JP2756028B2 - Laser scanner device - Google Patents

Laser scanner device

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JP2756028B2
JP2756028B2 JP2236519A JP23651990A JP2756028B2 JP 2756028 B2 JP2756028 B2 JP 2756028B2 JP 2236519 A JP2236519 A JP 2236519A JP 23651990 A JP23651990 A JP 23651990A JP 2756028 B2 JP2756028 B2 JP 2756028B2
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広義 船戸
孝 芝口
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株式会社リコー
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、バーコードリーダ等のレーザスキャナ装置に関する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION INDUSTRIAL FIELD The present invention relates to a laser scanner such as a bar code reader.

従来の技術 一般に、バーコードリーダ等にあっては、解像力のよい読取りが要求される。 The prior art generally, in the bar code reader or the like, a good read resolving power is required.

このため、例えば実開昭53−16446号公報によれば、 Thus, for example, according to Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 53-16446,
ホログラムディスク上の各セクタの焦点距離を各々変えるか、又は、凸レンズを配列して凸レンズを焦点距離を各々変えることにより、実質的に多焦点化し、複数回読取られた信号の内、解像力のよいものをバーコード読取り信号として解読するようにしている。 Either change each focal length of each sector on the hologram disk, or, by varying each of the focal length convex lens by arranging the convex lens, substantially multifocal reduction, among the multiple read was signals, good resolution stuff is to be interpreted as a bar code read signal.

また、特開昭60−178587号公報によれば、異なる変調ビームなる複数のビームを用いて焦点の異なる位置に収束させ(一方のビームに対しては凸レンズ、他方のビームに対しては凹レンズを付加する)これらの複数ビームを同時に走査させるようにしている。 Further, according to JP-A-60-178587, using a plurality of beams made different modulated beam is converged at different positions in the focal (convex lens for one beam, a concave lens for the other beam added) and so as to scan these multiple beams simultaneously.

さらに、月刊“バーコード”(1988年12月号、日刊工業出版社、第54頁〜第57頁)の「自動焦点型レーザスキャナ」によれば、距離計を用いてバーコードまでの距離を予め測定し、結果をバーコードリーダに送出し、バーコードリーダ側ではこの結果に基づいてビーム収束系を制御するようにしている。 In addition, monthly "bar code" (December 1988 issue, Nikkan Kogyo publisher, the first 54 pages - pp. 57) According to the "auto-focus type laser scanner" of, the distance to the bar code using the distance meter previously measured, and sends the result to the bar code reader, the bar code reader side so as to control the beam convergence system based on this result.

発明が解決しようとする課題 ところが、複数の異なる焦点距離セクタを持つホログラムディスクの製造は困難である。 SUMMARY OF THE INVENTION However, the production of the hologram disk having a plurality of different focal lengths sector is difficult. 即ち、セクタ毎に収差補正を含めた最適設計が必要となり、そのためのディスク原盤露光作製光学系が複雑となってしまう。 That is, the optimum design including the aberration correction for each sector is required, the disk master exposure producing optical system therefor becomes complicated.

また、複数ビーム方式の場合、複数ビームを用いているため、レーザ光源、収束光学系が各々のビームについて必要であり、かつ、レーザ光の変調回路も各々必要であり、コスト高となってしまう。 In addition, in the case of multiple beam system, the use of the plurality of beams, a laser light source, focusing optics are required for each of the beams, and the modulation circuit of the laser light also are each required, resulting in a high cost .

さらに、距離測定方式の場合には、距離計を設置する必要があり、使用制限を受ける。 Furthermore, in the case of a distance measurement method, it is necessary to install a rangefinder undergoes usage restriction. また、距離計使用によりコスト高ともなる。 Also, the cost by the distance meter used. さらには、距離測定結果に基づきレンズを機械的に動かすことになるが、収束位置変化を高速で行なわせるのは困難である。 Furthermore, becomes mechanically moving things based lens to the distance measuring result, it is difficult to perform convergence position change at a high speed. また、機械的方式によるため、振動などにも弱く、経時変化を受けやすく、 Further, since due to mechanical method, weak in vibration, subject to aging,
装置も大型化しやすい。 Device is also likely to increase in size.

課題を解決するための手段 請求項1記載の発明では、レーザ光源からの光ビームを収束光学系により収束させるとともに光偏向器により偏向走査させて情報を光学的に読取るようにしたレーザスキャナ装置において、前記収束光学系中に、電気光学結晶と、この電気光学結晶の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により前記光ビームを収束させるレンズ作用を付与する大きさ及び形状の電極対と、この電極対に電圧を印加する電源手段とからなる電気光学レンズを設けた。 In the invention means according to claim 1 for solving the problem, the laser scanner apparatus that reads optically the information by deflecting the scanning by the optical deflector causes is converged by a light beam converging optical system from the laser light source during the focusing optics, an electro-optical crystal, sized and shaped to impart a lens function to converge the light beam is formed on the opposite sides along the light beam transmitting direction of the electro-optical crystal by applying a voltage and the electrode pair is provided an electro-optical lens comprising a power supply means for applying a voltage to the electrode pair.

