(57)【要約】【課題】人間のオペレータから様々な距離に位置して機械可読の印しによって識別可能な遠隔ターゲットまでの人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示するための電気光学装置及びその方法を提供する。【解決手段】人間のオペレータから様々な距離に位置して機械可読の印しによって識別可能な遠隔ターゲットまでの人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示するための装置及びその方法。２次元画像は、印しに隣接するターゲット上に視線に沿って自動的に投影され、同時に画像の大きさは、拡張された作業距離の範囲に亘って比較的一定に維持される。【選択図】図１
2007525694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間のオペレータから様々な距離に位置し、関連する機械可読の印しによって各々が識別可能な遠隔ターゲットまで、人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して自動的に表示するための装置であって、
ａ）オペレータによってそれぞれのターゲットの印しに向けることができるハウジングと、
ｂ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された、前記印しを読み取ってそれに関連する画像データを取得するための読取装置と、
ｃ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された投影装置と、
を含み、
前記投影装置は、
ｉ）光線を放射するための光源と、
ｉｉ）前記それぞれのターゲット上で、各々が多くのピクセルを有する走査線のパターンで前記光線を走査するためのスキャナと、
ｉｉｉ）前記読取装置によって得られた前記画像データに基づいて前記パターン内の選択されたピクセルを自動的に選択し、該選択されたピクセルを前記光線によって自動的に照光して可視にし、前記オペレータの前記視線に沿って前記それぞれのターゲット上にそれに関連する前記印しに隣接して２次元画像を自動的に生成するためのコントローラと、
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記オペレータの指によって支持されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記読取装置は、前記印しからの様々な輝度の光を示すアナログ信号を生成し、前記投影装置によって表示するための画像データを取得するために前記アナログ信号を処理するプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光源は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スキャナは、第１の走査速度で第１の走査角度に亘って第１の方向に沿って前記光線を走査するための第１の振動可能な走査ミラーと、該第１の走査速度とは異なる第２の走査速度で該第１の走査角度とは異なる第２の走査角度に亘って該第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って該光線を走査するための第２の振動可能な走査ミラーとを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記走査速度の少なくとも一方は、ノイズを最小にするために可聴周波数を超えるものであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記選択されたピクセルを照光するために前記光源に電力供給し、該選択されたピクセル以外のピクセルを照光しないように該光源に電力供給しない手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
人間のオペレータから様々な距離に位置し、関連する機械可読の印しによって各々が識別可能な遠隔ターゲットまで、人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示するための装置であって、
ａ）オペレータの指に取り付けられ、該オペレータの差し出された指によりそれぞれのターゲットの印しに向けることができるハウジングと、
ｂ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された、前記印しを読み取ってそれに関連する画像データを取得するための読取装置と、
ｃ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された投影装置と、
を含み、
前記投影装置は、
ｉ）光線を放射するための光源と、
ｉｉ）前記それぞれのターゲット上で、各々が多くのピクセルを有する走査線のパターンで前記光線を走査するためのスキャナと、
ｉｉｉ）前記読取装置によって得られた前記画像データに基づいて前記パターン内の選択されたピクセルを選択し、該選択されたピクセルを前記光線によって照光して可視にし、前記オペレータの前記視線に沿って前記それぞれのターゲット上にそれに関連する前記印しに隣接して２次元画像を自動的に生成するためのコントローラと、
を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
人間のオペレータから様々な距離に位置し、関連する機械可読の印しによって各々が識別可能な遠隔ターゲットまで、人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示するための装置であって、
