JPS63259781A - バ−コ−ド走査および読取装置 - 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】 本発明は、バーコード走査および読取装置に関し、特に
バーコードの読取効率および信頼性を増大する光学装置
を有する改良型バーコード走査装置に関する。

本発明は特にハンドヘルド型バーコード走査装置に使用
するのに適しており、このバーコード走査装置はバーコ
ードのバーに直角に整列されている走査路を横切ってレ
ーザービームを走査させ、バーコードの欠陥の影響を受
けにくく、また細いバーおよびスペースを解読すること
ができる断面形状の光学レーザービームを発生している
。また本発明は特にバーコードを横切って掃引するビー
ムがレーザーダイオードによって出力されるような不可
視レーザービームであるような場合に使用するのに適し
ている。本発明は不可視レーザービームの走査路に一致
するラインを画定する可視マーカービームを有し、これ
により操作者が読込むべきバーコードのバーに不可視レ
ーザービームを容易に一致させることができるようにな
っている。

また、本発明はレーザービームな走査させる光学装置と
一体化し、ハンドヘルド型を構成するハウジング内に使
用するのに特に適しているコンパクトな構造に組み立て
られる光学装置を備えることによってバーコードから反
射された光の有無を感知するのに改良された方法を提供
している。また本発明はバッテリのような内臓型の電源
を有する携帯用のバーコード走査装置に使用するのに特
に適しており、ビームが所定の長さの走査路内を掃引す
るようになっている時間にオンするようにレーザーに電
力が供給される時間を制限して電力を節約する手段を有
している。

種々の形式のバーコード走査および読取装置（バーコー
ドセンサとして知られている）が提案され実用化されて
いる。これらの中には本発明者等のある者によって提供
されているバーコード走査および読取装置があり、これ
は１９８５年１２月２４日にジェイ・エム拳イーストマ
ン（Ｊ、Ｍ、Ｅａｓｔｍａｎ　）およびジョン　エイｅ
ボールズ（Ｊｏｈｎ　Ａ、Ｂｏｌｅｓ）に発行された米
国特許第４．５１３０．８Ｅｉ２号および１８８３年７
月２８日にジェイ・エムΦイーストマンおよびジョン　
エイ・ポールズに発行された米国特許第いバーおよびス
ペースを解読するに十分なほど小さな直径を有している
ほぼ円形の断面のビームをバーコードの公称平面に発生
するように設計されている。垂直方向にバーによってプ
リントされたバーコードは水平方向に情報を有している
。６バーの長さは水平方向に形成されている情報に冗長
、旨を加えている。ドツトマトリックスプリンタま・た
は他の低品質のプリント技術を使用して印刷されたバー
コードはしばしば欠けた部分、ギャップまたはきす等の
ような印刷上の欠陥を有する。楕円形の断面を有するビ
ームでバーコードを掃引することが提案されている。こ
の楕円形の断面を有するビームの場合には同じ幅を有す
る円形の断面のものよりも欠陥による影響を受けにくく
なっている。また、レーザーダイオードによって出力さ
れる固有の楕円形ビームを使用することも提案されてい
る。　　（１９８３年７月７日に発行された米国特許第
４，３８７，２０７号の第１８欄および第２０欄参照）
。

この特許で提案されている方法の欠点は観察平面が焦点
の一方の側から焦点面に移動するに連れて断面の長軸が
８０６回転することである。焦点面は感知されるバーコ
ードの公称平面であるように設計されている。この結果
、レーザービームが焦点を合わせようとする公称平面ま
たは目標とする平面における視野が解読しようとするバ
ーまたはスペースよりも広くなる。感知される信号は歪
み、読取効率は低減する。（光度を読むのに何回も掃引
することが必要となる）。楕円形ビームを発生するため
に、例えばスリット状の開口部または円筒形レンズを使
用したアナモルフィック光学装置のような他の光学系を
使用することができる。しかしながら、回転する多角形
のような偏向要素がビーム、特にコヒーレントな光（レ
ーザー）ビームを掃引させているバーコード走査装置に
実用的に有益な上述したような装置は得られていない。

本発明によれば、バーコードの公称平面に楕円形の断面
のビームを形成するアナモルフィック光学系が設けられ
ているものが開示されている。この光学系は、バーコー
ドの公称平面の（ビームの接乎面における）長軸に沿っ
て焦点を防止し、公称平面を超えた長軸に沿った焦点を
形成するかまたは公称平面を通る通路に沿って発散する
ビームを形成することによってバーコードのバーとの整
列から長軸が外れない位置に回転しないようになってい
る。ビームの（矢状面における）短軸または＜　ｒｉれ
た部分を画定する他の焦点が公称平面に形成されている
。焦点を合わせられたビームによって画定される視野は
細かいバーおよびスペースからなる光度を解読するのに
十分なほど狭い。断面の長軸を画定し、バーコードの公
称平面を超えてビームの焦点を合わすことができる例え
ば円筒形レンズのようなアナモルフィック光学系の要素
は偏向器を超えた位置に設けられている。ビームが光度
を走査する場合のビームの長軸および短軸の回転は偏向
器へのビームの入射角度を低減することによって最小に
されている。従って、光度の分解能は細かなバーに対し
ても高いものとなっている。

レーザーダイオードによって出力されるような不可視ビ
ームを使用したバーコード走査装置においては、レーザ
ービームと一致する可視マーカービームを発生してもよ
い。上述した米国特許第４、Ｅｉ０３，２８２号におい
ては、可視マーカービームシステムはレーザーおよび可
視ビーム源を形成するランプおよびこれらに関連する光
学装置が配設されているハウジングを動かす場合にバー
コードを横切ってレーザーを走査させることを可能にし
ている。不可視ビームが走査路を横切って掃引する場合
に、上述した特許において開示されているようなマーカ
ービームは走査路の方向または長さを示さないスポット
を単に形成しているという点において問題を悪化させて
いる。本発明は走査路に一致するラインを発生する改良
されたマーカービーム装置を提供しており、この装置は
走査ビームが楕円形の場合には走査路に一致し、走査ビ
ームの長さに対して中心に設けられているラインまたは
バーを形成している。