請求項2記載の発明では、請求項1記載の電気光学レンズの電極対に代えて、電圧印加により前記光ビームを発散させるレンズ作用を付与する大きさ及び形状の電極対とした。 In the invention of claim 2, wherein, in place of the electrode pair of the electro-optical lens according to claim 1, wherein, to the electrode pairs in size and shape to impart a lens function for diverging the light beam by applying a voltage.

作用 電気光学レンズにあっては、電源手段によって電極対に所定の電圧を印加すると、電気光学効果により電気光学媒体結晶中に屈折率分布が生じる。 In the working electro-optical lens, when a predetermined voltage is applied to the electrode pair by the power supply means, the refractive index distribution in the electro-optic medium crystals electrooptic effect. この時、請求項1 At this time, according to claim 1
記載の発明では、電極対の大きさ及び形状がこの結晶に光ビームを収束させるレンズ作用を付与するものであり、入射した光ビームはこのレンズ作用を受けて収束する。 In the invention described, the size and shape of the electrode pair is one that confers a lens function to converge the light beam in the crystal, the light beam entering converges receives this lens action. この場合、印加電圧を変化させることにより収束位置を連続的かつ任意に可変できる。 In this case, can be varied convergent position continuously and arbitrarily by changing the applied voltage. また、請求項2記載の発明では、電極対の大きさ及び形状がこの結晶に光ビームを発散させるレンズ作用を付与するものであり、入射した光ビームはこのレンズ作用を受けて発散する。 Further, in the invention of claim 2, wherein the size and shape of the electrode pair is one that confers a lens effect for diverging the light beam to the crystal, the light beam entering diverges receives this lens action. この場合、印加電圧を変化させることにより発散位置を連続的かつ任意に可変できる。 In this case, variable divergence positioned continuously and arbitrarily by changing the applied voltage. このような電気光学レンズが収束光学系中に存在することにより、読取り深度の広い読取りが可能となる。 By such an electro-optical lens is present in the converging optical system, thereby enabling a wide read the read depth. また、機械的な可動を要しないため、高速の焦点可変も可能となり、構造的にも小型化、耐振動性、長期安定性を確保できる。 Also, since not require mechanical moving, fast varifocal also becomes possible, structurally miniaturization, vibration resistance, long-term stability can be ensured.

実施例 本発明の第一の実施例を第1図ないし第4図に基づいて説明する。 It will be described with reference to the first embodiment of the embodiment the present invention Figure 1 to Figure 4. 本実施例は、バーコードリーダに適用したものである。 This embodiment is applied to a bar code reader. その基本構造及び動作としては、レーザ光源なる半導体レーザ1から射出させた光ビームをコリメートレンズ2により平行化した後、収束光学系をなす収束レンズ3により収束させ、光偏向器なるポリゴンミラー4の一面により偏向走査させ、走査ビーム5として収束位置Aのバーコード6面を走査させる。 As the basic structure and operation, after the light beam is emitted from the semiconductor laser 1 serving laser light source is collimated by the collimator lens 2, it is converged by the converging lens 3 forming a converging optical system, the polygon mirror 4 serving light deflector It is deflected and scanned by a surface, to scan the bar code six sides of the convergence position a as a scanning beam 5. バーコード6 Bar code 6
面からの反射ビームは、ポリゴンミラー4により再び反射され収束レンズ3をも再度通り、中心孔開きミラー7 The reflected beam from the surface, even through again converging lens 3 is reflected again by the polygon mirror 4, the central aperture mirror 7
により反射させて入射ビームと分離し、レンズ8により光検出器9に結像させてバーコード情報として読取られる。 And it reflects separate the incident beam by, by focusing on the light detector 9 is read as the bar code information by the lens 8.

しかして、本実施例では、前記収束レンズ3の前段光路上に焦点距離可変機能を持つ電気光学レンズ10を設けたものである。 Thus, in this embodiment, it is provided with a electro-optical lens 10 having a focal length varying function upstream optical path of the convergent lens 3. また、この電気光学レンズ10に対する入射ビームはz方向に直線偏光されたものとされるが、これは、半導体レーザ1の配置により実現できる。 Further, the incident beam but is assumed to linearly polarized in the z-direction with respect to the electro-optical lens 10, which can be realized by the arrangement of the semiconductor laser 1.

