JPH0352109B2 - - Google Patents

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JPH0352109B2
JPH0352109B2 JP2073164A JP7316490A JPH0352109B2 JP H0352109 B2 JPH0352109 B2 JP H0352109B2 JP 2073164 A JP2073164 A JP 2073164A JP 7316490 A JP7316490 A JP 7316490A JP H0352109 B2 JPH0352109 B2 JP H0352109B2
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scanning
head
laser
symbol
laser beam
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Suwaatsu Jeroomu
Baakan Edowaado
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Symbol Technologies LLC
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Publication of JPH0352109B2 publication Critical patent/JPH0352109B2/ja
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    • G06K7/10881—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices constructional details of hand-held scanners
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    • G06K7/10594—Beam path
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    • G06K7/10633—Basic scanning using moving elements by oscillation
    • G—PHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バーコード記号の読み取り装置、特
にバーコード記号の読み取り装置のための走査装
置に関する。さらに詳細に述べると、本発明は、
バーコード読み取り装置のための手持ち式の走査
装置に関する。
〔従来技術〕
バーコード記号を読み取るための読み取り装置
には、定置式と手持ち式とがある。定置式の読み
取り装置は、固定的に配置され、読み取るための
バーコード記号を有する物品を該読み取り装置の
上に持つてきて、読み取り窓に沿つて動かすこと
により読み取りが行われる。手持ち式のバーコー
ド記号読み取り装置は、該装置を手で保持してバ
ーコード記号をもつた物品に当て、バーコード記
号の読み取りを行う。
従来のバーコード読み取り装置のための手持ち
式の走査装置は、走査ヘツドの先端を読み取るべ
きバーコード記号に接触させることにより読み取
りを行う形式が主である。この形式の走査装置に
は、読み取りのためのレーザ光をバーコード記号
の配列方向に振らせて走査を行うものがあるが、
走査ヘツドの先端がバーコード記号に接触して置
かれる場合には、レーザ光が確かにバーコード記
号に当たつているかどうか、を確認することがで
きず、取り扱い操作が不便である。また、操作ヘ
ツドの先端がバーコード記号に接触することによ
り、バーコード記号を汚したり傷つけたりする恐
れがある。
実開昭54−87751号として公開された実願昭52
−160885号の第２図には、バーコード記号から離
して保持しながら読み取りを行うようにした手持
ち式の走査装置が開示されている。しかし、この
装置でも、バーコード記号上を該バーコード記号
に沿つて振らされるレーザ光を視認することがで
きず、確実な読み取りを保証できない、という問
題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、バーコード記号の読み取りのための
手持ち式走査装置であつて、読み取られるバーコ
ード記号から離して使用でき、バーコード記号上
にレーザ光の軌跡が合致しているかどうか、を読
み取り中に視認でき、かつ使用に非常に便利に構
成されたバーコード読み取りのための手持ち式走
査装置を提供することを解決すべき課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明の走査装置に
おいては、走査ヘツドが軸方向に向いた胴部と該
胴部に対して横方向に延びるハンドル部とからな
るピストル型に構成される。走査ヘツドの胴部に
は軸方向に向いて開口が形成され、走査ヘツド内
には、レーザ光源からのレーザ光を該開口から射
出するための光学手段が設けられる。走査ヘツド
内には走査手段が設けられてレーザ光を繰り返し
走査方向に振らせるように作用する。走査ヘツド
には、ハンドル部を把持した手により操作可能な
ようにトリガ手段が設けられる。光学手段は、レ
ーザー光を走査ヘツドの外側における作動間隔の
範囲内に合焦させ、射出されたレーザー光は、走
査ヘツドの外部に該ヘツドから離れて置かれたバ
ーコード記号に当てられる。そして、射出された
