JPH0786896B2 - バーコード・スキヤナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は広くは光学式スキャナに関し、特にスキャナか
らの距離が異なる点で高密度のバーコードを読み取れる
光学式スキャナに関する。

B.従来の技術 スーパー・マーケットなどの小売店舗で精算時に用いら
れる光学式バーコード・スキャナは、かなり広範囲に普
及している。代表的なバーコード・スキャナは普通、カ
ウンタ内に置かれ、上部に走査パターンが通過する窓を
持つ。走査パターンは、交差して様々なパターンを描く
複数の走査線を出力するレーザと、これに関連する光学
素子によって形成される。UPC（Uniform Product Cod
e）などのバーコードが付された商品が走査パターンの
フィールドに置かれ、バーコードが走査パターンによっ
て走査されると、光がバーコードから走査窓へ反射され
る。

反射光は光検出器によって電気信号に変換される。この
信号は専用ハードウェアまたはマイクロプロセッサに送
られ、ここで符号が識別され、電気信号列にデコードさ
れる。信号が識別されデコードされると、、これはPOS
（point of sale）端末またはストア・コントローラに
送られる。送られた信号を基に、価格データとともに項
目についての簡単な説明を記したレコードがアクセスさ
れる。価格データと項目説明により、POS端末側で顧客
用の明細書が作成され、取引の合計が計算される。

メーカは、スキャナが小売業界に欠かせないツールとし
て今後も普及し続けるよう、スキャナ性能の改良に力を
注いでいる。改良の見られる分野としてスキャナの被写
界深度がある。スキャナの被写界深度とは、使用されて
いる特定のバーコードについて標準化機関によって許容
されている最小サイズのバーコード・ラベルをスキャナ
が読み取れる距離をいう。この距離は普通、スキャナの
窓から空間内の１つまたは複数の焦点までである。焦点
は、走査ビームがスキャナの光学系によって集束する空
間内の点である。

バーコード・スキャナの被写界深度とは、バーコード・
ラベルをある点まで遠ざけてもなおスキャナによって読
み取れる場合の、その点とスキャナ窓の間の距離を示す
とも言える。被写界深度の大きいスキャナを設計すれ
ば、精算カウンタのオペレータは、商品をスキャナ窓と
の距離を変えて自由に位置づけることができ、それでも
スキャナによってバーコードを読み取れる。このように
操作に自由度が加わることで、オペレータの能率が向上
するとともに、スキャナの普及も図れる。

従来の技術によるスキャナは、焦点が１つのものと複数
のものがある。Carl H.Knowlesに付与された米国特許第
4713532号は、単一焦点のスキャナを示している。この
スキャナは対称形の回転式偏向器を備え、これがレーザ
・ビームを偏向し、スキャナの窓の上方の１点に集束さ
せる。偏向器は、ある角度を付けた単面ミラーを複数個
配置したものである。この種のスキャナは、焦点が１つ
であるため、相対的に被写界深度が小さい。

焦点が複数で被写界深度が相対的に大きいスキャナにつ
いての説明は、米国特許第4748316号、同第4591242号お
よび同第4560862号にみられる。第4748316号では、焦点
を変えるために回転ホログラフィ・ディスクが用いられ
る。第4591242号と第4560862号では、複数の焦点を得る
ために、レンズ、複数のレーザ、変調器などを含む複雑
な構造が採用されている。これらのスキャナはそれぞれ
の目的にかなうが、高価で、信頼性が低く、障害の発生
時には修理が難しくなるという欠点がある。

C.発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、被写界深度の大きい、低コストのバー
コード・スキャナを提供することにある。

D.課題を解決するための手段 この目的は、走査レーザ・ビームにスキャナ内で異なる
進路を通過させる回転式偏向器を採用することによって
達成される。ビームは、スキャナの窓から出ると、窓に
対して異なる点で集束する。複数の焦点の総和がスキャ
ナに大きい被写界深度を与える。

