JP2003525472A - 拡散体を有する光導体を用いたスキャナ - Google Patents

拡散体を有する光導体を用いたスキャナ

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JP2003525472A JP2001564088A JP2001564088A JP2003525472A JP 2003525472 A JP2003525472 A JP 2003525472A JP 2001564088 A JP2001564088 A JP 2001564088A JP 2001564088 A JP2001564088 A JP 2001564088A JP 2003525472 A JP2003525472 A JP 2003525472A
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Abstract

(57)【要約】 光導体（３８２０）を介して光源（３８１０）からの光を検出アレイに放射するスキャナ。上記光導体は反射面（３８２２）と拡散体（３８２４）とを有する。上記反射面は光（３８１５）を拡散体に向って直接または間接的に反射し、上記拡散体は光を光導体外に拡散する。上記光導体は更に上記反射面から上記拡散体に向って光を反射する反射溝を有する。上記拡散体は光を対象物に放散し、対象物は光を上記検出アレイに反射する。上記対象物は、走査できるバーコード、紙幣、その他である。上記拡散体は可変拡散体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスキャナ、特に、光導体システムに用いる光成形可変拡散体を含むス
キャナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えばバーコード認識システムのような走査システムは発光ダイオード
（ＬＥＤ）等の点光源と点読取り器を用いている。このようなシステムは多くの
場合一連のバーコードに沿って走査されるバーコード照明器を含んでいる。この
ようなバーコード照明器は、バーコードがバーコード認識システム内の検出シス
テムによって処理される迄バーコードを横切って前後に移動される手動ハウジン
グを用いることができる。また、バーコード照明器は固定システム内に配置し、
検出システムがバーコードを処理する迄バーコード自体をバーコード照明器を横
切って前後に移動するようにすることもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、このようなバーコード照明器には大きなハウジングと設備が必要
となる。レーザ走査照明器においては、振動または回転するミラーと集光光学部
材のような機械部品を移動する必要がある。更に、レーザ走査器は使用者の眼に
とって危険であるという問題を有している。
【０００４】 拡散体は走査システムに用いることが出来る。然しながら、現在の拡散体は１
つの拡散角でのみ拡散可能なものである。特に、現在の拡散体は、拡散体の軸を
横切って、また、拡散体の位置に応じて拡散角を次第に変えることはできない。
【０００５】 更に、現在の拡散体は種々の用途に有効に用いることは出来ない。例えば、走
査には有効に使用できない。更に、また、エンコーダやセンサ等の他の用途には
有効に使用することができない。
【０００６】 最近のエンコーダは、物体の位置または移動を示すデータを符号化するために
用いることができる。例えばこれらエンコーダは自動車の駆動輪の回転数をカウ
ントするために用い得る。これらエンコーダは、更に、特に精密に移動するロボ
ットのような用途のための直線性を有するＤＣモータ等のモータに使用できる。
このような用途ではエンコーダはシールドの移動量を定めるモータの回転数を計
算するために用いることができる。
【０００７】 然しながら、このようなエンコーダは大型となり、これを用いるシステム内に
多くのスペースを必要とする欠点がある。例えば、このようなエンコーダは比較
的に平らな形とはなし得ない。
【０００８】 更に、バーコード読取器に使用するスキャナにも同様の問題がある。光投射及
びフォーカスのため現在のスキャナを用いるシステムは大型となりそのハウジン
グも大きくなる欠点がある。例えば、エンコーダのようにスキャナは比較的に平
らな形では使用できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のスキャナは光導体と検出アレイに対し光を放射する光源を含む。この
光源は光導体を介して検出アレイに光を放射する。この光導体は反射面と拡散体
を含む。反射面は拡散体に向って直接または間接的に光を反射し、拡散体は光導
体から光を拡散せしめる。光導体は更に反射面からの光を拡散体に向って反射す
る反射溝を有する。この拡散体は、光を検出アレイに反射する対象物に光を拡散
する。この対象物は走査されるバーコード、紙幣等である。拡散体は可変拡散体
である。
【００１０】 可変拡散体はホログラフ媒体と、このホログラフ媒体を横切る拡散角が次第に
変化する拡散パターンとを有し、この拡散角の変化は裸眼によっては感知されな
いようになる。この拡散パターンは異なる拡散角の多くの拡散パターンを有し、
この拡散パターンは拡散角を次第に変化するため互いに重ね合わせる。この各拡
散パターンはその面積の10％が互いに重なり、拡散パターンはホログラフ媒体の
軸を横切って変化する。
【００１１】 可変拡散体を作るため可変拡散体マスタを用いる。この可変拡散体マスタは、
光を投射する光源と、上記光源から投射された光の通路に設けたマスクと、及び
このマスクを通して光を通過せしめるため上記マスクに形成したサイズ可変の開
