JP4546192B2 - 二重表面多角体を有するバーコードスキャナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学式スキャナ装置に関し、特に二重表面多角体を有するバーコードスキャナ装置に関する。

光学式スキャナ装置は周知のものであり、小売店でのレジ精算および在庫管理の際に有用である。光学式スキャナ装置は、通常、レーザ・ダイオードを使用しているが、レーザ・ダイオードからの光は、走査ビームを生成するために焦点が絞られ、視準される。ミラー付き多角体は、ビームを複数の固定ミラーの方向に向け、バーコード・ラベルが付いている品目から反射した後でビームを収集する。モータがミラー付き多角体を回転させ、検出器が戻りのビームを受光する。このようなスキャナ装置が形成するパターンは、相互に種々の角度の方向を向いているラインを特徴とする。

スキャナ装置の性能は、走査線の全長Ｓに関連する。走査線の全長Ｓは、スキャナ装置が生成するすべての走査線長さｓの合計である。

個々の走査線長さｓは、光路長Ｌおよび走査線の角度有効範囲Θに関連する。
ｓ＝Ｌ×Θ
光路長Ｌは、ファセットと走査した対象物との間の距離である。典型的な多角体は外側のファセットを有する。

できれば、走査線の全長Ｓを増大するような多角体を有するバーコードスキャナ装置を提供することが望ましい。

本発明は、周囲壁面内の一方の側に配置され、リングの中心方向に向いている第１のミラー付きファセットと前記リングの中心から遠ざかる方向を向いている第２のミラー付きファセットとを有するリング内に配置されている平らな壁部を含む多角体と、前記リングの内側に配置され、第１のレーザ・ビームを生成する第１のレーザと、前記リングの内側に配置され、アイテムからの第１の反射光を集光する第１の集光装置と、前記リングの外側に配置され、第２のレーザ・ビームを生成する第２のレーザと、前記リングの外側に配置され、アイテムからの第２の反射光を集光する第２の集光装置と、前記第１の集光装置と前記第２の集光装置からそれぞれ前記第１の反射光及び前記第２の反射光を受光して電気信号に変換する検出器と、前記第１のレーザ・ビームと前記第２のレーザ・ビームとから、走査パターンを形成させるためのパターン・ミラーと、を有し、前記第１のミラー付きファセットは、前記第１のレーザ・ビームを前記パターン・ミラーに向けさせると共に前記第１の反射光を前記第１の集光装置に向けさせ、前記第２のミラー付きファセットは、前記第２のレーザ・ビームを前記パターン・ミラーに向けさせると共に前記第２の反射光を前記第１の集光装置に向けさせ、前記検出器は前記周辺壁面内の他方の側に配置された、ことを特徴とするバーコードスキャナ装置を提供するものである。

添付の図面を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。

図１を参照すると、スキャナ装置１０の主要部材は、レーザ１２ａ〜１２ｃ、二重表面多角体１４、パターン・ミラー１６ａ〜１６ｃ、集光装置１８ａ〜１８ｃ、検出器２０ａ〜２０ｂ、および制御回路２２である。

レーザ１２ａ〜１２ｃは、レーザ・ビームを生成する。レーザ１２ａ〜１２ｃは、レーザおよび視準素子を含む。レーザ１２ａは、多角体１４の内側のファセット２４ａを走査し、一方、レーザ１２ｂ〜１２ｃは、多角体１４の外側のファセット２４ｂを走査する。

二重表面多角体１４は、レーザ・ビームをパターン・ミラー１６ａ〜１６ｃの方向に向け、品目３０から反射した捕捉光を集光装置１８ａ〜１８ｃの方向に向ける。より詳細に説明すると、内側のファセット２４ａは、多角体１４の中心の方向にほぼ内側に向いていて、レーザ１２ａからのレーザ・ビームをパターン・ミラー１６ａの方向に向ける。外側のファセット２４ｂは、多角体１４の中心から遠ざかる方向にほぼ外側に向いていて、それぞれレーザ１２ｂ〜１２ｃからのレーザ・ビームをパターン・ミラー１６ｂ〜１６ｃの方向に向ける。

