JPH01134327A - Light beam scanning type reader - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To decrease the number of components and to obtain a compact, small-sized reader by splitting read light and scattered reflected signal light by the scanning of a light beam through an optical system with image formation characteristics which forms an image of a beam having one peak in a beam pattern having plural peaks. CONSTITUTION:The beam with a beam pattern having one peak is scanned on a scanning surface 9 from a light source 21 to read optical information, and the beam from the light source 21 is image-formed on the scanning surface 9 by a two-point image forming element 25 in the beam pattern having two peaks 111 and 113. This peak 111 is scattered and reflected by the scanning surface (e.g. bar code) 9, its reflected scattered light 115 is used as the signal light, and the necessary peak 113 is cut by a mask 27. The signal light 115 travels backward to the two-point image forming element 25 and part 115b of it is image-formed at a point different from the light source. For this purpose, a photodetector 23 is arranged at the image formation position of the beam 115b to detect the signal light.

Description

【発明の詳細な説明】 〔（既要］ 光ビームを走査して走査面上に照射し、その反射散乱に
よる戻り光を検出することにより光学的情報を読み取る
光ビーム走査型読み取り装置に関し、 部品点数を減少することにより装置全体をコンパクト、
小型にすることを目的とし、 光ビームの走査による読み取り光と該読み取り光による
走査面上での散乱反射信号光とを、複数個のピークを有
するビームパターンに結像する結像特性を有する光学系
により分離するように構成する。[Detailed Description of the Invention] [(Existing) Relating to a light beam scanning reader that reads optical information by scanning a light beam, irradiating it onto a scanning surface, and detecting the returned light due to reflection and scattering, Parts By reducing the number of points, the entire device can be made more compact.
An optical system that aims to be compact and has an imaging characteristic that images the reading light generated by scanning a light beam and the signal light scattered and reflected by the reading light on the scanning surface into a beam pattern having multiple peaks. It is configured to separate depending on the system.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、光ビームを走査して走査面上に照射し、その
反射散乱による戻り光を検出することにより光学的情報
を読み取る光ビーム走査型読み取り装置に関する。The present invention relates to a light beam scanning reader that reads optical information by scanning a light beam, irradiating it onto a scanning surface, and detecting returned light due to reflection and scattering of the light beam.

〔従来の技術］ 従来の光ビーム走査型読み取り装置の光学系全体を第９
図に示す。[Prior art] The entire optical system of a conventional light beam scanning reader is
As shown in the figure.

第９図において、光源（例えば、レーザビーム光［）１
からのビームはレンズ６により平行光になり、孔あきミ
ラー３の孔４を通して走査光学系７に導かれる。走査光
学系７は一般に、第１０Ａ図に示す如く回転ホログラム
ディスク１１を用いたホログラム方式、あるいは第１０
Ｂ図に示す如く回転ポリゴンミラー１５を用いたミラ一
方式がある。In FIG. 9, a light source (for example, a laser beam [) 1
The beam is converted into parallel light by a lens 6 and guided to a scanning optical system 7 through a hole 4 of an apertured mirror 3. The scanning optical system 7 is generally a holographic system using a rotating hologram disk 11 as shown in FIG.
As shown in Figure B, there is a mirror type using a rotating polygon mirror 15.

ホログラムディスク１１は公知の如く複数個のホログラ
ムファセット１３ａ、１３ｂ・・・を有し、ホログラム
ディスクの回転に伴いホログラムファセットに順次ビー
ムが当たることによりその回折方向が変化し、それによ
り矢印Ａ方向にビームを走査するものである。又、ポリ
ゴンミラー１５はその外周に多面鏡を有し、その回転に
伴い反射方向を変化させ同様に矢印Ａ方向にビーム走査
を行うものである。尚、第１０Ｂ図において１７は集光
レンズである。As is well known, the hologram disk 11 has a plurality of hologram facets 13a, 13b, . It scans the beam. Further, the polygon mirror 15 has a polygon mirror on its outer periphery, and changes the direction of reflection as it rotates to perform beam scanning in the direction of arrow A in the same manner. In addition, in FIG. 10B, 17 is a condensing lens.

