JPH03192486A - 光学的走査装置 - Google Patents

光学的走査装置

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JPH03192486A
JPH03192486A JP2336869A JP33686990A JPH03192486A JP H03192486 A JPH03192486 A JP H03192486A JP 2336869 A JP2336869 A JP 2336869A JP 33686990 A JP33686990 A JP 33686990A JP H03192486 A JPH03192486 A JP H03192486A
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scanning
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head
optical
laser
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Jerome Swartz
ジェローム　スワーツ
Howard M Shepard
ハワード　エム、シェパード
Eric F Barkan
エリック　エフ、バーカン
Mark J Krichever
マーク　ジェイ、クリチバー
Boris Metlitsky
ボリス　メトリトスキイ
Edward Barkan
バーカン エドワード
Alexander M Adelson
アレキサンダー　エム、アデルソン
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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、異なった光反射性の部分を有する記号のよう
な目的物を光学的に走査するための光学的走査装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来より光学的走査装置は種々に開発され、それらは例
えば米国特許第４２５１７９８号、同第４３６０７９８
号、同第４３６９３６１号、同第４３８７２９７号、同
第４４０９４７０号および同第４４６０１２０号に開示
されている。
上記の各米国特許に記載された装置の特徴的構成は、特
に使用者か支持した携帯用手持ち型レーザ走査ヘッドを
読み取るへき記号に向けてレーザ光線を発射しなから、
そのレーザ光線を記号を横切った走査方向に繰り返し走
査させ、記号から反射された反射光を検出し、さらに検
出された反射光を解読するようにした点にある。このた
めに、記号読み取り装置は、記号読み取りのための光線
を発生する光源を収容するハウシングを備える。
また、このハウジング内には、光源からの光線をハウジ
ング内の記号に向けて射出するための光学手段と、該光
線を記号走査方向に振らせるための走査手段か設けられ
る。さらに、記号により反射した反射光を受けて該記号
に対応するアナログ電気信号を形成するセンサか、ハウ
ジング内に配置される。
上述した走査装置の光源と光学手段および走査手段は、
光学的に所定の配置関係に位置決めすることが必要であ
り、従来は走査ヘッドを構成するハウジング内で所定の
位置関係に位置決めされていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したような光学的走査装置においては、光源と光学
手段と走査手段とが装置の製造段階で正確に位置決めさ
れるようになっており、使用者か故障等の修理に際して
これらの部品を取り替えることは非常に困難てあった。
本発明は、このような従来の走査装置における問題に着
目して得られたもので、光源と光学手段と走査手段とを
容易に使用現場で取り替えることがてきる走査装置を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、走査装置の走査ヘッド内に、光源と光学手段
と走査手段とを所定の光学的位置関係で支持機構を介し
て支持することにより、上述の問題を解決する。この支
持機構は、光源と光学手段と走査手段とを所定の光学的
位置関係で支持しながら、走査ヘッドに取り外し可能に
取り付けられる。
〔作用および効果〕
本発明においては、光源手段と光学手段と走査手段とが
所定の光学的位置関係て支持機構上に支持され、該支持
機構か走査ヘッドに取り外し可能に取り付けられている
のて、これら各手段を交換する必要か生したときには、
支持機構ごとにユニｙ　ｌ□として交換できる。したか
って、使用者により、必要に応じて部品の交換か可能に
なる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１〜８図を参照すると、ｌＯて示すレーザ走査ヘッド
は軽量（１ポンド以下）で全体に細型てあって、特に鼻
先を細くした流線形の手持ち及び携帯可能な、腕及び手
首に負担を与えないで容易に走査可能な使用者支持型レ
ーザ走査ヘッドてあり、この走査ヘッドは記号の読取、
走査及び解析を行い、かつそれらの読み取り前または読
み取り中において、使用者か各記号にそれを指向させる
ためのものである。ここに使用する“記号”なる語は、
例えは使用されるレーザ光源の波長においてそれぞれ異
なった反射特性を有する異なった部分からなる裏機を含