ａ）オペレータによりそれぞれのターゲットの印しに向けることができるハウジングと、
ｂ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された、前記印しを読み取ってそれに関連する画像データを取得するための読取装置と、
ｃ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された投影装置と、
を含み、
前記投影装置は、
ｉ）光線を放射するための光源と、
ｉｉ）前記それぞれのターゲット上で、各々が多くのピクセルを有する走査線のパターンで前記光線を走査するためのスキャナと、
ｉｉｉ）前記読取装置によって得られた前記画像データに基づいて前記パターン内の選択されたピクセルを選択し、該選択されたピクセルを前記光線によって照光して可視にし、前記オペレータの前記視線に沿って前記それぞれのターゲット上にそれに関連する前記印しに隣接して、互いに直交する方向に亘って延びる大きさを有する２次元画像を生成するためのコントローラと、
を含み、
ｄ）前記ハウジングからの前記それぞれのターゲットの距離を判断し、判断した該距離に基づいて前記画像の大きさを制御するために前記コントローラに作動的に結合された距離計、
を更に含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
人間のオペレータから様々な距離に位置し、関連する機械可読の印しによって各々が識別可能な遠隔ターゲットまで、人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して自動的に表示する方法であって、
ａ）オペレータによりハウジングをそれぞれのターゲットの印しに向ける段階と、
ｂ）前記ハウジングにより少なくとも部分的に支持された読取装置を作動させることによって前記印しを読み取り、それに関連する画像データを取得する段階と、
ｃ）前記ハウジングによって少なくとも部分的に支持された投影装置を作動させることにより、前記オペレータの視線に沿って前記それぞれのターゲット上にそれに関連する前記印しに隣接して２次元画像を自動的に生成する段階と、
を含み、
前記自動的に生成する段階は、
ｉ）光線を放射する段階と、
ｉｉ）前記それぞれのターゲット上に、各々が多くのピクセルを有する走査線のパターンで前記光線を走査する段階と、
ｉｉｉ）前記読取装置によって得られた前記画像データに基づいて前記パターン内の選択されたピクセルを自動的に選択し、該選択されたピクセルを前記光線により自動的に照光して可視にする段階と、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ハウジングを前記オペレータの指で支持する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記読取装置は、前記印しからの様々な輝度の光を示すアナログ信号を発生し、
前記投影装置によって表示するための画像データを取得するために前記アナログ信号を処理する段階、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記光源は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記スキャナは、第１の走査速度で第１の走査角度に亘って第１の方向に沿って前記光線を走査するための第１の振動可能な走査ミラーと、該第１の走査速度とは異なる第２の走査速度及び該第１の走査角度とは異なる第２の走査角度で該第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って該光線を走査するための第２の振動可能な走査ミラーとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記走査速度の少なくとも一方は、ノイズを最小にするために可聴周波数を超えるものであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記選択されたピクセルを照光するために前記光源に電力供給する段階と、該選択されたピクセル以外のピクセルを照光しないように該光源に電力供給しない段階とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ハウジングからの前記それぞれのターゲットの距離を判断する段階と、該判断された距離に基づいて前記画像の大きさを制御する段階とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、人間のオペレータから様々な距離に位置して機械可読の印しによって識別可能な遠隔ターゲットまでの人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示し、より詳細には、視線に沿ってその印しに隣接する各ターゲット上に２次元画像を自動的に表示すると同時に、拡張された距離範囲に亘って画像の大きさを比較的一定に維持するための電気光学装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラスターパターンに亘ってレーザ光線を走査するために互いに直交する方向に振動する一対の走査ミラーに基づいてスクリーン上に２次元画像を投影することは、一般的に公知である。しかし、公知の画像投影システムの解像度は、一般的に、６４０×４８０ピクセルのビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）品質の４分の１未満に制限されている。また、公知の投影システムによって生成された画像は、一般的に、システムから離れてただ１つの距離又は最大でも限られた距離範囲だけで鮮明かつ明瞭である。公知の投影システムの物理的サイズは比較的大きく、消費電力も比較的高く、それによってそれらを小型、バッテリ作動、オペレータ着用可能、手持ち式、又は指支持式の用途に使用することを非現実的にしている。