上記いずれの方法においても、走査面９（第９図）から
の反射信号光は往路と同一の光路を辿って光源に戻って
しまい、それでは信号光として検出出来ないので、これ
を読み取り光１０１から分離する必要がある。この信号
光の分離のために上述の孔あきミラー３が設けられてい
る。即ち、ビームは走査面９において散乱、反射される
から、その散乱光の一部１０３を孔あきミラー３のミラ
ー面３ａにより光源と異なる方向に反射させ、これをレ
ンズ８を用いてその収束点に置いた光検出器５により検
出する。In any of the above methods, the reflected signal light from the scanning surface 9 (FIG. 9) returns to the light source following the same optical path as the outgoing path, and cannot be detected as a signal light. need to be separated. The above-mentioned perforated mirror 3 is provided to separate this signal light. That is, since the beam is scattered and reflected at the scanning surface 9, a part 103 of the scattered light is reflected by the mirror surface 3a of the perforated mirror 3 in a direction different from the light source, and is reflected by the lens 8 to its convergence point. It is detected by a photodetector 5 placed at.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかるに、上述の如き従来方式では孔あきミラーやレン
ズが必須の部品であり、部品点数増大の一因となってい
た。また、光源、光検出器を含めた光学系全体がかなり
のスペースを必要とし、装置のコンパクト化の妨げとな
っていた。However, in the conventional system as described above, a perforated mirror and a lens are essential parts, which is one of the causes of an increase in the number of parts. Furthermore, the entire optical system including the light source and the photodetector requires a considerable amount of space, which hinders miniaturization of the device.

本発明の目的はこのような従来技術の問題点を解消すべ
く、部品点数を減少することにより装置全体をコンパク
ト、小型にすることにある。An object of the present invention is to make the entire device compact and small by reducing the number of parts in order to solve the problems of the prior art.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するために本発明にかかる光ビーム走
査型読み取り装置は、光ビームの走査による読み取り光
と該読み取り光による走査面上での散乱反射信号光とを
分離する光学系を有し、該光学系は１つのピークを有す
るビームを″？ｊｆ数個のピークを有するビームパター
ンに結像する結像特性を有することを構成上の特徴とす
る。In order to achieve the above object, a light beam scanning reader according to the present invention includes an optical system that separates reading light produced by scanning a light beam from signal light scattered and reflected by the reading light on a scanning surface. , the optical system is characterized in that it has an imaging characteristic that images a beam having one peak into a beam pattern having several peaks.

〔作用〕[Effect]

読み取り光は走査面上で複数個のピークを有するビーム
パターンとなり、そのピークの１つを走査光となすこと
により該走査光の走査面からの反射散乱光を信号光とす
る。この信号光は分離光学系により分離され、光源とは
異なる位置に結像する。この結像位置に光検出器を置く
ことにより、信号光を検出出来る。余分なピークビーム
はマスク等により遮断することが出来る。The reading light forms a beam pattern having a plurality of peaks on the scanning surface, and by using one of the peaks as the scanning light, the reflected and scattered light from the scanning surface is used as the signal light. This signal light is separated by a separation optical system and focused on a position different from that of the light source. By placing a photodetector at this imaging position, signal light can be detected. Extra peak beams can be blocked by a mask or the like.

〔実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図は本発明の基本構造を示す。FIG. 1 shows the basic structure of the present invention.

同図において、（Ａ）は読み取り光の結像状態を示し、
本発明によれば、光源（例えばレーザビーム）２１から
のビーム（１つのピークのあるビームパターン）を走査
面９上で２個のピークのあるビームパターンに結像する
２点結像素子２５が用いられる。その中の１つのピーク
が読み取り光１１１　として用いられ、不要のピーク１
１３は例えばマスク２７によりカットされる。In the figure, (A) shows the imaging state of the reading light,
According to the present invention, the two-point imaging element 25 images the beam (beam pattern with one peak) from the light source (for example, a laser beam) 21 into a beam pattern with two peaks on the scanning surface 9. used. One of the peaks is used as the reading light 111, and the unnecessary peak 1
13 is cut by a mask 27, for example.

第１図（Ｂ）は信号光検出の様子を示す。読み取り光（
走査光）１１１は走査面（例えばバーコード）９上で散
乱反射され、その反射散乱光１１５が信号光として用い
られる。FIG. 1(B) shows how signal light is detected. Reading light (
The scanning light 111 is scattered and reflected on the scanning surface (for example, a bar code) 9, and the reflected scattered light 115 is used as signal light.

