包含位编码信息和扫描器控制的印刷数据带的制作方法

专利名称:包含位编码信息和扫描器控制的印刷数据带的制作方法
本申请是我们于1985年4月1日递交的，申请号为718，173的尚待批准申请的部分后续申请。
本发明涉及一种通过在纸上或其它衬底上印刷位信息的编码数据系统。这种编码不仅在读出装置扫描时用来传递信息，而且还用来控制供读出之用的光扫描器的对准，还用来控制扫描速率。
现有的印刷制式中包含有多个条形码，该条形码是其间隔和尺寸便于在横向扫描时传递信息的一组平行的印刷线。由于条形码限制了编码信息的数量，因而扫描速率和沿印刷线长度方向上扫描器的定位都未处于临界状态。
扫描条形码由威尔逊(Wilson)在涉及编码方式的3，211，470号美国专利中予以揭示。文中涉及到的条形码及包含的一定的冗余量，使用起来很方便，并且与出现局部故障时能对遗漏的数据进行补偿。在塞林格曼(Seligman)的4，059，224号美国专利和巴里斯(Bullis)的4，308，455号美国专利中，揭示了另外的这类编码的识别技术。撒拉曼(Salaman)的4，439，672号美国专利揭示了另一种在数百英尺长的图带上编码的形式。一种根据扫描数据来控制扫描器的形式，由道尔基(Dolch)在3，852，537号美国专利中予以披露。
相比之下，本发明则是涉及一组相邻且平行的“数据线”的读出，最好是按顺序读出。其中的每条数据线都是由一系列具有予定尺寸、高度和宽度均匀一致的区域所构成，这种区域称之为“比特区”(bitarea)。该比特区或是被印刷，或是由于未印刷而为空白，并且以此来提供位信息。数据线的总和连同被结合的数据一起形成一个数据带。该数据带按从它的一端到另一端的顺序，通过对各数据线进行光学扫描来读出。
这种扫描要求扫描器对准数据线的方向，并且控制垂直和水平扫描的同步。为此，本发明的数据带还包含有用以控制扫描器的印刷数据。
本发明涉及一种适用于由阅读器1进行光学扫描的，含有位编码信息的“数据带”7。而附加的数据供读出期间控制光扫描器。
数据带7的主要部分是由信息段23组成。信息段是由一组平行、相邻和长度一致的数据线11构成。每条数据线包含有相同数目的比特区，该比特区是相互邻接的，其高度和宽度一致。举例来说，通常每个比特区可以是矩形，每个方向上的尺寸大约为0.22毫米(0.010英寸)。也可以采用其它形状和尺寸的比特区。
每一个比特区或是被印刷，或者是空白，以此来确定其信息量。
信息段23是由许多条如同数据线11那样的数据线所构成。编码信息段23在垂直于数据线11(即横向)的方向上纵向排列，并包含了所期望的编码信息。最好数据是按顺序来进行编码的，在使用时，为了读出信息，对数据带上每条数据线进行扫描，扫描是从信息段的上端开始，到达信息段的另一端而止。
信息段具有在所说的数据线的相反方向的二端，排列在数据带纵方向的引导线(27，29)。这些引导线与数据线的构形一致，以便给扫描器提供控制信息。在扫描期间，借助这个控制信息，通过阅读器来保持扫描器连续扫描，并使之与数据线对准。
上述的信息段包括a)水平同步段15，b)垂直同步段19。这两段一起可看作是“标头”。在水平同步段15中的编码是每条数据线比特区的数量数据，这数据能使扫描器自行对准，所以每条数据线的扫描将尽可能地接近与数据线平行。而设置的门限电平的数据与纸和墨水颜色之间的对比度相关。最好数据从信息段23的前端到另一端，并沿着每条数据线11顺序地进行编码。但是，其它顺序也可采用，这取决于阅读器中的软件。垂直同步段的编码是关于比特区高度的信息。
图1是阅读器的透视图，它由光学扫描器和记载数据带的纸张夹持器构成。
