JPH0737024A

JPH0737024A - 符号の走査および読取りシステム

Info

Publication number: JPH0737024A
Application number: JP4056262A
Authority: JP
Inventors: Jay M Eastman; ジェイ・エム・イーストマン; Anna M Quinn; アンナ・メアリ−・クィン; Scott R Grodevant; スコット・アール・グロードヴァント; John A Boles; ジョン・エイ・ボールズ
Original assignee: PSC Inc
Current assignee: PSC Inc
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1995-02-07
Also published as: DE69228891D1; CA2056842A1; EP0498366B1; EP0498366A2; DE69228891T2; EP0498366A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】光ビームをもたらす光源、信号をもたらす光
検出器１３２、固定鏡１２８および振動鏡１３４を有
し；これらは、ビームを、光源と固定鏡の間の第１の経
路に沿い、次に、固定鏡から振動鏡への第２の経路に沿
い、次に、振動鏡から符号への第３の経路に沿って方向
付けるように配置され；ビームは、符号を走査し；第２
および第３の経路は、ビームが走査の端点間にあるとき
は同一平面上にあり；第１の経路は平面と鋭角をなし；
ビームは、符号から戻る方向に反射されて振動鏡を照ら
す復帰光をもたらし、さらに振動鏡で反射され固定鏡へ
導かれ；検出器は、固定鏡から反射され検出器に入射す
る復帰光に対して平面内の第４の経路を画定するように
配置される。【効果】アナモルフィック光学系を使用せずに望まし
いビーム形状を与えられ、回折効果で高解像度を得るこ
とができ、また、スペースを節約するため光検出器とレ
ーザを１つの基板上に離れて装着させても視差の問題が
生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコードその他光学
的に識別可能な符合の走査および読取りをなすシステム
（方法および装置）、特に、ハンドヘルド型でディジタ
ル式制御に適合した、バーコードの走査および読取りシ
ステムに関する。また、本発明は、バーコード読取り装
置のようなユニットについて、対象がユニットの検出ゾ
ーンに入ってきた際、操作者の（たとえば、きっかけス
イッチを引くといった）介入を必要とせずに自動的にこ
れを作動させるシステムにも関する。また、本発明は、
大量生産技術に適合して組立てられ、かつ様々な生産者
から供給される様々な種類のコンピュータ・システムで
の使用に適した、光学系とディジタル電子制御部を一体
化したハンドヘルド型バーコード走査ユニットを供給す
るのに特に適している。もっとも、本発明の光学的な面
での特徴、特にその光ビーム成形(optical beam shapin
g)および光学素子配列ならびにそのコンピュータ制御お
よびモーター駆動システムは、オプトエレクトロニクス
あるいはフォトニクス・システムにおいて他の応用が可
能であろう。本発明は特に、台たとえばデスクトップの
台上に装着された符合（たとえば、バーコード）読取り
システムであって、該台が読取りユニットを保持すると
ともに、符合（これが対象物に関する情報を含んでい
る）を有する対象物が読取りのために置かれる領域を画
定することが可能なシステムでの使用に適している。こ
の場合、バーコード等の符合の読取りは、ハンドフリー
で（すなわち手操作を要せずに）、対象物が上記領域に
置かれると、それによって自動的に開始される。また、
本発明の特徴は、レーザビームを発生させてこのレーザ
ビームでバーコードを走査するバーコード走査装置での
使用に特に適合している。もちろん、本発明は、他の符
合読取りユニット、たとえば、光検出器アレイ（たとえ
ば、ＣＣＤアレイ）を用いてバーコードを効率的に走査
するもの、への応用も可能である。さらに、本発明は、
走査装置をハンドヘルド型走査装置として使うかハンド
フリー型の固定台式走査装置として使うか、操作者の選
択の機会を与える。

【０００２】

【従来技術とその問題点】バーコード走査装置は、レー
ザ等の光ビームを発生する。これは、ビーム形成光学系
により成形され、振動鏡や鏡面を有する回転多面体等の
屈折器によってバーコード上を走査する。バーコードか
らの散乱光は、集光系によって集められ、走査装置内の
光検出器に入射する。光検出器は、戻ってきた光を、時
間変化するアナログ信号に変換する。この信号は、バー
コードのバーとスペースの幅という物理的情報を電気的
に表わしている訳である。この信号は、次に続く回路
で、アナログ・タイミングにより、バーコードを表わす
論理レベル・パターンに変換される。この論理レベル・
パターンは、コンピュータに送られ、デコードされてバ
ーコードによって表わされていたメッセージ中の各文字
(character)が決定される。こうして走査光が入射した
レーザ・スポットによりバーとスペースは解像される。
ビームと解像スポット(resolving spot)の成形には開口
絞りとレンズが使用されてきた。バーコード走査装置
は、ガスレーザ（ＨｅＮｅレーザ）を用いてきた。しか
し、バーコード符合は、多くの場合、たとえばドットマ
トリクスプリンタを使用した低解像度の印刷方法によっ
て印刷されたり、厳しい環境にさらされたり取扱い中に
摩擦を受けたりする。こうした要因によって、印刷され
たバーには欠陥(void)が生じる。また、バー上のほこり
や汚れによってバー間のスペースが不明瞭なものになる
こともある。こうした欠陥の存在により読取りエラーが
生じ得る。読取りエラーの可能性を減少するために走査
スポットを引き伸ばす方法が用いられている。すなわ
ち、その主軸すなわち長軸が、バーコードのバーやスペ
ースの長さ(long dimension)に並行となるようにして、
たとえば楕円状に引き伸ばされたスポットは、バーやス
ペースの長さ方向にわたる平均化された読みを実現し小
さな欠陥の影響を最小限にとどめる。円状スポットを生
成するガスレーザを用いたバーコード走査装置にアナモ
ルフィック光学系を使用して、楕円状のレーザ・スポッ
トを得る方法が提案されている（１９８８年１月２６日
発行の米国特許第４，７２１，８６０号）。

【０００３】レーザ・ダイオードは、ガスレーザとは対
照的にかさが小さく走査装置を小型化するという理由で
使用されてきた。しかし、レーザ・ダイオードのビーム
は対称的ではない。たとえば、可視光レーザ・ダイオー
ドとしては、東芝製のもの（ＴＯＬＤ９２００）が商業
的に入手可能であるが、これは一方向に３４°、これと
垂直な方向に７°の発散を示す。これについても、レン
ズと絞りを用いて楕円状のビームを成形することが提案
されている。しかし、こうしたビームでは、幅対高さの
アスペクト比関係を同一に保たれない。むしろ、ビーム
は、はじめバーの長さ方向に調整されていたその長さ
が、コードのバー方向とは直角方向に転回(filp)する
（１９９０年１月２３日発行の米国特許第４，８９６，
０２６号）。したがって、印刷上の欠陥の影響を最小限
なものにするために必要なバーおよびスペースの長さ方
向での平均化を、走査装置の全動作範囲にわたって実現
することはできない。しかも、バーおよびスペースを細
かく（狭い範囲を高解像度で）解像することは不可能に
なる。こうした状況は、ビームを垂直方向（バーコード
のバーの長さ方向）にコリメートされ水平方向に結像さ
れるアナモルフィック光学系を使用することで軽減され
る（１９８９年４月１１日発行の米国特許第４，８２
０，９１１号参照）。

【０００４】

【発明の目的および問題解決に至る知見】したがって、
ビーム形成・成形システムであって、走査装置の前面全
範囲（それは一ないし数フィートの長さに及ぶこともあ
る）にわたって幅対高さアスペクト比を保ち、その主軸
がバーコードのバーおよびスペースに平行でありこれを
横切ることがないように方向付けられた、引き伸ばされ
たビームを光学系によって与えるシステムの提供が望ま
れてきた。本発明にしたがい、回折により動作し可視光
レーザ・ダイオードからのビームの発散性を有利に利用
する光学系の使用することによって、この目的は達成さ
れる。本発明のビーム形成システムは、幾何光学原理に
したがって設計された従来の光学系（実際問題として、
従来の光学系では、上記のとおり、ビームの長軸が転回
してバーコードのバーおよびスペースの長さ方向に向け
た長軸が本来の方向からそれてしまうということが起こ
り、解像度が低下しバーコードの欠陥に対しての感度が
高い）に対して多くの利点を有する。焦点を結ぶビーム
がアパーチャを通る際に回折機構が作用することに関し
ては刊行物や特許文献においても触れられている（Ａ．
Ｅｒｔｅｚａ著 ”ＡｃｔｉｖｅＡｕｔｏｆｏｃｕｓ
ｉｎｇＵｓｉｎｇａｎＡｐｅｒｔｕｒｅｓＧａ
ｕｓｓｉａｎＢｅａｍ”，ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉ
ｃｓ，第１５巻，第９号，２０９５〜２０９６頁（１９
７６年９月）、１９８９年２月２８日発行の米国特許第
４，８０８，８０４号）が、回折機構をおよび回折光学
系をどのように使用してビーム、特にレーザ・ダイオー
ドから放射される発散性のビームを成形し、それをバー
コードのバーに関して適当な方向とアスペクト比に維持
するか、については理解されていなかった。さらに、本
発明の光学ビーム成形システムは、わずかな部品（物理
的な開口絞りおよびその支持体は使用しないでよい）し
か必要とせず、複雑なアナモルフィック光学系を避ける
ことができる。

【０００５】

【発明の構成】この目的のために、本発明は、識別すべ
き符合（たとえばバーコード）が置かれる距離の範囲に
わたってあらかじめ定められた位置関係と方向を有する
概ね単色な光のパターンを形成するためのシステムを提
供する。回折要素は、ビームの経路内に置かれ、符合が
解像(resolve)されるべき範囲において遠域回折によ
り、光を、その断面が所望の外形(configuration)と向
き(orientation)であるビームに成形する。このビーム
の形状は、主軸がバーコードのバーやスペースの方向を
向いており楕円状であることが望ましい。遠域回折は、
光源または光源に続く光学系の射出瞳(exit pupil)から
フレネル距離を超えた部分で生じる回折として定義され
る。好ましくは、この射出瞳は、短焦点距離のレンズに
よってもたらされる。このレンズは遠域回折効果の生じ
る範囲の端を走査装置の窓（これを通してビームが投射
される）の近傍または走査装置に近接した平面（ここに
おいて符合化されたシンボルが読まれること望ましい）
の近傍に寄せる。遠域においては、ビームは、ビームの
有効アパーチャにおよそ逆比例した角度で発散する。こ
の有効アパーチャは、好ましくは、射出瞳において与え
られ、光学的にはレーザからのビームを収束(focus)す
るレンズ中に画定される。レーザ・ダイオードからのビ
ームに見られるように、ビームが発散する場合には、有
効アパーチャは、長い寸法(long dimension)と短い寸法
(short dimension)を有しており、バーコードのバーに
関して向きを付ける(orient)することができる。物理的
すなわちハードなアパーチャは必要ではない。レンズを
使用することを通して、アパーチャの最も長い寸法（長
さ）によるフレネル距離（最短フレネル距離はアパーチ
ャの長さの二乗に比例するので、最も短い寸法に対する
フレネル距離は、最も長い寸法に対するフレネル距離の
前にくる）は、典型的には、走査装置の内側および走査
装置の窓（これを通してバーコードに向けてビームが投
射される）の前方に位置付けられる。長い範囲の走査で
は、最も長い寸法に対するフレネル距離は最も近接した
所望の読み平面に位置付けることができる。これは走査
装置の外部とすることができる。レンズの焦点距離およ
び位置は、レーザ・ダイオードの位置およびそのビーム
の発散に対して調整され、レンズ内の有効またはファン
トム・アパーチャ（レンズがビームを収束し始めるレン
ズの主平面に位置付けられる）がアスペクト比（楕円状
ビームの長さ対幅）が、バーコードが走査のために置か
れる範囲にわたって概ね一定に保たれるようにする。し
たがって、遠域回折はバーコード上にビームが当てられ
る位置（バーコード平面）におけるビームの断面形状を
幅と長さを有するスポットとし、アナモルフィック光学
系を必要とせずに所望の形状をもたらして回折効果を活
用して高解像度を得る。つまり、本発明は、ビームを成
形および収束のために、回折効果が望ましくない結果を
もたらす、伝統的な幾何光学系に依存していない。

【０００６】走査装置の光学系、特にレーザおよびその
ビーム投射光学系および検出器は、伝統的には一線上に
位置付けられる。走査装置のヘッドの大きさを小型化す
るために、光検出器とレーザは、通常は印刷回路基板で
あるプレート上に装着され、そこにはずれ(offset)が生
じる。この結果、ビーム投射光学系から出ていく光と検
出器に入ってくる光の対称性はうしなわれ視差が発生す
る。視差は、対称物に対して一直線上にない異なる２点
から見たときの対称物の見掛けの方向の違いである。走
査システムでは、これは符合から復帰する信号の非均一
性となって表われる。もし、走査中の信号の変化が大き
いと、電子回路のダイナミックレンジがこの信号の変化
を補償するには十分ではなくなる恐れがある。本発明で
は、たとえ、光検出器とレーザが物理的には一線上には
なく１つの基板上に離れて装着されていても視差の問題
は生じない。簡単に言えば、固定鏡を利用して、これで
レーザを反射して振動鏡のような光学偏向器へと向け、
さらに、この偏向器から走査経路を経てビームが符合上
を前後に走査するにしたがい、走査中心を横切って投射
される。この鏡は、また、復帰光を集めてこれを光検出
器に導く。振動鏡、レーザおよび光検出器は、射出ビー
ムと復帰ビームが同一平面上にある経路に沿って進むよ
うに固定鏡に対して配置される。このため、射出ビーム
と復帰ビームとの間には対称性が成立しており視差の問
題は解決される。簡単に述べれば、本発明は、符合読取
りユニットから投射された光ビームを利用して、対象物
が読取り範囲または空間内のビーム経路に置かれたと
き、対象物に関する情報を表わしている符合を有するタ
ーゲット（対象物）の存在を検出する働きを有する。こ
のシステムはパルス・モードおよび読取り（たとえば走
査）モードで機能する。はじめに光ビームをパルス化
し、これを対象物が置かれるであろう範囲において、上
記ユニットとユニットを担持している台基板の間の経路
に沿って反射器に向ける。この経路は、対象物上の符合
の読取りが望まれるときに対象物により遮断される。図
１、２および３に、バーコード符合用のハンドヘルド型
走査／読取り装置２０８を示す。ハウジング１０は、ユ
ニットの電子回路および光学系を含んでいる。これは、
右と左の半部分１２と１４とを有する２部分構成のハウ
ジングであり、分断面１６に沿って両半部分が結合され
組立てられる。ハウジングはヘッド部分１８とハンドル
部分２０を有している。ヘッド部分の前部は穴を有して
おり、ここには透明材料からなる窓２２が設けられてい
る。走査ビームはこの穴からバーコードに向けて投射さ
れ、バーコードで散乱された光はこの窓に戻ってきて検
出され、ハウジング１０内の光学および電気部品によっ
て処理される。ヘッド部分１８は、ラベル付け用のくぼ
み４２を有している。ハンドルにもくぼみ４４があり、
これもラベル付けのために利用できる。ヘッド部分１８
は、弾性（ゴム）材料からなる脚２４を担持している。
この脚２４とハンドル２０の端（端キャップ２６が取り
付けられている）の点とは走査／読取り装置の支え(res
t)となっている。この端キャップは穴２８を有するカッ
プ状の部材であり、これを通してつめ(detent chatch)
３０が突き出しており、端キャップをハンドル２０の端
に掛け止め(latch)している。グロメット３４が電気ケ
ーブル３２を保護し、モジュラコネクタ３６のオス部分
の歪みリリーフの機能をも果たすとともに、ケーブル３
２内の芯線をハンドルの端においてモジュラコネクタの
メス部分に結合している（図４）。モジュラコネクタは
穴３８を通してピンを挿入することにより結合を解除で
きるようにしても良い。また、別の穴４０には鎖や紐を
通して、これによって操作者が手軽に手に取れるように
ぶら下げておくようにしても良い。

