JPH0380386A - 手持ち式レーザ走査装置 - 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〕 本発明は、バーコード読み取りのための手持ち式レーザ
ー走査装置に関する。

〔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ってきて、読み取り窓
に沿っ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った物品に当て、バーコード記
号の読み取りを行う。

従来のバーコード記号読み取りのための手持ち式の走査
装置は、走査ヘッ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
ー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。

しかし、この形式のバーコード記号読み取り装置におい
ても、走査ヘッドの先端がバーコード記号に接触して置
かれるので、レーザー光が確かにノく−コード記号に当
たっているかどうか、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、走査ヘッドの先端がバーコ
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ノく一コ
ード記号に沿って振らされるレーザー光を視認すること
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。

さらに、読み取られるバーコード記号が近くにある場合
は、走査ヘッドを該バーコード記号に接触させて読み取
りを行うこともできるが、たとえば棚に保管された物品
のように、離れた場所にある物品上のバーコード記号を
読み取るためには、この公知のバーコード読み取り装置
は使用できない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、バーコード記号を読み取るための従来の装置
において、離れた位置にある物品上のバーコード記号を
読み取ることができない、という上述した問題を解決す
ることを課題とする。

すなわち、本発明の目的は、離れた位置あるバーコード
記号を読み取ることができる使用に便利な手持ち式レー
ザー走査装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明によるレーザー走査装
置は、バーコード記号に向けてレーデ−光を射出し、か
つ該レーザー光をバーコード記号に沿って振らせること
により走査を行うように構成されたレーザー走査装置に
おいて、バーコード記号により反射され、射出レーザー
光にほぼ平行な方向で走査ヘッドに到達した光を検出す
るように検出手段を設ける。すなわち、本発明によるバ
ーコード記号読み取りのためのレーザー走査装置は、射
出口を有する手持ち式レーザー走査ヘッドと、該レーザ
ー走査ヘッドに支持されてレーザー光を発生するレーザ
ー光源と、レーザー走査ヘッドに支持されレーザー光源
からのレーザー光を光路に沿って射出口からヘッド外部
に射出させる光学手段と、光路内に配置されてレーザー
光をバーコード記号に対して周期的に振らせるための走
査手段と、バーコード記号により反射された光ビームを
検出して反射光ビームの強さを表すアナログ電気信号を
発生する検出手段と、バーコード記号を表す該アナログ
電気信号をデジタル電気信号に変換する信号処理手段と
、該デジタル電気信号をデコードしてバーコード記号を
読み取るデコード手段とからなる形式であって、該光学
手段は走査ヘッドの外側における作動間隔の範囲内にレ
ーザー光を合焦させてレーザー走査ヘッドの外部のバー
コード記号に当てるように構成され、検出手段は走査ヘ
ッドから射出されるレーザー光に対しはぼ平行な方向に
走査ヘッドに到達するする光ビームを検出するように走
査ヘッドに支持され、この配置によって走査ヘッドの先
端部から離れて位置するバーコード記号にレーザー光を
当ててバーコード記号の読み取りを行ない得るようにな
ったことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明によるレーザー走査装置においては、検出手段が
、走査ヘッドから射出されるレーザー光に対しほぼ平行
な方向の光ビームを検出するように配置されているので
、バーコード記号が走査ヘッドから離れた位置にあって
もバーコード記号からの反射光が検出手段から外れるこ
とがない。したがって、走査ヘッドから離れた位置ある
バーコード記号の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。

■　レーザー管走査機構 図面第１ないし３及びｌ１図を参照すると、参照数字１
０により軽量の手持ち型携帯用し−デー走査ヘッドが示
されている。この走査ヘッ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にデコード（解読）される種々の幅
で間隔した線群からなっている。

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−（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ッド１
０は、ハンドル部１２及び胴部１４を有する銃撃ハウジ
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。

この胴部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、プラスチック
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
っている。プラスチックハウジングはなるべくなら注入
成形により作られるが、真空又は吹付は底形によっても
得られる。

このハウジングは薄い殻体からなり、たとえば１６４０
ｃｉ　（１００ｉｎ’）以下の容積を有する室を形成し
た中空体である。この容積はヘッド■０の外径寸法及び
最大の体積に近いものとして例示する。ヘッド１０の全
体積は１６４０ｃａｆより十分量さいことが望ましく、
ある種の利用においては中空部の容積が８２０ｃｄ（５
０ｉｎ’）であるようにされる。