图2是一张已印刷了数据带的纸张平面图。
图3是用于信息段的两种印刷位信息(双比特)的实例。
图4是一个数据带的放大视图。它显示出水平同步段，垂直同步段、部分编码信息段、对准引导段和起始线。数据带的纵向方向是图4之中的垂直方向。
图5示出了与数据线图形一致的左侧引导线段。
图6示出了与数据线图形一致的右侧引导线段。
本发明的数据带7最好是印刷在一张纸上或其它衬底5上，就像一张卡片一样。用在此处的“印刷”一词可看作是任何一种令人满意的传统的打字、照像，或能在衬纸上敷设所期望的图形并且有能使用光扫描器操作的足够细节和足够精度的其它技术。
数据带7的一个最佳形式是沿着并平行于一张纸的一个页边印刷，如图2所示。
与本发明的数据带一起使用的扫描器被安装在阅读器1中，阅读器1具有像在扫描期间对准引导线、接收和夹持纸张或其它衬底一类的设备。数据带7包含有印刷在衬底5上并平行于数据带7边缘的对准标志2和4。前端标志2通常在数据带7一侧的前端(因而不干扰扫描)，而终端标志4则靠近数据带的末端。为了识别它们，标志2和4最好形状不同(例如，一个是点，而另一个为矩形)，因而阅读器需带有相应的对准设备。
光学扫描器(本发明无此部分)安装在阅读器1之中，用来对放置于其下的数据带7进行扫描。这种扫描器在1985年4月1日递交的序号为718，219号尚待批准的申请之中业已描述，其光学扫描器、印刷比特编码数据的设备及相同的读出方法，与本申请一样都转让给同一受让人。尚待批准的专利申请之描述在此一并作为参考。这种扫描是从数据带7的一端扫到另一端，从前端开始，一次扫描多条数据线中的一条。
光学扫描器的控制机构设计成能够响应所接收到的对数据带扫描的信息，并根据所接收的信息对扫描器进行控制。因此，扫描器不仅对数据带进行扫描，而且扫描特性基本上被从扫描数据带获得的信息加以控制。
用来扫描和读出数据带7信息的光学扫描器应包括确定扫描器相对数据带7夹角的设备，以使扫描线基本上平行于数据线11;还应包括调整扫描速率的设备，以使之与数据线中比特区的信息量、线的长度和比特区的高度宽度相应。(采用“高度”这词的含意是在数据带7的纵向，即与数据线长度方向垂直的方向上“比特区”的长度;“宽度”这词的含意是横跨于数据带，即与数据线长度方向一致的方向上的“比特区”的长度。)比特区通常是相互毗邻的，并在垂直于数据线的方向上对齐。
印刷在一张纸5上的典型数据带7示于图2中。数据带7的宽度大约为16毫米(5/8英寸)，长度大约为255毫米(10英寸)，在靠近一张约215毫米×280毫米(8 1/2 英寸×11英寸)纸的边缘印刷数据带7。它可以与纸边平行，但要距纸边有一予定的距离。前端对准标志2和终端对准标志4，与标志对准设备或其它在阅读器1中的设备一起，使之能方便而准确地对数据带7定位。
在数据带7上的编码信息被安置在编码信息段23中，它采用一对相邻的比特区，以“双比特”的形式编码。可以接受的双比特的两种形式示于图3，或为黑-白8(二进制的0)，或为白-黑9(二进制的1)，黑-白和白-黑对双比特系统并不是能令人满意的，当读出时，应指明误差。在最佳系统中，一个信息位是从每个双比特获得的，即从相邻的一对比特区中的每一个获得。
图4示出了数据带7的上端部分，它包括横跨于数据带排列的三段水平同步段15，随后是垂直同步段19，再后是编码信息段23。