【０００７】ヘッド部分の後端は、くぼみ４６を、さら
にくぼみ４６は内部に止めが形成されている（図１４参
照）穴４８を有し、くぼみ４６にはブロックまたはスト
リップ５０（インディケータ・ランプ６０と６２が伸び
る穴を有している）が受け入れられるようになってい
る。これらのランプはヘッド１８の後端部分のスロット
６４を通って伸びている（図１４参照）。ランプ６０と
６２は発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよく、操作が進行
中の時にはある色（たとえば、黄色）でバーコード符合
の読取りがうまく行ったときには他のＬＥＤ６２が別の
色（たとえば、緑）で点灯するようにてしもよい。スト
リップは、バーコードのメッセージや（たとえば、ホス
トコンピュータまたは走査装置に連結された端末からの
コマンド・コードを受け付けることによって入る、セル
フテスト・ルーチンを使用したセルフテストをする際
に）走査／読取りユニットの操作またはそのテストによ
って発生する他のデータを表示するディスプレイ・モジ
ュール（たとえば液晶装置をしようしたもの）用のコネ
クタを含んでいてもよい。ディスプレイ・モジュール
は、穴４８に係合する止めを通して走査装置につなが
る。ハンドル部分は、引金ボタン６６を有しており、こ
れは穴６８の中に出入りして、ユニットのオン／オフを
切り替えたり走査の長さを制御するスイッチまたは可変
抵抗を作動させ、所望のコードを走査するためにビーム
の狙いを定めこれを位置付けすることができるようにす
る。たとえば、パッケージの側面やシート上に、いくつ
かのコードが互いに近接して印刷されている場合などに
このような機能が必要である。

【０００８】図４ないし６、１４、１５、１６および１
７を参照することにより、ハウジング１０の設計がより
明らかになるであろう。ハウジングの半部分１２と１４
はネジ７０をポスト７２にねじこむことによって一体に
保持される。左半部分１４にも同様な穴を有するポスト
が備わっている。引金６６は、ピン７４上に軸着された
ベル・クランクである。引金ボタンの内側（図示）また
はトリガーボタンの内表面に対向するハンドルの外表面
には可変抵抗材料からなるパッド８２が取り付けられて
いる。この抵抗値は、操作者が引金を引いた際に加えら
れる力または圧力の関数として減少する。このパッド８
２としては、力検知抵抗としてインターリンク・エレク
トロニクス社(California 93013, Carpinteria, 1110 M
ark Avenue 所在の Interlink Electronics)より得られ
る素子が使用できる。このパッドは、ユニットの電気回
路部に伸びるリード線８４を有している。この位置関係
は図１６および図１７に示されている。可変抵抗パッド
の使用は必ずしも必要的なものではないが、走査長さを
手動で変化させるには望ましい。この引金は、もちろ
ん、図２８と２９に関連して上記したハンドフリー型の
ＡｕｔｏＳｔａｎｄ操作では使用されない。ハウジング
の１２および１４の部分は、分割面１６で共同して重な
り合いのジョイントを形成する。これは図１５において
最も明瞭に示されている。このジョイントは静電気のた
めの長い放電路を有しており、ハウジング内部の電子回
路をシールドする働きを有する。ハウジングリブ８６の
前端は、窓２２を固定するためのチャネルを形成してい
る。ヘッド部分１８の内表面上には、トラックが設けら
れて概ねＵ字型のチャネル８８を形成している。図１４
および１６に示すヘッド部分の右半分１２には、このチ
ャネル８８の端が分割面１６から内向きに離間されてい
る。半部分１２と１４とにおいて、上記チャネルの端と
端の間にはギャップ９０がある（図１５）。チャネル８
８の中には、走査／読取りユニットの光学および電子部
品を担持する印刷回路基板９２がある。この基板は、部
品を載せたままの状態で、半部分の一方においてその中
のチャネル８８の中に挿入され、ハウジングの半部分ど
うしが組み立てられる際に、もう一方のハウジング半部
分の中に挿入される。基板およびその上の光学／電子組
立体を支持するために衝撃吸収マウントは使用されな
い。上記のような配置により、たとえば、ユニットが床
に落とされた場合のような衝撃負荷によって損害が生じ
ることを防止しつつ組立体を支持することが見出され
た。

【０００９】リブ９４がヘッド部分の天板に沿って伸
び、周辺光が窓２２からヘッド部分に入り込んだ際にこ
れを電気−光学組立体の集光部品から逸す。ヘッド部分
の側面および上面の上のリブ９６は、これを強化して撓
みを防ぐとともに光遮断板(light baffles)の機能も果
している。ヘッドの底部分の内側には棚９８があり、こ
の内部には、オスのマルチピン・コネクタ１００が固定
保持されている（図４参照）。このコネクタは、リボン
・ケーブル１０５を通して印刷回路基板９２の底に結合
する別のコネクタ１０２のオス部分と結ばれている。ケ
ーブル３２からの結合はハンドル内の印刷回路基板１０
４を通して行なわれる。この印刷回路基板はモジュラ・
コネクタ３６をその下部端に有しており、その上部端に
はコネクタ１００のメス部分を有する。ハンドル部分２
０はリブを有しており、これはハンドルの前後の側面に
基板１０４が挿入されるチャネル１０６と１０８とを形
成する。基板１０４は挿入される。基板１０４はノッチ
を有しており、これは電池１１４が含まれる穴１１０を
形成する。電池１１２はその端子が、基板１０４のノッ
チ部分の下縁上でばね接触材１１４と接触している。こ
れらのばね接触材は、端キャップ２６を外したときに電
池がハウジングから出るようにうながす。基板１０４を
保持するために、突出し止め(projecting catch)１１６
があり、これは図に示すとおり基板１０４の端のノッチ
においてか、あるいは、基板１０４の下において、掛け
止めする。モジュラ・コネクタ３６は基板１０４の下端
に取り付けられ、ケーブル３２から伸びるオスプロング
(male prong)と係合する。モジュラ・コネクタのオス部
分は端キャップ２６を通してハウジングの内側に伸びて
形成されている。もう一つの印刷回路基板が、ハウジン
グ部分１２のハンドル部分２０におけるリブ１１６と他
方のハウジング部分１４の対向リブ（図示されていな
い）によって与えられている。他の必要に応じて組み込
まれる走査／読み込みユニット用回路を有するもう一つ
の回路基板１２０が、基板１０４と橋渡し結合材１２２
（図５参照）を介して結合して組立体を形成する。次い
で、両方の基板１０４と１２０は、端キャップ２６を外
して組立られたハウジングに好ましくは同時に挿入され
る。

【００１０】ハウジング部分は、好ましくは、ポリカー
ボネートやＡＢＳのようなプラスティック材料でつくら
れる。内部に弾性シール１２６を有するグルーブ１２４
がハンドル２０の開放端をシールする。ハンドル２０の
側面はグルーブ１２６（図１４および１６参照）ととも
に形成され、これはハンドルの下端部を可撓性のものと
し、ボス２８が外側に屈曲可能で、端キャップ２６をそ
の場に保持するつめ止めとして働き、モジュラ・コネク
タ３６およびその場に保持された電池１１２と接触する
ようにしている。印刷回路基板８８上の光学および電気
組立体は、基板８８以外の主要な構成要素として、集光
鏡１２８、レーザ・ダイオード組立体１３０、光検出器
および走査モータ組立体１３２、および振動鏡１３４の
かたちのビーム偏向器を有している。可撓性印刷基板１
３６は、基板８８に結合して保持部材１３８（図１４お
よび１６）の背後において上向きに伸びている。この可
撓性基板１３６は、一つの脚１３６Ａまたは１対の脚１
３６ＡとＢの上に、ＬＥＤ６０と６２、ＬＣＤディスプ
レイ（こうしたものが使用される場合）との結合のた
め、スロット６４を通って伸びるコネクタ（図示されて
いない）を担持している。可撓性基板１３６は、基板の
内側次いで外側にリボンのようにして折り畳まれてい
る。脚１３６Ｂは、レーザ・ダイオード組立体１３０内
のレーザ・ダイオードと光検出器モーター組立体１３２
とに結合する配線を有する。鏡１２８は、組立体１３２
内のフォトダイオード１４０に面する球面１３８を有し
ている。この鏡１２８は、柔軟なタブ１４４と側面フラ
ンジ１４６とを備えたベース１４２を有する。これは基
板８８の側縁を有するさねはぎ(rabbett joint)を形成
する。これらの縁は内側に張り出しており、フランジ１
４６のための隙間(clearance)を与える。タブ１４４は
可撓性であり、基板内のくぼみ１５０に掛かり止めする
爪ラッチとして働く。鏡の位置は決定的な要素ではな
い。なぜならば、出て行くビームも戻ってくるビームも
共役経路(conjugate paths)にわたって伸びているた
め、位置決めの誤差は自動的に補償されるからである。
鏡の中心は平面状のファセット１５２を有しており、こ
れがレーザ・ダイオードからのビームを鏡１３４へと偏
向する。振動鏡１３４の走査にしたがい、鏡はバーコー
ドから戻ってきた散乱光を受けて、その光を集めこれを
フォトダイオード１４０へと向ける。

【００１１】モーター組立体１３２は、シャフト１６２
を有するモーター１６０を含んでいる。鏡１３４は、垂
直のスロット１６６を備えたリアブラケット１６４を有
しており、鏡（これはプラスティック製でもよい）をシ
ャフト１６２に押込む(force0fit)ことが可能である。
モーター１６０とフォトダイオード１４０とはフランジ
１７０を有する覆い１６８により組立てられる。このフ
ランジは基板８８にリベットまたはねじで止められてい
る。レーザ・ダイオード組立体１３０は、図１０に詳細
に示されている。これは、ねじによって基板８８に取り
付けられたバレル１７４を含んでいる。レーザ・ダイオ
ード１７６は、バレル１７４の後端部に位置付けられて
いる。レンズ組立体１７８が、屈折率漸変レンズ(gradi
ent index lens)１８０を含んでおり、バレル１７４内
にねじ止めされている。レーザの方向は、長さが概ね基
板８８の面に平行であって、これによって、バーコード
に当てられるビームの方向付けおよび成形に回折を利用
している。この点については、以下に詳細に説明する。
他の回路部品としては、マイクロプロセッサ・チップが
あるが、これは基板８８状に装着されている。これにつ
いては、後に図１８に関連して詳細に説明する。これら
は図解を簡単にするため、図４、５および６には示され
ていない。次に図１１、１２および１１を参照すると、
これらには光学素子の配置が示されている。これは、光
学素子のすべてをひとつの印刷回路基板８８上に配置す
ることを可能としつつバーコード信号の検出において視
差によって起こる誤差を解消する特長を有している。レ
ーザ組立体１３０が第一の経路１８０に沿ってファセッ
ト１５２へビームを投射する。このファセットは、上向
きに傾斜しており、ビームを第二の経路１８２に沿って
鏡１３４へと導く。鏡はわずかに下向きに傾斜してお
り、窓１２２を通して識別すべきバーコードに向け経路
１８４に沿ってビームを射出する。図１２では、投射ビ
ームが長短のダッシュで構成された比較的細目の線で表
わされ、入射すなわち戻ってきたビームが長短のダッシ
ュで構成された比較的細目の線で表わされている。

【００１２】鏡１３４は、走査中心（走査の端点の中間
の線）の回りに前後に振動する。好ましくは、走査中心
は、窓２２の中心を通って伸びている。走査角は、たと
えば、図１３に示すように走査中心の回りにプラスマイ
ナス１５度程度である。この走査角は、ユニットの走査
範囲内においてバーコードにビームを走査させるには充
分である。この範囲は窓または読取るべきバーコードを
置こうとする位置に従い窓２２からある距離だけ外部に
隔たった点から始まる。走査範囲は、図８および９に関
連して後に詳述するが、回折ビーム形成プロセスによっ
て決定される。投射ビームが走査する際、これは基板８
８の平面にほぼ平行なままである。この平面はまた、ヘ
ッド部分１８の上面とも平行にすることができる。戻っ
てきた光は散乱されており、鏡１３４の全面に広がって
いる。鏡はこの戻ってきた光を線１８６ＡとＢの内にあ
る経路に沿って下向きに偏向する。この復帰経路１８６
は、走査中心にあるときには、走査ユニットから投射さ
れる光の経路１８２と同一の平面上にある。次いで、こ
の復帰光は、球面状である集光面を有する鏡１２８によ
って集められ、光検出器１４０において焦点を結ぶ。投
射ビームと復帰ビームとの間には対称性が存在するた
め、視差が解消される。このビームの対称的配置は、集
光鏡１２８の中心でかつその光学軸に沿ってファセット
１５２を使用するために可能となるものである。集光鏡
に関して言えば、、投射ビームのバーコードへの距離と
バーコードからの距離は等しい（すなわち、バーコード
は集光鏡に対して対称の位置関係にある）。光は出て行
くのもバーコードから戻ってくるのも同一の経路を辿
る。したがって、仮にレーザ・ダイオードが光検出器か
らずれて(offset)ダイオードから出るビームが経路１８
２と１８４とが含まれる平面に対して鋭角を形成する場
合でも、対称性が保たれる。したがって、視差によって
引き起こされる誤差（これは、バーコードから集められ
た光の強度の走査光全体にわたっての均一性に悪影響を
与える）を発生させることなく、すべての光学素子を印
刷回路基板上に配置・装着することができる。

