專利名稱：帶鏡頭縮小光學組件的便攜式可伸縮掃描器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及一種手提式或者便攜式圖像掃描器，更具體地說涉及一種能夠伸展以掃描整幅文件的便攜式掃描器。
光學掃描器裝置在已知技術中是熟知的，可以用于產(chǎn)生代表被掃描物體，例如一幅圖片或者一頁印刷文字，的機讀圖像數(shù)據(jù)信號。在典型的掃描器應用中，由光學掃描器產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)可供計算機使用，以便在適當?shù)默F(xiàn)實裝置上，例如顯示器或者打印機，再現(xiàn)被掃描物體的圖像。
手提式或者便攜式光學掃描器是一種光學掃描器，被設計成能夠用人手來移動，使之通過被掃描的物體。該手提式掃描器可以通過數(shù)據(jù)纜線直接與另外的計算機相連接。如果這樣，則手提式掃描器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號可以“飛傳”到該計算機，也就是在收集到圖像數(shù)據(jù)的同時就進行傳送。另一方面，手提式掃描器也可以包括一個機載的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，用于存儲所述圖像數(shù)據(jù)。在掃描操作完成之后，可以通過任何適合的方式，例如電纜或者紅外光學數(shù)據(jù)通道，將該圖像數(shù)據(jù)下載到另外的計算機上。
手提式或者便攜式掃描器在已知技術中是熟知的，其各種部件已由名稱為“具有可調光通道的手提式掃描器”5552597號美國專利、名稱為“用于手提式掃描器的光學波導”的5586212號美國專利、名稱為“具有機載電池充電裝置的手提式光學掃描器”的5381020號美國專利、以及名稱為“具有觸覺速度控制機構的手提式光學掃描器”的5306908號美國專利所披露。這些專利文獻引用結合在本文中。
典型的手提式掃描器可以包括照射系統(tǒng)和光學系統(tǒng)，以完成對物體的掃描。所述照射系統(tǒng)對物體的一部分(通常稱為“掃描區(qū)”)進行照射，光學系統(tǒng)則收集由被照射的掃描區(qū)所反射的光，并將被照射的掃描區(qū)的一個很小的區(qū)域上(通常稱為“掃描線”)聚焦在位于掃描器之內的一個光敏檢測器的表面上。通過使掃描線掃過整個物體，通常是通過使手提式掃描器相對于物體運動，就可以獲得表示整個物體的圖像數(shù)據(jù)。例如，照射系統(tǒng)可以包括多個發(fā)光二極管(LEDS)，當然也可以其他類型的光源，例如熒光或者白熾燈。
典型的光學系統(tǒng)包括一個隙縫和鏡頭組件，以便將掃描線的圖像聚焦在檢測器的表面上。根據(jù)具體的設計，掃描器的光學系統(tǒng)也可以包括一個或者多個反光鏡，用于將圖像的光路“折疊”起來，以便能夠將光學系統(tǒng)方便地安裝在一個相對較小的殼體之中。為了能夠使用較小的檢測器陣列，絕大多數(shù)光學系統(tǒng)都減小聚焦在檢測器表面上的掃描線的圖像大小。例如，許多光學系統(tǒng)具有大約為8∶1的鏡頭縮小率，將掃描線的圖像大小縮小大約8的系數(shù)?？梢詫⑦@樣的光學系統(tǒng)稱為“鏡頭縮小”的光學系統(tǒng)。在另一種不同的設計中，光學系統(tǒng)包括一個“接觸圖像傳感器”或者CIS，將被照射掃描線的圖像聚焦在檢測器的表面上。
典型的用于檢測聚焦在其上的圖像光的光敏檢測器包括一個電荷耦合裝置(CCD)，當然也可以采用其他類型的裝置。一種典型的CCD可以包括單個單元或者“象素”的陣列，其中每一個在暴露于光照射時能夠收集或者產(chǎn)生電荷。由于在任何單元或者象素上聚集的電荷數(shù)量取決于照射光的強度和照射時間，CCD可以用于檢測被聚焦的那部分圖像上的亮點和暗點。
下面，術語“圖像光”用于表示通過光學系統(tǒng)聚焦在檢測器陣列表面上的光。根據(jù)掃描器和被掃描文件的類型，圖像光可以是由物體所反射的光，也可以是穿過物體的光。一般通過三個步驟將圖像光轉換為數(shù)字信號。首先，CCD檢測器中的每一個象素將其接收到的光轉換為電荷；第二，通過一個模擬放大器將象素的電荷轉換為電壓；最后，通過一個?！獢?shù)(A/D)轉換器將所述模擬電壓數(shù)字化。