信号光１１５は２点結像素子２５に向かって逆行し、そ
れによりその一部１１５ａは光源２１に戻され、一部１
１５ｂは光源とは異なる点に結像される。従って、ビー
ム１１５ｂの結像位置に置かれたそれ自体公知の光検出
器（ホト・ダイオード等）２３により信号光が検出され
る。尚、信号光の検出方法自体は公知であり、また本発
明の直接の対象ではないので詳細な説明は省略する。The signal light 115 travels backwards toward the two-point imaging element 25, whereby a portion 115a of it is returned to the light source 21 and a portion 1
15b is imaged at a different point than the light source. Therefore, the signal light is detected by a photodetector (such as a photodiode) 23, which is known per se and placed at the imaging position of the beam 115b. Note that the signal light detection method itself is well known and is not a direct subject of the present invention, so a detailed explanation will be omitted.

第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）、　（Ｂ）に示す読み取り
光の結像と信号光の検出とを併せて示すものである。FIG. 1(C) shows both the imaging of the reading light and the detection of the signal light shown in FIGS. 1(A) and 1(B).

本発明は第１０Ａ図に示すホログラム方式、及び第１０
Ｂ図に示すミラ一方式の何れにも適用し得るものである
。The present invention is based on the hologram method shown in FIG.
This can be applied to any of the Mira one-type systems shown in Figure B.

第２図はホログラムディスクを用いて本発明の光学系を
実現した場合の実施例を示す。FIG. 2 shows an embodiment in which the optical system of the present invention is realized using a hologram disk.

第２図における光学系において、ホログラムレンズ３３
とホログラムディスク３１とを組合せ、光源（例えば、
半導体レーザ）２１からのビームをホログラムレンズ３
３により所定方向に回折しホログラムディスク３１の回
転によりビームを所定方向に走査する、所謂ホログラム
スキャナに光検出器２３が付設されている。図示実施例
では、ホログラムレンズ３３は前述の２点結像特性を有
するもので、１つのピークを有するビームを２個のピー
クを有するビームパターンに結像する。そのような特性
を有するホログラムの作成方法については後述する。In the optical system in FIG. 2, the hologram lens 33
and the hologram disk 31, and a light source (for example,
The beam from the semiconductor laser) 21 is passed through the hologram lens 3
A photodetector 23 is attached to a so-called hologram scanner that diffracts the beam in a predetermined direction by the hologram disk 31 and scans the beam in a predetermined direction by rotating the hologram disk 31. In the illustrated embodiment, the hologram lens 33 has the aforementioned two-point imaging characteristic, and images a beam having one peak into a beam pattern having two peaks. A method for creating a hologram having such characteristics will be described later.

尚、ホログラムディスク３１は通常の回折特性を有する
、即ち、１つのピークを有するビームパターンを１つの
ピークを有するビームパターンに結像するものである。The hologram disk 31 has normal diffraction characteristics, that is, it images a beam pattern having one peak into a beam pattern having one peak.

即ち、同図において、光源２１からのビーム１２１はホ
ログラムレンズ３３により２個のピークを有するビーム
１２３ａ　、　１２３ｂに回折され、夫々がホログラム
ディスク３１により所定方向に回折され、例えばその１
次回折光１２４ａ　。That is, in the figure, a beam 121 from a light source 21 is diffracted by a hologram lens 33 into beams 123a and 123b having two peaks, each of which is diffracted by a hologram disk 31 in a predetermined direction.
Next diffraction light 124a.

１２４ｂとなる。尚、図中、１２４ａ’　＋　１２４ｂ
’は夫々のビーム１２３ａ　、　１２３ｂの透過光（０
次光）であるが、ここでは考慮する必要がない。124b. In addition, in the figure, 124a' + 124b
' is the transmitted light (0
However, there is no need to consider it here.

ビーム１２４ｂは不要であるので前述の如くマスク２７
によりカットされる。ビーム１２４ａの反射信号光１２
５はホログラムディスク３１により往路と対称的に回折
され、その回折光１２５′はホログラムレンズ３３によ
り２つのピーク、即ちビーム１２７ａ。Since the beam 124b is unnecessary, the mask 27 is used as described above.
is cut by. Reflected signal light 12 of beam 124a
5 is diffracted by the hologram disk 31 symmetrically with respect to the outward path, and the diffracted light 125' is divided into two peaks by the hologram lens 33, that is, a beam 127a.

１２７ｂに回折分離される。即ち、ビーム１２７ａは光
源２１に戻り、ビーム１２７ｂは光検出器２３に導かれ
る。127b. That is, beam 127a returns to light source 21 and beam 127b is directed to photodetector 23.

斯くして、信号光１２５を光検出器２３により検出する
ことが出来る。In this way, the signal light 125 can be detected by the photodetector 23.