口とを用いたシステムによって作る。このシステムは、上記マスクの開口を通る
光の通路に設けたプレートを有し、上記光源は、上記マスクの開口を通して上記
プレートの重なる部分に順次に光を投射する。このシステムは更に、上記光源か
ら投射される光の一部をブロックするブロッカーを有する。このシステムは、更
に、上記光源から投射される光の通路に設けた、開口を有する第１のシールドと
、上記マスクとプレート間に配置した、開口を有する第２のシールドとを有する
。システムの構成部分間の距離とサイズは、プレート上の拡散パターンを次第に
変化せしめるため、光が順次プレートに投射されたとき変化せしめる。拡散パタ
ーンの変化が感知されないような可変ホログラフ拡散体を作るため次第に変化す
る拡散パターンを有するプレートを用いる。
【００１２】 可変拡散体は光検知装置またはセンサーに用いる。このセンサーは、導波管と
、光源と、光をコリメートする手段と、及び光検出器とを有する。この光をコリ
メートする手段は、コリメートレンズを有し、上記導波管を介して光が通過した
とき上記導波管が光を平行に維持する。光をコリメートする手段は導波管内に配
置した可変拡散体であり、この可変拡散体は光が導波管から出る前に光をコリメ
ートする。光源と検出器はプリント回路基板上の導波管の同一側に配置する。エ
ンコーダは導波管と検出器の間に配置する。導波管にはメタライズした端部とフ
ァセットを有する一側とを有せしめる。
【００１３】 センサー内の可変拡散体及びまたは導波管と光導体とスキャナとを用いること
によって、センサーとスキャナのサイズを減少でき、可変拡散体と光導体の使用
を可能ならしめる。更に、可変拡散体と光導体を用いれば、サイズが減少し、よ
り正確な拡散パターンが得られるため精度の良い走査と検知を行なうことができ
る。更にまた、異なる拡散角間の変化が感知されないため可変拡散体を用いてよ
り正確な視野ディスプレイを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【００１５】 図１は本発明の第１の実施例における可変拡散体または可変拡散体マスタプレ
ートを作るためのシステム１００を示す。ホログラフ媒体上に、可変拡散体マス
タ上のパターンをインプリントすることによってホログラフ媒体上に可変拡散体
を作るため、可変拡散体マスタを用いる。システム１００はレーザ１１０のよう
なコリメート光源と、対物レンズ１２０と、筒状レンズ１３０と、マスク１４０
と、プレート１５０とを有する。システムの総べての構成部材は軸Ｘに沿って配
置する。プレート１５０はマスク１４０から軸Ｘ方向に距離ｄだけ離間する。そ
の操作においてはレーザ１１０から対物レンズ１２０、筒状レンズ１３０、マス
ク１４０を介してプレート１５０に光を投射し、プレート１５０上に拡散または
スペックル特徴を作る。対物レンズ１２０、筒状レンズ１３０、マスク１４０の
サイズと形状及び相互間の間隔はプレート１５０上に作るスペックルの形状に応
じて変化せしめる。
【００１６】 筒状レンズ１３０は、プレート１５０上に特定のフットプリントまたは拡散角
を得るため変化できる。プレート１５０は、耐水性の感光性またはホトレジスト
材料で被覆したガラス板となし得る。距離ｄは特定のスペックルパターンを得る
ため変え得る。
【００１７】 図２は図１に示すプレート１５０の詳細図であって、プレート１５０及びシス
テム１００はｘ，ｙ，ｚ座標軸上に配置する。例えば、プレート１５０は、ｘ軸
に沿ってマスク１４０から距離ｄだけ離して配置する。
【００１８】 図３は図１に示すマスク１４０の詳細図であって距離ｓだけ互いに離れた第１
，第２のサイドマスク３１０と３２０を有する。第１，第２のサイドマスク３１
０と３２０は両者間に、マスク４０内で幅ｓの開口またはスリット３３０を作る
ため組み合わせることができる。第１，第２のマスク３１０と３２０は図２に示
すｙ軸に沿って両者間の間隔を変える。操作においてはサイドマスク３１０と３
２０間の距離ｓを変えてプレート１５０上にレーザ１１０から投射される光の分
布に影響を及ぼし、プレート１５０に沿って拡散角を変えるようにできる。例え
ば、サイドマスク間の距離ｓをより大きくすればプレート１５０上の拡散角をよ
り大きくできる。サイドマスク間の距離ｓをより小さくすればプレート１５０上
の拡散角はより小さくなる。
【００１９】 換言すれば、スリット３３０の幅ｓはスリット３３０を通る光の量を制御する
ように変えることができる。幅がより小さければスリット３３０を通る光の量は
より少なくなり、プレート１５０上で得られるプロフィルに直接影響する。幅ｓ
がより小さければ楕円角はより小さくなり、幅ｓがより大きくなればより幅の広
い楕円プロフィルが得られる。
【００２０】 光を投射した後プレート１５０を移動し、幅ｓを変えれば、種々異なる拡散角
のものを同一プレート上に記録することができる。この調節はプレート１５０上
で好ましい分布角を得るため段階的に行なうのが好ましい。即ち、拡散角は段階
的手段で変えることができ、プレート１５０上の拡散パターンは互いに重なるよ
うになる。従って、拡散角が次第に変化する拡散パターンを有する可変拡散体を
作ることができる。
【００２１】 プレート１５０は図２に示す任意の軸に沿って再配置でき、スリット３３０の
幅ｓも調節でき、従ってレーザー１１０からプレート１５０に光を投射したとき
、拡散角をプレート１５０上の異なる位置で変えることができる。更にプレート
１５０を再配置すればレーザ１１０からプレート１５０上に投射される光がプレ
ート１５０に沿って重なりスリット３３０の幅ｓが変化したようになる。プレー
ト１５０に沿った光の重なりによって拡散角が変るようになる。プレート１５０