集光は逆の方法で行われる。内側のファセット２４ａは、集光した光を集光装置１８ａの方向に向ける。集光装置１８ａは、集光した光を検出器２０ａの方向に向ける。外側のファセット２４ｂは、集光した光を集光装置１８ｂ〜１８ｃの方向に向ける。集光装置１８ｂ〜１８ｃは、集光した光を検出器２０ｂの方向に向ける。

モータ２８は、二重表面多角体１４を回転する。

パターン・ミラー１６ａ〜１６ｃは、レーザ・ビームを走査線として、品目３０のバーコード３２の方向に向ける。パターン・ミラー１６ａ〜１６ｃは、また品目３０から反射した光を捕捉し、それを二重表面多角体１４の方向に向ける。

集光装置１８ａ〜１８ｃは、反射光を集め、その焦点を検出器２０ａ〜２０ｂ上に結ぶ。より詳細に説明すると、集光装置１８ａは、内側のファセット２４ａからの光を集め、その焦点を検出器２０ａの上に結ぶ。集光装置１８ｂ〜１８ｃは、外側のファセット２４ｂからの光を集め、その焦点を検出器２０ｂの上に結ぶ。

検出器２０ａ〜２０ｂは、集光した光から電気信号を生成する。

制御回路２２は、スキャナ装置１０の動作を制御し、検出器２０ａ〜２０ｂからの電気信号のバーコード情報を復号する。

すでに説明したように、スキャナ装置１０は、実質的な電力および性能を供給するが、本発明は、多角体１４と結合しているもっと少ない数の構成要素も考慮の対象にしている。この実施形態の場合には、３つのレーザ１２ａ〜１２ｃの代わりに１つのレーザとビーム・スプリッタとを使用することができる。多角体１４は、１つのレーザ、一組のパターン・ミラー、１つの集光装置、および１つの検出器のようなもっと少ない数の構成要素を使用する他のスキャナ装置でも使用することができる。

図２〜図６は、スキャナ装置１０の詳細図である。

スキャナ装置１０は、周囲壁部３４を含む。スキャナ装置１０の寸法は、幅が約６．５インチ、長さが６．５インチ、奥行きが３インチである。

スキャナ装置１０は、また、スキャナ装置１０の外面にアパーチャ３６を含む。アパーチャ３６は、幅が約４インチ、長さが５インチであり、縦方向に走査経路と整合している。

スキャナ装置１０は、精算レジ内に水平に装着することもできるし、または表示スキャナ装置のように、精算レジカウンタ上に垂直に装着することもできる。水平に装着した場合には、スキャナ装置１０は、ロードセル・アセンブリを備えることができる。その場合には、アパーチャ３６は、計量プレートの一部になる。

多角体１４は、レーザ１２ａおよび集光装置１８ａを中心にして回転する。多角体１４は、小形にするために、また走査線が正しい方向を向くように、アパーチャ３６にほぼ平行にその中心線がなるように装着される。図では、多角体１４は、リング７４内に配置されている８つのほぼ平らな壁部７０を有するが、他の形の多角体も使用することができる。８つの各壁部７０は、走査範囲を広くするためにベース７２から種々の角度で延びる。図の実施形態の場合には、すべての角度は鈍角である。壁部７０の内側のファセット２４ａは、ほぼ多角体１４の中心の方向を向いている。壁部７０の外側のファセット２４ｂは、ほぼ多角体１４の中心から遠ざかる方向を向いている。

内部レーザ１２ｂおよび集光装置１８ａは、リング７４内に設置することができる。レーザ１２ａおよび集光装置１８ａは固定されている。レーザ１２ａからのレーザ・ビームは、集光ミラー１８ａ内のアパーチャ４０ａを通る。

外部レーザ１２ｂおよび集光装置１８ｂは、多角体１４の１つの側面上に装着され、外部レーザ１２ｃおよび集光装置１８ｃは、他の側面上に装着される。集光装置１８ｂおよび１８ｃは、その各レーザからのレーザ・ビームが通過するアパーチャ４０ｂおよび４０ｃを含む。

内部パターン・ミラー１６ａは、部分的シェルまたはコーンを形成するように、多角体１４の前面に装着されている。内部パターン・ミラー１６ａは、好適には、３つのミラー、すなわち、中央ミラー４２と、左側ミラー４４と、右側ミラー４６とを含むことが好ましい。ミラー４４〜４６は、ミラー４２からほぼ同じ角度の方向を向いている。ミラー４２は、ほぼ水平な走査線を生成する。ミラー４４および４６は、対角線走査線を生成する。

