JP2004090026A - Information writing device - Google Patents

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JP2004090026A
JP2004090026A JP2002253689A JP2002253689A JP2004090026A JP 2004090026 A JP2004090026 A JP 2004090026A JP 2002253689 A JP2002253689 A JP 2002253689A JP 2002253689 A JP2002253689 A JP 2002253689A JP 2004090026 A JP2004090026 A JP 2004090026A
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JP
Japan
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lens system
pair
image
optical path
mirror
Prior art date
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JP2002253689A
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Japanese (ja)
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Munehiro Date
伊達　宗宏
Mitsuru Kaimai
開米　満
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KUROMIKKU KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
KUROMIKKU KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information writing device that enables information such as a bar code and characters to be written on an object (thermosensitive paper, metallic sheet, resin plate, etc.) by using a laser beam without moving the object to the fixed writing position of the writing device. <P>SOLUTION: The device is equipped with a relay lens system 12 which is composed of a plurality of lenses and which transmits an image by a laser beam entered from one end to the other end, a plurality of flexible joints 14 which are installed in the middle of the relay lens system and which reflects an image without rotating it but but by rotating an optical path around a single axial line, and a writing head 16 which forms on an object the image transmitted by the relay lens system. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物にレーザー光を用いて情報を書込む情報書込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感熱紙や金属板、樹脂板等にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込む場合、図５に模式的に示す据え置き型の書込器が従来、用いられている。この据え置き型の書込器は、レーザー発振器１、投影レンズ２、走査ミラー３等を備え、据え置き型のレーザー発振器１からレーザー光４を照射し、これを走査ミラー３で走査して、対象物５（感熱紙等）の表面にレーザー光により情報を書き込んでいた。なおこの場合、投影レンズ２はレーザー光４を対象物上に集光させる機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の据え置き型の書込器の場合、情報を書込む対象物５（感熱紙、金属板、樹脂板等）を書込器の所定の書込位置まで移動させる必要がある。そのため対象物の移動が容易な場合は特に支障はないが、対象物が別の大型物品に取付けられている（例えば、物品吊り下げられたラベル）等の場合に、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることが困難又は不可能な場合があった。
【０００４】
また、ベクトルスキャン方式でなく、画像全体を同時に投影する方式の書込器であっても据え置き型書込器は大型であるため、書込器の移動は困難であり、かつ対象物の移動も困難又は不可能な場合があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明は、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる情報書込み装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のレンズ系で構成され一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達するリレーレンズ系（１２）と、該リレーレンズ系の中間に設けられ、かつ前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射する複数のフレキシブルジョイント（１４）と、リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する書込みヘッド（１６）とを備えた、ことを特徴とする情報書込み装置が提供される。
【０００７】
本発明の構成によれば、複数のレンズ系で構成されたリレーレンズ系（１２）により、据え置き型のレーザー発振器で発振したレーザー光による画像を一端から他端まで伝達することができる。
また、リレーレンズ系の中間に設けられたフレキシブルジョイント（１４）により、前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。さらにこのフレキシブルジョイント（１４）を複数（好ましくは５つ）設け、それぞれ直交する軸線を中心に回転可能に設定することにより、書込みヘッド（１６）の３軸方向の移動と、回転、揺動２つの６自由度を可能にできる。