【００１３】光学系の設計は、バーコード信号を得るた
めにバーコードが走査中に置かれる範囲において楕円状
の形のビームを与える。この楕円状の形は縦型であり、
つまり、楕円の主軸は、バーおよびスペースに添ってい
る。円形スポットを用いて行なう走査と比べると、楕円
ビームは、バーコードの欠陥を平均化するという点で好
ましい。楕円のアスペクト比は、バーコードの適正な平
均化と走査線を傾斜させることによる相対強度をもたら
すように選択される。楕円のアスペクト比は、走査線傾
きに関して楕円状走査と円形状走査とにおいての明白な
差がないように選択することができる。走査範囲の端の
範囲においても走査線の傾きが１５゜程度に収まるよう
に５ないし１のアスペクト比とするのが適当である。全
幅、最大スポットの半分の大きさのビームが開口を通し
て発射される場合を考える。大きさは回折効果により決
定することができる。図９は、ビームを２部分にして描
いている。一は、ビームの長い部分（主軸に沿った部分
すなわち楕円の高さ）である。図９の他方の曲線は、解
像軸(resolving axis)を図解しており、楕円の短軸に沿
ったその長さについて描いたものである。両者におい
て、まず、近域回折(near field diffraction)が生じて
いる。これはフレネル回折としも知られているものであ
る。たとえば、アパーチャ（光源の射出瞳）においてビ
ームの大きさは３分の１ないし４分の１に減少する。最
小のスポットの大きさはアパーチャの大きさに依存し、
光源の射出瞳からのフレネル距離において生じる。この
距離は、有効アパーチャ径の二乗を光の波長（レーザ・
ダイオードのような、レーザを用いた場合には、事実
上、単一光である）で割った値に等しい。フレネル距離
を過ぎると、楕円ビームはその方向に転回する。これは
図９に、楕円高さに沿ったスポットの大きさと楕円の解
像軸との関係によって示されている。近域範囲は、フレ
ネル距離で終る。最も長いフレネル距離は、有効アパー
チャにおける楕円の長さつまり主軸によって規定され
る。この点を超えると、遠域回折(far field diffracti
on)（フラウンホーファー回折とも呼ばれることがあ
る）が存在する。遠域範囲においては、スポットの大き
さは増加する。この増加は、しかし、アパーチャ径とほ
ぼ逆比例する（１／アパーチャ径）。図８は、４つの面
におけるスポットの断面図を示したものである。それぞ
れは走査装置から離れているが、いずれも遠域回折が発
生する範囲内にある。アパーチャ径の楕円高さに沿って
の逆比例関係は、アスペクト比（楕円高さ／解像軸長
さ）を遠域範囲の全域にわたって一定に保つ。この実質
的に一定なアスペクト比は、図９から明らかである。図
９はまた、光源からの距離によるスポットの大きさの変
化の勾配が、遠域においてスポットの大きさの変化の勾
配がアパーチャ径に逆比例するようにすることを示して
いる。

【００１４】ここまでに示した図においては、最短フレ
ネル距離（最大アパーチャ寸法−−この場合には楕円の
高さによって決まる）が走査装置ハウジングでに示した
図においては、最短フレネル距離（最大アパーチャ・デ
ィンジョンの近傍または走査装置の窓２２の内側もしく
は近傍にあることがしばしば望ましい。可視光レーザ・
ダイオードからの発散性ビームを用いて、窓２２から数
インチ隔たった点から始まる遠域回折範囲の位置決めを
し、この走査（遠域回折）範囲において楕円ビームのア
スペクト比を維持するファントム・アパーチャ(phantom
aperture)を与えるためには、極めて短い焦点距離のレ
ンズを使用することが望ましい。有効フレネル距離Ｄ
_effは、レンズの焦点距離の関数として以下の関係にし
たがって減少する：１／Ｄ_eff ＝１／Ｄ − １／ｆここで、Ｄはアパーチャ径および光の波長から決定され
るフレネル距離であり、ｆはレンズの焦点距離である。
短焦点距離（たとえば２．５ｍｍ）レンズとしては、屈
折率漸変レンズ１８０を使用することが好ましい。有効
アパーチャは、レンズがレーザ１７６からの発散性波面
を収束し始める点で形成される。これはレンズの主平面
(principal plane)と呼ばれ、実質的に光源の射出瞳
（ここでファントム・アパーチャ存在する）である。レ
ーザ１７６に関して主平面を位置付けすることは、ファ
ントム・アパーチャ主平面ならびに楕円および楕円の解
像軸すなわち短軸の大きさをも決定する。図８に示すよ
うに、主平面（ファントム・アパーチャ）での楕円高さ
は、望ましくは、バーコードを横切って置かれ、最長フ
レネル距離以上で発生するプロファイルにおける転回を
利用する。したがって、ビーム形成回折光学系は遠域回
折を使用する。

【００１５】図１８には、バーコード走査／読取り装置
２０８の電子回路が示されている。この回路はすべてユ
ニットのヘッド内部に含まれる印刷回路基板上に置かれ
るようにすることができる。この印刷回路基板は、集光
鏡および偏向器（走査鏡）およびそのモーターも装着し
ている。図１８に示されている電子回路システムの特長
は、これが全体的にディジタル制御されているという点
である。主要な部品としては以下のものが挙げられる：
（ａ）フロントエンドすなわちバーコード読取り回路１
４０；（ｂ）レーザ駆動回路１４４（これはレーザ・ダ
イオードＬＤおよびフォトダイオード組立体１４２を駆
動する電流を制御する）；（ｃ）モーター駆動回路１４
６（これはフェーズＡおよびＢ固定子駆動コイルを有す
るステッピング・モーターであるモーター１４８を作動
させる）；および（ｄ）インターフェース回路１５０ａ
と１５０ｂ（これはバーコード信号を出力しコマンド信
号およびホストコンピュータからのデータを受ける）。
また、ＬＥＤを含むインディケーター（ディスプレイ）
回路１５２もある。ディジタル制御は、マイクロプロセ
ッサ１５６を有するコンピュータシステム１５４によっ
てもたらされる。アナログ・ディジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）１５８および電気的に消去可能なプログラマブル読
出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である不揮発性メモリ
（ＮＶＭ）がマイクロプロセッサ１５６と結合されてい
る。マイクロプロセッサは、モトローラＭＣ６８ＨＣ７
０５Ｃ８チップのような市販のチップでよい。このチッ
プは、多数のポートＤＰ０〜ＤＰ２１を有しており、こ
れらはデータやコマンドの受取りおよびデータやコマン
ドの出力に使用できる。このマイクロプロセッサは、イ
ンターフェース・ロジック１６２を通してＡＣＫライン
上に到達するデータを用いてホストコンピュータからプ
ログラムしてもよい。

【００１６】このようにして、ＡｕｔｏＳｔａｎｄ機能
がプログラムされ、これによってプログラム２１０（図
２９）が実行される。プログラム制御の下で、出力コマ
ンドＳＤＰＯＬがＤ３ポートから出るＳＤＰＯＬライン
によってもたらされ、走査装置をホスト・コンピュータ
からのデータの極性およびデータレベルとコンパチブル
にしている。これによって、ホストの種類に依存しない
一般的な互換性がもたらされる。このデータは、マイク
ロプロセッサ１５６のシリアル・データ入力（ＳＤＩ
Ｎ）ライン上に出力され、データ入力（ＤＩ）ライン上
をポートＤ１からメモリ１６０へと転送され、そこでプ
ログラムが記憶される。このメモリはコンピュータ・チ
ップ１５６からのクロック信号によりプログラミング・
データを受けることが可能にされる。４本のイネーブリ
ング・ラインが、様々な周辺回路（ＡＤＣ１５８、ＮＶ
Ｍ１６０ならびにフロントエンド１４０およびレギュレ
ータ１４４におけるディジタル制御素子）をイネーブル
にする。走査装置は、走査装置内のトリガースイッチ
（ＴＲＩＧ−ＳＷ）によってかまたはイネーブル・コマ
ンドに対応したホストからイネーブルにされる。電源の
適用もまた走査装置をイネーブルにする。したがって、
走査装置は、３つの方法、すなわち、トリガースイッ
チ、イネーブル入力および電源の付加によりイネーブル
にされることになる。プログラムを適宜変更することに
より、走査装置への他の入力によってこれをイネーブル
にすることも可能である。インターフェース１５０ａは
ロジック１６４を有している。このロジックは、これら
のイネーブル信号を取扱い、そのＯＲをとってウェイク
信号を発生する。これは、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）
をセットするなどし、次いでこれが電源レギュレータ回
路１６６をオンにして電源回路１６５を作動させる。回
路１６６はレギュレータ用のチップを有しており、操作
装置取扱中にコンピュータ、電源、ポータブル端末また
は電池からの出力供給電圧を調整し、＋Ｖ（たとえば５
Ｖ）で表わされる調整電圧を供給する。電源は、バーコ
ード検出もしくは時間切れにより、マイクロプロセッサ
のポートＤ９からスリープ・コマンドが発生するまでは
オンのままである。これらはメモリ１６０内のプログラ
ミング・データによってプログラムされる。この動作に
より、電源が節約されて、その寿命が伸びる。

【００１７】プログラミン・データは、マイクロプロセ
ッサ１５６の制御の下でメモリ１６０に記憶される。プ
ログラミング・データは読出しが必要になると、マイク
ロプロセッサ１５６のポートＤＰ４から出るＳＤ出力に
よりデータのアクセスが可能になる。出力データ（シリ
アルデータ出力）は、マイクロプロセッサ１５６内のプ
ログラム制御の下で多重化され、インターフェース・ロ
ジック１５０ｂからの出力ライン（ＢＣＶまたはＰＲＯ
Ｇ．ＤＡＴＡ）上にもたらされる。出力データの極性、
ＢＣＶすなわちプログラム・データがＢＣＰＯＬライン
によって制御されてホスト・コンピュータとコンパチブ
ルであるか否か。ホスト・コンピュータ２１０は、ＢＣ
Ｖ信号をデコードする。ＢＣＶ信号は、フロントエンド
１４０から得られ、バーコードの内容をそのパルスのア
ナログ・タイミングにより表わしている。受け取られた
バーコードの内容を得るためにはホスト２１０は従来の
デコード・ロジックを使用し、これによりデコーダ２２
６（図２９）を実現してもよい。インタフェース・ロジ
ック１５０ｂからのもう一つの出力は、走査開始信号
（ＳＯＳ）である。これは、ビームがいつ走査開始端
（右端もしくは左端またはその両方）にあるかを示す。
走査モーター１５８を制御して鏡を振動させるマイクロ
プロセッサのプログラムは、走査の終りに状態が変るＳ
ＯＳ出力を与える。これは、ホストの要求にしたがって
ＢＣＰＯＬぶより制御されるＢＣＶまたはプログラムデ
ータレベルから区別される。バーコード・ヴィデオは黒
＝ＨＩＧＨまたは白＝ＨＩＧＨのいずれでもよい。本発
明のこの態様では、走査装置は白＝ＨＩＧＨとしてＢＣ
Ｖを発生する。これは、この走査装置あるいは他の走査
装置を使用する場合においても、システムコンピュータ
中のデコーダの要求に合うように黒＝ＨＩＧＨと代えて
も差し支えない。

【００１８】フロントエンド１４０はフォトダイオード
回路１６８を有する。これは、戻ってくる光の強度に応
じて電流信号を発現する。この信号は、トランスインピ
ーダンス増幅器（ＴＲＡＮＳ−Ｚ）１７０により電圧信
号に変換される。次いで、電圧信号は、微分回路１７２
によって微分され、バーおよびスペースのエッジの位置
に対応する信号をもたらす。ディジタル電位差計のかた
ちのディジタル制御要素１７４が、増幅器１７６の連鎖
内の第一の増幅器において順方向利得制御を行なう。利
得制御は自動的であり、ディジタル・ポット１７４がデ
ィジタル入力（ＤＩ）によってセットされる。これは、
イネーブリング信号ＣＳ２によってイネーブルにされる
ときにディジタル・ポット１７４内の抵抗に蓄えられ
る。このディジタル・ポット１７４は、もう一つのディ
ジタル・ポット１７８を含むデュアル・ポット回路要素
の１／２であってもよい。この他方のディジタル・ポッ
トは、レーザ制御回路１４４内のディジタル制御要素と
して使用してもよい。ＤＩ信号は、たとえば、デュアル
・ポット１７４と１７８の共通抵抗に蓄えられる１６ビ
ットのものであり、ポットは、抵抗（ＤＰ１とＤＰ２）
内の最初の８ビットと後の８ビットを使用する。フロン
トエンドの利得はコンピュータ制御の下でセットされ
る。走査装置は反対の方向に走査をし、走査速度および
復帰光の強度は各走査方向によって異なるので、ディジ
タル・ポット１７４は、直前の走査ではなく直前の前の
走査において発生した復帰光の強度にしたがうようにセ
ットされる。プログラムは交互の走査において利得を変
更し、増幅器の出力信号が走査ごとに一定となるように
する。さらに復帰光の強度と利得との関係は、ＤＩの値
と光の強度に対応する信号殿関係をセットアップするプ
ログラム制御の下では、線形であれ非線形であれ、所望
の関数関係でよい。

【００１９】見掛け上（スプリアス(spurious)）の明り
が信号を発生して実際のバーコードヴィデオ出力やプロ
グラムデータと混同を招くことがないように、フロント
エンドを切ることが望ましい。この目的の為に、マイク
ロプロセッサは、ノット-キルバーコード信号（ＮＢ
Ｃ）を発生する。これにより、実際の走査動作が行なわ
れている間だけ増幅器が出力信号を伝えるようにするこ
とが可能になる。復帰光の強度にしたがって利得を制御
する信号はピーク検出回路１８０である。これは、これ
は、バーコードを表わす利得制御された微分電圧のピー
クに続く。回路１８０の出力は電圧レベルＤＰＤであ
る。このレベルはＡＤＣ１５８によりディジタル化され
る。ＡＤＣは複数のチャネル（そのうちの一つ（ＣＨ
１）はＤＰＤである）を有している。アナログからディ
ジタルへの変換は、チップセレクトＣＳ０がＨＩＧＨで
あるとき、および、ディジタル化すべきチャネルを識別
するマイクロプロセッサからのコード（ＤＩ）が存在す
るときに可能となる。バーコードを表わす電圧は、弁別
器回路１８２によってアナログ・パルス（ＢＣＶ）に翻
訳される。これはコンパレータ１８４を含んでおり、微
分された信号を、反対の極性を有するダイオード１８８
を通して充電されたコンデンサ１８６上のピーク電圧と
比較する。弁別器１８２の設計は、米国特許第５１８，
６０８号（発行日：１９９０年５月３日。ＪａｙＭ．
Ｅａｓｔｍａｎによるものであり本願出願人に譲渡さ
れた）。この弁別器は、ＢＣＶを出力し、これはマイク
ロプロセッサ１５６のポートＤＰ７に加えられ、インタ
ーフェース・ロジック１５０ｂを介してホスト・コンピ
ュータにも加えられる。このポートＤＰ７は、立上がり
を検出する入力捕足ポートである。捕足ポートの回路
は、市販のチップの一部分であるロジックである。差し
支えがなければ、すなわち、エッジがそれ以外には使用
されないならば、立上がりエッジの検出の代わりに立ち
下がりエッジの検出を行なってもよい。