本発明によれば、接平面においてビームを平行または発
散させ、バーコードの公称平面を超えて焦点を形成する
ことができるアナモルフィック光学装置（好ましくは、
アナモルフィック光学系の最後のレンズが円筒形レンズ
である）はレーザービームの走査路に一致するラインま
たはバーを発生するように可視光ビームの焦点を合わせ
ている。

従って、円筒形レンズはレーザービームの形状に関係す
る機能とマーカービームラインを形成する機能との二重
の機能を備えている。

バーコードが解読される信号を発生する光検出器におい
てバーコードから分散された光を集めることは利用でき
るスペースが制限されているハンドヘルド型のコンパク
トなバーコード読取装置においては困難である。バーコ
ードからの分散光によって光検出器における照度を増大
することはバーコードの読取効率を増大し、非常に好ま
しいことである。従って、ロスを招き、光検出器への光
の強度を減らすビームスプリッタを使用することは避け
ることが好ましい。ビームを整形し、能力を増大し、傷
のあるバーコードを読み取るアナモルフィック光学装置
を有する偏向装置を使用することによって更に問題を悪
化させている。

本発明によれば、光検出器はアナモルフィック光学系と
一体化されている集光光学装置を備えている。直交する
方向に異なる屈折力を有する集光反射器（例えば、環状
反射面を有する）はレーザー源および偏向器間のビーム
路に設けられている。

反射面を貫通する開口部が出力レーザービームの通過を
可能にしている。分散光は偏向器によって集光されて光
検出器上に照射され、これによってバーコードからの分
散光による光検出器への照度を増大している。従って、
光検出器による信号対雑音比は増大されている。

携帯用のハンドヘルド型走査装置において、レーザーダ
イオードのような走査ビーム供給源は最も電力を消費す
る要素である。バッテリの寿命を維持し、長時間信頼性
ある動作を行ない、バッチすの取換えまたは再充電の回
数を減らすために、本発明はビームが走査路に沿って掃
引される期間の間のみレーザービームを有効に発生する
偏向器を使用している。偏向器は光偏向面または反射面
を有する多角形または他の装置（例えば、ホロゴン（ｈ
ｏｌｏｇｏｎ）　）であってもよい。偏向器の回転軸か
ら反射面への放射状のリブは走査路の制限がリブ間を定
めているような幅を有するものである。

光電子工学手段はリブによって遮断される光に応答して
、レーザー源に供給される電力をオンオフする制御信号
を発生する。レーザー源は走査路の領域内においてのみ
ビームを発生するようになっている。レーザーのデユー
ティサイクルは低減しこれにより電力を節約している。

本発明の主目的は１、上述した問題、困難および欠点を
除去した改良型バーコードセンサ（バーコード走査およ
び読取装置）を提供することにある本発明の他の目的は
、バーコードの印刷における欠陥、欠けている部分およ
びその他の傷の許容差があるにも関らず、バーコードの
細いバーおよびス〆−スを解読することができる改良型
バーコード読取装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、バーコードのバーに整列する
楕円形ビームを発生する改良型バーコード走査装置を提
供することにある。

本発明の更に他の目的は、（不可視光であってもよい）
ビームの走査路に一致するラインまたはバーに沿ってマ
ーカービームを発生し、バーコードを走査して照明する
マーカービーム装置を有する改良型バーコード走査装置
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、検出される電気−信号の信号
対雑音特性を増大するようにバーコードから分散された
光を集光する改良型バーコード走査および読取装置を提
供することにある。

本発明の更に他の目的は、バーコードを照明するように
走査路を横切ってビームを偏向させる回転面を有し、こ
の面の回転を利用して走査ビームを発生する光源を作動
する電力をゲートし、これによって消費される電力を節
約する改良型パーコ−ド走査装置を提供することにある
。

簡単に説明すると、バーコードに傷があるにも関らずバ
ーコードの解読力を増大する形状のビームを発生するバ
ーコード走査装置は公称平面におけるバーコードのバー
を横切るように公称平面の走査路に沿ってバーコードを
照明する光学ビームを偏向させる偏向器を有している。

アナモルフィック光学系は複数の光学要素を備えている
。これらの要素はビームの矢状面におよびバーコードの
公称平面または目標表面に第１の非点収差焦点およびバ
ーコードのパーにほぼ平行に配列され得るビームの接平
面の第２の直交する非点収差焦点を備えている。第２の
焦点はバーコードの面を超えた位置に位置付けられてい
る。第２の焦点はビームがバーコードの公称平面を横切
る部分で平行にされたりまたは発散させられるビームを
発生する光学的影響を意味している。

本発明の上述したおよび他の目的、特徴および利点はそ
の好適実施例とともに添付図面に関連する次の説明を閲
読することにより更に明らかになるであろう。

第１図、第２図および第３図を参照すると、ハウジング
１０が示され、このハウジング１０はハンドヘルド型バ
ーコード走査および受信機１４を備えている光学装置を
有する組立体１２を内臓している。

ハンドル１８は、第２図にその一部が示されているが、
操作者の手によって保持される。このハンドルは走査装
置を作動させるバッテリを内臓することができる。ハウ
ジングｌＯは走査装置の光学装置および他の部分（例え
ば、回路基板）を内臓する互いに叡合し合う２つの部分
１８および２０にプラスチックで形成されている。

光学ビームは多数の面２４を有する回転多角形２２の形
状の偏向器によってバーコードを横切って掃引させられ
る。前記多数の面２４は多角形の回転軸２６に対して下
方に傾斜している。例えば、１２の面が設けられている
。面および軸２Ｂに対して放射状に延出しているリブ２
８は多角形の連続する扇状部を形成している。光はこれ
らのリブによって遮断される。この光は光学装置３０か
ら出力されている２に の光学装置３０は発光タイオードおよびトランジスタか
らなる光電子工学装置である。この光学装置３０および
多結晶偏向器２２の概略構成図が第６図に示されている
。光学装置３０は多角形偏向器２２の直ぐ下方に示され
ている。光学装置からの信号はバーコードを解読するた
めの同期信号として使用され、チューブ３４に内臓され
ているレーザーダイオード３２に電力を供給するゲート
制御信号を発生するのに使用される制御信号を発生し、
レーザーダイオードを電力節約モードで作動する装置に
ついて第１８図を参照して以下に説明する。同期信号は
多角形偏向器２２を回転する走査モータ３６の速度を制
御するのに使用されてもよい。

