JP2004145603A - バーコード読み取り装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保できるバーコード読み取り装置を提供する。
【解決手段】波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段1と、光源手段1から出射される光を収束する集光レンズ2と、集光レンズ2からの収束光を偏向してバーコード面6のバーコードを走査する走査手段5と、光源手段1から第1の光と第2の光とを交互に出射させるように、光源手段1の駆動を制御する駆動制御手段23と、バーコード面6で反射される第1の光および第2の光を受光する受光手段9とを有し、第1の光と第2の光とによりバーコードを交互に走査するようにして、受光手段9の出力に基づいてバーコードを読み取る。
【選択図】 図1
【解決手段】波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段1と、光源手段1から出射される光を収束する集光レンズ2と、集光レンズ2からの収束光を偏向してバーコード面6のバーコードを走査する走査手段5と、光源手段1から第1の光と第2の光とを交互に出射させるように、光源手段1の駆動を制御する駆動制御手段23と、バーコード面6で反射される第1の光および第2の光を受光する受光手段9とを有し、第1の光と第2の光とによりバーコードを交互に走査するようにして、受光手段9の出力に基づいてバーコードを読み取る。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体に印刷されたバーコードを光学的に走査して読み取るバーコード読み取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のバーコード読み取り装置として、例えば図4および図5に斜視図および平面図で示すようなものが知られている。このバーコード読み取り装置では、レーザダイオード(以下、LDとも言う)51から出射されたレーザ光を、集光レンズ52で収束して、開口絞り53およびコレクターレンズ54の中央に形成した開口を経て回動ミラー55で偏向し、これによりバーコード面56に照射して印刷されているバーコード57を走査するようにしている。
【0003】
また、バーコード面56からの反射光は、回動ミラー55およびコレクターレンズ54で順次反射した後、バンドパスフィルタ58を経てホトディテクタ59で受光し、その出力に基づいてバーコード57を読み取るようにしている。
【0004】
回動ミラー55は、中央部において板バネ61を介してブラケット62に往復回動可能に支持されていると共に、回動ミラー55の一端部にはミラーアーム63を介して棒状の磁石64が連結されている。磁石64は、駆動コイル65を巻装したボビン66に挿脱可能に設けられ、駆動コイル65に所要の交番電流を供給することにより、ボビン66に対して挿脱してミラーアーム63を介して回動ミラー55を板バネ61の固有振動数とほぼ等しい周波数で往復回動させるようになっている。
【0005】
このようなバーコード読み取り装置では、バーコードの読み取り可能距離および読み取り可能密度が広範囲であることが望まれ、そのためには開口絞り53および集光レンズ52の開口絞り53からの焦点位置を適切に設定する必要がある。
【0006】
ところが、開口絞り53をあまり大きく設定すると、焦点面近傍ではレーザ光のスポット径を小さくでき、高密度のバーコードの読み取りが容易となるが、焦点深度が浅くなって広範囲の距離での読み取りが困難になる。これに対し、開口絞り53をあまり小さく設定すると、焦点深度が深くなって広範囲の距離での読み取りが可能となるが、焦点面近傍でのレーザ光のスポット径が大きくなって高密度のバーコードの読み取りが困難になる。
【0007】
そこで、従来は、バーコードの読み取り可能距離および読み取り可能密度のバランスをとり、焦点面近傍で高密度のバーコードを読みのに必要なスポット径を確保すると共に、ある程度広範囲の距離で読み取りができるように、開口絞り53の大きさおよび集光レンズ52の焦点位置を調整するようにしている。
【0008】
表1は、その調整例を示すもので、λはレーザ光の波長、fは集光レンズ52の焦点距離を示している。
【0009】
【表1】
【0010】
また、表2および図6に、上記の調整1〜調整4におけるバーコード読み取り距離(開口絞り53からの距離)とスポット径との関係を示す。なお、スポット径は、1/e2の強度で定義された直径を示す。
【0011】
【表2】
【0012】
一般に、バーコード読み取り装置では、最小幅のバーあるいはスペースが5ミル(mil)程度(1ミル=1/1000インチ=25.4μm)の密度のバーコードが読めるようにすることが望ましく、そのためには最小スポット径が170μm程度以下となっていることが望ましい。また、このような状況において、なるべく遠側において低密度のバーコードも読めるように、遠側においてもスポット径が著しく大きくならないことが望ましい。このような観点から、従来は、集光レンズ52の焦点位置を表1の調整2または調整3に示した焦点位置の近傍に設定する場合が多い。
【0013】
