JP2613390B2 - Scanning optical reader - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、被走査対象の情報、特に、被走査対象を走
査してその被走査対象に設けられたバーコードパターン
情報を正確に読み取るのに好適な走査式光学読み取り装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is to accurately scan information of a scanning target, in particular, bar code pattern information provided on the scanning target by scanning the scanning target. The present invention relates to a scanning optical reading device suitable for reading a document.
(従来の技術) 従来から、投光レンズを介して射出された半導体レー
ザーのレーザービームを偏向させて被走査対象に投光
し、その被走査対象により反射された射出レーザービー
ムを戻りビームとして受光して、その被走査対象の情報
を読み取る走査式光学読み取り装置がある。(Prior Art) Conventionally, a laser beam of a semiconductor laser emitted through a light projecting lens is deflected and projected on a scanning target, and the emitted laser beam reflected by the scanning target is received as a return beam. Then, there is a scanning optical reading device for reading information of the object to be scanned.
第9図はその走査式光学読み取り装置の一例としての
バーコードリーダ1を示すもので、このバーコードリー
ダ1はガンタイプであり、そのガン筺体2内には、半導
体レーザー3と投光レンズ4とポリゴンミラー5と集光
レンズ6と光電変換素子7とから概略構成された光学系
が内蔵されている。FIG. 9 shows a bar code reader 1 as an example of the scanning optical reading apparatus. The bar code reader 1 is a gun type, and a semiconductor laser 3 and a light projecting lens 4 are provided in a gun housing 2 thereof. And an optical system generally constituted by a polygon mirror 5, a condenser lens 6, and a photoelectric conversion element 7.
この従来のバーコードリーダ1は、被走査対象8の走
査面上に設けられた黒帯コード8′と白帯コード8″と
を短冊状に交互に配列したバーコードパターン情報を読
み取るもので、半導体レーザー3からの射出レーザービ
ームPをポリゴンミラー5により被走査対象8に向けて
反射されると共に偏向させて帯コード8′,8″の延在方
向と交差する方向を走査方向Xとして被走査対象8を走
査し、各帯コード8′,8″により反射された射出レーザ
ービームPを戻りビームP′として集光レンズ6により
集光しつつ光電変換素子7に結像させて、黒帯コード
8′と白帯コード8″の各々の幅(太さ)に起因する戻
りビームP′の光量値等を検出する(後述する第4図の
波形図参照)ことでバーコードパターン情報を読み取る
ようになっている。This conventional bar code reader 1 reads bar code pattern information in which black band codes 8 'and white band codes 8 "provided on a scanning surface of a scanning target 8 are alternately arranged in a strip shape. The laser beam P emitted from the semiconductor laser 3 is reflected and deflected by the polygon mirror 5 toward the object 8 to be scanned, and the direction crossing the extending direction of the band codes 8 ', 8 "is set as the scanning direction X. The object 8 is scanned, and the emission laser beam P reflected by each of the band codes 8 ', 8 "is focused as a return beam P' by the condensing lens 6 to form an image on the photoelectric conversion element 7, thereby forming a black band code. The bar code pattern information is read by detecting the light amount value of the return beam P 'caused by the width (thickness) of each of the white band code 8' and the white band code 8 "(see the waveform diagram in FIG. 4 described later). It has become.
(発明が解決しようとする問題点) しかし、その投光レンズ4から射出された射出レーザ
ービームPは、波動光学的には一点に集束されるもので
はなく、第10図に示すように、射出レーザービームPに
はビームウェスト9が存在する。その投光レンズ4から
射出された射出レーザービームPのビームウェスト9に
おけるビーム径Φは、投光レンズ4からビームウェスト
9までの距離1をその投光レンズ4の有効口径Dで割っ
たFナンバーによって定まるものであり、比例係数を
α、λとすると、 Φ=α・λ・1/D …(1) の関係式がある。ここで、比例係数αは投光レンズ4の
瞳上での射出レーザービームPの振幅分布に関係する量
であり、比例係数λは射出レーザービームPの波長に関
係する量である。(Problems to be Solved by the Invention) However, the emission laser beam P emitted from the light projecting lens 4 is not focused on one point in terms of wave optics, and is emitted as shown in FIG. The laser beam P has a beam waist 9. The beam diameter Φ at the beam waist 9 of the emitted laser beam P emitted from the light projecting lens 4 is obtained by dividing the distance 1 from the light projecting lens 4 to the beam waist 9 by the effective aperture D of the light projecting lens 4. When the proportional coefficients are α and λ, there is a relational expression of Φ = α · λ · 1 / D (1). Here, the proportional coefficient α is an amount related to the amplitude distribution of the emitted laser beam P on the pupil of the light projecting lens 4, and the proportional coefficient λ is an amount related to the wavelength of the emitted laser beam P.
また、射出レーザービームPのビーム径2ωはビーム
ウェスト9からの距離Zに比例して二次関数的に増大
し、被走査対象8におけるビーム径2ωはそのビームウ
ェスト9におけるビーム径Φとビームウェスト9からの
距離Zによって決まる。The beam diameter 2ω of the emission laser beam P increases quadratically in proportion to the distance Z from the beam waist 9, and the beam diameter 2ω of the object 8 to be scanned is equal to the beam diameter Φ at the beam waist 9 and the beam waist 9. It is determined by the distance Z from 9.
