特别在可携式仪器中的用于图像投影的电光组件的制作方法

专利名称：特别在可携式仪器中的用于图像投影的电光组件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及用于图像投影的电光组件，特别在可携式仪器中通过控制光束来投影图像，该光束的成分由阅读器用于电光读取诸如条形码符号、签名或图像之类的标记。
背景技术：
至今已发展了多种光扫描系统和阅读器，用于读取诸如出现在标签上或物体表面的条形码符号之类的标记。条形码符号本身是由一系列彼此相隔不同宽度的条形以不同宽度的间隔为界形成的图形标记图案构成，条形和间隔具有不同的光反射特性。阅读器通过电光地将由图形标记表示的空间图案转换成随时间改变的电信号来起作用，该电信号随即被解码成表示以标记编码的信息或字符的数据，该标记意在描述物体或它的一些特征。这样的数据通常以数字形式表示并被作为用于销售点处理、存货控制、分配、运输和物流等数据处理系统的输入。
已知多种扫描系统和阅读器。扫描仪可为如在美国专利第5,508,504号中所示的识别笔型阅读器，通过引用而加入于此处，包括固定安装在识别笔中的发射器和检测器，在这种情况下用户控制并手工移动识别笔通过符号。当识别笔通过条形码符号时，发射器和相关的光学部件在符号上产生光斑，当光斑通过符号的条形和间隔时，检测器检测从符号反射的光。
如图1所示，条形码符号2由一系列通常由矩形组成的亮区4和暗区6构成。暗区6的宽度(条形)和/或条形间的亮区4的宽度(间隔)表示编码的信息。这些区域的特定数目和排列表示一个字符。标准化的编码方案对于每个字符都指定了各种排列，可采用的区域宽度和间隔、一个符号所含的字符数或符号长度是否为可变等。已知的符号体系包括，比如，UPC/EAN、128码、Coda条形以及5的2交替。
为了解码条形码符号并提取合理的信息，条形码阅读器照射符号并检测从符号反射的光以检测条形和间隔的宽度，随后产生对应于被扫描符号的电信号。解码该电信号以提供多重字母数字字符，该字符对符号所依附的物体或符号的某些特征进行描述。
图1的已知识别笔型阅读器8包括发射器12和检测器14，用户手工地移动识别笔通过条形码符号。检测器14从通过条形码符号2的识别笔检测从扫描点反射的光，并对处理器16产生代表编码信息的电信号。比如，在美国专利第4,654,482号、第4,907,264号和第4,937,853号中已披露了识别笔。
美国专利第4,471,218号披露了数据识别笔和数据井，通过引用加入于此处。根据该专利，识别笔型的数据入端口终端是完全独立且无线的，并包括阅读和存储电路。终端还允许使用光耦合连接下载数据。较佳地，使用来自阅读光束源的脉冲光束输出存储的数据。通过光学检测器检测输出光束并适当地解码。
此处通过引用加入上述专利揭示的内容。识别笔型阅读器结构和操作的总特征对于熟练的读者将是明显的。
根据在1996年8月2日提交并共同被转让的美国专利申请序列号08/691,263中所描述的另一种系统，提供的手提光学阅读器终端具有人体工程的设计。根据该系统，特别提供手提光学阅读器以适合用户的手，且该光学阅读器包括阅读器部件和下载部件。该设备可包括用于显示控制信息或视频图像的显示屏、用于输入控制或其它数据的键盘，以及用于下载数据以便由阅读器部件向外部设备读取的无线通讯连接。系统还可包括多个可与设备主体连接的可互换数据收集模块，每个模块完成不同的功能，比如图像/视频的捕捉、音频的捕捉等。结果，便提供了简便的多媒体模块。
然而，我们想要的是重量轻且仍具有较宽范围能力的手提数据阅读器。考虑到信息系统包括条形码符号数据存储能力在内的相对简易性、可用性和适应性，需要发展特别适用于消费者使用的系统。
另一方面，移动光点扫描仪用光束，比如激光束扫过符号；检测器检测从扫过符号的射束点反射的光。在每种情况下，检测器均产生代表编码信息的模拟扫描信号。
这种类型的移动光点扫描仪已被披露，比如，在美国专利第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号和第5,625,483号中，所有这些都被作为即时申请转让给相同的受让人且通过引用其中的每个专利而加入于此。此处同样通过引用而加入的是在1998年4月24日提交的美国专利序列号第09/065,867号和在1994年12月9日提交的美国专利申请序列号第08/353,682号，两个专利都被作为即时申请转让给相同的受让人了。如在上述一些专利中披露的，这种扫描系统的一个实施例特别属于由用户支持的手提可携式激光扫描设备，该设备的配置允许用户对准设备的扫描头，更确切地说是对准要读取的目标符号上的光束，如以下结合图1A所描述的。
激光扫描条形码阅读器中的光源通常是半导体激光。将半导体设备用作光源特别理想，因为它们要求的尺寸小、成本低以及电压低。激光束通常由光学组件选择性地改进从而在目标距离处形成一定尺寸的射束点。经常较佳的是，射束点在扫描方向上在目标距离处测量的横截面近似与具有不同光反射度区域——比如，符号的条形和间隔——之间的扫描方向上的最小宽度相同。虽然一般的阅读器使用单个激光源，但已提出了其它带两个或更多不同特性(比如，不同频率)光源的条形码阅读器。
在已知技术的激光束扫描系统中，单个激光束由透镜或其它光学元件沿着光路被指向表面的条形码符号。操作移动光束扫描仪，采用重复性地通过诸如光源本身或设置在光束路径上镜子之类扫描元件的运动将成一直线或一系列线的光束扫过符号。扫描元件可以将射束点扫过符号并追踪穿过符号图案的扫描线，也可以扫描光电探测器的可视区，或者两种都采用。激光束可通过光学或光学机械装置来移动从而产生扫描光束。这样的动作可通过偏转光束(比如通过移动光学元件，诸如镜子)或移动光源本身来完成。美国专利第5,486,944号描述了一种扫描模块，其中在弯曲元件上安装镜子用于通过电磁激励的往复振动。美国专利第5,144,120号中Krichever等人描述到在驱动器上安装激光、光学和传感器元件，用于绕轴或在平面中重复往复运动以实现激光束的扫描。
因为扫描系统和条形码阅读器的尺寸以及光学和电子的复杂性，它们通常至今还未在同一外壳中与其它的设备相结合。传统在这种阅读器上使用适当可视尺寸的液晶显示器(LCD)要占用很大的物理面积并限制了手提系统的可减小尺寸。显示的图像是以单色显示的。
仍然在公知的技术中，比如，在美国专利第5,617,304号中的激光指示器，该设备在目标物上投影单色的光点，诸如在演讲时演讲者向观众作介绍那样。指示器实质上是闪光灯型设备并通常封装在管状的外壳内。
已披露了用于写或打印标记的扫描系统，比如在美国专利第4,085,423号和第4,908,813号中。使用热敏纸张或使用对一定频率光谱的辐射敏感的染料是用于印刷系统中大家所熟悉的方法，诸如在美国专利第5,014,072中所作的例子。

发明内容
因此，本发明的总目的是提供一种新颖的电光显示器，尤其是小尺寸的用于在可视表面投影光的图像的电光显示器。
更确切地说，本发明的一个目的是提供一种替代液晶显示设备的结构紧密的显示器，特别在手提仪器中。
本发明的另一个目的是在可携式仪器上或脱离可携式器件显示人们可读的信息，特别是字母数字字符。
本发明的第三个目的是提供用于不同形式要素的许多种仪器中的结构紧密的显示器模块。
本发明的第四个目的是显示比包含组件的仪器更大的图像用以投影图像。
本发明的第五个目的是提供一种显示器，它具有高对比度和降低目眩的来自各个方向的宽广视角。
本发明的一个伴随目的是提供一种消耗低功率的图像投影仪，为了达到以上以及其它以下将变明显的目的，本发明的一个特征总的来说就是关于设置用于显示的图像的投影。该设置包括可激励的电光组件，该组件包括，激光，当被激励时将可视光束引导至可视表面；扫描仪，沿着多根扫描线或在可视表面上方延伸的多条光路扫描光束；以及控制器，可与它操作性地连接，并可操作地使之在至少一根扫描线上的光束被选中的位置上激励激光，从而在被选中的位置上产生单独的光线像素，并以像素滞留的刷新速率激励激光从而使人眼稳定地观察可视表面上的图像。
较佳地，当光束沿着所述至少一根扫描线扫过时，可操作控制器对激光激励和去激励。组件可包括用于产生附加光束的附加光源，所有的光束具有不同或相同的波长。
组件还包括用于沿着第一方向扫描的第一扫描镜，该第一方向沿着所述的至少一根扫描线，以及用于沿着基本垂直于第一方向的第二方向扫描光束的第二扫描镜。当光束沿着多根扫描线中的每一根扫描线扫描时，可操作控制器对光束激励和去激励。
在一较佳实施例中，使用外壳用以支持组件。外壳具有光传送元件，穿过该元件的扫描光束被引向可视表面。外壳所配置的尺寸和形状较佳可如个人数字助理般放置在用户的手里，或可如手表般戴在人的腕上，或者该外壳可被延长并以如钢笔般的结构在反向端区域延伸。在另一个例子中，外壳可含具有前表面的面板，扫描的光束被引至该前表面。该面板可安装在外壳上，用以移动到扫描光束在面板前表面上入射的显示位置。
在另一个例子中，外壳具有带后表面的屏幕，光束被引向该表面。屏幕较佳地具有光扩散特性，并可移动到扫描光束在屏幕后表面入射的配置位置并通过屏幕扩散从而在屏幕的前表面产生可视的图像。若屏幕具有波长过滤功能从而可抑制环境光并增加显示对比度也是我们所希望的。
特别有利的是，如果第一扫描镜能以第一级速率移动穿过第一角距离，并且如果第二扫描镜能以慢于所述第一速率的第二级速率移动穿过大于所述角距离的第二角距离。同样，如果组件包括在第一和第二扫描镜之间光束的光路中的折叠镜，也是有益的。
根据本发明，控制器可操作性地连接于带存储字体和定时数据的存储器，以便在激励和去激励组件的时候以字体字符显示图像。该图像较佳为人可读的信息。
投影并显示图像的方法也构成了本发明的一部分。该方法包括通过将可视光引向可视表面并沿着多根在可视表面上方延伸的扫描线扫描光束来产生图像可视部分的步骤(a)，以及通过在至少一根扫描线上光束的选择位置上阻止引导步骤来产生图像的不可视部分的步骤(b)。步骤(a)通过激励一个光源来完成，步骤(b)通过对该光源去激励来完成。扫描步骤通过沿着两个互相垂直的方向扫描光束来完成。步骤(a)可通过激励多个光源来完成，步骤(b)可通过对多个光源去激励来完成。
如果步骤(a)和步骤(b)在具有光传送元件的外壳内完成，其中扫描光束被引导穿过该光投射元件，则同样是较佳的。步骤(a)可通过将扫描光束引向安装在外壳上的面面板的前表面或将扫描光束引向安装在外壳上的扩散屏幕的后表面来完成。