なお、上述したようなLDを用いるバーコード読み取り装置は、例えば非特許文献1に記載されている。
【0014】
【非特許文献1】
浅野恭右・深田陸雄 編著「これからのバーコードシステム」工業調査会、1992年7月1日、p.186−187
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したバーコード読み取り装置において、高密度のバーコードの読み取り性能を十分に確保する場合には、例えば調整1のように設定することが考えられる。この設定によると、近側(100mm程度の距離)において十分小さなスポットを得ることができるので、高密度(例えば5ミル)のバーコードの読み取り性能を確保することができる。しかし、この場合には、遠側でのスポット径が大きくなるため、中密度(10ミル、13ミル)のバーコード、およびそれよりも低密度のバーコードの読み取り距離を広く確保することが困難となる。
【0016】
また、調整3や調整4に設定した場合には、遠側での中密度および低密度のバーコードの読み取り範囲は広く確保できるが、近側での高密度のバーコードの読み取りが困難になる。
【0017】
また、調整2に設定した場合には、高密度および低密度のバーコードの読み取り範囲はある程度確保できるものの、使用頻度が最も高い中密度(10ミル、13ミル)のバーコードの読み取り範囲はそれほど大きくならない。
【0018】
ここで、中密度のバーコードの場合には、信号処理回路やデコード回路によっても異なるが、一般には、スポット径がバーコードの細バー幅の2倍程度以内であれば読み取りが可能である。このため、調整2に設定した場合には、10ミルのバーコードで読み取り限界が200mm強、13ミルのバーコードで読み取り限界が300mm弱しか期待できず、十分な読み取り性能を確保することができないことになる。
【0019】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保できるよう適切に構成したバーコード読み取り装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係るバーコード読み取り装置の発明は、波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段と、
上記光源手段から出射される光を収束する集光レンズと、
上記集光レンズからの収束光を偏向してバーコード面のバーコードを走査する走査手段と、
上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるように、該光源手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
上記バーコード面で反射される上記第1の光および上記第2の光を受光する受光手段とを有し、
上記第1の光と上記第2の光とにより上記バーコードを交互に走査するようにして、上記受光手段の出力に基づいて上記バーコードを読み取るよう構成したことを特徴とするものである。
【0021】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のバーコード読み取り装置において、上記光源手段は、1チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴するものである。
【0022】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のバーコード読み取り装置において、上記光源手段は、同一パッケージ内に収容された2チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴とするものである。
【0023】
請求項4に係る発明は、請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置において、上記集光レンズは、アッベ数が45以下の硝材で形成された単レンズからなることを特徴とするものである。
【0024】
請求項5に係る発明は、請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置において、上記集光レンズは回折光学素子からなることを特徴とするものである。
【0025】
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のバーコード読み取り装置において、上記走査手段は、上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出する偏向角検出手段を有し、上記偏向角検出手段の出力に基づいて上記駆動制御手段により上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるよう構成したことを特徴とするものである。
【0026】