【００２０】レーザ・レギュレータ回路は、コンパレー
タ１９０を有する制御ループを含んでいる。これは、エ
ラー信号を出力して増幅器１９２を駆動し、よってレー
ザ・ダイオードＬＤを通る電流を制御する。この電流
は、ＩＬＳで得られ、レーザ出力電力の調整が行なわれ
ている間およびレーザを初期化してその出力を設定して
いる間、ディジタル化のためにＡＤＣ１５８のＣＨ０に
加えられる。制御ループは、フォトダイオードＰＤを
含。これは、レーザ・ダイオードと光学的に結合して、
抵抗１９４にレーザ光学出力電源を表わす出力電流をも
たらす。これは、コンパレータ１９０の参照入力と比較
され、レーザ電流の制御を行なうために、制御信号をエ
ラー、制御信号を駆動する。この参照信号は、その一端
で調整された電圧を受ける参照ディジタル・ポット１７
８から得られる。走査中以外にレーザがオンに転じるの
を防ぐために、トランジスタ・スイッチ１９６はコンパ
レータ１９０への参照入力をグラウンドに向け、レーザ
・ダイオードへの電流を遮断する。光学電源は、メモリ
１６０中のディジタル信号で表わされる所望の電力に、
ディジタルポット１７８をセットすることにより較正さ
れる。較正中、走査装置の製造において、外部の電力計
によって測定されたとおりの、所望の光学電力に対応す
るＩＬＳ値が得られる。これはメモリ１６０中またはマ
イクロプロセッサ１５６の別の場所にパラメータとして
蓄えられている値に対応する。ディジタルポット抵抗
は、コンパレータ１９０に加えられる参照電圧を増加す
るように変更される。通常の走査中においては、ＩＬＳ
があらかじめ定めた電流値（たとえば、通常の操作電流
の３７％増し）（レーザが推奨最大操作温度以上で操作
される場合などはこれに当たるであろう）を超えると、
レーザはオフにされる。次いで、トリガースイッチを操
作しても、あるいは、ホストコンピュータからのイネー
ブル信号を受け取っても、レーザの出力は増すことがな
く、レーザ破壊に至る過剰電流が通電することがない。
通常のレーザ調整操作では、ディジタルポット１７８に
おいて得られる参照電圧の値は一定であり、制御ループ
は、ＩＬＳを、あらかじめ定めたレーザ光学出力を得る
ために必要な所望の値に維持するためにレーザ電流を調
整する。工場における較正では、ディジタルポット１７
８のセッティングは外部のコンピュータのコマンドおよ
び光学出力計により決められる。そのアナログ出力は、
バッファ増幅器１５９を介して、ＡＤＣ１５８ＰＷＣＡ
Ｌ入力に付加される。較正の手順は、操作装置のコンピ
ュータによって以下のように制御される。レーザ電流
（ＩＬＳ）と測定された光学電力ＰＷＣＡＬをモニタし
つつ、ディジタルポットの設定値を最小から最大へと増
加させる。測定した光学電力が必要な電力（コマンドの
一部としてコンピュータから送られる）と一致する時に
は。操作装置のマイクロプロセッサはディジタルポット
の設定値とレーザ電流の読みをメモリ（ＮＶＭ）１６０
に記憶する。もし、較正中に、相異なる複数のディジタ
ルポットの設定値が試されて測定電力と異なることが確
認されたり、測定レーザ電流に過大な変化が見られた場
合には、較正モードは中断され、「較正失敗メッセー
ジ」が外部のコンピュータに送られる。レーザ電力およ
びレーザから出るビームの強度は、ポット１７８に加え
られるディジタル信号の値を変化させることにより制御
される。これは、図３１に関連して後述するように、Ｌ
ＰＵＬＳＥルーチンにおいてパルスモードの最初になさ
れる。

【００２１】モーターの回転は、電流パルスによって駆
動される。その方向は、各コイルにおいて、コイルＡと
２０２およびコイルＢと２０４で、プッシュ-プル増幅
器（ＰＰＡＭＰ）１９８と２００により制御される。こ
れらのパルスは、マイクロプロセッサ１５６からのモー
ター制御レベルＳＤＡＡ１ないしＳＤＢＡが持続する
間、制御される。言い換えれば、パルス幅変調を使用し
て、コイルＡとＢ上で波形を形成し、モーターが概ね線
形な走査速度を与えるように制御される。しかも、最大
パルス幅は走査長さを決定する。従来のモーター制御シ
ステムでは、ある回転に対してバイアス電流が加えら
れ、他の回転への電流は線形的に変化させられた。こう
した線形変化は、走査中において線形速度をもたらすも
のではない。パルス幅変調（マイクロステッピング）に
よれば、走査中にコイルに加えられる電流の必要な非線
形変化が得られ、概ね線形な掃引速度が走査の全体にわ
たって得られる。電流の方向を制御することにより、モ
ータおよび振動鏡を中心づけ、走査の中心がおよそ窓の
中心にきて機械的な中心寄せ操作が不要になる。走査長
さ（走査角）は、走査中の各コイルでの平均電流の振幅
を制御することにより制御できる。コイルを流れる平均
電流が大きくなるほど、変位は大きくなる。こうして、
走査におけるデューティーサイクルを増加させることに
より、走査角が増加する。走査長さの制御は、マイクロ
プロセッサ１５６と抵抗２０６で表わされるアナログト
リガリング機構を用いて得られる。抵抗２０６は、その
上の引金に加えられた力または圧力に逆比例した抵抗値
を有する。この抵抗は、ポリマー材料からなる減衰パッ
ド(pad)でもよい。こうしたパッドは市販されており、
力検知抵抗（事実上、歪みゲージである）と呼ばれてい
る。こうしたパッドは、カリフォルニア州サンタバーバ
ラ所在のインターリンク・エレクトロニクス社(Interli
nk Electronics)より入手可能である。可変抵抗パッド
２０６による電圧は、ＡＤ１５８のチャネル２に現われ
る。プログラム制御の下、ディジタル入力（Ｄ０〜Ｄ）
１２に応じたマイクロプロセッサ、操作者が引金に、し
たがって抵抗パッドに加えた圧力に応じて平均電流が変
化する。走査の初期段階においては、これによって極め
て小さい力が加えられて狭い範囲での走査が行なわれ
る。これは、特定のバーコード（パッケージの側面や紙
シート上などに表わされた近接している複数のもののう
ちのひとつであってもよい）を狙ってビームを当てるの
に適している。ビームが当てられたスポットはビームが
広がらないために明るく光り、よって狙い定めるのが容
易である。いったんバーコードの位置が確定すると、圧
力が強められて走査長さ（走査角）がマイクロプロセッ
サのプログラム（これはＤＰ１０〜ＤＰ１７に応じて出
力レベルのタイミングをＳＤＡＡ１〜ＳＤＢＡ２に変化
させる）にしたがって増加する。

【００２２】また、マイクロプロセッサは、出力ＳＬＥ
ＤおよびＧＲＬＥＤをもたらす。これらは、走査中およ
びバーコード符号の読みが成功した後ならびにパワー制
御がオン（ウェイクコマンドとスリープコマンドの間の
時間）であるとき、ＬＯＷである。次いで、ＳＬＥＤと
ＧＲＬＥＤ１５２は点灯する。図２０に示すような、Ｓ
ＤＡＡ１とＳＤＢＡ１の２つのコマンドだけが必要な単
純化したモーター制御回路が用いられることが見出され
た。次いで、モーターコイルＡとＢとを通して一方方向
のみに電流が流れる。ＲＣ制動回路(damping circuit)
を通して加えられるＳＤＡＡ１およびＳＤＢＡ１パルス
のデューティサイクルを変調することにより、走査速度
および走査長さが制御できる。走査振動速度すなわち繰
返し速度はモーター制御パルスが１サイクルを行なう間
（つまり、最大デューティサイクルすなわちパルスの時
間）の時間によっても制御される。上記のディジタル制
御機能を得るためのマイクロプロセッサ１５６のプログ
ラミングは、図２１ないし図２５によってより明らかに
なるであろう。プログラム全体は、ＰｏｗｅｒＯｎ
Ｓｔａｒｔと呼ばれる（図２１）。ＣＰＵはまず初期化
される。外部の不揮発メモリ（ＮＶＭ）からマイクロプ
ロセッサの内部メモリに、新しいデータがロードされ
る。これは、ウェイク信号が発生する度に行なわれる。
ここで、ウェイク信号は、初期化プロセスに移行するよ
うに割込みをかける働きを有している。

【００２３】次のプロセスは、無信号条件下（つまりレ
ーザがオフでモーターが固定の状態）ＰＤＰの多数のサ
ンプルを平均化することにより増幅器のバイアス電圧を
決定するＡＧＣによる較正である。このプロセスは、走
査対走査部品の許容変数を補償する。ＣＡＬＡＧＣル
ーチンが図２２に示されている。前端部のディジタルポ
ットはその最高抵抗にリセットされる。次いで、ＤＰＤ
の２５６のサンプルがＡＤＣを通して読まれる。読み込
みは、ＡＤＣの最大クロック速度で実行される。ＤＰＤ
の２５６のサンプルは平均化される。この平均をＣＡＬ
と呼ぶ。この平均は、走査中の増幅器の利得を設定する
ためのディジタルポット１７４へのディジタル制御信号
を計算するのに用いられる。以下に記載のプログラムは
図２３に関連したものである。図２１に戻ると、プログ
ラムは次にウェイクコマンド発生からスリープコマンド
発生までの時間遅延を設定する。次いで、ＡｕｔｏＳｔ
ａｎｄプロセスを含むインターフェース機能のすべて
が、ホスト２１０からのプログラムデータを利用してセ
ットアップされる。このとき、もし、ホストコンピュー
タ側に必要があれば、記録されたプログラムがホストに
読み戻されてチェックすることも可能であデータの状態
（極性）に対応したレベルおよび形式がシステム内でセ
ットアップされシステムは新たなコマンドを受け取れる
ようになる。決定はＡＣＫ、ＥＮ(enable)もしくはＴＲ
ＩＧ(trigger)またはこれらの他の組合せが着いたかど
うかに関するものである。もし、そうであるならば、シ
ステムは、ＭＴＲ（モーター）と呼ぶ、走査モーターが
走査ビームを駆動するパルスを発生するルーチンにジャ
ンプする。走査ルーチンの間、図２４に詳しく示すよう
にしてレーザ電源が調整される。ＡｕｔｏＳｔａｎｄが
プログラムされると、ＴＳＴＡＳプロセスが入り、Ｐｏ
ｗｅｒＯｎＳｔａｒｔプログラムが実行される度
にＳＣＮＩＮＨフラグがクリアされる。

【００２４】システムは、スリープコマンドが発生した
かどうかあるいはホストコンピュータからのシリアルデ
ータが他のコマンドを含んでいるかどうかの決定を待
つ。ここでいう他のコマンドとは、法令等によって規定
される光学出力の安全基準レベルにするためにレーザ・
ダイオードを較正するための新たなプログラムでもよ
い。スリープコマンドも、たとえばバーコードがデコー
ドされたというような、外部データによって発生する。
スリープコマンドが発生すると、レーザ・ダイオードの
ための電源が遮断され、次のウェイクコマンドが来るま
でシステムがアイドル状態になる。図２３はＡＧＣルー
チンを図解したものである。まず、ＡＤＣのＣＨ１によ
りＤＰＤレベルの読取りが可能になる。次に、走査中、
ＣＰＵがＡＤＣを通しておよそ１００回ＤＰＤを読み、
１６の最大の読み値をフレーム端に蓄える。この１６の
値の平均が図２３に示す式中のＤＰＤとして使用され
る。各走査でＧ’に対応する利得コード（ディジタルコ
ントロール信号）が発生する。利得コードは、走査と同
一方向における走査の利得を制御するのに使用される。
したがって、交互の走査に対するＧ’の２つの値が蓄え
られる。これらはそれぞれ左への走査、右への走査に対
するＬＧ’とＲＧ’として示されている。プログラムは
マイクロプロセッサを制御してこれらの選択値がＤ１デ
ータラインに加えられ、交互の走査におけるこれらのＬ
Ｇ’およびＲＧ’の値にしたがってディジタルポット１
７８が利得を制御することを可能とする。図２４を参照
すると、ビームがバーコードを走査する際におけるＭＴ
Ｒルーチンが示されている。ルーチンは値を初期化する
ことから始まる。走査ＬＥＤ（ＳＬＥＤ）はＬＥＤが点
灯するようにＨＩＧＨに設定される。バーコード極性
（ＢＣＰＯＬ）は、ホストコンピュータおよびそのデコ
ーダがバーコードのバーとスペースに対応してそれぞれ
白または黒をＨＩＧＨレベルとするように（デコード・
フォーマットにおける必要に応じて決める）バーコード
を受け付ける。次に、ノットキル・バーコード値（ＫＢ
Ｃ）がクリアされる。これによって増幅器の鎖１７６
（図１８参照）が微分されたバーコード信号を弁別器１
８２に通過させるようにする。ディジタルポットは、レ
ギュレータにおいて（ＤＩＧＰＯＴ１７８）と前端１
４０のＡＧＣコントロールにおいてその較正された値を
設定する。走査モータードライブパルスを発生させるル
ーチンを初期化するためには、各走査電流サイクルに対
してのオフピリオドを表わすコードＯＦＦＰＥＲが０に
設定される。ＡｕｔｏＳｔａｎｄがプログラムされる
と、走査フラグが設定され、ＳＣＮＩＮＨがクリアされ
る。