沿着信息段23左边纵向排列的是起始线25，起始线25可以看成是双比特一侧是黑(B)区，接着一位白(W)区。换言之，可以看作是一个白/黑(W/B)双比特直接跟着一个黑/白双比特;它还包含一个位间隔30，紧接着位间隔的是构图检查卡的校准引导线27，其宽度为一个双比特(图5以放大形式示出)。沿着信息段23右边纵向排列的线构成校准引导线29，其宽度为一个双比特(或三比特)，离信息段23有一位或两位的间隔31，其结构示于图6。最好，线25沿水平同步段15和垂直同步段19排列，线27沿垂直同步段19排列，线29沿水平同步段15和垂直同步段19排列，只是线29是实线，且沿水平同步段15的宽度为一个双比特。
校准引导线27和29具有一致的结构。并且每条数据线比特区的高度一致，即在线27和29中的比特区，与数据线11中的比特区一样有相同的高度，而且与之对准。扫描器可以对接收到的来自数据线11两端的线27和24的信息的相位进行比较，并用它来调整相对于数据线11的扫描角，以保持扫描与将要读出的数据带平行。借助扫描器，使用起始线25，可使每条数据线11的读出起点相同。
要读出的编码信息排列在编码信息段23中的线27和29之间，双比特8和9的每个横向的水平线就是在上文所说的数据线11，即沿着任何一条数据线，在比特区中双比特的总和就构成了数据线，沿着数据线顺序排列的每对比特只是表示一个双比特信息，最好利用每条数据线11的双比特的末端，作为奇偶检验。例如，一种奇偶检验是用于对每个双比特线中相间的双比特进行检验，而另一种奇偶检验则用于对另外一半相间的双比特进行检验，这点在上面提及的有关申请中已经详细地叙述过了。如果需要的话，也可提供奇偶和校验。
正如从图4看出的，图中存在许多条数据线11，而且形成了高度和宽度一致的相邻比特区(双比特)，线11的长度全都相同，全都平行且相邻，而且沿着公共线起始。它们一起构成编码信息段23的一个确定的信息组。最好信息顺序地沿着每条数据线11加以编码，从编码段23的顶部开始，到达编码段23的底部为止，其它的顺序也可以采用。
示于图4的数据线11中的双比特码是一个可用于实践的例子，尽管更为常用的是数据线22。前端对准标2处于相对于标头的予定位置，终端对准标志4准确地示于图4;或可能有不同的位置，只要它距线25的垂直距离保持相同就行。因此，标志2和4可以同阅读器1中的对准设备一起对数据带7进行定位。
比特区的高度(数据线11的宽度)一般在大约0.25毫米到0.9毫米(0.010英寸到0.035英寸)范围内;比特区的宽度一般在大约0.15毫米到0.43毫米(0.006～0.017英寸)范围内。如图3所示，双比特的宽度应是这个值的二倍。一个高密度的数据带的比特区尺寸为0.25毫米×0.15毫米宽(0.01英寸×0.006英寸)，双比特的宽度为0.30毫米。一个低密度的数据带的比特区尺寸为0.30毫米高×0.38毫米宽(0.02英寸×0.015英寸)，双比特的宽度为0.75毫米。假如编码信息区长102毫米(4英寸)，宽(数据线的长度方向)12.0毫米(0.47英寸)，这种低密度编码带可提供204条数据线，而每条数据线具有16个双比特，适用于总共有3264个双比特编码信息的情况。
数据带7的上端是水平同步段15。在光学扫描的起始期间，水平同步段15向阅读器提供数据，用以调整阅读器的扫描线的角度，以便使其基本上平行于数据线11，结果扫描将是最精确的。水平同步段15还用来比较纸或其它衬底与印刷物质的亮度，以便调整对比度，并且在阅读器的控制下，调整每条线的比特区。
在水平同步段15中的编码是在信息段23中的每条数据线11的半字节数量。“半字节”被定义为四个数据比特。当从左至右横跨水平同步段15读出时，阅读器遇到一系列由白到黑的变换。图4表明，从线25开始到引导线29为止存在8个这样的变换，交叉的数量加上4，再被2除就等于半字节的数量。在图4所示的数据带中，每条数据线11有 (8+4)/2 ＝6个半字节，这种编码的半字节数不包括奇偶检验位，而仅仅看作是奇偶检验之间的实际数据位。
