JP2004226480A - バーコードリーダ及びその受光センサへの集光方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バーコードレーダは、レーザ光を生成するレーザダイオード1と、そのレーザ光を偏向させてバーコードラベルBL上で走査するガルバノユニット3と、バーコードラベルBLからの反射光を受光する受光部4とを備える。ガルバノユニット3は、レーザ光を偏向させると共にバーコードラベルBLからの反射光を入射する第1ミラー30と、該第1ミラー30に所定角度で隣接して配置され且つバーコードラベルBLからの反射光のうち該第1ミラー30への非入射部分の反射光を入射する第2ミラー31とを有する。受光部4は、バーコードラベルBLからの反射光を、第1ミラー30を介して受光する第1受光素子40と、第2ミラー31を介して受光する第2受光素子41とを有する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコードリーダ及びその受光センサへの集光方法に係り、とくに光ビーム走査系のミラー及びこれと対を成す受光素子の構成の工夫に関する。
【0002】
【従来の技術】
商品等に印刷されたJAN(Japanese Article Number)やUPC(UniversalProduct Code)等の規格化されたマークであるバーコードラベルからそのバーの太さ、間隔に応じて国コード、製造コード、品種コード等のバーコード情報を読み取るバーコードリーダが知られている。
【0003】
このバーコードリーダには、例えば光源にHe−Neレーザ等のレーザ装置を用いた光学系が採用される。このレーザ式のバーコードリーダによれば、レーザ装置からのレーザ光を所定構成の光ビーム走査系を介してバーコードラベル上で種々の方向の直線からなるパターンを描くように走査し、そのバーコードラベル上のバーの太さ、間隔に応じてパルス状に強度変換された反射光をフォトダイオード等の受光センサ(受光素子)にて電気信号に変換することによりその電気信号からバーコードの情報を読み取り可能となっている。ここでの光ビーム走査系には、例えば高速読み取り用等で使用されるガルバノミラー(振動鏡)を用いた構成や、ポリゴンミラー(回転多面鏡)を用いた構成(特許文献1参照)等が採用される。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−60211号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のレーザ式のバーコードリーダでは、例えば読み取り距離20mm程度、幅60mm程度の幅広のバーコードラベルを近接位置から読み取る場合、いずれの光ビーム走査系を用いても、バーコードラベルの中心から幅方向に離れた両端部からの反射光の受光量が減少し、バーコード情報を正確に読み取ることが困難となるといった問題があった。
【0006】
本発明は、このような従来の問題を考慮してなされたもので、幅広のバーコードラベルを近傍で読み取る場合に生じるバーコードラベル両端からの受光量減少を緩和し、広角な読取りを可能とすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るバーコードリーダは、光ビームを生成する光源と、この光源からの光ビームを偏向させてバーコードラベル上で走査する光ビーム走査系と、該バーコードラベルからの反射光を受光する受光センサとを備え、該受光センサにて受光された光信号に基づいて前記バーコードラベルの情報を読み取るバーコードリーダにおいて、前記光ビーム走査系は、前記光源からの光ビームを偏向させると共に該バーコードラベルからの反射光を入射する第1ミラーと、この第1ミラーに所定角度で隣接して配置され且つ前記バーコードラベルからの反射光のうち該第1ミラーへの非入射部分の反射光を入射する第2ミラーとを有し、前記受光センサは、前記第1ミラーを介して前記バーコードラベルからの反射光を受光する第1受光素子と、前記第2ミラーを介して前記バーコードラベルからの反射光を受光する第2受光素子とを有することを特徴とする。
【0008】
