JPH01304589A

JPH01304589A - バーコードスキヤナ

Info

Publication number: JPH01304589A
Application number: JP63134724A
Authority: JP
Inventors: Shin Mogi; 茂木　伸
Original assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1989-12-08

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】産業上の利用分野本発明は、バーコードスキャナに関する。

従来の技術従来、この種のバーコードスキャナとしては、第４図に
示すようなものがある。これは、光源にレーザダイオー
ド１を用い、ホログラムディスク２によりレーザ光をバ
ーコード３上に偏向走査させてその読取りを行うもので
ある。より具体的には、レーザダイオード１からの出射
光はコリメートレンズ４により平行光とされ、穴あき反
射ミラー５を通り、ホログラムディスク２（図示しない
モータにより回転駆動される）の１つのセクタ６に入射
される。そして、ホログラムディスク２出射後のレーザ
ビームはそのセクタ６の回折作用によりバーコード３上
を偏向走査するビームとなる。

このとき、一般には、ホログラムディスク２には集光機
能を持たせるとともに、バーコード３からの反射光を同
一のセクタ６で受けて反射ミラー５側に導き、集光レン
ズ７、受光素子８等からなる読取り受光系９により読取
り信号として処理するようにしている。

ここに、このようなレーザダイオード１とホログラムデ
ィスク２との組合せの場合、一般に、し−ザダイオード
１の波長シフトによる読取り不良が懸念される。しかし
、この点は、レーザダイオード１の確実な温度固定法に
よる波長シフトの封じ込め、或いは波長安定型レーザダ
イオード（例えば、外部ミラー共振器付きレーザダイオ
ードやＤＦＢ−レーザダイオード等）の使用といった対
応策により、波長シフトを回避した組合せが可能となっ
ている。

一方、バーコードスキャナにおいては、走査ビーム径が
バーコード３に対し読取り解像力が得られるように十分
小さな径となっていることが必要である。特に、ＰＯ８
対応のスキャナとして考えた場合には、一般に走査ビー
ム径としては０．２印以下であることが必要とされる。

また、当然、これらは十分な読取り幅と読取り深度内に
おいて達成されなければならない。しかし、レーザビー
ム径と読取り深度とは波動光学的に一義的に決定され、
０．　２［Ｉ＋ｒｎ以下のビーム径に対する読取り深度
は数十印程度であり、それ以上の深度を持たせることは
、原理的に不可能である。

このようなことから、ホログラムディスク上の各セクタ
の焦点距離を各々変えることにより、実質的に多焦点化
し、複数回読取られた信号の内、解像力のよいものをバ
ーコード読取り信号として解読するようにしたものがあ
る。これは、例えばｖｆ開昭５３−１６４４６号公報に
より、順次焦点距離の異なるセクタを持つホログラムデ
ィスク又は凸レンズを配列する方式として知られている
。

例えば、第５図に示すようにホログラムディスク２上の
複数のセクタ６につき、セクタ６ａの焦点距離はｆｏ＋
、セクタ６ｂの焦点距離はｆｏ２、セクタ６ｃの焦点距
離はｆｎｓであって、ｆ　ＩＩ　＜　ｆ’　Ｈａ　＜ｆ
ｎｓなる大小関係に作製される。そして、各々のセクタ
６ａ、６ｂ、６ｃによる読取りｇ＠囲、即ち走査ビーム
径が０．２Ｍ以下となる範囲をビームウェストＢＷを中
心とした長さＱ、、Ｑ２．Ｑ、　　とすると、各々のセ
クタ６ａ、６ｂ、６ｃによる走査ビームＢ、、Ｂ、、Ｂ
、の様子は第６図に示すようになり、各々の読取り範囲
の重複により、全体での読取り範囲はＬとなるものであ
る。このようにして、走査ビーム径が読取り深度方向で
変化することになり、微小ビーム径で走査し得る領域が
広範囲に存在することになる。

この他の方式としては、例えば￥１Ｉ５ＦＩ昭６０−１
７８５８７号公報に示されるように、複数焦点のビーム
を得るために、凹レンズや凸レンズを付加するようにし
たものもある。この場合、これらのレンズ等は同時に走
査されるとともに、電気的な変調・復調回路とともに使
用される。

