JP2002010038A - 光学式スキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学式スキャナのための光学モジュールを提
供する。 【解決手段】 走査ウィンドウ１６４を備えたケーシン
グ１２２と、ケーシング１２２内に取り付けられ、走査
ウィンドウ１６４から間隔をあけて置かれた基板１９６
と、走査ウィンドウ１６４と基板１９６との間に結合さ
れて、ケーシング１２２内にある凹部１６５を形成する
光学モジュール１５０、３００とを含んでなる光学式ス
キャナ１１０を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、光学式走
査装置に関するものであり、特に、コスト有効性が高く
機能的に効率のよい光学式走査装置のための光学モジュ
ール及び走査ウィンドウに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学式スキャナは、例えば、テキストを
印刷したページといった物体に含まれるイメージを表す
ことができる機械読み取り可能なデータを生成する技術
において周知のところである。一般に、データは、走査
を受ける物体の「走査線」領域から光ビームを反射させ
る光学モジュールによって得られる。光学モジュールを
携帯用スキャナに利用する場合には、光学式スキャナ
が、ユーザの手によって物体を物理的に横切る際に反射
光ビームを得る。従って、ハンド・ヘルド式または携帯
用走査装置のための光学モジュールは、一般に、極めて
コンパクトでなければならず、物体のどの部分が走査を
受けたかを追跡し、関連づけるために、ナビゲーション
・アセンブリを用いる場合が多い。

【０００３】図１を参照して、携帯用スキャナの基本コ
ンポーネントを示す。スキャナ５は、イメージ処理シス
テム３０に結合した走査アセンブリ１２及びナビゲーシ
ョン・アセンブリ１４を備えた光学モジュール１０を含
んでいる。アセンブリ毎に、１以上のＬＥＤのような照
明装置１６によって、光ビーム１８Ａ、１８Ｂを生じ、
スキャナ・ケーシング２０の透明材料３２を備えた走査
ウィンドウ２２Ａ、２２Ｂを通過する。次に、光ビーム
１８Ａ、１８Ｂが、走査を受ける物体２４の表面から反
射した後、走査ウィンドウ２２Ａ、２２Ｂを通って戻さ
れる。この反射光ビーム１８Ａ’、１８Ｂ’は、レンズ
２６によって集束され、照明センサまたは光センサ２８
によって受光される。

【０００４】光センサ２８は、他の電子コンポーネント
３０と協働して、反射光ビーム１８’、１８Ｂ’を評価
し、物体２４に含まれたイメージの電子コピーへと変換
する。電子コンポーネント３０は、マイクロプロセッサ
と、メモリと、スキャナに納められた、または、データ
・ケーブルによってアクセス可能なパーソナル・コンピ
ュータに納められた関連変換ソフトウェアとを含みう
る。

【０００５】上述の従来の光学モジュールの場合には、
照明源１６は、半球全体にわたって光を放射するので、
光のほんのわずかな一部分だけしか走査領域には送られ
ず、単位角度当たりの光束は比較的に弱い。従って、照
射源１６が、傾斜するか、または、物体２４からわずか
に離れると、走査ウィンドウ２２Ａ及び２２Ｂを介した
走査線における照明レベルは急速に低下し、その結果、
望ましくない暗いイメージまたは極めて不均一なイメー
ジが光センサ２８によって捕捉されることになる。

【０００６】透明材料３２は、プラスチックまたはガラ
スから製造され、ケーシングにおいてシールの働きをし
ており、スキャナの動作を損なう可能性のあるほこり
と、湿気と、他の潜在的汚染物とから、それに納められ
た光学及び電子コンポーネントを保護できるようになっ
ている。透明材料は、表面反射及び内部透過のために光
学損失（optical loss）を生じる。すなわち、光ビーム
１８Ａまたは１８Ａ’が、透明材料を通過する毎に、光
ビームは、約８％ずつ減少する。透明材料に反射防止コ
ーティングを施すことによって、光学損失を低減するこ
とが可能であるが、これによって低減する光学損失はわ
ずか約１．５％にすぎない。

【０００７】図２は、透明材料３２をスキャナ・ケーシ
ング２０に固定することが可能な方法を断面図により例
示している。すなわち、図２は、接着剤３６によって透
明材料３２を支持するための水平突出部を含む走査ウィ
ンドウ２２Ａ、２２Ｂが得られるように、ケーシング２
０を製造することが可能な方法を示している。この構造
の場合には、透明材料３２は、ケーシング２０の外部表
面３８から０．０２〜０．０５ｍｍの深さ「ｄ」に配置
されて、正方形のコーナ領域４０によって形成される凹
部境界をなしている。