一般說來，上面所述類型的手提式或者便攜式掃描器可以分為下述兩種大小中的一種全幅的或者小型的。從其名稱就可以理解，全幅的手提式掃描器可以用于一次掃描整個大小的文件(例如信件或者法定大小的紙張)。因此，全幅掃描器掃描線的長度一般都大約對應于被掃描文件的最小尺寸，例如典型的大約為8.5-9英寸。全幅掃描器大量存在，而且用得也很好，但是它們一般都不是“手提式”的，尤其是當使用“鏡頭縮小”光學系統(tǒng)時就更是如此，它一般具有較長的光路，因此需要占用相當?shù)目臻g。盡管可以通過采用CIS光學系統(tǒng)來減小全幅掃描器的整個大小，然而CIS光學系統(tǒng)與鏡頭縮小光學系統(tǒng)系統(tǒng)相比，其圖像質量較差。此外，這樣的CIS光學系統(tǒng)的彩色性能一般都較差，使之不適合用于彩色掃描器。
小型掃描器一般比全幅掃描器小，其掃描線的長度一般為4.5-5英寸。其結果是絕大多數(shù)小型掃描器要想對全幅大小的文件進行掃描，就需要往返多次。盡管可以進行上述多次掃描，但是一般需要為這種掃描器提供某種類型的引導系統(tǒng)，以便使掃描器在掃描文件的過程中能夠跟隨其正確的位置。由所述引導系統(tǒng)產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)使得能夠隨后將多次掃描過程中收集到的圖像數(shù)據(jù)組合或者“縫合”起來，從而產(chǎn)生表示整個被掃描物體的圖像數(shù)據(jù)。盡管這樣的引導系統(tǒng)是已知的，并已經(jīng)被采用，但它們較為復雜，因而增大了掃描器的總體成本。此外，為了使小型掃描器的整體尺寸盡可能小，絕大多數(shù)小型掃描器不傾向于采用CIS光學系統(tǒng)而不是鏡頭縮小系統(tǒng)。然而不幸的是，如前所述，絕大多數(shù)CIS系統(tǒng)與鏡頭縮小光學系統(tǒng)相比具有較差的圖像質量和彩色性能。
因此，現(xiàn)實中存在著這樣的需要，即提供一種小型掃描器，它能夠通過一次行程掃描整個大小的文件，同時又具有足夠小，使之成為一種便攜式掃描器。這樣的掃描器不需要使用昂貴和復雜的引導系統(tǒng)。這樣的掃描器如果采用高性能光學系統(tǒng)，則能夠獲得更多的優(yōu)點，同時又不致于嚴重地影響其便攜式的特點。如果這樣的掃描器能夠進行彩色掃描，則更為理想。
本發(fā)明提供了一種可伸縮掃描器，它具有一個主體，其內安裝了檢測器。一個接觸頭安裝在所述主體上，以便該接觸頭能夠朝著靠近或者遠離主體的方向在縮回位置與伸出位置之間移動。一個光學系統(tǒng)與所述主體和接觸頭可操作地相聯(lián)接，以便接觸頭處于伸出位置時，所述光學系統(tǒng)能夠將來自被掃描物體的圖像光聚焦在所述檢測器上。
本發(fā)明還提供了一種對物體進行掃描的方法，包括如下步驟提供一個可伸縮掃描裝置，它具有一個主體部分，其內安裝了檢測器，一個接觸頭部分安裝在所述主體部分上，以便該接觸頭能夠朝著靠近或者遠離主體的方向在縮回位置與伸出位置之間移動，一個光學系統(tǒng)與所述主體和接觸頭可操作地相聯(lián)接，以便當接觸頭處于伸出位置時，所述光學系統(tǒng)能夠將來自被掃描物體的圖像光聚焦在所述檢測器上；使所述接觸頭移動到伸出位置；使可伸縮掃描裝置在物體上移動。
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，其中


圖1是一種可伸縮掃描器的透視圖，處于其伸出位置，用于對記載了文字的文件進行掃描；圖2是上述可伸縮掃描器的透視圖，處于其縮回位置；圖3是上面掃描器處于其伸出位置的側視圖，示出了光學系統(tǒng)的反射鏡與鏡頭組件的布置；圖4是上述掃描器處于其伸出位置的前視圖，就其伸縮波紋套去掉，以便清楚地示出其延長桿安裝系統(tǒng)；圖5是上面可伸縮掃描器的接觸頭部分的物體一側的平面視圖，示出了其長形狹縫孔；圖6是鎖閂組件的放大剖視圖，該組件用于在掃描器處于伸出位置和縮回位置時鎖定接觸頭部分。
