JPS593414A - レ−ザ光走査装置 - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は、レーザ光走査装置に関し、さらに詳しく述べ
ると、特にホログラムを用いてレーザ光を走査するため
の、とシわけスーパーマーケットのＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ
−ｏｆ−８ａｌｅｓ）システムのバーコード読み取シ装
置において有利に使用することのできるレーザ光走査装
置に関する。

（２）技術の背景 ホログラムを使用したレーザ光走査装置（ホログラムス
キャナとも言う）が各種のＰｏｓ用ノ々−コード読み取
シ装置に用いられていることは周知の通シである。この
読み取シ装置は、一般的に、レーザからのレーザ光を読
み取り°装置の読み取り窓から出射し、その際、出射せ
しめられるレーザ光を凸レンズと同じ機能をもつホログ
ラムにより種種のパターンに走査し、よって、読み取シ
窓上を移動中の商品についているバーコードを走査レー
ザ光の反射光の検出値から読み取るように構成されてい
る。種々の走査ノ９ターンを実現するため、例えば円板
２円筒などに複数個のホログラムを形成してこれを回転
させる方法が多く用いられている。このタイプのレーザ
光走査装置を使用すると、従来の回転多面鏡とレンズを
組み合わせた方式に比較して、よシ簡単な光学系で複雑
な走査パターンや深いバーコード読み取シ深度を実現す
ることができる。

（３）従来技術と問題点 バーコード読み取シ装置の読み取シ窓からのレーデ光の
出射光量に関して、その最大許容光量を定めたものにレ
ーザ安全基準がある。

ＩＨｚ以上の均一な繰シ返し周期（ＰＲＦ）をもつ）４
ルスレーザに関しては、以下の３条件がＭＰＥ（Ｍｏｓ
ｔ　Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を決
定する。

（ａ）　　！−パルス （ｂ）　　全・２ルスの平均値 （ｃ）全・母ルスの合算・９ルス これらの諸条件をすべて満足するレーザ光強度が許容最
大レーデ光強度となる。

即ち （、）　　パルス列の中のどの単一パルスからの露光モ
＊−−ハルスのＭＰＥを越えないこと。

（ｂ）　　露光時間Ｔにおけるパルス列の平均放射量は
放射時間Ｐの単一／４’ルスに対する与えられたＭＰＥ
を越えないこと。

（０）　　個々の・マルス放射時間が１０−５秒より太
きい場合、個々の・やルスに対するＭＰＥは、次式で４
見られる。

ＭＰＥ（ｎｔ） ＭＰＥ（，１，ｇｌｅ）＝− ここで、ＭＰＥ（ｎｔ）は、／’Ｐルス幅ｎｔ［ｓｅｅ
〕のノｆルスに与えられるＭＰＥである。

なお本発明者らの計算によれば上記３条件のうチ（ｃ）
の全・マルスの合算パルスが（、）の巣−／”ルス又は
（ｂ）の全パルスの平均値に比べ、レーザ安全基準に対
しもっとも影響するファクターである。

ところで、これは、未だ世界的に統一されていないので
、例えばＩＥＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｅ
ｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍ１ｓｓｉｏｎ　ｒ
　ＴｅｃｈｎｌｃａｌＣｏｍｍｉｔｔｅｅ　＊　Ａ７６
　＃　Ｌａ５ｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　＋　５ｌｘＤ
ｒａｆｔ）のクラス１に規定される基準を満たせばよい
とされている。このＩＥＣの基準に従うと、レーザ光の
最大許容光量（ｐ）で最も影響するファクターは、次式
に示される通シ、レーザ光を走査するスピード（走査線
周期）、すなわち、１０００秒間当シのレーザ光の走査
回数（ｎ）の関数として与えられる。

ｐ＝１８・５（ｎ−ｔ）−ｃＬ２５ ここで、Ｓは読み取シ装置を取少扱う人間の瞳の面積、
そしてｔは７ＭＭφ（人間の瞳の面積の平均はこれであ
るとされている）の瞳のレーザ光滞留時間である。例え
ば、ホログラムディスク上のｎ個のホログラムセグメン
トが同一の走査線を発生する場合には、走査線が１本だ
け（ｎ＝１）の場合に比べて走査線周期が１になったと
考えられ、１゜ よって、最大許容光量はｎ−４となる。

レーザ光の最大許容光量は、その走査装置の側からの要
求として、でき得るかぎシ大であるほうが望ましいとさ
れている。この要求を満たして出射光量を大きくするた
めには、上記した最大許容光量に関する式から理解され
るように、ｎ本の走査線を人間の瞳に対して独立させる
必要がある。