上に作られた拡散体は次いで異なる位置で光を異なる角度に拡散し、この結果、
拡散角変化が裸眼には見えないようになる。例えばプレート１５０上に投射され
た光は面積で互いに10％重なるようになる。従って、得られたプレートは可変拡
散体となり、光を次第に異なる角度で拡散するようになる。
【００２２】 図４〜図７はマスク１４０上のスリット２３０の幅を変えた場合の説明図であ
る。例えば、スリット２３０の幅を図４〜図７に示すように0.2mm，0.5mm，1mm
及び3mmに夫々変える。図８は、スリット２３０の幅を変えた場合のプレート１
５０上の重なり合った拡散パターン８１０〜８６０を示す。操作においては、プ
レート１５０をｙ軸に沿って移動し、一方、スリット２３０の幅を変えて拡散パ
ターン８１０〜８６０を得る。
【００２３】 図９は、スリット２３０の幅を変え、プレート１５０をｙ軸に沿って移動した
ときの説明図である。本発明の好ましい実施例においては、プレート１５０をｙ
軸に沿って水平方向に間歇的に移動する。間歇的な変化によってプレート１５０
上に投射される光によってプレート１５０上に重なり合った、または可変拡散パ
ターンが作られる。本発明の他の実施例においては、プレート１５０の移動及び
スリット２３０の幅変化を自動化し、従って、プレート１５０が移動する間にス
リット２３０の幅を変え、プレート１５０上に可変拡散パターンが形成されるよ
うにする。図１０は、プレート１５０上に作られる種々の拡散パターンの説明図
である。拡散パターン１〜４，５〜８，９〜１２及び１３〜１６は夫々スリット
幅0.2mm，0.5mm，1mm及び3mmに対応する。
【００２４】 図１１は、スリット２３０の幅を変え、プレート１５０をｚ軸に沿って移動し
たときの説明図である。本発明の好ましい実施例においては、プレート１５０を
ｚ軸に沿って垂直方向に間歇的にまたは自動的に移動する。図１２は、プレート
１５０が垂直方向に移動したとき、プレート１５０上に作られる種々の拡散パタ
ーンの説明図である。
【００２５】 図１３〜図１６は、マスク１４０におけるスリット２３０の幅と高さを変えた
場合の説明図である。この実施例においてはスリット２３０の高さを変えるため
付加的サイドマスクを用いる。例えば、図１３〜図１６に示すようにスリット２
３０の幅と高さは0.2×4mm，0.2×8mm，0.2×16mm及び0.2×32mmに変える。図１
７は、図１３〜図１６のようにスリット２３０の幅を変えた場合のプレート１５
０上の拡散パターン１７１０〜１７４０の説明図である。スリットの長さを変え
れば拡散の主角が変る。
【００２６】 図１８は、スリット２３０の大きさを変え、プレート１５０をｙ軸に沿って移
動したときの説明図である。本発明の好ましい実施例においては、プレート１５
０をｙ軸に沿って水平方向に間歇的または連続的に移動する。プレート１５０は
自動化することによってｙ軸に沿って連続的に移動できる。間歇的な変化によっ
てプレート１５０上に投射される光によってプレート１５０上に重なり合ったま
たは種々の拡散パターンが作られる。図１９はプレート１５０上に作られた種々
の拡散パターンの説明図である。
【００２７】 図２０は、スリット２３０の大きさを変え、プレート１５０をｚ軸に沿って移
動したときの説明図である。本発明の好ましい実施例においては、プレート１５
０をｚ軸に沿って垂直方向に間歇的にまたは自動的に移動する。図２１は、プレ
ート１５０が垂直方向に移動した時、プレート１５０上に作られる種々の拡散パ
ターンの説明図である。
【００２８】 図２２は、本発明の他の実施例における可変拡散体を作るためのシステム２２
００の説明図である。このシステム２２００はレーザ２２１０、対物レンズ２２
２０、第１シールド２２３０、マスク２２４０、ブロッカー２２５０、第２シー
ルド２２６０、プレート２２７０を有する。システムの総べての構成部品はｘ軸
に沿って配置できる。第１及び第２シールドは夫々スリット２２３５と２２６５
を有する。図２２では、第２シールド２２６０とプレート２２７０がｘ軸に沿っ
て種々の位置Ｐ１〜Ｐ４に配置されている。操作においては、レーザ２２１０か
らの光を対物レンズ２２２０、第１シールド２２３０、マスク２２４０、ブロッ
カー２２５０、第２シールド２２６０を介してプレート２２７０に投射し、拡散
特徴をプレート２２７０に作る。
【００２９】 図２３〜図２６は、位置Ｐ４〜Ｐ１に応じて変るスロット２２３５とブロッカ
ー２２５０の大きさ変化を示す。例えば、図２６は位置Ｐ１の場合でスロットが
極めて大きいか、または、第１シールド２２３０を有せず、及びスロットが極め
て小さいか、またはブロッカー２２５０を有しない。プレート２２７０上には種
々のスペックルが既に説明したように順次に、及びまたは重なるように、及び間
歇的にまたは連続的に形成される。図２７は、プレート２２７０上に種々の拡散
またはスペックルパターンがシステム２２００の素子の大きさ及び位置Ｐ１〜Ｐ
４の変化に応じて形成されることを示す。より大きい円形は拡散角がより大きい
ことを示す。
【００３０】 上述のシステムは、拡散体を通じて拡散角が次第に変化する可変拡散体の種々
の型に用い得る。拡散角が次第に変化するという意味は、拡散角が位置的に変化
し、裸眼では感知できないようになることである。この次第に変化する状態は拡
散パターンの重ね合わせによって作られる。また、上記次第に変化する状態は、
少なくともマスク内のスリットを変えながらプレートを連続的に移動することに
よって拡散パターンを連続的に形成して得られる。作られる種々の型の可変拡散
体は対称及び非対称可変拡散体を含む。
【００３１】 図２８は、対称可変拡散体２８００を示す。この対称可変拡散体は、拡散体に
