JP2588000B2 - Light beam scanning device - Google Patents

Light beam scanning device

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JP2588000B2
JP2588000B2 JP63208527A JP20852788A JP2588000B2 JP 2588000 B2 JP2588000 B2 JP 2588000B2 JP 63208527 A JP63208527 A JP 63208527A JP 20852788 A JP20852788 A JP 20852788A JP 2588000 B2 JP2588000 B2 JP 2588000B2
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light beam
light
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linearly polarized
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淳 橋川
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貞久 鬼丸
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光ビーム走査装置に関し、特にバーコードリ
ーダに使用して好適な光ビーム走査装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light beam scanning device, and more particularly to a light beam scanning device suitable for use in a bar code reader.

[従来の技術] ポイント・オブ・セールス(POS)の入力端末とし
て、あるいはファクトリ・オートメーション(FA)にお
ける製品管理自動化の装置端末として、バーコードリー
ダが多用されつつある。
2. Description of the Related Art Bar code readers are increasingly being used as input terminals for point of sales (POS) or as device terminals for product management automation in factory automation (FA).

上記バーコードリーダには、比較的離れた位置にある
商品に付されたバーコードをレーザ光で走査し、バーコ
ードからの反射光をセンサで受光し読取るものがあり、
かかるバーコードリーダに光ビーム走査装置が使用され
る。
Some of the above barcode readers scan a barcode attached to a product at a relatively distant position with a laser beam, and receive and read reflected light from the barcode with a sensor.
A light beam scanning device is used for such a bar code reader.

レーザ光の光ビーム走査装置としては、回転ホログラ
ム板によりレーザ光を回折せしめて、一定焦点に集束し
かつ漸次方向を変える走査光となし、該走査光をミラー
に入射せしめてその走査角を増幅するものが一般的であ
る。
As an optical beam scanning device for laser light, a rotating hologram plate diffracts the laser light to form a scanning light that is focused at a constant focus and changes its direction gradually, and the scanning light is made incident on a mirror to amplify the scanning angle. What you do is common.

[発明が解決しようとする課題] ところで、従来の光ビーム走査装置はその焦点距離が
一定であるため、バーコードを付した対象物の距離が変
動すると、上記バーコードに入射する光ビームが絞られ
ず、読取りを誤るという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, since the conventional light beam scanning device has a fixed focal length, if the distance of the bar-coded object changes, the light beam incident on the bar code is narrowed. However, there was a problem that reading was erroneous.

本発明はかかる問題点に鑑みてこれを解決する一手段
を提供するもので、複数の焦点距離を有し、対象物の距
離変動に無関係に正確な読取りを可能とする光ビーム走
査装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a means for solving the problem, and provides a light beam scanning device having a plurality of focal lengths and enabling accurate reading regardless of a change in the distance of an object. Is what you do.

[課題を解決するための手段] 本発明の構成を第1図で説明すると、光ビーム走査装
置は、直線偏光ビームLを発する光ビーム出力手段1
と、入射する上記直線偏光ビームLの偏光方向を、外部
信号6aに応じて変更せしめる偏光方向変更手段2と、該
偏光方向変更手段2より、異なる偏光方向を有して入射
する直線偏光ビームを、それぞれ異なる所定角度で出射
するビーム角変更手段3と、該ビーム角変更手段3よ
り、異なる角度で入射する直線偏光ビームL、L′を、
異なる焦点位置FA、FBに集束せしめ走査する回折面4a
を形成した回折手段4とを具備している。
[Means for Solving the Problems] The configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 1. A light beam scanning device comprises a light beam output means 1 for emitting a linearly polarized beam L.
And a polarization direction changing means 2 for changing the polarization direction of the incident linearly polarized light beam L in accordance with the external signal 6a. The polarization direction changing means 2 converts the incident linearly polarized light beam having a different polarization direction. Beam angle changing means 3 which emits light at different predetermined angles, and linearly polarized beams L, L 'incident at different angles from the beam angle changing means 3,
Diffractive surface 4a for focusing and scanning at different focal positions FA and FB
And the diffraction means 4 formed with.

[作用] 異なる角度で入射した直線偏光ビームは、上記回折手
段により、異なる焦点位置に回折集束せしめられ、走査
される。しかして、上記外部信号により直線偏光ビーム
の偏光方向を変更せしめると、上記回折手段への光ビー
ム入射角が変更され、異なる焦点位置で走査される。
[Operation] The linearly polarized light beams incident at different angles are diffracted and focused to different focal positions by the diffractive means and scanned. When the direction of polarization of the linearly polarized beam is changed by the external signal, the angle of incidence of the light beam on the diffraction means is changed, and scanning is performed at different focal positions.