【０００８】
すなわち、書込みヘッド部は、前後、左右、上下、軸のまわりの回転、軸に直角の揺動２つの計６個の自由度を持っている。付け根部分に互いに回転軸を直交するこの、中間に互いに回転軸を直交する３個のジョイントを設けることにより、書込みヘッドに、回転成分を伴った、前後、左右、上下の動き、及び軸のまわりの回転をさせることができる。
また、書込みヘッド（１６）によりリレーレンズ系（１２）で伝達された画像を対象物上に結像することができる。従って、対象物をレーザー発振器や走査ミラーを内蔵する据え置き型の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記リレーレンズ系（１２）は、被写体から距離ａを隔てて位置し反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する焦点距離ｆの複数の凸レンズ系からなり、レーザー光による前記画像を最初の凸レンズ系（１２ａ）の被写***置に結像し、２番目以降の凸レンズ系は、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写***置とする。
【００１０】
この構成により、単一の凸レンズ系により、画像を距離ａ＋ｂだけ移動させることができ、ｎ個の凸レンズ系で画像をｎ×（ａ＋ｂ）だけ移動させることができる。なお、各凸レンズ系は、単一のレンズでも複合レンズでもよい。また各凸レンズ系の距離ａ、ｂは同一であっても異なっていてもよい。さらに好ましくは距離ａ、ｂは、各凸レンズ系の焦点距離ｆの２倍であるのがよい。
【００１１】
また、前記フレキシブルジョイント（１４）は、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線を中心に揺動可能な１対の光路管（１４ａ）と、該１対の光路管の交差位置に位置する反射ミラー（１４ｂ）と、前記１対の光路管の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラーを位置決めするミラー位置決め機構（１５）とからなる。
この構成により、ミラー位置決め機構（１５）により、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ固定され前記単一の軸線を中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車（１５ａ）と、該１対の主歯車と噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車（１５ｂ）とからなる。
この構成により、書込みヘッド（１６）の移動により一方の光路管が前記単一の軸線を中心に回動すると、主歯車（１５ａ）と副歯車（１５ｂ）の噛合により、他方の光路管が反対方向に同一角度だけ回動し、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク（１５ｃ）と、該１対のリンクの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材（１５ｄ）とからなる。
この構成により、書込みヘッド（１６）の移動により一方のリンク（１５ｃ）の他端がガイド部材（１５ｄ）により、反射ミラーの法線方向に移動すると、他方のリンク（１５ｃ）の他端も同一位置に移動し、これにより、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１４】
また、前記書込みヘッド（１６）は、前記リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する結像レンズ系（１６ａ）を有する。
この構成により、前記リレーレンズ系（１２）で離れた位置まで伝達された画像を対象物上に結像させることができる。なおこの結像方式は、レーザー光を走査ミラーで走査するベクトルスキャン方式、或いは、画像全体を同時に投影する投影方式のいずれであってもよい。
【００１５】
また、前記書込みヘッド（１６）は、結像レンズ系（１６ａ）からのレーザー光を対象物に向けて反射するダイクロイックミラー（１６ｂ）と、該ダイクロイックミラーの背後に設けられた目視窓（１６ｃ）とを備える。
この構成により、レーザー光を全反射し可視光を透過させるダイクロイックミラー（１６ｂ）を用いて、目視窓（１６ｃ）からダイクロイックミラーを透して肉眼で書込み場所を見ながら書込みを行うことができ、かつ目視窓へのレーザー光の反射を防止できる。
【００１６】
また、前記書込みヘッド（１６）は、対象物を押さえレーザー光の漏洩を防ぐための開閉可能な保護用遮光板（１６ｄ）と、該遮光板の閉位置に連動し書込可能信号を遅延させる安全スイッチ（１６ｅ）と、書込可能信号を出力する書込スイッチ（１６ｆ）と、書込像を表示するモニター（１６ｇ）とを備える。
この構成により、保護用遮光板（１６ｄ）により、レーザー光の漏洩を防止すると共に、対象物の位置を安定させることができる。また、安全スイッチ（１６ｅ）により、薄い対象物を挟んだ時に、遮光板の閉位置に連動し正確にクランプされる前に書込可の状態になっても、書込可能信号を遅延させて安全性を高めることができる。また、書込スイッチ（１６ｆ）により、書込可能信号を出力し、書込作動を開始できる。なお、書込スイッチ（１６ｆ）は、安全スイッチ（１６ｅ）を兼用してもよい。また、モニター（１６ｇ）により、書込像をモニターすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明による情報書込み装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の情報書込み装置１０は、リレーレンズ系１２、複数のフレキシブルジョイント１４、及び書込みヘッド１６を備える。またこの図で６は、少なくともレーザー発振器を備えた据え置き型のレーザー照射装置であり、この例ではレーザー光を上向きに照射するようになっている。
レーザー照射装置６は、投影レンズ、走査ミラー等を備え、レーザー光を走査ミラーでスキャンするベクトルスキャン方式でもよく、或いは、レーザー光により画像全体を同時に投影する投影方式でもよい。
【００１９】
図２は、本発明のリレーレンズ系の構成図である。この図に示すように、リレーレンズ系１２は、光学上同一線上に直列配置された複数（この例では５組）の凸レンズ系１２ａからなる。各凸レンズ系１２ａは、焦点距離ｆを有し、被写体から距離ａを隔てて位置し、反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する。また、レーザー照射装置６からのレーザー光による画像を最初の凸レンズ系１２ａの被写***置に結像し、２番目以降の凸レンズ系１２ａは、順次、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写***置とする。
