JPH0696258A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトな形状で多方向への光ビーム走査
を可能とする。 【構成】 入射する光ビームＬ１を走査するホログラム
板１と、ホログラム板１より出力された走査光ビームＬ
２のうち、一部を入射し屈折せしめて出力する屈折面２
ｂ、および他の一部を入射し内部反射せしめて上記屈折
面２ｂに異なる入射角で入射せしめる反射面２ｄを有す
るプリズム２とを有している。プリズム２の屈折面２ｂ
に直接入射して屈折した走査光ビームＬ２は一方向へ走
査される光ビームＬ４となり、反射面２ｄで内部反射せ
しめられて、上記屈折面２ｂに異なる入射角で入射し屈
折した走査光ビームは他方向へ走査される光ビームＬ４
となる。プリズムの同一屈折面２ｂを使用して複数方向
へ走査される光ビームＬ４が作成されるから、多数のミ
ラーを設けることなく、コンパクトな形状で多方向への
光ビーム走査をなすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ビーム走査装置に関
し、特にバーコードリーダに使用して好適な光ビーム走
査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポイント・オブ・セールス（ＰＯＳ）の
入力端末として、或いはファクトリ・オートメーション
（ＦＡ）における製品管理自動化の装置端末として、バ
ーコードリーダが多用されつつある。

【０００３】バーコードリーダには、比較的離れた位置
にある商品に付されたバーコードをレーザ光で走査し、
バーコードからの反射光をセンサで受光し読み取るもの
があり、かかるバーコードリーダに光ビーム走査装置が
使用される。

【０００４】レーザ光の光ビーム走査装置としては、回
転ホログラム板によりレーザ光を回折して漸次方向を変
える走査光となし、該走査光をさらに複数のミラーで構
成したスキャンパターン形成機構に入射せしめて多方向
へ走査することにより、バーコードの向きによらずその
内容を読み取り可能とするものが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の走
査装置では、光ビームの走査方向を増すためにはこれに
応じてミラーを増設する必要があり、ミラーの配置に苦
慮するとともに走査装置の大型化が避けられないという
問題があった。

【０００６】本発明はかかる課題を解決するもので、ミ
ラーを使用することなく、コンパクトな形状で多方向へ
の光ビーム走査を可能とする光ビーム走査装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
と、光ビーム走査装置は、移動する回折面１ａを有し入
射する光ビームＬ１を走査するホログラム板１と、ホロ
グラム板１より出力された走査光ビームＬ２のうち、所
定走査域内の光ビームを入射し屈折せしめて出力する少
なくとも一つの屈折面２ｂ、および他の所定走査域内の
光ビームを入射し内部反射せしめて上記少なくとも一つ
の屈折面２ｂに上記所定走査域内の光ビームと異なる入
射角ないし異なる入射位置で入射せしめる少なくとも一
つの反射面２ｄを有するプリズム２とを具備している。

【０００８】

【作用】上記構成において、走査光ビームＬ２の一部が
プリズム２の屈折面２ｂに直接入射して屈折せしめられ
ることにより一方向へ走査される光ビームＬ４となり、
また、走査光ビームＬ２の他の一部はプリズム２の反射
面２ｄで内部反射せしめられて、上記屈折面２ｂに異な
る入射角で入射し屈折せしめられて他方向へ走査される
光ビームＬ４となる。

【０００９】しかして、プリズムの同一屈折面２ｂを使
用して複数方向へ走査される光ビームＬ４が作成される
から、多数のミラーを設けることなく、コンパクトな形
状で多方向への光ビーム走査をなすことができる。

【００１０】

【実施例１】図１には本発明の光ビーム走査装置を内設
したバーコードリーダの外観を示し、基台３上の支柱３
１に後部下面を支持せしめて略矩形のリーダ本体４（図
２）が設けてある。リーダ本体４の前部下半は凹所とな
ってプリズム２が設けてあり、このプリズム２より、下
方の基台３へ向けてレーザ光ビームＬ４が発せられて、
基台３上で多方向（本実施例では４方向で５本）へ走査
される。バーコード５１を付した物品５を基台３上に載
せると、光ビームＬ４がバーコード５１上を通過し、バ
ーコード５１の反射率の変化に応じた強弱の信号光とし
て反射されて、再度プリズム２を経て装置内の受光セン
サに入力する。

