR UN MEDIO DE REGISTRO (RM), UN RODILLO (15) QUE SE PUEDE ACOPLAR AL MEDIO DE REGISTRO Y QUE EL MEDIO DE REGISTRO PUEDE ROTAR CUANDO ES EXPLORADO POR LA CABEZA DE EXPLORACION, COMPRENDIENDO EL RODILLO UNAS MARCAS OPTICAMENTE SENSIBLES PARA A UTILIZAR PARA MEDIR EL MOVIMIENTO ROTATORIO DEL RODILLO, UNA FUENTE LUMINOSA QUE ILUMINA EL RODILLO Y SUS MARCAS, UN DETECTOR OPTICO (4) PARA DETECTAR LA INFORMACION RELATIVA AL MEDIO DE REGISTRO Y A LAS MARCAS DEL RODILLO Y UN SISTEMA DE CONTROL PARA ENERGIZAR PERIODICAMENTE LA FUENTE LUMINOSA DURANTE PERIODOS DE TIEMPO PREDETERMINADOS LO QUE PERMITE QUE EL DETECTOR OPTICO DETECTE LAS MARCAS DEL RODILLO DURANTE LOS PERIODOS DE TIEMPO PREDETERMINADOS Y LA INFORMACION SOBRE EL MEDIO DE REGISTRO DURANTE OTROS PERIODOS DE TIEMPO.
Description
Escaneador de mano con detector de posición
rotativo.
La presente invención se refiere a escaneadores o
"escaners" ópticos de mano para explorar o escanear soportes de
impresión y también a un detector utilizable en dichos escaneadores.
La invención es particularmente útil en un dispositivo de traducción
electrónica de tipo escaneador, para escanear textos impresos sobre
soportes de impresión y traducir simultáneamente de un idioma a
otro, o de una definición a otra definición del mismo idioma.
Los escaneadores ópticos manuales se han
extendido notablemente en una serie de aplicaciones, tales como
lectores de códigos de barras en puntos de ventas de productos y/o
servicios, para registrar datos que aparecen en documentos
originales para reproducción y proceso posterior, y para traducción
de documentos. Son ejemplos de escaneadores ópticos para estas
últimas aplicaciones los que se describen en las Patentes USA
4,393,460 4,523,235, 4,639,790, 4,890,230, 4,947,261, 4,959,871,
5,063,508 y 5,301,243. El preámbulo de cada una de las
reivindicaciones 1, 12, 18 se basa en la Patente USA 5.301.243.
Un objetivo de la presente invención consiste en
dar a conocer un escaneador óptico manual de construcción muy
compacta que resulta particularmente útil como traductor
electrónico. Otro objetivo de la invención consiste en dar a conocer
un detector con movimiento rotativo, o codificador ("encoder")
rotativo, particularmente utilizable en dicho escaneador óptico
manual, pero útil asimismo en otras aplicaciones de codificadores
rotativos.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención,
se da a conocer un escaneador óptico que comprende un cuerpo
envolvente sujetable con la mano que incluye:
un cabezal escaneador para escanear un soporte de
impresión;
un rodillo acoplable con dicho soporte de
impresión y rotativo con el mismo, cuando se efectúa el escaneado
por dicho cabezal escaneador;
una fuente de luz que ilumina dicho rodillo,
caracterizándose porque:
dicho rodillo comprende un marcador ópticamente
sensible a utilizar en la medición de movimientos rotativos del
rodillo, incluyendo dicho marcador ópticamente sensible como mínimo
una línea que se extiende helicoidalmente sobre la cara externa de
dicho rodillo;
un sensor óptico para detectar información sobre
el soporte de impresión y el marcado del rodillo y
un sistema de control para activar periódicamente
dicha fuente de luz durante un período de tiempo predeterminado,
posibilitando así que dicho detector óptico detecte dicho marcado
del rodillo durante dichos períodos de tiempo predeterminados, y la
información sobre el soporte de impresión durante otros períodos de
tiempo.
Esa disposición permite que el escaneador sea de
una construcción muy compacta, puesto que permite la utilización del
detector óptico en modalidad de tiempo compartido, tanto para
detectar los datos de información sobre el elemento de impresión
como para detectar los movimientos del escaneador. Los movimientos
del escaneador generan por lo tanto datos de dirección para
almacenar y procesar los datos de información detectada.
De acuerdo con el segundo aspecto de la
invención, se da a conocer un escaneador óptico manual, que
comprende:
un cabezal escaneador para escanear un soporte de
impresión para leer información del mismo;
un rodillo acoplable con dicho soporte de
impresión y rotativo con el mismo cuando se efectúe escaneado
mediante dicho cabezal escaneador,
una fuente de luz para iluminar el rodillo;
caracterizándose porque:
dicho rodillo comprende un marcador ópticamente
sensible que indica los movimientos rotativos del rodillo, y por lo
tanto el desplazamiento de dicho cabezal escaneador, incluyendo
dicho marcado ópticamente sensible como mínimo una línea que se
extiende helicoidalmente sobre la cara externa de dicho rodillo;
un detector óptico para detectar la luz reflejada
de dicho soporte de impresión y la luz reflejada de dicho
rodillo,
un primer sistema óptico que tiene lentes de
enfoque para el enfoque sobre la luz reflejada de dicho sensor
óptico procedente del soporte de impresión,
y un segundo sistema óptico que comprende dicho
lente de enfoque del primer sistema óptico para enfocar a la luz
reflejada del sensor óptico mencionado procedente de dicho
rodillo.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se da a conocer un detector que comprende:
un cabezal escaneador para escanear un soporte de
impresión para leer información del mismo;
un elemento rotativo;
un conjunto lineal de elementos de sensor óptico,
que se extienden paralelamente al eje de rotación de dicho elemento
rotativo;
una fuente de luz para iluminar la superficie
externa de dicho elemento rotativo;
y caracterizándose porque:
dicho elemento rotativo incluye un marcado
ópticamente sensible que indica los movimientos rotativos del
elemento rotativo, incluyendo dicho marcado ópticamente sensible
como mínimo la línea que se extiende helicoidalmente sobre la cara
externa de dicho elemento rotativo.