【００２０】
なお、各凸レンズ系１２ａは、単一のレンズでも複合レンズでもよい。また各凸レンズ系の距離ａ、ｂは同一であっても異なっていてもよい。さらに好ましくは距離ａ、ｂは、各凸レンズ系の焦点距離ｆの２倍であるのがよい。
【００２１】
この構成により、一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達することができる。すなわち、単一の凸レンズ系により、画像を距離ａ＋ｂだけ移動させることができ、ｎ個の凸レンズ系で画像をｎ×（ａ＋ｂ）だけ移動させることができる。従って、図２の例では、レーザー照射装置６からのレーザー光による結像画像Ａを後述する結像レンズ系１６ａの被写***置Ｂまで移動させることができる。
【００２２】
図３は、本発明のフレキシブルジョイントの構成図である。この図において、（Ａ）は原理図、（Ｂ）は第１実施形態、（Ｃ）は第２実施形態である。
図３（Ａ）に示すように、フレキシブルジョイント１４は、１対の光路管１４ａ、反射ミラー１４ｂ、及びミラー位置決め機構１５からなる。
１対の光路管１４ａは、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線Ｃを中心に揺動可能に構成されている。反射ミラー１４ｂは、１対の光路管１４ａの交差位置に位置する。また、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラー１４ｂの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めする。
【００２３】
図３（Ｂ）の第１実施形態において、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａにそれぞれ固定され単一の軸線Ｃを中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車１５ａと、１対の主歯車１５ａと噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車１５ｂとからなる。
この構成により、書込みヘッド１６の移動により一方の光路管１４ａが単一の軸線Ｃを中心に回動すると、主歯車１５ａと副歯車１５ｂの噛合により、他方の光路管１４ａが反対方向に同一角度だけ回動し、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００２４】
図３（Ｃ）の第２実施形態において、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａにそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク１５ｃと、１対のリンク１５ｃの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材１５ｄとからなる。
この構成により、書込みヘッド１６の移動により一方のリンク１５ｃの他端がガイド部材１５ｄにより、反射ミラー１４ｂの法線方向に移動すると、他方のリンク１５ｃの他端も同一位置に移動し、これにより、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００２５】
図４は、本発明の書込みヘッドの構成図である。この図において、書込みヘッド１６は、リレーレンズ系１２で伝達された画像を対象物５の上に結像する結像レンズ系１６ａを有し、リレーレンズ系１２で離れた位置まで伝達された画像を対象物上に結像させるようになっている。なおこの結像方式は、レーザー光を走査ミラーで走査するベクトルスキャン方式、或いは、画像全体を同時に投影する投影方式のいずれであってもよい。
【００２６】
図４において、書込みヘッド１６は、更に、ダイクロイックミラー１６ｂ、目視窓１６ｃ、保護用遮光板１６ｄ、安全スイッチ１６ｅ、書込スイッチ１６ｆ及びモニター１６ｇを備える。
ダイクロイックミラー１６ｂは、レーザー光を対象物に向けて全反射し、かつ可視光を透過させる機能を有する。また、目視窓１６ｃは、ダイクロイックミラー１６ｂの背後に設けられ、目視窓１６ｃからダイクロイックミラー１６ｂを透して肉眼で書込み場所を見ながら書込みを行うことができ、かつ目視窓へのレーザー光の反射を防止している。
【００２７】
また、保護用遮光板１６ｄは、対象物５を押さえ、レーザー光の漏洩を防ぐように開閉可能であり、レーザー光の漏洩を防止すると共に、対象物の位置を安定させる。
安全スイッチ１６ｅは、遮光板１６ｄの閉位置に連動し、書込可能信号を遅延させる機能を有し、薄い対象物を挟んだ時に、遮光板の閉位置に連動し正確にクランプされる前に書込可の状態になっても、書込可能信号を遅延させて安全性を高める。
書込スイッチ１６ｆは、書込可能信号を出力し、書込作動を開始できる。なお、書込スイッチ１６ｆは、安全スイッチ１６ｅを兼用してもよい。
モニター１６ｇは、書込像を表示し、書込像を常時モニターできるようになっている。
【００２８】
上述した本発明の構成によれば、複数のレンズ系で構成されたリレーレンズ系１２により、据え置き型のレーザー発振器で発振したレーザー光による画像を一端から他端まで伝達することができる。
また、リレーレンズ系１２の中間に設けられたフレキシブルジョイント１４により、前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。さらにこのフレキシブルジョイント１４を複数（好ましくは５つ）設け、それぞれ直交する軸線を中心に回転可能に設定することにより、書込みヘッド１６の３軸方向の移動と、回転、揺動２つの６自由度を可能にできる。
【００２９】
すなわち、書込みヘッド部は、前後、左右、上下、軸のまわりの回転、軸に直角の揺動２つの計６個の自由度を持っている。付け根部分に互いに回転軸を直交するこの、中間に互いに回転軸を直交する３個のジョイントを設けることにより、書込みヘッドに、回転成分を伴った、前後、左右、上下の動き、及び軸のまわりの回転をさせることができる。
また、書込みヘッド１６によりリレーレンズ系１２で伝達された画像を対象物上に結像することができる。従って、対象物をレーザー発振器や走査ミラーを内蔵する据え置き型の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の情報書込み装置は、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による情報書込み装置の全体構成図である。
【図２】本発明のリレーレンズ系の構成図である。
【図３】本発明のフレキシブルジョイントの構成図である。
【図４】本発明の書込みヘッドの構成図である。
【図５】従来の据え置き型の書込器の模式図である。
【符号の説明】
１　レーザー発振器、２　投影レンズ、３　走査ミラー、
４　レーザー光、５　対象物（感熱紙等）、
１０　情報書込み装置、１２　リレーレンズ系、１２ａ　凸レンズ系、