被认为是本发明特征的新颖性将在所附权利要求中进行特别阐述。但是，发明本身的结构和操作它的方法，以及该发明的附加目的和优点，在结合附图阅读以下对特定实施例的描述时得到最好的理解。


图1是现有技术的识别笔型阅读器的示意图；图1A是现有技术的手提式激光扫描仪和数据收集终端的示意图；
图1B显示了手提式钢笔型光阅读器；图2显示了钢笔型光阅读器的主要元件；图3演示了一种对钢笔型光阅读器的使用；图3A演示了另一种对钢笔型光阅读器的使用；图3B演示了第三种对钢笔型光阅读器的使用；图4A显示了一种钢笔型光阅读器的可替换式样；图4B更加详细地显示了图4A所示的钢笔型光阅读器的主要元件；图5A显示了另一种可替换的钢笔型光阅读器；图5B更加详细地显示了图5A的钢笔型光阅读器的主要元件；图5C是图5A的钢笔型光阅读器从一个不同角度的视图；图5D是图5B阅读器的后视图；图5E是图5B阅读器反向端的图；图6显示了一种从钢笔型光阅读器下载信息的方法；图7显示了一种从钢笔型光阅读器下载信息的可替换方法；图8显示了钢笔型光阅读器的专用下载端口；图9是图8所示的下载端口的横截面图；图10是用于移动聚焦透镜的驱动器的示意图；图11是根据本发明的可携式仪器在显示模式下的立体视图；图12是图11仪器上电光组件的框图；图13是描绘图12组件图像捕捉操作的框图；图14是图12的组件在捕捉签名操作中的图；图15是根据本发明的带投影显示图像电话的立体视图；图16是用于显示彩色图像的类似于图12的图；图17是用于捕捉彩色图像的类似于图13的图；图18是包括扫描速度传感器的钢笔型光阅读器的前视图；图19A显示了典型的要扫描的条形码符号；图19B显示了通过主传感器检测到的读数；图19C显示了通过副传感器检测到的读数；图19D是显示扫描速度随时间变化的图表；图20显示了扫描速度随时间变化的可替换图表；图21显示了图18的钢笔型光阅读器的可替换结构；
图22显示了图18的钢笔型光阅读器的可替换结构；图23显示了图18的钢笔型光阅读器的另一种可替换结构；图24是用于读出和写入条形码或其它标记的扫描系统的高度简化示意框图；图25修改了框图24的一部分，便于描述用于读出和写入文本的字母数字字符的系统；图26是该系统手提式实施例的简图；图27是具有背投影仪的可携式仪器的立体视图；图28是图27仪器的侧视图；图29是图27的仪器处于闭合位置时的侧视图；图30是图27的背投影仪的俯视平面图；图31是图30背投影仪的剖开侧视图；图32是套管型触针的剖开侧视图；图33是根据本发明的另一种可携式仪器在显示模式下的立体视图；图34是根据本发明的可戴仪器的立体视图；图35是另一种可戴仪器的立体视图；以及图36是第三种可戴仪器的立体视图。
具体实施例方式
如在本说明书和所附权利要求中使用的，术语“标记”不仅包含由交替的不同宽度的条形和间隔组成的符号图案，通常称为条形码符号，还包括一维或两维的图形图案，诸如签名以及字母数字字符。总的来说，术语“标记”可用于任何类型的图案或信息，可通过扫描光电探测器的光束和/或视场，并检测反射光或扫描光作为图案或信息在不同点上光反射率变化的表示来识别或鉴定这些图案或信息。条形码符号是本发明可扫描“标记”的一个例子。
图1A描绘了被用作枪形设备的现有技术条形码符号的例子，它具有一个手枪握把形的柄53。重量轻的塑料外壳55包含光源46、检测器58、光学部件57、信号处理电路63、编程微处理40和电源或电池62。在外壳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进入。用户将阅读器10在一定的位置瞄准条形码符号70，其中阅读器10与符号隔开，比如，不接触符号或在符号对面移动。
仍旧如图1A所描绘的，光学元件可包括合适的透镜57(或多透镜系统)从而将扫描光束聚焦至适当参考平面上的一个扫描光点。光源46，诸如半导体激光二极管，将光束引至透镜57的光轴，光束通过局部镀银镜47和其它透镜或根据需要的光束成形构件。光束从振动镜59反射，振动镜与在触发器被手工扳动时被激励的扫描驱动马达60相连。镜59的振动引起出射光束51以所希望的模式来回扫描。
可使用不同的镜和马达的结构以希望的扫描模式移动。例如，美国专利第4,251,798号披露了在每边都有平面镜的旋转多面棱镜，每面镜子跟踪跨过符号的扫描线。美国专利第4,387,297号和第4,409,470号都应用了平面镜，它绕着安装镜子的驱动轴以交替的圆周方向重复往复地驱动。美国专利第4,816,660号披露了由近似为凹透镜的部分和近似为平面镜的部分组成的多镜结构。多镜结构绕着安装多镜结构的驱动轴以交替的圆周方向上重复往复地驱动。
由符号70反射的光线52返回穿过窗56从而传播到检测器58。在图1A的典型阅读器10中，反射的光线在镜59反射并经过局部镀银镜47照射到光敏检测器58上。检测器58产生与反射光52的强度成正比的模拟信号。
信号处理电路包括安装在印刷电路面板61上的数字转换器63。数字转换器处理来自检测器58的模拟信号以产生脉冲信号，其中脉冲的宽度及脉冲间的间隔与条形的宽度及条形间隔对应。数字转换器起到边缘检测器或波形成形电路的作用，由数字转换器设定的阈值决定了模拟信号什么样的点表示条形边缘。来自数字转换器63的脉冲信号施加在解码器上，通常解码器与还带附加程序存储器和随机存取数据存储器的编程微处理器40相结合。微处理解码器40首先判定来自数字转换器的脉冲宽度和间隔。随后解码器分析条形和间隔的宽度以寻找和解码合理的条形码信息。这包括对识别合理字符和顺序的分析，字符和顺序由适当的编码标准决定。这也可包括对被扫描符号所遵照的特定标准的初始确认。该对标准的确认通常被称为自动鉴别。
为了扫描符号70，用户用条形码阅读器10瞄准它并操作可动触发器开关54以激活光源46、扫描马达60和信号处理电路。如果扫描光束51可见，操作者能看见在符号出现表面上的扫描模式并相应地调节对阅读器10的瞄准。如果由光源46产生的光束51在边缘外可见，则可包括瞄准光线。瞄准光线，如果需要，将可产生固定的或就如激光束51般被扫描的可见光斑。用户使用该可见光在扳动触发器之前将阅读器瞄准符号。
阅读器10也可包括作为可携式数据收集终端的功能。如果是这样，阅读器10将包括键盘48和显示器49，诸如在前面提到的美国专利第4,409,470号中所描述的。
考虑到信息系统包括条形码符号数据存储能力在内的相对简易性、可用性和适应性，需要发展特别适合于消费者使用的系统。在图1B中显示了可有多种消费应用的光阅读器。其通常由80标明的配置包含钢笔型主体81，在主体的书写端有一个光扫描器元件光发射器，还包含用于读出由83所示的条形码符号的检测器82。钢笔也可包括实际的书写能力，比如安装书写嘴接近光学元件82，或当然也可以在钢笔的相对两端安装书写元件和光学元件。需要扩大这种产品应用的范围。这种系统80的数据处理能力受到其潜在的物理尺寸和电源供给的限制，并从而限制了配置应用的范围。另外，在这种系统的实际操作中产生了不同的问题，特别在调节不同速度以便消费者能扫描给定条形码符号83时。
在图2中显示了与本发明结合使用的光阅读器的实施例。虽然显示了钢笔型光阅读器(经常称为“数据识别笔”)，但可以理解的是，任何其它的手提式结构都适合与本发明结合使用。虽然以下也更详细地讨论了特定结构的零件，但可以理解的是，所知类型的数据存储/处理元件和光阅读器元件可以以技术人员熟知的方式代替所讨论的特定元件。在美国专利第5,506,392号中可发现对钢笔阅读器的讨论，该专利被共同转让并通过引用结合于此。
在图2中的钢笔型光阅读器(此后被称为“钢笔或识别笔阅读器”)为标号90所代表的。可以理解的是，所示的钢笔阅读器的实际形状可被放大，比如在宽度上，从而更加清楚地显示每个主要元件以及它们是如何相互作用的。在所示的实施例中，钢笔阅读器90包含与光阅读器93本身为一体的圆子笔91、92。钢笔阅读器不需要实际具有书写能力，或可以任何适合书写元件的形式，诸如铅笔、自来水笔、标记笔等。当然，以下更详细讨论的光阅读器子系统可以以模块形式插入适当配置的任何所需类型的书写元件外壳。
所示的钢笔阅读器90的书写元件是圆子笔芯91与由92表示的凸起/缩进装置的组合以及任何所知的适合类型。明显地需要尽可能减小这些元件91和92的大小以便为阅读器模块留出最大的空间。
阅读器模块由93表示。模块93的部件和结构通常为技术熟练人士所熟知，此后为了完整性将只作简单的描述。阅读器模块93包括光源94，比如，激光或LED以及反射器95。由光源94产生的读出光束通过反射器95反射出阅读元件或读数窗96。读出光束由用97表示的条形码符号反射，反射光通过读数窗并由检测器98接收。阅读器模块93可为视野阅读器，在这种情况下，镜子95为固定镜，检测器98包含CCD(电荷耦合装置)阵列，或扫描系统，在这种情况下，反射器95由在99所示的马达驱动完成扫描运动。光源94、检测器95以及，如果合适的话，马达99与带电源101的处理、控制以及数据存储元件100连接。处理元件100控制不同部件的操作并作为由模块93读取的条形码信息的数据存储和处理设备。如以下所作的更详细讨论，需要在以后的步骤中将存储在处理元件100中的信息下载给外部设备。因此，配置一个数据输出端口并由线102输送，该线102较佳地毗邻读数窗96或与之相结合。识别笔阅读器90也可在实施例中作为激光指示器使用，其中，在演讲中通过在图像上投影射束点，从而使用输出读出束加亮所需的要素。
根据本发明提议的对钢笔阅读器90的特别实现，其出现与消费者的信息获取有关。例如，消费者带者钢笔阅读器90并正在阅读包括广告在内的印刷刊物，广告的内容可能不包含与做广告产品相关的大量信息，当然也没有起到任何鼓励消费者在随后看见产品时就购买的作用，于是便要冒消费者可能会忘记产品的危险。
然而在广告带条形码符号122的情况下，如图3所示，对于携带图2所示类型的钢笔阅读器90的消费者来说，许多这样的问题被改正了。当广告，比如，在杂志121中是消费者120所感兴趣的，消费者只要用阅读器钢笔90扫描对应的条形码符号122。条形码信息被存入处理元件100中并根据需要的程度被处理。特别地，储存了条形码符号122中与做广告的产品相关的信息。结果，消费者就有了他所希望购买的产品的自动提醒以及与产品相关的信息。明显地，当消费者120看见不止一个感兴趣的产品，相关的信息也可被储存，阅读器钢笔90的存储能力只受处理器元件100中存储空间的限制。
