JPH01306812A - レーザ光の走査・受光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、バーコードリーグ等として使用する光学装
置、即ち、レーザ光を走査して読み取り対象部に当て、
かつ、そこからの反射光を受光するための装置に関する
。

〔従来の技術〕

第５図に示すように、レーザ光′ａ１からのレーザ光２
をポリゴンミラースキャナ等の走査手段３で一次元方向
に走査し、その反射光（散乱光）を受けて光量の多少に
より読み取り対象物の白・黒判定を行う場合、受光系に
含めた集光レンズで反射光を集め、フォトダイオード等
の光電変換素子によって受光する。具体的には第６図（
ａ）のように、ハーフミラ−９を用いて投光系と受光系
の光軸を合わせるか又は同図（１））のようにレーザ光
２を遮らないように光軸をややずらした位置に集光レン
ズ１０を配して読み取り対象物への走査範囲全体を光電
゛変換素子５の視野に収めている。

（発明が解決しようとする！！！！題〕第６図１８＋の
方式によると、ハーフミラ−によるレーザ光の損失が大
きい、また、同図ｔｂ＋の方式は、レンズ１０の光軸の
ズレによって、対象物へまでの距離が同図（Ｃ）のよう
に変化した場合に、レンズ１０を通った反射光の一部が
受光素子から外れてくるため（ハンチング加入部が素子
５に受光されない）、距離によって効率が変化すると云
う問題を有している。

なお、受光効率の変化や途中の損失による受光量低下が
あると、光量差を判定試料となす装置は、当然に判定精
度が悪くなる。また、感受性のより良い受光素子や１ｎ
失■を見込んだ・大出力光源を用いて判定精度を向上さ
せようとすれば経済的に不利になる。

そこで、この発明は、これ等の問題点を解決したレーザ
光の走査・受光装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の装置は、第１図に示すように、レーザ光源１
と、レーザ光２を一次元方向に走査するポリゴンミラー
スキャナ、ガルバノミラ−スキャナ等の走査手段３と、
中央部に空間の光通路４ａを有する反射手段４と、反射
光の受光手段５を具備し、これ等の光学要素を、走査手
段３の直近に反射手段４が位置し、その反射手段の中央
部の通路４ａを通って光源からのレーザ光２が前記走査
手段３に入射し、走査後のレーザ光は通路４ａを入射時
とは逆向きに通って対象物Ａに至り、さらに、対象物に
当って散乱したレーザ光が反射手段４に反射されて光電
変換素子等の受光手段５に受光される状態に配置して構
成される。

反射手段中央部の光通路４ａは、反射手段に設けた開口
であってもよいが、反射手段を複数個の反射板で構成し
て反射板間に設けた隙間を通路となすと経済性に優れる
。

また、反射手段４はＳ／Ｎ比の面でシリンドリカル（円
弧状）の凹面又は回転対称の凹面を有する凹面鏡が望ま
しい、平面鏡も勿論使用可能であり、この場合には、Ｓ
／Ｎ比の低下をなくすため、受光手段の直前に集光手段
としてのシリンドリカルレンズ又は回転対称な凸レンズ
を組合せて用いるとよい。

さらに、受光手段５としては、フォトダイオード、フォ
トトランジスタ等の充電変換素子が考えられるが、必要
に応じてこの素子の前方に集光レンズを配置し、レーザ
の走査範囲に含まれない部分を極力素子の視野から外す
ようにすることもＳ／Ｎ比の向上面で有効なことと云え
る。

このほか、使用するレーザ光源は可視光、不可視光を問
わないが、現在広く用いられているレーザ光源は不可視
光であり、可視光のものはまだ高価である。従って、本
願において・も当然に不可視光レーザの使用を考える必
要があるが、不可視レーザ光は対象物のどの位置に当っ
ているかを目視ｉ１！認可能となす必要がある。この場
合、光軸が受光手段５の光軸と平行になるようにＬＥＤ
等の可視光光源を配置し、散乱レーザ光が受光手段に至
る経路を逆に辿って可視光光源からの光が対象物に届く
ようにしておくと、目視確認のためのガイド光を簡単か
つ正確に目的の個所に当てることができる。

また、受光手段５を偶数個設け、その偶数個の受光手段
をレーザ走査面に直交する平面のうち、反射手段４の中
心を通る面に対して対象な位置に配置することも、後述
する理由から好ましいことと云える。

