JP2003507781A - レーザ集束用開口部及び集束方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バーコード符号を電気光学的に走査して読み取るシステムにおいて、光は、開口絞りによって集束され、該開口絞りは、読み取られる符号が光ビームの第１部によって走査される被写界深度内で既知の大きさのビーム断面を持つように光ビームの第１部を光学的に修正する第１の光学部分と、前記光ビームの第２部を光学的に修正して、前記第１部から離れる方向に向けるように作動し、前記第１の部分の境界を形成する第２の光透過性光学部分とを持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連出願 本件は、１９８５年２月２８日出願の米国特許出願シリアル番号第０６／７０
６、５０２号（現在は放棄）の分割出願であった、現在は米国特許第４、８２５
、０５７号（１９８９年４月２５日発行）である１９８８年１月２６日出願の米
国特許出願シリアル番号第０７／１４８、６６９号の継続出願であった、現在は
米国特許第４、８９７、５３２号（１９９０年１月３０日発行）である１９８９
年１月９日出願の米国特許出願シリアル番号第０７／２９５、１５１号の分割出
願であった、現在は米国特許第５、０２１、６４１号である１９８９年１２月１
２日出願の米国特許出願シリアル番号第０７／４５４、１４４号の分割出願であ
った、現在は米国特許第５、１４９、９５０号である１９９１年４月２４日出願
の米国特許出願シリアル番号第０７／６９０、７０２号の分割出願であった、現
在は米国特許第５、２５０、７９２である１９９２年８月１８日出願の米国特許
出願シリアル番号第０７／９３１、７２８号の継続出願であった、現在は米国特
許第５、４６８、９４９号である１９９３年６月１１日出願の米国特許出願シリ
アル番号第０８／０７４、６４１号の分割出願であった、１９９４年１２月９日
出願で現在出願中の米国特許出願シリアル番号第０８／３５３、６８２号の一部
継続出願である。以下の継続出願もまた、前記米国特許出願シリアル番号第０６
／７０６、５０２号に基づいている。すなわち、現在は米国特許第４、８１６、
６６０（１９８９年３月２８日発行）である１９８８年５月１９日出願の米国特
許出願シリアル番号第０７／１９６、０２１号、現在は米国特許第４、８０６、
７４２号（１９８９年２月２１日発行）である１９８８年１月２６日出願の米国
特許出願シリアル番号第０７／１４８、４３８号、現在は米国特許第４、７６０
、２４８号（１９８８年７月２６日発行）である１９８７年１０月２９日出願の
米国特許出願シリアル番号第０７／１１３、８９８号、及び、現在は米国特許第
４、８３５、３７４号（１９８９年５月３０日発行）である１９８８年８月９日
出願の米国特許出願シリアル番号第０７／２３０、７４６号である。

【０００２】 （技術分野） 本発明は、一般に、バーコード符号などの符号を読み取るレーザ走査装置に関
し、更に詳しくは、読み取る各符号に照準可能で、ユーザが支えることができる
軽量複合携帯レーザダイオード走査ヘッドに関する。更に詳しくは、本発明は、
光ビームが、読み取られる符号の走査に有益な第１の部分と、符号上の照準域の
照明に有益な第２の部分とに分離される光集束装置及び方法に関する。

【０００３】 （背景技術） これまで、符号を光学的に読み取って物品を特定するために、物品に施された
バーコード符号を光学的に読み取る様々な光学読取装置及び光学走査装置が開発
されている。バーコード符号自体は、様々な幅を持つ一連のバーで構成され、様
々な幅を持つ空間の境界を形成するように互いに間隔の空いたコード化されたパ
ターンであり、前記バー及び空間は、異なる光反射特性を持つ。読取装置や走査
システムは、コード化されたパターンを物品を説明する多重英数字のケタ表現に
電気光学的に復号化するものである。この一般的な種類に属する走査システムは
、例えば、米国特許証第４、２５１、７９８号、第４、３６０、７９８号、第４
、３６９、３６１号、第４、３８７、２９７号、第４、４０９、４７０号、及び
、第４、４６０、１２０号で開示されており、全て本出願の出願人に譲渡されて
いる。

【０００４】 一部で上記特許の開示されるように、このような走査装置の特に有利な実施形
態は、とりわけ、ユーザによって支持される手持ち式携帯レーザ走査ヘッドから
レーザ光ビームを放射する段階と、読み取られる符号にヘッドと、より詳しくは
、レーザ光ビームとを照準する段階と、符号全体に亘って一連の走査でレーザビ
ームを繰返し走査する段階と、符号から反射される走査レーザ光を検出する段階
と、検出反射光を復号化する段階とにある。レーザ光ビームが、約６３２８オン
グストローム単位の波長で赤色レーザ光を放射するヘリウムネオンガスレーザに
より、常にではないが、一般に発生される限りは、赤色レーザ光はユーザには見
え、従って、ユーザは、難無く確実にヘッドを照準し、走査中に放射される赤色
レーザを符号全体に亘って位置決めし維持することができた。しかし、レーザ光
ビームが半導体レーザダイオードで発生された場合には（例示的に、米国特許証
第４、３９７、２９７号、第４、４０９、４８０号、及び、第４、４６０、１２
０号を参照されたい）、レーザダイオードからユーザには見え難いレーザ光が放
射された時、符号に対してヘッドを照準するのが更に難しくなる。一部のレーザ
ダイオードにおいて、レーザ光は、約７８００オングストローム単位の波長で放
射され、これは、赤外線光に非常に近く、目に見える限界であった。このレーザ
ダイオード光は、暗くした部屋ではユーザには見えたが、周囲光にレーザダイオ
ード光が遮断されがちな照明のある環境では見えなかった。更に、レーザダイオ
ード光が、例えば符号全体に亘って一掃するように移動される場合、特に、レー
ザダイオード光が毎秒複数回程度の速い速度で、例えば毎秒４０走査という速度
で当てられる場合は、レーザダイオードは、暗くした部屋でさえユーザには見え
なかった。従って、レーザ光の波長、レーザ光の強度、レーザ光の作動環境にお
ける周囲光の強度、及び、走査速度など、１つ又はそれ以上のそのような要素の
ほか、他の要素のために、レーザダイオード光は、事実上「不可視」か、又は、
本明細書及び特許請求範囲で代わりに定義するように、「見え難い」ようにされ
ていた。

【０００５】 しかし、この見え難いレーザダイオード光は、ユーザが容易に符号にレーザダ
イオード光を照準することを、少なくとも多大の困難及び熟練した努力なしでは
可能にしなかったし、簡単に言えば、ユーザは、レーザダイオード光が見えなか
ったのである。従って、ユーザは、試行錯誤により当たりをつけて、走査レーザ
ダイオード光が最終的に確実に符号上及びそれに亘って定まることを願いつつ、
走査装置により、一般に指示灯の点灯また可聴ポケットベル（登録商標）の鳴動 で符号の復号化及び読み取りに確かに成功したと知らされるまで待たざるを得な かった。この狩猟的手法は、特に毎時間及び毎日多くの符号を読み取る必要があ る用途においては、効果的とはいえず手間の掛かる符号読み取り手法であった。 それでも、できるだけの軽量、小型、効率的、廉価、及び、使い易さが望まれ
るレーザ走査ヘッドという事情において、レーザダイオードは、見え難いという
レーザダイオード光の特性にもかかわらず、ヘリウムネオンガスレーザよりも有
利であったが、理由は、レーザダイオードの方が、そのようなガスレーザと比較
して小型で軽量であり、電力要求が低減され（供給電圧直流１２ボルト程度又は
それ以下）、同期検波及びＳＮ比増大などのために直接調節されたからである。

【０００６】 しかし、上記の長所にもかかわらず、レーザダイオードビーム自体の特定の光
学特性により、不可視という点は別として、レーザダイオードビームがヘッド外
側の所定の基準面において目標とするスポットの大きさ（例えば、６ミルから１
２ミルの円形地点）に集束され、所定の焦点深度又は被写界深度視界内で、すな
わち、被写界内の任意の位置にある符号をうまく復号化し読み取ることができる
作業距離内で、該基準面のどちらの側にも指定公差内に前記スポットの大きさを
維持することを容易には可能にしなかった。例えば、同一のスポットの大きさに
おいて、ヘリウムネオンガスレーザと比較すると、レーザダイオードビームの方
が波長が長く、短い作業距離を要求する。また、レーザダイオードビームは、発
散度が高く、平面が異なると発散の仕方が異なり、非半径方向で対称であった。
従って、ガスレーザビームは、ビーム伝搬の長手方向に垂直な全ての平面におい
て同じ小さい発散角度の約１ミリラジアンを持っていたのに対し、レーザダイオ
ードビームは、ダイオードのｐ−ｎ接合面に平行な面において、発散角度が大き
くて約２００ミリラジアンであり、ｐ−ｎ接合面に垂直な平面においては、それ
とは異なる、より大きい約６００ミリラジアンであった。単一の横モード（ＴＥ
Ｍ_００）において、ガスレーザビームの断面は、半径方向に対称であり、ほぼ円
形断面であったのに対して、レーザダイオードビームの断面は、非半径方向に対
称であり、ほぼ楕円形断面であった。

【０００７】 例として、前述の集束問題を解決するいわゆる幾何学的アプローチにおいては
、レーザダイオードビームの非半径方向での対称性を無視し、ヘッドから約３．
５インチに位置する基準面に直径約９．５ミルのスポットができるようにビーム
スポットを集束させたいと思った場合、８０を超える光学倍率が得られた。しか
し、このような高い倍率は、仮に１つの光学集束部材（例えば、米国特許証第４
、４０９、４７０号を参照されたい）が利用されるとしたら、それは、非常に精
密に製造、配置、及び、調整される必要があることを要求した。大きい発散レー
ザダイオードビームを受け入れ、また、部材間でその倍率を万遍なく配分するた
めに、大きな開口数、すなわち、米国特許証第４、３８７、２９７号で提案され
るような０．２５程度で設計されるレンズ装置において幾つかの光学集束部材を
利用する場合、各要素の機械的公差は緩くなり、位置決め及び調整手順は容易に
なるであろう。しかし、単一光学部材とは対照的に多重光学部材デザインは、ヘ
ッド内でより大きな空間を占持ち、ヘッドの重さとコストとを増加した。

【０００８】 また、楕円形レーザダイオードビームのスポットは、符号全体に亘る走査中、
円形ガスレーザビームのスポットと比較して、符号内の空所や符号上のゴミを無
視するほか、明暗の推移をより急激に行う際に必要な場合もあったが、楕円形ス
ポットの寸法が長い方を符号の高さに沿って並べた時にこれらの有利な特徴が起
こるのである。従って、このような目標とする特長を得るためには、レーザダイ
オードビームを符号に対してある方位に正しく位置合わせする必要があった。符
号がレーザダイオードビームに対して不規則方式で配置された状況においては、
符号上にレーザダイオードビームを正しく照準するためにヘッドを頻繁に操作し
なければならならず、このため、レーザダイオード光で特に大量に符号を読み取
るための、ただでさえ効率的とは言えず且つ手間の掛かるこの方法を更に悪化さ
せた。歪像コリメータを使用して楕円形レーザダイオードビームのスポットを円
形にすることが可能であったが、これは、光学部材数、占有スペース、重量、及
び、費用を更に増加させた。