在图3A中显示了另一个例子，其中消费者120在销售产品的零售出口处123时携带识别笔阅读器90。每个这样的产品可带条形码符号122，比如，以UPC的格式，或可在架子上安装符号124。消费者120可能对购买产品123感兴趣，但如果没有其它信息的供应可能不愿意购买。因此，就产生了消费者会忘记产品的危险，或如前面提到的，必须依赖于消费者偶然遇见产品或与产品相关的附件信息，而且它的记忆也相应地被唤起。
本发明的一个特别应用使消费者能够随后下载以下文更详细描述的方式储存在阅读器钢笔90中的信息。特别地该信息可被下载到个人电脑或其它计算机的接入点或数据网。下载的信息可随后以许多不同的方式使用。例如，可预定产品或访问与产品相关的附加信息。在本发明下提议的特别应用是，伴随广告的条形码符号包含大量的信息以由个人电脑或计算机网接入点访问互联网(或兼容的数据存储系统)上的网站。该网站可包含与做广告的产品相关的附加信息、与相关产品相关的信息、价格信息、与其它相关网站的相互对照以及产品预定和购买的能力。这大大简化了购买过程且也保证了消费者不会忘记曾引起他注意的产品。
另外，根据本发明可导出更多的信息。例如，可评估产品的广告和受欢迎程度的影响以用于其它的营销目的，并根据它的受欢迎程度用数字表示应分配给广告的印刷空间的量。较佳地，阅读器钢笔90有一个专用用户并携带用户的识别信息诸如信用卡号，或在审定系统中携带的其它识别信息。其它的识别信息对于每一个下载都是相同的，从而保证下载的信息与钢笔相匹配。结果，在购买产品中，交易的详情可根据那些信息。另外，可根据消费者的购买模型构建消费调查情况曲线。
访问点可位于零售出口处内，使消费者120在网站上获取信息并在离开零售出口处前作出购买的决定。以下将更详细地讨论适合的访问点。可以看到，条形码符号在产品上携带，或如124所示在毗邻产品的架子上。同样，产品可用图表显示，条形码符号显示在图表上的产品上或附近。
可以看到，系统可被延伸到其它的应用中。比如，在文本的摘要和条形码符号一起印刷的情况下，条形码符号可包含当被下载时能提供对附件或相关文本访问的信息。假设有足够高的分辨率，条形码符号甚至可以由封闭系统中的VDU或其它视频显示系统读出，从而访问互联网上的附加信息。条形码符号可遵循任何合适的协议，比如UPC或EAN并可译成互联网通用资源定位器(URL)。
参考图3B描述了系统的另一种应用。目录277显示了产品294并包括了与项目号279、数量284、颜色286、大小288以及其它与产品相关的信息290相关的多种数据。另外，在292储存条形码的运输信息而在293储存付费方式。这种目录在，比如国内购物的应用中使用。该目录还能在281携带识别访客的条形码，该信息可用于购买阶段的消费者识别。根据本发明的特别应用需要储存在条形码符号中的适当可下载产品信息。尤其，项目号279事实上能以适当的计算机网络网址为形式。同样，计算机网络网站地址也可在其它信息字段290处储存。可不需要其余的条形码符号，因为信息可在网址上储存，但所示的实施例允许根据用户所能获得的硬件来替换应用。
用户用识别笔阅读器扫描网址字段，如果需要，可扫描访客识别字段281并将储存的信息下载到互联网(或其它的计算机网络)的接入点。余下的产品信息在互联网站上提供且诸如数量、颜色、尺寸、运输方法和付费方法可在这个阶段输入。由此，可建成简单的基于目录的国内购物系统。可以理解的是，这样的系统可被引进许多场合，比如，当乘客在飞机上，他可被提供一个合适的目录。再一次，系统允许消费者基于所有提供的信息仔细考虑他们应该买什么产品，也同样提供了与产品相关的有用提示或提醒，使消费者的眼睛停留在还未购买的产品上。
在条形码符号用于跟互联网或并行系统连接时，条形码符号内所含的信息有效地包含互联网地址。当该信息被下载到个人电脑时，个人电脑与专用服务器通讯，该服务器捕捉互联网地址和用户识别信息并重新路由至广告商的网页以便信息的检索和至消费者个人电脑的传送。由此，下载的信息可使消费者直接访问相关的主页或相关的子页。系统上的分辨服务器可用于从所有的用户收集信息，不仅为了信息的目的也为了开账单和选定路由的目的。
将会认识到的是，可设想互联网的可替换系统和可替换访问方法。比如，互联网可由内联网或局域网(LAN)代替，由地区或某些形式的访问权限限制的有限量用户可进入。代替下载到处理网址信息、拉出授权站点并显示产品信息的个人电脑，设想了可替换的接入点。比如，遵循诸如Citrix(TM)系统之类的系统，下载仅仅是一个接入点或本身处理能力最小的终端。终端将网址信息发送给主计算机，后者执行主要转换至URL、访问Web网站并将信息发回给终端以显示。在这种情况下，终端起到的作用不超过显示器和输入/输出设备。因此，设想系统可包含以该原理工作的新一代“网络计算机”。这种系统带来的效果是系统中结构的巨大变化，从而对只需买低价位终端用以连接被连入主网络的主计算机的消费者来说，降低了成本。因此，提议的发明对消费者来说是更加理想和更可接收的。
在图4A-B和图5A-E中显示了多种可替换钢笔阅读器的结构。首先参考图4A和图4B，阅读器钢笔130包括钢笔组件132，该组件包括圆珠笔芯，比如，以商标Zebra F-refill销售的类型，还包括可旋转从而伸出和缩回圆珠笔芯的公知类型的执行装置134。钢笔阅读器130还包括触发器136，它可与协作式内部开关138，比如型号为ITT KSC 421一起手工执行扫描。阅读器钢笔130包括用于读取条形码符号的识别笔梢140。在137还配置了数据输出端口。系统由任何合适的袖珍型电池142供电。还包括的是峰鸣器144或其它可听设备，它发出声响以告知用户条形码符号已被成功读取、电池功率低了以及剩下很少的存储器空间等。不同的可听音或可听音的不同顺序可代表不同的警告信号。另外，钢笔阅读器130可包括屏幕，或其它携带信息的可视指示器，该信息作为钢笔阅读器的状态和使用它的任何指令。较佳地，可视指示器的位置当钢笔阅读器被使用时能被用户看到。
图5A到图5E显示了所作的细微变化，其中，使用如图4般适当相同的标号。可以看到的是，阅读器的出射窗(此处如激光扫描仪在131所示的)处于相对于阅读器钢笔130纵轴的斜面上，实现在读取条形码符号中的改进人机工程。阅读器还包括手柄133，比如由皮革制成，包围其长度一部分以能改进的用户的抓握并带来了舒适性。
考虑了下载信息的多种方法。在图6和图7中显示了两种方法。在图6所示的较佳结构中，显示了可携式个人计算机，虽然固定型的计算机当然也可以满足需要。个人计算机150包括键盘152和屏幕154并通常可为传统类型。个人计算机150包括被设置从而与钢笔阅读器数据输出端口103通讯的数据输入端口156。在所示的实施例中，钢笔阅读器90的输出端口103与个人计算机150上的数据输入端口156相接触。接触输入端口156首先从下载顺序着手，其次完成钢笔阅读器90和个人计算机150之间准确且迅速的通讯。钢笔阅读器数据输出端口103和数据输入端口156之间的接端口，例如可为“存储按钮”或“触摸式存储器”，比如由Dallas半导体销售的。执行的接端口是众所周知的类型，实际上，存储在钢笔阅读器90中的信息被传送至在钢笔阅读器90上适当点上配置的端口103。信息被转换成适当的形式用以在端口103的传送并与个人计算机150的数据输入端口156接触，激活传送。配置数据输入端口156以接收从端口103发送的信息并将其转换成适当的形式。特别地，信息能以一系列代表位的电子脉冲的形式发送。这样的系统提供了简单且基本无差错的接口，使用户将存储在阅读器钢笔90中的信息快速准确地下载到个人计算机150。
可以理解的是，在本发明的范围内考虑了多种其它的下载方法。例如图7中所示的，包括键盘162、显示屏163以及鼠标164的固定型个人计算机160包括了从阅读器钢笔90上相应的扬声器数据输出168接收音频信号的麦克风166。按钮(未显示)或其它开关可包括在阅读器钢笔90上从而通过扬声器168激活传送。储存在阅读器钢笔90中的信息在扬声器168被转换成高频音频信号，该信号由麦克风166接收并被解码。当然，发送器可发送其它形式的辐射，比如，它可为在个人计算机上配置合适接受器的光学发送器或微波发送器。
如果发送器是以光学为基础的，则它可如技术熟练人士所知的并如现今在许多“膝上型”电脑上的那样使用IRDA(红外线)标准通讯设施。光学发送可在钢笔照射源的“闪烁”(重复)频率上进行。
在图8中显示了另一种下载系统。专用数据下载端口170包括用于接收阅读器钢笔90的小孔172。端口170通过线174传送从钢笔阅读器90下载的信息。参考图9所示的横截面图，将会看到，端口170包括上述任何类型的数据接收接端口174，该接端口与阅读器钢笔90进行通讯用于下载信息。下载可由钢笔阅读器90和接口174之间的接触进行接触启动，或通过按动钢笔阅读器上的按钮或其它开关(未显示)来启动。接端口174与处理器176进行通讯用于转换通过线173传送至计算机网的信息。可以理解的是，线173包含无线链路或电话线，在这种情况下合适的调制解调器可形成端口170的一部分。
可以理解的是，所有这些方法都包含用于从钢笔阅读器下载扫描信息的用户友好系统。对图8和图9所示接端口类型的使用只是部分地合适，它依赖有电脑或有其它对适当计算机网络的家庭接入的消费者，因此并不是理想的。接端口可以，比如在零售销路或其它销售点上配置。应该指出的是，钢笔阅读器也可通过数据端口、个人电脑或其它装置(甚至是条形码本身)进行写操作，从而输入以上所讨论类型的用户信息。这将简化钢笔阅读器的短期使用，使给定的用户在他或她使用钢笔阅读器期间临时输入信息。
系统应用的范围作为一个整体显然是非常宽的。例如，消费者可在处于飞机上或其它不能即时接入互联网的区域时使用钢笔阅读器。除了上述类型的广告和编辑文本，系统还可在许多其它场合中用于储存和访问与项目相关的信息，比如，在仓库存储系统中。
再次讨论识别笔阅读器本身，将发现在使用中出现了这样的问题，即用户可能以不恒定的速度扫过或扫描条形码符号。对于固定视野的阅读器这个问题尤为严重，因为由阅读器读取的条形的宽度在时域中取决于阅读器扫描的速度。如果识别笔型阅读器不以恒定的速度扫描这种问题将恶化，对于没有经验的用户经常会发生这样的情况。
