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    • 专利摘要:
    Eswird eine nockenbetriebene Fokusverschiebung bei einem optischenBildscanner geschaffen. Ein Ausführungsbeispielumfaßtein Verfahren zum Einstellen der Position einer Objektebene über einer Auflage,die durch einen optischen Kopf gescannt werden soll. Kurz beschrieben,umfaßtein derartiges Verfahren ein Drehen eines nockenförmigen Abstandhalters,der funktionell zwischen der Auflage und dem optischen Kopf angeordnetist.
    公开号:DE102004014966A1
    申请号:DE200410014966
    申请日:2004-03-26
    公开日:2005-03-17
    发明作者:Rodney Carl Fort Collins Harris
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:G02B26-10
    专利说明:
    [0001] OptischeBildscanner, auch als Dokumentscanner bekannt, wandeln ein sichtbaresBild (z.B. auf einem Dokument oder auf einer Photographie, oder einBild in einem transparenten Medium usw.) in eine elektronische Formum, die zum Kopieren, Speichern oder Verarbeiten durch einen Computergeeignet ist. Ein optischer Bildscanner kann eine separate Vorrichtungsein, oder ein Bildscanner kann ein Bestandteil eines Kopiergerätes, einBestandteil eines Faxgerätesoder ein Bestandteil einer Mehrzweckvorrichtung sein. ReflektierendeBildscanner weisen üblicherweiseeine gesteuerte Lichtquelle auf, und es wird Licht von der Oberfläche einesDokuments durch ein Optiksystem und auf ein Array aus lichtempfindlichenVorrichtungen (z.B. eine ladungsgekoppelte Vorrichtung, einen komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS)usw.) reflektiert. Transparentbildscanner leiten Licht durch eintransparentes Bild, beispielsweise ein photographisches Positivdia,durch ein Optiksystem und daraufhin auf ein Array aus lichtempfindlichenVorrichtungen. Das Optiksystem fokussiert mindestens eine Linie,Abtastlinie genannt, des gerade gescannten Bildes auf das Arrayaus lichtempfindlichen Vorrichtungen. Die lichtempfindlichen Vorrichtungenwandeln empfangene Lichtintensitätin ein elektronisches Signal um. Ein Analog/Digital-Wandler wandeltdas elektronische Signal in computerlesbare Binärzahlen um, wobei jede Binärzahl einenIntensitätswertdarstellt.
    [0002] Esgibt zwei üblicheTypen von optischen Bildscannern. Bei einem ersten Typ wird üblicherweiseein einzelnes Reduktionslinsensystem verwendet, um die Abtastlinieauf das Photosensorarray zu fokussieren, und die Länge desPhotosensorarrays ist viel geringer als die Länge der Abtastlinie. Bei einem zweitenTyp wird ein Array aus vielen Linsen ver wendet, um die Abtastlinieauf das Photosensorarray zu fokussieren, und die Länge desPhotosensorarrays ist gleich der Länge der Abtastlinie. Es ist üblich, als zweitenTyp Selfoc®-Linsenarrays(SLA) (von Nippon Sheet Glass Co. erhältlich) zu verwenden, bei denen einArray aus stabförmigenLinsen verwendet wird, in der Regel mit mehreren Photosensoren,die Licht durch jede einzelne Linse empfangen.
    [0003] Tiefenschärfe beziehtsich auf die maximale Entfernung, um die die Objektposition verändert werdenkann, währendeine gewisse Bildauflösungaufrechterhalten wird (d.h. der Betrag, um den eine Objektebeneentlang des optischen Weges in bezug auf eine bestimmte Referenzebeneverschoben werden kann und nicht mehr als eine vorgegebene akzeptableUnschärfemit sich bringt). Die Tiefenschärfefür Linsenarraysist im Vergleich mit Scannern, die ein einzelnes Reduktionslinsensystemverwenden, üblicherweiserelativ kurz. Üblicherweisewerden flache Dokumente durch eine Abdeckung zum Zwecke des Scannensgegen eine transparente Platte bzw. Auflage gedrückt, so daß Tiefenschärfe kein Problem darstellt.Es gibt jedoch einige Situationen, bei denen die gescannte Oberfläche nichtdirekt auf einer Auflage plaziert werden kann. Ein Beispiel istdas Scannen von 35-mm-Dias.Ein typischer Rahmen fürein 35-mm-Dia hältdie Oberflächedes Films ca. 0,7–1,5 mm über derOberflächeder Auflage. Folglich könnenDias etwas defokussiert sein, wenn Linsenarrays verwendet werden,die auf die Oberflächeder Auflage fokussiert sind. Ein weiteres Beispiel ist ein Scannenvon Büchernoder Zeitschriften, bei denen sich ein Teil einer gescannten Seitezu einer Einbandnut krümmtund dazu führt,daß einTeil der gescannten Oberfläche über dertransparenten Auflage positioniert wird. Eine hohe Tiefenschärfe wirdbenötigt,um die Einbandnut scharf abzubilden.
    [0004] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, optische Bildscannerund Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe wird durch optische Bildscanner gemäß den Ansprüche 1, 6 oder 16 sowie durch Verfahrengemäß Anspruch13 oder 19 gelöst.