Otras características y ventajas de la invención
quedarán evidentes en la siguiente descripción.
La invención que se describe a continuación,
solamente a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos
adjuntos en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
forma de escaneador óptico manual construido como traductor
electrónico de acuerdo con la presente invención;
las figuras 2 y 3 son vistas esquemáticas lateral
y frontal, respectivamente, que muestran de manera específica la
construcción interna del escaneador de la figura 1;
la figura 4 es una vista en planta inferior que
muestra el rodillo del escaneador de las figuras
1-3;
la figura 4a es un saliente o proyección en
planta de la superficie externa del rodillo de la figura 4;
las figuras 5 y 6 son diagramas que contribuyen a
explicar el funcionamiento del sistema detector de posición, que
incluye el rodillo de las figuras 4 y 4a;
la figura 7 es un diagrama de bloques que muestra
el circuito eléctrico del traductor electrónico de las figuras
1-3;
la figura 8 muestra la forma en la que el cabezal
de escaneado efectúa la exploración o escaneado de la información de
texto sobre el soporte de impresión;
la figura 9 es un diagrama de temporización que
muestra el funcionamiento del detector de caracteres, el detector de
desplazamiento y sistema detector del soporte de impresión;
la figura 10 muestra un ejemplo de un conjunto de
elementos detectores ópticos utilizados en el traductor electrónico
de las figuras 1-3;
la figura 11 muestra otro ejemplo de dicha
disposición de elementos detectores ópticos;
las figuras 12 y 12a son diagramas de flujo
ilustrativos de dos formas operativas del traductor electrónico de
las figuras 1-3;
la figura 13 muestra una variación de la
construcción del traductor electrónico de las figuras
1-3;
la figura 14 muestra el rodillo del sistema
detector de desplazamiento del traductor electrónico de la figura
13;
la figura 15 muestra otro conjunto de rodillo que
puede ser utilizado en un sistema detector de desplazamiento;
y la figura 16 es un diagrama de bloques que
corresponde al de la figura 5 pero modificado para incluir capacidad
de entrada/salida de voz y asimismo capacidad de
transmisión/recepción de espacio.
El dispositivo traductor electrónico mostrado en
las figuras 1-3 de los dibujos comprende un cuerpo
envolvente (2) que se puede controlar manualmente, que incluye un
cabezal de escaneado (3) en un extremo para el escaneado de un
soporte de impresión, tal como un texto impreso. Un detector óptico
(4) está comprendido dentro del cuerpo envolvente (2) para detectar
caracteres impresos sobre el soporte de impresión (RM) escaneado
mediante el cabezal de escaneado (3) y para convertirlos en señales
eléctricas. El cuerpo envolvente (2) contiene también circuitos
eléctricos indicados por el bloque (5) de la figura 3 que incluye un
dispositivo de almacenamiento para almacenar un diccionario de
palabras en un idioma y sus traducciones en otro idioma. El cuerpo
envolvente (2) lleva adicionalmente una pantalla visual (6) para
mostrar las traducciones de las palabras escaneadas. Los circuitos
eléctricos (5) situados dentro del cuerpo envolvente comprenden,
además del dispositivo de almacenamiento mencionado, un procesador
de datos para procesar las señales eléctricas procedentes del
detector óptico (4), para reconocer palabras del mismo que
corresponden a palabras almacenadas en un dispositivo de
almacenamiento y para mostrar sus traducciones en la pantalla visual
(6).
El cuerpo envolvente (2) comprende además 4
teclas direccionales, indicadas de manera general con el numeral
(7), para centrar las palabras reproducidas sobre la pantalla visual
(6); una tecla Marcha/Paro (ON/OFF) (8) para activar el escaneador y
para desactivarlo, y una tecla de entrada (9) para introducir una
palabra. La tecla de Entrada (9) puede funcionar también como tecla
de continuación que se accionará cuando una palabra de una línea
continúa en una segunda línea. Las 4 teclas direccionales (7) pueden
ser utilizadas para centrar las palabras reproducidas en la pantalla
visual (6), de manera tal que, después de haber centrado una palabra
escaneada en la pantalla, la tecla de entrada (9) es presionada para
mostrar la traducción. Las teclas (7) pueden ser también utilizadas
para desplazar un cursor para seleccionar una traducción.
El escaneador es activado por su suministro de
potencia por batería de tipo autocontenido, que se ha mostrado
esquemáticamente con el numeral (10) en la figura 3.
El detector óptico (4) está constituido por una
serie de elementos ópticos detectores, estando dispuesto linealmente
perpendicular a la dirección de movimiento del cabezal escaneador
(3). En el ejemplo que se describe a continuación, en un conjunto
lineal único CCD de (64) pixels que tiene una longitud aproximada de
8 mm, y que se utiliza en 3 sistemas separados del escaneador: [1]
un sistema detector de caracteres para detectar los caracteres
escaneados por el cabezal escaneador; [2] un sistema detector de
desplazamiento para detectar el desplazamiento o movimiento del
cabezal escaneador sobre el soporte de impresión y [3] un sistema
detector del soporte de impresión, para detectar el posicionado
apropiado del cabezal de escaneado en contacto con el soporte de
impresión (RM). Las imágenes producidas por los tres sistemas son
enfocadas por lentes comunes de enfoque (11) sobre el conjunto CCD
(4).