請求項7に係る発明は、請求項6に記載のバーコード読み取り装置において、上記走査手段は上記集光レンズからの収束光を反射させて偏向する往復回動可能な回動ミラーを有し、上記偏向角検出手段は磁気的に係合して相対的に変位可能な磁石および検出コイルを有し、上記磁石または上記検出コイルを上記回動ミラーの回動により変位するように該回動ミラーに結合して、上記検出コイルの出力に基づいて上記回動ミラーによる上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出するよう構成したことを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバーコード読み取り装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0028】
図1は、第1実施の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段として、1チップ2波長レーザダイオード(以下、2波長LDと略記する)1を用い、この2波長LD1から出射されるレーザ光を、集光レンズ2で収束して、開口絞り3およびコレクターレンズ4の中央に形成した開口を経て走査手段5で偏向し、これによりバーコード面6に照射して印刷されているバーコードを走査するようにする。
【0029】
また、バーコード面6からの反射光は、走査手段5およびコレクターレンズ4で順次反射させた後、バンドパスフィルタ8を経て受光手段であるホトディテクタ9で受光し、その出力に基づいてバーコードを読み取るようにする。
【0030】
走査手段5には、2波長LD1からのレーザ光を反射させて偏向すると共に、バーコード面6からの反射光をコレクターレンズ4に導く回動ミラー11を設ける。この回動ミラー11は、その中央部において板バネ12を介してブラケット13に往復回動可能に支持すると共に、一端部にはミラーアーム14を介して棒状の磁石15を、ボビン16に対して挿脱自在に連結して設ける。
【0031】
本実施の形態では、ボビン16に駆動コイル17と検出コイル18とを巻装し、駆動コイルドライバ21から駆動コイル17に所要の交番電流を供給することにより、磁石15をボビン16に対して挿脱してミラーアーム14を介して回動ミラー11を板バネ12の固有振動数とほぼ等しい周波数で往復回動させ、その回動位置すなわちレーザ光の偏向角を検出コイル18で検出する。すなわち、磁石15および検出コイル18により偏向角検出手段を構成する。
【0032】
検出コイル18の出力は、折り返しタイミング検出回路22に供給し、ここで検出コイル18の出力に基づいて回動ミラー11の往復回動の折り返しタイミングを検出し、この折り返しタイミングに同期して駆動制御手段であるLDドライバ23により、2波長LD1から第1の光と第2の光とを交互に出射させるように、該2波長LD1の駆動を制御する。
【0033】
かかる構成において、本実施の形態では、2波長LD1として、波長650nm(λ1)の第1の光、波長780nm(λ2)の第2の光を出射可能なものを用いる。なお、出射光の光量分布は、ガウス分布で定義された発散光で、その広がり角は、半値全幅でx方向が28度、y方向が8度とする。
【0034】
集光レンズ2は、曲率R1、R2が、R1=2.1514mm、R2=∞、中心厚dがd=1.7mm、硝材がTIH6(アッベ数νd=25.4)からなる平凸レンズとする。また、開口絞り3は、0.56mm×0.56mmの正方形とする。
【0035】
この場合、波長λ1における集光レンズ2の焦点距離f1および波長λ2における集光レンズ2の焦点距離f2は、f1=2.700mm、f2=2.738mmとなり、開口絞り3からの焦点位置は、波長λ1のとき128mm、波長λ2のとき300mmとなる。
【0036】
図2は、この場合のスポット径と開口絞り3からの距離との関係を示す図である。図2から明らかなように、波長λ1(650nm)の出射光は、近側に焦点位置を有するので、近側で十分小さなスポット径が得られることがわかる。これに対し、波長λ2(780nm)の出射光は、遠側に焦点位置を有するので、遠側においても中、低密度のバーコードを読み取るのに十分なスポット径を広い範囲で確保できることがわかる。
【0037】
本実施の形態では、回動ミラー11の往復回動の折り返しタイミング、すなわち走査の端において2波長LD1からの出射光の波長が切り替えられ、走査毎に異なる波長のレーザ光がバーコード面6に照射されるので、バーコード面6に印刷されたバーコードは、走査毎に近側読み取りに適したレーザ光と、遠側読み取りに適したレーザ光とにより交互に走査されることになる。
【0038】
したがって、本実施の形態によると、通常のバーコードの読み取りと同様にバーコードが読み取れるまで走査を繰り返すと、近側読み取りに適したレーザ光と、遠側読み取りに適したレーザ光とにより走査されることになるので、バーコードまでの距離に適したレーザ光でバーコードを読み取ることができる。すなわち、2波長のスポットのうち小さいスポットのレーザ光が適用されるので、実質的には2波長LD1から図2のベストスポットのようなレーザ光を出射したのと等価となる。
【0039】
このように、本実施の形態によれば、近側でのスポット径を従来と同様にしたままで、遠側のスポット径を小さく抑えることができるので、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保でき、特に13ミルあたりの読み取り範囲を、従来に比べ100mm程度拡大することが可能となる。
【0040】