沿って拡散角が対称的に変化する。例えば、拡散角は、拡散体の一縁で3度、中
心で20度、対向縁で3度と次第に変化する。
【００３２】 図２９は非対称可変拡散体２９００の説明図である。この非対称可変拡散体は
拡散体に沿って拡散角が非対称に次第に変化する。例えば、一端においてより少
ない角度、他端においてより大きい角度に次第に変化する。他の例では、拡散角
は、可変拡散体の用途に応じて可変拡散体に沿った異なる位置で変化する。
【００３３】 図３０は背景光ディスプレイ３０００における可変拡散体の説明図である。こ
の背景光ディスプレイ３０００は、可変拡散体３０１０と、この可変拡散体３０
１０の両端に配置した光源３０２０と３０３０とを有する。操作においては、光
源３０２０と３０３０が背景光ディスプレイ３０００に対する光を作る。可変拡
散体３０１０は背景光ディスプレイ３０００の垂直軸に沿って異なる角度で光を
反射する。例えば、拡散角は、可変拡散体３０１０の中心で20度から可変拡散体
３０１０の縁で3度迄変化する。更に、背景光ディスプレイは、可変拡散体３０
１０の一縁で１つの光源３０２０を有するこの実施例においては、可変拡散体３
０１０は、可変拡散体３０１０の垂直軸に沿って対称に拡散角が変化する。
【００３４】 図３１は、エンコーダまたはセンサー３１００の説明図である。このセンサー
３１００は、ＬＥＤのような光源３１１０と、この光源３１１０から投射される
光３１１５と、コリメータレンズ３１２０と、エンコーダデスク３１４０と、こ
のエンコーダデスク３１４０内の孔３１５０と、光検出器等の検出器３１３０と
を含む。操作においては、光源３１１０がコリメータレンズ３１２０に光３１１
５を投射する。このコリメータレンズ３１２０は光３１１５を平行としエンコー
ダデスク３１４０に投射する。このエンコーダデスク３１４０はその軸の周りに
回転可能である。検出器３１３０はエンコーダデスク３１４０の孔３１５０を通
った光３１１５を検出する。エンコーダデスク３１４０が回転したとき、検出器
３１３０が光３１１５の変化を検出できる。更に、孔３１５０は特定のパターン
に配列できる。孔３１５０を特定のパターンに並べたとき、検出器３１３０は光
３１１５の変化を検出してエンコーダデスク３１４０の位置を定める。検出器３
１３０は検出信号を外部のシステムに送り、軸の周りに回転するエンコーダデス
ク３１４０の速度をシステムによって決定する。外部システムは検出器３１３０
からの信号によってエンコーダデスク３１４０の位置をも検出できる。このシス
テムはエンコーダデスクに制限されない。このシステムは移動シートまたはセン
サーとして有効な他の装置と共に用い得る。図３２は、センサー３２００を示す
。このセンサー３２００は、ＬＥＤのような光源３２１０と、この光源３２１０
から投射される光３２１５と、コリメータレンズ３２２０と、ホログラフ光導体
のような導波管３２３０と、エンコーダデスク３２４０と、このエンコーダデス
ク３２４０内の孔３２５０と、光検出器等の検出器３２６０と、プリント回路基
板（ＰＣＢ）３２７０とを含む。導波管３２３０はピン３２８０によってＰＣＢ
３２７０上に支持する。導波管３２３０は端部３２３３と３２３６を有する。更
に、この端部３２３３と３２３６は導波管３２３０の底部から30度と50度の間の
角度で傾斜せしめる。光源３２１０と検出器３２６０は同一面上に配置しＰＣＢ
３２７０に取り付ける。
【００３５】 操作においては、光源３２１０がコリメータレンズ３２２０に光３２１５を投
射する。このコリメータレンズ３２２０は光３２１５を平行とし、導波管３２３
０を介してエンコーダデスク３２４０に投射し、検出器３２６０に加える。導波
管は平行な光３２１５をエンコーダデスク３２４０に加える。このエンコーダデ
スク３２４０はその軸の周りに回転可能である。検出器３２６０はエンコーダデ
スク３２４０の孔３２５０を通った光３２１５を検出する。エンコーダデスク３
２４０が回転したとき、検出器３２６０がセンサー３１００について説明したと
同様に光３２１５の変化を検出する。
【００３６】 図３３は、本発明の他の実施例におけるセンサー３３００を示し、図３２と同
様の構成要素を有する。センサー３３００はコリメータレンズ３２２０を必要と
しない。センサー３３００は可変反射器の形の可変拡散体と、導波管３２３０内
に設けたメタライズ溝またはファセットとを用いる。このファセットまたは可変
拡散体は導波管３２３０の底部３３８０に設ける。このファセットは、光３２１
５が導波管３２３０を通過する時これを平行とする。例えば、可変拡散体は導波
管３２３０の底部に設け、反射角を変え、その結果、平行光がエンコーダデスク
３２４０に向かうようにする。さらに、導波管３２３０は光３２１５を180°調
節する必要はない。導波管３２３０によって光３２１５を導波管３２３０の外側
に導き、エンコーダデスク３２４０と検出器３２６０は導波管３２３０の上記外
側に位置せしめる。更にまた、導波管３２３０によって光３２１５を導波管３２
３０の頂部からエンコーダデスク３２４０と検出器３２６０に導く。
【００３７】 例えば上記エンコーダは自動車産業に用い、例えば駆動輪の回転数検出に用い
る。また、エンコーダは、例えばロボット産業に用い、例えばロボットアームの
移動量測定に用いる。即ち、エンコーダは対象物の位置や運動を定めるために好
適で種々の用途を有する。
【００３８】 図３４はスキャナ３４００を示す。スキャナ３４００は、ハウジング３４１０
と、光源３４２０と、この光源３４２０からの光３４２５と、レンズ３４３０と
、焦点レンズ３４４０と、検出アレイ３４５０とを有する。光源３４２０は表面
装着発光ダイオード（ＬＥＤ）である。スキャナ３４００の総べての構成要素は