圖1示出了本發(fā)明一種實施例的可伸縮掃描器10，它用于對物體12，例如其上記載了文字16的文件14，進行掃描。所述可伸縮掃描器10主要包括主體部分18以及一個接觸頭部分20。接觸頭部分20在主體部分18上的安裝方式使之能夠朝著主體部分18或者離開主體部分18(在箭頭34所示的方向上)，在伸出位置22(如圖1所示)和縮回位置22’(如圖2所示)之間動作。在一種最佳實施例中，掃描器10上裝有一個可伸縮的波紋套組件30，當接觸頭部分20處于其伸出位置時，該波紋套組件30包圍了主體部分18與接觸頭部分20之間的空間32(如圖3所示)。
參見圖3，可伸縮掃描器10具有鏡頭縮小光學系統(tǒng)24，它與主體部分18和接觸頭部分20可操作地相關聯(lián)，從而當接觸頭部分20處于伸出位置22時，光學系統(tǒng)24將來自被掃描物體12的圖像光28聚焦在檢測器26上。更具體地說，在一種最佳實施例中，光學系統(tǒng)24包括安裝在掃描器10的主體部分18中第一反射器或者反光鏡組件48，以及安裝在接觸頭部分20中的第二反射器或者反光鏡組件50。光學系統(tǒng)24也可以具有鏡頭組件53，在一種最佳實施例中，該組件安裝在掃描器10的主體部分18中，其安裝方式由圖4最為清楚地示出。第一和第二反光鏡組件48、50以及鏡頭組件53的布置方式使得當接觸頭部分20處于其伸出位置22時，來自物體12的圖像光28被第一和第二反光鏡組件48、50反射到鏡頭組件53，該鏡頭53組件然后將圖像光28聚焦在檢測器組件26上。
如圖3和圖4所最為清楚地示出，掃描器10的接觸頭部分20可以采用多個伸長桿組件安裝在主體部分18上。安裝方式使得掃描器10的接觸頭部分20能夠朝著靠近或者離開主體部分18的方向運動，運動方向如箭頭34所示。例如，在一種最佳實施例中，接觸頭部分20可以具有一對前伸長桿36、38和一對后伸長桿(在圖3和圖4中只能看到一個伸長桿組件40)。伸長桿組件(例如36、38、40)以可以滑動的方式安裝在位于主體部分18內的相應支承件42、44、46中，從而使得掃描器10的接觸頭部分20能夠在其伸出位置22(如圖1所示)和縮回位置22’(如圖2所示)之間運動。最好(但不是必須)提供一對彈簧47、49，以便將接觸頭部分20偏置到其伸出位置22。主體部分18上可以安裝一對鎖閂件52、54，用于將接觸頭部分20鎖定在其伸出位置22或者其縮回22’位置上。
為了對物體12，例如記載了文字16的文件14，進行掃描，可以按照如下方式操作可伸縮掃描器10。假設掃描器10的接觸頭部分20處于其縮回位置22’(如圖2所示)，使用者(圖中未示)應當首先將接觸頭部分20拉出到其伸出位置22，使掃描器10準備。在一種最佳實施例中，這一動作是通過同時按住鎖閂件52、54，釋放相應的伸長桿36、38，然后拉動接觸頭部分20，使之遠離主體部分18來實現(xiàn)的。使用者應當朝著遠離主體部分18的方向拉動接觸頭部分20，直到接觸頭部分20到達其伸出位置22為止。如果掃描器10配有彈簧47、49，將接觸頭部分20偏置到其伸出位置22，則不需要使用者用手動方式使接觸頭部分20離開主體部分18。無論以何種方式，一旦接觸頭部分20到達其伸出位置22，鎖閂件52、54將自動地與相應的伸長桿組件36、38相配合，將接觸頭部分20鎖定在其伸出位置22上，從而使可伸縮掃描器10為進行掃描做好了準備。通過將接觸頭部分20的物體側58(如圖5所示)與物體12相接觸，然后使掃描器10在掃描方向56上運動(如圖1所示)，就可以對物體12進行掃描。在掃描動作完成之后，使用者可以通過釋放鎖閂件52、54，然后將接觸頭部分20推向主體部分10，從而使接觸頭部分20縮回到其縮回位置22’(如圖2所示)。一旦接觸頭部分20移動到其縮回位置22’，鎖閂件52、54將再次自動地與相應的伸長桿組件36、38相配合，現(xiàn)在是將接觸頭部分20鎖定在其縮回位置22’上。
根據(jù)本發(fā)明的可伸縮掃描器的突出優(yōu)點是當處于伸出位置時，可伸縮掃描器10能夠通過一次行程掃描全幅文件，不需要為掃描器裝配復雜、昂貴的引導系統(tǒng)。在一種不同的實施例中，掃描器不需要被設計成掃描整個文件，這就可以將掃描器做得更小，如同小型掃描器那樣。不論掃描器是否具有全幅或者小型設計，一旦掃描動作完成，就可以使掃描器10回到其縮回位置，這進一步增進了掃描器的便攜性。因此，本發(fā)明綜合了全幅掃描器和小型掃描器兩者的優(yōu)點和好處，同時又克服了兩者的缺點。本發(fā)明的可伸縮掃描器的再一種有效優(yōu)點是其鏡頭縮小光學系統(tǒng)提供了優(yōu)良的圖像質量，從而使得該掃描器能夠用于產(chǎn)生高質量的彩色圖像數(shù)據(jù)。