【０００９】 更に、初期のレーザ走査ヘッド固有の別の欠点は、ガスレーザタイプであれレ
ーザダイオードタイプであれ、用途が異なると容易に適応できなかった点である
。エンドユーザが異なれば、要求も異なっていた。符号を説明するデータに検出
反射光を復号化し、復号作業を制御する電子回路をヘッド内に搭載したいという
ユーザがいるかと思えば、この電子回路をヘッドから離れた位置に設置しなけれ
ばならないというユーザもいた。更には、ヘッド内のローカルかヘッド外の離れ
た位置のいずれかに充電式電源又はデータ記憶装置を設置するか否かに関する要
求が異なるユーザもいた。従って、従来技術によるレーザ走査装置は、多かれ少
なかれ、ユーザ単位に特注製造しなければならず、これは、製造又は販売の点に
おいて、全く不要なことであった。また、ユーザが装置要求の変更を希望する場
合、ユーザは、変更を見合わせるか、又は、別の装置を入手しなければならなか
った。 初期のレーザ走査ヘッドに付随した更に別の欠点は、各々がその上に装着した
別個の光透過性ウインドウを持っていた点であった。その別個のウインドウは、
接着剤にて所定の位置に装着する必要がある別の部品であり、従って、時が経つ
と、ウインドウは、特にヘッドが頻繁に機械的衝撃を受けたり乱雑に扱われた場
合、接着した取り付け部から外れることがあった。ウインドウがいったん外れて
しまうと、湿気、ほこり、及び、他のそのような汚染物質が自由にヘッド内部に
入り、その結果、光学部品やその中の電子回路を被覆し、所期の作動を妨害する
可能性があった。

【００１０】 （発明の開示） 従来技術によるレーザ走査装置の上記の欠点を克服することが、本発明の一般
的な目的である。 ユーザが容易にヘッドを照準する、更に詳しくは、ユーザが、ヘッドから放射
される見え難いレーザ光ビームを符号に導き、及び／又は、符号から反射される
見え難い反射レーザ光を集めることを可能にすることが本発明の別の目的である
。 ユーザが、走査前及び走査中に、符号上及び符号全体に亘って半導体レーザダ
イオードによって放射される見え難いレーザビームを容易に照準することを可能
にすることが本発明の更なる目的である。 本発明の更に別の目的は、符号に半導体レーザダイオードビームを照準する際
に、特に長い作業距離において、試行錯誤による狩猟的手法を解消することであ
る。 本発明の更に別の目的は、半導体レーザダイオードビームで符号を光学的に読
み取る際に、その効率を上げ、読み取り時間を低減させることである。

【００１１】 また、本発明の更なる目的は、走査前に半導体レーザダイオードベースのスキ
ャナで正確に符号の位置を定め、走査中に半導体レーザダイオードベースのスキ
ャナで正確に符号を追跡することである。 本発明の更に別の目的は、ほぼ楕円形のビーム断面を持つ高発散度で非半径方
向に対称である波長の長い半導体レーザダイオードビームが、ヘッド外側の任意
の基準面で目標とする大きさのビームスポットに集束され、単一の高精度及び高
倍率光学集束部材を製造又はダイオードに対して正確に配置する必要もなく、ま
た、多重光学集束部材によるヘッド内の占有空間を大きくする必要もなく、所定
の被写界深度内で基準面のいずれの側においても指定交差内で前記スポットの大
きさに維持されることを容易に可能にすることである。 本発明の別の目的は、照準光ビームを反射するが半導体レーザダイオードビー
ムを透過する新規の光学部材を持ち、一体型の多目的走査鏡、集光鏡、及び、集
束鏡を更に持つ、効率的かつコンパクトな光学的折込式光路組立体をヘッド内に
準備することである。

【００１２】 本発明の更なる目的は、照準光装置のほか、レーザ走査装置の作動を制御する
多重位置手動押し下げ式トリガを準備することである。 本発明の更に別の目的は、異なるユーザの異なる要求にヘッドを容易に適応さ
せるため、ヘッドに取り付けられる単一の取っ手か、又は、容易に交換可能な取
っ手のいずれかに異なる構成要素を受け入れできる、ヘッド内の構成要素向けの
モジュールデザインを準備することである。 本発明の更に別の目的は、特に産業上の適用例において使用される白黒の符号
や統一商品コード（ＵＰＣ）として知られる種類のバーコード符号も含む符号の
光学的読み取り中に、ユーザに完全に支持可能な、超軽量で、流線型で、コンパ
クトな手持ち式完全携帯用で、操作し易く、腕や手首に負担がかからないレーザ
ダイオード走査ヘッド、及び／又は、装置を準備することである。 本発明の付加的な目的は、汚染物質に対してヘッドの内部を密封することであ
る。 本発明の別の目的は、レーザビームの一部分を走査用に、また、レーザビーム
の別の部分を照準用に使用することである。

【００１３】 上記の目的と以下で明らかになる目的とに一致して、本発明の１つの特長は、
簡単に言うと、ヘッドの照準先である符号を読み取るレーザ走査装置内の手持ち
式レーザ走査の照準時に使用される照準光装置にある。従来的には、いくつかの
構成要素がヘッド内に取り付けられる。例えば、半導体レーザダイオード又は可
能性としてガスレーザなどの手段は、入射レーザビームを発生させるためにヘッ
ド内に設けられる。例えば正のレンズ、負のレンズ、反射鏡、又は、他の光学部
材などの光学手段はまた、入射レーザビームを光学的に修正、すなわち、成形し
、ヘッド外側に位置し入射レーザビームの伝播方向にほぼ垂直な平面にある基準
面に向かって、また、該基準面近傍で作業距離範囲内に位置する符号に対して、
第１の光路に沿って入射レーザビームを導くためにヘッド内に設けられる。便宜
上、基準面及びヘッド間に位置する符号を、以下、「近距離」符号と定め、それ
に対して、ヘッドから離れて基準面の反対側に位置する符号を「遠距離」符号と
定める。

【００１４】 レーザ光が符号から反射され、少なくとも前記反射レーザ光の戻り部分は、符
号から離れて第２の光路に沿って進み、ヘッドに向かって戻る。走査鏡などの反
射面が装着された相互振動可能な出力軸を持つ走査モータなどの走査手段は、好
ましくは符号全体に亘り繰り返し方式で毎秒複数回の掃引により、１回の走査で
符号を走査するためにヘッド内に装着される。反射レーザ光の戻り部分は、走査
中、バーコード符号の場合に符号を構成するバー及びスペースの異なる光反射特
性に起因する符号全体に亘る可変光強度を持つ。 ヘッドはまた、視野全体に亘って反射レーザ光の戻り部分の可変光強度を検出
し、検出された可変光強度を示す電気的アナログ信号を発生させる、１つ又はそ
れ以上のフォトダイオードなどのセンサ手段を備える。信号処理手段はまた、ア
ナログ電気信号を処理し、また、通常アナログ信号を、走査される符号を説明す
るデータに復号化することが可能なデジタル化電気信号に処理するためにヘッド
内に装着される。走査手段は、符号に亘る入射レーザビーム自体又はセンサ手段
の視野のいずれか、又は、その両方を走査するように作動可能である。

【００１５】 常にではないが、時には復号化／制御電子回路が、ヘッド内のローカル又はヘ
ッド外の離れた位置に準備される。制御電子回路は、デジタル化信号を前述のデ
ータに復号化し、符号の復号化に成功したかを判断し、そして、符号の復号化の
成功を判断すると同時に符号の読み取りを終了するように作動可能である。読み
取りは、レーザビーム発生手段、走査手段、センサ手段、信号処理手段、及び、
復号化／制御手段に機能的に接続され、それらを起動するように作動する、ヘッ
ド上に設けられた手動起動可能なトリガ手段の作動によって開始される。トリガ
手段は、各符号に対して一度、その各々の順番で起動する。好ましい実施形態に
おいて、トリガの起動は、復号化／制御手段の起動を引き起こし、その結果、レ
ーザビーム発生手段、走査手段、センサ手段、及び、信号処理手段の起動を引き
起こす。 従来の使用法において、ユーザの手の中に支持されるヘッドは、読み取られる
各符号に照準され、一旦符号が捜し当てられると、ユーザは、読み取りを開始す
るためにトリガ手段を起動させる。復号化／制御手段は、符号が読み取られると
自動的にユーザの注意を喚起し、それにより、ユーザは、次の符号へ注意を向け
て読み取り手順を繰り返すことができる。

【００１６】 上記の通り、入射レーザビーム又は反射レーザ光が見え難い時に問題は起こる
のであるが、これは、レーザ光の波長、レーザ光強度、周囲光強度、走査速度な
ど、１つ又はそれ以上のそのような要素のほか、他の要素によって起こる可能性
がある。このような「不可視性」のために、ユーザは、レーザビームが見えず、
レーザビームがいつ符号上に位置決めされるのか、又は、走査レーザビームが符
号の全長に亘って走査しているかどうか容易には分からない。 従って、本発明によれば、このような見え難いレーザ光が利用される時、照準
光装置は、ユーザが目視にて各符号を捜し当て、ヘッドを各符号に照準するのを
補助する。照準光装置は、ヘッド内に取り付けられ、トリガ手段に機能的に接続
され、トリガ手段によって起動された時にユーザに見え易い光を伴う照準光ビー
ムを発生するように作動する、可視光線発光ダイオードなどの起動可能照準光源
を含む手段と、照準光ビームを照準光路に沿って照準光源から基準面の方向に、
及び、各符号に順番に向け、少なくとも各々の符号の一部を目に見えるように照
明し、それにより、ユーザのために各符号を捜し当てるための、やはりヘッド内
に取り付けられた照準手段とを含む。照準光路は、第１光路又は第２光路のヘッ
ド外側にある部分において、そのいずれか、又は、両方の中にあり、好ましくは
、それと平行に延びる。すなわち、ユーザは、読み取る各々の符号にヘッドを正
しく照準し易くなる。

【００１７】 １つの有利な実施形態において、照準光装置によって、単一の照準光ビームは
、視野内のほぼ円形のスポット領域、及び、好ましくは符号の中心近くのほぼ円
形のスポット領域を照明するために各符号へ向けられる。走査前及び走査中に近
距離符号と遠距離符号との両方をユーザが見て捜し当てることができるために、
符号走査中は、この単一のスポット領域が静止又は静的であれば更に有利である
。しかし、そのような静的な単一ビームの照準に関連する１つの欠点は、ユーザ
が走査中に符号全体に亘って走査ビームの線走査を追跡できないという点である
。言い換えれば、ユーザは、レーザ走査の両端がどこかわからず、従って、ユー
ザは、線走査が符号全体に及んでいるのか、又は、線走査が符号に対して傾いて
いるのか分からない。

【００１８】 別の有利な実施形態においては、照準光装置により、１組の照準光ビームは、
視野内にあって視野に沿って互いに離れて配置される１組のほぼ円形のスポット
領域を照明するために各符号へ向けられる。２つのスポット領域は、線走査の端
部又は端部近くに位置するほか、近距離符号と遠距離符号との両方が走査前及び
走査中にユーザが見て捜し当てるばかりでなく、走査中に近距離符号と遠距離符
号との両方を追跡することができるように、符号の走査中は静止しているか、又
は、静的であることが好ましい。しかし、そのような静的な双子ビームによる照
準に関連した１つの欠点は、２つの照準光源及び関連光学部品が必要なことであ
り、これは、システムが複雑化し、重さ、大きさ、及び、費用が増大することを
表す。

