JP2576604B2 - レーザ光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ホログラムとレーザビームを利用したバーコード等の
読取りを行うレーザ光走査装置に係り、特に装置の小型
化と薄型化を可能にするホログラムスキャナに関し、 回転多面鏡からの走査光を反射型ホログラムで回折さ
せることにより、分割された側面ミラーを用いずにホロ
グラム窓上に多方向の走査パターンを発生させて装置の
小型化を図ることを目的とし、 互いに交叉する複数の透過型の帯状ホログラムを備え
たホログラム窓にて読取り窓が形成されており、装置外
部に出射するレーザ走査光が前記ホログラム窓を通し且
つ前記帯状ホログラムにて偏向されて被読取り媒体を照
射する走査光となるレーザ光走査装置において、前記ホ
ログラム窓に入射するレーザ走査光が、 互いに平行な複数列の水平走査パターンとなるようレ
ーザ光を走査する偏向手段と、前記複数列に対応して配
置され、前記偏向手段からの入射レーザ光を互いに異な
る方向に回折して前記ホログラム窓の帯状ホログラムの
それぞれを走査する如く出射する反射型の帯状ホログラ
ムとにより生成される構成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明はホログラムとレーザビームを利用したバーコ
ード等の読取りを行うレーザ光走査装置に係り、特に装
置の小型化と薄型化を可能にするホログラムスキャナに
関する。

レーザビームを所望のパターンに合わせて走査するレ
ーザスキャナとして、走査部にホログラムを用いたホロ
グラムスキャナがある。かかるホログラムスキャナを用
いることによって簡単な光学系で複雑な走査パターンの
形成を可能にし、読取り深度の深いバーコード読取り装
置等が実現できるようになった。

このようなホログラムスキャナはレジカウンタからコ
ンピュータに直接データを投入でき、販売データをクリ
アタイムに収集できるPOS（Point of Sales）端末とし
て、スーパーマーケットやその他の分野において広く利
用されている。

しかしスーパーマーケット等では装置をキャッシュレ
ジスタ等と共にレジカウンタテーブル上に設置し手にも
った商品を移動させながらバーコードを読み取らせる場
合が多く、レイアウトの自由度や省スペースおよびオペ
レータの操作性の見地から装置の小型・薄型化が要求さ
れている。

〔従来の技術〕

第３図は従来のレーザ光走査装置を示す模式図、第４
図は従来の固定ホログラムを示す斜視図である。

第３図において従来のホログラムスキャナはモータ11
と、複数個のホログラムを有するホログラムディスク12
とで構成されるレーザ光走査装置10、ミラー13、固定ホ
ログラム２、窓カバー14、読取り窓15（窓カバー14の開
口14aにより露呈した部分の固定ホログラム２に対応）
からなり、ホログラムディスク12によって偏向された走
査光16はミラー13を経由して固定ホログラム２に入射す
る。固定ホログラム２に入射した走査光16は更に偏向さ
れ読取り窓15より開口14aを介して被読取り媒体１のバ
ーコード17上に集束する。

またバーコード17における反射光即ち散乱信号光18は
破線で示す如く、前記光路を走査光16とは逆方向に伝播
されホログラムディスク12に入り、ホログラムディスク
12によって図示していない光検知器に集光されてバーコ
ード17が読み取られる。

信号散乱光18は固定ホログラム２に対し発散しながら
入射するが、固定ホログラム２がバーコード17に近いた
め大きく拡がることはない。しかも固定ホログラム２に
よって平面波に変換されホログラムディスク12に入射す
るため、ホログラムディスク12の集光部を小型化できる
という利点がある。

かかるホログラムスキャナにおいてバーコード17の表
面を走査する光を走査線と称し、バーコード17の方向に
関係なくその表面を正しく走査するために、固定ホログ
ラム２に入射した走査光16は複数方向に偏向され複数本
の走査線が形成される。