レーザー光に対する視野を走査ヘツドにより妨げ
られることなくバーコード記号に当てられるレー
ザ光を通常の使用状態で走査ヘツドの背後位置か
ら視認しながらバーコード記号の走査を行うこと
ができるように構成する。
〔作用〕
本発明の走査装置は、走査ヘツドのハンドル部
を手で把持して胴部の先端をバーコード記号に向
け、ハンドル部を把持した手によりトリガを走査
することにより、レーザ光をバーコード記号に向
けて射出し、該バーコード記号の走査を行うこと
ができる。走査ヘツドはピストル型に形成されて
いるので、レーザ光の射出方向をバーコード記号
に向けて狙いをつけることが非常に容易であり、
レーザ光を確実にバーコード記号に当てることが
可能になる。
また、走査ヘツドから射出されるレーザー光
は、光学手段により、走査ヘツドの外側における
作動間隔の範囲内に合焦させられ、射出されたレ
ーザー光は、走査ヘツドの外部に該ヘツドから離
れて置かれたバーコード記号に当てられるように
なつており、かつ射出されたレーザー光に対する
視野を走査ヘツドにより妨げられることなくバー
コード記号に当てられるレーザ光を通常の使用状
態で走査ヘツドの背後位置から視認しながらバー
コード記号の走査を行うことができる構成とされ
ているので、バーコード記号の走査中に、レーザ
ー光が確実にバーコード記号に当たつていること
を視認でき、確実な読み取りが可能になる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
１ レーザー管走査機構 図面第１ないし３及び１１図を参照すると、
参照数字１０により軽量の手持ち型携帯用レー
ザー走査ヘツドが示されている。この走査ヘツ
ドはバーコード記号を読み取り、又は分析する
ためのレーザー走査システムとして用いられ
る。このコード記号はこれにより指示する物品
の特性を多数の数字で表わすためのテコード
（解読）される種々の幅で間隔した線群からな
つている。最近使用される典型的な記号バーコ
ードはユニバーサルプロダクトコード
（UPC）、EAN、コーダバー（codabar）及び
コード３９である。
第１図を再び参照すると、携帯用レーザー走
査ヘツド１０は、ハンドル部１２及び胴部１４
を有するピストル型ハウジングを含んでいる。
ハンドル部１２はそれが使用者の手のひらに収
まる程度の横断寸法及び外径寸法を有する。胴
部１４は取外し可能なコネクタ１６，１８によ
りハンドル部１４に連結されている。
ハンドル部及び胴部はいずれも合成樹脂、プ
ラスチツク材料などの軽量で弾性及び耐衝撃性
を有する材料からなつている。プラスチツクハ
ウジングは射出成形により作られるのが好まし
いが、真空成形又は吹付け成形によつても得ら
れる。このハウジングは薄い殻体からなり、た
とえば1640cm3（100in3）以下の容積を有する室
を形成した中空体である。ヘツド１０の全体積
は1640cm3より十分小さいことが望ましく、たと
えば中空部の容積が820cm3（50in3）であるよう
にされる。
胴部１４はほぼ水平に軸方向に細長く延びて
おり、両端部２０，２２を有する。ハンドル部
１２はやはり細長い形状であり、胴部に対し横
方向にある角度を以て連結される。取外し可能
なコネクタ１６，１８は、ハンドル部を胴部の
下側においてその両端部２０，２２の中間位置
に取り付けるものである。この連結構造は、使
用者がヘツド１０をその胴部の下側から把持し
てヘツドをバランスよく取り扱えるように配慮
したものである。
胴部１４の中空室内にはレーザー光線を発生
するための小型光源手段が取り付けられる。１
つの好ましい実施例において、この光源は同軸
型のヘリウムネオンレーザー管２４からなり、
このレーザー管は波長632.8ナノメータの赤色
光を発生する。レーザー管は固くシールされた
アンパツケージ管である。このレーザー管は軽
量（すなわち約170ｇ（6oz.）未満、典型的に
は約85ｇ（30oz.）まで）であつて、長さが短
く（約20.3cm（8in.）未満、典型的には約12.7
cm（5in.）程度）、その必要なDC電力が小さい
（すなわちアノード電圧が1100V未満、典型的
には650V程度、アノード電流が4.5ｍＡ未満、
典型的には４ｍＡ程度である）。さらにレーザ
ー管のフアイヤー電圧は6KV未満、典型的に
は約3.4KV（最大値）と小さく、したがつて出
力も約0.5ｍＷ程度となり、1500時間以上の長
寿命となる。
レーザー管２４はTEM（nmq）モードにおい
て光線を発生する。この多元モード管はアノー
ド２６の至近において軸断面がほぼ円形のビー
ムスポツトを有するレーザー光線を発生する。
このレーザー光線はアノード２６から約3.5な
いし4mradの発散角で発散する。
ストラツプ３２，３４はそれぞれの両端にス
プリングを有し、レーザー管２４を支持板３０
に固定するためにその管の外周面に装着され
る。支持板は胴部に関し衝撃を吸収できるよう
にゴムバンパー３６，３８を用いて取付けられ
る。特に、バンパー３６はハウジングと、支持
板３０の正面垂直フランジ部４０との間に取り
付けられ、支持板及びその関連要素の前後水平
移動を最小にするものである。バンパー３８は
ハウジングと支持板３０の水平後部との間に取
り付けられ、支持板及びその関連要素の上下移
動を最小にするものである。
支持板３０に対向するレーザー管２４の下側
は一対の互いに隔たつた溝付支持体４２，４４
に支持される。各支持体４２，４４は支持板３
０にねじ込まれた調整ねじ素子を有する。これ
らのねじ素子４６，４８は個々に操作可能であ