【０００８】凹部境界は、物体の走査中に、物体に含ま
れるホチキス針または硬い粒子によって透明材料にかき
傷がつくのを阻止するのに十分なほど深くはない。さら
に、正方形のコーナ領域４０は、クリーニングが困難な
領域にほこり及び他の汚染物を集める。従って、かき傷
及び集まった汚染物によって、動作中のスキャナの光学
損失がいっそう増大する。さらに、こうした光学損失の
ため、ユーザは、メーカに透明材料を交換してもらわな
ければならなくなるが、これは時間を浪費するだけでは
なく、コストもかかることになる。最後に、走査プロセ
ス中に、正方形のコーナ領域４０のために、走査ウィン
ドウの凹状境界に沿って、走査を受ける物体のかどによ
り動かなくなる可能性がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、走査装置のための光学モジュール及び走査ウィンド
ウに関連した以上の問題を克服する装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の実施態様の１つ
によれば、ケーシングを備える光学式走査装置が得られ
る。このケーシングは、走査ウィンドウと、前記ケーシ
ング内に取り付けられ、前記走査ウィンドウに対して側
方に（あるいは垂直の方向に）間隔をあけて置かれた基
板と、前記走査ウィンドウと前記基板との間に結合さ
れ、前記ケーシング内部に凹部を形成する光学モジュー
ルとを含んでいる。

【００１１】本発明の別の実施態様によれば、ケーシン
グを備える光学式走査装置に用いられる凹状走査ウィン
ドウを製造するための方法が得られる。この方法は、走
査装置のケーシングの走査表面内に接触ウィンドウを形
成するステップと、走査装置のケーシング内に基板を固
定するステップと、照明装置の第１の端部を基板に結合
し、第２の端部を接触ウィンドウの第１の部分に隣接し
て結合するステップと、光センサ・コンポーネントの第
１の端部を基板に結合し、第２の端部を接触ウィンドウ
の第２の部分に隣接して結合するステップとを含んでな
り、照明装置と光センサ・コンポーネントの第２の端部
によって、凹状走査ウィンドウを形成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の例証となる実
施態様について述べることにする。分かりやすくするた
め、本明細書では、実際の実施の全ての特徴について述
べるわけではない。もちろん、こうした実際の実施態様
の開発において、実施例毎に変動するシステムに関連し
た制約条件及びビジネスに関連した制約条件といった開
発者の特定の目標を達成するため、多くの実施例に特有
の決定をしなければならないのは明らかである。さら
に、こうした開発努力は複雑で時間がかかるが、それに
もかかわらず、本開示の利益を有する通常の当業者に対
しては日常業務であることは明らかである。

【００１３】一般に、本発明によれば、光電イメージン
グ装置が、例えば、テキストが印刷されたページといっ
た物体上におけるイメージを表す機械読み取り可能なデ
ータを得るための効率がよく、有効で信頼性のある手段
が得られる。すなわち、本発明によれば、基板と走査ウ
ィンドウの間に結合した照明コンポーネント及び光セン
サ・コンポーネントを備える携帯用スキャナのための光
学モジュールが得られる。照明コンポーネントによっ
て、走査ウィンドウを通過して、走査ウィンドウの下に
配置された物体の一部（「走査線」）から反射すること
が可能な光ビームが生じる。反射光ビームは、走査ウィ
ンドウを通って戻ると、光センサ・コンポーネントによ
って受光され、相補的なイメージング電子装置及びソフ
トウェアによって評価／操作されることになる。

【００１４】本発明の光学モジュールでは、光ビーム
は、透明材料の通過を必要とすることなく、走査ウィン
ドウを通過し、反射することができるので、本発明の実
施態様における光学損失は、従来の光学モジュールにお
ける光学損失よりも大幅に少ない。これが可能になるの
は、本発明の構造において、携帯用スキャナの電子コン
ポーネントが被る動作中の汚れまたはひっかき傷を阻止
することが可能な凹部を走査ウィンドウ内に形成した光
学モジュールのコンポーネントを利用するためである。
透明材料の利用をやめることによって、本発明の光学モ
ジュールは、製造コストが低下し、寸法的にサイズが小
さくなる。本発明の光学モジュール構造は、光学モジュ
ールのナビゲーション・アセンブリにも同様に用いるこ
とが可能である。

【００１５】次に図面を参照して、図３は、本発明によ
る携帯用スキャナ１１０を示す。図示のように、ハンド
・ヘルド式スキャナ１１０を用いて、テキストが書き込
まれた表面１１６を備える１枚の紙のような物体１１４
のイメージ１１８を走査することが可能である。イメー
ジ１１８は、文書表面１１６上において、スキャナ１１
０を矢印１２０によって略示した走査方向に移動するこ
とによって走査される。ハンド・ヘルド式スキャナ１１
０は、さらに詳細に後述するように、スキャナの動作に
必要とされる各種内部コンポーネント及びシステムを収
容するための細長いハウジングまたはケーシング１２２
を含みうる。