第３図はホログラムレンズの代わりにホログラムディス
ク３１に本発明にかかる上述の回折特性を持たせたもの
で、この場合にはホログラムレンズ３３は通常の回折特
性を有する。In FIG. 3, a hologram disk 31 is provided with the above-mentioned diffraction characteristics according to the present invention instead of a hologram lens, and in this case, the hologram lens 33 has normal diffraction characteristics.

第３図においては、１つのピークが２つのピーク（ビー
ム）に分離されるのはホログラムレンズではなくホログ
ラムディスク３１である点を除き基本的には第２図の場
合の作用と同様であるので説明を省略する。In FIG. 3, the effect is basically the same as in the case of FIG. 2, except that one peak is separated into two peaks (beams) by the hologram disk 31 instead of the hologram lens. The explanation will be omitted.

尚、第２．３図において、ホログラムディスク３１の回
転軸心はＸで示されている。In addition, in FIG. 2.3, the rotational axis of the hologram disk 31 is indicated by X.

第４Ａ〜第４Ｃ図は２点結像回折特性を有するホログラ
ム（ホログラムディスク３１またはホログラムレンズ３
３）の作成方法を示す。4A to 4C show a hologram (hologram disk 31 or hologram lens 3) having two-point imaging diffraction characteristics.
3) shows how to create it.

本発明にかかるホログラムの回折特性は基本的にはホロ
グラム乾板に複数個の点光源からの干渉光により多重水
ログラフイック露光すればよい。Basically, the diffraction characteristics of the hologram according to the present invention can be obtained by subjecting a hologram dry plate to multiple hydrographic exposure using interference light from a plurality of point light sources.

即ち、第４Ａ図においては、物体波１５１を共通にして
２種類の参照波（球面波）　１５３ａ　、　１５３ｂを
用いて第２図に示すホログラムレンズ３３を作成する。That is, in FIG. 4A, the hologram lens 33 shown in FIG. 2 is created using a common object wave 151 and two types of reference waves (spherical waves) 153a and 153b.

即ち、参照波の入射角を少しだけずらして二重露光すれ
ばよい。That is, double exposure may be performed by slightly shifting the incident angle of the reference wave.

これに対し、第４Ｂ図は参照波１５３を共通にし、物体
波１５１ａ　、　１５１ｂの入射角を少しだけずらして
二重露光する場合である。第４Ａ図と全く同様の作用、
効果を呈する。On the other hand, FIG. 4B shows a case where the reference wave 153 is used in common and the incident angles of the object waves 151a and 151b are slightly shifted to perform double exposure. Exactly the same effect as in Figure 4A,
exhibits an effect.

第４Ｃ図は上記の結像特性を有する第３図に示すホログ
ラムディスク３１を作成する場合の例を示す。同図にお
いてもホログラムレンズの場合と全く同様に例えば、参
照波（球面波）１５３を共通にして、傾きの異なる物体
波（球面波）１５１ａ、１５１ｂにより二重露光するも
のである。FIG. 4C shows an example of creating the hologram disk 31 shown in FIG. 3 having the above-mentioned imaging characteristics. In the same figure, as in the case of a hologram lens, for example, a reference wave (spherical wave) 153 is used in common, and double exposure is performed using object waves (spherical waves) 151a and 151b having different inclinations.

ホログラムの二重露光方法自体は公知である。The hologram double exposure method itself is well known.

第５図は本発明を第１０Ｂ図に示すポリゴンミラ一方式
に通用する場合に好適の実施例を示す。FIG. 5 shows an embodiment suitable for applying the present invention to the one-sided polygon mirror system shown in FIG. 10B.

即ち、第５図に示す如き非球面レンズ６０（２個の凸レ
ンズを組合せたものに相当）を用いても単一のピーク（
ビーム）を２個（一般には複数個）のピークとして結像
させることが出来る。このような非球面レンズ６０によ
り第１０Ｂ図に示す如き回転ポリゴンミラー１５に複数
個のビームを入射することにより全く同様に本発明の読
み取り装置が実現出来る。That is, even if an aspherical lens 60 (equivalent to a combination of two convex lenses) as shown in FIG. 5 is used, a single peak (
beam) can be imaged as two (generally, a plurality of peaks). The reading device of the present invention can be realized in exactly the same manner by making a plurality of beams incident on the rotating polygon mirror 15 as shown in FIG. 10B using such an aspheric lens 60.

第６．７図は本発明の更に別の実施例を示す。Figure 6.7 shows a further embodiment of the invention.

