專利名稱：特別在可攜式儀器中的用于圖像投影的電光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于圖像投影的電光組件，特別在可攜式儀器中通過控制光束來投影圖像，該光束的成分由閱讀器用于電光讀取諸如條形碼符號、簽名或圖像之類的標(biāo)記。
背景技術(shù)：
至今已發(fā)展了多種光掃描系統(tǒng)和閱讀器，用于讀取諸如出現(xiàn)在標(biāo)簽上或物體表面的條形碼符號之類的標(biāo)記。條形碼符號本身是由一系列彼此相隔不同寬度的條形以不同寬度的間隔為界形成的圖形標(biāo)記圖案構(gòu)成，條形和間隔具有不同的光反射特性。閱讀器通過電光地將由圖形標(biāo)記表示的空間圖案轉(zhuǎn)換成隨時間改變的電信號來起作用，該電信號隨即被解碼成表示以標(biāo)記編碼的信息或字符的數(shù)據(jù)，該標(biāo)記意在描述物體或它的一些特征。這樣的數(shù)據(jù)通常以數(shù)字形式表示并被作為用于銷售點處理、存貨控制、分配、運輸和物流等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入。
已知多種掃描系統(tǒng)和閱讀器。掃描儀可為如在美國專利第5,508,504號中所示的識別筆型閱讀器，通過引用而加入于此處，包括固定安裝在識別筆中的發(fā)射器和檢測器，在這種情況下用戶控制并手工移動識別筆通過符號。當(dāng)識別筆通過條形碼符號時，發(fā)射器和相關(guān)的光學(xué)部件在符號上產(chǎn)生光斑，當(dāng)光斑通過符號的條形和間隔時，檢測器檢測從符號反射的光。
如圖1所示，條形碼符號2由一系列通常由矩形組成的亮區(qū)4和暗區(qū)6構(gòu)成。暗區(qū)6的寬度(條形)和/或條形間的亮區(qū)4的寬度(間隔)表示編碼的信息。這些區(qū)域的特定數(shù)目和排列表示一個字符。標(biāo)準(zhǔn)化的編碼方案對于每個字符都指定了各種排列，可采用的區(qū)域?qū)挾群烷g隔、一個符號所含的字符數(shù)或符號長度是否為可變等。已知的符號體系包括，比如，UPC/EAN、128碼、Coda條形以及5的2交替。
為了解碼條形碼符號并提取合理的信息，條形碼閱讀器照射符號并檢測從符號反射的光以檢測條形和間隔的寬度，隨后產(chǎn)生對應(yīng)于被掃描符號的電信號。解碼該電信號以提供多重字母數(shù)字字符，該字符對符號所依附的物體或符號的某些特征進(jìn)行描述。
圖1的已知識別筆型閱讀器8包括發(fā)射器12和檢測器14，用戶手工地移動識別筆通過條形碼符號。檢測器14從通過條形碼符號2的識別筆檢測從掃描點反射的光，并對處理器16產(chǎn)生代表編碼信息的電信號。比如，在美國專利第4,654,482號、第4,907,264號和第4,937,853號中已披露了識別筆。
美國專利第4,471,218號披露了數(shù)據(jù)識別筆和數(shù)據(jù)井，通過引用加入于此處。根據(jù)該專利，識別筆型的數(shù)據(jù)入端口終端是完全獨立且無線的，并包括閱讀和存儲電路。終端還允許使用光耦合連接下載數(shù)據(jù)。較佳地，使用來自閱讀光束源的脈沖光束輸出存儲的數(shù)據(jù)。通過光學(xué)檢測器檢測輸出光束并適當(dāng)?shù)亟獯a。
此處通過引用加入上述專利揭示的內(nèi)容。識別筆型閱讀器結(jié)構(gòu)和操作的總特征對于熟練的讀者將是明顯的。
根據(jù)在1996年8月2日提交并共同被轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列號08/691,263中所描述的另一種系統(tǒng)，提供的手提光學(xué)閱讀器終端具有人體工程的設(shè)計。根據(jù)該系統(tǒng)，特別提供手提光學(xué)閱讀器以適合用戶的手，且該光學(xué)閱讀器包括閱讀器部件和下載部件。該設(shè)備可包括用于顯示控制信息或視頻圖像的顯示屏、用于輸入控制或其它數(shù)據(jù)的鍵盤，以及用于下載數(shù)據(jù)以便由閱讀器部件向外部設(shè)備讀取的無線通訊連接。系統(tǒng)還可包括多個可與設(shè)備主體連接的可互換數(shù)據(jù)收集模塊，每個模塊完成不同的功能，比如圖像/視頻的捕捉、音頻的捕捉等。結(jié)果，便提供了簡便的多媒體模塊。
然而，我們想要的是重量輕且仍具有較寬范圍能力的手提數(shù)據(jù)閱讀器?？紤]到信息系統(tǒng)包括條形碼符號數(shù)據(jù)存儲能力在內(nèi)的相對簡易性、可用性和適應(yīng)性，需要發(fā)展特別適用于消費者使用的系統(tǒng)。
另一方面，移動光點掃描儀用光束，比如激光束掃過符號；檢測器檢測從掃過符號的射束點反射的光。在每種情況下，檢測器均產(chǎn)生代表編碼信息的模擬掃描信號。
這種類型的移動光點掃描儀已被披露，比如，在美國專利第4,387,297號；第4,409,470號；第4,760,248號；第4,896,026號；第5,015,833號；第5,262,627號；第5,504,316號和第5,625,483號中，所有這些都被作為即時申請轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人且通過引用其中的每個專利而加入于此。此處同樣通過引用而加入的是在1998年4月24日提交的美國專利序列號第09/065,867號和在1994年12月9日提交的美國專利申請序列號第08/353,682號，兩個專利都被作為即時申請轉(zhuǎn)讓給相同的受讓人了。如在上述一些專利中披露的，這種掃描系統(tǒng)的一個實施例特別屬于由用戶支持的手提可攜式激光掃描設(shè)備，該設(shè)備的配置允許用戶對準(zhǔn)設(shè)備的掃描頭，更確切地說是對準(zhǔn)要讀取的目標(biāo)符號上的光束，如以下結(jié)合圖1A所描述的。
激光掃描條形碼閱讀器中的光源通常是半導(dǎo)體激光。將半導(dǎo)體設(shè)備用作光源特別理想，因為它們要求的尺寸小、成本低以及電壓低。激光束通常由光學(xué)組件選擇性地改進(jìn)從而在目標(biāo)距離處形成一定尺寸的射束點。經(jīng)常較佳的是，射束點在掃描方向上在目標(biāo)距離處測量的橫截面近似與具有不同光反射度區(qū)域——比如，符號的條形和間隔——之間的掃描方向上的最小寬度相同。雖然一般的閱讀器使用單個激光源，但已提出了其它帶兩個或更多不同特性(比如，不同頻率)光源的條形碼閱讀器。
在已知技術(shù)的激光束掃描系統(tǒng)中，單個激光束由透鏡或其它光學(xué)元件沿著光路被指向表面的條形碼符號。操作移動光束掃描儀，采用重復(fù)性地通過諸如光源本身或設(shè)置在光束路徑上鏡子之類掃描元件的運動將成一直線或一系列線的光束掃過符號。掃描元件可以將射束點掃過符號并追蹤穿過符號圖案的掃描線，也可以掃描光電探測器的可視區(qū)，或者兩種都采用。激光束可通過光學(xué)或光學(xué)機械裝置來移動從而產(chǎn)生掃描光束。這樣的動作可通過偏轉(zhuǎn)光束(比如通過移動光學(xué)元件，諸如鏡子)或移動光源本身來完成。美國專利第5,486,944號描述了一種掃描模塊，其中在彎曲元件上安裝鏡子用于通過電磁激勵的往復(fù)振動。美國專利第5,144,120號中Krichever等人描述到在驅(qū)動器上安裝激光、光學(xué)和傳感器元件，用于繞軸或在平面中重復(fù)往復(fù)運動以實現(xiàn)激光束的掃描。
因為掃描系統(tǒng)和條形碼閱讀器的尺寸以及光學(xué)和電子的復(fù)雜性，它們通常至今還未在同一外殼中與其它的設(shè)備相結(jié)合。傳統(tǒng)在這種閱讀器上使用適當(dāng)可視尺寸的液晶顯示器(LCD)要占用很大的物理面積并限制了手提系統(tǒng)的可減小尺寸。顯示的圖像是以單色顯示的。
仍然在公知的技術(shù)中，比如，在美國專利第5,617,304號中的激光指示器，該設(shè)備在目標(biāo)物上投影單色的光點，諸如在演講時演講者向觀眾作介紹那樣。指示器實質(zhì)上是閃光燈型設(shè)備并通常封裝在管狀的外殼內(nèi)。
已披露了用于寫或打印標(biāo)記的掃描系統(tǒng)，比如在美國專利第4,085,423號和第4,908,813號中。使用熱敏紙張或使用對一定頻率光譜的輻射敏感的染料是用于印刷系統(tǒng)中大家所熟悉的方法，諸如在美國專利第5,014,072中所作的例子。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的總目的是提供一種新穎的電光顯示器，尤其是小尺寸的用于在可視表面投影光的圖像的電光顯示器。
更確切地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種替代液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊密的顯示器，特別在手提儀器中。
本發(fā)明的另一個目的是在可攜式儀器上或脫離可攜式器件顯示人們可讀的信息，特別是字母數(shù)字字符。
本發(fā)明的第三個目的是提供用于不同形式要素的許多種儀器中的結(jié)構(gòu)緊密的顯示器模塊。
本發(fā)明的第四個目的是顯示比包含組件的儀器更大的圖像用以投影圖像。
本發(fā)明的第五個目的是提供一種顯示器，它具有高對比度和降低目眩的來自各個方向的寬廣視角。
本發(fā)明的一個伴隨目的是提供一種消耗低功率的圖像投影儀，為了達(dá)到以上以及其它以下將變明顯的目的，本發(fā)明的一個特征總的來說就是關(guān)于設(shè)置用于顯示的圖像的投影。該設(shè)置包括可激勵的電光組件，該組件包括，激光，當(dāng)被激勵時將可視光束引導(dǎo)至可視表面；掃描儀，沿著多根掃描線或在可視表面上方延伸的多條光路掃描光束；以及控制器，可與它操作性地連接，并可操作地使之在至少一根掃描線上的光束被選中的位置上激勵激光，從而在被選中的位置上產(chǎn)生單獨的光線像素，并以像素滯留的刷新速率激勵激光從而使人眼穩(wěn)定地觀察可視表面上的圖像。
較佳地，當(dāng)光束沿著所述至少一根掃描線掃過時，可操作控制器對激光激勵和去激勵。組件可包括用于產(chǎn)生附加光束的附加光源，所有的光束具有不同或相同的波長。
組件還包括用于沿著第一方向掃描的第一掃描鏡，該第一方向沿著所述的至少一根掃描線，以及用于沿著基本垂直于第一方向的第二方向掃描光束的第二掃描鏡。當(dāng)光束沿著多根掃描線中的每一根掃描線掃描時，可操作控制器對光束激勵和去激勵。
在一較佳實施例中，使用外殼用以支持組件。外殼具有光傳送元件，穿過該元件的掃描光束被引向可視表面。外殼所配置的尺寸和形狀較佳可如個人數(shù)字助理般放置在用戶的手里，或可如手表般戴在人的腕上，或者該外殼可被延長并以如鋼筆般的結(jié)構(gòu)在反向端區(qū)域延伸。在另一個例子中，外殼可含具有前表面的面板，掃描的光束被引至該前表面。該面板可安裝在外殼上，用以移動到掃描光束在面板前表面上入射的顯示位置。
在另一個例子中，外殼具有帶后表面的屏幕，光束被引向該表面。屏幕較佳地具有光擴(kuò)散特性，并可移動到掃描光束在屏幕后表面入射的配置位置并通過屏幕擴(kuò)散從而在屏幕的前表面產(chǎn)生可視的圖像。若屏幕具有波長過濾功能從而可抑制環(huán)境光并增加顯示對比度也是我們所希望的。
特別有利的是，如果第一掃描鏡能以第一級速率移動穿過第一角距離，并且如果第二掃描鏡能以慢于所述第一速率的第二級速率移動穿過大于所述角距離的第二角距離。同樣，如果組件包括在第一和第二掃描鏡之間光束的光路中的折疊鏡，也是有益的。
根據(jù)本發(fā)明，控制器可操作性地連接于帶存儲字體和定時數(shù)據(jù)的存儲器，以便在激勵和去激勵組件的時候以字體字符顯示圖像。該圖像較佳為人可讀的信息。
投影并顯示圖像的方法也構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。該方法包括通過將可視光引向可視表面并沿著多根在可視表面上方延伸的掃描線掃描光束來產(chǎn)生圖像可視部分的步驟(a)，以及通過在至少一根掃描線上光束的選擇位置上阻止引導(dǎo)步驟來產(chǎn)生圖像的不可視部分的步驟(b)。步驟(a)通過激勵一個光源來完成，步驟(b)通過對該光源去激勵來完成。掃描步驟通過沿著兩個互相垂直的方向掃描光束來完成。步驟(a)可通過激勵多個光源來完成，步驟(b)可通過對多個光源去激勵來完成。
如果步驟(a)和步驟(b)在具有光傳送元件的外殼內(nèi)完成，其中掃描光束被引導(dǎo)穿過該光投射元件，則同樣是較佳的。步驟(a)可通過將掃描光束引向安裝在外殼上的面面板的前表面或?qū)呙韫馐虬惭b在外殼上的擴(kuò)散屏幕的后表面來完成。