そのビーム径2ωは、走査式光学読み取り装置の読み
取り精度に直結するもので、第11図に示すように、隣接
する各帯パターン8′,8″間の最小間隔tよりもビーム
径2ωが小さいときには、バーコードパターン情報を正
確に読み取ることができるが、ビーム径2ωが最小間隔
tよりも大きくて、射出レーザービームPが隣接する複
数の各帯パターン8′,8″に跨って独立した状態がない
まま照射されるような場合には、正確な読み取りを容易
に行なうことが困難になる。The beam diameter 2ω is directly related to the reading accuracy of the scanning optical reading device, and as shown in FIG. 11, the beam diameter 2ω is smaller than the minimum interval t between adjacent band patterns 8 ′ and 8 ″. In some cases, the barcode pattern information can be read accurately, but the beam diameter 2ω is larger than the minimum interval t, and the emitted laser beam P is independent across a plurality of adjacent band patterns 8 ′, 8 ″. In the case where the irradiation is performed without any data, it is difficult to easily perform accurate reading.
すなわち、最小間隔tに相当するビーム径2ω′によ
って定められる読み取り深度d内に被走査対象8の走査
面が存在するときに、そのバーコードパターン情報を読
み取ることができるように光学系を構成したとしても、
射出レーザービームPがビームウェスト9を境に広がる
ので、その読み取り深度dよりも外側の遠方に被走査対
象8の走査面があるときは、射出レーザービームPが複
数の各帯パターン8′,8″に跨って各帯パターン8′,
8″を単独で読み取ることができず、結果的にバーコー
ドパターン情報の正確な読み取りを容易に行なうことが
できないのである。That is, when the scanning surface of the scanning target 8 exists within the reading depth d defined by the beam diameter 2ω ′ corresponding to the minimum interval t, the optical system is configured to be able to read the barcode pattern information. As
Since the emission laser beam P spreads at the beam waist 9 as a boundary, when the scanning surface of the object 8 to be scanned is located farther than the reading depth d, the emission laser beam P emits a plurality of band patterns 8 ′, 8. ″ Straddling each band pattern 8 ′,
8 ″ cannot be read alone, and as a result, accurate reading of barcode pattern information cannot be easily performed.
そこで、被走査対象8が遠近いずれに存在する場合で
あっても、被走査対象8の走査面上のバーコードパター
ン情報の正確な読み取りを行なうため、投光レンズ4か
らビームウェスト9までの距離を変更できるように、光
学系を構成することが考えられる。たとえば、遠方の被
走査対象8のバーコードパターン情報を読み取る場合、
その射出レーザービームPのビームウェスト9が遠方に
形成されるように何らかの手段で変更する構成とする。
すると、第12図に示すように、ビームウェスト9でのビ
ーム径Φが近方に形成する場合に較べて大きくなり、ま
た、読み取り深度dが長くなると共に、その射出レーザ
ービームPの広がり角θが小さくなるため、その遠方の
被走査対象8の情報を正確に読み取ることが容易とな
る。In order to accurately read the barcode pattern information on the scanning surface of the scanning target 8 regardless of whether the scanning target 8 is located at a distance or a distance, the distance from the light projecting lens 4 to the beam waist 9 is high. It is conceivable to configure an optical system so as to be able to change. For example, when reading barcode pattern information of a distant object 8 to be scanned,
The beam waist 9 of the emitted laser beam P is changed by some means so as to be formed at a distant place.
Then, as shown in FIG. 12, the beam diameter Φ at the beam waist 9 becomes larger than when the beam waist 9 is formed closer, the reading depth d becomes longer, and the spread angle θ of the emitted laser beam P becomes larger. Is small, it is easy to accurately read information on the distant object 8 to be scanned.
ところで、(1)式から明らかなように、投光レンズ
4の有効口径Dが一定であるとすると、射出レーザービ
ームPのビームウェスト9におけるビーム径Φは、投光
レンズ4からビームウェスト9までの距離1に比例す
る。また、ビームウェスト9から遠ざかるに従って、射
出レーザービームPのビーム径は二次関数的に増大す
る。このビームウェスト9の位置を変化させたときのビ
ームウェスト9近傍でのビーム径の変化の様子を第13
図、第14図を参照しつつ説明する。By the way, as is apparent from the equation (1), assuming that the effective aperture D of the light projecting lens 4 is constant, the beam diameter Φ at the beam waist 9 of the emitted laser beam P is from the light projecting lens 4 to the beam waist 9. Is proportional to the distance 1. Further, as the distance from the beam waist 9 increases, the beam diameter of the emission laser beam P increases quadratically. FIG. 13 shows how the beam diameter changes near the beam waist 9 when the position of the beam waist 9 is changed.
This will be described with reference to FIGS.