これにより、対象物の位置が変化しても、これに応じ
た焦点位置で光ビームの走査がなされ、常に良好なバー
コード等の読取りができる。
Thus, even if the position of the object changes, the scanning of the light beam is performed at the focal position corresponding to the change, so that a good bar code or the like can always be read.

[第1実施例] 第1図には光ビーム走査装置の全体構成を示し、1は
P偏光の直線偏光ビームLを発するレーザ発振器、2は
液晶板である。液晶板2は電圧印加により液晶分子の配
列が変わり、電圧印加時にはP偏光で入射した光をその
まま通過せしめ、電圧が印加されないと、入射したP偏
光を偏光方向が直交するS偏光に変換する。
First Embodiment FIG. 1 shows the overall configuration of a light beam scanning device, wherein 1 is a laser oscillator for emitting a P-polarized linearly polarized beam L, and 2 is a liquid crystal plate. The liquid crystal plate 2 changes the arrangement of the liquid crystal molecules by applying a voltage. When the voltage is applied, the incident light is transmitted as P-polarized light as it is. When no voltage is applied, the incident P-polarized light is converted into S-polarized light whose polarization direction is orthogonal.

31は偏光ビームスプリッタ、32は集光レンズ、33はミ
ラーであり、これらはビーム角変更手段3を構成してい
る。すなわち、偏光ビームスプリッタ31は、入射する偏
光ビームLの偏光方向に応じて、これを通過ないし反射
する。すなわち、P偏光は上記偏光ビームスプリッタ31
を通過し、集光レンズ32を経てミラー33上に集束して、
集束点より斜め上方へ反射せしめられる。これに対し
て、S偏光の光ビームは上記偏光ビームスプリッタ31で
反射せしめられて直上方向へ送出される(図中L′)。
31 is a polarization beam splitter, 32 is a condenser lens, and 33 is a mirror, which constitute the beam angle changing means 3. That is, the polarizing beam splitter 31 passes or reflects the incident polarized beam L according to the polarization direction of the polarized beam L. That is, the P-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 31.
Pass through the condenser lens 32 and converge on the mirror 33,
The light is reflected obliquely upward from the focal point. On the other hand, the S-polarized light beam is reflected by the polarization beam splitter 31, and is transmitted upward (L 'in the figure).

上記ビーム角変更手段3の上方には円板状のホログラ
ム板4が配してあり、該ホログラム板4は中心を支持す
るモータ41により回転せしめられる。上記ホログラム板
4の回折面4aは二重露光により形成してある。
Above the beam angle changing means 3, a disc-shaped hologram plate 4 is arranged, and the hologram plate 4 is rotated by a motor 41 supporting the center. The diffraction surface 4a of the hologram plate 4 is formed by double exposure.

これを第3図ないし第6図で説明すると、最初に、第
3図に示す如く、平行光線の参照光Lrと、一点より発散
する物体光Lbとをそれぞれ角度α、α′でホログラム板
4に入射干渉せしめて露光する。しかる後、第4図に示
す如く、ホログラム板4の後方の一点Pに集束する参照
光Lrと、一点より発散する物体光Lbとをそれぞれ角度
β、β′で入射干渉せしめて露光する。
This will be described with reference to FIGS. 3 to 6. First, as shown in FIG. 3, the reference light Lr of the parallel light beam and the object light Lb diverging from one point are set at angles α and α ′, respectively. Exposure is performed by causing incident interference. Thereafter, as shown in FIG. 4, the reference light Lr converging at one point P behind the hologram plate 4 and the object light Lb diverging from one point are incident at angles β and β ′, respectively, and are exposed.

このようにして、二重露光により形成した回折面4a
は、角度αの平行再生光が入射すると、これを角度α′
で、上記物体光が発したと同じ位置FAに集束するよう
に射出せしめ(第5図)、また、一点Pより発散する角
度βの再生光が入射すると、これを角度β′で、上記物
体光が発したと同じ位置FBに集束するように出射せし
める(第6図)。
Thus, the diffraction surface 4a formed by the double exposure
When parallel reproduction light having an angle α is incident, it is converted to an angle α ′.
Then, the object light is emitted so as to be converged at the same position FA as the emitted light (FIG. 5). When the reproduction light having an angle β diverging from one point P is incident, the reproduced light is angled β ′ and The light is emitted so as to be focused at the same position FB as the light was emitted (FIG. 6).