被認(rèn)為是本發(fā)明特征的新穎性將在所附權(quán)利要求中進(jìn)行特別闡述。但是，發(fā)明本身的結(jié)構(gòu)和操作它的方法，以及該發(fā)明的附加目的和優(yōu)點，在結(jié)合附圖閱讀以下對特定實施例的描述時得到最好的理解。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的識別筆型閱讀器的示意圖；圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的手提式激光掃描儀和數(shù)據(jù)收集終端的示意圖；
圖1B顯示了手提式鋼筆型光閱讀器；圖2顯示了鋼筆型光閱讀器的主要元件；圖3演示了一種對鋼筆型光閱讀器的使用；圖3A演示了另一種對鋼筆型光閱讀器的使用；圖3B演示了第三種對鋼筆型光閱讀器的使用；圖4A顯示了一種鋼筆型光閱讀器的可替換式樣；圖4B更加詳細(xì)地顯示了圖4A所示的鋼筆型光閱讀器的主要元件；圖5A顯示了另一種可替換的鋼筆型光閱讀器；圖5B更加詳細(xì)地顯示了圖5A的鋼筆型光閱讀器的主要元件；圖5C是圖5A的鋼筆型光閱讀器從一個不同角度的視圖；圖5D是圖5B閱讀器的后視圖；圖5E是圖5B閱讀器反向端的圖；圖6顯示了一種從鋼筆型光閱讀器下載信息的方法；圖7顯示了一種從鋼筆型光閱讀器下載信息的可替換方法；圖8顯示了鋼筆型光閱讀器的專用下載端口；圖9是圖8所示的下載端口的橫截面圖；圖10是用于移動聚焦透鏡的驅(qū)動器的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的可攜式儀器在顯示模式下的立體視圖；圖12是圖11儀器上電光組件的框圖；圖13是描繪圖12組件圖像捕捉操作的框圖；圖14是圖12的組件在捕捉簽名操作中的圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的帶投影顯示圖像電話的立體視圖；圖16是用于顯示彩色圖像的類似于圖12的圖；圖17是用于捕捉彩色圖像的類似于圖13的圖；圖18是包括掃描速度傳感器的鋼筆型光閱讀器的前視圖；圖19A顯示了典型的要掃描的條形碼符號；圖19B顯示了通過主傳感器檢測到的讀數(shù)；圖19C顯示了通過副傳感器檢測到的讀數(shù)；圖19D是顯示掃描速度隨時間變化的圖表；圖20顯示了掃描速度隨時間變化的可替換圖表；圖21顯示了圖18的鋼筆型光閱讀器的可替換結(jié)構(gòu)；
圖22顯示了圖18的鋼筆型光閱讀器的可替換結(jié)構(gòu)；圖23顯示了圖18的鋼筆型光閱讀器的另一種可替換結(jié)構(gòu)；圖24是用于讀出和寫入條形碼或其它標(biāo)記的掃描系統(tǒng)的高度簡化示意框圖；圖25修改了框圖24的一部分，便于描述用于讀出和寫入文本的字母數(shù)字字符的系統(tǒng)；圖26是該系統(tǒng)手提式實施例的簡圖；圖27是具有背投影儀的可攜式儀器的立體視圖；圖28是圖27儀器的側(cè)視圖；圖29是圖27的儀器處于閉合位置時的側(cè)視圖；圖30是圖27的背投影儀的俯視平面圖；圖31是圖30背投影儀的剖開側(cè)視圖；圖32是套管型觸針的剖開側(cè)視圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明的另一種可攜式儀器在顯示模式下的立體視圖；圖34是根據(jù)本發(fā)明的可戴儀器的立體視圖；圖35是另一種可戴儀器的立體視圖；以及圖36是第三種可戴儀器的立體視圖。
具體實施例方式
如在本說明書和所附權(quán)利要求中使用的，術(shù)語“標(biāo)記”不僅包含由交替的不同寬度的條形和間隔組成的符號圖案，通常稱為條形碼符號，還包括一維或兩維的圖形圖案，諸如簽名以及字母數(shù)字字符。總的來說，術(shù)語“標(biāo)記”可用于任何類型的圖案或信息，可通過掃描光電探測器的光束和/或視場，并檢測反射光或掃描光作為圖案或信息在不同點上光反射率變化的表示來識別或鑒定這些圖案或信息。條形碼符號是本發(fā)明可掃描“標(biāo)記”的一個例子。
圖1A描繪了被用作槍形設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)條形碼符號的例子，它具有一個手槍握把形的柄53。重量輕的塑料外殼55包含光源46、檢測器58、光學(xué)部件57、信號處理電路63、編程微處理40和電源或電池62。在外殼55前端的光透元件或窗56使出去的光束51出射并使入射的反射光52進(jìn)入。用戶將閱讀器10在一定的位置瞄準(zhǔn)條形碼符號70，其中閱讀器10與符號隔開，比如，不接觸符號或在符號對面移動。
仍舊如圖1A所描繪的，光學(xué)元件可包括合適的透鏡57(或多透鏡系統(tǒng))從而將掃描光束聚焦至適當(dāng)參考平面上的一個掃描光點。光源46，諸如半導(dǎo)體激光二極管，將光束引至透鏡57的光軸，光束通過局部鍍銀鏡47和其它透鏡或根據(jù)需要的光束成形構(gòu)件。光束從振動鏡59反射，振動鏡與在觸發(fā)器被手工扳動時被激勵的掃描驅(qū)動馬達(dá)60相連。鏡59的振動引起出射光束51以所希望的模式來回掃描。
可使用不同的鏡和馬達(dá)的結(jié)構(gòu)以希望的掃描模式移動。例如，美國專利第4,251,798號披露了在每邊都有平面鏡的旋轉(zhuǎn)多面棱鏡，每面鏡子跟蹤跨過符號的掃描線。美國專利第4,387,297號和第4,409,470號都應(yīng)用了平面鏡，它繞著安裝鏡子的驅(qū)動軸以交替的圓周方向重復(fù)往復(fù)地驅(qū)動。美國專利第4,816,660號披露了由近似為凹透鏡的部分和近似為平面鏡的部分組成的多鏡結(jié)構(gòu)。多鏡結(jié)構(gòu)繞著安裝多鏡結(jié)構(gòu)的驅(qū)動軸以交替的圓周方向上重復(fù)往復(fù)地驅(qū)動。
由符號70反射的光線52返回穿過窗56從而傳播到檢測器58。在圖1A的典型閱讀器10中，反射的光線在鏡59反射并經(jīng)過局部鍍銀鏡47照射到光敏檢測器58上。檢測器58產(chǎn)生與反射光52的強度成正比的模擬信號。
信號處理電路包括安裝在印刷電路面板61上的數(shù)字轉(zhuǎn)換器63。數(shù)字轉(zhuǎn)換器處理來自檢測器58的模擬信號以產(chǎn)生脈沖信號，其中脈沖的寬度及脈沖間的間隔與條形的寬度及條形間隔對應(yīng)。數(shù)字轉(zhuǎn)換器起到邊緣檢測器或波形成形電路的作用，由數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)定的閾值決定了模擬信號什么樣的點表示條形邊緣。來自數(shù)字轉(zhuǎn)換器63的脈沖信號施加在解碼器上，通常解碼器與還帶附加程序存儲器和隨機存取數(shù)據(jù)存儲器的編程微處理器40相結(jié)合。微處理解碼器40首先判定來自數(shù)字轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度和間隔。隨后解碼器分析條形和間隔的寬度以尋找和解碼合理的條形碼信息。這包括對識別合理字符和順序的分析，字符和順序由適當(dāng)?shù)木幋a標(biāo)準(zhǔn)決定。這也可包括對被掃描符號所遵照的特定標(biāo)準(zhǔn)的初始確認(rèn)。該對標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)通常被稱為自動鑒別。
為了掃描符號70，用戶用條形碼閱讀器10瞄準(zhǔn)它并操作可動觸發(fā)器開關(guān)54以激活光源46、掃描馬達(dá)60和信號處理電路。如果掃描光束51可見，操作者能看見在符號出現(xiàn)表面上的掃描模式并相應(yīng)地調(diào)節(jié)對閱讀器10的瞄準(zhǔn)。如果由光源46產(chǎn)生的光束51在邊緣外可見，則可包括瞄準(zhǔn)光線。瞄準(zhǔn)光線，如果需要，將可產(chǎn)生固定的或就如激光束51般被掃描的可見光斑。用戶使用該可見光在扳動觸發(fā)器之前將閱讀器瞄準(zhǔn)符號。
閱讀器10也可包括作為可攜式數(shù)據(jù)收集終端的功能。如果是這樣，閱讀器10將包括鍵盤48和顯示器49，諸如在前面提到的美國專利第4,409,470號中所描述的。
考慮到信息系統(tǒng)包括條形碼符號數(shù)據(jù)存儲能力在內(nèi)的相對簡易性、可用性和適應(yīng)性，需要發(fā)展特別適合于消費者使用的系統(tǒng)。在圖1B中顯示了可有多種消費應(yīng)用的光閱讀器。其通常由80標(biāo)明的配置包含鋼筆型主體81，在主體的書寫端有一個光掃描器元件光發(fā)射器，還包含用于讀出由83所示的條形碼符號的檢測器82。鋼筆也可包括實際的書寫能力，比如安裝書寫嘴接近光學(xué)元件82，或當(dāng)然也可以在鋼筆的相對兩端安裝書寫元件和光學(xué)元件。需要擴(kuò)大這種產(chǎn)品應(yīng)用的范圍。這種系統(tǒng)80的數(shù)據(jù)處理能力受到其潛在的物理尺寸和電源供給的限制，并從而限制了配置應(yīng)用的范圍。另外，在這種系統(tǒng)的實際操作中產(chǎn)生了不同的問題，特別在調(diào)節(jié)不同速度以便消費者能掃描給定條形碼符號83時。
在圖2中顯示了與本發(fā)明結(jié)合使用的光閱讀器的實施例。雖然顯示了鋼筆型光閱讀器(經(jīng)常稱為“數(shù)據(jù)識別筆”)，但可以理解的是，任何其它的手提式結(jié)構(gòu)都適合與本發(fā)明結(jié)合使用。雖然以下也更詳細(xì)地討論了特定結(jié)構(gòu)的零件，但可以理解的是，所知類型的數(shù)據(jù)存儲/處理元件和光閱讀器元件可以以技術(shù)人員熟知的方式代替所討論的特定元件。在美國專利第5,506,392號中可發(fā)現(xiàn)對鋼筆閱讀器的討論，該專利被共同轉(zhuǎn)讓并通過引用結(jié)合于此。
在圖2中的鋼筆型光閱讀器(此后被稱為“鋼筆或識別筆閱讀器”)為標(biāo)號90所代表的?？梢岳斫獾氖?，所示的鋼筆閱讀器的實際形狀可被放大，比如在寬度上，從而更加清楚地顯示每個主要元件以及它們是如何相互作用的。在所示的實施例中，鋼筆閱讀器90包含與光閱讀器93本身為一體的圓子筆91、92。鋼筆閱讀器不需要實際具有書寫能力，或可以任何適合書寫元件的形式，諸如鉛筆、自來水筆、標(biāo)記筆等。當(dāng)然，以下更詳細(xì)討論的光閱讀器子系統(tǒng)可以以模塊形式插入適當(dāng)配置的任何所需類型的書寫元件外殼。
所示的鋼筆閱讀器90的書寫元件是圓子筆芯91與由92表示的凸起/縮進(jìn)裝置的組合以及任何所知的適合類型。明顯地需要盡可能減小這些元件91和92的大小以便為閱讀器模塊留出最大的空間。
閱讀器模塊由93表示。模塊93的部件和結(jié)構(gòu)通常為技術(shù)熟練人士所熟知，此后為了完整性將只作簡單的描述。閱讀器模塊93包括光源94，比如，激光或LED以及反射器95。由光源94產(chǎn)生的讀出光束通過反射器95反射出閱讀元件或讀數(shù)窗96。讀出光束由用97表示的條形碼符號反射，反射光通過讀數(shù)窗并由檢測器98接收。閱讀器模塊93可為視野閱讀器，在這種情況下，鏡子95為固定鏡，檢測器98包含CCD(電荷耦合裝置)陣列，或掃描系統(tǒng)，在這種情況下，反射器95由在99所示的馬達(dá)驅(qū)動完成掃描運動。光源94、檢測器95以及，如果合適的話，馬達(dá)99與帶電源101的處理、控制以及數(shù)據(jù)存儲元件100連接。處理元件100控制不同部件的操作并作為由模塊93讀取的條形碼信息的數(shù)據(jù)存儲和處理設(shè)備。如以下所作的更詳細(xì)討論，需要在以后的步驟中將存儲在處理元件100中的信息下載給外部設(shè)備。因此，配置一個數(shù)據(jù)輸出端口并由線102輸送，該線102較佳地毗鄰讀數(shù)窗96或與之相結(jié)合。識別筆閱讀器90也可在實施例中作為激光指示器使用，其中，在演講中通過在圖像上投影射束點，從而使用輸出讀出束加亮所需的要素。
根據(jù)本發(fā)明提議的對鋼筆閱讀器90的特別實現(xiàn)，其出現(xiàn)與消費者的信息獲取有關(guān)。例如，消費者帶者鋼筆閱讀器90并正在閱讀包括廣告在內(nèi)的印刷刊物，廣告的內(nèi)容可能不包含與做廣告產(chǎn)品相關(guān)的大量信息，當(dāng)然也沒有起到任何鼓勵消費者在隨后看見產(chǎn)品時就購買的作用，于是便要冒消費者可能會忘記產(chǎn)品的危險。
然而在廣告帶條形碼符號122的情況下，如圖3所示，對于攜帶圖2所示類型的鋼筆閱讀器90的消費者來說，許多這樣的問題被改正了。當(dāng)廣告，比如，在雜志121中是消費者120所感興趣的，消費者只要用閱讀器鋼筆90掃描對應(yīng)的條形碼符號122。條形碼信息被存入處理元件100中并根據(jù)需要的程度被處理。特別地，儲存了條形碼符號122中與做廣告的產(chǎn)品相關(guān)的信息。結(jié)果，消費者就有了他所希望購買的產(chǎn)品的自動提醒以及與產(chǎn)品相關(guān)的信息。明顯地，當(dāng)消費者120看見不止一個感興趣的產(chǎn)品，相關(guān)的信息也可被儲存，閱讀器鋼筆90的存儲能力只受處理器元件100中存儲空間的限制。