胴部１４はほぼ水平に細長く伸びており、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、使用者がヘッド１０をその胴
部の下側から把持してヘッドをノく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−
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
れたアンパッケージ管である。このレーザー管は軽量（
すなわち約１７０　ｇ　（６ｏｚ、）未満、典型的には
約８５　ｇ　（３０ｏｚ、）まで）であって、長さが短
く　（約２０．３ｃｍ　（８ｉｎ、）未満、典型的には
約１２．７ｃｍ　（５ｉｎ、）程度）、その必要なりＣ
電力が小さい（すなわちアノード電圧が１１００　Ｖ未
満、典型的には６５０Ｖ程度、アノード電流が４．５ｍ
Ａ未満、典型的には４ｍＡ程度である）。

さらにレーデ−管のファイヤー電圧は６ＫＶ未満、典型
的には約３．４Ｋｌ最大値）と小さく、したがって出力
も約Ｑ、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ットを有するレ
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４
　ｍｒａｄ、の発散角で発散する。これに反し、通常の
一元モードのレーザー管はその出力ビームにおける円形
スポットがガウスの輝度分布特性により特徴づけられる
ものである。すなわちその輝度分布は時間的に変化しな
いものである。

しかしながらこの多元モードレーザー管２４の円形ビー
ムスポットは不均一輝度特性、すなわち時間的に変化す
るのが特徴である。この多元モード管の出力ビームスポ
ットを監視すると、出力ビームスポットの暗領域が不均
一に移動し、したがってこれは太陽黒点の活動に類似す
るものである。

ストラップ３２．４３はそれら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［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
いに隔たった溝付支持体４２．４４に支持される。各支
持体４２．４４は支持板３０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ＤＣＩＥ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６５．６ｃｒｊ（４ｉｎ’）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
素子の中でも最も重量の大きい素子であり、したがって
ノ１ンドル部へこの重量素子の接地は、レーザーヘッド
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１６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１００にΩ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Ｒ５０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ッチ６０、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図から省略しである。

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
グを通る光路に沿って導くように構成された光学素子列
を含んでいる。レーザー光はハウジングの端部２０にお
ける出口孔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。

光学素子列はビーム拡散用のネガレンズ６４及び対物ポ
ジレンズ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ｆ１５０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２．５４ａｍ（
Ｉｉｎ、）以上にすることである。

すでに述べた通り、ビームスポットの直径はレーザー管
のすぐ外側において約０．８９　＋ｎｍ　（３５ミル）
である。ビーム拡張レンズ６４はビームスポットの直径
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ットが対物
レンズ６６から約２６０ｍｍ離れた基準面において０．
１３〜０．１８ｍｎ＋（５〜７ミル）の大きさを有する
ようにレーデ−ビームの焦点合わせをする。基準面にお
ける６ミルのスポットサイズは、基準作動問題だけ基準
面から対物レンズに近い側または遠い側に偏った位置で
も維持されるようにする。好ましい実施例において、基
準面は胴部１４の端部２０から約２．５４　（ｌｉｎ、
）離れており、動作間隔は約２インチである。したがっ
て６ミルのスポットサイズは基準面と１インチの間隔に
ある端部２０からさらに２．５４　ｃｍ　（１ｉｎ、）
ｉ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。

光学素子列のポジレンズ及びネガレンズの焦点距離は特
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ットはなお暗域を有
するが、不均一輝度特性はやや弱まっている。

一元モードレーザー管の光学素子列は本発明の多元モー
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
、５．０８〜７．６２ａｍ（２〜３ｉｎ、）の焦点深度
を達成するものである。本発明の多元モードの場合、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るのである。しかしながら
動作間隔を２．５４ｃｍ　（ｌｉｎ、）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
記号の長さに沿っ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からなっている。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
と直角な方向に沿っ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６８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３
１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
６６．７０の動作については第４ないし■０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７
６．７８はそれぞれシャフト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ャフト
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。同然乍らこ
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１
００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、出力シャフト７
２の回転軸に関し約４５゜の角度を有する。対物レンズ
６日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はシャフト７２に支持され、シャフ
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はシャフト７
４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に沿った
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。このようにレーザー光線は
胴部１４の長手方向にほぼ沿って射出される。

シャフト７２の往復振動はレーザー光線をバーコード記
号に沿って長さ方向に移動させ、したがってＸ粕走査が
形成される。所望に応じてシャフト７４の往復振動がレ
ーザー光線を記号の高さに沿って移動させ、これにより
Ｙ軸走査を形成することもできる。