ここに、この電気光学レンズ10について第3図及び第4図により説明する。 Here will be described an electro-optical lens 10 by Figure 3 and Figure 4. 電気光学レンズ10はほぼ矩形状の電気光学結晶11、例えばPLZT電気光学結晶をベースとして形成されている。 Electro-optical lens 10 is substantially formed rectangular electrooptic crystal 11, for example, a PLZT electrooptic crystal as the base. その組成は、9.0/65/35が適当であるが、他の組成であってもよい。 Its composition, 9.0 / 65/35 but are suitable, may be another composition. その入・出射端面は平面形状に光学研磨されている。 Its incident and emitting end face is optically polished to the planar shape. このような電気光学結晶 Such an electro-optical crystal
11の光路(光ビーム透過y方向)に沿って対向するz方向の両面には、入射側より順に、第1電極対12と第2電極対13とが形成されている。 On both sides of the z direction facing along the 11 path of (the light beam transmitted through the y-direction), in order from the incident side, a first electrode pair 12 and the second electrode pair 13 is formed. 第1電極対12は電極膜12a, The first electrode pair 12 is the electrode film 12a,
12bの対からなるが、これらの電極膜12a,12bは図示の如く、x−y平面内で媒体幅方向の中央部に電極部d 1にて長さl 1に形成された直線短冊状形状のものであり、これらの電極膜12a,12b間には電圧V 1なる第1電源手段(電源手段)14が接続され、図示しない制御系、スイッチング手段により可変的な電圧V 1を選択的に印加し得るように構成されている。 Consists pairs 12b, these electrode films 12a, 12b is as shown, x-y plane within the linear strip-like shape formed in a length l 1 at electrode portions d 1 in the central portion of the medium width direction is of, these electrode films 12a, a first power supply means (power means) 14 made of voltages V 1 is connected between 12b, a control system (not shown), the variable voltages V 1 selectively by the switching means It is configured so as to apply. 第2電極対13はx方向に間隙gを持たせ幅方向両側に長さl 2に形成した直線短冊状の2つずつの電極膜13a 1 ,13a 2 ,13b 1 ,13b 2からなり、電圧V 2なる第2電源(電源手段)15に接続されている。 The second electrode pair 13 made from the electrode films 13a 1, 13a 2, 13b 1 , 13b 2 of the respective two straight strip formed in a length l 2 on both sides in the width direction to have a gap g in the x-direction, the voltage V 2 becomes the second power supply (power supply means) is connected to 15. この第2電源15も、図示しない制御系、スイッチング手段により可変的な電圧V 2を選択的に印加し得るように構成されている。 The second power source 15 is also a control system (not shown), and is configured so as to selectively apply a variable voltage V 2 by the switching means. これらの電極材料としては例えば金Auが使用されるが、他の導電性材料であってもよい。 As the example, gold Au of these electrode materials are used, but may be other conductive materials. また、電極膜の形状は導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法等により行われる。 The shape of the electrode film is performed by a screen printing method using a conductive paste.

このような構成において、電気光学レンズ10は、直線偏光状態の光ビームが電気光学結晶11の入射端面から入射し、電極膜12a,12b及び電極膜13a,13bの影響の及ぶ領域内部を通り、他方の出射端面から出射光ビームとして出射されるものとする。 In such a configuration, the electro-optical lens 10, the light beam of the linearly polarized state is incident from the incident end face of the electro-optic crystal 11, as the electrode film 12a, 12b and the electrode film 13a, a region internal over which the effect of 13b, It shall from the other emitting end surface is emitted as emitted light beams. ここに、第1,2電極対12,13に電圧が印加されていない状態では、光ビームは電気光学結晶11中では何んらの変化も受けずにそのまま出射端面側に進行する。 Here, in the state where voltage to the first and second electrode pair 12, 13 is not applied, the light beam travels directly to the exit end face side without receiving also change in Naninra is in the electro-optic crystal 11.

しかして、第1電極対12には電圧V 1を印加し、第2電極対13には電圧V 2を印加すると、各々の電極対の影響の及ぶ領域において電気光学結晶11に所定の屈折率分布が生じ、第1電極対12によってはz方向に収束させるレンズ作用が付与され、第2電極対13によってはx方向に収束させるレンズ作用が付与される。 Thus, the first electrode pair 12 applies a voltage V 1, when the second electrode pair 13 applies a voltage V 2, a predetermined refractive index electrooptic crystal 11 in the region over which the effect of each of the electrode pairs distribution occurs, by the first electrode pair 12 lens effect for converging the z-direction is applied, the lens effect for converging in the x direction is applied by the second electrode pair 13. よって、このような電圧印加状況下に電気光学結晶11に入射された直線偏光の光ビーム1は所定のレンズ作用を受けて出射ビームとして出射されることになる。 Therefore, the light beam 1 of such a voltage linearly polarized light incident on the electro-optic crystal 11 under the application conditions will be emitted as an outgoing beam subjected to a predetermined lens action.

ここに、電圧印加時の電気光学レンズ10におけるレンズ作用を、さらに詳細に説明する。 Here, the lens action in the electro-optical lens 10 when a voltage is applied, will be described in more detail. まず、第1電極対12 First, the first electrode pair 12
に電圧V 1を印加すると、電気光学結晶11中には第4図(a)中に破線E 1で示すような電界分布が生じ、電極部付近で強く電気光学結晶11の中心部で弱くなる。 The application of a voltages V 1, the weaker at the center portion of FIG. 4 (a) electric field distribution occurs as shown by a broken line E 1 during the strong electro-optical crystal 11 in the vicinity of the electrode portion in the electro-optic crystal 11 . これは、第2電極対13側でも同様であり、第2電極対13に電圧V 2を印加すると、その電極形状、配置により、電気光学結晶11中には第4図(b)中に破線E 2で示すような電界分布が生じる。 This is the same in the second electrode pair 13 side, when a voltage is applied to V 2 in the second electrode pair 13, the electrode shape, the arrangement, during the electro-optic crystal 11 a broken line in FIG. 4 (b) electric field distribution occurs as shown by E 2. この結果、PLZT電気光学結晶の電気光学効果によりx−z平面でx=0(第4図(b)に示す電気光学結晶11の中心を原点とする)付近で屈折率が高くなる屈折率分布となる。 As a result, (the origin at the center of the electro-optic crystal 11 shown in FIG. 4 (b)) x-z plane at x = 0 by means of an electro-optical effect of the PLZT electrooptic crystal the refractive index distribution in which the refractive index is high at the to become. 何れにしても、このような電界分布に基づき、PLZT電気光学結晶の電気光学効果(2 Anyway, on the basis of the electric field distribution, PLZT electrooptic crystal electro-optic effect (2
次電気光学効果)により結晶中に屈折率分布が生じる。 Refractive index distribution in the crystal by the following electro-optic effect) occurs.