第13図はガン筺体2の出射端としてのノーズから40mm
の位置でのビームウェスト9におけるビーム径Φを220
μmとして、ビームウェスト9の位置を変化させたとき
のビームウェスト9近傍のビーム径の変化を示し、第14
図はノーズから40mm位置でのビームウェスト9における
ビーム径Φを190μmして、ビームウェスト9の位置を
変化させたときのビームウェスト9近傍のビーム径の変
化を示すもので、ビームウェスト9でのビーム径Φが大
きいと、ビームウェスト9の位置変化に対するビーム径
Φの関係を示す直線の傾斜が大きくなる。その傾斜は、
上記(1)式の比例係数αに相当し、その比例係数αが
小さければ、より遠方のバーコードパターン情報を正確
に読み取ることが容易になる。FIG. 13 shows the nose as the exit end of the gun housing 2 at 40 mm from the nose.
The beam diameter Φ at the beam waist 9 at the position
μm indicates a change in beam diameter near the beam waist 9 when the position of the beam waist 9 is changed.
The figure shows the change in beam diameter near the beam waist 9 when the beam diameter Φ at the beam waist 9 at a position 40 mm from the nose is changed by changing the beam waist 9 to 190 μm and the position of the beam waist 9. When the beam diameter Φ is large, the inclination of the straight line indicating the relationship between the beam diameter Φ and the change in the position of the beam waist 9 increases. The slope is
This corresponds to the proportional coefficient α in the above equation (1). If the proportional coefficient α is small, it becomes easy to accurately read the farther barcode pattern information.
ところで、半導体レーザー3は、周知のように接合面
3aに平行な方向R1と接合面3aに垂直な方向R2とで、その
射出レーザービームPの広がり角Kが異なり(第15図参
照)、この接合面3aに平行な方向R1と接合面3aに垂直な
方向R2とで第16図に示すように振幅分布が異なる。By the way, as is well known, the semiconductor laser 3
The divergence angle K of the emitted laser beam P is different between the direction R1 parallel to 3a and the direction R2 perpendicular to the bonding surface 3a (see FIG. 15), and the direction R1 parallel to the bonding surface 3a and the bonding surface 3a are different. The amplitude distribution differs between the vertical direction R2 and the vertical direction R2 as shown in FIG.
比例係数αは、振幅分布に関係する量であって射出レ
ーザービームPの広がり角Kの大きい長軸方向が走査方
向に平行になるように半導体レーザー3を配置するの
が、走査方向におけるビーム径を小さくできるので好ま
しい。The proportional coefficient α is an amount related to the amplitude distribution, and the semiconductor laser 3 is arranged so that the major axis direction in which the divergence angle K of the emission laser beam P is large is parallel to the scanning direction. Is preferable because it can be reduced.
すなわち、従来のバーコードリーダ1では、近方に存
在する細かい規格のバーコードパターン情報と遠くに存
在する粗い規格のバーコードパターン情報との双方を読
み取ることができるようにするため、ビームウェストで
のビーム径をある程度犠牲にして読み取り深度をかせぐ
構成となっているが、ビームウェストの位置を変化させ
るようにすれば、バーコードパターン情報が近方にある
場合にはビームウェストをそのバーコードパターン情報
に対応させて近方に形成し、バーコードパターン情報が
遠方にある場合には、そのバーコードパターン情報に対
応させてビームウェストを遠方に形成することができる
ので、読み取り深度に格別の考慮を払うことなく、ビー
ムウェストのビーム径を絞れるだけ絞ることが好まし
い。That is, in the conventional barcode reader 1, in order to be able to read both barcode pattern information of a fine standard that exists near and barcode pattern information of a coarse standard that exists far, a beam waist is used. The beam depth is increased at the expense of the beam diameter of the beam to some extent, but if the position of the beam waist is changed, if the barcode pattern information is nearby, the beam waist is replaced by the barcode pattern. When the bar code pattern information is located far away, the beam waist can be formed far away in accordance with the bar code pattern information. It is preferable that the beam diameter of the beam waist be narrowed as much as possible without paying the following.
また、広がり角θの大きい方が走査方向Xとなるよう
に半導体レーザー3を配置すると、半導体レーザー3の
固体差に基づく広がり角のバラツキがあっても、第17図
に示すように投光レンズ4に入射する射出レーザービー
ムPの変化は相対的に小さく、走査方向Xのビーム径2
ωの変動は小さいが、広がり角Kの小さい短軸が走査方
向Xと平行となるように半導体レーザー3を配置する
と、半導体レーザー3の固体差に基づく広がり角Kのバ
ラツキによって、第18図に示すように投光レンズ4に入
射する射出レーザービームPの変化は相対的に大きくな
り、走査方向Xのビーム径が相対的に大きく変動するた
め、広がり角Kの大きい長軸方向が走査方向Xとなるよ
うに半導体レーザー3を配置することが望ましい。Further, when the semiconductor laser 3 is arranged so that the larger the spread angle θ is in the scanning direction X, even if the spread angle varies due to the individual difference of the semiconductor laser 3, the light projecting lens as shown in FIG. The change of the exit laser beam P incident on the scanning direction X is relatively small, and the beam diameter 2 in the scanning direction X is small.
