JP3036239B2 - 情報読み取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報読み取り装置、特
に物体上に附されたバーコード等の情報をレーザ走査光
により読み取る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる情報読み取り装置は、近年のＰＯ
Ｓシステムの発展に伴って主要な入力装置に位置づけら
れている。

【０００３】バーコード等の情報をレーザ走査光により
読み取る装置（以下バーコードリーダと言う。）の基本
構成は、レーザ光源、光走査手段、及び物体上のバーコ
ードから反射、散乱したレーザ光をバーコード情報に対
応する信号光として集光検知する信号光検知手段を有し
ている。

【０００４】このような装置の基本構成において、特に
信号光検知手段の置かれる位置により、再結像方式と、
非再結像方式とに区分される。

【０００５】再結像方式では、信号光検知手段（例え
ば、信号光を集光する凹面鏡）がレーザ光源と光走査手
段との間に置かれる。

【０００６】従って、物体上の走査点（バーコード上）
から反射、散乱した光の一部は、レーザ光源からのレー
ザ光が物体上のバーコードに出射される経路と同じ経路
を戻り、レーザ光源から光走査手段に至る経路中に置か
れた信号光検知手段により集光される。

【０００７】このように再結像方式においては、物体上
の走査点と信号光検知手段の位置は、点対点の対応関係
にあり、物体上の走査点以外からのノイズ光は、信号光
検知手段以外の点で結像する。

【０００８】一方、非再結像方式では、信号光検知手段
が光走査手段と物体との間に置かれる。従って、物体上
の走査点以外からの光も信号光検知手段に集光し、バー
コード情報に対応する信号光とノイズ光との区別が困難
となる。

【０００９】このような観点から、従来一般には、バー
コードリーダの光学系は再結像方式が採用されている。

【００１０】ここで、バーコードリーダの光走査手段と
して回転多面鏡（ポリゴンミラー）が一般に用いられ
る。再結像方式では、物体上の走査点から反射、散乱し
た信号光は、この回転多面鏡に戻り、ここで反射されて
信号光検知手段に向けられる。

【００１１】従って、信号光検知手段により集光される
信号光の量は、回転多面鏡の大きさ（鏡の面積）に関係
する。

【００１２】回転多面鏡の大きさを小さくすることによ
り装置の薄型及び小型化が可能である。同時に、回転多
面鏡の駆動電力も小さくすることが可能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検知感
度及び精度の観点から信号光検知手段により集光される
信号光を所定の量以上に確保することが必要であり、こ
のためには、回転多面鏡の大きさを小さくすることが困
難である。

【００１４】従って、従来の装置では、信号光とノイズ
との区別が困難となるために、非再結像方式は好ましく
なく、一方、再結像方式では、回転多面鏡を小さくする
ことによる上記のような装置の利点を得ることが困難で
ある。

【００１５】本発明は、かかる従来装置における問題を
解決することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に従う情報読み取
り装置は、レーザ光源１と、このレーザ光源１からのレ
ーザ光を走査してレーザ走査線２１を得る光走査手段２
と、レーザ走査線２１により読み取られる被走査物体４
上の情報に対応する反射光信号を検知する検知器６を有
する。

【００１７】更に波面変換素子３と反射光信号の集光手
段５が設けられている。この波面変換素子３は、光走査
手段により走査されるレーザ光を結像する機能を有して
いる。

【００１８】且つ、光信号集光手段５は、レーザ光の結
像位置５０に置かれ、反射光信号を集光し、検知器６に
導くように構成される。

【００１９】更に、光信号集光手段５は、光走査手段２
と同期して角度を変えることにより反射光信号を集光し
て検知器６に導くように構成されている。

【００２０】又、本発明の一態様として、波面変換素子
３は、凸レンズ又はホログラムで構成されている。

【００２１】更に、本発明の一態様として、光信号集光
手段５は、中心に波面変換素子３により結像されるレー
ザ光が通過する孔を有する凹面鏡又はホログラムで構成
されている。

【００２２】別の態様として、波面変換素子３及び光信
号集光手段５は、光走査手段２と被走査物体との間の光
路中に設けられる。

【００２３】

【作用】本発明では、光走査手段から出たレーザ光は、
波面変換素子３で一旦結像される。更に、結像点から再
び出射して物体上のバーコード等の情報を走査するレー
ザ走査線２１となる。

【００２４】レーザ走査線２１が物体上の情報を走査
し、その反射光が光信号集光手段５で集光され、検知器
６に向けられる。

【００２５】従って、本発明に従えば、反射光は、光走
査手段２を経由しないので検知器６で検知される反射光
量は、光走査手段２の大きさに依存しない。

【００２６】更に、波面変換素子３は、光走査手段２に
より走査されるレーザ光を結像し、この結像位置５０に
光信号集光手段５が置かれ、且つ光信号集光手段５は、
光走査手段２と同期して角度を変える。これにより、レ
ーザ光で走査される物体上の情報位置と検知器６とは、
点対点の対応関係が維持される。

