JPH1049618A

JPH1049618A - レーザスキャナ

Info

Publication number: JPH1049618A
Application number: JP8216950A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Tanaka; 潔田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ミラー駆動機構等を変更することなく、ポリ
ゴンミラーの反射面を所定形状とすることで、複数の走
査角度／走査方向を実現することが可能となり、種々の
環境下でもバーコード等を正確に読み取ることができ
る。【解決手段】ポリゴンミラーはその反射面として平面
ミラーと凸面ミラーあるいは凹面ミラーを組み合せた
り、凸面ミラーおよび凹面ミラーを組み合せて成る。ま
たは、曲率がそれぞれ異なる複数の凸面ミラーあるいは
凹面ミラーを組み合せたり、平面ミラー、凸面ミラー、
凹面ミラーを組み合せて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光を照射
して読み取り対象物を走査すると共に、その反射光を受
光して光電変換するレーザスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザスキャナは、ポリゴンミ
ラーやバイブレーションミラーでレーザ光を反射させ、
その射出角度を変化させることにより、読み取り対象物
（バーコード）を走査してバーコード情報を読み取るよ
うにしている。図８は反射体としてポリゴンミラーを使
用したレーザスキャナを示し、ポリゴンミラーは平面の
ミラーを複数枚貼り合せた正多角形（正六角形）を成
し、その中心に駆動軸を設けて回転させることで、レー
ザ光と反射面との角度が変化し、これによって反射光の
射出角度が変化するようになっている。この場合、射出
角の変化量（走査角度）Θ₀は、反射面の端点と回転軸
のなす角度（一辺の中心角）に等しい。このようにレー
ザ光は予め決められた走査角度に応じて拡散されるが、
その拡散幅（走査範囲）は読み取り対象物とレーザスキ
ャナとの距離に応じて変化する。また、ポリゴンミラー
の反射面は平面であるため、走査方向はポリゴンミラー
の回転方向（一方向）に固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ハンディタ
イプのレーザスキャナによってバーコードを読み取る際
に、バーコードとの距離は、使用者の判断に委ねられて
いるため、使用者はレーザ光の拡散幅がバーコードの長
さを越えるように何回もレーザスキャナをバーコードか
ら離したり、近づけたりする等、面倒な作業を必要とし
ていた。また、サイズの小さいバーコードが直線的に複
数並んでいるような場合に、その中から所望する１つの
バーコードのみを読み取る際にもバーコードとの距離を
調整しなければ、特定バーコードのみを正確に読み取る
ことはできなかった。また、バーコードの前後には、通
常、スタートマージンやエンドコードが存在している
が、その片側のマージン部分や周辺に印字ゴミ、汚れ等
が有ると、それに応じて受光強度が変化するため、一方
向からの走査ではマージン部分を正確に検出することが
できず、バーコードの読み取りが不可能となる場合があ
った。この発明の課題は、ミラー駆動機構等を変更する
ことなく、ポリゴンミラーの反射面を所定形状とするこ
とで、複数の走査角度／走査方向を実現することが可能
となり、種々の環境下でもバーコード等を正確に読み取
ることができるようにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の手段は次の通
りである。レーザ光を照射して読み取り対象物を走査す
るレーザスキャナにおいて、形状が異なる複数の反射面
が形成されていると共に、少なくともその一部の反射面
を湾曲させて成る多面体形状のポリゴンミラーを備え、
前記ポリゴンミラーを回転駆動させることにより複数の
走査角度／走査方向を得る。なお、形状が異なる複数の
反射面としては、次のような形状の反射面を組み合せた
ものであってもよい。、平面ミラーと凹面ミラーあるいは凸面ミラーのいづ
れか一方との組み合せ。、凸面ミラーと凹面ミラーとの組み合せ。このように構成されたレーザスキャナにおいては、ミラ
ー駆動機構等を変更することなく、ポリゴンミラーの反
射面を所定形状とすることで、複数の走査角度／走査方
向を実現することが可能となり、種々の環境下でもバー
コード等を正確に読み取ることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照してこの
発明の一実施形態を説明する。先ず、ポリゴンミラーを
使用したレーザスキャナにおいて、少なくともその一部
の反射面を湾曲させることで、複数の走査角度が得られ
る原理を図１〜図３を参照して説明しておく。レーザコ
リメータ１から発せられたレーザ光は、ポリゴンミラー
２に対して一定角度で入射される。ポリゴンミラー２は
図１で示す矢印方向（反時計方向）に回転駆動されるも
ので、レーザコリメータ１からのレーザ光を反射してバ
ーコードを走査する。ここで、ポリゴンミラー２は例え
ば図２に示すように全体が正多角形（正六角形）を成
し、その１つの反射面を凸状に湾曲させた凸面ミラーと
したもので、その他の反射面は通常と同様に平面ミラー
を成している。なお、図１〜図３はポリゴンミラー２の
外接円よりも曲率を小さくした凸面ミラーを例示したも
のである。このようにポリゴンミラー２の反射面として
平面ミラーの他に図示したような形状を持った凸面ミラ
ーを形成すると、平面ミラーに対応する走査角度Θ
₀と、凸面ミラーに対応する走査角度Θ₁が得られる。す
なわち、反射面が平面の場合には、上述したようにポリ
ゴンミラー２の一辺の中心角Θと等しい角度を持った走
査角度Θ₀が得られる。これに対して反射面が凸状に湾
曲すると、その曲率に応じた角度比率で走査角が変化す
る。すなわち、反射の法則として入射光と反射面の垂線
とが成す角度（入射角）で反射光は折り返すが、反射面
に湾曲を施した場合、その湾曲がポリゴンミラー２の外
接円と同一の曲率となる端点位置（多面体の角部）にレ
ーザ光が入射されると、反射光の射出角度（反射角）は
“０°”となる。これに対し、この端点位置からポリゴ
ンミラー２が回転駆動されて反射面の曲率が除々に変化
してゆくと、それに応じた反射角が得られる。

