JP4560019B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に画像投影のための電気光学アセンブリに関し、特にバーコード記号、署名、又は、画像のような識別符号を電気光学的に読み取るために読取装置が用いる構成要素を使用して光ビームを制御することにより画像を投影する携帯機器における画像投影のための電気光学アセンブリに関する。

様々な光学走査システム及び読取装置が、物品のラベル又は表面上に現れるバーコード記号のような識別符号を読み取るためにこれまで開発されてきた。バーコード記号それ自体は、様々な幅のスペースを限定するように互いに間隔を空けて配置された様々な幅を有する一連のバーから成るグラフィックな識別符号のパターンであり、これらのバー及スペースは、異なる光反射特性を有する。読取装置は、グラフィック識別符号で表された空間的パターンを時間的に変動する電気記号に変換する機能を有し、この電気信号は、次に、物品又はその何らかの特徴を説明するように意図された識別符号に符号化されている情報又は文字を表すデータに復号化される。そのようなデータは、一般にデジタル形式で表され、ＰＯＳ処理、在庫管理、流通、運送、及び、物流等の用途のためのデータ処理システムへの入力として利用される。

様々な走査システム及び読取装置が公知である。スキャナは、ペン型ワンドに固定装着されたエミッタ及び検出器を含み、その場合ユーザがワンドを手に持って記号上を手で移動させる、本明細書において引用により組み込まれている米国特許第５，５０８，５０４号で示すようなペン型スキャナとすることができるであろう。ワンドがバーコード記号上を通る時、エミッタ及び関連光学機器が記号上に光点を生成し、検出器は、光点が記号のバー及びスペース上を通る時に記号から反射されて戻る光を感知する。

図１に示すように、バーコード記号２は、通常は矩形の形をした一連の明暗領域４及び６から成る。暗い領域６すなわちバーの幅、及び／又は、明るい領域４すなわちバーの間のスペースの幅は、符号化された情報を示す。これらの領域の特定の数及び配列は、文字を表している。標準化された符号化手法は、各文字の配列、領域の許容幅及び間隔、記号が包含し得る文字の数、又は、記号の長さが可変であるか否かなどを指定する。公知のバーコード種類には、例えば、「ＵＰＣ／ＥＡＮ」、「コード１２８」、「コーダバー」、及び、「インターリーブド２オブ５」が含まれる。
バーコード記号を復号化して正規のメッセージを抽出するために、バーコード読取装置は、記号を照射してそれから反射される光を感知し、バー及びスペースの幅を検出して走査した記号に相当する電気信号を生成する。この電気信号が復号化されて、記号が付されている物品、又は、その何らかの特性を説明する多数の英数字を形成する。

図１の公知のペン型スキャナ８は、エミッタ１２及び検出器１４を包含し、ユーザは、バーコード記号を横切るようにワンドを手で移動させる。検出器１４は、バーコード記号２を横切ってワンド８により走査されたスポットから反射された光を感知し、符号化された情報を表す電気信号をプロセッサ１６に対して生成する。ワンドは、例えば、米国特許第４，６５４，４８２号、第４，９０７，２６４号、及び、第４，９３７，８５３号に既に開示されている。

本明細書において引用により組み込まれている米国特許第４，４７１，２１８号は、データワンド及びデータウェルを開示している。この特許によれば、ペン型データ入力端末は、完全内蔵型かつコードレスであり、読取及び記憶回路を含む。この端末は、更に、光学的に結合したリンクを使用してデータのダウンロードを可能にする。記憶データは、読取ビーム光源からのパルス状ビームを使用して出力されることが好ましい。この出力ビームは、光学検出器により検出されて適切に復号化される。
上述の特許の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。ペン型スキャナの構成及び作動の一般的特徴は、当業者には明らかであろう。

１９９６年８月２日に出願され、本出願人に譲渡された米国特許出願シリアル番号第０８／６９１，２６３号に説明されている別のシステムによれば、人間工学的デザインを有する手持形光学読取装置端末が与えられる。このシステムによれば、特に、ユーザの手に合うように構成され、読取装置構成要素及びダウンロード構成要素を含む手持形光学読取装置が提供される。この装置は、制御メッセージ又はビデオ画像を表示する表示スクリーン、制御又は他のデータを入力するキーパッド、及び、読取構成要素が読み取ったデータを外部装置にダウンロードするための無線通信リンクを含むことができる。本システムは、更に、装置の本体に接続可能で、各々が画像／映像キャプチャー及び音声キャプチャーなどのような異なる機能を充足する複数の可換データ収集モジュールを含むことができる。その結果、簡素なマルチメディアモジュールがもたらされる。
しかし、軽量手持形データ読取装置でありながら幅広い機能を有するものに到達することが必要である。バーコード記号データ記憶能力を含む情報システムの比較的間便である点、利便性、及び、適応性の観点から、特に消費者向け用途に適するシステムを開発することが必要である。

代替的に、光学的移動スポットスキャナは、レーザビームのような光ビームで記号全体に亘って走査し、検出器が、記号を横切って走査されたビームスポットからの反射光を感知する。いずれの場合も、検出器は、符号化された情報を表すアナログ走査信号を生成する。
この一般的な種類の移動スポットスキャナは、例えば、米国特許第４，３８７，２９７号、第４，４０９，４７０号、第４，７６０，２４８号、第４，８９６，０２６号、第５，０１５，８３３号、第５，２６２，６２７号、第５，５０４，３１６号、及び、第５，６２５，４８３号で開示されており、これらは全て本出願の出願人に譲渡されており、そのいずれも本明細書に引用により組み込まれている。同じく本明細書に引用により組み込まれている特許は、１９９８年４月２４日に出願された米国特許出願シリアル番号第０９／０６５，８６７号、及び、１９９４年１２月９日に出願された米国特許出願シリアル番号第０８／３５３，６８２号であり、そのいずれも本出願の出願人に譲渡されている。上述の特許のいくつかに開示されているように、そのような走査システムの一実施形態は、特に、ユーザにより支持された手持形携帯レーザ走査装置内にあり、この装置は、図１Ａに関連して以下に説明するように、ユーザに装置の走査ヘッドを、より具体的には光ビームを読み取られる目標の記号に向けさせるように構成されている。

レーザスキャナバーコード読取装置における光源は、通常は半導体レーザである。光源としての半導体素子の使用は、それらの大きさが小さく、コストが低く、所要電圧が低いために特に望ましい。レーザビームは、通常は光学アセンブリにより光学的に変更され、目標とする距離においてある一定の大きさのビームスポットを形成する。目標距離で走査方向に測定されたビームスポットの断面積は、多くの場合、異なる光反射率の領域の間、すなわち、記号のバー及びスペース間の走査方向における最小幅とほぼ同じであることが好ましい。通常の読取装置は、単一レーザ光源を利用するが、異なる特性、例えば異なる周波数の２つ又はそれ以上の光源を有する他のバーコード読取装置が提案されてきている。

当業界で公知のレーザビーム走査システムにおいては、単一のレーザ光ビームは、表面上のバーコード記号に向かう光路に沿って置かれたレンズ又は他の光学構成要素により方向付けされる。移動ビームスキャナは、光源それ自体か、又は、光ビームの経路に配置された鏡などの走査用構成要素の動きを用いて、記号を横切る一本の線又は一連の線で光ビームを繰返し走査することにより作動する。走査用構成要素は、記号を横切ってビームスポットを走査して記号のパターン全体に亘って走査線を追跡するか、又は、光検出器の視野を走査するか、又は、その両方を行ってもよい。レーザビームは、光学的又は光学機械的手段により移動され、走査光ビームを生成することができる。そのような働きは、ビームを屈折させるか（鏡のような移動光学部材によるなど）、又は、光源それ自体を移動させるか、そのいずれかにより実行することができる。米国特許第５，４８６，９４４号は、電磁作動による往復振動のために可撓性部材に鏡を取り付けた走査モジュールを説明している。クリシェバー他に付与された米国特許第５，１４４，１２０号は、レーザビームの走査を達成するために軸線に関して又は平面内で反復往復運動をする駆動装置に搭載された、レーザ、光学、及び、センサ構成要素を説明している。

走査システム及びバーコード読取装置の大きさと光学的及び電子的複雑さのために、それらは、一般的にこれまで同じハウジング内の他の装置と組み合わされなかった。妥当な大きさの画面を有する液晶表示器（ＬＣＤ）をそのような読取装置上に従来的に使用することは、物理的に大きな面積を占有し、手持形システムの大きさを低減するあらゆる提案を制限することになる。表示画像は単一色で表示される。
当業界において、例えば米国特許第５，６１７，３０４号により、講師が聴衆に行う講演内容のような目標上に単色の光のスポットを投影する装置であるレーザポインタも公知である。このポインタは、基本的に懐中電灯型装置であり、通常は管状ハウジングに収容されている。
識別符号の書込み又は印刷のための走査システムは、例えば、米国特許第５，６１７，３０４号で例証されているように、印刷システムにおける用途に対して、感熱紙の使用や特定の周波数スペクトルでの放射に敏感な染料を利用することが公知である。

米国特許第４、６５４、４８２号明細書 米国特許第４、９０７、２６４号明細書 米国特許第４、９３７、８５３号明細書 米国特許第４、４７１、２１８号明細書 米国特許出願番号０８/６９２、２６３号明細書 米国特許第４、３８７、２９７号明細書 米国特許第４、４０９、４７０号明細書 米国特許第４、７６０、２４８号明細書 米国特許第４、８９６、０２６号明細書 米国特許第５、０１５、８３３号明細書 米国特許第５、２６２、６２７号明細書 米国特許第５、５０４、３１６号明細書 米国特許第５、６２５、４８３号明細書 米国特許第５、４８６、９４４号明細書 米国特許第５、１４４、１２０号明細書 米国特許第５、６１７、３０４号明細書 米国特許第４、０８５、４２３号明細書 米国特許第４、９０８、８１３号明細書 米国特許第５、０１４、０７２号明細書 米国特許第５，４８６，９４４号明細書 米国特許第５，１４４，１２０号 米国特許第５，６１７，３０４号

従って、画面に光の像を投影するための、特に小型の新しい電気光学的ディスプレイを提供することが本発明の一般的な目的である。
より詳細には、特に手持形機器において、液晶表示装置に代わる小型ディスプレイを提供することが本発明の目的である。
本発明の更に別の目的は、携帯機器上又はそれから離れた場所で人間が読取可能な情報、特に英数字を表示することである。
本発明の更なる目的は、形状因子の異なる多くの機器において有用な小型表示モジュールを提供することである。
本発明の更に別の目的は、画像を投影するアセンブリを包含する機器よりも大きな画像を表示することである。
本発明の更に別の目的は、コントラストが強くてグレアの少ない全方向からの広い視角を有するディスプレイを提供することである。
本発明の付帯的目的は、電力をほとんど消費しない画像プロジェクターを提供することである。

上述の目的及び以下で明らかになる他の目的に従って、本発明の１つの特徴は、一般的に画像を表示するための画像投影装置に関連する。本装置は、通電された時に可視光ビームを画面方向に向けるためのレーザと画面に亘って延びる複数の走査線又は光路に沿って光ビームを走査するスキャナとを含む通電可能電気光学アセンブリ、及び、少なくとも１つの走査線上の光ビームの選択された位置においてレーザと作動的に接続されてレーザを通電させるように作動し、人間の眼が画面上の画像を着実に見ることを可能にするようにピクセルが持続するリフレッシュ速度により選択された位置で個々の光ピクセルを生成するコントローラを含む。

コントローラは、光ビームが上述の少なくとも１つの走査線に沿って走査される時に、レーザを通電及び消勢するように作動することが好ましい。本アセンブリは、全ての光ビームが異なるか又は同じ波長を有する追加の光ビームを生成する追加の光源を含むことができる。
本アセンブリは、更に、上述の少なくとも１つの走査線に沿った第１の方向に沿う光ビームを走査する第１の走査鏡と、第１の方向とほぼ直角の第２の方向に沿って光ビームを走査する第２の走査鏡と含む。コントローラは、光ビームが複数の各走査線に沿って走査される時、光源を通電及び消勢するように作動する。

好ましい実施形態において、ハウジングは、アセンブリを支持するために使用される。ハウジングは、光透過性部材を有し、走査された光ビームがそれを通って画面に向けられる。ハウジングは、携帯情報端末のようにユーザの手に保持されるように形成された大きさ及び形状を有するか、又は、腕時計のように手首の周りに装着できることが好ましく、又は、細長くてペン状の形態で反対端領域の間に延びてもよい。別の実施例では、ハウジングは、走査された光ビームが向けられる前面を有するパネルを有することができる。このパネルは、表示位置まで動くようにハウジングに取り付けてもよく、その位置において、走査された光ビームがパネルの前面に入射する。

別の実施例では、ハウジングは、光ビームが向けられる後面を備えるスクリーンを有する。このスクリーンは、好ましくは、光学的拡散性を有し、配備位置まで移動可能であって、その位置において、走査された光ビームがスクリーンの後面に入射し、スクリーンを通って拡散され、画像をスクリーンの前面上で見えるようにする。スクリーンが周囲光を抑えて表示コントラストを増大させる波長濾過機能を有するならば、それも望ましい。

第１の走査鏡が、第１の速度で第１の角距離を動かされ、第２の走査鏡が、第１の速度よりも遅い第２の速度で第１の角距離よりも大きな第２の角距離を動かされるならば、それは特に有利である。また、アセンブリが第１及び第２走査鏡の間で光ビームの光路に折畳み鏡を含んでいれば有利である。
本発明によれば、コントローラは、記憶されたフォントと、画像をフォント文字として表示するためにいつアセンブリを通電又は消勢するかについてのタイミングデータとを有するメモリと作動的に接続される。画像は、人間が読取可能なメッセージであることが好ましい。