むものと認識すべきである。このような裏機は、例えば
Ｃｏｄｅ　３９　Ｃｏｄａｂａｒ　Ｉｎｔｅｒｌｅａｖ
ｅｄ　２　ｏｆ５なとのような前記の黒白工業記号また
は汎用ＵＰＣバーコード記号からなるものである。
この裏機はさらに、何らかのアルファヘッドまたは数字
であってもよい。用語“記号”はさらに、その裏機もし
くは少くともその一部か背景とは異なった光反射特性を
存するようにした特定背景中の裏機を含むものとも認識
される。この後者の定義において、記号のパ読み取り”
はロボット及び対象認識の分野において特に有利である
。
第１〜３図を参照すると、ヘッド１０はほぼ銃型て、四
角形の断面を有してハンドル軸に沿ってほぼ垂直にのび
ているハンドル部１２を備えている。ヘッドｌＯはさら
に水平にのびた比較的細長い胴体部１４を有する。ハン
ドル部１２の断面寸法及び全体の寸法はヘッド１０か使
用者の手中に適合し、かつ維持てきる程度に定められて
いる。
胴体部及びハンドル部は合成樹脂プラスチック材料なと
のような軽量で弾性、衝撃耐性及び自己支持性を有する
物質から形成される。プラスチックハウジングはなるへ
くなら射出成型により形成されるか、内部容量か５０ｍ
３未満、特に２５ｍ３以下程度の内部空間を形成する薄
い中空シェルを形成し得る方法であれは、真空成型また
は吹き込み成型であってもよい。このような内部容量は
特に限定されるものではないか、ヘッド１０の全体の大
きさ及び体積をほぼ形成するものとして認識すべきであ
る。
第１〜３図に示されたような位置において、胴体部１４
は上部正面壁１６及び下部正面壁１８を有する正面突端
部を備え、これらは正面壁部前端において互いに集合し
、ヘッドの最前端となる鼻先部２０を形成している。胴
体部１４はさらに正面壁部１６．１８の後方に分離した
背面壁２２を有する後部を存する。胴体部１４はまた頂
壁２４、頂壁２４の下方に位置する底壁２６及び頂壁及
び底壁間において互いに平行した一対の側壁２８．３０
を有する。
ヘッド１０において、ハンドル部及び胴体部が集合し、
かつ使用者か使用状態においてハンドル部を把持したと
きその前衛か位置する前面領域には手動抑圧可能な引き
金３２が枢軸３４に関して回動自在に取り付けられてい
る。底壁２６は円筒型首部３６を有し、この首部３６は
ハンドル軸に沿って下向きに突出し、はぼ四角形の断面
を有する内向きカラ一部３８において終了している。こ
の首部及びカラ一部は引き金３２を移動可能に突出させ
るための前面スロットを有する。
ハンドル部１２は同様に引き金３２を移動可能に突出さ
せるための前面スロットを有するほぼ四角形の上部外向
きフランジ部４ｏを有している。
この上部フランジ部４０は半径方向内向きに撓むことが
できる弾性を有する。上部フランジ部４゜か首部３６に
挿入されると、このフランジ部４゜よりラ一部３８の内
側面に圧接し、そのカラ一部３８をくぐり抜けるまで内
向きに撓み、その部分をくぐり抜けると同時に、弾性に
基ついてその本来の非変形位置に復帰してカラ一部内側
面と係合し、スナップロック作用を発揮するものである
。
このハンドル部を胴体部から分離するためにはハンドル
の上部４０をそれか再びカラ一部をくぐり抜ける状態ま
で十分に撓ませ、その上てこのハンドル部を首部３６か
ら引き出せばよい。ハンドル部１２はその態様において
胴体部１４に対し取り外し可能にスナップ装着すること
ができるとともに、後述の如く各々レーザ走査システム
の異なった要素を収納した交換用ハンドル部のセットか
ら別のハンドル部を選択する場合にも同様に前記胴体部
に装着することができる。
ヘッドには後述の通り、複数の要素か取り付けられるか
、それらの要素の少くとも幾つかは引き金３２により、
また制ｉ卸マイクロプロセッサにより直接または間接的
に付勢される。ヘッド内の要素の１つは、例えは半導体
レーザダイオード４２からなる能動レーザ光源（第４図
参照）である。
このレーザダイオードは引き金３２によって駆動され、
前述したように使用者にとって不可視の高発散性及び非
対称放射性のほぼ卵型の放射断面を存する波長７０００
Å以上、特に約７８００人程度のレーザ光線を発射るも
のである。レーザダイオード４２は実施上においては多
くの供給源、例えばソヤープ電機株式会社より型番号Ｌ
ＴＯ２０ＭＣとして販売されているような市販のものを
好ましく用いることができる。このダイオードは連続波
長または連続パルス型である。ダイオード４２はヘッド
内に装備されたバッテリ（ＤＣ）電源より供給される低
電圧（例えば、１２ＶＤｃ以下）により駆動され、この
電源は実施例においてヘッド内に取り外し可能に装備さ
れた再充電可能なバッテリ機構４４（第７図参照）また
は外部電源（例えば、ＤＣ電源）よりヘッドに接続され
たケーブル４６内の電力線（第２図参照）より構成する
ことができる。
第４図において最もよく示す通り、レーザダイオード４
２はプリント回路板４８上に取り付けられる。ヘッド内
には光学素子か配列装備され、これは発射されたレーザ
ビームを第１の光路に沿ってヘッド外における鼻先部２
０の前方に位置した基準面に向かわせるようにダイオー
ド４２に関して位置調整される。基準面は縦軸方向、す
なわちレーザビームの指向方向にほぼ直交して配置され
る。読み取られるへき記号は基準面に近接したその面の
一方側または反対側あるいはその両方の側に配置される
。すなわち、光学的に変調または偏向されたレーザビー
