JP3698788B2 - Optical system and optical pointer module - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いろいろな光の反射率のマークを読み取るための携帯光学式スキャナ、特に人間に装着できるスキャナに関する。さらに、本発明は、光ビームを生成し、放射するための光学的モジュールが検出モジュールから物理的に分離されている光学的走査装置に関する。本発明は、また操作者の指に装着可能なレーザポインタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ラベルや物品の上にあるバーコード記号のようなマークを読み取るための光学式読み取り装置と光学的走査システムがいろいろ開発されている。記号自体は、例えば、互いに間隔をおいて連続に並んだいろいろな寸法の幅のバーとそれらの間のスペースとで構成されるコード化されたマークのパターンである。尚、バーとスペースは、異なる光反射特性を有する。走査システムにおける読み取り装置は、光電気的に図形的なマークを、物品の説明やその特性をあらわす可能性のある英数字にデコードされる電気的な信号に転送する。このような特性は、一般的にデジタル形式であらわされ、そして、POSのアプリケーションのためのデータ処理システムへの入力や、物流管理等のように利用される。この一般的なタイプの走査システムは、例えば、全て本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第4,251,798号,同第4,369,361号,同第4,387,297号,同第4,409,470号,同第4,760,248号および同第4,896,026号に開示されている。上記特許の幾つかにおいて開示されているように、そのような走査システムの1つの実施形態には、読み取るターゲットである記号に装置の走査ヘッド、特に光ビームを照準することが可能な、操作者の手で握ることができる携帯用走査装置が、特に含まれている。
【0003】
このような先行技術であるハンドヘルド型装置は、一般的に、バーコード記号から反射された光を受け、反射パターンから、記号内のバーおよびスペースの連続性を決定する受光モジュールを内蔵する。また、ユニットは、受取った情報をデコードし、バーコード記号があらわす明瞭でないデータ(例えば、英数字のデータ)を回復するためのデコード回路を内蔵してもよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
光発生および放射モジュールは、ある環境においては、受光モジュールと、デコード回路とを、同じユニット内に収容するのが都合が悪い場合がある。第1に、主要ハウジング内に、全てのモジュールを配置することは、少なくとも放射された光と同じ光路に沿ってユニットに戻る反射光の殆ど、もしくは、それ以上が、読み取られるべきバーコードに配置されなければならない。操作者は、常に、このようなバーコードを読み取るための配置、および/または、光の反射して戻る路と同じ光路に沿ったバーコードを好むとは限らない。また、第2に、同じユニット内に全てのモジュールを配置することは、ユニットを、物理的により大きく、比較的重くしなければならないことを意味する。操作者は、このような装置を長時間操作することが容易でないことに気が付くはずである。
【0005】
会議、セミナー等での指示の目的のために、操作者が使用することができる小さなハンドヘルド型ユニットをレーザポインタに設けることが一般的となっている。講義において、聴衆に、強調したい部分をレーザ・ビームの可視スポットでスクリーン上に示す方法を、伝統的に使される指示棒と併用して使用することも可能である。しかしながら、現代的なレーザポインタは、比較的小さく、携帯的であるけれども、講師の手に握られる必要があることはいうまでもない。したがって、講師がそれを握った手は、講師が他に何かしようと思う度に、(例えば、ノートの頁をめくったり、OHPの操作を行ったりしようとする場合)普通、レーザポインタを下に置かねばならないというような制限を受ける。
【0006】
本発明の一般的な目的は、先行技術における諸問題、少なくともそれらの幾つかを解決することである。
また、別の目的は、携帯用光学式走査システムを人間工学的に改善し、操作者が長時間楽に操作できるようにすることである。
さらに、別の目的は、操作者の手で握られるか、または操作者の身体に取り付けられる携帯用光学式走査システムの重量を軽くすることである。
【0007】
またさらに別の目的は、講師がレーザポインタを下に置いたり、取り上げたりしないですみ、講師の手をより自由に使うことができるレーザポインタを提供することである。
他の目的は、簡便に使用できるレーザポインタを提供することである。
また他の目的は、携帯的な走査システムのある部分を光学的に使うことができるレーザポインタを提供することである。
【0008】
本発明の実践と、以下の詳細な説明を含むこの開示とにより、本発明の追加目的、利点、および新規な特徴が当業者にとって明らかとなるであろう。以下に、本発明は、好ましい実施形態に関して記述されてはいるが、本発明が、それによって制限されないことを理解するべきである。この明細書中の教示に接する当業者は、ここで開示され、請求された本発明の範囲内にあって、それらに関して本発明が非常に有用でありうる他分野における他のアプリケーション、変形例および実施形態を認識するであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の観点によれば、異なる光反射率のマークを読み取るための光学システムにおいて、読み取るべきマークを照明するための光ビームを生成し、発光するための光発光器を有する光学モジュールと、前記光学モジュールから分離して別々に収容され、検出した反射光に対応する電気信号を生成するための光検出装置を有する第1の周辺モジュールとを備えた光学システムが提供されている。
【0010】
その光学システムは、光ビームが読み取られるべきマークを走査する走査システムであってもよい。必ずしも、そうである必要はない。また、光ビームは、単に照明だけしてもよい。但し、この場合では、光検出装置がCCD検出装置であるほうが好ましい。
好ましい実施形態において、光学モジュールは、操作者の人指し指に、適切な方向にはめることが望ましいリング部を内蔵もしくは形成する。実施形態の幾つかにおいては、モジュールが固定されたとしても、放射されたビームがマーク上をいったりきたり自動的に走査(2次元走査または1次元走査)されるように、自動走査メカニズムをモジュール内に内蔵してもよい。しかしながら、他の実施形態においては、自動走査機構が設けられていない。よって、放射された光ビームは、モジュールから固定された方向にあらわれる。これらの実施形態において、操作者は、一般的に、腕を前後に動かすかまたは手首をひねって動かすかにより、モジュールを手で動かしてビームを読み取られるマーク上を走査する。
【0011】
光学モジュールを作動させるための切り替え手段が設けられてもよい。好ましくは、これらは、操作者は、親指でボタンを押すだけで装置を操作することができるように、リング、あるいは、リングに接続するハウジングに取り付けられた、または、形成されたスイッチまたはボタンで構成されてもよい。これは、モジュールが人差し指に装着されるように配置されたとき、特に、便利である。また、第2のリングに接続するプルコードが設けられ、操作者の光学モジュールが装着されている指と同じ手の人差し指に装着されるように配置されてよい。指の適当な動きによって、例えば、第2の指を曲げることによってコードが引っ張り出され、その結果、装置が走査される。
【0012】
第1の周辺モジュールは、モジュールと、固定されたベース・ユニットあるいは第2の周辺モジュール(実施形態が幾つかある)との通信を可能にするラジオ周波数通信手段を内蔵してもよい。ある装置においては、第2の周辺モジュールが、操作者の他の腕に装着されることが好ましい。また、第2の周辺モジュールは、第2のモジュールと第1のモジュールとの間、および、(好ましくは異なった周波数で)第2のモジュールと固定されたベース・ユニットの間での通信を可能にするラジオ周波数通信手段を内蔵してもよい。
【0013】
光学モジュールと、第1の周辺モジュールと、第2の周辺モジュールとは、全て、携帯用バッテリーによって、うまく動作される。関連の携帯用バッテリーは、対応するハウジング内に配置されうることが望ましい。
さらに、実施形態において、光学モジュールは、操作者の手に握られるように適合されてもよいし、拳銃型でもペン型でもよい。光学モジュールは、また、卓上に取り付けられてもよい。
【0014】
本発明の第2の観点によれば、異なる光反射率の部分を有するマークを読み取るためのための光学システムにおいて、前記マークを照明する光ビームを生成し、前記マークから反射された可変強度の反射光を作り出すための光放射器と、前記反射光を検出し、反射光の強度をあらわす電気信号を生成するための光検出器とを設け、前記光放射器は、光ビームが操作者の1本の指の自然に指示する方向に指向する位置で前記指に装着できるように適合されたハウジングを有し、前記光検出器は、前記光放射器から間隔をおいて別々の位置で操作者によって装着されるように適合されたハウジングを有する光学システムが提供されている。
【0015】
第1、第2の周辺モジュールが使用されていないとき、第1の周辺モジュール、および/または、第2の周辺モジュールを受けるために、スタンドまたはコンテナが設けられてよい。好ましい形態において、これは、時計の形をした第1の周辺ユニットと、リングの形をした第2の周辺ユニットを受けるための窪みを有する箱(宝石箱に似ている)を構成してよい。スタンド/コンテナは、電気的な接点を含んでよい。尚、電気的な接点は、第1の周辺モジュール、および/または、第2の周辺モジュールの対応する接点に接して配置されている。その結果、システムが使用されていないとき、モジュールの内のどちらか一方、または、両方のバッテリーの再充電が可能となる。安全を確保するために、箱には、蓋があってもよいし、鍵をつけてもよい。
【0016】
前記第1の周辺モジュールがデータ記憶装置を含む場合、データを読み出す接点が、スタンド上に設けられてよい。その結果、データが、自動的に、または、要求されたときに、コンピュータにダウンロードできる。
本発明の第3の観点によれば、操作者の一本の指に装着されるように適合されたリングと、前記リングに取付けられたハウジングと、光ビームを生成し、放射するために配置されたハウジング内の光放射器とを有し、前記指で指し示すこと
によって、操作者は光ビームを指向する光ポインタモジュールを提供している。レーザポインタは、上に述べたボタン機構やコード機構のようなトリガ機構を内蔵することが望ましい。
【0017】
光ビームの可視効果を強調するために、光放射手段は、可視レーザダイオード(VLD)を含むことが好ましい。なお、その出力は、平行光学システムを通過 する。所定のレベルでレーザの出力を維持する電子制御手段が設けられてよい。
バッテリーが、ハウジング内に設けられることが好ましい。
【0018】
本発明の第4の観点によれば、光ポインタモジュールであって、携帯用ハウジングと、光ビームを生成するように配置されたハウジング内の光放射器と、前記光ビームを選択的に走査するための走査要素と、前記モジュールが安定したビームを放射する第1の位置と、前記モジュールが走査ビームを放射するように前記走査要素が作動する第2の位置とで操作者による操作が可能なスイッチとを具備した光ポインタモジュールを提供している。
【0019】
本発明の第5の観点によれば、操作者の身体に装着できるように適合された光学システムにおいて、光ビームを生成し、放射するための光放射器を有する光学モジュールと、前記光学モジュールに接続され、操作者の身体の一部の周りに装着されるように適合されたものであって、前記モジュールに電力を与えるためのバッテリーを内蔵するバンドとを備えた光学システムが提供される。
【0020】
本発明は、いろいろな方法で実施されてよい。そして、幾つかの特別な実施形態が、今、実例を通して、参照図とともに述べられる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の第1の実施形態に対応する携帯用光学式走査システムを示す。光学式走査モジュール1は、リング形状の取付器を使って、操作者3の一本の指に着脱可能に取り付けられる。着脱可能な取付装置は、所望のアプリケーションのために使用され易いように適当に適合された従来型機種のいずれであってもよい。例えば、電球と、フレキシブル・ソケット取付器と、スライド式取付器を使用することができる。また、他の取付器が、移動制限部材とともに使用されてよい。
【0022】
光学式走査モジュール1に加えて、操作者3は、第1の周辺モジュール7を腕に、また第2の周辺モジュール9を別の腕に装着している。図から明らかなように、走査モジュール1は、操作者が読み取られるバーコード記号13に向かって導かれる走査レーザビーム10を放射する。バーコード記号13は、印刷されるか、さもなくば、例えば、操作者3が、物流や販売目的のために得ることを望む物品11に張り付けられる。走査ビーム10は、バーコード記号13から反射される。そして、反射光12は、第1の周辺モジュール7によって検出される。
【0023】
図2に、操作者の衣服に接続される周辺モジュール7’によって検出されるバーコード記号13から戻る反射光12に関し、図1の実施形態の変形例を示す。変形例には、操作者のシャツの胸ポケットまたはシャツに留められた検出装置を含む周辺モジュールが示されている。もちろん、周辺モジュール7’が、衣服の他の部分に繋げられたり形成されたりする他の方法(不記載)も予想される。
【0024】
図3に、走査モジュール1の内部機能と、第1の周辺モジュール7との概要を示す。モジュール1は、光ビーム10を生成、走査するための装置を内蔵する。VLDドライバ1bを有する可視レーザダイオード(VLD)1aも内蔵されることが望ましい。ビーム10の走査は、走査要素1cと、走査要素ドライバ1dとによって達成される。電力は、小さなバッテリー1eによって供給される。
【0025】
第1の周辺モジュール7は、戻る光ビーム12を検出するために一緒に配置された光検出器7eと受信回路7dとを含む。受信回路からの出力は、バーコード記号13があらわす英数字の情報を解読するデコーダ7aを通過する。また、第1の周辺モジュールは、キー・ボード、および/または、例えば、時間表示のような他の可能な機能7gとともにディスプレイ7cを含んでよい。その結果、モジュール7は、それが光学式走査システムの部分として使用されないとき、通常の時計として兼用される。ラジオ周波数(RF)または他のワイヤレス送信器7bは、バッテリーパック7fまたは他の電源とともに、ユニットを形成する。
【0026】
使用において、デコーダ7aから発せられたデコードされた情報は、デコーダ7bから、操作者の他の腕または手首に配置された第2の周辺モジュール9へのワイヤレスリンクによって通過される。また、ラジオ送信機7bを、第2の周辺モジュール9または分離ベースステーション15からの信号の受信が可能な送信機とすることも可能である。
【0027】