El sistema detector de caracteres comprende una
fuente de luz (12) destinada a proyectar un haz de luz sobre el
campo de visión del soporte de impresión (RM) al escanearlo mediante
el cabezal escaneador (3). Esta luz es reflejada por el soporte de
impresión (RM) en retroceso hacia el cuerpo envolvente (2) y es
enfocada por la lente de enfoque (11) sobre el conjunto CCD (4). A
efectos de impedir interferencia desde luz visible exteriormente con
respecto al cuerpo envolvente, la fuente de luz (12) es
preferentemente una fuente de luz de infrarrojos, tal como un LED
IR, y proyecta la luz sobre el soporte de impresión (RM) mediante un
filtro IR indicado con el numeral (13).
El sistema detector de desplazamiento para
detectar el desplazamiento del cabezal escaneador a lo largo del
soporte de impresión (RM) comprende una segunda fuente de luz (14)
que proyecta la luz sobre el rodillo (15) que es acoplable con el
soporte de impresión (RM) y gira al desplazarse el cabezal
escaneador (3) a lo largo del soporte de impresión. El rodillo (15)
está montado con capacidad de rotación alrededor de un eje paralelo
al conjunto CCD (4), es decir, perpendicularmente a la dirección de
movimiento del cabezal escaneador (3) a lo largo del soporte de
impresión (RM). Este rodillo está dotado de marcas ópticamente
distinguibles que son eficaces para reflejar luz desde la fuente de
luz (14) sobre el conjunto de CCD (4) que corresponde a la posición
rotativa del rodillo.
La figura 4 es una vista inferior en planta que
muestra el rodillo (15), y la figura 4a es una proyección plana de
la superficie externa del rodillo. Tal como se ha mostrado en estas
figuras, el rodillo (15), o bien su parte media, está dividido en
una primera sección (15a) en un extremo, y en una segunda sección
(15b) en el extremo opuesto. La sección (15a) lleva una serie líneas
(16), cada una de las cuales se extiende helicoidalmente en una
fracción de la circunferencia del rodillo, estando igualmente
separadas entre sí circunferencialmente con respecto al rodillo;
mientras que la sección (15b) del rodillo comprende una línea única
(17) que se extiende helicoidalmente alrededor del rodillo. La
superficie externa del rodillo (15) es de color negro, pero las
líneas (16 y 17) tienen color blanco (o viceversa) para su
distinción visual.
La sección (15a) del rodillo comprende cinco de
dichas líneas (16). Cada una de ellas se extiende sustancialmente a
una quinta parte de la circunferencia del rodillo, preferentemente
algo más de una quinta parte de la circunferencia para proporcionar
un pequeño solape. La línea helicoidal (17) en la sección (15b) se
extiende en la circunferencia completa de dicha sección del
rodillo.
La fuente de luz (14) es preferentemente una
fuente de luz visible. Se proyecta sobre la superficie externa del
rodillo (15). La figura 15 muestra la región (18) desde la que se
refleja la luz del retroceso desde el rodillo (15) y se enfoca sobre
el conjunto CCD (4). De este modo un punto de luz (18a) se reflejará
desde una de las líneas helicoidales (16) en la sección del rodillo
(15a) y un segundo punto de luz (18b) se reflejará desde la línea
helicoidal (17) en la sección de rodillo (15b). Al girar el rodillo,
los dos puntos de luz (18a - 18b) se desplazarán a lo largo de los
pixels del conjunto CCD (4) de manera tal que los pixels iluminados
por esos puntos de luz indican la posición rotativa del rodillo, y
por lo tanto siguen el desplazamiento del rodillo al desplazar el
cabezal de escaneado sobre el soporte de impresión (RM).
Esto se ha mostrado más específicamente en la
figura 6, que muestra tres condiciones de iluminación del conjunto
CCD (4) en tres posiciones rotativas diferentes del rotor (15). Tal
como se ha mostrado en la figura 6, el conjunto CCD (4) está
dividido en dos secciones, a saber, la sección (4a) que representa
el "bit menos significativo" de movimiento de rodillo (15) que
recibe el punto de luz (18a) reflejado de la línea helicoidal (16)
de la sección del rodillo (15a) y la sección (4b) que representa el
"bit mas significativo" de movimiento del rodillo, que recibe
el punto de luz (18b) reflejado desde la línea helicoidal (17) de la
sección de rodillo (15b). La combinación del bit más significativo
de la sección del conjunto CCD (4b) con el bit menos significativo
de la sección (4a) del conjunto CCD proporciona una indicación muy
exacta de la posición de rotación del rodillo (15).
A continuación se describirá un ejemplo de una
construcción que podría ser utilizada: el rodillo (15) puede tener
un diámetro de 1,6 mm, y una longitud de 4 mm dividida en dos
secciones iguales (15a, 15b), cada una de 2 mm; de este modo, la
circunferencia del rodillo es aproximadamente de 5 mm. Suponiendo
que el conjunto CCD (4) tenga una longitud de 8 mm y esté
constituido por 64 pixels, dividido en las dos secciones (4a, 4b) de
32 pixels cada una de ellas, se apreciará que con 5 líneas
helicoidales (16) en la sección (15a) del rodillo, una rotación
completa del rodillo producirá 5x32=160 pasos, proporcionando por lo
tanto una resolución de 5/160, que es aproximadamente de 30
\mum.
Si bien se ha mostrado un rodillo de dos
secciones en las figuras 4-6, se puede utilizar
también un rodillo de una sección única, tal como se describe a
continuación con respecto a la figura 14. Se puede conseguir la
misma resolución utilizando 2,5 líneas detectadas por 64 pixels del
CCD. Cualquier disposición proporciona una medición muy exacta de la
posición rotativa del rodillo (15) y por lo tanto del desplazamiento
del cabezal escaneador (3) sobre el soporte de impresión (RM), sin
reducción, de manera que el escaneador puede ser desplazado en
cualquier dirección sin histéresis.