また、レーザーダイオード３２を内臓しているチューブ
３４はダイオードと同軸的に球形状の集光レンズ３８を
有している。このレンズは内部チューブ３８内に段部４
０にもたれて実装され、段部４０に対して割り出される
所定位置にリング４０によって保持されている。チュー
ブ３８の前端部は閉じている。

チューブはレンズ３６に同軸な開口部４４を有している
。外側チューブ３４はレーザーダイオード３２から光路
であるチューブの軸に沿って適当な距離の所定位置にお
いて内部チューブ３８およびレンズ３６を保持するよう
に合わせられ、レーザービームの焦点を合わせるように
なっている。走査装置１４の光学系におけるレンズおよ
び他の光学要素の種々の焦点および焦点面を示す光路は
第４図および第５図から以下において更に明らか無無み
になるであろう。レーザービームを整形する光学系はア
ナモルフィック装置であり、このアナモルフィック装置
は球形レンズ３６、第１の円筒形レンズ４８および第２
の円筒形レンズ４８を有し、この第２の円筒形リング４
８はこの光学系の最後のレンズである。光学系はハウジ
ングｌＯの前端部に開口またはポート５０の窓を有し、
この窓を介してレーザービームが出力され、バーコード
から分散された光がハウジング１０内に入る。

光検出器５２はバーコードからの分散光に応答する。光
検出器５２はレーザーの波長を通過するように調整され
た帯域通過フィルタ５９の後方で多角形偏向器２２の下
方および偏向器２２および最後の円筒形レンズ４８間の
光路の下方に配設されている。偏光子が帯域通過フィル
タの次ビームが通過するレーザーチューブ３４の端部に
設けられ、前述した米国特許第４，８０３，２８２号に
開示されているような反射光の影響を低減してもよい。

分散光は多角形２２の面２４によって反射されて集光反
射器またはミラー５Ｂの環状面５４に当る。反射面５４
の屈折力は、走査装置１４のアナモルフィック光学系に
よる楕円形であるバーコードへのビームの形状を補足す
るように面５４の長さ方向に沿う方向（はぼ水平）より
も面５４の幅に沿う方向（はぼ垂直）において大きくな
っている。非アナモルフィックボットが検出器上に入射
するようにトロイダル面の屈折力が選択されている。こ
れは検出器によって集光される信号の均一性を改良して
いる。前述した米国特許第４，８０３，２８２号に説明
されているように集光光学系の焦点の深さを深くするよ
うに光検出器の直前に開口部（図示せず）が設けられて
いることが好ましい。この開口部は走査路に平行な長軸
を有する短形であってよい、光検出器（ホトトランジス
タまたは光電子増倍管）からのリード線５Ｂがハウジン
グ内に設けられアナログ信号を発生する回路基板に接続
されている。この信号はバーコードを解読するアナログ
信号出力を発生するように増幅されてもよい。

１つ以上のＬＥＤ６０のような指示器および音声変換器
６２（警報発生装置）がハウジング１０の後端部に取り
付けられている。他の種々の表示装置（図示せず）をハ
ウジング１０の後端部に設けてもよい。

走査装置１０の上述した要素はシェル８Ｂおよび６８の
形状の支持構造体６４に取り付けられてもよい。

これらのシェルは分割線７０（第１図参照）において結
合されている。シェルはチューブ３４、モータ３６、光
検出器５２、円筒形レンズ４６８よび集光ミラー５Ｂが
取り付けられる凹みを有している。これらの構成要素は
半分の一方のシェル（例えば、８６）上に設けられても
よく、この一方のシェルは構造体６４の他方のシェル６
８によって閉じられる。これらの構成要素は衝撃吸収特
性を有するゴムまたは他の弾性材料からなる円筒形のグ
ロメット７０および７２によってハウジング内に組み立
てられた状態で取り付けられる。ハウジング内のシェル
支持組立体６４内に内臓された組立体を保持するように
ピン７４および７６がグロメット７０および７２を貫通
している。最後の円筒形レンズ４８はハウジングの山開
口部５０の溝内に保持されている。

レーザーダイオード３２は人間の操作者にみることがで
きない赤外線波長領域のビームを発生する。

従って、レーザービームの走査路に一致するラインまた
はバーに沿うマーカービームは一対のＬＥＤ７８および
８０を利用して出力され、これらのＬＥＤ　７８および
８０はハウジング１０の下面上のブラッケト８４および
８Ｂに取り付けられている。一対の垂直光バイブ８８お
よび８０は、互いに重なり合い、最後の円筒形レンズ４
８の開口部を占有する扇状の可視ビームを反射するミラ
ーまで延出している。円筒形レンズ４８は惰円形のレー
ザービームに一致し、はぼ中央に設けられているライン
またはバーに沿ってバーコードの平面の焦点にビームを
形成する。

レーザービームの長軸を形成する最後の円筒形レンズの
前で全ての走査が行なわれることに注意されたい。ビー
ムは偏向器２２の回転軸に対する偏向面２４の傾斜によ
って小さな入射角（例えば、垂直に対して１０°）で偏
向面２４に入射する。従って、走査によってはバーコー
ドの公称平面の線形走査路に対して大きな横断走査エラ
ーは発生しない。

バーコードを走査する惰円形のレーザービームはバーコ
ードの初めと終りにおけるバーを含むコードの全長にわ
たってバーコードのバーと大体整列するようになってい
る。従って、本装置はバーおよびスペースに傷があった
としても細かいバーおよびスペースを解読できる能力を
有する。

