JP2000231598A - バーコードリーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯可能で光ビーム走査によりバーコード情
報を高精度読み取りできるバーコードリーダを提供す
る。 【解決手段】 外装となる筐体１１と、光ビームを出射
する光源１２と、光源１２からの光ビームを偏向しなが
ら走査するガルバノミラー２０と、ガルバノミラー２０
の光反射点を焦点とする曲率に設定した凸レンズ面１３
ａをガルバノミラー２０側に形成し且つ凸レンズ面１３
ａと対向して平レンズ面１３ｂをバーコード情報ＢＣ側
に形成して、ガルバノミラー２０で偏向した光ビームを
バーコード情報ＢＣに照射した後、バーコード情報ＢＣ
で反射された戻りの光ビームを筐体１１内に取り入れる
カマボコ型凸レンズ１３と、カマボコ型凸レンズ１３の
凸レンズ面１３ａで集光されたバーコード情報ＢＣから
の戻りの光ビームを受光して光電変換する受光素子１４
とを備えたことを特徴とするバーコードリーダ１０Ａで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷されたバーコ
ード情報を光学的に走査して読みとるバーコードリーダ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】印刷されたバーコード情報を光学的に走
査して読みとるバーコードリーダは各種の構造形態があ
る。

【０００３】図４は従来の一例のバーコードリーダを示
した斜視図、図５は従来の他例のバーコードリーダを示
した構成図、である。

【０００４】まず、図４に示した従来の一例のバーコー
ドリーダ１００は、ハンディタイプのバーコードリーダ
として多用されており、筐体１０１内に光源となるＬＥ
Ｄアレイ１０２と、凸レンズ１０３と、受光検知部とし
てのＣＣＤラインセンサ１０４とが設けられている。そ
して、ＬＥＤアレイ１０２からの光束をバーコード情報
ＢＣに照射して、バーコード情報ＢＣから反射された光
束を凸レンズ１０３を介してＣＣＤラインセンサ１０４
で受光してバーコード情報ＢＣを光電変換している。

【０００５】次に、図５に示した従来の他例のバーコー
ドリーダ２００は、主にスーパーマーケット等のレジで
の据え付けのバーコードリーダとして用いられており、
筐体２０１内にレーザービームを出射する光源となるレ
ーザーダイオード２０２と、レーザービームを走査する
ために高速回転自在なポリゴンミラー２０３と、凸レン
ズ２０４と、受光検知部としての受光素子２０５とが設
けられている。そして、レーザーダイオード２０２から
のレーザービームを高速回転中のポリゴンミラー２０３
で走査しながらこのポリゴンミラー２０３で反射させた
後にバーコード情報ＢＣに照射して、バーコード情報Ｂ
Ｃから反射された光束を凸レンズ２０４を介して受光素
子２０５で受光してバーコード情報ＢＣを光電変換して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示し
た従来の一例のバーコードリーダ１００の特徴として
は、小型・軽量（ハンディタイプ）、低価格であるもの
の、ＬＥＤアレイ１０２，ＣＣＤラインセンサ１０４な
どの部品を必要とするために低価格化には限度がある。
また、バーコード情報ＢＣの読み取り幅に制限があり、
バーコード情報ＢＣから離れるほど読みとりにくくなる
等の欠点がある。

【０００７】一方、図５に示した従来の他例のバーコー
ドリーダ２００の特徴としては、バーコード情報ＢＣか
ら離れる距離が長くなってもバーコード情報ＢＣの読み
取りが可能で、読み取り精度も非常に高いものの、ポリ
ゴンミラー２０３の構造、光学系が大きくなるために大
型で高価格である等の欠点がある。