発明が解決しようとする問題点ところが、特開昭５３−１６４４６号公報等による方式
（第５国力式）の場合、複数の異なる焦点距離セクタ６
を持つホログラムディスク２の設計・製作は一般に困難
であり（例えば、セクタ毎に収差補正を含めた設計が必
要）、そのためのディスク原盤露光作製光学系が複雑と
なる。また、ポリゴンミラー等のビーム偏向器方式のス
キャナには適用できないものでもある。

また、後者の凹、凸レンズ等の付加方式の場合には、付
加すべきこれらのレンズ等の光学素子が複数必要となっ
てしまう。

問題点を解決するための手段レーザダイオードとコリメートレンズとの光軸上での相
対位置を低周波速度で可変させる位置可変手段を、没け
る。

作用レーザダイオードとコリメートレンズとの光軸」二での
相対位置が変化すると、コリメートレンズ透過後のビー
ム集光性が変化する。この結果、その後のビーム集光偏
向光学系により決定される走査ビームの集光位置も読取
り深度方向に変化する。

つまり、微小ビームで走査する領域が増加し、バ−コー
ド読取りに必要な十分な分解能が得られる領域が増し、
長深度読取りが行われる。

実施例本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明す
る。基本的な構成は第４図に準するものであり、レーザ
ダイオード１１とコリメートレンズ１２とビーム集光偏
向光学系としての集光型ホログラムディスク１３とが順
に配設され、バーコード（図示せず）上を走査するもの
である。なお、第４図に示した穴あき反射ミラー、読取
り受光系は省略する。

しかして、本実施例ではコリメートレンズ１２に位置可
変手段１４を連結することによりコリメートレンズ１２
を光軸方向に位置変位自在とし、レーザダイオード１１
とコリメートレンズ１２との光軸上での相対位置、即ち
両者の間隔を可変させるものである。このような位置可
変手段１４自体はモータ、ソレノイド等を用いて適宜構
成し得るものであるが、この位置可変手段１４によるコ
リメートレンズ１２の位置可変は、低周波速度にて時間
的になされる。

これは、走査ビームの集光位置を変えるためであり、そ
の原理を第２図により説明する。まず、第２図（２１）
に示すように、レーザダイオード１１から引出され、コ
リメートレンズ１２で・Ｉ１行光束化されて集光型ホロ
グラムディスク１３に入射したレーザ光は、この集光型
ホログラムディスク１３を出射後、その焦点距離ｆの位
置に最小ビーム径（ビームウェスト）ＢＷを持つ走査ビ
ームＢ４となる。しかし、これは）［行光束入射時に成
立するものであり、集光型ホログラムディスク１３に対
する入射光が拡散気味又は収束気味となると、第２図（
ｌ〕）又は（Ｃ）に示すように、各々の走査ビームＩ３
．．Ｂ、のビームウェストＢＷの位置及びビーム径が小
さな読取り範囲Ｑ、、Ｑｏが当初の読取り範囲℃４の位
置に対して光軸方向、即ち、読取す深度前後方向に変化
する。換言すると、コリメートレンズ１２の焦点距離を
ＦＣ，集光型ホログラムディスク１３の焦点距離をｆ’
　Ｈとすると、□　＝　−□　十−一− ｆＴ　　ｆｃ　　　ｆ。

で成立するこれらの合成焦点距離ｆＴを定数とする系の
中で、レーザダイオード１１とコリメートレンズ１２と
の）１０軸トでの相対位置関係のみにより規制されて、
これ１コ）の関係が定まる。そして、第２図（ａ）〜（
Ｃ）の場合であれば、全体の読取り範囲はＬどなる。

よって、本実施例のようにコリメートレンズ１２の光軸
上の位置を位置可変手段１４により可変し、レーザダイ
オード１１との相対位置関係を変えることにより、第５
図の多焦点ホログラムディスク方式と同様ないしは同等
以」二に走査ビーム系を読取り深度方向に変化させるこ
とができ、長深度読取りが可能となる。そして、第５国
力式との対比では、本実施例によれば、設計・製作が困
難なホログラムディスクを用いる必要がなく、単純な集
光型ホログラムディスク１３でよく、低コストとなる。