    [0006] EinAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Einstellen derPosition einer Objektebene übereiner Auflage, die durch einen optischen Kopf gescannt werden soll.Ein derartiges Verfahren umfaßtein Drehen eines nockenförmigenAbstandhalters, der oft funktionell zwischen der Auflage und demoptischen Kopf angeordnet ist.
    [0007] Einweiteres Ausführungsbeispielist ein optischer Bildscanner, der eine Auflage, einen optischen Kopfund einen funktionell zwischen der Auflage und dem optischen Kopfangeordneten nockenförmigen Abstandhalteraufweist. Der nockenförmigeAbstandhalter ist angepaßt,um die Entfernung zwischen dem optischen Kopf und der Auflage zuverändern,wenn der nockenförmigeAbstandhalter gedreht wird.
    [0008] Einweiteres Ausführungsbeispielumfaßtein Verfahren zum Scannen eines Objekts, das über einer Auflage angeordnetist, die durch einen optischen Kopf gescannt werden soll. Ein derartigesVerfahren umfaßtein Bereitstellen eines nockenförmigenAbstandhalters zwischen der Auflage und dem optischen Kopf zum Einstellender Entfernung zwischen der Auflage und dem optischen Kopf; undein Verschieben des optischen Kopfes durch Ineingriffnehmen desnockenförmigenAbstandhalters.
    [0009] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufdie beiliegenden Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreusind und bei denen das Hauptaugenmerk statt dessen darauf gelegtwird, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung deutlich zu veranschaulichen,und bei denen ferner gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten entsprechendeTeile bezeichnen, nähererläutert.Es zeigen:
    [0010] 1a eine Querschnittansichteines Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners, der einen nockenbetriebenen Fokusverschiebungsmechanismusverwendet;
    [0011] 1b eine Querschnittansichteines Ausführungsbeispielseines Nocken, der bei dem optischen Bildscanner der 1a eingesetzt werden kann, um den Brennpunktdes optischen Kopfes einzustellen;
    [0012] 2a eine Querschnittansichtdes optischen Bildscanners der 1a,die den relativ zu der Auflage erhöhten optischen Kopf veranschaulicht;
    [0013] 2b eine Querschnittansichtdes Nockens der 1b,der um neunzig Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist;
    [0014] 3 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners, der einen nockenbetriebenen Fokusverschiebungsmechanismusverwendet;
    [0015] 4 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseiner Nockenanordnung, die bei dem optischen Bildscanner der 3 verwendet werden kann,um den Brennpunkt des optischen Kopfes einzustellen;
    [0016] 5 eine Querschnittansichtder Nockenanordnung der 4,die um neunzig Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist;
    [0017] 6 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners, der einen nockenbetriebenen Fokusverschiebungsmechanismusverwendet;
    [0018] 7 eine Querschnittansichtdes optischen Bildscanners der 6,bei dem die Nockenanordungen gedreht wurden;
    [0019] 8 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners, der einen nockenbetriebenen Fokusverschiebungsmechanismusverwendet;
    [0020] 9 eine Querschnittansichtdes optischen Bildscanners der 8,bei dem der Nocken gedreht wurde;
    [0021] 10 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseines Nockens, der bei einem optischen Bildscanner implementiertwerden kann, um den Brennpunkt des optischen Kopfes einzustellen;
    [0022] 11 eine Seitenteilansichtdes Nockens der 10;
    [0023] 12 eine Querschnittansichteines weiteren Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners, bei dem der Nocken der 10 und 11 implementiert sein kann;
    [0024] 13 eine teilweise Draufsichtdes optischen Bildscanners der 12;
    [0025] 14 eine vergrößerte Ansichtder 12, die den Eingriffdes Antriebsritzels mit dem Nocken der 10 und 11 veranschaulicht;und
    [0026] 15 eine weitere Ansichtder 14, bei der derNocken gedreht wurde.
    [0027] DieseOffenbarung bezieht sich auf verschiedene Ausführungsbeispiele von optischenBildscannern. Diese Ausführungsbeispieleumfassen verschiedene Mechanismen zum Ein stellen des optischen Brennpunktsdes optischen Kopfes auf der Basis eines Betriebs eines Nockens,der funktionell zwischen dem optischen Kopf und einer transparenten Auflageangeordnet ist, auf der ein zu scannendes Objekt positioniert werdenkann. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahmeauf 1 bis 15 beschrieben. Als Einführung istjedoch zu sagen, daß deroptische Brennpunkt eines optischen Kopfes eingestellt werden kann,um bestimmte Objekttypen auf effektivere Weise zu scannen. Beispielsweisekann der optische Brennpunkt eines optischen Kopfes verschoben werden,indem die Entfernung zwischen dem optischen Kopf und der transparentenAuflage eingestellt wird. Auf diese Weise kann der optische KopfObjekte scannen, die sich auf unterschiedlichen Objektebenen relativzu der Auflage befinden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann der Brennpunkteingestellt werden, indem ein nockenförmiger Abstandhalter funktionellzwischen dem optischen Kopf und der Auflage angeordnet wird. Wennder nockenförmige Abstandhaltergedreht wird (und der optische Kopf mechanisch auf die Auflage ausgerichtetwird), kann die Entfernung zwischen der Auflage und dem optischenKopf eingestellt werden, um den optischen Kopf auf unterschiedlicheObjektebenen zu fokussieren.