【０００６】図３はこの場合の様子を示したもので、一
定方向からの入射光が端点位置から外れた図示の位置で
反射した際に、この入射光に対して平面ミラーでの反射
光Ａは、大きな角度で反射することになるが、図示した
ような曲率を持たせた凸面ミラーでの反射光Ｂは、平面
ミラーの場合に比較して略１／２の角度で反射すること
になる。したがって、このような形状の凸面ミラーでの
走査角度は図１に示すようにΘ₀よりも小さなΘ₁とな
る。この結果、ポリゴンミラー２を回転駆動させること
で、大きな走査角度Θ₀と小さな走査角度Θ₁の２種類が
得られることになる。つまり、一定方向からのレーザ光
が平面ミラーの反射面に入射した場合と、湾曲した反射
面に入射した場合とでは走査角度が異なるため、２種類
の走査範囲を得ることができる。

【０００７】この場合、凸面ミラーによって得られる走
査角度は、平面ミラーの場合よりも小さくなるが、ポリ
ゴンミラー２の回転速度が一定であれば、走査角度を小
さくすることによって走査線の速度は減少することにな
る。つまり、凸面ミラーの場合であっても平面ミラーと
同様に中心角Θは一定であり、角速度も変らないので、
走査角度が小さくなるということは、走査線の速度が平
面ミラーの場合よりも減少することになる。このため、
凸面ミラーで反射した１点からの反射光強度が増大する
ことになる。また、走査線速度が低下することで、単位
時間にレーザ光が走査する長さ（走査範囲）が短縮され
るため、同一のサンプリングレート（処理速度）の条件
下で分解能のアップを実現することができるようにな
る。なお、図１〜図３では湾曲反射面としてポリゴンミ
ラー２の外接円よりも曲率が小さい凸面ミラーを例示し
たが、湾曲反射面をどのような形状にするかは任意であ
り、ポリゴンミラー２の外接円よりも大きな曲率を持っ
た凸面ミラーであってもよく、また、凸面ミラーに限ら
ず、凹面ミラーであってもよく、曲率に応じた角度比率
で走査角度が得られることは上述の場合と同様である。

【０００８】次に、ポリゴンミラーを使用したレーザス
キャナにおいて、少なくともその一部の反射面を湾曲さ
せることで、複数の走査方向が得られる原理を図４、図
５を参照して説明する。ポリゴンミラー２の反射面に湾
曲を施した場合において、その湾曲がポリゴンミラー２
の外接円と同一の曲率となる端点位置にレーザ光が入射
されると、反射光の変化量は“０°”となることは上述
した通りであるが、この端点位置を基準として走査方向
はその曲率に応じて変化してゆく。すなわち、図５に示
すようにポリゴンミラー２の反射面にその外接円より凸
の曲率（プラス方向の曲率）を持った湾曲を施した場合
（図５の例では凸面ミラーの場合）には、ポリゴンミラ
ー２の回転方向とは逆の方向に走査する。例えば、図
中、反射光ａ１、ａ２、ａ３は曲率がプラス方向の反射
面Ａで反射したもので、ポリゴンミラー２が反時計方向
に回転するにしたがって反射光はａ１、ａ２、ａ３の順
に変化し、ポリゴンミラー２の回転とは逆方向に走査す
ることになる（図４（Ｂ）参照）。これは外接円の場合
と比較し、入射光と反射面とが成す角度が反射面の端点
位置に近い程、小さくなり、反射面の中心では同様とな
ることから分かる。