いま、電界の方向及び直線偏光方向をz方向、入射光ビームの方向をy軸方向とし、電界中での屈折率のz成分をn 2とすると、 Now, the direction and linearly polarized light direction of the electric field z-direction, the direction of the incident light beam and the y-axis direction, when the z component of the refractive index in a field and n 2, となる。 To become. 但し、n 0は電界E=0におけるPLZT電気光学結晶の屈折率、R 33は2次電気光学定数のマトリックス成分である。 However, n 0 is the refractive index of the PLZT electrooptic crystal in an electric field E = 0, R 33 is a matrix component of the secondary electro-optic constant.

(1)式より電界E Zによる屈折率変化のz成分Δnz (1) z-component of the refractive index change due to the electric field E Z from equation Δnz
は、 It is, となり、電界強度の2乗に比例する。 Next it is proportional to the square of the electric field strength. この結果、電界の強いところが屈折率が小さくなるため、PLZT電気光学結晶中の電極部付近では屈折率が低く結晶中の中心付近で高くなる屈折率分布となる。 As a result, the place where strong electric field is the refractive index decreases, the refractive index distribution becomes high near the center of the crystal has a refractive index lower in the vicinity of the electrode portions in the PLZT electrooptic crystal. よって、第1電極対12によるレンズ作用はz方向となる一方向に中心に向かって生ずる。 Therefore, the lens action of the first electrode pair 12 is generated toward the center in one direction as the z-direction. 第2電極対13によるレンズ作用はx方向なる一方向に中心に向かって生ずる。 Lensing second electrode pair 13 occurs toward the center in one direction comprising the x-direction. これらのレンズ作用は電極長さl 1 ,l 2が長いほど、その効果は大きいものとなる。 These lenses act as electrodes lengths l 1, l 2 is long, it becomes the effect is large.

よって、電気印加時に、z方向に直線偏光した光ビームが電気光学結晶11に入射すると、第1電極対12によりz方向にレンズ作用を受け、この場合の焦点距離は第3 Therefore, when the electric application, the light beam which is linearly polarized in the z-direction is incident on the electrooptic crystal 11 receives the lens action in the z-direction by the first electrode pair 12, the focal length in this case is the third
図に示すようにf 0となり、P点に収束する。 Next f 0 as shown in FIG, converges to a point P. この光ビームが第2電極対13の領域に入ると、今度は第2電極13によってx方向にレンズ作用を受け、焦点距離f 0 ′となってP点に収束する。 When the light beam enters the region of the second electrode pair 13, now undergoing lens action in the x direction by the second electrode 13 and converges to the point P becomes the focal length f 0 '. よって、P点ではz,x両方向のレンズ作用を受けたスポット像が得られる。 Therefore, z, the spot image which receives the lens action of the x directions can be obtained in the P point. なお、P点なる同一点にz,x両方向の収束光を収束させるためには、各々の方向の収束性能に応じ、第1,2電極対12,13の長さ In order to converge z, the convergent light of the x directions at the same point as the point P, depending on the convergence performance of each direction, the length of the first and second electrode pairs 12 and 13
l 1 ,l 2又は印加電圧V 1 ,V 2を適宜設定すればよい。 l 1, the l 2 or the applied voltage V 1, V 2 may be set as appropriate.

しかして、第1図及び第2図のバーコードリーダに戻り、上記電気光学レンズ10の作用を合わせて動作を説明する。 Thus, to return to the bar code reader of FIGS. 1 and 2, an operation to fit the action of the electro-optical lens 10. まず、第1,2電極対12,13に電圧が印加されていない場合には電気光学レンズ10が何のレンズ作用も示さないため、入射した光ビームは電気光学結晶11をそのまま透過し、収束レンズ3により収束され(さらに、偏向され)その収束位置Aなるバーコード6面に収束される。 First, because when the voltage to the first and second electrode pair 12, 13 is not applied to the electro-optical lens 10 show no lens action, the light beam incident directly transmitted through the electrooptic crystal 11, converged is converged by the lens 3 (and, deflected) is converged to the bar code six faces consisting of convergence position a.