水平同步段15从一侧到另一侧是对称的，并具有偶数个条形码17，其中至少有四条横跨于数据带的宽度方向上。两个较宽的条形码的宽度为三个双比特，其余的宽度为一个双比特，并有一个双比特的间隔。条形码17的上端横向排列在数据带7的上端，而条形码的上边缘在水平方向上对齐并平行于数据线11。对条形码17进行扫描，确定水平同步段15的中心，并确定扫描线第一次与条形码交叉的端点，从而产生了阅读器相对数据带7倾斜的方向和大小的信息，而扫描角的倾斜之粗调由扫描器来完成。扫描器被设计成能翻转其方向，并能返回条形码17的上端，重复其读出步骤以便确定倾斜的调整是否已经完成，并重复这一步骤，直到扫描线基本上平行于数据线11为止。
条形码17允许扫描器测量衬底和被印刷区域之间的对比度，根据这一对比度，当扫描进行到数据带上的条形码17时，产生门限电平，最宽的条形码最适合这一用途。
垂直同步段19位于水平同步段15和编码信息段23之间，并且，沿着垂直同步段19边缘排列的校准引导线27和29同其“零十字准线”对准。这点在上面引用的尚待批准的申请中有详细地叙述。这能把沿一条数据线11出现的相位移检测出来，结果，倾斜就可以连续地被校正。
在每条数据线11中的双比特的高度是借助在数据带7纵向排列的条形码20中的双比特码形式在垂直同步段19中进行编码的。此编码是一个8比特数字码，总共有256种可能的比特区高度。这个数字被分成多个半字节，在此上半字节占多个扫描数，而下半字节占1/16个扫描数。例如，十六进制数字40意味着每比特有四个扫描数。十六进制数字48意味着每比特有4 8/16 个扫描数。数据在数据带上均匀地展开。
扫描步距为0.0025英寸。水平同步段15占28次扫描，或长为0.07英寸;垂直同步段占56次扫描，或长为0.14英寸。
红外吸收材料是用作印刷数据带的最好材料。在这种情况下，应采用红外光源，而在光学扫描器中应设置多个红外检测器。采用红外光的优点是改善了信/噪比。假如需要的话，可以将数据带7用黑墨水和染料的附加印刷伪装起来，而这墨水和染料对红外线来说是透明的。
在工作时，记载有数据带7的纸5被放入包含有光学扫描器的阅读器1中，通常使用对准标志2和4，以及安放在阅读器中的相应对准设备，把纸对准。与接通阅读器时，光学扫描器首先扫描水平同步段15，从数据带7的上端开始，并调整其扫描角度，以使其平行于数据线11扫描。这种扫描器可以自行反向，并在调整完成之前，扫过条形码17的上端若干次。在这期间，扫描器接收了诸如门限电平、数据带的宽度和每条线的比特区数量等信息。
之后，扫描器通过垂直同步段19连续地往下对数据带7扫描。在这段中，扫描器从条形码20获得了诸如在编码信息段23中数据线11上的双比特区的高度信息。(注意，条形码20的长度应使得在对信息段23扫描之前，保证阅读器有足够的时间来完成其内部的调整。)起动读出编码信息的信息可以按照信息段23中前几条数据线11的方式进行编码。前三个字节必须有一个零值，随后的两个字节是以“低字节-高字节”形式编码的特定数据带上多个字节的长度。在条形码20的低端(垂直同步段19的低端)之间，可以有一个间隔，以便给阅读器一个提示，表明垂直同步段19业已通过，扫描器快要进入信息段23中，在信息段23中将读出编码信息。因而，垂直同步段19和信息段23可以如图4所示那样毗连。