ムの焦点深度または視界深度内のいずれかの場所に配置
されるものてあり、これらの焦点深度または視界深度は
記号を読み取ることができる動作距離として認識される
。反射されたレーザビームは記号から多方向に反射され
、その反射レーザビームのうち、記号からヘッドに向か
う部分はここに帰還部分として認識される。
当然ながら、この帰還部分もまた使用者にとっては不可
視である。
第４図において最もよく記す通り、光学素子は一端に円
筒状開口５２を有する細長い光学チューブ５０を含んで
いる。この円筒状開口５２内にはダイオード４２の環状
ケース部か固定保持され、チューブ５０の他端領域には
レンズバレル５４か長さ方向に移動可能に装備される。
このレンズバレル５４が開口絞り５６とその絞り５６を
包囲する素子壁部５８および内部空間を仕切る円筒側壁
部６０を含んでいる。
光学素子はさらに第１光路において側壁部６゜の内部空
間に位置し、発射レーザビームを基準面に集束するため
の例えば平凸レンズからなる集束レンズ６２を含んでい
る。開口絞り５６はレンズ６２のいずれの側に配置され
てもよいか、なるへくならその下流側に配置される。光
学チューブ内にはバイアス手段としてコイルスプリング
６４か配置される。このコイルスプリングは一端ではダ
イオードのケーシング部を支持し、他端において平凸レ
ンズ６２の平面側を支持している。スプリング６４はレ
ンズ６２を素子壁部５８に対して定常的に押圧し、これ
によってレンズ６２は開口絞り５６に関して定位置に保
持される。レンズ６２及び開口絞り５６はレンズバレル
５４か長さ方向に移動するとき一体的に移動する。側壁
部６ｏはまず光学チューブ５０の内周面に関しねじ式ま
たは摺動間１系において挿入され、レンズ６２と開口絞
り５６との所望の位置関係、及びダイオード４２の固定
保持か達せられたときチューブ内周壁に対する糊付けま
たは適当な固着処理により固定され、側壁部６０とチュ
ーブ５０の内周壁との間の長さ方向の移動はレンズ６２
と開口絞り５６のための位置調整手段を構成し、またレ
ンズ及び開口絞りのダイオードに関する位置の固定化は
レンズ及び開口絞りをダイオードから所定の間隔におい
て固定することを意味する。
開口絞り５６はそれに入射するレーザビームの断面積よ
り小さい断面積を有し、これにより入射レーザビームの
一部分のみかこの開口絞り５６を通過し、第１光路に沿
って記号に向かうことがてきる。素子壁部５８は入射レ
ーザビームの残りの部分か開口絞り５６以降に達しない
ように阻止するものである。開口絞りの断面形状はなる
へくなら加工容易な円形とされるか、入射レーザビーム
の発散角かこの部分においても矩形状または卵型である
場合には、記号へのより効率的なエネルギ伝達を可能と
するために矩形状または卵型とすることもてきる。
回折光学理論によれば、基準面において要求される入射
ビームの断面サイズは特に開口絞りのサイズ、入射ビー
ムの波長、及びレンズ６２と基準面との軸方向距離によ
り決定される。したかって、前記波長及び軸方向距離か
等しいものとすれば、基準面におけるビーム断面は開口
絞りの断面サイズを制御することにより容易に除去する
ことができる。開口絞りをレンズ６２の上流側でなく下
流側に配置するならば、基準面におけるビーム断面の決
定においてレンズ公差を考慮しなくてもよくなる。
開口絞り５６はレーザダイオードのビーム中心に位置し
ているため、光強度はダイオード４２のｐ−ｎ接合、す
なわちエミッタに関して直交した面と平行した面一との
双方においてほぼ均一である。
すなわち、レーザダイオードビームの非対称放射性に基
つきｐ−ｎ接合に直交した面内における光強度はビーム
の中心において最大輝度となり、外向き半径方向におい
て低下することに留意すべきである。同じことはｐ−ｎ
接合に平行した面内においても言えることであるか、光
強度は異なった度合いて低下する。したかって、なるへ
くなら円形の微少な開口絞りを卵型の比較的大きい断面
を有するレーザダイオードビームの中心に位置決めする
ことにより卵型のビーム断面は開口においてほぼ円形に
変調され、ｐ−ｎ接合に直交した面及び平行した面の双
方における光強度はほぼ一定となる。開口絞りはなるへ
くなら光学素子の開口数を０．０５未満に低下させるも
のであり、単一のレンズ６２かレーザビームを基準面に
集束てきるようにするものである。
好ましい実施例において、レーザダイオード４２のエミ
ッタと開口絞り５６の間のおよその距離は約９．７＋ｎ
ｍ〜約９．９關である。また、レンズ６２の焦点距離は
約９．５ｍＩ［１〜約９．７ｍｍである。開口絞り５６
か円形であれば、その直径は約１．２　ｍｍである。ま
た、開口絞り５６か四角形であれば、その寸法は約Ｉ　
Ｘ　２　ｍｍである。開口絞り５６を通過する直前にお
けるビーム断面積は約３．０　Ｘ　９．３ｍｍである。
これらの数値は光学素子かレーザダイオードビームを変
調して鼻先部２０から約３ｍ〜４ｍ１ｌｌすれた位置に
ある基準面において約６ミル（１００／１ｍ）〜１２ミ
ルのビーム断面となるように集束できるようにするため
の単なる例示的な数値にすぎない。動作距離はすてに述
へたような近接記号か鼻先部２０から約１ｍ離れた基準
面までのいずれかの位置に配置されるようにするととも
に、すてに述べた遠方記号か基準面から約２０ｍ以上遠
いいずれかの点に配置されるようにするものである。
開口絞り５６を通過したレーザビーム部分は光学素子に
よりヘッド内の光軸１０２に沿って後方に向かい実質上