When the semiconductor laser 3 is arranged such that the fluctuation of ω is small, but the short axis of the small divergence angle K is parallel to the scanning direction X, the variation of the divergence angle K based on the individual difference of the semiconductor laser 3 causes the variation shown in FIG. As shown, the change of the emission laser beam P incident on the light projecting lens 4 becomes relatively large, and the beam diameter in the scanning direction X fluctuates relatively largely. It is desirable to arrange the semiconductor lasers 3 such that
発明の構成 (問題点を解決するための手段) そこで、本発明は、ビームウェストでのビーム径を極
力小さくすると共に、広がり角のバラツキによる走査方
向のビーム径の変動を抑制するため、半導体レーザー
を、その射出レーザービームの広がり角の大きい方向が
被走査対象の走査方向となるように配置する構成とした
のである。SUMMARY OF THE INVENTION (Means for Solving the Problems) In order to minimize the beam diameter at the beam waist and to suppress the fluctuation of the beam diameter in the scanning direction due to the variation of the spread angle, the present invention provides a semiconductor laser. Are arranged so that the direction in which the spread angle of the emitted laser beam is large is the scanning direction of the object to be scanned.
(実施例) 以下に、本発明に係る走査式光学読み取り装置をガン
タイプの走査式バーコードリーダに適用した実施例を図
面を参照しつつ説明する。(Embodiment) An embodiment in which the scanning optical reading apparatus according to the present invention is applied to a gun-type scanning barcode reader will be described below with reference to the drawings.
第1図〜第5図は、そのガンタイプの走査式バーコー
ドリーダ第1実施例を示す図であって、第1図はそのカ
ンタイプの走査式バーコードリーダに用いる光学部材の
配置構成を示し、この第1図において、11は基台であ
り、この基台11には、従来技術で示した(第8図参照)
ガン筺体2のグリップ部2aに対応する箇所に、コアレス
モータ12が設けられている。このコアレスモータ12には
ネジ13、13によって緩衝板14が取付けられ、コアレスモ
ータ12は、取付け板15、ネジ16を用いてその緩衝板14と
共に基台11に取付けられている。このコアレースモータ
12は、図示を略す引き金を引くと駆動される。1 to 5 are views showing a gun-type scanning barcode reader according to a first embodiment. FIG. 1 shows the arrangement of optical members used in the can-type scanning barcode reader. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a base, and the base 11 has the structure shown in the prior art (see FIG. 8).
A coreless motor 12 is provided at a position corresponding to the grip portion 2a of the gun housing 2. A buffer plate 14 is attached to the coreless motor 12 with screws 13, 13. The coreless motor 12 is attached to the base 11 together with the buffer plate 14 using a mounting plate 15 and screws 16. This core race motor
12 is driven when a trigger (not shown) is pulled.
コアレスモータ12の出力軸12aには、プーリ17が取付
けられている。そのプーリ17にはベルト18の一側が掛け
渡され、ベルト18の他側はフライホィール19に掛け渡さ
れている。そのフライホィール19は基台11に回転可能に
保持された回転軸20の下部に固着され、その回転軸20の
上部にはポリゴンミラー5が取付けられ、そのポリゴン
ミラー5はそのプーリギヤ体17、ベルト18、フライホィ
ール19を介してコアレスモータ12の回転が伝達されて回
転するものとなっている。A pulley 17 is attached to the output shaft 12a of the coreless motor 12. One side of a belt 18 is stretched over the pulley 17, and the other side of the belt 18 is stretched over a flywheel 19. The flywheel 19 is fixed to a lower part of a rotating shaft 20 rotatably held on the base 11, and a polygon mirror 5 is mounted on the upper part of the rotating shaft 20. The polygon mirror 5 is composed of a pulley gear body 17, a belt The rotation of the coreless motor 12 is transmitted via a flywheel 19 and rotates.
基台11の上部側には、受光部21と投光部22とが設けら
れている。受光部21は光電変換素子7を保持する保持筒
23と集光レンズ6を保持する保持筒24とを有し、投光部
20は半導体レーザー3を保持する保持筒25と投光レンズ
4の鏡筒26とを有する。その保持筒24、25は取付け部材
27に取付けられている。その保持筒24にはコアレスベア
リング28が設けられ、そのコアレスベアリング28には、
回転保持部材29が嵌着されている。その回転保持部材29
は、第2図に示すようにリング形状とされており、その
中央部にはコアレスベアリング28に嵌合される嵌合孔30
が形成され、その外周部にはプーリ17の外周に形成され
たギヤ部17bと噛合するギヤ部31が形成されている。そ
の回転保持部材29はそのプリー17の回転によってポリゴ
ンミラー5と同期回転される。On the upper side of the base 11, a light receiving unit 21 and a light emitting unit 22 are provided. The light receiving unit 21 is a holding cylinder that holds the photoelectric conversion element 7
23 and a holding cylinder 24 for holding the condenser lens 6.
Reference numeral 20 denotes a holding tube 25 for holding the semiconductor laser 3 and a lens barrel 26 of the light projecting lens 4. The holding tubes 24 and 25 are mounting members
Mounted on 27. The holding cylinder 24 is provided with a coreless bearing 28, and the coreless bearing 28 includes
The rotation holding member 29 is fitted. The rotation holding member 29
2 is formed in a ring shape as shown in FIG.
A gear portion 31 meshing with a gear portion 17b formed on the outer periphery of the pulley 17 is formed on the outer peripheral portion. The rotation holding member 29 is rotated synchronously with the polygon mirror 5 by the rotation of the pulley 17.