【００１６】ケーシング１２２の前面１２３には、スキ
ャナのデータ及び／または機能オプションを表示するた
めの液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」と呼ぶ）のよ
うなディスプレイ１２８を含むことが可能である。さら
に、前面１２３は、複数の機能ボタン１３０と、スクロ
ール・ボタン１３２と、入力ボタン１３４と、走査ボタ
ン１３５と、オン／オフ・スイッチ１３６とを備えるこ
とができる。ボタン１３０は、イメージ１１８の走査の
開始及び終了と、データ・ケーブルによって結合したコ
ンピュータへの走査イメージの転送と、表示されるイメ
ージのズーム・インまたはズーム・アウトと、走査イメ
ージのメモリからの削除とを含むハンド・スキャナ１１
０の各種機能を制御するために利用できる。

【００１７】次に図４を参照して、図３の基準線４に沿
って描かれた携帯用スキャナ１１０の切り取り図を示
す。例示のように、ケーシング１２２の内部１４６は、
光学モジュール１５０と、ＬＣＤ１２８と、電源１５６
と、イメージ処理システム（image processing syste
m：以下、「ＩＰＳ」と呼ぶ）１５８とを収容するよう
になっている。一般に、光学モジュール１５０は、所望
の場合には、走査アセンブリ１５９と、ナビゲーション
・アセンブリ１７４を納める領域１７０とを含んでいる
（図５Ｂまたは図６Ｂを参照されたい）。光学モジュー
ルは、その動作にナビゲーション・アセンブリを必要と
しないし、ナビゲーション・アセンブリが、ケーシング
１２２内において走査アセンブリ１５９と同じだけのス
ペースを占めることもない。

【００１８】さらに詳細に後述するように、走査アセン
ブリ１５９は、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼
ぶ）のアレイ１６０及び光導波路１６２によって走査領
域または走査線１５２を照明する。走査領域１５２は、
走査表面１３８の走査ウィンドウ１６４内にある。走査
ウィンドウ１６４の開口部（透明板がない）の内部に凹
部があることになる。走査領域１５２の照明に利用され
る光は、文書表面１１６から反射され、凹部の奥あるい
は最奥部にあるレンズ１６６によって受光される。レン
ズ１６６は、反射光をレンズ１６６の後ろに位置する光
センサ１６８に伝送する。

【００１９】ＩＰＳ１５８（図７にそのブロック図を例
示している）は、光センサ装置１６８からデータ信号を
受信し、必要に応じて、データ信号に処理を加えて、ユ
ーザがディスプレイ１２８上に見ることが可能なデジタ
ル・イメージ・データを生成する。ＩＰＳ１５８は、ま
た、上述のように、スキャナ１１０の他の機能及び動作
を制御することも可能である。上記コンポーネントは、
従来のやり方により互いに結合される。スキャナ１１０
のケーシング１２２は、射出成形のような従来の方法で
製造でき、ハンド・スキャナ装置１１０が動作するのに
必要であるか、または、望ましいと思われる他のコンポ
ーネント及び／またはシステムを含みうる。

【００２０】ハンド・ヘルド式または携帯用光学スキャ
ナのコンポーネント及び操作システムに関するこれ以上
の詳細に関して、以下の“Hand-Held Optical Scanner
withOnboard Battery Recharging Assembly”に関するK
ochis他の米国特許第５，３８１，０２０号公報と、“M
anually Operated Hand-Held Optical Scanner WithTac
tile Speed Control Assembly”に関するMacConicaの米
国特許第５，３０６，９０８号公報と、“Portable Opt
ical Scanning Device With A Recessed Optical Windo
w”に関するDavid Bohnの米国特許第５，９３６，２３
８号公報とは、引用することにより本明細書の一部をな
すものとする。

【００２１】図５Ａ及び図５Ｂを参照して、走査表面１
３８及び光学モジュール１５０を示す。この実施態様の
場合には、走査表面１３８は、走査アセンブリ１５９の
ための走査ウィンドウ１６４と、ナビゲーション・アセ
ンブリ１７４のためのナビゲーション・ウィンドウ１７
６とを備えている。走査ウィンドウ１６４は、走査ウィ
ンドウ１６４によって形成され、その奥に位置する凹部
１６５と、光導波路１６２と、光導波路１６２に隣接し
て置かれたレンズ１６６と、光導波路とレンズのいずれ
かの側の反射材料１７８とを備えている。同様に、ナビ
ゲーション・ウィンドウ１７６は、ナビゲーション・ウ
ィンドウ１７６によって形成される凹部１７７と、光源
１８２と、レンズ１８４と、光源とレンズのいずれかの
側の反射材料１７８とを備えている。ナビゲーション・
アセンブリ１７４は、ケーシング１２２と基板１９６と
の間に結合した反射材料１７８によって、走査アセンブ
リ１５９から側方に分離されている。