在圖3A中顯示了另一個例子，其中消費者120在銷售產(chǎn)品的零售出口處123時攜帶識別筆閱讀器90。每個這樣的產(chǎn)品可帶條形碼符號122，比如，以UPC的格式，或可在架子上安裝符號124。消費者120可能對購買產(chǎn)品123感興趣，但如果沒有其它信息的供應(yīng)可能不愿意購買。因此，就產(chǎn)生了消費者會忘記產(chǎn)品的危險，或如前面提到的，必須依賴于消費者偶然遇見產(chǎn)品或與產(chǎn)品相關(guān)的附件信息，而且它的記憶也相應(yīng)地被喚起。
本發(fā)明的一個特別應(yīng)用使消費者能夠隨后下載以下文更詳細(xì)描述的方式儲存在閱讀器鋼筆90中的信息。特別地該信息可被下載到個人電腦或其它計算機的接入點或數(shù)據(jù)網(wǎng)。下載的信息可隨后以許多不同的方式使用。例如，可預(yù)定產(chǎn)品或訪問與產(chǎn)品相關(guān)的附加信息。在本發(fā)明下提議的特別應(yīng)用是，伴隨廣告的條形碼符號包含大量的信息以由個人電腦或計算機網(wǎng)接入點訪問互聯(lián)網(wǎng)(或兼容的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng))上的網(wǎng)站。該網(wǎng)站可包含與做廣告的產(chǎn)品相關(guān)的附加信息、與相關(guān)產(chǎn)品相關(guān)的信息、價格信息、與其它相關(guān)網(wǎng)站的相互對照以及產(chǎn)品預(yù)定和購買的能力。這大大簡化了購買過程且也保證了消費者不會忘記曾引起他注意的產(chǎn)品。
另外，根據(jù)本發(fā)明可導(dǎo)出更多的信息。例如，可評估產(chǎn)品的廣告和受歡迎程度的影響以用于其它的營銷目的，并根據(jù)它的受歡迎程度用數(shù)字表示應(yīng)分配給廣告的印刷空間的量。較佳地，閱讀器鋼筆90有一個專用用戶并攜帶用戶的識別信息諸如信用卡號，或在審定系統(tǒng)中攜帶的其它識別信息。其它的識別信息對于每一個下載都是相同的，從而保證下載的信息與鋼筆相匹配。結(jié)果，在購買產(chǎn)品中，交易的詳情可根據(jù)那些信息。另外，可根據(jù)消費者的購買模型構(gòu)建消費調(diào)查情況曲線。
訪問點可位于零售出口處內(nèi)，使消費者120在網(wǎng)站上獲取信息并在離開零售出口處前作出購買的決定。以下將更詳細(xì)地討論適合的訪問點。可以看到，條形碼符號在產(chǎn)品上攜帶，或如124所示在毗鄰產(chǎn)品的架子上。同樣，產(chǎn)品可用圖表顯示，條形碼符號顯示在圖表上的產(chǎn)品上或附近。
可以看到，系統(tǒng)可被延伸到其它的應(yīng)用中。比如，在文本的摘要和條形碼符號一起印刷的情況下，條形碼符號可包含當(dāng)被下載時能提供對附件或相關(guān)文本訪問的信息。假設(shè)有足夠高的分辨率，條形碼符號甚至可以由封閉系統(tǒng)中的VDU或其它視頻顯示系統(tǒng)讀出，從而訪問互聯(lián)網(wǎng)上的附加信息。條形碼符號可遵循任何合適的協(xié)議，比如UPC或EAN并可譯成互聯(lián)網(wǎng)通用資源定位器(URL)。
參考圖3B描述了系統(tǒng)的另一種應(yīng)用。目錄277顯示了產(chǎn)品294并包括了與項目號279、數(shù)量284、顏色286、大小288以及其它與產(chǎn)品相關(guān)的信息290相關(guān)的多種數(shù)據(jù)。另外，在292儲存條形碼的運輸信息而在293儲存付費方式。這種目錄在，比如國內(nèi)購物的應(yīng)用中使用。該目錄還能在281攜帶識別訪客的條形碼，該信息可用于購買階段的消費者識別。根據(jù)本發(fā)明的特別應(yīng)用需要儲存在條形碼符號中的適當(dāng)可下載產(chǎn)品信息。尤其，項目號279事實上能以適當(dāng)?shù)挠嬎銠C網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)址為形式。同樣，計算機網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)站地址也可在其它信息字段290處儲存?？刹恍枰溆嗟臈l形碼符號，因為信息可在網(wǎng)址上儲存，但所示的實施例允許根據(jù)用戶所能獲得的硬件來替換應(yīng)用。
用戶用識別筆閱讀器掃描網(wǎng)址字段，如果需要，可掃描訪客識別字段281并將儲存的信息下載到互聯(lián)網(wǎng)(或其它的計算機網(wǎng)絡(luò))的接入點。余下的產(chǎn)品信息在互聯(lián)網(wǎng)站上提供且諸如數(shù)量、顏色、尺寸、運輸方法和付費方法可在這個階段輸入。由此，可建成簡單的基于目錄的國內(nèi)購物系統(tǒng)。可以理解的是，這樣的系統(tǒng)可被引進(jìn)許多場合，比如，當(dāng)乘客在飛機上，他可被提供一個合適的目錄。再一次，系統(tǒng)允許消費者基于所有提供的信息仔細(xì)考慮他們應(yīng)該買什么產(chǎn)品，也同樣提供了與產(chǎn)品相關(guān)的有用提示或提醒，使消費者的眼睛停留在還未購買的產(chǎn)品上。
在條形碼符號用于跟互聯(lián)網(wǎng)或并行系統(tǒng)連接時，條形碼符號內(nèi)所含的信息有效地包含互聯(lián)網(wǎng)地址。當(dāng)該信息被下載到個人電腦時，個人電腦與專用服務(wù)器通訊，該服務(wù)器捕捉互聯(lián)網(wǎng)地址和用戶識別信息并重新路由至廣告商的網(wǎng)頁以便信息的檢索和至消費者個人電腦的傳送。由此，下載的信息可使消費者直接訪問相關(guān)的主頁或相關(guān)的子頁。系統(tǒng)上的分辨服務(wù)器可用于從所有的用戶收集信息，不僅為了信息的目的也為了開賬單和選定路由的目的。
將會認(rèn)識到的是，可設(shè)想互聯(lián)網(wǎng)的可替換系統(tǒng)和可替換訪問方法。比如，互聯(lián)網(wǎng)可由內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)(LAN)代替，由地區(qū)或某些形式的訪問權(quán)限限制的有限量用戶可進(jìn)入。代替下載到處理網(wǎng)址信息、拉出授權(quán)站點并顯示產(chǎn)品信息的個人電腦，設(shè)想了可替換的接入點。比如，遵循諸如Citrix(TM)系統(tǒng)之類的系統(tǒng)，下載僅僅是一個接入點或本身處理能力最小的終端。終端將網(wǎng)址信息發(fā)送給主計算機，后者執(zhí)行主要轉(zhuǎn)換至URL、訪問Web網(wǎng)站并將信息發(fā)回給終端以顯示。在這種情況下，終端起到的作用不超過顯示器和輸入/輸出設(shè)備。因此，設(shè)想系統(tǒng)可包含以該原理工作的新一代“網(wǎng)絡(luò)計算機”。這種系統(tǒng)帶來的效果是系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的巨大變化，從而對只需買低價位終端用以連接被連入主網(wǎng)絡(luò)的主計算機的消費者來說，降低了成本。因此，提議的發(fā)明對消費者來說是更加理想和更可接收的。
在圖4A-B和圖5A-E中顯示了多種可替換鋼筆閱讀器的結(jié)構(gòu)。首先參考圖4A和圖4B，閱讀器鋼筆130包括鋼筆組件132，該組件包括圓珠筆芯，比如，以商標(biāo)Zebra F-refill銷售的類型，還包括可旋轉(zhuǎn)從而伸出和縮回圓珠筆芯的公知類型的執(zhí)行裝置134。鋼筆閱讀器130還包括觸發(fā)器136，它可與協(xié)作式內(nèi)部開關(guān)138，比如型號為ITT KSC 421一起手工執(zhí)行掃描。閱讀器鋼筆130包括用于讀取條形碼符號的識別筆梢140。在137還配置了數(shù)據(jù)輸出端口。系統(tǒng)由任何合適的袖珍型電池142供電。還包括的是峰鳴器144或其它可聽設(shè)備，它發(fā)出聲響以告知用戶條形碼符號已被成功讀取、電池功率低了以及剩下很少的存儲器空間等。不同的可聽音或可聽音的不同順序可代表不同的警告信號。另外，鋼筆閱讀器130可包括屏幕，或其它攜帶信息的可視指示器，該信息作為鋼筆閱讀器的狀態(tài)和使用它的任何指令。較佳地，可視指示器的位置當(dāng)鋼筆閱讀器被使用時能被用戶看到。
圖5A到圖5E顯示了所作的細(xì)微變化，其中，使用如圖4般適當(dāng)相同的標(biāo)號?？梢钥吹降氖牵喿x器的出射窗(此處如激光掃描儀在131所示的)處于相對于閱讀器鋼筆130縱軸的斜面上，實現(xiàn)在讀取條形碼符號中的改進(jìn)人機工程。閱讀器還包括手柄133，比如由皮革制成，包圍其長度一部分以能改進(jìn)的用戶的抓握并帶來了舒適性。
考慮了下載信息的多種方法。在圖6和圖7中顯示了兩種方法。在圖6所示的較佳結(jié)構(gòu)中，顯示了可攜式個人計算機，雖然固定型的計算機當(dāng)然也可以滿足需要。個人計算機150包括鍵盤152和屏幕154并通?？蔀閭鹘y(tǒng)類型。個人計算機150包括被設(shè)置從而與鋼筆閱讀器數(shù)據(jù)輸出端口103通訊的數(shù)據(jù)輸入端口156。在所示的實施例中，鋼筆閱讀器90的輸出端口103與個人計算機150上的數(shù)據(jù)輸入端口156相接觸。接觸輸入端口156首先從下載順序著手，其次完成鋼筆閱讀器90和個人計算機150之間準(zhǔn)確且迅速的通訊。鋼筆閱讀器數(shù)據(jù)輸出端口103和數(shù)據(jù)輸入端口156之間的接端口，例如可為“存儲按鈕”或“觸摸式存儲器”，比如由Dallas半導(dǎo)體銷售的。執(zhí)行的接端口是眾所周知的類型，實際上，存儲在鋼筆閱讀器90中的信息被傳送至在鋼筆閱讀器90上適當(dāng)點上配置的端口103。信息被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问接靡栽诙丝?03的傳送并與個人計算機150的數(shù)據(jù)輸入端口156接觸，激活傳送。配置數(shù)據(jù)輸入端口156以接收從端口103發(fā)送的信息并將其轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问?。特別地，信息能以一系列代表位的電子脈沖的形式發(fā)送。這樣的系統(tǒng)提供了簡單且基本無差錯的接口，使用戶將存儲在閱讀器鋼筆90中的信息快速準(zhǔn)確地下載到個人計算機150。
可以理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)考慮了多種其它的下載方法。例如圖7中所示的，包括鍵盤162、顯示屏163以及鼠標(biāo)164的固定型個人計算機160包括了從閱讀器鋼筆90上相應(yīng)的揚聲器數(shù)據(jù)輸出168接收音頻信號的麥克風(fēng)166。按鈕(未顯示)或其它開關(guān)可包括在閱讀器鋼筆90上從而通過揚聲器168激活傳送。儲存在閱讀器鋼筆90中的信息在揚聲器168被轉(zhuǎn)換成高頻音頻信號，該信號由麥克風(fēng)166接收并被解碼。當(dāng)然，發(fā)送器可發(fā)送其它形式的輻射，比如，它可為在個人計算機上配置合適接受器的光學(xué)發(fā)送器或微波發(fā)送器。
如果發(fā)送器是以光學(xué)為基礎(chǔ)的，則它可如技術(shù)熟練人士所知的并如現(xiàn)今在許多“膝上型”電腦上的那樣使用IRDA(紅外線)標(biāo)準(zhǔn)通訊設(shè)施。光學(xué)發(fā)送可在鋼筆照射源的“閃爍”(重復(fù))頻率上進(jìn)行。
在圖8中顯示了另一種下載系統(tǒng)。專用數(shù)據(jù)下載端口170包括用于接收閱讀器鋼筆90的小孔172。端口170通過線174傳送從鋼筆閱讀器90下載的信息。參考圖9所示的橫截面圖，將會看到，端口170包括上述任何類型的數(shù)據(jù)接收接端口174，該接端口與閱讀器鋼筆90進(jìn)行通訊用于下載信息。下載可由鋼筆閱讀器90和接口174之間的接觸進(jìn)行接觸啟動，或通過按動鋼筆閱讀器上的按鈕或其它開關(guān)(未顯示)來啟動。接端口174與處理器176進(jìn)行通訊用于轉(zhuǎn)換通過線173傳送至計算機網(wǎng)的信息?？梢岳斫獾氖?，線173包含無線鏈路或電話線，在這種情況下合適的調(diào)制解調(diào)器可形成端口170的一部分。
