JPH05274459A - 画像走査装置 - Google Patents

画像走査装置

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JPH05274459A
JPH05274459A JP4293570A JP29357092A JPH05274459A JP H05274459 A JPH05274459 A JP H05274459A JP 4293570 A JP4293570 A JP 4293570A JP 29357092 A JP29357092 A JP 29357092A JP H05274459 A JPH05274459 A JP H05274459A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 運動する機械部品がなく、かつ、従来の装置
よりも軽くおよび信頼性がさらに高い、携帯形スキャナ
を提供する。 【構成】 画像を走査する本発明による装置は、光源
と、空間光変調器と、光を前記光源から前記空間光変調
器および走査されるべき対象物体に進めるための適切な
光学装置と、を有する。前変調器の上の個別素子が作動
され、それにより、これらの画素の幅の光が前記対象物
体に進むように反射される。前記対象物体から反射され
た光を受け取るように検出器が取り付けられ、そして受
け取られた前記反射光信号が処理される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像を走査する装置に関
する。さらに詳細にいえば、本発明は空間光変調器を利
用した画像走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術および問題点】画像を走査する装置は、い
ろいろな場合に使用されている。スーパーマーケットで
はそれらを用いて、商品のラベルの上のバー・コードを
走査する。通常、走査装置はカウンタ台の下に取り付け
られ、そして、走査装置はバー・コードを下から走査す
る。デパートでは、典型的には、携帯形の走査装置が用
いられ、それにより、購入される商品に付いている札を
店員が走査することができる。商品の目録が必要なと
き、店員はカウンタから歩いて行って、棚に吊されてい
る細目を記録する。走査はまた、自動化された材料搬送
のための端部スキャナのような、他の多くの応用に使用
される。
【0003】従来のスキャナは、通常、光源と共に、鏡
をも利用する。例えば、スーパーマーケットのスキャナ
では、光源はある種のレーザであり、そして鏡は回転す
る多面鏡であって、それにより、光の点が直線軸に沿っ
て走査を行う。通常、検出器が光学装置の近くに取り付
けられる。反射されて装置に戻ってきた光を検出器が検
出する。バー・コードが白領域を有している時、高レベ
ルの光が反射される。それは、白い紙は光の拡散反射体
であるからである。しかし、光の点が黒バーを照射する
時、光のレベルは低下する。この低下により、装置が一
定の単純な処理を実行するように信号が発せられる。反
射光が戻ってこない時間の増分がカウントされる。太い
黒バーは6増分または7増分であることができ、およ
び、細い黒バーは1増分または2増分のみであることが
できる。このようにバー・コードが走査された後、現金
レジスタは読み出されたバー・コードを商品のデータベ
ースと比較し、その商品とその価格とを選定する。
【0004】場合によっては、この装置は、バー・コー
ドを読み出すのに非常に長い時間がかかる。装置はなお
同じ速さで走査を続けるが、しかし、運動する鏡のため
に、時として読み出しの誤りがある。その場合には、現
金レジスタは関連した商品を発見することができなく、
そしてそのコードを再び読み取らなければならない。さ
らに重要なことは、鏡を回転させる装置のような機械的
駆動装置は高価であり、そして、比較的大きな電力を消
費することである。さらに、鏡を回転させるのに十分な
空間的余裕をもつために、および、鏡を運動させるため
の起動力を与えるコイルまたは電動機を設置する空間的
余裕のために、この装置はいくらか大型にならざるを得
ない。最後に、これらの機械的部品は損耗し、そして鏡
が正しく回転しない時、常に誤った読み出しを行うこと
を始め、または、機能を完全に停止することがある。
【0005】装置の各部品の寿命を長くするために、運
動する機械部品をなくすることが好ましい。このことは
また、装置を軽くすることに役立ち、および、読み出し
をさらに正確にし、そして再走査の必要をなくする。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明の目的および利
点は明らかであり、そして、一部分は下記において明ら
かになるであろう。本発明により、光源と、線形な空間
光変調器(SLM)と、適切な光学装置を使用した、画
像スキャナが得られる。従来のスキャナにおける運動す
る鏡の機能に代わって、SLMセルのラインにそって一
度に1個の画素を作動することにより、画像が走査され
る。
【0007】本発明の1つの目的は、より軽く、かつ、
より信頼性が高く、運動する機械部品のないスキャナを
