JPH01501427A - ホログラフ走査システム - 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】 ホログラフ走査システム この発明は光ビーム源と、前記光ビームを受光するよう配置された回転部材と、 前記回転部材に設置され、前記光ビームを傍受し、コード化ラベルを有する物品 を通過させる走査領域において互いに重複する集光の奥行部を供給する構造の複 数のホログラム部材と、集光領域に配置され前記コード化ラベルから反射した光 ビームの強さの変化を検出する検知手段とを含む物品上のコード化ラベルを走査 する装置に関する。

この発明はＵＰＣ（ユニホーム・グロダクト・コード）ラベルのようなバーコー ド・ラベルを走査する販売時点管理読取システムに特別な応用を見出すことがで きる。

背景技術 この種の装置はＵＳ−Ａ−４，３３３，００６号に見ることができる。この公知 の装置によると、レーデ光源から供給された光ビームは回転ディスクの外周の方 に配置された３つのホログラムの第１の組に向けられ、ラベルから反射した光は 第１の組のホログラムとディスクの中心との間に配置された３つのホログラムの 第２の組によりて集光される。集光したホログラムは受光した光を光学デテクタ の集光点に集光する。

この発明の目的は相当小さな装置で相当多数の走査線を供給することができる上 記種類の装置を提供することである。

故に、この発明によると、コード化ラベルから反射した光ビームを前記ホログラ ム部材の方に向は一前記反射した光ビームを前記検知手段の方にコリメートする 方向制御手段を特徴とする上記種類の装置を提供する。

この発明装置においては、走査／４’ターンを供給するものと走査物体から反射 した光を集光するものとに同一ホログラム部材が使用され、軽く小直径のディス クを可能にして相当多数の走査線を使用しうるようにした。

図面の簡単な説明 次に、下記の添付図面を参照してその例によりこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、回転ディスクに配置されたホログラム部材から発生した走査ビームの 投射線を示すこの発明のホログラフ走査システムの説明図である。

第２図は、ＵＰＣバーコードを読取る場合のこの発明のホログラフ走査システム の説明図である。

第３図は、回転ディスクに配置されたホログラム部材の形状を示す回転ディスク の正面図である。

第４図は、走査・やターンを発生するために使用される鏡システムの正面図であ る。

第５図は、第３図及び第４図の走査装置から発生した走査ノやターンの例を表わ す図である。

第６図は、回転ディスクに配置されたホログラムを作成する構成の略図の平面図 である。

第７図は、回転ディスクの一表面におけるホログラムの構成の詳細を示す前記− 表面の断面図である。

第８図は、ＵＰＣバーコードを読取るためのこの発明のシステムのブロック図で ある。

第９図は、光ビームの集光部の深さの位置を示すホログラムからの走査光ビーム の略図である。

第１０図は１この発明の走査装置によりて走査される通常のＵＰＣラベルを例示 する図である。

第１１図は、短縮された〇ＰＣラベルを例示する図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は、回転ホログラフ・ディスク部材３０に対し光ビームを反射する鏡２８ の面に対し、鏡２６に設けられている穴２４を通して光ビーム２２を投射する１ ミリロツト・ヘリ、−ムーネオン・レーデ２０を含み、この発明を使用するＵＰ Ｃホログラフ走査システムの略図を示す。ディスク部材３０はモータ３２で回転 する。ホログラフ・ディスク部材３０は５つのホログラム部材３４ａ〜３４＠か ら成９、その各々は複数のパターン折畳み９３６　ａ〜３６ｃ（第４図）の方に 回折することによりて光ビーム２２を投射し、そこから光ビームｌｄ　ＵＰＣバ ーコード・ラベル４２　（第１０図）を通過させる面４０によりて表わされる目 標領域に対し光ビームを反射する複数の第２の・ぐターン折畳み鏡３８龜〜３８ Ｃ（第４図）の方に反射される。公知のように・ＵＰＣバーコードは走査装置で 走査すると特定の／臂ルス列波形を発生する複数の明パー及び暗パーから構成さ れる。光ビームによるバーコード・ラベル４２の走査に従りて発生した反射光ビ ーム４４はバーコード面から散乱され、その散乱した光ビームの一部が／ぐター ン折畳み鏡３６ａ〜３６ｅ及び３８ａ〜３８ｅの方に反射され、そこからの反射 光ビーム４４がディスク部材３０の方に向けられる。以下で更に詳細に説明する ように、反射光ビーム４４はディスク部材３０に置かれているホログラム部材３ ４で回折されることによりてコリメートされる。コリメートされた光ビーム４５ （第２図）は鏡２６の方にコリメートされた光ビームを偏光させる鏡２８に向け られ、そこから光ビームは空間重複レンズ系を構成することができる集光レンズ ４６の方に偏光される。レンズ４６は光学信号を電気信号に変換し、電気信号を アナログ電子システム５ＯＫ転送して増幅する光学デテクタ４８の方に反射光ビ ームを向ける。システム５０は増幅したアナログ信号をディノタル化するディノ タル・グロセッサ５２に送信する。プロセ、す５２は有効読取動作が発生したか どうかを決定し、それを有効読取動作のターミナル装置５４のよう々利用装置に 通知する。そこでターミナル装置５４はデコードされた信号を読取る。