可以理解的是，所有這些方法都包含用于從鋼筆閱讀器下載掃描信息的用戶友好系統(tǒng)。對圖8和圖9所示接端口類型的使用只是部分地合適，它依賴有電腦或有其它對適當(dāng)計算機網(wǎng)絡(luò)的家庭接入的消費者，因此并不是理想的。接端口可以，比如在零售銷路或其它銷售點上配置。應(yīng)該指出的是，鋼筆閱讀器也可通過數(shù)據(jù)端口、個人電腦或其它裝置(甚至是條形碼本身)進(jìn)行寫操作，從而輸入以上所討論類型的用戶信息。這將簡化鋼筆閱讀器的短期使用，使給定的用戶在他或她使用鋼筆閱讀器期間臨時輸入信息。
系統(tǒng)應(yīng)用的范圍作為一個整體顯然是非常寬的。例如，消費者可在處于飛機上或其它不能即時接入互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域時使用鋼筆閱讀器。除了上述類型的廣告和編輯文本，系統(tǒng)還可在許多其它場合中用于儲存和訪問與項目相關(guān)的信息，比如，在倉庫存儲系統(tǒng)中。
再次討論識別筆閱讀器本身，將發(fā)現(xiàn)在使用中出現(xiàn)了這樣的問題，即用戶可能以不恒定的速度掃過或掃描條形碼符號。對于固定視野的閱讀器這個問題尤為嚴(yán)重，因為由閱讀器讀取的條形的寬度在時域中取決于閱讀器掃描的速度。如果識別筆型閱讀器不以恒定的速度掃描這種問題將惡化，對于沒有經(jīng)驗的用戶經(jīng)常會發(fā)生這樣的情況。
可使用不同的方法來克服該問題。比如，識別筆型閱讀器可設(shè)計成與頁面或條形碼符號被印刷的頁或表面相接觸。在這種情況下，可在識別筆型閱讀器的尖端結(jié)合滾輪元件。在滾輪滾過紙張的同時條形碼符號被讀取，滾輪記錄識別筆型閱讀器經(jīng)過紙張在任何點上的瞬時速度。在時域中由識別筆型閱讀器讀取的條形碼符號可由此被準(zhǔn)確地解碼，條形和間隔的實際空間寬度可從穿過給定條形或間隔的時間與識別筆型閱讀器在穿過條形或間隔時速度的乘積計算出。在可替換的系統(tǒng)中可使用類似的計算，其中，配置的不是尖部滾輪，而是有參考虛線或參考實線的條形碼符號，該線平行于條形碼符號本身且其間隔是已知的。識別筆型閱讀器的速度因此可由穿過參考線上鄰近點的時間決定并根據(jù)點間已知的距離計算瞬時速度。
然而，可以理解的是，我們希望能夠，在不需要添加部件或增加滾輪系統(tǒng)的復(fù)雜性并無需在印刷時包括參考線的條形碼的條件下，迎合用戶決定的掃描速度或掃描速度的變化。
在圖18中顯示了適合克服這些問題的識別筆型閱讀器。如從其掃描端所看到的，識別筆型閱讀器90包括第一讀數(shù)點180和第二讀數(shù)點182。讀數(shù)點180和182被分開已知的距離d。參考圖19A到圖19C，當(dāng)用于展示184所示的簡單結(jié)構(gòu)的條形碼符號由識別筆型閱讀器閱讀時，時域中由每個讀數(shù)點180和182讀取的反射率分別在186和188顯示。讀數(shù)186和188間由讀數(shù)點180和182的間隔引起的時滯是明顯的。為了清楚，讀數(shù)186和188在時域中被標(biāo)度以配合第一速度V1的條形碼符號184的間隔。
識別筆型閱讀器90在由箭頭A表示的方向上掃描條形碼符號184。條形碼符號184上條形和間隔間的過渡點被標(biāo)上數(shù)字1，2，3…8。作為說明性示例，識別筆型閱讀器90以第一速度V1掃描點1、2和3，但是到點4掃描速度變成V2，仍舊用于說用令V2＞V1。
在讀數(shù)點180和182穿過條形碼符號184的相對位置上顯示了間隔的讀數(shù)點180和182。在186顯示了第一次穿過條形碼的第一讀數(shù)點180的反射率讀數(shù)。如圖中所見，過渡點1、2、3和4之間的寬度是恒定的，對應(yīng)于等速V1。過渡點4、5、6和7的寬度也是恒定的，但比過渡點1、2、3和4之間的短，因為識別筆型閱讀器以較高的速度V2掃描符號184。
為了獲得附加的信息，會發(fā)現(xiàn)還需要第二讀數(shù)點182的反射率讀數(shù)。第二讀數(shù)點182的反射率讀數(shù)188也顯示了在過渡點1、2和3之間的寬度是恒定的，在時間上落后于第一點180的讀數(shù)186，因為第二點182物理上在主要點180之后，間隔距離d。時滯由等式d/V1給定。因此，因為d是已知的常數(shù)且從186和188兩個讀數(shù)的比較可算出時滯，所以可簡單地算出V1。可以發(fā)現(xiàn)，為了完成計算，必須能夠匹配186和188中每個讀數(shù)的對應(yīng)點。由此，隨后的過渡點可容易地匹配，當(dāng)然假設(shè)沒有讀數(shù)誤差。實際上，在掃描中速度沒有變化的情況下就再不需要計算了。在隨后讀數(shù)186和188上的對應(yīng)點間的時滯可被檢查出來以驗證速度保持恒定。
如果發(fā)生速度在掃描中變化則還需要計算步驟。例如，當(dāng)?shù)谝蛔x數(shù)點通過條形碼符號184上的過渡點4時，速度增加到V2，相鄰過渡點間的寬度對于每個讀數(shù)186和188都會減少。如果測量速度變化帶來的對應(yīng)過渡點間的時滯，則新的速度可再次建立，設(shè)定時滯＝d/V2(如過渡點6所示的)。
可以理解的是，為了獲得最多的信息，需要知道速度變化的時間點。在所示的例子中，在每個讀數(shù)186和188上對應(yīng)鄰近過渡點之間的寬度顯示了，速度變化必須當(dāng)?shù)诙x數(shù)點182在過渡點3和4之間時發(fā)生，因為第二讀數(shù)點182穿過點所用的時間比第一讀數(shù)點180所用的時間短。事實上，參考讀數(shù)188可計算出實際的時間點，使用以下的等式，其中tc是速度變化的點(tc-ta)·V1+(tb-tc)·V2＝tb-tatc=ta(V1-1)+tb(1-V2)(V1-V2)]]>其中，ta是過渡點3的時間，tb是過渡點4的時間，V1和V2可如上述計算出。因此可以發(fā)現(xiàn)，可以構(gòu)建圖19D所示的速度對時間的圖表。這樣便可結(jié)合由第一讀數(shù)點180讀取的讀數(shù)186對條形碼符號184不同過渡點的實際間隔進(jìn)行準(zhǔn)確計算。
可以理解的是，以上的討論是在相當(dāng)理想的速度變化的基礎(chǔ)上畫出了導(dǎo)線。實際上，當(dāng)然可能速度按一些形式的連續(xù)曲線而變化。在這種情況下，可獲得的最多信息將從通過每個過渡點的兩個讀數(shù)點180和182之間的時滯測得?？紤]到讀數(shù)點180和182之間的間隔如上述是已知的，所以在每個過渡點的速度可由此決定。這樣會產(chǎn)生如圖20所示的在給定時間t的一系列離散的的測量速度值。對應(yīng)于每個測量點的過渡點對應(yīng)圖19A到圖19D中所標(biāo)的數(shù)字標(biāo)上1、2、3…?？梢园l(fā)現(xiàn)，在所述的例子中，速度曲線向上彎曲表示加速。沿著時間軸繪制的讀數(shù)所在的點隨著掃描速度的增加將靠得更近。
只能對每個可辨認(rèn)的過渡點導(dǎo)出瞬時速度信息。如果需要或可能的話，可使用在每個讀數(shù)186和188中檢測到的可辨認(rèn)的印刷缺陷，以提供額外的測量點。
下文中確定了系統(tǒng)所帶的兩個主要困難并解決了這些困難。
首先，關(guān)于過渡點間瞬時速度的信息不能準(zhǔn)確地判定。但是可外插出測量點間的曲線，由此將得到在任何時間點上識別筆型閱讀器掃描速度的精確表示。用戶可考慮儲存作為典型掃描速度曲線的信息來完成外插過程。該信息可被用作確定沿著確定的測量點之間最相似的曲線。
另外，無法檢測到每個讀數(shù)點通過相同過渡點時間間隔中掃描速度的變化。因此在每個過渡點測得的速度只是一個平均值。這是最容易克服的，通過保證點180和182之間的間隔足夠小，從而使在其中掃描速度會變化的滯后時間只有非常小。
另一個必須考慮進(jìn)的因素是將會影響讀數(shù)和計算的識別筆型閱讀器的取向。尤其是，讀數(shù)點180和182之間在掃描方向上的間隔將取決于識別筆型閱讀器的取向。提供了克服該問題的不同可能性。首先，識別筆型閱讀器可被制成一定的形狀，從而使其只能以一種方式被用戶握住，由此讀取的方向便是已知的。當(dāng)然不能保證，因為用戶可能因為某種原因而不能正確握住識別筆閱讀器。涉及到用戶是左撇子還是右撇子又會有問題產(chǎn)生了。
較佳的解決方式是提供充分的讀數(shù)點從而可確定取向。例如，如圖21所示的，也提供了第一讀數(shù)點180和第二、第三讀數(shù)點182、190，每個點都在尺寸已知的標(biāo)稱三角形的一個角上。在這種情況下，可獲得三個反射率讀數(shù)，得到三個對應(yīng)每個讀數(shù)上過渡點的時滯值。從該信息，可確定瞬時速度以及讀數(shù)方向上讀數(shù)點180、182和190間的間隔，并因此可確定識別筆型閱讀器90的取向。在圖22中顯示了一種可替換的結(jié)構(gòu)，其中第一讀數(shù)點180被用于基本的條形碼讀數(shù)，而四個附加點182、190、191和192提供了所需的速度和取向信息。在圖23顯示了另一種變化，其中，提供了一對相對地拉長的拱形附加讀數(shù)區(qū)193和194，從而獲取用于解碼由第一讀數(shù)點180獲取的讀數(shù)的速度和取向信息。
使用以上的系統(tǒng)，可簡單并準(zhǔn)確地獲得掃描速度的測量，并可測量掃描速度的變化。實際上，通?？梢远沂呛翢o困難地檢測到和提供掃描速度從每秒五英寸到每秒二十五英寸的變化。
可發(fā)現(xiàn)的是，需要附加的信息處理以確定速度信息，但所提議實施的另一個優(yōu)點是，每個讀數(shù)窗的簡單時域數(shù)據(jù)可儲存在識別筆型閱讀器中并可下載到個人電腦或其它處理器。在該階段，可執(zhí)行附加的處理步驟和完整的解碼。結(jié)果，識別筆型閱讀器的功率、處理和存儲負(fù)荷被減到最小。
將會發(fā)現(xiàn)的是，上述所討論的與任何適合于手提掃描的掃描儀類型相關(guān)而且基本是可攜式的，能夠閱讀條形碼符號或攜帶符號的類似信息。該信息，可從手提式掃描儀中的存儲器通過任何合適的接端口下載到個人電腦或其它接入點或計算機網(wǎng)絡(luò)。
雖然本發(fā)明已參考某種外殼、觸發(fā)器或模式開關(guān)裝置及其它所披露實施例的特征進(jìn)行了討論，但可以理解的是，可使用多種外殼形式形狀和觸發(fā)器裝置。如果需要，也可包括條形碼讀數(shù)系統(tǒng)的其它傳統(tǒng)特征。本發(fā)明的實現(xiàn)較佳地使用最小化的元件，諸如那些在此處所描述的或此處參考的材料中的，或公知技術(shù)中的。
另外，即使描述本發(fā)明是關(guān)于閱讀一維條形碼的，但本發(fā)明并未局限于這樣的實施例，它同樣可以應(yīng)用于更復(fù)雜的標(biāo)記掃描或諸如兩維條形碼和由幾何形狀組成的矩陣符號之類的數(shù)據(jù)獲取應(yīng)用。可以想像，本發(fā)明也可以找到與各種機器視覺或光字符識別應(yīng)用一起使用的應(yīng)用，其中，信息從諸如印刷字符或符號之類的標(biāo)記或被掃描物體的表面或結(jié)構(gòu)特性獲取。
除了在特定外殼中封裝外，掃描儀的元件可以用很緊密的組件或諸如單個集成模塊或“掃描引擎”之類的OEM子配件實現(xiàn)。這樣的模塊能可互換地用作多種不同的寫入儀器、外殼、操作形態(tài)和數(shù)據(jù)存取系統(tǒng)的專用指示器/掃描元件。
該模塊可有利地包含多種光學(xué)子配件，它們被安裝在支座和諸如光電二極管、電荷耦合或固態(tài)成像器件之類的光探測元件上。與這種元件相結(jié)合的控制線或數(shù)據(jù)線可與電氣連接器相連，安裝電氣連接器使模塊電氣連接到與數(shù)據(jù)存取系統(tǒng)的其它元件相連的配套連接器。
單獨的模塊可具有特定的掃描或與之結(jié)合的解碼特性，比如，在某段工作距離的可操作性，或帶一個或多個特定符號體系或印刷密度的可操作性。該特性也可通過手工設(shè)定或工廠設(shè)定相關(guān)模塊的控制參數(shù)來決定。用戶也可通過使用簡單的電氣連接在數(shù)據(jù)存取系統(tǒng)中互換模塊來使數(shù)據(jù)存取系統(tǒng)適用于不同的應(yīng)用。
以上描述的掃描模塊也可在自含式數(shù)據(jù)存取單元或包括一個或多個諸如鍵盤、顯示器、打印機、數(shù)據(jù)存儲器、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫之類元件的可攜式計算機中應(yīng)用。這樣的單元也可包括通訊接端口，從而使數(shù)據(jù)獲取單元與主計算機或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其它元件相連，或與遠(yuǎn)程計算機通過局域或廣域網(wǎng)絡(luò)相連，或通過調(diào)制解調(diào)器或XDSL接端口或ISDN接端口與電話交換網(wǎng)相連，或通過低功率無線電廣播從可攜式終端到固定或移動接收器并由此到其它系統(tǒng)元件。
