JPS63316018A - ホログラムスキヤナ - 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】 〔概　要〕 従来のホログラムスキャナでは読取り窓上方の読取り領
域上で所望のパターンを実現するのに、読取り窓上で同
一のパターンを形成させていたが、本発明では読取り窓
から浮上するにしたがい走査パターン（正確には走査線
の角度）が変化するホログラムを用いることによりスキ
ャナの小型化及び読み取り能力の向上を計る。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザビームを利用したバーコード読取装置に
係り、特に装置の薄型化を可能にするホログラムスキャ
ナに関する。

レーザビームを所望のパターンに合わせて走査するレー
ザスキャナとして、走査部にホログラムを用いたホログ
ラムスキャナが広く用いられるようになってきている。

ホログラムスキャナは従来の光走査装置における回転多
面体が具えていた機能と走査レンズが具えていた機能と
の、二つの機能をホログラムだけで行うように構成され
た光走査装置であって、かかるホログラムスキャナを用
いることによって簡単な光学系で複雑な走査パターンの
形成を可能にし、読取深度の深いバーコード読取装置等
が実現できるようになった。

しかしスーパーマーケット等では装置をキャッシュレジ
スタ等と共にテーブル上に設置し、手に持った商品を移
動させながらバーコードを読み取らせる場合が多く、バ
ーコード読取装置に用いるレーザスキャナの一層の薄型
化が要望されている。

〔従来の技術〕

第７図は従来のホログラムスキャナを示す模式図、第８
図は従来の固定ホログラムを示す斜視図である。

第７図において従来のホログラムスキャナはモータ１１
と、複数個のホログラムを有するホログラムディスク１
２とで構成されるレーザ光走査機構１０、ミラー１３、
固定ホログラム２、読取り窓１５ａを有する窓カバー１
５等からなり、ホログラムディスク１２によって偏向さ
れた走査光１６はミラー１３を経由して固定ホログラム
２に入射する。固定ホログラム２に入射した走査光１６
は更に偏向されバーコード１７上に集束する。

またバーコード１７における反射光即ち信号散乱光１８
は破線で示す如く、前記光路を走査光１６とは逆方向に
伝播されてホログラムディスク１２に入り、ホログラム
ディスク１２によって図示していない光検知器に集光さ
れてバーコード１７が読み取られる。信号散乱光１８は
固定ホログラム２に対し発散しながら入射するが、固定
ホログラム２がバーコード１７に近いため大きく拡がる
ことはない。しかも固定ホログラム２によって平面波に
変換されホログラムディスク１２に入射するため、ホロ
グラムディスク１２の集光部を小型化できるという利点
がある。

かかるホログラムスキャナにおいてバーコード１７の表
面を走査する光を走査線と称し、バーコード１７の方向
に関係なくその表面を正しく走査するために、固定ホロ
グラム２に入射した走査光１６は複数方向に偏向され複
数本の走査線が形成される。即ち第８図に示す如く固定
ホログラム２は基板２１と、走査線に対応するホログラ
ム回折格子２２．２３．２４からなり、固定ホログラム
２から離れた空間上に複数本の走査線２２０．２３０．
２４０を含む走査パターンが形成される。

しかるに、第９図（ａ）に示す如く窓カバーに形成され
た読取窓が固定ホログラムに近接していると、バーコー
ド１７が傾斜している場合それを図の上から下に移動さ
せても、バーコード１７が通過する位置によって読み取
れないことがある０例えば■で示す位置を通過するバー
コード１７は読取可能であるが、■或いは■で示す位置
を通過するバーコード１７は読取不能になる。したがっ
て第９図（ｂ）に示す如く走査線２２０．２３０．２４
０が交叉する位置に読取窓を設ける必要がある。従来の
ホログラムスキャナではこの走査ｖＡ２２０．２３０．
２４０が交叉する位置から、固定ホログラム２までの距
離りは少なくとも１００１１程度必要であり、ホログラ
ムスキャナの薄型化を阻害するという問題があった。

そこでかかる問題を解決するべく本願出願人は先に特願
昭６１−２３９９０３号明細書において、第１０図に示
す如きホログラムスキャナを提案した。このホログラム
スキャナは互いに交叉する少なくとも２枚の帯状ホログ
ラム４１．４２を具えたホログラム窓４を有し、第１の
帯状ホログラム４１によって回折された走査光３４が、
第２の帯状ホログラム４２に対しブラッグ角を外した方
向から入射し、且つ第２の帯状ホログラム４２によって
回折される走査光３３が、第１の帯状ホログラム４１に
対しブラッグ角を外した方向から入射するように、走査
光３３．３４の通過径路を設定したものである。