一方、第1,2電極対12,13に電圧V 1 ,V 2を印加すると、 On the other hand, when a voltage is applied V 1, V 2 to the first and second electrode pairs 12 and 13,
前述したように、第1電極対12の領域ではz方向にレンズ作用を受け、第2電極対13の領域ではx方向にレンズ作用を受ける。 As described above, receives the lens action in the z direction in the region of the first electrode pair 12, receive a lens action in the x direction in the region of the second electrode pair 13. この場合、電極対の長さ又は印加電圧を適宜設定することにより、z,x両方向に同一の収束パワーを持つスポットとして結像させることができる。 In this case, the length or the applied voltage of the electrode pairs by appropriately setting, z, can be imaged as a spot having the same converging power in the x directions. このように電気光学レンズ10によりz,x方向に収束を受けた光ビームは、さらに収束レンズ3により収束されつつポリゴンミラー4の偏向走査を受け、収束位置Bなるバーコード6′面を走査する。 The light beam that has received the convergence z, in the x direction by the electro-optical lens 10 as is further converged by the converging lens 3 receives the deflection scanning of the polygon mirror 4 while, scans the bar code 6 'surface comprising convergence position B . 即ち、収束位置Aの場合よりもレンズ側に近い焦点位置を走査することになる。 That is, scanning the focal position closer to the lens than the convergence position A. つまり、収束光学系は収束レンズ3と電気光学レンズ10との合成レンズよりなることになる。 In other words, focusing optics will be made of a composite lens of the converging lens 3 and the electro-optical lens 10.

いま、収束レンズ3の焦点距離をf 0 、電気光学レンズ Now, the focal length of the converging lens 3 f 0, an electro-optical lens
10の焦点距離をf E(V)とすると、合成された焦点距離f The focal length of 10 to f E (V), the synthesized focal length f
は、近似的に次の(3)式により表される。 Is represented by approximately the following equation (3).

従って、印加電圧V 1 ,V 2を適宜可変させることにより、合成された焦点距離fを任意に可変でき、機械的可動を伴わない焦点距離可変走査が可能となる。 Therefore, by the applied voltage V 1, V 2 appropriately variable and, optionally can be used to adjust the synthesized focal length f, it is possible to variable focal length scanning without mechanical moving. 焦点距離可変制御は、1走査毎又は複数走査毎に行い、バーコード6〜6′面からの反射ビームを光検出器9により検知し、バーコード情報を得ることにより、最も解像力のよい情報を選択して信号処理を行うようにすればよい。 Focal length variable control is performed for each scan or every plural scanning, a reflected beam from the bar code 6-6 'face detected by the photodetector 9, by obtaining bar code information, the most resolution good information it is sufficient to perform signal processing select. この場合、反射面(バーコード面)の距離変化により反射ビームが光検知器9の検知領域から外れないようにこの光検知器9の大きさを設定しておく。 In this case, setting the magnitude of the reflected beam photodetector 9 without departing from the detection region as the photodetector 9 by the distance change of the reflection surface (the bar code surface).

つづいて、本発明の第二の実施例を第5図ないし第7 Subsequently, a second embodiment of the present invention FIG. 5 through 7
図により説明する。 Figure by explaining. 前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を用い、説明も省略する。 The same parts as the parts shown in the embodiments with the same reference numerals, omitting description thereof. 本実施例は、電気光学レンズ16につき、一方向、ここではx方向にのみ収束レンズ作用を付与するようにしたものである。 This embodiment, per electrooptic lens 16, in one direction, here is obtained so as to grant only converging lens action in the x-direction. 即ち、 In other words,
電気光学結晶11のz方向に位置する両面には、第2電極対13と同様の電極対17のみが形成され、その電極膜17 On both surfaces located in the z-direction of the electro-optic crystal 11, only the same electrode pair 17 and the second electrode pair 13 is formed, the electrode film 17
a 1 ,17a 2 ,17b 1 ,17b 2には電圧Vなる電源手段18が接続されている。 a 1, 17a 2, 17b 1 , 17b power supply means 18 of voltage V to 2 are connected.

このような構成においては、電極対17に電圧が印加されていない時には、電気光学レンズ16が何のレンズ作用も示さず、収束位置Aなるバーコード面6上を走査する。 In such a configuration, when the voltage to the electrode pair 17 is not applied to an electro-optical lens 16 is not shown any lens effect, it scans the convergence position A becomes the bar code surface above 6. 第7図(a)はこの時の様子を示す一例で、バーコード6面上に収束ビーム19がスポット照射される。 In Figure 7 (a) is an example showing the state in this, convergent beam 19 is irradiated spot on the bar code 6 on the surfaces of. しかして、電極対17に電圧Vを印加すると、x方向の収束レンズ作用が加わり、合成された焦点距離が短くなるため、収束位置Bに位置するバーコード6′に対して第7 Thus, when a voltage V is applied to the electrode pair 17, joined by a converging lens action in the x-direction, since the synthesized focal length is short, the relative bar code 6 'located in the convergence position B 7
図(b)に示すような細長ビーム形状の収束ビーム20となって走査することになる(仮想線により円形に示すビーム20′は電圧を印加しない場合を示し、位置Bではボケたものとなることを示す)。 Will be scanned becomes elongated beam shape converging beam 20, such as shown in FIG. (B) (beam 20 'shown in circular in phantom shows a case where no voltage is applied, it becomes blurred in position B indicating that).