本発明の第2実施の形態では、上述した第1実施の形態の構成において、集光レンズ2を、R1=1.9064mm、R2=∞、d=1.7mm、硝材がLAH52(νd=42.2)からなる平凸レンズとする。
【0041】
この場合、波長λ1(650nm)における集光レンズ2の焦点距離f1および波長λ2(780nm)における集光レンズ2の焦点距離f2は、f1=2.400mm、f2=2.422mmとなり、開口絞り3からの焦点位置は、波長λ1のとき128mm、波長λ2のとき217mmとなる。
【0042】
図3は、この場合のスポット径と開口絞り3からの距離との関係を示す図である。図3から明らかなように、本実施の形態においても、第1実施の形態と同様に、遠側においても小さなスポット径を得ることができ、バーコードの読み取り範囲を広げることができる。
【0043】
なお、本実施の形態では、集光レンズ2の硝材としてLHA52(νd=42.2)を用いており、第1実施の形態のTIH6(νd=25.4)を用いる場合よりもアッベ数が大きくなっている。2波長での焦点位置を大きくずらすには、アッベ数が小さい方が色収差が大きいので好ましいが、使用できる硝材が限定されて設計の自由度が損なわれる場合がある。
【0044】
これに対し、本実施の形態では、第1実施の形態の場合よりもアッベ数の大きい硝材からなる集光レンズ2を用いても、当初の目的である大きな読み取り範囲を得ることができるので、集光レンズ2として使用できる硝材が多くなり、設計の自由度を拡大することができる。
【0045】
なお、アッベ数を大きくすると、遠側のスポット径が大きくなるので、遠側において十分な読み取り範囲を確保するには、アッベ数の上限値を好ましくは45以下とする。
【0046】
本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、集光レンズは回折光学素子で構成することもできる。この場合、色収差の方向は上記実施の形態の場合と反対になる。また、走査手段5は往復回動する回動ミラー11に限らず、一方向に回転する回転ミラーを用いて構成することもできる。
【0047】
また、光源手段は、1チップ2波長LDに限らず、同一パッケージ内に収容された2チップ2波長LDを用いることもできる。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、共通の集光レンズおよび走査手段を用いて、波長の異なる第1の光と第2の光とによりバーコードを交互に走査して読み取るようにしたので、部品点数の増加を最小限に抑えて、広範囲の距離において実質的に小さなスポットを得ることができる。したがって、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバーコード読み取り装置の第1実施の形態の構成を示す図である。
【図2】第1実施の形態におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【図3】本発明の第2実施の形態におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【図4】従来のバーコード読み取り装置を示す斜視図である。
【図5】同じく、平面図である。
【図6】従来のバーコード読み取り装置におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 1チップ2波長レーザダイオード(2波長LD)
2 集光レンズ
3 開口絞り
4 コレクターレンズ
5 走査手段
6 バーコード面
8 バンドパスフィルタ
9 ホトディテクタ
11 回動ミラー
12 板バネ
13 ブラケット
14 ミラーアーム
15 磁石
16 ボビン
17 駆動コイル
18 検出コイル
21 駆動コイルドライバ
22 折り返しタイミング検出回路
23 LDドライバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体に印刷されたバーコードを光学的に走査して読み取るバーコード読み取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のバーコード読み取り装置として、例えば図4および図5に斜視図および平面図で示すようなものが知られている。このバーコード読み取り装置では、レーザダイオード(以下、LDとも言う)51から出射されたレーザ光を、集光レンズ52で収束して、開口絞り53およびコレクターレンズ54の中央に形成した開口を経て回動ミラー55で偏向し、これによりバーコード面56に照射して印刷されているバーコード57を走査するようにしている。
【0003】
また、バーコード面56からの反射光は、回動ミラー55およびコレクターレンズ54で順次反射した後、バンドパスフィルタ58を経てホトディテクタ59で受光し、その出力に基づいてバーコード57を読み取るようにしている。
【0004】
回動ミラー55は、中央部において板バネ61を介してブラケット62に往復回動可能に支持されていると共に、回動ミラー55の一端部にはミラーアーム63を介して棒状の磁石64が連結されている。磁石64は、駆動コイル65を巻装したボビン66に挿脱可能に設けられ、駆動コイル65に所要の交番電流を供給することにより、ボビン66に対して挿脱してミラーアーム63を介して回動ミラー55を板バネ61の固有振動数とほぼ等しい周波数で往復回動させるようになっている。