【００２５】ＯＦＦＰＥＲの意味および走査モーター駆
動パルスがどのように発生させられるかを理解するため
には、図２６および図２７を考慮すればよい。これらの
数値はパルス幅表およびＳＤ（ポート）信号値を示して
いる。表はメモリの中に記憶されている（図１８のＮＶ
Ｍ１６０）。パルス幅表はＮパルス幅値を記憶する。そ
のうち１６は、一方向（たとえば左へ）走査が行なわれ
ている際のモーターコイル電流の持続時間を表わし、残
り１６（したがって合計で３２）は、反対方向（たとえ
ば右へ）走査が行なわれている際のモーターコイル電流
の持続時間を表わす。実際、表は各走査中におけるモー
タ駆動電流の波形をパルス幅変調信号に対応したかたち
で表わす。単一のパルスが走査全体を生じるのではな
く、様々なデューティーサイクルの一連のパルス（この
場合、各方向について１６、各フェーズについて８）
が、走査を実行するためにモーターを制御する波形を規
定することが理解されるであろう。たとえば、最大デュ
ーティーサイクルは１６のクロックパルス期間に対応
し、期間は毎秒２４０の割合で（マイクロプロセッサの
クロック周波数たとえば７．３７２８ＭＨｚを分周した
もの）発生する。５０％デューティサイクルに対応する
電流パルスの最大期間は次に１６クロックパルスの期間
となる。この最大期間は、図２５に示す走査ルーチンに
ついての流れ図では符号Ａで表記される。オフ期間は、
最大デューティサイクル期間Ａからパルス期間ｔ_iを引
いた差である。パルス幅表では、このｔiパルスは、０
〜１５の値（これは最大デューティサイクル当りのクロ
ックパルスの数である）を有している。デューティーサ
イクル全体は好ましくは使用しないことに注意すべきで
ある。こうしてパルス幅表は、０〜１５までの整数値の
範囲内で変化する３２の値を蓄えることになる（Ｎ＝３
２）。図２７の表に中のＳＤ（ポート）信号は、パルス
幅表中の連続する各ｔi値に対応する走査モーターのＡ
およびＢコイルを流れる電流の極性（電流の方向）を表
わす。したがって、各走査に対して、Ｉ＝１；Ｉ＝２；
Ｉ＝３．．．Ｉ＝Ｎのような１６のインデックスすなわ
ちＩ値が存在する。これらのインデックスは、パルス幅
表の値、ｔ_i＝１；ｔ_i＝３；ｔ_i＝３；．．．ｔ＝（Ｎ
＋１_i）に対応する。この態様では、Ｎ＝３２が左に続
いて右の走査が行なわれる場合を示している。したがっ
て、各パルス幅値に対して対応するポート信号値が存在
する。ポート信号値は、パルスがオンである間に存在し
パルスがオフである間には存在しない。オフである間、
ポートにおける信号値は、すべて０であり、電流がモー
ターコイルに流れることはない。フェーズＡコイルへの
電流は、図１８に示すように４ビット：ＳＤＡＡ１，Ｓ
ＤＡＡ２，ＳＤＢＢ１，ＳＤＢＢ２で制御される。これ
らのコイルはプッシュ−プル増幅器で結合しているため
である。同様にフェーズＢコイルは、ポートＳＤＡＢ
１，ＳＤＡＢ２，ＳＤＢＡ１，ＳＤＢＡ２のレベルで決
められる。これらのポートのうち異なるものはＨＩＧＨ
もしくはＬＯＷまたはオフであってコイルＡを一方向
（Ａ＋、またはその反対方向Ａ−）の電流で駆動する。
同様にフェーズＢのポートはＨＩＧＨもしくはＬＯＷで
あって反対方向のフェーズＢ電流を供給する。この実施
態様では、ただ１つのコイル（ＡまたはＢ）が、１６サ
イクルのうちのいずれか１つの間にパルスを受け取り駆
動パルスがモーターコイルへと通過する。これにより電
源が節約される。したがって、ポート信号値を制御する
ことにより、パルス幅表中のパルス幅値に対応した電流
が発生し、走査モーターを駆動してパルス幅に対応した
異なる振動（走査）長さで前後に振動を起こす。なぜな
ら、各走査においてコイルを流れる平均電流はパルス幅
に依存するからである。完全なパルス幅については、パ
ルス継続時間は最大デューティーサイクルまたは各期間
においてパルスが発生する１５クロックパルス期間（Ａ
期間）となってもよい。Ａ期間の長さは１秒当りの走査
の数を決める。毎秒３０走査では、Ａ期間を構成するク
ロックパルスは毎秒２４０の割合となる。この速度は、
走査速度が大きくなるにつれ増加し走査速度が遅いほど
減少する。毎秒３０走査は現在の所好ましい速さであ
る。パルス速度と走査速度との関係は、以下の式で数学
的に表わすことができる：

【００２６】

【数１】（ここで、Ｍは波形サンプル／フェーズ）

【００２７】図２０に示す単純化されたモーター駆動電
流が使用される場合。モーター電流は一方向またはオフ
である。また、ただ２つのＳＤポート信号が使われる。
図２４に示すルーチン中の最後のプロセスではＳＤポー
トにパルスが入りモーターをＣＯＳ（走査中心）に中心
付けていることが注意されるべきである。これは、パル
ス幅およびモーターコイルにおける電流方向が調整され
てビームが走査中心（走査装置の窓２２の幅方向の半ば
にあたる）のおよそ中央に向けられるという点で望まし
いが、必須のプロセスではない。表の値はホストコンピ
ュータにより相互作用的に実験的に得られ、走査全体に
わたってかつバーコードが置かれている走査が行なわれ
る平面上で概ね一定の速度が得られる。異なる走査角を
得るために、パルス幅表中の複数のパルスが記憶されて
所望の走査角に対応する表が選択されるようにしてもよ
い。図２４に戻ると、レーザ・ダイオードが初期化後、
点灯される。コマンドＬＤＥＮがＬＯＷであり、これに
よってトランジスタスイッチ１９６がグラウンドから切
り離され、レーザがディジタル信号値（レーザレギュレ
ータ１４４中のディジタルポット１７８を制御する）に
よって設定されたレベルで駆動することを可能としてい
る。次に、表インデックスが０にセットされる。タイマ
が図２５に示す走査ルーチンに入る第一の割込みを発生
させるようにセットされる。この走査ルーチンは、プロ
グラム中で同期して発生する。ルーチンの間、割込みが
引き続いて発生しインデックスを停止しそれによって異
なるパルス幅表値を出力し、マイクロプロセッサ１５６
のＳＤポートにおいて対応する異なるＳＤポート信号値
を発生させる。ルーチンの次の段階は、レーザ電流が
安全限界を超えていないかどうかの決定である。これ
は、ＡＤＣ１５８でディジタル化されたレーザ電流値に
対応してマイクロプロセッサ１５６内部で実行される。
電流が限界を超えている場合には、レーザ・ダイオード
が破壊されることが起こり得る。ＬＤＥＮコマンドがＨ
ＩＧＨに設定され、これによってレーザ・ダイオードの
電流を遮断する。部分的にはモータールーチンの安全と
いう面で、コンピュータはＳＬＥＤとＧＲＬＥＤとを点
滅させて操作者にレーザが加熱しているということを知
らせる。この場合、操作者は、レーザが冷えるまで待っ
てシステムを再起動を試みることになる。たとえば、引
金を引く等してである。

【００２８】走査停止コマンドが受け付けられた場合に
は、レーザ・ダイオードおよび走査ＬＥＤは切られる。
また、ＳＣＡＮＢＥＡＭルーチンの最初にクリアされ
たＳＣＡＮＮＩＮＧフラグがセットされる。レーザ・ダ
イオードおよび走査ＬＥＤが遮断されると、ＳＣＮＩＮ
Ｈフラグがセットされる。次いで、図１６に示す走査モ
ーター駆動ルーチンにおいて割込みを発生するカウンタ
が阻止されて、モータが走査を止める。次いで、必要な
らば設けるものとして上述したモータを電子回路によっ
て走査中心に位置付けるという動作が、ＳＤポートにパ
ルスを入れることによって実行される。モーターは走査
中心で停止する。必要に応じ、表（図２６）インデック
ス値から所望の停止位置を判別し、そのインデックス値
が検出された時にモーター駆動電流を中断することによ
りモーターを中心または端点で停止することができる。
走査端点から走査を開始することによって（走査中心か
ら外れた鏡を使用して）、バーコードの読取りに必要な
時間を最小化することがでできる。なぜなら、この場
合、最初の走査が全走査長さに渡って行なわれるからで
ある。次に図２５に示すルーチンについて説明する。こ
こでは走査モーターパルスの発生が描かれている。一般
に、このルーチンは、パルスｔ₁，ｔ₂，...ｔ_Nが発生し
これらのパルスがオフとなる間（Ａ−ｔ₁，Ａ−
ｔ₂，...Ａ−ｔ_N）に交互に発生する２つの状態を有し
ている。最初の状態における値は、ｔ_iであり、２番目
の状態における値はオフ期間（ＯＦＦＰＥＲ）である。
上記のとおり、ＯＦＦＰＥＲは、初期化の際に０に設定
されている。初めてルーチンに入ると、最初の割込みの
発生で、ＯＦＦＰＥＲが０になる。ルーチンの分岐の１
としては、ＳＤポート信号がインデックス値がＩ＝０の
ところでＳＤ表から取り込まれる。これは初期化後の２
番目のプロセス段階で設定されていたものである（図２
４参照）。次に、最大デューティーサイクルＡからＩイ
ンデックスに対するパルス幅表値としてとしてオフ期間
が計算される。このインデックスは、ルーチンを最初に
通過する際には０である。

【００２９】次にタイマが、そのインデックスに対する
パルス幅表からのパルス幅でセットされ、時間切れで割
込みが発生する。この次の割込みが発生すると、オフ期
間が０に等しいかどうかの決定が否定的になり、プログ
ラムが次の状態に進む。これは最初の電流パルスの後の
オフ期間時間である。したがって、モーターへの電流が
遮断される。これは電流遮断に関するＳＤポート信号値
を設定することによって実行され、モーターのコイル
（フェーズＡおよびＢ）へは電流が流れない。次に、タ
イマがルーチンの最初の部分で計算されたオフ期間値に
セットされる。時間切れになると割込みが発生する。次
の割込みで、ルーチンが最初の状態に入り、モーターを
走査中に駆動するパルスが次のパルスで発生する。イン
デックスは、図２５の流れ図に示すモジュールＮの付加
によってインデックス値を計算することによっても次に
進められる。このプログラムは、次の電流パルス値を発
生する。その時までに、ルーチンのもう一方の状態にお
いて、ＯＦＦＰＥＲを含むメモリがクリアされる。した
がって、ＯＦＦＰＥＲにセットされたタイマ時間切れに
より次の割込みが発生した時には、ルーチンは最初の分
岐に沿って進行していることになる。すなわち、ルーチ
ンは、走査サイクルが完了するまで（左への走査から右
への走査まで）ひとつの状態から別の状態に、分岐間の
切替をなすことが理解されるであろう。このインデック
ス・ナンバーは、左右の走査の開始をも表わす。たとえ
ば、１に等しいインデックス値は右への走査を、１７に
等しいインデックス値は左への走査を表わす。走査の開
始（ＳＯＳＰＯＲＴ）は反転させられて走査フラグが走
査の開始を表わすようにする。この走査開始信号は、デ
コードプロセスで用いられて、インターフェース・ロジ
ック１５０ｂを通してホストコンピュータにより検出さ
れる。この走査開始位置では、レーザは、表インデック
ス値（図２６参照）に応じて中断されるようにすること
も可能である。レーザは、次いで、ビーム速度が最小に
なる点でオフにされる。これにより電源が節約され、安
全面での考慮に適うようにレーザ光出力が減少させられ
る。なお、鏡位置の光学的検出によるこうしたレーザ光
の減少は既知であるが（１９８９年４月１１日発行の米
国特許第４，８２０，９１１号）、本発明ではコンピュ
ータ制御の下でこれが行なわれる。ＳＯＳフラグがチェ
ックされる前に、ＴＳＴＥＯＳルーチン（図３３）に入
る。これは、ＡｕｔｏＳｔａｎｄがプログラムされる場
合にのみ発生する。ＴＳＴＥＯＳが事前（デコード前
の）バーコードラベル除去のためのチェックを行なう。
これは走査が継続する限り続く。図３２参照。図２４に
戻ると、ＳＯＳフラグがオンのときにＡＧＣディジタル
ポット設定調整がなされ、走査停止コマンドが受け付け
られるまでは各走査中にこれが続けられることが注目さ
れる。このコマンドは、ホストコンピュータから来るも
のでもよいしマイクロプロセッサにおける時間切れによ
り発生したスリープ信号でもよい。ＡｕｔｏＳｔａｎｄ
プログラムが実行されている際には走査が終了する前に
ＴＳＴＡＳもチェックされる。これにより、次の電源オ
ンプログラム（図２１）サイクルを待つことなしに次の
対象物を新たに捜しその上のバーコードラベルを読み込
むことが可能となる。

【００３０】以下にＡｕｔｏＳｔａｎｄ型の操作に関し
て説明する。まず、システム全体を概観し、次にＡｕｔ
ｏＳｔａｎｄ型走査装置を制御するプログラムを実行す
る個々のサブルーチンを詳細に見ていくことにする。図
２８には、基板２０２と縦型支持体２０４を有する台２
００が示されている。縦型支持体には架台(cradle)２０
６が備っており、ハンドフリー型すなわち”ＡｕｔｏＳ
ｔａｎｄ”操作を行ないたい場合には、その中にバーコ
ード走査装置２０８を設置することが可能である。バー
コード操作装置は、ホストコンピュータ２１０によって
制御される。これはバーコード信号をデコードしバーコ
ード走査装置２０８がＡｕｔｏＳｔａｎｄモードで動作
するようにコマンドを与える。こうして、ホストコンピ
ュータ２１０は、ＡｕｔｏＳｔａｎｄプログラマ（図２
９）として機能するとともに電力を供給し、あるいは、
バーコード走査装置が内部電源で作動するようになって
いるときにはそのスイッチをオンにする。電源スイッチ
（図２９の２１２）はホストコンピュータにある。この
バーコード走査装置は、ハンドフリー型操作に適合する
ようにプログラムが組込まれているならば、ホストコン
ピュータとは切り離してハンドヘルド型として扱うこと
もできる。台２００はその基板２０２の上面に反射板を
有している。この反射板は、上記面に張り付けられた反
射テープの片２１４である。このテープは、交通反射板
用粒子(corner reflector prticle)に用いられる種類で
あり、様々な供給源、たとえばミネソタ・マイニング・
アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(Minne
sota Mining & Manufacturing Companyアメリカ合衆国
ミネソタ州ミネアポリス所在）から市販されている。こ
れは、幹線道路などで警告用に使用されているものと同
じものである。このテープをバーコード走査装置２０８
から出るレーザビームと位置が合うようにおよそその走
査の中心部分に位置付ける。ビームは時折点灯する。初
めに低いデューティーサイクルで連続的なパルスとして
ビームを発生させる。好適な態様としては、デューティ
ーサイクルはおよそ５％である。たとえば、ビームを２
ｍｓ（ミリ秒）の間オンにし、３８ｍｓの間、オフにす
る。この場合、全体としては４０ｍｓとなる。このタイ
ミングは、マイクロプロセッサのタイマコントロールに
より、バーコード走査装置のマイクロプロセッサ中のプ
ログラマブル・タイマ（ＰＧＭ）を使用して得ることが
できる。パルス発生を開始した後短時間（たとえば４０
０ｍｓ）で、発生したパルスの数と反射テープから戻っ
て（反射して）きてバーコード走査装置の検出回路（図
１８以下の１８２）で検出されたパルスの数に基づい
て、対象物が置かれたかどうかの決定を行なうことがで
きる。