画像を投影及び表示する方法もまた、本発明の一部を形成する。本方法は、（ａ）可視光ビームを画面方向に向け、画面に亘って延びる複数の走査線に沿って光ビームを走査することにより、画像の可視部を生成する段階、及び、（ｂ）少なくとも１つの走査線上の選択された位置で光ビームを向ける段階を妨げることにより、画像の不可視部を生成する段階を含む。段階（ａ）は、光源を通電することにより実行され、段階（ｂ）は、光源を消勢することにより実行される。走査段階は、光ビームを２つの互いに直角な方向に沿って走査することにより実行される。段階（ａ）は、複数の光源を通電することにより実行されてもよく、段階（ｂ）は、複数の光源を消勢することにより実行されてもよい。

段階（ａ）及び段階（ｂ）が、走査された光ビームが通過して方向付けされる光透過性部材を有するハウジングで実行される場合にはそれも好ましい。段階（ａ）は、走査された光ビームをハウジングに取り付けられたパネルの前面で方向付けることにより実行されるか、又は、走査された光ビームをハウジングに取り付けられた拡散スクリーンの後面で方向付けることにより実行される。
本発明に特有であると考えられる新しい特徴は、特許請求の範囲により詳細に示される。しかし、本発明それ自体は、その追加の目的及び利点と共にその構成及びその作動方法の両方に関して、以下の特定実施形態の説明を添付図面と関連させて読むことにより最も良く理解されるであろう。

本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、「識別符号」という用語は、通常バーコード記号と呼ばれる様々な幅の交替するバー及びスペースから成る記号パターンのみではなく、署名のような１次元及び２次元のグラフィックパターン、及び、英数字までを広く包含する。一般的に、「識別符号」という用語は、光ビーム及び／又は光検出器の視野を走査して、パターン又は情報の様々なスポットにおける光反射率の変動を表すものとして反射光又は散乱光を検出することにより認識又は識別し得るあらゆる種類のパターン又は情報に対して使用することができる。バーコード記号は、本発明が走査することができる「識別符号」の一例である。

図１Ａは、拳銃グリップ型のハンドル５３を有する拳銃型装置として実装された従来技術のバーコード記号読取装置１０の例を示す。軽量プラスチックハウジング５５は、光源４６、検出器５８、光学機器５７、信号処理回路６３、プログラムド・マイクロプロセッサ４０、及び、電源又はバッテリ６２を包含する。ハウジング５５の前端にある光透過性部材又は窓５６により、放出光ビーム５１が出ていき、入射反射光５２が入ることができる。ユーザは、読取装置１０が記号から間隔を空けて置かれた位置、すなわち、記号に触れたり、記号を横断して動かすことなく置かれた位置から読取装置１０をバーコード記号７０に向ける。

図１Ａに更に示されているように、光学機器は、適切なレンズ５７（又は、多重レンズシステム）を含むことができ、走査ビームを適切な基準平面における走査スポット内に集束させる。半導体レーザダイオードのような光源４６は、光ビームをレンズ５７の光軸内に導入し、ビームは、部分的に銀メッキした鏡４７と、必要に応じて他のレンズ又はビーム形成構造体とを通過する。ビームは、トリガ５４が手動で引かれると通電される走査駆動モータ６０に連結された振動鏡５９から反射される。鏡５９の振動は、放出ビーム５１を目標とするパターンで前後に走査させる。

様々な鏡及びモータの構成を使用して、ビームを目標とする走査パターンで動かすことができる。例えば、米国特許第４，２５１，７９８号は、各々が記号を横断する走査線を追跡する平面鏡を各側面に有する回転多角形を開示している。米国特許第４，３８７，２９７号及び第４，４０９，４７０号の両方は、鏡が取り付けられた駆動シャフトの周りを交替する円周方向に反復的に往復駆動される平面鏡を使用している。米国特許第４，８１６，６６０号は、ほぼ凹面鏡の部分及びほぼ平面鏡の部分から成るマルチミラー構成を開示している。マルチミラー構成は、それが取り付けられた駆動シャフトの周りを交替する円周方向に反復的に往復駆動される。
記号７０から反射して戻る光５２は、検出器５８まで伝達するように窓５６を通過して戻る。図１Ａで示す例示的な読取装置１０において、反射光は、鏡５９及び部分的に銀メッキした鏡４７から反射し、光検出器５８に衝突する。検出器５８は、反射光５２の強度に比例するアナログ信号を生成する。

信号処理回路は、プリント回路基板６１に搭載されたデジタイザ６３を含む。デジタイザは、検出器５８からのアナログ信号を処理し、パルスの幅及びパルス間のスペースが、バーの幅及びバー間のスペースに相当するパルス信号を生成する。デジタイザは、エッジ検出器又は波形整形回路として働き、デジタイザが設定した閾値は、アナログ信号のどの点がバーのエッジを表すかを決める。デジタイザ６３からのパルス信号は、関連するプログラムメモリ及びランダムアクセスデータメモリもまた有することになるプログラムド・マイクロプロセッサ４０に通常は組み込まれる復号器にかけられる。マイクロプロセッサ復号器４０は、最初にデジタイザからの信号のパルス幅及び間隔を判断する。復号器は、次いでバー及びスペースの幅を解析し、正しいバーコードメッセージを見出して復号化する。これには、適切なコード規格で定義されているような正規の文字及びシーケンスを認識する解析が含まれる。これにはまた、走査された記号が適合する特定規格の初期認識が含まれてもよい。この規格の認識は、一般的に自動識別と呼ばれる。

記号７０を走査するには、ユーザは、バーコード読取装置１０を目標に向け、可動トリガスイッチ５４を操作して、光源４６、走査モータ６０、及び、信号処理回路を起動する。走査光ビーム５１が可視の場合、オペレータは、記号が現れる表面上の走査パターンを見て、それに応じて読取装置１０の照準を調節することができる。光源４６により生成された光ビーム５１が僅かに可視である場合は、照準光を含めても良い。照準光は、必要に応じて、固定されているか又はちょうどレーザビーム５１のように走査し得る可視光スポットを生成する。ユーザは、この可視光を利用して、トリガを引く前に読取装置で記号に照準を合わせる。
読取装置１０はまた、携帯データ収集端末として機能することがある。そのような場合、読取装置１０は、上述の米国特許第４，４０９，４７０号で説明されているようなキーボード４８及びディスプレイ４９を含むであろう。

バーコード記号データ記憶能力を含む情報システムの比較的間便である点、利便性、及び、適応性を考慮すれば、消費者向け用途に特に適するシステムを開発することが必要である。多くの消費者向け用途を有する光学読取装置が図１Ｂに示されている。全体的に８０で示す装置は、８３として概略で示されているバーコード信号を読み取る光学スキャナ構成部品の光エミッタ及び検出器８２をその書込み端部に有するペン型本体８１を含む。このペンはまた、例えば、光学構成部品８２に隣接して書込用ペン先を有するか、又は、実際に書込構成部品及び光学構成部品８２を反対端に有することにより、実際の書込能力を含むことができる。そのような製品の応用範囲を広げることが必要である。そのようなシステム８０のデータ処理能力は、その物理的大きさ及び電力供給潜在能力により制限され、結局は装置の応用範囲を制限する。更に、そのようなシステムの実際の作動において、特に消費者が所定のバーコード記号８３を走査できる可変速度の調節において様々な問題が生じる。

本発明と共に使用される光学読取装置の実施形態が、図２に示されている。ペン型光学読取装置（しばしば「データワンド」として知られる）が示されているが、他の任意の手持形形態が本発明と共に使用するのに適していることが理解されるであろう。特定の構成上の詳細もまた以下で詳細に検討されるが、検討される特定の構成要素を、当業者に公知と思われる方法で、公知の種類のデータ記憶／処理構成部品及び光学読取装置構成部品で置換できることが理解されるであろう。ペン型読取装置の検討は、本出願人に譲渡され、本明細書において引用により組み込まれている米国特許第５，５０６，３９２号に見出される。

ペン型光学読取装置（以後「ペン又はワンド型読取装置」と呼ぶ）は、図２において全体的に９０で参照されている。示されたペン型読取装置の正確な形状は、主要構成要素の各々とそれらの相互作用の方法をより明確に示すために、例えば幅が誇張されていることが理解されるであろう。図の実施形態においては、ペン型読取装置９０は、光学読取装置９３自体と共にボールペン９１及び９２を含む。ペン型読取装置は、実際に書込能力を持つ必要はないか、又は、鉛筆、万年筆、及び、マーカーペン等のような適切な任意の書込実装形態としてもよい。実際に、以下でより詳細に検討する光学読取装置サブシステムは、適切に構成された目標とするあらゆる種類の書込実装ハウジングに挿入可能なモジュール形態とすることができる。
ペン型読取装置９０の書込構成部品は、全体を９２で示す突出／引込み機構を有する適切なあらゆる公知の種類のボールペン・カートリッジ９１として概略的に示されている。明らかに、これらの構成部品９１及び９２の大きさを可能な限り低減して、読取装置モジュールに最大のスペースを可能にすることが必要である。

読取装置モジュールは、全体として９３で示されている。光学読取装置９３の構成要素及び構成は、一般に当業者には公知であろうから以下に完全を期するために簡単に説明するに止める。読取装置モジュール９３は、例えばレーザやＬＥＤである光源９４、及び、反射鏡９５を含む。光源９４により生成された読取ビームは、反射鏡９５で反射され、読取構成部品又は読取窓９６を出る。読取ビームは、全体として９７で示すバーコード記号により反射され、反射光は、読取窓９６を通過して検出器９８に受け入れられる。読取装置モジュール９３は、視野読取装置としてもよく、その場合、鏡９５は固定鏡であって、検出器９８はＣＣＤ（電荷結合素子）アレーを含み、又は、読取装置モジュール９３は、走査システムとしてもよく、その場合、反射鏡９５は、９９で概略的に示されている走査運動のためのモータにより駆動される。光源９４、検出器９８、及び、適切であればモータ９９は、電源１０１と共に、プロセッサ、制御、及び、データ記憶構成部品１００と接続される。プロセッサ構成部品１００は、様々な構成要素の作動を制御し、また、モジュール９３が読み取ったバーコード情報のデータ記憶及び処理装置としても働く。以下で更に詳細に検討するように、プロセッサ構成部品１００に記憶された情報を、後の段階で外部装置にダウンロードすることが必要である。従って、データ出力ポートが設けられ、好ましくは読取窓９６に隣接するか又は結合している線１０２により情報が供給される。ワンド型読取装置９０はまた、一実施形態においてレーザポインタとして使用される場合があり、出力読取ビームは、プレゼンテーション中にその内容にビームスポットを投影することにより目標とする要素を強調するために使用される。

ペン型読取装置９０に対して本発明により提案される特別の実施例は、消費者情報アクセスに関連して生じる。例えば、消費者がペン型読取装置９０を持ち運び、広告を含む印刷出版物を読んでいる場合、広告のテキストは、広告している製品に関する十分な情報を含んでいない場合があり、言うまでもなく、広告は、消費者が次にその製品と遭遇した時にその製品を買うように消費者に勧めるだけの働きしかできず、消費者がその製品のことを忘れてしまうことがある可能性をもたらす。

しかし、図３のように広告がバーコード記号１２２を有していれば、図２に示す種類のペン型読取装置９０を持ち運ぶ消費者１２０にとって、これらの問題の多くは是正することができる。例えば、マガジン１２１に含まれる広告が消費者１２０にとって興味深い場合、消費者は、対応するバーコード記号１２２を読取装置ペン９０で単に走査するだけでよい。バーコード情報は、処理構成部品１００に記憶され、目標とする程度まで処理される。詳細には、バーコード記号１２２に包含された広告の製品に関する情報が記憶される。その結果、消費者は、買いたい製品の自動喚起をその製品に関する情報と併せ有することになる。明らかに、消費者１２０が１つよりも多い興味ある製品を見かけると、その関連情報もまた記憶することができ、ペン型読取装置９０の記憶能力は、プロセッサ構成部品１００の記憶容量によってのみ制限される。

製品１２３を販売する小売店で、消費者１２０がワンド型読取装置９０を持ち運ぶ別の実施例が図３Ａに示されている。それらの製品は、それぞれ、例えばＵＰＣ（統一商品コード）フォーマットのバーコード記号１２２を有していてもよく、又は、記号１２４が棚に付けられる場合もある。消費者１２０は、製品１２３を買いたい気持ちを起こすかも知れないが、それ以上の情報が利用できるまで決断したくない場合もある。従って、消費者がその製品について忘れることになるか、又は、上述のように、消費者１２０がその製品又はその製品に関する更なる情報を偶然に見つけ、彼の記憶がそれに応じて呼び起こされるのを頼ることが必要になり得る危険が存在する。

本発明の特別の実施例により、消費者は、以下で更に詳細に説明する方法で、ペン型読取装置９０に記憶された情報を後でダウンロードすることができる。詳細には、情報は、パーソナルコンピュータか、又は、コンピュータ又はデータネットワークへのアクセスポイントにダウンロードすることができる。ダウンロードされた情報は、次いで様々な異なる方法で使用することができる。例えば、その製品を注文することができ、又は、その製品に関する追加情報にアクセスすることができる。本発明の下で提案される特別な実施例においては、パーソナルコンピュータか、又は、コンピュータネットワークへのアクセスポイントがインターネット（又は、類似のデータ記憶装置）上のサイトにアクセスするための十分な情報を広告に付随するバーコード記号が含んでいる。このサイトは、広告製品に関する追加情報、関連製品に関する情報、価格情報、更なる関連サイトへの相互参照、及び、製品に対する注文及び支払いの能力を含むことができる。これにより、購買過程が大幅に簡略化され、消費者が関心を引いた製品を忘れないことも保証される。

更に、本発明により更なる情報を得ることができる。例えば、広告の衝撃及び製品の人気を将来のマーケティングのために評価し、その人気に基づいてその広告に割り当てられるべき印刷スペースの量を定めることができる。ペン型読取装置９０には、固有のユーザがあり、クレジットカード番号のようなユーザ識別情報、又は、承認されたシステムの下で持たれる他の身分証明を有することが好ましい。この他の身分証明は、各ダウンロードに対して同一であり、それによりダウンロード情報がペンに適合することを保証する。その結果、取引の詳細は、製品を購買する間その情報に基づくことができる。更に、顧客プロフィールを消費者の購買パターンに基づいて形成することができる。