第2の周辺モジュール9は、第1のモジュール7、および/または、ベース・ユニット15の通信のためのラジオ受信機9aとラジオ送信機9bとを内蔵する。一般的に、対応送信周波数は、区別される。第2の周辺モジュール9は、さらに、送信されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、従来の方法で信号をデコードするデジタル処理回路9cを内蔵する。デコードがうまくいった場合、操作者に、光表示器、音響警告器または音響変換器9dは、信号を発信する。また、このような警告は、他に、表示ユニット9e上に表示された情報によって提供されることも可能である。また、メモリ記憶装置9hは、デコードされたデータの一時的な記憶のために含まれることが好ましい。システムへのデータ入力のためにキーボード9f、および/または、タッチスクリーンが使用されてよい。第2の周辺モジュールに電力を供給するためにバッテリー9jが設けられている。代りに、または、加えて、例えば、ベルト21の上で示されるように、操作者の身体に接続される分離電源19から延長コード17を経由して供給されることも可能である。
【0028】
操作者の好みによって、第2の周辺モジュールを右手または時計(実際に、時計として機能することも可能である)のように手首に、光学走査モジュール1と第1の周辺モジュールを左手に装着することもできる。他の実施形態(不記載)のように、第2の周辺モジュール9を、第1の周辺モジュール7に内蔵せず、ユニットの全ての機能を使うも可能である。もちろん、図に示されるよりも大きな第1の周辺モジュールを作ってもよい。
【0029】
図1および図2に示される装置において、光学式走査モジュール1と第1の周辺モジュールまたは第2の周辺モジュールのどちらか一方の間では、ケーブルがないか、または、他の物理的な接続があるのが注目される。これは、システムの装着性を向上させ、操作者への抵抗を少なくする。また、ワイヤが内ということは、たぶん、操作者が、示された装置を装着して、いろいろ異なった仕事をしようとして動きまわったとき、引っ掛かることが少なくなるため、より安全となる。
【0030】
上で述られた実施形態の変形例において、走査要素1cと走査ドライバ1dとは、ビーム10をほぼ固定されたビームとするように光学式走査モジュール1から除かれてもよい。このような装置を装着して、操作者は、手や腕を物理的に動かす。その結果、バーコード記号13上をビーム10が手動で走査される。このような装置は、モジュール1のサイズと重量とを削減できる利点をもつ。また、機械的または電気的な走査をしないですむばかりでなく、バッテリー1eのサイズをも実際に削減できる可能性がある。使用のための適当なモジュールは、この変形例とともに、図5に示され、その詳細が、以下に述べられる。
【0031】
図4に、本第2の発明の第2の実施形態の概要を示す。この実施形態において、バーコード記号13から反射される光12は、反射光を検出するように、物品11の表面を見下ろす光検出装置72の分離検出ユニット70の固定されたバンクによって検出される。検出器ユニットは、アイテム11の通過に沿うコンベア76に隣接して配置されたスタンド74に取り付けることができる。そのかわりに、検出器ユニット70を、キャッシュレジスタに取り付けるか接続することも、天井に取り付けることもできる。また、ランプを吊るすのと同様にケーブルによって天井から吊るしてもよい。さらにまた、周囲、少なくともコンベアの部分的な周り、のトンネル内に取り付けることもできる。
【0032】
この実施形態において、走査要素1cと走査要素ドライバ1dがあるとないとにかかわらず光学式走査モジュール1が、図1および図3に示された走査モジュールと同じであることが好ましい。もし、これらが、モジュール内に設けられていないならば、操作者は、ビーム10を読み取られるバーコード記号の上で、手動で、走査しなければならない。さらにそのかわりに、(不記載)ハンドヘルド型ポインタまたはハンドヘルド型スキャナを使用することもできる。しかし、それぞれの場合で、検出装置は、走査面に固定されて取り付けられている。
【0033】
これらの場合において、光学式走査モジュール1は、ビーム走査のメカニズムを内蔵していない。モジュール1は、効果的に、リング状に取り付けられたレーザポインタとなる。前に述べたように、このようなポインタは、読み取られるマーク上を単純なビーム手動走査による走査アプリケーションのために使用されてもよいし、また、他に反射ビームを検出する分離検出装置を操作者の身体に固定して取り付けるか、接続するかして設けてもよい。しかしながら、この種のレーザポインタは、図5からわかるように走査アプリケーションの制限を受けない。なお、レーザポインタは、講義、セミナー、会議等のあらゆる公的なプレゼンテーションに使用されてよい。
【0034】
図6に、レーザポインタのある好ましい機能を示す参考例を示す。図6に示された実施形態は、図5と図1,図2,図3のアプリケーションの両方に等しく適用可能である。
このレーザポインタ1は、ハウジング上部100に接続する操作者の指に装着できるように適合されたリングまたはシャンク部102を具備する。ハウジング内に、可視レーザダイオード(VLD)や他の電源108に電力を供給するバッテリー103がある。VLDは、金属のホルダー/ヒートシンク106に取り付けられている。VLDから発生した光は、複数のレンズを具備する光学的システム110を通過し、出射窓112を抜けて出力する。光学的なシステムは、平行光にされたビーム、すくなくともある程度平行光にされたビームを提供するのが好ましい。レーザの出力を所定のレベルで維持し、また、トリガメカニズムとして作動する電子回路113が設けられている。
【0035】
リング102の1側面上に、操作者の親指で作動できるトリガボタン104が設けられている。このように、操作者は、レーザビームのスイッチを容易に切り替えることができる。
代替え、および/または、追加切替メカニズムが、操作者の中指に取り付けられた別のリング116と、コード114によってリング102とによって提供されてもよい。図6(B)に示されるように、操作者は、中指を折り曲げることにより、コードを引っ張ることで装置を操作してもよい。これは、人差し指と一緒に中指を曲げるか、人指し指とは別に中指を伸ばすかによって実施することができる。
【0036】
この種の装置は、講義で手軽に使用でき、しかも便利である。そして、操作者は、手を、常に自由に動かせる。できればリングを人指し指か薬指に取り付けることによって、指示精度を向上させることが好ましい。
代替え、および/または、追加の切替メカニズムは、リング102の正面または側面に配置された近接センサの制限使用によって提供されてもよい。米国特許第5,280,162号に、「物体検出」またはバーコード読み取り装置における近接検出技術として、リファレンスが記載されている。このようなシステムの回路内の識別信号を適当に設定することによって、親指またはその詳細が図11、図12、図13に関連して示される「自己トリガ」モードの実施形態における装置によって、センサをトリガしてよい。また別の実施形態では、非常に小さい近接センサが使用されている。その結果、ユニットは、操作者の親指以外に遠方のターゲットをトリガできない。その実施形態において、制限された近接領域が提供される実施形態では、近接領域は、非常に制限されている。
【0037】
図7に、指示目的のために固定レーザビームまたは走査レーザビームを提供することができるハンドヘルド型レーザポインタ200の概要が示されている。固定レーザビームは、スクリーン上で視準される点やドットを生成するという事実に基づき、走査ビームは、線や円を生成する。もし、操作者が、指摘しようとする文や図に下線を引いたり、円で囲ったりしたいと思うとき、特に、これは便利である。
【0038】
図7で示されたポインタは、手による作動が可能な多位置スイッチ204を有するハンドヘルド型ボディ202を内蔵する。ボディ202の内部に、マイクロマシンである小さなミラー208上にビームを導く短波長VLD(可視レーザダイオード)206がある。これは、ビームを、ハウジング内のウインドウ210の外に反射し、その結果、指摘ビーム212を提供する。ミラー208を選択的に視準するために走査要素214が設けられ、その結果、ビーム212が走査される。
【0039】
スイッチ204の第1の位置では、レーザダイオード206のスイッチが切られ、ビームは生成されない。第2の位置では、レーザダイオードのスイッチが入れられ、卓上ミラー208から反射され、その結果、固定指示ビーム212が提供される。スイッチの第3の位置では、走査要素214が作動し、ビーム212が走査され、その結果、指摘される面上に可視線が生成される。好ましい実施形態において、走査は、スクリーン上に生成された線がまっすぐとなるように1次元でおこなわれる。しかしながら、他の実施形態において、走査要素214は、ビーム212を2次元走査できる。その結果、スクリーン上に円のようないかなるリサージュ図形をも形成できる。これ以上に複雑な走査装置もまたもくろまれている。その結果、例えば、長方形や他のいかなる図形でもスクリーン上に像として投影できる。
【0040】
もし、トリガ204が、多位置トリガであるならば、装置は、トリガのある位置では直線を、また、別の位置では円を投影することが可能となる。また、トリガの別の位置では、長さが異なる線、および/または、サイズの異なる円、または、他の像を投影することができる。
もちろん、ビーム212の走査による像は、固定されたビームによって生成されるドットの見え具合に比べ、見え具合が良くない。その代わり、トリガ204の位置にしたがって、レーザの出力パワーが増加される。
【0041】
ハンドヘルド型に代えて、図7に、リング内、特に前述のリングのうちのどれにでもその内に構築されてよい装置が示されている。このような場合、自然に、トリガ204は、適当なトリガまたはリング上のスイッチに置き換えられる。例えば、もし、図7における装置が図6に示されるようなリング内に構築されるならば、トリガ204は、トリガボタン104(図6(A))またはコード114(図6(B))によって、簡単に置き換えられる。もちろん、ボタン、および/または、コードが多位置であることが好ましい。他に、例えば、固定ビームを生成するためと、走査ビームを生成するためとの幾つかのスイッチが考えられる。(不記載)既に前に述べられた機種における装着可能な装置のためのバッテリーは、一般的に、装置の容量の重要な部分を占め、そして、さらにその重量に寄与する。例えば、図1〜図4に示される装置のように、実際に電力が要求される場合、分離バッテリーパック19が、しばしば、必要な電力を提供するための最も便利な方法となる。しかしながら、前に述べた実施形態の変形例において、電力は、代りに、あるいはまた別に、操作者の腕や手首や指の周りに巻き付けるバンドの部分に形成される薄いフレキシブルなバッテリーによって提供される。特に、図1において、腕バンド302,304と同様に、リストバンド306は、そのようなバッテリーとなることができる。図6においては、リング102が、バッテリーとなることができる。
【0042】
バッテリーは、リチウムポリマーで、再充電可能なタイプで、適当な形状に単純にきれるのが好ましい。このようなバッテリーは、ある装置の操作のために、それだけで十分な電力を供給してよい。また、別の場合において、バッテリーは、補助バッテリーとして使用されてよい。その結果、必要となるかもしれない追加の電池のサイズを縮められる。
【0043】
図8に、外形に関するコンセプトが示されている。リチウムポリマーバッテリーであることが好ましいフレキシブルバッテリー片404は、リング形状に形成されるか、または、スキャナ、および/または、ポインタ402に取り付けられている。装置のサイズに依存して、バンド404は、操作者の指や、手首や、腕の周りにはめられてよい。
【0044】
図9に、実践的な実施形態が、より詳細に示されている。フレキシブルバッテリー片408は、2つの円形スナップスプリング418,420に取り付けられている。スナップスプリング418は、正のバッテリーターミナルに取り付けられ、スナップスプリング420は、負のバッテリーターミナルに取り付けられている。スプリング418の一方の端部には接触部410があり、また、別のスプリング420の反対側の端部にも、同じような接触部分412がある。これらは、スキャナ、および/または、レーザポインタ406の面の下部の溝414,416に対応してはめ込まれる。その結果、必要な電気電力が提供される。
【0045】
バッテリーと接触部の正確な形状と配置は、もちろん、決定的なものではない。図9に示された実施形態において、スプリング418,420の形状を薄い、スプリングワイヤとすることもできる。これらの代りに、形状を、ダイアグラム面から外部に延長する平坦な板バネとすることもできる。第1の場合において、スキャナ、および/または、レーザポインタ406が、接触部410,412を受ける盲栓を形成するソケット414,416とともに設けられている。代りに、スプリングが、板バネの形状である場合、接触部410,412は、図面の垂直方向に、単純に、適当な溝414,416にスライドされてもよい。どちらの場合においても、製造プロセスの間に、バッテリーのプラスチック保護ジャケット内に、スナップスプリング418,412が、内蔵されることが好ましい。
【0046】
その装置をつけたり、はずしたりすることを簡単にするために、別の実施形態(不記載)が、スキャナ、および/または、レーザポインタの下面につながるバッテリーの一方の端部に設けられている。もう一方の端部は、簡単にはずせるクラスプに接続している。装置を装着したり、はずしたりするために、操作者は、単にクラスプをはずしたり、スキャナ、および/または、レーザポインタの下面から離れたバッテリーを繋げたりする。
【0047】
図10では、図1に示されたシステムとともに使用するのが適当である収納箱500が示されている。箱は、底部502と、錠が掛けられて繋がれた蓋部504とを具備する。底部502の内に、時計7(図1に記載)を収納するための第1の窪み506と、リング1(図1に記載)を収納するための第2の窪み508とがある。便益と安全収納とを提供することに加えて、箱500は、時計7、および/または、リング1に内蔵されるいかなるバッテリーも再充電するバッテリー充電装置(不記載)を内蔵する。結局、時計が、窪み506内に配置されるとき、その後面は、電極510と接触するようになる。同様に、バンド部がスロット512に押し込まれるとともに、リングが窪み508内に配置されるとき、それは、他の電極に接触するようになる。電力は、箱の外側のソケット514にプラグされた主要電源を経由してこれらの電極に提供される。マイクロスイッチ520が閉じられることによって蓋部504が閉じられているとき、再充電(例えば、一晩)されることによって電極再使用可能となる。
【0048】
ある実施形態においては、データを記憶するために、図1の時計7が使用されてもよいし、その内側に対応するメモリ・チップを有してもよい。時計が窪み506内に配置されるとき、その後面の電気的な接触部分は、窪みの底部で対応する接触部分522に接する。そして、時計内のデータは、外部コンピュータ(不記載)にデータソケット516を経由して自動的にダウンロードされるか、ダウンロードされることを要求されてよい。
【0049】
自己トリガモード
本発明の他の重要な特性は、操作モードにおいて、手動トリガスイッチを必要としないことである。すなわち、走査の開始と、バーコード読み取り操作の開始とを、人間工学の観点から、最も上手に実践するために、適応可能な「自己トリガ」または「物体検出」を、いろいろな状況における操作者要求に基づくアプリケーションとして考えられる固定取付型、ハンドヘルド型(ハンドサポート型を含む)、リング型、指取付型、身体取付型等として、いろいろ実行できることである。走査領域内の物体を検出した後で、物体検出を含む「スリープ」モードと、「走査」モードとを操作可能にする走査システムについては、その背景に関する情報が、本譲受人の特許である米国特許第5,280,162号に、リファレンスとして述べられている。
【0050】
別の先行技術として、高周波でブリンクする赤外線LEDを使用した構成がある。光検出器は、LEDがブリンクする周波数での信号に対応するアナログ回路に接続されている。バーコードの付いた物体がスキャナの前に配置されたとき、ある波長の赤外線は、検出装置に反射されて戻る。回路は、走査を開始する検出装置への「トリガ」信号を検出することによって、これに対応する。