【０００３】
オペレータの手首又はベルト上に着用されたデータ収集ターミナルのスクリーン上に画像を表示することもまた一般的に公知である。キーボード入力により手動で又は１つ又はそれ以上のオペレータの指の裏側に装着された電気光学読取装置により自動で、そのような手首又はベルト着用のターミナルにデータが入力される。読取装置によって捕捉されたデータは、有線又は無線リンクによってターミナルに送られ、捕捉データに対応する情報は、一般的に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置であるターミナルスクリーン上に表示される。公知の指装着式光学読取装置の例に関して、例えば、米国特許第５，５７８，８１０号、第５，４１０，１４０号、第５，５４３，６１０号、及び米国特許番号Ｄ−３９１，２５０を参照されたい。
【０００４】
しかし、指装着式読取装置に連結された手首又はベルト着用式ターミナルを使用する公知のデータ収集システムは、オペレータが使用中に繰返してその視線を向け直さなければならないその要件のために、全く満足されるものではないことが経験上示されている。通常の作動の下では、オペレータは、配送される包みのようなターゲットに貼られたラベル上に一般的に印刷されたバーコード記号のような印しに対して、最初にその目を視線に沿って向ける。オペレータは、読取装置を記号に向け、走査を開始し、次に、記号が正常に読み取られたという聴覚又は視覚による確認を待つことになる。
【０００５】
システムは、次に、読取装置によって収集されたデータを処理し、一般的に処理データに関連する情報をターミナル上に表示する。上述のように人間の手首又はベルト上にターミナルが取り付けられているので、オペレータは、その手首又はベルト上に表示された情報を見るために、その頭を向けるか又は別の視線に沿って少なくともその目の焦点を向け直さなければならない。連続するターゲット上の連続する記号の複数の繰返し走査を実行する時には、人間の目の絶え間のない向け直しは、生産性を低下させて不快感をもたらすものである。
【０００６】
従って、本発明の１つの目的は、人間のオペレータから遠隔ターゲットまでの視線に沿って情報をリアルタイムで収集して自動的に表示することである。
本発明の別の目的は、データ収集及び表示中にオペレータがその注視をシフトする必要性を仮に排除できないにしても低減することである。
本発明の更に別の目的は、データ収集及び表示装置の使用中の生産性を改善し、オペレータの不快感を低減することである。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，５７８，８１０号
【特許文献２】米国特許第５，４１０，１４０号
【特許文献３】米国特許第５，５４３，６１０号
【特許文献４】米国特許番号Ｄ−３９１，２５０
【特許文献５】米国特許出願出願番号第１０／３８７，８７８号
【発明の開示】
【０００８】
上述の目的及び以下で明らかになる他の目的に沿って、本発明の１つの特徴は、簡単には、人間のオペレータから様々な距離に位置する遠隔ターゲットまでの人間のオペレータからの視線に沿ってリアルタイムで情報を収集して表示するための装置及びその方法にある。各ターゲットは、それに関連する機械可読の印しによって識別可能である。例えば、印しは、配送される包みに付着したラベル上に印刷された１次元又は２次元バーコード記号とすることができる。記号は、包みを識別し、オペレータは、包みを集荷して配達し、並びに配送中に包みを追跡することができるように記号を読んでその符号化データを追跡ネットワークに入力する業務を行う営業配送業者とすることができる。
【０００９】
オペレータは、記号を見て、電気光学読取装置を記号に向け、手動で読取装置を作動させることにより記号の読取を開始する。これらの作業中に、読取装置によって放射又は捕捉された光が確実に記号に向けられるか又は記号から反射されるように、オペレータの注視は、直接記号上に向いている。読取装置は、記号から読み取られたデータを処理し、表示するために情報を取り出す。取り出された情報は、ルックアップテーブルから得られた価格、データベースから得られた在庫数、及び、簡単にはデータ収集時にオペレータが知ることが望ましいあらゆる情報とすることができる。
【００１０】
読取装置又は少なくともその主要な構成要素は、オペレータによって支持される携帯用ハウジングに収納される。例えば、ハウジングは、１つ又はそれ以上のオペレータの指の裏側にハウジングを支持するためのリングマウントを含むことができる。
ハウジングには、画像投影装置も収容することができる。投影装置は、光源、例えばレーザ光線を放射するための半導体レーザと、各々が多くのピクセルを有する走査線のパターンでターゲット上に光線を走査するためのスキャナと、読取装置によって得られたデータに基づいてパターン内の選択されたピクセルを選択し、選択されたピクセルをレーザ光線により照射して可視にし、それによってターゲット上の記号に隣接してターゲット上に２次元画像を生成するためのコントローラとを含む。
【００１１】
本発明の一態様によれば、ターゲット上への画像の投影は、記号読取の後で自動的に行われ、画像を見るために、オペレータはその注視をそらす必要がない。データ収集及び表示中に、オペレータは、その頭又は目を移動するか又は常にターゲットに向いているその視点を変える必要性が全くない。この特徴は、生産性とオペレータの快適性を改善するものである。