即ち第４図に示す如く固定ホログラム２は透明基板21
の読取り窓15部分に、走査線に対応する帯状のホログラ
ム回折格子22,23,24が形成されており、固定ホログラム
２から離れた空間上で複数本の交差した走査線220,230,
240を含む走査パターンが形成される。

しかるに、第５図（ａ）に示す如く窓カバーに形成さ
れた読取り窓が固定ホログラムに近接していると、バー
コード17が傾斜している場合それを図の上から下に移動
させてもバーコード17が通過する位置によっては読み取
れないことがある。例えばで示す位置を通過するバー
コード17は読取り可能であるがあるいはで示す位置
を通過するバーコード17は読取り不能である。従って第
９図（ｂ）に示す如く走査線220,230,240が交叉する位
置に読取り窓を設ける必要がある。従来のホログラムス
キャナではこの走査線220,230,240が交叉する位置か
ら、固定ホログラム２までの距離ｈは少なくとも100mm
程度必要であり、ホログラムスキャナの薄型化を阻害す
るという問題があった。

そこでかかる問題を解決するべく本願出願人は先に特
願昭61−239903号明細書において第６図および第７図に
示す如きホログラム窓を用いたレーザ光走査装置を提案
した。

第６図はその主要構成を示す分解斜視図である。

図において８はホログラム窓で、それぞれ異なる向き
に形成された帯状ホログラム41,42,43を有する３枚の透
明基板44,45,46を該帯状ホログラムが交叉するように互
いに接着して積層したものである。

そしてホログラム窓８は第６図の下図に示す如く、３
枚の側面ミラー51,52,53、貫通穴54を備え内面に湾曲反
射面を有する凹面ミラー55、底面ミラー56、光検知器5
7、該光検知器57への集光用側面ミラー58、５面の反射
ミラー面を有する回転多面鏡59、該多面鏡59の回転用モ
ータ60等の光学部品上に設置される。

そして上記光学部品はHe−Neレーザ61や反射ミラー62
とともに所定の位置関係で、図示しない基台上に取り付
けられてレーザ光走査装置が構成されている。

次に第７図を参照しながらその動作を説明する。

第７図（Ａ）の如く、レーザ61より発生されたレーザ
光は反射ミラー62（第６図参照）にて偏向され多面鏡59
側から凹面ミラー55側へ出射される。この出射光は貫
通穴54を通って背面ミラー63により反射され、再び該貫
通穴54を通って多面鏡59へ出射される。この出射は多
面鏡59の反射面の傾きと回転によって所定範囲に走査さ
れ３枚の側面ミラー51,52,53上を順次走査する（図では
中央の側面ミラー52上を走査している状態を示す）レー
ザ走査光となる。レーザ走査光は側面ミラー5
1,52,53と底面ミラー56を介してホログラム窓８へ出射
され、方向が異なる３つの帯状ホログラムを順次走査す
る。すると該出射光は帯状ホログラムによって所定
方向の走査線として出射され、該出射光によって所
望の走査パターンが形成される。

またバーコードよりの信号散乱光は走査パターン発生
の逆光路即ち→を介して側面ミラー52に出射さ
れ、次に第７図（Ｂ）の如く該ミラー52の反射光が多面
鏡59を介して凹面ミラー55の湾曲面に出射され、該湾曲
面にて集光された出射光が側面ミラー58を介して信号光
として光検知器57により検知される。

このように多面鏡からの走査光を走査角度をカバーす
るように配置した３面の側面ミラーと底面ミラーとで反
射させホログラム窓上の帯状ホログラムを下面から帯の
方向に沿って順次走査し、帯状ホログラムの回折作用に
よりホログラム窓の上側に所定のパターンでレーザ光が
出射しバーコードを照射するようになっている。