本発明において、前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、互いに90度又は略90度の角度を成して隣接して配置されてもよい。
【0009】
また、前記光ビーム走査系は、ガルバノミラーを有するガルバノユニットを備え、前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、前記ガルバノミラーとして前記ガルバノユニットに搭載されてもよい。前記ガルバノユニットは、前記第1ミラー及び前記第2ミラーを支持するフレームと、このフレームを介して前記第1ミラー及び前記第2ミラーを振動させる機構とを備えてもよい。
【0010】
また、前記光ビーム走査系は、ポリゴンミラーを備え、前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、前記ポリゴンミラーを成す複数の反射面のうち前記バーコードラベル側を臨む2つの隣接する反射面に割り当てられてもよい。前記ポリゴンミラーは、4面鏡で構成されてもよい。
【0011】
さらに、前記光源は、前記光ビームとしてレーザ光を生成する半導体レーザであってもよい。
【0012】
本発明に係るバーコードリーダの受光センサへの集光方法は光源からの光ビームを第1ミラーを介して偏向させながらバーコードラベル上で走査し、前記バーコードラベルからの反射光を前記第1ミラーに入射すると共に、該第1ミラーへの非入射部分の反射光を該第1ミラーに所定角度で隣接して配置された第2ミラーに入射し、前記バーコードラベルからの反射光を、前記第1ミラーを介して該第1ミラー側に配置された第1受光素子で受光すると共に、前記第2ミラーを介して該第2ミラー側に配置された第2受光素子で受光することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバーコードリーダ及びその受光素子への集光方法の実施の形態を図1〜図9を参照して説明する。
【0014】
本実施形態のバーコードリーダは、バーコードラベルに対し所定距離から光ビームを照射(投光)しその照射スポットを走査すると共にその照射スポットからの反射光を受光することによりバーコード情報の読み取りを可能にするもので、光ビームの光源としてレーザ装置を用いた光学系を適用したものである。
【0015】
図1は、本実施形態のバーコードリーダの構成を示す。図1に示すバーコードリーダは、レーザ装置としてのレーザダイオード(半導体レーザ)1及びそのレーザ出射側に配置される集光レンズ2と、この集光レンズ2にて集光されるレーザ光を反射してバーコードラベル(例えば、読み取り距離20mm程度、幅60mm程度の幅広のバーコードラベル)BL上に照射し且つその照射スポットSPをそのレーザ光の投光軸AXの方向を偏向させながらバーコードラベルBL上で走査するレーザ走査系(光ビーム走査系)としてのガルバノミラー(「ガルバノメータミラー」、「振動鏡」、「可動ミラー」等ともいう)を有するガルバノユニット3と、バーコードラベルBL上で走査されるレーザ光の照射スポットSPからの反射光をその受光軸BXに沿ってガルバノユニット3のガルバノミラーを介して受光する受光部4とを備えている。
【0016】
このうち、ガルバノユニット3は、図1に示すように、レーザ光の投光軸AXを偏向させて走査可能なガルバノミラーとして機能する第1ミラー30に加え、この第1ミラー30の背面側に隣接する位置に配置された第2ミラー31を備えている。第1ミラー30と第2ミラー31とは、互いの反射面が所定角度(例えば、90度又は略90度)となる状態で一体に振動可能に設けられている。その構成例を図2に示す。
【0017】
図2において、ガルバノユニット3は、上記第1ミラー30及び第2ミラー31のほか、その反射面偏向用の回転(振動)軸を成す軸(バーコードラベルBLの幅方向(走査方向)に対し直交する方向に設けた回転軸)32及びその軸受け33と、図示しない固定部側に設けたコイルと対を成す回転部(振動部)側のマグネット34と、第1ミラー30及び第2ミラー31を支持するミラー側フレーム35と、マグネット34を支持するマグネット側フレーム36とを含む構成となっている。軸受け33、ミラー側フレーム35、及びマグネット側フレーム36は、例えば樹脂一体品で構成される。ガルバノユニット3の駆動機構は、これに限らず、例えば振動モータを用いた構成等であってもよい。
