JPH01210922A - ホログラムスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ホログラムによるビームの回折によりビーム走査を行う
ホログラムスキャナに関し、 外部から入射し得る０次光方向の外乱光をカットしてホ
ログラムスキャナの作動信頼性を向上することを目的と
し、 ホログラムに０次光方向の外部入射光を反射回折する反
射型ホログラムまたは外部入射光を臨界角以上の角度に
回折する透過型ホログラムを付設して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はホログラムによりビームを回折することにより
ビームを所定方向に走査するホログラムスキャナに関す
る。

ホログラムスキャナはバーコードリーグ用レーザスキャ
ナ、プリンタ用レーザスキャナ、あるいは光学機器など
に広く用いられている。

〔従来の技術〕

ホログラムは透明な基板（ガラスまたはアクリル基板等
）上に感光剤を塗布したホログラム乾板を用い、これに
複数個のレーザ光束を照射し、その干渉縞を感光剤に記
録することにより形成される。

まず初めに、本発明を開発する基礎と成ったホログラム
スキャナ（ホログラム窓）について以下に簡単に説明す
る。

本願出願人は先に特願昭６１−２３９９０３号明細書に
おいて、２枚の帯状ホログラムを交差状に積層してなる
ホログラムスキャナ（ホログラム窓）５５を開示した。

これは、従来のホログラムスキャナがホログラｌ、と走
査パターンとの間に１００ｍｎ＋程度の空間を必要とし
ていたため装置の薄型化を阻害していたという事実に鑑
み、間に透明基板を介在せしめて２枚のホログラムを積
層しその空間を無くすることによりホログラムスキャナ
の薄型化を図ったものである。その特徴は上下２段に積
層されたホログラムの交差部分（中心部分）で回折され
た光が互いに他方のホログラムをブラッグ角条件を外し
て透過するようにした点にある。

つまり、第４．５図に示す如く、ホログラム窓は対角線
状に交差する２枚の帯状の第１．第２ホログラム１，２
を有し、夫々の透明基板１１．１２上に形成されている
。両ホログラム１．２はその中心部分で交差している。

ホログラム窓は回転ミラー（図示せず）等により発せら
れるレーザ走査光を受け、それを所定の方向に回折し所
望の走査パターンを形成する機能を有する。その際、中
心付近のパターンは次のような原理で上下のパターンに
対応するビームを選択している。

まず、入射角度に対するホログラムの回折効率と透過率
の一般的な特性カーブを示す第６図を参照する。実線で
示す回折効率は所定の入射角（ブラッグ角）Ｂで最大と
なり、ブラッグ角Ｂから外れるにつれて効率は低下して
いく。一方、破線で示した透過率は逆にブラッグ角Ｂで
最小となり、ブラッグ角Ｂから外れるにつれて大きくな
る。従って、第４，５図において、上方の第２ホログラ
ム２の中心部（交差部）のブラッグ角を走査ビーム（ロ
）に合わせておけば、下方の第１ホログラム１で回折さ
れた走査ビーム（イ）はその入射角がブラッグ角Ｂから
外れていることから第６図に示す如く大部分がホログラ
ム２を透過する。斯くして、上下に形成されたホログラ
ム１．２は互いに妨害することなく交差した走査パター
ンを発生することが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ホログラム００次光方向の透過率は実際上は
完全に０％にすることは出来ないため、このようなホロ
グラム窓をホログラムスキャナに適用した場合、０次光
方向から強烈な外乱光が入射するとそれが信号光と同一
光路をたどって検知器に入射し、信号の読み取りができ
なくなる可能性がある。

第７，８図にそのようなホログラムスキャナに適用した
場合の不具合の模様を示す。

第７．８図において、バーコード５１からの信号散乱光
５３は第４．５図に示すホログラム窓５５により集光、
回折される。この信号光はミラー系（図示せず）を経て
集光レンズ５７により光検知器６１上に結像され、ここ
で電気信号に変換される。しかるに、ホログラム窓５５
の０次光方向から外乱光が入射した場合（第８図）、ホ
ログラム窓５５の回折効率が高く、０次光方向の透過率
が完全に０％であれば理論的には外乱光は光学系内に入
射することはないが、しかしながら実際上は上述の如く
０次光方向の透過率を０％にすることは出来ないために
外乱光は第８図に示す如く信号回折光と全く同一の経路
で検知器６１に入射してしまう。その結果、外乱光が強
い場合（例えば、直射太陽光或いは直射ライト等）には
、検知器６１の出力（振幅）が第８図に示す如く飽和レ
ベルに達してしまい、読み取りが行えないという問題が
ある。

そこで本発明の目的はこのような外乱光による影響を防
止するべく、０次光方向の外乱入射光をカットしてスキ
ャナ装置の作動信頼性を向上することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係るホロダラムス
キャナにおいては、そのホログラム上に０次光方向の外
部入射光を所定方向に反射回折する反射型ホログラムを
付設したことを構成上の特徴とする。

また、本発明の別の解決手段によれば反射型ホログラム
に代えて臨界角以上の角度に回折する透過型ホログラム
が付設される。

〔作　用〕

反射型ホログラムは０次光方向からの外乱光を反射回折
し光学系内部には入射させない。

また、透過型ホログラムは０次光方向の入射光を回折し
て臨界角以上の角度を有する回折光となし、この回折光
は透過型ホログラムの基板面で全反射され、従って０次
光方向の外乱光は光学系内には入射しない。