アクセスポイントは、小売店内に置くことができ、消費者１２０が現場で情報にアクセスし、小売店を出る前に購買を判断することを可能にする。適切なアクセスポイントは、以下でより詳細に検討される。バーコード記号は、製品又は１２４で示すように製品に隣接する棚に付けることができることが分かるであろう。代替的に、製品をチャート上でグラフィック表示し、バーコード記号をチャート上の製品又は製品に隣接して示すこともできる。

本システムは、他の用途に拡張することができることが分かる。例えば、テキストの要約がバーコード記号と共に印刷してある場合、このバーコード記号は、ダウンロードされた時に追加又は関連テキストへのアクセスを提供する情報を含むことができる。十分に高い解像度を有すると仮定すれば、バーコード記号は、インターネット上の追加情報にアクセスするために、閉鎖システムのＶＤＵ又は他の視覚的表示システムからでさえも読み取ることができる。バーコード記号は、例えばＵＰＣ又はＥＡＮのような任意の適切なプロトコルに従うことができ、インターネットの「ユニバーサル・リソース・ロケーター（ＵＲＬ）」に変換可能である。

本システムの更に別の用途は、図３Ｂを参照して説明される。カタログ２７７は、製品２９４を表示し、また、品目番号２７９、数量２８４、色２８６、大きさ２８８、及び、製品に関する他の情報２９０に関する様々なデータを含む。更に、バーコード化された出荷情報は２９２に記憶され、支払い方法は、２９３に記憶される。そのようなカタログは、例えばホームショッピング用途で使用される。カタログはまた、発呼者を識別するバーコードを２８１において有することができ、この情報は、購買段階で消費者を識別するのに使用することができる。本発明による特別の実施例においては、バーコード記号に記憶される適切なダウンロード可能製品情報が必要である。特に品目番号２７９は、実際に、適切なコンピュータネットワークのサイトアドレスという形式にすることができる。代替的に、コンピュータネットワークのサイトアドレスは、他の情報フィールド２９０に記憶することができる。情報がサイトアドレスに記憶できるので、残りのバーコード記号は必要でないかも知れないが、図示の実施形態は、ユーザに利用可能なハードウエアよっては代替実施例を可能にする。

ユーザは、ワンド型読取装置でサイトアドレスフィールド、及び、必要であれば発呼者識別フィールド２８１に亘って走査し、記憶された情報をインターネット（又は、他のコンピュータネットワーク）アクセスポイントにダウンロードする。残る製品情報は、インターネットサイトで利用可能であり、数量、色、大きさ、出荷方法、及び、支払い方法などのオプションは、その各段階で入力することができる。従って、簡単なカタログに基づくホームショッピングシステムを設定することができる。そのようなシステムは、様々な環境に導入することができ、例えば、乗客が機上にいる時に適切なカタログを提供できることが分かるであろう。ここでもまた、本システムは、消費者が全ての利用可能な情報に基づいてどの製品を買うべきかを慎重に考慮することを可能にし、また、消費者の目を捕らえたが消費者がまだ決断していない製品を買うように勧めるか、又は、喚起する。

バーコード記号がインターネットか、又は、それに匹敵するシステムと共に使用される場合、バーコード記号に包含される情報は、事実上インターネットアドレスを含む。この情報がパーソナルコンピュータにダウンロードされると、パーソナルコンピュータは専用サーバと通信し、このサーバは、インターネットアドレス及びユーザ識別情報を検索し、それを情報検索及び消費者のパーソナルコンピュータへの配信のために広告者のウェブサイトに再経路指定する。従って、ダウンロードされた情報は、消費者が関連ホームページ又は関連サブページに直接行くことを可能にするであろう。システムの分析サーバを使用して、単に情報目的でなく、請求書作製及び経路指定目的で全てのユーザから情報を集めることもできる。

インターネットに対する代替システム及び代替アクセス方法が想定されることが認識されるであろう。例えば、インターネットは、地理的又はアクセス認証の何らかの形式で制限された限定された数のユーザによりアクセス可能な「イントラネット」又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で置換することができる。サイトアドレス情報を処理し、認証サイトにアクセスし、製品情報を表示するパーソナルコンピュータにダウンロード可能である代わりに、代替アクセスポイントが考えられる。例えば、「Ｃｉｔｒｉｘ（登録商標）」システムのようなシステムに従えば、ダウンロードするのは、単にアクセスポイント又は端末であり、それ自体の処理能力を最小にすることができる。端末は、サイトアドレス情報をホストコンピュータに転送し、ホストコンピュータは、ＵＲＬへの主変換を実行し、ウェブサイトにアクセスし、情報を表示目的で端末に転送して戻す。その場合、端末は、単なる表示及び入力／出力装置として働くに過ぎない。従って、本システムは、この原理に基づいて機能する新世代「ネットワークコンピュータ」を包含し得ることが想定される。このようなシステムの効果でシステムのアーキテクチャがかなり変更され、主ネットワークにリンクしたホストコンピュータと接続する低レベル端末を買いことだけが必要な消費者に対してコストの低減を可能にする。その結果、提案の本発明は、消費者にとって更に望ましく入手可能なものになる。

様々な代替ペン型読取装置の構成が図４Ａ〜Ｂ、及び、図５Ａ〜Ｅに示されている。最初に図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ペン型読取装置１３０は、例えば「ゼブラＦリフィル」の商標で販売されている種類のボールペン・カートリッジを含むペンアセンブリ１３２と、ボールペン・カートリッジを回転して伸したり引っ込めたりする公知の種類の作動機構１３４とを含む。ペン型読取装置１３０は、走査を可能にする手動で起動可能なトリガ１３６と共に、例えば型番ＩＴＴ ＫＳＣ ４２１である協働内部スイッチ１３８を更に含む。ペン型読取装置１３０は、バーコード記号を読み取るワンド先端１４０を含む。データ出力ポートもまた、１３７で与えられる。本システムは、任意の適切な小型バッテリ１４２で給電される。同じく含まれているものには、バーコード記号の読取りが成功した、バッテリ電圧が低い、メモリ容量がほとんど残っていないなどをユーザに指示する音を出すことができる警報器１４４又は他の可聴装置がある。異なる可聴音又は一連の可聴音は、異なる警告信号を表現することができる。更に、ペン型読取装置１３０は、そのペン型読取装置の状態とそれを使用するためのあらゆる取扱説明に関する情報とを有するスクリーンや他の可視インジケータを含むことができる。可視インジケータは、使用中にペン型読取装置を掴んでいる時、ユーザに見えるように配置されることが好ましい。

図５Ａから図５Ｅは、少し変形したものが示されており、図４と同じ参照番号が適宜使用されている。読取装置の出口窓（ここでは１３１でレーザスキャナとして示す）は、ペン型読取装置１３０の長手方向軸線に対して面が傾いており、バーコード記号の読取りの人間工学的な改善を可能にすることが分かるであろう。読取装置は、更に、その長さの一部分の周りに例えば革製のグリップ１３３を含み、ユーザの握りや快適性を改善させている。

情報をダウンロードする様々な方法が考慮されている。２つの手法が図６及び図７に示されている。図６に示す好ましい形態においては、パーソナルコンピュータが携帯型として１５０で示されているが、言うまでもなく、固定型コンピュータでも十分である。パーソナルコンピュータ１５０は、キーボード１５２及びスクリーン１５４を含み、一般的に従来型のものとすることができる。パーソナルコンピュータ１５０は、ペン型読取装置のデータ出力ポート１０３と通信するように配置されたデータ入力ポート１５６を含む。図示の実施形態においては、ペン型読取装置９０の出力ポート１０３が、パーソナルコンピュータ１５０上のデータ入力ポート１５６と接触される。データ入力ポート１５６に触れることで、ダウンロードシーケンスが第１に開始され、第２にペン型読取装置９０とパーソナルコンピュータ１５０との間の正確な高速通信が可能になる。ペン型読取装置のデータ出力ポート１０３及びデータ入力ポート１５６間のインタフェースは、例えばダラス・セミコンダクターズが販売する、例えば「メモリボタン」又は「タッチメモリ」型とすることができる。実際のインタフェースは公知の種類のものであり、事実、ペン型読取装置９０に記憶された情報は、ペン型読取装置９０上の適切な点に設けられたポート１０３へ通信される。この情報は、ポート１０３において伝送に適した形式に変換され、パーソナルコンピュータ１５０のデータ入力ポート１５６に接触すると伝送が開始される。データ入力ポート１５６は、ポート１０３から転送された情報を受け取り、適切な形式に変換するように構成されている。特に、情報は、ビットを表す一連の電子パルスの形式で転送することができる。このようなシステムは、ユーザがペン型読取装置９０に記憶された情報をパーソナルコンピュータ１５０に敏速かつ正確にダウンロードすることを可能にする簡単で実質的にエラーのないインタフェースをもたらす。

理解される通り、本発明の範囲内で様々な他のダウンロード方法が想定される。例えば図７に示すように、キーボード１６２、表示スクリーン１６３、及び、マウス１６４を含む固定型パーソナルコンピュータ１６０は、ペン型読取装置９０上の対応するデータ出力スピーカ１６８からのオーディオ信号を受信するマイクロホン１６６を含む。ボタン（図示しない）又は他のスイッチをペン型読取装置９０上に含むことができ、スピーカ１６８により送信を開始することができる。ペン型読取装置９０に記憶された情報は、スピーカ１６８で高周波数オーディオ信号に変換され、それがマイクロホン１６６により受信されて復号化される。言うまでもなく、送信機は他の形式の放射を送信することができ、例えば、それは、パーソナルコンピュータに設けられた適切な受信機を有する光学又はマイクロ波送信機とすることができる。
送信機が光学方式である場合、それは、当業者に公知で現在多くの「ラップトップ」コンピュータ上で利用可能なＩＲＤＡ（赤外線）規格通信の実施例を利用することができる。光伝送は、ペン照明源の「明滅」（反復）周波数で行うことができる。

更に別のダウンロードシステムが図８に示されている。専用データダウンロードポート１７０は、ペン型読取装置９０を収容するオリフィス１７２を含む。ポート１７０は、線１７４を通じてペン型読取装置９０からダウンロードされる情報を通信する。図９に示す断面図を参照すれば、ポート１７０は、情報をダウンロードするためにペン型読取装置９０と通信する上述のいずれかの種類のデータ受信インタフェース１７４を含むことが分かるであろう。ダウンロードは、ペン型読取装置９０とインタフェース１７４との間の接触による接触作動か、又は、ペン型読取装置上のボタン又は他のスイッチ（図示しない）を押すことによる作動とすることができる。インタフェース１７４は、情報を変換するためにプロセッサ１７６と通信し、プロセッサは、線１７３を通じてコンピュータネットワークと通信する。線１７３は、無線リンク又は電話線を含むことができ、その場合は適切なモデムがポート１７０の一部を形成することができることが理解されるであろう。

これらの方法の全てが、ペン型読取装置から走査された情報をダウンロードするためのユーザが使いやすいシステムを構成することが分かるであろう。図８及び図９で示す種類のポートの使用は、消費者がコンピュータか、又は、適切なコンピュータネットワークへの家庭からの他のアクセスを有することに頼ることが望ましくない場合に特に適する。ポートは、例えば、小売店又は他のＰＯＳに備えることができる。ペン型読取装置はまた、上述の種類のユーザ情報を入力するために、データポート、パーソナルコンピュータ、又は、他の手段を通じて書込可能（バーコード記号それ自体でさえも）とすることができることに留意する必要がある。これは、ペン型読取装置の短期の使用を促進し、所定のユーザがペン型読取装置を自分で使用する期間中に一時的に情報を入力することを可能にするであろう。

本システム全体としての用途の範囲は、明らかに非常に広範である。例えば、消費者は、インターネットへのアクセスが即座に利用できない機内又は他の区域にいる間にペン型読取装置を使用することができるであろう。上述の種類の広告や編集テキストに加えて、本システムは、例えば倉庫の保管システムといった他の多くの用途における品目に関する情報を記憶及びアクセスするのに使用することができる。

再びワンド型読取装置それ自体へ戻ると、使用時に生じる問題は、ユーザがワンド型読取装置を一定でない速度でバーコード記号を横切って通すか、又は、走査し得る点であることが分かるであろう。これは、時間領域において読取装置が読み取るバーの幅が読取装置が通される速度に依存することになるので、固定視野読取装置の場合に特に問題である。これは、経験の浅いユーザの場合に多くあるように、ワンド型読取装置が一定速度で走査されない場合に特に悪化する。

この問題を克服するのに、様々な方法が使用できる。例えば、ワンド型読取装置を、バーコード記号が印刷されているページ又は表面と接触するように設計することができる。その場合は、ワンド型読取装置の先端にローラー構成部品を組み込むことができる。このローラーは、バーコード記号が読み取られる間にそれが紙を横切って転がる時、任意の点で紙を横切るワンド型読取装置の瞬間速度を記録する。すなわち、時間領域でワンド型読取装置により読み取られる時のバーコード記号は、それを正確に復号化することができ、バー及びスペースの実際の空間的な幅は、所定のバー又はスペースを横断するのにかかる時間と、そのバー又はスペースを横断する間のワンド型読取装置の速度との積から計算することができる。同様の計算は、先端ローラーの代わりにバーコード記号それ自体と平行に走る点又は線の基準線と既知の間隔とを有するバーコード記号が与えられる代替システムで使用することができる。従って、ワンド型読取装置の速度は、基準線の隣接する点を横切るのにかかる時間から判断することができ、点間の既知の距離に基づいて瞬間速度が計算される。
しかし、ローラーシステムの余分な部品や複雑さを必要とせず、また、印刷する時にバーコードに基準線を含めることを必要とせずに、ユーザが決めた走査速度又は走査速度の変動に応じることができることが必要である点が理解されるであろう。