り、これにより支持板に関するレーザー管の位
置を調整するとともに、レーザー光線を後に述
べる小型光学手段と正確に整列させることがで
きる。
レーザー管２４にDC電力を供給するための
DC電源５０はハンドル部１２の内側室内に取
り付けられる。このDC電源素子５０は約65.6
cm3（4in3）の体積を占めるとともに、約170ｇ
（6oz.）の重さを有する。この電源素子はハウ
ジング内に配置される諸素子の中で最も重量の
大きい素子であり、したがつてハンドル部へこ
の重量素子の接地は、レーザーヘツドの重心を
下げて取り扱いやすいようにバランスよくした
ものである。
第１４図に最もよく示す通り、電源５０は入
力端子５２に低いDC電圧、すなわち12VDCを
加えるものである。この12VDCは接続ケーブ
ル５８内に装備された非シールド型分離導線に
より供給されるものである。電源５０はさらに
出力端子５４を有し、この端子からバラスト抵
抗５５を介してレーザー管２４のアノード２６
に適当なアノード電圧及びアノード電流を供給
する。バラスト抵抗５５は約100KΩであり、
2Wの容量を有する。レーザー管２４のカソー
ド２８は接地される。
電源５０はさらに制御端子５６を有し、この
端子は後に詳述するようにトリガースイツチ６
０及び制御回路に機能的に接続される。制御端
子５６における制御信号の存在及び消滅は、出
力端子５４においてアノード電圧が発生するか
否かを決定するものである。これら種々の端子
５２，５４，５６のための電気接続は、説明の
便宜上第１図から省略してある。
トリガスイツチ６０はハンドル部材１２に設
けられ、該ハンドル部１２を把持する手の指で
操作することができる。このトリガスイツチ６
０は、ハンドル部１２の近傍で胴部１４に設け
ることもできる。
再び第１図を参照すると、レーザー光線は胴
部内に取り付けられた小型の光学手段に導かれ
る。光学手段はレーザー光線を光学的に変調
し、かつその変調光をハウジングを通る光路に
沿つて導くように構成された光学素子列を含ん
でいる。レーザー光は胴部１４の軸方向にほぼ
沿つた方向でハウジングの端部２０における開
口すなわち出口孔６２からハウジング外に出射
し、バーコード記号上に入射する。このバーコ
ード記号はハウジングの外部に配置された基準
面に近接して配置される。
第１図に示す例では、出口孔６２は胴部１４
の先端に形成されているが、この出口孔６２を
胴部１４の後端ぶ付近に形成した段部に開口さ
せ、レーザーがこの出口孔６２から胴部１４の
上壁部８２の上方を通るように構成してもよ
い。
光学素子列はビーム拡散用の凹レンズ６４及
び対物凸レンズ６６を有し、これらのレンズは
典型的にはｆ／６ないしｆ／７の範囲にあるｆ
数を有する。光学素子列を出るビームのｆ数
は、典型的にはｆ／50ないしｆ／60の範囲にあ
る。この多元モードレーザーのためのレンズパ
ラメータの他の選択は焦点深度を2.54cm（1in.）
以上にすることである。
すでに述べた通り、ビームスポツトの直径は
レーザー管のすぐ外側において約0.89mm（35ミ
ル）である。ビーム拡散レンズ６４はビームス
ポツトの直径を対象物レンズ６６の部分で約
6.35mm（250ミル）に拡大する。光学素子列は
ビームスポツトが対物レンズ６６から約260mm
離れた基準面において0.13〜0.18mm（５〜７ミ
ル）の大きさを有するようにレーザービームの
焦点合わせをする。基準面における６ミルのス
ポツトサイズは、標準作動間隔だけ基準面から
対物レンズに近い側または遠い側に偏つた位置
でも維持されるようにする。好ましい実施例に
おいては、基準面は胴部１４の端部２０から約
2.54cm（１インチ）離れており、動作間隔は約
２インチとする。したがつて６ミルのスポツト
サイズは基準面と１インチの間隔にある端部２
０からさらに2.54cm（１インチ）離れたところ
においても維持される。バーコード記号はこの
範囲のいかなる部分に配置されても正確に解読
又は分析されることができる。
光学素子列の凸レンズ及び凹レンズと焦点距
離は特に多元モードレーザービームを変調する
ように設計されている。基準面におけるビーム
スポツトはなお暗域を有するが、不均一輝度特
性はやや弱まつている。
一元モードレーザー管を使用する場合には、
光学素子列は多元モードの場合に比してありふ
れたものであり、レンズのｆ数は典型的には
ｆ／120ないしｆ／200の範囲にあり、5.08〜
7.62cm（２〜３インチ）の焦点深度を達成する
ものである。多元モードの場合、レンズのｆ数
はこれよりも小さいため、１インチ程度の焦点
深度を実現することができ、動作間隔を2.54cm
（１インチ）以上、典型的には２インチ程度に
することもできる。
小型走査手段は胴部の内側室内における光路
中に取り付けられ、これによりレーザービーム
を周期的に掃引してバーコード記号を横断さ
せ、そこから反射させることができる。この走
査手段は所定の方向（Ｘ軸）、すなわち記号の
長さに沿つてこれを掃引するための、少なくと
も１つの小型走査手段６８からなつている。し
かしこのような走査手段に限る必要はなく、別
の小型走査手段７０により記号を横方向（Ｙ
軸）、すなわち前記所定の方向と直角な方向に
沿つて掃引することもできる。
種々の型の走査素子はいずれかの走査手段６
８又は７０のために用いられる。たとえばモー
タにより駆動される小型の多角形素子が用いら
れ、さらに1978年５月31日付の米国特許願第
911171号において開示された種々のバイモルフ
走査振動素子を用いることができる。
どのような場合でもＸ軸走査手段６８及びＹ