平坦な走査ミラー６６に入射し、ここから反射される。
走査ミラー６６はこれに入射したレーザビームを前方に
反射し、別の光軸１０４に沿って進行させ、上部正面壁
６８に設けられたレーザ光透過用の前面窓６８を通じて
記号に向かわせる。この走査ミラー６６が、レーザ光を
走査されるべき目的物に向けるための本発明による光学
手段を構成する。第９図に最もよく示す通り、基準面に
近接した位置にバーコード記号からなる代表的な記号１
００か示されており、これは長さ方向に沿って順次隔た
って配置された垂直バーの配列からなっている。１０６
は記号に入射する概して円形の使用者にとって不可視の
レーザスポットである。第９図におけるレーザスポット
１０６は瞬間的な位置において示されている。すなわち
、引き金３２により付勢された走査ミラー６６は後述の
通り繰り返し往復及び振動的に動作し、レーザ光線か記
号を構成する全バーを横切るよう直線的に掃引するから
である。第９図におけるレーザスポット１０６ａ、１０
６ｂは、そのような直線走査における順次の両端位置を
示すものである。直線走査はすべてのバーを掃引し得る
範囲においてバーの任意の高さ位置に調整することがで
きる。直線走査の長さは読み取られるへき最長の記号の
長さより長いものであり、好ましくは直線走査は基準面
において５ｍ程度の長さを有する。
走査ミラー６６は例えば米国特許第４３８７３９７号に
記載されたような高速走査モータ７０などの走査手段上
に取り付けられる。したかって、前記米国特許の記載は
この明細書の一部をなすものとして引用される。しかし
なから、本発明の理解において、走査モータ７０は支持
ブラケット７４を固定支持した出力シャフト７２を有す
るものであることを認識すれば十分である。走査ミラー
６６はこのブラケット７４上に固定される。モータ７０
はシャフト７２を典型的には３６０°より小さい所望の
角度範囲において往復的に振動回転させるものであり、
その速度は１秒間光たり複数回の振動が生ずるものとさ
れる。好ましい実施例において、走査ミラー６６及びシ
ャフト７２は一体的に振動してこのミラーに入射するレ
ーザダイオードビームを約３２°の弧状範囲において１
秒間光たり２０回走査または　４０回振動の速度で基準
面を走査するものである。
第２図および第３図に示すように、レーザダイオート４
２とこれを支持するプリント回路板４８および走査ミラ
ー６６を支持する走査モーター７０は、一つの支持機構
を構成する光学的架台２００上に、所定の光学的位置関
係で取り付けられている。光学架台２００は上部２０２
及び下部２０４を有し、これらは一体に結合される。す
なわち架台の前端において、上部２０２上の突起２０６
は下部２０４に形成されたチャンネル状の凹部２０８の
内側に緊密に係合している。また、架台の後部において
は下部２０４に形成されたばか穴をねじ２１０か貫通し
、上部２０２に形成されたねし穴と係合するようになっ
ている。ハウジング正面と架台２００の正面との間には
正面衝撃遮断器１７２か配置され、架台の後部とヘッド
後部に設けられた内部突出隔壁１７５．１７７どの間に
は後部衝撃遮断器１７４が配置されている。光学架台２
００は取り外し可能にヘッドに取り付けられる。この構
造により、レーザダイオード４２と走査ミラー６６およ
び走査モーター７０を架台２００ごとユニットとして取
り替えることがてきるようになる。
第２図を再び参照すると、反射されたレーザ光の帰還部
分は走査中の記号１００を構成する種々の部分の異なっ
た光反射性に基づいて可変の光強度を有する。この反射
レーザ光線の帰還部分は概して凹面状の球面集光ミラー
７６により捕集されるものであり、第２図に示す上限線
１０８及び下限線１１０により、並びに第３図に示す一
側線１１２及び他側線１１４により形成された円錐集光
路中の集束ビームをなすものである。集束ミラー７６は
円錐集束光を光路１１６に沿ってヘッド中（第３図参照
）に反射し、第２の光路に沿ってレーザ透過素子７８を
通過させ、例えばホトセンサ８０などのようなセンサ手
段に入射させるものである。ホトセンサ８０に導かれた
円錐集束レーザは上限線１１８及び下限線１２０により
（第２図参照）、また−側線１１２及び他側線１１４に
より（第３図参照）規定される。なるべくならホトダイ
オードからなるホトセンサ８ｏは直線走査範囲に沿って
のび、かつその範囲を上回る視界を通して集光されたレ
ーザ光線の可変強度を検出し、検出された可変光強度を
指示する電気アナログ信号を発生するものである。
第９図を再び参照すると、１２６は記号１００に対向す
る瞬間集光領域であり、゛ここから瞬間レーザスポット
１０６か反射するものである。換言すれは、ホトセンサ
８０はレーザスポノト１０６か記号に入射することに対
応するその部分の集光領域を゛°観察パするものである
。集光ミラー７６ま支持ブラケット７４に取り付けられ
、走査モータか引き金３４により駆動されると、往復的
に回転振動を生してホトダイオードの視界をそれか記号
を横切るよう長さ方向に掃引して直線走査を実行するも
のである。集光領域１２６ａ、１２６ｂはそのような視
界の直線走査における瞬時両端位置を示すものである。
好ましい実施例において、走査ミラー６６及び集光ミラ
ー７６は第８図に示すような一体構造てあり、それらは
好ましくはガラスからなる光透過性材料の平凸レンズ８
２に装着された光反射層の被覆体からなっているる。レ