これらの問題を克服するようになっているワンド型読取装置が図１８に示されている。その走査端部の図から分かるように、ペン型読取装置９０は、主読取装置点１８０と第２の読取点１８２とを含む。読取点１８０及び１８２は、既知の距離ｄだけ離れている。図１９Ａから図１９Ｃまでを参照すると、説明目的で１８０に示すような簡単な構成を有するバーコード記号がワンド型読取装置で読み取られる時、各読取装置点１８０及び１８２で取られた時間領域の反射率読取値が、それぞれ１８６及び１８８で示されている。読取点１８０及び１８２間の間隔に由来する読取値１８６及び１８８間の時間遅延は明らかである。明確にするために、読取値１８６及び１８８は、バーコード記号１８４の間隔と一致するように時間領域において第１速度Ｖ₁でスケーリングされる。

ワンド型読取装置９０は、バーコード記号１８４に亘って矢印Ａの方向に走査される。バーコード記号１８４上のバー及びスペース間の移行点は、１，２，３．．．８と番号が付されている。例示的に、ワンド型読取装置９０は、点１、２、３に亘って第１の速度Ｖ₁で走査されるが、点４では走査速度がＶ₂に変化し、ここでもまた説明目的のためにＶ₂＞Ｖ₁とする。
間隔の空いた読取点１８０及び１８２は、バーコード記号１８４を横切るそれらの相対的な位置で示されている。最初にバーコードを横切る主読取点１８０に対する反射率読取値は、１８６で示されている。図から分かるように、移行点１、２、３、４の各点間の継続時間は、一定速度Ｖ₁に対応して一定である。移行点４、５、６、７を横切る継続時間は、同じく一定であるが、ワンド型読取装置が記号１８４に亘ってより高速Ｖ₂で走査するので、移行点１、２、３、４に対する継続時間よりも短い。

更なる情報を得るために、第２の読取点１８２に対する反射率読取値も必要であることが分かるであろう。第２の点１８２に対する反射率読取値１８８もまた、移行点１、２、３の間では一定の継続時間を示すが、第２の点１８２が距離ｄだけ間隔が空いて主点１８０よりも物理的に遅れるので、主点１８０に対する読取値１８６よりも時間的に遅延している。この時間遅延は、式ｄ／Ｖ₁で与えられる。従って、ｄが既知の定数であり、時間遅延が２つの読取値１８６及び１８８の比較から計算できるので、Ｖ₁は簡単に計算できる。以下で分かる通り、計算を実行するためには、各読取値１８６及び１８８上の対応する点を一致させることができることが必要である。その後は、言うまでもなく、読取誤差がないと仮定すれば後続する移行点を容易に一致させることができる。実際に、走査中に速度に変化がなければ、それ以上の計算は不要である。各読取値１８６及び１８８上のその後の対応する点の間の時間遅延を検査して、速度が一定のままであることを確かめることができる。

走査時に速度が変化するようなことが生じると、更なる計算段階が必要になる。例えば、主読取点がバーコード記号１８４上の移行点４を通過する時に速度がＶ₂に増加する場合、隣接する移行点間の継続時間は、各読取値１８６及び１８８に対して減少することになる。速度変化後の対応する移行点間の時間遅延が測定される場合、時間遅延＝ｄ／Ｖ₂（移行点６に対して示すように）が与えられると、ここでもまた、新しい速度が確立される。

最も多くの情報を得るためには、速度が変化する時点を知ることが必要であることが理解されるであろう。図示の例では、各読取値１８６及び１８８上の対応する隣接移行点間のそれぞれの継続時間の比較により、第２の読取点１８２が各点を横切るのにかかる時間が主読取点１８０のそれよりも短いので、第２の読取点１８２が移行点３及び４の間にある間に速度変化が生じたに違いないことが示されている。実際に、読取値１８８を参照し、ｔ_cが速度の変化する点を表す次式を使用して正確な時点を計算することができる。
（ｔ_c−ｔ_a）・Ｖ₁＋（ｔ_b−ｔ_c）・Ｖ₂＝ｔ_b−ｔ_a
ｔ_c＝（ｔ_a（Ｖ₁−１）＋ｔ_b（１−Ｖ₂））／（Ｖ₁−Ｖ₂）
ここで、ｔ_aは移行点３における時間であり、ｔ_bは移行点４における時間であり、Ｖ₁及びＶ₂は、上述の通り計算される。従って、図１９Ｄに示す速度対時間図を作成できることが分かるであろう。これにより、主読取点１８０により取られた読取値１８６と関連したバーコード記号１８４の様々な移行点の実際の間隔の正確な計算が可能になる。

上述の検討から、かなり理想化された速度変動に基づく有用なガイドラインが引き出されることが理解されるであろう。言うまでもなく、速度は、実際にはおそらく何らかの形状の連続曲線として変化することになる。その場合は、得ることができる最大の情報は、各移行点を通過する２つの読取点１８０及び１８２間の時間遅延の測定から得られるであろう。すなわち、各移行点での速度は、上記で検討したように、読取点１８０及び１８２間の既知の間隔を考慮して判断することができる。これは、図２０で示すように、所定の時間ｔに対する離散的な一組の速度測定値を生じることになる。各測定点に対応する移行点は、図１９Ａから図１９Ｄの番号付けに対応して、１，２，３．．．と番号を付される。図示の例では、速度プロットは上向きに湾曲し、加速を示すことが分かるであろう。読取値が時間軸に沿ってプロットされている場所の点は、走査速度が増加すると互いに近づくことになる。
瞬間速度情報は、認識可能な移行点の各々に対してのみ得ることができる。必要に応じて、又は、可能であれば、各読取値１８６及び１８８において検出された認識可能な印刷欠陥を使用して、付加的な測定点を与えることができるであろう。

本システムについて２つの主要な問題が特定され、以下で検討するように解決される。
第１に、移行点間の瞬間速度についての情報は、正確に求めることができない。しかし、測定点間に曲線を外挿することができ、それは、任意の時点におけるワンド型読取装置の走査速度の正確な指示を与えることになる。この外挿処理は、ユーザの典型的な走査速度曲線に関して記憶されている情報を考慮して改善することができる。この情報は、判断された測定点間に従う最も適合する曲線を決めるために使用することができる。
更に、各読取点が同じ移行点を通過する間の期間における走査速度の変動は、検出されないことになる。従って、各移行点で測定される速度は、平均値に過ぎない。このことは、走査速度が変化することができる非常に短い遅延期間のみが利用できるように、点１８０及び１８２間の間隔ができるだけ小さいことを保証することにより、最も簡単に克服される。

考慮すべき更なる要素は、ワンド型読取装置の方位が読み取り及び計算に影響を及ぼすことになる点である。特に、走査方向の読取点１８０及び１８２間の間隔は、ワンド型読取装置の方位に依存することになる。この問題を克服するために、様々な可能性が利用可能である。まず第一に、ワンド型読取装置は、読取方向が既知になるように、ユーザがそれを一方向にのみ握ることができるような形状にすることができる。しかし、ユーザがワンド型読取装置をいくらか間違った方法で握らないという保証はない。問題はまた、ユーザが右利き又は左利きかによっても生じる。

好ましい解決法は、十分な読取点を与えて、方位の判断を可能にすることである。例えば図２１に示すように、主読取点１８０と、第２及び第３の読取点１８２及び１９０とは、各々、既知の寸法を有する見かけの三角形の隅部に与えられる。その場合、３つの反射率読取値が得られることになり、各読取値上の対応する移行点に対する３つの時間遅延値を与える。この情報から、瞬間速度、読取方向における読取点１８０、１８２、及び、１９０間の間隔、及び、従ってワンド型読取装置９０の方位を判断することができる。代替構成が図２２に示されており、主読取点１８０が、基本バーコードの読取りに使用され、４つの付加的な点１８２、１９０、１９１、及び、１９２が、目標とする速度及び方位の情報をもたらす。更なる変形が図２３に示されており、１対の対向する細長い弓形の付加的な読取区域１９３及び１９４が設けられ、読取値を復号化するための速度及び方位情報が主読取点１８０から取られることを可能にする。
上述のシステムを使用して、走査速度の測定値が簡単かつ正確に得られ、走査速度の変動を測定することができる。実際に、毎秒５インチから毎秒２５インチまでの走査速度の変動は、一般的に無理なく検出され、準備することができる。

以下で分かるように、速度情報を確実にするためには付加的な情報処理が必要とされるが、提案の実施例の更なる利点は、各読取窓に対する簡単な時間領域データをワンド型読取装置に記憶し、パーソナルコンピュータ又は他のプロセッサにダウンロードすることができる点である。その段階において、付加的な処理段階及び完全な復号化を実行することができる。その結果、ワンド型読取装置に対する電力、処理、及び、メモリの負担が最小になる。

上述の教示は、手持形走査処理及び基本的に携帯用であることに適し、バーコード記号又は記号を有する同様な情報を読み取ることができる、あらゆる種類のスキャナに関連することが分かるであろう。情報は、手持形スキャナのメモリから、任意の適切なインタフェースを用いて、パーソナルコンピュータ又は他のアクセスポイント、又は、コンピュータネットワークにダウンロードすることができ、対応する情報は、ウェブサイト又は対応する主メモリ位置から呼び出される。

本発明は、いくつかのハウジング、トリガ機構又はモード切替機構、及び、他の開示実施形態の特徴を参照して検討されたが、様々なハウジング様式及び形状、及び、トリガ機構を使用し得ることが理解されるであろう。他の従来のバーコード読取システムの特徴もまた、必要に応じて含めることができる。本発明は、本明細書で説明されるような小型の構成要素、又は、本明細書で参照されるか又はそれ以外の当業技術で公知の材料を用いて実施されることが好ましい。

更に、本発明は、１次元バーコードの読み取りに関して説明されたが、そのような実施形態に限らず、２次元バーコード及び幾何学形状から成るマトリックスアレー記号のような、より複雑な識別符号走査又はデータ取得用途にも応用可能である。本発明はまた、様々な機械視覚又は光学文字認識用途への使用にも応用を見出し得ると考えられ、その場合、情報は、印刷文字又は記号のような識別符号から、又は、走査される物品の表面又は形態的特徴から得られる。

スキャナの構成部品は、特定のハウジングにまとめられることに加えて、単一の一体化モジュール又は「走査エンジン」のような非常に小型のアセンブリ又はＯＥＭサブアセンブリに実装されてもよい。そのようなモジュールは、様々な異なる書込機器、ハウジング、データ取得システムの作動形態及び種類に対する専用のポインタ／走査構成部品として交換可能に使用することができる。
このモジュールは、支持物に取り付けられた様々な光学サブアセンブリと、光ダイオード、及び、電荷結合素子又は半導体画像化装置のような光検出構成要素とを有利に含むことができる。そのような構成要素に付随する制御線又はデータ線は、モジュールがデータ獲得システムの他の構成部品に付随する嵌め合い型コネクタと電気的に接続できるように取り付けられた電気的コネクタに接続することができる。

個々のモジュールは、それに関連する特定の走査又は復号化特性、例えば、一定の作業距離での作動可能性、又は、１つ又はそれ以上の特定のコード又は印刷密度を有する作動可能性を備えていてもよい。この特性はまた、モジュールに付随する手動設定又は工場設定の制御パラメータを通じて定義することができる。ユーザはまた、データ取得システムを異なる種類の物品を走査するか、又は、異なる範囲で作動するように適応させてもよく、又は、簡単な電気的コネクタを使用してデータ取得システムのモジュールを交換することにより、システムを異なる用途に適応させることができる。

上述の走査モジュールもまた、内蔵型データ取得ユニットか、又は、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エア、及び、データベースのような１つ又はそれ以上の構成要素を含む携帯式コンピュータの内部に実装することができる。そのようなユニットはまた、通信インタフェースを含んでもよく、データ取得ユニットが、ホストコンピュータ又はデータ処理システムの他の構成要素と通信することを可能にし、あるいは、ローカル又はワイドエリアネットワークを通じて遠隔コンピュータと通信することを可能にし、あるいは、モデム、ＸＤＳＬインタフェース又はＩＳＤＮインタフェースを通して、又は、携帯端末から固定又は移動受信機へ及びそこから他のシステム構成要素へと送信する低出力無線同報通信により、電話交換網と通信することを可能にする。

光学読取装置９０は、便宜上「ペン型読取装置」と呼ばれるが、この読取装置は、記号を横切ってビームスポットを移動させるユーザによる読取装置の手動運動により記号が走査される固定ビーム「ワンド」型読取装置として、又は、モータ駆動装置が鏡（又は、おそらく光エミッタを含む他の光学構成部品又はアセンブリ）を動かして移動ビームを生成する読取装置自体の移動ビームスキャナとして作動可能でることを理解すべきである。本発明の光学読取装置はまた、「ペン」形ハウジング以外の様々なハウジング内で具体化されてもよい。

本発明の別の実施形態は、ペン型読取装置９０を光源９４（可視度のために、通常は半導体レーザであろう）から放射されるビームを利用する光ポインタとして任意選択的に利用する能力を提供する。そのようなレーザポインタは、スライドによるプレゼンテーションにおいて特徴を強調するのに有用であり、講師はスクリーンからある距離を置いて立つことができる。ペン型読取装置のそのような用途において、固定式のスポットポインタを望むか、又は、目標に線又は円の画像を投影するポインタを望むかにより、反射鏡９５は、作動されるか又は作動されなくてもよい。変換可能ポインタ／バーコード読取装置（書込機器を持たないハウジング内）の作動の説明は、本明細書において引用により組み込まれている米国特許出願シリアル番号第０８／９３６，２８８号でより詳細に説明されている。