    [0028] 1 ist eine Querschnittsansichteines Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners 100, der einen nockenbetriebenenFokusverschiebungsmechanismus (z. B. nockenförmigen Abstandhalter 120 – 1b) verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, weist deroptische Bildscanner 100 einen optischen Kopf 104 (auchals Wagen bekannt) auf, der relativ zu einer transparenten Auflage 102 positioniertist. Ein Objekt wie z. B. ein Dokument 106 kann zum Scannenauf der oberen Oberflächeder Auflage 102 plaziert sein. Der optische Bildscanner 100 kann ineinem optischen Bildscanner (z. B. einem niedrigen Flachbettscanner),einem Faxgerät,einem Kopierer oder einer anderen elektronischen Vorrichtung enthaltensein.
    [0029] Wieferner in 1a veranschaulichtist, weist der optische Kopf 104 eine erste reflektierende Oberfläche 108 (z.B. Spiegel usw.), ein Linsenarray 110, eine zweite reflektierendeOberfläche 108 und einBildsensormodul 114 auf. Das Bildsensormodul 114 kannbeispielsweise eine gedruckte Schaltungsanordnung oder eine beliebigeandere Halbleitervorrichtung umfassen. Das Bildsensormodul 114 umfaßt fernerein Photosensorarray 112, das eine beliebige Art von Vorrichtungsein kann, die konfiguriert ist, um optische Signale zu empfangenund die Lichtintensitätin ein elektronisches Signal umzuwandeln. Beispielsweise kann dasPhotosensorarray 112 eine ladungsgekoppelte Vorrichtung(CCD – charge-coupleddevice), einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS – complementarymetal-oxide semiconductor) oder eine andere in der Technik bekannte Vorrichtungumfassen.
    [0030] DasLinsenarray 110 kann ein Array aus stabförmigen Linsenumfassen, die eine relativ geringe Tiefenschärfe aufweisen. Beispielsweisekann das Linsenarray 110 ein Selfoc®-Linsenarray(SLA) umfassen, daß vonNippon Sheet Glass Co., Somerset, New Jersey, USA, hergestellt undvertrieben wird. Ein Stablinsenarray kann zumindest eine Reihe vonGradientenindex-Mikrolinsen umfassen, die gleiche Abmessungen undoptische Eigenschaften aufweisen können. Die Linsen können zwischenzwei Platten aus Fiberglas-verstärktemKunststoff (FRP = fiberglass-reinforced plastic)) ausgerichtet sein.Da FRP einen Wärmeausdehnungskoeffizientenaufweist, der gleich dem von Glas ist, sind die Auswirkungen einerthermischen Verzerrung und Beanspruchung minimal. Das FRP erhöht fernerdie mechanische Festigkeit des SLA. Die Zwischenräume können mitschwarzem Silikon gefülltsein, um eine Überstrahlung(Übersprechen)zwischen den Linsen zu verhindern und jede einzelne Linse zu schützen.
    [0031] Untererneuter Bezugnahme auf 1a wird,währendein Dokument 106 durch den optischen Kopf 104 gescanntwird, ein optisches Signal 116 von dem Dokument 106 wegund zu der ersten reflektierenden Oberfläche 108 auf eine Objektebene 124 reflektiert.Die erste reflektierende Oberfläche 108 lenktdas optische Signal 116 durch das zu fokussierende Linsenarray 110.Das optische Signal 116 kann auch durch eine optionalezweite reflektierende Oberfläche 108 zudem Bildsensormodul 114 hin reflektiert werden. Das optischeSignal 116 wird durch das Photosensorarray 112 empfangenund in ein elektronisches Signal umgewandelt, das durch einen Analog/Digital-Wandler,einen digitalen Signalprozessor oder eine andere Vorrichtung verarbeitet werdenkann. Auf diese Weise fokussiert die Optik in dem optischen Kopf 104 einenAbschnitt eines Bildes des Dokuments 106 auf das Photosensorarray 112. Umdas Querschnittsprofil des optischen Kopfes 104 zu verändern, kanndie zweite reflektierende Oberfläche 108 beispielsweiseentfernt werden, und das Bildsensormodul 114 kann senkrechtzu der optischen Achse des Linsenarrays 110 ausgerichtetsein, um das optische Signal 116 zu empfangen. Alternativ dazukann die optische Achse des Linsenarrays 110 senkrechtzu der Auflage 102 orientiert sein, um Licht durch dasLinsenarray und auf das Photosensorarray 112 zu lenken.Die jeweilige Ausrichtung des Linsenarrays 110 ist nichtrelevant, und es könnendiverse andere Konfigurationen verwendet werden.
    [0032] Dieoptischen Komponenten in dem optischen Kopf 104 fokussierenzumindest eine Linie (d. h. eine Abtastlinie) des gescannten Bildesauf das Photosensorarray 112. Wie in der Technik bekannt ist,kann ein Scannen des gesamten Bildes bewerkstelligt werden, indemder optische Kopf 104 relativ zu dem Dokument 106 (z.B. unter Verwendung von Kabeln, Antriebsriemen usw.) verschobenwird, wie durch das Bezugszeichen 118 angegeben ist.