【0051】
このような先行技術におけるシステムは、幾つかの短所を有する。信号検出装置の回路を組むことは原価が高くなり、スキャナが複雑になる。また、LEDも電力を消費する。これは、バッテリー電力のアプリケーションにおける短所となる。検出領域は、検出される物体のサイズと色とによって変化する。これは、トリガを誤ってかけさせ、読み取りの誤りや無駄な電力の消費を引き起こす。
【0052】
また別の先行技術において、3走査のために、レーザが作動し、1走査された後、その作動が終了する自動トリガの構成がある。作動したレーザが何かを走査する間に、もし、バーコードに類似するものが、走査領域内のどこかで検出されるならば、レーザは、記号がデコードされるか、所定の時間が経過するかするまで移動しない。その後、スキャナは、ブランクを再び開始する。
【0053】
これは他の先行技術と比べ、スキャナに回路を追加する必要のない点で優れている。また、真のバーコード、少なくともバーコードに似たようなものが検出されるときにのみ、それが開始されるため、トリガの掛け違いが少なくなる。そして、その範囲は、走査されるアイテムのサイズや色に関して適合する。
しかしながら、ある操作者には、レーザのブリンクは、視覚的に苦痛となる。また、物体を検出するために走査を3回行うため、検出も遅くなる。(レーザが放射されていないとき、記号の検出はできない。)また、長い走査線に沿って記号を検出するため、読み取りの誤りも生じうる。さらに、レーザが作動したとき、レーザと、制御および監視機能を実行する検出装置は、ブリンクと検出とを制御するために作動し続けなければならないため、これらによる電力消費量も大きい。
【0054】
さらに、他の先行技術において、レーザが始終作動されている構成がある。通常、このような構成は、レーザのライフタイムをすぐ終えてしまうので、商業用途としては不適当である。また、レーザと、スキャナ・ハウジングの周辺とを加熱させ、レーザの寿命をさらに短くする。さらに、消費電力も、実際、大きい。デコーダを除いて、レーザは、ハンドヘルド型走査システムの他のいかなる部品よりも消費電力が大きい。
【0055】
ブランクレーザモードは、モータの連続作動が要求されるので、寿命の非常に長いモータと共に使用される場合のみ実用的となる。これらのモータは、寿命が長く、しかも、消費電力も少なく、スキャナの周辺を加熱することもない。
4走査のうちの1走査においてレーザをブランクさせれば、温度を低く維持できて、他の回路による熱を適当に抑え、熱の発生を最小限にすると考えられるため、その寿命が十分長くなることが実験計測からわかっている。
【0056】
本発明では、走査がされる毎に作動するレーザの作動時間の25%しか作動時間を必要としないレーザを有する方法が提供されている。但し、レーザが作動している時間も25%ととなる。1秒間に36回走査する一般的なスキャナにおいて、27.7ミリ秒が各走査にかかる。よって、もし、レーザが、各走査において6.9ミリ秒のみ作動するならば、その時間は、一般的なスキャナの25%ですむ。そして、レーザは、4走査のうちの1走査にレーザが作動するスキャナと同じライフタイムを有することになる。例えば、我々の研究においては、25%とという数字が選択されているが、考えられる特定のアプリケーションでは、それが適当な数字となってよい。
【0057】
図にもどって、図11(A)および図11(B)に、先行技術として知られるレーザビーム走査パターンの写像の概要が示されている。図11(B)は、米国特許第4,933,538号における図に類似している。ここで、t2は、t1よりも遅い時間である。図12(A)、図12(B)および図12(C)に、本発明によるレーザビームパルスパターンの写像の概要を示す。好ましい実施形態、図12(A)において、レーザは、4回目毎の走査により発生する長い走査線の代りに、走査の度に発生する短い走査線が、スキャナの操作者が見えるように、レーザの作動は、その走査時間の真中でなされるべきである。1秒間に36回の走査は、人間の目が識別可能な光のちらつきの周波数以上であるため、ブリンクは、短い走査線にはあらわれない。1秒間に9回のみブリンクするバーコード読み取り装置の存在とともに、ちらつきは、十分に見ることができる。
【0058】
両走査方向において、走査の中央で作動するレーザを確認するための何等かの方法がとられなければならない。もし、ブリンクが、マイクロプロセッサによって制御されるならば、デコードにも同様のものが使用されることが好ましい。これは、以下のように、容易に成就される。
もし、米国特許第5,212,627号および第5,367,151号に記載されるようなその自然な周波数で作動するモータが使用されるならば、ブリンクは、モータにシンクロナイズされるべきである。なぜならば、モータの周波数は、個々によって少し変化するからである。ここで、これらの特許は、本発明とともに使用される好ましい走査モータの構成を示すリファレンスによって具体化される。これは、モータ駆動回路によって提供される走査開始信号(S.O.S.)を使うことで実行できる。S.O.S.信号は、常にモータにシンクロナイズされている。S.O.S.信号は、モータがある方向に駆動するとき、高く、別の方向に駆動するとき、低い。モータが、各走査の終わりで方向を変えるとき、高から低へ、また、低から高へ送信される。レーザの作動は、図13(A),図13(B)および図13(C)のタイミングチャートに示されるように、制御することができる。図13(A)は、図12(A)に対応するレーザビームパルスパターンの実施形態におけるタイミングチャートである。そして、図13(B)および図13(C
)は、レーザビームパルスパターンの別の実施形態のタイミングチャートである。S.O.S.信号が、モータとともにレーザ・ブリンクを同期するために使われるとき、考慮されるべきである走査開始信号によって生じる2種類のタイミングエラーがある。走査の開始では、常に同期がとられているわけではない。例えば、時々、モータは、左から右に走査するのに27ミリ秒かかり、右から左に走査するのに28ミリ秒かかるかもしれない。加えて、S.O.S.信号は、一般的に、モータが方向を逆転する時間に正確に対応しないで送信される。S.O.S.信号の送信は、検出回路に依存しており、一般的に、約1、2ミリ秒遅れる。
【0059】
これらの変化は、ブリンクを制御するマイクロプロセッサによって以下のように補正することができる。まず、スキャナに、電力が供給されたとき、デコード装置内のソフトウェアは、走査開始信号をつかって、各方向での走査時間を計測する。つぎに、各方向に関し、デコード装置は、計測された走査時間の3/8に等しい値を計算する。つぎに、ソフトウェアのプログラムは、この値から、実際にモータの回転が遅くなったことにより生じる走査開始信号の遅れ時間(ミリ秒)をひく。(1、2ミリ秒が一般的である。)信号の遅れ時間は、使用される特定機種のモータの構成と、駆動回路とから決定されねばならない。信号の遅れ時間は、与えられた構成の全てのユニットに関して、殆ど同じである。
【0060】
走査の開始に変更が生じたとき、デコード装置は、遅れが生じた特定の走査方向に関し、上で計算された時間で待機する。つぎに、計測された走査時間の25%で、レーザを作動させる。この処理は、走査開始信号が送信されるたびに繰り返され、新しい走査の開始を指示する。必要ならば、レーザ制御回路の応答時間が遅れを補正することも追加してできる。
【0061】
以上、全てが適切に実施されたとき、完全な走査線よりも短く、完全な走査線に対して中央にある走査線が見える。この短い線は、左から右へ、また、右から左への走査間において照らされる。レーザは、走査時間のほんの25%作動するだけであるが、見ることが可能な走査線は、ビームが走査領域の中央で速く移動するため、走査線の合計よりも25%長くなる。同期モータのある一般的な走査システムにおいて、実験では、短い走査線は、レーザは、完全な走査線の場合に比べ、ほんの25%の時間しか作動していないにもかかわらず、完全な走査線よりも約33%広いことが示されている。
【0062】
上で述べたように、本発明では、ターゲットに向かって導かれるレーザビームを生成し、第1の期間中にターゲット平面上にパルス化された比較的短い線像を生成するための走査手段と、記号を読み取るための第2の期間中に記号全体を掃引する殆ど連続する広角度なレーザ・ビームと、そのような記号によってあらわされるデータに対応する電気信号を生成するためにそのような記号からの反射光を受けるための検出手段とを含むユニットから離れたターゲット上のバーコード記号を読み取るための光学的スキャナが提供されている。第1、第2の期間は、標準操作の使用の間、繰り返される。
【0063】
このシステムは、以下の記号を検出するために使用される。スキャナに電力が供給されたとき、レーザは、上記のように、ブリンクを開始する。操作者は、読み取られる記号における短い可視走査線を照準する。さもなければ、もし、スキャナが固定されて取り付けられているならば、記号は、短い可視走査線の下に配置されている。
【0064】
走査線が記号または記号のある部分を横切るとき、スキャナは、記号をデコードを開始することができる。もし、それが失敗すれば、2、3秒後に、あるいは、デコードが始まるまで、短い走査線が戻るまでの時間、すべての走査時間でレーザが作動される。同一記号からの多数デコードすることは、それが見えなくなる時間(通常0.5〜1秒)まで、同一の記号を再度デコードすることのないように、デコード装置をプログラムすることによって可能となる。
【0065】
この自己トリガ手段は、以下の利点を有する。ちらつきを識別する周波数以上でブリンクするため、ちらつきが現れない。物体が走査領域の中央にあるときのみ、しかもバーコードのような物体のみを検出するため、トリガ・ミスの可能性が少なくなる。複雑な回路を付け加える必要がなく、不可視赤外線センサよりも容易に照準できる。ハンドヘルド型、固定取付型および装着型スキャナが使用できる。各走査毎の記号の検出が可能なため、4回の走査のうちの1回、第4回目の走査毎にブリンクするレーザよりも応答が速い。
【0066】
さらなる適合によって、消費電力をさらに削減することができる。もし、必要ならば、レーザの走査を1つ置き、あるいは2つ、3つおよび4つ置きにして、レーザの走査時間を25%まで短縮して、レーザを作動することもできる。この方法を用いると、ちらつきが見えてしまうかもしれないが、バッテリー電源を使うアプリケーションでは、その使用が可能であると思われる。さらに加えて、レーザは、検出時間の間、高い周波数を変調できる。これは、その消費電力を、それが作動している時間で、半分にまで削減できる。
【0067】
これらの計測によれば、スキャナ(デコード装置を除く)は、平均電流で、その検出モード時において、10mA以下で走査できる。これは、約30mAで操作される購買可能な可視レーザ・ダイオードの1つが使用されることを想定している。もし、それが、4回目の走査の25%でブリンクするならば、その平均電流は、1.875mAで流れる。もし、その作動時間中、それが50%の所定サイクルで変調されるならば、その平均は1.875mAとなる。我々が今日製作する同期モータは、0.5mAで作動する。トータルで9.43mAで、8mA以下で使用されるように製作された増幅器と、デジタイザと、モータ制御装置と、レーザ・レギュレータとを含むアナログ回路を想定してください。(ここで、3〜5ボルトの電流が使われている)
時々、ボードの搭載されていないデコード装置を有するトリガのないスキャナが所望される。それは、ハンドヘルド型スキャナのために製作された現在のデコード装置と互換であることが理想的である。もしこれがなされるべきであるならば、現在のデコード装置は、レーザのブリンクを制御するソフトウェアを有する必要がある。これは、トリガを設けずに、またインテル社の基準のデコード装置使わずに接続することは不可能である。もし、廉価のマイクロプロセッサが、デコード装置のないスキャナにおいて、レーザのブリンクと記号の検出とを制御するために使用するならば、この問題を回避することは可能である。
【0068】
上で述べたようなブリンクの制御を実行することができる入手可能な小型マイクロプロセッサがある。レーザをブリンクさせる同じマイクロプロセッサは、レーザのブリンクが実行されている間、デジタイザの出力をモニタできる。もし、それが、記号の存在の可能性を指示するためのデジタル化された十分な数の要素を検出するならば、それは、もし、誰かが丁度トリガをかけた場合に、記号を表示する遠方のデコード装置に送信する信号を抽出するシミュレートされたトリガを生成することができる。そのシンボルが再移動されたとき、その「トリガ」が自動的に解除される。
【0069】
適当なブリンクのサイクル数のために、例えば25%が使用される。もし、ライフタイムの長いレーザが使用されるか、また、ライフタイムがあまり長くなくてよい場合には、もちろん、比較的高いサイクル数が使用される。また、熱環境では、決して操作されないスキャナも比較的高いサイクルで操作される。もし、熱環境でスキャナが操作されるならば、消費電力を削減するために、比較的低い周波数が使用される。
【0070】
サイクル数は、読み取り装置をプログラミングするか、さもなくば、特殊バーコードを走査することによって、操作者が選択可能とすることができる。これによって、スキャナを環境に容易く適応させることができる。
本発明は、積層されたバーコードを含むバーコード、または、code49, PDF417等と似た記号論での2次元バーコードの読み取りに対応して述べられてはいるが、また、本発明において見出されるされるアプリケーションとして、文字のような他の種類のマークから、または、走査される物品の表面特性から情報が抽出されるいろいろな機械視覚装置または光学的な文字認識装置に、本発明を使用する方法も考えられる。
【0071】
いろいろな実施形態のすべてにおいて、スキャナの要素は、単一プリント回路ボードまたは集積モジュールとして、スキャナ全体が組み込まれる非常にコンパクトなパッケージ内に組み付けられてよい。このようなモジュールは、いろいろ異なるデータ取り込装置のためのレーザ走査要素として、交換可能に、使用される。例えば、モジュールが、リング型、ハンドヘルド型または身体装着型スキャナや、フレキシブルな腕、テーブル表面またはテーブルの下部に延長して取り付けられた卓上型スキャナや、高度なデータ取り込システムの副部品にかわるがわる取り付けられて使用される。このような部品と連結する制御装置やデータ線は、モジュールが、データ取り込システムの他の要素と連結するマッチング・コネクタに、電気的に接続されるように、モジュールのエッジや外面に取り付けられた電気接続装置に接続されてよい。
【0072】
個別モジュールが、それと連結する特定の走査またはデコード特性、例えば、ある作動距離での操作または特定の記号論、印刷密度での操作を有してもよい。特性は、また、ソフトウェア通して、または、モジュールに連結された制御スイッチの手動設定によって規定されてよい。また、操作者は、異なるタイプの物品を走査するために、データ取り込システムを採用してもよい。さらにまた、システムは、単純な電気コネクタを通してデータ取込装置のモジュールを交換することによって、異なるアプリケーションのために採用されてもよい。
【0073】
また、上に述べられた走査モジュールは、キーボード、ディスプレイ、プリンタ、データ記憶装置、アプリケーションソフトウェアおよびデータベースのような1、2の部品を含むそれ自身が含まれたデータ取り込システム内で実施されてよい。このようなシステムは、また、データ取り込システムと、ローカルエリアネットワークまたは電話回線ネットワーク内の他の部品とが、モデムか、ISDNインターフェースかを通して、また、ポータブルターミナルからポータブルまたは卓上受信装置、ベースステーションと、低い電力でのラジオ放送によって、通信することを可能にする通信インターフェースを含んでよい。