可使用不同的方法来克服该问题。比如，识别笔型阅读器可设计成与页面或条形码符号被印刷的页或表面相接触。在这种情况下，可在识别笔型阅读器的尖端结合滚轮元件。在滚轮滚过纸张的同时条形码符号被读取，滚轮记录识别笔型阅读器经过纸张在任何点上的瞬时速度。在时域中由识别笔型阅读器读取的条形码符号可由此被准确地解码，条形和间隔的实际空间宽度可从穿过给定条形或间隔的时间与识别笔型阅读器在穿过条形或间隔时速度的乘积计算出。在可替换的系统中可使用类似的计算，其中，配置的不是尖部滚轮，而是有参考虚线或参考实线的条形码符号，该线平行于条形码符号本身且其间隔是已知的。识别笔型阅读器的速度因此可由穿过参考线上邻近点的时间决定并根据点间已知的距离计算瞬时速度。
然而，可以理解的是，我们希望能够，在不需要添加部件或增加滚轮系统的复杂性并无需在印刷时包括参考线的条形码的条件下，迎合用户决定的扫描速度或扫描速度的变化。
在图18中显示了适合克服这些问题的识别笔型阅读器。如从其扫描端所看到的，识别笔型阅读器90包括第一读数点180和第二读数点182。读数点180和182被分开已知的距离d。参考图19A到图19C，当用于展示184所示的简单结构的条形码符号由识别笔型阅读器阅读时，时域中由每个读数点180和182读取的反射率分别在186和188显示。读数186和188间由读数点180和182的间隔引起的时滞是明显的。为了清楚，读数186和188在时域中被标度以配合第一速度V1的条形码符号184的间隔。
识别笔型阅读器90在由箭头A表示的方向上扫描条形码符号184。条形码符号184上条形和间隔间的过渡点被标上数字1，2，3…8。作为说明性示例，识别笔型阅读器90以第一速度V1扫描点1、2和3，但是到点4扫描速度变成V2，仍旧用于说用令V2＞V1。
在读数点180和182穿过条形码符号184的相对位置上显示了间隔的读数点180和182。在186显示了第一次穿过条形码的第一读数点180的反射率读数。如图中所见，过渡点1、2、3和4之间的宽度是恒定的，对应于等速V1。过渡点4、5、6和7的宽度也是恒定的，但比过渡点1、2、3和4之间的短，因为识别笔型阅读器以较高的速度V2扫描符号184。
为了获得附加的信息，会发现还需要第二读数点182的反射率读数。第二读数点182的反射率读数188也显示了在过渡点1、2和3之间的宽度是恒定的，在时间上落后于第一点180的读数186，因为第二点182物理上在主要点180之后，间隔距离d。时滞由等式d/V1给定。因此，因为d是已知的常数且从186和188两个读数的比较可算出时滞，所以可简单地算出V1。可以发现，为了完成计算，必须能够匹配186和188中每个读数的对应点。由此，随后的过渡点可容易地匹配，当然假设没有读数误差。实际上，在扫描中速度没有变化的情况下就再不需要计算了。在随后读数186和188上的对应点间的时滞可被检查出来以验证速度保持恒定。
如果发生速度在扫描中变化则还需要计算步骤。例如，当第一读数点通过条形码符号184上的过渡点4时，速度增加到V2，相邻过渡点间的宽度对于每个读数186和188都会减少。如果测量速度变化带来的对应过渡点间的时滞，则新的速度可再次建立，设定时滞＝d/V2(如过渡点6所示的)。
可以理解的是，为了获得最多的信息，需要知道速度变化的时间点。在所示的例子中，在每个读数186和188上对应邻近过渡点之间的宽度显示了，速度变化必须当第二读数点182在过渡点3和4之间时发生，因为第二读数点182穿过点所用的时间比第一读数点180所用的时间短。事实上，参考读数188可计算出实际的时间点，使用以下的等式，其中tc是速度变化的点(tc-ta)·V1+(tb-tc)·V2＝tb-tatc=ta(V1-1)+tb(1-V2)(V1-V2)]]>其中，ta是过渡点3的时间，tb是过渡点4的时间，V1和V2可如上述计算出。因此可以发现，可以构建图19D所示的速度对时间的图表。这样便可结合由第一读数点180读取的读数186对条形码符号184不同过渡点的实际间隔进行准确计算。
可以理解的是，以上的讨论是在相当理想的速度变化的基础上画出了导线。实际上，当然可能速度按一些形式的连续曲线而变化。在这种情况下，可获得的最多信息将从通过每个过渡点的两个读数点180和182之间的时滞测得。考虑到读数点180和182之间的间隔如上述是已知的，所以在每个过渡点的速度可由此决定。这样会产生如图20所示的在给定时间t的一系列离散的的测量速度值。对应于每个测量点的过渡点对应图19A到图19D中所标的数字标上1、2、3…。可以发现，在所述的例子中，速度曲线向上弯曲表示加速。沿着时间轴绘制的读数所在的点随着扫描速度的增加将靠得更近。
只能对每个可辨认的过渡点导出瞬时速度信息。如果需要或可能的话，可使用在每个读数186和188中检测到的可辨认的印刷缺陷，以提供额外的测量点。
下文中确定了系统所带的两个主要困难并解决了这些困难。
首先，关于过渡点间瞬时速度的信息不能准确地判定。但是可外插出测量点间的曲线，由此将得到在任何时间点上识别笔型阅读器扫描速度的精确表示。用户可考虑储存作为典型扫描速度曲线的信息来完成外插过程。该信息可被用作确定沿着确定的测量点之间最相似的曲线。
另外，无法检测到每个读数点通过相同过渡点时间间隔中扫描速度的变化。因此在每个过渡点测得的速度只是一个平均值。这是最容易克服的，通过保证点180和182之间的间隔足够小，从而使在其中扫描速度会变化的滞后时间只有非常小。
另一个必须考虑进的因素是将会影响读数和计算的识别笔型阅读器的取向。尤其是，读数点180和182之间在扫描方向上的间隔将取决于识别笔型阅读器的取向。提供了克服该问题的不同可能性。首先，识别笔型阅读器可被制成一定的形状，从而使其只能以一种方式被用户握住，由此读取的方向便是已知的。当然不能保证，因为用户可能因为某种原因而不能正确握住识别笔阅读器。涉及到用户是左撇子还是右撇子又会有问题产生了。
较佳的解决方式是提供充分的读数点从而可确定取向。例如，如图21所示的，也提供了第一读数点180和第二、第三读数点182、190，每个点都在尺寸已知的标称三角形的一个角上。在这种情况下，可获得三个反射率读数，得到三个对应每个读数上过渡点的时滞值。从该信息，可确定瞬时速度以及读数方向上读数点180、182和190间的间隔，并因此可确定识别笔型阅读器90的取向。在图22中显示了一种可替换的结构，其中第一读数点180被用于基本的条形码读数，而四个附加点182、190、191和192提供了所需的速度和取向信息。在图23显示了另一种变化，其中，提供了一对相对地拉长的拱形附加读数区193和194，从而获取用于解码由第一读数点180获取的读数的速度和取向信息。
使用以上的系统，可简单并准确地获得扫描速度的测量，并可测量扫描速度的变化。实际上，通常可以而且是毫无困难地检测到和提供扫描速度从每秒五英寸到每秒二十五英寸的变化。
可发现的是，需要附加的信息处理以确定速度信息，但所提议实施的另一个优点是，每个读数窗的简单时域数据可储存在识别笔型阅读器中并可下载到个人电脑或其它处理器。在该阶段，可执行附加的处理步骤和完整的解码。结果，识别笔型阅读器的功率、处理和存储负荷被减到最小。
将会发现的是，上述所讨论的与任何适合于手提扫描的扫描仪类型相关而且基本是可携式的，能够阅读条形码符号或携带符号的类似信息。该信息，可从手提式扫描仪中的存储器通过任何合适的接端口下载到个人电脑或其它接入点或计算机网络。
虽然本发明已参考某种外壳、触发器或模式开关装置及其它所披露实施例的特征进行了讨论，但可以理解的是，可使用多种外壳形式形状和触发器装置。如果需要，也可包括条形码读数系统的其它传统特征。本发明的实现较佳地使用最小化的元件，诸如那些在此处所描述的或此处参考的材料中的，或公知技术中的。
另外，即使描述本发明是关于阅读一维条形码的，但本发明并未局限于这样的实施例，它同样可以应用于更复杂的标记扫描或诸如两维条形码和由几何形状组成的矩阵符号之类的数据获取应用。可以想像，本发明也可以找到与各种机器视觉或光字符识别应用一起使用的应用，其中，信息从诸如印刷字符或符号之类的标记或被扫描物体的表面或结构特性获取。
除了在特定外壳中封装外，扫描仪的元件可以用很紧密的组件或诸如单个集成模块或“扫描引擎”之类的OEM子配件实现。这样的模块能可互换地用作多种不同的写入仪器、外壳、操作形态和数据存取系统的专用指示器/扫描元件。
该模块可有利地包含多种光学子配件，它们被安装在支座和诸如光电二极管、电荷耦合或固态成像器件之类的光探测元件上。与这种元件相结合的控制线或数据线可与电气连接器相连，安装电气连接器使模块电气连接到与数据存取系统的其它元件相连的配套连接器。
单独的模块可具有特定的扫描或与之结合的解码特性，比如，在某段工作距离的可操作性，或带一个或多个特定符号体系或印刷密度的可操作性。该特性也可通过手工设定或工厂设定相关模块的控制参数来决定。用户也可通过使用简单的电气连接在数据存取系统中互换模块来使数据存取系统适用于不同的应用。
以上描述的扫描模块也可在自含式数据存取单元或包括一个或多个诸如键盘、显示器、打印机、数据存储器、应用软件及数据库之类元件的可携式计算机中应用。这样的单元也可包括通讯接端口，从而使数据获取单元与主计算机或数据处理系统的其它元件相连，或与远程计算机通过局域或广域网络相连，或通过调制解调器或XDSL接端口或ISDN接端口与电话交换网相连，或通过低功率无线电广播从可携式终端到固定或移动接收器并由此到其它系统元件。
虽然我们为了方便把光学阅读器90称作“钢笔阅读器”，但可以理解的是，阅读器可以作为固定光束“识别笔”型阅读器操作，其中通过用户手工移动阅读器来扫描符号以使光束光点穿过符号，也可以作为阅读器本身中的移动光束扫描仪，其中，马达驱动器移动镜子(或其它光学元件或组件，可能包括光发射器)从而产生移动光束。本发明的光阅读器也可包含在除了“钢笔”形状外壳之外的不同外壳中。
本发明的另一个实施例提供了随意将钢笔阅读器90用作光指示器的可能性，即使用从光源94发射的光束(为了视觉效果通常为半导体激光)。这样的激光指示器在幻灯演示中对强调特征很有用，其中允许演讲者远离屏幕一定距离站立。在钢笔阅读器这样的应用中，反射器95可被激活也可不被激活，这取决于使用者要固定点指示器还是要将图像成线或成圈投影到目标上的指示器。在美国专利申请序列号08/936,288中对指示器/条形码阅读器(在不带书写仪器的外壳中)可转换仪器的操作进行了描述，通过引用将其结合于此。