【００１９】 更に別の有利な実施形態において、照準光装置によって、単一の照準光ビーム
は、視野に沿って延びる線領域を照明するために、各々の符号全体に亘って照準
光を掃引するように作動する相互振動集束鏡に向けられる。このような動的単一
ビームによる照準は、静的照準と比較すると、近距離符号が見易くなって捜し当
て易く、また、追跡し易くなるので有利である。しかし、このような動的照準に
関連する１つの欠点は、特に毎秒４０走査程度という高い走査速度で集束鏡を通
過させる時、人間の目が集光する光の強度が本来小さくなるために、遠距離符号
が見え難く、捜し当てたり追跡することができない点である。

【００２０】 一層の有利な実施形態においては、照準光装置により、単一の照準光ビームは
、定常状態及び相互振動状態を持つ集束鏡に向けられる。最初に、符号の走査の
前に、視野内のスポット領域、好ましくは符号中心のスポット領域を照明して符
号を捜し当てるために、照準光ビームは、固定集束鏡から反射されて各符号に達
する。その結果、集束鏡を相互振動させ、符号へ照準光ビームを反射して符号全
体に亘って照準光ビームを掃引させ、視野に沿って延びる線領域を照明し、それ
により、符号を追跡する。この静的照準と動的照準との組み合わせによる照準は
、特に必要である。それは、ユーザが走査中に近距離符号を追跡することができ
（これは静的な単一ビームによる照準だけでは容易に可能ではなかった）、また
、ユーザは走査前に遠距離符号を少なくとも捜し当てることができる（これは、
動的な照準だけでは容易に可能ではなかった）からである。大抵の場合、読み取
られる符号が近距離符号だと考えられることから、静的動的組合せ照準の実施形
態における遠距離符号を追跡できない点は重要ではない。

【００２１】 このような静的動的組合せ照準を実施するには、トリガ手段は、多重位置を持
ち、照準光源のほか、振動自在な集束鏡に復号化／制御手段を通じて、直接又は
間接的のいずれかで、機能的に接続されていれば有利である。第１の位置、つま
りトリガに対してオフ状態において、ヘッド内の構成要素の全ては、作動停止で
ある。第２の位置、つまり第１の作動状態において、照準光源は通電され、集束
鏡は、照準ビームが読み取られる符号の中心スポット領域を照明できるように、
所定の時間だけ所定の静止位置、例えば、中心位置に置かれる。第３の位置、つ
まり第２の作動状態において、集束鏡を相互振動する役目を担う構成要素を含む
ヘッド内の他の構成要素全てが通電され、その結果、符号の読み取り及び線領域
の照明が開始される。

【００２２】 上記の照準光装置に関する実施形態の全ては、符号上又は符号から少し離れた
位置に手動で置かれて符号全体に亘って手動で引きずられるか又は移動されるペ
ン型スキャナ又はペン読取装置に設置されたものとは、全く対照的である。上記
の動きを達成するには、符号に対するペン角度の操作、ペン速度、ペン速度の一
様性、及び、他の要素における限界の精度が必要であったので、一般に、熟練し
たユーザが求められた。いずれにせよ、手動読取装置は、せいぜい、１回の手動
につき走査１回をもたらし、１回目でうまく符号が読み取られなかった場合、ユ
ーザは、手動走査を何度も繰り返す必要があった。

【００２３】 この発明の別の特長は、ほぼ楕円形のビーム断面を持つ、高発散度で非半径方
向に対称なレーザダイオードビームを集束する新しい光学手段にある。該光学手
段は、有利なことに、平凸レンズなどの集束レンズ、及び、集束レンズに隣接し
た第１光路に位置する開口絞りを備える。開口絞りは、入射レーザダイオードビ
ームの一部が符号に向かう途中で開口絞りを通過できるように、開口絞りでのビ
ーム断面よりも小さい円形、矩形、又は、楕円形断面を持ってもよい。開口絞り
の境界を形成する壁は、入射レーザダイオードビームの残りの部分が符号に向か
う途中で開口絞りを通過するのを邪魔し、それを防ぐ。このようなビーム開口絞
りの設置は、米国特許証第４、４０９、４７０号に開示されるような従来技術に
よるデザインとは全く対照的であり、その特許においては、入射レーザダイオー
ドビームは、作為的に、符号に向かう途中で遮断されずに開口部を通過すること
ができる。そのようなビーム開口絞りの設置により、それに関連する前記利点を
達成するのに単一集束レンズを使用できるように、開口数は、０．１５から０．
４５程度の大きい値から０．０５未満の値まで小さくなり、光学倍率は大幅に減
少する。このようなビーム開口絞りの設置は、レーザダイオードの出力電力を犠
牲にしているが、達成される利点は、そのような犠牲を払っただけの価値があり
、また、十分な出力電力は、符号を読み取るために開口絞りを通過する入射レー
ザダイオードビームの一部分に残っている。

【００２４】 開口絞りの使用は、光学装置においてよく知られているが、このようなビーム
開口部設置は、符号を読み取るレーザ走査システムにおいて目新しく、明白では
ないと考えられている。先に述べたように、開口絞りにより入射レーザダイオー
ドビームの符号に当たる部分の電力が少なくなるが、一般的な原則として、レー
ザ走査システム設計者は、特に入射ビームの符号に当たって走査する部分におい
て、故意に電力を失うことは望まない。理由は、符号から反射され、集光される
レーザ光において、包含される電力が少ないからである。 更に、入射レーザビームの所定のビーム断面、すなわち、スポットの大きさに
ついて、開口絞りを持つ光学装置の焦点深度は、開口絞りを持たない光学装置の
場合よりも小さくなるということがよく知られている。一般的な原則として、レ
ーザ走査システム設計者は、作業距離が焦点深度に対応してできるだけ大きくな
るようにできるだけ大きい焦点深度を望むことから、開口絞りの使用は、回避す
べきものなのである。

【００２５】 また、開口絞りを持つ光学装置で理論的に得ることができる最小のレーザビー
ムスポットの大きさは、開口絞りのない光学装置の場合よりも大きいということ
がよく知られている。従って、非常に小さいビームスポットの大きさが必要な用
途については、開口絞りを使用しようとはしないであろう。 開口絞りのない光学レーザ装置において、レーザビームスポット断面は、ガウ
ス輝度分布特性を持つ。これとは対照的に、開口絞りが利用されると、光の回折
によりビームスポットに光の輪又は縁飾りができる。このような光の輪又は縁飾
りにより、ビームスポットの大きさが実際上大きくなるほか、他の不要な効果も
生じる。ビームスポットの大きさの不要な成長は、やはり、開口絞りがレーザ走
査装置で使用されない別の理由である。

【００２６】 この後者の点について、開口絞りの使用する場合には、光学装置を設計するた
め一般回折理論に従った複雑な数学を利用することが要求される。レーザ走査装
置設計者は、回折数学よりも簡単なガウス・ビームの数学を使用して仕事をする
ほうがより多いことから、これがレーザ走査システムにおける開口絞りの使用が
これまで提案されなかったまた別の考えられる理由でもある。 中央の開口部の境界を形成する壁が不透明で入射レーザダイオードビームの一
部を妨げる開口絞りを使用するよりはむしろ、本発明の更なる別の態様は、開口
部の境界を形成する壁に光を透過させる点にある。入射ビームの開口部を通って
透過される部分は、照準域を照明するために符号に向けることができ、又は、吸
収のために黒体に向けることができ、又は、単に全く使用することができない。
いずれにせよ、入射ビームのこれまで遮断されていた部分を遮断して使用しない
よりはむしろ、本発明は、不透明ではない壁が開口部の境界を形成し、例えば照
準する目的で肯定的かつ有効にビームの不透明ではない壁を通過する部分が使用
される、新しいレーザ集束開口部の使用を提案する。

【００２７】 いわゆる「コールドミラー」などの光学部材が利用され、センサ手段の集光鏡
へ可視照準光ビームを反射するが、符号により反射され集光鏡によって集光され
る反射レーザダイオード光を該光学部材を通って透過する時、特にコンパクトな
光学折込式光路組立体が実現される。光学組立体全体の更に別の効率的な態様は
、入射レーザダイオードビーム用の前記走査鏡と共に反射レーザ光用の集光鏡の
ほか、照準光ビーム用の前記集束鏡を一体型構造の多目的鏡に一体化することで
ある。 特に必要な別の特長は、製造会社が各々のユーザの特定の条件に合うようなヘ
ッドを容易に適応させることができるヘッド用の交換可能構成要素デザインで具
体化される。すなわち、異なる構成要素をヘッド用単一取っ手に含めるか、又は
、ヘッド用の複数の交換可能取っ手に含め、その結果、ヘッドをユーザに合うよ
うに容易に適合させ、従来技術による厄介な特注製造のヘッドを除外することが
できる。

【００２８】 更に別の有利な特長は、ヘッド上の別個のウインドウの取付部を除外して、そ
のようなウインドウがその取付部から外れた場合、ある特定条件の下でヘッドの
作動に悪影響を与え兼ねない湿気、ほこり、及び、他の汚染物質にヘッド内部を
曝す可能性を防ぐ点にある。この目的に則して、少なくともヘッドの一部は、一
体型透明材構造から作られ、光阻止材料製カバーがヘッドの透明部分の上に配置
されてそこを通る光を防止するが、ヘッドの他の透明な部分は隠れないように残
され、前記他の透明な部分は、前記ウインドウの役目をし得る。ヘッドの衝撃緩
和対策を準備するため、該カバーは、ゴムなどの厚みがあって衝撃を緩和でき、
変形可能な材料から成ることが更に必要である。 本発明の同様に特徴的と考えられる新しい形態は、特に添付請求項に記載され
る。しかし、本発明自体は、その構成及び作動方法の両方に関して、その追加の
目的及び利点と共に、特定の実施形態に関する以下の説明を添付図面を参照して
読むことにより、最もよく理解されるであろう。

【００２９】 （発明を実施するための最良の形態） ここで、図１から図８を参照すると、参照番号１０は、符号の読み取り、走査
、及び／又は、分析を行うように作動し、符号の読み取り前及び読み取り中の両
方において、ユーザにより各符号に順番に照準できるレーザ走査装置で使用され
る、軽量（１ポンド未満）で本体が細長く、流線型で鼻先部は細長く、手持ち式
完全携帯用で、操作し易くて腕や手首に負担を掛けない、完全にユーザによって
支持可能なレーザ走査ヘッドを一般に特定する。「符号」という語は、本明細書
で使用される時、利用されているレーザなどの光源の波長において、異なる光反
射特性を持つ異なる部分で構成されるしるしを意味するように意図されている。
このしるしは、例えばコード３９、コーダバー、インターリーブド５のうちの２
など、更に、どこにでもあるＵＰＣバーコード符号などの前述の白黒産業用符号
であり得る。しるしはまた、いかなる英字、及び／又は、数字であってもよい。
「符号」という語はまた、背景領域にあるしるしを意味するように意図され、こ
の場合、しるし、又は、少なくともその一部は、背景領域とは異なる光反射特性
を持つ。この後者の定義において、符号の「読み取り」は、ロボット工学や対象
認識の分野において特に役立つ。