１４　フレキシブルジョイント、１４ａ　光路管、１４ｂ　反射ミラー、
１５　ミラー位置決め機構、１５ａ　主歯車、１５ｂ　副歯車、
１５ｃ　リンク、１５ｄ　ガイド部材、
１６　書込みヘッド、１６ａ　結像レンズ系、
１６ｂ　ダイクロイックミラー、１６ｃ　目視窓、
１６ｄ　保護用遮光板、１６ｅ　安全スイッチ、１６ｆ　書込スイッチ、
１６ｇ　モニター、１７　照明ランプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information writing apparatus for writing information on an object using laser light.
[0002]
[Prior art]
When writing information such as barcodes and characters on thermal paper, metal plates, resin plates or the like using a laser beam, a stationary type writer schematically shown in FIG. 5 is conventionally used. This stationary type writer includes a laser oscillator 1, a projection lens 2, a scanning mirror 3, and the like, irradiates laser light 4 from the stationary type laser oscillator 1, scans it with the scanning mirror 3, and then scans the object. Information was written on the surface of No. 5 (thermal paper or the like) by laser light. In this case, the projection lens 2 has a function of condensing the laser beam 4 on the object.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-described conventional stationary type writing device, it is necessary to move the object 5 on which information is written (thermal paper, metal plate, resin plate, etc.) to a predetermined writing position of the writing device. Therefore, there is no problem if the object is easy to move, but if the object is attached to another large article (for example, a label suspended from the article), the object is removed from the writer. In some cases, it is difficult or impossible to move to a fixed writing position.
[0004]
Even if the writing device is not a vector scanning method but a method that projects the entire image at the same time, the stationary writing device is large, so that the writing device is difficult to move and the object is also moved. There were cases where it was difficult or impossible.
[0005]
The present invention has been made to solve such problems. That is, the present invention uses a laser beam on an object (thermal paper, metal plate, resin plate, etc.) without moving the object to a fixed writing position of the writer. An object of the present invention is to provide an information writing apparatus capable of writing information.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a relay lens system (12) configured by a plurality of lens systems that transmits an image of laser light incident from one end to the other end, and provided in the middle of the relay lens system, and rotates the image. A plurality of flexible joints (14) for reflecting the optical path by rotating around a single axis without causing the light path, and a writing head (16) for forming an image transmitted by the relay lens system on the object. In addition, an information writing apparatus characterized by the above is provided.
[0007]
According to the configuration of the present invention, the image by the laser beam oscillated by the stationary laser oscillator can be transmitted from one end to the other end by the relay lens system (12) including a plurality of lens systems.