【００３１】バーコードラベルを有する対象物すなわち
ターゲットは、走査装置２０８のビーム放射窓と基板２
０２との間の領域に置くことができる。大きな対象物を
挿入してハンドフリーでのバーコード走査を行ない、走
査後、上記対象物を抜き去ることができるように、架台
は、縦型支持体２０４の上の方に位置調節が可能なよう
に取り付けられている。テープの反射率が高いため、戻
ってくる光の強度は大きいが、対象物が上記領域内に入
ってビームを遮ると、戻ってくる光の強度は大きく低下
し、実質的には０となり、バーコード走査装置で検出さ
れなくなる。発生した光パルスの数と検出された数か
ら、対象物が存在するか否かの決定がなされる。存在が
確認されると、走査が開始される。走査は、ホストコン
ピュータ２１０のデコーダにより良好な読みがデコード
されるまで繰り返される。その後、走査動作は終了す
る。バーコード走査装置のマイクロプロセッサにプログ
ラムされた制御ロジックにより、走査が完了する前に対
象物が取り除かれたり、同一の対象物が検出領域に残っ
ている場合には走査を停止し、後者の場合、同じバーコ
ードの読取りを無駄に繰り返さないようにする。次い
で、システムはアイドル・モードに入り、パルス・モー
ドが再開されて、新たな対象物の存在および／または従
来の対象物の除去を調べる。いったん「対象物なし」が
検出されると、システムは、別のバーコードもしくは符
合を読み込む体勢に入る。対象物の検出のためにパルス
モードに入ったことを示すプログラムが図２１に示され
ている。パルス、および、対象物を検出するやいなや走
査モードを示すプログラムのステップはＴＳＴＡＳと呼
ばれている。対象物またはターゲットを自動的に検出し
て走査を行なうバーコード走査システムは、図２９によ
ってより明らかになるであろう。まず、電源スイッチを
オンにしてシステムの作動を開始する。これは、図１８
に関連して後述するように、走査装置２０８内のマイク
ロプロセッサによって実行される。パルスモードを固定
された時間だけ持続するために、対象物が検出され走査
モードが開始するまでパルス発生を中断なく続けるよう
にパルスモードをプログラムしてもよい。電源スイッチ
は各秒に自動的にオン／オフにされ、マイクロプロセッ
サによって実行される自動すなわちＡｕｔｏＳｔａｎｄ
プロセスに入る。走査装置２０８は、台２０８から取り
外された際には、通常のポータブル・ハンドヘルド型走
査動作で使用しても良い。ビームを偏向して走査モード
の間バーコードを走査する鏡１３４（図４参照）は、こ
の場合、中心に寄せられる。この中央寄せ操作は、マイ
クロプロセッサ１５６のＳＤポート（図１８参照）にパ
ルスを発生させることにより実行される。図２０のモー
ター駆動回路が使用される場合には、同時に短時間の間
（たとえば、モーター／鏡組立体を安定に中央寄せする
には１００〜４００ｍｓ程度が必要である）駆動トラン
ジスタ（これはモーターのフェーズＡとＢとにエネルギ
ーを付与する）にも出力をが加え、これによって鏡の中
央寄せを行なっても良い。中央寄せされる場合には、そ
れは反射テープ２１４と位置を揃えるようにする。マイ
クロプロセッサ１５８によって実行される鏡中心制御ユ
ニット２１６は、鏡中心寄せ機能を有する。次いで、対
象物検知初期制御部２１８が機能する。この制御部は、
図３２に図解されているＴＳＴＡＳすなわちＡｕｔｏＳ
ｔａｎｄ試験(test AutoStand)プログラムを実行する。
レーザパルス発生制御部２２０がレーザビームをパルス
状にバーコード走査装置２０８の窓から放射する。この
パルスは、テープ２１５で反射してパルスとして戻って
くるか、あるいは、検出ゾーンに対象物がある場合に
は、このターゲットに遮られてブロックされる。

【００３２】戻ってきたパルスは、バーコードのスペー
スであるかのように検出される。したがって、復帰パル
スは図中および以下の説明では「バー」とも呼ぶことに
する。ＴＳＴＡＳプログラムは、さらに比検出器(ratio
detector)２２２を与える。これは発生されたパルスに
対する検出されたバーの比を検出する。本発明のシステ
ムを実行するに際しては、復帰パルスのエッジの１つを
検出するのが便利である。すなわち、従来のバーコード
検出における、黒から白への遷移または白から黒への遷
移に対応する、立ち上がりまたは立ち下がりエッジであ
る。１つの遷移の検出は２のバーまたは１の反射パルス
に対応する。対象物が放射パルスビームを遮ったのかど
うかを決定するために、パルスの数割る２がバーの数を
超えるかどうかがわかればよい。実際、発生したパルス
と検出したバーの比が検出される。この比が決められた
値を超えるならば、対象物がビームを遮ったということ
であり、ラベルをその上に有するバーコードを走査する
ための位置が決定される。走査開始ロジック２２４が駆
動する。これは、信号ＴＲＧＯＵＴの発生により実行さ
れる。これは図１９に示すように、有効にバーコード走
査装置のトリガースイッチを短絡させる。トランジスタ
ー２２６はこのトランジスタのベースに抵抗２２８を介
して加えられるＴＲＧＯＵＴ出力により導電性となる。
これにより走査動作が開始する。ＴＲＧ信号はホストコ
ンピュータ２１０と接続してイネーブル信号を発生する
ことが好ましい。このイネーブル信号は、ディジタルロ
ジック１６４に加えられ、特に図２４に関連して述べた
ように走査モータールーチンを開始する。ＴＲＧＯＵＴ
出力は、マイクロプロセッサ１５６のデータポートＤＰ
２１（図１８）から得られる。バーコードを読み取る
と、デコーダー２２６（上記のようにホストコンピュー
タの中にある）は、読み良好(read good)を出力し、走
査およびパルス発生の終了制御ロジック２２８にコマン
ドを発して走査を終了させ電源が次に入れられるか対象
物検知開始制御部２１８がプロセスを再開するまでの時
間（４００ｍｓ）待機する。

【００３３】エラーを防ぐために、特別な検出器２３０
と２３２が使用される。これらは図２８のＴＳＴＥＯＳ
ルーチンによって実行される。さらに検出器２２２は、
同一の対象物について２度目の走査が繰り返されて同じ
ラベルの無駄な読みが行なわれるのを解消するためのロ
ジックを有している。この検出器は、ＮＥＷＬＢＬ(new
label)およびＳＣＨＩＮＨ(scan inhibit)と呼ぶコン
ピュータロジック内の変数を使用する。これらはパルス
発生動作が走査動作の前に起こることを確かにするもの
である。これはまた、ラベルの貼られた対象物が除かれ
る際、対象物が除かれる前にラベルが２度読まれること
がないように対象物検知開始制御部２１８がパルス発生
モードを開始するようにする。検出器２２２は、１走査
当たりにあらかじめ決めたバーの数が存在するかどうか
を検出する（多数回の走査、好ましくは５０回程度につ
いて）。検出されたバーはバーコードラベルから読み込
まれたものである。現在使用されているすべてのバーコ
ード符号は、少なくとも１８のバーを有しているので、
バーを２で割った値（ただ一つのバーエッジが検出され
るため、１８本のバーには９が対応する））は、５０回
の走査で検出がなければ、バーコードラベルが読まれる
以前に取り除かれたことを示す指標となる。この場合、
走査およびパルス発生終了制御ロジックが作動して走査
を終了しパルス発生モードが再開されるのを待つ。バッ
クアップとして検出器２３２はＡＧＣまたは増幅器利得
設定を検出する。これは、走査装置の増幅器中のディジ
タル電位差計１７４（図１９参照）の設定値である。反
射テープ２１４（図２８）から反射する復帰パルスの強
度は大きいため、利得がＬＯＷであるときには（これは
対象物が除かれたことによる）、この値はＨＩＧＨであ
る。ＡＧＣの値がＨＩＧＨ（増幅器利得がＬＯＷ）のと
きには、バーコードが読まれる前に対象物が取り除かれ
たことを示す。なぜならば、走査装置から放射されたビ
ームは高反射率テープ２１４から反射してくるからであ
る。したがって、検出器２３２が５０回の引き続いての
走査でＨＩＧＨのディジタル電位差計設定値を読み込ん
だときには、走査およびパルス発生終了制御ロジック２
２８は、走査を終了せよとのコマンドを受ける。走査が
終了すると、走査装置２４８中のレーザはオフにして次
の作動サイクルを待つ。図２９では、走査装置が、電源
を入れた際に、ＮＶＲＡＭからロードされたコンフィギ
ュレーションデータにしたがって、ＡｕｔｏＳｔａｎｄ
モードで動作して低電力（たとえば６７マイクロワッ
ト）光パルス（たとえば５％デューティーサイクル）の
放射をかいしすべきことを認識する。このパルスの放射
は、マイクロプロセッサの周期的なタイマ割込み回路に
よって制御される。発射された光パルスは、対象物が存
在しない場合にはＡｕｔｏＳｔａｎｄの基板上の反射テ
ープを経て走査装置に反射して戻ってくるが、対象物が
走査装置から発射される光ビームをブロックする場合に
は反射がない。パルス発生（対象物検知）モードでのレ
ーザの光学電力は、かなり決定的な要素であり、電力が
過大であると対象物からのパルスの反射（あるいは屈
折）が起こり得る反面、電力が過小であると、Ａｕｔｏ
Ｓｔａｎｄ基板から反射したパルスを走査装置が検出で
きないこともあるという点に注意を要する。

【００３４】マイクロプロセッサの内部タイマ回路は、
バーコードディジタイザ（ＢＣＶ、図１８）に接続して
おり、与えられた時間にわたって受け取られたエッジ様
のもの(like edge)の数を計数し、発生した光パルスの
数を受けたＢＣＶパルスの数と比較することにより、対
象物が存在するか否かを決定する。発射パルスと受けた
パルスの比較において、２の差(margin)の要素は、シス
テムが、走査装置の回路内でのランダムなノイズにより
ターゲットを誤って検出するのを防止する働きが大き
い。発射パルスの数が受けたパルスの数の２倍を超えた
ときは、対象物が検出され、パルス発生モードは中止さ
れて走査装置はＴＲＧＯＵＴを出力する。外部のデコー
ダ（図２８の２１０）は、走査装置のトリガー信号を検
出すると、通常イネーブル信号を出すことにより走査モ
ードをアクティブにする。走査装置は、イネーブル信号
を検出すると、以下の２つの条件のいずれかが起こるま
でパルス発生モードを中止する：(1)良好なデコードが
実行される（デコーダはイネーブル信号を出す）；ある
いは、(2)ターゲットが走査領域から除かれる。ターゲ
ットが除かれたことを走査装置が検出するのは、次の２
つのばあいである：(1)５０回の連続走査でＢＣＶエッ
ジの数がバーコード符号の規定上あるべき数の最小値
（コード当たりの最小値は１８である）よりも小さい；
あるいは、(2)同じ５０回の連続走査当たりの走査装置
の増幅器利得が（ＡＧＣの動作により）最小利得（最大
値）まで調整される。ターゲットの不存在が検出される
と、走査装置はそのＴＲＧＯＵＴ信号を解除する。これ
によって、外部デコーダはイメーブル信号を打消し(dea
ssert)、よって走査モードを終了させる。走査モードが
終了すると、走査装置はバーコードターゲットの除去を
検出するためにパルス発生モードを再開する。いったん
ターゲットの除去が検出されると（パルス／２≦バ
ー）、走査装置は、走査すべき次のターゲットを捜し始
める。図３０〜３４に示すサブルーチンは、上記の記載
を５３００スキャナにおいて実行するものである。ＳＴ
ＡＲＴＰＵＬＳＥは、ＬＰＵＬＳＥと共同して、バー
コードターゲットの存在・不存在を検出するための光
（レーザ）パルスの発生を制御しする。ＩＣＡＰは反射
光パルスの存在を検出する。最後にＴＳＴＡＳサブルー
チンは、ステート・シーケンサーとして機能し、走査装
置の作動状態、すなわち、走査（バーコード読取り）ま
たはパルス発生（対象物検出）を制御する。これらのサ
ブルーチンの詳細は以下に述べる。光パルス発生は、デ
ィジタルポット（１７８）を交互にセットし、レーザを
６７マイクロワットの光出力（この値は工場における較
正で決まる）を発生するのに必要な値と０（レーザを遮
断する）とに制御することにより実行される。マイクロ
プロセッサの内部タイマー回路は、ＬＰＵＬＳＥと共同
して、パルス幅と周波数（およびデューティーサイク
ル）を制御する。パルスモード動作を開始するために
は、走査装置のアイドルループ・ルーチン（図２１）が
ＴＳＴＡＳを呼ぶ。これは、パルス発生および走査がア
クティブではないことを検出し、パルス発生モードをＳ
ＴＡＲＴＰＵＬＳＥを呼ぶことによってアクティブに
する。、ＳＴＡＲＴＰＵＬＳＥは、ＬＳＴＡＴＥをク
リアし、パルス発生フラグ（パルス発生モードがアクテ
ィブであることを示す）をアクティブにするとともに、
マイクロプロセッサの内部タイマーをプログラムして５
０ミリ秒後に割込みを発生する。５０ミリ秒が経過した
後、割込みが発生し、これにＣＰＵが反応してＬＰＵＬ
ＳＥを呼ぶ。ＬＰＵＬＳＥルーチンは、ＬＳＴＡＴＥの
偶奇を調べて交互にレーザをオンまたはオフにする。さ
らに、タイマーは２ミリ秒（レーザをオンにする場合）
または３８ミリ秒（レーザをオフにする場合）の間、再
プログラムされる。レーザがオフの場合には、ＰＵＬＳ
ＥＳはインクリメントされ、ＳＴＯＰＰフラグが調べら
れてパルスモードが終了したかどうかが判定される。パ
ルス発生を終了すべき場合には、パルス発生フラグがク
リアされ、そうでない場合には、タイバーは３８ミリ秒
（レーザのオフ時間）にプログラムされる。現在のＬＳ
ＴＡＴＥがインクリメントされる前に、引き続く割込み
がレーザをもう一方の状態に切り替える（オンからオフ
またはその逆）。パルスがインクリメントされると、桁
あふれオーバーフローが起きていないかどうか（最大値
は２５５である）をＣＰＵがチェックする。もしＰＵＬ
ＳＥＳが桁アフレを起こしている場合には（その場合、
新しい値は０になる）、ＢＡＲＳがクリアされる。これ
はＰＵＬＳＥＳとＢＡＲＳとの間の同期を維持すること
によってなされる。