得ることである。
【0008】
【実施例】本発明およびその利点を完全に理解するため
に、添付図面を参照して下記で本発明を説明する。
【0009】図1は、運動する鏡を使用しない、不作動
状態にある走査装置の平面図である。光線10、光線1
2および光線14は、それぞれ、変調器の右側、中央お
よび左側を照射する。光源からの光線は、レンズ16を
通る。レンズ16は、これらの光線を、停止しかつ傾い
たストップ鏡18に集光する。ストップ鏡18はこれら
の光線を反射しおよび分離し、そして、これらの光線は
レンズ素子20を通って進む。レンズ素子20はレンズ
素子16と逆の効果を実行するように配置され、それに
より、光線は平行光線になり、そしてこの平行光線は空
間光変調器アレイ22に向かって進む。この場合には、
アレイのいずれの画素も作動されていない。空間光変調
器が作動されていない時に要請される唯一のことは、光
線を、それが通ってきた経路と同じ経路に沿って逆に進
むように反射することである。この状態では、ストップ
鏡の作用により、いずれの光線も、検出器26が取り付
けられたレンズ素子24に到達すことはできない。検出
器は必ずしも図の位置に取り付けられる必要はない。検
出器が配置される位置についての唯一の要請は、走査さ
れる物体から反射された光線を検出できなければならな
いことである。
【0010】SLMに沿ったすべての画素が作動される
ことが、ここで明確にされなければならない。画素のア
レイは、長さが1000画素であることができる。3個
の画素の実施例が説明されるが、それは装置の上に3個
の着目する領域を利用することである。このことは本発
明が、このような3個の画素だけを使用する実施例に限
定されることを意味するものではない。
【0011】図2Aは、バー・コードのような対象物体
がどのように走査されるかを示している。この場合に
は、空間光変調器に対する要請が偏向される。装置のこ
の部分の画像を走査するために、空間光変調器は、出力
光線を、入射光路とは異なる光路に反射して進めること
ができなくてはならない。
【0012】このための理想的なSLMは、変形可能鏡
装置(DMD)である。このDMDは、空隙の上に吊さ
れたマイクロ鏡のアレイを構成体として有する。これら
の鏡の下の空隙の底には、鏡のアドレス指定呼び出しの
ための電極のアレイが配置される。電極が充電される
時、その電極の上の鏡の角度が変化し、それにより、反
射された光線は異なる光路に沿って進むことができる。
【0013】光線10、光線12および光線14は、前
記で説明したように、それぞれ同じ光路を進む。しか
し、光線がレンズを通りSLMに到達する時、光線10
がアレイに入射する画素28Aは一定の角度だけ偏向し
ている。光線12および光線14が入射する画素および
その他の画素は、図面には示されていないが、これらの
画素は偏向していない。それまで光線10であった光
は、偏向して反射されて光線30になる。光線30は新
しい光路に沿って進むので、光線30はストップ鏡18
に衝突することなく進み、レンズ素子26を通過する。
この光線は、その後、スーパーマーケットまたはデパー
トのスキャナの対象物体またはバー・コードに入射し、
そして、照射位置28Bが白バーである時、拡散光が反
射され、そして、この拡散光が検出器に入射する。画素
28Aに対応して、照射位置28Bで反射された光線だ
けが検出器に入射する。白は対象物体の上の盛り上がっ
た領域によって表され、そして、黒はこれらの盛り上が
った領域の間のホールによって表される。
【0014】図2Bは、画像の中央部で光線12に対し
て、同様のことが行われる図を示す。この場合には、画
素36Aが偏向され、一方、その他の画素は偏向されて
いないままである。偏向された光線32は、ストップ鏡
18に衝突せずに進む。それから、光線32はレンズ2
6を通り、そして照射位置36Bが黒位置であるので、
低レベルの光が反射されて検出器24に進む。図2C
は、画像の左端の光線14に対する同様の図を示す。光
線14は偏向した画素38Aに入射し、そして反射され
て光線34になる。それから、光線34はレンズ26を
通り、そして、光線34はバー・コードまたは対象物体
の照射位置38Bに入射する。
【0015】図3Aは、暗視野光学装置を用いた走査装
置のまた別の実施例を示す。この実施例では、光源9か
ら出た光はレンズ11を通り、光線10、光線12およ
び光線14となって、空間変調器22に向かって進む。
もし画素28A、画素36Aまたは画素38Aのいずれ
かが偏向しているならば、光線はそれぞれ光路30、光
路32または光路34に沿って進むであろう。偏向して
いない画素で反射された光は、光路群29に沿って使用
されない光として進むであろう。反射された光は暗視野
光学装置48を通り、そして、対象物体25に入射す
る。図示されていないが、検出器が対象物体25の近く
に配置され、この対象物体で反射された光レベルを受け
取る。
【0016】光学装置として、シュリーレン光学装置ま
たは暗視野光学装置を使用することができる。しかし、
設計者は、他の種類の光学装置を選定して使用すること
もできる。シュリーレン光学装置の場合には、信号強度