在概略地介紹了可伸縮掃描器10以及其突出的特點和優(yōu)點之后，下面對本發(fā)明的可伸縮掃描器的各種最佳實施例進行詳細說明。然而，在進行詳細說明之前，應當指出的是，盡管前面所述的可伸縮掃描器可以用于對物體12，例如記載了文字16的文件14，進行掃描，但是它并不限于任何特定類型的物體12或者特定的應用。的確，該可伸縮掃描器10可以用于幾乎任何可以想象到的應用，掃描任何類型的有形物體。因此，本發(fā)明的可伸縮掃描器10不限于前面所述的特定應用和物體。
在考慮上述觀點的情況下，可伸縮掃描器10的一種最佳實施例如圖1所示，可以用于掃描物體12，例如記載了文字16的文件14。該可伸縮掃描器10包括三個主要部分或者組件主體部分18，接觸頭部分20，波紋套組件30。接觸頭部分20安裝在主體部分18上，其安裝方式使得接觸頭部分20可以在其伸出位置22(如圖1所示)和其縮回位置22’(如圖2所示)之間運動，運動方向如箭頭34所示。如圖1和3所示，波紋套組件30大體包圍主體部分18與接觸頭部分20之間的空間32。下面對上述主要部分或者組件進行詳細說明。
參見圖1至圖3，可伸縮掃描器10的主體部分18具有便于使用者手動操作的整體結構或者形狀，盡管也可以采用其他結構。在一種最佳實施例中，主體部分18的尺寸可以容納使可伸縮掃描器10進行工作所必須的各種電子部件60(如圖3所示)。另一種方式是將某些小或者全部電子部件安裝在另外的地方，通過適當?shù)穆?lián)接線，例如電纜或者紅外光數(shù)據(jù)聯(lián)接線(圖中未示)，與主體部分18相連接?？缮炜s掃描器10的主體部分18可以提供有顯示系統(tǒng)62，例如液晶顯示器，以及各種開關裝置64，它們是可伸縮掃描器10進行工作所需要的或者所希望具有的。在該實施例中，所有開關裝置64均位于可伸縮掃描器10的主體部分18的前部表面上。在不同的方案中，可以將開關裝置64安裝在可伸縮掃描器10的任何方便的位置上?？梢圆捎眠m當?shù)碾娫?，例如電?圖中未示)，為可伸縮掃描器10提供所需的電能，該電源也可以安裝在可伸縮掃描器10的主體部分18中。作為不同的方式，也可以采用位于可伸縮掃描器10外部的電源為可伸縮掃描器10提供其所需的電能。
因為在特定便攜式掃描器中所需要或者所希望采用的各種電子部件、顯示裝置、開關裝置、以及電池都是已知技術中所熟知的，而且要理解本發(fā)明也不需要對各種部件進行詳細說明，因此對本發(fā)明的最佳實施例中采用的各種部件，例如電子部件60、顯示裝置62、開關裝置64等等，不詳細地進行說明。
可伸縮掃描器10的主體部分18可以采用任何適合的材料(例如金屬或者塑料)來制作，其選擇范圍很寬。因此，本發(fā)明的的范圍不受構成主體部分18的任何具體材料的限制。例如，在一種最佳實施例中，主體部分18可以用聚碳酸酯塑料材料注塑而成，所用材料是已知的，而且也是市場上很容易獲得的。
參見圖3至圖5，可伸縮掃描器10的接觸頭部分20包括單獨的組件，其安裝在主體部分10上，這樣接觸頭部分20就可以在圖1所示的伸出位置22與圖2所示的縮回位置22’之間運動。在一種最佳實施例中，接觸頭部分20大致為長方形結構，具有物體側58，其適合用于與被掃描的物體12相接觸。接觸頭部分20的物體側58具有長形槽或者孔66(如圖5所示)，它確定了長形的掃描區(qū)域68(如圖3所示)。最好，但是不是必須，在槽口68內安裝一個透明窗口70，以防止灰塵或者異物進入可伸縮掃描器10。接觸頭部分20的內部區(qū)域72安裝了光源74，用于通過多個光束78來照射掃描區(qū)域68。接觸頭部分20的內部安裝了第二反射器或者反光鏡50，下面將會對它進行詳細說明。
如同主體部分18一樣，接觸頭部分20也可以采用很寬范圍內的任何適合材料(例如金屬或者塑料)來制作。例如，在一種最佳實施例中，接觸頭部分20采用可以注塑的聚碳酸酯塑料材料制成，這樣的材料是人們熟知的，而且也是容易從市場上獲得的。