上記の如くブラッグ角を考慮せず、単純に２枚の帯状ホ
ログラムを積層してなるホログラムスキャナは、第２の
帯状ホログラムに入射される走査光の一部が、第１の帯
状ホログラムを通過することによって予め回折され走査
線が不連続になる。

また第１の帯状ホログラムにおける走査回折光の一部が
、第２の帯状ホログラムを通過することによって更に回
折され走査線枠（不連続になる。

しかし第１の帯状ホログラム４１によって回折された走
査光３４が第２の帯状ホログラム４２に対し、また第２
の帯状ホログラム４２によって回折される走査光３３が
第１の帯状ホログラム４１に対し、それぞれブラッグ角
を外した方向から入射するように、走査光の通過径路を
設定してなるホログラムスキャナは、第１の帯状ホログ
ラムによって回折された走査光が第２の帯状ホログラム
をそのまま透過し、第２の帯状ホログラムによって回折
される走査光が第１の帯状ホログラムをそのまま透過す
る。

したがってそれぞれ重なることなく独立して形成された
ホログラム回折格子からの走査線を、距離をおいて設置
された読取窓上で走査パターンに合成する従来のホログ
ラムスキャナとは異なり、走査パターンを合成するため
の空間りを必要とせず、読取窓からホログラム窓までの
距離を大幅に短縮しホログラムスキャナを薄型化するこ
とができる。

第１０図においてホログラム窓４は透明基板４３に形成
された第１の帯状ホログラム４１と、透明基板４４に形
成された第２の帯状ホログラム４２とで構成されており
、帯状ホログラム４１はそれぞれ回折方向の異なるホロ
グラムを具えている。

第５図は第１０図に示すホログラム窓を用いて３本の走
査線を作り出す場合のホログラムスキャナを示すもので
、ホログラム４１ａ、４１ｂは基Ｆｉ４３（第１０図）
、ホログラム４２ａは基板４４に形成されているものと
する。

ホログラム４１ａに入射した走査光はホログラム４１ａ
によって回折され、帯状ホログラム４２ａのブラッグ角
を外した方向から入射した走査回折光４５ａは、透明基
板４４と帯状ホログラム４２ａを透過して集束し連続し
た走査線４６ａを描く、同様にホログラム４１ｂに入射
した走査光はホログラム４１ｂによって回折され、帯状
ホログラム４２ａのブラッグ角を外した方向から入射し
た走査回折光４５ｂは、透明基ｖｉ４４と帯状ホログラ
ム４２を透過して集束し連続した走査線４６ｂを描く。

また帯状ホログラム４１　（４１ａ、　４１ｂ）のブラ
ッグ角を外した方向から入射された走査光は、透明基板
４３と帯状ホログラム４１を透過してホログラム４２ａ
に入射する。ホログラム４２ａに入射した走査光はホロ
グラム４２ａによって回折され、走査回折光４７ａは集
束して連続した走査線４８ａを描く。

かかるホロウィンドを用いたホログラムスキャナは走査
パターンを合成するための空間りを必要とせず、読取窓
からホロウィンドまでの距離が短縮されホログラムスキ
ャナを大幅に薄型化することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如きホログラムスキャナにおいては、バーコード
１７が存在する領域、即ち、バーコードの読み取り領域
上で必要とされる走査パターンを実現するのに読み取り
窓上で同一のパターンを形成している（第５．６図）。