本発明によるスキャナは、具体的には、光ビームを発生
する可干渉性光源を含む。ミラーなど光学素子が、光ビ
ームを非対回転式偏向器へ指し向ける。この偏向器は光
ビームを偏向して窓を通過させ、窓の上方の異なる点に
光ビームを集束させる。非対称偏向器は複数の面を持
ち、各面は互いにある角度で傾斜して配置された２つの
ミラーを備え、モータによって回転するハブ上に支持さ
れる。偏向器が回転すると、各ミラー面は約180度離れ
た２点からビームを反射する。これによりビームは異な
る進路をとり、スキャナの窓の上方の異なる点で集束す
る。バーコードはスキャナの綜合被写界深度の範囲内の
どの点にあっても良好に読み取られる。

E.実施例 第１図は、本発明によるバーコード・スキャナを含むPO
Sシステムの概略を示す。POSシステムは通常、店舗の精
算カウンタに設置される。スキャナの上面10には透明な
スキャナ窓12があり、この窓を通して走査光線が商品17
のバーコードのパターン15（UPCコードなど）に指し向
けられる走査される。商品は通常、精算係（図示せず）
により、走査パターンの空間（走査領域）内に置かれ、
これによりパターンがコードを走査し、バーコードから
反射された光がスキャナの素子によって受信される。こ
の素子はバーコードを示す信号を従来の方法で処理し、
デコードする。

上面10の下方に位置するスキャナの素子には、光源14、
複数の反射ミラー16、偏向器18、電気／光学素子20、電
子回路22、プロセッサ24およびPOS端末26がある。

光源14は、レンズ（図示せず）によって集束されて偏向
アセンブリ18に向けられる光ビームを出力するレーザが
望ましい。偏向アセンブリ18は本発明のスキャナの基本
要素である。詳細は後述するが、ここでは、偏向アセン
ブリ18は、モータ19によって矢印21の方向へ回転すると
き、少なくとも２つの互いに離れた点から光ビームを偏
向するということを念頭に置けば充分である。その結
果、ビームはスキャナ内で異なる距離を進み、スキャナ
表面の上方の異なる点で集束される。その結果、バーコ
ード・パターンの付された商品17が焦点範囲内におかれ
ると、レーザのパターンがバーコードの部分から反射し
てスキャナに戻される。

具体的には、商品から反射する光線21は、複数の反射ミ
ラー16を介して逆反射路を通り、集光レンズ28に達す
る。バーコードから反射する光線は破線で示し、レーザ
14からの光線は実線で示している。各ミラーは、反射光
のほとんどを集光レンズ28を介して光検出器30に指し向
ける。光検出器30は、反射された光信号を対応する電気
信号に変換する。電気信号は、しきい値／波形整形回路
32に送られる。しきい値／波形整形回路32の機能は、光
検出器30に送られる不規則波の電気信号を正弦波のパル
ス列に変換することである。各パルスの周期は、レーザ
・ビームによって走査された光の幅すなわち黒の部分の
関数である。しきい値／波形整形回路32の出力は候補選
択回路34に入る。回路34は、レーザ・ビームがテキスト
やグラフィクスを走査するとき生じる光ノイズがほとん
どである符号列全体から、符号を示す信号を分離する。
回路34で選択された候補（信号）はプロセッサ24に供給
され、プロセッサ24はこれらの候補の１つを最終符号と
して選択しデコードした後、その符号をPOS端末26に送
信する。ここで価格の参照、在庫管理などの操作が開始
される。反射ミラー、レーザなどは従来からの構成要素
であり、様々な構成が可能である。また第１図は、本発
明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

第２図は、本発明によるバーコード・スキャナのパッケ
ージの斜視図である。内部の素子とそのレーザ・ビーム
との関係を示すためにスキャナの上面は省いてある。ス
キャナにはその内部素子を支持するハウジング40があ
る。レーザ42は、集束されたレーザ・ビームを出力す
る。ビームは反射ミラー46、48、50を介して偏向器アセ
ンブリ52に向けられる。アセンブリ52はモータ19と連結
しており、モータ19は速度ω（オメガ）で偏向器アセン
ブリを駆動する。その結果偏向器の二重ミラー面（後
述）が、第１偏向点51と第２偏向点53でレーザ・ビーム
を偏向する。第１偏向点と第２偏向点から反射したビー
ムはミラー・アセンブリ54によって反射されてスキャナ
から出る。反射ビームはスキャナの外部の焦点面41、43
で集束する。これらの焦点面の被写界深度は重畳し、そ
の組み合わせにより、スキャナの被写界深度が大きくな
る。前述のとおり、このように重畳して被写界深度内に
置かれたバーコードは、容易に読み取れる。