バーコードの公称平面８２を走査するレーザービームを
発生するアナモルフィック光学系の動作は第４図および
第５図から更に明らかになるであろう。開口部４４は装
置のＦ＃を決定し、バーコードの目標平面または公称平
面のビームのくびれ部において必要な大きさのスポット
を形成する半径を有するように選択される。球形レンズ
３８はバーコードの公称平面９２に第１の非点収差焦点
８４を形成する。そして、バーコードのバーに垂直な水
平方向において（バーおよびスペースが解読される方向
）、ビームがコードのバーと整列したとき、焦点はバー
コードのほぼ公称平面にある。この焦点を形成する場合
において、円筒形レンズ４Ｂおよび４８は第４図の垂直
方向であるビームの長軸に沿った方向以外に屈折力を有
していないので、円筒形レンズ４６および４Ｂは関与し
ていない。垂直方向において（即ち、バーコードの長手
方向に沿って）円筒形レンズ４６および４８は２つの焦
点を有している。第１の円筒形レンズ４６はそのレンズ
から最後の円筒形レンズ４Ｂのほぼ焦点距離の位置にあ
る焦点９６にビームを合わせる。従って、最後の円筒形
レンズ４８はビームを木質的に平行にする（またはわず
かに発散させることも可能である）。実際には、平行ビ
ームは公称平面８２を超えた（右側に）焦点を有する。

ビームは垂直方向で公称平面に集光しないが、公称平面
９２を超えた非点収差焦点を有るので、観察平面が公称
平面９２を通って左から右に移動するに連れてビームを
９０°回転させる偏向効果は発生しない。

従って、木質的に円形のビームがアナモルフィック光学
系に入り、これによって偏向器２２の前方に惰円形ビー
ムを使用することによる問題を防止できることがわかる
であろう。また、アナモルフィック光学装置を使用する
ことにより走査装置の分解能を低減する回折効果を防止
することができる。

また、球形レンズおよび２つの円筒形レンズからなるア
ナモルフィック装置を使用して惰円形のビームを形成し
てもよい０球形レンズはコリメータレンズとして機能す
る。第１の円筒形レンズ４８を使用して第５図に示すよ
うな球形レンズ３６の代りに水平面に焦点を形成しても
よい。第１の円筒形レンズは水平方向に屈折力を有する
。円筒形レンズ４６は垂直方向に屈折力を有しなくとも
よく、球形レンズを使用して最後の円筒形レンズ４８か
ら焦点距離離れた位置にレーザービームの焦点を合わせ
てもよい。また、屈折力を組み合わせることによってビ
ームの接平面および矢状面において互いに直交する２つ
の非対称な焦点を有するビームを発生する。この２つの
焦点の一方は公称平面８２に形成され、他方は平面を超
えた位置に形成される。また、バーコードの平面を超え
た焦点または第２の非点収差焦点という用語はビームの
接平面において発散するビームを発生するという光学的
効果を含んでいるものである。

第６図および第７図は公称平面８２のバーコードからの
分散光を集光する光学装置の動作を示している６環状面
５４は本質的に楕円形状の断面を有するバーコードから
戻ってくる光を集光し、この光を光検知器５２の感光面
の円形状の断面部分に集光することがわかるであろう。

光検知器の構造はレーザービームのバーコードへの投射
と干渉することな欠ハウジング内におけるスペースを有
効に利用していることが第６図および第７図から観察さ
れるであろう。

水平面８２におけるレーザービームの走査路に一致する
ラインまたはバーに沿ったマーカービームの発生は第８
図および第９図に示されている。

ＬＥＤはミラー８１によって反射されるビームを放射す
る。ミラーはレーザービームが多角形２２の面から偏向
させられるように反射の中心がレーザービームと同軸で
あるように配設される。反射器は重なり合う扇状のビー
ム８４および９８を形成するように光学系の中央ライン
に向って角度付けされている。これらのビームは最後の
円筒形レンズ４８の開口部を満たす。円筒形レンズ４８
の内靴または外部に隣接して回折格子を設けて出力ビー
ムを修正し。

公称平面９２の水平方向において８８で示すような線状
の焦点よりも棒状の焦点を形成することが好ましい。走
査路に一致し、走査路の中心に中心が設けられている可
視ラインまたはバーを設けているので、操作者は容易に
見付けることができ、レーザービームによって効率的に
走査することができる。円筒形レンズ４８は、（接平面
に）惰円形の断面のレーザービームな発生させるという
こととレーザービームの走査路に一致するラインまたは
バ−に沿ってマーカービームの焦点を合わせるという二
重の機能を備えている。　水平方向に異なる光学的屈折
力を有する多角形の面２４を備えることによって視野の
深さを増大することが好ましい。

公称焦点面９２の左右にわたる長い焦点深度を形成する
多角形装置についてはイーストマン（Ｅａｓｔｍａｎ）
およびポールズ（Ｂａｌｅｓ）の米国特許第４，５８０
，８８２号（上述した）を参照してもよい。このような
多角形を使用した場合には、ビームのくびれ部分が水平
方向において集光する最も遠い平面を超えて形成される
非点収差焦点と干渉しないように多角形の面は環状面で
あって垂直方向に屈折力を有していない。また、これに
関連して、第１の円筒形レンズ４６で形成される焦点８
６は面２４にあることが好ましい。多角形の面は異なる
屈折力を有する球形ミラーである。

第１０図および第１１図は楕円形ビームっを発生する円
筒形レンズおよび２つの球形レンズを組み合わせたアナ
モルフィック光学系を示している。レーザーダイオード
３８からの光は球形レンズ３Ｂによって名目上平行にさ
れている。このレンズ３６は小さな開口を有し、均一な
ビームを発生する。この間口４４は球形状のコリメータ
レンズからのビームを円形状の断面にする。このビーム
はそれから偏向器に入射される（即ち、破線２４　（ａ
）で示す位置に設けられている多角形の面）。円筒形レ
ンズ４６および球形レンズである最後のレンズ１００が
それぞれの焦点距離の輪だけ離れて配設され、アナモル
フィックレンズ対を形成している。第１１図に示す円筒
形レンズ４８は公称平面８０のバーコードの長手方向に
沿った垂直面に屈折力を有していない。