【０００９】一方、ポリゴンミラー２の反射面にその外
接円より凹の曲率（マイナス方向の曲率）を施した場合
（図５の例では平面ミラーの場合）には、ポリゴンミラ
ー２の回転方向と同じ方向に走査する。例えば、反射光
ｂ１、ｂ２、ｂ３は曲率がマイナス方向の反射面Ｂで反
射したもので、ポリゴンミラー２の回転駆動にしたがっ
て反射光はｂ１、ｂ２、ｂ３の順に変化するため、ポリ
ゴンミラー２の回転方向と同じ方向に走査することにな
る（図４（Ａ）参照）。これは、外接円の場合と比較
し、入射光と反射面とが成す角度が反射面の端点位置に
近い程、大きくなり、反射面の中心では同様となること
から分かる。このようにポリゴンミラー２の反射面にお
いて、その曲率を変えることで一定方向に回転するポリ
ゴンミラー２であっても左右両方向での走査が可能とな
る。なお、マイナス方向の曲率を持った湾曲面として
は、凹面ミラーであっても同様であり、走査方向はポリ
ゴンミラー２の回転方向と同じ方向となる。

【００１０】図６はポリゴンミラー２の反射面にどのよ
うな曲率を持った湾曲を施すかによって走査角度や走査
方向がどのように変化するかを説明するための図であ
る。図中、反射面は通常と同様に平面ミラーとしたも
ので、このときの走査角度を“中”とし、走査方向を
“正”とすると、湾曲反射面では平面ミラーに比較して
次のように走査角度、走査方向が変化する。反射面
は、凹面ミラーで、その曲率に応じた角度比率で走査角
が増大するため、走査角は“大”となる。また、走査方
向はマイナス方向の曲率であるため“正”となる。反射
面〜は凸面ミラーであるが、その曲率の大きさに応
じて走査角度が変化するため、反射面では“大”、反
射面では“中”、反射面、では“小”となる。ま
た、走査方向はプラス方向の曲率かマイナス方向の曲率
かに応じて変化するため、反射面、では“逆”、反
射面、では“正”となる。

【００１１】図７はポリゴンミラーの具体的な形状を示
したもので、各ポリゴンミラーはその全体が正六面体を
成している。図７（Ａ）は平面ミラーと、同一曲率の凸
面ミラーを交互に形成したポリゴンミラー２Ａを示して
いる。（Ｂ）は平面ミラーと、同一曲率の凹面ミラーと
を交互に形成したポリゴンミラー２Ｂを示している。
（Ｃ）は同一曲率の凸面ミラーと、同一曲率の凹面ミラ
ーとを交互に形成したポリゴンミラー２Ｃを示してい
る。（Ｄ）は曲率がそれぞれ異なる６枚の凸面ミラーを
形成したポリゴンミラー２Ｄを示している。（Ｅ）は曲
率がそれぞれ異なる６枚の凹面ミラーを形成したポリゴ
ンミラー２Ｅを示している。（Ｆ）は平面ミラー、凹面
ミラー、凸面ミラーを交互に形成したポリゴンミラー２
Ｆを示している。