当扫描器在数据带上向下移动时，当到达编码信息段23上面的那点时，就开始对数据线11进行扫描了。(最好，数据是沿着数据线11顺序地编码，并且还要从信息段23的上端到其下端顺序地编码。)通常，阅读器将对每条数据线扫描多次，例如三次或四次，而利用从数次扫描中的一次所获得的数据，也就是从一次扫描获得的数据，经过奇偶检验和其它检验，看起来是准确的。同时，在扫描期间，每次扫描起始线25时，都要调整扫描器的同步，并要检查扫描角，并调整对读出对准引导线27和29的偏差。
在编码信息段23的一次扫描期间，将按如下的顺序进行扫描a)一个双比特宽度的起始线25，b)一个比特的间隔30，c)一个双比特宽的检验卡引导线27，d)一个双比特奇偶检验，e)大量的双比特编码信息，f)一个双比特奇偶检验，
g)一个或两个比特的间隔31，h)一个双比特宽的引导线29。
显然，根据本发明，无需脱离其精神和范围，即可完成许多变形和修改。因此，前面的描述只是用图作了直观的说明，绝非是对本发明的限定。本发明只以如下的权利要求
范围加以限定。
权利要求
1.一种包含多个编码数据位的，能用光学扫描器扫描的数据带，其特征是，所说的数据带包括一种类似数据记录纸的衬底，多条对齐、相邻、平行和长度一致的数据线，每条数据线都由比特区构成，在比特区中，通过其被印刷与否，对信息进行编码，该比特区是均匀一致的，并且在予定的高度和宽度，比特区和高度确定了数据线的宽度，多条数据线均沿着公共线起始，而多条数据线一起确定的编码数据段要比衬底略小，具有比特区的多条数据线在垂直于数据线的方向上对齐。
2.如权利要求
1所述的数据带，其特征是，在数据带中的数据线的信息是沿着它所表示的数据线的顺序进行编码的，而在数据带中，由数据段记载的信息在数据线中按线的次序顺序地编码，并把这信息定位在所说的段中。
3.如权利要求
2所述的数据带，其特征是，在数据带中，所有数据线的顺序编码方向都相同。
4.如权利要求
1所述的数据带，其特征是，为了控制光学扫描器相对于数据线进行对准，在数据带中包含有印刷的对准图形。
5.如权利要求
1所述的数据带，其特征是，数据带所包含的印刷编码的形式是能被扫描器扫描的，并能对数据段进行编码，所说的编码形式包括在每条数据线上诸如比特区的尺寸和比特区数量的信息。
6.如权利要求
1所述的数据带，其特征是，数据带包含的印刷构图区域紧靠数据线的端点排列，并且同数据线相对应。
7.如权利要求
1所述的数据带，其特征是，数据带中的数据线的信息是以双比特的形式编码的。
8.如权利要求
7所述的数据带，其特征是，数据带包含有多个奇偶检验方式。
9.如权利要求
8所述的数据带，其特征是，数据带中的多个奇偶检验方式包括每条数据线上的两个奇偶检验，其中一个是用于对该数据线中的双比特进行相间的检验，而另一个是用于对该数据线中的另一半相间的双比特进行检验。
10.如权利要求
1所述的信息记录纸，其特征是，在记录纸上印刷的材料应是能吸收红外光的材料。
11.记载有编码信息的数据带采用阅读器读出，而阅读器包括一个光学扫描器，当其纵向移动时，可以对数据带进行连续的横向扫描，具有角度定位和相应扫描速率的光学扫描器被由数据带读出的扫描信息控制，所说的数据带包括数据记录纸一类材料的衬底，在其上印刷了标记，所说的标记包括a)，一个编码信息段是由多条对齐的、相邻和长度一致的数据线构成，数据线又由以有或无印刷标记的方式，在其上印刷一系列编码信息的比特区所构成，比特区的高度一致，宽度一致，数据线相对于数据带的纵向来说是横向的，在数据线上的编码信息是从信息段的一端到另一端顺序地编码的，因此就确定了信息段的始端和终端。b)，水平同步段在编码信息段之前，并且有平行于数据线的分界边缘，因此可以借助光学扫描器对分界边缘进行扫描，而光学扫描器又被先于编码信息区扫描的光学扫描器的角度定位信息控制。c)，先于编码信息段的垂直同步段包含有数据位尺寸的信息。d)，平行于数据带纵向的一对校准引导线被定位于靠近数据线的相反方向的两端，其构成与数据线一致。在数据线上的编码信息可以用光学扫描器扫描(当其在纵向移动时)数据带来读出，从数据带上读出的信息可以控制扫描的角度定位和编码信息段的扫描速率。