即ち、本実施例によれば、バーコード6′面上でのビーム形状がバーコードラインと直角方向にはシャープなる細長形状となるため、バーコード6′上の局所的な汚れ等があってもバーコード情報を読取ることができ、S/ That is, according to this embodiment, 'since the beam shape on the surface is sharp becomes elongated in the bar code line perpendicular direction, the bar code 6' bar code 6 if there is local dirt on also it is possible to read the bar code information, S /
Nが向上する。 N is improved. また、電気光学レンズ16自体も前記実施例の電気光学レンズ10に比して簡単で、電源も1つで済むものとなる。 Further, the electro-optical lens 16 itself is simple compared to the electro-optical lens 10 of the embodiment, it is assumed that the power supply also requires only one.

なお、本実施例においては電圧印加時に収束ビーム形状が細長形状となるようにしたが、シリンドリカルレンズを付加して電圧を印加しない状態でビーム形状が細長形状となるようにし、電圧印加時に円形状となるようにしてもよい。 Although in the present embodiment, as the converging beam shape when a voltage is applied becomes elongated, so that the beam shape in a state where no voltage is applied to the elongated shape by adding a cylindrical lens, a circular shape when voltage is applied it may be set to be.

さらに、本発明の第三の実施例を第8図ないし第11図により説明する。 Further, explaining the third embodiment of the present invention by Figure 8 to Figure 11. 本実施例は、収束レンズ3の前段光路上に発散作用により焦点距離可変機能を持つ電気光学レンズ21を設けたものである。 This embodiment is obtained by providing an electro-optical lens 21 having a focal length variable function by diverging effect in the front optical path of the convergent lens 3. この電気光学レンズ21に対する入射ビームはz方向に直線偏光されたものが用いられる。 Incident beam relative to the electro-optical lens 21 that is linearly polarized in the z-direction is used.

この電気光学レンズ21はx方向レンズ22とz方向レンズ23とを1/2波長板24を挾んで発散発散方向が直交するように配設させたものである。 The electro-optical lens 21 is obtained by arranged such divergence divergence direction across the half-wave plate 24 of the x-direction lens 22 and the z-direction lens 23 is perpendicular. ここに、x方向レンズ22 A wherein, x-direction lens 22
を示す第10図を参照してその構造及び作用を説明する。 With reference to FIG. 10 showing a illustrating the structure and operation.
x方向レンズ22はほぼ矩形状の電気光学結晶25、例えば x-direction lens 22 is substantially rectangular electro-optic crystal 25, for example,
PLZT電気光学結晶をベースとして形成されている。 The PLZT electrooptic crystal is formed as a base. PLZT PLZT
はその組成により対称性が変わるが、例えば組成が9/65 Although changes symmetry by its composition, for example, composition 9/65
/35の対称性は立方晶に属し、中心対称性を持つことから、1次電気光学効果はなく、2次電気光学効果のみとなる。 / 35 symmetry belongs to cubic crystal, because of its centrosymmetric, primary electro-optical effect is not, and only the secondary electro-optic effect. 電圧印加によるレンズ作用は、電気光学効果により屈折率変化が生ずることによる。 Lensing voltage application is by refractive index change by an electro-optical effect occurs. このような電気光学結晶25の光路に沿って対向するz方向の両面にはレンズ作用を生じさせる電極対26が形成されている。 Electrode pair 26 to generate a lens effect is formed on both sides of the z direction facing along the optical path of the electro-optical crystal 25. これらの電極対26をなす電極膜26a,26bの形状は、同一面上のもの同士が半円状にてその円弧側が対向するように形成されている。 Electrode film 26a forming these electrode pairs 26, 26b shape is among those on the same surface thereof a circular arc side at the semicircular shape is formed to face. 両面の電極対26間には電圧V 3なる電源手段27 Power supply means 27 comprising a voltage V 3 is between both surfaces of the electrode pairs 26
が接続され、図示しない制御系、スイッチング手段により可変的な電圧V 3を選択的に印加し得るように構成されている。 There are connected, not shown control system, and is configured so as to selectively apply a variable voltage V 3 by the switching means. そこで、電極対26間に電圧V 3を印加すると、電極対26により挾まれた領域でレンズ作用が生じ、光ビームは電極形成面に平行で光軸に直交する方向に発散作用を引き起こす。 Therefore, when a voltage is applied to V 3 between the electrode pair 26, the lens action occurs in the sandwiched by the electrode pairs 26 region, the light beam causes diverging action in the direction orthogonal to the parallel optical axes to the electrode forming surface.

いま、第10図に示すようにz方向に直線偏光された光ビームがy方向に入射したとすると、電極26a,26bにより挾まれた領域での屈折率のz成分nzは前述した(1) Now, the light beam is linearly polarized in the z direction as shown in FIG. 10 is when the incident in the y-direction, z components nz refractive index in sandwiched electrodes 26a, by 26b region described above (1)
の場合と同様となる。 Becomes the same as that in the case of. 即ち、電界Ezを電気光学結晶25に印加すると、その時の屈折率変化が電界強度Ezの2状に比例するものとなる。 That is, when an electric field is applied to Ez to the electro-optical crystal 25, and that the refractive index change at that time is proportional to the shape of the electric field strength Ez. ここに、図示のように半円状に形成された電極膜26a 1 ,26a 2 ,26b 1 ,26b 2の領域に電圧を印加すると、対向する電極膜26a 1 ,26b 1及び26a 2 ,26b 2に挾まれた半円筒状の領域の屈折率がnz、周辺の屈折率がno Here, the electrode film 26a 1 formed as shown in semicircular, 26a 2, 26b 1, when a voltage is applied to 26b 2 regions, the electrode film 26a 1 opposite, 26b 1 and 26a 2, 26b 2 sandwiched between refractive index of the semi-cylindrical regions nz, the refractive index of the periphery no
で、nz<noであるので、発散作用を持ったシリンダレンズが2個形成されたことになり、x方向に発散するレンズ作用を生ずる。 In, since it is nz <no, will be cylinder lens having a diverging action is formed with two, produce a lens action to diverge in the x-direction. 電界強度Ezを強くすると、シリンダレンズの焦点距離が短くなり、発散作用が増大する。 With strong field strength Ez, the focal length of the cylindrical lens becomes short, diverging action is increased.

