JP2937215B2 - デュアル型光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査装置、特に手持ち
式のスキャナと定置式のスキャナとの両立を図ったデュ
アル式スキャナに関する。バーコードを利用した情報管
理システムは、商店の自動処理化を中心としたＰＯＳシ
ステムをはじめ、事務の自動処理化（ＯＡ）や工場の自
動処理化（ＦＡ）の分野へますます進展、拡大しつつあ
る。

【０００２】このバーコードを利用した情報管理システ
ムの１つの装置であるＰＯＳスキャナは定置式のレーザ
スキャナが主流である。これらの中には、装置の読み取
り性能を維持したままで、装置の小型化をはかるため、
読取窓の部分にホログラムを用いた「ホロウインド方
式」のＰＯＳスキャナが提案されている。また、装置の
より一層の小型化を図るため、レーザ光源にＨｅ−Ｎｅ
レーザの代わりに半導体レーザを使用した装置も提案さ
れている。

【０００３】

【従来の技術】従来、一般的な光学式スキャナはスーパ
ーマーケットやコンビニエンスストア等を対象とする手
持ち式のものと、百貨店等のような店舗を対象とする固
定式のものとに大別される。ところが、商品の大きさ
が、文房具のような小さいものから材木のような大きい
ものまでを扱う店舗では、商品の大きさによって使用す
るスキャナが限定されてしまうことがある。例えば、文
房具のような小さな商品に対しては固定式スキャナを用
いて商品をスキャナ上で移動させて、その商品に付され
たバーコードを読ませるようにした方が便利であし、材
木のような大きな商品ではスキャナ上を移動させること
は不可能であるから、手持ち式のスキャナをその商品の
バーコードの位置まで持っていって読ませるようにしな
ければならない。そこで、このような要求に答えるた
め、手持ち式のスキャナと定置式のスキャナとの両立を
図ったデュアル式スキャナが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このデュアル式スキャ
ナの場合、光源装置、光検知器、及び光源装置からの光
ビームを走査する目的のポリゴンミラー等は手持ち式ス
キャナに内蔵する構造となる。したがって、ポリゴンミ
ラーの面積には制限がある。このため、検知器の感度を
上げることなく、検知能力を上げるためには、ポリゴン
ミラー上にできるだけ多くの光量を集めるようにした方
が好ましい。

【０００５】そこで、本発明は、デュアル式スキャナの
検知能力を向上し、若しくは検知能力を維持したまま
で、手持ち式スキャナのポリゴンミラーの面積をできる
限り小さくすることを可能ならしめる光走査装置を得る
ことを目的とする。また、本発明では、商品等に付され
たバーコードを読み取る場合に、その商品の形状、大き
さに影響されることなく、単一の装置で小さな商品も大
きい商品も扱い可能な構成をもった光走査装置を得るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】まず、本発明の原理につ
いて説明する。定置式スキャナの読み取り窓として使用
されるホログラムの空間周波数差を大きくさせ、物体か
ら反射された光が検知器に到る光路の途中のポリゴンミ
ラー上で結像するようにする。これは、ホログラム作成
時の２光束法における参照光又は物体光を、図１又は２
に示す方法で制御することによって可能となる。

【０００７】即ち、図１及び図２は集光を高めるホログ
ラム作成法を示すもので、図中、１はガラス板、２はホ
ログラム材料、３は参照光（球面波）、３ａ，３ｂは参
照光光源、４は物体光、５はシリンドリカル凸レンズ、
６は干渉縞である。図１では、参照光（球面波）３の光
源３ａを、３ｂで示すようにホログラム材料２の干渉縞
作成面に近づけて、ホログラムを作成する。図２では、
物体光４の光路中にシリンドリカル凸レンズ５を挿入す
る。このようにして作成したホログラムを定置式スキャ
ナの読み取り窓として使用すれば、ホログラムの空間周
波数差を大きくすることができ、例えば物体のバーコー
ド（図示せず）から反射された光が途中のポリゴンミラ
ー（図示せず）上で結像させることができる。

【０００８】上記のように、ホログラムの干渉縞の空間
周波数分布を広げる（空間周波数の差を大きくする）こ
とで、レンズの焦点距離に相当するものが小さくなり、
集光を広範囲にわたってできるようになる。図３は空間
周波数の分布差の大小による集光可能範囲の差を示した
ものである。図３において、１０はホログラム、１１は
物体（バーコード）であり、ａは空間周波数の分布差が
大きいホログラムを使用する場合の検知有効面積ｃに到
達する光の集光可能立体角、ｂは空間周波数の分布差が
小さいホログラムを使用する場合の集光可能立体角をそ
れぞれ示す。図より明らかなように、ｂはａより小さ
く、したがって損失が大であることが分かる。ａをバー
コードの読み取りに用いた場合、より多くの光量が利用
でき、読取性能の向上に寄与する。