本発明の更に別の特徴は、ターゲットとハウジングの間で拡張された距離範囲に亘って画像の大きさを制御することにある。すなわち、ターゲットは、オペレータに支持されたハウジングから離して数インチ又はかなりのフィートにすることができる。投影装置からの距離の増加に応じて投影画像の面積は増大し、逆もまた同様である。一部のケースでは、画像は、接近したターゲットに対して小さすぎることがあり、又は遠く離れたターゲットに対して大きすぎることもある。オペレータは、一般的に、より扱い易くて容易に見られる画像を取得するために、ターゲットの方向に又はそれから離してその手を移動する。
【００１２】
本発明は、ターゲットの距離を判断し、判断された距離に基づいて画像の大きさを制御するための距離計を提供する。好ましくは、画像の大きさは、目標が位置することができる拡張された距離範囲に亘って比較的一定に維持される。一定の画像の大きさは、オペレータに対して定まった視覚体験をもたらし、時間と共にオペレータの疲労をもたらす上述の手の動きを回避する。距離計は、ハウジング上に取り付けることができる。また、読み取られている印しの大きさの事前知識を得て、距離を判断するためにその情報を使用することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
参照数字１０は、本発明によるデータ収集及び表示システムを全体的に特定している。システム１０は、オペレータ１６のベルト１４上に装着された移動ターミナル１２、オペレータ１６の手首２２の周りに着用されたリストストラップ２０を含む手首着用式周辺装置１８、及びオペレータ１６の人差し指２６に取り付けられた指装着式ハウジング２４を含む。
以下に詳細に説明するように、オペレータ１６は、視線に沿ってその目を向け、差し出されたその人差し指２６を指し、ハウジング２４をターゲット２８、例えば、カートン２８に付着したラベル３２上に印し、例えば２次元バーコード記号３０が印刷された発送用カートンに向ける。次に、オペレータは、その親指３６を使って手動でトリガ３４を押し込むことにより、ハウジング２４に取り付けられた電気光学読取装置を手動で作動する。読取装置は、記号を読み込んで処理し、ケーブル３８を使用して処理された情報を周辺装置１８に送る。周辺装置１８は、次に、例えば、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」のような短距離プロトコルを使用して、無線リンク４０により処理された情報をターミナル１２に送る。ターミナル１２は、次に、受信した情報を別の無線リンク４２上で「ＩＥＥＥ  ８０２．１１」プロトコルを通じて無線ルータ４４に転送する。ルータ４４は、次に、有線接続サーバ４６に情報を転送し、このサーバは、データベース又はルックアップテーブルにアクセスし、オペレータに表示するためにそこから情報を取り出す。サーバ４６は、この取り出された情報をルータ４４、ターミナル１２，周辺装置１８、及び指装着式ハウジング２４内の画像投影装置に送る。画像投影装置は、以下に詳細に説明するように、２次元画像４８、例えば価格「１２．９９ドル」を記号３０に隣接するカートン２８上に投影する。この画像４８は、画像を読み取るために頭の向きを変えたり又はその注視又は視線を変えなくてもオペレータには可視である。オペレータの注意は常にカートンにあり、それによってオペレータの生産性と快適性を改善する。
【００１４】
図２は、差し出された指２６上のハウジング２４を示している。電気光学読取装置６０及び画像投影装置６２、又は少なくともそれらの主要構成要素は、ハウジング内に取り付けられる。図４は、読取装置６０の回路構成要素を示している。図５は、投影装置６２の回路構成要素を示している。以下に説明するように、読取装置は、記号から受け取られた光の変動する輝度を示すアナログ信号を発生する。このアナログ信号は、デジタイザー５０によってデジタル化され、次に、復号器５２によって復号化される。図２では、アナログ信号は、デジタイザー５０と復号器５２が収容された周辺装置１８までケーブル３８によって導かれる。図３では、デジタイザー５０と復号器５２がハウジング２４内に収容されているので、ケーブル３８と周辺装置１８は除かれている。ターミナル１２内の対応するトランシーバ５６と通信するために、ハウジング２４内の無線トランシーバ５４が使用される。図２及び３は、両方ともハウジングをオペレータの指に取り付けるためのリングマウント５８を示している。ハウジング２４は、一対の光透過性ウインドウ６２及び６４を含み、一方は読取装置用で他方は投影装置用であるが、以下に説明するように、両方のウインドウ６２及び６４を１つのウインドウに組み込むことが可能である。
【００１５】
図４及び５のブロック図を参照する前に、システム１０の多くの変形が可能であることを説明する必要がある。先に説明したように、ケーブル３８と周辺装置１８は排除することができると考えられる。ハウジング２４自体も指に装着される必要はなく、ペン、ガン、懐中電灯、又は情報携帯端末のように手に保持することができ、又はオペレータの身体の別の部分に支持することができ、又は、例えば眼鏡又はヘルメットに組み込んで衣服又は身体に着用することができるであろう。ターミナル、ルータ、及びサーバ間の有線又は無線リンクは、変更することが可能であり、実際に、一部の用途では、１以上のこれらの機器を除外することができると考えられる。
【００１６】