雖然我們?yōu)榱朔奖惆压鈱W(xué)閱讀器90稱作“鋼筆閱讀器”，但可以理解的是，閱讀器可以作為固定光束“識別筆”型閱讀器操作，其中通過用戶手工移動閱讀器來掃描符號以使光束光點穿過符號，也可以作為閱讀器本身中的移動光束掃描儀，其中，馬達(dá)驅(qū)動器移動鏡子(或其它光學(xué)元件或組件，可能包括光發(fā)射器)從而產(chǎn)生移動光束。本發(fā)明的光閱讀器也可包含在除了“鋼筆”形狀外殼之外的不同外殼中。
本發(fā)明的另一個實施例提供了隨意將鋼筆閱讀器90用作光指示器的可能性，即使用從光源94發(fā)射的光束(為了視覺效果通常為半導(dǎo)體激光)。這樣的激光指示器在幻燈演示中對強調(diào)特征很有用，其中允許演講者遠(yuǎn)離屏幕一定距離站立。在鋼筆閱讀器這樣的應(yīng)用中，反射器95可被激活也可不被激活，這取決于使用者要固定點指示器還是要將圖像成線或成圈投影到目標(biāo)上的指示器。在美國專利申請序列號08/936,288中對指示器/條形碼閱讀器(在不帶書寫儀器的外殼中)可轉(zhuǎn)換儀器的操作進(jìn)行了描述，通過引用將其結(jié)合于此。
可使用手工操作的多位置觸發(fā)器開關(guān)(諸如圖2中的夾子C或圖4實施例中所示的撥動開關(guān))在鋼筆閱讀器不同模式的操作中切換。在開關(guān)的第一位置，激光二極管94被關(guān)閉，從而無光束產(chǎn)生。在第二位置，激光二極管被打開并從固定鏡子95反射從而提供固定指示光束。在開關(guān)的第三位置，掃描鏡95被激活，使光束被掃描，從而在指向的表面上產(chǎn)生可見的線。在較佳實施例中，掃描是一維的，從而屏幕上得到的線是筆直的。然而在可替換實施例中，掃描鏡95可使光束在兩個垂直方向上被掃描，從而在屏幕上形成任何理想的圖案，諸如利薩如圖案或圓。也可設(shè)想更復(fù)雜的掃描配置，激光以預(yù)定的間隔打開或關(guān)閉，并結(jié)合被實現(xiàn)平面中的預(yù)定掃描路徑，從而可將預(yù)定圖像或曲線圖形投影到屏幕上，諸如正方形或三角形，或形成任何其它理想圖形點的圖案。
在條形碼閱讀模式和指示器模式下操作的一個區(qū)別是，目標(biāo)的定位和射束點的聚焦，在閱讀模式下在幾英寸的距離處，而在指示模式下在十或二十英尺的距離處。激光二極管本身與聚焦透鏡正常地封裝在一起，聚焦透鏡聚焦射束點用于從閱讀器的末端在相對較短的預(yù)定工作距離上進(jìn)行條形碼的閱讀。為了實現(xiàn)雙距離和雙模式設(shè)備，可配置附加的透鏡L1，它被設(shè)置在外殼內(nèi)并當(dāng)指示模式被激活時移入第一聚焦透鏡的光軸中。因此，在指示模式下，光束將通過兩個透鏡并在遠(yuǎn)離指示器端相當(dāng)距離的地方聚焦。透鏡L1可通過直接作用開關(guān)來機械地移入和移出射束路徑，開關(guān)由用戶手工地在閱讀模式操作和指示模式操作之間切換。
例如，向里推動夾子C可將透鏡L1沿著軌跡移動并卡入(click)到出射激光束路徑上的預(yù)定固定位置。該軌道可裝有彈簧，從而夾子C的另一種移動將使它離開射束路徑。
同樣，透鏡L1的位置可固定在外殼中，射束路徑可被移入到L1或到達(dá)讀數(shù)窗的清晰路徑中。在該選擇中，射束路徑可通過鏡子或通過改變光源位置來移動。
如果觸發(fā)器是多位置觸發(fā)器，則觸發(fā)器的位置可被編程，從而不同的接觸對應(yīng)不同的投影圖像。由此，鋼筆在觸發(fā)器被設(shè)定為第一位置時提供直線的圖像，而在觸發(fā)器被設(shè)定為另一位置時投影圓。觸發(fā)器的不同位置也可提供不同長度的線和/或不同大小的圓或其它被投影的圖像。
當(dāng)然，光束的掃描減少了圖像的可見度，可見度與由固定光束產(chǎn)生的點的可見度有關(guān)。為了補償，可根據(jù)觸發(fā)器的位置或使用的模式來增加激光輸出功率。
該可轉(zhuǎn)換激光指示器/掃描儀的實施例也可包含在鋼筆電腦的觸針中，諸如在美國專利第5,369,262號中所示的，通過此用結(jié)合于此。這樣的觸針可與有源矩陣或無源(壓敏)顯示終端一起使用。激光指示器也可包含在書寫儀器中，諸如鋼筆或機械鉛筆，比如在美國專利申請序列號08/794,782中描繪的，通過引用而結(jié)合于此。
除了以上提到的特征，也可能將其它特征結(jié)合入鋼筆，包括將它制成帶小(比如，1-線)LCD顯示器和少數(shù)用于輸入數(shù)據(jù)或控制操作的輸入按鈕的迷你可攜式計算機，或?qū)⑺瞥捎糜跐L動的跟蹤球。也可使用聲音記錄器用于進(jìn)行聽寫或提示訊息。還可將無線電接收器結(jié)合在相同的外殼內(nèi)，從而單元可起到帶小巧且成一直線顯示器的尋呼機的作用。
可使用聲音識別或運動檢測來對任何預(yù)定的計算機功能的操作初始化。一定程度上，可在鋼筆、手寫識別、簽名驗證或授權(quán)中應(yīng)用更加復(fù)雜的運動檢測系統(tǒng)，而且可應(yīng)用類似的功能。鋼筆在空間中的運動也可被捕捉到存儲器中并被譯成等效的文本，從而使鋼筆不必為了記錄由鋼筆運動而“寫”的數(shù)據(jù)而真的在紙上書寫。
同樣，激光指示器也可包含在可攜式手提數(shù)據(jù)終端或計算機(有時稱為“可攜式數(shù)字助手”)中，諸如在美國專利申請序列號第09/047,015中描繪的。
取代在指示和閱讀模式之間切換，可在閱讀模式中使用手工操作的多位置觸發(fā)器開關(guān)以移動一個元件，比如，在第一位置和第二位置之間移動透鏡L1，其中在第一位置上，光束被聚焦在與窗96相關(guān)的第一工作距離內(nèi)的第一焦點上，在第二位置上，光束被聚焦在與窗96相關(guān)的第二工作距離內(nèi)的第二焦點上。一個焦點可位于外殼的內(nèi)部或在讀數(shù)窗上或在讀數(shù)窗附近的近處距離上，以便讀取位于離開讀數(shù)窗幾英寸范圍的第一工作距離內(nèi)的近處標(biāo)記。另一個焦點可位于遠(yuǎn)離讀數(shù)窗極遠(yuǎn)的位置上，以便讀取位于離開讀數(shù)窗幾英尺范圍的第二工作距離內(nèi)的遠(yuǎn)處標(biāo)記。
由此，儀器可通過移動可移動元件來讀取近處和遠(yuǎn)處的標(biāo)記，如前面提到的，可通過滑動安裝在外殼上滑動開關(guān)的按鈕來一起移動可移動元件，或可通過由手工按動開關(guān)上按鈕來電氣激勵的驅(qū)動器來移動可移動元件。
圖10用示意圖描繪了按鈕開關(guān)200，當(dāng)被壓下時，將引起電磁線圈202產(chǎn)生對永磁鐵204的永磁場產(chǎn)生互相作用的電磁場。安裝聚焦透鏡L1便于磁鐵204的節(jié)點運動。磁鐵是安裝在彎曲部分206上的懸臂梁，諸如彈簧片，其相對磁鐵的一端被錨定和固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。磁場的相互作用引起彎曲部?06振蕩并因此將透鏡從光路移出移進(jìn)，從而將沿著該被聚焦的光軸傳播的光束聚焦在第一或第二焦點以選擇讀取位于一個焦點上的標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明，取代在可攜式外殼中加入書寫元件，儀器中的電光元件可不僅包括上述的條形碼掃描儀，也可包括用于投影圖像的圖像投影儀，諸如圖11中描繪的字母字。投影儀可包括與掃描儀元件分離的它本身的子組件元件，但是較佳地，至少一些元件被共享并被選中以通過模式選擇開關(guān)212完成其功能，安裝該模式選擇開關(guān)用于鋼筆型外殼214上的滑動運動，該運動是在分別對應(yīng)閱讀和顯示模式的一對開關(guān)狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
如在圖12中更明確描繪的那樣，諸如由驅(qū)動器218激勵的激光216之類的光源向第一x-鏡220發(fā)射激光束，該x-鏡220可通過X-驅(qū)動器222發(fā)生振動從而將激光束以第一掃描頻率fh沿著第一方向水平地來回移動，這通常稱為“X-軸”掃描，并由此向第二y-鏡224發(fā)射激光束，該y-鏡224可通過y-驅(qū)動器224發(fā)生振動從而垂直地將激光束以第二掃描頻率fv沿著第二方向垂直地上下移動，這通常被稱為“Y-軸”掃描。第一和第二方向是互相垂直的。第一或水平掃描頻率通常大大快于第二或垂直掃描頻率。在較佳實施例中，fv＝60Hz，fh＝3.8kHz或n(fv)，其中n是一個水平掃描中像素的數(shù)目。可操作控制處理器228以控制時間同步發(fā)生器230，從而控制x-驅(qū)動器222和y-驅(qū)動器226以保證x-鏡220和y-鏡224以正確的速度振動。x-掃描反饋電路232和y-掃描反饋電路234監(jiān)測鏡子220和224的掃描頻率和角度并協(xié)助驅(qū)動器222和226保持設(shè)計的速度和掃描角度。晶體振蕩器238被用作主時鐘。另外，可使用反饋電路232和234以當(dāng)激光穿過屏幕時控制激光點的亮度，從而得到了整個屏幕上均勻的亮度。
在圖11中用標(biāo)號240表示得到的被稱為“光柵”的光線圖案，而且其面積大于外殼。從A點開始，來自激光216的聚焦光點由驅(qū)動器222以水平頻率沿著至B點的X-方向掃描以形成第一掃描線。隨即，驅(qū)動器226從點B以垂直頻率沿著Y-方向掃描點以形成第二掃描線。連續(xù)掃描線的形成以相同的方式進(jìn)行。在較佳實施例中，對于離開儀器大約5英寸的距離以4平方英寸(比如，2.25英寸×1.75英寸)的數(shù)量級測量的顯示區(qū)域或投影屏幕，光柵的分辨率沿著高度(Y-方向)約為120線或像素，沿著寬度(X-方向)約為64像素。
在處理器228和發(fā)生器230的控制下以選定的次數(shù)通斷地以脈沖發(fā)射激光216，從而控制了激光驅(qū)動器218，以光柵圖案240生成圖像210。激光216產(chǎn)生可見光，并且只有當(dāng)想看到理想圖像中的像素時它才被打開。比如，圖11中圖像字“SYMBOL”中的字母“L”的形成，是通過打開在掃描線上像素D的激光，以及另一條掃描線上像素E的激光，依此類推直到字母“L”的垂直腳形成。字母“L”的水平腳的形成是通過打開沿著相同掃描線上連續(xù)像素F、G和H的激光來形成。
通過該技術(shù)可形成每一個字母或數(shù)字。實際上，任何圖像，包括圖形設(shè)計和標(biāo)志，甚至是條形碼符號，都可通過多個沿著X和Y軸排列的位來形成。字體可儲存在存儲器242中的字體文件中用于被處理器228訪問。
參考圖12，可在閱讀模式下和顯示模式下使用同一激光216從而分別用于讀取符號和投影射束點。鏡子220在兩種模式下共享，而鏡子224只有當(dāng)需要兩軸讀數(shù)時才被共享。在圖12中描繪了通過用戶輸入盒244由開關(guān)212完成的手工選擇。閱讀模式可整個地刪除。顯示模式的啟動可通過壓下遠(yuǎn)離頂部的外殼頂端上的按鈕來完成。
組件可以放入約為0.5立方英寸的體積，并因此可適合結(jié)構(gòu)如鋼筆、環(huán)、鑰匙鏈、下垂物或任何其它具有小形狀因數(shù)的器件的外殼。較佳地，組件的元件安裝在共同的支持物上，諸如印刷電路面板，并構(gòu)成矩形平行六面體形狀的結(jié)構(gòu)緊密模塊。如以上所提到的，液晶顯示器(LCD)是在許多設(shè)備中尺寸減小受到限制的元件。LCD具有有用的不超過約30度的視角，而且通常需要人工光線以提供足夠的亮度在多種照明環(huán)境下讀取顯示。因此，LCD無法適用于與高度小型化相關(guān)的場合，并最終，不需要如圖11所描繪地離開外殼214一定距離投影圖像210，而是可以將圖像投影到房間的墻壁上，或投影到位于本身被制成其中一部分的外殼外壁的投影屏幕236，或如以下結(jié)合圖15解釋地，可位于毗鄰?fù)鈿さ泥徑砻嫔?，包括支持表面，比如支持外殼的工作臺面，在某些場合下甚至可被投影到用戶的衣物上，諸如襯衫，以作為方便的投影屏幕。在某些情況下，雖然人體皮膚的對比度很差但可直接在用戶的手掌上進(jìn)行投影。
圖像面積大約為4到8平方英寸以達(dá)到約為4∶1的對比度從而可容易地觀察。如果要保持顯示的亮度和對比度，則較大的圖像面積要求激光的功率超過CDRH-II安全水平。相反地，如果激光的功率保持恒定，則為了增加顯示面積需要減小亮度和對比度。
可通過改變鏡子220和224的掃描角度、通過改變啟動掃描鏡的功率或通過輕微改變驅(qū)動頻率來動態(tài)地改變顯示面積。以最小值40Hz來掃描圖像高度以減少閃爍。x-鏡220較佳為安裝在扭轉(zhuǎn)帶上的平面鏡。鏡子旋轉(zhuǎn)的中心與旋轉(zhuǎn)軸對稱以減小可聽噪聲。顯示區(qū)域較佳為矩形。
激光的功率較佳隨著掃描速度而改變以保持顯示器的統(tǒng)一可見度。激光功率和像素持續(xù)時間的乘積應(yīng)在整個顯示器上保持恒定。在掃描線的過程中可改變每個點的開-關(guān)持續(xù)期從而可認(rèn)為線分辨率為“無限的”。