と動作領域の広さとの間に相互に両立できないという相
互交換条件があるが、一方、暗視野光学装置の場合に
は、もしそれが適切に選定されるならば、大きな信号強
度と大きな動作領域との両方を同時に得ることができ
る。さらに、選定されたいずれの光学装置でも、大きな
光路長を必要とするであろう。この問題点は、図3Bに
締め等得た方式によって解決することができる。
【0017】図3Bでは、図3Aに示された前記暗視野
光学装置の光路が折り返されている。このことは、設計
上寸法が制限されている携帯形装置の場合に、特に重要
である。光源9からの光がレンズ11を通り、それによ
り、照射が行われる。この照射の光路が折り返し鏡15
によって折り返され、そしてそれから、光がSLM22
に入射する。反射された光は、光路30、光路32およ
び光路34に沿って進む。使用されない光は、光路29
に沿って進む。SLMで反射された光は光学装置48を
通り、そして対象物体25に入射する。携帯形装置で
は、折り返し鏡はトリガ保護装置のすぐ後に配置され、
そして、光源は手の握りの部分の底に配置され、そして
SLMは円筒部の1つの端部に配置されることができ
る。光は、円筒部の他の端部から外に出るであろう。光
源およびSLMを作動するスイッチは図示されていない
が、通常、携帯形装置では、それは圧力スイッチであ
る。カウンタの上に取り付けられた装置では、光源は常
にオンであるが、しかし、対象物体がその前に提示され
た時にのみ、レジスタ装置が走査を行う。
【0018】図4は、検出された情報の図を示し、そし
て情報がどのようにバー・コードに翻訳されるかを示
す。線40は、検出器での情報を有する。光線は、バー
・コードの上の画像照射の線に沿って偏向される。バー
・コードが白位置を有する時、検出器はセグメント42
Aを「見る」。セグメント44Aでは、バー・コードは
黒バーであり、この部分では、黒を表す低レベルの光を
検出器に反射する。処理をした後に得られる情報がライ
ン41に示される。スパイク信号42Bは、それが白バ
ーの始まりを示す。スパイク信号44Bは、それが黒バ
ーの始まりを示す。この時、処理装置はスパイク信号4
4Bの落ち込み端部とスパイク信号46Bの前縁端部と
の画素の数をカウントし、黒バーの幅を記録する。バー
・コードの全長が走査されるまで、この処理が持続され
る。その後、このデータは一定の商品番号に変換され、
そして価格が現金レジスタに送られる。
【0019】このことが実行されるためには、スキャナ
は極めて高速であるか、または画像がゆっくり提示され
なければなない。このことは、スーパー・マーケットで
の読み取りの誤りの原因となることが多い。店員が商品
をあまりに速くスキャナの上で移動させると、その結
果、不完全な走査が行われる。DMDは、それらが非常
に小型であるという利点を有する。図4に示されている
ように、ずらせて配置された鏡の行により、最も高速の
検出器に整合するように、速度を大きくすることができ
る。
【0020】図5には、空間光変調器22の上の画素の
ずれた配置が示されている。図6の観点で観察する時、
画素50A−画素50Dが特に注目される。図6は、変
形可能鏡(DMD)に対するアドレス指定回路の1つの
可能な実行を示す。実際には、図6Aに示されたアドレ
ス指定回路が図5に示された鏡の下にあるであろう。
【0021】画素50A−画素50Dを偏向するため
に、すべての画素がそれぞれの鏡の下に配置されなけれ
ばならない。このことを実行する1つの方法は、すべて
のゼロと1個の1をシフト・レジスタにシフトすること
である。この時、隣接するシフト・レジスタは、すべて
のゼロと1個の1を有するが、しかし、1は前のものか
ら1レジスタだけずれているであろう。このことは、画
素50A−画素50Dのすぐ下にあるであろう、レジス
タの中に見ることができる。データは、クロック52A
−クロック52Dによってクロックされる。DMD鏡の
典型的なスイッチング時間、すなわち、新しいデータを
レジスタに取り込む典型的な時間は、10マイクロ秒で
ある。このことは、高速走査ができるためには、あまり
にも遅いであろう。異なるクロッキング方式と共に相互
にずれた配置を用いることにより、画素の処理時間を
2.5マイクロ秒にすることができる。
【0022】クロック52A−クロック52Dのタイミ
ングが、図6Bに示されている。ライン54Aは、図5
の鏡50Aに対し図6Aで見られるものである。データ
は、長さが2.5マイクロ秒であるセグメント56の期
間中、画素50Aのすぐ下にあるアドレス・レジスタの
セルにクロックされる。鏡が10マイクロ秒のスイッチ
ング時間の中にある間、次の画素50Bがデータと共に
クロックされ、それは線54Bの上にパルス58Bで示
される。このことはすべての4個の画素がデータと共に
クロックされるまで持続される。ライン54Dの上に見
られるパルス58Dを画素50Dが受け取った後、画素
50Aはデータを再び受け取ることができる。それは、
パルス60Aでクロックされる。パルス58Aとパルス
60Aとの間の時間差は、セグメント62によって示さ
れる。その長さは10マイクロ秒である。要約をすれ