Ｘ１ｌｔｌ走査モータ６′８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、したがって基準面にはほぼ
直線的な走査線が形成される。同様にＹ軸走査モータ７
０が駆動されて、ミラー７８を均一速度で駆動する場合
にはレーデ−光線が垂直方向に直線的に変位し、したが
っ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って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っている。

胴部１４はそれぞれ端部２０の出口孔の上部及び下部に
配置された土壁部８２及び下側傾斜壁部８４を有する。

土壁８８２はほぼ平坦であって、端部２０に近接した直
立した突起を持っていない。出口孔は広く、あるいは狭
くするよように設計されている。レーザー光線は出口孔
から土壁部の直下を通って出射する。したがって土壁部
８２はレーザー光線を標的としての記号に正確に向かわ
せるための見通しガイドとなるものである。使用者はベ
ツドｌＯのほぼ背後位置から標的の記号にねらいをつけ
、したがって土壁部８２が突起を有する場合には彼のね
らいを妨げることになる。上述した平坦な土壁部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。

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−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
された光の記号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ィルタ９０を通り
、一対のホトダイオード８６．８８に入射する。これら
のホトダイオードはフランジ４０上に互いに隔たって取
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の長手方向にほぼ沿った方向で該へ
ラド１０に到達した光を検出するように、該胴部内に配
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つの好ましい例は米国特許第４２
５１７９８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９２、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図から省略する。制御回路
の詳細な記述は第１６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２４、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１
４とともに軽量の走査ヘッ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、　１３　ｋｇ（２
，５ポンド）の重量は一例であり、適当に変化すること
ができる。典型的には約４５３〜９０７ｇ〈１〜２ボン
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）
より軽いヘッ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プルヘッド１
０は手持ち型ユニットであって、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ュータ回路
、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ン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ッテリーのパ
ックが取り付けられ、全システムの野外携帯を支障なく
できるようにしである。

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。解読コンピューター１０２はこのベルトバ
ックに取付けられ信号処理手段９２によって発生したデ
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もまたベルトバックに取付けられ、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は基本的には持久バルブメモリ手段のような自蔵
型メモリ装置又は磁気カセットあるいは揮発性半導体読
み書きメモリ手段からなっている。低電圧の再充電可能
なバッテリー電源１０６もベルトバックに取付けられる
。デコード回路１０２、データストア回路１０４及びバ
ッチＩＪ　−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５．０８ｃｍＸ１０．１６ｃｍｘ
２５．４ｃｍ　（２ｉｎｘ４ｉｎｘｌ　Ｑｉｎ）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
にしてレーデ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。

したがって、ヘッド１０を異なっ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努力を要しない
ようになっている。

ヘッド１０は第１〜３及び１１図に示すような銃型形状
を有する必要はない。すなわち、流線型や箱型などの形
状も採用することができる。

例えば第１４図には他の手持型形状を有するヘッド１０
ａが示されている。この流線型ヘッド１０ａは基本的に
は銃撃ヘッドと同じであるが、それが異なる点はハンド
ル部１２が胴部と同一線上に位置すること及び胴部１４
の後端がハンドルバー型のグリップに類似した指受１１
０１を有することである。したがって使用者はこのヘッ
ドを彼の手中に把持することができる。

流線型ヘッド１０ａの別の特徴は、ここに述べたハウジ
ングの場合に用いることができる外側ゴムバンパー１０
３を有することである。すでに述べた通り、手持型装置
の一般的要求として、この手持型レーザー走査ヘッドは
種々の物理的な酷使、例えば不本意にテーブルから床面
に落されることによる衝撃などに十分耐えるだけの強度
をもたなければならない。したがってハウジング内に剛
性の支持板３０を支持するためにゴム素子からなるショ
ック吸収手段３６．３８が用いられ、これにより支持板
及びこれに■ 取付けた部品がショックを受けたとき、ハウジング内に
おいて瞬間的にずれることができるようになっている。

ショック吸収は更に外側ハウジング璧それ自体に弾力性
及び可撓性を与えることにより達成される。例えば真空
成形されたＡＢＳ等の適当な物質により外側ハウジング
を形成するとこのような可撓性を実現してハウジングに
損傷を与えるようにすることができる。