可使用手工操作的多位置触发器开关(诸如图2中的夹子C或图4实施例中所示的拨动开关)在钢笔阅读器不同模式的操作中切换。在开关的第一位置，激光二极管94被关闭，从而无光束产生。在第二位置，激光二极管被打开并从固定镜子95反射从而提供固定指示光束。在开关的第三位置，扫描镜95被激活，使光束被扫描，从而在指向的表面上产生可见的线。在较佳实施例中，扫描是一维的，从而屏幕上得到的线是笔直的。然而在可替换实施例中，扫描镜95可使光束在两个垂直方向上被扫描，从而在屏幕上形成任何理想的图案，诸如利萨如图案或圆。也可设想更复杂的扫描配置，激光以预定的间隔打开或关闭，并结合被实现平面中的预定扫描路径，从而可将预定图像或曲线图形投影到屏幕上，诸如正方形或三角形，或形成任何其它理想图形点的图案。
在条形码阅读模式和指示器模式下操作的一个区别是，目标的定位和射束点的聚焦，在阅读模式下在几英寸的距离处，而在指示模式下在十或二十英尺的距离处。激光二极管本身与聚焦透镜正常地封装在一起，聚焦透镜聚焦射束点用于从阅读器的末端在相对较短的预定工作距离上进行条形码的阅读。为了实现双距离和双模式设备，可配置附加的透镜L1，它被设置在外壳内并当指示模式被激活时移入第一聚焦透镜的光轴中。因此，在指示模式下，光束将通过两个透镜并在远离指示器端相当距离的地方聚焦。透镜L1可通过直接作用开关来机械地移入和移出射束路径，开关由用户手工地在阅读模式操作和指示模式操作之间切换。
例如，向里推动夹子C可将透镜L1沿着轨迹移动并卡入(click)到出射激光束路径上的预定固定位置。该轨道可装有弹簧，从而夹子C的另一种移动将使它离开射束路径。
同样，透镜L1的位置可固定在外壳中，射束路径可被移入到L1或到达读数窗的清晰路径中。在该选择中，射束路径可通过镜子或通过改变光源位置来移动。
如果触发器是多位置触发器，则触发器的位置可被编程，从而不同的接触对应不同的投影图像。由此，钢笔在触发器被设定为第一位置时提供直线的图像，而在触发器被设定为另一位置时投影圆。触发器的不同位置也可提供不同长度的线和/或不同大小的圆或其它被投影的图像。
当然，光束的扫描减少了图像的可见度，可见度与由固定光束产生的点的可见度有关。为了补偿，可根据触发器的位置或使用的模式来增加激光输出功率。
该可转换激光指示器/扫描仪的实施例也可包含在钢笔电脑的触针中，诸如在美国专利第5,369,262号中所示的，通过此用结合于此。这样的触针可与有源矩阵或无源(压敏)显示终端一起使用。激光指示器也可包含在书写仪器中，诸如钢笔或机械铅笔，比如在美国专利申请序列号08/794,782中描绘的，通过引用而结合于此。
除了以上提到的特征，也可能将其它特征结合入钢笔，包括将它制成带小(比如，1-线)LCD显示器和少数用于输入数据或控制操作的输入按钮的迷你可携式计算机，或将它制成用于滚动的跟踪球。也可使用声音记录器用于进行听写或提示讯息。还可将无线电接收器结合在相同的外壳内，从而单元可起到带小巧且成一直线显示器的寻呼机的作用。
可使用声音识别或运动检测来对任何预定的计算机功能的操作初始化。一定程度上，可在钢笔、手写识别、签名验证或授权中应用更加复杂的运动检测系统，而且可应用类似的功能。钢笔在空间中的运动也可被捕捉到存储器中并被译成等效的文本，从而使钢笔不必为了记录由钢笔运动而“写”的数据而真的在纸上书写。
同样，激光指示器也可包含在可携式手提数据终端或计算机(有时称为“可携式数字助手”)中，诸如在美国专利申请序列号第09/047,015中描绘的。
取代在指示和阅读模式之间切换，可在阅读模式中使用手工操作的多位置触发器开关以移动一个元件，比如，在第一位置和第二位置之间移动透镜L1，其中在第一位置上，光束被聚焦在与窗96相关的第一工作距离内的第一焦点上，在第二位置上，光束被聚焦在与窗96相关的第二工作距离内的第二焦点上。一个焦点可位于外壳的内部或在读数窗上或在读数窗附近的近处距离上，以便读取位于离开读数窗几英寸范围的第一工作距离内的近处标记。另一个焦点可位于远离读数窗极远的位置上，以便读取位于离开读数窗几英尺范围的第二工作距离内的远处标记。
由此，仪器可通过移动可移动元件来读取近处和远处的标记，如前面提到的，可通过滑动安装在外壳上滑动开关的按钮来一起移动可移动元件，或可通过由手工按动开关上按钮来电气激励的驱动器来移动可移动元件。
图10用示意图描绘了按钮开关200，当被压下时，将引起电磁线圈202产生对永磁铁204的永磁场产生互相作用的电磁场。安装聚焦透镜L1便于磁铁204的节点运动。磁铁是安装在弯曲部分206上的悬臂梁，诸如弹簧片，其相对磁铁的一端被锚定和固定在适当的位置。磁场的相互作用引起弯曲部分206振荡并因此将透镜从光路移出移进，从而将沿着该被聚焦的光轴传播的光束聚焦在第一或第二焦点以选择读取位于一个焦点上的标记。
根据本发明，取代在可携式外壳中加入书写元件，仪器中的电光元件可不仅包括上述的条形码扫描仪，也可包括用于投影图像的图像投影仪，诸如图11中描绘的字母字。投影仪可包括与扫描仪元件分离的它本身的子组件元件，但是较佳地，至少一些元件被共享并被选中以通过模式选择开关212完成其功能，安装该模式选择开关用于钢笔型外壳214上的滑动运动，该运动是在分别对应阅读和显示模式的一对开关状态之间进行切换。
如在图12中更明确描绘的那样，诸如由驱动器218激励的激光216之类的光源向第一x-镜220发射激光束，该x-镜220可通过X-驱动器222发生振动从而将激光束以第一扫描频率fh沿着第一方向水平地来回移动，这通常称为“X-轴”扫描，并由此向第二y-镜224发射激光束，该y-镜224可通过y-驱动器224发生振动从而垂直地将激光束以第二扫描频率fv沿着第二方向垂直地上下移动，这通常被称为“Y-轴”扫描。第一和第二方向是互相垂直的。第一或水平扫描频率通常大大快于第二或垂直扫描频率。在较佳实施例中，fv＝60Hz，fh＝3.8kHz或n(fv)，其中n是一个水平扫描中像素的数目。可操作控制处理器228以控制时间同步发生器230，从而控制x-驱动器222和y-驱动器226以保证x-镜220和y-镜224以正确的速度振动。x-扫描反馈电路232和y-扫描反馈电路234监测镜子220和224的扫描频率和角度并协助驱动器222和226保持设计的速度和扫描角度。晶体振荡器238被用作主时钟。另外，可使用反馈电路232和234以当激光穿过屏幕时控制激光点的亮度，从而得到了整个屏幕上均匀的亮度。
在图11中用标号240表示得到的被称为“光栅”的光线图案，而且其面积大于外壳。从A点开始，来自激光216的聚焦光点由驱动器222以水平频率沿着至B点的X-方向扫描以形成第一扫描线。随即，驱动器226从点B以垂直频率沿着Y-方向扫描点以形成第二扫描线。连续扫描线的形成以相同的方式进行。在较佳实施例中，对于离开仪器大约5英寸的距离以4平方英寸(比如，2.25英寸×1.75英寸)的数量级测量的显示区域或投影屏幕，光栅的分辨率沿着高度(Y-方向)约为120线或像素，沿着宽度(X-方向)约为64像素。
在处理器228和发生器230的控制下以选定的次数通断地以脉冲发射激光216，从而控制了激光驱动器218，以光栅图案240生成图像210。激光216产生可见光，并且只有当想看到理想图像中的像素时它才被打开。比如，图11中图像字“SYMBOL”中的字母“L”的形成，是通过打开在扫描线上像素D的激光，以及另一条扫描线上像素E的激光，依此类推直到字母“L”的垂直脚形成。字母“L”的水平脚的形成是通过打开沿着相同扫描线上连续像素F、G和H的激光来形成。
通过该技术可形成每一个字母或数字。实际上，任何图像，包括图形设计和标志，甚至是条形码符号，都可通过多个沿着X和Y轴排列的位来形成。字体可储存在存储器242中的字体文件中用于被处理器228访问。
参考图12，可在阅读模式下和显示模式下使用同一激光216从而分别用于读取符号和投影射束点。镜子220在两种模式下共享，而镜子224只有当需要两轴读数时才被共享。在图12中描绘了通过用户输入盒244由开关212完成的手工选择。阅读模式可整个地删除。显示模式的启动可通过压下远离顶部的外壳顶端上的按钮来完成。
组件可以放入约为0.5立方英寸的体积，并因此可适合结构如钢笔、环、钥匙链、下垂物或任何其它具有小形状因数的器件的外壳。较佳地，组件的元件安装在共同的支持物上，诸如印刷电路面板，并构成矩形平行六面体形状的结构紧密模块。如以上所提到的，液晶显示器(LCD)是在许多设备中尺寸减小受到限制的元件。LCD具有有用的不超过约30度的视角，而且通常需要人工光线以提供足够的亮度在多种照明环境下读取显示。因此，LCD无法适用于与高度小型化相关的场合，并最终，不需要如图11所描绘地离开外壳214一定距离投影图像210，而是可以将图像投影到房间的墙壁上，或投影到位于本身被制成其中一部分的外壳外壁的投影屏幕236，或如以下结合图15解释地，可位于毗邻外壳的邻近表面上，包括支持表面，比如支持外壳的工作台面，在某些场合下甚至可被投影到用户的衣物上，诸如衬衫，以作为方便的投影屏幕。在某些情况下，虽然人体皮肤的对比度很差但可直接在用户的手掌上进行投影。
图像面积大约为4到8平方英寸以达到约为4∶1的对比度从而可容易地观察。如果要保持显示的亮度和对比度，则较大的图像面积要求激光的功率超过CDRH-II安全水平。相反地，如果激光的功率保持恒定，则为了增加显示面积需要减小亮度和对比度。
可通过改变镜子220和224的扫描角度、通过改变启动扫描镜的功率或通过轻微改变驱动频率来动态地改变显示面积。以最小值40Hz来扫描图像高度以减少闪烁。x-镜220较佳为安装在扭转带上的平面镜。镜子旋转的中心与旋转轴对称以减小可听噪声。显示区域较佳为矩形。
激光的功率较佳随着扫描速度而改变以保持显示器的统一可见度。激光功率和像素持续时间的乘积应在整个显示器上保持恒定。在扫描线的过程中可改变每个点的开-关持续期从而可认为线分辨率为“无限的”。
可在外壳中包括一个掩模以阻挡光栅图案240顶部和底部上的扫描线，从而减少由于扫描速度变化而引起的失真。模式选择器不需要滑动开关212，而可为任何用户启动的开关或按钮，甚至可使用声控启动。
如以上所描述的，仪器具有阅读模式和/或显示模式，在阅读模式下，它可阅读一维或两维的符号，在显示模式下，它可在屏幕或模拟的可视表面上投影图像。如果符号是URL地址，则可将仪器制成能够通过无线链路提供互联网浏览的网页。来自网站的信息可被下载到仪器并通过图像投影仪显示。