〔実施例〕

以下、本発明の好ましい実施例を説明する。

本発明によれば第１図に示す如く、ホログラム窓５５の
上に反射型ホログラム４０が設けられる。

反射型ホログラム４０はホログラム窓５５の第２ホログ
ラム２　（第４，５図）上に接着剤等により直接接着し
てもよいしあるいは適当な間隔を置いて設置してもよい
。

反射型ホログラム４０は０次光方向の外乱光を回折反射
し光学系内部への入射を防止する。ここに用いる反射型
ホログラム４０は好ましくは０次光方向からの光の入射
角にブラッグ角を合わせるように設計される。その結果
はとんど００次光方向外乱光１０１を１０３で示す如く
効率よく外方に回折反射させる。０次光方向の外乱光１
０１と信号散乱光１０５は入射方向が異るので信号散乱
光の入射する方向（入射角）では、ブラッグ角条件から
外れることになり、従ってほとんどの信号散乱光は反射
型ホログラム４０を透過し、信号検知機能上は何ら不都
合を生じない。

第２．３図は本発明の別の実施例を示す。

第２・３に示す実施例では、第１図に示す反射型ホログ
ラムの代りに透過型の全反射ホログラム４５が用いられ
ている点が特徴である。

透過型全反射ホログラム４５は第３図に示す如く、透明
（ガラス）基板４７上にホログラム（干渉縞）部分４９
を形成したもので、０次光方向からの外乱入射光１０１
はホログラム部分４９によって回折され基板４７の臨界
角以上の角度θ０をもつ回折光１０７となる。この回折
光１０７は基板下面で第２図に示す如く全反射され全反
射光１０９として外部に逃げる。即ち、光学系内には入
射しない。

ホログラム部分４９の干渉縞４８　（第３図の拡大部分
）のブラッグ角条件は、好ましくは、１次回折光方向か
ら入射する信号散乱光１０５はホログラム部分４９を透
過しく即ち、ブラッグ角以外の角度となっている）、０
次光方向からの外乱入射光１０１のほとんどすべてを回
折する（即ち、ブラッグ角となっている）ように決めら
れる。こうすることにより、透過型全反射ホログラム４
５は信号光の入射を全く妨害することなく、０次光方向
あ外乱入射光のみを除去することができる。

透過型全反射ホログラム４５は第１の実施例（第１図）
の場合と同様に、ホログラム窓５５（の第２ホログラム
）上に接着剤等により直接接着してもよいしあるいは適
当な間隔を置いて（空気層を介して）設置してもよい。

第２図は透過型ホログラム４５をホログラム窓５５上に
直接接合した場合を示す。このように透過型ホログラム
４５とホログラム窓５５との間に空気層がない場合には
ホログラム４５による回折光１０−７ホログラム窓５５
をそのまま透過することになるが、その場合にはホログ
ラム窓５５の第２ホログラム２の基板１２の下面（第１
．第２ホログラム１．２との間に空気層が存在する場合
）、あるいは第１ホログラム１の基板１１の下面（第１
、第２ホログラム１．２が密着されている場合）により
全反射されることになる。

尚、第１．第２実施例において、／ラッグ角は必ずしも
上記の条件を満たさない場合でも外乱光の一部は確実に
カットされるのでそれなりの効果は期待できる。

斯くして０次光方向からの外乱光は外方に反射され、前
述の如き従来技術の問題は解消される。

尚、本発明は上述の如き２本のホログラムを交差したホ
ログラム窓に限らず、ホログラムを用いたスキャナ全般
に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上に記載した如（、本発明によれば反射型ホログラム
あるいは透過型全反射ホログラムを設けることにより０
次光方向の外乱光は外方に反射され検知器内にはほとん
どあるいは全く入射しないので、入射０次光による読み
取り誤作動の防止効果は確実に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホログラムスキャナの一実施例を
示す図解図、第２図は本発明に係るホログラムスキャナ
の第２の実施例を示す図解図、第３図は第２図に示され
る透過型全反射ホログラムの基本原理を示す図、第４図
は本発明を適用可能なホログラム窓の基本構造を示す斜
視図、第５図は第４図に示されるホログラム窓の断面図
、第６図は入射角に対するホログラムの回折効率、透過
率の特性線図、第７図は従来のホログラム窓のスキャナ
構造を説明する図解図、第８図は第７図に示す従来のホ
ログラム窓における外乱光の影響を示す図解図。 １．２・・・ホログラム、 ４０・・・反射型ホログラム、 ４５・・・透過型全反射ホログラム、 ５５・・・ホログラム窓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビームをホログラムにより回折することにより所定
   方向に走査するホログラムスキャナであって、上記ホロ
   グラム（５５）上に０次光方向の外部入射光を所定方向
   に反射回折する反射型ホログラム（４０）を付設したこ
   とを特徴とするホログラムスキャナ。 ２、ビームをホログラムにより回折することにより所定
   方向に走査するホログラムスキャナであって、上記ホロ
   グラム（５５）上に０次光方向の外部入射光を臨界角以
   上の角度に回折する透過型ホログラム（４５）を付設し
   たことを特徴とするホログラムスキャナ。