用于照射掃描區(qū)域68的光源74可以采用任何已知光源或者將來所開發(fā)出來的光源，只要它適合于為掃描區(qū)域68提供所需程度的照明即可。因此，本發(fā)明不限于任何特定類型的光源。作為舉例，如圖3所示，本發(fā)明一種最佳實施例的可伸縮掃描器10采用多個發(fā)光二極管76(LEDS)作為光源，它們固定在一個適合的基板84上，LEDS 76產(chǎn)生的光束陣列78朝著掃描區(qū)域照射。
鏡頭縮小光學系統(tǒng)24用于將被照射的掃描區(qū)域68上反射的圖像光28聚焦在檢測器26的表面上，該光學系統(tǒng)的詳細結構如圖3所示。光學系統(tǒng)24主要包括安裝在主體部分18內的第一反射器或者反光鏡48，因此第一反光鏡48接受來自被照射的掃描區(qū)域68的圖像光28。第一反射器或者反光鏡48是傾斜的，因此將圖像光28反射到安裝在接觸頭部分20內的第二放射器或者反光鏡50上。第二反射器或者反光鏡50也是傾斜的，因此將來自第一反光鏡48的圖像光28反射到安裝在主體部分18內的鏡頭組件53上。鏡頭組件53將圖像光28聚焦在檢測器26的表面上。
各個部件(例如反光鏡48、50和鏡頭組件53)的布置方式使得當接觸頭部分20處于其伸出位置22時，能夠將圖像光28聚焦在檢測器26的表面上。換句話說，第一反光鏡48的傾斜角度使之能夠將來自被照射的掃描區(qū)域68的圖像光28反射到第二反光鏡50的表面上。類似地，第二反光鏡50的傾斜角度使之能夠將來自第一反光鏡組件48的圖像光28引導到鏡頭組件53上。
第一和第二反光鏡48、50的具體位置和角度方向取決于各種具體可伸縮掃描器10的尺寸和幾何形狀，在這樣的可伸縮掃描器10中安裝了鏡頭縮小光學系統(tǒng)24。因此，本發(fā)明的范圍不受前述第一和第二反光鏡48、50的具體位置和角度方向的限制。換句話說，本領域中的普通技術人員在了解本說明書的內容，并考慮所需采用的可伸縮掃描器的大小、形狀、和其他幾何因素之后，就能夠很容易地選擇第一和第二反光鏡48、50的具體位置和角度方向。此外，由于用于掃描器的反光鏡和鏡頭都是熟知的，而且是市場上容易獲得的，因此對本發(fā)明的最佳實施例中采用反光鏡48、50以及鏡頭組件53不需要進行詳細說明。
用于將圖像光28轉換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的檢測器26和各種電子部件60也是本領域中熟知的，而且是市場上容易獲得的，因此對它們不進行詳細說明。然而，應當指出的是，本發(fā)明的掃描器10可以用于產(chǎn)生黑白(灰度)圖像數(shù)據(jù)，也可以用于產(chǎn)生彩色圖像數(shù)據(jù)。一般說來，本發(fā)明的可伸縮掃描器10最好設計為能夠產(chǎn)生彩色圖像數(shù)據(jù)，以便充分利用本發(fā)明的最佳實施例中采用的鏡頭縮小光學系統(tǒng)的優(yōu)點。如果掃描器被設計成產(chǎn)生彩色圖像數(shù)據(jù)，則其各個部件(例如光源74、檢測器24和相關的電子部件60)可以采用名稱為“光學掃描器”的4926041號美國專利和名稱為“帶有多個線性傳感器和陣列濾波器的彩色圖像掃描裝置”的5300767號美國專利所公開的部件，其所公開的全部內容在本文中結合引用。此外，本發(fā)明也可以采用任何其他類型的人們所熟知或者即將開發(fā)出來的部件、裝置和設計，這一點對于本技術領域中的技術人員在了解本發(fā)明說明書的內容之后來說是顯而易見的。
如上所述，接觸頭部分20安裝在主體部分18上，其安裝方式使接觸頭部分20能夠在其伸出位置22(如圖1所示)和縮回位置22’(如圖2所述)之間運動，運動方向如箭頭34所示。也如上所述，各個部件(例如反光鏡48、50和鏡頭組件53)的位置和方向應當使得接觸頭部分20處于其伸出位置22時，確保在被照射的掃描區(qū)域68與檢測器26之間有不受阻礙和適當?shù)木劢构鈱W通路。然而，當接觸頭部分20處于其縮回位置22’時，在被照射的掃描區(qū)域68與檢測器26之間一般就不存在不受阻礙和適當?shù)木劢构鈱W通路。