軸走査手段７０は後に詳述する通り、胴部１４
内に支持できるような寸法及び重量を有するも
のである。これらの走査手段６８，７０の動作
については第４ないし１０図に関連して後述す
る。ここでは２つの走査手段６８，７０が往復
振動する出力軸７２，７４を有する走査モータ
であることに留意すべきである。光反射手段、
すなわちミラー７６，７８はそれぞれシヤフト
７２，７４上に支持されて光路中に位置する。
モータ制御手段は各モータを駆動してそれらの
シヤフトが360°より小さい弧状路においてコー
ド円周方向に往復回転させるように作用するも
のである。典型的には弧状路の長さは垂直に関
して約5°である。当然乍らこれ以下の弧状長さ
も採用される。ミラー上に入射したレーザー光
線は少なくとも１秒間に５回、典型的には約
100回の振動速度で急速に移動する。
小型走査手段は固定反射手段としてのミラー
８０を有する。このミラーは支持板上に固定さ
れ、出力シヤフト７２の回転軸に関し約45°の
角度を有する。対物レンズ６６から出た光線は
この固定ミラー８０に入射し、ここから水平面
内において反射され、ミラー７６面に入射す
る。このミラー７６はシヤフト７２に支持され
ており、シヤフト７２，７４の回転軸に関し約
45°の角度を有するものである。ミラー７６に
入射する光は上向きに反射されてミラー７８に
入射する。このミラー７８はシヤフト７４上に
おいて45°の角度で支持されている。ミラー７
８に入射する光は前向きに、すなわち胴部１４
に沿つた長さ方向に反射される。この光線はレ
ーザービーム透過用の出口窓６２を通過する。
シヤフト７２の往復振動はレーザー光線をバ
ーコード記号に沿つて長さ方向に移動させ、し
たがつてＸ軸走査が形成される。所望に応じて
シヤフト７４の往復振動がレーザー光線を記号
の高さに沿つて移動させ、これによりＹ軸走査
を形成することもできる。
Ｘ軸走査モータ６８のみが駆動されて、ミラ
ー７６が均一速度で駆動される場合には、レー
ザー光線は水平方向に直線的に変位し、したが
つて基準面にはほぼ直線的な走査線が形成され
る。同様にＹ軸走査モータ７０が駆動されて、
ミラー７８を均一速度で駆動する場合にはレー
ザー光線が垂直方向に直線的に変位し、したが
つて基準面にはラスター型の走査パターンが形
成される。この走査パターンは垂直方向に沿つ
て１つ１つ束ねられる形のほぼ平行な等間隔の
走査線群からなつている。
胴部１４はそれぞれ端部２０の出口孔の上部
及び下部に配置された上壁部８２及び下側傾斜
壁部８４を有する。上壁部８２はほほ平坦に形
成されており、端部２０に近接した部分には直
立した突起等を持つていない。出口孔は広く、
あるいは狭くするように設計されている。レー
ザー光線は出口孔から上壁部の直下を通つて出
射する。したがつて上壁部８２はレーザー光線
を標的としての記号に正確に向かわせるための
照準ガイドとなるものである。使用者は、この
照準ガイドによりヘツド１０のほぼ背後位置か
ら標的の記号にねらいをつける。上壁部８２は
突起等の障害物を持たないので、照準の妨げに
はならない。上述した平坦な上壁部８２はハウ
ジングとレーザー光線との間の可視的な干渉を
避けるものである。
すなわち、通常の使用状態において、使用者
は走査ヘツド１０のほぼ背後位置から標的の記
号に狙いをつけるのであるが、この状態で、使
用者は、記号に当たるレーザー光線を視認でき
る。したがつて、記号の走査中に、レーザー光
線が確実に記号に当たつていることを確認でき
る。
ハウジングの内側室において、支持板３０の
正面直立フランジ４０には小型の検出手段が取
り付けられる。この小型検出手段はホトマルチ
プライヤー管又は半導体ホトダイオードなどの
ホト検出装置からなり、記号から反射された光
の強度を検出してその反射光強度を指示するア
ナログ電気信号を発生するものである。
第１図に示す通り、反射された光はまず出口
窓６２を通り、さらに赤色レーザー光線用透過
フイルタ９０を通り、一対のホトダイオード８
６，８８に入射する。これらのホトダイオード
はフランジ４０上に互いに隔たつて取り付けら
れ、アナログ電気信号を発生する。ホトダイオ
ードを１個でなく２個用いるのは視界を広げる
ためである。これら２個のダイオードの間隔は
互いに相手の視界と重なる部分を有する。走査
手段の視界が約４インチであれば、ホトダイオ
ードは互いに２インチ離すことにより、この視
界を完全に捕捉することができる。
ホトダイオード８６，８８は、バーコード記
号により反射された光のうち、胴部１４の軸方
向にほぼ沿つた方向でヘツド１０に到達した光
を検出するように、該胴部１４内に配置されて
いる。
小型の信号処理手段９２（第２図参照）は、
胴部１４の内側室内に取り付けられ、検出手段
から発生した電気信号を処理するものである。
この処理手段はレーザー管２４の一方の側にお
いて支持板３０上に固定される。処理手段はな
るべくなら集積回路から構成され、アナログ電
気信号を処理してこれをデジタル化し、データ
記述されたバーコード記号を発生する。信号処
理手段の１つに好ましい例は米国特許第
4251798号に開示されている。
走査手段６８，７０のための制御回路９４
（第２図参照）もまた、なるべくなら集積回路
からなり、レーザー管の他方の側に支持され
る。ホトダイオード８６，８８、処理手段９
２、及び走査手段６８，７０のための制御回路
９４に関する電気接続は説明の便宜上、第１な
いし３図からは省略する。制御回路の詳細な記
述は第１４図を参照して後に行なう。
上述したすべての素子、中でもレーザー管２
４、電源素子５０、レンズ６４，６６、走査モ