【0018】
この構成によれば、図示しない固定部側に設けたコイル電流を制御することにより、第1ミラー30及び第2ミラー31の各反射面を所定の角度範囲(バーコードラベルBLとの間の距離及びその幅の寸法等の所定値に基づく反射面の偏向角の範囲)で回転駆動(振動)させ、これにより、第1ミラー30の反射面を偏向させながらバーコードラベルBL上で光ビームの照射スポットSPをその投光軸AXに沿って走査すると共に、バーコードラベルBL上の光ビームの照射スポットSPからの反射光をその受光軸BXに沿って第1ミラー30及び第2ミラー31の両方で互いの反射面の偏向角に応じて反射可能となっている。ここで、第1ミラー30にて反射される反射光は、レーザダイオード1側に、また第2ミラー31にて反射される反射光は、レーザダイオード1に対しガルバノユニット3を挟んで対向する側に、それぞれ反射される。
【0019】
受光部4は、レーザダイオード1側に配置される第1受光素子40と、レーザダイオード1に対しガルバノユニット3を挟んで対向する側に配置される第2受光素子41とを有し、第1ミラー30にて反射された反射光を第1受光素子40にて入射して受光すると共に、第2ミラー31にて反射された反射光を第2受光素子41にて入射して受光するようになっている。
【0020】
ここで、本実施形態の動作を比較例と対比して説明する。
【0021】
まず、比較例を説明する。図3〜図5は、比較例の構成及びその動作をそれぞれ説明するものである。
【0022】
図3に示す比較例のバーコードリーダは、前述した本実施形態のバーコードリーダのうち第2ミラー及び第2受光素子を除いた構成、すなわちレーザダイオード1、集光レンズ2、上記第1ミラーに相当するミラー30aのみを搭載したガルバノユニット3a、及び上記第1受光素子に相当する受光素子40aを含むものである。
【0023】
この構成によれば、図3に示すように、レーザ光は、レーザダイオード1から放射され、集光レンズ2にて集光された後、ガルバノユニット3aのミラー30aにて反射され、その投光軸AXに沿ってバーコードラベルBLに至る。そして、このバーコードラベルBL上で照射され、その照射スポットSPからの反射光は、レーザ光の投光軸AXとほぼ同じ光軸である受光軸BXに沿って再びミラー30aを経由して、受光素子40aに至り、受光される。
【0024】
このとき、図4に示すように、バーコードラベルBL上におけるレーザダイオード側、すなわち図中の第1端部E1側にレーザ光の照射スポットSPをその投光軸AX1に沿って走査する場合には、その照射スポットSPからの反射光の大部分は、その受光軸BX1に沿ってガルバノユニット3aのミラー30aに入射し、そのミラー30aで反射して受光素子40aにて受光可能である。
【0025】
しかしながら、図5のように、バーコードラベルBL上におけるレーザダイオード1に対しガルバノユニット3を挟んで対向する反対側、すなわち図中の第2端部E2側にレーザ光の照射スポットSPをその投光軸AX2に沿って走査する場合には、その照射スポットSPからの反射光は、その受光軸BX2に沿ってガルバノユニット3aのミラー30aに入射するものの、その入射量がミラー30aの傾きに制限されて図4に示す場合と比べ大幅に減少し、しかもその受光軸BX2がレーザダイオード1のレーザ出射軸とほぼ同軸となるため、受光素子40aにて受光することが困難となる。
【0026】
これに対し、図6は、本実施形態のレーザダイオードの動作を説明するものである。
【0027】
本実施形態のレーザダイオードを用いると、ガルバノユニット3の第1ミラー30に対し90度反対側の面に第2ミラー31を、またその第2ミラー31と対になる第2受光素子41をそれぞれ設けているため、図6に示すように、バーコードラベルBL上の第2端部E2側にレーザ光の照射スポットSPをその投光軸AX2に沿って走査する場合でも、第1ミラー30の傾きに制限されて入射されない反射光がその受光軸AX2に沿って第2ミラー31に入射され、これにより、第2受光素子41側に集光して受光可能となる。
【0028】