したがって、読み取り窓上で各走査線を７鰭ずつ分離す
ることによシ瞳に２本以上の走査線が入射しないように
しているのが従来の方法である（７簡としているのは、
先にも述べた通）、人間の瞳の面積の平均がそれだから
である）。但し、この従来の方法では、走査線の本数を
増やしてその分離を行なえば行なうほど読み増）窓上の
走査領斌が大きくなシ、窓カバーの開口が拡大して移動
中の商品が落ち易くなるという欠点がある。

（４）発明の目的 本発明の目的は、バーコードの読み取りのためにその読
み取り装置の読み取シ窓上を移動中の商品が窓カバーの
開口に落ちては困るので、そのような恐れのない小さな
開口をもった読み取シ窓の使用を可能ならしめるととも
にレーザ光の高められた最大許容光量を保証し得る、ホ
ログラムを使用した改良されたレーザ光走査装置を提供
することにある。

（５）発明の構成 本発明者らは、このたび、ホログラムを用いてレーザ光
を走査するための装置の場合、ホログラムへのレーザ光
の入射点、すなわち、ホロクラムディスク上のレーザ光
入射点、を周期的に移動させることによシ、複数本のレ
ーザ光が読み取り窓上の同一もしくは近接した場所を走
査しかつそれぞれの出射光量を走査線１本分の走査線周
期に対して与えられる最大許容光量まで許すことを可能
にし得るということを見い出した。

本発明は、前記レーザ安全基準に規定されている最大安
全許容光量は人間の瞳への露光量の１０００秒間の積算
を用いて計算されること、そして、２本以上のビームが
人間の瞳に入射する場合、それぞれのビームの入射方向
に約１．４５°（出射点を見込む立体角にして５Ｘ１０
−’ｓｒ、）以上の開きがあればたとえ同じに入ってき
ても別の異なるビームとみなされて独立に計算されるこ
と（網膜上の異なる点で結像するので網膜上の１点のみ
を焼き付けることがないから）、を利用し、ホログラム
ディスクへのレーザ光入射点、すなわち、走査ビームの
出射点を１０００秒以内の周期で移動させ、同一もしく
け近接した場所を走査するビームが１０００秒のうちで
１．４５’以上離れた点から出射する別のビームと見な
せるようにして最大許容光量を増やすことを可能にした
ものである。

（６）発明の実施例 次に、添付の図面を参照しながら本発明を詳しく説明す
る。

第１図において、本発明のレーザ光走査装置を使用し得
るバーコード読み取り装置の一例を斜視図で説明する。

図中の１が読み取り装置であシ、この上方を商品２が移
動している（商品２の移動方向は矢印Ａで示されている
）。装置１には読み取シ窓４が設けられており、これか
ら射出せるレーザ光５を走査して移動中の商品２上のラ
ベル、すなわち、バーコード３を読み取る。

第２図に、読み取るべきバーコードの実例を示す。バー
コード３は、センターパー６を中心ニジて左右２つのバ
ーコード領域に分かれておシ、それぞれ、商品メーカ識
別コード、商品アイテム識別コードなどが・ぐ−コード
・シン？ルトシて印刷されている。バーコード３上を走
査するレーザ光５は第４図に詳しく説明されている。す
なわち、レーザ光５は、図中５ａ　、５ｂ及び５Ｃで示
されるよう蹟、ラベルがどのように向いていてもバーコ
ード・シンビルを読み取ることができ（全方向性）、さ
らに、ラベルが商品の底にあっても側面にあっても読み
取シ可能である（深い読み取り深度）。

バーコード読み取り装置、特にレーザ光走査装置の一例
を概念図で示すと第４図のようになる。

形成される走査ツクターンは、図示せる通り、クロスハ
ツチ走査ノターンであって、水平走査線ａと垂直走査線
すとが直交している。この走査ノ臂ターンを得るだめに
、レーザ７からの光をミラー８で偏向させ、レンズ９を
通した後にホログラムに入射させる。ホログラム１０は
、円板状のホログラムディスク１１と、その円周上に配
置された複数個のホログラムセグメント１２とからでき
ており、矢印Ｂの方向に回転可能である。レーザ光は、
ホログラムで走査収束せしめられた後、水平走査線ａ及
び垂直走査線すの発生に寄与する。走査したレーザビー
ムの反射光は、それを光検出器１３に集めた後、変調器
１４を経てＣＰＵ　（中央処理装置）に案内する。