ータ６８，７０、ホトダイオード８６，８８、
処理回路９２、制御回路９４及び支持板３０は
ハンドル部２及びハウジングの胴部１４ととも
に軽量の走査ヘツドを構成するものであり、そ
の全重量は1.13Kg（2.5ポンド）を越えないも
のである。このように特定した1.13Kg（2.5ポ
ンド）の重量は一例であり、適当に変更するこ
とができる。典型的な例を挙げると、約453〜
907ｇ（１〜２ポンド）の重さが最も扱いやす
く、後述する半導体レーザーダイオードの実施
例においては約453ｇ（１ポンド）より軽いヘ
ツドを実現することができる。
第１ないし３及び１１図に示されたポータブ
ルヘツド１０は手持ち型ユニツトであつて、こ
れは可撓性のかさばらないケーブル５８により
レーザー走査システムの他の要素に接続され
る。この残りの要素はデジタル信号解読用コン
ピユータ回路やデータストア回路等を含むもの
であり、ある種の適用例においては電源５０及
び制御回路９４のための制御電源が含まれる。
これらの付加的な回路要素はACの壁コンセン
トに接続される卓上コンソール内に取り付ける
ことができ、第１１図の好ましい実施例におい
ては使用者が着用する装具１００内に組み込ま
れる。この後者の場合、装具には再充電可能な
バツテリーのパツクが取り付けられ、全システ
ムの野外携帯を支障なくできるようにしてあ
る。
使用者装具１００は肩掛式又はなるべくなら
ベルト吊下げ式（第１１図参照）からなり、こ
れは使用者の腰に吊下げられる。解読コンピユ
ーター１０２はこのベルトパツクに取付けられ
信号処理手段９２によつて発生したデジタル信
号を解読する働きをする。データストア回路１
０４もまたベルトパツクに取付けられ、これは
解読された信号をストアする働きをする。この
データストア回路１０４は基本的には持久性バ
ブルメモリ手段のような自蔵型メモリ装置又は
磁気カセツトあるいは揮発性半導体読み書きメ
モリ手段からなつている。低電圧の再充電可能
なバツテリー電源１０６もまたベルトパツクに
取付けられる。デコード回路１０２、データス
トア回路１０４及びバツテリー１０６はベルト
１００に分離して個々に取付けられるかまたは
約5.08cm×10.16cm×25.4cm（2in×4in×10in）
の大きさを有する単一のハウジング内に装備さ
れる。このようにしてレーザー走査システムの
全体が完全に屋外携帯用及び一体型装置として
構成される。
ケーブル５８は比較的断面が小さく軽量でか
さばらず、しかも可撓性を有するものである。
したがつて、ヘツド１０を異なつた標的記号に
向けるとき容易にこれを維持することができ
る。ケーブル５８は自由に種々の方向に移動で
きることが特徴であり、使用者が操作のために
過大な労力を要しないようになつている。
高速走査モーター Ｘ軸走査モータ６８の構造及び機能上の詳細
は第４〜第１１図に示されている。これらの実
体はＹ軸走査モーター７０についても同様であ
り、したがつて後者のモーターについては繰返
し説明することを省略する。
走査モーター６８はレーザー走査システムに
おいてバーコード記号を高速走査するための軽
量で小型のレーザー光線走査装置である。モー
タ６８は振動出力シヤフト７２を有する。この
シヤフト７２はベアリング１０８に軸支されて
いる。モータ６８は、更にシヤフト７２に固定
されてこれと一体的に振動するミラー７６を有
する。
モータ６８は、上部カツプ型ステーターハウ
ジング１１０、及び下部カツプ型ステーターハ
ウジング１１２を有する。ステーターコイル巻
線１１４，１１６はそれぞれステーターハウジ
ング１１０，１１２内に取付けられる。永久磁
石型ロータ１２０はスタブシヤフト１１８上に
支持される。このスタブシヤフト１１８はシヤ
フト７２と同一線上に配置される。ロータはス
テータコイルにより包囲され、出力シヤフト７
２に連動的に連結され、これと一体的に振動す
るものである。
上部ステータハウジング１１０は、互いに
180°の機械的変位を有する一対の極１２２，１
２４を有する。下部ステータハウジング１１２
はやはり機械的に180°変位した一対の極１２
６，１２８を有する。上部の極１２２，１２４
は下部の極１２６，１２８から90°離れている。
永久磁石ロータ１２０、各ステータコイル巻線
により定められた極の対数（すなわち一対）と
同数だけ磁化される。
走査モータ６８の構造は単純なステツプモー
タと類似であり、これはステータ巻線の極性が
変わる毎に電気パルスを不連続な機械的角度運
動に変換するために用いられる。ステツプモー
タの２個のステータコイルを交互に付勢及び消
勢することによりロータ極とステータ極との間
の磁気作用がロータを出力シヤフトの全周360°
の範囲内で不連続な角度ステツプにおいて回転
させる。
モーター制御手段９４はステツプモータとの
対応において、シヤフト７２を振動させるよう
に動作するものである。この動作はまずシヤフ
ト７２を360°より小さい弧状長さにおいて円周
方向に駆動し、次に360°より小さい弧状長さに
おいて逆の円周方向に駆動し、このような周期
運動を高速で行わせるものである。各弧状長さ
は典型的には垂直に関し約5°であるが、他の角
度変位も勿論採用することができる。振動速度
は典型的には100c.p.s.程度である。
モータ制御手段９４はステータ巻線の１つに
ほぼ一定の低いレベルDC電圧を加えるための
参照手段１４０を有する。例えばステータ巻線
１１４には導体１３２を介して12VのDC信号
が加えられる。モータ制御手段は更に他のステ
ータ巻線に時間的に変化する振幅を有する周期
電圧を加えるための可変手段１４２を含んでい