【００２２】図５Ａ及び図５Ｂの走査アセンブリ１５９
の動作中、照明源１６０によって、光路ｌをたどる光線
が生じる。光路ｌは、固体のライト・パイプの側面から
の内反射によって、反射光路ｌ’をたどり、固体のライ
ト・パイプ及び光学モジュールから出て、レンズの下の
走査領域１５２に達する。物体１１４から反射するイメ
ージ光ｌ’は、光路ｒに沿って進行し、「ＳＥＬＦＯ
Ｃ」レンズのようなレンズ１６６によって集束した後、
光センサ１６８に到達する。光検出器１６８は、ＩＰＳ
１５８（図４を参照されたい）によって表示またはダウ
ンロードのための処理が施されたイメージ光を表した電
気信号を発生する。

【００２３】同時に、ナビゲーション・アセンブリ１７
４は、物体１１４上における光学モジュール１５０の移
動を検出して追跡する。すなわち、ＬＥＤのような各光
源１８２によって、文書表面１１６から走査ウィンドウ
１６４の長さ（以下、「Ｌ」と呼ぶ）に対して平行な方
向に反射される光ビーム（以下、「Ｎｌ」と呼ぶ）が生
じる。次に、ナビゲーション・センサ１８６が、ナビゲ
ーション・レンズ１８４を介して反射光（以下、「Ｎ
ｒ」と呼ぶ）を受光する。ナビゲーション・センサ１８
６は、反射光（Ｎｒ）を利用して、レンズ１６６の背後
に位置する光検出器１６８によって得られるイメージ・
データの帯状の列（swath）と組になる位置情報を生成
する。次に、ステッチ・アルゴリズム（stitch algorit
hm）によって、この位置情報を利用して、走査イメージ
の帯状の列から物体１１４の完全なイメージを生成する
ことが可能になる。

【００２４】次に図６Ａ及び図６Ｂを参照して、図４
と、図５Ａと、図５Ｂとの光学モジュールの代替構造を
示す。この実施態様は、光学モジュール３００によっ
て、図５Ａ及び図５Ｂのナビゲーション・ウィンドウ１
７６及び凹部１７０を９０度回転させている。この回転
によって、走査アセンブリ１５９のレンズ１６６は、走
査を受ける文書表面１１６から反射されてから、ナビゲ
ーション光源１８２の光ビームを受けることが可能にな
る。この実施態様の場合には、「ＳＥＬＦＯＣ」レンズ
の既知の特性を利用して、走査アセンブリとナビゲーシ
ョン・アセンブリの反射光ビームを分離し、それぞれの
光センサ１６８及び１８６に導かれる。換言すれば、こ
の実施態様の場合には、上述のように、同じコンポーネ
ント及び構造を走査アセンブリに利用するが、ナビゲー
ション・アセンブリのためのナビゲーション・レンズ１
８４を除去し、ナビゲーション走査光路を９０度回転さ
せている。

【００２５】図６Ａ及び図６Ｂの光学モジュール３００
の動作中、照明源１６０及び１８２は、光路ｌ及びＮｌ
をたどる光線をそれぞれ発生する。前述の実施態様と同
様に、照明源１６０によって生じる光は、光導波路１６
２によって捕捉される。捕捉された光は、光導波路の側
面から内反射し、光路ｌ及びｌ’をたどって固体のライ
ト・パイプから出射し、走査ウィンドウ３６４を通っ
て、レンズ１６６の下の走査領域３５２上へと送り込ま
れる。対照的に、ナビゲーション照明源は光路Ｎｌをた
どって走査ウィンドウ３６４を通って、レンズ１６６の
下の走査領域３５２上へと送り込まれる。従って、各照
明源１６０及び１８２からの光は、光路ｒ及びＮｒをた
どり、レンズ１６６を通って、光検出器１６８及び１８
６にそれぞれ達する。レンズ１６６の既知の特性によっ
て、異なる角度でレンズに入射する各照明源の光を、レ
ンズからの出射時にそれぞれの光センサ１６８及び１８
６によって捕捉できる。光検出器１６８及び１８６は、
反射光をＩＰＳ１５８に転送し、この結果、イメージ光
を表した電気信号の発生が可能になる。