【0074】
上で述べたそれぞれの、または、2つ以上が一緒になった機能は、上に示したタイプとは異なる別のタイプのアプリケーションにおいて有効であるかもしれないことが理解されるであろう。
本発明は、実施形態の中に、図解され、説明されてはいるが、それがホン発明の範囲を、示された我意詳細のみに限定することを意味しない。それらをいろいろ変形したり、構造的に変化を出せても、それらが本発明の精神に則っている限り、本発明の範囲を逃れることには、ならない。
【0075】
前記記述は、本発明の要点を十分に示しているので、解析をより深く進めなくとも、第三者は、現在の知識を応用することによって容易くそれを、選考技術の観点から本発明の一般的なあるいは専門的な特性として、いろいろなアプリケーションに、十分に、かつ、本質的に構築できる機能をもれなく適応することができる。よって、このような適応例は、以下のクレーム文と同じ内容を意図し、その範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による携帯用光学式走査システムを示す。
【図2】本発明の第1の実施形態による携帯用光学式走査システムを示す。
【図3】図1および図2で示されたリングユニットとリストユニットの概観を示す。
【図4】本発明の第2の実施形態による携帯用光学走査システム示す。
【図5】本発明の第3の実施形態にによるレーザポインタを示す。
【図6】(A)および(B)に、図5のレーザポインタとともに、また、図1または図4のどちらか一方の携帯用光学式走査システムとともに、使用されてよいトリガメカニズムを示す。
【図7】本発明の他の実施形態のハンドヘルド型レーザポインタ/レーザスキャナを示す。
【図8】また別の実施形態である操作者の身体にフレキシブルバッテリを取り付けるためのポインタまたはスキャナに接続するためのバンドを示す。
【図9】図8に示された装置の実施形態をあらわす。
【図10】図1の携帯用光学走査装置とともに使用するための収納箱を示す。
【図11】(A)、(B)は、先行技術として知られるレーザビーム走査パターンの概要を示す。
【図12】(A)、(B)、(C)は本発明によるレーザビームパルスパターンの概要を示す。
【図13】(A)は図12(A)に対応するレーザビームパルスパターンの1つの実施形態のタイミングチャート、(B)、(C)はレーザビームパルスパターンの他の実施形態のタイミングチャートを示す。
【符号の説明】
1 光学式走査モジュール(例えば、レーザポインタ)
1a VLD
1b VLD駆動回路
1c 走査要素
1d 走査要素駆動回路
1e バッテリー
3 操作者
7 第1の周辺モジュール
7a デコーダ
7b ワイヤレス送信器
7c ディスプレイ
7d 受信回路
7e 光検出器
7f バッテリパック
7g その他の機能
9 第2の周辺モジュール
9a ラジオ受信機
9b ラジオ送信機
9c ディジタル処理回路
9d 音響警告器・音響変換器
9e 表示ユニット
9f キーボード
9h 記憶装置
9j バッテリー
10 走査レーザビーム
11 物品
13 バーコード記号
15 ベースユニット
17 延長コード
21 ベルト
74 スタンド
102 リング
104 トリガボタン
116 リング
114 コード
206 レーザダイオード
418 スナップリング
420 スナップリング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable optical scanner for reading marks having various light reflectivities, and more particularly to a scanner that can be worn by a human. Furthermore, the invention relates to an optical scanning device in which an optical module for generating and emitting a light beam is physically separated from the detection module. The present invention also relates to a laser pointer that can be worn on an operator's finger.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various optical readers and optical scanning systems have been developed for reading marks such as bar code symbols on labels and articles. The symbol itself is, for example, a coded pattern of marks composed of bars of various sizes and spaced apart from each other and spaces between them. The bar and the space have different light reflection characteristics. The reader in the scanning system transfers the opto-electrical graphical mark into an electrical signal that is decoded into alphanumeric characters that may represent the description of the article and its characteristics. Such characteristics are generally expressed in digital form, and are used for input to a data processing system for POS applications, logistics management, and the like. This general type of scanning system is described, for example, in U.S. Pat. No. 4,896,026. As disclosed in some of the above patents, one embodiment of such a scanning system includes an operator capable of aiming a scanning head of the device, particularly a light beam, on a symbol that is a target to be read. In particular, a portable scanning device that can be gripped by the hand of the user is included.
[0003]
Such prior art handheld devices typically contain a light receiving module that receives light reflected from the bar code symbol and determines the continuity of the bars and spaces in the symbol from the reflected pattern. The unit may also include a decoding circuit for decoding received information and recovering unclear data (eg, alphanumeric data) represented by a bar code symbol.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The light generation and emission module may be inconvenient in some circumstances to house the light receiving module and the decoding circuit in the same unit. First, placing all modules in the main housing means that at least most or more of the reflected light returning to the unit along the same optical path as the emitted light is placed on the barcode to be read. It must be. The operator does not always prefer an arrangement for reading such a bar code and / or a bar code along the same optical path as the light reflected back path. Second, placing all modules in the same unit means that the unit must be physically larger and relatively heavy. The operator should be aware that it is not easy to operate such a device for a long time.
[0005]
For the purpose of giving instructions at conferences, seminars, etc., it is common to provide a small handheld unit on the laser pointer that can be used by the operator. In lectures, it is also possible to use the method of showing the part to be emphasized to the audience with a visible spot of the laser beam on the screen in combination with a conventionally used pointer. However, although modern laser pointers are relatively small and portable, it goes without saying that they need to be held in the hands of the instructor. Therefore, the hand that the instructor grabbed it usually lowered the laser pointer whenever the instructor wanted to do something else (for example, to turn a notebook page or perform an OHP operation). Subject to restrictions such as
[0006]
The general object of the present invention is to solve the problems in the prior art, at least some of them.
Another object is to improve the ergonomics of the portable optical scanning system so that the operator can operate it easily for a long time.
Yet another object is to reduce the weight of a portable optical scanning system that can be grasped by an operator's hand or attached to the operator's body.
[0007]
Yet another object is to provide a laser pointer that allows the instructor to use the instructor's hand more freely without having to put down or pick up the laser pointer.
Another object is to provide a laser pointer that can be used conveniently.
Yet another object is to provide a laser pointer that can optically use certain parts of a portable scanning system.
[0008]
Additional objects, advantages, and novel features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from practice of the invention and this disclosure, including the following detailed description. In the following, the present invention is described with reference to preferred embodiments, but it should be understood that the present invention is not limited thereby. Those skilled in the art who have access to the teachings herein will be within the scope of the invention disclosed and claimed herein for other applications, modifications, and variations in other fields in which the invention may be very useful. Embodiments will be recognized.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in an optical system for reading marks having different light reflectivities, an optical module having a light emitter for generating and emitting a light beam for illuminating the mark to be read. And a first peripheral module that is separately housed separately from the optical module and has a light detection device for generating an electrical signal corresponding to the detected reflected light.