【００３５】ＩＣＡＰ（図３２）は、マイクロプロセッ
サの入力捕足ハードウェアにより非同期的に呼ばれる。
ＣＰＵのハードウェアはＢＣＶ信号上のエッジ（極性は
ソフトウェアにより選択することができる）に応じて割
込みを発生する。ＣＰＵは、ＩＣＡＰルーチンを呼ぶこ
とにより応答する。ＩＣＡＰは受けたパルスの数をＢＡ
ＲＳのインクリメントすることにより計数を行なう。も
しＢＡＲＳが桁あふれを起こした場合には（その場合、
新しい値は０になる）、やはり、ＰＵＬＳＥＳがクリア
されてＢＡＲＳとＰＵＬＳＳＥＳとの間の同期が維持さ
れる。図３３はＴＳＴＡＳルーチンを示す。これは走査
装置の状態（パルス発生または走査）を制御して不完全
な状態で対象物が除かれるのを検出する（ＩＣＡＰおよ
び図２３のＡＧＣルーチンと共同する）。ＴＳＴＡＳ
は、呼ばれると、走査およびパルスフラグを調べて、走
査装置の現在の動作モード（パルス発生もしくは走査ま
たはそのいずれでもないか）を判断する。何れの操作も
進行中でない場合には、ＴＳＴＡＳは、増幅器利得を固
定値にセットすることによりパルス発生モードを開始
し、ＢＧＶはＫＢＣ（これは負論理である）をクリアす
ることによりイネーブルとし、ＳＴＡＲＴＰＵＬＳＥ
ルーチン（上記）を呼び、さらにパルス発生モードフラ
グをセットする（これは、パルス発生モードがアクティ
ブであることを確認するためのものである）。パルス発
生モードを開始した後、ＴＳＴＡＳが呼ばれて変数ＰＵ
ＬＳＥＳとＢＡＲＳがモニタされる。ＰＵＬＳＥＳが１
０以上であるがＰＵＬＳＥＳ／２がＢＡＲＳよりも小さ
い場合には、対象物が存在する。これが（電源投入後
の）「最初の」対象物であるとすると、ＮＥＷＬＢＬと
ＳＣＨＩＮＨはともに０である。これに応じて、ＴＳＴ
ＡＳルーチンが、ＳＴＯＰＰをセットすることにより
（これはＬＰＵＬＳＥをしてパルス発生モードを終了さ
せる）がパルス発生モードを不活性化する。ＦＲＣＯＵ
ＮＴがクリアされ、ＮＥＷＬＢＬがセットされＴＲＧＯ
ＵＴがアクティブにされる。外部デコード（図２８の２
２２）が、ＴＲＩＧがアクティブになったことに応じ
て、ＥＮＡＢＬＥ（図１８の１５０ａ）を発生する。こ
のイネーブル信号は、操作装置のアイドルループによっ
て検出され、走査モードを開始するモーター走査ルーチ
ン（図２４）を呼ぶ。走査の行なわれている間、ＴＳＴ
ＡＳルーチンを呼ぶことにより制御がＴＳＴＥＯＳにプ
ログラムされる（パルス発生フラグはクリアされ走査フ
ラグはセットされる）。ＴＳＴＥＯＳは対象物（これに
よって走査が開始されている）が除かれたかどうかをテ
ストする。これは、各走査（左から右および右から左）
の最後にＢＡＲＳとＡＧＣの計算された利得値を調べる
ことにより実行される。もし、走査が９バーエッジより
少なく続く場合には、ＢＡＲＳは９未満の値であり、、
ＦＲＣＯＵＮＴはインクリメントされるであろう。そう
でなければ、もし、計算された増幅器利得値（図２３の
ＬＧとＲＧ）が２３９以上（受けた信号が極めて大きい
ことを示す）であるならば、ＦＲＣＯＵＮＴはやはりイ
ンクリメントされる。もし、利得値が２４０以下であり
かつ走査の間に９バーエッジ以上あるのであれば、走査
ゾーンには対象物があり、走査はＦＲＣＯＵＮＴをクリ
アすることにより続行される。この説明から、および図
３４から、ＦＲＣＯＵＮＴが、対象物が検出されない間
の連続フレーム（走査）の数を含んでいることは明らか
であろう。もし、ＦＲＣＯＵＮＴが５０を超えると、Ｔ
ＳＴＥＯＳは、走査領域内にはバーコードターゲットが
存在しないと判定し、ＴＲＧＯＵＴを打消て走査動作を
不活性化する

【００３６】外部デコーダは、ＴＲＩＧ（これはＴＲＧ
ＯＵＴからきている）が除かれたことを感知すると、イ
ネーブルを打消す。これにより走査ルーチン（図２４）
が走査停止コマンドを検出して走査モードを中止する。
走査中止プロセスにおいて、ＳＮＩＮＨがセットされ
る。または、ターゲットがなくなったことを検出して、
デコードが成功した後にやはりイネーブルを打消すこと
により、外部ホスト（デコーダー）が走査装置に走査を
停止するように命令することも可能である（上記）。Ｔ
ＲＧＯＵＴ以外の状態では、これらの２つの場合は同じ
ことである。いったん走査が終了すると、パルス発生お
よび走査フラグがクリア（プログラムの最初の状態）さ
れる。この結果、ＴＳＴＡＳが次に呼ばれると、パルス
発生モードが再開される。２回目のパルス発生モード
は、ＮＥＷＬＢＬが真（非０）であるために１回目とは
異なる。ＮＥＷＬＢＬは、ラベルが検出された時にセッ
トされ、その結果、ＴＳＴＡＳをしてターゲットなし状
態を待つようにさせる。これは１０より大きいＰＵＬＳ
ＥＳとＢＡＲＳより小さいＰＵＬＳＥＳ／２によって示
される。この状態を検出すると、ＮＥＷＬＢＬがクリア
され、またＰＵＬＳＥＳとＢＡＲＳとがクリアされる。
ＮＥＷＬＢＬは、クリアされると、続くラベルを捜すこ
と再度可能とする。ＳＣＮＩＨＮは、デコードが成功し
た後、さらに走査が行なわれるのを防止するのに使用さ
れ、ＡｕｔｏＳｔａｎｄのみならず通常の走査にも使用
される。ＳＣＮＩＮＨは、走査ルーチンから脱出すると
セットされ（図２４）、走査開始条件がＴＳＴＳＯＳに
よって偽であると判定された際には、アイドルループ
（図２１）によってクリアされる。ＳＣＮＩＮＨが真で
ある場合には、走査モードのアクティベーション（Ａｕ
ｔｏＳｔａｎｄからでも通常の走査においても）は、無
効(disable)にされる。通常のデコーダーインターフェ
ース（トリガーとイネーブル）では、ＳＣＮＩＮＨは何
等の効果も有しないが、他のデコーダーインターフェー
ス（ＡＣＫ信号が走査を停止するようになっている場合
など）ではＳＣＮＩＮＨは有効である。ここに記載する
走査システムの特長の１つは、現在存在する広範な種類
のデコーダーインターフェース（参考として挙げた上記
の特許文献参照）とインターフェースし得るという、そ
の能力にある。これは、海区マイクロプロセッサとコン
フィギュレーションデータ（制御および信号データのフ
ォーマット）が走査の開始および終了に関しての条件を
制御可能な要することにより実現される。走査を停止さ
せる信号は、トリガー、イネーブルおよびＡＣＫであ
る。場合によっては、、走査の開始および終了には信号
の組合せが必要であり、これはＳＯＳ(start-of-scan)
およびＥＯＳ(end-of-scan)の条件変数を使用すること
により実行される。これらの変数は、ＮＶＭ（１６０）
内に記憶されており、電源投入時、マイクロプロセッサ
の内部ＲＡＭ９（マイクロプロセッサの内部オペーレー
ティングプログラムの指示によりアクセスされる）にロ
ードされる。

【００３７】ＴＳＴＳＯＳ（アイドル状態のときに呼ば
れる）とＴＳＴＥＯＳ（走査の間呼ばれる）は適当な信
号の検出を制御してそれぞれ走査を開始・終了させる。
図３５に示すように、ＴＳＴＳＯＳルーチンは、ロード
されたコンフィギュレーションテータをチェックして３
つの可能な走査開始条件のいずれがアクティブかを判定
する。アクティブな条件が見出されると、対応する信号
が試験される。信号が真であると、変数ｘがセットさ
れ、そうでなければ、ルーチンは偽である。このよう
に、多重的な走査開始条件の論理積（ＡＮＤ）がとられ
る。電源オンによる走査は、無電源では走査装置の作動
はあり得ないのであるから、常に課される条件となる
が、一般的には、その応用場面での必要に応じて走査が
継続するような条件が含まれる。図３６（左）は、ＴＳ
ＴＥＯＳルーチンを示す。これは、走査の間呼ばれて、
走査を停止すべきかどうかを判定する。ＴＳＴＳＯＳル
ーチンと同様に、ＴＳＴＥＯＳは３つの可能な走査終了
条件のそれぞれをチェックする。そして、条件が真であ
ることが見出されると、対応する信号が偽であるかどう
かが試験される。もし、いずれかの信号が偽であるとい
うことが見出されると、ＴＳＴＳＯＳは真であり走査は
停止すべきであるということが示される。このようにし
て、停止条件のうちのいずれかが偽であると見出される
と（たとえば、トリガーが解除される、イネーブルが偽
である、あるいは、ＡＣＫ信号が検出される）走査は停
止する。これは負論理のＯＲで行なわれる。走査装置
を、現在使用されている様々な種類のデコーダーとイン
ターフェースさせるために、走査装置はＡＣＫ信号ライ
ン上で幅がサブミクロ秒であるパルスを受け付けること
が可能でなければならない。マイクロプロセッサは周期
的にその入力信号（しばしばこうしたパルス検出するに
は充分である）を調べることができないため、マイクロ
プロセッサのエッジ感受性の割込み入力が、ＡＣＫパル
スを検出するのに使用される。図３６（右）に示すよう
に、そうしたエッジが検出されて変数ＩＲＱＦＬＧがＡ
ＣＫパルスの存在を示すように設定されると、ＩＲＱＩ
ＮＴが呼ばれる。

【００３８】反射テープを使用せずに対象物の検出を行
ないたい場合には、図３３に示すプログラムは以下のよ
うに修正される。まず、パルス＜１０とパルス／２＜Ｂ
との間に判定プロセスが挿入されて、反射テープモード
がセットされるかどうかが判定される。もし反射テープ
モードがセットされない場合には、もう１つの判定プロ
セス、つまり、パルス／２＜バーが計算されたかどうか
が実行される。もし計算されていない場合には、プログ
ラムは、φ→パルス→バーへと進む。もし計算されてい
るなら、プログラムは、対象物なしのルーチンへ進む。
以上の説明から、ハンドヘルド型または固定台動作型バ
ーコード走査装置の改良されたシステムが提供されたこ
とが明らかであろう。上記においては特にバーコードレ
ーザ走査装置について記載した。しかし、本発明の実施
に際しては、他の種類の符号を走査する装置もまた使用
でき、当業者にとっては、その他の修正および変更が本
発明の範囲内で容易であることも明らかである。したが
って、上記の説明は図解のためのものであって限定的な
ものではないと考えるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１態様におけるバーコード走査装置
の側面図。

【図２】図１に示すバーコード走査装置の右側から見
た側面図。

【図３】図１に示すバーコード走査装置の上面図。

【図４】図１〜３に示すバーコード走査装置の、図２
の４−４線に沿った断面図。

【図５】図４に示すバーコード走査装置の図中の４Ａ
−４Ａ線に沿った部分断面図。

【図６】図１〜５に示すバーコード走査装置の、図４
の５−５線に沿った断面図。

【図７】図１〜６に示すバーコード走査装置の図中の
６−６線に沿った部分断面図。

【図８】本発明の走査装置における楕円状ビーム成形
システムの機能を示す模式図。

【図９】システムの走査範囲の全体にわたってアスペ
クト比（長さ／幅）が遠域で一定であることを示す、遠
域におけるレーザスポットの幅と長さの変化を示すグラ
フ。

【図１０】図１〜７に示すバーコード走査装置の印刷
回路基板上に装着されたレーザ・ダイオードおよびその
光学組立体を図解した断面図。

【図１１】先行する図に示す走査装置の光学系の動作
を説明する模式図。

【図１２】先行する図に示す走査装置の光学系の動作
を説明する模式図。

【図１３】先行する図に示す走査装置の光学系の動作
を説明する模式図。

【図１４】図１以下に示す走査装置のハウジング半分
の一方を図解した斜視図。

【図１５】図１４の１２Ａ−１２Ａ線の内側部分の拡
大断面図。

【図１６】図１４のハウジング半分を前方から見た斜
視図。

【図１７】図１６の１３Ａ−１３Ａ線の内側部分の拡
大断面図。

【図１８】図１以下に示す走査／読取り装置の電子シ
ステムを図解したブロック線図。

【図１９】図１以下に示す走査／読取り装置の電子シ
ステムを図解したブロック線図。

【図２０】図１８〜１９に示す電子システムのモータ
ー制御部の別の態様を示す模式図。

【図２１】図１８〜１９に示すシステムの制御プロセ
スを図解した流れ図。

【図２２】図２１に示すシステム中の自動利得制御部
を図解した流れ図。

【図２３】図２１に示すシステム中の自動利得制御部
を図解した流れ図。

【図２４】図２１に示すモーター制御部を図解した流
れ図。

【図２５】走査モーターに対する走査制御信号を発生
するルーチンを図解した流れ図。

【図２６】図２５で図解したプログラム中で使用され
るコンピュータに記憶される値を示す表。

【図２７】図２５で図解したプログラム中で使用され
るコンピュータに記憶される値を示す表。

【図２８】本発明の別の態様（ＡｕｔｏＳｔａｎｄ）
を示す斜視図。

【図２９】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３０】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３１】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３２】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３３】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３４】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３５】図２８で図解したシステムの流れ図。

【図３６】図２８で図解したシステムの流れ図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アンナ・メアリ−・クィンアメリカ合衆国、ニューヨーク州 14607、ロチェスター、オックスフォード・ストリート 267 (72)発明者スコット・アール・グロードヴァントアメリカ合衆国、ニューヨーク州 14468、ヒルトン、ライトハウス・ロード 422 (72)発明者ジョン・エイ・ボールズアメリカ合衆国、ニューヨーク州 14453、フィッシャーズ、フィッシャーズ・ロード 342