第２図及び第３図は回転ディスク３０（第１図）の構造の詳細を示す。第３図の ディスク３０は走査線を形成するレーザ２０から出力された光ビーム２２を回折 する複数のホログラム部材３４ａ〜３４ｅ全その上に形成するガラス板から成５ 、ＵＰＣバーコード・ラベル４２から偏向反射した光ビームを集光する。各ホロ グラム部材３４＆〜３４ｅはディスク３０の側皮対面に重複された集光ホログラ ムと走査ホログラムとを含む。公知のように、ホログラムは従来の写真から得ら れる物体の像ではなく、空間的コヒーレントな単色光で照射された物体から得ら れた光の波面の情報すべての記録である。ここで使用することば“単色”光とは ほとんど単一波長から成る光を意味し、ここで使用する１空間的コヒーレント” な光とは実際に又は明らかに点光源から発生する光を意味する。ホログラムは、 空間的コヒーレントな単色光発生光源から直接得られた第１の光成分（該成分は 平面の与えられた領域に対し所定の角度で投射される）と、前記第１の成分と同 時に同一光源から発生した光で照射された記録するべき物体から得られた第２の 光成分（該第２の光成分は少くとも一部が前記所定の角度以外の角度α（第２図 ）の平面の与えられた領域に対して照射される）との間の干渉から発生し平面の 与えられた領域をカバーする波面の干渉縞の記録から成る。

これら干渉縞は空間的コヒーレントな単色光の第１又は基準成分と点から点に変 化する空間的コヒーレントな単色光の第２又は情報成分との間における通過距離 の差違が位相の差違全強調するという事実から発生する。故に、２つの成分間の 建設的干渉はある点で発生し、２つの成分間の破壊的干渉は他の点で発生する。

その上、そのような光の第２の又は情報成分の相対的大きさは点から点に変化す る。これは発生した干渉縞の対比の変化をひきおこす。この方法で記録された干 渉縞はその記録された干渉縞の対比及び空間の変調として該情報成分の振幅と位 相両方を規定する・母ターンを形成する。このホログラムと称する記録パターン は物体から反射又は散乱し送光された光波で搬送されるすべての情報を含む。

第２の又は情報成分を構成する波面の複製は空間的コヒーレント単色光源によっ てホログラムを照射することによｐ更構成することができる。この場合、ホログ ラムはそこに投射された光を偏光して、各々が原物体から発生した波の複製であ る２組の第１位回折波を形成する。これら２組の１つは照射源に再び投射され原 物体の虚像を発生する。又、この２組の他の１つはレンズを通して物体の実像を 発生する。虚像はすべての表現において原物体と同様であり、原物体が３次元で あれば、再構成された虚像は深さを表わし、原物体が表わしたと同じに物体の遠 近間の視差効果を生じさせる。しかし、実像は凹凸反対の、すなわち、その曲線 は原物体と逆でちり、凹部は凸部に現われ、凸部は凹部に現われるような像とな る。