[0010]
The optical system may be a scanning system that scans a mark to be read by a light beam. It does not necessarily have to be. Also, the light beam may simply be illuminated. However, in this case, it is preferable that the light detection device is a CCD detection device.
In a preferred embodiment, the optical module incorporates or forms a ring on the operator's index finger that is desired to fit in the appropriate direction. In some embodiments, an automatic scanning mechanism may be installed in the module so that even if the module is fixed, the emitted beam can be moved over the mark or automatically scanned (two-dimensional or one-dimensional scanning). It may be built in. However, in other embodiments, no automatic scanning mechanism is provided. Thus, the emitted light beam appears in a fixed direction from the module. In these embodiments, the operator typically moves the module by hand to scan over the marks from which the beam can be read by moving the arm back and forth or twisting the wrist.
[0011]
Switching means for operating the optical module may be provided. Preferably, these are switches or buttons attached to or formed on a ring or a housing that connects to the ring so that the operator can operate the device by simply pressing the button with a thumb. It may be configured. This is particularly convenient when the module is arranged to be worn on the index finger. Further, a pull cord connected to the second ring may be provided, and may be arranged to be attached to the index finger of the same hand as the finger on which the optical module of the operator is attached. With the appropriate movement of the finger, the cord is pulled out, for example by bending the second finger, so that the device is scanned.
[0012]
The first peripheral module may contain radio frequency communication means that allow communication between the module and a fixed base unit or a second peripheral module (there are several embodiments). In some devices, the second peripheral module is preferably attached to the other arm of the operator. The second peripheral module also allows communication between the second module and the first module and between the second module and the fixed base unit (preferably at different frequencies). Radio frequency communication means may be incorporated.
[0013]
The optical module, the first peripheral module, and the second peripheral module are all successfully operated by the portable battery. Desirably, the associated portable battery can be placed in a corresponding housing.
Further, in the embodiment, the optical module may be adapted to be held by an operator's hand, and may be a handgun type or a pen type. The optical module may also be mounted on a tabletop.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in an optical system for reading a mark having portions of different light reflectivity, a light beam that illuminates the mark is generated, and a variable intensity reflected from the mark. A light emitter for creating reflected light; and a light detector for detecting the reflected light and generating an electrical signal representing the intensity of the reflected light, wherein the light emitter has a light beam of the operator. A housing adapted to be mounted on the finger at a position oriented in a naturally pointing direction of one finger, the light detector being operated at different positions spaced from the light emitter; An optical system is provided having a housing adapted to be worn by a person.
[0015]
A stand or container may be provided to receive the first peripheral module and / or the second peripheral module when the first and second peripheral modules are not in use. In a preferred form, this may constitute a box (similar to a jewelry box) having a first peripheral unit in the shape of a watch and a recess for receiving a second peripheral unit in the form of a ring. . The stand / container may include electrical contacts. The electrical contacts are disposed in contact with corresponding contacts of the first peripheral module and / or the second peripheral module. As a result, one or both of the modules can be recharged when the system is not in use. To ensure safety, the box may have a lid or a key.
[0016]
When the first peripheral module includes a data storage device, a contact for reading data may be provided on the stand. As a result, data can be downloaded to a computer automatically or when requested.
According to a third aspect of the present invention, a ring adapted to be worn on one finger of an operator, a housing attached to said ring, and arranged to generate and emit a light beam Having a light emitter in a housing and pointing with said finger
Thus, the operator provides an optical pointer module that directs the light beam. The laser pointer preferably incorporates a trigger mechanism such as the button mechanism or code mechanism described above.
[0017]
In order to enhance the visible effect of the light beam, the light emitting means preferably comprises a visible laser diode (VLD). The output passes through the parallel optical system. Electronic control means for maintaining the laser output at a predetermined level may be provided.
A battery is preferably provided in the housing.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical pointer module that selectively scans the light beam, a portable housing, a light emitter in the housing arranged to generate a light beam, and the light beam. And a second position at which the scanning element is actuated so that the module emits a scanning beam, and is operable by an operator. An optical pointer module including a switch is provided.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in an optical system adapted to be worn on an operator's body, an optical module having a light emitter for generating and emitting a light beam; and An optical system is provided that is connected and adapted to be worn around a part of the operator's body, and includes a band containing a battery for powering the module.
[0020]
The present invention may be implemented in various ways. And some special embodiments will now be described with reference figures through examples.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a portable optical scanning system corresponding to the first embodiment of the present invention. The optical scanning module 1 is detachably attached to one finger of the operator 3 using a ring-shaped fixture. The removable attachment device may be any conventional model suitably adapted to be easily used for the desired application. For example, light bulbs, flexible socket fixtures, and slide fixtures can be used. Other fixtures may also be used with the movement limiting member.