ば、第1画素をスイッチする時刻までに、4個の画素の
光が光学路に沿って走査される対象物体に送られる。こ
の方式は、どのように速いスキャナが必要とされるかに
より、任意の数の画素に対して用いることができる。
【0023】走査のこの方法は、従来の走査よりもその
速度が大きい。どのタイミング方式が用いられてもそれ
には関係なく、このスキャナは、回転する鏡や、それを
駆動するのに用いられる電動機またはコイルがないの
で、軽くかつ小形であり、そして消費電力が小さい。
【0024】前記において、走査装置に対する特定の実
施例が説明されたけれども、それは、本発明がこれらの
実施例に限定されることを意味するものではない。
【0025】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)(イ) 光源と、(ロ) 前記光源から対象物体
に向けて光を進める空間光変調器と、(ハ) 前記対象
物体から反射された前記光を受け取る検出器と、(ニ)
前記光源から前記空間変調器へ光を進めかつ前記空間
光変調器から前記対象物体へ光を進める光学装置と、を
有する、対象物体を走査するための画像装置。
【0026】(2) 第1項に記載された画像装置にお
いて、前記走査装置が携帯形である、前記画像装置。
【0027】(3) 第1項に記載された画像装置にお
いて、前記走査装置が前記画像を下から走査する、前記
画像装置。
【0028】(4) 第1項に記載された画像装置にお
いて、前記空間光変調器が変形可能鏡装置である、前記
画像装置装置。
【0029】(5)(イ) 光源から照射光を得る段階
と、(ロ) 前記照射光を前記空間光変調器に進める段
階と、(ハ) 前記照射光の一部分を反射して対象物体
に進めるために前記空間光変調器の上の少なくとも1個
の素子を偏向する段階と、(ニ) 前記照射光を前記対
象物体に入射する段階と、(ホ) 前記照射光が前記対
象物体で反射されることによる反射光を検出する段階
と、を有する、対象物体の走査方法。
【0030】(6) 物体を走査する装置が開示され
る。前記装置は、光源と、空間光変調器22と、光を前
記光源から前記空間光変調器および走査されるべき対象
物体に進めるための適切な光学装置16,20と、を有
する。前変調器22の上の個別素子が作動され、それに
より、これらの画素の幅の光が前記対象物体25に進む
ように反射される。前記対象物体25から反射された光
を受け取るように検出器26が取付けられ、そして、受
け取られた前記反射光信号が処理される。前記装置は携
帯形であることができ、かつ、カウンタに取り付けるこ
とができ、または、端部検出器スキャナのような他の応
用に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】不作動状態にあるシュリーレン光学装置に対す
る空間光変調器を有する走査装置の図。
【図2】シュリーレン光学装置に対しこの装置の個別画
素が作動された時の光線の図であって、Aはこの装置の
上端部の個別画素が作動された時の光線の図、Bはこの
装置の中央部の個別画素が作動された時の光線の図、C
はこの装置の下端部の別画素が作動された時の光線の
図。
【図3】空間光変調器および暗視野光学装置を有する走
査装置の図であって、Aは光学路が直線的に配置された
暗視野光学走査装置の図、Bは携帯形走査装置として適
切であるように光学路が折り返されて配置された暗視野
光学走査装置の図。
【図4】検出器によって受信されたデータおよび処理さ
れた結果の信号を表す図。
【図5】空間光変調器の上でずれて配置された画素の
図。
【図6】アドレス指定シフト・レジスタを通るデータの
図であって、Aは可能なデータ流の図、Bはデータ流に
対するタイミング図。
【符号の説明】
9 光源 22 空間光変調器 26 検出器 16,20,11,15,48 光学装置 25 対象物体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ) 光源と、(ロ) 前記光源から
    対象物体に向けて光を集める空間光変調器と、(ハ)
    前記対象物体から反射された前記光を受け取る検出器
    と、(ニ) 前記光源から前記空間光変調器へ光を進め
    かつ前記空間光変調器から前記対象物体へ光を進める光
    学装置と、を有する、画像装置。
  2. 【請求項2】 (イ) 光源から照射光を得る段階と、
    (ロ) 前記照射光を前記空間光変調器に進める段階
    と、(ハ) 前記照射光の一部分を反射して対象物体に
    進めるために前記空間光変調器の上の少なくとも1個の
    素子を偏向する段階と、(ニ) 前記照射光を前記対象
    物体に入射する段階と、(ホ) 前記照射光が前記対象
    物体で反射されることにより生ずる反射光を検出する段
    階と、を有する、対象物体の走査方法。
JP29357092A 1991-10-31 1992-10-30 画像走査装置 Expired - Fee Related JP3164442B2 (ja)

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