In addition, the flexible joint (14) provided in the middle of the relay lens system can reflect the optical path by rotating around the single axis without rotating the image. Further, a plurality (preferably five) of the flexible joints (14) are provided, and each of the flexible joints (14) is set so as to be rotatable around orthogonal axes so that the writing head (16) can be moved, rotated and oscillated in three axes. 6 degrees of freedom can be made possible.
[0008]
In other words, the writing head unit has a total of six degrees of freedom, ie, front and rear, left and right, up and down, rotation around an axis, and oscillation perpendicular to the axis. By providing three joints with the rotation axis orthogonal to each other at the base part and with the rotation axes orthogonal to each other in the middle, the writing head is moved back and forth, left and right, up and down with rotation components, and around the axis. Can be rotated.
Moreover, the image transmitted by the relay lens system (12) by the writing head (16) can be formed on the object. Therefore, without moving the object to a stationary writing position with a built-in laser oscillator or scanning mirror, the object (thermal paper, metal plate, resin plate, etc.) is bar code or Information such as characters can be written.
[0009]
According to a preferred embodiment of the present invention, the relay lens system (12) has a plurality of focal lengths f that form a similar image of the subject at a distance b opposite to the subject at a distance a. It consists of a convex lens system, and the image by the laser beam is formed at the subject position of the first convex lens system (12a), and the second and subsequent convex lens systems have the imaging position of the upstream convex lens system as the subject position.
[0010]
With this configuration, an image can be moved by a distance a + b by a single convex lens system, and an image can be moved by n × (a + b) by n convex lens systems. Each convex lens system may be a single lens or a compound lens. The distances a and b of the convex lens systems may be the same or different. More preferably, the distances a and b are twice the focal length f of each convex lens system.
[0011]
The flexible joint (14) is connected to the upstream and downstream lens systems, respectively, and a pair of optical path tubes (14a) that can swing around a single axis, and the pair of optical paths (14a). A reflection mirror (14b) positioned at the intersection of the optical path tubes, and a mirror positioning mechanism (15) for positioning the reflection mirror so that the half angle direction of the axis intersection of the pair of optical path tubes is the normal direction of the reflection mirror; Consists of.
With this configuration, the mirror positioning mechanism (15) positions the reflection mirror (14b) so that the half angle direction of the axis intersection of the pair of optical path tubes (14a) is the normal direction of the reflection mirror, and rotates the image. The optical path can be reflected around a single axis without rotation.
[0012]
According to a preferred embodiment of the present invention, the mirror positioning mechanism (15) is a pair of main gears (the same number of teeth) fixed to a pair of optical path tubes and rotatable about the single axis. 15a) and a secondary gear (15b) that meshes with the pair of main gears and transmits rotational force in opposite directions.
With this configuration, when one optical path tube rotates about the single axis by the movement of the writing head (16), the other optical path tube is opposite due to the meshing of the main gear (15a) and the sub gear (15b). The reflecting mirror (14b) is positioned so that the half angle direction of the axis intersection of the pair of optical path tubes (14a) is the normal direction of the reflecting mirror, and the optical path is not rotated. Can be reflected around a single axis.
[0013]
According to another preferred embodiment of the present invention, the mirror positioning mechanism (15) includes a pair of links (15c) of the same length each having one end pivotally attached to a pair of optical path tubes, The other end of the link is pivotally attached, and a guide member (15d) that guides the movable mirror in the normal direction of the reflecting mirror.
With this configuration, when the other end of one link (15c) is moved in the normal direction of the reflecting mirror by the guide member (15d) by the movement of the writing head (16), the other end of the other link (15c) is also the same. Accordingly, the reflecting mirror (14b) is positioned so that the half angle direction of the axis intersection of the pair of optical path tubes (14a) is the normal direction of the reflecting mirror, and the optical path is changed without rotating the image. It can be rotated around a single axis for reflection.
[0014]
The writing head (16) includes an imaging lens system (16a) that forms an image transmitted by the relay lens system on an object.
With this configuration, an image transmitted to a position distant by the relay lens system (12) can be formed on the object. Note that this imaging method may be either a vector scanning method in which laser light is scanned by a scanning mirror, or a projection method in which the entire image is simultaneously projected.
[0015]
The writing head (16) includes a dichroic mirror (16b) that reflects the laser light from the imaging lens system (16a) toward an object, and a viewing window (16c) provided behind the dichroic mirror. With.