[0022]
In addition to the optical scanning module 1, the operator 3 wears the first peripheral module 7 on his arm and the second peripheral module 9 on another arm. As can be seen from the figure, the scanning module 1 emits a scanning laser beam 10 directed towards a bar code symbol 13 which is read by the operator. The bar code symbol 13 is printed or otherwise affixed to the article 11 that the operator 3 desires to obtain for logistics or sales purposes, for example. Scanning beam 10 is reflected from bar code symbol 13. Then, the reflected light 12 is detected by the first peripheral module 7.
[0023]
FIG. 2 shows a variation of the embodiment of FIG. 1 with respect to the reflected light 12 returning from the bar code symbol 13 detected by the peripheral module 7 ′ connected to the operator's clothing. In the variant, a peripheral module is shown which includes a detection device fastened to the chest pocket or shirt of the operator's shirt. Of course, other methods (not shown) in which the peripheral module 7 'is connected or formed to other parts of the clothing are also envisaged.
[0024]
FIG. 3 shows an outline of the internal functions of the scanning module 1 and the first peripheral module 7. The module 1 contains a device for generating and scanning the light beam 10. A visible laser diode (VLD) 1a having a VLD driver 1b is also preferably incorporated. Scanning of the beam 10 is accomplished by a scanning element 1c and a scanning element driver 1d. Electric power is supplied by a small battery 1e.
[0025]
The first peripheral module 7 includes a photodetector 7e and a receiving circuit 7d arranged together for detecting the returning light beam 12. The output from the receiving circuit passes through a decoder 7a that decodes alphanumeric information represented by the bar code symbol 13. The first peripheral module may also include a display 7c along with a keyboard and / or other possible functions 7g such as, for example, a time display. As a result, the module 7 is also used as a normal watch when it is not used as part of an optical scanning system. A radio frequency (RF) or other wireless transmitter 7b forms a unit with a battery pack 7f or other power source.
[0026]
In use, the decoded information emanating from the decoder 7a is passed by a wireless link from the decoder 7b to the second peripheral module 9 located on the other arm or wrist of the operator. Further, the radio transmitter 7b can be a transmitter capable of receiving a signal from the second peripheral module 9 or the separation base station 15.
[0027]
The second peripheral module 9 incorporates a radio receiver 9a and a radio transmitter 9b for communication of the first module 7 and / or the base unit 15. In general, the corresponding transmission frequencies are distinguished. The second peripheral module 9 further includes a digital processing circuit 9c that converts the transmitted analog signal into a digital signal and decodes the signal by a conventional method. If the decoding is successful, the light indicator, acoustic warning device or acoustic transducer 9d sends a signal to the operator. In addition, such a warning can be provided by information displayed on the display unit 9e. The memory storage device 9h is preferably included for temporary storage of the decoded data. A keyboard 9f and / or a touch screen may be used for data entry into the system. A battery 9j is provided to supply power to the second peripheral module. Alternatively or additionally, it can also be supplied via an extension cord 17 from a separate power source 19 connected to the operator's body, for example as shown on the belt 21.
[0028]
Depending on the preference of the operator, the second peripheral module is mounted on the wrist, like the right hand or a clock (actually, it can also function as a clock), and the optical scanning module 1 and the first peripheral module are mounted on the left hand. You can also. As in other embodiments (not shown), the second peripheral module 9 is not built in the first peripheral module 7, but all the functions of the unit can be used. Of course, a larger first peripheral module may be made than shown in the figure.
[0029]
In the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, there is no cable or other physical connection between the optical scanning module 1 and either the first peripheral module or the second peripheral module. It is noted that there is. This improves the wearability of the system and reduces resistance to the operator. Also, the inside of the wire is probably more secure because the operator is less likely to get caught when moving around trying different jobs with the device shown.
[0030]
In a variation of the embodiment described above, the scanning element 1c and the scanning driver 1d may be removed from the optical scanning module 1 so that the beam 10 is a substantially fixed beam. By wearing such a device, the operator physically moves the hands and arms. As a result, the beam 10 is manually scanned over the bar code symbol 13. Such an apparatus has the advantage that the size and weight of the module 1 can be reduced. In addition to not having to scan mechanically or electrically, there is a possibility that the size of the battery 1e can be actually reduced. A suitable module for use is shown in FIG. 5, along with this variant, the details of which are described below.
[0031]
FIG. 4 shows an outline of the second embodiment of the second invention. In this embodiment, the light 12 reflected from the bar code symbol 13 is detected by a fixed bank of separation detection units 70 of the light detection device 72 looking down on the surface of the article 11 so as to detect the reflected light. The detector unit can be attached to a stand 74 located adjacent to the conveyor 76 along the passage of the item 11. Alternatively, the detector unit 70 can be attached to or connected to a cash register or attached to the ceiling. Moreover, you may suspend from a ceiling with a cable similarly to suspending a lamp. Furthermore, it can also be mounted in a tunnel around the periphery, at least partially around the conveyor.
[0032]
In this embodiment, the optical scanning module 1 is preferably the same as the scanning module shown in FIGS. 1 and 3 with or without the scanning element 1c and the scanning element driver 1d. If they are not provided in the module, the operator must manually scan the bar code symbol on which the beam 10 is read. Alternatively, a handheld pointer or handheld scanner (not shown) can be used. However, in each case, the detection device is fixedly attached to the scanning plane.
[0033]
In these cases, the optical scanning module 1 does not incorporate a beam scanning mechanism. The module 1 effectively becomes a laser pointer attached in a ring shape. As previously mentioned, such pointers may be used for scanning applications with simple beam manual scanning over the mark to be read and also operate a separate detection device that detects the reflected beam It may be provided by being fixedly attached to a person's body or connected. However, this type of laser pointer is not limited by scanning applications as can be seen from FIG. The laser pointer may be used for all public presentations such as lectures, seminars, and conferences.
[0034]
FIG. 6 shows a reference example showing a preferable function of the laser pointer. The embodiment shown in FIG. 6 is equally applicable to both FIG. 5 and the applications of FIGS.
The laser pointer 1 includes a ring or shank portion 102 adapted to be worn on an operator's finger connected to the housing upper portion 100. Within the housing is a visible laser diode (VLD) or battery 103 that supplies power to another power source 108. The VLD is attached to a metal holder / heat sink 106. The light generated from the VLD passes through the optical system 110 having a plurality of lenses, and is output through the exit window 112. The optical system preferably provides a collimated beam, at least a collimated beam. An electronic circuit 113 is provided which maintains the laser output at a predetermined level and operates as a trigger mechanism.
[0035]
On one side of the ring 102, a trigger button 104 that can be operated with the thumb of the operator is provided. In this way, the operator can easily switch the laser beam switch.
Alternate and / or additional switching mechanisms may be provided by another ring 116 attached to the operator's middle finger and ring 102 by cord 114. As shown in FIG. 6B, the operator may operate the apparatus by pulling the cord by bending the middle finger. This can be done by bending the middle finger with the index finger or extending the middle finger separately from the index finger.
[0036]
This type of device can be used easily in lectures and is convenient. And an operator can always move a hand freely. If possible, it is preferable to improve the pointing accuracy by attaching the ring to the index finger or ring finger.
Alternative and / or additional switching mechanisms may be provided by limited use of proximity sensors located on the front or side of the ring 102. US Pat. No. 5,280,162 describes a reference as “object detection” or proximity detection technology in a barcode reader. By appropriately setting the identification signal in the circuit of such a system, the sensor in the “self-triggered” mode embodiment in which the thumb or its details are shown in connection with FIGS. May be triggered. In another embodiment, very small proximity sensors are used. As a result, the unit cannot trigger distant targets other than the operator's thumb. In that embodiment, in embodiments where a limited proximity area is provided, the proximity area is very limited.
[0037]
FIG. 7 shows an overview of a handheld laser pointer 200 that can provide a fixed or scanned laser beam for instructional purposes. Based on the fact that a fixed laser beam produces points or dots that are collimated on the screen, the scanning beam produces lines or circles. This is especially useful if the operator wants to underline or circle a sentence or figure that he is trying to point out.
[0038]
The pointer shown in FIG. 7 incorporates a handheld body 202 having a multi-position switch 204 that can be actuated by hand. Inside the body 202 is a short wavelength VLD (visible laser diode) 206 that directs the beam onto a small mirror 208, which is a micromachine. This reflects the beam out of the window 210 in the housing, thus providing an indication beam 212. A scanning element 214 is provided to selectively collimate the mirror 208 so that the beam 212 is scanned.
[0039]
In the first position of switch 204, laser diode 206 is switched off and no beam is generated. In the second position, the laser diode is switched on and reflected from the table mirror 208, thereby providing a fixed indicator beam 212. In the third position of the switch, the scanning element 214 is activated and the beam 212 is scanned, resulting in a visible line on the indicated surface. In a preferred embodiment, the scanning is done in one dimension so that the lines generated on the screen are straight. However, in other embodiments, the scanning element 214 can scan the beam 212 two-dimensionally. As a result, any Lissajous figure such as a circle can be formed on the screen. More complex scanning devices are also envisaged. As a result, for example, a rectangle or any other figure can be projected as an image on the screen.
[0040]
If trigger 204 is a multi-position trigger, the device can project a straight line at one position of the trigger and a circle at another position. Also, at different positions of the trigger, lines of different lengths and / or circles of different sizes or other images can be projected.
Of course, the image obtained by scanning the beam 212 is not as good as the appearance of the dots generated by the fixed beam. Instead, the output power of the laser is increased according to the position of the trigger 204.
[0041]
Instead of handheld, FIG. 7 shows a device that can be built in a ring, in particular in any of the aforementioned rings. In such a case, naturally the trigger 204 is replaced with a suitable trigger or switch on the ring. For example, if the device in FIG. 7 is built in a ring as shown in FIG. 6, the trigger 204 is triggered by the trigger button 104 (FIG. 6A) or the code 114 (FIG. 6B). Easy to replace. Of course, it is preferred that the buttons and / or cords are multi-positioned. In addition, several switches are conceivable, for example for generating a fixed beam and for generating a scanning beam. (Not described) Batteries for wearable devices in the previously mentioned models generally occupy a significant part of the capacity of the device and further contribute to its weight. For example, when power is actually required, such as the devices shown in FIGS. 1-4, the isolated battery pack 19 is often the most convenient way to provide the necessary power. However, in a variation of the previously described embodiment, power is provided instead or alternatively by a thin flexible battery formed in the band portion that wraps around the operator's arm, wrist or finger. . In particular, in FIG. 1, the wristband 306 can be such a battery, similar to the armbands 302,304. In FIG. 6, the ring 102 can be a battery.
[0042]
The battery is preferably a lithium polymer, rechargeable type, and simply cut into a suitable shape. Such a battery may supply enough power for the operation of a device by itself. In another case, the battery may be used as an auxiliary battery. As a result, the size of additional batteries that may be required is reduced.