【0005】
このようなバーコード読み取り装置では、バーコードの読み取り可能距離および読み取り可能密度が広範囲であることが望まれ、そのためには開口絞り53および集光レンズ52の開口絞り53からの焦点位置を適切に設定する必要がある。
【0006】
ところが、開口絞り53をあまり大きく設定すると、焦点面近傍ではレーザ光のスポット径を小さくでき、高密度のバーコードの読み取りが容易となるが、焦点深度が浅くなって広範囲の距離での読み取りが困難になる。これに対し、開口絞り53をあまり小さく設定すると、焦点深度が深くなって広範囲の距離での読み取りが可能となるが、焦点面近傍でのレーザ光のスポット径が大きくなって高密度のバーコードの読み取りが困難になる。
【0007】
そこで、従来は、バーコードの読み取り可能距離および読み取り可能密度のバランスをとり、焦点面近傍で高密度のバーコードを読みのに必要なスポット径を確保すると共に、ある程度広範囲の距離で読み取りができるように、開口絞り53の大きさおよび集光レンズ52の焦点位置を調整するようにしている。
【0008】
表1は、その調整例を示すもので、λはレーザ光の波長、fは集光レンズ52の焦点距離を示している。
【0009】
【表1】
【0010】
また、表2および図6に、上記の調整1〜調整4におけるバーコード読み取り距離(開口絞り53からの距離)とスポット径との関係を示す。なお、スポット径は、1/e2の強度で定義された直径を示す。
【0011】
【表2】
【0012】
一般に、バーコード読み取り装置では、最小幅のバーあるいはスペースが5ミル(mil)程度(1ミル=1/1000インチ=25.4μm)の密度のバーコードが読めるようにすることが望ましく、そのためには最小スポット径が170μm程度以下となっていることが望ましい。また、このような状況において、なるべく遠側において低密度のバーコードも読めるように、遠側においてもスポット径が著しく大きくならないことが望ましい。このような観点から、従来は、集光レンズ52の焦点位置を表1の調整2または調整3に示した焦点位置の近傍に設定する場合が多い。
【0013】
なお、上述したようなLDを用いるバーコード読み取り装置は、例えば非特許文献1に記載されている。
【0014】
【非特許文献1】
浅野恭右・深田陸雄 編著「これからのバーコードシステム」工業調査会、1992年7月1日、p.186−187
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したバーコード読み取り装置において、高密度のバーコードの読み取り性能を十分に確保する場合には、例えば調整1のように設定することが考えられる。この設定によると、近側(100mm程度の距離)において十分小さなスポットを得ることができるので、高密度(例えば5ミル)のバーコードの読み取り性能を確保することができる。しかし、この場合には、遠側でのスポット径が大きくなるため、中密度(10ミル、13ミル)のバーコード、およびそれよりも低密度のバーコードの読み取り距離を広く確保することが困難となる。
【0016】
また、調整3や調整4に設定した場合には、遠側での中密度および低密度のバーコードの読み取り範囲は広く確保できるが、近側での高密度のバーコードの読み取りが困難になる。
【0017】
また、調整2に設定した場合には、高密度および低密度のバーコードの読み取り範囲はある程度確保できるものの、使用頻度が最も高い中密度(10ミル、13ミル)のバーコードの読み取り範囲はそれほど大きくならない。
【0018】
ここで、中密度のバーコードの場合には、信号処理回路やデコード回路によっても異なるが、一般には、スポット径がバーコードの細バー幅の2倍程度以内であれば読み取りが可能である。このため、調整2に設定した場合には、10ミルのバーコードで読み取り限界が200mm強、13ミルのバーコードで読み取り限界が300mm弱しか期待できず、十分な読み取り性能を確保することができないことになる。
【0019】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保できるよう適切に構成したバーコード読み取り装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係るバーコード読み取り装置の発明は、波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段と、
上記光源手段から出射される光を収束する集光レンズと、
上記集光レンズからの収束光を偏向してバーコード面のバーコードを走査する走査手段と、
上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるように、該光源手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
上記バーコード面で反射される上記第1の光および上記第2の光を受光する受光手段とを有し、
上記第1の光と上記第2の光とにより上記バーコードを交互に走査するようにして、上記受光手段の出力に基づいて上記バーコードを読み取るよう構成したことを特徴とするものである。