その回転保持部材29は外周部と中央部とを連結する連
結部29aを有すると共に、一対の半円形状の開口29bを有
する。その一対の半円形状の開口29bの一方には、半円
形状の平行平面板32が貼り付けられている。平行平面板
32には、たとえば、ガラス、合成樹脂製のものを使用
し、平行平面板32は、この実施例では、投光レンズ4を
境に射出側に位置している。この平行平面板32は、その
回転保持部材29の回転によって、射出レーザービームP
の光路Mに周期的に進出されるもので、この平行平面板
32が射出レーザービームPの光路Mに進入すると、第3
図に模式的に示すように、その平行平面板32の屈折率n
とその厚さkとによって、射出側の見かけ上の光学距離
がk(1/n−1)だけ変化するために、この平行平面板3
2が光路Mから退避しているときのビームウェスト9の
位置よりも投光レンズ4からより一層遠い側にビームウ
ェスト9′が移動する。The rotation holding member 29 has a connecting portion 29a for connecting the outer peripheral portion and the central portion, and has a pair of semicircular openings 29b. A semi-circular parallel flat plate 32 is attached to one of the pair of semi-circular openings 29b. Parallel plane plate
The glass plate 32 is made of, for example, a synthetic resin, and the plane-parallel plate 32 is located on the emission side of the light projecting lens 4 in this embodiment. The parallel plane plate 32 is rotated by the rotation of the rotation holding member 29 to emit the emitted laser beam P.
Is periodically advanced to the optical path M of this parallel flat plate.
When 32 enters the optical path M of the emission laser beam P, the third
As schematically shown in the figure, the refractive index n of the parallel flat plate 32
And its thickness k, the apparent optical distance on the exit side changes by k (1 / n-1).
The beam waist 9 'moves farther from the light projecting lens 4 than the position of the beam waist 9 when the beam 2 is retracted from the optical path M.
したがって、平行平面板32は投光レンズ4に対するビ
ームウェスト9の位置を変更するビームウェスト位置変
更用光学部材として機能し、回転保持部材29はそのビー
ムウェスト位置変更用光学部材を射出レーザービームP
の光路Mへの進入位置とその射出レーザービームPの光
路Mからの退避位置との間で切り換える切り換え手段と
して機能する。ポリゴンミラー5の反射面5aの個数をN
個とし、ポリゴンミラー5の1回転について回転保持部
材29が1回転するものとすると、平行平面板32が射出レ
ーザービームPの光路Mを1回横切る度に、被走査対象
8がN/2回走査されることになる。Therefore, the plane-parallel plate 32 functions as a beam waist position changing optical member for changing the position of the beam waist 9 with respect to the light projecting lens 4, and the rotation holding member 29 uses the beam waist position changing optical member as the emission laser beam P.
Functioning as a switching means for switching between a position at which the laser beam P enters the optical path M and a position at which the emitted laser beam P retracts from the optical path M. N is the number of reflection surfaces 5a of the polygon mirror 5.
Assuming that the rotation holding member 29 makes one rotation for one rotation of the polygon mirror 5, the scanning target 8 is moved N / 2 times each time the plane parallel plate 32 traverses the optical path M of the emission laser beam P once. Will be scanned.
すなわち、ポリゴンミラー5の半回転の期間中、平行
平面板32は光路Mから退避位置にあり、そのときに、近
方に存在する被走査対象8にバーコードリーダー1を向
けると、N/2回の走査が行われて第4図に示すように読
み取り信号Sが得られ、遠方に存在する被走査対象8に
向けてもノイズNSのみしか得られないものであり、ま
た、引き続くポリゴンミラー5の半回転の期間中、平行
平面板32は光路Mへの進入位置にあり、そのときに、遠
方に存在する被走査対象8にバーコードリーダー1を向
けるとN/2回の走査が行われて読み取り信号Sが得ら
れ、近方に存在する被走査対象8に向けてもノイズNSの
みしか得られないものである。That is, during the half rotation of the polygon mirror 5, the parallel plane plate 32 is at the retracted position from the optical path M. At this time, if the barcode reader 1 is pointed at the scanning target 8 located nearby, N / 2 As shown in FIG. 4, a scanning signal is obtained as a result of the scanning operation, and only the noise NS is obtained even when the scanning target 8 is located far away. During the half rotation, the parallel plane plate 32 is at the entrance position into the optical path M, and at this time, if the bar code reader 1 is pointed at the distant scanning target 8, scanning is performed N / 2 times. Thus, a read signal S is obtained, and only the noise NS can be obtained even when the read signal S is directed toward the scanning target 8 existing in the vicinity.