ンズ８２は平面走査ミラー６６を構成すべき第１の光反
射層か被覆される部分において実質上平坦面を有し、い
わゆる凹面集光ミラー７６を形成すべき第２の光反射層
か被覆される部分においてはほぼ球面をなしている。
走査ミラー６６は不連続な正面銀メツキ凹形ミラー上に
、正確な位置及び角度において糊付けまたは成型された
不連続な小型平面ミラーより構成することもてきる。後
述した通り、凹型集光ミラー７６はレーザ光線の帰還部
分を集光するとともに、ホトダイオード８０上にそれを
集束するたけてなく、レーザ光線を読み取るべき記号１
００に向けて狙い付けするための狙い付は用、すなわち
指向用の光線をヘッドの外側に向かわせ、かつ集束させ
るものである。
ヘッドにはさらに種々の局部電気回路を構成する１つま
たはそれ以上のプリント回路板８４．８６か装備される
。例えば回路板８４上の素子８１．８２．８３を存する
信号処理手段は、センサ８０が発生したアナログ電気信
号を処理するとともに、デジタル化されたビデオ信号を
発生するものである。記号のデータ記述はこのビデオ信
号から引き出される。この目的のための好ましい信号処
理手段は、例えば第４２５１７９８号に記載されている
。また、回路板８６上の素子８７．８９は走査モータ７
０のための駆動回路を構成するものであり、このための
好ましいモータ駆動回路は、例えば米国特許第４３８７
２９７号に記載されている。回路板８６上の素子９１は
指向用光線のための制御回路を構成するものであり、そ
の回路動作については後述する。ダイオード４２および
センサ８０を装備した回路板４８上の素子９３は入力電
圧をレーザダイオード４２のための好ましい付勢レヘル
に変換するための電圧変換器である。前述した米国特許
第４２５１７９８号及び同第４２５１７９８号に記載さ
れだすへての素子はこの発明の一部をなすものとしてこ
こに引用することとする。
デジタル化されたビデオ信号は胴体部、１４上に装備さ
れたソケット８８及びハンドル部１２上に装備された共
用プラグ９０からなる電気接続機構に導かれる。プラグ
９０はハンドル部か胴体部に装着されたときソケット８
８と自動的に電気接続される。ハンドル部内にはさらに
種々の電気回路素子を装着した一対の回路板９２．９４
（第１図参照）か装備される。例えばこれらの回路板に
装着された素子９５．９７等はデジタル化されたビデオ
信号をデコード信号として解読し、そのデコード信号よ
りソフトウェア制御プログラムに納められたアルゴリズ
ムに従って記号に関する所望のデータ記述を取り出すこ
とができる。デコード／制御手段は制御プログラムを保
持するためのＦＲＯＭと一時的なデータ記憶のためのＲ
ＡＭ及び前記ＦＲＯＭ及びＲＡＭを制御するための制御
マイクロプロセッサを含んている。デコード／制御手段
は記号の解読か成功したことを判断してそのとき記号の
読み取りを終了する。読み取りの開始は引き金３２の押
圧により実行される。デコード／制御手段はさらに引き
金により付勢されるヘッド内の能動素子の付勢制御並び
に使用者に記号の読み取りか自動的に終了したことを知
らせるための制御回路を含んでいる。読み取り検出の告
知よ、例えば指示ランプ９６に制御信号に送ってこれを
発光させることにより行われる。
デコート信号か発生すると、これは一実施例においてテ
ーブル４６中の信号導体に沿って遠隔のホストコンピュ
ータ１２８に導かれる。このコンピュータは基本的に大
型のデータベースとして動作し、このデコード信号をス
トアするとともに、場合によってはデコード信号に関す
る情報を提供する。例えばホスｉ・コンピュータはそれ
らの解読記号により特定される対象物に対応する小売り
価格情報を提供する。
別の実施例においては、ハンドル部中に例えは素子９５
からなるローカルデータ記憶手段か装備される。この記
憶手段は読み取られた多重デコード信号をストアするも
のである。このストアされたデコード信号は遠隔のホス
トコンピュータによって読み出されることがてきる。こ
のようなローカルデータ記憶手段を装備することにより
記号の読み取り中におけるケーブル４６の使用を排除し
、ヘッドを極めて手操作し易くすることができる。
すてに述へた通り、ハンドル部１２は胴体部に互換的に
装着可能なハンドル部群の１つとすることができる。一
実施例においてハンドル部は空体とされ、その場合ビデ
オ信号は遠隔のデコート゛／制御手段においてデコード
すへくケーブル４６に沿って導出される。別の実施例に
おいては、ハンドル部内にデコード／制御手段のみか収
納され、この場合においてはデコート信号は遠隔ホスト
コンピュータにおいてストアされるため、ケーブル４６
に沿って導出される。さらに、別の実施例において、ハ
ンドル部内にはデコード／制御手段及びローカルデータ
記憶手段か収納され、この場合には複数の読み取りにお
いて形成され、かつ記憶されたデコード信号か遠隔のホ
ストコンビコータにおいて読み出される。すなわち、ケ
ーブル４６はストアされた信号の読み出しのためにのみ
接続される。
選択的に前述したような互換可能な装着式ハンドル群を
用いる代わりに、ヘッドに固定的に装着された単一のハ
ンドルを用いることもてきる。この場合、その単一ハン
ドル内には所望に応じて分離可能な回路板９２．９４に
装着された種々の素子を用い、分離可能なハンドル端部
１２８を除去することによりそれらの回路板を交換でき
るようにする。
レーザダイオード４２並びに電力を要求するヘッド内の