【0021】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のバーコード読み取り装置において、上記光源手段は、1チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴するものである。
【0022】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のバーコード読み取り装置において、上記光源手段は、同一パッケージ内に収容された2チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴とするものである。
【0023】
請求項4に係る発明は、請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置において、上記集光レンズは、アッベ数が45以下の硝材で形成された単レンズからなることを特徴とするものである。
【0024】
請求項5に係る発明は、請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置において、上記集光レンズは回折光学素子からなることを特徴とするものである。
【0025】
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のバーコード読み取り装置において、上記走査手段は、上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出する偏向角検出手段を有し、上記偏向角検出手段の出力に基づいて上記駆動制御手段により上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるよう構成したことを特徴とするものである。
【0026】
請求項7に係る発明は、請求項6に記載のバーコード読み取り装置において、上記走査手段は上記集光レンズからの収束光を反射させて偏向する往復回動可能な回動ミラーを有し、上記偏向角検出手段は磁気的に係合して相対的に変位可能な磁石および検出コイルを有し、上記磁石または上記検出コイルを上記回動ミラーの回動により変位するように該回動ミラーに結合して、上記検出コイルの出力に基づいて上記回動ミラーによる上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出するよう構成したことを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバーコード読み取り装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0028】
図1は、第1実施の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段として、1チップ2波長レーザダイオード(以下、2波長LDと略記する)1を用い、この2波長LD1から出射されるレーザ光を、集光レンズ2で収束して、開口絞り3およびコレクターレンズ4の中央に形成した開口を経て走査手段5で偏向し、これによりバーコード面6に照射して印刷されているバーコードを走査するようにする。
【0029】
また、バーコード面6からの反射光は、走査手段5およびコレクターレンズ4で順次反射させた後、バンドパスフィルタ8を経て受光手段であるホトディテクタ9で受光し、その出力に基づいてバーコードを読み取るようにする。
【0030】
走査手段5には、2波長LD1からのレーザ光を反射させて偏向すると共に、バーコード面6からの反射光をコレクターレンズ4に導く回動ミラー11を設ける。この回動ミラー11は、その中央部において板バネ12を介してブラケット13に往復回動可能に支持すると共に、一端部にはミラーアーム14を介して棒状の磁石15を、ボビン16に対して挿脱自在に連結して設ける。
【0031】
本実施の形態では、ボビン16に駆動コイル17と検出コイル18とを巻装し、駆動コイルドライバ21から駆動コイル17に所要の交番電流を供給することにより、磁石15をボビン16に対して挿脱してミラーアーム14を介して回動ミラー11を板バネ12の固有振動数とほぼ等しい周波数で往復回動させ、その回動位置すなわちレーザ光の偏向角を検出コイル18で検出する。すなわち、磁石15および検出コイル18により偏向角検出手段を構成する。
【0032】
検出コイル18の出力は、折り返しタイミング検出回路22に供給し、ここで検出コイル18の出力に基づいて回動ミラー11の往復回動の折り返しタイミングを検出し、この折り返しタイミングに同期して駆動制御手段であるLDドライバ23により、2波長LD1から第1の光と第2の光とを交互に出射させるように、該2波長LD1の駆動を制御する。
【0033】
かかる構成において、本実施の形態では、2波長LD1として、波長650nm(λ1)の第1の光、波長780nm(λ2)の第2の光を出射可能なものを用いる。なお、出射光の光量分布は、ガウス分布で定義された発散光で、その広がり角は、半値全幅でx方向が28度、y方向が8度とする。
【0034】
集光レンズ2は、曲率R1、R2が、R1=2.1514mm、R2=∞、中心厚dがd=1.7mm、硝材がTIH6(アッベ数νd=25.4)からなる平凸レンズとする。また、開口絞り3は、0.56mm×0.56mmの正方形とする。