【０００８】そこで、バーコード情報の読取りが高精度
でかつ、小型・軽量でありさらに低価格を同時に実現す
ることのできるバーコードリーダが望まれている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、バーコード情報
を光学的に走査して読みとるバーコードリーダにおい
て、外装となる筐体と、光ビームを出射する光源と、前
記光源からの光ビームを偏向しながら走査するガルバノ
ミラーと、前記ガルバノミラーの光反射点を焦点とする
曲率に設定した凸レンズ面を該ガルバノミラー側に形成
し且つ該凸レンズ面と対向して平レンズ面をバーコード
情報側に形成して、前記ガルバノミラーで偏向した光ビ
ームを前記バーコード情報に照射した後、該バーコード
情報で反射された戻りの光ビームを前記筐体内に取り入
れるカマボコ型凸レンズと、前記カマボコ型凸レンズの
凸レンズ面で集光された前記バーコード情報からの戻り
の光ビームを受光して光電変換する受光素子とを備えた
ことを特徴とするバーコードリーダである。

【００１０】また、第２の発明は、バーコード情報を光
学的に走査して読みとるバーコードリーダにおいて、外
装となる筐体と、光ビームを出射する光源と、前記光源
からの光ビームを透過すると共に、戻りの光ビームを反
射する半透過反射膜を有するビームスプリッターと、前
記ビームスプリッターを透過した前記光源からの光ビー
ムを偏向しながら走査するガルバノミラーと、前記ガル
バノミラーの光反射点を焦点とする曲率に設定した凸レ
ンズ面を該ガルバノミラー側に形成し且つ該凸レンズ面
と対向して平レンズ面をバーコード情報側に形成して、
前記ガルバノミラーで偏向した光ビームを前記バーコー
ド情報に照射した後、該バーコード情報で反射された戻
りの光ビームを前記筐体内に取り入れるカマボコ型凸レ
ンズと、前記カマボコ型凸レンズの凸レンズ面で集光さ
れた前記バーコード情報からの戻りの光ビームを前記ガ
ルバノミラーと前記ビームスプリッターとを経由した後
に受光して光電変換する受光素子とを備えたことを特徴
とするバーコードリーダである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るバーコードリ
ーダの一実施例を図１乃至図３を参照して、＜第１実施
例＞，＜第２実施例＞の順に詳細に説明する。

【００１２】＜第１実施例＞図１は本発明に係る第１実
施例のバーコードリーダを示した斜視図、図２は図１に
示したガルバノミラーの構造の一例を説明するための斜
視図である。

【００１３】図１に示した如く、本発明に係る第１実施
例のバーコードリーダ１０Ａでは、携帯可能に小型・軽
量化して形成した外装となる筐体１１と、光ビーム（以
下、レーザービームと記す）を出射する光源（以下、レ
ーザーダイオード）１２と、レーザーダイオード１２か
ら出射されたレーザービームをバーコード情報ＢＣの線
列方向（図示のＹ方向）に偏光しながら走査するガルバ
ノミラー２０と、ガルバノミラー２０の光反射点を焦点
とする曲率に設定した凸レンズ面１３ａをガルバノミラ
ー２０側に形成し且つ凸レンズ面１３ａと対向して平レ
ンズ面１３ｂをバーコード情報ＢＣ側に形成して、ガル
バノミラー２０で偏向したレーザービームをバーコード
情報ＢＣに照射した後、バーコード情報ＢＣで反射され
た戻りの光ビームを筐体１１内に取り入れるカマボコ型
凸レンズ１３と、カマボコ型凸レンズ１３の凸レンズ面
１３ａで集光されたバーコード情報ＢＣからの戻りの光
ビームを受光して光電変換する受光素子１４とで構成さ
れている。尚、筐体１１内には、受光素子１４で光電変
換したバーコード情報ＢＣに基づくディジタル信号をデ
コードするデコーダなどが設けられているが、ここでの
図示を省略している。

【００１４】次に、上記各構成部材について更に詳述に
説明すると、まず、光源となるレーザーダイオード１２
は、単一波長のレーザービームをガルバノミラー２０に
向けて出射している。尚、実施例として光ビームを出射
する光源にレーザーダイオード１２を用いているが、こ
れに限ることなく、光ビームを出射する光源ならばいか
なるものでも良い。

【００１５】また、ガルバノミラー２０は、筐体１１内
に収納するためにマイクロマシン技術により小型・軽量
に構成されており、このガルバノミラー２０の具体的な
構造の例としては、図２に拡大して示した如く、ベース
台２１の左右両端に一対の支持部２１ａ，２１ｂが上方
に向かって突出形成されており、且つ、これら一対の支
持部２１ａ，２１ｂ間に凹状にくぼんだ凹状面部２１ｃ
が形成されている。また、ベース台２１に形成した一対
の支持部２１ａ，２１ｂ上にはミラー体２２が取り付け
られている。