即ち、読み取り領域ではバーコードが少くとも読み取り
窓上方の空間において実質上どの平面位置を動いても読
み取り得るように走査線ができるだけ種々の方向に延び
るようなパターンとなっている。このような要求パター
ンを読み取り領域内で得るために読み取り窓上で同一の
パターンを形成させている。尚、ここに言う同一パター
ンとはパターンを形成する走査線の角度が同一というこ
とである。即ち、例えば第５．６図に示す如く、読み取
り窓６０の部分ではホログラム４１ａ、４１ｂ、４２ａ
　（走査線に対応）の全体形状と、読み堰り領域におけ
る平行な平面１００内での走査線４６　ａ　、　４６　
ｂ　、　４８　ａの全体形状とは同一ではないが読み取
り窓に平行などの平面においても対応走査線の角度位置
は同一であり、変化しない、尚、第６図において点線は
読み取り窓上でのパターン、実線は読み取り領域（面１
００）でのパターンを夫々示す、従って、できるだけ広
い読み取り領域をカバーしようとすると、即ち、読み取
りに万能方向性を持たせようとすると第５図に示す如く
読み取り窓６０上でのパターンが多方向に延びた大きな
パターンとなり、その結果読み取り窓が大型化するとい
う問題があった。一方で、読み取り窓は一触にガラスで
形成されるので破損防止等の保護の観点からできるだけ
小さくしたいという要望がある。そのため、従来はこの
ような要望を十分満足していない。また、読み取り窓を
小さくするには読み取りの万能方向性を犠牲にせざるを
得ないのが実情である。

本発明の目的は上述の如き問題点を解消し、小さな読み
取り窓でかつ広範な読み取り方向を確保し得るホログラ
ムスキャナを実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明によれば、互いに
交差する少なくとも２枚の帯状ホログラムを備え、スキ
ャナの読み取り窓に複数本の走査線を含む所定の走査パ
ターンを形成するホログラムスキャナであって、走査パ
ターンを形成する走査線の角度が読み取り窓から浮上す
るにつれ、読み取り窓と平行な面内において変化するこ
とを特徴とするホログラムスキャナが提供される。

〔作　用〕

ホログラムに読み取り窓から浮上するにつれその走査線
の角度が変化するような回折特性を与えたので、読み取
り窓上でのパターンとそれより上方の読み取り領域での
パターンが異なり、従って読み取り窓上でのパターンを
読み取り領域での必要パターンより小さく、例えばそれ
を押しつぶしたような小さなパターンとすることができ
る。換言すれば、読み取り窓での小さなパターンをホロ
グラムにより読み取り領域において必要な万能読取方向
性を有する大きなパターンとすることができる。

〔実施例〕

以下、第１〜４図を参照して本発明の好ましい実施例に
つき説明する。

本発明においてもスキャナの固定ホログラム２（第７図
）を形成するホログラム窓４は第５．１０図に示すもの
と全く同様に形成される。本発明によれば、ホログラム
の回折特性が第１．２図に示す如くなるように設計され
る。即ち、読み取り領域（読み取り窓６０と平行な平面
１００）での必要パターン（走査線４６ａ、４６ｂ、４
８ａ）が第５図のものと同じとした場合、本発明では読
み取り窓６０では走査パターンを形成する走査線（ホロ
グラム４１ａ　′、　４１ｂ　′、　４２ａ　’に対応
）の交差角度θ、。

θ２は面１００内でのそれα１．α２より小さくなって
おり、特に第２図においては上下方向にひしゃげた如き
パターンとなっている。このようにすることにより読み
取り窓上でのパターンを読み取り領域で実際に必要なパ
ターンよりも小さくすることができ、斯くして読み取り
窓６０を第１図に６０′で示す従来のものより小さくす
ることができる。またこのことはパターン発生光学系、
延いてはスキャナ全体の小型化にもつながる０以上のパ
ターンの変化を読み取り窓側から見ると、読み取り窓か
ら発散された各走査線はそのパターン角度を少しづつ変
化させながら浮上しく読み取り窓と平行な面で見た場合
）、読み取り領域では所望パターンとなるべく大きく多
方向に拡がっていることになる。ホログラムは例えば表
面レリーフ型ホログラムにより形成され、例えばその干
渉縞の深さを適当に設計することにより回折特性は任意
に設定することができる。

第３．４図は５本の走査線を作り出す本発明の実施例を
示すもので、同図においては読み取り窓でのパターンを
小さくするために５本のホログラムのうち、２枚の基板
に２本づつ（６１ａと６１ｂ。

６２ａと６２ｂ）平行にホログラムを並べてこれらを交
差させ、残りの１つのホログラム６３ａをいずれかの基
板に形成したちのでる。このように何本かのホログラム
を平行に配置することは読み取り窓でのパターンを小さ
くすることができ読み取り窓の保護の上で非常に好まし
いがこのままのパターン形状が読み取り領域（平面１０
０）でそのまま再現されるのでは実質上３本の走査線し
かない場合と等価になってしまう。しかるに本発明によ
れば各走査線の角度が読み取り窓から浮上するにつれて
変化するので各走査線が種々の方向に拡がった所望の走
査パターンが得られる。