【００１１】受光センサ上のバーコードが内蔵デコーダ
により識別されると、リーダ本体４の前部上面に設けた
読み取り表示ランプ４１が点灯する。光ビームＬ４が多
方向へ走査されているから、基台３上の物品５の姿勢が
変化しても、バーコード５１に応じた信号光が得られ、
読み取り不能となることはない。

【００１２】リーダ本体４内の概略構造を図３に示す。
プリズム２の水平頂面２ｅに近接する上方には円形のホ
ログラム板１が設けられ、これは背面中心をモータ４２
の出力軸に固定支持されて回転している。ホログラム板
４２の回折面１ａ（図の下面）には上記中心と偏心した
同心状の回折縞が多数形成してあり、図４に示す如く、
板中心に入射した光ビームＬ１はホログラム板１の回転
に伴い、入射点を頂点とする円錐面上でホログラム板１
と同一方向へ旋回走査されるとともに（図中矢印）、ホ
ログラム板１の集光作用により１点に集光される。

【００１３】プリズム２は図５に示す如く、頂面２ｅと
直交し内部光の反射面として機能する垂直の背面２ｄ
と、下方へ傾斜する前面２ａおよび左右の側面２ｂ，２
ｃより構成されている。

【００１４】図３において、光ビームＬ１を出射するレ
ーザ投光器４４がリーダ本体４の後部内に設けてあり、
該レーザ投光器４４とプリズム２の背面２ｄの間には、
集光レンズ４３とミラー４５が設けられ、レーザ投光器
４４からの光ビームＬ１は、集光レンズ４３とミラー４
５に開けられた穴部を通過し、プリズム２の背面２ｄに
入射する。上記ミラー４５は集光レンズ４３からの収束
光（図中破線）を上方へ反射してリーダ本体４の頂面近
くに設けた受光センサ４６に入射せしめる。受光センサ
４６の出力はアンプ４７で増幅されて内蔵のデコーダ４
８へ送られる。

【００１５】上記構造において、光ビームが走査される
手順を以下に説明する。図６において、レーザ投光器４
４より水平に発した光ビームＬ１はプリズム２の背面２
ｄより直進入射して前面２ａに至り、ここで全反射され
て上方のホログラム板１の中心に入射する。入射した光
ビームＬ１はホログラム板１で斜め下方へ回折されて、
その回転に伴い既述の如く旋回する走査光ビームＬ２と
なる。走査光ビームＬ２はプリズムの頂面２ｅに入射し
下方へ屈折する。

【００１６】走査光ビームＬ２が所定の旋回領域内にあ
る間は、該走査光ビームＬ２は頂面２ｄでの屈折後、Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の軌跡で示す如く、プリズム２の側面２
ｂ、前面２ａ、側面２ｃへと入射して屈折せしめられ
る。しかして、この屈折した光ビームＬ４は、上記軌跡
Ｒ１上を移動中は走査線Ｓ１として基台３上に投光さ
れ、また、軌跡Ｒ２，Ｒ３上を移動する間は走査線Ｓ
２，Ｓ３として基台３上に投光される。かくして、基台
３上には略直交する二方向へ３線の走査線Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３が得られる。

【００１７】走査光ビームＬ２が残る旋回領域内に至る
と、これは図７に示すように頂面２ｅでの屈折後、背面
２ｄで全反射せしめられ、反射光Ｌ３は上記走査光ビー
ムＬ２とは異なる角度および位置で、Ｒ４，Ｒ５の軌跡
で示す如く、プリズム２の各側面２ｂ，２ｃに入射して
屈折せしめられる。屈折した光ビームＬ４は上記軌跡Ｒ
４，Ｒ５を移動する間に、それぞれ互いに交差する走査
線Ｓ４，Ｓ５として基台３上に投光される。