手動操作のマルチポジション・トリガスイッチ（図２のクリップＣ、又は、図４の実施形態に示すスライドスイッチのような）は、ペン型読取装置の様々な作動モードを切り換えるのに使用することができる。スイッチの第１の位置では、レーザダイオード９４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り、ビームが固定鏡９５から反射され、それにより一定方向ビームがもたらされる。スイッチの第３の位置では、走査鏡９５が起動されて走査ビームを生じ、それによって、それが向けられている表面上に可視線が生成される。好ましい実施形態においては、走査は１次元で行われるので、スクリーン上に得られる線は直線である。しかし、代替実施形態においては、走査鏡９５は、ビームを２つの直角方向に走査させ、それによりスクリーン上に「リサジュー」パターン又は円のような目標とする任意のパターンを形成することができるであろう。更に複雑な走査装置を考えることもでき、実施されている平面の所定の走査経路に関連してレーザを所定の間隔で入り切りさせ、それによって、正方形又は三角形、又は、他の任意の目標とする図形を形成するドットパターンのような所定の画像又は曲線図形をスクリーン上に投影することができる。

バーコード読取モード及びポインティングモードでの作動の相違の１つは、読取モードでは、目標が数インチの距離に位置して、ビームスポットがその距離に集束し、ポインティングモードでは、それが１０又は２０フィートの距離であることである。レーザダイオード自体は、通常、バーコード読取ビームスポットを読取装置の端部から比較的短い所定の作業範囲に集束させる集束レンズと共にまとめられることになる。２重距離及び２重モード装置を実施するために、ハウジング内に配置され、ポインティングモードが作動されると第１の集束レンズの光軸内へ移動される追加レンズＬ１を設けてもよい。すなわち、ポインティングモードでは、ビームは２つのレンズを通過し、ポインタ端部から十分な距離だけ離れて集束することになる。レンズＬ１は、読取モード及びポインティングモードの作動中にユーザが手動で動かすスイッチの直接的作用により、ビーム経路から機械的な移動により出入りさせることができる。
例えば、クリップＣを内側方向に押すことにより、レンズＬ１をトラックに沿って移動し、出て行くレーザビームの経路における所定の固定位置内にクリック留めすることができる。このトラックは、バネで付勢することができ、従ってクリップＣの別の動きは、それをビーム経路から外すことになる。
代替的に、レンズＬ１は、ハウジング内の所定位置に固定され、ビーム経路がレンズＬ１内、又は、窓まで何もない経路内に移動されてもよい。この代替案においては、ビーム経路は、鏡により又は光源の位置を変更することにより移動することができる。

トリガがマルチポジショントリガの場合、トリガの位置は、異なる接点が異なる投影画像に対応するようにプログラムすることができる。すなわち、ペンは、トリガが第１の位置に設定されている時は直線の画像をもたらし、トリガが別の位置に設定されている時は投影された円をもたらすことができる。トリガの異なる位置は、異なる長さの線及び／又は異なる大きさの円、又は、投影されている他の画像を与えることもできる。
ビーム走査は、言うまでもなく、固定ビームにより生成されたスポットの可視度に対する画像の可視度を低減する。これを補償するために、トリガの位置又は使用モードに応じてレーザ出力パワーが増加されてもよい。

本実施形態の変換可能レーザポインタ／スキャナはまた、本明細書において引用により組み込まれている米国特許第５，３６９，２６２号で示されているようなペン型コンピュータのスタイラスにおいて具体化してもよい。このようなスタイラスは、アクティブ・マトリクス又はパッシブ（感圧性）ディスプレイ端末と共に使用することができる。このレーザポインタはまた、本明細書において引用により組み込まれている米国特許出願シリアル番号第０８／７９４，７８２号に示されているようなペン又はシャープペンシルのような書込機器において具体化されてもよい。

上述の特徴に加えて、他の特徴をペンに組み込むことが可能であり、それには、ペンを小さな（例えば、単線）ＬＣＤディスプレイと、データ入力又は制御作動のための少数の入力ボタン又はスクロール用トラックボールとを有する小型携帯用コンピュータにすることが含まれる。また、口述筆記又は喚起メッセージのために音声レコーダを実装することもできる。ユニットが小さな単線ディスプレイを有するポケットベルとして機能し得るように、無線受信機が同じハウジングに組み込まれることもある。

所定のコンピュータ機能のいずれかの演算を開始するために、音声認識又は運動検出を使用することができる。更に洗練された運動検出システムがペンに実装し得る範囲において、手書き認識、署名確認又は認証、及び、同様の機能を実施することができるであろう。空間におけるペンの運動もまた、メモリに捕捉して同等なテキストに変換することができ、従って、ペンの動きによってデータが「書かれて」記録されるためにペンで実際に紙の上に書く必要はない。
代替的に、レーザポインタはまた、米国特許出願シリアル番号第０９／０４７，０１５号に示されているような、携帯用手持形データ端末又はコンピュータ（時として「携帯情報端末」と呼ばれる）のハウジング内で具体化されてもよい。

ポインティング及び読取モード間で切り換えるよりは、むしろ手動操作のマルチポジション・トリガスイッチを読取モードの間に使用し、構成要素の１つ、例えばレンズＬ１を、窓９６に対して第１の作業距離内にある第１の焦点に光ビームが集束される第１の位置と、窓９６に対して第２の作業距離内にある第２の焦点に光ビームが集束される第２の位置との間で移動させることができる。焦点の一方は、窓から数インチ離れた範囲にある第１の作業距離に位置する至近距離の識別符号を読み取るために、ハウジング内部、又は、窓、又は、窓近くの至近距離に位置してもよい。焦点の他方は、窓から数フィート離れた範囲にある第２の作業距離に位置する遠く離れた識別符号を読み取るために、窓から遠く離れた距離に位置することができる。
すなわち、本機器は、上述のように、ハウジングに取り付けられたスライドスイッチ上のボタンを摺動させて連結して動かすか、又は、スイッチ上のボタンを手動で押すことで通電される駆動装置により動かすことができる可動構成要素を動かすことにより、至近距離及び遠く離れた識別符号を読み取ることができる。

図１０は、押しボタンスイッチ２００を概略で示しており、これを押下すると、電磁コイル２０２に永久磁石２０４の永久磁界と相互作用する電磁場を発生させる。集束レンズＬ１は、磁石２０４と連動するように取り付けられる。この磁石は、磁石と反対側の端部が所定位置に固定された板バネのような撓み材２０６に片持ち式に装着される。場の相互作用は、撓み材２０６を振動させ、次いでレンズを光路に出入りするように動かし、それにより、焦点の１つに位置する識別符号を選択的に読み取るために、この光路に沿って移動する光ビームを第１又は第２焦点に集束させる。

本発明によれば、書込実施形態を携帯用ハウジングに取り付けるよりは、むしろ機器内の電気光学アセンブリが、上述のようなバーコードスキャナだけでなく、図１１に示されている英字単語２１０のような画像を投影する画像プロジェクターも含むことができる。このプロジェクターは、スキャナ構成要素から独立したそれ自体の構成要素サブアセンブリを含んでもよいが、好ましくは、少なくともその構成要素のいくつかは共有され、かつ、選択されて、１対の読取及び表示モードに対応するそれぞれ１対の切換状態の間で移動するようにペン型ハウジング２１４上の摺動移動のために取り付けられたモード選択スイッチ２１２により、その機能を実行する。

図１２に更に詳細に示すように、駆動装置２１８により通電されるレーザ２１６のような光源は、通常「Ｘ軸］走査と呼ばれる第１の方向に沿って第１の走査周波数ｆ_hでレーザビームを水平方向に前後に動かすためのｘ駆動装置２２２により振動可能な第１のｘ鏡２２０にレーザビームを放射し、次いで、通常「Ｙ軸］走査と呼ばれる第２の方向に沿って第２の走査周波数ｆ_vでレーザビームを垂直方向に上下に動かすためのｙ駆動装置２２４により振動可能な第２のｙ鏡２２４にレーザビームを放射する。第１及び第２方向は、互いに直角である。第１又は水平走査周波数は、一般に第２又は垂直走査周波数よりも遙かに高い。好ましい実施形態では、ｆ_v＝６０ヘルツ、及び、ｆ_h＝３．８キロヘルツ又はｎ（ｆ_v）であり、ここで、ｎは１水平走査内のピクセル数である。制御プロセッサ２２８は、時間同期発生器２３０を制御するように作動し、この発生器は、それ自体、ｘ駆動装置２２２及びｙ駆動装置２２６を制御して、ｘ鏡２２０及びｙ鏡２２４が正しい速度で振動することを保証する。ｘスキャナフィードバック回路２３２及びｙスキャナフィードバック回路２３４は、鏡２２０及び２２４の走査周波数と走査角とをモニタし、駆動装置２２２及び２２６が定格速度及び走査角を維持するのを助ける。水晶発振器２３８は、マスタークロックとして働く。更に、フィードバック回路２３２及び２３４を使用して、スクリーン全体に亘り一定の明るさが得られるように、レーザスポットがスクリーンを横断する際のその明るさを制御することができる。

「ラスター」として知られる、得られる光のパターンは、参照番号２４０により図１１に示されており、ハウジングよりも大きな面積を有する。レーザ２１６からの集束光のスポットは、点Ａから始めて、駆動装置２２２により水平周波数でＸ方向に沿って点Ｂまで走査され、第１の走査線を形成する。引き続いて、駆動装置２２６は、スポットを点Ｂから垂直方向周波数でＹ方向に沿って走査し、第２の走査線を形成する。連続する走査線の形成は、同様な方法で進行する。好ましい実施形態においては、機器から約５インチの距離にある４平方インチ程度（例えば、２．２５インチ×１．７５インチ）と計測される表示区域又は投影スクリーン２３６に対して、ラスターの解像度は、高さ（Ｙ方向）に沿って約１２０ライン又はピクセル、及び、幅（Ｘ方向）に沿って約６４ピクセルである。

レーザ駆動装置２１８を制御するプロセッサ２２８及び発生器２３０の制御の下で、選択された時間にレーザ２１６を入り切りしてパルスを発生させることにより、画像２１０がラスターパターン２４０で作り出される。レーザ２１６は、可視光線を生成し、目標とする画像中のピクセルを見る必要がある時のみスイッチが入れられる。例えば、図１１の画像の単語「ＳＹＭＢＯＬ」内の文字「Ｌ」は、走査線のピクセルＤでレーザのスイッチを入れ、別の走査線のピクセルＥで再びレーザのスイッチを入れ、それを文字「Ｌ」の縦の線が形成されるまで続ける。文字「Ｌ」の横の線は、同じ走査線に沿って連続するピクセルＦ、Ｇ、及び、Ｈでレーザのスイッチを入れることにより形成される。
全ての文字又は数字は、この技術により形成することができる。実際に、グラフィックデザインやロゴ、更にバーコード記号さえも含む任意の画像を、Ｘ軸及びＹ軸に沿って配置された複数のそのようなビットから形成することができる。フォントは、プロセッサ２２８によるアクセスのために、メモリ２４２のフォントファイルに記憶することができる。

図１２に戻ると、読取モードで記号を読み取り、表示モードでビームスポットを投影するのに、同じレーザ２１６を使用することができる。鏡２２０は、両モードで共有され、鏡２２４は、２軸読み取りが必要な時のみ共有される。スイッチ２１２による手動選択は、ユーザ入力ボックス２４４により図１２に示されている。読取モードを完全に除外することもできる。表示モードの起動は、先端から遠くに位置するハウジングの上端におけるボタンを押し下げることにより実行することができる。

本アセンブリは、０．５立方インチの容積にちょうど収めることができるので、ペン、リング、鍵鎖、及び、ペンダントとして形成されたハウジング、又は、小さな形状因子を有する他のあらゆる装置に収めることができる。アセンブリの構成要素は、回路基板のような共通の支持体に取り付けられ、矩形平行六面体形状の小型モジュールを構成することが好ましい。上述の通り、液晶表示器（ＬＣＤ）は、多くの装置において大きさの低減を阻む構成要素である。ＬＣＤは、約３０度に制限された有効視野角を有し、一般に様々な照明環境で表示を読み取るために適度の明るさを与える人工光が必要である。従って、ＬＣＤは、本用途が関係する高度に小型化された応用には有用ではなく、その結果、画像２１０は、図１１に示すようにハウジング２１４からある距離を置いて投影する必要はなく、部屋の壁か、又は、ハウジング自体の外壁に位置しそれに内蔵された投影スクリーン２３６か、又は、下記に図１５に関連して説明するように、ハウジングを支持するカウンタートップのような支持面を含むハウジングに隣接する近くの表面上に位置する投影スクリーン２３６の上に投影することができ、用途によっては、便利な投影スクリーンとして役立つシャツのようなユーザの衣服上にさえも投影することができる。人間の皮膚の上ではコントラストが劣るが、場合によっては、ユーザの手の平に投影を向けることができるであろう。

画像面積は、容易に見ることができる約４：１の隠蔽率を得るために、大体４から８平方インチである。より大きな画像面積では、表示の明るさ及び隠蔽率が維持される場合、ＣＤＲＨ（医療機器・放射線保健センター）−ＩＩの安全レベルを超えるレーザ出力が必要であろう。逆に、レーザ出力を一定に保つ場合、表示面積の増加に対して明るさ及び隠蔽率は減少する。
表示面積は、鏡２２０及び２２４の走査角を変更するか、又は、走査鏡の作動電力を変更するか、又は、駆動周波数を僅かに変更することにより、動的に変更することができる。画像の高さは、ちらつきを低減するために少なくとも４０ヘルツで走査される。ｘ鏡２２０は、ねじりバンドに取り付けた平面鏡であることが好ましい。鏡の回転の中心は、可聴ノイズを最小化するために、回転軸に関して対称である。表示区域は、矩形であることが好ましい。

レーザ出力は、均一な可視度の表示を維持するために、走査速度により変えることが好ましい。レーザ出力及びピクセル継続時間の積は、表示を通して一定のままである必要がある。線走査中の各スポットのオンオフ継続時間は変えることができ、従って、線解像度を「無限」とみなすことができる。
ラスターパターン２４０の上部及び下部の走査線を遮断して走査速度の変動によるゆがみを低減するように、マスクをハウジングに含むことができる。モードセレクタは、スライドスイッチ２１２である必要はなく、いかなるユーザ起動スイッチ又はボタンとすることができ、音声作動さえも使用することができる。