【００２７】

【実施例】本発明のより正しい理解のため、実施例を説
明する前に従来装置について多少詳しく説明しておく。

【００２８】図４は、従来装置の構成例であり、図４
（１）は、その内部の一構成例の斜視図である。

【００２９】１は、レーザ光源、例えばＨｅ−Ｎｅレー
ザである。レーザ光源１から出射されるレーザ光は、反
射鏡１０で反射され、凹面鏡１１の中央部にある小円鏡
１２に向かう。

【００３０】小円鏡１２により反射したレーザ光は、回
転多面鏡（ポリゴンミラー）２に導かれ、回転多面鏡２
の回転に伴いレーザ走査光となる。

【００３１】回転多面鏡２からのレーザ走査光は、３つ
の走査線分割ミラー１３、１４、１５により３方向の走
査光に分割される。

【００３２】分割されたそれぞれの走査光は、底面ミラ
ー１６を介して装置の読み取り窓上に固定されたホロウ
インド１７のそれぞれのホログラム１８、１９、２０に
３方向の走査光を導く。

【００３３】尚、図では、ホロウインド１７として、支
持ガラス板とその上に置かれるホログラムのある板とを
共通にして示している。

【００３４】ホログラム１８、１９、２０は、それぞれ
に入射するレーザ光を回折して空間上に５方向のレーザ
走査線２１〜２５を形成する。このレーザ走査線２１〜
２５により被走査物体４上のバーコード４０が走査され
る。

【００３５】レーザ走査線２１〜２５により被走査物体
４が走査されると、レーザ光は反射、散乱する。反射散
乱光の光路は、図４（２）に示される。

【００３６】図４（２）は、図４（１）の装置の横断面
の簡略図である。被走査物体４から反射、散乱した反射
散乱光は、ホロウインド１７、底面ミラー１６、分割ミ
ラー１４、回転多面鏡２及び凹面鏡１１を通り、光検知
器６に導かれる。

【００３７】ここで、凹面鏡１１は、信号光集光手段の
機能を持ち、従って、信号光集光手段へ入力する反射散
乱光量が光路途中で、けられると必要な再結合像を得る
ことが出来なくなってしまう。

【００３８】このため、従来装置では、回転多面鏡２の
大きさ（面積）は重要であり、それが小さい場合は、装
置スペースの小型化が可能であるとともに回転駆動電力
も小さくできる。然るに、凹面鏡１１で集光できる反射
散乱光量の関係から回転多面鏡２を小さくすることは、
困難である。

【００３９】次に、従来装置の問題との関係で本発明を
より理解するために、図５を基に再結像信号検知方式と
非再結像信号検知方式について考察する。

【００４０】図５（１）は、再結像信号検知方式の説明
図である。凹面鏡、特に中央にレーザ光の通過する孔を
有する有孔凹面鏡１１がレーザ光源１と走査手段２との
間に設けられている。ここで走査手段２は、簡単化のた
め回転多面鏡ではなく反復回転するガルバノミラーの例
を示している。

【００４１】この方式は、レーザ光源１と物体４上のレ
ーザの走査点とは光学系を介して点対点の関係にある。
従って、走査点以外から光学系内部に入る外乱光（ノイ
ズ光）は、光検知器６の周囲に結像され、検知されな
い。

【００４２】これにより、物体４からの反射散乱光の一
部である非常に弱い光量でも読み取りが可能である。

【００４３】しかし、再結像信号検知方式を実現するた
めには、光信号集光手段である凹面鏡１１をレーザ光源
１から光走査手段２に至る光路中に置くことが必要であ
る。

【００４４】例えば、有孔凹面鏡１１を図５（２）のよ
うに光走査手段２の後に置くように構成した場合を考え
る。有孔凹面鏡１１と光検知器６の組合せにより、図示
の物体４の位置で反射、散乱された光を集光検知するよ
うにする。

【００４５】この場合、物体４が同一走査線上のＸの位
置に移動し、そこで反射、散乱される光は、光検知器６
の外であるＹの位置に結像する。よって、物体情報を読
み取ることが出来なくなる。

【００４６】又、光信号集光手段として、有孔凹面鏡１
１の代わりに図５（３）のように、有孔平面ミラー１１
と凸レンズ６０の組合せで構成すると、物体４が同一走
査線上のＸの位置に移動しても反射、散乱された光を集
光検知することが可能である。しかし、同時に、物体４
以外からの外乱光（ノイズ光）も集光検知するので、信
号光を検知することが困難となる。