可在外殼中包括一個掩模以阻擋光柵圖案240頂部和底部上的掃描線，從而減少由于掃描速度變化而引起的失真。模式選擇器不需要滑動開關(guān)212，而可為任何用戶啟動的開關(guān)或按鈕，甚至可使用聲控啟動。
如以上所描述的，儀器具有閱讀模式和/或顯示模式，在閱讀模式下，它可閱讀一維或兩維的符號，在顯示模式下，它可在屏幕或模擬的可視表面上投影圖像。如果符號是URL地址，則可將儀器制成能夠通過無線鏈路提供互聯(lián)網(wǎng)瀏覽的網(wǎng)頁。來自網(wǎng)站的信息可被下載到儀器并通過圖像投影儀顯示。
儀器也可反過來被用作照相機或捕捉設(shè)備以捕捉諸如圖13中的字“SYMBOL”260之類的目標(biāo)圖像，或在捕捉模式下捕捉圖14中的手寫簽名262?？赏ㄟ^改變鏡子220和224的掃描角來動態(tài)地改變視野。分辨率可通過動態(tài)地改變掃描速度來改變。圖13中的圖像260可由任何諸如電荷耦合設(shè)備之類的兩維固態(tài)陣列傳感器以及掃描面板264上的信號處理電子設(shè)備來處理，其中在掃描面板264上安裝電光組件以產(chǎn)生DBP波形文件，后者隨即被傳到波形發(fā)生器266和圖像投影儀268以產(chǎn)生顯示。為了減小噪聲并防止在信號捕捉過程中的大DC偏差，在每根水平掃描線中的激光可以脈沖的形式發(fā)射從而對圖像取樣。
在鋼筆形儀器的例子中，可在其中集成加速計以在用戶書寫時檢測鋼筆的運動。加速計也可檢測到手抖動并改正手抖動。通過檢測用戶手的運動，可使用來自加速計的信號來動態(tài)地改變顯示的尺寸或放大顯示的特定區(qū)域。例如，移動鋼筆終端接近于投影屏幕可放大顯示。
加速計也可檢測手的運動并搖動顯示器。因此，它被用作滾動條。比如，橫向移動鋼筆將左右地?fù)u動顯示器，而上下移動鋼筆將上下地?fù)u動顯示器。當(dāng)然，可通過聲音、跟蹤球或“接觸屏”輸入滾動或搖動顯示器。
本發(fā)明的激光投影顯示器優(yōu)于傳統(tǒng)的LCD顯示器，因為投影顯示器具有±90°的視角，只根據(jù)需要消耗功率，并可產(chǎn)生大于儀器本身的圖像。如圖15用于蜂窩式電話270所示的，投影顯示器271可在不使用電話時用于覆蓋并保護(hù)鍵盤275的蓋273的外表面上投影。
當(dāng)然，LCD和投影顯示器可用于相同的儀器。LCD可用于短消息或私下觀測消息，而投影顯示器可用于較長的消息。
在其它應(yīng)用中，小尺寸的電光組件可安裝在用戶頭部的一邊，比如，在眼鏡框中，用于在用戶視野中的眼鏡透鏡上投影圖像。
圖16類似于圖12，而且已使用了相似的標(biāo)號以表示相同的部分。主要的區(qū)別是，有三束激光216a、216b和216c在鏡220上聚焦，而不是像前述的只有單一的激光216。這三束激光通過使用不同頻率的激光或通過在激光路徑中插入濾色器分別產(chǎn)生比如紅、藍(lán)和綠的不同顏色激光束。由每束激光形成的光點在鏡220上被互相疊加。
如果只啟動了一束激光，則鏡220上的點將具有被啟動激光的顏色。如果超過一個的激光被同時啟動，則鏡220上的點將具有所有啟動激光顏色的混合色。對紅、藍(lán)和綠激光的使用能形成光譜中的任何顏色。另外，對只有兩種不同波長的激光的使用能夠減少顏色的系列。
如前述的，所需顏色的點通過驅(qū)動器222和226被手工地在垂直方向上掃過。激光驅(qū)動器218被連接于每束激光并以脈沖的形式間斷地發(fā)射它們以形成位像。該圖像的顏色取決于哪種激光被啟動作為圖像的每個像素。因此，整個圖像具有的顏色可為紅、藍(lán)、或綠、或這些顏色的任何混合。另外，每個像素可單獨地配置所需的顏色，從而整個圖像包含多重顏色。
圖17類似于圖13，并顯示了對彩色標(biāo)記260的捕捉，通過使用多個，比如三個光電探測器270a、270b和270c觀察通過不同濾色器，比如分別為紅、綠和藍(lán)色濾色器的272、274和276。聚焦透鏡278、280和282在各自的光點探測器上聚焦圖像。
參考圖24，顯示了表示根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計的一類條形碼讀取/寫入設(shè)備的一個實施例的高度簡化框圖。該設(shè)備可以可攜式掃描儀300的方式實現(xiàn)，或較佳地作為桌面工作站或固定掃描儀實現(xiàn)。在較佳實施例中，在重量輕的塑料外殼中實現(xiàn)該設(shè)備。
轉(zhuǎn)向更詳細(xì)的圖24，在閱讀器300中由光源301產(chǎn)生出射光束302，通常為激光二極管、發(fā)光二極管等。來自光源301的光束通過光學(xué)組件303光學(xué)地修正以形成具有某些特征的光束。將由組件303定尺寸和定形的光束施加于鏡或掃描單元304上。光束以特定的掃描圖案反射到掃描單元304，比如，形成單線、線性光柵掃描圖案或更復(fù)雜的圖案。掃描的光束305隨后通過掃描單元304引導(dǎo)穿過出射窗306，以照射設(shè)置在離開閱讀器前端幾英寸的目標(biāo)307。在閱讀器為可攜式和手提式的實施例中，用戶瞄準(zhǔn)或定位可攜式單元，因此該掃描系統(tǒng)穿過要讀取的符號308。從符號反射和/或散射的光309由透鏡310收集并由設(shè)備中的光檢測器311檢測，產(chǎn)生被處理并被解碼以再現(xiàn)由條形碼表示的數(shù)據(jù)的電信號。如在下文中用到的，術(shù)語“反射光”將意味著反射和/或散射的光。
鏡304的掃描特性可由驅(qū)動單元312和313單獨地控制。驅(qū)動單元可通過控制來自驅(qū)動電路314的信號來操作，驅(qū)動電路響應(yīng)于通過中央處理單元或控制器316在控制總線315上傳送的數(shù)字控制信號，中央處理單元或控制器316較佳地通過包含在閱讀器300中的微處理器來實現(xiàn)。
光檢測器311包括具有可調(diào)節(jié)或可選擇增益和帶寬的模擬放大器?？刂破?16連接到光檢測器以實行對模擬放大器中電路值的適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而響應(yīng)通過控制總線326施加于控制器312的控制信號。
光檢測器311的輸出施加到數(shù)字轉(zhuǎn)換器317上。數(shù)字轉(zhuǎn)換器317將來自光檢測器311的模擬信號轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制數(shù)字信號。在美國專利第4,360,798號中描述了一類數(shù)字轉(zhuǎn)換器。如前面提到的，諸如這些包含在數(shù)字轉(zhuǎn)換器317中的電路具有可變的閾值水平，該閾值水平根據(jù)本發(fā)明可進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。數(shù)字轉(zhuǎn)換控制單元被結(jié)合入數(shù)字轉(zhuǎn)換器317中，其功能是實行數(shù)字轉(zhuǎn)換器中閾值水平的適當(dāng)調(diào)節(jié)以響應(yīng)通過控制器316和控制總線324施加到數(shù)字轉(zhuǎn)換器上的控制信號。
數(shù)字轉(zhuǎn)換器317的輸出施加到解碼器318。解碼器318的設(shè)備操作類似于現(xiàn)有技術(shù)中所描述的設(shè)備，諸如在背景技術(shù)部分所提到的。
本發(fā)明的一個關(guān)鍵特性是提供一種合適的媒體，該媒體可適合讀、寫并甚至可擦除。既適合讀也適合寫的媒體的一個例子是熱敏紙。在寫模式下，激光源可以脈沖的形式傳送，從而當(dāng)光束被掃描時激光源將在媒體上成像為一系列的點。當(dāng)然，在這樣的情況下，掃描儀必須被固定并且是不動的，從而字母或數(shù)字的字符可由適當(dāng)?shù)膬删S點序列組成。
可參考在1991年11月8日提交并作為本發(fā)明轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的序列號為第789,705號的美國專利申請，并在此通過引用而加入以描繪通過單個鏡子304在兩個方向上掃描。
設(shè)備可通過手工開關(guān)319從讀模式切換到寫模式(反之亦然)。該開關(guān)向控制器316提供了輸入，控制器又根據(jù)選擇的模式向驅(qū)動電路314、激光器301和檢測器311提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘枴?br> 設(shè)備300也可包括CPU320、鍵盤321、顯示器322以及連接于外圍設(shè)備的接端口323。這樣的元件可沿著控制和數(shù)據(jù)總線324互相連接并與控制器316連接。
另外一種從讀模式切換到寫模式的方法可在CPU320的控制下自動完成。在這樣的實施例中，在媒體上提供控制標(biāo)記328。這樣的標(biāo)記位于媒體上希望從讀切換到寫的點上。
雖然本發(fā)明已就讀或?qū)懸痪S或兩維條形碼進(jìn)行了描述，但它并局限于這樣的實施例，而也可適用于更復(fù)雜的標(biāo)記掃描應(yīng)用中?？梢韵胂竦氖?，本發(fā)明的方法也可尋找與各種機器視覺或光學(xué)字符識別應(yīng)用一起使用的應(yīng)用，其中，信息來源于諸如字符之類的其它類型標(biāo)記或來源于被掃描物體的表面特征，以及在其上打印或記錄的信息。
在所有不同的實施例中，掃描儀的元件可裝配成非常緊密的封裝，從而使掃描儀以單個印刷電路面板或集成模塊被生產(chǎn)。這樣的模塊可交換地被用作多種不同類型的數(shù)據(jù)獲取和打印系統(tǒng)的激光掃描元件。例如，模塊可在手提式掃描儀以及附于可伸縮臂之上或在桌子表面上延伸安裝或附于桌面下邊的桌面掃描儀或以更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)獲取和印刷系統(tǒng)的部件或組件安裝的桌面掃描儀之間交替地使用。
模塊可有利地包含安裝在支座上的光學(xué)組件、光電探測器和信號處理組件。與這種組件相連的控制或數(shù)據(jù)線可與安裝在模塊邊緣或外表面上的電氣連接器連接，以使模塊電氣連接到與數(shù)據(jù)獲取或處理系統(tǒng)的其它元件相連的配套的連接器。
單獨的模塊可具有與之相關(guān)的特定的掃描、解碼或印刷特性，比如，在特定工作距離的可操作性、或帶特定符號體系的可操作性或打印速度或密度。特性也可通過手工設(shè)定與模塊相關(guān)的控制開關(guān)來決定。用戶也可使數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)適合掃描不同類型的物體或者通過在使用簡單電氣連接器中互換數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)上的模塊來使系統(tǒng)適應(yīng)不同的應(yīng)用。
上述的掃描模塊也可在包括一個或更多諸如鍵盤、顯示器、數(shù)據(jù)存儲器、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫之類元件的自持的固定或可攜式數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中實現(xiàn)。這樣的系統(tǒng)也可包括通訊接端口，允許數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)與局域網(wǎng)絡(luò)的其它元件或與電話交換網(wǎng)絡(luò)通訊，或者通過調(diào)制解調(diào)器或ISDN接端口，或通過從可攜終端至固定接收器的低功率無線電廣播進(jìn)行通訊。
替代如圖11所示的從鋼筆形儀器投影圖像，或投影到如圖15的電話蓋273之類的可攜式儀器的前表面部分，圖27-31描繪了用于從儀器的屏幕后面在屏幕上投影圖像的可攜式儀器和電光組件。
儀器400可用作個人數(shù)字助手或可攜式計算機，并包括可折疊的蛤殼形外殼，該外殼具有外殼部分402和404，它們在樞軸406上轉(zhuǎn)軸式地連接從而在圖28中描繪的打開位置和圖29中描繪的關(guān)閉位置之間運動?？缮炜s的屏幕408在打開位置穿過外殼部分延伸。屏幕具有擴(kuò)散的光學(xué)特性并阻擋外界光線。屏幕可在其上端410和412被錨定于外殼部分的外部邊緣區(qū)414和416，在這種情況下，屏幕在關(guān)閉位置折疊成一半。同樣，屏幕可繞著滾子418滾動，并可拉動低端412使屏幕在將低端412鎖于外部邊緣區(qū)域416之前不滾動，如圖27所示，屏幕在打開位置被拉緊。
圖30描繪了用于將圖像投影到屏幕408后表面的電光組件或模塊。儀器400中的激光器420將激光束422引向X-掃描可移動鏡424，該鏡用于從其本身反射至固定的反彈鏡426，該鏡用于從其本身反射至Y-掃描可移動鏡428，該鏡用于從其本身反射至屏幕408的后表面。后表面的兩維掃描通過屏幕向前表面擴(kuò)散用于觀察。如果調(diào)制激光束，光線的暗點和亮點將組成光柵圖像。