上記構成を有するレーザ光走査装置は、方向の異なる
走査パターンがホログラム窓より上側の全ての平面で交
叉するようにレーザ光が出射するので、第４図に示すｈ
を必要とせず装置の薄型化が達成できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のレーザ光走査装置では、ホログラ
ム窓上に３本の方向の異なる走査パターンを発生させる
ため、ホログラム窓の下側に水平方向に分割された３面
の側面ミラーを平面的に組み込む必要がある。この３面
のうち両側の側面ミラーはホログラム窓の外側まではみ
出して配置されるので、装置の外形をホログラム窓の大
きさ以上に大型化しなければならず、装置をコンパクト
にできないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み創出されたもので、回転多
面鏡からの走査光を反射型ホログラムで回折させること
により、分割された側面ミラーを用いずにホログラム窓
上に３方向の走査パターンを発生させて装置の小型化を
図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明によるレーザ光走査装置の要部を示す
下面斜視図である。なお全図を通し同じ対象物は同一記
号で表している。

上記問題点は、互いに交叉する複数の透過型の帯状ホ
ログラム81a,82a,83aを備えたホログラム窓８にて読取
り窓が形成されており、装置外部に出射するレーザ走査
光が前記ホログラム窓８を通し且つ前記帯状ホログラム
81a,82a,83aにて偏向されて被読取り媒体を照射する走
査光となるレーザ光走査装置において、 前記ホログラム窓８に入射するレーザ走査光が、 互いに平行な複数列の水平走査パターン34,35,36とな
るようレーザ光を走査する偏向手段59と、 前記複数列に対応して配置され、前記偏向手段59から
の入射レーザ光を互いに異なる方向に回折して前記ホロ
グラム窓の帯状ホログラム81a,82a,83aのそれぞれを走
査する如く出射する反射型の帯状ホログラム31,32,33と
により生成されることを特徴とする本発明のレーザ光走
査装置により解決される。

〔作用〕

複数の反射型の帯状ホログラム31,32,33の回折方向を
互いに異ならしめて所定に形成し、偏向手段59からの走
査光で順次走査すると、所望の走査パターンで読取り窓
８上の対応する帯状ホルグラム81a,82a,83aに出射させ
ることができる。

偏向手段59からの走査光が反射型の帯状ホログラム3
1,32,33によって反射、回折されて直接読取り窓８に入
射されるので偏向手段59の偏向角度を小さくでき側面ミ
ラーや、底面ミラーが不要となり装置の小型・薄型化を
実現できる。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の実施例について説明する。

第２図の本発明の実施例を示す分解斜視図を、第１図
と共に用いて説明する。

第２図において、８はホログラム窓、３は反射型ホロ
グラム、55は貫通穴54を有し湾曲反射面を有する凹面ミ
ラー、59は回転多面鏡、60は回転多面鏡を回転させるモ
ータ、61はレーザ光源、57は光検知器、58は光検知器へ
の集光用の側面ミラーである。

レーザ光は、まずHe−Neレーザなどのレーザ光源61か
ら出射し、反射ミラー62で偏向され、凹面ミラー55の貫
通穴54の背後にある図示しない背面ミラーで反射され
て、反射ホログラム３の方向から回転多面鏡59に入射す
る。（従来例と同じ） 回転多面鏡59は、例えば６面の多角形よりなり、同一
方向から入射したレーザ光を高さ方向の出射角を若干
異ならしめて反射型ホログラム３の３段の帯状ホログラ
ム31,32,33のそれぞれを同一偏向角度の範囲で順次走査
するように、多面鏡外周の隣接する３つの反射面は回転
軸に対して異なる傾きを持たせてある。

反射型ホログラム３はホログラム窓の下側に設けら
れ、回折方向が異なる３つの反射型の帯状ホログラム3
1,32,33が同一平面内で上下に配置されており、それぞ
れのホログラムは回転多面鏡59の方向から入射する走査
光を回折してホログラム窓８の帯状ホログラム81a,82a,
83aを下面から照射するするようにホログラムが形成さ
れている。

ホログラム窓８は例えば方向の異なる透過型の帯状ホ
ログラム81a,82a,83aを有するガラスなどの３枚の透明
基板81,82,83が該帯状ホログラム81a,82a,83aを交叉す
るように積層されてなり、下面の所定方向から入射する
レーザ光を回折して上面に透過し、該ホログラム窓８の
上側に所定の走査パターンでレーザ走査光を出射するよ
うに形成されている。（従来例と同じ） つぎに第１図により、本発明の特徴たる反射型ホログ
ラム３の動作を説明する。