【００３０】 ここで、図１から図３を参照すると、ヘッド１０は、ほぼ矩形の断面を持ち、
取っ手軸に沿ってほぼ垂直に延びる取っ手部分１２と、ほぼ水平に延びる細長い
本体を持つ胴部すなわち本体部分１４とを持つ拳銃形のハウジングを備える。横
断面の寸法及び取っ手部分１２の全体的な大きさは、ヘッド１０が都合よくユー
ザの手に収まり、手に持つことができる程度である。 本体及び取っ手部分は、合成プラスチック材などの軽量かつ弾力があり衝撃抵
抗力がある独立した材料で構成される。プラスチックハウジングは、好ましくは
射出成形されるが、容積が５０立方インチ程度未満、用途によっては、容積が２
５立方インチ程度又はそれ以下の内部空間の境界を画する、肉薄の中空シェルを
形成する真空成形又はブロー成形することができる。このような特定の値は、自
ら制限することを意図するのではなく、ヘッド１０の全体的な最大寸法及び容積
の一般的に近似を提供することが意図されている。

【００３１】 図１から図３に示すような意図される使用位置で検討されるように、本体部分
１４は、互いに対して前方に収束し、ヘッドの最前部にある鼻部分２０で合流す
る上部前壁１６及び下部前壁１８を持つ前部へさき領域を持つ。本体部分１４は
また、前壁１６及び１８の後方に配置される後壁２２を持つ後部領域を持つ。本
体部分１４はまた、上壁２４、上壁２４下方の底壁２６、及び、上壁及び底壁の
間で互いに平行に存する１対の対向側壁２８及び３０を持つ。 取っ手及び本体部分が合流し、また、意図された使用位置でユーザが取っ手部
分を握った時にユーザの人差し指が通常置かれる前方に向く領域において、ヘッ
ドの枢軸３４に対して枢転運動をするために、手動起動式で好ましくは押し下げ
可能なトリガ３２が装着される。底壁２６は、取っ手軸線に沿って下向きに延び
、ほぼ矩形断面を持つ半径方向内方に延びるカラー部分３０で終わる管状首部分
３６を持つ。首部分及びカラー部分は、前方に向くスロットを持ち、それを通っ
てトリガが突き出て移動する。

【００３２】 取っ手部分１２はまた、トリガ３２が突出して移動する前方に向くスロットを
持つ、ほぼ矩形の断面を持つ半径方向外方に延びる上部フランジ部分４０を持つ
。上部フランジ部分４０は、弾力があり半径方向内方に撓むことができる。上部
フランジ部分４０が首部分３６に挿入されると、上部フランジ部分４０は、カラ
ー部分３８を圧迫し、上部フランジ部分４０がカラー部分３８をクリアするまで
半径方向内方に撓み、このクリアする時に上部フランジ部分４０は、固有の弾性
により、最初の撓む前の位置に跳ね返り、スナップタイプの係止動作でカラー部
分の背後に係合する。取っ手部分を本体部分から外すためには、上部フランジ部
分４０が再びカラー部分をクリアするまで取っ手部分の上部が十分撓み、その直
後に、取っ手部分は、首部分３６から引き抜くことができる。このように、取っ
手部分１２は、本体部分１４に対して取り外し自在にスナップで装着及び着脱が
でき、以下に説明するように、異なるユーザ要求にヘッド１０を適合させるため
に、各々がレーザ走査装置の異なる構成要素を包含する１組の交換可能取っ手部
分から別の取っ手部分を本体部分に装着してもよい。

【００３３】 複数の構成要素がヘッドに取り付けられ、以下に説明するように、少なくとも
それらのいくつかは、制御マイクロプロセッサにより直接又は間接的のいずれか
で、トリガ３２で起動される。ヘッド構成要素の１つは、トリガ３２で起動する
時、上記で説明したように、ユーザにとって「不可視」又は見え難く、高発散度
で非半径方向に対称であり、断面がほぼ楕円形で、例えば約７８００などの波長
７０００オングストローム単位を超える光を伴う入射レーザビームを発生させて
伝播するように作動する、半導体レーザダイオード４２などの起動可能なレーザ
光源（図４を参照されたい）である。有利なことに、ダイオード４２は、シャー
プ・コーポレーションからの型式ＬＴＯ２ＯＭＣなど、多くの販売元から市販さ
れている。該ダイオードは、連続波タイプ又はパルスタイプであり得る。ダイオ
ード４２において、ヘッド内に設置し得る電池（直流）電源、又は、ヘッド上に
取り外し自在に装着される充電式電池収納付属品４４（図７を参照されたい）、
又は、外部電源（例えば、直流電源）からヘッドに接続されるケーブル４６（図
２を参照されたい）内の電力導体によって供給される低電圧（例えば、直流１２
ボルト又はそれ以下）が必要である。

【００３４】 図４に最もよく示されるように、レーザダイオード４２は、プリント回路基板
４８上に取り付けられる。光学組立体は、入射レーザビームを光学的に修正し、
ヘッドの外側で鼻部分２０の前方に位置し入射レーザビーム伝播する長手方向に
ほぼ垂直である基準面に向かって第１光路に沿って導くためにヘッドに取り付け
られ、ダイオード４２に対して調整自在に配置される。読み取られる符号は、基
準面近傍において、基準面で、又は、基準面の片側で、又は、その反対側でのい
ずれかに位置しており、すなわち、光学的に修正された入射レーザビームの、符
号を読み取ることができる作業距離としても知られる焦点深度又は被写界深度内
の任意の場所に位置している。入射レーザビームは、符号から多くの方向に反射
し、符号から離れて第２光路に沿って進みヘッドに向かって戻る反射レーザ光の
部分は、本明細書において、勿論やはりユーザにとって見え難い、戻り部分とい
う。

【００３５】 図４に最もよく示されるように、光学組立体は、細長い円筒形光学筒５０を含
み、該円筒形光学筒５０は、ダイオード４２の環状ケーシング部分が固定位置で
ダイオードを保持するようにぴったりと受け入れられた円筒ボア５２をその片側
端部領域に持ち、その反対の端部領域にレンズバレル５４が長手方向運動のため
に装着されている。レンズバレル５４は、開口絞り５６、開口絞り５６を囲んで
境界を形成する障壁部分５８、及び、内部空間の境界を形成する円筒形側壁部分
６０を備える。

【００３６】 光学組立体は、第１光路において、側壁部分６０の内部空間内に位置し、基準
面で入射レーザビームを集束するように作動する平凸レンズなどの集束レンズ６
２を更に含む。開口絞り５６は、レンズ６２のいずれかの側面に配置してもよい
が、好ましくは下流側に配置される。付勢手段つまり緊張コイルばね６４が光学
筒内に位置し、ダイオードのケーシング部分を圧迫する１つのコイル端部と、レ
ンズ６２の平面を圧迫するもう１つのコイル端部を持つ。ばね６４は、障壁部分
５８にレンズ６２を絶えず押し当て、その結果、開口絞りに対して固定した状態
でレンズ６２が配置される。レンズ６２と開口絞り５６とは、レンズバレル５４
が縦に移動すると共に移動する。側壁部分６０は、最初は光学筒５０の境界を形
成する内周壁と螺合又は摺動する関係で受け入れられ、一方でレンズ６２と開口
絞り５６との間で、もう一方でレンズ６２とダイオード４２との間で目標とする
長手方向間隔が得られると、例えば接着剤又は締め付けにより、内周壁に固定さ
れる。側壁部分６０と筒５０の内周壁部分６０との間での縦運動は、レンズ６２
と開口絞り５６との調整自在な位置決め手段を構成し、レンズと開口絞りとの位
置をダイオードに対して固定する段階は、ダイオードから所定の間隔でレンズと
開口絞りとを動かないように配置する手段を構成する。

【００３７】 開口絞り５６は、開口絞り５６における入射レーザビームの断面よりも小さい
断面を持ち、その結果、入射レーザビームの一部だけが符号に向かう途中で第１
光路に沿って下流側で開口絞り５６を通過することができる。障壁部分５８は、
入射レーザビームの残りの部分を妨害して残りの部分が開口絞り５６を通過する
のを防ぐ。開口絞りの断面は、製造し易いように好ましくは円形であるが、矩形
又は楕円形であってもよい。この場合、矩形又は楕円形断面の長い方の寸法は、
符号へより多くのエネルギーを伝達するために、入射レーザビームの大きい方の
発散角度に位置合わせされる。 回折に関する光学法則によると、基準面での所要入射ビーム断面の大きさは、
とりわけ、開口絞りの大きさ、入射ビームの波長、及び、レンズ６２と基準面と
の間の縦距離によって決められる。従って、前記波長及び縦距離は変わらないと
仮定すると、基準面でのビーム断面は、開口絞り断面の大きさを制御するによっ
て容易に制御することができる。また、レンズ６２の上流側よりもむしろ下流側
に開口絞りを配置することにより、基準面でのビーム断面の決定時にレンズの公
差を考慮に入れなくて済む。

【００３８】 開口絞り５６は、レーザダイオードビームの中心部に配置され、その結果、光
の強度は、ダイオード４２のｐ−ｎ接合、すなわち発光器と平行及び垂直な面の
両方においてほぼ均一である。レーザダイオードビームは、非半径方向に対称で
あるために、ｐ−ｎ接合に垂直な平面での光強度は、ビームの中心部で最も明る
く、それから、半径方向外方に向かうにつれて低下する点に注意されたい。同じ
ことがｐ−ｎ接合に平行な平面にも当てはまるが、強度は異なる割合で低下する
。従って、楕円形のより大きい断面を持つレーザダイオードビームの中心部に、
好ましくは円形の小さい開口部を位置決めすることにより、開口部での楕円形の
ビーム断面は、ほぼ円形の断面に修正されることになり、ｐ−ｎ接合に垂直な平
面及びｐ−ｎ接合に平行な平面の両方における光強度は、ほとんど一定である。
開口絞りによって、好ましくは０．０５未満に光学組立体の開口数が低減される
ので、単一レンズ６２は、基準面でレーザビームを集束することができる。

【００３９】 好ましい実施形態において、レーザダイオード４２の発光器と開口絞り５６と
の間の距離の概算値は、約９．７ミリメートルから約９．９ミリメートルまでの
範囲である。レンズ６２の焦点距離は、約９．５ミリメートルから約９．７ミリ
メートルまでの範囲である。開口絞り５６が円形の場合、直径は、約１．２ミリ
メートルである。開口絞り５６が矩形の場合、寸法は、約２ミリメートル×約１
ミリメートルである。ビーム断面は、ビームが開口絞り５６を通過する直前は、
約９．３ミリメートル×約３．０ミリメートルである。これらの単に例示的な距
離と大きさとにより、光学組立体は、鼻部分２０から約３インチから約４インチ
に相当する、基準面で約６ミルから約１２ミルのビーム断面を持つようにレーザ
ダイオードビームを修正して集束することができる。作業距離について、先に定
義した近距離符号は、基準面に対して鼻部分２０から約１インチ離れた位置であ
ればいかなる位置でも捜し当てることができ、先に定義した遠距離符号は、基準
面に対して鼻部分２０から約２０インチ離れた位置であればいかなる位置でも捜
し当てることができる。