図３４に示すようにハウジング３４１０に取り付ける。
【００３９】 操作においては、光源３４２０からの光３４２５はレンズ３４３０を通る。レ
ンズ３４３０は回折格子を有し、バーコード３４６０に光３４２５を指向し、こ
の光３４２５は焦点レンズ３４４０に反射される。焦点レンズ３４４０は光をフ
ォーカスし、検出アレイ３４５０に加える。検出アレイ３４５０はバーコード３
４６０のパターンを検出する。図３５は本発明の他の実施例におけるスキャナ３
５００を示す。このスキャナ３５００は、光源３５１０、光源３５１０からの光
３５１５、光導体または導波管３５２０、焦点レンズ３５３０、検出アレイ３５
４０を有する。光源３５１０は表面装着ＬＥＤである。更に、光導体３５２０は
、メタライズ面３５２２と、全内面反射（ＴＩＲ）溝３５２４と、可変拡散体３
５２６とを有する。
【００４０】 操作においては、光源３５１０からの光３５１５は光導体３５２０に入る。光
３５１５はメタライズ面３５２２で反射されＴＩＲ溝３５２４に向かう。ＴＩＲ
溝３５２４は光３５１５を反射し、可変拡散体３５２６に加える。可変拡散体３
５２６は次いで光３５１５をフォーカスしバーコード３５５０等の対象物に加え
る。スキャナ３５００の中心から離れた可変拡散体３５２６の部分ではスキャナ
３５００の中心に近い可変拡散体３５２６の部分よりも光３５１５を大きい角度
で放射できるようにする。即ち、可変拡散体３５２６は、スキャナ３５００の中
心から離れた部分での拡散角はより小さく、スキャナ３５００の中心に近い部分
での拡散角はより大きくする。従って、光３５１５はバーコード３５５０に向っ
てより効率良く加えられる。バーコード３５５０は次いで光を焦点レンズ３５３
０に反射する。焦点レンズ３５３０は光をフォーカスして検出アレイ３５４０に
加え、バーコード３５５０のパターンを検出する。
【００４１】 スキャナ３４００のサイズをスキャナ３５００のサイズに縮少せしめることに
よってよりコンパクトなデザインを達成できる。更に、より小さいスキャナ３５
００では、光３５１５が検出アレイ３５４０に達する迄の距離が小さいので精度
を向上できる。
【００４２】 図３６は、本発明の他の実施例におけるスキャナ３６００を示す。このスキャ
ナ３６００は、光源３６１０と、この光源３６１０からの光３６１５と、光導体
３６２０と、検出アレイ３６３０とを有する。光源３６１０は表面装着ＬＥＤで
ある。更に、光導体３６２０は、メタライズ面３６２２と、全内部反射（ＴＩＲ
）溝３６２４と、可変拡散体３６２６とを有する。
【００４３】 操作においては、光源３６１０からの光３６１５は光導体３６２０に入る。光
３６１５はメタライズ面３６２２で反射されＴＩＲ溝３６２４に向かう。ＴＩＲ
溝３６２４は光３６１５を反射し、可変拡散体３６２６に加える。可変拡散体３
６２６は次いで光３６１５をフォーカスし検出アレイ３６３０に加える。スキャ
ナ３６００の中心から離れた可変拡散体３６２６の部分ではスキャナ３６００の
中心に近い可変拡散体３６２６の部分よりも光３６１５を大きい角度で放散でき
るようにする。即ち、可変拡散体３６２６は、スキャナ３６００の中心から離れ
た部分での拡散角はより小さく、スキャナ３６００の中心に近い部分での拡散角
はより大きくする。
【００４４】 図３７は、本発明の他の実施例におけるスキャナ３７００を示す。このスキャ
ナ３７００は、光源３７１０と、この光源３７１０からの光３７１５と、光導体
３７２０とを有する。光源３７１０は表面装着ＬＥＤである。更に、光導体３７
２０は、メタライズ面３７２２と、反射可変拡散体３７２４とを有する。
【００４５】 操作においては、光源３７１０からの光３７１５は光導体３７２０に入る。光
３７１５はメタライズ面３７２２で反射し反射可変拡散体３７２４に加える。反
射可変拡散体３７２４は光３７１５を反射し光導体３７２０外に向ける。好まし
い実施例においては、可変拡散体は光３７１５を光導体３７２０を出る前に平行
光とする。
【００４６】 可変拡散体３７２４は対称可変拡散体とし、スキャナ３７００の中心から離れ
た可変拡散体３７２４の部分ではスキャナ３７００の中心に近い可変拡散体３７
２４の部分よりも光３７１５を大きい角度で放散できるようにする。即ち、可変
拡散体３７２４は、スキャナ３７００の中心から離れた部分での拡散角はより小
さく、スキャナ３７００の中心に近い部分での拡散角はより大きくする。
【００４７】 図３８は光導体システム３８００の説明図である。この光導体システム３８０
０は、光源３８１０と、この光源３８１０からの光３８１５と、光導体３８２０
とを有する。光源３８１０は表面装着ＬＥＤである。更に、光導体３８２０は、
少なくとも１側におけるメタライズ面３８２２と、反射可変拡散体の形の可変拡
散体３８２４とを有する。
【００４８】 操作においては、光源３８１０からの光３８１５は光導体３８２０に入る。光
３８１５はメタライズ面３８２２で反射し可変拡散体３８２４に加える。可変拡
散体３８２４は光３８１５を反射し光導体３８２０外に向ける。好ましい実施例
においては、可変拡散体３８２４は光３８１５を光導体３８２０を出る前に平行
光とする。
【００４９】 光源３８１０から離れた可変拡散体３８２４の部分では光源３８１０に近い可
変拡散体３８２４の部分よりも光３８１５を大きい角度で放散できるようにする
。即ち、可変拡散体３８２４は、光源３８１０から離れた部分での拡散角はより
大きく、光源３８１０に近い部分での拡散角はより小さくする。
【００５０】 図３９は光導体システム３９００の説明図である。この光導体システム３９０
０は、光源３９１０と、この光源３９１０からの光３９１５と、光導体３９２０