【００１８】このようにして、図８に示す如く、ホログ
ラム板１の一回転毎に軌跡Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
５上の各点より基台３へ光ビームＬ４が投光され、全体
として４方向へ５線の走査線が得られる。

【００１９】光ビームＬ４で走査されたバーコードから
はその反射率の変化に応じた信号光が反射送出され、光
ビームの投光方向と同方向より戻った信号光（図３の破
線）は、プリズム２の前面２ａあるいは各側面２ｂ，２
ｃで屈折して、頂面２ｅを経てホログラム板１へ入射
し、回折されて垂直下方へ方向を変える。そして、内方
より上記前面２ａに入射して水平方向へ全反射され、集
光レンズ４３に至る。集光レンズ４３通過後は、既述の
如く、ミラー４５で反射されて受光素子４６に入力す
る。

【００２０】このようにして、頂面２ｅ、背面２ｄ、前
面２ａ、両側面２ｂ，２ｃの５面を有するコンパクトな
プリズムを使用して４方向５線の走査線を得ることがで
き、従来の複数のミラーを使用するのに比して、バーコ
ードリーダ本体の小型化を図ることができる。

【００２１】なお、本実施例で使用したプリズムの各部
寸法の一例を図９（ａ），（ｂ）に示す（図中，単位は
mm）。

【００２２】本実施例においては、レーザ投光器４４よ
り発した光ビームＬ１をホログラム板１へ入射せしめる
反射面としてプリズム２の前面２ａを利用しているか
ら、構造を更に簡易かつコンパクトなものとできる。

【００２３】

【実施例２】上記実施例においては反射型のホログラム
板を使用したが、これに代えて透過型のホログラム板を
使用し、図１０に示す如く、該ホログラム板１の上方に
レーザ投光器４４を置いて、光ビームＬ１をホログラム
板１の板面に直接入射せしめる構成としても、上記実施
例と同様の走査光ビームＬ２が得られる。

【００２４】上記各実施例において、プリズムの形状は
上記のものに限られず、複数の反射面を形成し、あるい
は反射面が屈折面を兼ねるようになし、さらにはプリズ
ム内部で複数回反射する形状とすることもできる。

【００２５】また、ホログラム板を複数領域に区画し
て、それぞれ回折角や焦点距離を異ならしめても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上の如く、本発明の光ビーム走査装置
はコンパクトな形状で多方向への光ビーム走査が可能で
あり、バーコードリーダ等に好適に使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ビーム走査装置を備えたバーコード
リーダの全体斜視図である。

【図２】バーコードリーダの本体斜視図である。

【図３】バーコードリーダの本体内部の概略構造図であ
る。

【図４】ホログラム板の斜視図である。

【図５】プリズムの斜視図である。

【図６】光ビーム走査装置の光路図である。

【図７】光ビーム走査装置の光路図である。

【図８】光ビーム走査装置の光路図である。

【図９】プリズムの側面図および正面図である。

【図１０】本発明の他の実施例における光ビーム走査装
置の光路図である。

【符号の説明】

１ ホログラム板 １ａ 回折面 ２ プリズム ２ａ，２ｂ，２ｃ 屈折面 ２ｄ 反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石塚 敦郎 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 加藤 育康 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小池 泰彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する回折面を有し、入射する光ビー
   ムを走査するホログラム板と、ホログラム板より出力さ
   れた走査光ビームのうち、所定走査域内の光ビームを入
   射し屈折せしめて出力する少なくとも一つの屈折面、お
   よび他の所定走査域内の光ビームを入射し内部反射せし
   めて上記少なくとも一つの屈折面に上記所定走査域内の
   光ビームと異なる入射角ないし異なる入射位置で入射せ
   しめる少なくとも一つの反射面を有するプリズムとを具
   備する光ビーム走査装置。