上述の如く回転多面鏡（偏向手段）59から走査光が複
数段の帯状ホログラムに順次照射されると、以下の如く
該走査光は偏向されてホログラム窓を所定の走査パター
ンで走査する。

例えば、本実施例では、先ず上段の帯状ホログラム31
が回転多面鏡59の或る反射面で走査パターン34の如く走
査されると、回折して斜め上方に反射したレーザ光は反
射型ホログラム３の面と略平行な走査パターンでホログ
ラム窓８の帯状ホログラム81aを走査する。

ついで回転多面鏡59の次の反射面で中段の帯状ホログ
ラム32が走査パターン35の如く走査されると、今度はレ
ーザ光はひねって反射されホログラム窓８上の斜めの帯
状ホログラム83aを走査するように出射される。

さらについで回転多面鏡59の３番目の反射面で偏向さ
れて最下段の帯状ホログラム33に入射して走査パターン
56の如く走査されるレーザ光は上記中段とは反対方向に
ひねられて反射し、ホログラム窓８の帯状ホログラム82
aを走査する如く出射される。

なおバーコードからの散乱信号光は走査光とは逆光路
をたどってホログラム窓８から反射型ホログラム３に入
射して回転多面鏡59から方向一定の信号光となって凹面
鏡ミラー55（第２図参照）に出射する。この信号光は走
査光と異なりある程度の広がりをもつので広い面積の凹
面反射面で集光されて集束光となり側面ミラー58で偏向
されて、焦点位置にある光検知器57により検出される。

このように上記構成とすることにより、回転多面鏡に
よる走査範囲が小さいので両側の側面ミラーや底面ミラ
ーを設ける必要がなく、装置の小型・薄型化を達成する
ことが容易となる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によればバーコード読取り装置の薄
型化を可能とするレーザ走査装置において、装置の小型
化を阻む側面ミラーと底面ミラーとが不要となるので、
装置全体をさらに小型・薄型化したものを提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ光走査装置の要部を示す下面斜
視図、 第２図は本発明の実施例を示す分解斜視図、 第３図は従来のレーザ光走査装置を示す模式図、 第４図は従来の固定ホログラムを示す斜視図、 第５図は従来のレーザ光走査装置における問題点を示す
図、 第６図はホログラム窓を用いたレーザ光走査装置の主要
構成を示す分解斜視図、 第７図は第６図装置の光路状態を示す概略側面図、 である。 図において、 ３……反射型ホログラム、 31,32,33……反射型の帯状ホログラム、 34,35,36……水平な走査パターン、 51,52,53……側面ミラー、55……凹面ミラー、 56……底面ミラー、57……光検知器、 59……回転多面鏡（偏向手段）、 60……モータ、61……レーザ光源、 ８……ホログラム窓、81a,82a,83a……透過型の帯状ホ
ログラム、 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 池田 弘之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに交叉する複数の透過型の帯状ホログ
   ラム（81a,82a,83a）を備えたホログラム窓（８）にて
   読取り窓が形成されており、装置外部に出射するレーザ
   走査光が前記ホログラム窓（８）を通し且つ前記帯状ホ
   ログラム（81a,82a,83a）にて偏向されて被読取り媒体
   を照射する走査光となるレーザ光走査装置において、 前記ホログラム窓（８）に入射するレーザ走査光が、 互いに平行な複数列の水平走査パターン（34,35,36）と
   なるようレーザ光を走査する偏向手段（59）と、 前記複数列に対応して配置され、前記偏向手段（59）か
   らの入射レーザ光を互いに異なる方向に回折して前記ホ
   ログラム窓の帯状ホログラム（81a,82a,83a）のそれぞ
   れを走査する如く出射する反射型の帯状ホログラム（3
   1,32,33）とにより生成されることを特徴とするレーザ
   光走査装置。