    [0033] Wieoben erwähntwurde, könnenexistierende optische Bildscanner aufgrund der relativ geringenTiefenschärfedes Linsenarrays 110 unscharfe Bilder oder ein unscharfesDokument 106 erzeugen, die bzw. das eine geringe Entfernung über demprimärenBrennpunkt des Linsenarrays 110 positio niert sein können bzw.kann. Beispielsweise könnenexistierende optische Bildscanner so konfiguriert sein, daß sich derprimäreBrennpunkt in einer relativ kurzen Entfernung H0 über deroberen Oberflächeder Auflage 102 befindet. Wenn ein Dokument 106,beispielsweise ein Blatt Papier, auf der Auflage 102 positioniertwird, kann das Dokument ungefährin der Entfernung H0 über der oberen Oberfläche derAuflage 102 oder innerhalb der relativ geringen Bandbreite derTiefenschärfeangeordnet sein. Falls das Dokument 106 jedoch an einerObjektebene positioniert ist, die sich außerhalb einer Bandbreite einesakzeptablen Fokus befindet, könnenexistierende optische Bildscanner ein unscharfes Bild erzeugen.Beispielsweise könnenverschiedene Typen von Dokumenten (oder Abschnitte des Dokuments)an einer Objektebene, die sich außerhalb der Bandbreite einesakzeptablen Fokus befindet, angeordnet sein, wenn sie auf der Auflage 102 positioniertsind. Derartige Dokumente könnenz. B. 35-mm-Dias, Transparente, Photographien, Bücher, Magazine umfassen.
    [0034] VerschiedeneAusführungsbeispieledes optischen Bildscanners 100 ermöglichen, daß mehrere Objektebenen gescanntwerden. Der optische Bildscanner 100 liefert eine Einrichtungzum Verschieben des primärenBrennpunkts des Linsenarrays 110 relativ zu der oberenOberflächeder Auflage 102. Beispielsweise kann ein nockenbetriebenerFokusverschiebungsmechanismus (z. B. nockenförmiger Abstandhalter 120 – 1b) verwendet werden. Auf dieseWeise kann der optische Bildscanner 100 fokussierte Bilderverschiedener Arten von Dokumenten 106, die auf mehrerenObjektebenen positioniert sind, erzeugen.
    [0035] Wieoben erwähntwurde, verschiebt der optische Bildscanner 100 den primären Brennpunktdes Linsenarrays 110, indem er die Entfernung zwischen demoptischen Kopf 104 und der Auflage 102 auf der Basisder Drehung eines Nockens (z. B. des nockenförmigen Abstandhalters 120 – 1b) einstellt. Gemäß der Verwendungdes Begriffes in diesem Dokument ist ein Nocken ein Mechanismus,der mittels einer mechanischen Konfiguration eine Bewegung an einenFolger kommuniziert. Ein Nocken kann funktionell zwischen dem optischenKopf 104 und der Auflage 102 angeordnet sein.Wenn der Nocken gedreht wird (und der optische Kopf 104 mechanischauf die Auflage 102 ausgerichtet wird), kann die Entfernung zwischendem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 aufder Basis der Oberflächedes Nockens eingestellt werden, und dadurch kann der primäre Brennpunktdes Linsenarrays 110 verschoben werden.
    [0036] UnterBezugnahme auf 1b und 2b kann ein nockenförmiger Abstandhalter 120 funktionell zwischendem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 angeordnetsein. Der nockenförmigeAbstandhalter 120 kann eine Drehachse 122 umfassen,um die sich der Nocken dreht. Wie in den 1b und 2b veranschaulichtist, kann der nockenförmigeAbstandhalter 120 zwei Durchmesser (D1 undD2) relativ zu der Achse 122 definieren.
    [0037] Wieoben erwähntwurde, kann der optische Kopf 104 beispielsweise durchein oder mehrere Vorspannungs- oder nachgiebige Bauglieder, z. B.eine Federanordnung oder eine andere nicht federbelastete Einrichtungmechanisch auf die Auflage 102 ausgerichtet sein. Die mechanischeAusrichtung und die funktionelle Anordnung des nockenförmigen Abstandhalters 120 zwischendem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 ermöglicht dieDrehung des nockenförmigenAbstandhalters 120, um die Entfernung zwischen dem optischenKopf 104 und der Auflage 102 (die ortsfest bleibt)zu bestimmen.
    [0038] Beidem in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispielist der nockenförmigeAbstandhalter 120 konfiguriert, um den optischen Kopf 104 aufder Basis der Drehung um die Achse 122 auf zwei Objektebenen(124 und 204) zu fokussieren. Wenn der nockenförmige Abstandhalter 120 funktionellzwischen dem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 positioniertist, wie in 1b veranschaulichtist (z. B. wo der Durchmesser D1 senkrechtzu der oberen Oberflächedes optischen Kopfes 104 und der unteren Oberfläche derAuflage 102 ist), kann sich der primäre Brennpunkt des Linsenarrays 110 aufder Objektebene 124 befinden. In dieser Position befindet sichder optische Kopf 104 relativ zu der Auflage 102 ineiner niedrigeren Position. Mit anderen Worten ist die Entfernungzwischen dem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 erhöht, wodurchder primäre Brennpunktdes Linsenarrays 110 zu einer Objektebene verschoben ist,die der oberen Oberflächeder Auflage 102 näherist.