半導体レーザー3は、その射出レーザービームPの広
がり角Kの大きい長軸方向が走査方向Xと同方向となる
ように配置されている。さらに、射出レーザービームP
のビーム径は投光レンズ4によりその走査方向Xに沿う
方向のビーム径が大きく絞られる。即ち、投光レンズ4
は、第5図に示すように、被走査対象8の走査面上に決
像した射出レーザービームPのスポット10の楕円長軸L
が走査方向Xと交差する楕円形状を呈するように射出レ
ーザービームPを集束し、これにより、被走査対象8に
設けられた帯コード8′,8″の間隔が狭くとも黒帯コー
ド8′若しくは白帯コード8″を独立して読み取ること
ができない(跨ったままである)という不具合がなくバ
ーコードパターン情報を読み取ることができる。尚、ス
ポット10の楕円長軸Lの延びる方向は回転保持部材29の
回転中心Oを通るように回転保持部材29を配置すること
が好ましい。The semiconductor laser 3 is arranged such that the long axis direction where the divergence angle K of the emitted laser beam P is large is the same as the scanning direction X. Furthermore, the emission laser beam P
The beam diameter in the direction along the scanning direction X is greatly reduced by the light projecting lens 4. That is, the light projecting lens 4
5, the elliptical long axis L of the spot 10 of the emission laser beam P imaged on the scanning surface of the object 8 to be scanned, as shown in FIG.
Converges the emission laser beam P so as to have an elliptical shape intersecting the scanning direction X, whereby the black band code 8 ′ or 8 ′ even if the interval between the band codes 8 ′ and 8 ″ provided on the scanned object 8 is narrow. Bar code pattern information can be read without the disadvantage that the white band code 8 ″ cannot be read independently (it remains straddled). It is preferable that the rotation holding member 29 is arranged so that the direction in which the elliptical long axis L of the spot 10 extends extends through the rotation center O of the rotation holding member 29.
第6図は本発明に係る回転保持部材29の第1変更例を
示す図であって、この実施例は、その回転保持部材29そ
のものを半リング形状としてその開口29bに平行平面板3
2を貼り付ける構成としたものであり、ギヤ31は中央部
の外周に設けられている。FIG. 6 is a view showing a first modification of the rotation holding member 29 according to the present invention. In this embodiment, the rotation holding member 29 itself has a semi-ring shape, and is parallel to the opening 29b.
2, and the gear 31 is provided on the outer periphery of the central portion.
第7図は本発明に係る回転保持部材29の第2変更例を
示す図であって、この実施例は、回転保持部材29に3個
の扇形状の開口29bを形成し、そのうちの2個の開口29b
に互いに異なる屈折率nを有する平行平面板32、32′を
貼り付ける構成としたものである。この実施例によれ
ば、投光レンズ4に対するビームウェスト9の位置を三
段階に変更できる。なお、屈折率nを異ならせる代りに
厚さkを互いに異ならせる構成とすることもでき、ま
た、屈折率nと厚さkとの双方共を互いに異ならせる構
成とすることもでき、その回転保持部材29への平行平面
板32の貼り付け個数も3個に限らず、それ以上でも構わ
ない。FIG. 7 is a view showing a second modification of the rotation holding member 29 according to the present invention. In this embodiment, three fan-shaped openings 29b are formed in the rotation holding member 29, and two of them are formed. Opening 29b
And parallel flat plates 32 and 32 'having different refractive indices n are stuck to each other. According to this embodiment, the position of the beam waist 9 with respect to the light projecting lens 4 can be changed in three stages. In addition, instead of making the refractive index n different, the thickness k may be made different from each other, or both the refractive index n and the thickness k may be made different from each other. The number of parallel flat plates 32 to be attached to the holding member 29 is not limited to three, and may be more than three.
尚、これら第6図及び第7図に示した回転保持部材29
とした場合、投光レンズ4の光学的パワーは、第5図に
示すように、被走査対象8の走査面上に決像した射出レ
ーザービームPのスポット10の楕円長軸Lが走査方向X
と交差する楕円形状を呈するように射出レーザービーム
Pを集束するように設定される。The rotation holding member 29 shown in FIGS.
In this case, as shown in FIG. 5, the optical power of the light projecting lens 4 is such that the elliptical long axis L of the spot 10 of the emission laser beam P imaged on the scanning surface of the scanning target 8 is in the scanning direction X.
Is set so as to converge the emission laser beam P so as to exhibit an elliptical shape intersecting with.
第8図は本発明に係る走査式光学読み取り装置の第2
実施例を示すもので、投光レンズ4を境にレーザービー
ムPの射出側にビームウェスト位置変更用光学部材とし
てのシリンドリカルレンズ44を、その射出レーザービー
ムPの光路Mに進退可能に設ける構成としたものであ
り、射出レーザービームPの光路Mにそのシリンドリカ
ルレンズ44を進入させると、ビームウェスト9の位置が
投光レンズ4に近い側に移動する。ここで、シリンドリ
カルレンズ44のパワーを持つ方向を射出レーザービーム
Pの偏向される走査方向Xと同一方向にするようにして
シリンドリカルレンズ44を配置すると、近方に存在する
被走査対象8のバーコードパターン情報の読み取りをよ
り一層正確に行なうことができる。FIG. 8 shows a second example of the scanning optical reader according to the present invention.
In the embodiment, a cylindrical lens 44 as a beam waist position changing optical member is provided on the emission side of a laser beam P with respect to the light projecting lens 4 so as to be able to advance and retreat in an optical path M of the emitted laser beam P. When the cylindrical lens 44 enters the optical path M of the emitted laser beam P, the position of the beam waist 9 moves to a side closer to the light projecting lens 4. Here, if the cylindrical lens 44 is arranged so that the direction having the power of the cylindrical lens 44 is in the same direction as the scanning direction X in which the emitted laser beam P is deflected, the bar code of the scanning target 8 existing in the vicinity can be obtained. The reading of the pattern information can be performed more accurately.