とを有する。光源３９１０は表面装着ＬＥＤである。更に、光導体３９２０は、
少なくとも１側におけるメタライズ面３９２２のような反射シートと、可変拡散
体３９２４とを有する。
【００５１】 操作においては、光源３９１０からの光３９１５は光導体３９２０に入る。光
３９１５は拡散面３９２４で反射する。可変拡散体３９２４は光３９１５を検出
アレイ３９４０に向かって加える。即ち、光源３９１０から離れた可変拡散体３
９２４の部分では光源３９１０に近い可変拡散体３９２４の部分よりも光３９１
５を大きい角度で放散できるようにする。即ち、可変拡散体３９２４は、光源３
９１０に近い部分での拡散角はより小さく、光源３９１０より離れた部分での拡
散角はより大きくする。
【００５２】 図４０は光導体システム４０００の説明図である。この光導体システム４００
０は、光源４０１０と、この光源４０１０からの光４０１５と、光導体４０２０
とを有する。光源４０１０は表面装着ＬＥＤであり、光導体４０２０の一側に配
置されている。更に、光導体４０２０は、反射可変拡散体の形の可変拡散体４０
２２を有する。
【００５３】 操作においては、光源４０１０からの光４０１５は光導体４０２０に入る。可
変拡散体４０２２は光４０１５を反射し光導体４０２０外に向ける。光源４０１
０から離れた可変拡散体４０２２の部分では光源４０１０に近い可変拡散体４０
２２の部分よりも光４０１５を大きい角度で拡散できるようにする。即ち、可変
拡散体４０２４は、光源４０１０に近い部分での拡散角はより小さく、光源４０
１０から離れた部分での拡散角はより大きくする。
【００５４】 図４１は光導体システム４１００の説明図である。この光導体システム４１０
０は、光導体システム４１００の一側に配置した光源４１１０と、この光源４１
１０からの光４１１５と、光導体４１２０と、光成形拡散体４１４０とを有する
。光源４１１０は表面装着ＬＥＤである。更に、光導体４１２０は、少なくとも
一側におけるメタライズ面または全内面反射（ＴＩＲ）面のような反射シート４
１２２と、可変拡散体４１２４とを有する。
【００５５】 操作においては、光源４１１０からの光４１１５は光導体４１２０の一側に入
る。光４１１５は可変拡散体４１２４の拡散面から反射する。可変拡散体４１２
４は光４１１５を光成形拡散体４１４０を介して光導体４１２０外に向ける。光
成形拡散体４１４０は次いで光導体４１２０から出る光を成形する。即ち、可変
拡散体４１２４は、光源４１１０から離れた可変拡散体４１２４の部分では光源
４１１０に近い可変拡散体４１２４の部分よりも光４１１５を大きい角度で放散
できるようにする。即ち、可変拡散体４１２４は、光源４１１０に近い部分での
拡散角はより小さく、光源４１１０から離れた部分での拡散角はより大きくする
。
【００５６】 上記スキャナはバーコードのためのものに制限するものではない。例えば、ス
キャナ３５００は通貨や紙幣の受入器として使用できる。操作においては、通貨
を例えば、自動販売機に挿入すれば、スキャナ３５００は通貨を走査し、通貨の
眞贋を定め、価値を判断する。図３５の例においては、バーコード３５５０を通
貨に交換する。検出アレイ３５４０は通貨の特徴を検出するために用い得る。
【００５７】 可変拡散体は種々の用途、例えば、エレベータ階数表示、道路標識、空港出発
サイン、ストアサイン、出口サイン、建築物照明、ガソリンスタンドサイン、自
動車ディスプレイ、コックピットディスプレイ，医療用センサ、センサ照明、機
械観察におけるセンサのための源、広域位置決めシステムユニット、バンク端子
、玩具及び工業用品のため使用できる。
【００５８】 本発明は上記実施例に限定されることはない。上述の要素は任意のものに交換
可能である。例えば、図３７〜図４０の光導体は図３３のセンサー３３００と組
み合せて、光がエンコーダ３２４０を介して検出器３２６０に送られる前に正し
く平行光とすることができる。
【００５９】 以上、特定の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく
本発明の範囲内で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 可変拡散体の製造方法説明図である。
【図２】 プレートの説明図である。
【図３】 マスクの説明図である。
【図４】 マスク上のスリットの幅の説明図である。
【図５】 マスク上のスリットの幅の説明図である。
【図６】 マスク上のスリットの幅の説明図である。
【図７】 マスク上のスリットの幅の説明図である。
【図８】 重なった拡散パターンの説明図である。
【図９】 プレートの移動方向説明図である。
【図１０】 種々の拡散パターンの説明図である。
【図１１】 プレートの移動方向説明図である。
【図１２】 種々の拡散パターンの説明図である。
【図１３】 スリットの幅と高さの説明図である。
【図１４】 スリットの幅と高さの説明図である。
【図１５】 スリットの幅と高さの説明図である。
【図１６】 スリットの幅と高さの説明図である。
【図１７】 拡散パターンの説明図である。
【図１８】 プレートの移動方向説明図である。
【図１９】 拡散パターンの説明図である。
【図２０】 プレートの移動方向説明図である。
【図２１】 拡散パターンの説明図である。
【図２２】 可変拡散体の製造システムの説明図である。
【図２３】 スロットとブロッカーの形状説明図である。
【図２４】 スロットとブロッカーの形状説明図である。
【図２５】 スロットとブロッカーの形状説明図である。
【図２６】 スロットとブロッカーの形状説明図である。
【図２７】 プレート上の拡散パターンの説明図である。
【図２８】 対称可変拡散体の説明図である。