第２図、第３図に表わすように、レーザ２０（第１図、第２図）がディスク３０ に取付けられているホログラム部材３４ａ〜３４・の１つに対して光ビーム２２ を伝搬すると、光ビーム２２は各ホログラムに従りてわずか変化する回折角の１ ２０度線でホログラムによシ回折される。この説明のホログラム部材３４　ｍ（ 第３図）は４８度の回折角を与えた。他のホログラム部材３４ｂ〜３４ｅの各々 は３４ｂから始まり、前のホログラム部材よりそのホログラム部材に対し夫々１ 度大きい回折角を与える。走査線αは各ホログラム部材３４ａ〜３４ｂによって 変化する半径ＲＮ（第２図）を持つ。ホログラム部材の広い範囲のＲＮ値はそれ に比例した範囲の広い走査ビームを発生し、故に、次に回折ビームの正接点速度 の広い範囲が広いホトデテクタ４８（第１図）のための電子バンド幅を要求する 。従りて、ホトデテクタ４８は室内電子雑音に対する太きい感応性が必要である 。狭い範囲の〜値を選ぶことによ＃）１デテクタ電子装置のコストを下げること ができるし、電子雑音拒否の強化を可能にする。ホログラム部材３４ａ〜３４ｅ の正接点速度（第３図）は１６２．８メ一トル／秒（５３４フィート／秒）と１ ６９．２メ一トル／秒（５５５フィート／秒）との間にある。回折した光ビーム ５８は平面４０（第１図、第２図）で表わす目標領域に近い点に集光される。ホ ログラム部材３４ａ〜３４ｅの各々は夫々異なる焦点距離を持つよう構成され、 それは互いに平面４０近くで重複する回折光ビーム５８を発生し、ホログラム３ ４ａ〜３４＠で回折された走査ビームの各々により形成され強化された集光の奥 行を与える。

第９図のホログラム３４１Ｌ〜３４ｅの各々から投射された回折光ビーム５８は 最小点寸法Ｗ０が集光部の深さ又は奥行きの中央に発生する集光の深さ又は奥行 きとして特徴する部分Ｄｆｔ含む。ホログラム部材３４ａ〜３４・（第３図）は 鏡３６１〜３６ｅでそれらの光ビームを投射し、その鏡３６ａ〜３６ｅは鏡３８ ａ〜３８ｃの方に光ビームを反射してＵＰＣラベル（第１図。

第１０図）か又は同様なものがある平面４０（第１図。

第２図）の方に光ビームを照射する。第９図のように１この走査動作はバーコー ド・ラベルが通過する平面４０近くにおいて互いに重複する各走査ビーム５８の 集光部奥行を生じさせる。異なる集光部奥行を有するホログラム部材３４ａ〜３ ４６を供給すると、平面４０とある角度にある目標領域を通過する物体にある短 縮されたバーコード・ラベル４３（第１１図）を走査システムが走査可能となり 、走査動作の速度を増加する。この例では、ホログラム３４ｍは５３３■（２１ インチ）の集光距離を持つ。各残りのホログラム３４ｂ〜３４ｅは前のホログラ ムより１３　ｔｍ　（１／２インチ）だけ大きい集光距離を有する。

第４図は回転ディスク３０に置かれているホログラム部材から発生した目標領域 で回折した走査ビームを方向付けるために使用される鏡系の正面図である。第４ 図の回折走査ビーム５８（第２図）は鏡３８＆〜３８ｃに対して反射ビームを反 射する１ｉｌｉ！３６ａ〜３６ｃに対して走査光を発生し、鏡３８ａ〜３８ｃか らの反射ビームは第５図の６４で全体的に示す交差斜線走査／１２ターンを発生 する平面４０（第１図）に向けられる。

第５図に示す１群の走査線３４ａ１〜５乃至３４ｅ１〜５は＠　３６　ａ　〜３ ６　ｃの１つ及びｆｉ１１３８　ａ　〜３８　ｃの１つに向けられるように対応 するホログラム部材３４ａ〜３４ｅから発生する走査ビームから成る。下記のテ ーブルはディスク３０の１回転において第３図に示す各ホログラム部材３４ａ〜 ３４ｅに対する第５図に番号を付したように走査線を発生する鏡系を例示する。