る。例えばステータ巻線１１６には導体１３４
を介して三角電圧波が加えられる。
第５，６及び７図において参照手段はステー
タコイル１１４に一定の正のDC電圧を加えこ
れによりステータ極１２２，１２４をそれぞれ
Ｎ極及びＳ極として励磁するものである。第５
図において可変手段はステータコイル１１６に
ゼロ電圧を加え、これによりロータの永久Ｎ極
及び永久Ｓ極を図示の如くステータ極１２２，
１２４と整列させるようにする。第６図におい
て可変手段はコイル１１６の正のDC電圧を加
え、これによりステータ極１２６及び１２８を
それぞれＮ極及びＳ極として励磁し、これに伴
なつてロータをコイル１１６に加えた正の電圧
振幅に応じた角度位置まで時計方向に回転させ
る。第７図において可変手段はコイル１１６に
負のDC電圧を加え、これによりステータ極１
２６及び１２８をそれぞれＳ極及びＮ極として
励磁し、その結果ロータをコイル１１６に加え
た電圧の負の振幅に応じた角度位置まで反時計
方向に回転させる。
要約すれば、シヤフト７２は周期電圧の振幅
に対応する角度位置までアナログ様式で移動す
る。この運動角度は電圧の振幅に比例する。シ
ヤフト７２の運動速度は周期電圧の変化速度に
対応する値をとる。運動の方向、すなわち時計
方向か反時計方向かは周期電圧の傾斜すなわち
正の勾配か負の勾配かによつて決定される。振
動速度は周期波形の周波数に比例する。この振
動速度は少なくとも１秒間に５回であり、好ま
しい実施例においては１秒間に約100回振動す
る。
周期電圧の波形は鋸歯状波、正弦波又は三角
波等何らかの時間変化電圧である。周期的な駆
動波形の場合、シヤフトの速度は非直線的であ
り、実施例においてもシヤフトが第６及び７図
の掃引制限位置に向うときは速度を低下し、第
５図の均衡位置に向うときは速度を上げるとい
う意味において正弦波状に変化するものであ
る。
周期的な駆動電圧の振幅に関するシヤフト位
置の比較的直線的な軌跡を達するために行われ
る調整はステータコイル１１４に加える一定の
DC電圧の振幅を予めセツトすることであり、
この調整は参照手段１４０を所定の値にするこ
とにより行われる。全ての振幅要素は共振周波
数により特徴づけられる。走査モータ６８の場
合、共振周波数は可動構造の質量、及びステー
タ巻線により確立される固定磁界（すなわちス
プリング乗数）により決定される。したがつ
て、ステータコイル１１４に加えるDC電圧レ
ベルを変化することによりシヤフトの動作周期
を所望の値に調整することができる。
より直線的な軌跡を達成する別の方法は第８
図に示した帰還回路を用いることである。小型
の走査モータは約28.35ｇ（1oz）の重量を有し
約2.54cm×0.635cm（1in.×0.4in）の体積を占有
する。走査モーターは約１万時間という長い動
作寿命を有する。これは後に述べる通り、しば
しば停止させられるからである。
より直線的な軌跡を達成する為に別の方法は
第９及び第１０図に示す閉ループ走査モータ制
御回路を用いることである。
第１４図を参照すると各小型走査モータ６
８，７０は基準手段140及び可変電圧手段142を
有する。更に制御回路９４にはシヤツター手段
１５０が装備され、これはモータ６８，７０の
いずれか、または双方の出口シヤフトを１つの
シヤツター位置に移動させるためのシヤツター
電圧を発生する。このシヤツター位置へのシヤ
フトの移動において、関連するミラーがレーザ
ー光線を出口孔６２から記号に向かわせないよ
うな位置に移動するものである。
シヤツター手段150は可変電圧手段に電気接
続される。一実施例において、シヤツター手段
150は駆動電圧の振幅より大きい振幅を有する
電圧を発生する。第６図において破線で示すロ
ータ１２０′はシヤツター位置を示している。
この大きい振幅の電圧は出力シヤフトを実線で
示す掃引制限位置が要求するより大きい角度範
囲まで変位させる。この場合、関連するミラー
は光路からはずれて移動し、したがつてレーザ
ー光線の信号を遮断する。
別の好ましい実施例において、シヤツター手
段は上述した掃引範囲の外側にミラーを移動さ
せるような動作をしない。すなわちシヤツター
手段は反射光が出口孔を通過しないような掃引
範囲内の位置へミラーを移動させるように動作
する。反射光はハウジング自体の内側に収まる
か、又はハウジング内に支持された黒体のよう
な光吸収器に向けられる。
好ましい実施例において、可変電圧手段はミ
ラーを移動させることにより反射されたレーザ
ー光線が、出口孔６２における出口窓の長さよ
り長い視界を横切るように掃引されるようにす
る。実施例において出口窓の両側におけるハウ
ジング壁はレーザー光線が出口窓の長さ以上の
全掃引範囲を通じて掃引されるとき、レーザー
光線と交差し、その信号は阻止する。この場
合、シヤツター位置はミラーから反射されるレ
ーザー光線が出口窓の長さを越えて進行するよ
うにそのミラーを位置づける。この場合におけ
るシヤツター位置は全掃引範囲内にあるが、レ
ーザー光線は記号に到達することを阻止され
る。
このシヤツター位置はモータの停止条件を表
わすものである。頻繁なモータの停止は後述す
る通りきわめて小さいデユーテイーサイクルを
意味する。
対象物の検出 すでに述べた通り、走査手段は標的の記号を
急速に、かつ繰り返し走査する。正確な動作を
行なわせるためには多数の走査が一対象物のた
めに行なわれるか、又は１回の走査が多くの対
象物のために行なわれるかを識別する必要があ
る。走査されるべき各対象物をその回転におい
て検出する能力は好ましい解読を行なうために