【００２６】上記実施態様では、ナビゲーション・レン
ズ１８４及びウィンドウ１７６（図５Ａ及び５Ｂを参照
されたい）を不要にすることによって、第１の実施態様
に比較して、コスト及びスペースをさらに減少できる。
従って、基板１９６上において必要とされるスペースが
少なくなるほど、用いられる反射材料１７８も少なくな
り、スキャナの重量及び電力消費も減少する。

【００２７】本発明の望ましい実施態様及び代替実施態
様に関するコンポーネントのレイアウト及び動作につい
ての説明は上述の通りである。以下では、両実施態様に
よって用いられる各コンポーネントについて、さらに詳
述することにする。上記実施態様に用いられる反射材料
は、黒いプラスチックのような一般的なものであり、ケ
ーシング１２２に収容したコンポーネントの他のどの表
面に付着する汚染物に対しても各凹部を密封するため、
従来の方法で走査アセンブリ及びナビゲーション・アセ
ンブリのコンポーネントの遠端（distal end）に結合す
る。さらに、反射材料によって、各凹部内に平滑な円弧
の表面構造が得られるので、ほこりまたは他の汚染物の
堆積物が内部コーナ１９０に集まるのが回避され、クリ
ーニングが容易になり、走査中に、文書表面１１６（図
４を参照されたい）のエッジが外部コーナ１９２に引っ
かからなくなる。所望の場合には、反射または包囲材料
１７８を除去して、レンズ１６６と光導波路だけによっ
て、走査ウィンドウの凹部を形成することもできる。

【００２８】本発明の特定の実施態様において、走査ウ
ィンドウ１６４及び３６４の幅（以下、「Ｗ」と呼ぶ）
は、走査領域１５２の長さ（Ｌ）に対して約１〜４ｍｍ
である。この間隔は、走査線のデータを取得するのに十
分な広さであるが、文書が上方に曲がって、凹部部分１
６５内に入り込むのを阻止するのに十分な狭さである。
凹部部分１６５及び３６５の深さＤは、約１．５〜５ｍ
ｍである。この深さによって、文書表面１１６上のステ
ープルまたは粒子が、走査アセンブリのコンポーネント
にかき傷をつける可能性はなくなるはずである。

【００２９】図５Ａ及び図５Ｂにおけるナビゲーション
・ウィンドウ１７６の幅及び長さは、走査ウィンドウ１
６４及び３６４の幅及び長さよりもはるかに短い。これ
は、主として、ナビゲーション・ウィンドウ１７６が、
走査ウィンドウ１６４の長さＬに沿って互いに側方に距
離をあけて配置されているためである。さらに、ナビゲ
ーション・ウィンドウ１７６は、反射光Ｎｒをナビゲー
ション光センサに供給するナビゲーション・レンズによ
って受光される前に、長さＬの方向に物体１１４から反
射する単一ＬＥＤ１８２からの光ビームを受け入れさえ
すればよい。ナビゲーション・ウィンドウ１７６の深さ
（すなわち、走査表面１３８から走査表面１３８に最も
近いレンズ１８４の表面までの距離）は、約３〜５ｍｍ
とすることが可能である。

【００３０】イメージ検出器または光センサ１６８及び
１８６と、照明源１６０及び１８２は、プリント回路基
板（以下、「ｐｃｂ」と呼ぶ）のような単一基板１９６
に取り付けられている。プリント回路基板１９６は、ケ
ーシング１２２に取り付けられるのが望ましく、これに
よって、光学モジュール１５０の構造がコンパクトにな
る。ｐｃｂ１９６は、さまざまなＬＥＤ１６０をｐｃｂ
１９６の適合するコネクタ・ノードまたはパッド（図示
せず）に電気的に接続するプリント回路基板の経路（図
示せず）のような複数の導体を含みうる。コネクタ・ノ
ードまたはパッド（図示せず）は、たわみ絶縁ワイヤ等
のような多種多様な導電体の任意の１つによって、パル
ス幅変調回路のような適合するＬＥＤ駆動回路に順に接
続できる。最後に、ｐｃｂ１９６は、ナビゲーション・
アセンブリ１７７のために１対のスポット・ライトＬＥ
Ｄ１８２を含みうる。

【００３１】照明源１６０は、ｐｃｂ１９６の細長い表
面に沿って配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレ
イを含みうる。走査アセンブリのレンズ１６６は、ＮＳ
Ｇ（日本板硝子）製の「ＳＥＬＦＯＣ」レンズが望まし
い。図５Ａ及び図５Ｂの実施態様のナビゲーション・ア
センブリ１８４は、アクリル酸ポリカーボネート（acry
lic polycarbonate）のような材料からプラスチック射
出成形によって製造した従来の両凸単一素子イメージン
グ・レンズが望ましい。各レンズが、物体１１４からの
反射光を光検出器１６８に向けて集束する。光センサ１
６８は、従来のＣＭＯＳ線形アレイである。