テーブル 走査線　鏡　系 ３４ａ１〜３４ｅ１３６ｃ、３８ａ ３４ａ２〜３４ｅ２　３６ａ、３Ｂ＆ ３４”５〜３４”５　３５ｂ、３８ｃ ３４ａａ　〜３４ｅａ　３６ｃ　＋　３８ｅ３４ａ５〜””Ｓ　３６ｃ　、　３ ８ｂ上記のテーブルを使用して、ホログラム部材３４ｍ（第３図）で回折された 光ビームから走査線３４ａ１（第５図）が発生され、鏡３６ｅ及び３８ａ（第４ 図）で反射される。同様にして、走査線３４ｂ１〜３４ｅ１は同様々２つの鏡を 使用してホログラム部材３４ｂ〜３４ｅ（第３図）から発生する。

第６図は第１図の回転ディスク３０を構成する構造の平面図である。５０〜８０ ミリワツト・ヘリューム−ネオン・レーザ６６の出力ビームはビーム・スゲリッ タ７４により光ビームを２つのセグメント７８　、８０に分割するため、シャ、 り７６を通して可変ビーム・スプリッタ７４に光ビームを反射する鏡６８，７０ ゜７２から成る鏡系の方に向けられる。ビーム・セグメント７８は図に示す５つ の位置の１つに向けられる可変位置＠８４に対して鏡８２から反射され、その各 位置はホログラム部材３４ａ〜３４ｅ（第３図）の１つの製造において関係付け られる。光ビーム・セグメント７８は鏡８４がら空間フィルタ／極小対物アセン ブリ８６を通して反射され、可変位置鏡８４の対応する位置に訓訳する偏り軸点 源を供給する。物体ビームとして作用するその結果発生した分散する波面はホロ グラム部材３４ａ〜３４ｃ（第３図）の製造の位置に回転ディスク３０を支持し 、回転するために取付けられた回転ディスク・ホールダ・アセンブリ８７の中心 に向けられる。

第７図に示すように、ホログラム部材３４ａ〜３４ｅを製造するときにおける回 転７４スク３０の各面（１面のみを示す）はガラス基板８８から成り、その面は 銀ハロゲン・エマルジョンの部分を露出する可変ウニ、ゾ形露光マスク９２が配 置された銀ハロダン・エマルジョン９０で被覆され、ホログラム部材３４ａ〜３ ４ｅ’ｉ形成するホログラムの１つを構成する干渉ツクターンを形成する。ガラ ス基板８８と第２のガラス基板９４との間には、耐ハレーシ、／・パッキング９ ６と、低粘度インデックス・マツチングｉ９８と、処理された鉄粒１００の各層 がサンドイッチされる。

第６図のスゲリッタ７４から投射された光ビーム・セグメント８０は９１０２か ら極小対物／空間フィルタ・アセンブリ１０４の方に反射され、拡大光ビーム１ ０８を発生する。光ビーム１０８はディスク・ホールダ・アセンブリ８７及びデ ィスク３０の方にコリメート光ビーム１１４を投射するレンズ素子１１０に向け られる。

第６図に示す方法の動作において、回転ディスク３０はディスク３０の面に設け られている適当な寸法の集光ホログラム露光マスク９２（第７図）と共にホルダ ・アセンブリ８７に取付けられる。シャッタ７６は可変位置鏡８４及び空間フィ ルタ／極小対物アセンブリ８０が第１の位置に調節されると共に、ディスク３０ の面を露出するよう作用して、マスク９２がディスク３０の各回転角位置のため に積載された銀ハロゲン・ディスク３０の１つのパイ形状ウェッジ領域のみを露 光可能にする。マスク９２は完全にカバーされ、ホールダ・アセンブリ８７は第 ２の集光ホログラムの露光のための次の位置に回転される。可変位置鏡８４及び 対物アセンブリ８６は他の集光ホログラムの集光点とは異なる距離の焦点を探す よう再調節される。

このとき、集光ホログラムと共同するマスク９２は除去される。ディスク３０は ホールダ・アセンブリ８７の中で回転し、走査ホログラム・マスクは走査ホログ ラムを露光するために供給され、ホログラム部材３４＆〜３４ｅの走査特性を構 成する。走査ホログラムは集光ホログラムより小さく、それと整列され、その各 々は狭いビームのみをカバーし、その精密な位置及び形状はシステムの設計によ る。対物アセンブリ８６及びホールダ・７センブリ８７と共に可変位置鏡８４の 位置の調節シーケンスは上記の方法で行われ、繰返えされ、ホログラム部材３４ ３〜３４ｅの走査特性を設定可能にする。露光された回転ディスク３０は公知の 方法で処理することができる。