在較佳實施例中，X-掃描鏡以高頻率(在10kHz以上)并在窄小的掃描角(±7.2°機械角)中驅(qū)動，X-掃描鏡較佳地為微電機小型鏡，可以為鏡面多邊形。激光器可僅當(dāng)X-掃描鏡在一個方向移動時被激勵，并當(dāng)X-掃描鏡在相反方向移動時去激勵。Y-掃描鏡以低頻率(大約50Hz)并在寬廣的掃描角(±28.5°機械角)中驅(qū)動，該掃描角大于X-掃描鏡的掃描角。在X-掃描和Y-掃描鏡之間的反彈鏡使X-掃描鏡的掃描角在不增加組件的總體深度的前提下減少了。屏幕的尺寸大約為4平方英寸。屏幕的分辨率大約為160×160像素。屏幕在所有的可視方向上均可在±90°之間可見，與LCD可視角相反，后者通常局限在±30°。圖31的電光組件可占用12mm×10mm×8mm的空間體積。本發(fā)明的顯示器可使用與LCD顯示器相同的接端口。
顯示器可當(dāng)屏幕被移向打開位置時自動接通電源。
儀器400是電池供電且為手提，并能夠放入某人的端口袋。水平掃描速率較佳等于或大于10kHz，從而使掃描數(shù)據(jù)平均或相關(guān)以使噪聲平均并使掃描更加主動。
通過改變像素間的間隔可減小水平失真從而匹配掃描鏡的運動。通過消隱圖像中的頂部和底部掃描線，以及通過減小顯示器的亮度和分辨率可減小垂直失真。通過改變作為掃描速度函數(shù)的激光器功率可減小亮度的失真。可將濾色器與屏幕408相連或結(jié)合從而提高對比度。通過使用檢測環(huán)境光的檢測元件可獲得亮度補償。
預(yù)計激光器的功耗為20-30mw，而每個掃描鏡消耗的功率少于5mw。這種比較有利于背后照明LED顯示器。通過僅當(dāng)觸發(fā)器被按下或僅當(dāng)檢測元件顯示環(huán)境光線低于閾值水平時投影圖像，可減小功耗。
在屏幕的前表面可檢測到反射或光敏觸針，從而使該設(shè)備不僅用作顯示屏幕，也被用作接觸屏。觸針可具有在反光尖端的鋼筆形狀終端，從而尖端的位置可由顯示器讀取，以用于移動光標(biāo)或選擇投影圖標(biāo)。
可設(shè)計觸針以產(chǎn)生聲響，比如，滴答聲響，模擬鼠標(biāo)或其它頂點設(shè)備上按鍵的滴答聲。聲響可通過安裝在顯示設(shè)備中的話筒檢測到。
取代鋼筆形狀，觸針450可安裝在指尖上并類似于套環(huán)，如圖32所示?？稍谔篆h(huán)上提供反射表面452以改變其上的入射光線方向。當(dāng)按壓投影顯示的表面454時，由于套環(huán)一側(cè)的機械彎曲，套環(huán)可發(fā)出滴答聲。鋼筆或套環(huán)形的觸針儲存在顯示設(shè)備上的凹槽內(nèi)以便于存取。
圖33描繪了類似于圖11中描繪的鋼筆形儀器214的鋼筆形投影儀500。投影儀500包括圖12中描繪的元件，并由此可操作用于投影包含圖形和文本的顯示，諸如單詞“open(打開)”502和“closed(關(guān)閉)”504，每個都在其自身的矩形有界區(qū)內(nèi)以模擬指令按鍵。顯示還包含描述的光標(biāo)506，比如，作為箭頭。提供安裝用于儀器500上移動的開關(guān)508、或指輪、或模擬控制器以使用戶將光標(biāo)506移動至指令按鍵502和504之一的按鍵以執(zhí)行由按鍵表示的指令，或者在光標(biāo)一進(jìn)入按鍵區(qū)域后馬上執(zhí)行，或者在另一諸如開關(guān)被壓下的手工動作完成后執(zhí)行。光標(biāo)可連續(xù)顯示也可引起閃光以增加可見度。
在鋼筆形儀器500頂部的觸發(fā)器510被按下以啟動顯示?？刹僮鲀x器上的檢測元件512檢測環(huán)境光線并提供亮度調(diào)節(jié)和電池效率。例如，在黑暗的環(huán)境中，不是很需要明亮的顯示。因此，顯示器不需要強烈照明，而且隨之而來的，面板上的電池也不需要消耗許多能量，從而減小功耗。
投影顯示的大小是Y-掃描鏡移動角度以及從儀器500到可視表面距離的函數(shù)。在較佳實施例中，產(chǎn)生了四個長度近似相等的顯示行以構(gòu)成矩形顯示?？蓱?yīng)用面板上范圍探測器以判定儀器和可視表面之間的距離，并自動控制Y-掃描鏡移動的角度。用戶也可手工選擇圖像大小，比如，通過將撥動開關(guān)移向預(yù)定位置以控制鏡面角，并從而控制顯示的圖像大小。
圖3中顯示圖像的大小大于儀器500中模塊的大小。圖像是無焦點的且在寬廣范圍內(nèi)可讀，比如從一英尺到無限遠(yuǎn)。在相對于儀器的不同距離觀察圖像不需要對光學(xué)元件重調(diào)焦距。該無焦點特征的獲得可通過使激光束的橫截面或光束斑點以等于或小于掃描角除以像素分辨率構(gòu)成數(shù)的比率發(fā)散。圖像的大小與離開儀器的可視/投影距離成正比。
對于選擇的顯示分辨率幀速被優(yōu)化。比如，對于160行分辨率的顯示優(yōu)選50Hz。低于40Hz的幀速會引起閃光。當(dāng)幀速高于70Hz時顯示將開始丟失行。
顯示可構(gòu)成視頻圖像、實況電視轉(zhuǎn)播或視頻流、標(biāo)記、公告牌，或簡單地說，任何圖像。
電光組件的附加特征包括通過只在部分掃描中啟動激光器來保存能量，通過在環(huán)境光線暗的時候減小激光器功率而在環(huán)境光線亮的時候增加激光器功率來保存功率，通過用套筒或?qū)毷S承來支撐X-掃描鏡用扭轉(zhuǎn)樞紐或磁鐵線圈來支撐Y-掃描鏡從而將摩擦最小化，添加可折疊鏡以獲得每次掃描一行以上，以不同的速度驅(qū)動Y-掃描鏡以補償投影失真，以恒定的速度驅(qū)動Y-掃描鏡并使用附加的透鏡以補償投影失真，以帶補償投影失真的曲面鏡面的多邊形構(gòu)造Y-掃描鏡，在以不同速度驅(qū)動X-掃描鏡的同時以恒定速度驅(qū)動Y-掃描鏡以補償投影失真，以不同的速度驅(qū)動X-掃描鏡和Y-掃描鏡以補償投影失真，以寬大的掃描角驅(qū)動Y-掃描鏡以最好地補償投影失真，以及交錯由Y-掃描鏡產(chǎn)生的掃描線。
亮度補償可通過在每幀當(dāng)中改變激光器的功率來獲得。當(dāng)激光器的功率在整個幀中是恒定的時候，隨著掃描儀的減速，相對每根掃描線末端的顯示將更亮，而且隨著掃描儀的加速，每根掃描線的中央更暗。為了顯示在整個幀中具有相同亮度的圖像，激光器功率以激光點速度的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
必須得到補償?shù)牟煌愋偷氖д姘ㄓ捎诜蔷€性掃描速度分布所帶來的激光點(像素)縱橫比，由于在顯示區(qū)中的可變掃描儀速度所帶來的更亮或更暗區(qū)域造成的亮度失真，以及大掃描角的失真。
電光組件的其它特征還包括用凸輪或曲軸驅(qū)動Y-掃描鏡；用可透過激光但不可透過環(huán)境光的濾波器構(gòu)造屏幕；將屏幕構(gòu)造成全息擴(kuò)散元件以得到統(tǒng)一的視角；將屏幕構(gòu)造成光學(xué)接觸屏，其中屏幕上觸針的位置由激光束到達(dá)觸針的時間決定；把觸針構(gòu)造成反射元件并將光電檢測器放在屏幕后面；用嵌入式光電探測器和電池構(gòu)造觸針；構(gòu)造觸針用于有線或無線操作；用附加的放置在屏幕后的光電探測器捕捉圖像；在放置在屏幕后的熱敏紙上打印。
電光組件尺寸的小型化使它可被安裝在許多不同種類的外殼中，特別是那些空間已被優(yōu)化的外殼。因此可在蜂窩式電話內(nèi)部提供帶有在封蓋上投影圖像的組件，如以上所討論的。在較佳的應(yīng)用中，圖像可為電話號碼列表。鋼筆、識別筆或鑰匙鏈可類似地包含組件并投影任何顯示。即使較大的外殼，諸如玩具或臺式計算機之類的，也可裝備該組件。任何通過顯示信息提高使用的設(shè)備都可充分利用組件。
在設(shè)備為上述的條形碼符號閱讀器的情況下，可使用顯示器可視地向用戶通知閱讀符號的狀態(tài)。例如，可在特定的掃描中打開和關(guān)閉激光束以形成人可讀的信息，諸如“太遠(yuǎn)”或“太近”，以通知用戶閱讀器離符號太遠(yuǎn)或太近不能閱讀。其它的信息可包括“傾斜的”、“反射的”或類似的以通知用戶閱讀中發(fā)生了問題。信息也可表示閱讀成功了。從而，顯示器起到向用戶反饋設(shè)備的作用。
可以理解的是，以上描述的每個元件或兩個或更多一起，也可找到以其它不同于上述類型的構(gòu)造為形式的有用的應(yīng)用。
例如，可將X-掃描鏡和Y-掃描鏡用作一小型鏡陣列，以用于視頻投影系統(tǒng)和高清晰度電視以及所知的微電機械系統(tǒng)(MEMS)?？捎蓡蝹€激光廣泛地照射整個陣列。同樣，可通過為每面鏡子產(chǎn)生個別激光束的數(shù)字光學(xué)元件來將激光聚焦到陣列上，從而防止鏡子之間到達(dá)陣列的光線的任何損失?？梢苿用棵骁R子以根據(jù)需要照亮像素或使像素黑暗。
為了制造彩色顯示器，使用了多種不同波長的激光照射陣列。同一時間只有一束激光照射列。激光器在快速的連續(xù)中被啟動。當(dāng)今，商業(yè)上只提供紅激光和藍(lán)激光。市場上還沒有綠激光。因此，彩色顯示器不是全色彩，取而代之的是減色圖像?？墒褂霉馐蛛x器來制造同軸的光路以防止隨著相對于可視表面的距離變化所帶來的會聚損耗，或可鄰近地放置激光器以防止顯著的視差錯誤。較佳地，MEMS列的分辨率為160×160像素，與在個人數(shù)字助手中取得的分辨率相似。
也可使用160×160列的VCSEL。甚至如果所有的像素都必須同時被照射，則不需要馬上激勵所有的激光器。可迅速掃描激光陣列，在同一時間只能照射所供應(yīng)電源能夠承受的數(shù)量。
通過機械地掃描160激光的單行陣列也可完成顯示，其中所有的激光都瞄準(zhǔn)往復(fù)掃描整個陣列的移動鏡。同樣，可移動整個陣列。為了將功耗最小化，在同一時間激勵較小的激光組。單獨的掃描鏡可在兩個互相垂直的方向上振動，與分別在兩個方向上移動兩面鏡子相反。
通過同時掃描三個線性陣列激光可制成彩色顯示，每列中帶不同的彩色激光。單個鏡子就可掃描所有三個陣列，或所有的三個陣列可被一起移動。
除了移動鏡子和/或光源，其它的掃描裝置包括旋轉(zhuǎn)鏡面多邊形，移動透鏡或其它光學(xué)元件或諸如聲光系統(tǒng)或電氣控制的光柵之類的非機械光束反射器。每一個沿著X-軸掃描的元件都不需要是線性的。也可考慮非光柵類型的顯示器。
如以上所描述的，X-軸的掃描速度高于Y-軸的。組件可轉(zhuǎn)90°，從而可使Y-軸的掃描速度在沿著垂直方向上較高。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖34-36的實施例，在其中安裝了上述的電光組件或用于投影和顯示可由人眼觀察的圖像的配置，并由在類似手表的構(gòu)造中可戴在用戶手臂上的外殼來支持。圖34描繪了具有可環(huán)繞用戶手腕的帶子902的外殼900。帶子是可伸展的，或可包含兩個由帶扣或類似扣件扣在一起的皮帶。
LCD屏幕904位于外殼上，用于向用戶顯示信息。鍵盤906位于LCD屏幕的附近，用于使用戶手工鍵入數(shù)據(jù)?？刂瓢存I908和910用于控制表的操作，包括鍵盤和LCD屏幕904的功能性。
在外殼900上安裝屏幕912用于在外殼中的隱蔽位置和如圖所示的顯露位置之間的雙箭頭方向上的移動。手柄916使用戶能夠緊握屏幕912。
如上所述，外殼中的掃描儀沿著在顯露位置中屏幕912上方的多條光路掃描由面板上激光產(chǎn)生的激光束。面板上控制器激勵選中位置上的激光從而在選中的各位置上以刷新的速度產(chǎn)生各別的光像素，像素以該刷新速度可使人眼穩(wěn)定地觀察由屏幕912上像素的光線圖案組成的圖像。該圖像可包括任何信息或圖像并可包括，比如，與預(yù)約時間結(jié)合的預(yù)約日程表，并可補充或獨立于在LCD屏幕904上顯示的信息。按下控制鍵918以啟動控制器，在其它應(yīng)用中，還可對將面板上數(shù)據(jù)通過無線傳送轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)程主機或網(wǎng)絡(luò)的傳送進(jìn)行初始化。
圖35類似于圖34，但其顯示了改進(jìn)后的外殼920，它在外殼相對屏幕912的一邊具有另一個屏幕922，也可選擇性地，在外殼的底邊安裝另一個屏幕924?？墒褂靡粋€或更多這樣的屏幕916、922和924來顯示信息。
圖36顯示了另一種改進(jìn)后的外殼930，它具有腕帶932、屏幕934、鍵盤936和滾動按鈕938和940。如前所述，激光器在選定的位置被激勵和去激勵以在屏幕934上產(chǎn)生光圖案。屏幕934較佳為背后照明從而可提高對比度。外殼930可包括檢測返回外殼光線的固態(tài)兩維傳感器陣列，以及收發(fā)器和天線，用于從遠(yuǎn)程主機接收數(shù)據(jù)或向遠(yuǎn)程主機發(fā)送數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程主機諸如通過無線傳送的局域網(wǎng)絡(luò)，較佳地使用以IEEE 802.11為標(biāo)準(zhǔn)的光譜24協(xié)議。外殼還包括話筒和喇叭，用于從局域網(wǎng)絡(luò)接收音頻信號和向局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送音頻信號，局域網(wǎng)絡(luò)仍舊通過無線傳送，較佳地使用IP的聲音協(xié)議。