従って、レーザービームはレンズ１００の前方の焦点距
離の位置に球形レンズによって焦点を合わせられる。こ
のスポットの大きさは球形レンズを通過したビームの断
面を制限する開口４４によって装置のＦナンバーに基づ
いて決定される。垂直平面においては、第１０図に示す
ように、円筒形レンズ４Ｂは球形レンズの焦点距離に等
しい距離の球形レンズ１００の後方に焦点を形成する。

球形レンズから出るビームの長軸の長さｄ、に対する円
筒形しンズ４６に入るビームの直径ｄｍの比は次式で与
られる。

ｄｍ／　　　ｄ　　　　”　　　ｆＭ／ｆｍ閂 ここにおいて、ｆＭは円筒形レンズの焦点距離であり、
ｆｍは球形レンズの焦点距離である。第１図乃至第５図
で示した２つの円筒形レンズを使用した比の関係は類似
しているものであることがわかるであろう。

第１１図乃至第１５図は走査ビームが楕円形の断面を有
するアナモルフィック光学系を形成する光学要素の他の
構成を示している。偏向器２２は複数の面、例えば１２
の面を有し、その各々はトロイダル状の反射面１０２を
有している。レーザーダイオード３２からのビームは球
形レンズ３Ｂに入る前に開口部４４を通過する。第１の
球形レンズ３６はコリメータでもよいし、または屈折力
を有してもよく、環状の反射面１０２の屈折力によって
レーザービームはバーコードが形成されている公称平面
８２において水平方向に焦点を合わせられる。反射面１
０２が水平方向に屈折力を有していない場合には、球形
レンズ３６の屈折力はバーコードの公称平面９２におい
て第１３図に示すように水平平面に焦点を形成するよう
に増大させられる。

垂直方向においては、球形レンズからの平行にされたま
たはわずかに発散する光は多角形の面の反射面１０２に
よって公称平面１０２を超えた第２の非点収差焦点に向
けて平行にされる。

第１２図および第１３図に示す好適携帯の装置において
は、球形レンズ３Ｂおよび反射面１０２は名目上コリメ
ータである。円筒形レンズはバーコードの公称平面１０
２の水平方向に焦点を形成する。円筒形レンズは垂直方
向に屈折力を持たず、面１０２によって反射された平行
ビームは円筒形レンズ４８を通過し、バーコードの公称
平面９２の接平面にビームの長軸を画定する。

光検出器５２（第１４図および第１５因参照）は反射面
１０２の下方に配設されている。光は集光レンズ１０４
によって集光される。この集光レンズ＋０４は通常の球
形レンズまたはフレーネルレンズであってもよい。この
レンズは全走査路を横切る楕円状の断面のビームからの
光の全てを完全に集光するように環状体であってｔよい
。

第１８図を参照すると、上述した図において示した走査
装置の動作における電力を節約する装置が示されている
。光学装置３０はＬＥＤＩＯＢおよびホトトランジスタ
１０８を有する。　ＬＥＤからの光を多角形２２のリブ
２８によって反射される。リブは黒い無反射材料で構成
され、リブを通過することにより光は吸収され遮断され
る。１１０で示す光検出器からの信号は、反射リブがＬ
ＥＤｌｏＢからホ））ランジスタ１０６への光を遮断し
ている間低レベルに低減させられる。光が遮断されてい
る期間は、バーコードの公称平面８２に対するビームは
走査路（平面８２のａおよびｂで示す通路の限界部の間
）の外側になる。これは光学系の空間的な関係が電気信
号１１０における時間的関係を形成しているからである
。

電気信号は、クランプ回路１１２に容量的に結合されて
いる。このクランプ回路１１２は低レベルの電気信号を
アースのような基準電位にクランプする。このクランプ
信号はパルス増幅器１１４で増幅され、シュミットトリ
ガ１１８を作動する。シュミットトリガは各面が走査路
を通ってビームを回転させて、連続路ａ　　ｂ、ａ′　
ｂ′、　　″　ｂ”Φ・・・・が走査される場合のセク
タ信号として図示されている二進信号を発生する。これ
らの信号は、各面が同じ幅を有しているので多角形が低
速度で回転する場合には同じ継続期間を有している。シ
ュミットトリガからのセクタ信号は各セグメントの継続
期間（期間ａｂよりも大きく、期間ａ”　　ｂ′、ａ″
　ｂ′、拳・拳に等しい）よりも大きいタイムアウト期
間を有するリトリガブルワンショッ）　（Ｏ９）１１８
に供給される。従って、多角形が回転している場合には
、ワンショッ）　１１８のＱ出力は高レベルになる。こ
の出力はＡＮＤゲート１２０に供給される。シュミット
トリガの出力はまたこのゲート１１２に直接供給される
。従って、多角形が回転していない場合、または非常に
遅い速度で回転している場合にはＡＮＤゲート１１２の
出力は低レベルになる。同様に、レーザービームが走査
路の外側にある場合（即ち、リブ２８が光学装置３０に
よって出力されるビームを遮断した場合）、ＡＮＤゲー
トの出力は低レベルになる。いずれの場合にも、ＡＮＤ
ゲートからの制御信号が高レベルになるとスイッチング
増幅器１２２は付勢され、制御信号が低レベルになると
禁止される。＋Ｖとして示されている電源からレーザー
ダイオード３２への動作電力はビームが走査路に沿って
掃引されているときのみオンとなり、ビームが走査路の
外側にある場合にはオンとならない。レーザーのデユー
ティサイクルは低減し、消費電力量は減少する。