【００１６】ここで、上記したミラー体２２は、マイク
ロマシン技術によりシリコン基板を用いて略矩形状で平
坦なミラー面に一体的に形成されている。また、ミラー
体２２は、外枠部２２ａの左右両端に形成した一対の固
定部２２ａ１，２２ａ２をベース台２１に形成した一対
の支持部２１ａ，２１ｂ上に固着させると共に、外枠部
２２ａの内部を互いに対向して［］型に切り欠いて［］
型部２２ｂ，２２ｃが形成されており、これらの［］型
部２２ｂ，２２ｃの内部に反射ミラー部２２ｄを形成
し、更に、反射ミラー部２２ｄの中央の前後端にヒンジ
部２２ｅ，２２ｆを外枠部２２ａと接続して形成するこ
とで、反射ミラー部２２ｄがヒンジ部２２ｅ，２２ｆを
中心に左右方向に揺動可能になっている。

【００１７】また、ベース台２１に形成した凹状面部２
１ｃには一対の固定電極２３，２４が取り付けられてお
り、且つ、これら一対の固定電極２３，２４は反射ミラ
ー部２２ｄの左右両端部に対向して設置されている。ま
た、一対の固定電極２３，２４の相手側の電極はミラー
体２２であり、一対の固定電極２３，２４とミラー体２
２との間に電池２５を経て、各固定電極２３，２４を切
り替えるための切り替えスイッチ２６，２７が接続され
ており、切り替えスイッチ２６，２７を切り替えること
によりいずれか一方の固定電極（２３），（２４）とミ
ラー体２２との間に電圧を印加できるようになってい
る。

【００１８】この際、一方の固定電極２３とミラー体２
２との間に電圧が印加された時には、反射ミラー部２２
ｄの左側が静電力により固定電極２３側に吸引されるの
で、反射ミラー部２２ｄはヒンジ部２２ｅ，２２ｆを中
心に反時計方向に揺動する。また、他方の固定電極２４
とミラー体２２との間に電圧が印加された時には、反射
ミラー部２２ｄの右側が静電力により固定電極２４側に
吸引されるので、反射ミラー部２２ｄはヒンジ部２２
ｅ，２２ｆを中心に時計方向に揺動する。

【００１９】そして、上記のように構成されたガルバノ
ミラー２０は、レーザーダイオード１２から出射された
レーザービームを反射ミラー部２２ｄで反射させながら
反射ミラー部２２ｄの往復揺動によりレーザービームを
図１に示したバーコード情報ＢＣの線列方向（図示のＹ
方向）に偏光しながら走査している。

【００２０】尚、ガルバノミラー２０の構造は他にも様
々な形状が提案されており、同様に本発明のバーコード
リーダ１０Ａに用いることができる。ガルバノミラーの
場合、レーザービームのスポット径に応じた、数ｍｍ角
程度の大きさでよく、小型・軽量で低価格な光偏向器と
なる。

【００２１】図１に戻り、前記したカマボコ型凸レンズ
１３は、ガルバノミラー２０側に凸レンズ面１３ａが形
成されており、且つ、この凸レンズ面１３ａと対向する
面側で且つバーコード情報ＢＣ側に平レンズ面１３ｂが
形成されていることにより、全体でカマボコ状のレンズ
構造になっている。この際、カマボコ型凸レンズ１３の
凸レンズ面１３ａはガルバノミラー２０の光反射点が焦
点距離になる曲率に設定されている。また、カマボコ型
凸レンズ１３の平レンズ面１３ｂは、長方形状に形成さ
れており、縦横の寸法はバーコード情報ＢＣ全体を読み
取れる大きさに形成されている。また、カマボコ型凸レ
ンズ１３は、バーコード情報ＢＣ側に平レンズ面１３ｂ
を形成したので、この平レンズ面１３ｂを平面上に印刷
されたバーコード情報ＢＣに接触させることで、光ビー
ム走査によりバーコード情報ＢＣを高精度に読み取るこ
とができる。

