JPH04192087A - バーコードリーダ投光器の光学系 - 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、バーコードリーダ、特に投光距離を長（し
て読取深度を深（したバーコードリーダ投光器の光学系
に関する。

［従来の技術１ 以下、図面を参照して従来のバーコードリーダ投光器を
説明する。第７図において、例えば半導体レーザを光源
とするバーコードリーダの投光器は、半導体レーザ１か
ら射出された光束をコリメータレンズ２によりコリメー
トし、この光束を収束するための投光レンズ３により収
束させ、例えば回動する平面反射鏡５により光線束を偏
向走査してバーコード４上にスポット光束を投光して照
明し、バーコード４からの反射光を受光素子により検出
して読取るように構成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような半導体レーザな光源とするバーコ
ードリーダは、ガスレーザを光源とするバーコードリー
ダに比ペパーコードまでの投光距離が短く、読取深度が
浅くなることから、バーコードリーダを物品に貼付され
たバーコードに密着させるようにして読み取らねばなら
ない不具合があった。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、バ
ーコードまでの投光距離を長くし、しかも読取深度を深
くすることにより、離れた位置のバーコードを確実に読
み取ることができるバーコードリーダ投光器の光学系を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、強い指向性を持たない拡散光を光源とし、
この光源からの光束をコリメートするコリメートレンズ
群Ｉと、コリメートされた光束を拡大あるいは縮小する
ための整形レンズ群ＩＩと、整形された光束を投光する
ための投光レンズ群ＩＩＩとを備え、これらのレンズ系
による光束を光線偏向器により偏向走査して投光するよ
うにしたことを特徴とするバーコードリーダ投光器の光
学系である。

また、この発明は、コリメートレンズ群Ｉと拡大、縮小
を行う整形レンズ群■と投光レンズ群ＩＩＩとから構成
されるバーコードリーダ投光器の光学系において、投光
レンズ群ＩＩＩを正、負の単レンズの２枚構成とし、投
光レンズ群■の単レンズ２枚の各々の焦点距離（この単
レンズ２枚の配列は順序を問わない）をｆ、、ｆ、、投
光レンズ群ＩＩＩの合成焦点距離をＦとするとき、 ｆｌ〉０　　　　　　　　　　　　・・・　■ｆ３く０
　　　　　　　　　　　　・・・　■Ｆ＞ｆ、　　　　
　　　　　　　　　　・・・　■０．０１＜１．／Ｆｌ
＜０．０３・・・　■を満足するように構成したことを
特徴とするバーコードリーダ投光器の光学系である。

［作　　用〕 強い指向性を持たない拡散光源から射出された光束は、
第１のレンズ群工でコリメートして結合され、拡大ある
いは縮小する第２の整形レンズ群Ｈにより光束を真円に
整形するとともに、目的とする光束径にし、第３の投光
レンズ群■によってバーコード上に投光するように構成
したので、バーコードまでの投光距離が長くすることが
可能となり、かつ、読取深度を深くすることが可能とな
る。

［実　施　例］ 以下、図面に基づいてこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、バーコードリーダ投光器の光学系の構成を示
す概略構成図で、例えば半導体レーザ１から射出された
広角放射の光束をコリメートリンズ群Ｉによりコリメー
トし、この光線束を拡大あるいは縮小するレンズ群Ｈに
より半導体レーザの射出光束である楕円光束を真円光束
になるように整形するとともに目的とする光束径を得る
ようになっている。次に、この光束をバーコード４上に
投光するために収束する投光レンズ群■により、バーコ
ード４を走査する光束を形成する。なお、５はバーコー
ド４と投光レンズ群■間に設けられた例えば回動するよ
うに枢着された平面反射ｗ１５からなる光束偏向走査装
置である。

次に、この発明のバーコードリーダ投光器の光学系の具
体的な全体構成を第２図に示し、そのしンズデータを第
１表に示す。左側のコリメートレンズ群Ｉは３枚の単レ
ンズａ、ｂ、ｃから構成され、光束を拡大あるいは縮小
する整形レンズ群ＩＩは２枚の単レンズｄ、ｅと３枚の
シリンドリカルレンズ、ｆ、ｇ＋　ｈから構成され、光
束を収束して投光する投光レンズ群■は２枚の単レンズ
ｉ。

ｊから構成される。このレンズ系の使用共軛比における
最終口径比、つまりＦナンバーは３５０である。

そして、この投光器の光学系によって得られる許容読取
分解能は０．３ｍｍ、投光距離は投影レンズ群ｍの曲率
半径ｒ２゜面から１１００ｍｍ、その読取深度は±３０
０ｍｍである。

また、この実施例１における縦収差を第５図（Ａ）に示
す。

（以下余白） 次に、第３図および第４図に基づいてこの発明の第２実
施例および第３実施例を説明する。この例では上記第１
実施例における半導体レーザ１からの射出光束をコリメ
ートレンズ群工および拡大、縮小する整形レンズ群■ま
では上記第１実施例のものと同じであり、この整形レン
ズ群■から入射した光束をバーコード４に投光する投光
レンズ群ＩＩＩを変えた実施例である。即ち、投光レン
ズ群１１１ａおよびｍｂは正レンズ（ｆ、＞Ｏ）と負レ
ンズ（ｆｉ　＜Ｏ）とから構成される。そして、これら
の正レンズおよび負レンズの配列の順序はいずれが前で
あっても構わない。これは上記第１実施例のものにおい
ても同様である。

半導体レーザｌからの射出光束をコリメートレンズ群工
および拡大、Ｍ小の整形レンズ群■を介して真円に整形
されて目的とする光束径にされてこの例の投光レンズ群
ＩＩ［ａおよびｍｂ入射する。