【００１２】以上のように構成されたレーザスキャナに
おいては、多面体形状のポリゴンミラー２に、形状が異
なる複数の反射面を形成すると共に、少なくともその一
部の反射面を湾曲させたから、複数の走査角度を得るこ
とができる。したがって、例えば、小さなサイズのバー
コードが直線的に複数並んでいるような場合には、その
中から所望する１つのバーコードのみを小さな走査角度
によって読み取ることも可能となる。また、バーコード
の一部が小さな走査角度から外れているような場合に
は、大きな走査角度でバーコードを読み取ることが可能
となる。また、反射面を平面ミラーとした場合、走査線
の速度は一定であるが、反射面に湾曲を施すことにより
走査線の速度を制御することができるので、種々の条件
下で読み取り性能を最適化することができる。例えば、
小さなサイズのバーコードから大きなサイズのバーコー
ドまでをそれぞれに対応した分解能を持つ反射面で読み
取ることにより安定した性能を広範囲で維持することが
可能となる。この場合、大きなバーコードは広い走査角
度（低解像度）で読み取られ、小さなバーコードや遠距
離にあるバーコードは狭い走査角度（高解像度）で読み
取られるので、バーコードとレーザスキャナとの距離を
人為的に調整する必要がなく、それだけオペレータの負
担を軽減することが可能となる。

【００１３】また、ポリゴンミラーの反射面にその外接
円に対して大きな曲率と小さな曲率を持たせることで、
左右両方向からの走査を実現することができる。したが
って、例えば、バーコードの前後にあるスタートマージ
ンやエンドマージンのうち、その片側のマージン部分が
破損していたり、片側のマージン部分に印字ゴミや汚れ
等があっても両方向からの走査で正確にバーコード情報
を読み取ることができる。同様に、イメージや文字など
を逆方向から読み取ることも可能となる。

【００１４】更に、ポリゴンミラーの反射面を例えば、
図７（Ａ）〜（Ｆ）に示すように種々の形状とすること
で、走査角度の種類を増減させたり、走査方向も自在に
変化させることができるようになる。この結果、バーコ
ードや文字等を読み取る際において、各種の環境条件、
つまり、読み取り対象物との距離や大きさ、分解能、走
査速度、走査角度、走査方向などの要素に対して広い範
囲での対応が可能となり、人為的な操作を一切必要とせ
ずにバーコードや文字等を正確に読み取ることができ
る。なお、ポリゴンミラーの具体的な形状として図７
（Ａ）〜（Ｆ）を例示したが、その形状は任意である。

【００１５】

【発明の効果】この発明によれば、ポリゴンミラーに形
状が異なる複数の反射面を形成すると共に少なくともそ
の一部の反射面を湾曲させたから、ミラー駆動機構等を
変更することなく、ポリゴンミラーの反射面を所定形状
とすることで、複数の走査角度／走査方向を実現するこ
とが可能となり、種々の環境下でもバーコード等を正確
に読み取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリゴンミラーを構成する各反射面のうちその
一部の反射面に湾曲を施すことによって複数の走査速度
が得られることを示した図。

【図２】図１で示したポリゴンミラーの拡大図。

【図３】図２で示したポリゴンミラーにおいて、反射面
が平面の場合の反射光と反射面が凸状に湾曲した場合の
反射光が一定方向からの入射光に対してどのような射出
角度で反射されるかを説明するための図。

【図４】ポリゴンミラーを構成する各反射面のうち、そ
の一部の反射面に湾曲を施すことによって複数の走査方
向が得られることを示した図。

【図５】図４で示したポリゴンミラーにおいて、反射面
がその外接円に対して凸の曲率を持った反射面Ａで反射
した場合と凹の曲率を持った反射面で反射した場合に、
ポリゴンミラーの回転駆動によって反射光がどのように
変化するかを示した図。

【図６】ポリゴンミラーの反射面にどのような曲率を持
った湾曲を施すかによって走査角度や走査方向がどのよ
うに変化するかを示した図。

【図７】ポリゴンミラーの具体的な形状を示した図。

【図８】従来におけるレーザスキャナを示した図。

【符号の説明】

１レーザコリメータ２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆポリゴンミ
ラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を照射して読み取り対象物を走査
するレーザスキャナにおいて、形状が異なる複数の反射面が形成されていると共に、少
なくともその一部の反射面を湾曲させて成り、レーザ光
を反射する多面体形状のポリゴンミラーを備え、前記ポリゴンミラーを回転駆動させることにより複数の
走査角度／走査方向を得るようにしたことを特徴とする
レーザスキャナ。
【請求項２】前記ポリゴンミラーに、形状が異なる複数
の反射面として平面ミラーと凹面ミラーあるいは凸面ミ
ラーのいづれか一方を組み合わせて形成したことを特徴
とする請求項１記載のレーザスキャナ。
【請求項３】前記ポリゴンミラーに、形状が異なる複数
の反射面として凸面ミラーと凹面ミラーを形成したこと
を特徴とする請求項１記載のレーザスキャナ。