【００４０】 入射レーザビームの開口絞り５６を通過した部分は、ヘッド内の光軸１０２に
沿って光学組立体により後方に、それを反射するほぼ平面の走査鏡６６へ向けら
れる。走査鏡６６は、それに衝突するレーザビームを、別の光軸１０４に沿って
、上部前壁６８上に装着され前方に向くレーザ光透過ウインドウ６８を通って、
符号に向けて前方に反射する。図９に最もよく表されるように、基準面近傍にお
ける表示符号１００が示され、バーコード符号の場合は、長手方向に沿って互い
に間隔を空けて配置された一連の垂直なバーで構成される。参照番号１０６は、
符号によって境界を定められたほぼ円形の不可視レーザスポットを示す。図９の
レーザスポット１０６は、瞬間的な位置で示されているが、理由は、以下に説明
するように、走査鏡６６がトリガ３２で起動されると、線走査において符号の全
てのバー全体に亘って長さ方向に入射レーザビームを掃引するため、交差的に相
互に繰返して振動するからである。図９のレーザスポット１０６ａ及び１０６ｂ
は、線走査の瞬間的な終端位置を示す。線走査は、全てのバーが掃引されること
を条件として、バーの高さに沿っていかなる場所でも配置することができる。線
走査の長さは、読み取りが予定される最長の符号の長さよりも長く、好ましい場
合には、線走査は、基準面において５インチ程度である。

【００４１】 走査鏡６６は、好ましくは本明細書においてその全開示事項が参照文献として
援用され本出願の一部を成す米国特許証第４、３８７、３９７号で示され説明さ
れる種類の高速スキャナモータ７０である、走査手段の上に取り付けられる。本
出願の目的のためには、スキャナモータ７０が、支持ブラケット７４がその上に
しっかりと装着された出力軸７２を持つことを指摘すれば十分であると考えられ
る。走査鏡６６は、ブラケット７４上にしっかりと装着される。モータ７０は、
通常３６０°未満である任意の目標とする孤の大きさに亘り、交替する円周方向
に毎秒複数回振動する程度の速度で、軸７２を相互に繰り返して振動するように
駆動される。好ましい実施形態において、走査鏡６６が約３２°の基準面での角
距離つまり孤の長さを通して、毎秒約２０回の走査つまり４０回の振動という速
度で、走査鏡６６に当たる入射レーザダイオードビームを繰り返して掃引するよ
うに、走査鏡６６及び軸７２が共に振動される。

【００４２】 図２に戻って参照すると、反射レーザ光の戻り部分は、符号１００を構成する
様々な部分の異なる光反射特性のために、走査中に符号全体に亘って可変光強度
を持つ。反射レーザ光の戻り部分は、ほぼ凹面で球体の集光鏡７６によって集光
され、図２に示すように、上下の境界線１０８及び１１０で、また、図３に示す
ように、対向する側面境界線１１２及び１１４によって境界が形成される円錐形
集光容積内の幅の広い円錐形の光の流れである。集光鏡７６は、光軸１１６（図
３を参照されたい）に沿って、第２光路に沿ってレーザの光透過性部材７８を通
って光センサ８０などのセンサ手段まで、集光された円錐形の光をヘッドへ反射
する。光センサ８０に向けられる集光された円錐形のレーザ光は、上下の境界線
１１８及び１２０（図２を参照されたい）によって、また、対向する側面境界線
１２２及び１２４（図３を参照されたい）によって境界が形成される。好ましく
はフォトダイオードである光センサ８０は、視野全体に亘り、線走査に沿って、
好ましくはそれを越えて延びる集光されたレーザ光の可変強度を探知し、検出さ
れた可変光強度を示す電気アナログ信号を発生させる。

【００４３】 図９に戻って参照すると、参照番号１２６は、瞬間的なレーザスポット１０６
がそこから反射する、符号１００によって境界を定められた瞬間的な集光帯域を
示す。別の言い方をすれば、レーザスポット１０６が符号に当たると、光センサ
８０が集光帯域１２６を「見る」わけである。集光鏡７６は、支持ブラケット７
４上に取り付けられ、スキャナモータ７０がトリガ３２によって起動されると、
集光鏡７６は、交差的に相互に繰返して振動され、線走査にて符号全体に亘って
長さ方向にフォトダイオードの視野を掃引する。集光帯域１２６ａ及び１２６ｂ
は、視野における線走査の瞬間的な終端位置を示す。

【００４４】 走査鏡６６と集光鏡７６とは、好ましい実施形態においては一体構造であり、
図８に示すように、好ましくはガラスである光透過性材料から成る平凸レンズ８
２に施された光反射層又は被膜である。レンズ８２は、平面走査鏡６６を構成す
る第１の光反射層がその一部分の上に被覆される第１の外側の実質的平面と、い
わゆる「第２表面球面鏡」として凹面集光鏡７６を構成するためにその上に第２
の光反射層が被覆される第２の外側のほぼ球形表面とを持つ。 走査鏡６６はまた、前表面を持ち銀めっきされた別個の凹面鏡に適正な位置及
び角度で所定の位置に接着剤によって取り付けられるか、又は、成型された別個
の小さい平面鏡であることができる。以下で説明するように、凹面集光鏡７６は
、レーザ光の戻り部分を集光してフォトダイオード８０上でレーザ光の戻り部分
を集束するばかりでなく、ヘッドの外側に照準光ビームを集束し、向ける役目を
する。

【００４５】 また、ヘッドに装着されるのは、様々な電気副回路が取り付けられる１対又は
それ以上のプリント回路基板８４及び８６である。例えば、構成要素８１、８２
、８３、及び、８４を持つ信号処理手段は、センサ８０によって発生するアナロ
グ電気信号を処理し、デジタル化されたビデオ信号を発生させるために作動する
。符号を説明するデータは、ビデオ信号から得ることができる。この目的に向け
た適当な信号処理手段は、米国特許証第４、２５１、７９８号で説明されている
。基板８６上の構成要素８７及び８９は、スキャナモータ７０用の駆動回路を構
成する。この目的に向けた適当なモータ駆動回路は、米国特許証第４、３８７、
２９７号で説明されている。基板８６上の構成要素９１は、その作動を以下で説
明する照準光制御装置副回路を構成する。ダイオード４２及びセンサ８０が取り
付けられる、基板４８上の構成要素９３は、入力電圧をレーザダイオード４２の
通電に適した電圧に変換する電圧コンバータである。米国特許証第４、２５１、
７９８号、及び、第４、３８７、２９７号は、本明細書においてその全開示事項
が参照文献として援用され、本出願の一部を成している。

【００４６】 デジタル化されたビデオ信号は、本体部分１４上に設置されるソケット８８及
び取っ手部分１２上に設置されるはめあいプラグ９０で構成される電気インタロ
ックに伝えられる。取っ手部分が本体部分に取り付けられると、プラグ９０は、
自動的に電気機械的にソケット８８と螺合する。また、取っ手部分に取り付けら
れるのは、様々な構成要素が装着された１対の回路基板９２及び９４（図１を参
照されたい）である。例えば、構成要素９５及び９７、及び、他の構成要素で構
成された復号化／制御手段は、ソフトウェア制御プログラムに含まれるアルゴリ
ズムに従って、デジタル化されたビデオ信号を、符号を説明する目標とするデー
タがそこから得られるデジタル化された復号化信号に復号化するように作動する
。復号化／制御手段は、制御プログラムを保持するためのピーロム、一時的なデ
ータ記憶のためのランダム・アクセス・メモリ、及び、ピーロムとランダム・ア
クセス・メモリとを制御する制御マイクロプロセッサを備える。復号化／制御手
段は、符号の復号化に成功した時間を判断し、また、復号化成功を判断した時点
で符号の読み取りを終了する。読み取りは、トリガ３２の押し込みで開始される
。復号化／制御手段はまた、トリガによって開始されると、ヘッド内の起動可能
構成要素の起動を制御するほか、例えば指示灯９６を点灯させるために制御信号
を指示灯９６に送ることにより、読み取りが自動的に終了したことをユーザに連
絡する制御回路を含む。

【００４７】 １つの実施形態において、復号化信号は、ケーブル４６内の信号導体に沿って
遠隔のホストコンピュータ１２８に伝えられ、該ホストコンピュータは、本質的
には大規模データベースの役目をし、復号化信号を記憶し、場合によっては、復
号化信号に関連する情報を準備する。例えば、ホストコンピュータは、復号化さ
れた符号で特定された物品に対応する小売価格情報を提供することができる。 別の実施形態において、構成要素９５などのローカルデータ記憶手段は、取っ
手部分に取り付けられ、読み取られた多重復号化信号を記憶する。記憶された復
号化信号は、遠隔ホストコンピュータにダウンロードすることができる。ローカ
ルデータ記憶手段を提供することにより、符号の読み取り中のケーブル４６の使
用を解消することができ、これは、ヘッドをできるだけ自由に操作可能すること
において特に必要な特長である。

【００４８】 上記の通り、取っ手部分１２は、本体部分に交換自在に装着し得る１組の取っ
手の１つであってもよい。１つの実施形態において、取っ手部分は、空の状態に
したままであってもよい。この場合、ビデオ信号は、遠隔地の復号化／制御手段
で復号化するためにケーブル４６に沿って伝えられる。別の実施形態において、
復号化／制御手段だけを取っ手部分の中に包含してもよい。この場合、復号化信
号は、遠隔ホストコンピュータに記憶するためにケーブル４６に沿って伝えられ
る。更に別の実施形態において、復号化／制御手段とローカルデータ記憶手段と
を取っ手部分の中に包含してもよい。この場合、複数の読み取りから記憶された
復号化信号は、遠隔ホストコンピュータにおいてダウンロードしてもよい。ケー
ブル４６だけが記憶された信号をダウンロードするために接続される。 代わりに、１組の着脱可能な取っ手を設置するよりむしろ、単一の取っ手を着
脱不能にヘッドに固定することができ、この場合、必要であれば、着脱可能な取
っ手端部１２８を取り外し、そして、それを交換することにより、着脱可能な回
路基板９２及び９４上に取り付けられた異なる構成要素を単一の取っ手内に備え
てもよい。

【００４９】 レーザダイオード４２のほか、電力を必要とするヘッド内の様々な構成要素の
通電に関しては、電圧信号がケーブル４６内の電力導体に沿って伝えられてもよ
く、入力電圧信号を任意の所要電圧値に変換するために構成要素９３などのコン
バータを利用してもよい。符号読み取り時にケーブル４６を排除した実施形態に
おいて、充電式電池収納組立体４４（図７を参照されたい）は、取っ手部分１２
の底部に取り外し自在にスナップを介して取り付けられる。本発明に更に従って
、照準光装置は、特に上記で説明した符号に入射し符号から反射するレーザビー
ムがユーザにとって見え難い状況において、順番が来て読み取られる各符号をユ
ーザが目視により捜し当て、それにヘッドを照準するのを補助するためにヘッド
内に取り付けられる。照準光装置は、ヘッドで取り付けられてトリガ３２に機能
的に接続された、可視光線発光ダイオード（ＬＥＤ）などの起動可能な照準光源
１３０、白熱白色光源、及び、キセノンフラッシュ管などを含む手段を備える。
照準光１３０は、直接的にトリガ３２によるか、又は、間接的に復号化／制御手
段によって起動すると、その光がユーザにとって容易に可視であり波長が約６６
００オングストローム単位である発散性照準光ビームを伝播及び発生させ、それ
により、照準光ビームは、一般に赤色であり、その結果、符号が位置する環境の
周囲の白色光と好対照を成す。