外部パターン・ミラー１６ｂおよび１６ｃは、それぞれ、好適には、３つのミラーを含むことが好ましい。パターン・ミラー１６ｂは、相互に異なる角度の方向を向いているミラー４８、５０および５２を含む。パターン・ミラー１６ｃは、相互に異なる角度の方向を向いているミラー５４、５６および５８を含む。

ミラー４８および５４は、ほぼ垂直な走査線を生成する。ミラー５０および５６は、対角線走査線を生成する。ミラー５２および５８は、対角線走査線を生成する。

内側および外側のパターン・ミラー１６ａ〜１６ｃは、そのレーザ・ビームを二次ミラー６０の方向に向ける。二次ミラー６０は、スキャナ装置１０上に走査パターンを形成するために、スキャナ装置１０上およびからレーザ・ビームの向きを変える。二次ミラー６０は、また、走査された品目３０からの反射光を集光し、それを内側および外側のパターン・ミラー１６ａ〜１６ｃの方向に向ける。

図３および図４を参照すると、二次ミラー６０は、垂直または水平走査モードで、最高の性能を発揮する目的で、スキャナ装置の全パターンの外へ出る角度を最適化するために使用する大型で角度を調整することができる平面ミラーである。

垂直走査モード（図３）の場合には、外へ出る角度は、好適には、約７０度〜８５度であることが好ましい。二次ミラー６０は、動作の水平モードよりは約Θ度浅い方向を向いている。この場合、Θは、好適には、約１５度であることが好ましい。

水平走査モード（図４）の場合には、外へ出る角度は、好適には、約５５度〜７０度であることが好ましい。

反射ミラー６２は、集光装置１８ａからの集光光線を検出器２０ａの方向に向ける。反射ミラー６４および６６は、集光装置１８ｂおよび１８ｃからの集光光線を検出器２０ｂの方向に向ける。レーザ１２ｂおよび１２ｃは、検出器２０ｂを共有するために多重化される。

図２〜図５も、走査パターンを生成するための数本の光線経路を示す。

図２は、３つすべてのレーザ１２ａ〜１２ｃからの何本かの光線経路を示す。図３および図４は、それぞれ垂直および水平モードの動作に対するレーザ１２ａからの数本の光線経路を示す。図５は、レーザ１２ｃからの数本の光線経路を示す。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、スキャナ装置１０が生成した走査パターンの詳細図である。

図７（ａ）は、レーザ１２ａおよび内側のパターン・ミラー１６ａが生成した走査パターンの一部を表す。この部分的走査パターンは８本のラインを３組含む。

図７（ｂ）は、レーザ１２ｂおよび外部パターン・ミラー１６ｂが生成した走査パターンの一部を表す。この部分的走査パターンは８本のラインを３組含む。

図７（ｃ）は、レーザ１２ｃおよび外部パターン・ミラー１６ｃが生成した走査パターンの一部を表す。この部分的走査パターンは８本のラインを３組含む。

図７（ｄ）は、図７（ａ）〜図７（ｃ）の部分的走査パターンを結合した完全な走査パターンを示す。完全な走査パターンは、７２本の走査線を含み、デッキ上のラインの長さは約２３０インチである。パターン・ミラー１６ａ〜１６ｃの数および向きを増大することにより追加の走査線を生成することができる。

図８を参照すれば、多角体１４の使用に関連する利点をはっきり理解することができる。

内部ファセット２４ａからのレーザ・ビームは、セクションＡおよびＢを含む。個々のファセット２４ｂが生成する光路長Ｌ_iは、下式により表される。
Ｌ_i＝Ａ＋Ｂ

外部ファセット２４ｂからのレーザ・ビームは、セクションＣおよびＤを含む。個々のファセット２４ｂが生成する光路長Ｌ_eは、下式により表される。
Ｌ_e＝Ｃ＋Ｄ

結合光路長Ｌは、個々の光路長Ｌ_iおよびＬ_eの合計に等しい。すなわち、
Ｌ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ

それ故、走査線の全長は、下式により表される。
Ｓ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）×φ
ここで、φは個々のファセット２４ａおよび２４ｂが含むラジアンの数である。図の実施形態は、ウィンドウ上に個々のすべての走査線長さの合計である約２４０インチの走査線の全長を生成する。