種々の素子に電力供給するため、ケーブル４６内の電力
導線を通じて導入された電圧信号は素子９３などのよう
なコンバータにより必要な値の電圧に変換される。ケー
ブル４６か記号の読み取り中において除去されるような
実施例においては、ハンドル部１２の底部において再充
電可能なバッテリパック機構４４（第７図参照）か取り
外し可能にスナップ装着される。
本発明のこの実施例においては、さらにヘッド内には記
号への入射光路におけるレーザビーム及び反射光路にお
けるレーザビーム、が使用者にとつて不可視である場合
において、使用者かヘッドを可視的に位置決めして各記
号の読み取りを行うことを助けるための指向用光線機構
か装備される。
この指向用光線機構は例えば可視光線の発光ダイオード
（ＬＥＤ）や、白熱ランプ光源や、キセノンフラッシュ
管などからなり、ヘッド内において引き金３２に機能的
に接続された指向用光源１３０を含んている。引き金３
２により直接駆動されるか、またはデコード／制御手段
により間接的に付勢された指向用光源１３０は使用者に
とって可視的な波長約６６００人の指向用光線を発生及
び伝播させる。すなわち、この指向用光線は赤色光であ
り、記号が配置された環境中の白色の周囲光に対して識
別力を与える。　指向光線手段はさらヘッド内において
指向用光線をその光源より指向光路に沿って基準面及び
各記号に向かわせるように取り付けられ、各記号の少く
とも一部を可視的に照射するものである。より特定すれ
ば、第２及び３図に最もよく示す通り、指向光源１３０
は光学素子７８にほぼ円錐状に指向用光線を導くために
、光学架台２００上の傾斜した支持具１３２上に取り付
けられる。円錐状指向用光線は光学素子７８に達するま
でに上限線１３４及び下限線１３６（第２図参照）、並
びに−側線１３８及び他側線Ｉ４０（第３図参照）によ
り区１されるものである。すてに述へた通り、光学素子
７８は集光されたレーザ光線かそこを通ってホトセンサ
８０に達することを許容するとともに、周囲からの散光
ノイズかこのホトセンサに達しないようにフィルタ処理
するものである。光学素子７８はさらに入射する指向用
光線を反射する。実際上、このような光学素子は指向用
光線の波長域における光を反射するとともに、レーザ光
線の波長域ては光を透過するいわゆる°゛コールドミラ
ーなるものである。指向用光線はこのコールドミラー７
８から反射されて集束ミラー７６とホトセンサ８０との
間の集束レーザ光線の光軸１１６と実質的に整列した光
軸に沿って進行し、湾曲ミラー７６に入射する。この湾
曲ミラー７６はこのミラー７６と記号１００との間の集
束レーザ光線の同様な光軸と実質的に一致した光軸に沿
って指向用光線を前向きに反射し、かつ集束するもので
ある。指向用光線のための集束ミラーとして作用する湾
曲ミラー７６はこの指向用光線を集束してヘッドの鼻先
部２０から約８ｉｎ−１０ｉｎ離れた距離において約０
．５ｉｎ径の円形スポットとして結像するものである。
ヘッドの外部に位置する指向用光路の部分はヘッドの外
部に位置する集束レーザ光路の部分と一致しており、し
たがって、ホトセンサ８０は不可視のレーザ光線におい
て記号から反射された部分を指向用光線により“見る”
ことができる。言い換えれば、指向用光線は第１の光路
において配置されたコールドミラーにその光線を入射さ
せることにより、そこから出るレーザ光線と一致して記
号に導かれる。すなわち、指向用光線の光軸は出射レー
ザ光線の光軸と一致するからである。
第１Ｏ図に最もよく示す通り、指向用ＬＥＤ１３０は第
１の静止シングルビーム指向方式の実施例において、例
えばヘッド内の指向光路中に固定支持された集束レンズ
からなる固定指向素子１４２に関連して配置される。レ
ンズ１４２は各記号ｌＯＯに指向用光線を導き、かつ集
束してその面上に視界範囲内のスポット領域１５０　（
第１１図をも参照のこと）を可視的に照射する。スポッ
ト領域１５０はなるへくなら記号の中心辺（における円
形であり、読み取り前の位置決めをすべく走査前及びそ
の読み取りのための走査中において照射されるものであ
る。近接及び遠方記号の双方は第１０図の静止シングル
ビーム指向方式の実施例によって配置及び観察される。
すなわち、遠方記号はヘッドからかなりの距離にあるた
め、比較的弱い光強度で照射されるか、使用者にとって
は視覚判断可能である。しかしながら、すでに説明した
通り、固定スポット１５０は記号を横切る走査を追跡す
るという見地からはほとんと助けにならない。
第１２図には第２の実施例として静止ツインビーム型指
向方式が示されている。この実施例においては、指向用
ＬＥＤ　ｌ　３０と同様な一対の指向用ＬＥＤ１３０ａ
、１３０ｂが固定集束レンズ１４２に関して所定角度で
配置されている。このレンズ１４２はＬＥＤ１３０ａ、
１３０ｂがら発せられた指向用光線を同一の記号に導き
、その面上において視界の両側に位置する一対のスポッ
ト領域１５２．１５４を可視的に照射するものである。
スポット領域１５２．１５４は好ましくは円形であって
、走査範囲の両端近傍に位置し、各記号を読み取るべく
それらを配置し、かつ記号パターンを辿るため、走査前
及び走査中の両方に渡って照射されるものである。近接
記号及び遠方記号はいずれも第１２図の静止ツインビー
ム指向方式により位置決めされるとともに、観察される
。そして、遠方記号はヘッドからの距離か遠いことに基
づき比較的弱い強度で照射されるか、使用者によっては