【００５０】 照準手段はまた、照準光路に沿って照準光源から基準面に向かい各符号まで照
準光ビームを導いて可視できるように各々の符号の少なくとも一部を照明するた
めにヘッド内に取り付けられる。更に詳しくは、図２及び図３に最もよく示され
るように、照準光１３０は、光学部材７８にほぼ円錐形の照準光ビームを向ける
ために、傾斜サポート１３２上に取り付けられる。円錐形の照準光ビームは、光
学部材７８に向かう途中で、上部及び下部境界線１３４及び１３６（図２を参照
されたい）、及び、対向する側面限界線１３８及び１４０（図３を参照されたい
）により境界が形成される。上記の通り、光学部材７８は、集光されたレーザ光
をそこを通過させて光センサ８０に通し、周囲環境からの周囲光ノイズを濾過し
て、光センサに達するのを防ぐことを可能にする。光学部材７８はまた、そこに
当たる照準光ビームを反射する。光学部材は、事実上、照準光ビームの範囲の波
長の光を反射するいわゆる「コールド」ミラーであり、レーザ光の範囲の波長の
光を透過する。照準光ビームは、集光鏡７６と光センサ８０との間で集光された
レーザ光の光軸１１６と実質的に同一線上に並ぶ光軸に沿って「コールド」ミラ
ー７８から反射されて凹面鏡７６に当たるが、該凹面鏡は、照準光ビームを集束
し、凹面鏡７６と符号１００との間で集光されたレーザ光の同じ光軸と実質的に
同一線上に並ぶ光軸に沿って照準光ビームを前方に反射する役目をする。照準光
ビーム用集束鏡の役目をする凹面鏡７６は、ヘッドの鼻部分２０から約８インチ
から約１０インチ離れた位置にある約１／２インチの円形スポットの大きさへ照
準光ビームを集束する。照準光路のヘッドの外側にある部分は、集光レーザ光路
のヘッドの外側にある部分と一致しており、そのため、光センサ２０は、事実上
、照準光ビームによって照明された、つまり可視化された符号のその部分から反
射される見え難いレーザ光を「見る」という点に注意されたい。別の変形例にお
いて、照準光ビームの光軸が外向き入射レーザビームの光軸と一致するように第
１光路にコールドミラーを配置し、コールドミラーに照準光ビームを向けること
により、照準光ビームは、外向き入射レーザビームと一致するように符号に向け
ることができたであろう。

【００５１】 図１０に示すように、照準ＬＥＤ１３０は、第１の静的単一ビーム照準に関す
る実施形態において、ヘッド内で照準光路に固定式に取り付けられる集束レンズ
などの固定誘導部材１４２に対して置かれてもよい。レンズ１４２は、照準光ビ
ームを集束して各々の符号１００に向け、視野内でスポット領域１５０（図１１
も参照されたい）を目で見えるよう照明するように作動する。スポット領域１５
０は、符号の中心部近くで好ましくは円形であり、符号を読み取る前に符号を捜
し当てる走査の前と、符号を読み取り中の走査の間の両方において照明される。
図１０の静的単一ビーム照準に関する実施形態によって、近距離符号及び遠距離
符号の両方を捜し当てて見ることができ、ヘッドからの距離が大きくなるために
、遠距離符号は弱い強度で照明されるが、それでもユーザには見える。しかし、
先に説明したように、固定スポット１５０は、符号全体に亘って走査を追跡する
ことに関してほとんど手助けにならない。

【００５２】 次に、第２の静的双子ビーム照準に関する実施形態によれば、図１２に示すよ
うに、照準ＬＥＤ１３０と同一の１対のＬＥＤ１３０ａ及び１３０ｂは、固定集
束レンズ１４２に対して角度を持って配置され、その結果、固定集束レンズ１４
２が両方のＬＥＤ１３０ａ及び１３０ｂの照準光ビームを同じ各符号に向け、視
野内にあって視野に沿って互いに直線的に離れている１対のスポット領域１５２
及び１５４を目で見えるように照明するように作動する。スポット領域１５２及
び１５４は、走査の終端近くにおいて好ましくは円形であり、符号を読み取り前
と読み取り中の両方で各々の符号を捜し当てて追跡するために、走査前と走査中
の両方で照明される。図１２の静的双子ビーム照準に関する実施形態によって近
距離符号及び遠距離符号の両方を捜し当てて見ることができ、ヘッドからの距離
が大きくなるために、遠距離符号は弱い強度で照明されるが、それでもユーザに
は見える。先に説明したように、一対の固定スポット１５２及び１５４は、符号
全体に亘って走査を追跡することに関して貴重な手助けとなる。

【００５３】 次に、第３の動的単一ビーム照準に関する実施形態によれば、図１１を参照す
ると、ヘッドに集束レンズ１４２を固定式に取り付けるよりむしろ、各々の符号
全体に亘って照準光ビームを掃引し、視野に沿って延びる線領域１５６（図１３
を参照されたい）の符号上を照明する走査／集光／集束構成要素に対して先に説
明した方式で、レンズ１４２を振動させてもよい。線領域１５６は、符号の読み
取り中に各々の符号を追跡するため、走査中に照明される。近距離符号は、走査
が毎秒４０回の走査という速度で行われる時でさえ、線領域１５６によって十分
に照明されが、遠距離符号については、ヘッドからの距離が大きくなるほど、ま
た、走査速度が速くなるほど、線領域１５６が見えにくくなる。

【００５４】 図１から図６まで戻って参照すると、様々な位置又は状態の中でトリガ３２に
よって起動される静的動的組合せ照準装置が示されている。図２に、トリガ３２
をオフ状態で示すが、この場合、ヘッド内の全ての起動可能な構成要素は作動停
止中である。１対の電気スイッチ１５８及び１６０は、基板８４の下面上に取り
付けられる。各スイッチ１５８及び１６０は、オフ状態でスイッチから延びてレ
バー１６６の対向する終端領域を圧迫する付勢ばね式電機子又はボタン１６２及
び１６４を持ち、該レバーは、トリガ３２の後部延長部１７０上の枢軸点１６８
において中心から外れた位置で枢転する。

【００５５】 図５に示すように、トリガ３２が最初に第１の初期の範囲まで押し込まれると
、レバー１６６がボタン１６２だけを押し込み、押し込まれたスイッチ１５８に
より第１の作動状態が確立され、トリガ３２が照準光１３０を起動し、その照準
光ビームは、その結果、コールドミラーから後方に反射され、そして、集束鏡７
６から前方に符号に向けて反射される。前記第１の作動状態においては、トリガ
はまた、集束鏡７６を所定の固定位置に置いていた。固定集束鏡７６は、符号に
照準光ビームを向け、ユーザが符号の読み取り前に符号を捜し当て易いように、
走査の前に、図１１の中心スポット領域１５０と同一の、符号上のスポット領域
を視野内で目に見えるように照明する。出力軸とそれに取り付けられた集束鏡７
６とが角度を持って中心基準位置へ回転されるようにスキャナモータ７０の直流
巻線に通電することにより、集束鏡７０の固定位置への位置決めは、有利に達成
される。

【００５６】 その結果、図６に示すように、トリガ３２が第２の更なる程度まで押し込まれ
ると、レバー１６６によってボタン１６２だけでなく、ボタン１６４も押し込ま
れ、そのため、第２の作動状態が確立される。前記第２の作動状態において、符
号の読み取りを開始するために、トリガによって、レーザダイオード４２、集束
鏡７６を振動させるスキャナモータ７０の制御回路、フォトダイオード８０、及
び、信号処理回路のほか、ヘッドの他の回路など、ヘッドの全ての残りの起動可
能な構成要素が起動される。集束鏡７６は、もはや、固定状態ではなく、照準光
ビームが符号全体に亘って動的に掃引され、図１３の線領域１５６と同一の、視
野に沿って延びる符号上の線領域を目で見えるように照明するように振動される
。従って、走査中にユーザは、符号読み取り中の符号を追跡し易くなる。このよ
うな符号追跡は、近距離符号においては非常に見え易いが、遠距離符号において
はそれほど見え易くはない。 ヘッドの構成要素の前述の連続起動はまた、内蔵の連続接点を持つ単一の２極
スイッチを用いて成し得るであろう。

【００５７】 図１に戻って参照すると、ヘッド内の様々な構成要素の多くは、基板４８とそ
の上の全ての構成要素とが支持される前部衝撃絶縁装置１７２、及び、スキャナ
モータ７０と照準光１３０とが支持される支持板１７６が支持される後部衝撃絶
縁装置１７４により、衝撃的に装着される点に注意されたい。光バッフル１７８
は、本体部分の内部を細分割し、コールドミラー７８を補助して周囲の迷光が光
センサ８０に達するのを防ぐ。 図２のレーザ走査ヘッドは、再帰反射タイプであり、外向き入射レーザビーム
のほか、センサ手段の視野が走査される。他の変形例もまた本発明の精神に包含
されることが容易に理解されるであろう。例えば、外向きの入射レーザビームは
、ヘッド上の１つのウインドウを通って符号に向け、符号全体に亘って掃引する
ことができる一方で、視野は走査されず、戻りレーザ光は、ヘッド上の別のウイ
ンドウを通って集光される。外向きの入射ビームはまた、視野が走査される間、
符号に向けられるが符号全体に亘って掃引されないようにすることができる。

【００５８】 体裁、環境、大きさ、電子的及び機械的構成要素の選択と配置、ハウジング内
外の所要衝撃抵抗などの検討事項により要求される様々なハウジングスタイル及
び形状は、図面上のハウジングの代わりに利用し得る。 本発明のレーザ走査ヘッドは、手持ち式でなくてもよく、卓上自立型ワークス
テーションに組み込むこともでき、符号は、好ましくは外向き入射レーザビーム
がそれを通って向けられる頭上ウインドウ又はポートの下にあるワークステーシ
ョンを通過させられる。ワークステーション自体は、少なくとも符号の走査中に
は固定式であるが、符号は、ワークステーションに対して可動であって、外向き
のビームに合う必要があり、この目的のために、本明細書で説明する照準光装置
は特に有利である。

【００５９】 本発明のレーザ走査ヘッドは、高密度、中密度、及び、低密度バーコード符号
を、各々、１インチから６インチまで、１インチから１２インチまで、及び、１
インチから２０インチまでの作業距離範囲の概略値以内で読み取ることができる
点に注意されたい。本明細書で定義されるように、高密度、中密度、及び、低密
度バーコード符号は、最小幅が、各々、７．５ミル、１５から２０ミル、及び、
３０から４０ミルの程度であるバー、及び／又は、スペースを持つ。好ましい実
施形態において、公知の密度の符号に対する基準面の位置は、その符号の最大作
業距離に関して最適化される。 ユーザがヘッドを符号に照準し易くするために、本明細書で説明する照準光装
置の他に、他の手段を準備してもよい。例えば、ハウジングの上部に形成され、
第１又は第２光路の方向に沿って延びる隆起照準部材などの機械的照準手段によ
りユーザが照準してもよい。ユーザが照準ウインドウを通して見て、それにより
目視でウインドウ内に符号を捜し当てることができるように、照準ウインドウ付
き表示域がヘッド上に置かれてもよい。符号を見つけるために音波測距手段も使
用することができる。該測距手段は、音波信号を放ち、戻りエコー信号を検出し
て、検出すると同時に聴覚指示器を起動させる。該聴覚指示器は、音色を鳴らす
か、又は、一連の音又はビープ音のレートを変えることができ、それにより、符
号が見つかったことをユーザに知らせる。 本発明の別の態様において、例えば、スポットをもっと見やすくするために、
又は、照準光源によって消費される平均電力を低減させるために、符号上の前述
の照準光スポットを明滅させることが時には必要である。このような明滅光スポ
ットは、電気的、及び／又は、機械的手段によって達成することができる。