仪器也可反过来被用作照相机或捕捉设备以捕捉诸如图13中的字“SYMBOL”260之类的目标图像，或在捕捉模式下捕捉图14中的手写签名262。可通过改变镜子220和224的扫描角来动态地改变视野。分辨率可通过动态地改变扫描速度来改变。图13中的图像260可由任何诸如电荷耦合设备之类的两维固态阵列传感器以及扫描面板264上的信号处理电子设备来处理，其中在扫描面板264上安装电光组件以产生DBP波形文件，后者随即被传到波形发生器266和图像投影仪268以产生显示。为了减小噪声并防止在信号捕捉过程中的大DC偏差，在每根水平扫描线中的激光可以脉冲的形式发射从而对图像取样。
在钢笔形仪器的例子中，可在其中集成加速计以在用户书写时检测钢笔的运动。加速计也可检测到手抖动并改正手抖动。通过检测用户手的运动，可使用来自加速计的信号来动态地改变显示的尺寸或放大显示的特定区域。例如，移动钢笔终端接近于投影屏幕可放大显示。
加速计也可检测手的运动并摇动显示器。因此，它被用作滚动条。比如，横向移动钢笔将左右地摇动显示器，而上下移动钢笔将上下地摇动显示器。当然，可通过声音、跟踪球或“接触屏”输入滚动或摇动显示器。
本发明的激光投影显示器优于传统的LCD显示器，因为投影显示器具有±90°的视角，只根据需要消耗功率，并可产生大于仪器本身的图像。如图15用于蜂窝式电话270所示的，投影显示器271可在不使用电话时用于覆盖并保护键盘275的盖273的外表面上投影。
当然，LCD和投影显示器可用于相同的仪器。LCD可用于短消息或私下观测消息，而投影显示器可用于较长的消息。
在其它应用中，小尺寸的电光组件可安装在用户头部的一边，比如，在眼镜框中，用于在用户视野中的眼镜透镜上投影图像。
图16类似于图12，而且已使用了相似的标号以表示相同的部分。主要的区别是，有三束激光216a、216b和216c在镜220上聚焦，而不是像前述的只有单一的激光216。这三束激光通过使用不同频率的激光或通过在激光路径中插入滤色器分别产生比如红、蓝和绿的不同颜色激光束。由每束激光形成的光点在镜220上被互相叠加。
如果只启动了一束激光，则镜220上的点将具有被启动激光的颜色。如果超过一个的激光被同时启动，则镜220上的点将具有所有启动激光颜色的混合色。对红、蓝和绿激光的使用能形成光谱中的任何颜色。另外，对只有两种不同波长的激光的使用能够减少颜色的系列。
如前述的，所需颜色的点通过驱动器222和226被手工地在垂直方向上扫过。激光驱动器218被连接于每束激光并以脉冲的形式间断地发射它们以形成位像。该图像的颜色取决于哪种激光被启动作为图像的每个像素。因此，整个图像具有的颜色可为红、蓝、或绿、或这些颜色的任何混合。另外，每个像素可单独地配置所需的颜色，从而整个图像包含多重颜色。
图17类似于图13，并显示了对彩色标记260的捕捉，通过使用多个，比如三个光电探测器270a、270b和270c观察通过不同滤色器，比如分别为红、绿和蓝色滤色器的272、274和276。聚焦透镜278、280和282在各自的光点探测器上聚焦图像。
参考图24，显示了表示根据本发明原理设计的一类条形码读取/写入设备的一个实施例的高度简化框图。该设备可以可携式扫描仪300的方式实现，或较佳地作为桌面工作站或固定扫描仪实现。在较佳实施例中，在重量轻的塑料外壳中实现该设备。
转向更详细的图24，在阅读器300中由光源301产生出射光束302，通常为激光二极管、发光二极管等。来自光源301的光束通过光学组件303光学地修正以形成具有某些特征的光束。将由组件303定尺寸和定形的光束施加于镜或扫描单元304上。光束以特定的扫描图案反射到扫描单元304，比如，形成单线、线性光栅扫描图案或更复杂的图案。扫描的光束305随后通过扫描单元304引导穿过出射窗306，以照射设置在离开阅读器前端几英寸的目标307。在阅读器为可携式和手提式的实施例中，用户瞄准或定位可携式单元，因此该扫描系统穿过要读取的符号308。从符号反射和/或散射的光309由透镜310收集并由设备中的光检测器311检测，产生被处理并被解码以再现由条形码表示的数据的电信号。如在下文中用到的，术语“反射光”将意味着反射和/或散射的光。
镜304的扫描特性可由驱动单元312和313单独地控制。驱动单元可通过控制来自驱动电路314的信号来操作，驱动电路响应于通过中央处理单元或控制器316在控制总线315上传送的数字控制信号，中央处理单元或控制器316较佳地通过包含在阅读器300中的微处理器来实现。
光检测器311包括具有可调节或可选择增益和带宽的模拟放大器。控制器316连接到光检测器以实行对模拟放大器中电路值的适当调节，从而响应通过控制总线326施加于控制器312的控制信号。
光检测器311的输出施加到数字转换器317上。数字转换器317将来自光检测器311的模拟信号转换成脉冲宽度调制数字信号。在美国专利第4,360,798号中描述了一类数字转换器。如前面提到的，诸如这些包含在数字转换器317中的电路具有可变的阈值水平，该阈值水平根据本发明可进行适当地调节。数字转换控制单元被结合入数字转换器317中，其功能是实行数字转换器中阈值水平的适当调节以响应通过控制器316和控制总线324施加到数字转换器上的控制信号。
数字转换器317的输出施加到解码器318。解码器318的设备操作类似于现有技术中所描述的设备，诸如在背景技术部分所提到的。
本发明的一个关键特性是提供一种合适的媒体，该媒体可适合读、写并甚至可擦除。既适合读也适合写的媒体的一个例子是热敏纸。在写模式下，激光源可以脉冲的形式传送，从而当光束被扫描时激光源将在媒体上成像为一系列的点。当然，在这样的情况下，扫描仪必须被固定并且是不动的，从而字母或数字的字符可由适当的两维点序列组成。
可参考在1991年11月8日提交并作为本发明转让给同一受让人的序列号为第789,705号的美国专利申请，并在此通过引用而加入以描绘通过单个镜子304在两个方向上扫描。
设备可通过手工开关319从读模式切换到写模式(反之亦然)。该开关向控制器316提供了输入，控制器又根据选择的模式向驱动电路314、激光器301和检测器311提供适当的控制信号。
设备300也可包括CPU320、键盘321、显示器322以及连接于外围设备的接端口323。这样的元件可沿着控制和数据总线324互相连接并与控制器316连接。
另外一种从读模式切换到写模式的方法可在CPU320的控制下自动完成。在这样的实施例中，在媒体上提供控制标记328。这样的标记位于媒体上希望从读切换到写的点上。
虽然本发明已就读或写一维或两维条形码进行了描述，但它并局限于这样的实施例，而也可适用于更复杂的标记扫描应用中。可以想像的是，本发明的方法也可寻找与各种机器视觉或光学字符识别应用一起使用的应用，其中，信息来源于诸如字符之类的其它类型标记或来源于被扫描物体的表面特征，以及在其上打印或记录的信息。
在所有不同的实施例中，扫描仪的元件可装配成非常紧密的封装，从而使扫描仪以单个印刷电路面板或集成模块被生产。这样的模块可交换地被用作多种不同类型的数据获取和打印系统的激光扫描元件。例如，模块可在手提式扫描仪以及附于可伸缩臂之上或在桌子表面上延伸安装或附于桌面下边的桌面扫描仪或以更加复杂的数据获取和印刷系统的部件或组件安装的桌面扫描仪之间交替地使用。
模块可有利地包含安装在支座上的光学组件、光电探测器和信号处理组件。与这种组件相连的控制或数据线可与安装在模块边缘或外表面上的电气连接器连接，以使模块电气连接到与数据获取或处理系统的其它元件相连的配套的连接器。
单独的模块可具有与之相关的特定的扫描、解码或印刷特性，比如，在特定工作距离的可操作性、或带特定符号体系的可操作性或打印速度或密度。特性也可通过手工设定与模块相关的控制开关来决定。用户也可使数据获取系统适合扫描不同类型的物体或者通过在使用简单电气连接器中互换数据获取系统上的模块来使系统适应不同的应用。
上述的扫描模块也可在包括一个或更多诸如键盘、显示器、数据存储器、应用软件和数据库之类元件的自持的固定或可携式数据获取系统中实现。这样的系统也可包括通讯接端口，允许数据获取系统与局域网络的其它元件或与电话交换网络通讯，或者通过调制解调器或ISDN接端口，或通过从可携终端至固定接收器的低功率无线电广播进行通讯。
替代如图11所示的从钢笔形仪器投影图像，或投影到如图15的电话盖273之类的可携式仪器的前表面部分，图27-31描绘了用于从仪器的屏幕后面在屏幕上投影图像的可携式仪器和电光组件。
仪器400可用作个人数字助手或可携式计算机，并包括可折叠的蛤壳形外壳，该外壳具有外壳部分402和404，它们在枢轴406上转轴式地连接从而在图28中描绘的打开位置和图29中描绘的关闭位置之间运动。可伸缩的屏幕408在打开位置穿过外壳部分延伸。屏幕具有扩散的光学特性并阻挡外界光线。屏幕可在其上端410和412被锚定于外壳部分的外部边缘区414和416，在这种情况下，屏幕在关闭位置折叠成一半。同样，屏幕可绕着滚子418滚动，并可拉动低端412使屏幕在将低端412锁于外部边缘区域416之前不滚动，如图27所示，屏幕在打开位置被拉紧。
图30描绘了用于将图像投影到屏幕408后表面的电光组件或模块。仪器400中的激光器420将激光束422引向X-扫描可移动镜424，该镜用于从其本身反射至固定的反弹镜426，该镜用于从其本身反射至Y-扫描可移动镜428，该镜用于从其本身反射至屏幕408的后表面。后表面的两维扫描通过屏幕向前表面扩散用于观察。如果调制激光束，光线的暗点和亮点将组成光栅图像。
在较佳实施例中，X-扫描镜以高频率(在10kHz以上)并在窄小的扫描角(±7.2°机械角)中驱动，X-扫描镜较佳地为微电机小型镜，可以为镜面多边形。激光器可仅当X-扫描镜在一个方向移动时被激励，并当X-扫描镜在相反方向移动时去激励。Y-扫描镜以低频率(大约50Hz)并在宽广的扫描角(±28.5°机械角)中驱动，该扫描角大于X-扫描镜的扫描角。在X-扫描和Y-扫描镜之间的反弹镜使X-扫描镜的扫描角在不增加组件的总体深度的前提下减少了。屏幕的尺寸大约为4平方英寸。屏幕的分辨率大约为160×160像素。屏幕在所有的可视方向上均可在±90°之间可见，与LCD可视角相反，后者通常局限在±30°。图31的电光组件可占用12mm×10mm×8mm的空间体积。本发明的显示器可使用与LCD显示器相同的接端口。
显示器可当屏幕被移向打开位置时自动接通电源。
仪器400是电池供电且为手提，并能够放入某人的端口袋。水平扫描速率较佳等于或大于10kHz，从而使扫描数据平均或相关以使噪声平均并使扫描更加主动。