Tal como se ha indicado anteriormente, el sistema
detector de desplazamiento que incluye la fuente de luz visible (14)
y el rodillo (15), utiliza también la misma lente de enfoque (11)
utilizada por el sistema detector de caracteres, que comprende la
fuente de luz (12), para enfocar los puntos de luz sobre el conjunto
CCD (4). La trayectoria óptica de la luz en el sistema detector de
desplazamiento comprende un primer espejo (20) entre el rodillo (15)
y la lente de enfoque (11), así como un segundo espejo (21) entre la
lente de enfoque y el conjunto CCD (4). Estos espejos, así como las
lentes de enfoque (11) y el conjunto CCD (4), están situados de
manera tal que:
1/f = 1/u +
1/v
En la que:
"f" es la longitud focal de la lente de
enfoque (11);
"u" es la distancia de la trayectoria óptica
desde el objeto (soporte de impresión en el sistema de detección de
caracteres y superficie externa del rodillo (15) en el sistema de
detección de desplazamiento) a la lente de enfoque (11); y
"v" es la distancia de la trayectoria óptica
de los dos sistemas anteriores, desde la lente de enfoque (11) al
conjunto CCD (4).
La altura de los caracteres más habituales es del
orden de 1,2-4 mm. Tal como se ha indicado
anteriormente, el conjunto CCD (4) comprende una línea única de 64
pixels, que tiene una longitud total de 8 mm. La distancia
("u") del soporte de impresión (RM) desde la lente de enfoque
(11) y la distancia ("v") desde la lente (11) al conjunto CCD
(4) son tales que la ampliación óptica es aproximadamente de 1,6, es
decir, la imagen proyectada sobre el conjunto CCD (4) es aumentada
1,6 veces. La amplificación óptica del detector de desplazamiento es
igual a dos.
El sistema detector del soporte de impresión
comprende una tercera fuente de luz (22), preferentemente un LED IR,
que proyecta un haz de luz a través de la lente de enfoque (11),
espejo (20) y filtro IR (13), chocando en el soporte de impresión
(RM). Esta luz es reflejada en retroceso desde el soporte de
impresión y es enfocada por la lente de enfoque (11) sobre el
conjunto CCD (4). La relación anterior de "u" y "v" de la
trayectoria óptica de esa fuente de luz (22) se ha descrito también
anteriormente, de manera que cuando el escaneador está posicionado
de manera apropiada con el cabezal escaneador (13) en contacto con
el soporte de impresión (RM), la luz de la fuente de luz (22) es
enfocada a un punto definido sobre el soporte de impresión y su
reflección es enfocada como punto definido sobre el conjunto CCD
(4), proporcionando de esta manera una indicación de que el cabezal
escaneador está dispuesto de manera apropiada en contacto con el
soporte de impresión (RM).
Dado que se utiliza el mismo conjunto CCD (4) en
(a), el sistema detector de caracteres de la fuente de luz (12), (b)
el sistema detector de desplazamiento de la fuente de luz (14), y
(c) el sistema detector del soporte de impresión de la fuente de luz
(22), estas tres fuentes de luz fueron activadas en diferentes
periodos de tiempo, a efectos de activar el procesador de datos para
distinguir entre estos tres sistemas detectores con respecto a la
salida del conjunto CCD (4). La figura (9) muestra un ejemplo de la
forma en la que las tres fuentes de luz pueden ser activadas de
diferentes frecuencias y en diferentes fases, para activar la
distinción de la salida de los conjuntos CCD para los tres sistemas
detectores distintos. Por esta razón la fuente de luz (12) para el
sistema detector de caracteres puede oscilar a una frecuencia de 500
Hz, tal como se ha mostrado con los impulsos (12a); la fuente de luz
(14) para el detector de desplazamiento puede oscilar a una
frecuencia más elevada, por ejemplo, 2 Khz.; y la fuente de luz (22)
del sistema detector del soporte de impresión puede oscilar a una
frecuencia mucho mas baja, por ejemplo, 100 Hz, tal como se ha
indicado por los impulsos (22a).
La figura 7 es un diagrama de bloques ilustrativo
del sistema eléctrico general del traductor electrónico antes
descrito. El sistema eléctrico comprende un procesador de señal
digital, indicado de manera general con el número (30), comprendido
dentro del cuerpo envolvente (2), tal como se ha indicado
esquemáticamente por el bloque (5) de la figura 3. El procesador
(30) recibe entradas del detector óptico del conjunto CCD (4)
después de conversión a forma digital por un conversor A/D (40). El
procesador (30) comprende una CPU (31) que controla también la
activación de la fuente de luz IR (12) utilizada para la detección
de caracteres, la fuente de luz visible (14) para detección de
desplazamiento y la fuente de luz IR (22) utilizada para detección
del soporte de impresión. Estas fuentes de luz son activadas a
diferentes intervalos y a diferentes frecuencias, tal como se ha
descrito anteriormente con respecto a la figura 9. Por lo tanto,
cuando la CPU (31) recibe la salida del conjunto CCD (4) como
resultado de la activación de la fuente de luz IR (12), procesa la
información en un sistema detector de caracteres (32); cuando recibe
la salida de conjunto CCD como resultado de activación de la fuente
de luz visible (14), procesa la información en un sistema detector
de desplazamiento (33); y cuando recibe la salida del conjunto CCD
como resultado de activación de la fuente de luz de IR (22) procesa
la información en un sistema detector de soporte de impresión
(34).
