JP2713303B2 - ホログラムスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ホログラムによるビームの回折によりビーム走査を行
うホログラムスキャナに関し、 外部から入射し得る０次光方向の外乱光をカットして
ホログラムスキャナの作動信頼性を向上することを目的
とし、 ホログラムに０次光方向の外部入射光を所定方向に屈
折するプリズムを付設して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はホログラムによりビームを回折することによ
りビームを所定方向に走査するホログラムスキャナに関
する。

ホログラムスキャナはバーコードリーダ用レーザスキ
ャナ、プリンタ用レーザスキャナ、あるいは光学機器な
どに広く用いられている。

〔従来の技術〕

ホログラムは透明な基板（ガラスまたはアクリル基板
等）上に感光剤を塗布したホログラム乾板を用い、これ
に複数個のレーザ光束を照射し、その干渉縞を感光剤に
記録することにより形成される。

まず初めに、本発明を開発する基礎と成ったホログラ
ムスキャナ（ホログラム窓）について以下に簡単に説明
する。

本願出願人は先に特願昭61−239903号明細書におい
て、２枚の帯状ホログラムを交差状に積層してなるホロ
グラムスキャナ（ホログラム窓）55を開示した。これ
は、従来のホログラムスキャナをホログラムと走査パタ
ーンとの間に100mm程度の空間を必要としていたため装
置の薄型化を阻害していたという事実に鑑み、間に透明
基板を介在せしめて２枚のホログラムを積層しその空間
を無くすることによりホログラムスキャナの薄型化を図
ったものである。その特徴は上下２段に積層されたホロ
グラムの交差部分（中心部分）で回折された光が互いに
他方のホログラムをブラッグ角条件を外して透過するよ
うにした点にある。

つまり、第2,3図に示す如く、ホログラム窓は対角線
状に交差する２枚の帯状の第1,第２ホログラム1,2を有
し、夫々の透明基板11,12上に形成されている。両ホロ
グラム1,2はその中心部分で交差している。ホログラム
窓は回転ミラー（図示せず）等により発せられるレーザ
走査光を受け、それを所定の方向に回折し所望の走査パ
ターンを形成する機能を有する。その際、中心付近のパ
ターンは次のような原理で上下のパターンに対応するビ
ームを選択している。

まず、入射角度に対するホログラムの回折効率と透過
率の一般的な特性カーブを示す第４図を参照する。実線
で示す回折効率は所定の入射角（ブラッグ角）Ｂで最大
となり、ブラッグ角Ｂから外れるにつれて効率は低下し
ていく。一方、破線で示した透過率は逆にブラッグ角Ｂ
で最小となり、ブラッグ角Ｂから外れるにつれて大きく
なる。従って、第2,3図において、上方の第２ホログラ
ム２の中心部（交差部）のブラッグ角を走査ビーム
（ロ）に合わせておけば、下方の第１ホログラム１で回
折された走査ビーム（イ）はその入射角がブラッグ角Ｂ
から外れていることから第４図に示す如く大部分がホロ
グラム２を透過する。斯くして、上下に形成されたホロ
グラム1,2は互いに妨害することなく交差した走査パタ
ーンを発生することが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ホログラムの０次光方向の透過率は実際上
は完全に０％にすることは出来ないため、このようなホ
ログラム窓をホログラムスキャナに適用した場合、０次
光方向から強烈な外乱光が入射するとそれが信号光と同
一光路をたどって検知器に入射し、信号の読み取りがで
きなくなる可能性がある。