[0043]
FIG. 8 shows a concept related to the outer shape. The flexible battery piece 404, which is preferably a lithium polymer battery, is formed in a ring shape or attached to the scanner and / or pointer 402. Depending on the size of the device, the band 404 may be worn around the operator's finger, wrist or arm.
[0044]
In FIG. 9, a practical embodiment is shown in more detail. The flexible battery piece 408 is attached to two circular snap springs 418 and 420. The snap spring 418 is attached to the positive battery terminal, and the snap spring 420 is attached to the negative battery terminal. There is a contact portion 410 at one end of the spring 418 and a similar contact portion 412 at the opposite end of another spring 420. These are fitted corresponding to the grooves 414, 416 at the bottom of the surface of the scanner and / or laser pointer 406. As a result, the necessary electrical power is provided.
[0045]
The exact shape and arrangement of the battery and the contact are, of course, not critical. In the embodiment shown in FIG. 9, the springs 418 and 420 may be thin spring wires. Alternatively, the shape can be a flat leaf spring extending outward from the diagram plane. In the first case, a scanner and / or laser pointer 406 is provided with sockets 414 and 416 forming a blind plug that receives the contacts 410 and 412. Alternatively, if the spring is in the form of a leaf spring, the contacts 410, 412 may simply be slid into the appropriate grooves 414, 416 in the vertical direction of the drawing. In either case, the snap springs 418, 412 are preferably incorporated within the plastic protective jacket of the battery during the manufacturing process.
[0046]
Another embodiment (not shown) is provided at one end of the battery leading to the scanner and / or the underside of the laser pointer to make it easier to turn on and off the device. The other end is connected to a clasp that can be easily removed. To attach or remove the device, the operator simply removes the clasp or connects the scanner and / or a battery remote from the underside of the laser pointer.
[0047]
In FIG. 10, a storage box 500 is shown that is suitable for use with the system shown in FIG. The box includes a bottom portion 502 and a lid portion 504 connected with a lock. Within the bottom 502 there is a first recess 506 for storing the watch 7 (described in FIG. 1) and a second recess 508 for storing the ring 1 (described in FIG. 1). In addition to providing benefits and safe storage, the box 500 incorporates a battery charger (not shown) that recharges any battery contained in the watch 7 and / or ring 1. Eventually, when the watch is placed in the recess 506, its rear surface comes into contact with the electrode 510. Similarly, when the band is pushed into the slot 512 and the ring is placed in the recess 508, it comes into contact with the other electrode. Power is provided to these electrodes via a main power source plugged into a socket 514 outside the box. When the lid 504 is closed by closing the microswitch 520, the electrode can be reused by being recharged (eg, overnight).
[0048]
In some embodiments, the clock 7 of FIG. 1 may be used to store data and may have a corresponding memory chip inside. When the watch is placed in the recess 506, the electrical contact portion of the rear surface contacts the corresponding contact portion 522 at the bottom of the recess. The data in the clock may be automatically downloaded to the external computer (not shown) via the data socket 516 or requested to be downloaded.
[0049]
Self-trigger mode
Another important characteristic of the present invention is that it does not require a manual trigger switch in the operating mode. In other words, in order to best practice the start of scanning and the start of bar code reading operations from an ergonomic point of view, an adaptive “self-trigger” or “object detection” can It can be implemented in various ways such as a fixed mounting type, a handheld type (including a hand support type), a ring type, a finger mounting type, a body mounting type, etc. For a scanning system that enables operation in "sleep" mode, including object detection, and "scanning" mode after detecting an object in the scan area, the background information is in the assignee's patent Patent No. 5,280,162 is described as a reference.
[0050]
As another prior art, there is a configuration using an infrared LED that blinks at a high frequency. The photodetector is connected to an analog circuit corresponding to the signal at the frequency at which the LED blinks. When an object with a barcode is placed in front of the scanner, certain wavelengths of infrared light are reflected back to the detector. The circuit responds to this by detecting a “trigger” signal to the detection device that initiates the scan.
[0051]
Such prior art systems have several disadvantages. Assembling the circuit of the signal detection device increases the cost and makes the scanner complicated. LEDs also consume power. This is a disadvantage in battery power applications. The detection area varies depending on the size and color of the detected object. This causes the trigger to be applied incorrectly, resulting in reading errors and wasted power consumption.
[0052]
In another prior art, there is an automatic trigger configuration in which the laser is activated for three scans, and the operation is terminated after one scan. While the activated laser scans something, if something similar to a bar code is detected somewhere in the scan area, the laser will either decode the symbol or the predetermined time has elapsed. Do not move until you do. After that, the scanner starts blanking again.
[0053]
This is superior to other prior art in that it does not require additional circuitry in the scanner. In addition, since a true bar code, at least similar to a bar code, is detected, it is started, so that the number of triggers is reduced. The range then matches with respect to the size and color of the scanned item.
However, for some operators, laser blinking is visually painful. Further, since the scanning is performed three times to detect the object, the detection is also delayed. (When the laser is not emitted, the symbol cannot be detected.) Also, since the symbol is detected along a long scanning line, a reading error may occur. In addition, when the laser is activated, the laser and the detection device that performs the control and monitoring functions must continue to operate to control blinking and detection, and thus the power consumption by them is also high.
[0054]
Further, in other prior art, there is a configuration in which the laser is operated all the time. Usually, such a configuration is unsuitable for commercial use because it immediately ends the lifetime of the laser. In addition, the laser and the periphery of the scanner housing are heated to further shorten the life of the laser. Furthermore, power consumption is actually large. Except for the decoder, the laser consumes more power than any other part of the handheld scanning system.
[0055]
The blank laser mode is practical only when used with a motor with a very long life because it requires continuous operation of the motor. These motors have a long life, low power consumption, and do not heat the periphery of the scanner.
If the laser is blanked in one of the four scans, the temperature can be kept low, the heat generated by other circuits is appropriately suppressed, and the generation of heat is considered to be minimized, so that the lifetime is sufficiently long. This is known from experimental measurements.
[0056]
In the present invention, a method is provided having a laser that requires only 25% of the operating time of the laser to operate each time it is scanned. However, the time during which the laser is operating is also 25%. In a typical scanner that scans 36 times per second, each scan takes 27.7 milliseconds. Thus, if the laser operates for only 6.9 milliseconds in each scan, that time is 25% of a typical scanner. The laser has the same lifetime as the scanner in which the laser operates in one of the four scans. For example, in our study, a number of 25% has been selected, which may be a suitable number for the particular application considered.
[0057]
Returning to the drawings, FIGS. 11A and 11B show an outline of mapping of a laser beam scanning pattern known as the prior art. FIG. 11B is similar to that in US Pat. No. 4,933,538. Here, t2 is a time later than t1. 12 (A), 12 (B), and 12 (C) show an outline of the mapping of the laser beam pulse pattern according to the present invention. In the preferred embodiment, FIG. 12A, the laser is laser so that the scanner operator can see the short scan lines that occur every scan, instead of the long scan lines that occur every fourth scan. This should be done in the middle of the scan time. Since 36 scans per second are above the flickering frequency of light that can be identified by the human eye, blinks do not appear on short scan lines. With the presence of a bar code reader that blinks only 9 times per second, the flicker is fully visible.
[0058]
In both scan directions, some method must be taken to identify the laser operating in the middle of the scan. If the blink is controlled by a microprocessor, the same is preferably used for decoding. This is easily accomplished as follows.
If a motor operating at its natural frequency is used as described in US Pat. Nos. 5,212,627 and 5,367,151, the blink should be synchronized to the motor. This is because the motor frequency varies slightly depending on the individual. Here, these patents are embodied by reference showing the configuration of a preferred scanning motor for use with the present invention. This can be done by using a scan start signal (S.O.S.) provided by the motor drive circuit. S. O. S. The signal is always synchronized to the motor. S. O. S. The signal is high when driving the motor in one direction and low when driving in the other direction. As the motor changes direction at the end of each scan, it is transmitted from high to low and from low to high. The operation of the laser can be controlled as shown in the timing charts of FIGS. 13A, 13B, and 13C. FIG. 13A is a timing chart in the embodiment of the laser beam pulse pattern corresponding to FIG. Then, FIG. 13B and FIG.
) Is a timing chart of another embodiment of a laser beam pulse pattern. S. O. S. When the signal is used to synchronize the laser blink with the motor, there are two types of timing errors caused by the scan start signal that should be considered. At the start of the scan, it is not always synchronized. For example, at times, the motor may take 27 milliseconds to scan from left to right and 28 milliseconds to scan from right to left. In addition, S.M. O. S. The signal is generally transmitted without accurately corresponding to the time at which the motor reverses direction. S. O. S. The transmission of the signal depends on the detection circuit and is generally delayed by about 1 or 2 milliseconds.
[0059]
These changes can be corrected by the microprocessor controlling the blink as follows. First, when power is supplied to the scanner, the software in the decoding apparatus measures the scanning time in each direction using a scanning start signal. Next, for each direction, the decoding device calculates a value equal to 3/8 of the measured scanning time. Next, the software program subtracts the delay time (milliseconds) of the scanning start signal caused by actually slowing down the motor from this value. (1 and 2 milliseconds are common.) The signal delay time must be determined from the configuration of the motor of the specific model used and the drive circuit. The signal delay time is almost the same for all units of a given configuration.
[0060]
When a change occurs at the start of the scan, the decoding device waits for the time calculated above for the particular scan direction in which the delay occurred. Next, the laser is operated at 25% of the measured scanning time. This process is repeated each time a scan start signal is transmitted to indicate the start of a new scan. If necessary, the response time of the laser control circuit can be additionally corrected.
[0061]
Thus, when everything is properly implemented, a scan line that is shorter than the complete scan line and centered with respect to the complete scan line is visible. This short line is illuminated between scans from left to right and from right to left. The laser only operates for 25% of the scan time, but the scan lines that can be seen are 25% longer than the sum of the scan lines as the beam moves faster in the middle of the scan area. In a typical scanning system with a synchronous motor, in experiments, a short scan line is shown to be a full scan line even though the laser is only operating for 25% of the time compared to a full scan line. It is shown to be about 33% wider than.
[0062]
As mentioned above, the present invention includes a scanning means for generating a laser beam directed toward a target and generating a relatively short line image pulsed on the target plane during a first period. An almost continuous wide-angle laser beam that sweeps the entire symbol during a second period for reading the symbol, and such a symbol to generate an electrical signal corresponding to the data represented by such symbol An optical scanner is provided for reading a bar code symbol on the target remote from the unit including detection means for receiving reflected light from the unit. The first and second periods are repeated during use of standard operations.
[0063]
This system is used to detect the following symbols: When power is supplied to the scanner, the laser starts blinking as described above. The operator aims at a short visible scan line in the symbol being read. Otherwise, if the scanner is fixed and mounted, the symbol is placed below the short visible scan line.
[0064]
When the scan line crosses a symbol or a portion of a symbol, the scanner can begin decoding the symbol. If that fails, the laser is activated for all scan times, after a few seconds, or until the short scan line returns until decoding begins. Multiple decoding from the same symbol is possible by programming the decoding device so that the same symbol is not decoded again until the time it disappears (usually 0.5 to 1 second).