この第2実施例では、シリンドリカルレンズ44をビー
ムウェスト位置変更用光学部材として用いたが、ビーム
ウェスト位置変更用光学部材として凹レンズを用いるこ
ともできる。その凹レンズの焦点距離fを適宜選択すれ
ば、ビームウェスト9の位置を投光レンズ4からより一
層遠い側に移動させることができる。たとえば、投光レ
ンズ4の焦点距離fを4.5mmに設定し、半導体レーザー
3をその投光レンズ4から4.639mmの位置に配置する
と、凹レンズが退避位置にあるときには投光レンズ4か
らビームウェスト9の位置までの距離1は1=150mmで
あるが、f=−375mmのものを用いると、1=250mmとな
る。また、凸レンズを用いることもできる。この凸レン
ズを用いた場合、光路Mに進入させると遠方にあるビー
ムウェスト9の位置を近方の側に変更できる。In the second embodiment, the cylindrical lens 44 is used as the beam waist position changing optical member. However, a concave lens can be used as the beam waist position changing optical member. If the focal length f of the concave lens is appropriately selected, the position of the beam waist 9 can be moved farther from the light projecting lens 4. For example, if the focal length f of the light projecting lens 4 is set to 4.5 mm and the semiconductor laser 3 is placed at a position of 4.639 mm from the light projecting lens 4, the beam waist 9 from the light projecting lens 4 when the concave lens is in the retracted position. Is 1 = 150 mm, but using f = −375 mm, 1 = 250 mm. Also, a convex lens can be used. When this convex lens is used, when it enters the optical path M, the position of the distant beam waist 9 can be changed to the near side.
発明の効果 以上説明したように、本発明に係る走査式光学読み取
り装置は、半導体レーザーを、その射出レーザービーム
の広がり角の大きい方向が被走査対象の走査方向となる
ように配置し、ポリゴンミラーの回転に同期して投光系
の光路に沿う回転軸の回りで回転する回転保持部材を設
け、この回転保持部材の所定円周角領域にビームウエス
ト位置変更用光学部材を保持させて、ビームウエスト位
置変更用光学部材を回転保持部材の回転により投光系の
光路への進入位置と投光系の光路からの退避位置との間
で切り換える構成としたことにより、ビームウェストで
のビーム径を極力小さくすると共に、広がり角のバラツ
キによる走査方向のビーム径の変動を抑制し得て、しか
も、被走査対象上でのビーム形状を楕円形状とすること
ができ、より一層バーコードパターン情報の読み取りを
正確に行なうことができるという効果を奏する。As described above, in the scanning optical reading apparatus according to the present invention, the semiconductor laser is arranged such that the direction in which the spread angle of the emitted laser beam is large is the scanning direction of the object to be scanned, and the polygon mirror is A rotation holding member that rotates around a rotation axis along the optical path of the light projecting system in synchronization with the rotation of the light projection system, and holds a beam waist position changing optical member in a predetermined circumferential angle region of the rotation holding member, thereby forming a beam. The waist position changing optical member is configured to be switched between the entry position into the optical path of the light projecting system and the retracted position from the optical path of the light projecting system by rotation of the rotation holding member, so that the beam diameter at the beam waist can be reduced. As small as possible, it is possible to suppress the fluctuation of the beam diameter in the scanning direction due to the variation of the spread angle, and it is possible to make the beam shape on the object to be scanned elliptical, The bar code pattern information can be read even more accurately.
第1図〜第5図は、本発明に係るガンタイプの走査式バ
ーコードリーダの第1実施例を示す図であって、第1図
はそのガンタイプの走査式バーコードリーダに用いる光
学部材の配置構成を示す断面図、第2図はその第1図に
示す回転保持部材の平面図、第3図は第1図に示す平行
平面板の作用を模式的に示す光学径路図、第4図はその
走査式バーコードリーダの読み取り信号の出力状態を示
す図、第5図はバーコードパターン上でのビーム形状を
示す平面図、第6図は第2図に示した回転保持部材の第
1変更例を示す平面図、第7図は第2図に示した回転保
持部材の第2変更例を示す平面図、 第8図はその走査式バーコードリーダの第2実施例を示
す図であって、第8図はそのビームウェスト位置変更用
光学部材としてシリンドリカルレンズを用いた場合の配
置状態を示す図、 第9図〜第18図は従来のガンタイプの走査式バーコード
リーダを説明するための図であって、第9図はその走査
式バーコードリーダの概略構成を示す図、第10図はその
走査式バーコードリーダの投光レンズに基づくビームウ
ェストを模式的に説明するための光学図、第11図はその
被走査対象の照明状態を示す説明図、第12図はその走査
式バーコードリーダの投光レンズによるビームウェスト
をより遠方に形成するようにした状態を模式的に説明す
るための光学図、第13図、第14図はその投光レンズから
ビームウェストまでの距離を変化させたときのビームウ
ェストにおけるビーム径の変化の様子を示すグラフ、第
15図はその半導体レーザーから出射された射出レーザー
ビームの広がり角を説明するための図、第16図はその広
がり角と振幅分布との関係を説明するためのグラフ、第
17図、第18図は射出レーザービームの広がり角の大きい
長軸方向が走査方向となるように半導体レーザーを配置
することが、走査方向のビーム径の変動を抑制するうえ
で望ましいことを説明するための図である。 1……バーコードリーダー 3……半導体レーザー 4……投光レンズ 5……ポリゴンミラー 6……集光レンズ 7……光電変換素子 9……ビームウェスト 12……コアレスモータ 17……プーリギヤ体 29……回転保持部材 32……平行平面板 K……広がり角FIGS. 1 to 5 are views showing a first embodiment of a gun-type scanning barcode reader according to the present invention. FIG. 1 is an optical member used in the gun-type scanning barcode reader. FIG. 2 is a plan view of the rotation holding member shown in FIG. 1, FIG. 3 is an optical path diagram schematically showing the action of the parallel flat plate shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a view showing an output state of a read signal of the scanning bar code reader, FIG. 5 is a plan view showing a beam shape on a bar code pattern, and FIG. 6 is a view showing a state of the rotation holding member shown in FIG. FIG. 7 is a plan view showing a second modification of the rotation holding member