第5,6図にそのようなホログラムスキャナに適用した
場合の不具合の模様を示す。

第5,6図において、バーコード51からの信号散乱光53
は第2,3図に示すホログラム窓55により集光、回折され
る。この信号光はミラー系（図示せず）を経て集光レン
ズ57により光検知器61上に結像され、ここで電気信号に
変換される。しかるに、ホログラム窓55の０次光方向か
ら外乱光が入射した場合（第６図）、ホログラム窓55の
回折効率が高く、０次光方向の透過率が完全に０％であ
れば理論的には外乱光は光学系内に入射することはない
が、しかしながら実際上は上述の如く０次光方向の透過
率を０％にすることは出来ないために外乱光は第６図に
示す如く信号回折光と全く同一の経路で検知器61に入射
してしまう。その結果、外乱光が強い場合（例えば、直
射太陽光或いは直射ライト等）には、検知器61の出力
（振幅）が第６図に示す如く飽和レベルに達してしま
い、読み取りが行えないという問題がある。

そこで本発明の目的はこのような外乱光による影響を
防止するべく、０次光方向の外乱入射光をカットしてス
キャナ装置の作動信頼性を向上することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るホログラム
スキャナにおいては、その上部にホログラムに０次光方
向の外部入射光を所定方向に屈折させるプリズムを付設
したことを構成上の特徴とする。

ホログラム面に対するプリズムの傾斜角は０次光の入
射角が臨界角以上となるように設定される。

〔作 用〕

プリズムは０次光方向からの外乱光を屈折し検出器に
は入射させない。

また、プリズム傾斜角を０次光の入射角が臨界角以上
となる大きさに設定すれば０次光方向の外乱光は検知器
内に全く入射せず一層効果的である。

〔実施例〕

以下、本発明の好ましい実施例を説明する。

本発明によれば第１図に示す如く、ホログラム窓55の
上に屈折プリズム40が設けられる。プリズム40はホログ
ラム窓55の第２ホログラム２（第2,3図）上に接着剤等
により直接接着してもよいしあるいは適当な間隔を置い
て設置してもよい。

プリズム40はホログラムの面に対して所定の傾斜角γ
を有する傾斜上面41を有する。プリズム40は上面が斜面
になった透明体として形成され、例えば楔形のガラス板
でよい。傾斜角γはホログラム窓55を透過する０次光50
の入射角δが臨界角以上となるような大きさに設定す
る。即ち、０次光50はプリズム40の上面41で全反射さ
れ、また逆に如何なる０次光方向の外乱光が入射しても
プリズム40での屈折により検知器61には決っして到達し
ない。尚、γは上記の条件を満たさない場合でも外乱光
の一部は確実にカットされるのでそれなりの効果は期待
できる。

斯くして０次光方向からの外乱光は屈折され、前述の
如き従来技術の問題は解消される。

尚、本発明は上述の如き２本のホログラムを交差した
ホログラム窓に限らず、ホログラムを用いたスキャナ全
般に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上に記載した如く、本発明によればプリズムを設け
ることにより０次光方向の外乱光は屈折され検知器内に
はほとんど入射しないので、入射０次光による読み取り
誤作動の防止効果は確実に向上する。

また、プリズムの傾斜角を０次光の入射角が臨界角以
上となるように設定することにより、０次光方向の外乱
光の検知器への入射は完全に防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホログラムスキャナを示す図解
図、第２図は本発明を適用可能なホログラム窓の基本構
造を示す斜視図、第３図は第２図に示されるホログラム
窓の断面図、第４図は入射角に対するホログラムの回折
効率、透過率の特性線図、第５図は従来のホログラム窓
のスキャナ構造を説明する図解図、第６図は第５図に示
す従来のホログラム窓における外乱光の影響を示す図解
図。 1,2……ホログラム、 40……プリズム、 41……傾斜上面、 55……ホログラム窓、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有竹 敬和 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山岸 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 池田 弘之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−38415（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビームをホログラムにより回折することに
   より所定方向に走査するホログラムスキャナであって、
   上記ホログラム（55）に０次光方向の外部入射光を所定
   方向に屈折するプリズム（40）を付設し、該プリズムは
   ホログラムの面に対し０次光の入射角（δ）が臨界角以
   上となる傾斜角（γ）の傾斜上面（41）を有することを
   特徴とするホログラムスキャナ。