El procesador (30) también incluye un sistema de
reconocimiento óptico de caracteres (OCR) (35) que recibe la
información procesada en el sistema detector de caracteres (32) para
reconocimiento de caracteres. Incluye además un dispositivo de
almacenamiento PROM (36) para almacenar, además de este programa
operativo, asimismo un diccionario de palabras en un lenguaje y sus
traducciones en otro lenguaje. Comprende además un dispositivo de
almacenamiento RAM (37) para su utilización durante el
funcionamiento normal del traductor electrónico.
Si bien el sistema detector de caracteres (32),
el sistema detector de desplazamiento (33), el sistema detector del
soporte de impresión (34) y el sistema de reconocimiento de
caracteres de tipo óptico (OCR) (35) se han mostrado todos ellos
como bloques separados en la figura 16, como se observará que en
realidad son unidades lógicas dentro del sistema procesador de datos
(30).
El Procesador (30) comprende también entradas
desde las teclas de control (7, 8, 9), mostradas en la figura 1.
La figura 12 es un diagrama de flujo que muestra
el funcionamiento general del traductor electrónico.
El usuario soporta el escáner en una mano,
presiona el cabezal escaneador (3) contra el soporte de impresión
(RM) que contiene el texto a leer y desplaza el cabezal escaneador a
lo largo del soporte de impresión perpendicularmente al conjunto
lineal de CCD (4), tal como se muestra en la figura 8.
El sistema determina en primer lugar si el
soporte de impresión (RM) (Figura 2) establece contacto de manera
apropiada con el cabezal escaneador (3) del escáner (bloque 50). Se
determina que este estado existe cuando la luz de la fuente de luz
(22), periódicamente activada a 100 Hz y enfocada por la lente de
enfoque (11) en un punto pequeño sobre el soporte de impresión (RM),
produce un punto enfocado sobre el conjunto CCD (4). Cuando se ha
determinado que existe este estado, se borra la RAM (37) (bloque
51), y se determina a continuación si se ha detectado movimiento
entre el cabezal de escaneado 3 y el soporte de impresión (RM)
(bloque 52). El movimiento del cabezal escaneador sobre el soporte
de impresión (RM) es medido por rotación del rodillo (15), cuya
rotación está indicada por los pixels del conjunto CCD (4) iluminado
por el punto de luz (18a) reflejado desde las líneas helicoidales
(16) de la sección (15a) del rodillo y el punto de luz (18b)
reflejado desde las líneas helicoidales (17) de la sección del
rodillo (15b), tal como se ha descrito anteriormente con respecto a
las figuras 4-6.
Durante este movimiento del escáner, la fuente de
luz (14) del sistema detector de desplazamiento es activada a una
frecuencia de 2 KHz y la fuente de luz (12) del sistema detector de
caracteres es activada a una frecuencia de 500 Hz. Las lecturas del
conjunto CCD (4) son almacenadas (bloque 53).
El mantenimiento del cabezal de escaneado en
contacto con el soporte de impresión es comprobado de manera
continuada por el hecho de que un pequeño punto de luz procedente de
la fuente de luz (22) es enfocado periódicamente sobre el conjunto
CCD (4) (bloque 54). Mientras el cabezal de escaneado se encuentra
en contacto con el soporte de impresión (RM), el sistema vuelve al
inicio del bloque (52), almacena y visualiza las palabras
almacenadas durante el movimiento del cabezal de escaneado.
Cuando el cabezal de escaneado es desplazado
interrumpiendo el contacto con el soporte de impresión (RM), el
sistema (32) detector de caracteres dentro del procesador (30)
alimenta la información almacenada al OCR (35). Este último circuito
reconoce los caracteres escaneados por el cabezal escaneador y
extrae las palabras definidas por dichos caracteres del dispositivo
de almacenamiento PROM (36) (casilla 55). A continuación extrae sus
traducciones del dispositivo de almacenamiento (casilla 56) y
muestra las traducciones en la pantalla visual (6) (casilla 57).
De modo general, una serie de traducciones quedan
visualizadas. Las teclas de control direccional (7) pueden ser
accionadas entonces para desplazar un cursor en la pantalla para
seleccionar una de las traducciones (casilla 58) y cuando se ha
seleccionado una de ellas, se puede presionar la tecla de entrada
(9) para visualizar una traducción en el idioma original de la
palabra seleccionada que se ha traducido.
La figura 12a muestra una variante de esta forma
operativa en la que la teclas de dirección (7) son accionadas para
centrar las palabras producidas en la pantalla, después de que el
escáner ha dejado de establecer contacto con el papel (casilla 60) y
a continuación se puede presionar la tecla (9) de entrada (casilla
61) para llevar a cabo las operaciones de los bloques
(55-59) tal como se ha descrito anteriormente con
respecto a la figura 12.
La figura 11 muestra una variante del conjunto
CCD (4), en el que los elementos detectores ópticos (pixels) no
están separados de forma igual a la figura 10, sino que están
separados de forma distinta entre si, encontrándose más próximos en
su zona central y más separados en sus extremos. Esa configuración
posibilita una resolución razonable con un número mínimo de pixels,
de manera que los caracteres son relativamente grandes.
Las figuras 13 y 14 muestran una variante en la
que el escáner (102) no comprende una fuente de luz IR
(correspondiente a la fuente de luz (12) en las figuras
1-5), sino que utiliza luz natural externa para la
iluminación de la información de texto sobre el soporte de impresión
(RM). En este caso el cabezal escaneador (103) está dotado de una
ventana transparente (113) para admitir la luz externa desde el
soporte de impresión (RM), cuya luz es enfocada por la lente (111)
sobre el conjunto CCD (104).