通过改变像素间的间隔可减小水平失真从而匹配扫描镜的运动。通过消隐图像中的顶部和底部扫描线，以及通过减小显示器的亮度和分辨率可减小垂直失真。通过改变作为扫描速度函数的激光器功率可减小亮度的失真。可将滤色器与屏幕408相连或结合从而提高对比度。通过使用检测环境光的检测元件可获得亮度补偿。
预计激光器的功耗为20-30mw，而每个扫描镜消耗的功率少于5mw。这种比较有利于背后照明LED显示器。通过仅当触发器被按下或仅当检测元件显示环境光线低于阈值水平时投影图像，可减小功耗。
在屏幕的前表面可检测到反射或光敏触针，从而使该设备不仅用作显示屏幕，也被用作接触屏。触针可具有在反光尖端的钢笔形状终端，从而尖端的位置可由显示器读取，以用于移动光标或选择投影图标。
可设计触针以产生声响，比如，滴答声响，模拟鼠标或其它顶点设备上按键的滴答声。声响可通过安装在显示设备中的话筒检测到。
取代钢笔形状，触针450可安装在指尖上并类似于套环，如图32所示。可在套环上提供反射表面452以改变其上的入射光线方向。当按压投影显示的表面454时，由于套环一侧的机械弯曲，套环可发出滴答声。钢笔或套环形的触针储存在显示设备上的凹槽内以便于存取。
图33描绘了类似于图11中描绘的钢笔形仪器214的钢笔形投影仪500。投影仪500包括图12中描绘的元件，并由此可操作用于投影包含图形和文本的显示，诸如单词“open(打开)”502和“closed(关闭)”504，每个都在其自身的矩形有界区内以模拟指令按键。显示还包含描述的光标506，比如，作为箭头。提供安装用于仪器500上移动的开关508、或指轮、或模拟控制器以使用户将光标506移动至指令按键502和504之一的按键以执行由按键表示的指令，或者在光标一进入按键区域后马上执行，或者在另一诸如开关被压下的手工动作完成后执行。光标可连续显示也可引起闪光以增加可见度。
在钢笔形仪器500顶部的触发器510被按下以启动显示。可操作仪器上的检测元件512检测环境光线并提供亮度调节和电池效率。例如，在黑暗的环境中，不是很需要明亮的显示。因此，显示器不需要强烈照明，而且随之而来的，面板上的电池也不需要消耗许多能量，从而减小功耗。
投影显示的大小是Y-扫描镜移动角度以及从仪器500到可视表面距离的函数。在较佳实施例中，产生了四个长度近似相等的显示行以构成矩形显示。可应用面板上范围探测器以判定仪器和可视表面之间的距离，并自动控制Y-扫描镜移动的角度。用户也可手工选择图像大小，比如，通过将拨动开关移向预定位置以控制镜面角，并从而控制显示的图像大小。
图3中显示图像的大小大于仪器500中模块的大小。图像是无焦点的且在宽广范围内可读，比如从一英尺到无限远。在相对于仪器的不同距离观察图像不需要对光学元件重调焦距。该无焦点特征的获得可通过使激光束的横截面或光束斑点以等于或小于扫描角除以像素分辨率构成数的比率发散。图像的大小与离开仪器的可视/投影距离成正比。
对于选择的显示分辨率帧速被优化。比如，对于160行分辨率的显示优选50Hz。低于40Hz的帧速会引起闪光。当帧速高于70Hz时显示将开始丢失行。
显示可构成视频图像、实况电视转播或视频流、标记、公告牌，或简单地说，任何图像。
电光组件的附加特征包括通过只在部分扫描中启动激光器来保存能量，通过在环境光线暗的时候减小激光器功率而在环境光线亮的时候增加激光器功率来保存功率，通过用套筒或宝石轴承来支撑X-扫描镜用扭转枢纽或磁铁线圈来支撑Y-扫描镜从而将摩擦最小化，添加可折叠镜以获得每次扫描一行以上，以不同的速度驱动Y-扫描镜以补偿投影失真，以恒定的速度驱动Y-扫描镜并使用附加的透镜以补偿投影失真，以带补偿投影失真的曲面镜面的多边形构造Y-扫描镜，在以不同速度驱动X-扫描镜的同时以恒定速度驱动Y-扫描镜以补偿投影失真，以不同的速度驱动X-扫描镜和Y-扫描镜以补偿投影失真，以宽大的扫描角驱动Y-扫描镜以最好地补偿投影失真，以及交错由Y-扫描镜产生的扫描线。
亮度补偿可通过在每帧当中改变激光器的功率来获得。当激光器的功率在整个帧中是恒定的时候，随着扫描仪的减速，相对每根扫描线末端的显示将更亮，而且随着扫描仪的加速，每根扫描线的中央更暗。为了显示在整个帧中具有相同亮度的图像，激光器功率以激光点速度的函数进行调节。
必须得到补偿的不同类型的失真包括由于非线性扫描速度分布所带来的激光点(像素)纵横比，由于在显示区中的可变扫描仪速度所带来的更亮或更暗区域造成的亮度失真，以及大扫描角的失真。
电光组件的其它特征还包括用凸轮或曲轴驱动Y-扫描镜；用可透过激光但不可透过环境光的滤波器构造屏幕；将屏幕构造成全息扩散元件以得到统一的视角；将屏幕构造成光学接触屏，其中屏幕上触针的位置由激光束到达触针的时间决定；把触针构造成反射元件并将光电检测器放在屏幕后面；用嵌入式光电探测器和电池构造触针；构造触针用于有线或无线操作；用附加的放置在屏幕后的光电探测器捕捉图像；在放置在屏幕后的热敏纸上打印。
电光组件尺寸的小型化使它可被安装在许多不同种类的外壳中，特别是那些空间已被优化的外壳。因此可在蜂窝式电话内部提供带有在封盖上投影图像的组件，如以上所讨论的。在较佳的应用中，图像可为电话号码列表。钢笔、识别笔或钥匙链可类似地包含组件并投影任何显示。即使较大的外壳，诸如玩具或台式计算机之类的，也可装备该组件。任何通过显示信息提高使用的设备都可充分利用组件。
在设备为上述的条形码符号阅读器的情况下，可使用显示器可视地向用户通知阅读符号的状态。例如，可在特定的扫描中打开和关闭激光束以形成人可读的信息，诸如“太远”或“太近”，以通知用户阅读器离符号太远或太近不能阅读。其它的信息可包括“倾斜的”、“反射的”或类似的以通知用户阅读中发生了问题。信息也可表示阅读成功了。从而，显示器起到向用户反馈设备的作用。
可以理解的是，以上描述的每个元件或两个或更多一起，也可找到以其它不同于上述类型的构造为形式的有用的应用。
例如，可将X-扫描镜和Y-扫描镜用作一小型镜阵列，以用于视频投影系统和高清晰度电视以及所知的微电机械系统(MEMS)。可由单个激光广泛地照射整个阵列。同样，可通过为每面镜子产生个别激光束的数字光学元件来将激光聚焦到阵列上，从而防止镜子之间到达阵列的光线的任何损失。可移动每面镜子以根据需要照亮像素或使像素黑暗。
为了制造彩色显示器，使用了多种不同波长的激光照射阵列。同一时间只有一束激光照射列。激光器在快速的连续中被启动。当今，商业上只提供红激光和蓝激光。市场上还没有绿激光。因此，彩色显示器不是全色彩，取而代之的是减色图像。可使用光束分离器来制造同轴的光路以防止随着相对于可视表面的距离变化所带来的会聚损耗，或可邻近地放置激光器以防止显著的视差错误。较佳地，MEMS列的分辨率为160×160像素，与在个人数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须同时被照射，则不需要马上激励所有的激光器。可迅速扫描激光阵列，在同一时间只能照射所供应电源能够承受的数量。
通过机械地扫描160激光的单行阵列也可完成显示，其中所有的激光都瞄准往复扫描整个阵列的移动镜。同样，可移动整个阵列。为了将功耗最小化，在同一时间激励较小的激光组。单独的扫描镜可在两个互相垂直的方向上振动，与分别在两个方向上移动两面镜子相反。
通过同时扫描三个线性阵列激光可制成彩色显示，每列中带不同的彩色激光。单个镜子就可扫描所有三个阵列，或所有的三个阵列可被一起移动。
除了移动镜子和/或光源，其它的扫描装置包括旋转镜面多边形，移动透镜或其它光学元件或诸如声光系统或电气控制的光栅之类的非机械光束反射器。每一个沿着X-轴扫描的元件都不需要是线性的。也可考虑非光栅类型的显示器。
如以上所描述的，X-轴的扫描速度高于Y-轴的。组件可转90°，从而可使Y-轴的扫描速度在沿着垂直方向上较高。
现在转向图34-36的实施例，在其中安装了上述的电光组件或用于投影和显示可由人眼观察的图像的配置，并由在类似手表的构造中可戴在用户手臂上的外壳来支持。图34描绘了具有可环绕用户手腕的带子902的外壳900。带子是可伸展的，或可包含两个由带扣或类似扣件扣在一起的皮带。
LCD屏幕904位于外壳上，用于向用户显示信息。键盘906位于LCD屏幕的附近，用于使用户手工键入数据。控制按键908和910用于控制表的操作，包括键盘和LCD屏幕904的功能性。
在外壳900上安装屏幕912用于在外壳中的隐蔽位置和如图所示的显露位置之间的双箭头方向上的移动。手柄916使用户能够紧握屏幕912。
如上所述，外壳中的扫描仪沿着在显露位置中屏幕912上方的多条光路扫描由面板上激光产生的激光束。面板上控制器激励选中位置上的激光从而在选中的各位置上以刷新的速度产生各别的光像素，像素以该刷新速度可使人眼稳定地观察由屏幕912上像素的光线图案组成的图像。该图像可包括任何信息或图像并可包括，比如，与预约时间结合的预约日程表，并可补充或独立于在LCD屏幕904上显示的信息。按下控制键918以启动控制器，在其它应用中，还可对将面板上数据通过无线传送转移至远程主机或网络的传送进行初始化。
图35类似于图34，但其显示了改进后的外壳920，它在外壳相对屏幕912的一边具有另一个屏幕922，也可选择性地，在外壳的底边安装另一个屏幕924。可使用一个或更多这样的屏幕916、922和924来显示信息。
图36显示了另一种改进后的外壳930，它具有腕带932、屏幕934、键盘936和滚动按钮938和940。如前所述，激光器在选定的位置被激励和去激励以在屏幕934上产生光图案。屏幕934较佳为背后照明从而可提高对比度。外壳930可包括检测返回外壳光线的固态两维传感器阵列，以及收发器和天线，用于从远程主机接收数据或向远程主机发送数据，远程主机诸如通过无线传送的局域网络，较佳地使用以IEEE 802.11为标准的光谱24协议。外壳还包括话筒和喇叭，用于从局域网络接收音频信号和向局域网络发送音频信号，局域网络仍旧通过无线传送，较佳地使用IP的声音协议。
在较佳实施例中的屏幕934包括排列在近似为矩形的显示器中多重线上的多重字符。
本发明的另一个特征涉及激活激光器，如在1997年5月12日提交的美国专利申请序列号第09/855,771号中描述的，通过物体传感，此处通过引用结合了该专利申请中的全部内容。
另外，除了以上所描述的，本发明的重要特征可概括如下一种可携式仪器，在显示的操作模式下用于投影位像，在读取操作模式下用于选择性地电光阅读标记，该仪器包括a)一个外壳；b)一个由外壳支持的电光组件，用于在阅读模式中读取标记，并在显示模式中用于在可视表面投影位像；以及c)一个模式选择器，用于选择一种模式。