With this configuration, by using the dichroic mirror (16b) that totally reflects the laser light and transmits the visible light, it is possible to write while looking through the dichroic mirror from the viewing window (16c) while viewing the writing place with the naked eye. And reflection of the laser beam to the viewing window can be prevented.
[0016]
Further, the writing head (16) delays the writable signal in conjunction with the openable / closable protective light shielding plate (16d) for holding the object and preventing the leakage of the laser light, and the closed position of the light shielding plate. A safety switch (16e), a writing switch (16f) for outputting a writable signal, and a monitor (16g) for displaying a written image are provided.
With this configuration, the protective light shielding plate (16d) can prevent leakage of laser light and stabilize the position of the object. In addition, when a thin object is sandwiched by the safety switch (16e), the writable signal is delayed even if the writable state is entered before being clamped accurately in conjunction with the closed position of the light shielding plate. Safety can be increased. Further, a write enable signal can be output by the write switch (16f) to start the write operation. The writing switch (16f) may also be used as the safety switch (16e). The written image can be monitored by the monitor (16g).
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0018]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an information writing apparatus according to the present invention. As shown in this figure, the information writing apparatus 10 of the present invention includes a relay lens system 12, a plurality of flexible joints 14, and a writing head 16. Further, in this figure, reference numeral 6 denotes a stationary laser irradiation apparatus provided with at least a laser oscillator. In this example, laser light is irradiated upward.
The laser irradiation device 6 includes a projection lens, a scanning mirror, and the like, and may be a vector scanning method in which laser light is scanned by a scanning mirror, or may be a projection method in which the entire image is simultaneously projected by laser light.
[0019]
FIG. 2 is a configuration diagram of the relay lens system of the present invention. As shown in this figure, the relay lens system 12 includes a plurality (five sets in this example) of convex lens systems 12a arranged in series on the same optical line. Each convex lens system 12a has a focal length f, is located at a distance a from the subject, and forms a similar image of the subject at a distance b on the opposite side. Further, an image formed by the laser beam from the laser irradiation device 6 is formed on the subject position of the first convex lens system 12a, and the second and subsequent convex lens systems 12a sequentially set the imaging position of the upstream convex lens system as the subject position. To do.
[0020]
Each convex lens system 12a may be a single lens or a compound lens. The distances a and b of the convex lens systems may be the same or different. More preferably, the distances a and b are twice the focal length f of each convex lens system.
[0021]
With this configuration, an image by laser light incident from one end can be transmitted to the other end. That is, a single convex lens system can move an image by a distance a + b, and n convex lens systems can move an image by n × (a + b). Therefore, in the example of FIG. 2, the image A formed by the laser light from the laser irradiation device 6 can be moved to the subject position B of the image forming lens system 16a described later.
[0022]
FIG. 3 is a configuration diagram of the flexible joint of the present invention. In this figure, (A) is a principle diagram, (B) is a first embodiment, and (C) is a second embodiment.
As shown in FIG. 3A, the flexible joint 14 includes a pair of optical path tubes 14a, a reflection mirror 14b, and a mirror positioning mechanism 15.
The pair of optical path tubes 14a are connected to the upstream and downstream lens systems, respectively, and are configured to be swingable around a single axis C. The reflection mirror 14b is located at the intersection of the pair of optical path tubes 14a. The mirror positioning mechanism 15 positions the reflection mirror 14b so that the half-angle direction of the axis line intersection of the pair of optical path tubes 14a is the normal direction of the reflection mirror 14b.
[0023]
In the first embodiment of FIG. 3B, the mirror positioning mechanism 15 is fixed to a pair of optical path tubes 14a, and is a pair of main gears 15a having the same number of teeth that can rotate around a single axis C. And a sub gear 15b that meshes with a pair of main gears 15a and transmits rotational force in opposite directions.
With this configuration, when one optical path tube 14a rotates about a single axis C due to the movement of the writing head 16, the other optical path tube 14a has the same angle in the opposite direction due to the meshing of the main gear 15a and the sub gear 15b. The reflecting mirror 14b is positioned so that the half-angle direction of the axis line intersection of the pair of optical path tubes 14a is the normal direction of the reflecting mirror, and the optical path is centered on a single axis without rotating the image. Can rotate and reflect.