しかして、上記P偏光ビームLあるいはS偏光ビーム
L′がホログラム板の同一点にそれぞれ角度α、βで入
射すると、第2図に示す如く、これらはそれぞれ角度
α′、β′で射出する。この時、上記ホログラム板4の
回転に伴い、射出する光ビームは出射(入射)点Xを頂
点とする円錘面に沿って回転する。
When the P-polarized light beam L or the S-polarized light beam L 'enters the same point on the hologram plate at angles α and β, respectively, they are emitted at angles α' and β ', respectively, as shown in FIG. At this time, with the rotation of the hologram plate 4, the emitted light beam rotates along the conical surface having the emission (incident) point X as the vertex.

上記ホログラム板4の上方には、上記円錘面を横切る
ように複数のミラー5が周状に配設してあり、ホログラ
ム板4より出射した光ビームはミラー5に反射され、F
A点、FB点の距離に集束する。そして、ホログラム板4
の回転に伴ない、光ビームが入射するミラーが切替わる
とともに、光ビームの各ミラーへの入射角の変化により
FA点、FB点の距離に集束する光ビームが走査される。
Above the hologram plate 4, a plurality of mirrors 5 are circumferentially disposed so as to cross the conical surface. A light beam emitted from the hologram plate 4 is reflected by the mirror 5, and
Focus on the distance between points A and FB. And the hologram plate 4
With the rotation of the mirror, the mirror on which the light beam enters is switched, and the light beam converging to the distance between the point FA and the point FB is scanned by the change in the angle of incidence of the light beam on each mirror.

上記ホログラム板4には外周面の一ヵ所にマークが付
してあり(図略)、この外周面に対向せしめて光電式検
出器7が設けてあって、マークが通過する毎に信号を発
する。マーク通過信号は液晶制御器6に入力し、液晶制
御器6は上記信号を受ける毎に交互に上記液晶2への電
圧信号6aを出力ないし停止する。
The hologram plate 4 is provided with a mark at one place on the outer peripheral surface (not shown), and a photoelectric detector 7 is provided facing the outer peripheral surface, and emits a signal every time the mark passes. . The mark passing signal is input to the liquid crystal controller 6, and the liquid crystal controller 6 alternately outputs or stops the voltage signal 6a to the liquid crystal 2 every time the signal is received.

上記構造の光ビーム走査装置において、液晶板2に電
圧信号6aが入力していない場合には、上記偏光ビームス
プリッタ31にはレーザ発振器1より発したP偏光ビーム
がそのまま入力し、これを通過してミラー33により反射
せしめられ、さらにホログラム板4とミラー5を経て焦
点FBの距離に集束し走査せしめられる。
In the light beam scanning device having the above-described structure, when the voltage signal 6a is not input to the liquid crystal plate 2, the P-polarized beam emitted from the laser oscillator 1 is directly input to the polarizing beam splitter 31, and passes therethrough. Then, the light is reflected by the mirror 33, and further converged at a distance of the focal point FB via the hologram plate 4 and the mirror 5 and scanned.

上記ホログラム板4が一回転してマーク通過信号が液
晶制御器6に入力すると、電圧信号6aが出力され、上記
液晶板2に入力するP偏光ビームはS偏光ビームに変換
されて上記偏光ビームスプリッタ31に入力する。そし
て、ここで直上へ反射せしめられ、ホログラム板4とミ
ラー5を経て焦点FAの距離に集束し走査せしめられ
る。
When the hologram plate 4 makes one rotation and the mark passing signal is input to the liquid crystal controller 6, a voltage signal 6a is output, and the P-polarized beam input to the liquid crystal plate 2 is converted into an S-polarized beam and Enter 31. Then, the light is reflected right above, focused through the hologram plate 4 and the mirror 5 to the distance of the focal point FA, and scanned.

このようにして、ホログラム板4が一回転する毎に、
走査される光ビームの焦点位置か変更され、この結果、
バーコードを付した対象物の位置が変化しても、これに
近い焦点に集束する光ビームにより常に良好な読取りを
なすことができる。
Thus, each time the hologram plate 4 makes one rotation,
The focal position of the scanned light beam is changed, and as a result,
Even if the position of the bar-coded object changes, good reading can always be performed by the light beam focused to a focal point close to the position.

[第2実施例] 第7図には本発明の第2実施例を示し、上記第1実施
例と同一のものには同一番号が付してある。本実施例に
おいて、レーザ発振器1はランダム偏光ビームを出力す
るもので、その前方の液晶板2との間に偏光子8を設け
て直線偏光としている。
[Second embodiment] Fig. 7 shows a second embodiment of the present invention, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the laser oscillator 1 outputs a randomly polarized beam, and a polarizer 8 is provided between the laser oscillator 1 and the liquid crystal plate 2 in front of the laser beam so as to be linearly polarized.