〔作用〕

反射手段の中央部に設けた光通路は空間であるので、ハ
ーフミラ−に見られるレーザ光のｉ３過Ｈｌ失が生じな
い。

また、光源から走査手段に至るレーザ光と走査手段から
対象物に至るレーザ光を反射手段中央部の光通路に通す
と、反射手段をレーザ光の進路上において投・受光系の
光軸を一致させることができるため、対象物までの距！
ｉｉｌ！変化があっても反射光が受光手段から外れない
。

さらに、反射手段として凹面鏡を用いた場合、この凹面
鏡と受光手段間に凸レンズを置いた場合、或いは平面鏡
を用いてこの平面鏡と受光手段間に凸レンズ、シリンド
リカルレンズもしくはその両者を配置した場合には、受
光手段の視野が限定されてＳ／Ｎ比が高まる。

第２図は、これを視野の観点から判り易く示したもので
ある。任意の散乱した光が受光手段に入射する確率とは
別に、受光手段に散乱光が入射し得る点の集合域を視野
と称する。視野は１．レーザ光が走査される範囲よりも
広くなければならないが、あまり広過ぎるとレーザの散
乱光だけでなく、無用の外乱光が多量に入射するためＳ
／Ｎ比が低下する。

もともと、光電変換素子等は指向性を有するため、その
ままでも第２図（ａｌＯよう・にある程度視野は限定さ
れている。しかし、このままではレーザの走査範囲とは
無関係な部分を多く視野に含むためＳ／Ｎ比は悪い。

ところが、指向性が広過ぎる場・合の反射手段として凹
面鏡を用いると、凹面鏡による集光効果によって視野は
同図山）のように縮小され、Ｓ／Ｎ比が向上してくる。

平面鏡と凸レンズを組合せて用いる場合にも結果は同じ
になる。

さらに、同図（Ｃ１はレーザ走査範囲に合わせて縦方向
のみを更に集光した場合を示す、これは、反射手段が平
面鏡である場合にはその平面鏡と受光素子との間にシリ
ンドリカルレンズを用いることとによって実現される。

一方、第１図のように、反射手段４として凹面鏡を用い
た場合には、４と５の間に凸レンズを置くことによって
実現され、これにより、Ｓ／Ｎ比が更に高まる。

なお、指向性の広さは受光素子の種類によって異なるが
、その指向性の広さが、レーザの走査範囲の水平距離と
うま（マンチしているときは、前記の凸レンズは不要で
ある。

このほか、光通路４ａは、レーザの走査に支障を来さな
い範囲の小面積通路であればよいので、この通路４ａに
よるレーザ光の反射ロスは極く僅かに抑えることができ
るが、偶数個の受光手段を請求項（７）の配置にして設
けると受光手段の視野から光進路４ａを外できるので、
ｖ２置の精度がより良くなる。

〔実施例〕

第３図に、この発明の装置の一実施例を示す。

図の１は不可視光レーザ光源、２はレーザ光、３は走査
手段としてのポリゴンミラースキャナ、４は中央に光通
路４ａとなる開口を設けた反射手段（図はシリンドリカ
ル凹面鏡）、５ａ、５ｂは、レーザ走査面に直交する垂
直な平面のうち、４の中心を通る面を基準にして対称位
置に配置した受光手段としてフォトダイオード、６ａ、
６ｂは５ａ、５ｂの各々と４との間に設けた集光レンズ
、７はＬＥＤ光の集光レンズ、８はガイド光を対象物Ａ
の走査部に当てるためのＬＥＤ光源である。

この装置は、１から投射された・レーザ光２が４ａの開
口を通り抜けて３に入射する。３は反射面を振ることに
よってレーザ光を所定の方向に走査し、この走査光が再
び４ａを通り抜けて対象物へに至る。また、八に当って
散乱した光のうち、反射手段４を見込む角度内の光は４
に当って反射され、レンズ５ａ、　６ｂを透過してフォ
トダイオード５ａ、５ｂに受光される。

一方、ＬＥＤ光源８から出た可視光は、レンズ７に一旦
集光され、次に、４に反射されて対象物のレーザ走査部
を照らす。

なお、この例で受光手段とレンズから成る受光系を２組
設けたのは、？！［数の光電変換素子を使用することで
大きな出力を得るためと、ＬＥＤ光源を中央において投
・受光系の光軸を合わせる配置上の配慮によるところが
大きいが、このような構成にすると、４ａ部を受光手段
の視野から外して４ａ部による反射ロスの影響を皆無に
し得ると云う利点も生じる。