上述した説明から、貧弱に印刷されたり傷を付けられた
バーコードを効率的に解読し、バーコード上に不可視レ
ーザービームの位置付けを容易にしたり、バーコードか
らの分散光を有効かつ効率的に集光し、バーコードを解
読する信号に変換し、更に動作中の電力を節約すること
ができる従来提供されていない特徴を有する改良型バー
コード走査および読取装置が提供されていることが明ら
かであろう。本装置の好適実施例および他の実施例につ
いて説明したが、本発明の範囲内においてここに記載し
た装置を変形したり、変更することは本技術分野に専門
知識を有する者にとって疑いもなく考えられるものであ
ることは理解されることであろう。従って、上述した説
明は例示としてとるべきものであって、限定の意味にと
るべきものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例によるハンドヘルド型バー
コード走査および読取装置の第２図の線１−１に沿って
取られた断面平面図である。 第２図は第１図に示す装置の第１図における線２−２に
沿って取られた部分断面正面図である。 第３図は第１図および第２図に示す装置のレーザーダイ
オードを有する組立体の第１図における線３−３に沿っ
て取られた断面図である。 第４図はバーコードの公称平面を超えて非点収差焦点を
形成するように装置が作動する方法を示す光路を有する
偏向器およびアナモルフィック光学系の簡略化された正
面または側面図である。 第５図はバーコードの公称平面における非点収差焦点を
形成される方法を示す光路を有する第１図、第２図およ
び第３図に示されている装置に使用されるアナモルフィ
ック光学系の平面図である。 第６図および第７図はそれぞれバーコードからの分散光
を集光する場合における第１図および第２図に示す装置
に使用される光学装置の動作を示す正面図および平面図
である。 第８図および第９図はバーコードを照明するレーザービ
ームの走査路に一致するラインまたはバーに沿ってマー
カービームを形成する光学装置の動作を簡略的に示して
いる。 第１０図および第１１図はそれぞれ、本発明の他の実施
例によるアナモルフィック光学装置を使用したほぼ楕円
形状を有するビームの形成を示す簡略化された正面図お
よび平面図である。 第１２図および第１３図は本発明の更に他の実施例によ
るアナモルフィック光学装置を使用しバーコードの公称
平面にほぼ楕円形のビームを発生する装置を示す簡略化
された正面図および平面図である。 第１４図および第１５図はバーコードからの分散光を集
光する第１２図および第１３図から取り除かれている光
学装置を示す第１２図および第１３図に示す装置の正面
図および平面図である。 第１Ｂ図はバーコードを走査するビームを発生し、ビー
ムが走査路に制限されている間のみレーザーダイオード
をゲートまたはスイッチすることによって電力を節約す
るレーザーに電力を制限する装置を示す構成図である。 ２２・Φ・回転多角形（偏向器）、２４・争・面、２６
・・・回転軸、３０・・拳光学装置、３２・−・レーザ
ーダイオード、３６・・・走査用モータ、３８・・φ球
形レンズ、４８・・・第１の円筒形レンズ、４８・・・
第２の円筒形レンズ、５２・・・光検出器。 特許出願人　オプテル・バー・コード・システムズ・イ
ンコーホレーテッド 代理人弁理士松井政広（外１名） 手続補正書（２）後記号なし 昭和６２年　名月ｔ４日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第１７１３１８号 ２、発明の名称 バーコード走査および読取装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　オプテル・バー・コード・システムズ・イン
コーホレーテッド ４、代理人（〒１８４） 住　所　　　　　東京都中野区本町１丁目３１番４号５
、補正指令の日付　　　自発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、公称平面のバーコードのバーを横切るように公称平
   面の走査路に沿って光学ビームを偏向させる偏向器を有
   するバーコード走査装置であって、複数の光学要素を有
   し、前記平面に形成される第１の非点収差焦点と前記コ
   ードのバーにほぼ平行に整列可能であって前記平面を超
   えた位置に形成される第２の直交する非点収差焦点とを
   発生するアナモルフィック光学系を有する前記バーコー
   ド走査装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置で
   あって、開口部が前記アナモルフィック光学系の入口に
   設けられている前記バーコード走査装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記第１および第２の焦点の少なくとも一方は
   一対の光学要素によって形成され、該光学要素の一方は
   該光学要素の焦点距離に等しい距離だけ他方の光学要素
   の焦点から離れた位置に配設されている前記バーコード
   走査装置。 ４、特許請求の範囲第３項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記要素はレンズであり、該レンズの一方は前
   記一方の焦点を形成するように前記直交する方向の一方
   に屈折力を有する円筒形レンズである前記バーコード走
   査装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記円筒形レンズの屈折力ほ前記第２の焦点を
   形成する前記バーコード走査装置。 ６、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記要素の一方は円筒形レンズであり、前記円
   筒形レンズの前記屈折力は前記第１の焦点を形成する方
   向にある前記バーコード走査装置。 ７、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記平面のビーム断面は長軸を前記バーの方向
   に整列可能な前記ビームの接平面に有し、短軸を前記長
   軸に直角な前記ビームの矢状面に有するほぼ楕円形であ
   り、前記軸の長さは、ｄ＿Ｍ／ｄ＿ｍ：ｆ＿Ｍ／ｆ＿ｍ であり、ここにおいてｄ＿Ｍおよびｄ＿ｍはそれぞれ前
   記長軸および短軸の長さであり、ｆ＿Ｍおよびｆ＿ｍは
   前記光学要素の焦点距離である前記バーコード走査装置
   。 ８、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記走査路に一致するラインに沿って焦点を合
   わせられた可視マーカービームを発生する手段を有し、
   前記マーカービーム発生手段は前記アナモルフィック光
   学系の要素の一方の円筒形レンズおよび前記レンズを照
   明する可視光源を有する前記バーコード走査装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載のバーコード走査装置で
   あって、前記円筒形レンズは縦軸を有し、前記光源は前