本実施例のz方向レンズ23も基本的には同様であり、 z direction lens 23 of the present embodiment is also basically similar,
電気光学結晶28のz方向両面に半円状の電極膜29a 1 ,29a Semicircular electrode films 29a 1 in the z-direction both sides of the electro-optic crystal 28, 29a
2 ,29b 1 ,29b 2による電極対29を形成し、電源手段30により電圧V 4を選択的に印加し得るように構成してなる。 2, 29 b 1, 29 b 2 of the electrode pair 29 is formed by, becomes configured so as to selectively apply a voltage V 4 by the power supply means 30. ここに、x方向レンズ22に対して入射する光ビームの偏光方向はz方向であるが、1/2波長板24を経るため偏波面が90゜回転されるため、z方向レンズ23にあってはx方向であり、電界方向と同一であり、z方向の発散作用を受けるものとなる。 Here, since the polarization direction of the light beam incident to the x-direction lens 22 is a z-direction, the polarization plane to undergo a 1/2-wavelength plate 24 is rotated 90 degrees, in the z direction lens 23 is the x-direction, the same as the field direction, shall receive diverging action in the z-direction.

よって、電気光学レンズ21全体では、第11図に示すようにx及びz方向に発散作用を持つ2次元レンズとなり、各々の印加電圧V 3 ,V 4を適宜変えることにより、各々独立に焦点距離を変えることができる。 Therefore, the entire electro-optical lens 21, becomes a two-dimensional lens having a diverging function in the x and z directions as shown in FIG. 11, by changing the respective applied voltages V 3, V 4 as appropriate, independently of the focal length it is possible to change the.

本例でも、第8図及び第9図に示すバーコードリーダに戻り、このような電気光学レンズ21の作用を合わせて説明する。 Also in this example, it returns to the bar code reader shown in Figure 8 and FIG. 9, illustrating the combined action of such electro-optical lens 21. まず、電極対26,29に電圧が印加されていない場合には電気光学レンズ21がレンズ作用を示さないため、入射した光ビームは電気光学結晶25,28をそのまま透過し、収束レンズ3により収束され(さらに、偏向され)その収束位置Aなるバーコード6面に収束される(その反射光による検出は、前述した実施例の場合と同様である)。 First, since the electro-optical lens 21 when the voltage to the electrode pair 26, 29 is not applied does not show a lens function, the light beam incident directly transmitted through the electrooptic crystal 25 and 28, converged by the converging lens 3 it is (further, deflected) thereof comprising convergence position a is focused on the bar code 6 surface (detected by the reflected light is the same as in the embodiments described above).

一方、電極対26,29に電圧V 3 ,V 4を印加すると、前述したように、x方向レンズ22部分ではx方向に発散するレンズ作用を受け、z方向レンズ23部分ではz方向に発散するレンズ作用を受ける。 On the other hand, when a voltage is applied V 3, V 4 to the electrode pairs 26 and 29, as described above, in the x-direction lens 22 portion receives a lens action to diverge in the x direction, diverge in the z direction in the z-direction lens 23 parts subjected to the lens action. この場合、印加電圧を適宜設定することにより、x,z両方向に同一の収束パワーを持つスポットとして結像させることができる。 In this case, by setting the voltage applied properly, it can be imaged as a spot having the same convergence power x, the z directions. このように電気光学レンズ21によりx,z方向に発散された光ビームは、収束レンズ3により収束されつつポリゴンミラー4 Thus light beam diverge in the x, z direction by the electro-optical lens 21, a polygon mirror 4 while being converged by the converging lens 3
の偏向走査を受け、収束位置Bなるバーコード6′面を走査する。 Receiving the deflection scanning, scans the bar code 6 'surface comprising convergence position B. 即ち、収束位置Aの場合よりもレンズ側から遠い焦点位置を走査することになる。 That is, scanning the far focus position from the lens side than the convergence position A. つまり、収束光学系は収束レンズ3と電気光学レンズ21との合成レンズよりなることになる。 In other words, focusing optics will be made of a composite lens of the converging lens 3 and the electro-optical lens 21.

なお、本実施例では電気光学レンズ21としてx,z両方向に発散するレンズ作用を持たせたものを用いたが、x Although was used to have a lens action to diverge as the electro-optical lens 21 x, the z directions in this embodiment examples shown, x
方向レンズ22又はz方向レンズ23のみによる一方向に発散するレンズ作用を持たせたものであってもよい。 Or it may be caused to have a lens action to diverge in one direction only by the direction lens 22 or z direction lens 23.