なお、反射手段４は、製作性や製作費用の点から、第４
図のように複数の反射板を中央に間隔を置いて配置して
もよい、同図（ａｌ、（ｂ）にはシリンドリカル凹面鏡
を、同図（Ｃ）には回転対称の凹面鏡を用いた例を示し
てある。

この場合、全体としては１枚の鏡と同様のＲ能を有する
ことは自明である。

このほか、８による・ガイド光は、レーザの走査範囲全
体をカバーする必要はなく、寧ろ走査範囲の中心を示す
ことが重視されるので、レンズ７を用いて第２図（ｄｌ
、或いは第３図に示すように細（絞り込むのが望ましい
。

〔効果〕

以上延べたように、この発明によれば、反射手段の中央
部に空間の光通路を設けてその通路に光源から走査手段
に至るレーザ光と走査手段から対象物に至るレーザ光を
通ずようにしたので、ｉ３過損失を生じるハーフミラ−
を用いずに投・受光系の光軸を一敗させて対象物までの
距ｎ１変化による受光効率の変化を無くすことができ、
バーコード読取り装置等の応用装置の性能向上、信頼性
向上に寄与できると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の・基本構成を示す概略図、第２図の
＋ａｌ〜ｌｄｌは受光手段の視野についての説明図、第
３図はこの発明の装置の一興体例の概略図、第４図（ａ
ｌ、伽）、Ｔｅｌは、反射手段の他の例を示す概略図、
第５図はバーコードリーグ等の基本を示す線図、第６図
１ａｌ〜（Ｃ）は従来装置の装置構成を示す線図である
。 １・・・・・・レーザ光源、　　２・・・・・・レーザ
光、３・・曲走査手段、　　　４・・・・・・反射手段
、４ａ・・・・・・光道路、　　　５・・曲受光手段、
７．６・・・・・・集光レンズ、８・・・・・・ＬＥＤ
。 Ａ・・・・・・対象物。 特許出願人　住友電気工業株式会社 同　代理人　　鎌　　　１）　　文　　　ニ第６図 （ａ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光源と、レーザ光を一次元方向に走査する
   ポリゴンミラースキャナ、ガルバノミラースキャナ等の
   走査手段と、中央部に空間の光通路を有する反射手段と
   、光電変換素子等の反射光受光手段を具備し、これ等の
   光学要素を、前記走査手段の直近に前記反射手段が位置
   し、その反射手段の中央部の通路を通って光源からのレ
   ーザ光が前記走査手段に入射し、走査後のレーザ光は前
   記通路を入射時とは逆向きに通って対象物に至り、さら
   に、対象物に当って散乱したレーザ光が反射手段に反射
   されて受光手段に受光される状態に配置して構成される
   レーザ光の走査・受光装置。
2. （２）前記反射手段中央部の光通路は、反射手段に設け
   た開口又は反射手段を複数個の反射板で構成して反射板
   間に設けた隙間である請求項（１）記載のレーザ光の走
   査・受光装置。
3. （３）前記反射手段は、シリンドリカルな凹面又は回転
   対称の凹面を有する反射鏡である請求項（１）又は（２
   ）記載のレーザ光の走査・受光装置。
4. （４）前記反射鏡と受光手段間に凸レンズを設けた請求
   項（３）記載のレーザ光の走査・受光装置。
5. （５）前記反射手段が平面鏡であり、かつ、受光手段の
   直前に集光手段としてのシリンドリカルレンズ、回転対
   称な凸レンズもしくはその両者を配置してある請求項（
   １）又は（２）記載のレーザ光の走査・受光装置。
6. （６）前記レーザ光源として不可視光光源を用い、さら
   に、可視光光源を、その光軸が前記受光手段の光軸と平
   行になり、かつ、可視光光源からの光が前記反射手段に
   反射されて対象物に届く位置に追設した請求項（１）乃
   至（５）のいずれかに記載のレーザ光の走査・受光装置
   。
7. （７）前記受光手段を偶数個設け、その偶数個の受光手
   段をレーザ走査面に直交する平面のうち前記反射手段の
   中心を通る面に対して対称な位置に配置した請求項（１
   ）乃至（６）のいずれかに記載のレーザ光の走査・受光
   装置。