また、超音波式あるいは光学式の距離計測器9が設け
られ、これにより対象物までの距離が検出される。液晶
制御器6は、検出された上記距離に対し、より近い焦点
に集束するような偏光ビームに切替えるべく、上記液晶
板2への電圧信号を出力ないし停止する。
Further, an ultrasonic or optical distance measuring device 9 is provided to detect the distance to the object. The liquid crystal controller 6 outputs or stops a voltage signal to the liquid crystal plate 2 so as to switch to a polarized beam that focuses on a focus closer to the detected distance.

なお、上記各実施例において、液晶板およびビーム角
変更手段を複数組設けて、多数の偏光ビームを使用すれ
ば、多焦点の装置とすることができる。
In each of the above embodiments, if a plurality of sets of liquid crystal plates and beam angle changing means are provided and a large number of polarized beams are used, a multifocal device can be obtained.

[発明の効果] 以上の如く、本発明の光ビーム装置は、偏光ビームの
偏光方向を外部信号に応じて変え、異なる偏光方向を有
する光ビームを、ビーム角変更手段により、回折面上に
異なる角度で入射せしめてそれぞれ異なる焦点位置に集
束せしめるようになしたもので、これにより、対象物の
位置が変化しても常に良好なバーコード等の読取りが可
能となる。
[Effects of the Invention] As described above, the light beam device of the present invention changes the polarization direction of a polarized beam according to an external signal, and causes a light beam having a different polarization direction to be different on a diffraction surface by a beam angle changing unit. The light is incident at an angle and focused at different focal positions, so that a bar code or the like can always be read well even if the position of the object changes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第6図は本発明の第1実施例を示し、第1
図は装置の全体構成を示す概略斜視図、第2図はその概
略側面図、第3図および第4図はホログラム板の露光状
態を示す概略側面図、第5図および第6図はホログラム
板の再生状態を示す概略側面図、第7図は本発明の第2
実施例における装置の全体構成を示す概略斜視図であ
る。 1……レーザ発振器(光ビーム出力手段) 2……液晶板(偏光方向変更手段) 3……ビーム角変更手段 31……偏光ビームスプリッタ 32……集光レンズ 33……ミラー 4……ホログラム板(回折手段) 4a……回折面 5……ミラー 6……液晶制御器 7……光電式検出器 8……偏光子 9……距離計測器
1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the apparatus, FIG. 2 is a schematic side view thereof, FIGS. 3 and 4 are schematic side views showing an exposure state of the hologram plate, and FIGS. 5 and 6 are hologram plates. FIG. 7 is a schematic side view showing a reproducing state of the second embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an entire configuration of an apparatus according to an embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator (light beam output means) 2 ... Liquid crystal plate (polarization direction changing means) 3 ... Beam angle changing means 31 ... Polarization beam splitter 32 ... Condensing lens 33 ... Mirror 4 ... Hologram plate (Diffraction means) 4a Diffraction surface 5 Mirror 6 Liquid crystal controller 7 Photoelectric detector 8 Polarizer 9 Distance measuring device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 正広 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 鬼丸 貞久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小池 泰彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Taguchi 14 Iwatani, Shimowasumi-cho, Nishio-shi, Aichi Prefecture Inside the Japan Automobile Parts Research Institute (72) Inventor Sadahisa Onuma 14 Iwatani, Shimowasumi-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Inside the Automotive Parts Research Laboratory (72) Inventor Yasuhiko Koike 1-1-1 Showa-cho, Kariya, Aichi

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直線偏光ビームを発する光ビーム出力手段
と、入射する上記直線偏光ビームの偏光方向を、外部信
号に応じて変更せしめる偏光方向変更手段と、上記偏光
方向変更手段より、異なる偏光方向を有して入射する直
線偏光ビームを、それぞれ異なる所定角度で出射するビ
ーム角変更手段と、上記ビーム角変更手段より、異なる
角度で入射する直線偏光ビームを、異なる焦点位置に集
束せしめ走査する回折面を形成した回折手段とを具備す
る光ビーム走査装置。
1. A light beam output means for emitting a linearly polarized light beam, a polarization direction changing means for changing a polarization direction of the incident linearly polarized light beam according to an external signal, and a different polarization direction from the polarization direction changing means. Beam angle changing means for emitting linearly polarized light beams incident at different predetermined angles, and diffraction for focusing and scanning linearly polarized light beams incident at different angles at different focal positions by the beam angle changing means. A light beam scanning device comprising: a diffraction unit having a surface formed thereon.
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JP2010049110A (en) * 2008-08-22 2010-03-04 Nec Corp Barcode reader and method of forming multifocus
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