また、これらの実施例では光偏向器としてポリゴンミラー4を用いたが、ホログラムを有するホロディスク等を用いたものでもよい。 Although using a polygon mirror 4 as an optical deflector in these examples, it may be one using a holo disk or the like having a hologram.

発明の効果 本発明は、上述したように、収束光学系中に、印加電圧に応じて収束又は発散して焦点距離可変機能を持つ電気光学レンズを設けたので、印加電圧を変化させるだけで機械的可動を伴わず収束位置の連続的かつ任意なる可変が可能となり、よって、読取り深度の広い読取りが可能で、例えばバーコード読取り等において読取り可能位置範囲を大幅に広げることができ、また、機械的な可動を要しないため、拘束の焦点可変も可能となり、構造的にも小型化、耐振動性、長期安定性を確保できるものである。 Effect of the Invention The present invention, as described above, in the focusing optics, is provided with the electro-optical lens having a variable focal length capabilities converge or diverge depending on the applied voltage, only the machine to change the applied voltage continuously and at random Naru variable movable accompanied not convergence position is possible, therefore, can be wide read depth reading, can be widened greatly readable position range for example, in bar code reading, etc., also, the machine since not require specific movable, focus variable bound becomes possible, structurally miniaturization, vibration resistance, in which the long-term stability can be ensured.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図は本発明の第一の実施例を示す平面図、第2図はその側面図、第3図は電気光学レンズの斜視図、第4図(a)は正面図、同図(b)は縦断正面図、第5図は本発明の第二の実施例を示す平面図、第6図はその側面図、第7図はバーコード面上の収束ビーム形状の説明図、第8図は本発明の第三の実施例を示す平面図、第9 Plan view showing a first embodiment of Figure 1 the present invention, Figure 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a perspective view of an electro-optical lens, FIG. 4 (a) is a front view, FIG. (B ) is a longitudinal front view, FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a side view thereof, FIG. 7 is an explanatory view of a convergent beam shape on the bar code surface, FIG. 8 plan view of a third embodiment of the present invention, the ninth
図はその側面図、第10図及び第11図は発散機能を示す電気光学レンズの斜視図である。 Figure is a side view, FIGS. 10 and FIG. 11 is a perspective view of an electro-optical lenses showing the diverging function. 1……レーザ光源、3……収束光学系、4……光偏向器、10……電気光学レンズ、11……電気光学結晶、12,1 1 ...... laser light source, 3 ...... converging optical system, 4 ...... optical deflector, 10 ...... electrooptic lens, 11 ...... electrooptic crystal, 12,1
3……電極対、14,15……電源手段、16……電気光学レンズ、17……電極対、18……電源手段、21……電気光学レンズ、25……電気光学結晶、26……電極対、27……電源手段、28……電気光学結晶、29……電極対、30……電源手段 3 ...... electrode pairs 14, 15 ...... power supply means, 16 ...... electro optical lens, 17 ...... electrode pairs, 18 ...... power supply means, 21 ...... electrooptic lens, 25 ...... electrooptic crystal, 26 ...... electrode pairs, 27 ...... power supply means, 28 ...... electrooptic crystal, 29 ...... electrode pairs, 30 ...... power unit

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】レーザ光源からの光ビームを収束光学系により収束させるとともに光偏向器により偏向走査させて情報を光学的に読取るようにしたレーザスキャナ装置において、前記収束光学系中に、電気光学結晶と、この電気光学結晶の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により前記光ビームを収束させるレンズ作用を付与する大きさ及び形状の電極対と、この電極対に電圧を印加する電源手段とからなる電気光学レンズを設けたことを特徴とするレーザスキャナ装置。 1. A laser scanner apparatus that reads optically the information by deflecting the scanning by the optical deflector causes is converged by a light beam converging optical system from the laser light source, in the converging optical system, the electro-optic crystal and the electro-optic crystal of the light beam size to impart a lens function to converge the light beam transmitted along the direction are formed on opposite sides by the voltage application and the shape of the electrode pairs, the voltage to the electrode pair laser scanner apparatus is characterized by providing an electro-optical lens comprising a power supply means for applying a.
  2. 【請求項2】レーザ光源からの光ビームを収束光学系により収束させるとともに光偏向器により偏向走査させて情報を光学的に読取るようにしたレーザスキャナ装置において、前記収束光学系中に、電気光学結晶と、この電気光学結晶の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により前記光ビームを発散させるレンズ作用を付与する大きさ及び形状の電極対と、この電極体に電圧を印加する電源手段とからなる電気光学レンズを設けたことを特徴とするレーザスキャナ装置。 2. A laser scanner apparatus that reads optically the information by deflecting the scanning by the optical deflector causes is converged by a light beam converging optical system from the laser light source, in the converging optical system, the electro-optic crystal and the electro-optic crystal of the light beam size to impart a lens function for diverging the light beam transmitted along the direction are formed on opposite sides by the voltage application and the shape of the electrode pairs, the voltage to the electrode member laser scanner apparatus is characterized by providing an electro-optical lens comprising a power supply means for applying a.
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