   記縦軸に沿って互に重なり合う可視光ビームを発生する
   一対の可視光発生要素を有する前記バーコード走査装置
   。 １０、特許請求の範囲第８項記載のバーコード走査装置
   であって、前記可視光源は前記円筒形レンズの焦点を超
   えて間隔を開けて配設されている前記バーコード走査装
   置。 １１、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置
   であって、前記アナモルフィック光学系は前記光源およ
   び前記平面間に連続して設けられている第１、第２、お
   よび第３の光学要素を有しており、前記第１の要素は前
   記第１の焦点を有する球形レンズを有し、前記第２およ
   び第３の要素は第１および第２の円筒形レンズである前
   記バーコード走査装置。 １２、特許請求の範囲第１１項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の円筒形レンズの焦点は前記第２
   の円筒形レンズの焦点面にある前記バーコード走査装置
   。 １３、特許請求の範囲第１２項記載のバーコード走査装
   置であって、前記偏向器は前記第１および第２の要素間
   に設けられている前記バーコード走査装置。 １４、特許請求の範囲第１２項記載のバーコード走査装
   置であって、開口部が前記第１の要素に隣接して設けら
   れている前記バーコード走査装置。 １５、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置
   であって、前記偏向要素は前記第１の焦点を形成する屈
   折力を有し、前記第２の焦点は円筒形レンズによって前
   記偏向要素を超えて前記平面に向って形成される前記バ
   ーコード走査装置。 １８、特許請求の範囲第１５項記載のバーコード走査装
   置において、前記偏向要素は複数の面を有する反射器で
   あり、前記複数の面の各々は、前記複数の面の１つにお
   いては前記平面において、前記複数の面の他においては
   前記平面から間隔を開けて設けられている複数の平面に
   おいて前記第１の焦点を形成するように異なる屈折力を
   有する表面と、前記第２の焦点を形成する円筒形レンズ
   とを有している前記バーコード走査装置。 １７、特許請求の範囲第１８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記面は球形反射器であり、前記円筒形レ
   ンズの焦点面において前記面が前記ビームを反射するバ
   ーコード走査装置。 １８、特許請求の範囲第１８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記反射器は直交方向に異なる屈折力を有
   する環状面を有する前記バーコード走査装置。 １９、特許請求の範囲第１３項記載のバーコード走査装
   置であって、前記偏向器は前記第１の円筒形レンズの焦
   点に設けられている前記バーコード走査装置。 ２０、特許請求の範囲第１３項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の円筒形レンズの焦点は前記偏向
   器を超えて前記第２の円筒形レンズに向っている前記バ
   ーコード走査装置。 ２１、特許請求の範囲第１項記載のバーコード走査装置
   であって、前記第１の要素は第１の球形レンズを有し、
   前記第２の要素は円筒形レンズを有し前記第３の要素は
   球形レンズを有し、前記第１の球形レンズは前記ビーム
   を平行にし、前記円筒形および第２の球形レンズは前記
   第２の焦点を形成し、前記第２の球形レンズは前記第１
   の焦点を形成する前記バーコード走査装置。 ２２、特許請求の範囲第２１項記載のバーコード走査装
   置であって、前記偏向器は前記第１の球形レンズおよび
   第２の円筒形レンズ間に設けられている前記バーコード
   走査装置。 ２３、特許請求の範囲第１１項記載のバーコード走査装
   置であって、前記偏向器は反射器であり、前記光学ビー
   ムは光源によって形成され、該光源、前記第１の球形レ
   ンズおよび前記第１の円筒形レンズは前記反射器の一方
   の側に互に隣接して配設され、前記ビームを前記反射器
   上に鋭角の入射角で投射し、鋭角の反射角で前記反射器
   の前記一方の側に配設されている前記第２の円筒形レン
   ズに向けて反射するようになっており、前記光学ビーム
   は前記光源に加えて、光検出器および該光検出器上に前
   記平面からの光の焦点を合わせる反射器によって形成さ
   れ、該反射器は前記第１の円筒形レンズおよび前記偏向
   器間に配設され、前記偏向器に入射する前記ビームを通
   過させる開口部を有している前記バーコード走査装置。 ２４、特許請求の範囲第２３項記載のバーコード走査装
   置であって、前記反射器は前記第２の円筒形レンズの縦
   軸にほぼ直角な軸を有する回転多角形であり、前記反射
   角度ほ前記多角形の回転軸に直角であり、可視光源は前
   記多角形に隣接して配設され、前記走査路に一致する線
   上焦点を形成するように前記第２の円筒形レンズに向け
   られている前記バーコード走査装置。 ２５、特許請求の範囲第２３項記載のバーコード走査装
   置であって、前記反射器は前記第２の円筒形レンズの縦
   軸にほぼ直角な軸を有する回転多角形であり、該多角形
   は複数の反射面と、該反射面の境界を画定する複数のリ
   ブと、該リブによって遮断される光に応答して電気制御
   信号を発生する手段と、前記制御信号によって作動し、
   前記反射面が前記走査路を横切って前記ビームを偏向さ
   せる位置にあるとき前記光源から前記光ビームを出力さ
   せ、これによって前記光源を作動させる電力を節約する
   手段とを有している前記バーコード走査装置。 ２６、特許請求の範囲第２５項記載のバーコード走査装
   置であって、前記光源はレーザーである前記バーコード
   走査装置。 ２７、特許請求の範囲第２３項記載のバーコード走査装
   置であって、更に前記多角形、前記第１の円筒形レンズ
   、前記球形レンズ、前記反射器および前記光検出器が組
   み立てられて配設されている支持構造体およびハウジン
   グを有し、前記支持構造体は前記ハウジング内に実装さ
   れている前記バーコード走査装置。 ２８、特許請求の範囲第２７項記載のバーコード走査装
   置であって、更に前記ハウジング内に開口部を有し、前
   記第２の円筒形レンズは前記ビームに対する出ポートお
   よび前記コードからの光に対する入ポートを画定するよ
   うに前記開口部を横切って前記ハウジング内に実装され
   ている前記バーコード走査装置。 ２９、バーコードを横切る光ビームを走査させる偏向器
   、楕円形の断面を有するビームを発生する光学系を有し
   、前記楕円形の断面は接平面に沿った長軸および矢状面
   に沿った短軸を有し、前記ビームの長軸は前記コードの
   バーと整列可能なバーコードー走査装置であって、該バ