【0035】
この場合、波長λ1における集光レンズ2の焦点距離f1および波長λ2における集光レンズ2の焦点距離f2は、f1=2.700mm、f2=2.738mmとなり、開口絞り3からの焦点位置は、波長λ1のとき128mm、波長λ2のとき300mmとなる。
【0036】
図2は、この場合のスポット径と開口絞り3からの距離との関係を示す図である。図2から明らかなように、波長λ1(650nm)の出射光は、近側に焦点位置を有するので、近側で十分小さなスポット径が得られることがわかる。これに対し、波長λ2(780nm)の出射光は、遠側に焦点位置を有するので、遠側においても中、低密度のバーコードを読み取るのに十分なスポット径を広い範囲で確保できることがわかる。
【0037】
本実施の形態では、回動ミラー11の往復回動の折り返しタイミング、すなわち走査の端において2波長LD1からの出射光の波長が切り替えられ、走査毎に異なる波長のレーザ光がバーコード面6に照射されるので、バーコード面6に印刷されたバーコードは、走査毎に近側読み取りに適したレーザ光と、遠側読み取りに適したレーザ光とにより交互に走査されることになる。
【0038】
したがって、本実施の形態によると、通常のバーコードの読み取りと同様にバーコードが読み取れるまで走査を繰り返すと、近側読み取りに適したレーザ光と、遠側読み取りに適したレーザ光とにより走査されることになるので、バーコードまでの距離に適したレーザ光でバーコードを読み取ることができる。すなわち、2波長のスポットのうち小さいスポットのレーザ光が適用されるので、実質的には2波長LD1から図2のベストスポットのようなレーザ光を出射したのと等価となる。
【0039】
このように、本実施の形態によれば、近側でのスポット径を従来と同様にしたままで、遠側のスポット径を小さく抑えることができるので、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保でき、特に13ミルあたりの読み取り範囲を、従来に比べ100mm程度拡大することが可能となる。
【0040】
本発明の第2実施の形態では、上述した第1実施の形態の構成において、集光レンズ2を、R1=1.9064mm、R2=∞、d=1.7mm、硝材がLAH52(νd=42.2)からなる平凸レンズとする。
【0041】
この場合、波長λ1(650nm)における集光レンズ2の焦点距離f1および波長λ2(780nm)における集光レンズ2の焦点距離f2は、f1=2.400mm、f2=2.422mmとなり、開口絞り3からの焦点位置は、波長λ1のとき128mm、波長λ2のとき217mmとなる。
【0042】
図3は、この場合のスポット径と開口絞り3からの距離との関係を示す図である。図3から明らかなように、本実施の形態においても、第1実施の形態と同様に、遠側においても小さなスポット径を得ることができ、バーコードの読み取り範囲を広げることができる。
【0043】
なお、本実施の形態では、集光レンズ2の硝材としてLHA52(νd=42.2)を用いており、第1実施の形態のTIH6(νd=25.4)を用いる場合よりもアッベ数が大きくなっている。2波長での焦点位置を大きくずらすには、アッベ数が小さい方が色収差が大きいので好ましいが、使用できる硝材が限定されて設計の自由度が損なわれる場合がある。
【0044】
これに対し、本実施の形態では、第1実施の形態の場合よりもアッベ数の大きい硝材からなる集光レンズ2を用いても、当初の目的である大きな読み取り範囲を得ることができるので、集光レンズ2として使用できる硝材が多くなり、設計の自由度を拡大することができる。
【0045】
なお、アッベ数を大きくすると、遠側のスポット径が大きくなるので、遠側において十分な読み取り範囲を確保するには、アッベ数の上限値を好ましくは45以下とする。
【0046】
本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、集光レンズは回折光学素子で構成することもできる。この場合、色収差の方向は上記実施の形態の場合と反対になる。また、走査手段5は往復回動する回動ミラー11に限らず、一方向に回転する回転ミラーを用いて構成することもできる。
【0047】
また、光源手段は、1チップ2波長LDに限らず、同一パッケージ内に収容された2チップ2波長LDを用いることもできる。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、共通の集光レンズおよび走査手段を用いて、波長の異なる第1の光と第2の光とによりバーコードを交互に走査して読み取るようにしたので、部品点数の増加を最小限に抑えて、広範囲の距離において実質的に小さなスポットを得ることができる。したがって、高密度のバーコードの読み取り性能を確保しつつ、中密度および低密度のバーコードに対して広範囲での読み取り性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバーコード読み取り装置の第1実施の形態の構成を示す図である。