必要不可欠なことである。
トリガー手段６０（第１及び１０図参照）は
走査手段６８，７０を付勢して何回でも、すな
わちこのトリガー手段６０が付勢がされるたび
毎にバーコード記号を繰り返し掃引させるため
に用いられる。トリガー手段60は、なるべくな
らハウジング上でその胴部及びハンドル部の連
結部に近接して取り付けられた手押し型スイツ
チからなつている。このトリガースイツチ６０
はハンドル部において使用者の人指し指で押圧
する引き金スイツチとして配置される。このス
イツチが押圧されるたびに走査手段は記号を多
数回、たとえば200回程度掃引する。
デコード回路１０２が解読し、その記号が最
初の走査において表われるか、又は200回まで
の何回目かの走査において表われるとき、この
デコード回路はデコード信号を発生してケーブ
ル５８内の導体を介してヘツドに取り付けた表
示手段に供給し、この手段を付勢する。この表
示手段はブザー９８又は発光ダイオード９９あ
るいはその両方によつて構成される。ビーバー
９８が音声を発するか、又はダイオード９９が
発光すると使用者はこれによつて特定記号のた
めの走査が終了したことを知る。スイツチ６０
及び表示手段の作動はレーザー走査システムに
走査が開始及び終了した場合を識別させるもの
である。トリガースイツチ６０は表示手段の作
動前又は作動後に解除されることができる。
表示手段の表示後において走査が終了する
と、機械的シヤツター回路１５０が出力シヤフ
トをそれらのシヤツター位置に移動させ、レー
ザー光線が出口孔から出射することを阻止す
る。レーザー管２４はこの時点では遮断され
ず、走査モータのみが遮断される。これは安全
な構成であるとともに、レーザー管及び走査モ
ータの動作寿命を長くするものである。
トリガースイツチ６０の付勢は先に遮断され
たレーザー管２４を付勢するものである。さら
にトリガースイツチ６０の付勢はタイマー手段
１５２を付勢する。タイマー手段１５２は５分
間程度の所定の周期内において動作状態を維持
する。トリガースイツチ６０がこの５分間周期
内に付勢されなければ、レーザー管は自動的に
遮断される。これは電源素子５０の制御端子５
６に制御信号を送ることにより達せられる。こ
れにより１つの節電が行なわれる。又、トリガ
ースイツチがこの時間周期内に押圧されると、
この時間周期が再開され、レーザー管が自動遮
断されるまで、さらに５分間待機する。この自
動手段はトリガースイツチが次の５分間に押圧
されなかつた場合に生ずる。ヘツドにはあらゆ
る時点においてレーザーのオン・オフ状態を指
示するための別の発光ダイオード９７（第１図
参照）が取り付けられる。
すでに述べた通り、トリガー手段６０の各付
勢は複数回の走査を開始するものであり、この
走査はデコード回路が解読動作を実行するまで
行なわれ、そのときビーバー９８又は発光ダイ
オード９９あるいはその双方に解読信号が供給
される。これによる音声又は発光表示は使用者
に繰り返し走査が終了したこと、及び別の記号
を走査できることを告げるものである。
解読動作が行なわれなかつた場合には、トリ
ガー手段はトリガーの付勢時点から一定の時間
経過後においてこの繰り返し走査を終了するよ
うに働く。この所定の時間周期は、典型的には
３秒程度であり、これは使用者が対象物を目視
確認できるに十分な時間として選択される。ト
リガースチツチが上記３秒間の経過前及び解読
動作が達成される前に解除されると、走査はや
はり自動的に終了する。
レーザーダイオード走査装置 レーザービーム発生手段としては、ここに述
べたレーザー管２４に限る必要はなく、たとえ
ば第１２図に示すような半導体レーザーダイオ
ード２００を用いることができる。このレーザ
ーダイオードは連続波又はパルス型の素子であ
る。そしてこのレーザーダイオードはたとえば
ゼネラルオプトロニクスコーポレーシヨン、レ
ーザーダイオードインコーポレイテツド及びオ
プチカルインコーポレイシヨンシステムズイン
コーポレイテツド等の、種々の製造元から容易
に購入することができる。
レーザーダイオード２００はヘツド１０内に
取り付けられる。１つの好ましい取付機構にお
いては、ダイオード２００はヘツド１０にねじ
込まれた吸熱素子２０２上に支持される。この
ダイオード２００はレーザー管２４に比較して
小型軽量である。したがつてレーザーダイオー
ドの使用は重量を１ポンドより小さくし、サイ
ズを約819cm3（50in3）より小さくしたような場
合に特に適している。
さらに高電圧電源（すなわち650VDC）及び
低電圧電源（すなわち12VDC）を必要とした
レーザー管２４に対し、このレーザーダイオー
ド２００は低電圧（すなわち12VDC）のみを
要する。この電圧電源５０を除去することはさ
らに体積及び重量を小さくするのに役立つ。
レーザーダイオード２００はほぼ矩形の空洞
又はレーダー発射絞り２０４を有し、その開口
は約１×10μm2の大きさにされる。発射された
レーザー光線は、開口２０４から外側に発散し
て、約10°ないし20°又は40°ないし50°の対称的
な角度範囲に拡散する。レンズ系２０６は口径
数が0.25、総合倍率が10×ないし15×、そして
ｆ数が約ｆ／２となるように設計されている。
走査手段及び信号処理手段は簡略化のため第１
２図からは省略する。
矩形出口開口２０４を設けたことにより、ビ
ームスポツトの軸断面はやはり矩形状又は長円
形となる。基準面における細長いビームスポツ
トは約0.15mm×0.025mm（６ミル×１ミル）の
大きさとなる。この細長いスポツトの長さ方向
は走査されるべき記号の高さに沿つて整列す