【００３２】照明源１６０の下に配置する光導波路１６
２は、レンズ１６４及びケーシング１２２に取り付けら
れる。望ましい実施態様の場合、光導波路１６２は、固
体のライト・パイプを含んでいる。固体のライト・パイ
プは、屈折率が空気よりも大きいほぼ透明な任意の材料
から製造できる。屈折率の結果として、光線は、ライト
・パイプの側面に対してほぼ直角になる場合に限って、
固体のライト・パイプに入射し、出射して、これを透過
することが可能になる。ライト・パイプ材料の臨界入射
角を超える入射角で固体のライト・パイプに当たる光線
は、いずれも内反射することになる。

【００３３】固体のライト・パイプの上部は、例えば、
例示の反射光路に沿った走査領域の望ましい照明方向に
対して垂直である。照明源のそばに迷光バッフルまたは
リフレクタを配置して、光線を固体のライト・パイプに
送り込むことが可能である。さらに、所望の場合には、
固体のライト・パイプの上部にわずかにテクスチャを施
して、ライト・パイプへの入射時に、照明源１６０から
の光を拡散できる。本発明で実施可能な光導波路に関す
るこれ以上の詳細については、参考までに、引用するこ
とにより本明細書の一部をなすものとする「Contact Im
age Sensor With Light Guide」に関するDavid Bohnの
米国特許出願第０９／４７７，２０５号公報を参照され
たい。

【００３４】次に、以下では、図７を参照しながら、イ
メージ処理システム１５８について述べることにする。
しかし、ＩＰＳ１５８の詳細は、本発明を理解または実
施するのに必要ではないので、下記では、それによって
得られる特定の回路コンポーネントまたは機能の概略を
述べるだけにする。

【００３５】基本的に、イメージ処理システム１５８
は、走査光センサ１６８及びナビゲーション光センサ１
８６によって得られるイメージ・データを収集し、処理
するため、従来のやり方でメモリ・システム４０２に結
合したマイクロプロセッサ・アセンブリ４００を含みう
る。前述のように、各種機能ボタン１３０と、スクロー
ル・ボタン１３２と、入力ボタン１３４と、走査ボタン
１３５と、オン／オフ・スイッチ１３６とをまた、２つ
の「単三」または「単四」電池または電源コードといっ
た電源１５６を備えるマイクロプロセッサ４００に接続
している。各種ボタンは、マイクロプロセッサ４００に
よって実行されるソフトウェア・プログラムと相互作用
して、スキャナ１１０の各種機能及び動作を制御する。

【００３６】マイクロプロプロセッサ４００は、ディス
プレイ・システム１２８にも接続されており、走査操作
に関連したユーザ・データを示すために用いうる。もち
ろん、光センサ１６８及び１８６も、コンピュータ（図
示せず）のような外部装置とのデータ交換を可能にする
入力／出力（Ｉ／Ｏ）を備えたマイクロプロセッサ４０
０に接続されている。Ｉ／Ｏポート４０６は、標準的な
シリアル・ポートまたはＵＳＢポート、あるいは、赤外
線ポートを含みうる。

【００３７】いずれの実施態様の場合にも、走査装置の
ための本発明による光学モジュールによって、走査物体
の良質のデジタル・イメージを得ることができる。すな
わち、ユーザが、電源１５６をオンにし、走査ボタン１
３５を起動すると、ＩＰＳは、上述のように走査処理を
起動する。走査ウィンドウ１６４の長さ（Ｌ）が、走査
を受ける物体１１４ほど長くない場合には、光学モジュ
ール１５０は、走査動作中、曲線を描くように、あるい
は、蛇行するように物体１１４上において掃引させられ
る。この掃引動作によって、接続されたイメージの帯
（strip）または列（swath）が生じるが、さらに、ステ
ッチ・アルゴリズムによって互いにつなぎ合わせて（st
itch）、物体１１４の完全なイメージが得られるように
しなければならない。

【００３８】本発明に利用可能な、例証となるナビゲー
ション・システム及びステッチ・アルゴリズムについて
は、参考までに、引用することにより本明細書の一部を
なすものとする“Navigation Technique for Detecting
Movement of Navigation Sensors Relative to an Obj
ect”に関するAllen他の米国特許第５，６４４，１３９
号公報と、“Portable Image Scanner With Optical Po
sition Sensors”に関するBohn他の米国特許第６，００
２，１２４号公報と、１９９９年６月３０日に提出され
た“Integral Positioning and Imaging Devices”に関
するDavid Bohn他の米国特許出願第０９／３４３，８８
０号公報とに開示されている。