在較佳實施例中的屏幕934包括排列在近似為矩形的顯示器中多重線上的多重字符。
本發(fā)明的另一個特征涉及激活激光器，如在1997年5月12日提交的美國專利申請序列號第09/855,771號中描述的，通過物體傳感，此處通過引用結(jié)合了該專利申請中的全部內(nèi)容。
另外，除了以上所描述的，本發(fā)明的重要特征可概括如下一種可攜式儀器，在顯示的操作模式下用于投影位像，在讀取操作模式下用于選擇性地電光閱讀標(biāo)記，該儀器包括a)一個外殼；b)一個由外殼支持的電光組件，用于在閱讀模式中讀取標(biāo)記，并在顯示模式中用于在可視表面投影位像；以及c)一個模式選擇器，用于選擇一種模式。
一種方法，用于在顯示操作模式下投影位像，而在閱讀操作模式下選擇性地電光讀取標(biāo)記，該方法包括以下步驟a)在可攜式儀器上手工選擇閱讀模式以讀取標(biāo)記；并b)在可攜式儀器上手工選擇顯示模式以在可視表面投影位像。
一種用于在顯示操作模式下投影位像的電光組件，包括a)一個光源，用于產(chǎn)生光束；b)一臺掃描儀，用于以覆蓋可視表面區(qū)域的掃描線的光柵圖案方式掃描光束，以及c)一個控制器，用于在光束掃描每根掃描線的同時斷續(xù)地使光源產(chǎn)生脈沖。
一種可攜式手提設(shè)備，包括a)一個外殼，具有顯示表面；以及b)一個投影儀，在外殼內(nèi)，用于在顯示操作模式下在顯示表面上投影圖像。
一種配置，用于在目標(biāo)物上顯示可由人眼觀察的圖像，該配置包括a)一個可激勵的激光器，用于在被激勵時向目標(biāo)物投射激光束；b)一臺掃描儀，用于沿著多個通向目標(biāo)物的光路掃描激光束；以及c)一個控制器，可操作性地同在至少一條光路中激光束選中位置上的激光器連接并對其激勵，從而在選中的各位置上并以刷新速度產(chǎn)生各別的光像素，以該刷新速度像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察由目標(biāo)物上像素的光線圖案組成的圖像。
一種方法，用于在目標(biāo)物上顯示可由人眼觀察的圖像，該方法包括以下步驟a)提供可激勵的激光器以向目標(biāo)物投射激光束；b)沿著通向目標(biāo)物的多個光路掃描激光束；并c)對在至少一條光路中的激光束選中位置上的激光器激勵，從而在選中的各位置上，并以刷新速度產(chǎn)生各別的光像素，以該刷新速度像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察由目標(biāo)物上像素的光線圖案組成的圖像。
一種用于顯示信息的手提式電子設(shè)備，包括a)一個外殼，具有顯示面板；b)一個可激勵的激光器，在外殼中，用于在激勵時向顯示面板投射激光束；c)一臺掃描儀，在外殼中，用于沿著通向顯示面板的多條光路掃描激光束；以及d)一個控制器，可操作性地同在至少一條光路中激光束選中位置上的激光器連接并對其激勵，從而在顯示面板上選中的各位置上，并以刷新速度產(chǎn)生各別的光像素，以該刷新速度像素可維持使人眼穩(wěn)定地觀察由顯示面板上像素的光線圖案組成的圖像。
一種可佩帶的用于顯示信息的電子設(shè)備，包括a)一個可佩帶的外殼，具有固定于人眼前面的顯示表面；b)一個可激勵的激光器，在外殼內(nèi)，用于在被激勵時向顯示表面投射激光束；c)一臺掃描儀，在外殼內(nèi)，用于沿著通向顯示表面的多條光路掃描激光束；以及d)一個控制器，可操作性地同在至少一條光路中激光束選中位置上的激光器連接并對其激勵，從而在顯示表面選中的各位置上，并以刷新速度產(chǎn)生各別的光像素，以該刷新速度像素可維持使人眼穩(wěn)定地觀察由顯示表面上像素的光線圖案組成的圖像。
本發(fā)明并不局限于背面投影，特別旨在包括光源在內(nèi)置式屏幕的可視側(cè)或前表面上的正面投影，而且屏幕較佳地在其后表面具有反射/擴(kuò)散的性質(zhì)。
雖然本發(fā)明已作為以用于圖像投影的電光組件的實施來進(jìn)行描繪和描述，特別在手提式或佩帶式儀器中，但并非旨在將本發(fā)明局限于所示的細(xì)節(jié)中，因為無論如何在不脫離本發(fā)明精神的前提下完全可作出不同的修改和結(jié)構(gòu)變化。
不需要進(jìn)一步的分析，上述的內(nèi)容將完整地揭示出本發(fā)明的要點，其他人通過應(yīng)用現(xiàn)有的知識可容易地將本發(fā)明應(yīng)用在不同的應(yīng)用中，當(dāng)然在不刪減本發(fā)明特征的前提下，該特征是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的觀點并清楚地構(gòu)成了本發(fā)明總體或特定的必要特征，因此，這種適應(yīng)應(yīng)該并將在以下權(quán)利要求的等效意思和范圍內(nèi)被理解。
權(quán)利要求
1.一種用于在一目標(biāo)上顯示可由人眼觀察的位映射兩維彩色圖像的裝置，其特征在于，所述裝置包括a)多個具有不同波長的可激勵激光器，用于在激勵時向所述目標(biāo)投射各自的激光束；b)掃描儀，用于沿著通向所述目標(biāo)的多條光路掃描所述激光束；以及c)控制器，它與所述激光器可操作地連接，用于在沿著所述光路掃描所述激光束時激勵和去激勵所述激光器，所述控制器在所述激光束位于至少一條光路中的選定位置處激勵所述激光器，以便按一刷新速率照射覆蓋在所述選定位置上的各個光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆蓋像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察所述位映射兩維彩色圖像，所述控制器在所述激光束位于至少一條光路中的其它選定位置處去激勵所述激光器，以便不照射覆蓋在所述其它選定位置上的各個光像素，其中所述圖像由所述目標(biāo)上被照射和未被照射的覆蓋像素組成的光圖案構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述掃描儀包括第一掃描鏡，用于沿所述至少一條光路的第一方向掃描所述激光束；以及第二掃描鏡，用于沿基本垂直于第一方向的第二方向掃描所述激光束，并且所述控制器用于在沿著多條光路中的每條光路掃描所述激光器時激勵和去激勵所述激光器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一掃描鏡以第一速率移動通過第一角距離，并且所述第二掃描鏡以慢于所述第一速率的第二速率移動，并通過大于所述第一角距離的第二角距離。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一外殼，用于支撐所述激光器、所述掃描儀和所述控制器，所述外殼具有一透光元件，所述掃描激光束通過所述透光元件照射在所述目標(biāo)上。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述外殼的尺寸和形狀被構(gòu)造成適于握在用戶的手中。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述外殼是伸長的，并且在兩端區(qū)域之間延伸，并且所述透光元件位于所述兩端區(qū)域的一個區(qū)域中。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述外殼具有一面板，所述掃描激光束投射在所述面板的前表面上。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述面板安裝在所述外殼上，用以移動到所述掃描激光束在面板前表面上入射的顯示位置。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器在操作上與一存儲器相連，所述存儲器具有被存儲的字體以及何時激勵和去激勵所述激光器以便將所述彩色圖像顯示為字體字符的定時數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器、所述掃描儀和所述控制器被安裝在一公共支撐件上，構(gòu)成一模塊。
11.一種用于在一目標(biāo)上顯示可由人眼觀察的位映射兩維彩色圖像的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟a)提供多個具有不同波長的可激勵激光器，以便向所述目標(biāo)投射各自的激光束；b)沿通向所述目標(biāo)的多條光路，掃描所述激光束；以及c)在所述激光束位于至少一條光路中的選定位置處，激勵所述激光器，以便按一刷新速率照射覆蓋在所述選定位置上的各個光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆蓋像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察所述彩色圖像；d)在所述激光束位于至少一條光路中的其它選定位置處，去激勵所述激光器，以便不照射覆蓋在所述其它選定位置上的各個光像素，其中所述圖像由所述目標(biāo)上被照射和未被照射的覆蓋像素組成的光圖案構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述掃描步驟是通過沿兩條相互正交的方向掃描所述激光束來實現(xiàn)的。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟是在一個外殼中進(jìn)行的，所述外殼具有一透光元件，所述掃描激光束被引導(dǎo)通過所述透光元件。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述掃描激光束射在安裝于所述外殼上的一面板的前表面上。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟c)是通過顯示字體字符來實現(xiàn)的。
16.一種用于顯示位映射兩維彩色圖像的手提式電子設(shè)備，其特征在于，所述手提式電子設(shè)備包括a)外殼，所述外殼上具有一顯示面板；b)多個具有不同波長的可激勵激光器，它們位于所述外殼中，用于在激勵時向所述顯示面板投射各自的激光束；c)掃描儀，它位于所述外殼中，用于沿著通向所述顯示面板的多條光路掃描所述激光束；以及d)控制器，它位于所述外殼中，與所述激光器可操作地連接，用于所述激光束位于至少一條光路中的選定位置處激勵所述激光器，以便按一刷新速率產(chǎn)生覆蓋在所述顯示面板的所述選定位置上的各個光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆蓋像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察所述彩色圖像，而所述彩色圖像由所述顯示面板上的覆蓋像素組成的光圖案構(gòu)成，所述顯示面板在顯示所述圖像期間是靜止的。
17.如權(quán)利要求16的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備是一電話，并且所述顯示面板與所述電話鉸接。
18.一種用于顯示位映射兩維彩色圖像的可佩帶電子設(shè)備，其特征在于，所述可佩帶電子設(shè)備包括a)可佩帶外殼，所述外殼上具有一顯示表面，位于人眼的前方；b)多個具有不同波長的可激勵激光器，它們位于所述外殼中，用于在激勵時向所述顯表面投射各自的激光束；c)掃描儀，它位于所述外殼中，用于沿著通向所述顯示表面的多條光路掃描所述激光束；以及d)控制器，它位于所述外殼中，與所述激光器可操作地連接，用于所述激光束位于至少一條光路中的選定位置處激勵所述激光器，以便按一刷新速率產(chǎn)生覆蓋在所述顯示表面的所述選定位置上的各個光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆蓋像素可維持使眼睛穩(wěn)定地觀察所述彩色圖像，而所述彩色圖像由所述顯示表面上的覆蓋像素組成的光圖案構(gòu)成，所述顯示面板在顯示所述圖像期間是靜止的。
全文摘要
一種用于在可視表面上投影圖像的配置和方法，包括沿著多條在可視表面上延伸的掃描線掃描光束，選擇性地照射在掃描線上光束的選中位置上的部分圖像。可視表面可遠(yuǎn)離于支持配置的外殼，或可位于外殼上。
文檔編號G02B26/10GK1848135SQ20061007472
公開日2006年10月18日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月19日
發(fā)明者D·亞維德, F·R·伍德, E·巴坎, M·斯坦恩, C·譚, S·馬克格里格爾 申請人:訊寶科技公司