ここで図４を参照すると、読取装置６０は、ターゲット２８上の印し３０上及びそれを横切ってウインドウ６２を通してレーザ光線を走査するためにスキャナ７２によって振動可能な走査ミラー７０まで集束光学機器６８を通じてレーザ光線を向けるように作動する半導体可視レーザダイオード６６のような光源を含む。図示の装置は、ＵＰＣ記号のような１次元記号を読み取るために適する、記号を横切って一方向に延びる単一の走査線を生成する。第２の走査ミラーとスキャナを使用して、上述の一方向に直交する第２の方向に沿って配列された走査線のパターンを生成することができ、このパターンは、２次元記号を読み取るのに適するものである。
【００１７】
記号から反射した光は、記号から反射した光の検出された輝度を示す電気アナログ信号を発生するように作動するセンサ７４、例えばフォトダイオードによって検出される。上述のように、このアナログ信号は、デジタイザー５０でデジタル化され、復号器５２で復号化され、トランシーバ５４によってアンテナ７６に送られ、全てがコントローラ８０、例えばプログラムされたマイクロプロセッサの制御の下で行われる。ハウジング２４内の全ての電子構成要素に電力を供給するために、バッテリ７８の好ましくは充電可能なものが使用される。トリガ３４は、コントローラ８０に接続される。
【００１８】
読取装置６０は、従って、ターゲット又はその何らかの特性を識別する復号化された信号を発生する。システムは、データベース又はルックアップテーブルにアクセスするためにこの識別信号を使用し、識別信号に対応する何らかの情報を取り出す。これは、出荷価格、又は在庫商品の量などとすることができるであろう。この取り出された情報は、取り出された情報を表示するためにシステムによって投影装置６２まで送り戻される。
【００１９】
図５を参照する前に、読取装置は、光線読取装置を移動するのに使用されるようなレーザ６６とフォトダイオード７４を使用する必要はないが、記号を撮像して次に画像の解析に基づいて記号を復号化するのに電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ又は同様の２次元アレイが使用される撮像装置とすることができることに言及しておく必要がある。
図５の画像投影装置６２は、駆動装置８４によって駆動されるレーザ８２のような光源を含み、この光源は、一般的に「Ｘ軸」走査と呼ばれる第１の方向に沿った第１の走査周波数ｆhで前後に水平方向にレーザ光線を移動させるためのＸ駆動装置８８によって振動可能な第１のＸミラー８６に対してレーザ光線を放射し、次に、一般的に「Ｙ軸」走査と呼ばれる第２の方向に沿った第２の走査周波数ｆvで上下に垂直方向にレーザ光線を移動させるためのＹ駆動装置９２によって振動可能な第２のＹミラー９０に対してレーザ光線を放射する。第１及び第２の方向は互いに直交する。第１又は水平方向の走査周波数は、第２又は垂直方向の走査周波数よりも一般的に遥かに高速である。好ましい実施形態では、ｆv≧４０Ｈｚ及びｆh≧３．８ｋＨｚ又はｎ（ｆv）であり、ｎは、１回の水平走査内のピクセル数である。
【００２０】
制御プロセッサ９４は、時間同期発生器９６を制御するように作動し、これは、次に、Ｘミラー８６とＹミラー９０が適正な速度で振動することを保証するためにＸ駆動装置８８とＹ駆動装置９２を制御する。Ｘスキャナフィードバック回路９８とＹスキャナフィードバック回路１００は、ミラー８６及び９０の走査周波数と走査角度をモニタし、駆動装置８８及び９２が定格速度及び走査角度を維持するのを助ける。水晶発振器１０２は、マスタークロックとして働くものである。更に、フィードバック回路９８及び１００は、スクリーンに亘って均一な光度が得られるように、レーザスポットがスクリーンを横切る時のその光度を制御するために使用することができる。時間同期発生器９６はまた、レーザ駆動装置８４を制御して、レーザ８２がレーザ光線を放射するために何時駆動されるかを制御する。
読取と画像投影のために同じレーザ６６及び８２を使用することができる。ミラー７０及び８６とそれらの駆動装置は共有することもできる。Ｙミラー９０は、２軸読み取りが望ましい時だけ共有される。コントローラ８０及び９４は共有される。
【００２１】
図６は、ここでもまた読取装置６０と投影装置６２を収容し、ハウジングをより小型軽量化するためにできるだけ多くの上述の構成要素を共有する修正された指装着式ハウジング１１０を示している。読取及び画像投影の両方のための単一ウインドウ１１２が示されている。ストラップ１１４は、オペレータの１以上の指に合わせてハウジングの大きさを変えることを可能にする。以下に説明する異なる作動モードを開始するために、一対のトリガ１１６及び１１８が設けられている。
【００２２】
投影装置は、図６の参照番号１２０によって特定される「ラスター」として公知の結果的に得られる光パターンを生成する。レーザ８２からの集束光のスポットは、ポイントＡから開始してポイントＢまでＸ方向に沿って水平周波数で駆動装置８８によって走査され、第１の走査線を形成する。それに引き続いて、駆動装置９２は、Ｙ方向に沿って垂直周波数でポイントＢからスポットを走査し、第２の走査線を形成する。連続する走査線の形成が同じようにして進行する。好ましい実施形態では、ウインドウ１１２から約５インチの距離で４平方インチ程度（例えば、２．２５インチ×１．７５インチ）と測定される表示区域に対して、ラスタの解像度は、高さ（Ｙ方向）に沿って約１２０線又はピクセルであり、幅（Ｘ方向）に沿って約６４ピクセルである。
【００２３】
画像４８は、プロセッサ９４と次にレーザ駆動装置８４を制御する発生器９６との制御の下で、選択された時間にレーザ８２をオンオフにパルス駆動することにより、ラスターパターン１２０に作成される。レーザ８２は、可視光線を生成し、所望する画像のピクセルを見ることが望ましい時だけオンにされる。例えば、図６の画像ワード「１２．９９ドル」の数字「１」は、走査線のピクセルＤでレーザをオンにし、再度別の走査線のピクセルＥでレーザをオンにし、数字「１」の垂直な脚が形成されるまで以下同様にすることによって形成される。