これまでに説明したように、本機器は、１次元又は２次元の記号を読み取ることができる読取モード、及び／又は、画像をスクリーン又は類似の画面上に投影することができる表示モードを有する。記号がＵＲＬアドレスの場合、本機器は、無線リンクを通じてインターネットのブラウジングを提供することが可能な「ウェブ」にすることができる。ウェブサイトからの情報は、機器にダウンロードして画像プロジェクターで表示することができる。

本機器は、逆にそれをカメラ又は捕捉装置として使用し、捕捉モードで、図１３の単語「ＳＹＭＢＯＬ」２６０のような対象画像を捕捉するか、又は、図１４の手書きの署名２６２を捕捉することができる。視野は、鏡２２０及び２２４の走査角を変更することによって動的に変えることができる。解像度は、走査速度を変更することによって動的に変えることができる。図１３の画像２６０は、電荷結合素子のような任意の２次元半導体アレーセンサによって処理することができ、また、走査盤２６４上の信号処理電子装置によっても処理することができ、この走査盤上には、ＤＢＰ波形ファイルを生成するために電気光学アセンブリが取り付けられており、このＤＢＰ波形ファイルは、次いで波形発生器２６６及び画像プロジェクター２６８に伝送されて表示を生成する。ノイズを低減し、信号捕捉中の大きな直流オフセットを防ぐために、各水平方向線走査時のレーザ光をパルス状に発生させて、画像をサンプリングすることができる。

ペン形機器の場合、ユーザが書く際のペンの運動を感知するために、加速度計を組み込むことができる。加速時計はまた、手の震えを感知してその震えを補正することができる。ユーザの手の動きを感知することにより、加速時計からの信号を利用して、表示の大きさを動的に変更するか、又は、表示の特定区域にズームインすることができる。例えば、ペンの末端を投影スクリーンに近づけることは、ズームイン表示を可能にすることになる。

加速度計はまた、手の動きを感知して、表示をパンすることができる。従って、それはスクロールバーとして使用することができる。例えば、ペンを横に動かすことにより、表示を左右にパンすることになり、ペンを上下に動かすことにより、表示を上下にスクロールすることになる。言うまでもなく、表示は、音声、トラックボール、又は、「タッチスクリーン」入力により、スクロール又はパンすることができる。

本発明のレーザ投影表示は、投影表示が±９０°の視野角を有する点で従来のＬＣＤ表示よりも優れており、必要な時だけ電力を消費し、機器自体よりも大きな画像を発生させることができる。セルラー電話２７０への応用に関する図１５で示すように、投影表示２７１は、電話を使用しない時にキーパッド２７５に被せて保護するために使用されるカバー２７３の外部表面上に投影することができる。

言うまでもなく、ＬＣＤ及び投影表示は、両方とも同じ機器上で使用することができる。ＬＣＤは、短いメッセージのため、又は、メッセージを個人的に見るために使用することができ、一方、投影ディスプレイは、それより長いメッセージのために使用することができる。
他の用途では、ユーザの視野内の眼鏡レンズ上に画像を投影するために、小型の電気光学アセンブリをユーザの頭部の側面、例えば眼鏡フレームに取り付けることができる。

図１６は、図１２に類似しており、同じ部分を特定するために同じ参照番号が使用されている。主たる相違は、上述の単一レーザ２１６ではなく、３つのレーザ２１６ａ、ｂ、ｃが鏡２２０に集束されていることである。これらの３つのレーザは、異なる周波数のレーザを使用することにより、又は、レーザの経路にカラーフィルタを挿入することにより、それぞれ異なる色、例えば、赤、青、緑のレーザビームを生成する。各レーザにより形成される光点は、鏡２２０において互いに重ね合わされる。

レーザのうちの１つだけが起動される場合、鏡２２０上のスポットは、起動されたレーザの色を有することになる。１つよりも多いレーザが同時に起動される場合、鏡２２０上のスポットは、起動された全レーザの混合色を有することになる。赤、青、及び、緑のレーザを使用すれば、スペクトルの任意の色を形成することができる。更に、２つの異なる波長のみのレーザを使用すれば、低減された色のセットが可能になる。

上述の場合と同様に、目標とする色のスポットは、駆動装置２２２及び２２６により相互に直角な方向に走査される。レーザ駆動装置２１８は、各レーザに接続され、ビットマップ画像を形成するためにそれらを入り切りしてパルスを発生させる。この画像は、画像の各ピクセルに対してどのレーザが作動されたかによって色が付けられる。従って、画像全体は、全部が赤、青、又は、緑、あるいは、これらの色の任意の混合によって色を付けることができる。更に、各ピクセルには、画像全体が多数色を含むように、別々に目標とする色を与えることができる。

図１７は、図１３に類似し、色が異なるフィルタ２７２、２７４、及び、２７６、例えばそれぞれ赤、緑、及び、青フィルタを通して識別符号を見る複数の、例えば３つの光検出器２７０ａ、ｂ、ｃを使用することによるカラー識別符号２６０の捕捉を示している。集束レンズ２７８、２８０、及び、２８２は、それぞれの光検出器上に画像を結ぶ。
図２４を参照すると、本発明の原理により設計し得るバーコード読取／書込装置の一種類の実施形態の非常に単純化されたブロック図表現が示されている。本装置は、携帯式スキャナ３００に、又は、好ましくはデスクトップワークステーション又は据置式スキャナとして実装することができる。好ましい実施形態においては、本装置は、軽量プラスチックハウジング内に実装される。

図２４をより詳細に検討すれば、出て行く光ビーム３０２は、読取装置３００において、通常はレーザダイオード又は発光ダイオードなどである光源３０１により発生される。光源３０１からの光ビームは、いくつかの特性を有するビームを形成するために、光学アセンブリ３０３により光学的に修正される。アセンブリ３０３により大きさ及び形状を決められたビームは、鏡又は走査ユニット３０４に当てられる。光ビームは、特定の走査パターンで、すなわち、単一線、線形ラスター走査パターン、又は、より複雑なパターンを形成して、走査ユニット３０４の方へ偏向される。走査ビーム３０５は、次に、出口窓３０６を通るように走査ユニット３０４により方向付けされ、読取装置の前面から数インチ離れて配置された目的３０７に衝突する。読取装置３００が携帯式で手持形である実施形態においては、ユーザは、この走査パターンが読み取られる記号３０８を横切るように携帯ユニットを向けるか、又は、位置決めする。記号からの反射光及び／又は散乱光３０９は、レンズ３１０で集められ、装置内の光検出器３１１で検出されて、バーコードで表されたデータを再生するために処理及び復号化される電気信号を生成する。これ以後使用される場合、「反射光」という用語は、反射光及び／又は散乱光を意味するものとする。

鏡３０４の走査特性は、駆動ユニット３１２及び３１３により独立に制御されてもよい。駆動ユニットは、駆動回路３１４からの制御信号により作動され、この駆動回路は、好ましくは読取装置３００に含まれるマイクロプロセッサを使用して実装される中央演算処理装置又はコントローラ３１６により制御バス３１５を通じて送られるデジタル制御信号に応答する。
光検出器３１１は、調節可能又は選択可能ゲイン及びバンド幅を有するアナログ増幅器を含む。コントローラ３１６は、光検出器に接続され、制御バス３２６を通じてコントローラ３１２に送られる制御信号に応答して、アナログ増幅機の回路値の適切な調節を達成する。

光検出器３１１の出力は、デジタイザ３１７に送られる。デジタイザ３１７は、光検出器３１１からのアナログ信号をパルス幅変調デジタル信号に変換する。デジタイザの一種類は、米国特許第４，３６０，７９８号で説明されている。上述の通り、デジタイザ３１７に包含されているものなどの回路は、本発明によって適切に調節することができる可変閾値レベルを有する。デジタイザ制御ユニットは、デジタイザ３１７に組み込まれており、制御バス３２４を通じてコントローラ３１６によりデジタイザに送られる制御信号に応答して、デジタイザの閾値レベルの適切な調節を達成するように機能する。
デジタイザ３１７の出力は、復号器３１８に送られる。復号器３１８装置の作動は、背景技術の節で述べたような従来技術の装置に関して説明した作動に類似している。

本発明の重要な特徴の１つは、読取及び書込の両方、及び、おそらくは消去に対してさえも適応することができる適切な媒体を提供することである。読取及び書込の両方に適する媒体の一例は感熱紙である。書込モードにおいては、レーザ光源は、ビームが走査される時に媒体上に一連のドットを画像化することになるように、パルスを発生させることができる。言うまでもなく、そのような用途では、英字又は数字による文字をドットの適切な二次元シーケンスで構成することができるように、スキャナは固定されて動かないことが必要である。

単一鏡３０４による２方向の走査を説明するために、本明細書において引用により組み込まれている、１９９１年１１月８日出願で本出願と同じ出願人に譲渡された米国特許出願シリアル番号第７８９，７０５号を参照することができる。
本装置は、手動スイッチ３１９により、読取モードから書込モード（及び、その逆）に切り換えることができる。このスイッチは、コントローラ３１６へ入力を供給し、コントローラは、次に、選択されたモードにより駆動回路３１４、レーザ３０１、及び、検出器３１１に対して適切な制御信号を供給する。

装置３００はまた、ＣＰＵ３２０、キーボード３２１、ディスプレイ３２２、及び、外部周辺装置に接続するためのインタフェース３２３を含むことができる。そのような構成要素は、制御及びデータバス３２４に沿って、互いに及びコントローラ３１６に接続することができる。
読取モードから書込モードへ切り換える別の方法は、ＣＰＵ３２０の制御下で自動的に実行されてもよい。そのような実施形態では、制御識別符号３２８が媒体上に設けられる。そのような識別符号は、媒体上の読取から書込への切り換えが必要な点に置かれる。

本発明は、１次元又は２次元バーコードの読取り及び書込みに関して説明されたが、そのような実施形態に限定されず、より複雑な識別符号の走査用途にも応用可能である。本発明の方法はまた、情報が文字のような他の種類の識別符号から、又は、走査される物品の表面特性及びその上に印刷又は記録された情報から得られる機械視覚又は光学文字認識用途と共に使用する応用を見出し得ると考えられる。

様々な実施形態の全てにおいて、スキャナの構成部品は、スキャナを単一のプリント回路基板又は一体化モジュールとして製造することを可能にする非常に小型のパッケージに組み立てることができる。そのようなモジュールは、様々な異なる種類のデータ取得システム及びプリンタシステムのためのレーザ走査構成部品として交換可能に使用することができる。例えば、このモジュールは、手持形スキャナと、テーブル表面に亘って延びる可撓性のアーム又は取付け台に取り付けるか又はテーブルトップの下側に取り付けたテーブルトップスキャナとにおいて交互に使用されるか、又は、更に精巧なデータ取得及び印刷システムの下位構成要素又はサブアセンブリとしても搭載することができる。

このモジュールは、有利な態様では、支持体に搭載された光学機器サブアセンブリと、光検出器及び信号処理サブアセンブリとを含む。そのようなサブアセンブリに付随する制御又はデータ線は、モジュールの縁部又は外部表面に搭載された電気的コネクタに接続されてもよく、そのモジュールがデータ取得又は処理システムの他の構成部品に付随する嵌め合い型コネクタと電気的に接続されることを可能にする。

個々のモジュールは、それに付随する特定の走査、復号化、又は、印刷の特性、例えば、ある特定の作業距離での作業可能性、又は、特定のコード又は印刷速度又は密度での作動可能性を有することができる。この特性はまた、モジュールに付随する制御スイッチの手動設定を通して形成されてもよい。ユーザはまた、異なる種類の物品を走査するようにデータ取得システムを適応させてもよく、又は、簡単な電気的コネクタを使用してデータ取得システムのモジュールを取り替えることにより、システムを異なる用途に適応させることもできる。

上述の走査モジュールはまた、キーボード、ディスプレイ、データ記憶装置、アプリケーションソフトウエア、及び、データベースのような構成要素を１つ又はそれ以上含む内蔵型の固定式又は携帯用データ取得システム内に実装することができる。そのようなシステムはまた、通信インタフェースを含んでもよく、データ取得システムが、モデム又はＩＳＤＮインタフェースを通じて、又は、携帯端末から固定受信機への低出力無線同報通信により、ローカルエリアネットワークの他の構成要素か、又は、電話交換網と通信することを可能にする。

図１１のようにペン型機器から画像を投影したり、図１５の電話器カバー２７３のような携帯機器の一部の前面の上に画像を投影するのではなく、図２７〜図３１は、機器のスクリーンの背後からそのスクリーン上に画像を投影する携帯機器及び電気光学アセンブリを示している。
機器４００は、携帯情報端末又は携帯用コンピュータとして機能することができ、図２８で示す開放位置から図２９で示す閉鎖位置の間で動くように、ピボット４０６において回転可能に接続されたハウジング部４０２及び４０４を有する折り畳み式クラムシェルハウジングを含む。可撓性スクリーン４０８は、開放位置においてハウジング部全体に亘って延びる。スクリーンは、拡散性光学特性を有し、周囲の光を阻止する。このスクリーンは、その上端及び下端４１０及び４１２でハウジング部の外縁領域４１４及び４１６に固定されてもよく、その場合、スクリーンは、閉鎖位置において半分に折り重なる。代替的に、スクリーンは、ローラ４１８の周囲に巻き付けられてもよく、下端４１２は、下端４１２を外縁領域４１６に留める前にスクリーンを広げるために引っ張られ、図２７に示すように、スクリーンは開放位置でぴんと張られて維持される。

図３０は、画像をスクリーン４０８の後面上に投影する電気光学アセンブリ又はモジュールを示す。機器４００内のレーザ４２０は、レーザビーム４２２をＸ方向走査可動鏡４２４に向け、そこから固定反跳鏡４２６に向けて反射させ、そこからＹ方向走査可動鏡４２８に向けて反射させ、そこからスクリーン４０８の後面に向けて反射させる。後面上の２次元走査は、見えるようにスクリーンを通して前面に散乱する。レーザビームが変調される場合、光の明暗スポットがラスター画像を構成する。