La variante mostrada en las figuras 13 y 14
incluye también una fuente de luz (114) para iluminar un rodillo
(115) que se pueda acoplar con el soporte de impresión y que puede
girar alrededor de un eje paralelo al conjunto CCD (104). No
obstante, en esta modificación el rodillo (115) comprende solamente
una sección única que corresponde a la sección (15a) de la
realización anteriormente descrita, dotada de una serie (por ejemplo
5) de líneas blancas (116) (figura 14) que se extienden
helicoidalmente alrededor del rodillo, de manera que cada una de las
líneas se extiende solamente una quinta parte de la circunferencia
del rodillo. El sistema detector de posición de las figuras 13 y 14
sería entonces capaz de medir los pequeños incrementos de movimiento
que se han descrito anteriormente con respecto a la sección (15a)
del rodillo en la primera realización descrita. La luz reflejada del
rodillo (115) está también enfocada por la lente (111) sobre el
conjunto CCD (104). E escáner comprende una barrera de luz, tal como
se ha mostrado esquemáticamente en (120), para impedir la
interferencia entre la luz en la trayectoria del detector de
posición para que no interfiera con la luz de la trayectoria de
detección de caracteres.
En el sistema de las figuras 13 y 14 las imágenes
del rodillo y del carácter pueden ser enfocadas sobre dos secciones
distintas del conjunto CCD (104), en cuyo caso no sería necesario
compartir tiempo en el conjunto CCD. De manera alternativa la salida
del conjunto CCD podría ser controlada de manera tal que es
utilizada para detectar la posición del rodillo durante los periodos
de tiempo en los que se ha activado la fuente de luz (114) y para
detectar los caracteres durante otros períodos.
La figura (15) muestra otra posible variación en
el escáner, particularmente en el sistema detector de posiciones. En
esta variación, el sistema detector de posición comprende dos
rodillos, a saber, un rodillo (215) formado con líneas helicoidales
216 y montado para rotación paralelamente al eje del conjunto CCD
(4) y un segundo rodillo (217) formado también con líneas
helicoidales (218) pero montado para rotación alrededor de un eje
perpendicular al conjunto CCD. Cada uno de los rodillos (215 y 217)
quedaría dotado preferentemente de varias fuentes de luz separadas,
de tal manera que los dos rodillos (215 y 217) detectan y miden los
incrementos de movimiento del cabezal escaneador a lo largo de los
dos ejes ortogonales con respecto al material de texto que aparece
en el soporte de impresión.
La figura 16 muestra otra variante que se puede
incluir en el traductor electrónico antes descrito. En esta
variante, el traductor electrónico está dotado de un micrófono (301)
y un amplificador (302) para introducir información de voz en el
procesador (30) con intermedio del convertidos A/D (40). Está dotado
además de un amplificador (303) y un altavoz (304) para enviar las
palabras traducidas por el altavoz. Por lo tanto, en la variación
mostrada en la figura 6, las palabras a traducir pueden no ser
solamente detectadas por el cabezal escaneador, sino que también
pueden ser pronunciadas delante del micrófono (301); y las palabras
traducidas pueden no solamente ser emitidas a través de la pantalla
(6), sino que también pueden ser reproducidas por el altavoz
(304).
La figura 16 muestra otra característica
opcional, a saber, la capacidad de transmitir y recibir información
por un espacio mediante una antena (305) y una unidad de transmisión
y recepción (306), posibilitando que el escaneador manual comunique
con un dispositivo en disposición remota, por ejemplo, un ordenador
personal, para otros procesos adicionales, grabación y/o
visualización.
Se observará que se pueden utilizar otras marcas
ópticamente sensibles sobre el rodillo para la indicación de sus
movimientos de rotación, y de este modo la posición instantánea del
escáner. Por ejemplo, el rodillo puede ser marcado con ranuras
helicoidales en vez de líneas impresas o con líneas negras sobre un
fondo blanco, en vez de líneas blancas sobre un fondo negro. Dado
que la dirección de escaneado es detectada de manera automática, el
procesador de datos podría procesar solamente la información
detectada cuando el escáner es desplazado en la dirección apropiada
e ignorar los datos generados cuando es desplazado en la dirección
opuesta. Asimismo, dado que se detecta el contacto con el soporte de
impresión automáticamente, éste puede ser utilizado para poner en
marcha automáticamente la lectura de datos para traducción y
asimismo para la terminación automática de la propia traducción.
Además, si bien el detector de movimiento rotativo descrito es
particularmente útil en un escaneador óptico tal como se había
descrito, se apreciará que este detector puede ser utilizado en
muchas otras aplicaciones de codificadores rotativos en general,
tales como para la detección de la rotación de ejes rotatorios y
similares.
Muchas otras variaciones, modificaciones y
aplicaciones de la invención quedarán asimismo evidentes.
Claims (26)
1. Escaneador óptico que comprende un cuerpo
envolvente soportable de forma manual (2) que comprende:
un cabezal de escaneado (3) para el escaneado de
un soporte de impresión;
un rodillo (15) acoplable con dicho soporte de
impresión y rotativo junto con el mismo, cuando es explorado por
dicho cabezal de escaneado (3),
una fuente de luz (14) que ilumina dicho rodillo
(15)
caracterizado porque:
dicho rodillo (15) comprende una marca
ópticamente sensible (16,17) para su utilización en la medición de
movimientos de rotación del rodillo, incluyendo dicha marca
ópticamente sensible (16,17) como mínimo una línea que se extiende
helicoidalmente sobre la superficie externa de dicho rodillo
(15);
un detector óptico (4) para detectar información
sobre el soporte de impresión y la marca (16,17) del rodillo (15);
y
un sistema de control (30) para activar
periódicamente dicha fuente de luz (14) durante predeterminados
períodos de tiempo, posibilitando de esta manera que dicho sensor
óptico (4) detecte dicha marca (16,17) del rodillo (15) durante
dichos periodos de tiempo predeterminados, y la información del
soporte de impresión durante otros períodos de tiempo.