【００６０】 図１４は、図２と類似であり、レーザ走査ヘッドの現在好ましい商業上の実施
形態を示す。簡潔にするために、図２の対応する部品と比較して図１４の同様の
部品は、アクセント符号をつけた数字によって識別されている。 図２の実施形態と図１４の実施形態との間の相違について、図１４のヘッド１
０’に関して示される１つの重要な相違点は、本体部分１４’が、２つのハウジ
ング部分、すなわち、好ましくはスナップ装着式係合によって共に組み立てられ
る、上部ハウジング１８０と下部ハウジング１８２とから構成されるという点で
ある。下部ハウジング１８２は、着色合成プラスチック材などの光遮断不透明材
料から成るが、上部ハウジング１８０は、光透過性透明合成プラスチック材料か
ら成る。外向きの光及び入射光の両方が透明な上部ハウジング１８０を通過でき
ることから、光遮断材料のカバー１８４は、ウインドウ領域１８６と指示器領域
１８８とを除いて、透明な上部ハウジング１８０の外面全体を覆う。カバー１８
４は、射出成形熱硬化性ゴム状材料から成り、その内面は、ハイジングの外面全
体と密着して外面上に摩擦で保持されるように、上部ハウジング１８０の外面に
密接に一致及び適合する。ぴったりと嵌合するカバーは、事実上、ウインドウ領
域１８６と指示器領域１８８とを除いて、透明な上部ハウジング１８０の全ての
部分を覆い、いかなる外向きの光又は入射光もそこを通過することを防ぐ。

【００６１】 すなわち、従来技術ヘッドのように、ヘッド上に別個のウインドウを別途に接
着するか又は取り付けることは、もはや必要ではない。カバーが掛からないウイ
ンドウ領域１８６は、外向き光及び入射光向けのウインドウの役目をする。カバ
ーが掛からないウインドウ領域１８６は、もちろん、上部ハウジング１８０の残
りの部分と一体構造であり、従って、もはや、従来技術におけるように、ウイン
ドウの取り付け部が外れて、ほこり、湿気、及び、他のそのような汚染物質がヘ
ッド内の光学部品や電気構成要素に被覆したり、又は、その作動を妨害し得る可
能性はない。 更に、指示器領域１８８は、カバー１８４に覆われておらず、その結果、指示
灯９６’からの光がそれを通って輝くことができる。ここでも、指示灯９６’の
領域に別途のウインドウを取り付けるという従来技術における必要性が解消され
、それにより、ヘッド内部の非常に効果的な密封に更に寄与する。 ゴム状のカバーは、厚みと衝撃緩衝性があり、変形可能で、ヘッドの衝撃緩和
手段を準備することが好ましい。図１４において、カバーは、非常に効果的なガ
スケット状のシールを準備するために、上部及び下部ハウジング１８０及び１８
２間の接合領域において下方屈曲フランジを持つ点に更に注意されたい。

【００６２】 図２の実施形態と図１４の実施形態との間の更に別の相違点は、トリガ３２’
の領域に密封用隔膜１９０が設置されている点である。密封用隔膜１９０は、一
面がスイッチ１６０’のボタン１６４’と係合する中央のアクチュエータ１９２
を持つ。アクチュエータ１９２の反対面は、トリガ３２’の斜面部分１９４と係
合する。作動においては、トリガが手動で押し込まれると常に、斜面部分１９４
は、スイッチ１６０’を起動させるために、アクチュエータ１９２に強く作用し
てボタン１６４’と係合させる。この作動中に、隔膜１９０は、トリガの領域に
おいてヘッドの内部をヘッドの外部から隔離し、それにより、そうでなければ従
来技術におけるように、ほこり、汚染物質、湿気などが自由に入り得る別の通り
道を封鎖する。

【００６３】 図２の実施形態と図１４の実施形態との間の更に別の相違点は、レーザダイオ
ード、光学組立体、照準光、及び、スキャナモータのモータ部分はまた、光学揺
りかご２００として知られている共通サポート上又は内部に全て装着される点で
ある。揺りかご２００は、以下のように共に組み立てられる上部２０２及び下部
２０４を持つ。揺りかごの前端において、上部２０２の突出部２０６は、下部２
０４上に設けられたチャンネル内に形成される陥凹２０８の背後に通され、スナ
ップ式に係合する。揺りかごの後部において、ネジ部品２１０は、下部２０４の
クリアランスホールを通過し、上部２０２に形成されるネジ穴に螺合する。前部
衝撃絶縁装置１７２’は、ハウジング前部と揺りかご２００の前部との間に位置
し、後部衝撃絶縁装置１７４’は、揺りかごの後部と、ヘッド後部に設けられた
内方に延びる仕切り１７５及び１７７との間に位置する。 更に別の相違は、プリント回路基板８６’をプリント回路基板８４’の上方で
はなく、代わりに、前述の仕切り１７５及び１７７と本体部分１４’の後壁との
間に形成される後方に延びる隔室２１２に取り付ける点にある。 別の相違は、取っ手インサート１２８’の内側終端領域に形成される環状溝に
取り付けられるＯリングシール２１４の設置にある。

【００６４】 ここで、図１５から図２０を参照すると、レーザビームの残りの部分が符号に
達するのを防ぐ不透明壁５８で境界が形成される中央開口部５６を備える開口絞
りを使うよりむしろ、本発明の別の形態は、レーザビームのこれまで遮断された
部分を、例えば照準する目的で、肯定的に使用し得るようなレーザ集束システム
及び方法にある。 光学構成要素２５０は、図１５において、レーザダイオード４２によって放射
され、集束レンズ６２によって集束されるレーザビーム２６０の経路中に描かれ
ている。構成要素２５０は、ガラスなどの透明基板２５４上に堆積された特に金
属被膜である反射鏡２５２を含む。反射鏡２５２の区域は、前記開口部５６と同
じ形状及び大きさ（４５°で投影）を持つ。反射鏡２５２から反射するレーザビ
ーム２６０の走査部分２６２は、ちょうど不透明壁５８によって境界が形成され
る開口部５６を通過したかのように集束されるであろう。反射鏡の周囲を通過す
るレーザビーム２６０の非走査部分２６４は、無害な方向に向けられて黒色面に
よって吸収されるか、又は、明るく照明された環境においてスキャナを照準し易
くするために照準スポットとしてスキャナ前面に向けることができる。すなわち
、構成要素２５０は、光ビーム２６０を、符号を走査する第１の部分２６２（点
刻で示す）と符号上の照準域を照明する第２の部分（これも点刻で示す）とに分
離する。図１５で点刻で示していない領域２６６は、レーザビームが反射鏡２５
２を通過できないことによる影の区域を表す。

【００６５】 図１６は、入射レーザビーム２６０を２つの部分に分離するように作動し、好
ましくは、不透明でないか、又は、部分的に不透明な表面を持つ透明合成プラス
チック材で一体成形される別の光学構成要素２７０を描いている。構成要素２７
０は、ビーム２６０の走査部分２７６が仮想線２７８及び２８０間の被写界深度
内のどこかに位置する符号に向かって通過する、ほぼ平面の出口面２７４を備え
る中央部分を持つ。ビーム部分２７６は、符号を読み取るために符号を走査する
。該中央部分の大きさは、開口部が持つであろう大きさと同じになるように選ば
れる。 構成要素２７０は、中央部分の境界を形成し、ビーム２６０下流方向に沿って
考える時、分岐して離れていく傾斜したほぼ平面の出口面２８６及び２８８を備
える外側部分２８２及び２８４を持つ。傾斜出口面２８６及び２８８に当たるビ
ーム２６０の部分２９０及び２９２は、そこから完全内部反射によって反射され
、排出ビーム２９４及び２９６として外側へ通される。点刻で示すこれらの排出
ビーム２９４及び２９６は、無害な位置に向けられるか、又は、吸収されるか、
又は、符号上の１対の照準域を照明するためにスキャナの前部に向けられること
が可能である。

【００６６】 図１７は、図１６に示す集束用開口部と類似の集束用開口部を示す。ただし、
集束レンズ６２及び光学構成要素２７０が、読み取られる符号が位置する被写界
深度内で公知の大きさのビームスポットにレーザビーム３０８の一部３０６を集
束するため、凸状に曲がった出口面３０４を備える中央部分３０２を持つ結合光
学構成要素３００に組み込まれている点を除く。構成要素３００は、中央部分３
０２の境界を形成し、ビーム３０８から分離された１対の排出ビーム３１８及び
３２０を完全内部反射によって反射する傾斜したほぼ平面の出口面３１４及び３
１６を備える外部光透過部分３１０及び３１２を持つ。前と同様、排出ビーム３
１８及び３２０は、適用例によって照準又は他の目的に使用できる場合もあるし
、使用できない場合もある。

【００６７】 図１８は、図１７に示す集束用開口部と類似の別の集束用開口部を示す。ただ
し、光学構成要素３３０の中央部分は、単一の集束レンズで構成されず、代わり
に、外側レンズ３３４によって取り囲まれる内側レンズ３３２などの、異なる焦
点距離を持つ複数のレンズで構成される点を除く。内側レンズから外側レンズま
での渡り部分は、内側レンズ用開口部として機能する。光学部材３３０は、外側
レンズ３３４の境界を形成して、傾斜したほぼ平面の出口面３４０及び３４２を
備える外側部分３３６及び３３８を持つ。外側レンズから出口面までの渡り部分
は、外側レンズ用開口部として機能する。 レーザダイオード４２によって放射される主ビーム３５０は、構成要素３３０
に当たる。第１の走査部分３５２は、ダイオード４２から近距離に離れた焦点距
離３５６に位置するビームウェストを持つ第１の走査ビーム３５４として内側レ
ンズ３３２によって集束される。第２の走査部分３５８は、ダイオード４２から
遠距離に離れた焦点距離３６２に位置するビームウェストを持つ第２の走査ビー
ム３６０として外側レンズ３３４によって集束される。２つの同軸走査ビーム３
５４及び３６０は、読み取られる符号をうまく読み取ることができる拡張された
被写界深度を可能にする。

【００６８】 前と同様、出口面３４０及び３４２は、主ビーム３５０から分離される１対の
排出ビーム３６４及び３６６を完全内部反射によって反射する。これらの排出ビ
ームは、上記の通り、照準及び他の目的に有益である。 すなわち、図１８の実施形態は、多重走査ビームと多重照準ビームとの使用を
開示するものであり、他の実施形態の場合と同様、主入射ビームの部分を遮断す
るための、開口部の境界を形成する不透明な壁はない。その代わり、開口部の境
界を形成する壁は光透過性であり、反射、回折、又は、屈折によって主ビームの
構成成分への分離を実行する。