第８図は第１図で開示した走査システムの動作の流れ図を形成するブロック図で ある。ヘリューム−ネオン・レーデ２０（プロ、り１１６）の動作は回転ディス ク３０（ブロック１１８）のホログラム部材３４ａ〜３４ｅにコリメート走査ビ ーム２２を投射することになり、その各々は走査ビームをパターン集光ｆｉ３６ ゜３８（第４図）に反射しくブロック１２０）、走査ビームを目標領域に投射し 、ｆ＃、３６　ａ〜３６ｃ及び３８ａ〜３８Ｃ（第４図）の構造によりて決定さ れる走査ツクターン６４　（第５図）でビームがバーコード・ラベル４２’ｉｉ −走査する（プロ、り１２２）。走査ビーム２２はパターン支持鏡３６　ｍ　＝ 　３６　ｃ及び３８　ａ　〜３８　ｃによって回転ディスク３０上のホログラム 部材３４ａ〜３４ｅの方に反射される変調拡散反射光学信号としてラベル４２か ら反射する。ホログラム部材は反射光ビーム４４（第１図）を集光し、鏡２６． ２８（第１図）の方に集光した光ビームを投射しくプロ、り１３０）、集光した 光学信号を集光レンズ４６（第１図）の方に反射する（ブロック１３２）。レン ズ４６は受光した光ビームを電気信号に変換するホトダイオード４８が占める点 に集光した光ビームを集光しくブロック１３４）、その信号はアナログ電子シス テムで処理され（ブロック１３６）、ディジタル処理システムでデコードされる （ブロック１３８）。有効な読取動作が発生すると、ターミナル５４（第１図） のディスプレイはその状態を表示する（ブロック１４０）。

ＩＧ−４ 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．光ビーム源（２０）と、前記光ビームを受光するよう位置決めされた回転可 能な部材（３０）と、前記回転可能な部材に設けられ、前記光ビームが投射され 、コード化ラペル（４２）を有する物体を通過させる走査領域において互いに重 複する集光の奥行部（Ｄｆ）を与えるよう構成された複数のホログラム部材（３ ４ａ〜３４ｅ）と、集光領域に位置付けされ前記ユード化ラペル（４２）から反 射した光ビームの強さの変化を検知する検知手段（４８）とを含む物体のコード 化ラペル（４２）を走査する装置であって、前記コー化ラペル（４２）から反射 した光ビームを前記ホログラム部材（３４ａ〜３４ｅ）に方向付け、前記反射し た光ビームを前記検知手段（４８）の方にコリメートする方向制御手段（３６ａ 〜３６ｅ；３８ａ〜３８ｃ）を有することを特徴とするコード化ラペル走査装置 。
2. ２．前記ホログラム部材（３４ａ〜３４ｅ）の各々は走査ホログラムと、前記回 転可能な部材（３０）の反対側に重複されている集光ホログラムとを含む請求の 範囲１項記載の走査装置。
3. ３．前記方向制御手段は前記回転可能な部材（３０）の１回転中前記ホログラム 部材（３４ａ〜３４ｅ）から受光した光ビームを複数の傍受した組の平行線（３ ４ａ１〜３４ｅ５）として前記走査領域の方に反射するようにした複数の反射部 材（３６ａ〜ｃ；３８ａ〜ｃ）を含む請求の範囲２項記載の走査装置。
4. ４．前記回転可能な部材（３０）のホログラム部材（３４ａ〜３４ｅ）の数は５ であり、前記傍受した組の平行線（３４ａ１〜３４ｅ５）の合計数２５でめる請 求の範囲３項記載の走査装置。
5. ５．前記ホログラム部材（３４ａ〜３４ｅ）の各々は前記光ビームの送行線に対 して第１の所定の角度で前記光ビームを回折し、前記第１の所定の角度は各後続 するホログラム部材（３４ａ〜３４ｅ）が有する第２の所定の角度で変化するよ うにした請求の範囲４項記載の走査装置。
6. ６．前記第２の所定の角度は１度である請求の範囲５項記載の走査装置。