従って、本実施形態によれば、バーコードラベルとの距離が短くかつその幅が長い場合(例えば、読み取り距離20mm程度、幅60mm程度の幅広のバーコードラベル)であっても、バーコードラベル端部からの反射光の減衰を押さえることができ、広角の読取りがより正確かつ安定に行えるといった効果が得られる。
【0029】
なお、本実施形態は、レーザ走査系としてガルバノミラーを有するガルバノユニットを用いているが、本発明は必ずしもこれに限定されず、例えばポリゴンミラー(回転多面鏡)を用いた構成でも適用可能である。この例を図7〜図9に示す。
【0030】
図7は、ポリゴンミラーを用いた場合のバーコードリーダの構成例を示す。図7において、バーコードリーダは、上記実施形態のガルバノミラーに代えてポリゴンミラー(本例では回転4面鏡)6を図示しない駆動モータによってその回転軸(バーコードラベルBLの幅方向に直交する方向)を中心に回転可能に配置し、このポリゴンミラー6と図示しない光源部(例えば、上記と同様のレーザダイオード、集光レンズを有する光源部)との間のレーザ出射軸上にトランスミットミラー5を配置し、そのトランスミットミラー5の反射側に第1受光素子40を、またトランスミットミラー5に対しポリゴンミラー6を挟んで反対側に第2受光素子41をそれぞれ設けたものである。本例では、上記第1ミラー及び第2ミラーは、ポリゴンミラー6を構成する各反射面(鏡面)のうちバーコードラベルBL側に向けて回転してくる2つの反射面、すなわちトランスミットミラー5側に対向する反射面及びこれに隣接する反射面にそれぞれ割り当てられる。
【0031】
この構成によれば、レーザ光をトランスミットミラー5を介してポリゴンミラー6を成す4つの反射面のうちトランスミットミラー5側に対向する反射面に入射し、その投光軸AXに沿ってバーコードラベルBL上に照射し、その照射スポットを走査すると共に、その照射スポットからの反射光をその受光軸AXに沿ってポリゴンミラー6を成す4つの反射面のうちバーコードラベルBL側に向けて互いに隣接する2つの反射面(上記レーザ光が入射された反射面とこれに隣接する反射面)に入射し、そのうち上記レーザ光が入射された反射面に入射された反射光はトランスミットミラー5にて反射されて第1受光素子40に、またこれに隣接する反射面に入射された反射光はそのまま第2受光素子41にそれぞれ入射され受光可能となる。
【0032】
このとき、図8に示すように、ポリゴンミラー6を回転させながら、バーコードラベルBL上のトランスミットミラー5側、すなわち図中の第1端部E1側に向けてレーザ光の照射スポットSPをその投光軸AX1に沿って走査する場合には、そのバーコードラベルBL上の第1端部E1側での照射スポットSPからの反射光の大部分は、その受光軸BX1に沿ってポリゴンミラー6の2つの反射面に入射し、その各面で反射して第1受光素子40及び第2受光素子41にて受光可能である。
【0033】
また、図9に示すように、ポリゴンミラー6を回転させながら、バーコードラベルBLのポリゴンミラー6を挟んでトランスミットミラー5に対向する反対側、すなわち図中の第2端部E2側に向けてレーザ光の照射スポットSPをその投光軸AX2に沿って走査する場合でも、その受光軸AX2に沿ってポリゴンミラー6の2つの反射面に入射し、その各反射面で反射して第1受光素子40及び第2受光素子41にて受光可能である。
【0034】
従って、本例においても、上記実施形態と同様に、バーコードラベルとの距離が短くかつその幅が長い場合でも、反射光の減衰を押さえることができ、広角な読取りが可能となる。
【0035】
なお、本発明は、代表的に例示した上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更することができる。これらの変更例や変形例も本発明の権利範囲に属するものである。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バーコードリーダとその読取りすべきバーコードラベルとの距離が短くかつそのバーコードラベルの幅が長い場合でも、バーコードラベル両端からの受光量減少を緩和し、広角な読取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るバーコードリーダの構成を示す図。