【図２９】 対称可変拡散体の説明図である。
【図３０】 背景光ディスプレイにおける可変拡散体の説明図である。
【図３１】 センサーの説明図である。
【図３２】 センサーの他の実施例説明図である。
【図３３】 センサーの他の実施例説明図である。
【図３４】 バーコードスキャナの説明図である。
【図３５】 センサーの他の実施例説明図である。
【図３６】 センサーの他の実施例説明図である。
【図３７】 センサーの他の実施例説明図である。
【図３８】 光導体システムの説明図である。
【図３９】 光導体システムの他の実施例説明図である。
【図４０】 光導体システムの説明図である。
【図４１】 光導体システムの他の実施例説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｄ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ホッセイニ アバス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90501 トーランス アーリントン アベ ニュー 1325 (72)発明者 シー リック エル． アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91361 ウエストレイク ビレッジ ゴー ルド スプリング プレイス 868 (72)発明者 ウォン サン ツアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90501 トーランス ウエスト セパルベ ダ ブールバード 2270 アパートメント 29 Ｆターム(参考） 2K008 AA05 BB05 CC03 DD03 EE01 FF07 HH23 HH25 5B035 BB03 BB05 5B072 CC24 DD02 KK02 LL07 LL10 LL11 LL18 5F041 EE25 FF11 FF16

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光放射光源と、 反射面と拡散体とを含み、上記光源からの光の通路に配置された光導体と、及
    び 上記光源から放射された光を受け取る検出アレイと より成り、上記反射面が光を拡散体に向って反射し、拡散体が光導体から光を
    拡散する 光走査装置。
  2. 【請求項２】 更に反射溝を有し、この反射溝を介して上記反射面が光を拡
    散体に向って反射し、上記反射溝が光を拡散体に向って反射する請求項１記載の
    装置。
  3. 【請求項３】 更に対象物を有し、この対象物が拡散体からの光を上記検出
    アレイに向って反射する請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 上記対象物が、バーコードと、書類と、クレジットカードと
    、小切手と、トラベラーズチェックと、機械視察物及び通貨の少なくとも１つで
    ある請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 更に焦点レンズを有し、この焦点レンズが上記対象物から反
    射した光を上記検出アレイに向って集める請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】 上記光源が表面装着発光ダイオードを有する請求項２記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 上記拡散体が可変拡散体と、プリズム構造と組み合せた非均
    等拡散体の少なくとも１つを有する請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 ホログラフ媒体と、 このホログラフ媒体を通して拡散角が次第に変る拡散パターンと を有する光拡散装置。
  9. 【請求項９】 上記角度が45°と135°の何れかである請求項８記載の装置
    。
  10. 【請求項１０】 上記拡散パターンが、上記ホログラフ媒体を通して次第に
    変る拡散パターンを作るため互いに重ねられる拡散角の異なる複数の拡散パター
    ンを有する請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】 上記複数の拡散パターンがその面積の約10％が互いに重な
    る請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 上記拡散パターンが上記ホログラフ媒体の軸を横切って非
    対称に変化する請求項１０記載の装置。
  13. 【請求項１３】 上記拡散パターンが上記ホログラフ媒体の軸を横切って直
    線的に変化する請求項１０記載の装置。
  14. 【請求項１４】 更に、エレベータ階数表示、道路標識、空港出発サイン、
    ストアサイン、出口サイン、建築物照明、ガソリンスタンドサイン、自動車ディ
    スプレイ、コックピットディスプレイ、医療用センサ、センサ照明、機械観察に
    おけるセンサのための源、広域位置決めシステムユニット、バンク端子、機械観
    察、玩具及びホログラフ媒体を含む工業用品の少なくとも１つを有する請求項１
    ０記載の装置。
  15. 【請求項１５】 光を投射する光源と、 上記光源から投射された光の通路に設けたマスクと、及び このマスクを通して光を通過せしめるため上記マスクに形成したサイズ可変の
    開口と を有する可変拡散マスタの製造装置。
  16. 【請求項１６】 更に上記マスクの開口を通る光の通路に設けたプレートを