【００４７】かかる理由から、前記したような従来装置
の問題が生じて来る。

【００４８】そして、このような従来装置の問題を解消
すべく本発明がなされ、その一実施例が、図１に示され
る。

【００４９】図１（１）は、装置の横断面から特に光学
系を簡略して示したものであり、図１（２）は、対応す
る平面図である。

【００５０】基本的構成は、図４において説明した従来
装置と同様である。従来装置と比較しての第一の相違点
は、本発明装置では、光信号集光手段である有孔凹面鏡
５がレーザ光源１と光走査手段２との間ではなく、光走
査手段２の後ろ側に置かれている点である。

【００５１】更に第二の相違点は、波面変換素子３を設
け、これにより光走査手段２からの光ビームを一旦、有
孔凹面鏡５の中心位置である孔部５０に結像している点
である。

【００５２】尚、本実施例では波面変換素子３としてホ
ログラムを用いている。ホログラムの回折機能により凸
レンズと同様に光ビームを結像することが出来る。

【００５３】上記構成により、薄い構成にすることが可
能となった（その理由は後の説明により更に明らかとな
ろう。）回転多面鏡２からのレーザ光は、有孔凹面鏡５
の孔部５０を通り、分割用ミラー１４、１５、１６及び
底面ミラー１６により反射されてホロウインド１７に入
射する。

【００５４】ホロウインド１７を通って、空間に形成さ
れるレーザ走査線により物体４上のバーコード４０が走
査される。走査によって、そこから反射、散乱される信
号光の集光検知動作は、図２、図３において、説明され
る。

【００５５】ここで図１の実施例構成を、説明の簡単化
のために図２（１）のように、光学系の一部即ち、分割
用ミラー１３、１４、１５、底面ミラー１６及びホロウ
インド１７を省略して考察する。

【００５６】光走査手段２からの走査光を結像する波面
変換素子３、実施例ではホログラムを使用、を光走査手
段２の後に設け、走査光の結像点に有孔凹面鏡５の孔５
０が対応するように配置している。

【００５７】この有孔凹面鏡５は、結像点を中心に、図
２（２）、図３（３）及び（４）の如く、光走査手段２
の回転角度に対応して、角度が変わる。従って、レーザ
走査線２１の位置と光検知器６の位置とは、点対点の対
応関係が維持される。

【００５８】従って、本発明によっても再結像信号検知
方式を得ることが可能である。更に、光走査手段２は、
光走査のみに使用される。このため、反射面積が小さく
てよい。

【００５９】又、凹面鏡５は、図の位置に置くことがで
きるので装置を薄型化しても従来と同様に再結像信号光
量を確保できる。

【００６０】尚、上記説明において、光信号集光手段と
して有孔凹面鏡５を用いる場合を説明したが、本発明に
従えば、かかる場合に限定されない。例えば、有孔反射
型のホログラムを用いても同様の効果が得られる。

【００６１】

【効果】以上説明したように、本発明に従えば装置の薄
型化が可能であり、光走査手段の駆動電力も小さくする
ことができる。

【００６２】又、装置自体の大きさを維持したままであ
れば、従来より再結合像を多く確保出来る。従って、ミ
ラーの反射効率、ホログラムの必要回折効率を低く見積
もることができるため装置のコストダウン化が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す。

【図２】本発明の実施例動作の説明図である。

【図３】本発明の実施例動作の説明図である。

【図４】従来装置の一構成例を示す。

【図５】従来装置の問題点の説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 回転多面鏡 現用系 ３ 波面変換素子（ホログラム） ４ 物体 ４０ バーコード ５ 有孔凹面鏡 ６ 光検知器 １０ 反射鏡 １３、１４、１５ 走査分割用ミラー １６ 底面ミラー １７ ホロウインド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−112120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−115913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238812（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−78243（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源（１）と、該レーザ光源（１）
   からのレーザ光を走査してレーザ走査線（２１）を得る
   光走査手段（２）と、該レーザ走査線（２１）により読
   み取られる被走査物体（４）上の情報に対応する反射光
   信号を検知する検知器（６）を有する情報読み取り装置
   において、 更に波面変換素子（３）と該反射光信号の集光手段
   （５）を設け、 該波面変換素子（３）は、該光走査手段（２）により走
   査されるレーザ光を結 像する機能を有し、該光信号集光手段（５）は、該レー
   ザ光の結像位置（５０）に置かれ、且つ該光走査手段
   （２）と同期して角度を変えることにより該反射光信号
   を集光して該検知器（６）に導くように構成されたこと
   を特徴とする情報読み取り装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 該波面変換素子（３）は、凸レンズ又はホログラムで構
   成されたことを特徴とする情報読み取り装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 該光信号集光手段（５）は、中心に該波面変換素子
   （３）により結像されるレーザ光が通過する孔を有する
   凹面鏡又はホログラムで構成されたことを特徴とする情
   報読み取り装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 該波面変換素子（３）及び該反射光信号の集光手段
   （５）は、該光走査手段（２）と該被走査物体（４）と
   の間の光路中に設けられることを特徴とする情報読み取
   り装置。