【図2】第1実施の形態におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【図3】本発明の第2実施の形態におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【図4】従来のバーコード読み取り装置を示す斜視図である。
【図5】同じく、平面図である。
【図6】従来のバーコード読み取り装置におけるスポット径と開口絞りからの距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 1チップ2波長レーザダイオード(2波長LD)
2 集光レンズ
3 開口絞り
4 コレクターレンズ
5 走査手段
6 バーコード面
8 バンドパスフィルタ
9 ホトディテクタ
11 回動ミラー
12 板バネ
13 ブラケット
14 ミラーアーム
15 磁石
16 ボビン
17 駆動コイル
18 検出コイル
21 駆動コイルドライバ
22 折り返しタイミング検出回路
23 LDドライバ
Claims (7)
- 波長の異なる第1の光および第2の光を出射可能な光源手段と、
上記光源手段から出射される光を収束する集光レンズと、
上記集光レンズからの収束光を偏向してバーコード面のバーコードを走査する走査手段と、
上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるように、該光源手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
上記バーコード面で反射される上記第1の光および上記第2の光を受光する受光手段とを有し、
上記第1の光と上記第2の光とにより上記バーコードを交互に走査するようにして、上記受光手段の出力に基づいて上記バーコードを読み取るよう構成したことを特徴とするバーコード読み取り装置。 - 上記光源手段は、1チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴する請求項1に記載のバーコード読み取り装置。
- 上記光源手段は、同一パッケージ内に収容された2チップ2波長レーザダイオードからなることを特徴する請求項1に記載のバーコード読み取り装置。
- 上記集光レンズは、アッベ数が45以下の硝材で形成された単レンズからなることを特徴とする請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置。
- 上記集光レンズは回折光学素子からなることを特徴とする請求項1または2に記載のバーコード読み取り装置。
- 上記走査手段は、上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出する偏向角検出手段を有し、上記偏向角検出手段の出力に基づいて上記駆動制御手段により上記光源手段から上記第1の光と上記第2の光とを交互に出射させるよう構成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のバーコード読み取り装置。
- 上記走査手段は上記集光レンズからの収束光を反射させて偏向する往復回動可能な回動ミラーを有し、上記偏向角検出手段は磁気的に係合して相対的に変位可能な磁石および検出コイルを有し、上記磁石または上記検出コイルを上記回動ミラーの回動により変位するように該回動ミラーに結合して、上記検出コイルの出力に基づいて上記回動ミラーによる上記集光レンズからの収束光の偏向角を検出するよう構成したことを特徴とする請求項6に記載のバーコード読み取り装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002309253A JP2004145603A (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | バーコード読み取り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002309253A Withdrawn JP2004145603A (ja) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | バーコード読み取り装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7021542B2 (en) * | 2003-08-01 | 2006-04-04 | Symbol Technologies, Inc. | Imaging and illumination engine for an optical code reader |
CN112711959A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-04-27 | 苏州浩创信息科技有限公司 | 封装结构、扫描器及穿戴式智能设备 |
-
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- 2002-10-24 JP JP2002309253A patent/JP2004145603A/ja not_active Withdrawn
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