また、特に別個のレンズ等を用いる必要もなく、コンパ
クトな構造となる。

ところで、コリメートレンズ１２を時間的に位置可変さ
せるが、この際に動かす速度が速すぎると、読取り中の
バーコードの信号が全て解読不能となってしまう。この
点、スキャナの一般的なスキャニング回数を１００〜５
００回／秒とすると、その１オーダ以下内での速度変化
であれば、信号処理に問題なく、かつ、バーコード読取
り作業時間の点からも、特に遅れることなく瞬時の読取
りができる。そこで、本実施例では、位置可変手段１４
によりコリメートレンズ１２を周期的に位置変位させる
際には、比較的低周波速度で動作させるものである。

なお、本実施例では位置可変手段１４によりコリメート
レンズ１２側を光軸上で前後に移動させるようにしたが
、レーザダイオード１１側を移動さ七るようにしてもよ
い。また、集光型ホログラムディスク１３に平行光状態
で入射する初期設定例で説明したが、発散光又は収束光
状態で入射するように初期設定されたものでも同様であ
り、初期設定に対してレーザダイオード１１とコリメー
トレンズ１２との相対位置関係が変化すればよい（即ち
、第２図（ａ）に代えて同図（ｂ）又は（Ｃ）の状態に
初期設定されたものでもよいことを意味する）。

また、レーザダイオード１１と集光型ホログラムディス
ク１３との組合せ方式において、第４図の場合のように
走査ビームと戻り反射光とを同一のセクタで行う再帰反
射読取り光学系に限らず、読取り光学系９は他の個所に
あってもよい（例えば、第３図に示す変形例の場合を参
照）。

また、ビーム集光偏向光学系としても、集光型ホログラ
ムディスク１３に代えて、第３図に示すように集光レン
ズ１５とポリゴンミラー１６（又はガルバノミラ−等）
とによるビーム集光偏向光学系Ｉ７をレーザダイオード
１１と組合せて用いたバーコードスキャナであってもよ
い。

発明の効果本１１！ＩＪは、上述したようにレーザダイオードとコ
リメートレンズとの光軸上での相対位置を可変させる位
置可変手段を設けので、コリメートレンズ透過後のビー
ム集光性を変化させ、その後のビーム集光偏向光学系に
より決定される走査ビームの集光位置も読取り深度方向
に変化させることができ、よって、微小ビームで走査す
る領域が増加し、バーコード読取りに必要な十分な分解
能が得られる領域を増加させ、長深度読取りを可能とす
ることができ、この際、低周波速度で位置可変させるの
で、解読不能となるようなことなく確実な読取りができ
、また、従来のように特別なレンズ等を追加する必要も
なく、作製困難な多焦点ホログラムディスク等を用いる
必要もなく、コンパクトで安価なものとすることができ
る。

４、図面のｆｉｉｆｆ車な説明第１図は本発明の一実施例を示す概念図、第２図は動作
原理を示す概念図、第３図は変形例を示す概念図、第４
図は従来例を示す概念図、第５図は多焦点ホログラムデ
ィスクの平面図、第６図はその動作原理を示す概念図で
ある。

１１・・・レーザダイオード、１２・・・コリメートレ
ンズ、１３・・・ビーム集光偏向光学系、１４・・・位
置可変手段、１７・・・ビーム集光偏向光学系用　願　
人　　　株式会社　　　リ　コ　−東北す　コー株式会
社ＪＺ図Ｊ、３　　図、３３５　図ニー−旦−一一

Claims

【特許請求の範囲】

レーザダイオードからのレーザ光をコリメートレンズに
より平行化した後、ビーム集光偏向光学系によりバーコ
ード上に微小ビームを走査させるバーコードスキャナに
おいて、前記レーザダイオードと前記コリメートレンズ
との光軸上での相対位置を低周波速度で可変させる位置
可変手段を設けたことを特徴とするバーコードスキャナ
。