【図2】ガルバノユニットの要部構成を示す図。
【図3】比較例に係るバーコードリーダの構成を示す図。
【図4】比較例に係るバーコードリーダの動作を説明する図。
【図5】比較例に係るバーコードリーダの動作を説明する図。
【図6】本発明の実施形態に係るバーコードリーダの動作を説明する図。
【図7】ポリゴンミラーを用いたバーコードリーダの構成を示す図。
【図8】ポリゴンミラーを用いたバーコードリーダの動作を説明する図。
【図9】ポリゴンミラーを用いたバーコードリーダの動作を説明する図。
【符号の説明】
1 レーザダイオード
2 集光レンズ
3 ガルバノユニット(光ビーム走査系)
3a ガルバノユニット(比較例)
4 受光部
5 トランスミットミラー
6 ポリゴンミラー(光ビーム走査系)
30 第1ミラー
30a ミラー(比較例)
31 第2ミラー
32 軸
33 軸受け
34 マグネット
35 ミラー側フレーム
36 マグネット側フレーム
40 第1受光素子
40a 受光素子(比較例)
41 第2受光素子
Claims (8)
- 光ビームを生成する光源と、この光源からの光ビームを偏向させてバーコードラベル上で走査する光ビーム走査系と、該バーコードラベルからの反射光を受光する受光センサとを備え、該受光センサにて受光された光信号に基づいて前記バーコードラベルの情報を読み取るバーコードリーダにおいて、前記光ビーム走査系は、前記光源からの光ビームを偏向させると共に該バーコードラベルからの反射光を入射する第1ミラーと、この第1ミラーに所定角度で隣接して配置され且つ前記バーコードラベルからの反射光のうち該第1ミラーへの非入射部分の反射光を入射する第2ミラーとを有し、
前記受光センサは、前記第1ミラーを介して前記バーコードラベルからの反射光を受光する第1受光素子と、前記第2ミラーを介して前記バーコードラベルからの反射光を受光する第2受光素子とを有することを特徴とするバーコードリーダ。 - 前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、互いに90度又は略90度の角度を成して隣接して配置されることを特徴とする請求項1記載のバーコードリーダ。
- 前記光ビーム走査系は、ガルバノミラーを有するガルバノユニットを備え、前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、前記ガルバノミラーとして前記ガルバノユニットに搭載されることを特徴とする請求項1又は2記載のバーコードリーダ。
- 前記ガルバノユニットは、前記第1ミラー及び前記第2ミラーを支持するフレームと、このフレームを介して前記第1ミラー及び前記第2ミラーを振動させる機構とを備えたことを特徴とする請求項3記載のバーコードリーダ。
- 前記光ビーム走査系は、ポリゴンミラーを備え、前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、前記ポリゴンミラーを成す複数の反射面のうち前記バーコードラベル側を臨む2つの隣接する反射面に割り当てられることを特徴とする請求項1又は2記載のバーコードリーダ。
- 前記ポリゴンミラーは、4面鏡で構成されることを特徴とする請求項5記載のバーコードリーダ。
- 前記光源は、前記光ビームとしてレーザ光を生成する半導体レーザであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のバーコードリーダ。
- 光源からの光ビームを第1ミラーを介して偏向させながらバーコードラベル上で走査し、
前記バーコードラベルからの反射光を前記第1ミラーに入射すると共に、該第1ミラーへの非入射部分の反射光を該第1ミラーに所定角度で隣接して配置された第2ミラーに入射し、
前記バーコードラベルからの反射光を、前記第1ミラーを介して該第1ミラー側に配置された第1受光素子で受光すると共に、前記第2ミラーを介して該第2ミラー側に配置された第2受光素子で受光することを特徴とするバーコードリーダの受光センサへの集光方法。
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