そして、この投光レンズ群Ｉ［［ａおよびｍｂによって
光束を偏向走査器５を介してバーコードリーダ４にスポ
ット光束として走査しながら投光するようになっている
。

次に、投光レンズ群Ｉｎａおよびｍｂの構成を第３図お
よび第４図に示し、その具体的な数値例を第２表および
第３表に実施例２．実施例３として示す。この実施例２
および実施例３は、前述した実施例１のコリメートレン
ズ群■および拡大、ｍ小の整形レンズ群■と組合わせて
許容読取分解能がいずれも０．３ｍｍ、投光距離と読取
深度は、実施例２のものが１３００±４００　ｍ　ｍ　
＋実施例３のものは１６５０±（３５０ｍｍとしたもの
である。

そして、投光レンズ群Ｉ［［ａおよびＩＩ［ｂの正、負
の単レンズ２枚の各々の焦点距離（この配列は順序を問
わない）をｆ＋１ｆｚ＋投光レンズ群Ｉｎａおよびｍｂ
の合成焦点距離をＦとするとき、ｆｌ〉０　　　　　　
　　　　　　　・・・■ｔ’ａ　＜ｏ　　　　　　　　
　　　　　・・・■Ｆ　＞　ｆ　＋　　　　　　　　　
　　　　　・・・■０、Ｏｆ＜Ｉ　ｆｌ　／ＰＩＦ０．
０３　　・・・■の各条件式を満足させる。

これらの条件式■、■、■、■は、バーコードまでの投
光距離を伸ばし、しかも読取深度を深くするため投光レ
ンズ群［［１ａおよびｍｂは、正レンズ（ｆ、＞０）と
負レンズ（ｆ、＜Ｏ）の組合わせレンズとし、その順序
はどちらが前であっても良い。

投光レンズ群ｍａおよびｍｂの合成焦点距離をＦとすれ
ば、一定な値Ｆを構成するｆｌとｆ２の組合わせは無数
にあるが、ｆ、／Ｆの値が小さくなるほど負の球面収差
が増大してしまう。この負の球面収差が焦点深度を増大
させ、条件式■ないし■を満足するようにしたとき、目
的とする最小読取分解能に対し最大の投光距離と読取深
度が得られるようになる。

第５図（Ｂ）、（Ｃ）に実施例２および実施例３の縦収
差曲線を示す。また、実施例１ないし実施例３における
投光距離・読取深度特性を第６図に合わせて示す。

（以下余白） 第　　　２　　　表　（実施例２） Ｆｔナンバー３６０ 曲率半径　　　軸上面間隔　　　屈折率［Ｎｄｌ　　　
７？べ数（νｄ）第　　　３　　　表　（実施例３） Ｆナンバー　３７０ 曲率半径　　　軸上面間隔　　　屈折率ｆＮｄｌ　　　
７？べ数（νｄ）［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のバーコードリーダ投光
器の光学系は、半導体レーザを光源とする光束をバーコ
ード上に投光距離を長くして投光することが可能となり
、かつバーコードの読取深度を深くすることができ、バ
ーコードから離れた位置での確実な検出が可能となり、
使用上便利なバーコードリーダを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のバーコードリーダ投光器の光学系の
概略構成を示す光路図、 第２図は、本発明の一実施例の光学系の構成を示す側断
面図、 第３図および第４図は、第２実施例および第３実施例の
投光レンズ群の構成を示す側断面図、第５図（Ａ）（Ｂ
）（Ｃ）は、第１実施例ないし第３実施例における縦収
差曲線図、 第６図は、第１実施例ないし第３実施例における投降距
離・読取深度特性を示すグラフ、第７図は、従来のバー
コードリーダの光学系の概略構成を示す光路図である。 特許出願人　　　株式会社日本製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源からの光束をコリメートし、コリメートされ
   た光束を拡大あるいは縮小して整形し、整形された光束
   を光線偏向器により走査してバーコードに投光するよう
   にしたことを特徴としたバーコードリーダの投光方法。 （２）指光性を持たない拡散光を光源としたバーコード
   リーダにおいて、光源からの光束をコリメートするレン
   ズ群 I と、コリメートされた光束を拡大あるいは縮小
   して目的とする光束径と真円に整形する整形レンズIIと
   、この整形された光束を投光する投光レンズ群IIIとを
   具備し、この投光レンズ群IIIを２枚の正、負の単レン
   ズで構成したことを特徴とするバーコードリーダの投光
   方法。 （３）光源を指向性を持たない光源とし、この光源から
   の光束をコリメートするレンズ群 I と、コリメートさ
   れた光束を拡大あるいは縮小するための整形レンズ群I
   Iと、投光するための投光レンズ群IIIとを備え、これら
   のレンズ系による光束を光線偏向器により走査してバー
   コードに投光し、投光距離が長くしかも読取深度を深く
   したことを特徴とするバーコードリーダ投光器の光学系
   。 （４）投光レンズ群IIIを単レンズ２枚の構成とし、次
   の条件式［１］、［２］、［３］、［４］を満足するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項（２）記載のバー
   コードリーダ投光器の光学系。 ｆ＿１＞０・・・［１］ ｆ＿２＜０・・・［２］ Ｆ＞ｆ＿１・・・［３］ ０．０１＜｜ｆ＿１／Ｆ｜＜０．０３・・・［４］ ただし、 ｆ＿１、ｆ＿２；投光レンズ群IIIの単レンズ２枚の各
   々の焦点距離（配列の順序は問わない） Ｆ；投光レンズ群IIIの合成焦点距離