可視的である。すてに述へた通り、一対の固定スポット
１５２．１５４は記号を横切る走査を追跡するという見
地において極めて価値的な補助手段となるものである。
次に第１１図を参照して第３図の動的なシングルビーム
指向方式の実施例について説明する。この実施例におい
ては、集束レンズ１４２をヘッド伺において静止的に取
り付けるのではなく、これをすてに述べた態様において
指向用光線か各記号を横切って掃引されるようにするた
めの走査／集光／集束素子として振動するようになって
いる。
すなわち、このレンズは記号面上において視界に沿って
のびる線領域１５６（第１３図参照）を照射するもので
ある。線領域１５６は各記号の読み取り走査中において
照射される。近接記号は走査か毎秒４０回程度の速度で
あっても線領域１５６によりよく照射されるが、遠方記
号はヘッドからの距離か遠ければ遠いほど走査速度か速
くなるため線領域１５６はほとんど観察できなくなる。
再び第１〜６図を参照すると、引き金３２を駆動するこ
とにより種々の位置または状態の中で付勢される静止／
動的指向結合方式の機構が示されている。第２図におい
て引き金３２はオフ状態にあり、この場合ヘッド内のす
へての能動素子は消勢されている。回路板８４の下側面
には一対の電気スイッチ１５８．１６０が装備されてい
る。各スイッチ１５８．１６０はスプリングバイアスを
有するアーマチュアまたはボタン１６２．１６４を有す
る。これらのボタンはオフ状態にあり、スイッチの外側
に突出してレバー１６６の両端部に接触している。レバ
ー１６６の中央からずれた位置において引き金３２の後
方突出部１７０における枢支点１６８に支持されている
。
引き金３２かまず第５図に示すような第１初期動作位置
まで押圧されると、レバー１６６はボタン１６２のみを
押圧し、これにより駆動されたスイッチ１５８は第１の
動作状態を確立する。すなわち、この第１の動作状態に
おいて引き金３２は指向光源１３０を付勢し、これによ
って指向用光線かコールドミラー７８から後方に反射さ
れ、がつ集束ミラー７６から前方に反射されて記号に向
かう。この第１の動作状態において引き金は集束ミラー
７６を予め定められた固定位置に置くものである。この
固定集束ミラー７６は指向用光線を記号に導き、その面
上において第１１図の中央スポット領域１５０に等しい
スポット領域に可視的に照射する。このスポット領域は
記号を読み取る前の位置決めにおいて使用者を助け、走
査前の視界において特定されるものである。集束ミラー
の固定的な位置決めは走査モータ７０のＤＣ巻線を付勢
し、その出力シャフト及びシャフト上の集束ミラー７６
か中間基準位置まで角度的に回動することにより有利に
達せられる。
その結果、引き金３２か第６図に示すような第２位置ま
て抑圧されると、レバー１６６はボタン１６またけてな
く、ボタン１６４をも押圧し、これによって第２の動作
状態か確立される。この第２の動作状態において引き金
はヘッド内の残りすべての能動素子を付勢する。すなわ
ち、レーザダイオ−１・４２）集束ミラー７６の振動を
生ずる走査モータ７０のための制ｉ卸回路、ホトダイオ
ード８０、信号処理回路、並びにヘッド内の他の回路部
分を付勢し、記号の読み取りを開始するものである。集
束ミラー７６はこの場合には固定でなく、振動して指向
用光線を記号の左右にわたって動的に掃引し、その面上
の線領域を可視的に照射するものである。この線領域は
第１３図の線領域１５６と同様てあり、視界に沿って延
長している。したかって、走査中において使用者は記号
の読み取り追跡動作の目視基準を得ることができる。こ
のような記号の追跡は近接記号については極めて鮮明に
視覚認識できるか、遠方記号についてはそれほと明瞭に
は認識てきない。
ヘッド内の諸要素の前述した指向機構はまたビルトイン
逐次接点を有する単一の２極スイツチを用いることによ
っても達せられる。
再び第２図および第３図を参照すると、ヘッド内の種々
の要素の多くは正面衝撃遮断器１７２及び背面衝撃遮断
器１７４により衝撃遮断されていることに注意すべきで
ある。この衝撃遮断器１７２上には回路板４８及びその
回路板上の全素子が支持され、背面衝撃遮断器１７４上
には走査モータ７０及び指向光源！３０を装備した支持
板１７６か支持される。胴体部の内側は光遮蔽板１７８
により分割され、コールドミラー７８か周囲光をホトセ
ンサ８ｏに到達させないようになっている。
第２図のレーザ走査ヘッドは再帰反射型てあり、圧射し
−サ光線並びにセンサ手段の視界が走査される。この発
明の精神の範囲内において他の種々の変形態様も実施可
能であることは容易に理解されよう。例えは、出射レー
ザ光線をヘッド上の１つの窓を通る記号に向かわせ、か
つその記号面を左右に掃引させ、同時に視界は走査しな
いて、帰還レーザ光線をヘッド上の別の窓を通して捕捉
することもてきる。また、出射レーザ光線を記号に導く
ものの、それを左右に掃引せず、視界を掃引することも
考えられる。
ハウソングの形状については美的、環境的、寸法的並び
に電子要素及び機械要素の選択及び配置に応した種々の
ものを図示のハウジングに代えて採用することができる
。
この発明のレーザ走査ヘッドは手持ち型である必要はな
いか、記号か動作ステーション、なるへくならレーザ光
線を通過する架設窓またはボートの下側を通過するよう
にした卓上自立型動作ステーションにおいて組み込むこ
とができる。動作ステーションそのものは固定であるか