好ましい実施形態では、Ｘ方向走査鏡は、高周波数（１０キロヘルツを超える）と狭い走査角（±７．２°メカニカル）に亘って駆動され、ミクロ機械加工された小型の鏡が好ましいが、鏡付き多角形とすることもできる。レーザは、Ｘ方向走査鏡が一方に動いている時のみ通電され、Ｘ方向走査鏡が反対方向に動かされる時に消勢させることができる。Ｙ方向走査鏡は、低周波数（約５０ヘルツ）と広い走査角（±２８．５°メカニカル）に亘って駆動され、Ｘ方向走査鏡よりも大きい。Ｘ方向走査鏡とＹ方向走査鏡との間の反射鏡により、Ｘ方向走査鏡の走査角をアセンブリ全体の深さを増大することなく低減させることができる。スクリーンの大きさは、約４平方インチである。スクリーンの解像度は、約１６０×１６０ピクセルである。スクリーンは、全視野方向で±９０°で見ることができ、ＬＣＤの視角が通常±３０°に制限されるのと対照的である。図３１の電気光学アセンブリは、空間的に１２ミリメートル×１０ミリメートル×８ミリメートルの容積を占める可能性がある。本発明のディスプレイは、ＬＣＤディスプレイと同じインタフェースを利用することができる。

ディスプレイは、スクリーンが開放位置まで動くと自動的に電力投入することができる。
機器４００は、バッテリ電源及び携帯用であり、ユーザのポケットにちょうど収めることができる。水平方向走査速度は、走査をより活発にすると共にノイズを平均化するために、走査データを平均又は相関させるように１０キロヘルツに等しいか又はそれ以上であることが好ましい。

水平方向の歪みは、走査鏡の動きを一致させるようにピクセル間の間隔を変化させることにより低減することができる。垂直方向の歪みは、画像の上部及び下部走査線を削除することにより、及び、表示の明るさ及び解像度を低減することにより減少させることができる。明るさの歪みは、レーザ出力を走査速度の関数として変化させることにより低減することができる。カラーフィルタは、コントラストを改善するためにスクリーン４０８と結合させるか、又は、一体化することができる。周囲光を検出する感知構成部品を使用することにより、明るさを補償することができる。

レーザによる消費電力は、２０〜３０ミリワットと見積もられ、一方、各走査鏡による消費電力は、５ミリワットよりも少ない。これは、バックライトＬＥＤディスプレイと比べて遜色のないものである。電力消費は、トリガが押下された場合のみ、又は、周囲光が閾値レベルよりも低いことを感知構成部品が指示した場合のみ画像を投影することにより低減することができる。
スクリーンの前面上で反射又は感光スタイラスを検出することができ、それにより、この装置が表示スクリーンとしてだけでなく、タッチスクリーンとしても使用されることを可能にする。スタイラスは、再帰反射先端になったペン形を有してもよく、それによって、カーソルを動かすか又は投影されたアイコンを選択する目的で、先端の位置が表示により読取可能である。

スタイラスは、例えばマウスのボタン又は他の指示装置のクリックを真似たクリック音のような音を発生するように設計することができる。この音は、表示装置に搭載されたマイクロホンにより検出することができる。
ペン型の代わりに、スタイラスを指先に取り付けることができ、それは、図３２に示すようにシンブル４５０に類似する。再帰反射面４５２をシンブルに設けて、そこに入射する光の方向を変えることができる。シンブルは、表示が投影される表面４５４に押しつけられると、シンブルの壁の機械的湾曲によりクリック音を発することができる。ペン型又はシンブル型スタイラスは、有利な態様においては、すぐに取り出せるように表示装置上の凹部に保管される。

図３３は、図１１に示すペン型機器２１４に類似のペン型プロジェクター５００を示す。プロジェクター５００は、図１２に示す構成要素を含み、従って、それぞれ矩形で囲まれた区域で指令ボタンを模擬する単語「ＯＰＥＮ」５０２及び「ＣＬＯＳＥＤ」５０４のような、グラフィックやテキストを含む表示を投影するように作動する。この表示は、例示目的で矢印として示されたカーソル５０６を更に含む。機器５００上で動くように取り付けられたスイッチ５０８、又は、指動輪、又は、類似の制御装置が設けられ、ユーザがカーソル５０６を指令ボタン５０２及び５０４の一方に動かして、ボタンが表す指令をカーソルがボタン区域に入るとすぐに又はスイッチの押下のような別の手動作用が実行された後で実行することを可能にする。カーソルは、連続的に表示されるか、又は、可視度を増すために点滅させてもよい。
ペン型機器５００の上部のトリガ５１０を押下して、表示を開始する。機器の感知構成部品５１２は、周囲光を検出するように作動し、輝度調節及びバッテリ効率化をもたらす。例えば、暗い環境では、表示を明るくする大きな必要性はない。従って、表示をあまり強く照明する必要はなく、それに付随して、搭載バッテリはそれほどエネルギを消費せずに済み、それにより電力消費が低減する。

投影表示の大きさは、Ｙ方向走査鏡が動かされる角度、及び、機器５００から画面までの距離の関数である。好ましい実施形態において、矩形表示を構成するほぼ同じ長さの４本の表示線が生成される。搭載距離計を使用して機器と画面との間の距離を測定し、Ｙ方向走査鏡が動かされる角度を自動的に制御することができる。ユーザはまた、鏡の角度と次に表示の画像の大きさとを制御するために、例えばスライドスイッチを所定位置に動かすことにより、画像の大きさを手動で選択することができる。

図３の表示画像大きさは、機器５００内のモジュールの大きさよりも大きい。画像は焦点合わせ不要であり、例えば１フィートから無限大までの広い範囲に亘って読取可能である。機器に対して様々な距離にある画像を見るのに、光学機器の再焦点合わせは不要である。この焦点合わせ不要機能は、レーザビーム断面又はビームスポットを、ピクセル分解部材で分割した走査角と等しいか又はそれ以下の割合で発散させることにより得られる。画像の大きさは、機器からの視野／投影距離に比例する。

フレーム速度は、選択された表示解像度に合わせて最適化される。例えば、５０ヘルツは、１６０線の解像度を有する表示に対して最適化される。フレーム速度が４０ヘルツよりも低ければ、点滅を生じることがある。フレーム速度が７０ヘルツを超えると、表示は線が消え始めることになる。
表示は、ビデオ画像、テレビ生放送又はストリーミングビデオ、記号、掲示板、又は、簡単に言えば任意の画像を構成することができる。

電気光学アセンブリの更なる特徴には、レーザを走査の一部の間だけ作動することにより電力を節約すること、周囲光が暗い場合にはレーザ出力を下げ、周囲光が明るい時にはレーザ出力を上げることにより電力を節約すること、Ｘ方向走査鏡をスリーブ又は宝石軸受により支持し、Ｙ方向走査鏡をねじりヒンジ又は磁気バネにより支持することにより摩擦を最小化すること、折り畳み鏡を付加して１走査あたり１つよりも多い線を得ること、Ｙ方向走査鏡を可変速度で駆動して投影歪みを補償すること、Ｙ方向走査鏡を定速で駆動し、かつ追加レンズを使用して、投影歪みを補償すること、投影歪みを補償する湾曲鏡ファセットを有する多角形としてＹ方向走査鏡を構成すること、Ｙ方向走査鏡を定速で駆動し、同時にＸ方向走査鏡を可変速度で駆動して、投影歪みを補償すること、Ｘ方向走査鏡及びＹ方向走査鏡の両方を可変速度で駆動して投影歪みを補償すること、Ｙ方向走査鏡を広い走査角で駆動して投影歪みを最も良く補償すること、及び、Ｙ方向走査鏡により生成された走査線を絡み合わせることが含まれる。

明るさの補償は、各フレーム内のレーザ出力を変えることにより得られる。レーザ出力がフレームを通じて一定である時、表示は、スキャナの速度が落ちると各走査線の端部に向かって明るくなり、スキャナの速度が上がると各走査線の中央部で暗くなる。フレームを通じて同じ明るさを有する画像を表示するために、レーザ出力は、レーザスポット速度の関数として調節される。
補償の必要がある別の種類の歪みには、非線形走査速度プロフィールによるレーザスポット（ピクセル）縦横比、可変スキャナ速度に起因する表示区域内の明暗領域による明るさの歪み、及び、大走査角歪みが含まれる。

電気光学アセンブリの更に別の特徴には、Ｙ方向走査鏡をカム又はクランクシャフトで駆動すること、スクリーンをレーザ光は通すが周囲光は通さないフィルタで構成すること、スクリーンを均一な視角に対するホログラフィー拡散構成部品として構成すること、スクリーン上のスタイラスの位置がレーザビームのスタイラスに到着する時間により判断される光学タッチスクリーンとしてスクリーンを構成すること、スタイラスを反射構成部品として構成し、光検出器をスクリーンの背後に位置決めすること、スタイラスを内蔵光検出器及びバッテリを用いて構成すること、スタイラスを有線又は無線作動するように構成すること、スクリーン背後に置いた追加の光検出器を用いて画像を捕捉すること、及び、スクリーン背後に置いた感熱紙に印刷することが含まれる。

電気光学アセンブリの大きさが小型であることは、多くの異なる種類のハウジング、特にスペースが既に貴重になっているハウジングにそれを搭載することを可能にする。すなわち、上述の通り、セルラー電話の内部にアセンブリを設けて、そのカバー上に画像を投影することができる。好ましい用途においては、画像は電話番号のリストにすることができる。ペン、ワンド、又は、キーホルダーも同様にアセンブリを収容し、あらゆる表示を投影することができる。玩具やデスクトップコンピュータのような大きなハウジングでさえも、アセンブリを装着することができる。情報を表示することによりその用途が高められるあらゆる装置は、このアセンブリを使用して利点を得るであろう。

装置が上述のようなバーコード記号読取装置である場合、表示を使用してユーザに記号読み取りの状態を視覚的に知らせることができる。例えば、特定の走査中にレーザビームを入り切りして「遠過ぎ」又は「近過ぎ」のような人間に読取可能なメッセージを形成し、読み取られる記号に読取装置が遠過ぎる又は近過ぎることをユーザに知らせることができる。他のメッセージには、読取りに問題があることをユーザに知らせる「傾いている」又は「反射している」などが含まれるであろう。メッセージはまた、読取りが成功したことを示すこともできる。すなわち、この表示は、ユーザに対するフィードバック装置としても機能する。

上述の構成部品の各々か、又は、２つ又はそれ以上が協働して、上述の種類とは異なる他の種類の構成においてもまた有用な用途を見出し得ることが理解されるであろう。
例えば、Ｘ方向走査鏡及びＹ方向走査鏡は、ビデオ投影システム及び高解像度テレビに使用される種類の小型鏡のアレーとして実装することができ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として知られている。アレー全体は、単一のレーザで広く照射することができる。代替的に、レーザを各鏡に対して個別のレーザビームを発生させるデジタル光学素子によりアレー上に集束させ、それによりアレーの鏡間に当たる光のあらゆる損失を避けることができる。各鏡は、必要に応じて移動させ、ピクセルを照らしたり暗くしたりすることができる。

カラーディスプレイを作るために、波長の異なる複数のレーザを使用してアレーを照射する。一度に１つのレーザがアレーを照射する。レーザの作動は、高速連続作動である。現在のところ、赤色及び青色のレーザのみが市販されている。緑色レーザは、まだ市場に出ていない。従って、カラーディスプレイはフルカラーではなく、その代わり低減されたカラー画像である。光路を同軸にするためにビーム分割器を使用し、画面に対する距離の変化による収束損失を防ぐか、又は、レーザを相互に近接して配置し、かなりの視差誤差を防ぐことができる。ＭＥＭＳアレーの解像度は、携帯情報端末で得られる解像度と同様の１６０×１６０ピクセルであることが好ましい。
ＶＣＳＥＬの１６０×１６０アレーを使用することも可能である。たとえ全ピクセルを同時に照射する必要がある場合でも、全レーザを一度に通電する必要はない。レーザのアレーは、高速で走査することができ、一度に利用可能な電源で対応することができるだけを照射する。

表示はまた、全てがアレー全体を往復して走査する移動鏡に向けられた１６０個のレーザの単列アレーを機械的に走査することにより作ることができる。代替的には、アレー全体を動かすことができる。電力消費を最小化するために、レーザのより小さなグループが一度に通電される。２つの鏡を２つのそれぞれの方向に動かすのとは対照的に、単一走査鏡は、２つの互いに直角な方向に振動させることができる。
カラーディスプレイは、各アレーに異なるカラーレーザを有するレーザの３つの直線アレーで同時に走査することにより作り上げることができる。単一の鏡で３つのアレー全てを走査することができ、あるいは、３つのアレー全てを一緒に動かすことができる。

鏡及び／又は光源を動かす以外に、他の走査機構には、鏡面多角形を回転させること、レンズ又は他の光学構成部品を動かすこと、又は、音響光学システム又は電気的制御格子のような非機械的ビーム偏光器が含まれる。Ｘ軸に沿った各走査は、直線的である必要はなく、非ラスター型表示もまた考えられる。
上述のように、Ｘ軸方向の走査速度は、Ｙ軸方向に対するものよりも速い。本アセンブリは、Ｙ軸方向走査速度が垂直方向に沿って速くなるように、９０°回転させることができる。

ここで、図３４〜図３６の実施形態に移ると、上述の電気光学アセンブリ又は人間の眼で見る画像を投影及び表示する装置が、腕時計に類似の構成でユーザの腕に着用可能なハウジングに装着されてそれにより支持されている。図３４は、ユーザの手首を取り巻くバンド９０２を有するハウジング９００を示す。このバンドは、伸張可能であるか、又は、バックル又は同様な留め具で互いに固定された２つのストラップを含むことができる。