【００２２】そして、ガルバノミラー２０で偏向しなが
ら走査されたレーザービームがカマボコ型凸レンズ１３
の凸レンズ面１３ａに入射してこの凸レンズ面１３ａで
中心部を除いて向きを変えて平レンズ面１３ｂからバー
コード情報ＢＣに照射する時には、レーザービームが平
レンズ面１３ｂに対して全て略直角で平行な方向に進行
するので、ガルバノミラー２０で走査されたレーザービ
ームはバーコード情報ＢＣを線列方向（図示のＹ方向）
に走査することになる。一方、バーコード情報ＢＣで反
射された戻りのレーザービームは上記と逆な光路をたど
っており、即ち、バーコード情報ＢＣで反射された戻り
のレーザービームはカマボコ型凸レンズ１３の平レンズ
面１３ｂに対して全て略直角な方向に入射して再び筐体
１１内に取り込まれ、凸レンズ面１３ａで１点に集光し
た後に受光素子１４で受光されている。

【００２３】上記した受光素子１４は、ガルバノミラー
２０とは離れて略並設されており、且つ、バーコード情
報ＢＣからの戻りのレーザービームをカマボコ型凸レン
ズ１３の凸レンズ面１３ａで１点に集光した位置と対応
して設置されている。そして、カマボコ型凸レンズ１３
で集光されたバーコード情報ＢＣからの戻りのレーザー
ビームを受光して光電変換する際、バーコード情報ＢＣ
の線巾，線間隔などに基づいて電気信号を生成し、この
電気信号に基づいて図示しないデコーダでディジタル信
号として処理されている。

【００２４】従って、上記構成による第１実施例のバー
コドリーダ１０Ａの全体動作は、レーザーダイオード１
２からのレーザービームがガルバノミラー２０で反射さ
れ、その進行方向を変えると共に、ガルバノミラー２０
の往復揺動によりレーザーダイオード１２からのレーザ
ービームが偏向しながら走査される。ガルバノミラー２
０で偏向されたレーザービームはカマボコ型凸レンズ１
３の凸レンズ面１３ａに到達するが、凸レンズ面１３ａ
の曲率はガルバノミラー２０の光反射点が焦点距離にな
るように設定されているので、レーザービームは凸レン
ズ面１３ａを透過した後、平行に進んで平レンズ面１３
ｂからバーコード情報ＢＣに照射される。バーコード情
報ＢＣから反射した戻りのレーザービームは、再びカマ
ボコ型凸レンズ１３に戻る。バーコード情報ＢＣから反
射した戻りのレーザービームがカマボコ型凸レンズ１３
を透過すると、バーコード情報ＢＣから反射した戻りの
レーザービームはすべてカマボコ型凸レンズ１３の凸レ
ンズ面１３ａの焦点距離の位置、つまりガルバノミラー
２０の反射点から凸レンズ面１３ａまでの距離と等距離
の位置の１点に集まるので、ＣＣＤラインセンサなどの
大きな受光部を必要とせず、この１点に集光した位置に
対応して１個の受光素子１４を配置するだけで全てのバ
ーコード情報ＢＣを受光し、電気信号に変換している。

【００２５】上記第１実施例のバーコードリーダ１０Ａ
によれば、光源からの光ビームを偏向しながら走査する
ために小型・軽量のガルバノミラー２０を用い、更に、
カマボコ型凸レンズ１３の平レンズ面１３ｂによりバー
コード情報ＢＣ全体を読み取り、且つ、カマボコ型凸レ
ンズ１３の凸レンズ面１３ａによりバーコード情報ＢＣ
から反射した戻りの光ビームが１点に集光するので受光
部分は１個の受光素子で検出でき、且つ、光源１２，受
光素子１４が従来例の図３で説明したＬＥＤアレイ１０
２，ＣＣＤラインセンサ１０４などより小型で低価格で
あるので、バーコードリーダ１０Ａ自体を小型・軽量化
及び低価格化することができると共に、光ビーム走査に
よりバーコード情報ＢＣを高精度に読み取ることができ
る。