、少くとも記号の走査中においてその記号は動作ステー
ションに関して移動可能であり、出射ビームと整合しな
ければならない。そのため、ここに述べる指向光線機構
か特に有利な手段となる。
この発明のレーザ走査ヘッドはそれぞれ１〜６ｉｎＳ１
−１２ｉｎ、　　１〜２０ｉｎの動作距離内における高
、中及び低密度のバーコード記号を読み取ることがてき
る。ここに高、中及び低密度のバーコード記号はそれぞ
れその最少幅が約７．５ミル、１５〜２０ミル、及び３
０〜４０ミルのバーまたはスペースを存するものとして
定義される。好ましい実施例において既知密度の記号に
対する基準面の位置はその記号のための最大動作距離に
対して最適化される。使用者かヘッドを記号に向けるこ
とを助けるためには、ここに述べた指向光線機構に加え
て、さらに別の手段か装備される。例えばハウジングの
上部に形成されて第１または第２の光路の方向に沿って
延びる高位置観察素子なとのような機械的指向手段が使
用者によって照準合わせできるようになっている。さら
に、ヘッドには監視窓を有する覗き穴を設け、これによ
って使用者か窓内に見える記号に照準を合わせるように
することもてきる。また、記号を発見するためには音響
探知手段を用いることもてきる。この探知手段は音響信
号を発射して返ってくる反響信号を検出７し、その検出
により音響指示器を付勢するものである。この音響指示
器は音響を発生するかまたは一連の音響列の発生頻度を
代えることにより使用者に対し記号か見出されたことを
告知することができる。
この発明の他の様相においては、前述した指向用光線の
スポットを記号上において点滅させることを要求される
場合かある。これは例えばスポットをより発見し易くす
るため、または指向光源により消費される平均電力を節
約するために有用である。このような点滅光スポットは
電気的または機械的手段により達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の携帯用レーザダイオード走査ヘッドの
正面図、 第２図は第１図の２−１線に沿って描いた拡大断面図、 第３図は第２図の３−３線に沿って描いた断面図、 第４図は第２図の４−４線に沿って描いた拡大部分断面
図、 第５図は第１図の動作状態にある引き全機構を示す部分
拡大図、 第６図は第２の動作状態にある同様な部分拡大図、 第７図は第１図のヘッドに取外し可能に装着されたバッ
テリバックを示す部分図、 第８図は第１図の８−８線に沿って描いた一体化走査／
集光／集束ミラー素子を示す拡大断面図、第９図はレー
ザ光線に照射され、かつその光線を反射する記号を示す
拡大図、 第１θ図は静止シングルビーム指向方式を示す略図、 第１１図は静止シングルビームまたはツインビーム指向
方式により照射された記号部分を示す拡大図、 第１．２図は静止ツインビーム指向方式の略図、第１３
図は動的シングルビーム指向方式により照射された記号
部分を示す拡大図である。 １０・・・・・・ヘッド、 １２・・・・・・ハンドル部、 １４・・・・・・胴体部、 ３２・・・・・・引き金、 ４２・・・・・・レーザダイオード、 ４４・・・・・・バッテリバック、 ４６・・・・・・電気ケーブル、 ５０・・・・・・光学チューブ、 ５４・・・・・・レンズバレル、 ５６・・・・・・絞り開口、 ６２・・・・・・集束レンズ、 ６６・・・・・・走査ミラー ７０・・・・・・走査モータ、 ７６・・・・・・集光ミラー ８０・・・・・・ホトセンサ、 １００・・・・・・記号、 １０６・・・・・・レーザスポット、 １２８・・・・・・ホストコンピュータ。 第４図 ２８ 第゛５図 ２ 第６図 第８図 ７６、

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）レーザ光線を発生するためのレーザ光源手段と、
    走査されるべき目的物に前記光線を向けるための光学手
    段と、前記目的物を走査するために前記光線を走査方向
    に振らせるための走査手段とを有し、これら光源手段と
    、光学手段と、走査手段とを収容する走査ヘッドと、か
    らなる光学的走査装置において、前記光源手段と前記光
    学手段と前記走査手段とを所定の光学的位置関係に配列
    して位置決め支持する支持機構が、前記走査ヘッド内に
    取り外し可能に設けられ、前記光源手段と前記光学手段
    と前記走査手段とが前記支持機構とともにユニットとし
    て交換できるようになったことを特徴とする光学的走査
    装置。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載した走査装置におい
    て、前記光源手段がレーザ光線を放射するためのガスレ
    ーザ管からなることを特徴とする走査装置。
  3. （３）特許請求の範囲第１項に記載した走査装置におい
    て、前記光源手段がレーザ光線を発生するためのレーザ
    ダイオードからなることを特徴とするレーザ走査装置。
  4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
    記載した走査装置において、前記支持機構は、緩衝手段
    を介して前記ヘッドに取り付けられたことを特徴とする
    走査装置。
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