[0024]
In the second embodiment shown in FIG. 3C, the mirror positioning mechanism 15 includes a pair of links 15c having the same length, each having one end pivotally attached to a pair of optical path tubes 14a, and a pair of links 15c. The guide member 15d is pivotally attached to the end and guided so as to be movable in the normal direction of the reflecting mirror.
With this configuration, when the writing head 16 moves, the other end of one link 15c is moved in the normal direction of the reflecting mirror 14b by the guide member 15d, and the other end of the other link 15c is also moved to the same position. The reflecting mirror 14b is positioned so that the half-angle direction of the axis line intersection of the pair of optical path tubes 14a becomes the normal direction of the reflecting mirror, and the optical path is rotated around a single axis and reflected without rotating the image. can do.
[0025]
FIG. 4 is a configuration diagram of the write head of the present invention. In this figure, the writing head 16 has an imaging lens system 16a that forms an image transmitted by the relay lens system 12 on the object 5, and the image transmitted to a position distant by the relay lens system 12. Is imaged on the object. Note that this imaging method may be either a vector scanning method in which laser light is scanned by a scanning mirror, or a projection method in which the entire image is simultaneously projected.
[0026]
In FIG. 4, the write head 16 further includes a dichroic mirror 16b, a viewing window 16c, a protective light shielding plate 16d, a safety switch 16e, a write switch 16f, and a monitor 16g.
The dichroic mirror 16b has a function of totally reflecting laser light toward an object and transmitting visible light. The viewing window 16c is provided behind the dichroic mirror 16b. The viewing window 16c can be written while seeing the writing place with the naked eye through the dichroic mirror 16b, and the reflection of the laser beam to the viewing window. Is preventing.
[0027]
Further, the protective light-shielding plate 16d can be opened and closed so as to hold the object 5 and prevent leakage of laser light, and prevents leakage of laser light and stabilizes the position of the object.
The safety switch 16e has a function of delaying the writable signal in conjunction with the closed position of the light shielding plate 16d, and when a thin object is sandwiched, before being accurately clamped in conjunction with the closed position of the light shielding plate. Even in a writable state, the writable signal is delayed to increase safety.
The write switch 16f outputs a write enable signal and can start a write operation. The write switch 16f may also serve as the safety switch 16e.
The monitor 16g displays a written image and can constantly monitor the written image.
[0028]
According to the configuration of the present invention described above, an image by laser light oscillated by a stationary laser oscillator can be transmitted from one end to the other end by the relay lens system 12 including a plurality of lens systems.
In addition, the flexible joint 14 provided in the middle of the relay lens system 12 can reflect the optical path by rotating around the single axis without rotating the image. Further, a plurality of (preferably five) flexible joints 14 are provided, and each of the flexible joints 14 is set so as to be rotatable around orthogonal axes, thereby allowing the writing head 16 to move in three axes, rotate, and swing with six degrees of freedom. Can be made possible.
[0029]
That is, the writing head section has a total of six degrees of freedom, ie, front and rear, left and right, up and down, rotation around an axis, and oscillation perpendicular to the axis. By providing three joints with the rotation axis orthogonal to each other at the base part and with the rotation axes orthogonal to each other in the middle, the writing head is moved back and forth, left and right, up and down with rotation components, and around the axis. Can be rotated.
Further, the image transmitted by the relay lens system 12 by the writing head 16 can be formed on the object. Therefore, without moving the object to a stationary writing position with a built-in laser oscillator or scanning mirror, the object (thermal paper, metal plate, resin plate, etc.) is bar code or Information such as characters can be written.
[0030]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the information writing apparatus of the present invention uses laser light on an object (thermal paper, metal plate, resin plate, etc.) without moving the object to a fixed writing position of the writer. It is possible to write information such as barcodes and characters.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an information writing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a relay lens system of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a flexible joint of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a write head according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional stationary writer.