    [0039] Wennder nockenförmigeAbstandhalter 120 zu der in 2b veranschaulichtenPosition gedreht wird (z. B. bei der der kürzere Durchmesser D2 senkrecht zu der oberen Oberfläche desoptischen Kopfes 104 und der unteren Oberfläche derAuflage 102 ist), kann der primäre Brennpunkt des Linsenarrays 110 zuder Objektebene 204 verschoben werden. Mit anderen Wortenist der optische Kopf 104 relativ zu der Auflage 102 erhöht, wasdie Entfernung zwischen dem optischen Kopf 104 und derAuflage 102 verringert, wodurch der primäre Brennpunktdes Linsenarrays 110 zu einer Objektebene 204 verschobenwird, die eine größere Entfernung(H0) von der oberen Oberfläche derAuflage 102 aufweist.
    [0040] EineDrehung des Nockens (z. B. des nockenförmigen Abstandhalters 120)kann auf viele verschiedene Arten geliefert werden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielenkann der Nocken beispielsweise durch eine elektrische Einrichtung,z. B. einen elektrischen Motor, ein Solenoid, ein Betätigungsgliedoder eine andere elektronische Vorrichtung, gedreht werden. Beiweiteren Ausführungsbeispielen kanndie Drehung des Nockens gänzlichdurch eine mechanische Einrichtung geliefert werden. Nichtsdestowenigerkann eine beliebige Kombination von elektrischen und mechanischen(oder anderen) Einrichtungen verwendet werden, um die Drehung zuliefern. Der Nocken kann auch durch eine gesonderte manuelle Handlunggedreht werden, die durch eine Bedienperson des optischen Bildscanners 100 eingeleitetwird.
    [0041] Beiweiteren Ausführungsbeispielenkann die Drehung „automatisch" geliefert werden,wenn ein Scanzubehörteilinstalliert ist. Der optische Bildscanner 100 kann konfiguriertsein, um ein Scanmodul, einen Adapter, ein Zubehörteil usw. zu empfangen, dasbzw. der zum Scannen eines bestimmten Objekttyps verwendet werdenkann. Bei bestimmten Objekttypen (z. B. Transparent, 35-mm-Dia usw.) kannein effektives Scannen schwieriger sein, indem sie direkt auf derAuflage 102 plaziert werden. In diesen und anderen Fällen kannder Benutzer bei dem optischen Bildscanner 100 ein Scanzubehörteil installieren,um den Scanvorgang zu verbessern. Fachleute sollten erkennen, daß der optischeBildscanner 100 und das Scanzubehörteil so entworfen sein können, daß der Nockenautomatisch zu der entsprechenden Position gedreht wird, wenn dasentsprechende Scanzubehörteilinstalliert ist.
    [0042] 3 bis 5 veranschaulichen die Funktionsweiseeines weiteren Ausführungsbeispielseines optischen Bildscanners 200, bei dem ein Paar vonnockenförmigenAbstandhaltern 120 verwendet wird, um den Brennpunkt einesoptischen Kopfes einzustellen. Wie in 3 veranschaulichtist, ist der optische Bildscanner 200 ein Flachbettscannereines niedrigen Profils. Der optische Bildscanner 200 weist einenoptischen Kopf 104 auf, der unter einer transparenten Auflage 102 ineinem Gehäuse 302 angeordnetist. Der optische Kopf 104 wird von unten durch zwei federbelasteteAnordnungen getragen, die in der Nähe jedes Endes des optischenKopfes 104 angeordnet sind. Jede federbelastete Anordnungweist eine Rolle 304, die das Gehäuse 302 in Eingriffnimmt, und eine Feder 306 auf, die eine mechanische Ausrichtungliefert, um den optischen Kopf 104 gegen zwei nockenförmige Abstandhalter 120 gepreßt zu halten,die sich an entsprechenden Enden des optischen Kopfes 104 befinden,und, wiederum, an nockenförmigeAbstandhalter 120 gepreßt zu halten, die gegen dieuntere Oberflächeder Auflage 102 gepreßtwerden. Die Rollen 304 verbleiben in einer Inein griffnahmemit dem Gehäuse 302,währendder optische Kopf 104 währenddes Scanvorgangs verschoben wird. Die nockenförmigen Abstandhalter 120 können durch(ein) Lager getragen werden, um eine Drehung um die Achsen 122 zuermöglichen (4, 5). Wie oben erwähnt wurde, kann bzw. können auch(ein) andere (s) Vorspann- und/oder nachgiebiges) Bauglied(er) verwendetwerden (z. B. federbelastet, nicht federbelastet usw.).
    [0043] DienockenförmigenAbstandhalter 120 könnenlänglicheStabbauglieder umfassen, die sich längs entlang der oberen Oberfläche desoptischen Kopfes 104 erstrecken. Die nockenförmigen Abstandhalter 120 sindso konfiguriert, daß,wenn sie sich drehen, die obere Nockenoberfläche eine relativ feste Ineingriffnahmemit der unteren Oberflächeder Auflage 102 aufrechterhält und daß sich die untere Nockenoberfläche relativzu der unteren Oberfläche derAuflage 102 nach oben und/oder nach unten bewegt. Wie fernerin 3 veranschaulichtist, ist ein Hebel 310 starr an einem Ende des entsprechenden nockenförmigen Abstandhalters 120 befestigt.Die Hebel 310 sind so konfiguriert, daß eine Kraft ausgeübt werdenkann, um die nockenförmigenAbstandhalter 120 zu drehen.