【００２６】＜第２実施例＞図３は本発明に係る第２実
施例のバーコードリーダを示した構成図である。

【００２７】図３に示した第２実施例のバーコードリー
ダ１０Ｂの構造は、先に説明した第１実施例のバーコー
ドリーダ１０Ａの構造と一部を除いて同様の構成であ
り、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対し
ては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必
要に応じて適宜説明し、第１実施例と異なる構成部材に
新たな符号を付して第１実施例と異なる点を中心に簡略
に説明する。

【００２８】図３に示した如く、第２実施例のバーコー
ドリーダ１０Ｂでは、筐体１１内でレーザーダイオード
１２とガルバノミラー２０との間にレーザービームの進
行方向を変えるビームスプリッター１５が設置されてい
る。また、ガルバノミラー２０は、レーザーダイオード
１２及びビームスプリッター１５の光軸に対して略４５
°傾斜して取り付けられており、カマボコ型凸レンズ１
３の光軸はレーザーダイオード１２及びビームスプリッ
ター１５の光軸に対して略直交して取り付けられてい
る。

【００２９】また、上記したビームスプリッター１５は
立方形状に形成されており、内部に半透過反射膜１５ａ
が膜付けされている。そして、ビームスプリッター１５
の半透過反射膜１５ａと対向して、レーザーダイオード
１２と受光素子１４とが略直交するようにそれぞれ配置
されている。この際、ビームスプリッター１５の半透過
反射膜１５ａは、レーザーダイオード１２から出射され
たレーザービームを透過してそまま直進してガルバノミ
ラー２０に入射させると共に、バーコード情報ＢＣから
反射した戻りのレーザービームを受光素子１４側に反射
させている。

【００３０】そして、上記のように構成された第２実施
例のバーコードリーダ１０Ｂの全体動作は、レーザーダ
イオード１２からのレーザービームがビームスプリッタ
ー１５の半透過反射膜１５ａを透過してそまま直進して
ガルバノミラー２０で反射され、その進行方向を変える
と共に、ガルバノミラー２０の往復揺動によりレーザー
ダイオード１２からのレーザービームが偏向しながら走
査される。ガルバノミラー２０で偏向されたレーザービ
ームはカマボコ型凸レンズ１３の凸レンズ面１３ａに到
達するが、凸レンズ面１３ａの曲率はガルバノミラー２
０の光反射点が焦点距離になるように設定されているの
で、レーザービームは凸レンズ面１３ａを透過した後、
平行に進んで平レンズ面１３ｂからバーコード情報ＢＣ
に照射される。バーコード情報ＢＣから反射した戻りの
レーザービームは、再びカマボコ型凸レンズ１３に戻
る。バーコード情報ＢＣから反射した戻りのレーザービ
ームがカマボコ型凸レンズ１３を透過すると、バーコー
ド情報ＢＣから反射した戻りのレーザービームはすべて
カマボコ型凸レンズ１３の凸レンズ面１３ａの焦点距離
の位置、つまりガルバノミラー２０の反射点から凸レン
ズ面１３ａまでの距離と等距離の位置であるガルバノミ
ラー２０に集まり、このガルバノミラー２０で反射され
た戻りのレーザービームはビームスプリッター１５に入
射し、ここでビームスプリッター１５の半透過反射膜１
５ａにより戻りのレーザービームが９０°方向変換され
て１個の受光素子１４だけで全てのバーコード情報ＢＣ
を受光し、電気信号に変換している。

【００３１】この第２実施例の場合も、第１実施例と同
様に、バーコード情報ＢＣから反射した戻りの光ビーム
はすべてカマボコ型凸レンズ１３によって焦点位置に集
まるので、ＣＣＤラインセンサなどのような大きな受光
部を必要とせず、１個の受光素子１４を配置するだけで
すべてのバーコード情報ＢＣを受光し、電気信号に変換
できる。

【００３２】尚、バーコード情報ＢＣで反射された戻り
のレーザービームがカマボコ型凸レンズ１３を通ってガ
ルバノミラー２０に再び反射するとき、ガルバノミラー
２０は動いているので全く同じ光路とはならないが、実
際はガルバノミラー２０の動作速度に比べて光速ははる
かに早いので、ガルバノミラー２０で再反射してもほぼ
同じ光路を通ると見なすことができる。