ＬＣＤスクリーン９０４は、ユーザに情報を表示するためにハウジング上に位置する。キーボード９０６は、ユーザが手動でデータを入力できるように、ＬＣＤスクリーンに隣接して位置する。制御ボタン９０８及び９１０は、キーボード及びＬＣＤスクリーン９０４の機能性を含め、時計の作動を制御するのに使用される。
スクリーン９１２は、図のようにハウジング内に隠れる位置と露出する位置との間を双頭矢印９１４の方向に移動するために、ハウジング９００上に取り付けられる。取っ手９１６により、ユーザは、スクリーン９１２を掴むことができる。

上述のように、ハウジング内のスキャナは、搭載レーザにより生成されたレーザビームで露出位置にあるスクリーン９１２上を複数の光路に沿って走査する。搭載コントローラは、選択された位置でレーザを通電し、選択された位置で、及び、人間の眼がスクリーン９１２上のピクセルの光パターンから成る画像を着実に見ることができるようにピクセルが持続するフレッシュ速度で、個々の光ピクセルを発生させる。画像は、任意のメッセージ又はグラフィックを含むことができ、一例としては、約束時間と組み合わされた予約カレンダーを含むことができ、ＬＣＤスクリーン９０４に表示される情報を補足するか、又は、それとは独立していることができる。制御ボタン９１８を押下してコントローラを作動させ、他の用途では、無線送信による遠隔ホスト又はネットワークへの搭載データの転送を開始する。

図３５は、図３４に類似しているが、スクリーン９１２と反対側のハウジングの側部に取り付けられた別のスクリーン９２２を有し、また、任意選択的にハウジングの下部側に取り付けられた更に別のスクリーン９２４を有する変更型ハウジング９２０を示す。これらのスクリーン９１６、９２２、及び、９２４を１つ又はそれ以上を使用して情報を表示することができる。
図３６は、リストバンド９３２、スクリーン９３４、キーボード９３６、及び、スクロールボタン９３８及び９４０を有する更に別の変更型ハウジング９３０を示す。上述のものと同様に、レーザは、選択された位置で通電及び消勢され、スクリーン９３４上に光パターンを作り出す。スクリーン９３４は、コントラストを改善するためにバックライトで照明されることが好ましい。ハウジング９３０は、ハウジングに戻る光を検出する半導体センサの２次元アレー、及び、好ましくはＩＥＥＥ（米国電気電子学会）８０２．１１規格下の「スペクトラム２４」プロトコルを使用する無線送信によりローカルエリアネットワークのような遠隔ホストとデータを送受信するための送受信機及びアンテナを含むことができる。このハウジングは、好ましくは「ボイス・オーバー・ＩＰ」プロトコルを使用して、やはり無線送信により、ローカルエリアネットワークに対してオーディオ信号を送受信するためのマイクロホン及びスピーカを更に含んでもよい。
スクリーン９３４は、好ましい実施形態においては、一般に矩形の表示内の多数の線上に配置された多数の文字を含む。
本発明の別の特徴は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている、１９９７年５月１２日に出願された米国特許出願シリアル番号第０９／８５５，７７１号に説明されている対象物感知によるレーザの作動に関する。

更に、上述のものに加えて、本発明の重要な特徴は、以下のように要約することができる。
表示モードの作動でビットマップ画像を投影し、読取モードの作動で識別符号を選択的かつ電気光学的に読み取るための携帯機器であって、
ａ）ハウジングと、
ｂ）読取モード中に識別符号を読み取り、表示モード中に画面上にビットマップ画像を投影するための、ハウジングにより支持された電気光学アセンブリと、
ｃ）モードの一方を選択するモードセレクタと、
を含む。

表示モードの作動でビットマップ画像を投影し、読取モードの作動で識別符号を選択的かつ電気光学的に読み取る方法であって、
ａ）識別符号を読み取るための携帯機器上で読取モードを手動で選択する段階と、
ｂ）ビットマップ画像を画面上に投影のための携帯機器上で表示モードを手動で選択する段階と、
を含む。

表示モードの作動でビットマップ画像を投影するための電気光学アセンブリであって、
ａ）光ビームを発生する光源と、
ｂ）画面の一区域を覆う走査線のラスターパターンで光ビームを走査するスキャナと、
ｃ）光ビームが走査線の各々の上を走査される間に、光源を入り切りしてパルスを発生させるコントローラと、
を含む。

携帯用手持形装置であって、
ａ）表示面を有するハウジングと、
ｂ）表示モードの作動で画像を表示面上に投影するための、ハウジング内のプロジェクターと、
を含む。

人間の眼で見るための画像を目標上に表示する装置であって、
ａ）通電された時にレーザビームを目標に向けて投影する通電可能レーザと、
ｂ）目標上で複数の光路に沿ってレーザビームを走査するスキャナと、
ｃ）選択された位置で、及び、目標上のピクセルの光パターンから成る画像を眼が着実に見ることができるようにピクセルが持続するリフレッシュ速度で個々の光ピクセルを発生させるために、前記光路のうちの少なくとも１つにおけるレーザビームの選択された位置でのレーザと作動的に接続され、かつそれを通電するように作動するコントローラと、
を含む。

人間の眼で見るための画像を目標上に表示する方法であって、
ａ）レーザビームを目標に向けて投影する通電可能レーザを準備する段階と、
ｂ）目標上で複数の光路に沿ってレーザビームを走査する段階と、
ｃ）選択された位置で、及び、目標上のピクセルの光パターンから成る画像を眼が着実に見ることができるようにピクセルが持続するリフレッシュ速度で個々の光ピクセルを発生させるために、前記光路のうちの少なくとも１つにおけるレーザビームの選択された位置でレーザを通電する段階と、
を含む。

情報を表示するための手持形電子装置であって、
ａ）表示パネルを有するハウジングと、
ｂ）通電された時にレーザビームを表示パネルに向けて投影するための、ハウジング内の通電可能レーザと、
ｃ）表示パネル上で複数の光路に沿ってレーザビームを走査するための、ハウジング内のスキャナと、
ｄ）表示パネル上の選択された位置で、及び、表示パネル上のピクセルの光パターンから成る画像を人間の眼が着実に見ることができるようにピクセルが持続するリフレッシュ速度で個々の光ピクセルを発生させるために、前記光路のうちの少なくとも１つにおけるレーザビームの選択された位置でのレーザと作動的に接続され、かつそれを通電するように作動するハウジング内のコントローラと、
を含む。

情報を表示するための着用可能な電子装置であって、
ａ）人間の眼の前に位置付けされた表示面を有する着用可能ハウジングと、
ｂ）通電された時にレーザビームを表示面に向けて投影するための、ハウジング内の通電可能レーザと、
ｃ）表示面上で複数の光路に沿ってレーザビームを走査するための、ハウジング内のスキャナと、
ｄ）表示面上の選択された位置で、及び、表示面上のピクセルの光パターンから成る画像を眼が着実に見ることができるようにピクセルが持続するリフレッシュ速度で個々の光ピクセルを発生させるために、前記光路のうちの少なくとも１つにおけるレーザビームの選択された位置でのレーザと作動的に接続され、かつそれを通電するように作動するハウジング内のコントローラと、
を含む。

本発明は、後面投影に限定することを意図しておらず、光源が内蔵スクリーンの画面側又は前面にある前面投影を含むことを明確に意図しており、スクリーンは、その後面で反射性／拡散性を有することが好ましい。
本発明は、画像投影のための電気光学アセンブリ、特に手持形又は着用可能機器において具体化されるものとして図解及び説明されたが、本発明の精神から決して逸脱することなく様々な修正及び構造的変更を為し得るので、本発明は、示された詳細に限定されることを意図していない。

更なる解析の必要もなく、上述の内容は本発明の趣旨を十分に明らかにすることになるので、現在の知識を応用することにより、本発明の一般的及び特定の態様の基本的特性を従来技術の観点から見て明確に構成する特徴を省くことなく、様々な用途にそれを直ちに適応させることができ、従ってそのような適応は、特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲に包含されるべきであり、また、そのように意図されている。

従来技術のペン型スキャナの概略図である。 従来技術の手持形レーザスキャナ及びデータ収集端末の概略図である。 手持形ペン型光学読取装置を示す図である。 ペン型光学読取装置の主要構成要素を示す図である。 ペン型光学読取装置の一使用法を明らかにする図である。 ペン型光学読取装置の別の使用法を明らかにする図である。 ペン型光学読取装置の更に別の使用法を明らかにする図である。 ペン型光学読取装置の代替バージョンを示す図である。 図４Ａに示すペン型光学読取装置の主要構成要素を更に詳細に示す図である。 更なる代替的ペン型光学読取装置を示す図である。 図５Ａのペン型光学読取装置の主要構成要素を更に詳細に示す図である。 図５Ａのペン型光学読取装置を別の角度から見た図である。 図５Ｂの読取装置の端面図である。 図５Ｂの読取装置の反対側の端面図である。 ペン型光学読取装置から情報をダウンロードする一方法を示す図である。 ペン型光学読取装置から情報をダウンロードする代替的方法を示す図である。 ペン型光学読取装置からの専用ダウンロードポートを示す図である。 図８に示すダウンロードポートの断面図である。 集束レンズを動かす駆動装置の概略図である。 本発明による表示モードで作動中の携帯機器の全体図である。 図１１の機器上の電気光学アセンブリのブロック図である。 図１２のアセンブリの画像捕捉作動を示すブロック図である。 署名を捕捉中の図１２のアセンブリの作動を示す図である。 本発明による投影表示画像を有する電話の全体図である。 カラー画像を表示するための図１２に類似の図である。 カラー画像を捕捉するための図１３に類似の図である。 走査速度センサを含むペン型光学読取装置の前端面図である。 走査される例示的バーコード記号を示す図である。 主センサにより検出された読みを示す図である。 補助センサにより検出された読みを示す図である。 時間に対する走査速度変動を示すグラフである。 時間に対する走査速度変動を示す代替的グラフである。 図１８のペン型光学読取装置の代替構成を示す図である。 図１８のペン型光学読取装置の代替構成を示す図である。 図１８のペン型光学読取装置の別の代替構成を示す図である。 バーコード又は他の識別符号の読取り及び書込みのための走査システムを表した高度に単純化されたブロック図である。 テキストの英数字の読取り及び書込みに使用されるシステムを示すように修正された図２４のブロック図の一部分である。 本システムの手持形実施形態を示す概略図である。 後面プロジェクターを有する携帯機器の全体図である。 図２７の機器の側面図である。 閉じた位置での図２７の機器の側面図である。 図２７の後面プロジェクターの上面図である。 図３０の後面プロジェクターの切取側面図である。 シンブル型スタイラスの切取側面図である。 本発明による表示モードで作動中の別の携帯機器の全体図である。 本発明による着用可能機器の全体図である。 別の着用可能機器の全体図である。 更に別の着用可能機器の全体図である。

Claims (13)

1. ２次元画像を表示するための着用可能な画像投影装置であって、
   ａ）本体と、該本体に取り付けられて使用者の手首への装着を可能にするバンド（９０２）とを有し、投影面が備えられた、着用可能なハウジング（９００）と、
   ｂ）前記ハウジング（９００）内に設けられた、光ビームを生成するための光源（２１６）と、
   ｃ）前記ハウジング（９００）内に設けられ、各々が複数のピクセルを有する複数の走査線のパターン状に前記光ビームを前記投影面上で走査させるスキャナ（２２０，２２４）と、
   ｄ）前記ハウジング（９００）内に設けられ、前記光源（２１６）及び前記スキャナ（２２０、２２４）に接続され、前記走査線に沿ったピクセルのうち、選定されたピクセルを光ビームにより照明して可視的にするコントローラ（２２８）と
   を備えることを特徴とする画像投影装置。
2. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
   前記投影面は、前記本体の内部に隠れる隠れ位置と該本体から露出される露出位置との間で可動なスクリーン（９１２）上に設けられたことを特徴とする画像投影装置。
3. 請求項２に記載した画像投影装置であって、
   前記スクリーン（９１２）は、前記本体に対して摺動可能に配置されたことを特徴とする画像投影装置。
4. 請求項２に記載した画像投影装置であって、
   前記スクリーン（９１２）は、前記隠れ位置と前記露出位置との間で移動させるための取っ手（９１６）を有することを特徴とする画像投影装置。
5. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
   前記本体上に手動的に操作されるキー（９０６）が設けられたことを特徴とする画像投影装置。
6. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
   前記本体から離れた遠隔装置に電気信号を送信するための無線送信器が該本体に設けられたことを特徴とする画像投影装置。
7. 請求項６に記載した画像投影装置であって、
   前記本体には、音声をオーディオ信号に変換するマイクロホンが設けられ、前記無線送信器は、該オーディオ信号を前記遠隔装置に送信するように作動可能であることを特徴とする画像投影装置。
8. 請求項２に記載した画像投影装置であって、
   前記本体には制御部材（９０８、９１０）が設けられ、
   前記スクリーン（９１２）は、該制御部材により制御される情報を可視的に表示することを特徴とする画像投影装置。
9. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
   前記光源（２１６）と、前記スキャナ（２２０、２２４）と、前記コントローラ（２２８）とに電力を供給する電源（６２）を備えることを特徴とする画像投影装置。
10. 請求項２に記載した画像投影装置であって、
    前記本体には、別のスクリーンが設けられたことを特徴とする画像投影装置。
11. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
    前記本体には、別のスクリーンが出し入れ可能に設けられたことを特徴とする画像投影装置。
12. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
    前記光源（２１６）は、それぞれが異なる波長のレーザビームを生成する複数のレーザを含むことを特徴とする画像投影装置。
13. 請求項１に記載した画像投影装置であって、
    前記スキャナ（２２０、２２４）は、第１の走査角度範囲にわたり前記光ビームを第１の走査速度で第１の方向に振らせるように作動する第１の振動可能な走査鏡と、前記第１の走査角度範囲とは異なる第２の走査範囲にわたり、前記光ビームを、前記第１の走査速度とは異なる第２の走査速度で、前記第１の方向に対してほぼ直角方向の第２の方向に振らせるように作動する第２の振動可能な走査鏡とを含むことを特徴とする画像投影装置。

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