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軸走査セータ
ー７０についても同様であり、したがって後者のモータ
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は振動出力シャフト７
２を有する。このシャフト７２はベアリング１０８に軸
支されている。モータ６８は、更にシャフト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は上部カップ型ステーターハウジング１１０
、Ｒび下部カップ型ステーターハウジング１１２を有す
る。ステータコイル巻線１１４．１１６とそれぞれステ
ータハウジング１１０．１１２内に取付けられる。永久
磁石型ロータ１２０はスタブシャフト１１８上に支持さ
れる。このスタブシャフト１１８はシャフト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、出力シャフト７２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１２２．１２４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１２６．１２８を有する。上部の極１２
２．１２４は下部の極１２６．１２８ら９０°離れてい
る。永久磁石ロータ１２０は、各ステータコイル巻線に
より、納められた極の対数（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ップモータと類似で
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。ステップモータの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ャフトの全周３６０゜の範
囲内で不連続な角度ステップにおいて回転させる。

モーター制御手段９４はステップモータとの対応におい
て、シャフト７２を振動させるように動作するものであ
る。この動作はまずシャフト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７ｒＩ！Ｊ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１２２．１
２４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に正の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、これに伴なってロータをコイル１１６に加えて
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１２６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に加えて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、シャフト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。シャフト７２の運転速度は周期
電圧の変化速度に対応する。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
か負の勾配かによって決定される。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１
００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、シャ
フトの速度は非直線的であり、実施例においてもシャフ
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ャフト位置の比較的
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ット
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。全ての振動要素は共振周波
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。したがって、ステーターコイル１１４に加える
ＤＣ電圧レベルを変化することによりシャフトの動作周
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２
８．３５　ｇ　（ｌｏｚ）の重量を有し約２．５４ｃｍ
Ｘ０．６３５　（ｌｉｎ、　　ｘＯ，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更に別の方法は第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１６図を参照すると各小型走査モータ６８．７０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にはシャッター手ｔｌ　５０が装備され、こ
れはモータ６８．７゜のいずれか、または双方の出口シ
ャフトをｌっのシャッター位置に移動させるためのシャ
ッター電圧を発生する。このシャッター位置へのシャフ
トの移動において、関連するミラーがレーデ−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。

シャッター手＆１５０は可変電圧手段に電気接続される
。一実施例において、シャッター手段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′はシャッター位置を
示している。この大きい振幅の電圧は出力シャフトを実
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、したがってレーデ−光線の信号を遮断す
る。

別の好ましい実施例において、シャッター手段は上述し
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。すなわちシャッ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ヂ−光線が、出口孔６
２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、その信号を阻止する。この場合、シャッタ位置は
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
におけるシャッタ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。

このシャッタ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
デユーティ−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１さ必要不
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６
８．７０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ッチからなっ
ている。このトリガースイッチ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ッチとして配
置される。このスイッ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ッドに取
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又は発行ダイオード９９あるいは
その両方によって構成される。ビーバー９８が音声を発
生するか、又はダイオード９９が発光すると使用者はこ
れによって特定記号のための走査が終了したことを知る
。スイッチ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。トリガースイッチ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、機械式シ
ャッター回路１５０が出力シャフトをそれらのシャッタ
ー位置に移動させ、これにより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。

トリガースイッチ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ッチ
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。トリガースイッチ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５６に制御信号を送
ることにより達成せられる。

これにより１つの節電が行なわれる。又、トリガースイ
ッ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ッチが次の
５分間に押圧されなかった場合に生ずる。ヘッドにはあ
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った場合には、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
リガースイッチが上記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
ゼネラルオブトロニクスコーポレイション、レーザーダ
イオードインコーホレイテッド及びオブチカルインコー
ポレイションシステムズインコーポレイテッド等、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はへラド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、ダイオード２
００はヘッド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。したがっ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８１
９ｃｎｆ　（５０ｉｎ’）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２
４に対し、このレーデ−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ザ
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２０
４から外側に発散し、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１０Ｘ乃至１５
ｘ１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１２図か
らは省略する。

矩形出口開口２０４を設けたことにより、ビームスポッ
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ットは約０．１５ｍｍｘ０．０
２５ｍｍ　（６ミル×ｌミル）の大きさとなる。この細
長いスポットの長さ方向は走査されるべき記号の高さに
沿って整列する。細長いスポットの幅、すなわち短径は
走査されるべき記号の長さに沿って整列する。

矩形又は長円形ビームスポットによる走査は円形ビーム
スポットによる走査よりも好ましい。

これは前者の細長いスポッ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。細長いスポットが記号上の暗線
（ｄａｒｋ　１ｉｎｅ）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
スポットが次のスペースに移動すると、明暗遷移は円形
スポットの場合に比較してより急激に表われる。こよう
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は細長いスポッ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。