【００３３】尚、バーコード情報が網点状の２次元バー
コード情報である場合には、ガルバノミラーをＸ軸及び
Ｙ軸方向に偏向できる構造のものを使用すれば良い。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係るバーコードリ
ーダによれば、光源からの光ビームを偏向しながら走査
するために小型・軽量のガルバノミラーを用い、更に、
カマボコ型凸レンズの平レンズ面によりバーコード情報
全体を読み取り、且つ、カマボコ型凸レンズの凸レンズ
面によりバーコード情報から反射した戻りの光ビームが
１点に集光するので受光部分は１個の受光素子で検出で
き、且つ、光源，受光素子が従来例で説明したＬＥＤア
レイ，ＣＣＤラインセンサなどより小型で低価格である
ので、バーコードリーダ自体を小型・軽量化及び低価格
化することができる。また、カマボコ型凸レンズは、バ
ーコード情報側に平レンズ面を形成したので、この平レ
ンズ面を平面上に印刷されたバーコード情報に接触させ
ることで、光ビーム走査によりバーコード情報を高精度
に読み取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のバーコードリーダを
示した斜視図である。

【図２】図１に示したガルバノミラーの構造の一例を説
明するための斜視図である。

【図３】本発明に係る第２実施例のバーコードリーダを
示した構成図である。

【図４】従来の一例のバーコードリーダを示した斜視図
である。

【図５】従来の他例のバーコードリーダを示した構成図
である。

【符号の説明】

１０Ａ…第１実施例のバーコードリーダ、１０Ｂ…第２
実施例のバーコードリーダ、１１…筐体、１２…光源
（レーザーダイオード）、１３…カマボコ型凸レンズ、
１３ａ…凸レンズ面、１３ｂ…平レンズ面、１４…受光
素子、１５…ビームスプリッター、１５ａ…半透過反射
膜、２０…ガルバノミラー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーコード情報を光学的に走査して読みと
   るバーコードリーダにおいて、 外装となる筐体と、 光ビームを出射する光源と、 前記光源からの光ビームを偏向しながら走査するガルバ
   ノミラーと、 前記ガルバノミラーの光反射点を焦点とする曲率に設定
   した凸レンズ面を該ガルバノミラー側に形成し且つ該凸
   レンズ面と対向して平レンズ面をバーコード情報側に形
   成して、前記ガルバノミラーで偏向した光ビームを前記
   バーコード情報に照射した後、該バーコード情報で反射
   された戻りの光ビームを前記筐体内に取り入れるカマボ
   コ型凸レンズと、 前記カマボコ型凸レンズの凸レンズ面で集光された前記
   バーコード情報からの戻りの光ビームを受光して光電変
   換する受光素子とを備えたことを特徴とするバーコード
   リーダ。
2. 【請求項２】バーコード情報を光学的に走査して読みと
   るバーコードリーダにおいて、 外装となる筐体と、 光ビームを出射する光源と、 前記光源からの光ビームを透過すると共に、戻りの光ビ
   ームを反射する半透過反射膜を有するビームスプリッタ
   ーと、 前記ビームスプリッターを透過した前記光源からの光ビ
   ームを偏向しながら走査するガルバノミラーと、 前記ガルバノミラーの光反射点を焦点とする曲率に設定
   した凸レンズ面を該ガルバノミラー側に形成し且つ該凸
   レンズ面と対向して平レンズ面をバーコード情報側に形
   成して、前記ガルバノミラーで偏向した光ビームを前記
   バーコード情報に照射した後、該バーコード情報で反射
   された戻りの光ビームを前記筐体内に取り入れるカマボ
   コ型凸レンズと、 前記カマボコ型凸レンズの凸レンズ面で集光された前記
   バーコード情報からの戻りの光ビームを前記ガルバノミ
   ラーと前記ビームスプリッターとを経由した後に受光し
   て光電変換する受光素子とを備えたことを特徴とするバ
   ーコードリーダ。