【００３９】要するに、上記実施態様の光学モジュール
は、スキャナまたはファックス機のような物体のイメー
ジを捕捉する任意のイメージング装置に用いうる。上記
本発明の構造によれば、文書表面と光学モジュールのコ
ンポーネントの間に透明材料を配置する必要がなくな
る。従って、ユーザは、文書の粒子またはステープル
が、一般に、ケーシングを密封し、光学モジュールのコ
ンポーネントを保護するために用いられる透明材料にか
き傷をつけることによる光学損失を被ることがない。さ
らに、凹状走査ウィンドウの深さ、狭い幅、コーナにお
ける平滑な円弧の組み合わせによって、走査表面が文書
を平坦化できるため、文書が曲がって凹状走査ウィンド
ウに入り込むことがなくなり、ほこりの粒子が凹状走査
ウィンドウに堆積するのを防ぐのに役立つ。汚染物がた
まると、ユーザは、凹状走査ウィンドウを簡単にクリー
ニングできる。

【００４０】従来の光学モジュールの場合には、ＬＥＤ
は、一般に、極めて広い方向範囲に光を放射し、その大
部分は走査線に向けられたものではない。本発明の光導
波路はこの光を走査線に向け直す。相応じて、光導波路
は光学モジュール内の迷光を減少させるので、物体の走
査領域の照明深度（Depth of illumination）が向上す
る。

【００４１】光導波路を備える本発明の光学モジュール
は、照明源から走査領域に光を送り込むので、光学モジ
ュールが傾斜したり、あるいは、物体からわずかに遠ざ
かったとしても、イメージが急速に暗くなることはな
い。光が、集束度を高められて走査領域に送り込まれる
ので、単位角度当たりの光束が強まり、照射源からの距
離が増すのに応じてその強度が急速に低下することはな
い。さらに、この光導波路は、従来の光学モジュールで
は、物体から遠ざかると、距離とともに強まる不均一な
スポット・ライト効果（spot-light effect）も低減す
る。

【００４２】本発明の光学モジュールは、従来の光学モ
ジュールに比べてコンパクトで、低コストである。光導
波路がなければ、照明源は、一般に、角度をつけて、走
査領域に最も近い独立した回路基板上に取り付けられ
る。さらに、透明材料は、近くに配置された照射源を保
護するため、ケーシングの走査ウィンドウ内に配置され
る。光導波路は、追加回路基板と、それに付随するワイ
ヤと、電気的相互接続部と、取り付けハードウェアの必
要とをなくし、また、かき傷がつきやすく、汚染物をた
める可能性のある透明材料の必要をなくす。従って、光
導波路を備え、透明材料がない光学モジュールは、アセ
ンブルがしやすくコストが低下し故障しにくくなる。光
導波路を備えた光学モジュールによって、より小型で軽
量のスキャナ、ファックス機、または、他のイメージン
グ装置が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の携帯用スキャナの略側面図である。

【図２】図１の走査ウィンドウの切り取り図である。

【図３】本発明の第１の実施態様による携帯用スキャナ
の等角図である。

【図４】基準線４に沿って描かれた図３の断面図であ
る。

【図５】Ａは、本発明の第１の実施態様による走査表面
の平面図である。Ｂは、Ａの第１の実施態様による光学
モジュールの詳細な切り取り図である。

【図６】Ａは、本発明の第２の実施態様による走査表面
の平面図である。Ｂは、Ａの第２の実施態様による光学
モジュールの詳細な切り取り図である。

【図７】上記実施態様に関する本発明によるイメージ処
理システムの高レベルのブロック図である。

【符号の説明】

１１０ 光学式スキャナ １２２ ケーシング １３８ 走査表面 １５０ 光学モジュール １５９ 走査アセンブリ １６０ 光源 １６２ 光導波路 １６４ 走査ウィンドウ １６５ 走査ウィンドウの凹部 １６６ レンズ １６８ 光センサ装置 １７４ ナビゲーション・アセンブリ １８２ 光源 １８４ レンズ １８６ イメージ検出器 １９６ 基板 ３６４ 走査ウィンドウ ３６５ 走査ウィンドウの凹部