    [0044] Wieoben erwähntwurde, ermöglichtdiese Anordnung es dem optischen Bildscanner 200, die relativeEntfernung zwischen der Auflage 120 und dem optischen Kopf 104 aufder Basis der Drehung der nockenförmigen Abstandhalter 120 einzustellen unddadurch den primärenBrennpunkt der in dem optischen Kopf 104 enthaltenen Optikbzw. Optikeinrichtung einzustellen. Die Ausübung einer Kraft auf die Hebel 310 drehtdie nockenförmigenAbstandhalter 120. 4 und 5 veranschaulichen die Bewegung desnockenförmigenAbstandhalters, der auf der linken Seite des optischen Bildscanners 200 angeordnetist, wenn der Hebel 310 in Eingriff genommen wird. Voreiner Ineingriffnahme des Hebels 310 (4) ist der nockenförmige Abstandhalter 120 so angeordnet,daß deroptische Kopf 104 durch eine Entfernung, die gleich dem DurchmesserD1 ist, von der Auflage 102 getrenntist. Bei dieser Konfiguration kann der Brennpunkt des optischenKopfes 104 an der Objektebene 124 liegen (3). Nachdem der Hebel 310 inEingriff genommen und der nockenförmige Abstandhalter 120 umneunzig Grad im Uhrzeigersinn gedreht wurde (5), ist der nockenförmige Abstandhalter 120 soangeordnet, daß deroptische Kopf 104 um eine Entfernung, die gleich dem DurchmesserD2 ist, von der Auflage 102 getrenntist. Auf diese Weise wird der optische Kopf 104 näher zu der unterenOberflächeder Auflage 102 bewegt, und der Brennpunkt kann zu einerObjektebene verschoben werden, die weiter von der Auflage 102 entferntist.
    [0045] Wieoben erwähntwurde, kann die auf die Hebel 310 ausgeübte Kraft auf viele verschiedene Weisengeliefert werden. Bei dem in 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispielkönnendie Hebel 310 durch entsprechende Stangen 602 inEingriff genommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der optischeBildscanner 600 Löcher 308 (3), die in der Auflage 102 über denHebeln 310 angeordnet sind. Die Löcher 308 ermöglichen,daß dieStangen 602 durch die Auflage 102 eingeführt werden,um die Hebel 310 in Eingriff zu nehmen und dadurch dienockenförmigenAbstandhalter 120 zwischen den in 6 und 7 veranschaulichtenPositionen zu drehen. Die Stangen 602 können durch eine Bedienpersonverwendet werden, um die Drehung der nockenförmigen Abstandhalter 120 aufmanuelle Weise zu steuern. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können dieStangen 602 mit einem Scanzubehörteil integriert sein, um dienockenförmigenAbstandhalter 120 automatisch zu drehen, wenn das Scanzubehörteil durcheinen Benutzer installiert ist. Auf diese Weise kann der Brennpunktdes optischen Kopfes 104 zum Scannen eines bestimmten Objekttyps(z. B. Transparent, 35-mm-Dia usw.) automatisch zu dem entsprechendenBrennpunkt positioniert werden.
    [0046] UnterBezugnahme auf 8 und 9 müssen die nockenförmigen Abstandhalter 120 physisch nichtzwischen dem optischen Kopf 104 und der Auflage 102 angeordnetsein. Bei bestimmten Ausführungsbeispielenkann der nockenförmigeAbstandhalter bzw. könnendie nockenförmigenAbstandhalter 120 seitlich der Auflage 102 und/oderdes optischen Kopfes 104 angeordnet sein, um die Stapelhöhe der Anordnungzu verringern, indem die vertikale Höhe des bzw. der nockenförmigen Abstandhalters) 120 nachaußerhalbdes Materialstapels bewegt wird. Bei dieser Anordnung kann bzw.könnender bzw. die nockenförmige(n)Abstandhalter 120 immer noch funktionell zwischen dem optischenKopf 104 und der Auflage 102 angeordnet sein,indem Elemente 702 zwischen den optischen Kopf 104 unddie Auflage 102 eingebracht werden. Die Elemente 702 können sichin beliebigen einer Anzahl von Konfigurationen seitlich der Auflage 102 und/oderdes optischen Kopfes 104 erstrecken. Wie in 8 und 9 veranschaulicht ist, kann der bzw.könnendie nockenförmige(n)Abstandhalter 120 physisch zwischen dem Teil von Elementen 702 angeordnetsein, die sich seitlich der Auflage 102 und/oder des optischenKopfes 104 erstrecken. Der bzw. die nockenförmige(n)Abstandhalter 120 kann bzw. können auf die oben beschriebeneWeise gedreht werden, um die vertikale Position des optischen Kopfes 104 relativzu der Auflage 102 einzustellen und dadurch den Brennpunktder optischen Kopfes 104 zu verschieben.
    [0047] Beialternativen Ausführungsbeispielendes optischen Bildscanners 800 (8 und 9)kann ein einzelnes Element 702 verwendet werden, das sich seitlichder Auflage 102 erstreckt. Bei dieser Konfiguration kannsich die obere Oberflächedes optischen Kopfes 104 weiter erstrecken als die Auflage 102,um die untere mechanische Ausrichtung für den bzw. die nockenförmige(n)Abstandhalter 120 zu liefern.