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを用いて符号を走査し、これか
ら戻ってきた光を検出し、符号を表わす電気信号をもた
らす光学的システムであって：該光ビームをもたらす光
源、該信号をもたらす光検出器、固定鏡および振動鏡を
有し；該光源、該固定鏡および該振動鏡は、該ビーム
を、該光源と該固定鏡との間の第１の経路に沿って、次
いで、該固定鏡から該振動鏡への第２の経路に沿って、
次いで、該振動鏡から該符号への第３の経路に沿って方
向付けるように配置されており；該ビームは、該鏡が振
動して端点を有する走査を画定するにしたがい該符号を
走査し；該第２および第３の経路は、該ビームがその走
査の端点間にあるときには同一平面上にあり；該第１の
経路は該平面と鋭角をなし；該ビームは、該符号からも
とに戻る方向に反射されて該振動鏡を照らす復帰光をも
たらし、さらに該振動鏡で反射されて該固定鏡へと導か
れ；該検出器は、該固定鏡に入射してそこから反射され
て該検出器に入射する該復帰光に対して該平面内の第４
の経路を画定するように配置されているもの。
【請求項２】請求項１のシステムであって、該鏡は該
平面内にある振動軸を有し；該第３の経路は、該軸と、
該端点間に位置する該符号の該走査の中心との間に伸
び；該固定鏡は曲率を有する反射面を有し；該第３およ
び第４の経路は、それぞれその端点の１つを該反射鏡の
該曲率の中心に有する該平面内の線であるもの。
【請求項３】光ビームをもたらす光源、該バーコード
に関する該ビームの走査軸の回りに回転する偏向器、該
バーコードからの復帰光に応答してこれに対応する電気
信号をもたらす検出器、該検出器に入射する該復帰光に
対する視差効果を減少させる光学系を有するバーコード
走査装置であって：曲率を有する面を有する集光鏡を有
し；該検出器は、該曲率の中心から伸び該軸に垂直な第
１の線に沿って配設され；該偏向器は該中心間の該軸に
同じく垂直な第２の線が該偏向器と交差するように配設
され；該光源は、該光源から該中心に伸びる第３の線が
該第１の線と鋭角をなし、よって該光源から発せられた
光と該バーコードから復帰する光が該第２の線に一致す
る経路に沿って伝播するように配設されているもの。
【請求項４】請求項３のシステムであって、該鏡は平
面状の反射小面をその中心に有し、該中心には該光源か
らの該第３の線に沿って伝播する該ビームが入射し、該
小面はその垂線が該第２の線と第３の線と等しい角を形
成して該光源から該偏向器に入る該ビームを偏向するよ
うに配設されているもの。
【請求項５】請求項４のシステムであって、該偏向器
が、該軸に関して該バーコードを走査する該ビームを該
第１の線と平行な方向に向けるように方向付けられてい
るもの。
【請求項６】請求項５のシステムであって、さらに、
該軸を含み該第１の線に平行な平面に概ね垂直な平面内
に配設された基板、ならびに、該偏向器、該検出器およ
び集光鏡を装着する手段を有するもの。
【請求項７】距離の範囲にわたってあらかじめ定めら
れた外形と向きを有する概ね単色な光のパターンを形成
する方法であって：該範囲にわたって伸びる経路に沿っ
て光のビームを投射し、該範囲内における該経路に垂直
な平面において、該範囲における該光の遠域回折によっ
て、該光を成形して該外形と向きを生成することを含む
方法。
【請求項８】請求項７の方法であって、該投射段階が
レーザを用いて実行され；該成形段階は、該光の流れが
該範囲にわたって該遠域回折をもたらす大きさの領域に
侵入することを制限することによって実行され；該制限
段階は、該ビームを成形して該方向付けられた外形とし
遠域回折によって引き起こされる向きの変化を修正する
ことを含む方法。
【請求項９】請求項８の方法であって、該成形段階が
該光を該レーザの近傍における該外形の領域にアポダイ
ズして実行され、該レーザと該領域の該レーザに最近接
した端との間の距離より短い該領域の最短の径により、
該領域からのフレネル距離で回折を生じる方法。
【請求項１０】請求項９の方法であって、さらに、該光
を該経路から角度をもって発散する発散性のビームとし
て発生させる段階を含み、該角度は、該経路と垂直であ
る該第１の線に対して、該第１の線と交差するやはり該
経路と垂直である第２の線に対してより大きく；該アポ
ダイズ段階は該発散性ビームを該領域に収束させる段階
を含む方法。
【請求項１１】距離の範囲にわたってあらかじめ定め
られた外形と向きを有する概ね単色な光のパターンを形
成するシステムであって：該範囲にわたって伸びる経路
に沿って光のビームを投射する手段、該範囲内における
該経路に垂直な平面において、該範囲における該光の遠
域回折によって、該光を成形して該外形と向きを生成す
る手段とを有するもの。
【請求項１２】請求項１１のシステムであって、該投
射手段がレーザを有し；該成形手段は、該光の流れが該
範囲にわたって該遠域回折をもたらす大きさの領域に侵
入することを制限する手段を有し；該制限手段は、該ビ
ームを成形して該方向付けられた外形とし遠域回折によ
って引き起こされる向きの変化を修正する手段を有する
システム。
【請求項１３】請求項１２のシステムであって、該成
形手段が該光を該レーザの近傍における該外形の領域に
アポダイズする手段を有し、該レーザと該領域の該レー
ザに最近接した端との間の距離より短い該領域の最短の
径により、該領域からのフレネル距離で回折を生じるシ
ステム。
【請求項１４】表象の方向に差し向けて該表象を光学
ビームで走査して表象によって表わされたデータを復帰
光に応じて読む携帯型光学ビーム走査装置ユニットであ
って：表象を走査する光学ビームをもたらす光源を含む
光学組立体、該復帰光に照らされてこれを電気信号に翻
訳する光検出器を含む手段、該光検出器を照らす該復帰
光の強度に対する該電気信号の振幅の関係に対応する該
翻訳手段の翻訳感度を変化させる手段、該ユニットが該
表象の方向に差し向けられたときに該光源を作動させ
る、手動により大きさが変化する発動作用に応じて手動
により発動される出力付与手段、複数のディジタル制御
信号を発生するコンピュータを含む制御手段を有し、該
信号はそれぞれ、該ビームの所望の光学強度、該復帰光
の強度、該光源によって生成される光の強度を制御する
該手動により発動可能な手段の該可変出力の大きさ、該
翻訳手段の該復帰光に対する感度、および該表象を該ビ
ームが走査する距離に対応するもの。
【請求項１５】請求項１４の走査装置であって、該光
源が、レーザ・ダイオードと該レーザ・ダイオードに動
作電流を流す手段であり；該制御手段がさらに、、該レ
ーザ・ダイオード電流、該翻訳手段によってもたらされ
る該電気信号、該レーザ電流、該電気信号および変数出
力の該大きさを該コンピュータへのディジタル入力信号
に変換するための該手動発動可能な手段の出力の大きさ
さに応答的な手段を含み；該コンピュータは該ディジタ
ル信号を処理して該ディジタル信号制御をもたらす手段
を有するもの。
【請求項１６】表象の方向に差し向けて該表象を光学
ビームで走査して表象によって表わされたデータを復帰
光に応じて読む携帯型光学ビーム走査装置ユニットであ
って：表象を走査する光学ビームをもたらす光源を含む
光学組立体、該復帰光に照らされてこれを電気信号に翻
訳する光検出器を含む手段、該光検出器を照らす該復帰
光の強度に対する該電気信号の振幅の関係に対応する該
翻訳手段の翻訳感度を変化させる手段、該ユニットが該
表象の方向に差し向けられたときに該光源を作動させ
る、該光源を操作する手段、複数のディジタル制御信号
を発生するコンピュータを含む制御手段を有し、該信号
はそれぞれ、該ビームの所望の光学強度、該復帰光の強
度、および、該翻訳手段の該復帰光に対する感度に対応
するもの。
【請求項１７】請求項１６の走査装置であって、該光
源が、レーザ・ダイオードと該レーザ・ダイオードに動
作電流を流す手段であり；該制御手段がさらに、該レー
ザ電流および該電気信号を該コンピュータへのディジタ
ル入力信号に変換するために、該レーザ・ダイオード電
流、該翻訳手段によってもたらされる該電気信号に応答
的な手段を含み；該コンピュータは該ディジタル信号を
処理して該ディジタル信号制御をもたらす手段を有する
もの。
【請求項１８】請求項１７の走査装置であって、さら
に該電気信号のピーク値を検出し該電気信号のピーク値
を該変換手段に加えて該ピーク値に対応する該ディジタ
ル入力信号をもたらす手段、該ピーク値に対応する該デ
ィジタル入力信号に対応する該ディジタル制御信号に応
答的な、該電気信号の振幅を制御する該感度変化手段中
の手段を有するもの。
【請求項１９】請求項１８の走査装置であって、該感
度変化手段が、該電気信号の振幅を制御する該翻訳手段
によってもたらされる該電気信号より得られる該ディジ
タル制御信号によってプログラムされたディジタル電位
差計を含むもの。
【請求項２０】請求項１６の走査装置であって、該光
学組立体が、モーター、該表象を該ビームによって走査
するための該モーターによって駆動される偏向器、該ビ
ームの角変位の方向と大きさとに対応する値と継続時間
を有する走査制御ディジタル信号のシーケンスを発生す
る該コンピュータ中の手段、および、該走査制御ディジ
タル信号に対応する持続時間該シーケンスに対応して該
モーターに電流パルスを加え該ビームによって走査され
る該表象上の方向と距離とを変化させるモーター制御手
段を含むもの。
【請求項２１】固体光源の光学パワー出力を制御する
ためのシステムであって：光学パワーを規定レベルに維
持する手段、該規定レベルに対応するディジタル信号を
発生するコンピュータ手段、該ディジタル信号に応答し
て該維持手段に作用して該光学パワーを該規定レベルに
維持するための該維持手段中の手段を含むもの。
【請求項２２】請求項２１の走査装置であって、該発
生手段が、該光源によって照されて該光学パワーを表わ
す出力を与える手段、該出力があるレベルに到達するま
で該ディジタル信号を変化させる手段、および、該規定
レベルに対応する該ディジタル信号を記憶する該コンピ
ュータ中の手段を含むもの。
【請求項２３】ビーム走査軸の回りに振動する偏向器
と該偏向器を駆動する関係にあるモーターとを有する光
学ビーム走査装置におけるモーター制御システムであっ
て：ディジタル制御信号に応じて該モーターに駆動電流
を加える手段、該駆動電流が異なる持続時間を有するパ
ルスとして加えられるように該ディジタル制御信号を発
生させ、よって該ビームが走査を行なう際に該偏向器と
該ビームの角変位を変化させるコンピュータ手段を含む
もの。
【請求項２４】請求項２３のモーター制御システムで
あって、該モーターは１対の巻を有するステッピング・
モーターであり、該駆動電流付与手段は、該巻と接続し
て該ディジタル信号の値と持続時間に応じて該電流パル
スをこれに与え、該電流パルスが該ディジタル信号の持
続時間と値とに対応する持続時間と向きで該巻を流れる
ようにするもの。
【請求項２５】窓と電子光学手段を有する基板とを有
する２部分のハウジングからなる組立体を有するバーコ
ード走査・読取り装置における支持構造体であって：該
組立体が組み立てられた際、該基板の周囲の縁を受け入
れるチャネルを形成する１対の軌道を該ハウジングの内
部に含むもの。
【請求項２６】請求項２５の支持構造体であって、該
ハウジングは該窓が配設される前端部と該前端部に対向
する後端部および対向する側部を有し、該軌道が該ハウ
ジングの該側部、前後の端部を巡ってＵ字型の外形で伸
びるもの。
【請求項２７】請求項２５の支持構造体を有する走査
装置であって：該ハウジングは該２部分により組み立て
られた際にヘッド部とハンドル部とを形成し、該ハンド
ル部に対応する部分の少なくとも１つは、その内部に対
向する表面を有しており、該対向する内表面は該ハンド
ル部の縦方向に伸びてチャネルを形成する軌道を有して
おり、該基板が走査装置に組み込まれる際に該基板はそ
の縁が該軌道に位置付けられ、該ハンドル部は該ヘッド
から離れた側に開放された端部を有し、該基板は該チャ
ネルに受入れられる縁と交差する縁を有し、該対向面の
１つから内側に向って伸びるつめが該縁に配設されて該
基板を該ハンドル内に掛け止めするもの。
【請求項２８】請求項２７の走査装置であって、該ハ
ンドル部が、該開放端から上方に伸びるスロットを有し
て該開放端に可撓性の側部を形成し、また、該側部から
突き出るつめおよび該開放端上に配設され側面に穴を有
する端キャップを有し、該穴に該つめが受入れられるこ
とにより該キャップが該ハンドル部に掛け止めされるも
の。
【請求項２９】対象物上の表象を読んでそれに関する
情報を得るための装置であって：該表象から出る反射光
に応じて該表象を読み取る手段、ビームが当てられその
上に表象を含む対象物が該ビームを遮るように置かれな
い限りにおいて該ビームを反射する面上の反射領域また
は該対象物からの反射レーザビームを検出する手段、該
反射領域で反射された際該反射領域または該対象物から
戻ってくる連続パルスを与える手段を含む該該対象物の
存在を判定する手段、該放射パルスと該復帰光パルスと
の比に応じて該読取り手段を操作する手段を有するも
の。
【請求項３０】請求項２９の装置であって、さらに該
読取り手段を含む本体、該面または該対象物の上に該本
体を保持する手段とを有し、該手段は、該ビームを遮る
ように該対象物が挿入され得る距離に保持されるもの。
【請求項３１】請求項３０の装置であって、該保持手
段は、基板を有する台、該本体をその上に支持するよう
に受け入れる手段を含む該基板上の縦型支持体であり、
該本体は該ビームを該基板に向けて下向きに投射し、該
基板は該反射領域を有する該面を有しており、該本体が
該支持体にこれに支持されるように配設される際に該ビ
ームが該領域に当たるように該反射領域と該縦型支持体
が位置付けられるもの。
【請求項３２】請求項２９の装置であって、該読取り
装置が、該放射ビームを発生する手段、該放射ビームで
該表象を効果的に走査する手段、該読取り装置を条件付
けてこれをパルス発生モードまたは走査モードで動作さ
せる手段を有し、該パルス発生モードにおいては該放射
ビームを連続パルスとして与え、該走査モードにおいて
は該ビームを効果的に走査し、また、該読取り手段は、
初めに該手段をパルス発生モードで作動させ、次いで、
該放射パルス対該復帰パルスの比があらかじめ定めた値
を超えたときに、該手段を走査モードで動作させる手段
を有するもの。
【請求項３３】請求項３２の装置であって、該読取り
装置が、該復帰光を電気信号に翻訳する手段、該信号を
増幅する手段、および、該信号を検出して該反射領域か
らの該復帰光に対応するかあるいは該対象物が該放射ビ
ームを遮る時は該表象からの復帰光に対応する出力を与
える手段、該信号に応じて該増幅手段の利得を変化させ
該対象物および該反射領域からの反射光に応じてそれぞ
れ比較的高または低い利得条件を与える手段、ならび
に、該対象物が該放射ビームを遮るように置かれた状態
から除かれたことを示すに充分な回数の走査の間該低い
状態が継続するに応じて該走査モードを終了させる手段
を含むもの。
【請求項３４】請求項３２の装置であって、該表象が
並列に並んだ複数のバーとスペースを有するバーコード
であり、該走査モードにおいて走査当たりのバーの数を
検出する手段、該対象物が該放射ビームを遮るように置
かれた状態から除かれたことを示すに充分な回数の連続
走査において該走査当たりのバーの数が９未満であると
きに該走査モードを終了させる手段を含むもの。
【請求項３５】対象物に関する情報を表している表象
を有する対象物が表象読取り装置から投射されるビーム
の光路に存在することを検出する方法であって：光ビー
ムのパルスを発生させる段階、該パルス状光ビームを反
射器または対象物に向け表象の読みが所望のとき対象物
によって遮られる経路に沿って導く段階、該反射器の方
向に向けられる該パルスの数（第１の数）が反射されて
戻ってきた該パルスの数（第２の数）を上回る時を該読
取り装置で検出する段階を含む方法。
【請求項３６】反射器と表象読取り装置の間の検出ゾ
ーンに対象物があるとき対象物上の表象を読み取る方法
であって：請求項３の方法を用いて対象物を検出し該数
があらかじめ定めた値を超えた時に該表象の読みを開始
する方法。
【請求項３７】請求項３６の方法であって、該装置が
バーコード走査装置であり、該ラベルがバーコードであ
り、該開始段階は該バーコードの走査を開始することに
よって実行される方法。
【請求項３８】請求項３７の方法であって、さらに、
以下の段階からなる群のうちの少なくとも１が実行され
たときに該表象の走査を終了する段階を有する方法：
（ａ）該表象の読みが成功した；（ｂ）該走査段階の直
前に該ビームのパルス発生がなく該バーコードの走査段
階が発生した場合を検出した；（ｃ）該対象物が該放射
ビームを遮るように置かれた状態から除かれたことを示
すに充分な回数の走査において走査当たり少なくとも１
８のバーを検出した;および（ｄ）対象物が該放射ビー
ムを遮るように置かれた状態から除かれたことを示すに
充分な回数の走査において該反射器から反射した光であ
ることを示す該反射ビームの強度を測定した。