第３，４図においてホログラム窓４は透明基板４３（第
１０図）に形成された第１の帯状ホログラム６１と、透
明基板４４に形成された第２の帯状ホログラム６２とで
構成されており、帯状ホログラム６１はそれぞれ回折方
向の異なるホログラム６１ａ、６１ｂを、また帯状ホロ
グラム６２はそれぞれ回折方向の異なるホログラム６２
ａ、６２ｂを具えている。また第５のホログラム６３ａ
は基板４３　、４４のいずれに形成してもよく、あるい
は第３の基板に形成して全体として３層構造でもよい。

ホログラム６１ａに入射した走査光はホログラム６１ａ
によって回折され、帯状ホログラム６２のブラッグ角を
外した方向から入射した走査回折光７５ａは、透明基板
４４と帯状ホログラム６２を透過して集束し連続した走
査線７６ａを描く。同様にホログラム６１ｂに入射した
走査光はホログラム６１ｂによって回折され、帯状ホロ
グラム６２のブラッグ角を外した方向から入射した走査
回折光７５ｂは、透明基板４４と帯状ホログラム６２を
透過して集束し連続した走査線７６ｂを描く。

また帯状ホログラム４１のブラッグ角を外した方向から
入射された走査光は、透明基板４３と帯状ホログラム６
１を透過してホログラム６２ａに入射する。ホログラム
６２ａに入射した走査光はホログラム６２ａによって回
折され、走査回折光６７ａは集束して連続した走査線６
８ａを描く、同様に帯状ホログラム４１のブラッグ角を
外した方向から入射された走査光は、透明基板４３と帯
状ホログラム６１を透過してホログラム６２ｂに入射す
る。ホログラム６２ｂに入射した走査光はホログラム６
２ｂによって回折され、走査回折光６７ｂは集束して連
続した走査！６８ｂを描く。

尚、ホログラム６３ａについても全く同様にして走査回
折光７７ａにより連続した走査ｖＡ６９ａを描く。

第４図から本発明にれば第２図の場合と全く同様に、読
み取り窓でのパターン（実線）に対し、読み取り領域（
平面１００　）でのパターン（点線）は走査線の角度が
異なり、パターン全体として小さくなっていることが解
る。

尚、本発明においては上述から明らかな如く、ホログラ
ムは積極的に収差を発生させる使い方をするので、例え
ばホログラム窓をＡｒレーザで作成し、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザで再生するという色収差を利用する方法が考えられる
。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によればバーコード読取装置の薄型化
を可能にするホログラムスキャナにおいて、読み取り窓
を小さくすることができるので装置全体の小型化ができ
、またホログラムの設計により走査パターンを構成する
複数本の走査線をできるだけ多方向に万遍なく延在させ
ることができ、従って読取の万能方向性という要求も充
足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるホログラムスキャナの原理を示す
模式図、 第２図は第１図に示す走査パターンの平面図、第３図は
本発明の第２の実施例を示す第１図と同様の図、 第４図は第３図における第２図と同様の図、第５図は従
来のホログラムスキャナの問題点を示す図、 第６図は第５図に示す走査パターンの平面図、第７図は
従来のホログラムスキャナを示す模式第８図は従来の固
定ホログラムを示す斜視図、第９図は従来のホログラム
スキャナにおける問題点を示す図、 第１０図は本願出願人の先願に係るホログラム窓の基本
構成を示す図。 図において ４１ａ　′、　４１ｂ　′、　４２ａ　′、　６１．６
２は帯状ホログラム、 ４３　、４４は透明基板、 ４６ａ、　４６ｂ、　４８ａ、　６８ａ、　６８ｂ、　
７６ａ、　７６ｂは走査線、６０は読み取り窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、互いに交差する少なくとも２枚の帯状ホログラム（
   ４０ａ′、４２ａ′、４１ｂ′、６１、６２）を備え、
   スキャナの読み取り窓（６０）に複数本の走査線（４６
   ａ、４６ｂ、４８ａ、６８ａ、６８ｂ、７６ａ、７６ｂ
   ）を含む所定の走査パターンを形成するホログラムスキ
   ャナであって、走査パターンを形成する走査線の角度が
   読み取り窓から浮上するにつれ、読み取り窓と平行な面
   （１００）内において変化することを特徴とするホログ
   ラムスキャナ。