る。細長いスポツトの幅、すなわち短径は走査
されるべき記号の長さに沿つて整列する。
矩形又は長円形ビームスポツトによる走査は
円形ビームスポツトによる走査よりも好まし
い。これは前者の細長いスポツトが記号上の明
暗遷移領域を横切るときに、より急激な振幅変
化を有する電気信号を発生し得るからである。
細長いスポツトが記号上の暗線（dark line）
と並ぶと、このライン全体の高さに及ぶライン
幅の変化が平均化される。そして細長いスポツ
トが次のスペースに移動すると、明暗遷移は円
形スポツトの場合に比較してより急激に表われ
る。このようなより大きい分解能は印刷された
ラインとスペースとの対比が貧弱な場合におけ
る記号の解読ミスを減少するものである。
レンズ２０６は細長いスポツトを記号のライ
ンに整列させて約10°ないし15°の小さな傾きが
許されるように設計されている。
〔効果〕
以上を要約すると、本発明は、走査ヘツドが軸
方向に向いた胴部と該胴部に対して横方向に延び
るハンドル部とからなるピストル型に形成されて
いるレーザ走査装置を提供するものであつて、こ
の構成の特徴は、走査ヘツドのハンドル部を手で
把持して胴部の先端をバーコード記号に向けて狙
いをつけ、レーザー光をバーコード記号に当てる
ことができることにある。したがつて、取り扱い
が容易であり、レーザー光の方向を確実にバーコ
ード記号に向けることが可能になる、という効果
が達成できる。
また、走査中にレーザー光が確実にバーコード
記号に当たつていることを視認できるので、失敗
の割合がきわめて低い読み取りが可能になる。そ
の結果として、読み取り時間を短縮することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明によるレーザー管型レーザー
走査ヘツドの銃型実施例を示す側断面図、第２図
は第１図の実施例の上断面図、第３図はその正面
図、第４図は本発明による制御回路に接続された
小型の高速走査モータの側断面図、第５図は第４
図のモータにおいてロータがその均衡位置にある
状態を示す略図、第６図はロータがその掃引限界
位置の一方に位置し、破線においてそのシヤツタ
ー位置を示す第５図と類似の略図、第７図はモー
タが前記掃引限界位置の他方に位置した状態を示
す第５図と類似の略図、第８図は第４図のモータ
における出力軸速度を変えるための掃還回路を示
す図、第９図は本発明による第４図のモータのた
めの閉ループ型走査モータ制御回路を示す図、第
１０図は第９図のモータ制御回路の電気回路図、
第１１図は本発明によるレーザー走査ヘツドの第
１図の実施例を使用した完全野外携帯用レーザー
走査システムを示す略図、第１２図は本発明によ
る携帯用レーザー銃走査ヘツドの半導体レーザー
ダイオードによる実施例を示す略図、第１３図は
本発明において検査ステーシヨンとして利用され
るレーザー走査ヘツドのブラケツト支持による箱
型の実施例を示す略図、第１４図は本発明による
制御回路の電気回路図である。 １０，１０ａ……走査ヘツド、１２……ハンド
ル部、１４……胴部、２４……レーザー管、２６
……アノード、５０……DC電源、５８……接続
ケーブル、６８……Ｘ軸走査手段、７０……Ｙ軸
走査手段、７２，７４……往復回路シヤフト、８
６，８８……フオトダイオード、９２……信号処
理回路、９４……モータ制御手段、９０……レー
ザー光透過フイルタ、６０……トリガースイツ
チ、１００……使用者装具、１０６……バツテリ
ー、２００……レーザーダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 軸方向に延び前記軸方向に向いて開口が形成
    された胴部と前記胴部に対し横方向に延びるハン
    ドル部とからなるピストル型の手持ち式レーザー
    走査ヘツドと、前記ヘツド内に配置されたレーザ
    ー光源と、前記ヘツド内に配置され前記レーザー
    光源からのレーザー光を前記胴部の前記軸方向に
    ほぼ沿つた方向で前記開口から射出して前記ヘツ
    ドの外部における作動間隔の範囲内に前記レーザ
    ー光を合焦させて該ヘツドから離れて置かれたバ
    ーコード記号に当てる光学手段と、前記ヘツドに
    支持され前記レーザー光をバーコード記号に対し
    て走査方向に繰り返し振らせるための走査手段
    と、前記バーコード記号により反射され前記走査
    ヘツドに到達する前記軸方向にほぼ沿つた方向の
    光ビームを検出できるように前記ヘツド内に設け
    られた検出手段と、前記検出手段からのバーコー
    ド記号を表す信号をデコードして前記バーコード
    記号を読み取るデコード手段と、前記ハンドル部
    を把持した手により操作できるように前記走査ヘ
    ツドに設けられ少なくとも前記走査手段の作動を
    開始させるトリガ手段とからなり、前記ヘツドの
    前記ハンドル部を把持して前記胴部の先端を前記
    バーコード記号から間隔を持つた位置で前記バー
    コード記号に向け前記トリガを操作することによ
    り、前記走査ヘツドから射出された前記レーザー
    光に対する視野を前記バーコード記号の位置で前
    記ヘツドにより妨げられることなくバーコード記
    号に当てられるレーザ光を前記走査ヘツドの背後
    位置から視認しながら前記バーコード記号の走査
    を行ない得るようになつたことを特徴とする手持
    ち式レーザー走査装置。
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