【００２４】
この技術によって全ての文字又は数字を形成することができる。実際に、グラフィック意匠及びロゴ、及びバーコード記号さえも含むあらゆる画像は、Ｘ及びＹ軸に沿って配列された複数のそのような照光ピクセルから形成することができる。プロセッサ９４によってアクセスするために、メモリ１２４内のフォントファイル１２２にフォントを保存することができる。
視覚的な容易さを可能にするためのほぼ４対１のコントラスト比を達成するために、画像区域は、ほぼ４から８平方インチである。画像区域がより大きくなると、表示の明るさとコントラスト比が維持されるとすれば、「ＣＤＲＨ−ＩＩ」安全レベルを超えるためにより大きなレーザパワーが必要になるであろう。反対に、レーザパワーが一定に保たれる場合、表示区域が増加すると、明るさとコントラスト比は減少する。
【００２５】
表示区域は、ミラー８６及び９０の走査角度を変えるか、走査ミラーに対する作動電力を変えるか、又は駆動周波数を僅かに変えることにより動的に変えることができる。画像高さは、ちらつきを低減するために最低４０Ｈｚで走査される。Ｘミラー８６は、捩れバンドに取り付けられた平坦ミラーが好ましい。ミラーの回転中心は、可聴ノイズを最小にするために回転軸に対して対称である。表示区域は矩形が好ましい。
レーザパワーは、好ましくは、均一な可視性の表示を維持するために走査速度に伴って変動する。レーザパワーとピクセル持続時間との積は、表示に亘って一定に保たれるべきである。走査線中の各スポットのオンオフ持続時間は、線解像度を「無限大」と考えることができるように変えることができる。
アセンブリは、約０．５立方インチの容積に適合することができ、従って、ペン、リング、キーチェーン、ペンダント、又は形状係数の小さな他のいずれかの装置として構成されたハウジングに適合することができる。好ましくは、アセンブリの構成要素は、プリント回路基板のような共通の支持体上に取り付けられ、矩形で平行六面体形状の小型モジュール１３０を構成する。
【００２６】
図７を参照すると、モジュール１３０は、支持体１３２、例えばプリント回路基板と、レーザ８２（図５参照）及びレーザによって放射されたレーザ光線を光学的に変更するように作動する光学機器が取り付けられたレーザ／光学機器ケーシング１３４とを含む。
ケーシング１３４から出て行くレーザ光線は、固定された反射ミラー１３６に向けられ、かつそこから反射される。スキャナも基板１３２に取り付けられ、第１の水平走査角度に亘って反射ミラーから反射したレーザ光線を走査するために第１の走査速度で慣性駆動装置８８により振動可能な第１の走査ミラー８６と、第２の垂直走査角度に亘って第１の走査ミラー８６から反射したレーザ光線を走査するために第２の走査速度で電磁駆動装置９２により振動可能な第２の走査ミラー９０とを含む。
【００２７】
慣性駆動装置８８は、高速で低消費電力の構成要素である。慣性駆動装置の詳細は、本明細書において引用により組み込まれる、本出願と同じ出願人に譲渡された２００３年３月１３出願の米国特許出願出願番号第１０／３８７，８７８号に見出すことができる。
電磁駆動装置９２は、第２の走査ミラー９０上及びその背後に接合的に取り付けられた永久磁石１３８と、周期的駆動信号の受信に応答して周期的な磁界を発生するように作動する電磁コイル１４０とを含む。コイル１４０は、周期的磁界が磁石１３８の永久磁界と磁気的に相互作用して磁石と次に第２の走査ミラー９０とを振動させるように、磁石１３８に隣接している。コイル１４０は、基板１３２に結合した直立壁１４２によって支持される。
【００２８】
慣性駆動装置８８は、好ましくは５ｋＨｚを超える走査速度、より詳細には１８ｋＨｚ又はそれ以上程度の高速で走査ミラー８６を振動させる。この高い走査速度は、非可聴周波数であり、従ってノイズと振動を最小にする。電磁駆動装置９２は、走査ミラー９０を４０Ｈｚ程度のより低い走査速度で振動させ、これは、過度のちらつきなしに画像を人間の網膜に持続させるのに十分に高いものである。
より高速のミラー８６が水平走査線を走査し、より低速のミラー９０が水平走査線を垂直に走査し、それによって、画像が構成されるほぼ平行な走査線のグリッド又はシーケンスであるラスターパターンが作成される。各走査線は、多くのピクセルを有する。画像解像度は、６４０×４８０ピクセルのＶＧＡ品質が好ましい。一部の用途では、ＶＧＡ品質の半分の３２０×４８０ピクセル、又はＶＧＡ品質の４分の１の３２０×２４０ピクセルで十分である。
【００２９】
画像は、１以上の走査線内のピクセルの選択的な照光によって構成される。上述のように、コントローラ９４により、レーザ光線によってラスターパターン内の選択されたピクセルが照光されて可視にされる。例えば、レーザ駆動装置８４は、レーザ８２に電流を導通してそれを作動させて各選択されたピクセルに光を放射し、レーザ８２には電流を導通しないでその作動をオフにして他の非選択ピクセルを非照光にする。照光及び非照光ピクセルの結果として得られるパターンは、人間又は機械可読の情報又はグラフィックのいずれかの表示とすることができる画像４８を構成する。レーザ駆動装置８４の代わりに音響光学変調器を使用して、照光ピクセルが望ましいラスターパターン内のあらゆるピクセルに対してレーザ光線を偏向させ、又は非照光ピクセルが望ましいあらゆるピクセルから離れるようにレーザ光線を偏向させることができると考えられる。
【００３０】
読取を開始して投影ディスプレイの持続時間を制御するために、共有トリガ３４を使用することができる。例えば、読取の作動は、最初の押し下げによって行われる。トリガを下げて保持することにより、ボタンが解放されるまで投影が可能になり、その後、次の読取のために再び準備される。トリガを維持することにより、オペレータは、画像４８をどの望ましい投影平面にもシフトすることができる。単一のトリガを使用する代わりに、二重トリガ１１６及び１１８を一方は読取のために他方は画像投影のために独立に作動可能にすることができるであろう。