    [0048] Wieoben erwähntwurde, kann bei einem optischen Bildscanner eine Anzahl von Nockentypen implementiertsein, um den Brennpunkt des optischen Kopfes auf der Basis der Drehungdes Nockens einzustellen. 10 und 11 veranschaulichen ein weiteresAusführungsbeispieleines nockenförmigenAb standhalters 1002 zum Liefern einer nockenbetriebenenFokusverschiebung bei einem optischen Bildscanner. Das Querschnittsprofildes nockenförmigenAbstandhalters 1002 kann im großen und ganzen auf die obenbeschriebene Weise konfiguriert sein. Der nockenförmige Abstandhalter 1002 umfaßt ein länglichesStabbauglied, das Zahnradzähneaufweist, die durch Aussparungen 1006 definiert sind, dieentlang der Längsachsedes nockenförmigenAbstandhalters 1002 angeordnet sind, um eine Zahnradvorrichtungzu bilden. Wie nachfolgend ausführlicherbeschrieben wird, kann die Zahnradvorrichtung wirksam mit einemAntriebsritzel in einem Antriebssystem integriert sein, um für die Verschiebungdes optischen Kopfes (Pfeil 118 – 1a) währendeines Scanvorgangs zu sorgen. Durch Integrieren des Verschiebungsmechanismusmit dem Fokusverschiebungsmechanismus (d. h. nockenförmiger Abstandhalter 1002),kann der Toleranzstapel des optischen Bildscanners verbessert werden.Ferner sollte man erkennen, daß dieseAnordnung ermöglicht,daß die Positiondes Antriebsritzels relativ zu der Zahnradvorrichtung von der Positiondes optischen Kopfes 104 relativ zu dem Gehäuse 302 und/oderder Auflage 102 unabhängigist.
    [0049] UnterBezugnahme auf 12 bis 15 werden die Ineingriffnahmeder Zahnradvorrichtung (nockenförmigerAbstandhalter 1002) und der Verschiebungsmechanismus ausführlicherbeschrieben. Wie in 12 veranschaulichtist, kann der bzw. können dienockenförmige(n)Abstandhalter 1002 bei einem optischen Bildscanner 1200 implementiertsein. Der optische Bildscanner 1200 kann im großen undganzen auf die oben beschriebene Weise konfiguriert sein. Der optischeBildscanner 1200 umfaßtferner einen Motor 1202, ein Schneckengetriebe 1302 (13) und ein Radgetriebe 1204.Wie in 12 bis 15 veranschaulicht ist, treibtein Motor 1202 das Radgetriebe 1204. Das Radgetriebe 1204 kannein koaxiales Geradstirnrad 1206 umfassen, das die Zahnradvorrichtungdes nockenförmigenAbstandhalters 1002 in Eingriff nimmt. Der optische Bildscanner 1200 kannferner eine federbelastete Befestigungsvorrichtung 1208 zumAufrechter halten der Ineingriffnahme des optischen Kopfes 104 unddes Geradstirnrades 1206 mit dem nockenförmigen Abstandhalter 1002 umfassen.
    [0050] Aufdiese Weise kann der Motor 1202 während eines Scanvorgangs dazueingesetzt werden, eine Verschiebung des optischen Kopfes 104 einzuleiten.Der Motor 1202 treibt das Schneckengetriebe 1302 unddas Radgetriebe 1204, was bewirkt, daß das Geradstirnrad 1206 dieZahnradvorrichtung in Eingriff nimmt. Während das Geradstirnrad 1206 die Zahnradvorrichtungin Eingriff nimmt, kann der optische Kopf 104 entlang derLängsachsedes nockenförmigenAbstandhalters 1002 verschoben werden.
    [0051] DernockenförmigeAbstandhalter 1002 kann auch auf die oben beschriebeneWeise gedreht werden, um die vertikale Entfernung zwischen dem optischenKopf 104 und der Auflage 102 einzustellen.
    权利要求:
    Claims (24)
    [1] Optischer Bildscanner, der folgende Merkmale aufweist: eineAuflage (102), einen optischen Kopf (104);und einen zwischen der Auflage (102) und dem optischen Kopf(104) angeordneten nockenförmigen Abstandhalter (120)zum Einstellen der Objektebene, auf die der optische Kopf (104)fokussiert ist, auf der Basis der Drehung des nockenförmigen Abstandhalters (120),wobei der nockenförmigeAbstandhalter (120) eine Mehrzahl von Zahnradzähnen zumIneingriffnehmen eines Zahnrads, das den optischen Kopf (104)verschiebt, aufweist.
    [2] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 1, bei dem der nockenförmige Abstandhalter(120) drehbar ist, um die Objektebene auf eine Mehrzahlvon unterschiedlichen Positionen einzustellen.
    [3] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 1 oder 2, bei demder nockenförmigeAbstandhalter (120) geformt ist, um relativ zu einer Drehachseunterschiedliche Durchmesser aufzuweisen.
    [4] Optischer Bildscanner gemäß einem der Ansprüche 1 bis3, bei dem die Zahnradzähneentlang einer Längsachseangeordnet sind, um eine Zahnradvorrichtung zu bilden.
    [5] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 4, bei dem die Zahnradzähne mitdem Zahnrad wirksam integriert sind, um eine Verschiebung des optischen Kopfes(104) zu schaffen.