[0065]
This self-trigger means has the following advantages. Since blinking is performed at a frequency higher than that for identifying flicker, flicker does not appear. Only when the object is in the center of the scanning area and only the object such as a barcode is detected, the possibility of a trigger error is reduced. It is not necessary to add a complicated circuit and can be aimed more easily than an invisible infrared sensor. Handheld, fixed mounting and wearable scanners can be used. Since the detection of the symbol for each scan is possible, the response is faster than the laser that blinks once in the fourth scan and every fourth scan.
[0066]
With further adaptation, the power consumption can be further reduced. If necessary, the laser can be operated with only one laser scan, or two, three and four laser scans, reducing the laser scan time to 25%. Using this method, you may see flickering, but you can use it in applications that use battery power. In addition, the laser can modulate high frequencies during the detection time. This can reduce its power consumption by half in the time it is operating.
[0067]
According to these measurements, the scanner (excluding the decoding device) can scan at an average current of 10 mA or less in the detection mode. This assumes that one of the commercially available visible laser diodes operating at about 30 mA is used. If it blinks at 25% of the fourth scan, the average current flows at 1.875 mA. If during that operating time it is modulated with a predetermined cycle of 50%, the average is 1.875 mA. The synchronous motor we make today operates at 0.5 mA. Assume an analog circuit that includes an amplifier, digitizer, motor controller, and laser regulator manufactured to be used at a total of 9.43 mA and less than 8 mA. (Here 3-5 volts current is used)
Sometimes it is desirable to have a triggerless scanner with a decoding device that is not on board. It is ideally compatible with current decoding devices made for handheld scanners. If this is to be done, current decoding devices need to have software that controls the blinking of the laser. It is impossible to connect without providing a trigger and without using an Intel standard decoding device. If an inexpensive microprocessor is used to control laser blinking and symbol detection in a scanner without a decoding device, it is possible to avoid this problem.
[0068]
There are small microprocessors available that can perform blink control as described above. The same microprocessor that blinks the laser can monitor the output of the digitizer while the laser blink is performed. If it detects a digitized sufficient number of elements to indicate the possibility of the presence of a symbol, it will display the symbol far if someone just triggers A simulated trigger can be generated that extracts the signal to be transmitted to the decoder. When the symbol is moved again, its “trigger” is automatically released.
[0069]
For a suitable blink cycle number, for example, 25% is used. If a laser with a long lifetime is used or if the lifetime does not have to be very long, of course, a relatively high number of cycles is used. Also, in a thermal environment, a scanner that is never operated is operated at a relatively high cycle. If the scanner is operated in a thermal environment, a relatively low frequency is used to reduce power consumption.
[0070]
The number of cycles can be made selectable by the operator by programming the reader or otherwise scanning a special bar code. This allows the scanner to be easily adapted to the environment.
The present invention has been described in response to reading a two-dimensional bar code with a bar code that includes stacked bar codes, or a semiotics similar to code 49, PDF417, etc., but is also found in the present invention. As an application to be used, the present invention is used in various machine vision devices or optical character recognition devices in which information is extracted from other types of marks such as characters or from surface properties of scanned articles It is also possible to do this
[0071]
In all of the various embodiments, the elements of the scanner may be assembled as a single printed circuit board or integrated module in a very compact package that incorporates the entire scanner. Such modules are used interchangeably as laser scanning elements for a variety of different data capture devices. For example, modules can replace ring-type, hand-held or body-mounted scanners, flexible arms, tabletop scanners that extend from the table surface or the bottom of the table, or sub-parts of advanced data acquisition systems. Installed and used. Controllers and data lines that connect to such components are attached to the edges and external surfaces of the module so that the module is electrically connected to matching connectors that connect to other elements of the data acquisition system. May be connected to an electrical connection device.
[0072]
An individual module may have specific scanning or decoding characteristics associated with it, such as operation at a certain working distance or specific symbolism, operation at print density. The characteristic may also be defined through software or by manual setting of a control switch coupled to the module. The operator may also employ a data capture system to scan different types of articles. Furthermore, the system may be employed for different applications by exchanging modules of the data acquisition device through simple electrical connectors.
[0073]
Also, the scanning module described above is implemented in a data acquisition system that includes itself, including one or two parts, such as a keyboard, display, printer, data storage device, application software, and database. Good. Such systems also include data acquisition systems and other components in the local area network or telephone line network, whether they are modems or ISDN interfaces, and from portable terminals to portable or desktop receivers, base stations. And a communication interface that enables communication by radio broadcasting with low power.
[0074]
It will be appreciated that each or two or more functions described above may be useful in other types of applications different from the types shown above.
While the invention has been illustrated and described in the embodiments, it does not mean that the scope of the invention is limited to the specific details shown. Even if they are variously modified or structurally changed, they do not escape the scope of the present invention as long as they are in accordance with the spirit of the present invention.
[0075]
The above description sufficiently shows the gist of the present invention, so that even if the analysis is not further advanced, a third party can easily apply it by applying the current knowledge from the viewpoint of selection technology. As a special or professional characteristic, it is possible to adapt all the functions that can be constructed sufficiently and essentially to various applications. Therefore, such an adaptation example intends the same content as the following claim text, and is included in the range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a portable optical scanning system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a portable optical scanning system according to a first embodiment of the present invention.
3 shows an overview of the ring unit and the wrist unit shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 4 shows a portable optical scanning system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a laser pointer according to a third embodiment of the present invention.
6A and 6B show trigger mechanisms that may be used with the laser pointer of FIG. 5 and with the portable optical scanning system of either FIG. 1 or FIG.
FIG. 7 shows a handheld laser pointer / laser scanner according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows another embodiment of a band for connecting to a pointer or scanner for attaching a flexible battery to the operator's body.
FIG. 9 represents an embodiment of the apparatus shown in FIG.
10 shows a storage box for use with the portable optical scanning device of FIG.
FIGS. 11A and 11B show an outline of a laser beam scanning pattern known as a prior art. FIGS.
12A, 12B, and 12C show an outline of a laser beam pulse pattern according to the present invention.
13A is a timing chart of one embodiment of a laser beam pulse pattern corresponding to FIG. 12A, and FIGS. 13B and 13C are timing charts of another embodiment of a laser beam pulse pattern. Show.
[Explanation of symbols]
1 Optical scanning module (for example, laser pointer)
1a VLD
1b VLD drive circuit
1c scanning element
1d scanning element drive circuit
1e battery
3 Operator
7 First peripheral module
7a decoder
7b wireless transmitter
7c display
7d receiver circuit
7e photodetector
7f battery pack
7g Other functions
9 Second peripheral module
9a Radio receiver
9b radio transmitter
9c Digital processing circuit
9d sound warning device / acoustic transducer
9e Display unit
9f keyboard
9h storage device
9j battery
10 Scanning laser beam
11 Goods
13 Bar code symbol
15 Base unit
17 Extension cord
21 belt
74 stands
102 rings
104 Trigger button
116 rings
114 code
206 Laser diode
418 Snap ring
420 Snap ring

Claims (10)

異なる光反射率のマークを読み取るための光学システムにおいて、
ハウジングと、該ハウジング内のバッテリーと、読み取るべきマークを走査するように光ビームを生成し、放射するために前記バッテリーによって電力が与えられるようになった、前記ハウジング内の光放射器と、を有する指に装着されるようになったコードレス光学モジュールを備え、前記ハウジングは、読取中に、ユーザの指に前記光学モジュールを取付けるためのリング形状の部分を有するようになっており、
前記光学モジュールから物理的に分離されたハウジングを有する周辺モジュールを備え、該周辺モジュールは、前記マークから反射された光を検出する光検出器と、該光検出器による前記反射光の検出に応答して前記マークを表す電気信号を生成するためのプロセッサと、を有しており、前記周辺モジュールは前記指装着式光学モジュールから隔離した位置において前記ユーザによって支持されるようになっており、前記周辺モジュールは、前記指装着式光学モジュールに接続されておらず、該指装着式光学モジュールに対し自由に動作できるようになっているものであることを特徴とする光学システム。
In an optical system for reading marks with different light reflectance,
A housing, a battery within the housing, and a light emitter within the housing that is powered by the battery to generate and emit a light beam to scan a mark to be read. A cordless optical module adapted to be attached to a finger having a housing, the housing having a ring-shaped portion for attaching the optical module to a user's finger during reading;
A peripheral module having a housing physically separated from the optical module, wherein the peripheral module is responsive to detection of light reflected from the mark and detection of the reflected light by the photodetector; And a processor for generating an electrical signal representative of the mark, wherein the peripheral module is supported by the user in a position isolated from the finger-mounted optical module, The optical system is characterized in that the peripheral module is not connected to the finger-mounted optical module and can operate freely with respect to the finger-mounted optical module.
前記周辺モジュールは、前記ユーザの衣類または身体に装着されるものであることを特徴とする請求項1記載の光学システム。  The optical system according to claim 1, wherein the peripheral module is attached to clothing or a body of the user. 前記周辺モジュールは、該周辺モジュールから分離され間隔をおいて収納された補助モジュールに電気信号を送信するようになったワイヤレス送信器を含むことを特徴とする請求項1記載の光学システム。  The optical system according to claim 1, wherein the peripheral module includes a wireless transmitter configured to transmit an electrical signal to an auxiliary module separated from the peripheral module and stored at a distance. 前記補助モジュールは、前記ユーザの衣類または身体に装着されるものであることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。  The optical system according to claim 3, wherein the auxiliary module is attached to clothing or a body of the user. 前記補助モジュールは、前記周辺モジュールから分離して、間隔をおいて収納されたベースステーションに前記電気信号を送信するためのワイヤレスラジオ周波数送信器を含むことを特徴とする請求項3に記載の光学システム。  4. The optical of claim 3, wherein the auxiliary module includes a wireless radio frequency transmitter for transmitting the electrical signal to a spaced apart base station separated from the peripheral module. system. 前記補助モジュールは、前記システムにデータを入力するためのキーパッドまたはタッチスクリーンを含むものであることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。  4. The optical system of claim 3, wherein the auxiliary module includes a keypad or a touch screen for inputting data to the system. 前記周辺モジュールは、バッテリーで電力が供給されるものであることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。  The optical system according to claim 3, wherein the peripheral module is supplied with power by a battery. 前記光学モジュールは、前記放出された光ビームを自動的に走査する走査手段を含むものであることを特徴とする請求項1記載の光学システム。  2. The optical system according to claim 1, wherein the optical module includes scanning means for automatically scanning the emitted light beam. 前記光学モジュールは、一本の指により支持されており、前記指が自然にさす方向に沿って一定の方向に前記光ビームを放出するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。  The optical module is supported by one finger, and emits the light beam in a certain direction along a direction that the finger naturally points. Optical system. 前記バッテリーは、前記リング形状部分内に取付けられていることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。  The optical system according to claim 1, wherein the battery is mounted in the ring-shaped portion.
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