12.如权利要求
11所述的数据带，其特征是，所说的衬底是纸。
13.如权利要求
11所述的数据带，其特征是，水平同步段包含作为每条数据线上数据位数量的编码信息。
14.如权利要求
11所述的数据带，其特征是，水平同步段包含多条纵向条形码，它对称地横跨于数据带的宽度方向上，并且条形码的数量为偶数。
15.记载有编码信息的数据带可以用阅读器扫描，而阅读器包括一个光学扫描器，其角度定位和适当的扫描速率是用从数据带获得的扫描信息来控制的。数据带包含在其上印有标记的，类似数据记录纸材料的衬底，所说的标记包括a)，采用阅读器读出的编码信息段由多条相邻的长度一致并且平行的数据线构成。数据线又由一组编码信息的数据位构成。数据线的宽度一致，且横跨于数据带的纵向方向上。数据线上的编码信息是从信息段的一端到另一端按顺序编码的，从而确定了信息段的始端和终端。b)沿着数据线方向的对准引导线，是平行于数据带的纵向方向，并且其构形与数据线一致，因此引导线给扫描器提供了用于扫描器相对于数据线定位的信息。c)，先于信息段的垂直同步段具有平行于所说的纵向方向的条形码，作为各数据线上比特高度的编码信息，用来控制扫描器的同步。d)，先于信息段的水平同步段具有平行于数据线的区域，它可以通过控制扫描器相对于数据线的角度，借助扫描器来读出。因此，数据带将提供用以控制阅读器定位和扫描速率的数据，在扫描数据位期间，此数据用作阅读器的定位和对准，并用来控制数据线的扫描次数。
16.如权利要求
15所述的数据带，其特征是，水平同步段包含有作为数据线上数据比特数量的编码信息。
17.如权利要求
15所述的数据带，其特征是，数据带包含一个在各数据线中的编码信息，此信息在编码信息段的始端给扫描器提供始读信号。
18.一种在其上印刷了供借助扫描器读出之用的数据带的衬底。所说的数据带具有在横跨于数据带纵向方向上排列的有予定格式的相邻的数据线，数据线具有高度一致和宽度一致的比特区和在比特区中以有或无印刷标记的方式编码的编码数据。数据带包含有先于数据线的扫描器控制信息。为使数据带与扫描器在扫描初始时对准，在衬底的予定位置上，印刷了定位标记。
19.如权利要求
18所述的衬底，其特征是，在衬底上至少有两个印刷的定位标记，两个定位标记的形状不同，其中的一个标记居前，并位于数据带的一侧。
专利摘要
在衬底上印刷的数据带包括位编码信息和控制 信息。编码信息以多条平行且相邻的数据线的形式， 由顺序编码的信息的各比特构成，数据线沿一公共 线起始，共同构成顺序编码数据的信息段。并横跨于 数据带的纵向方向上。与在印刷衬底上的编码信息 一起被印刷的是区域，它用来预先把光扫描器同数 据线对准，调整对比电平，在扫描期维持对准，和调 整垂直和水平的扫描速率。还提供了在扫描过程中， 由扫描器控制和调整各被扫描的数据线的定时的装 置。
文档编号H04N1/19GK86103149SQ86103149
公开日1987年6月3日 申请日期1986年4月1日
发明者罗伯特·拉·布拉斯, 约翰·格贝索, 理查德·韦·马森, 斯科特·桑塔利, 吉·托马斯·罗思 申请人:考津恩系统公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan