JPH04302069A - 多重焦点走査システム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的走査システムに関
し、特に走査過程期間中、スキャナからいろいろの距離
にバーコードを位置させることのできる光学的バーコー
ド走査システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日の商品販売現場での手続きとして、
商品上に印刷されたバーコード等のデータを符号化した
標識（以下、符号化標識と言う）を読み取ることにより
購買商品に関するデータ収集が行なわれている。いろい
ろの販売現場の会計システムで使用されるバーコードを
標準化するため、食品業界は統一産品コード（ＵＰＣ）
を採用した。これはバーコードの一種である。このバー
コードを読み取るための読み取りシステムが種々採用さ
れており、その中にはバーコードを横切って移動される
手持ちの「杖」あるいは会計カウンター内に置かれた静
止型光学読み取りシステムがある。後者では購入された
商品にカウンターの走査領域を含む窓を横断させる。ま
た携帯用の独立したデスクトップレーザー走査ワークス
テーションがあり、これは支持台上方ででオペレーター
に面して装架されたレーザー走査ヘッドを含み、走査す
べきバーコード記号を付けた対象物がヘッドの下方を移
動される。これらの各々の先行技術走査システムにおい
ては発射される走査光ビームはすべて、コード化された
ラベルを付けた対象物の運動する単一平面内に、あるい
は手持ち式の走査システムの場合にはバーコードラベル
が配置される単一平面内に合焦される。多くの商品は符
号化されたラベルを走査ユニットの焦点面に対していろ
いろの角度に付けているので、有効な走査を行なうため
、すべての可能な方向のバーコードラベルを読み取るべ
く種々の角度に走査ビームを走らせる複雑かつ高価な光
学的システムが開発されている。ラベルのこのような条
件が走査システムの作動効率を制限すると共に、システ
ムをコストの高いものにしている。オーバーヘッドバー
コード走査システムの場合、走査ヘッドに対するバーコ
ードラベルの位置は当該バーコードラベルの読み取りに
非常に決定的重要性を持つ。オペレータがバーコードラ
ベルを走査システムの焦点面内に配置する場合に走査過
程を反復しなければならず、従って商品の処理時間が増
大する、という問題があることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それゆえ本発明の主な
課題は、走査する対象物を配置する走査装置に相対的距
離に応じて走査光ビームの合焦点を変化するように構成
された光学的バーコード走査装置を与えることである。

【０００４】本発明のもう一つの課題は、多数の異なっ
た焦点に走査光ビームを合焦するバーコードスキャナを
与えることである。

【０００５】本発明のさらに別の課題は複数の焦点に走
査光ビームを合焦できる、構造が簡単で廉価なオーバー
ヘッドバーコードスキャナを与えることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の走査システムは
、突き出した走査ヘッド部分を付けた鉛直向きの支持部
材を支持する台部材を含む。この走査ヘッド部分には、
この走査ヘッド部分の他方の側に隣接して配置されたバ
ーコードラベルを走査するための多重線状走査パターン
を発生する光学系が装架されている。走査ヘッド部分の
首部分内には首部分の軸線に沿いにレーザービームを発
射し、ヘッド部分内に配置された経路ミラーに指向する
レーザー源が装着されている。経路ミラーはこのレーザ
ービームを、ヘッド部分の床に対してある角度に向けら
れた回転スピナー部材に指向させる。このスピナー部材
は、本発明の実施例では六面多角形で構成されており、
受けた光を反対向き上方の複数のパターンミラーに指向
する。これらのパターンミラーは、スピナー部材から受
けた光ビームを、首部分の床に配置された開口を通して
下方に反射するように向けられている。レーザー源と経
路ミラーとの間のにはこれらの間に延びる一対の開口を
有する滑り部材があり、その一方の開口がその中に装架
されたガラスの部材を含む。この滑り部材は一対のレー
ル部材内に滑動可能に装架され、この滑り部材の一端に
装架された弾性的部材を含む。この弾性部材は正常時、
滑り部材を原位置に留めるように働く。この滑り部材は
さらに滑り部材の側部から外方に延びると共に首部分の
床に固定されたソレノイドの電気子（ａｒｍａｔｕｒｅ
）に係合するアーム部材を含む。このソレノイドは、走
査装置のヘッド部分内に配置された多位置検知器に結合
されたマイクロプロセッサに結合される。このマイクロ
プロセッサは走査したバーコードラベルの反射光ビーム
を走査ヘッド部分内に装架された集光ミラーを経て受信
する。この検知器は、バーコードラベルが走査ヘッド部
分に隣接して配置されるときは第一レベルの強度の信号
を出力する第一検知器部分を含む。バーコードラベルが
走査ヘッドから遠退くように運動されるに従い、マイク
ロプロセッサがソレノイドを作動させる信号を検知器の
第二検知器部分が出力する。このソレノイドの動作は前
記滑り部材を、ガラス部材付き開口がレーザー源のビー
ム軸線内に配置される位置まで移動させる。これは走査
ビームの焦点距離をシステムの通常の焦点距離より遠い
位置に調節するためである。バーコードラベルが走査ヘ
ッドへ接近されるときは第一検知器により出力される信
号がマイクロプロセッサをイネーブル化させ、ソレノイ
ドの動作を非イネーブル化し、弾性部材をその原位置に
向けて運動することを可能ならしめる。この原位置では
ガラス部材なしの開口がレーザー源のビーム軸線内に配
置され、これにより走査光ビームの焦点面は走査ヘッド
に接近される。

【０００７】添付の図面を参照して以下に実施例を説明
し、上記本発明の課題、特徴、および利点を明らかにす
る。図面上、同一の番号を付したものは同一又は類似の
部分を表わす。

【０００８】

【実施例】図１を参照すると本発明を含むバーコード走
査装置の透視図が示されている。この走査装置は全体と
して番号１８で示され、ポスト部材２２を支持する携帯
式台部材２０を含む。ポスト部材２２から全体として番
号２４で示す走査ヘッド部が延びる。この走査ヘッド部
２４は首部分２６および走査ヘッド部分２８を含み、こ
の走査ヘッド部２８内に走査装置用の走査光学系が配置
されている。バーコード走査装置１８は会計カウンタ３
０の頂部面等の任意の支持表面に配置でき、また電子ケ
ーブル部材３２を有する。この電子ケーブル部材３２は
本走査装置で発生される情報を処理するのに使用する走
査装置間連の電子装置を収容する電子装置ボックス部３
４までポスト部材２２の底から延びる。図１に示すよう
に走査ヘッド部２８の下側から発射する複数の走査光ビ
ーム３８があり、これらビームは番号４０で表すバーＸ
走査パターンを形成し、パターン４０を形成する六本の
交差する走査線４２を含む。走査ヘッド部２８の側壁４
３に配置され、検査オペレーターに対して直角に面して
、二つの発光部材４５（図１０）（赤）および４７（緑
）を含む指示光取付け具４４がある。これら発光部材は
走査装置がバーコードラベルを成功裡に読んだ（緑）か
、そうでない（赤）かを示す。指示光取付け具４４に加
えて、側壁４３に装架された拡声器４６が読み取りが成
功であったか否かを示す音を発生する。電子装置ボック
ス部３４は会計カウンタ３０内に装架してもよく、また
会計カウンタ３０の頂部の台部材２０に隣接して配置し
てもよい。

【０００９】図２を参照すると、ヘッド部分のカバー部
材４９の一部を除去して走査ヘッド部２４の首部分２６
内に装架されたレーザーダイオード部材４８を示す、走
査ヘッド部２８の部分上面図が示されている。走査ヘッ
ド部２８内にはレーザーダイオード部材４８と整合され
てレーザーダイオード部材４８から発射するレーザー光
ビーム３８を受光すると共にこの光ビームを走査ヘッド
部２８の床部材５０下方の特定距離に合焦する収束レン
ズ部材５２がある。収束レンズ部材５２から出力され収
束された光ビームは図３では点となって現われており、
経路ミラー５４に指向される。このミラー５４は、走査
ヘッド部２８の床部材５０上に装架された電動機部５８
（図３）に回転可能に固定された六面多角形スピナー部
材５６まで受光した光ビームを水平軸線に沿って反射す
る。

【００１０】図２に示すように経路ミラー５４は、受光
する光ビームの光路の軸線に対して鋭角に、例えば２０
度に、傾斜されたスピナー部材５６に向けて、走査光ビ
ーム３８をその原光路から９０度偏向する。回転するス
ピナー部材５６は受光した光ビームをパターンミラー組
立体６０（図３）へ偏向する。ミラー組立体６０は支持
部材６３により走査ヘッド部２８のカバー部材４９に固
定されている。ミラー組立体６０は三個のパターンミラ
ー６４ａ−６４Ｃ（図２）を含んでおり、これらのミラ
ーはスピナー部材５６および経路ミラー５４の上方でこ
れらの間に装架されている。パターンミラー組立体６０
のこれらのミラーは、公知の走査パターン４０（図１）
を含む個別の走査線４２（図１）を発生すべく相互に、
かつ床部材５０に対して、ずれている。

【００１１】ミラー組立体６０もまた受光した光ビーム
の経路に対してある角度、例えば２５度の角度に装架さ
れており、走査ヘッド部２８の床部材５０下方の予定距
離に走査パターン４０（図１）を形成すべく、窓部材６
７付き床部材５０の開口６６（図２および図３）を通し
て、図３で見て下方に、受光走査光ビームを偏向する。 パターンミラー組立体６０から偏向された光ビームの経
路は経路ミラー５４から偏向される光ビームの経路に対
して全体的に垂直である。本発明の走査光学系は走査装
置の読み取り能力を増大させる走査パターン４０（図１
）を発生する。その理由はバーコードラベル（図示して
なし）が会計オペレータにより走査ヘッド部２８からい
ろいろの距離に配置されるにともない走査パターン４０
の大きさが変化し、大きな寸法のバーコードラベルおよ
び小さな寸法のバーコードラベルの走査を可能にするか
らである。

【００１２】走査されたバーコードラベル（図示してな
し）から反射された光はパターンミラー組立体６０に再
偏向され、パターンミラー組立体６０がこの光ビームを
スピナー部材５６に偏向し、スピナー部材５６がさらに
受光した光ビームを経路ミラー５４に偏向する。走査し
たバーコードラベルから反射された光は散乱された状態
にあり、走査ヘッド部２８のカバー部材４９と床部材５
０との間に装架された集光レンズ７０により集光される
。この集光レンズ７０は経路ミラー５４を支持すると共
に、受光した散乱光ビームを走査ヘッド部２８の床部材
５０に隣接して装架された多重位置検知器７２（図２、
図１１）に合焦する。当業界でよく知られるように、ケ
ーブル３２が接続されている検知器７２は受光した光ビ
ームの強度にしたがって電気信号を発生する。この電気
信号は、後に詳述する方法で処理するため、電子装置ボ
ックス部３４（図１）内に配置されたマイクロプロセッ
サ７６（図１０）に送信される。

【００１３】図２に示すように走査ヘッド部２４の床部
材５０に固定された一対のレール部材７８、８０上に、
滑動部材８２（図２および図４−６）が滑動可能に装架
されており、この部材８２は滑動部材８２を通して延び
る開口８４、８６を含む。開口８６の一端にはこの開口
の一端を覆うガラス部材８８が装架されている。滑動部
材８２の一端から外方に、電気子９２の一端が固定され
るアーム部分９０が延びる。この電気子は床部材５０に
固定された支持部材９６（図６）上に装架されたソレノ
イド９４内に滑動可能に装架される。一端が当接部材１
００に固定されたばね部材９８が、アーム部分９０に固
定されている。ばね部材９８は通常時、ソレノイド９４
に向けて前記アーム部材を偏位させる。ソレノイド９４
は滑動部材８２の端部分１０２をレール部材７８の停止
部分１０４中に運動させる。ソレノイド９４を作動させ
ると滑動部材８２が図４に示す位置から図５に示す位置
まで電気子９２の運動を介して運動する。この位置で滑
動部材の端部分１０６はレール部材８０の停止部材１０
８に係合する。アーム部分９０は小さな開口１１２を含
む直角の拡張部分１１０を有する。この小さな開口１１
２はソレノイド９４を作動させると収束レンズ部材５２
に隣接する位置に移動する。後に詳述するように、レー
ザービーム３８を横断するようにガラス部材８８が配置
されている図４の位置から、開口８４、１１２が収束レ
ンズ部材５２に隣接して配置されている図５の位置へ至
る滑動部材８２の滑動運動は、収束レンズ部材５２の焦
点を走査ヘッド部２８に一層接近させる。開口１１２は
収束レンズ部材５２の焦点が走査ヘッド部２８に接近し
たとき走査光ビームを合焦するために使用される。

【００１４】ここで図１０を参照すると、本発明に採用
するデータ処理システムのブロック線図が示されている
。このデータ処理システムには、走査したバーコードを
電気信号に変換するためのバーコード走査装置１８（図
１）を含む走査系兼検知論理ユニット１１４が含まれる
。さらにこの処理システムには走査系兼検知論理ユニッ
ト１１４で読まれた信号を検査し復号すると共に、前記
走査装置１８による走査の有効性を示すべく不良読み取
り指示器４５、良好読み取り指示器４７および拡声器４
６に制御信号を発生するマイクロプロセッサ７６が含ま
れる。マイクロプロセッサ７６はまたソレノイド９４の
動作を制御するための信号を検知器７２（図１１）から
受信する。検知器７２は外方検知器部分１２０および内
方検知器部分１２２を含む。内方検知器部分１２２は後
に詳述する方法で走査ヘッド部２８に対するバーコード
ラベルの位置を検知すると共に、走査で読み取られたデ
ータを表す電気信号を発生する。１２０から受信した信
号に応答して、マイクロプロセッサは線１２４を介して
ソレノイド９４に作動信号を送る。またこのデータ処理
システムには、公知方法で読み取られる符号化されたラ
ベルに係わる物品の価格を得るための遠隔のプロセッサ
へ線１２８を介して、読み取られたデータ信号を検知論
理回路１１４で送信するため、在来の記憶ユニット１２
６および出力バッファ５１が含まれる。

【００１５】本システムの動作は以下のとおりである。 バーコードラベルを走査ヘッド部２８（図１）に隣接し
て配置すると、ラベルを走査する走査光ビーム３８を発
生する。このラベルから反射された光ビームはミラー組
立体６０（図２）およびスピナー部材５６を介して集光
レンズ７０へ再度指向されて、ここから反射光は検知器
７２上に合焦される。７２上に合焦されたこの光の強度
は、バーコードラベルと走査ヘッド部２８（図１）との
間の距離の関数である。図７に示すように、バーコード
ラベル１４０（図８）の配置に対する検知器７２の電気
的応答（Ｒ）は曲線１３０で示される。ここで曲線の部
分１３２はバーコードラベルが走査ヘッド部２８に接近
するに伴い減少するが、その理由は集光レンズ７０（図
２１）により集光された反射光が検知器７２の内方検知
器部分１２２（図１１）の範囲を逸脱するからである。 この逸脱状態は検知器７２（図１１）の外方検知器部分
１２０で検知され、図８の番号１４２で示される。ここ
で検知器７２が通常時に存在している位置である集光レ
ンズ７０の焦点Ｆが位置Ｆ１へ移動する。曲線１３０の
部分１３４（図７）は逸脱が起きない検知器の応答を例
示する。

【００１６】バーコードラベル１４０が走査ヘッド部２
８から遠退くにつれ、曲線１３０の部分１３６で表され
る検知器７２の応答は、読み取りの最大深度に近づくほ
ど減少し、この接近運動は内方検知器部分１２２中に光
を集中化するのである。読み取り深さはシステム焦点の
関数であり、本実施例においてはバー幅０．００７５イ
ンチを走査し、読み取り深度５インチとなるように最適
化されている。収束レンズ部材５２（図２、４、５およ
び９）の焦点をバーコードラベル１４０の位置に合わせ
て調節するため、検知器７２の外方検知器部分１２０（
図１１）が曲線１３０の部分１３６（図７）に沿って応
答信号を発生し、他方、検知器７２の内方検知器部分１
２２が逸脱状態を検知することにより曲線のピーク部分
１３８を発生するのを助する。

【００１７】図９に示すように収束レンズ部材５２の焦
点Ｆは通常、レーザーダイオード部材４８と収束レンズ
部材５２との間の距離に依存する。レーザーダイオード
部材４８と収束レンズ部材５２との間にガラス部材８８
を挿入することにより、焦点はＦとＦ１との間を移動で
きる。バーコードラベル１４０（図８）が走査ヘッド部
２８（図８）へ近づくにつれ、収束された光は検知器７
２を逸脱し始め、外方検知器部分１２０がマイクロプロ
セッサ７６（図１０）に電気信号を出力し、その結果ソ
レノイド９４（図２、図４−６）を作動させる。ソレノ
イド９４の作動によって電気子９２が図５に示す位置へ
滑動部材８２を移動させることが可能となる。この位置
でガラス部材８８は走査光ビーム３８の経路から除去さ
れ、開口１１２が収束レンズ部材５２に隣接する位置に
配置されて収束レンズ部材５２が焦点Ｆ１（図９）に走
査光ビーム３８を合焦させることができる。システム数
Ｆは収束レンズ部材５２の焦点深度のレンズ開口に対す
る比である任意数である。開口はレンズの焦点がＦ１お
よびＦから移動されるときも一定に留まらなければなら
ない。この条件を達成するため、収束レンズ部材５２が
Ｆ１に光ビームを合焦するときに開口１１２を使用する
。標準開口はレンズ５２の幅である。

【００１８】バーコードラベル１４０が走査ヘッド部２
８から遠退くにつれ、外方検知器部分１２０により出力
される電気信号がマイクロプロセッサ１１６にソレノイ
ド９４を作動停止させ、その結果ばね部材９８を図４に
示す位置まで滑動部材８２を戻す。この位置ではガラス
部材８８は走査光ビーム３８の光路内に位置する。ガラ
ス部材８８は収束レンズ部材５２の焦点を最も遠方の焦
点Ｆ（図９）に移動させる。レーザーダイオード部材４
８と収束レンズ部材５２との間において、走査光ビーム
３８の光路中にガラス部材８８が挿入されると、焦点の
上記移動が生じ、その実効移動距離（Ｄ）は以下の方程
式（図９）で与えられる。 Ｄ＝（Ｎ−１）ｔ／Ｎ ここにＮはガラス部材８８の屈折率で、ｔはガラス部材
の厚さである。

【００１９】もしもＮ＝１．４８でｔ＝０．６２ｍｍで
あると、Ｄ＝０．２ｍｍである。これは焦点を実効上５
インチ移動させる。もしも収束システムが元々５インチ
の深さの読み取りを持つように最適化されていると、本
発明を利用してこの読み取り深さを１０インチまで増大
することができる。この構成はバーコードが配置されて
いる商品を会計オペレータの手で制御するオーバーヘッ
ド光学スキャナあるいは手持ち光学スキャナの場合、特
に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】会計カウンタ上に配置された本発明の携帯用オ
ーバーヘッドバーコード走査装置の透視図で、走査装置
の動作を制御するに使用するカウンタ内の電子装置ボッ
クスと共に、走査装置により発生される多重線状走査パ
ターンを示す。

【図２】図１の線２−２に沿う走査装置の部分上面図で
、走査装置の首部分に位置するレーザーダイオードの一
部、走査装置ヘッド部分に配置されて該ヘッド部分の床
の開口へ向けて下方に走査パターンを発生する光学系、
および走査光ビームの焦点面の位置を変化させる滑動部
材を示す。

【図３】図２の線３−３に沿う拡大断面図で、走査ビー
ムがスピナー部材およびパターンミラーから反射される
際の走査光ビームの方向を示す。

【図４】原位置または標準位置にあるときの滑動部材の
拡大詳細上面図で、レーザー源の位置と、光ビームの焦
点の深度を増大するためのガラス部材を含む滑動部材の
開口を通して投射されたときの走査光ビームのビーム軸
線とを示す。

【図５】滑動部材が作動位置にあるときの図４と同様の
図で、光ビームが滑動部材の空の開口およびアーム延長
部の小さな開口を通して投射される様子を示す。

【図６】図５の線６−６に沿う滑動部材の側断面図で、
レーザー源のビーム軸線内に滑動部材を滑動可能に装架
するための二つの指示部材の一部を示す。

【図７】走査されるバーコードラベルがバーコードスキ
ャナの走査ヘッドに対して垂直方向に運動される際の検
出器の出力信号の強度を示す図である。

【図８】バーコード走査システムの略線図で、走査され
るバーコードラベルが集光レンズシステムに接近される
際の検知器の光の逸脱を示す。

【図９】レーザー源のビーム軸線中に滑動部材のガラス
部材を挿入するときの焦点の移動を示す略線図である。

【図１０】本発明の会計システムのブロック線図である
。

【図１１】多重位置検知器の拡大正面図で、検知器の内
方検知器部分および外方検知器部分を示す。

【符号の説明】

１８　　　　バーコード走査装置 ２２　　　　ポスト部材 ２４　　　　走査ヘッド部材 ２８　　　　走査ヘッド部分 ３０　　　　会計カウンタ ３２　　　　電子装置ケーブル部材 ３８　　　　走査光ビーム ４０　　　　パターン ４２　　　　走査線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一経路に沿って光ビームを投射する走査
   光ビーム源と、符号化された標識（符号化標識）が移動
   される第一焦点面内に該光ビームを合焦して該光ビーム
   が該符号化標識を走査することができるようにするため
   の該第一経路内に配置された合焦装置とを含む光学走査
   装置において、該第一焦点面の位置を調節する装置が、
   該第一焦点面内で走査した符号化標識から反射される光
   の第一の量を集光して該反射光を一位置に合焦する集光
   装置であって、該第一焦点面よりも該合焦装置に近い第
   二焦点面内に該符号化標識があるときは該走査した符号
   化標識から反射される光の第二の量を該集光装置が集光
   して該第二の量の光を該一位置に指向するようにされた
   集光装置と、該第一および第二の光の量を受光し、該集
   光装置から該第一の量の光を受光したことに応答して第
   一制御信号を発生し、該集光装置から該第二の量の光を
   受光したことに応答して第二制御信号を発生するための
   、該一位置に装架された信号発生装置と、該第一経路内
   に装架され、作動されると該合焦装置が該光ビームを該
   第二焦点面内に合焦することを可能にする可能化装置と
   、該可能化装置に作動的に係合すると共に該信号発生装
   置に結合され、該第二制御信号の発生に応答して該可能
   化装置を作動させることにより該合焦装置が該第二焦点
   面内に該光ビームを合焦させる作動装置とを含む光学的
   走査装置。