フロントページの続き (72)発明者 ユージーン・エイ・ミッシュ アメリカ合衆国コロラド州80537，ラブラ ンド，イースト・カントリー・ロード 8044 20シー Ｆターム(参考） 5B047 AA01 BA03 BB02 BC01 BC05 BC08 BC12 5C051 AA01 BA04 DA01 DB01 DB22 DB25 DB29 DC04 DC05 DC07 EA08 FA02 5C072 AA01 CA05 DA02 DA07 EA05 PA08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査ウィンドウを備えたケーシングと、 前記ケーシング内に取り付けられ、前記走査ウィンドウ
   から間隔をあけて置かれた基板と、 前記走査ウィンドウと前記基板との間に結合されて、前
   記ケーシング内にある凹部を形成する光学モジュールと
   を含んでなる光学式スキャナ。
2. 【請求項２】 前記光学モジュールは、光センサ・コン
   ポーネントと照明装置とを備えた走査アセンブリをさら
   に含んでいる請求項１に記載のスキャナ。
3. 【請求項３】 前記照明装置は、前記基板に結合した光
   源と、前記光源と前記走査ウィンドウとの間に結合し、
   凹状の走査ウィンドウの一部を形成するための光導波路
   をさらに含んでいる請求項２に記載のスキャナ。
4. 【請求項４】 前記光センサ・コンポーネントは、前記
   基板に結合した光センサ装置と、前記光センサ装置と前
   記走査ウィンドウとの間に結合し、前記凹状の走査ウィ
   ンドウの一部を形成するレンズをさらに含んでいる請求
   項２に記載のスキャナ。
5. 【請求項５】 前記光学モジュールは、前記基板と前記
   走査ウィンドウとの間に結合し、前記凹状の走査ウィン
   ドウの別の部分をさらに形成するためのナビゲーション
   ・アセンブリをさらに含んでいる請求項４に記載のスキ
   ャナ。
6. 【請求項６】 前記ナビゲーション・アセンブリは、 前記基板に結合し、前記光センサ・コンポーネントに隣
   接したイメージ検出器と、 前記イメージ検出器によって受光する前に、前記走査ウ
   ィンドウを介して光ビームを供給するように配置したナ
   ビゲーション光源とをさらに含んでいる請求項５に記載
   のスキャナ。
7. 【請求項７】 前記走査ウィンドウに隣接して、前記ケ
   ーシング内に配置しているナビゲーション・ウィンドウ
   と、 前記光学モジュール内において、前記基板と前記ナビゲ
   ーション・ウィンドウとの間に結合し、前記ケーシング
   の内部内に別の凹部を形成するナビゲーション・アセン
   ブリとをさらに含んでいる請求項１に記載のスキャナ。
8. 【請求項８】 前記ナビゲーション・アセンブリは、前
   記基板に結合したイメージ検出器と、前記ナビゲーショ
   ン・ウィンドウと前記イメージ検出器との間に結合した
   レンズと、前記基板と前記レンズと前記ナビゲーション
   ・ウィンドウとの間に結合した光源とをさらに含んでい
   る請求項７に記載のスキャナ。
9. 【請求項９】 前記ウィンドウの前記凹部が、走査線の
   長さＬに対して約１．５ｍｍ〜５ｍｍの深さＤを与えて
   いる請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記装置のケーシングの走査表面内に
    接触ウィンドウを形成するステップと、 前記装置のケーシング内に基板を固定するステップと、 照明装置の第１の端部を基板に結合し、第２の端部を接
    触ウィンドウの第１の部分に隣接して結合するステップ
    と、 光センサ・コンポーネントの第１の端部を基板に結合
    し、第２の端部を接触ウィンドウの第２の部分に隣接し
    て結合するステップとを含んでなり、 前記照明装置及び前記光センサ・コンポーネントの前記
    第２の端部が、前記接触ウィンドウに隣接した凹部を形
    成するケーシングを前記ケーシング内に備えた光学式走
    査装置に用いる凹状走査ウィンドウの製造方法。
11. 【請求項１１】 接触ウィンドウと、前記照明装置及び
    光センサ・コンポーネントの第２の端部との間を包囲材
    料により結合するステップをさらに含んでいる請求項１
    ０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 光源の第１の端部を基板に結合し、第
    ２の端部を、第１の部分と正反対の位置に向かい合い第
    ２の部分と隣接している前記接触ウィンドウの第３の部
    分に隣接して結合するステップと、 イメージ検出器を前記光センサ・コンポーネントの前記
    第１の端部に隣接した前記基板に結合するステップとを
    さらに含んでいる請求項１０に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記装置ケーシングの前記走査表面内
    にトレース・ウィンドウを形成するステップと、 光源の第１の端部を前記基板に結合し、第２の端部を前
    記トレース・ウィンドウの第１の部分に隣接して結合す
    るステップと、 ナビゲーション・コンポーネントの第１の端部を前記基
    板に結合し、第２の端部を前記トレース・ウィンドウの
    第２の部分に隣接して結合するステップとをさらに含ん
    でおり、 前記光源の前記第２の端部及び前記ナビゲーション・コ
    ンポーネントが、前記ケーシング内に前記トレース・ウ
    ィンドウに隣接して凹部を形成する請求項１０に記載の
    方法。