由于鏡頭縮小光學系統(tǒng)24的各個部件(例如48、50、52)的對準對于獲得好的圖像質量來說，特別是對于彩色掃描應用來說是十分重要的，因此用于固定接觸頭部分20的安裝方式必須能夠可靠和一致地將接觸頭部分20保持在伸出位置22上。為此，在本發(fā)明的一種最佳實施例中采用的安裝系統(tǒng)包括位于可伸縮掃描器10的前側80的第一對或者說前伸長桿組件36、38，以及位于可伸縮掃描器10的后側82的第二對或者說后伸長桿組件(在圖3中只能看到一個伸長桿組件40)。
參見圖3、圖4和圖6，由于第一對或者前伸長桿組件36、38實質上是一樣的，因此僅僅對前伸長桿組件36進行詳細說明就行了。前伸長桿組件36包括一個長的圓柱形桿86，其下端固定在接觸頭部分20上。園桿86的另一端通過一個滑動套筒或者軸承42，以可以滑動的方式伸入到主體部分18。套筒42使桿86能夠平滑地滑動進入或者退出主體部分18，其運動方向如箭頭34所示。桿86上具有一個上槽88和一個下槽90。選擇所述上槽88和下槽90的大小和位置，使之在接觸頭部分20位于其伸出位置或者縮回位置22、22’時能夠與鎖閂件52相嚙合。因此，當鎖閂件52與上槽88相嚙合時，接觸頭部分20就被鎖定在其伸出位置上22。類似地，當鎖閂件52與下槽90相嚙合時，接觸頭部分20就被鎖定在其縮回位置22’上(如圖2所示)。
圓柱形桿86可以采用適合其用途的各種材料(例如金屬或者塑料)來制作。例如，在一種最佳實施例中，圓柱形桿86用鋼制成，當然也可以采用其他不同材料?？梢圆捎萌魏我阎幕蛘邔黹_發(fā)出來的固定系統(tǒng)或者裝置，將圓柱形桿86的下端固定在接觸頭部分20上。例如，圓柱形桿86可以以螺紋方式安裝在接觸頭部分20的凸起11中(如圖3所示)。另一種不同的方式是在制造接觸頭部分20的過程中將凸起11“冒塑”到圓柱形桿86之中。
用于以可滑動方式容納圓柱形桿86的支承件42也可以采用適合其用途的各種材料來制作。例如在一種最佳實施例中，支承件42可以與接觸頭部分20注塑成為一個整體，然后進行鉆孔或者鉸孔，以便以可滑動方式接納圓柱形桿86，只需留出最小的間隙即可。另一種不同的方式是支承件42為一個燒結而成的青銅套筒(圖中未示)，將它壓入或者通過適當?shù)陌惭b凸起(圖中也未示)冒塑到主體部分18中。
最好，但不是必須，將接觸頭部分20預置到其伸出位置22。例如，在一種最佳實施例中，這一點可以通過采用一對壓縮型螺旋彈簧47、49來實現(xiàn)，所述彈簧分別安裝在相應的伸長桿組件36、38上。彈簧47、49用于促使接觸頭部分20朝其伸出位置22運動，可以采用各種已知并且市場上有售的螺旋彈簧。因此，不必對一種最佳實施例中采用的用于將接觸頭部分20預置到其伸出位置22的彈簧47、49作詳細說明。
鎖閂件52用于將接觸頭部分20鎖定在其伸出位置22或者縮回位置22’，如圖6所示，它包括一個長形臂件92，固定在主體部分18的前側80的內部，從而臂件92及其所附的凸起94可以在其鎖定位置96和釋放位置96’之間活動。這樣，當使用者(圖中未示)推動凸起94時(也就是使凸起94朝著箭頭98所示的方向運動)鎖閂件52就會由其鎖定位置96移動到其釋放位置96’，從而使接觸頭部分20可以在其伸出位置22和縮回位置22’之間移動。鎖閂件52被偏置到鎖定位置96。因此，一旦使用者放開凸起94，當接觸頭部分20到達其縮回位置22’或者伸出位置22時，鎖閂件52就會自動地與上槽或者下槽88、90相嚙合。
鎖閂件52可以采用任何適合其用途的材料(例如金屬或者塑料)來制作。例如，在一種最佳實施例中，鎖閂件52以模制或成型方式與主體部分18的前側80形成一個整體。這就是說，鎖閂件52由可模制的聚碳酸酯塑料材料制成，它與主體部分18采用的材料相同。如果采用前述材料和結構，長形臂件92具有彈性和柔性，從而將鎖閂件52偏置到其鎖定位置96，但是使用者也能夠很容易地將鎖閂件52移動到其釋放位置96’，只需在箭頭98所示的方向上輕輕按動凸起94即可。
另一個前伸長桿組件38與前面所述的伸長桿36基本相同，不同的只是它安裝在可伸縮掃描器10的另一端，通過支承件44以可滑動的方式與主體部分18相連接。伸長桿組件38也具有上槽和下槽，可以與鎖閂件54相嚙合，以便將接觸頭部分20鎖定在其伸出位置22或者縮回維持22’上。