【００３１】
投影されたデータは、内容が比較的限定され、移動ターミナル１２からプログラム可能なように設計される。例えば、オペレータは、ベルト１４からアンテナ１２を取り外すことができ、小さなキーパッド１５０とディスプレイ１５２を使用して、オペレータは、価格又は在庫量を投影するオプションを選択することができるであろう。設定された状態で、ターミナルはベルト上に戻して配置される。表示される情報量を制限することにより、それは、複合表面上に投影された時により明瞭になる。代替的に、装置は、オペレータが設定オプションを投影して表示される望ましい情報を選択することができるスイッチング機構を組み込むことができる。
【００３２】
更に、画像の大きさは設定可能である。あらゆる形態のデータ収集装置に対して、広範囲の作業域を有し、その近傍内か又はそれから遠方の記号を読み取ることができることが望ましい。走査角度が一定の場合、装置から投影平面までの距離に応じて、オペレータは異なる大きさの画像を見る。これにより、オペレータは、より扱い易い画像を取得するためにその手を投影平面に対してより遠くに又はより近くに移動させる。そのような補正する手を移動なしで定まった体験をもたらすために、ハウジングに測距機構１５４を補足し、投影平面からのその距離を測定することができる。測定された距離に基づいて、コントローラは、走査角度を変えて一定の画像サイズを維持する。走査角度を変える代わりに、画像の解像度を犠牲にするが、視野の大きさを変えることができると考えられる。測距機構１５４は、赤外線又は超音波距離計とすることができる。
【００３３】
効率的であるために（小さなサイズ、長いバッテリ寿命）、装置は、消費電力が小さくなるような手段を取るべきである。ＶＧＡ解像度（６４０×４８０ピクセル）にほぼ同等なものと量子化又はプロセッサパッキングに対する８ビット／ピクセルとが与えられると、完全な画像は、３００キロバイトを占有する。従来のシステムでは、画像は、外部メモリに転送され、次に、外部メモリからプロセッサによってアクセスされるであろう。外部バス装置は高容量負荷を呈し、ＣＭＯＳベース電子機器に高レベルの電力を消費させる。本発明の例示的な実施形態は、内蔵ＤＲＡＭを有するプロセッサを使用することが提案されている。レーザの反射から補足された画像データは、内蔵ＤＲＡＭに転送され、そこから直接処理されることになる。復号化された画像は、外部メモリに移動されるか又は無線リンクを通じてベルト装着式ターミナルに転送されることになる。
更に、装置は、１次元又は２次元記号のいずれかを読み取るように設定可能であることになる。１次元バーコードに対して設定される時、レーザのラスター化は無効になり、より単純化された復号化アルゴリズムが適用されるが、その両方は、２次元の走査と比較して電力消費を低減するものである。
【００３４】
最小限の設定においては、トリガ３４は、読取と予め設定された情報の投影とを制御する。より複雑なスイッチ（例えば、作動付きスクロールホイール）の使用か又は一連の時限スイッチトリガを通じて設定を達成することが可能である。例えば、ユーザは、トリガを迅速にダブルクリックして装置を設定モードにすることができる。装置は、最上部のものが強調表示された一組のオプションを投影することができる。１回のクリックでスクロールダウンすることができる。望ましいオプションが見出された状態で、オペレータは、望ましいオプションを作動して作動状態に戻すために、トリガを押し下げて保持することができる。
【００３５】
例えば、バーコード記号を読み取る代わりに、ターゲットには、ターゲットに関連する独特な情報で電子的にプログラムされた無線周波数（ＲＦ）タグ又はトランスポンダを装備することができ、ＲＦ識別システムは、手持ち式装置として構成された読取装置又は質問器を組み込むことができる。読取装置は、一般的に、トランシーバ（復号器付き）と共にパッケージ化されたアンテナ又はコイルを含む。読取装置は、パワー出力と周波数に応じて１インチから１００フィート又はそれ以上の範囲の無線波を放射する。タグは、それが無線波の帯域を通過する時に読取装置の作動信号を検出する。読取装置は、タグ内に符号化されたデータを復号化し、復号化されたデータは、処理のためにホストに通される。タグは、能動的又は受動的にすることができる。磁気ストライプ読取装置のような他の種類の読取装置を使用することもできると考えられる。
新規として請求し、かつ米国特許証により保護されるように望むものは、特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるデータ収集及び表示システムの斜視図である。
【図２】図１のシステムで使用するための指装着式ハウジングの一実施形態の斜視図である。
【図３】図１のシステムで使用するための指装着式ハウジングの別の実施形態の斜視図である。
【図４】図１のシステムで使用するための読取装置のブロック図である。
【図５】図１のシステムで使用するための画像投影装置のブロック図である。
【図６】画像投影中の指装着式ハウジングの更に別の実施形態の斜視図である。
【図７】図１のシステムに使用するためのハウジングに設置するために読取装置と投影装置の構成要素が取り付けられたモジュールの斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  データ収集及び表示システム
１２  移動ターミナル
１６  オペレータ
１８  手首着用式周辺装置
２４  指装着式ハウジング