shown in FIG. 2, and FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the scanning bar code reader. FIG. 8 shows a cylindrical lens as an optical member for changing the beam waist position. FIG. 9 to FIG. 18 are views for explaining a conventional gun-type scanning barcode reader, and FIG. 9 is a view of the scanning barcode reader. FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration, FIG. 10 is an optical diagram for schematically explaining a beam waist based on a light projecting lens of the scanning bar code reader, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing an illumination state of the scanning target. FIG. 12 is an optical diagram for schematically explaining a state in which the beam waist formed by the light projecting lens of the scanning bar code reader is farther away, and FIGS. 13 and 14 are light projecting diagrams. A graph showing how the beam diameter changes at the beam waist when the distance from the lens to the beam waist is changed.
FIG. 15 is a diagram for explaining the divergence angle of the emitted laser beam emitted from the semiconductor laser, and FIG. 16 is a graph for explaining the relationship between the divergence angle and the amplitude distribution.
FIG. 17 and FIG. 18 explain that it is desirable to arrange the semiconductor laser so that the long axis direction having a large divergence angle of the emission laser beam becomes the scanning direction in order to suppress the fluctuation of the beam diameter in the scanning direction. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bar code reader 3 ... Semiconductor laser 4 ... Projection lens 5 ... Polygon mirror 6 ... Condensing lens 7 ... Photoelectric conversion element 9 ... Beam waist 12 ... Coreless motor 17 ... Pulley gear body 29 …… Rotation holding member 32 …… Parallel flat plate K …… Spread angle
Claims (1)
ザーの射出レーザービームをポリゴンミラーにより偏向
させて被走査対象に投光する投光系を有し、該被走査対
象により反射された射出レーザービームを戻りビームと
して受光して、前記被走査対象の情報を読み取る走査式
光学読み取り装置において、 前記半導体レーザーを、その射出レーザービームの広が
り角の大きい方向が該被走査対象の走査方向となるよう
に配置し、 前記ポリゴンミラーの回転に同期して前記投光系の光路
に沿う回転軸の回りで回転する回転保持部材を設け、 この回転保持部材の所定円周角領域にビームウエスト位
置変更用光学部材を保持させて、該ビームウエスト位置
変更用光学部材を前記回転保持部材の回転により前記投
光系の光路への進入位置と前記投光系の光路からの退避
位置との間で切り換えることを特徴とする走査式光学読
み取り装置。A projection mirror for deflecting an emission laser beam of a semiconductor laser emitted through a projection lens by a polygon mirror and projecting the deflection laser beam to an object to be scanned; In a scanning optical reading device that receives a laser beam as a return beam and reads information on the object to be scanned, the direction in which the divergence angle of the emitted laser beam of the semiconductor laser is large is the scanning direction of the object to be scanned. A rotation holding member that rotates around a rotation axis along the optical path of the light projecting system in synchronization with the rotation of the polygon mirror, and changes a beam waist position in a predetermined circumferential angle area of the rotation holding member. The beam waist position changing optical member is rotated by the rotation of the rotation holding member so that the beam entering position enters the optical path of the light projecting system and the beam projection position is changed. System scanning optical reading apparatus characterized by switching between a retracted position from the optical path of the.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62097593A JP2613390B2 (en) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | Scanning optical reader |
US07/133,895 US4916318A (en) | 1986-12-16 | 1987-12-16 | Scan type optical reader with changing beam waist position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62097593A JP2613390B2 (en) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | Scanning optical reader |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63263585A JPS63263585A (en) | 1988-10-31 |
JP2613390B2 true JP2613390B2 (en) | 1997-05-28 |
Family
ID=14196534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62097593A Expired - Fee Related JP2613390B2 (en) | 1986-12-16 | 1987-04-22 | Scanning optical reader |
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JP (1) | JP2613390B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4808804A (en) * | 1987-01-28 | 1989-02-28 | Symbol Technologies, Inc. | Bar code symbol readers with variable spot size and/or working distance |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097593A patent/JP2613390B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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