一方が内側のファセットであり、一方が外側のファセットである２つのファセットが同時に走査線を生成するので、二重表面多角体１４も１つの反射面しか持たない多角体と比較すると、２倍の走査線を生成する。

また、角度有効範囲が増大する。内側のミラー・ファセット２４ａおよび外側のミラー・ファセット２４ｂは、結合して増大した数の異なる入力ビーム角度から、より多くの出力ビーム角度を形成する。

多角体１４を使用することにより、コンパクトな光学的設計が容易になり、光路長を容易に延ばすことができ、走査範囲内の有効範囲を容易に広げることができる。

いくつかの好適な実施形態を特に参照しながら今まで本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明を種々に変更および修正することができる。

二重表面多角体を有するスキャナ装置のブロック図である。 カバーを除去し、レーザ・ビームの経路を示す光学式スキャナ装置の平面図である。 第１の構成の光学式スキャナ装置の右側面図であり、内部スピナー・ファセットからのレーザ・ビーム経路を示す。 第２の構成の光学式スキャナ装置の右側面図であり、内部スピナー・ファセットからのレーザ・ビーム経路を示す。 外部スピナー・ファセットからのレーザ・ビーム経路を示す光学式スキャナ装置の右側面図である。 光学式スキャナ装置の端面図である。 光学式スキャナ装置が形成した走査パターンの図面である。 光学式スキャナ装置が生成した光路長の増大を示す略図である。

Claims (7)

1. 周囲壁面内の一方の側に配置され、リングの中心方向に向いている第１のミラー付きファセットと前記リングの中心から遠ざかる方向を向いている第２のミラー付きファセットとを有するリング内に配置されている平らな壁部を含む多角体と、
   前記リングの内側に配置され、第１のレーザ・ビームを生成する第１のレーザと、
   前記リングの内側に配置され、アイテムからの第１の反射光を集光する第１の集光装置と、
   前記リングの外側に配置され、第２のレーザ・ビームを生成する第２のレーザと、
   前記リングの外側に配置され、アイテムからの第２の反射光を集光する第２の集光装置と、
   前記第１の集光装置と前記第２の集光装置からそれぞれ前記第１の反射光及び前記第２の反射光を受光して電気信号に変換する検出器と、
   前記第１のレーザ・ビームと前記第２のレーザ・ビームとから、走査パターンを形成させるためのパターン・ミラーと、を有し、
   前記第１のミラー付きファセットは、前記第１のレーザ・ビームを前記パターン・ミラーに向けさせると共に前記第１の反射光を前記第１の集光装置に向けさせ、
   前記第２のミラー付きファセットは、前記第２のレーザ・ビームを前記パターン・ミラーに向けさせると共に前記第２の反射光を前記第１の集光装置に向けさせ、
   前記検出器は前記周辺壁面内の他方の側に配置された、ことを特徴とするバーコードスキャナ装置。
2. 前記多角体は八面の壁を有し、前記第１のミラー付きファセットと前記第２のミラー付きファセットは、８つのミラーを有することを特徴とする請求項１に記載のバーコードスキャナ装置。
3. 前記多角体は、回転する請求項１又は２に記載のバーコードスキャナ装置。
4. 前記多角体を回転させるモータを備えた請求項３に記載のバーコードスキャナ装置。
5. 前記パターン・ミラーは、
   前記第１のレーザ・ビームを反射する第１のパターン・ミラーと、
   前記第２のレーザ・ビームを反射する第２のパターン・ミラーと、
   を有する請求項１に記載のバーコードスキャナ装置。
6. 前記リングの外側に配置され、第３のレーザ・ビームを生成する第３のレーザと、
   前記リングの外側に配置され、アイテムからの第３の反射光を集光する第３の集光装置と、
   をさらに備える、請求項１に記載のバーコードスキャナ装置。
7. 前記パターン・ミラーは、
   前記第１のレーザ・ビームを反射する第１のパターン・ミラーと、
   前記第２のレーザ・ビームを反射する第２のパターン・ミラーと、
   前記第３のレーザ・ビームを反射する第３のパターン・ミラーと、
   を有する請求項６に記載のバーコードスキャナ装置。

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