后面一對伸長桿組件(即圖3所示的伸長桿組件40)可以與前面所述的伸長桿組件36、38相同，不同的只是它們沒有配置相應的鎖閂機構。因此，構成后一對伸長桿組件的桿件上不需要有上槽和下槽。然而，在另一種不同的實施例中，后一對伸長桿組件(例如40)也可以與前面所述的前伸長桿組件36、38相同，配置了相應的鎖閂機構(圖中未示)，以便在伸出位置22或者縮回維持22’鎖定于后一對桿組件。如果采用這樣的結構，最好將各鎖閂件連接在一起，這樣就可以通過一個單個的凸起或者杠桿(圖中未示)來操縱所有的鎖閂件，盡管這樣做并不是必須的。這樣的結構將能夠讓使用者更為容易地解除對接觸頭部分20的鎖定，使之在其伸出位置22與縮回位置22’之間移動。
可伸縮掃描器10最好具有一個可伸縮的波紋套組件30，它大體封閉了主體部分18與接觸頭部分20之間的空間32。可伸縮的波紋套組件30是不透明的以阻止周圍的光線進入鏡頭縮小光學系統(tǒng)24，從而影響所獲得的圖像數(shù)據(jù)的質量。最好，但不是必須，使波紋套組件的內表面涂上吸收光的材料(例如光滑的黑色涂料)，以便減少可伸縮掃描器10內部的光反射。
可伸縮的波紋套組件30可以采用任何市場上有售并且適合于其用途的材料(例如塑料或者纖維制品)制成。例如，在一種最佳實施例中，波紋套組件30由Hypalon(杜邦公司的一種注冊商標)處理后的聚酯纖維制成，具有大約為0.020英寸的平均厚度。由于經(jīng)過上述處理后的聚酯纖維是市場上有售的，因此不必對一種最佳實施例中采用的特定纖維制品作詳細說明。也可以采用不同的材料，這一點對于本技術領域中的技術人員來說，在了解本發(fā)明的內容之后應當顯而易見的。
為了對物體，例如其上記載了文字16的文件14，進行掃描，可以按照如下方式來操作可伸縮掃描器10。假設可伸縮掃描器10的接觸頭部分20一開始處于縮回位置22’。使用者(圖中未示)應當使接觸頭部分20移動到其伸出位置22，使可伸縮掃描器10做好準備。在前面所述的最佳實施例中，這一點是通過同時按動鎖閂件52、54，釋放相應的伸長桿組件36、38來實現(xiàn)的。彈簧47、49將會自動地使主體部分18和接觸頭部分20彼此分開，促使接觸頭部分20朝其伸出位置22運動。當接觸頭部分20到達其伸出位置22時，鎖閂組件52、54將會自動地與相應的伸長桿組件36、38相嚙合，從而將接觸頭部分20鎖定在其伸出位置22上。隨后，如圖1所示，使接觸頭部分20的物體側58與物體12相接觸，并讓接觸頭部分20朝著掃描方向56移動，從而對物體12進行掃描。在掃描結束之后，使用者可以通過首先釋放鎖閂組件52、54，然后將接觸頭部分20與主體部分18朝著彼此靠攏的方向推動，使接觸頭部分20回到其縮回位置22’(如圖2所示)。一旦接觸頭部分20到達其縮回位置22’，鎖閂組件52、54將再次自動地與相應的伸長桿組件36、38相嚙合，此時是將接觸頭部分20鎖定在其縮回位置22’上。
如前所述的發(fā)明構思有可能會被人們以各種不同的方式予以應用。在不覆蓋已知技術的前提條件下，下面的權利要求旨在將本發(fā)明的不同的實施方案包含在其保護范圍之內。
權利要求
1.一種可伸縮掃描裝置(10)，包括主體(18)；安裝在所述主體(18)之內的檢測器(26)；一個安裝在所述主體(18)上的接觸頭(20)，以便該接觸頭(20)能夠朝著靠近或者遠離主體(18)的方向在縮回位置(22’)與伸出位置(22)之間移動；一個光學系統(tǒng)(24)，與所述主體(18)和接觸頭(20)可操作地相聯(lián)接，以便接觸頭(20)處于伸出位置(22)時，所述光學系統(tǒng)(24)能夠將來自被掃描物體(12)的圖像光(28)聚焦在所述檢測器(26)上。
2.如權利要求1所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于所述光學系統(tǒng)(24)進一步包括安裝在所述主體(18)中的第一反射器(48)，以便當接觸頭(20)處于伸出位置(22)時，第一反射器(48)對準來自物體(12)的圖像光(28)；安裝在所述接觸頭(20)中的第二反射器(50)，其安裝方式使得當所述接觸頭(20)處于伸出位置(22)時，第二反射器(50)對準由第一反射器(48)所反射的圖像光(28)；安裝在所述主體(18)中的鏡頭(53)，以便當所述接觸頭(20)處于伸出位置(22)時，能夠將第二反射器(50)所反射的圖像光聚焦在所述檢測器(26)上。