以下余白 第５図は、本発明によるレーザ光入射点移動機構ヲ備え
たホログラムスキャナの原理を示したものである。ホロ
グラム１０への入射ビームＸ、Ｙ及び２は、１０００秒
間（ｔｌ〜ｔ５％すナワチ、ｊ＝Ｑｓｅｃ、　　ｔｌ　
＝２５　Ｑｓｅｃ、　　ｔｌ　＝５００ＳｅＣ％ｔ４＝
７５　Ｑｓｅｃ及びｔ、＝１０００ＳｅＣ）（７）うち
に、ｘ−＋ｙ−＋ｚ−＋ｙ−＋ｘの如く順次連続的にそ
の入射位置を変化し、また、これに応じて、出射ビーム
ｘ、ｙ及び２もまたＸ　−＋　）ｒ　−＋　Ｚ　−＋　
）Ｆ　−＋　Ｘの如くに変化する。その際、人間の瞳の
１点Ｐに入射するビームＸ及びｙのなす角及びビームｙ
及び２のなす角は、それぞれ、１．４５°（立体角に換
算して５　Ｘ　１０−’ｓｒ、　）以上である。１００
０秒間のうち、入射ビームがＸとＹの間にある時間、す
なわち、出射ビームがＸとｙの間にある時間ｔ１〜ｔ２
−〇〜２５０秒とｔ４〜ｔ、＝７５０〜１０００秒の合
計５００秒であシ、これ以外の５００秒間の間、出射ビ
ームはｙ　−％−１間に存在する。ｙ−１間のビームは
、それをビームＸからみた場合、全く別のビームである
ので最大許容光量の計算に無関係である。従って、出射
ビームＸの最大許容光量は、５００秒間の露光量を１０
００秒間で平均することとなるから、入射点がＸに固定
されている場合の最大許容光量の２４倍になる。ここで
、出射ビームの移動が等角速度で行なわれることにすれ
ば、ｘ　’−ｚ間のどのビームに対しても１０００秒中
５０Ｏ秒しか出ていないことになるから、上記と同様、
入射、ａヵ８１うゎアい６．８゜２福（７）ｉカ許容光
量が得られる。

第５図において、ビームＸ及びｙのなす角度及びビーム
ｙ及び２のなす角度を大きくしていけばそれに伴なって
最大許容光量もまた増加するということが理解されるで
あろう。例えば、ビーム間の角度を２３．２°ずつとれ
ば、最大許容光量を２倍に増加させることができる。

なお、図示して説明しないけれども、ホログラムディス
ク上に同一のホログラムセグメントが２個あシ、走査線
周期を２分の１にしているような場合には、従来ならば
出射光量を２″′Ｊにしなければならなかったけれども
、本発明に従えば、セグメントが１個の場合と同じ出射
光量９が許されるという効果がある。

場合によっては、ビーム入射点の変更に際して、ｎ点の
ビーム入射点を１０００／ｎ秒で切シ替えていくことも
可能である。

ホログラムスキャナではなくてミラースキャナの場合、
回転鏡へ入射するレーザビームの、入射位置と入射角を
同時に変えていけば、本発明と同様の効果を期待するこ
とができる。

（７）発明の効果 本発明によれば、１本の走査線を１０００秒間のうちに
何本もの別々の走査線に分割して取シ扱うことができる
ので、すなわち、全く同一の走査線を単位時間にｎ回に
わたって走査したとしても、ｎ個に入射点を分割するこ
とガできるので、最大許容光量の著しい増加を達成する
ことができる。

さらに、従来は、光量を減らすことなく複数本の走査線
を得るよう読み取シ窓上で７１１ＩＩＩＩずつ走査線の
分離をしていたために窓カバーの開口が大きくなってい
たが、本発明によればそのような点への配慮は不必要で
あり、また、窓カバーの開口が小さくなったことの結果
として、それへの商品の落下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、バーコード読み取り装置の一例を示した斜視
図、 第２図は、バーコードの実例を示した略示図、第３図は
、第２図のバーコードにおける走査線の動きを示した略
示図、 第４図は、レーザ光走査装置の一例を示した概念図、そ
して 第５図は、本発明によるレーザ光入射点移動機構を備え
たホログラムスキャナの原理を示した略示図である。 図中、１はバーコード読みシ装置、２は商品、３はバー
コード、４は読み取り窓、５はレーザ光、７はレーザー
、１０はホログラム、１１はホログラムディスク、１２
はホログラムセグメント、そしてａ及びｂは走査線であ
る。 第２図 °１ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ホログラムを用いてレーデ光を走査スるための装置
   であって、ホログラムへのレーザ光の入射点が周期的に
   移動せしめられるように構成されていることを特徴とす
   るレーデ光走査装置。