2. Escáner, según la reivindicación 1, en el que
dicho cuerpo envolvente (2) comprende además una segunda fuente de
luz (12) para la iluminación de dicho soporte de impresión y dicho
sistema de control (30) activa periódicamente dicha segunda fuente
de luz (12) en diferentes períodos de tiempo que dicha primera
fuente de luz (14).
3. Escáner, según la reivindicación 2, en el que
dicha primera fuente de luz (14) es activada a una frecuencia
superior a 1 KHz, y dicha segunda fuente de luz (12) es activada a
una frecuencia menor que la de dicha primera fuente de luz (14).
4. Escáner, según la reivindicación 2, en el que
dicho cuerpo envolvente (2) comprende además una tercera fuente de
luz (22) para iluminar el soporte de impresión y para enfocar un
punto de luz del mismo sobre el detector óptico (4) cuando el
cabezal de escaneado (3) se encuentra en contacto con el soporte de
impresión, activando de manera periódica dicho sistema de control
(30) dicha tercera fuente de luz (22) en diferentes períodos de
tiempo que dicha primera fuente de luz (14) y dicha segunda fuente
de luz (12), y a una frecuencia más baja que dicha segunda fuente de
luz (12).
5. Escáner, según la reivindicación 1, en el que
dicho detector óptico (4) comprende un conjunto lineal de elementos
detectores ópticos (4a 4b) que se extienden paralelamente al eje de
rotación del rodillo.
6. Escáner, según la reivindicación 5, en el que
dicha marca (16) comprende una serie de líneas, cada una de las
cuales se extiende helicoidalmente en una fracción de la cara
externa de dicho rodillo (15) y están igualmente separadas entres sí
circunferencialmente con respecto a dicho rodillo.
7. Escáner, según la reivindicación 6, en el que
dichas series de líneas son soportadas por una primera sección (15a)
en un extremo del rodillo, incluyendo dicho rodillo (15) una segunda
sección (15b) en el extremo opuesto, marcada con una única línea que
se extiende helicoidalmente alrededor de dicha sección.
8. Escáner, según la reivindicación 5, en el que
dicho cuerpo envolvente (2) comprende además un segundo rodillo
(217) acoplable con el soporte de impresión y giratorio con el
mismo, cuando es escaneado por dicho cabezal de escaneado, estando
montado dicho segundo rodillo (217) para la rotación alrededor de un
eje rotativo perpendicular al eje rotativo del primer rodillo
mencionado (215) e incluyendo asimismo como mínimo una línea
ópticamente sensible que se extiende helicoidalmente en la cara
externa del mismo para reflejar la luz de aquélla hacia dicho
conjunto de elementos detectores ópticos (4), de manera tal que los
dos rodillos guían los movimientos del cabezal de escaneado (3) a lo
largo de dos ejes ortogonales.
9. Escáner, según la reivindicación 1, en el que
dicho cuerpo envolvente (2) comprende además un dispositivo de
almacenamiento (36, 37) para almacenar un diccionario de palabras y
sus traducciones, una pantalla de visualización (6) y un procesador
de datos para procesar las señales eléctricas desde el receptor
óptico (4), para reconocer palabras del mismo que corresponden a
palabras almacenadas en dicho dispositivo de almacenamiento (36, 37)
y para visualizar traducciones en dicha pantalla visual (6).
10. Escáner, según la reivindicación 9, en el que
dicho cuerpo envolvente (2) comprende además un micrófono (301) y un
altavoz (304); y dicho procesador de datos comprende otros medios
para procesar señales eléctricas procedentes de dicho micrófono
(301), para reconocer palabras procedentes del mismo que
corresponden a palabras almacenadas en dicho dispositivo de
almacenamiento (36, 37) y para reproducir sus traducciones en dicho
altavoz (304).
11. Escáner, según la reivindicación 1, en el que
dicho detector óptico (4) comprende:
un conjunto de elementos detectores ópticos (4a,
4b);
un primer sistema óptico que comprende una lente
de enfoque (11) para enfocar sobre dicho conjunto de elementos
sensores ópticos (4a, 4b) luz reflejada de dicho soporte de
impresión;
y un segundo sistema óptico que comprende dicha
lente de enfoque (11) del primer sistema óptico para enfocar sobre
dicho conjunto de elementos sensores ópticos (4a, 4b) luz reflejada
desde dicho rodillo (15).
12. Escáner óptico manual, que comprende:
un cabezal de escaneado (3, 103) para el
escaneado de un soporte de impresión para leer la información del
mismo;
el rodillo (15,115) acoplable con dicho soporte
de impresión y rotativo con el mismo, cuando es sometido a escaneado
por dicho cabezal de escaneado;
una fuente de luz (14,114) para la iluminación de
dicho rodillo (15, 115);
caracterizado porque:
dicho rodillo (15,115) comprende una marca
ópticamente sensible (16,17,116) indicadora de los movimientos
rotativos del rodillo (15,115) y de este modo el desplazamiento de
dicho cabezal de escaneado, incluyendo dicha marca ópticamente
sensible (16,17,116), como mínimo una línea que se extiende de forma
helicoidal sobre la cara externa de dicho rodillo (15,115);
un sensor óptico (4,104) para detectar la luz
reflejada desde dicho soporte de impresión y la luz reflejada de
dicho rodillo (15,115);
un primer sistema óptico que tiene una lente de
enfoque (11,111) para enfocar sobre dicho sensor óptico (4,104) luz
reflejada de dicho soporte de impresión;
y un segundo sistema óptico que comprende dicha
lente de enfoque (11) del primer sistema óptico, para enfocar sobre
dicho sensor óptico (4,104) luz reflejada de dicho rodillo
(15,115).