以上を要約すると、本発明は、射出口を有する手持ち式
レーザー走査ヘッドと、前記レーザ走査ヘッドに支持さ
れてレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーデ走査
ヘッドに支持され前記レーザ光源からのレーデ光を光路
に沿って前記射出口からヘッド外部に射出させレーザ走
査ヘッドの外部のバーコード記号に当てる光学手段と、
前記光路内に配置され前記レーザ光をバーコード記号に
対して走査方向に周期的に振らせるための走査手段と、
前記走査ヘッドに支持され前記バーコード記号により反
射された光ビームを検出して反射光ビームの強さを表す
アナログ電気信号を発生する検出手段と、前記レーザ走
査ヘッドに支持され前記バーコード記号を表す前記アナ
ログ電気信号をデジタル電気信号に変換する信号処理手
段と、前記デジタル電気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、前記レーザ光源と
前記各手段に電力を供給する電力供給手段とからなるレ
ーザ走査装置を提供するものであって、この構成の特徴
は、バーコードからの反射光ビームからアナログ電気信
号が形成され、このアナログ電気信号がデジタル電気信
号に変換されてデジタル信号の形で走査ヘッド外に送り
出されることにある。このように、検出信号をデジタル
信号の形で走査ヘッド外に送り出すように構成すること
により、信号がアナログ信号の形で送り出されるばあい
のようにラジオ周波数のシールドを形成する必要がなく
なり、ケーブルを軽量にすることが可能になる、という
効果が達成できる。

【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ッ
ドの銃型実施例を示す側断面、第２図は第１図の実施例
の上断面図、第３開場その正面図、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ャッター
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
変えるため帰還回路を示す図、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ッドの第ｉ
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
ー銃走査ヘッ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
ョンとして利用されるレーザー走査ヘッドのブラケット
支持による箱型の実施例示す略図、第１４図は本発明に
よるレーザー走査ヘッドの別の手持ち型実施例を示す略
図、第１５図は本発明において駆動回路に接続された多
角形バイモルフ走査素子の略図、第１６図は本発明によ
る制御回路の電気回路図である。 ｌ０１１０ａ・・・・走査ヘッド、 １２・・・・ハンドル部、　　　１４・・・・胴部、２
４・・・・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、 ２．７４・・・・往復回転シャフト、 ６．８８・・・・フォトダイオード、 ２・・・・信号処理回路、 ４・・・・モータ制御手段、 ０・・・・レーザー光透過フィルタ、 ０・・・・トリガースイッチ、 ００・・・・使用者装具、 ０６・・・・バッチター ００・・・・レーザーダイオード。 第 ３ 図 第 図 第 図 第 ア 図 第 図 第９ 図 第１０ 図 ＋１２ＶＤＣ 第 図 第 ３図 ０２ と（Ｊｔ＋ ろ 第 ４図 第 １５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出口を有する手持ち式レーザー走査ヘッドと、
   前記レーザー走査ヘッドに支持されてレーザー光を発生
   するレーザー光源と、前記レーザー走査ヘッドに支持さ
   れ前記レーザー光源からのレーザー光を光路に沿って前
   記射出口からヘッド外部に射出させる光学手段と、前記
   光路内に配置されて前記レーザー光をバーコード記号に
   対して周期的に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た光ビームを検出して反射光ビ
   ームの強さを表すアナログ電気信号を発生する検出手段
   と、前記バーコード記号を表す前記アナログ電気信号を
   デジタル電気信号に変換する信号処理手段と、前記デジ
   タル電気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からなるバーコード読み取りのため
   の手持ち式レーザー走査装置において、前記光学手段は
   前記走査ヘッドの外側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レーザー走査ヘッドの外部のバ
   ーコード記号に当てるように構成され、前記検出手段は
   前記走査ヘッドから射出されるレーザー光に対しほぼ平
   行な方向に前記走査ヘッドに到達するする光ビームを検
   出するように前記走査ヘッドに支持され、この配置によ
   って前記走査ヘッドの前記先端部から離れて位置する前
   記バーコード記号にレーザー光を当ててバーコード記号
   の読み取りを行ない得るようになったことを特徴とする
   レーザー走査装置。
2. （２）請求項１に記載したレーザー走査装置において、
   前記検出手段により検出されるレーザー光は前記光学手
   段からのレーザー光が射出される前記走査ヘッド内の開
   口を通って前記走査ヘッドに入射するようになったレー
   ザー走査装置。