3.如權利要求1或者2所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于進一步包括安裝在所述接觸頭(20)上的第一伸長桿(36)；安裝在所述接觸頭(20)上的第二伸長桿(38)，它與所述第一伸長桿(36)平行并相距一個距離；安裝在所述主體(18)上的第一支承件(42)，該第一支承件(42)的尺寸使得第一伸長桿(36)能夠在其內滑動；安裝在所述主體(18)上的第二支承件(44)，該第二支承件(44)的尺寸使得第二伸長桿(38)能夠在其內滑動。
4.如權利要求1、2或者3所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于進一步包括一個安裝在所述主體(18)上的鎖閂件(52)，該鎖閂件(52)的大小使之能夠有選擇性地與第一伸長桿(36)相嚙合或者脫離嚙合，當所述接觸頭(20)處于伸出位置(22)時將所述接觸頭(20)鎖定在伸出位置(22)上。
5.如權利要求1至4中任何一項所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于進一步包括一個可伸縮的波紋套(30)，它安裝在所述主體(18)和接觸頭(20)上，當所述接觸頭(20)處于伸出位置(22)時，所述可伸縮的波紋套(30)基本上包圍了所述主體(18)與接觸頭(20)之間的空間(32)。
6.如權利要求1至5中任何一項所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于進一步包括安裝在所述接觸頭部分中的照射系統(tǒng)(74)，從而該照射系統(tǒng)(74)產(chǎn)生的光照射在被掃描物體(12)的一個掃描區(qū)域(68)上。
7.如權利要求1至6中任何一項所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于所述接觸頭(20)包括一個長形孔(66)，該長形孔(66)使得來自物體(12)的圖像光(28)能夠進入所述接觸頭(20)的內部區(qū)域(72)。
8.如權利要求1至7中任何一項所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于所述檢測器(26)包括電荷耦合裝置。
9.如權利要求1至8中任何一項所述的可伸縮掃描裝置(10)，其特征在于所述照射系統(tǒng)(74)包括至少一個發(fā)光二極管(76)。
10.一種對對物體(12)進行掃描的方法，包括提供一個可伸縮掃描裝置(10)，其具有一個主體(18)，其內安裝了檢測器(26)，一個安裝在所述主體部分(18)上的接觸頭部分(20)，從而該接觸頭部分(20)能夠朝著靠近或者遠離主體(18)的方向在縮回位置(22’)與伸出位置(22)之間移動，一個光學系統(tǒng)(24)，其與所述主體(18)和接觸頭(20)可操作地相聯(lián)接，以便當接觸頭部分(20)處于伸出位置(22)時，所述光學系統(tǒng)(24)能夠將來自被掃描物體(12)的圖像光(28)聚焦在所述檢測器(26)上；使所述接觸頭部分(20)移動到伸出位置(22)；使可伸縮掃描裝置(10)在物體(12)上移動。
全文摘要
一種可伸縮掃描器(10)具有一個主體(18),其內安有檢測器(26)。一個裝在主體(18)上的接觸頭(20)可沿靠近或遠離主體(18)的方向在縮回位置(22’)與伸出位置(22)之間移動。一個光學系統(tǒng)(24)與所述主體(18)和接觸頭(20)可操作地相聯(lián)接,以便接觸頭(20)處于伸出位置(22)時,光學系統(tǒng)(24)可將來自被掃描物體(12)的圖像光(28)聚焦在檢測器(26)上。
文檔編號H04N1/107GK1264095SQ0010187
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月4日 優(yōu)先權日1999年2月5日
發(fā)明者D·D·博恩 申請人:惠普公司