対称形のポリゴン偏向器がスキャナ内の単一偏向点から
ビームを偏向させる従来のバーコード・スキャナとは異
なり、本発明の特徴は、複数の偏向点からビームを偏向
することによって、ビームがスキャナ内で距離の異なる
進路、即ち光路長を辿るようにすることにある。光路長
が異なるため、スキャナ外部の異なる点にビームの焦点
が生じる。その結果スキャナの被写界深度は、従来のス
キャナより大きくなる。以上本発明の理論を述べたが、
以下、複数の偏向点を与える偏向器について説明する。

第３図と第４図は、本発明による非対称偏向器の概略を
示す。第３図は偏向器の斜視図、第４図はその側面図で
ある。この非対称偏向器には円板すなわち支持部55があ
る。複数の偏向部材すなわち偏向面62、60、58、56が支
持部55の周辺に装着される。円板と偏向部材は、孔61を
介して駆動モータ19のシャフト64に装着される。偏向部
材は互いにある角度をもって配置され、偏向部材の各表
面にミラーが配置される。即ち、偏向面は２つのミラー
からなり、各ミラーが入射レーザ・ビームを偏向させ
る。端部の偏向部材62及び56では、符号64、66で示した
部分をそれぞれ不透明に、即ち非反射面にすれば、偏向
器内部での二重反射を防げる。

第３図と第４図において、モータがこの偏向器アセンブ
リを回転させると、各偏向面（面60など）は、ビームを
少なくとも２点（第１偏向点及び第２偏向点）で偏向さ
せる。具体的には、面60がビームに対する軌線の最遠点
に位置する場合（この場合の偏向面を第３図、第４図の
実線で示した）、ビームは面60の前面ミラー60Aによっ
て偏向され、スキャナ内の１つの進路を辿る。円板55が
180度回転して偏向面60の後面ミラー60Bが軌線の最近点
に来ると（この場合の偏向面を破線で示した）、偏向面
の後面ミラー60Bは第２偏向点でビームを偏向させる。
ここでいう最遠点、最近点とは、レーザ42（第２図）に
対するものである。ビームがスキャナ内を進む進路の長
さの差は、約２（R1＋R2）に等しい。ここでR1は第２偏
向点からディスク55の中心までの距離、R2はディスク55
の中心から第１偏向点までの距離である。第４図におい
て、ディスク55が安定に回転するように釣合重りが用い
られる。

ビームは、偏向器の配置や構造、面の数、面の位置など
を変えることにより、スキャナ内で距離の異なる進路を
辿ることになる。

構造や配置、面の数、面の位置などを偏向することは、
当業者には容易であり、本発明のクレームもこのような
変更を包含するものである。

F.発明の効果 本発明により、スキャナからの距離が異なる点で高密度
のバーコードを読み取れる光学式スキャナが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるスキャナを含むPOSシステムの
ブロック図である。 第２図は、スキャナ及び非対称二重被写界深度偏向器の
斜視図である。 第３図は、非対称二重披写界深度偏向器とその走査ビー
ムとの相互作用を示す斜視図である。 第４図は、非対称形二重破写界深度偏向器の側面の一部
を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーコードを走査するバーコード・スキャ
   ナにおいて、 光ビームを発生する単一の光源と、 前記光源からの光ビームを反射させて集束された光ビー
   ムをバーコード走査領域へ指し向ける光学手段と、 前記光源から前記バーコード走査領域へ至る光路内に配
   置され、回転円板上に支持された反射手段と、 よりなり、 前記反射手段には複数の両面反射部材が前記回転円板の
   周囲の一部分に沿って配置され、前記周囲の他の部分は
   開放されており、前記反射手段は前記光ビームが前記開
   放部を通ってその時前記光ビームに対向している１つの
   両面反射部材の１方の反射面に入射し該面で反射されて
   前記バーコード走査領域へ指し向けられるように配置さ
   れており、かつ前記光ビームは、前記１つの両面反射部
   材が半回転して他方の反射面が前記光ビームに対向する
   位置に来たとき、該他方の反射面で反射されて前記バー
   コード走査領域へ指し向けられることを特徴とする、 バーコード・スキャナ。