【００６９】 図１９は、図２０の正面立面図で示される光学開口絞り構成要素３７０を描い
ている。中央の開口部３７２は、主ビーム３８０の一部３７４が走査ビームを構
成するために通過する開口部を構成する。開口部３７２は、主ビーム３８０の別
の部分３８２を主ビームから離れて外側へ向けるように作動する光透過外側部分
３７６及び３７８によって境界が形成される。開口部３７２は、形状が矩形とし
て示されているが、任意形状、特に円形を持つことができる。外側部分３７６及
び３７８は、ビーム部分３８２を排出ビームとして図示のように発散させるため
、構成要素３７０の出口面に、回折格子、ホログラム、又は、デジタル光学部材
３９０を持つ。部材３９０はまた、構成要素３７０の入射面に置くことができる
であろう。 他の変形構造において、図１９の集束レンズ６２は、開口部３７２内に取り付
けるか、又は、組み込むことができる。また、集束レンズとして働く回折格子、
ホログラム、又は、デジタル光学部材は、曇っていない開口部１７２に取って代
わることができる。代わりに、回折格子、ホログラム、又は、デジタル光学部材
を従来の集束レンズ６２の外面に置き、それにより、構成要素３７０に取って代
わることができる。

【００７０】 図２０の部材３９０は、開口部３７２を縁どる４つのセグメントを持つ。従っ
て、照準目的で使用される時、読み取られる符号が位置する走査領域、特に双方
向領域又は全方向領域の四隅をマークするために有利に使用することができる４
本の排出ビーム３８２がある。符号は、これら４つのマークされた隅の間で有効
に照準される。 上記部材の各々、又は、２つ又はそれ以上の組み合わせはまた、上記の種類と
異なる種類の構造において有益な利用を見出し得るということが理解されるであ
ろう。

【００７１】 本発明は、携帯用レーザダイオード走査ヘッドにおいて具体化されるものとし
て図解及び説明されたが、本発明の精神からどのような方法によっても逸脱する
ことなく様々な修正及び構造上の変更を成し得ることから、示された詳細に制限
することは意図されていない。 更なる解析をすることなく、上記は、極めて十分に本発明の要点を開示すると
考えられるため、他の人間が、現在の知識を適用して、従来技術の見地からして
本発明の一般的又は特定態様の本質的特性を明瞭に構成する形態を省くことなく
、様々な用途に向けて容易に本発明を適応させることができ、従って、そのよう
な適応は、添付請求項の等価形態の意味及び範囲内に包含されるべきであり、ま
た、そのように意図されている。 新規で専売特許証によって保護される必要があるものは、添付請求項に列挙さ
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による携帯用レーザダイオード走査ヘッドの正面図である。

【図２】 図１の線２−２で切り取られた拡大横断面図である。

【図３】 図２の線３−３で切り取られた断面図である。

【図４】 図２の線４−４で切り取られた拡大断面図である。

【図５】 第１の作動状態のトリガ組立体を示す拡大詳細図である。

【図６】 第２の作動状態における図５と類似の図である。

【図７】 図１のヘッド用取り外し可能電池収納付属品の図である。

【図８】 図１の線８−８に沿って切り取られた走査／集光／集束鏡の一体型構成要素の
拡大断面図である。

【図９】 レーザ光が衝突し反射される符号及びその各部の拡大図である。

【図１０】 静的単一ビーム照準装置の概略図である。

【図１１】 静的単一ビーム又は双子ビーム照準により照明される符号及びその各部の拡大
図である。

【図１２】 静的双子ビーム照準装置の概略図である。

【図１３】 動的単一ビーム照準により照明される符号及びその各部の拡大図である。

【図１４】 本発明によるヘッドの現在の好ましい商業上実施形態である、図２と類似の図
である。

【図１５】 本発明による集束開口部の１つの実施形態の概略図である。

【図１６】 本発明による集束開口部の別の実施形態の概略図である。

【図１７】 本発明による集束開口部の更に別の実施形態の概略図である。

【図１８】 本発明による集束開口部の更に別の実施形態の概略図である。

【図１９】 本発明による集束開口部の更なる実施形態の概略図である。

【図２０】 本発明による集束開口部の追加の実施形態の端面構造図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タン チン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11720 センターリーチ カユーガ アベニュー 91 (72)発明者 バーガヴァ ヴィクラム アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11767 ネスコンセット ドーファー レーン 19 (72)発明者 スターン ミクロス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11367 フルシング ジュエル アベニュー 138−31 Ｆターム(参考） 5B072 CC24 DD02 JJ08 JJ09 LL01 LL05 LL07 LL12 LL18 MM01

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 しるしを電気光学的に走査し読み取るシステムにおける光集
   束装置であって、 ａ）光ビームを放射する発光器と、 ｂ）読み取られるしるしが走査する被写界深度内で既知の大きさのビーム断面
   を持つように前記光ビームの前記第１部を光学的に修正する第１の光学部分と、
   前記第１の光学部分に隣接し、前記光ビームの第２部を光学的に修正して前記光
   ビームの前記第１部から離れる方向に向けるように作動する第２の光透過性光学
   部分とを持ち、前記光ビームが当てられる光学構成要素と、 を含むことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記発光器は、レーザビームとして前記光ビームを放射する
   レーザ供給装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記発光器は、前記レーザビームを集束する集束レンズを含
   むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記光ビームは、可視的であり、 前記第２のビーム部は、前記しるし上の照準域を照明する可視照準ビームであ
   る、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記第２の光学部分は、前記第１の光学部分の境界を形成す
   ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記第１の光学部分は、前記しるしに向けて前記第１のビー
   ム部を反射する反射鏡であり、 前記第２の光学部分は、前記反射鏡が装着され、前記第２のビーム部が中を通
   り通過する光透過性基板である、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記基板は、ガラスから成り、 前記反射鏡は、前記ガラスの区域に置かれた被膜である、 ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記第１の光学部分は、前記第１のビーム部が第１の方向に
   沿って中を通り通過するほぼ平面の出口面を持つ光透過性部材であり、 前記第２の光学部分は、前記出口面に対して傾斜した、前記第２のビーム部を
   第２の方向に沿って反射するように作動するほぼ平面の反射面を持つ、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２の方向は、互いに直交することを特徴とす
   る請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記光学構成要素は、透明な合成プラスチック材料から成
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の光学部分は、前記光ビームの前記第１部が第１
    方向に沿って中を通り通過する曲面の出口面を持つ集束部材であり、 前記第２の光学部分は、前記第１の方向に対して傾斜した、前記第１の方向と
    異なる第２の方向に沿って前記光ビームの前記第２部を反射するように作動する
    ほぼ平面の反射面を持つ、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の光学部分は、近被写界深度内に前記光ビームの
    前記第１部の一部分を集束する第１の曲面出口面を持つ第１の集束部材と、前記
    近い被写界深度よりも前記発光器から遠く離れた遠被写界深度内に前記第１のビ
    ーム部の別の一部分を集束する第２の曲面出口面を持つ第２の集束部材とを含み
    、 前記第２の光学部分は、前記光ビームの前記第２部を反射するほぼ平面の反射
    面を持つ、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記第１の光学部分は、開口部であり、 前記第２の光学部分は、前記光ビームの前記第２部を前記第１部から離れる方
    向に向ける光透過性開口部材である、 ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記発光器は、前記開口部内に装着された集束レンズを含
    むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記開口部材は、光学回折格子であることを特徴とする請
    求項１３に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記開口部材は、デジタル光学部材であることを特徴とす
    る請求項１３に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記開口部材は、ホログラムであることを特徴とする請求
    項１３に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記開口部材は、前記しるし上の複数の照準域を照明する
    目的の複数の光透過セグメントを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置
    。
19. 【請求項１９】 入射光の第１部分を第１の光路に沿う方向に向ける第１の
    光学部分を持つ、光が入射する光学構成要素と、 前記第１の光学部分の境界を形成し、前記入射光の第２の部分を分離して前記
    第１の光路と異なる第２の光路に沿う方向に向けるように作動する第２の光透過
    性光学部分と、 を含むことを特徴とする、光学開口部。
20. 【請求項２０】 前記光学部分の少なくとも１つは、反射部材であることを
    特徴とする請求項１９に記載の光学開口部。
21. 【請求項２１】 前記光学部分の少なくとも１つは、透明部材であることを
    特徴とする請求項１９に記載の光学開口部。
22. 【請求項２２】 前記光学部分の少なくとも１つは、集束部材であることを
    特徴とする請求項１９に記載の光学開口部。
23. 【請求項２３】 前記光学部分の少なくとも１つは、開口部であることを特
    徴とする請求項１９に記載の光学開口部。
24. 【請求項２４】 しるしを電気光学的に読み取る装置であって、 ａ）光ビームを放射する発光器と、 ｂ）被写界深度内で既知の大きさのビーム断面を持つように前記光ビームの第
    １のビーム部を光学的に修正し、前記光ビームの前記第１部を前記被写界深度内
    のしるしに向ける第１の光学部分を持ち、前記しるし上の照準域を照明するため
    に前記光ビームの第２部を光学的に修正して前記しるしに向ける第２の光透過性
    光学部分を持っており、前記光ビームが当てられる光学構成要素と、 ｃ）前記しるしから反射される前記光ビームの前記第１部からの光を検出する
    視野を持つ検出器と、 ｄ）前記光ビームの前記第１部及び前記視野のうち少なくとも１つを走査する
    スキャナと、 を含むことを特徴とする装置。
25. 【請求項２５】 前記第１の光学部分は、前記発光器に対して近距離で前記
    光ビームの前記第１部の一部分を集束する第１の集束部材と、前記発光器に対し
    て遠距離で前記光ビームの前記第１部の別の一部分を集束する第２の集束部材と
    を持つことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
26. 【請求項２６】 前記第２の光学部分は、前記しるし上の複数の照準域を照
    明する複数の光透過性セグメントを持つことを特徴とする請求項２４に記載の装
    置。
27. 【請求項２７】 しるしの電気光学的走査及び読み取り中の光集束方法であ
    って、 ａ）光ビームを第１部及び第２部に分離する段階と、 ｂ）読み取られるしるしが前記光ビームの前記第１部によって走査される被写
    界深度内で既知の大きさのビーム断面を持つように、前記光ビームの前記第１部
    を光学的に修正する段階と、 ｃ）前記光ビームの前記第２部を光学的に修正して前記光ビームの前記第１部
    から離れる方向に向ける段階と、 を含むことを特徴とする方法。
28. 【請求項２８】 段階（ｃ）は、前記しるし上の照準域を照明するために前
    記光ビームの前記第２部を前記しるしに向ける段階により実行されることを特徴
    とする請求項２７に記載の方法。
29. 【請求項２９】 前記分離する段階は、段階（ｂ）の実行については第１の
    光学部分、及び、段階（ｃ）の実行については第２の光学部分を持つ光学構成要
    素により実行され、 前記第２の光学部分は、前記光ビームに対して透過性である、 ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記しるしから反射される前記光ビームの前記第１部から
    の光を視野全体に亘って検出する段階と、 前記光ビームの前記第１部及び前記視野のうち少なくとも１つを走査する段階
    と、 を更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。