    有する請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 上記光源が、上記マスクの開口を通して上記プレートの重
    なる部分に順次に光を投射する請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 上記光源が、上記マスクの開口を通して軸に沿った上記プ
    レートの重なる部分に順次に光を投射する請求項１６記載の装置。
  19. 【請求項１９】 更に、上記光源から投射される光の通路に設けた筒状レン
    ズを有する請求項１６記載の装置。
  20. 【請求項２０】 更に、上記光源に対し上記マスクの反対側に設けたブロッ
    カーを有し、このブロッカーが光源から投射される光の通路に位置され、上記光
    源から投射される光の一部をブロックする請求項１６記載の装置。
  21. 【請求項２１】 更に、上記光源から投射される光の通路に設けた第１のシ
    ールドと、及び この第１のシールドに形成した開口と を有し、上記光源から投射され上記開口を通る光の一部がシールドされる請求
    項１７記載の装置。
  22. 【請求項２２】 更に、上記光源に対し上記マスクの反対側に設けた第２の
    シールドと、及び この第２のシールドに形成した開口と を有し、上記第２のシールドが光源から投射される光の通路に位置され、上記
    光源から投射され上記開口を通る光の一部がシールドされる請求項２１記載の装
    置。
  23. 【請求項２３】 上記第２のシールドが、上記マスクと光源の少なくとも１
    つから或る距離に位置され、この距離が上記プレートの各重なり部分で変化する
    請求項２１記載の装置。
  24. 【請求項２４】 上記マスク及び第２のシールドの開口のサイズが上記プレ
    ートの各重なり部分で変化する請求項１７記載の装置。
  25. 【請求項２５】 プレートを光源の前部に配置し、及び このプレートの重なり部分に光源からの光を順次に放射する 可変拡散マスタの製造方法。
  26. 【請求項２６】 更に、上記プレートと光源間に、開口を有するマスクを配
    置し、及び 上記マスクの開口のサイズを順次の光放射毎に変える請求項２５記載の方法。
  27. 【請求項２７】 更に、上記マスクとプレート間にブロッカーを配置し、及
    び 上記ブロッカーのサイズを少なくとも順次の光放射の１つで変える 請求項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】 更に、開口を有するシールドを上記ブロッカーとプレート
    間に配置し、 上記シールドの開口のサイズを順次の光放射毎に変える請求項２７記載の方法
    。
  29. 【請求項２９】 更に、上記光源からの上記プレートの距離を順次の各光放
    射毎に変える請求項２６記載の方法。
  30. 【請求項３０】 導波管と、 この導波管の一側に配置した、上記導波管を通して光を放射する光源と、 光をコリメートする手段と、及び 上記導波管を介して上記光源によって作られた光を検出する光検出器と より成る光走査装置。
  31. 【請求項３１】 上記光をコリメートする手段が、上記光源と導波管間に配
    置した上記導波管を介して上記光源からの光をコリメートするコリメートレンズ
    を有し、上記導波管を介して光が通過したとき上記導波管が光を平行に維持する
    請求項３０記載の装置。
  32. 【請求項３２】 更に、上記光源と光検出器を配置するプリント回路基板を
    有する請求項３１記載の装置。
  33. 【請求項３３】 更に、上記検出器と導波管間に配置したエンコーダを有す
    る請求項３０記載の装置。
  34. 【請求項３４】 上記エンコーダがエンコーダデスクを有する請求項３３記
    載の装置。
  35. 【請求項３５】 上記導波管が、第１のメタライズ端部と、第２のメタライ
    ズ端部と、ファセットを含む一側とを有し、上記第２のメタライズ端部に対し上
    記導波管の反対端に上記第１のメタライズ端部が位置している請求項３０記載の
    装置。
  36. 【請求項３６】 上記第１，第２のメタライズ端部が夫々上記ファセットを
    含む一側から30〜50度の角度範囲で傾斜する請求項３５記載の装置。
  37. 【請求項３７】 上記光検出器が、上記光源と同じ側の上記導波管に隣接し
    て配置されている請求項３７記載の装置。
  38. 【請求項３８】 上記光をコリメートする手段が可変拡散体を有する請求項
    ３０記載の装置。
  39. 【請求項３９】 導波管と、 上記導波管の一側に隣接して配置された、上記導波管に光を放射する光源と、 エンコーダと、 上記導波管とエンコーダを通る光源からの光を検出する光検出器と より成る光検出装置。
  40. 【請求項４０】 光導体と、及び 上記光導体に設けた可変拡散体と より成る光分配装置。
  41. 【請求項４１】 光放射光源と、 反射面と拡散体とを含み、上記光源からの放射光の通路に配置された導波管と
    、及び 上記光源から放射された光を受け取る検出アレイと より成り、上記反射面が光を拡散体に向って反射し、拡散体が光を導波管から
    拡散する 光走査装置。
  42. 【請求項４２】 上記対象物が、バーコードと、書類と、クレジットカード
    と、小切手と、トラベラーズチェックと、機械視察物及び通貨の少なくとも１つ
    を有し、少なくとも１つのシステムを最小ならしめる請求項３記載の装置。
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