13. Escáner, según la reivindicación 12, en el
que dicho sensor óptico (4,104) comprende un conjunto lineal de
elementos sensores ópticos (4a, 4b) que se extienden paralelamente
al eje de rotación del rodillo (15,115)
14. Escáner, según la reivindicación 13, en el
que dicho primer sistema óptico enfoca luz reflejada desde dicho
soporte de impresión sobre algunos de dichos elementos sensores
ópticos (4a, 4b) del conjunto lineal y dicho segundo sistema óptico
enfoca luz reflejada desde dicho rodillo (115) sobre otros de dichos
elementos sensores (4a, 4b) de dicho conjunto lineal de sensores
ópticos.
15. Escáner, según la reivindicación 12, en el
que dicho escáner comprende además una segunda fuente de luz (12)
para iluminar dicho soporte de impresión y un sistema de control
(30) para activar periódicamente dicha primera fuente de luz durante
tiempos predeterminados, y dicha segunda fuente de luz (12) durante
otros periodos de tiempo predeterminados, para posibilitar que dicho
sensor óptico (4) detecte tanto la información del medio de soporte
de impresión como la marca (16,17) del rodillo (15).
16. Escáner, según la reivindicación 12, en el
que dicho cuerpo envolvente (2) comprende además un dispositivo de
almacenamiento (36,37) para almacenar el diccionario de palabras y
sus traducciones, un pantalla de visualización (6) y un procesador
de datos para procesar las señales eléctricas procedentes del sensor
óptico, para reconocer palabras procedentes del mismo
correspondientes a palabras almacenadas en dicho dispositivo de
almacenamiento (36,37) y para visualizar traducciones en dicha
pantalla visual (6).
17. Escáner, según la reivindicación 16, en el
que dicho cuerpo envolvente (2) comprende además un micrófono y un
altavoz, y dicho procesador de datos comprende medios adicionales
para procesar señales eléctricas procedentes de dicho micrófono
(301) para reconocer palabras del mismo que corresponden a palabras
almacenadas en dicho dispositivo de almacenamiento (36,37) y para
reproducir sus traducciones en dicho altavoz (304).
18. Detector que comprende:
un cabezal de escaneado (3,103) para escanear el
soporte de impresión para leer informaciones del mismo;
un elemento rotativo (15,115);
un conjunto lineal de elementos sensores ópticos
(4a, 4b) que se extienden paralelamente al eje rotativo de dicho
elemento rotativo (15,115);
una fuente de luz (14,114) para iluminar la
superficie externa de dicho elemento rotativo (15,115);
caracterizado porque:
dicho elemento rotativo (15,115) comprende marcas
ópticamente sensibles (16, 17, 116) que indican los movimientos
rotativos del elemento rotativo (15,115), incluyendo dicha marca
ópticamente sensible (16,17, 116) como mínimo una línea que se
extiende helicoidalmente sobre la superficie externa de dicho
elemento rotativo (15,115).
19. Detector, según la reivindicación 18, en el
que dicha marca (16,116) comprende una serie de líneas, cada una de
los cuales se extiende helicoidalmente en una fracción de la
circunferencia de la cara externa de dicho elemento rotativo
(15,115) y separadas igualmente entre si circunferencialmente con
respecto a dicho elemento rotativo (15,115).
20. Detector, según la reivindicación 19, en el
que dicha series de líneas son soportadas por una primera sección en
un extremo de dicho elemento rotativo (15), incluyendo dicho
elemento rotativo (15) una segunda sección en el extremo opuesto
marcada con una línea única que se extiende helicoidalmente
alrededor de dicha sección.
21. Detector, según la reivindicación 18, en el
que dicho elemento rotativo (15,115) es un rodillo (15,115)
acoplable con la superficie de un objeto y con capacidad de rodar
sobre la misma, para guiar los movimientos de rotación del rodillo
(15,115) con respecto a dicho objeto.
22. Detector, según la reivindicación 21, en el
que dicho rodillo (15,115) está incluido en un escaneador óptico y
dicho objeto es un soporte de impresión a escanear por dicho cabezal
de escaneado.
23. Detector, según la reivindicación 22, en el
que dicha fuente de luz (14) ilumina dicho rodillo (15) y dicha
marca (16) del mismo, y un sistema de control (30) para activar
periódicamente dicha fuente de luz (14) durante períodos de tiempo
predeterminados, activando de esta manera dichos elementos
detectores ópticos (4a, 4b) para detectar la marca de posición
rotativa (16) del rodillo (15) durante dichos períodos de tiempo
predeterminados y la información sobre el soporte de impresión
durante otros períodos de tiempo.
24. Detector, según la reivindicación 23, en el
que dicho cabezal escaneador (3) comprende una segunda fuente de luz
(12) para iluminar dicho soporte de impresión y dicho sistema de
control (30) activa periódicamente dicha segunda fuente de luz (12)
en diferentes períodos de tiempo con respecto a dicha primera fuente
de luz (14).
25. Detector, según la reivindicación 24, en el
que dicho cabezal escaneador (3) comprende una lente común (11) para
enfocar la luz procedente de dicho soporte de impresión y de dicho
rodillo (15) sobre dicho sensor óptico (4).
26. Detector, según la reivindicación 24, en el
que dicho cabezal escaneador (3) comprende una tercera fuente de luz
(22) para iluminar el medio de soporte de la impresión y para
enfocar un punto de luz del mismo sobre el sensor óptico (4) cuando
el cabezal escaneador (3) se encuentra en contacto con el soporte de
impresión, activando periódicamente dicho sistema de control (30)
dicha tercera fuente de luz (22) en periodos de tiempo distintos de
la primera fuente de luz (14) y dicha segunda fuente de luz
(12).
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