[Explanation of symbols]
1 Laser oscillator, 2 projection lens, 3 scanning mirror,
4 Laser light, 5 Object (thermal paper, etc.),
10 information writing device, 12 relay lens system, 12a convex lens system,
14 flexible joint, 14a optical path tube, 14b reflecting mirror,
15 mirror positioning mechanism, 15a main gear, 15b auxiliary gear,
15c link, 15d guide member,
16 writing head, 16a imaging lens system,
16b Dichroic mirror, 16c Viewing window,
16d light shielding plate for protection, 16e safety switch, 16f writing switch,
16g monitor, 17 lighting lamp

Claims (8)

複数のレンズ系で構成され一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達するリレーレンズ系（１２）と、該リレーレンズ系の中間に設けられ、かつ前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射する複数のフレキシブルジョイント（１４）と、リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する書込みヘッド（１６）とを備えた、ことを特徴とする情報書込み装置。A relay lens system (12) configured by a plurality of lens systems that transmits an image of laser light incident from one end to the other end, and an intermediate optical path between the relay lens system and without rotating the image. A plurality of flexible joints (14) that rotate around one axis and reflect, and a writing head (16) that forms an image transmitted by a relay lens system on an object. Information writing device. 前記リレーレンズ系（１２）は、被写体から距離ａを隔てて位置し反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する焦点距離ｆの複数の凸レンズ系からなり、レーザー光による前記画像を最初の凸レンズ系（１２ａ）の被写***置に結像し、２番目以降の凸レンズ系は、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写***置とする、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。The relay lens system (12) is composed of a plurality of convex lens systems having a focal length f that forms a similar image of a subject at a distance b away from the subject and at a distance b on the opposite side. The first convex lens system (12a) is imaged at a subject position, and the second and subsequent convex lens systems have an imaging position of an upstream convex lens system as a subject position. Information writing device. 前記フレキシブルジョイント（１４）は、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線を中心に揺動可能な１対の光路管（１４ａ）と、該１対の光路管の交差位置に位置する反射ミラー（１４ｂ）と、前記１対の光路管の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラーを位置決めするミラー位置決め機構（１５）とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。The flexible joint (14) is connected to the upstream and downstream lens systems, respectively, and a pair of optical path tubes (14a) that can swing around a single axis, and the pair of optical path tubes And a mirror positioning mechanism (15) for positioning the reflecting mirror so that the half-angle direction of the axis intersection of the pair of optical path tubes is the normal direction of the reflecting mirror. The information writing apparatus according to claim 1, wherein: 前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ固定され前記単一の軸線を中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車（１５ａ）と、該１対の主歯車と噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車（１５ｂ）とからなる、ことを特徴とする請求項３に記載の情報書込み装置。The mirror positioning mechanism (15) includes a pair of main gears (15a) fixed to a pair of optical path tubes and rotatable about the single axis, and the pair of main gears. The information writing device according to claim 3, wherein the information writing device comprises: a sub-gear (15 b) that meshes with each other and transmits rotational force in opposite directions. 前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク（１５ｃ）と、該１対のリンクの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材（１５ｄ）とからなる、ことを特徴とする請求項３に記載の情報書込み装置。The mirror positioning mechanism (15) includes a pair of links (15c) having the same length each having one end pivotally attached to a pair of optical path tubes, and the other end of the pair of links pivotally attached to a reflection mirror. The information writing apparatus according to claim 3, further comprising a guide member (15 d) that is movably guided in the normal direction. 前記書込みヘッド（１６）は、前記リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する結像レンズ系（１６ａ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。The information writing apparatus according to claim 1, wherein the writing head (16) has an imaging lens system (16a) for forming an image transmitted by the relay lens system on an object. 前記書込みヘッド（１６）は、結像レンズ系（１６ａ）からのレーザー光を対象物に向けて反射するダイクロイックミラー（１６ｂ）と、該ダイクロイックミラーの背後に設けられた目視窓（１６ｃ）とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。The writing head (16) includes a dichroic mirror (16b) that reflects laser light from the imaging lens system (16a) toward an object, and a viewing window (16c) provided behind the dichroic mirror. The information writing apparatus according to claim 1, further comprising: 前記書込みヘッド（１６）は、対象物を押さえレーザー光の漏洩を防ぐための開閉可能な保護用遮光板（１６ｄ）と、該遮光板の閉位置に連動し書込可能信号を遅延させる安全スイッチ（１６ｅ）と、書込可能信号を出力する書込スイッチ（１６ｆ）と、書込像を表示するモニター（１６ｇ）とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。The writing head (16) includes an openable / closable protective light shielding plate (16d) for holding an object and preventing leakage of laser light, and a safety switch for delaying a writable signal in conjunction with the closed position of the light shielding plate The information writing apparatus according to claim 1, further comprising: a writing switch (16f) that outputs a writable signal, and a monitor (16g) that displays a writing image.
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