   ーコードー走査装置は前記ビームの光源からバーコード
   までの前記ビームの通路に沿って配設された第１および
   第２の光学要素を有し、前記第１の要素は前記楕円形の
   断面の短軸を前記バーコードの近傍に定めるように前記
   ビームの焦点を合わせ、前記第２の要素は楕円形の断面
   の長軸を定めるように前記ビームを平行または発散させ
   、前記第２の要素は前記偏向器および前記バーコードの
   近傍間に配設されている前記バーコードー走査装置。 ３０、特許請求の範囲第２９項記載のバーコード走査装
   置であって、長軸に沿って焦点を形成する第３の要素を
   有し、該第３の要素は前記第２の要素の約焦点距離だけ
   前記第２の要素から前記光源に向って間隔を開けて配設
   されている前記バーコード走査装置。 ３１、特許請求の範囲第３０項記載のバーコード走査装
   置であって、前記偏向器は前記第３の要素および前記第
   ２の要素間に配設されている前記バーコード走査装置。 ３２、特許請求の範囲第２９項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１および第２の要素の少なくとも一
   方は前記長軸および短軸の一方だけに沿った方向に屈折
   力を有する前記バーコード走査装置。 ３３、特許請求の範囲第３２項記載のバーコード走査装
   置であって、前記一方の要素は円筒形光学要素である前
   記バーコード走査装置。 ３４、特許請求の範囲第３３項記載のバーコード走査装
   置であって、前記円筒形光学要素は前記長軸の方向に屈
   折力を有し、前記コードの近傍の前記光学ビームの走査
   路に一致するラインに沿って前記円筒形要素によって焦
   点を合せられるように可視マーカービーム源が配設され
   ている前記バーコード走査装置。 ３５、特許請求の範囲第２８項記載のバーコード走査装
   置であって、更に光検出器、および光学要素を有し、該
   光学要素は反射面を形成し、前記コードの近傍から前記
   偏向器を介する前記光検出器への前記光学ビームによる
   光路を画定し、前記反射する光学要素は前記光源および
   前記偏向器間に前記光学ビームの通路に沿って配設され
   、前記光学ビームが通過する開口部を有する前記バーコ
   ード走査装置。 ３６、特許請求の範囲第２９項記載のバーコード走査装
   置であって、開口部が前記光源および前記偏向器間に設
   けられている前記バーコード走査装置。 ３７、特許請求の範囲第２８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の要素は球形レンズを有し、前記
   第２および第３の要素は前記長軸のみに沿った屈折力を
   有する円筒形レンズである前記バーコード走査装置。 ３８、特許請求の範囲第２８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の要素は前記偏向器および前記コ
   ードの近傍間に前記通路に沿って配設された球形レンズ
   であり、前記第２の要素は前記長軸のみに沿った屈折力
   を有し、焦点が前記球形レンズの焦点面に位置するよう
   に配設されている円筒形レンズであり、前記第３の要素
   は前記光源からのビームを平行にする球形レンズであり
   、前記ビームを前記円筒形レンズに供給する前記バーコ
   ード走査装置。 ３５、特許請求の範囲第２８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の要素は球形レンズおよび前記偏
   向器の少なくとも一方によって形成される反射器であり
   、前記第３の光学要素ほ前記球形レンズおよび前記偏向
   器の他方であり、前記第２の要素は前記長軸に沿った屈
   折力を有する円筒形レンズである前記バーコード走査装
   置。 ４０、特許請求の範囲第２８項記載のバーコード走査装
   置であって、前記第１の要素は前記短軸に沿った屈折力
   を有し、前記偏向器および前記光度の近傍に配設されて
   いる円筒形レンズであり、前記第２の要素は第２の球形
   レンズおよび前記偏向器上のトロイド状の反射面の少な
   くとも一方によって形成されている前記バーコード走査
   装置。 ４１、バーコードのバーが配設されている公称平面の前
   記コードのバーを横切るラインに沿って不可視レーザー
   ビームが走査するバーコード走査装置において、前記平
   面の一方の側において前記平面に面し、前記不可視ビー
   ムが走査するラインにほぼ一致するラインに沿って焦点
   を形成する円筒形レンズ、および前記円筒形レンズに向
   けて可視光を投射し、前記一方の面に対向する前記円筒
   形レンズの側において前記円筒形レンズの焦点から間隔
   を開けて配設されている光源を有するマーカービーム装
   置。 ４２、特許請求の範囲第４１項記載のマーカービーム装
   置であって、前記円筒形レンズに入射する扇状ビームの
   オーバーラップを定める複数の可視光源が設けられてい
   る前記マーカービーム装置。 ４３、特許請求の範囲第４１項記載のマーカービーム装
   置であって、前記ビームを走査する回転偏向器が前記円
   筒形レンズに対向して配設されており、前記可視光源は
   偏向器の対向する両側に配設されている前記マーカービ
   ーム装置。 ４４、特許請求の範囲第４１項記載のマーカービーム装
   置であって、前記偏向器は複数の反射面を有する多角形
   であり、該多角形は軸の周りに回転可能であり、前記反
   射面は前記軸にほぼ直角な通路に沿って前記レンズに向
   けて前記光学ビームを投射し、前記可視光源は可視光を
   前記軸にほぼ平行な通路に沿って投射し、反射ミラーは
   前記可視光を前記軸にほぼ直角な通路に沿って前記レン
   ズに投射する前記マーカービーム装置。 ４５、ビーム供給源を有し電力が前記ビーム供給源に印
   加されると、バーコードを横切る所与の長さの走査路に
   沿って前記ビームが走査するハンドヘルド型バーコード
   スキャナーにおいて、前記電力を節約する装置は、各々
   が前記ビームを前記走査路に沿って偏向させる複数の面
   を有し、かつ前記面の限界を画定する複数のリブを有す
   る回転ビーム偏向器と、前記リブを有し、前記ビームが
   前記走査路に沿って偏向されているかどうかによって異
   なる状態を有する２進光学信号を発生する手段と、前記
   制御信号に応答して前記ビーム供給源への電力の供給お
   よび停止を行なう手段とを有する前記装置。 ４６、特許請求の範囲第４５項記載の装置であって、前
   記制御信号発生手段は光路を有する光電子工学手段を有
   し、前記リブは前記光路を通って移動可能であり、信号
   処理手段が前記制御信号を発生すべく前記光電子工学手
   段に接続されている前記装置。 ４７、特許請求の範囲第４５項記載の装置であって、前
   記偏向器は多角形偏向器であり、前記リブは前記多角形
   の回転軸から放射状に延出し、前記面とともに前記多角
   形の連続する扇状部を画定している前記装置。