この実施例は第２図に示す実施例を変形したもので、光
の利用効率を更に高めることを企図した構成となってい
る。即ち、ホログラムレンズ３３は読み取り光の通過す
る領域３３Ａのみ上記の如き特別な結像特性を有し、そ
れ以外の領域３３Ｂでは走査面９からの反射信号光１２
５．１２５’を光検出器２３に集光せしめるような通常
の回折特性を付与したものである。これにより、さもな
ければ光源に戻ってしまうであろう反射信号光の一部を
光検出器２３に導くことが出来、光の使用効率の大幅な
増大が図れる。This embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. 2, and has a configuration designed to further improve the efficiency of light use. That is, the hologram lens 33 has the above-mentioned special imaging characteristics only in the region 33A through which the reading light passes, and in the other region 33B, the reflected signal light 12 from the scanning surface 9
5.125' is provided with normal diffraction characteristics such that the light is focused on the photodetector 23. Thereby, a portion of the reflected signal light that would otherwise return to the light source can be guided to the photodetector 23, and the efficiency of light use can be significantly increased.

第８Ａ〜８０図に第６．７図に示すホログラムレンズの
作成方法を示す。8A to 80 show a method for producing the hologram lens shown in FIG. 6.7.

基本的には第４Ａ〜第４Ｃ図と同様であるが、第８Ａ〜
８０図において、ホログラム乾板にホログラフィック露
光する際に領域３３Ａに相当する部分をマスクＭＡによ
り予じめかくして第８Ａ図に示す如く２種類の干渉光に
より露光する。次いで、領域３３Ｂに相当する部分をマ
スクＭＢによりマスクして同様に二重露光すればよい。Basically the same as Figures 4A to 4C, but Figures 8A to 4C.
In FIG. 80, when performing holographic exposure on the hologram dry plate, a portion corresponding to the area 33A is exposed in advance by the mask MA to two types of interference light as shown in FIG. 8A. Next, a portion corresponding to the region 33B may be masked with the mask MB and double exposure may be performed in the same manner.

尚、第８８図は第４Ａ図に対応し、第８Ｃ図は第４Ｂ図
に対応する。Note that FIG. 88 corresponds to FIG. 4A, and FIG. 8C corresponds to FIG. 4B.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に記載した通り、本発明によれば、読み取り光と信
号光の分離を複数個のピークを有するビームパターンに
結像する光学系を用いて行うようにしたので、従来の如
き孔あきミラーやレンズを必要とせず、しかも光源と光
検出器を近接して配置することが出来るので部品点数の
少ないコンパクトな読み取り装置が実現出来る。As described above, according to the present invention, the reading light and the signal light are separated using an optical system that focuses the beam pattern into a beam pattern having a plurality of peaks. Since a lens is not required and the light source and photodetector can be placed close to each other, a compact reading device with a small number of parts can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明に係る読み取り装置の原理を説明する図
、第２図は本発明に係る読み取り装置の一実施例を示す
図解図、第３図は本発明の別の実施例を示す図解図、第
４Ａ〜４０図は本発明に係るホログラムの作成方法を示
す図、第５図は二点結像素子の別の実施例を示す図、第
６図は本発明の更に別の実施例の読み取り装置を示す図
、第７図は第６図に示されるホログラムディスクを示す
図、第８Ａ図〜第８Ｃ図は第６，７図に示すホログラム
レンズの作成方法を示す図、第９図は従来の読み取り装
置を示す図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図は光を走査する
ためのホログラム方式及びミラー方式を説明する図。 ９・・・走査面、２１・・・光源、２３・・・光検出器
、２５・・・複数点結像光学素子。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the reading device according to the present invention, FIG. 2 is an illustrative diagram showing one embodiment of the reading device according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention. 4A to 40 are diagrams showing a method for creating a hologram according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of a two-point imaging element, and FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the hologram disk shown in FIG. 6, FIGS. 8A to 8C are diagrams showing the method for creating the hologram lens shown in FIGS. 6 and 7, and FIG. 10A and 10B are diagrams showing a conventional reading device, and FIGS. 10A and 10B are diagrams explaining a hologram method and a mirror method for scanning light. 9...Scanning surface, 21...Light source, 23...Photodetector, 25...Multi-point imaging optical element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光ビームの走査による読み取り光と該読み取り光による
走査面上での散乱反射信号光とを分離する光学系（２５
）を有し、該光学系は１つのピークを有するビームを複
数個のピークを有するビームパターンに結像する結像特
性を有することを特徴とする光ビーム走査型読み取り装
置。an optical system (25
), wherein the optical system has an imaging characteristic that images a beam having one peak into a beam pattern having a plurality of peaks.