２８  ターゲット
３０  ２次元バーコード記号
３４  トリガ
【図１】
2007525694.tif 000003
【図２】
2007525694.tif 000004
【図３】
2007525694.tif 000005
【図４】
2007525694.tif 000006
【図５】
2007525694.tif 000007
【図６】
2007525694.tif 000008
【図７】
2007525694.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット上の機械読取可能なシンボルを電気光学的に読取り、前記シンボルに関連したシンボルデータを発生させ、前記ターゲットに向けることができる読取装置と、それぞれが複数のピクセルを有する走査線のパターンを掃引することによって二次元画像を表示する投影装置と、を含むデータ収集及びディスプレイ装置であって、
前記投影装置が、前記走査線内の選択されたピクセルを照射し、前記走査線のそれ以外のピクセルを照射しないことによって、前記シンボルに隣接する前記同一のターゲット上に前記シンボルデータの二次元画像を自動的に表示するように作動することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記読取装置は、オペレータの指によって支持されるハウジングを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記読取装置は、前記シンボルに亘って光ビームを掃引し、前記シンボルから反射される可変輝度の光を検出し、該検出された可変輝度の光を表すアナログ信号を生成し、該アナログ信号を処理して前記投装置により表示するためのシンボルデータを得るプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光ビームは、半導体レーザによって生成されるものであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記読取装置は、第１の走査速度で第１の走査角度に亘って第１の方向に沿って前記光線を走査するための第１の振動可能な走査ミラーと、該第１の走査速度とは異なる第２の走査速度で該第１の走査角度とは異なる第２の走査角度に亘って該第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って該光線を走査するための第２の振動可能な走査ミラーとを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記走査速度の少なくとも一方は、ノイズを最小にするために可聴周波数を超えるものであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ターゲットまでの距離を求める、前記読取装置によって支持された距離計と、該距離計によって求められた距離に基づいて前記同一のターケット上の前記シンボルデータの画像の大きさを制御するようになった、前記距離計に接続されて作用する、コントローラと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ターゲット上の機械読取可能なシンボルを電気光学的に読取り、前記シンボルに関連したシンボルデータを発生させるように、前記ターゲットに読取装置を向け、それぞれが複数のピクセルを有する走査線のパターンを掃引することによって二次元画像を表示する、データを収集し表示する方法であって、
前記走査線内の選択されたピクセルを照射し、前記走査線のそれ以外のピクセルを照射しないことによって、前記シンボルに隣接する前記同一のターゲット上に前記シンボルデータの二次元画像を自動的に表示する段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
オペレータの指によって前記読取装置を支持する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シンボルに亘って光ビームを掃引し、前記シンボルから反射される可変輝度の光を検出し、該検出された可変輝度の光を表すアナログ信号を生成し、該アナログ信号を処理して投影装置により表示するためのシンボルデータを得る段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記光ビームは、半導体レーザによって生成されるものであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記掃引を行なう段階は、第１の走査速度で第１の走査角度に亘って第１の方向に沿って前記光線を走査するための第１の振動可能な走査ミラーと、該第１の走査速度とは異なる第２の走査速度で該第１の走査角度とは異なる第２の走査角度に亘って該第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って該光線を走査するための第２の振動可能な走査ミラーとにより実行されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記走査速度の少なくとも一方は、ノイズを最小にするために可聴周波数を超えるものであることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記読取装置から前記ターゲットまでの距離を求め、該求められた距離に基づいて前記同一ターゲット上の前記シンボルデータの画像の大きさを制御する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2007525694.tif 000010