一种方法，用于在显示操作模式下投影位像，而在阅读操作模式下选择性地电光读取标记，该方法包括以下步骤a)在可携式仪器上手工选择阅读模式以读取标记；并b)在可携式仪器上手工选择显示模式以在可视表面投影位像。
一种用于在显示操作模式下投影位像的电光组件，包括a)一个光源，用于产生光束；b)一台扫描仪，用于以覆盖可视表面区域的扫描线的光栅图案方式扫描光束，以及c)一个控制器，用于在光束扫描每根扫描线的同时断续地使光源产生脉冲。
一种可携式手提设备，包括a)一个外壳，具有显示表面；以及b)一个投影仪，在外壳内，用于在显示操作模式下在显示表面上投影图像。
一种配置，用于在目标物上显示可由人眼观察的图像，该配置包括a)一个可激励的激光器，用于在被激励时向目标物投射激光束；b)一台扫描仪，用于沿着多个通向目标物的光路扫描激光束；以及c)一个控制器，可操作性地同在至少一条光路中激光束选中位置上的激光器连接并对其激励，从而在选中的各位置上并以刷新速度产生各别的光像素，以该刷新速度像素可维持使眼睛稳定地观察由目标物上像素的光线图案组成的图像。
一种方法，用于在目标物上显示可由人眼观察的图像，该方法包括以下步骤a)提供可激励的激光器以向目标物投射激光束；b)沿着通向目标物的多个光路扫描激光束；并c)对在至少一条光路中的激光束选中位置上的激光器激励，从而在选中的各位置上，并以刷新速度产生各别的光像素，以该刷新速度像素可维持使眼睛稳定地观察由目标物上像素的光线图案组成的图像。
一种用于显示信息的手提式电子设备，包括a)一个外壳，具有显示面板；b)一个可激励的激光器，在外壳中，用于在激励时向显示面板投射激光束；c)一台扫描仪，在外壳中，用于沿着通向显示面板的多条光路扫描激光束；以及d)一个控制器，可操作性地同在至少一条光路中激光束选中位置上的激光器连接并对其激励，从而在显示面板上选中的各位置上，并以刷新速度产生各别的光像素，以该刷新速度像素可维持使人眼稳定地观察由显示面板上像素的光线图案组成的图像。
一种可佩带的用于显示信息的电子设备，包括a)一个可佩带的外壳，具有固定于人眼前面的显示表面；b)一个可激励的激光器，在外壳内，用于在被激励时向显示表面投射激光束；c)一台扫描仪，在外壳内，用于沿着通向显示表面的多条光路扫描激光束；以及d)一个控制器，可操作性地同在至少一条光路中激光束选中位置上的激光器连接并对其激励，从而在显示表面选中的各位置上，并以刷新速度产生各别的光像素，以该刷新速度像素可维持使人眼稳定地观察由显示表面上像素的光线图案组成的图像。
本发明并不局限于背面投影，特别旨在包括光源在内置式屏幕的可视侧或前表面上的正面投影，而且屏幕较佳地在其后表面具有反射/扩散的性质。
虽然本发明已作为以用于图像投影的电光组件的实施来进行描绘和描述，特别在手提式或佩带式仪器中，但并非旨在将本发明局限于所示的细节中，因为无论如何在不脱离本发明精神的前提下完全可作出不同的修改和结构变化。
不需要进一步的分析，上述的内容将完整地揭示出本发明的要点，其他人通过应用现有的知识可容易地将本发明应用在不同的应用中，当然在不删减本发明特征的前提下，该特征是区别于现有技术的观点并清楚地构成了本发明总体或特定的必要特征，因此，这种适应应该并将在以下权利要求的等效意思和范围内被理解。
权利要求
1.一种用于在一目标上显示可由人眼观察的位映射两维彩色图像的装置，其特征在于，所述装置包括a)多个具有不同波长的可激励激光器，用于在激励时向所述目标投射各自的激光束；b)扫描仪，用于沿着通向所述目标的多条光路扫描所述激光束；以及c)控制器，它与所述激光器可操作地连接，用于在沿着所述光路扫描所述激光束时激励和去激励所述激光器，所述控制器在所述激光束位于至少一条光路中的选定位置处激励所述激光器，以便按一刷新速率照射覆盖在所述选定位置上的各个光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆盖像素可维持使眼睛稳定地观察所述位映射两维彩色图像，所述控制器在所述激光束位于至少一条光路中的其它选定位置处去激励所述激光器，以便不照射覆盖在所述其它选定位置上的各个光像素，其中所述图像由所述目标上被照射和未被照射的覆盖像素组成的光图案构成。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫描仪包括第一扫描镜，用于沿所述至少一条光路的第一方向扫描所述激光束；以及第二扫描镜，用于沿基本垂直于第一方向的第二方向扫描所述激光束，并且所述控制器用于在沿着多条光路中的每条光路扫描所述激光器时激励和去激励所述激光器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一扫描镜以第一速率移动通过第一角距离，并且所述第二扫描镜以慢于所述第一速率的第二速率移动，并通过大于所述第一角距离的第二角距离。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一外壳，用于支撑所述激光器、所述扫描仪和所述控制器，所述外壳具有一透光元件，所述扫描激光束通过所述透光元件照射在所述目标上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述外壳的尺寸和形状被构造成适于握在用户的手中。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外壳是伸长的，并且在两端区域之间延伸，并且所述透光元件位于所述两端区域的一个区域中。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外壳具有一面板，所述扫描激光束投射在所述面板的前表面上。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述面板安装在所述外壳上，用以移动到所述扫描激光束在面板前表面上入射的显示位置。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器在操作上与一存储器相连，所述存储器具有被存储的字体以及何时激励和去激励所述激光器以便将所述彩色图像显示为字体字符的定时数据。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器、所述扫描仪和所述控制器被安装在一公共支撑件上，构成一模块。
11.一种用于在一目标上显示可由人眼观察的位映射两维彩色图像的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a)提供多个具有不同波长的可激励激光器，以便向所述目标投射各自的激光束；b)沿通向所述目标的多条光路，扫描所述激光束；以及c)在所述激光束位于至少一条光路中的选定位置处，激励所述激光器，以便按一刷新速率照射覆盖在所述选定位置上的各个光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆盖像素可维持使眼睛稳定地观察所述彩色图像；d)在所述激光束位于至少一条光路中的其它选定位置处，去激励所述激光器，以便不照射覆盖在所述其它选定位置上的各个光像素，其中所述图像由所述目标上被照射和未被照射的覆盖像素组成的光图案构成。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述扫描步骤是通过沿两条相互正交的方向扫描所述激光束来实现的。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤是在一个外壳中进行的，所述外壳具有一透光元件，所述扫描激光束被引导通过所述透光元件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述扫描激光束射在安装于所述外壳上的一面板的前表面上。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤c)是通过显示字体字符来实现的。
16.一种用于显示位映射两维彩色图像的手提式电子设备，其特征在于，所述手提式电子设备包括a)外壳，所述外壳上具有一显示面板；b)多个具有不同波长的可激励激光器，它们位于所述外壳中，用于在激励时向所述显示面板投射各自的激光束；c)扫描仪，它位于所述外壳中，用于沿着通向所述显示面板的多条光路扫描所述激光束；以及d)控制器，它位于所述外壳中，与所述激光器可操作地连接，用于所述激光束位于至少一条光路中的选定位置处激励所述激光器，以便按一刷新速率产生覆盖在所述显示面板的所述选定位置上的各个光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆盖像素可维持使眼睛稳定地观察所述彩色图像，而所述彩色图像由所述显示面板上的覆盖像素组成的光图案构成，所述显示面板在显示所述图像期间是静止的。
17.如权利要求16的设备，其特征在于，所述设备是一电话，并且所述显示面板与所述电话铰接。
18.一种用于显示位映射两维彩色图像的可佩带电子设备，其特征在于，所述可佩带电子设备包括a)可佩带外壳，所述外壳上具有一显示表面，位于人眼的前方；b)多个具有不同波长的可激励激光器，它们位于所述外壳中，用于在激励时向所述显表面投射各自的激光束；c)扫描仪，它位于所述外壳中，用于沿着通向所述显示表面的多条光路扫描所述激光束；以及d)控制器，它位于所述外壳中，与所述激光器可操作地连接，用于所述激光束位于至少一条光路中的选定位置处激励所述激光器，以便按一刷新速率产生覆盖在所述显示表面的所述选定位置上的各个光像素，其中在所述刷新速率下，所述覆盖像素可维持使眼睛稳定地观察所述彩色图像，而所述彩色图像由所述显示表面上的覆盖像素组成的光图案构成，所述显示面板在显示所述图像期间是静止的。
全文摘要
一种用于在可视表面上投影图像的配置和方法，包括沿着多条在可视表面上延伸的扫描线扫描光束，选择性地照射在扫描线上光束的选中位置上的部分图像。可视表面可远离于支持配置的外壳，或可位于外壳上。
文档编号G02B26/10GK1848135SQ20061007472
公开日2006年10月18日 申请日期2002年10月18日 优先权日2001年10月19日
发明者D·亚维德, F·R·伍德, E·巴坎, M·斯坦恩, C·谭, S·马克格里格尔 申请人:讯宝科技公司