    [6] Optischer Bildscanner, der folgende Merkmale aufweist: eineAuflage (102); einen optischen Kopf (104);und einen nockenförmigenAbstandhalter (120), der funktionell zwischen der Auflage(102) und dem optischen Kopf (104) angeordnetist und angepaßtist, um eine Entfernung zwischen dem optischen Kopf (104)und der Auflage (102) zu verändern, wenn der nockenförmige Abstandhalter(120) gedreht wird.
    [7] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 6, bei dem der optischeKopf (104) relativ zu der Auflage (102) und demnockenförmigenAbstandhalter (120) federbelastet ist.
    [8] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 6 oder 7, bei demder nockenförmigeAbstandhalter (120) ein längliches Stabbauglied (1002)umfaßt.
    [9] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 8, bei dem das länglicheStabbauglied (1002) zwischen dem optischen Kopf (104)und der Auflage (102) angeordnet ist.
    [10] Optischer Bildscanner gemäß einem der Ansprüche 6 bis9, bei dem der nockenförmigeAbstandhalter (120) ein an einem ersten Ende des optischen Kopfes(104) angeordnetes erstes längliches Stabbauglied (1002)und ein an einem zweiten Ende des optischen Kopfes (104)angeordnetes zweites länglichesStabbauglied (1002) aufweist, wobei das erste und das zweitelänglicheStabbauglied (1002) jeweils ein ungleichmäßiges Querschnittsprofilaufweisen.
    [11] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 6, der ferner einenan dem nockenförmigenAbstandhalter (120) befestigten Verbindungsarm (310)zum Drehen des nockenförmigenAbstandhalters (120) aufweist.
    [12] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 11, bei dem derVerbindungsarm (310) unter einem Loch (308) inder Auflage (102) positioniert ist, derart, daß ein Fokusverschiebungsbaugliedzum Drehen des nockenförmigenAbstandhalters (120) durch das Loch (308) eingeführt werdenkann.
    [13] Verfahren zum Einstellen einer Position einer Objektebene über einerAuflage (102), die durch einen optischen Kopf (104)gescannt werden soll, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfaßt: Dreheneines Nockens (120), der funktionell zwischen der Auflage(102) und dem optischen Kopf (104) angeordnetist.
    [14] Verfahren gemäß Anspruch13, bei dem das Drehen des Nockens (120) ein Drehen desNockens (120) mit einem Motor (1202) umfaßt.
    [15] Verfahren gemäß Anspruch13 oder 14, bei dem das Drehen des Nockens (120) ein Ineingriffnehmeneines an dem Nocken befestigten Verbindungsarms (310) umfaßt.
    [16] Optischer Bildscanner, der folgende Merkmale aufweist: eineAuflage (102); einen optischen Kopf (104),der angepaßtist, um auf eine Objektebene zu fokussieren; und einen Nocken(120), der funktionell zwischen der Auflage (102)und dem optischen Kopf (104) angeordnet ist und angepaßt ist,um die Objektebene auf eine Mehrzahl von unterschiedlichen Positioneneinzustellen.
    [17] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 16, bei dem dieDrehung des Nockens (120) die Objektebene verändert.
    [18] Optischer Bildscanner gemäß Anspruch 17, bei dem derNocken (120) eine Mehrzahl von Zähnen aufweist und der Nocken(120) zu einer Mehrzahl von diskreten Positionen drehbarist, um die Objektebene einzustellen.
    [19] Verfahren zum Scannen eines Objekts, das über einerAuflage (102) angeordnet ist, die durch einen optischenKopf (104) gescannt werden soll, wobei das Verfahren folgendeSchritte umfaßt: Bereitstelleneines nockenförmigenAbstandhalters (120) zwischen der Auflage (102)und dem optischen Kopf (104) zum Einstellen einer Entfernungzwischen der Auflage (102) und dem optischen Kopf (104);und Verschieben des optischen Kopfes (104) durch Ineingriffnehmendes nockenförmigenAbstandhalters (120).
    [20] Verfahren gemäß Anspruch19, das ferner ein Drehen des nockenförmigen Abstandhalters (120) umfaßt, um eineObjektebene überder Auflage (102), auf die der optische Kopf (104)fokussiert ist, einzustellen.
    [21] Verfahren gemäß Anspruch19 oder 20, das ferner ein Drehen des nockenförmigen Abstandhalters (120)umfaßt,um die Entfernung zwischen der Auflage (102) und dem optischenKopf (104) zu verändern.
    [22] Verfahren gemäß einemder Ansprüche19 bis 21, bei dem das Verschieben des optischen Kopfes (104)ein Verschieben des optischen Kopfes (104) durch ein Ineingriffbringeneines Antriebsritzels mit dem nockenförmigen Abstandhalter (120)umfaßt.
    [23] Verfahren gemäß einemder Ansprüche19 bis 21, bei dem das Verschieben des optischen Kopfes (104)ein Verschieben des optischen Kopfes (104) durch ein Ineingriffbringeneines Antriebsritzels mit einer Zahnradvorrichtung, die mit demnockenförmigenAbstandhalter (120) integriert ist, umfaßt.
    [24] Verfahren gemäß einemder Ansprüche19 bis 21, bei dem das Verschieben des optischen Kopfes (104)ein Verschieben des optischen Kopfes (104) durch ein Ineingriffbringeneines Antriebsritzels mit in dem nockenförmigen Abstandhalter (120)gebildeten Zahnradzähnenumfaßt.
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    公开号 | 公开日
    US20050036176A1|2005-02-17|
    GB0417501D0|2004-09-08|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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