【０００９】本発明によれば、レーザ光源装置と、該光
源装置から発射されたレーザ光を走査して少なくとも１
つの走査線をつくる光走査手段と、該走査線が物体から
反射した光を検知する光検知手段とを内蔵した手持ち式
光走査装置と、該手持ち式光走査装置を着脱可能に組み
込むことができ、かつ外部へ放射する光読み取り窓を具
備する定置式装置とを含んでなるデュアル型光走査装置
において、前記手持ち式光走査装置を前記定置式装置に
組み込んだ状態で、物体からの反射光が前記光走査手段
に集束するように、前記定置式装置内部の光学系を設定
したこと、及び 前記光読み取り窓にホログラムを使用
し、前記手持ち式光走査装置を前記定置式装置に組み込
んだ状態で、物体からの反射光が前記光走査手段に集束
するように、前記ホログラムを作成したことを特徴とす
るデュアル型光走査装置が提供される。

【００１０】

【作用】本発明によれば、手持ち式光走査装置を定置式
装置に対し着脱可能に組み込むことができるので、商品
の形状、大きさに応じ適宜手持ち式、定置式のスキャナ
として使い分けをすることができる。また、本発明によ
れば、手持ち式光走査装置を定置式装置に組み込んだ状
態で、物体からの反射光が前記光走査手段に集束するよ
うに、定置式装置内部の光学系、例えばホロウインドが
設定されているので、デュアル式の光走査装置の集光能
力を向上させることができる。また、ポリゴンミラーに
集光させることによって、ポリゴンミラーのサイズを小
さくすることが出来、これによってハンディスキャナを
小型化することができる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。図４は手持ち式のスキャナを示
す。この手持ち式スキャナ２０は、半導体レーザ光源２
１、凹面ミラー（図示せず）、ポリゴンミラー２２、光
検知器２４等を内蔵し、ホログラムを使用した読み取り
窓（ホロウインド）２３を有する。半導体レーザ光源２
１から発射された光ビームは凹面ミラー（図示せず）で
反射された後、高速で回転している回転多角形のミラー
（ポリゴンミラー）２２で反射されることにより高速で
走査される。ポリゴンミラー２２で反射された走査ビー
ム２５は、ホロウインド２３から手持ち式のスキャナ２
０の外部空間へ導かれ、一方向の走査パターン２６を形
成する。

【００１２】この手持ち式スキャナ２０を単独で使用す
る場合は、このスキャナ２０を手で持って、例えばバー
コードの付された物体（図示せず）に近づけ、走査パタ
ーン２６をバーコード（図示せず）に向ける。このバー
コードから反射した光は、逆の経路を辿り、ホロウイン
ド２３、ポリゴンミラー２２、ミラー（図示せず）を経
て検知器２４に到達し、バーコードの情報を読み取る。

【００１３】図５は手持ち式のスキャナ２０を着脱可能
に組み込んで固定式（デュアル式）スキャナとして使用
する場合を示す。固定式スキャナ３０は、３面分割ミラ
ー３１、底面ミラー３２、ホログラムを使用した読み取
り窓（ホロウインド）３３を有する。手持ち式のスキャ
ナ２０は固定式スキャナ３０の所定位置にセットされ
る。前述のように、手持ち式スキャナ２０のホロウイン
ド２３から導かれた一方向の走査ビーム２５は、３面分
割ミラー３１で反射して３つの方向の光ビームとして分
割され、更に底面ミラー３２で反射した後、ホロウイン
ド３３により空間上に３方向の走査パターン４０（図８
参照）が形成される。

【００１４】一方、物体（バーコード）３４からの反射
光は、逆にホロウインド３３から固定式スキャナ３０内
へ入射し、底面ミラー３２及び３面分割ミラー３１でそ
れぞれ反射し、ホロウインド２３から手持ち式スキャナ
２０に入り、ポリゴンミラー２２上に到達する。このと
き、ホロウインド３３は、前述のように、ホログラムの
干渉縞の空間周波数分布を広げる（空間周波数の差を大
きくする）ように作成され、ポリゴンミラー２２上に結
像するように作成されている。ポリゴンミラー２７で反
射した光ビームは凹面ミラー２７で更に反射され光検知
器２４上でふたたび結像して、所定のバーコード３４情
報が認識される。

【００１５】以上のように、図５に示す本発明の光走査
装置によれば、手持ち式スキャナ２０はそれ自体単独で
光走査装置として機能し、一方、これをモジュール化し
て定置式の光走査装置３０に組み込むことにより光走査
パターンを増大する、いわゆるデュアル式光走査装置と
なる。図６はポリゴンミラー２７上に光ビームが結像し
ない例を参考例として示すものである。固定式スキャナ
３０のホロウインド３３’が、前述のような、ホログラ
ム干渉縞の空間周波数分布を広げる（空間周波数の差を
大きくする）ように作成されていない場合、光ビームは
ポリゴンミラー２７上で結像しない。しかし、ポリゴン
ミラー２７、凹面ミラー２７で反射した光ビームは光検
知器２４上では結像して、所定のバーコード３４情報が
認識される。これらの場合は、ホロウインド３３’の干
渉縞の空間周波数分布が広げられていないので、読み取
りに利用されるビームの量が少なくなり、光の損失は大
きくなる。

【００１６】図７は、図５と同様、ポリゴンミラー２７
上に光ビームが結像するようにホログラム３３が作成さ
れている場合であって、手持ち式スキャナ２０のみを図
示する。図８は固定式（デュアル式）スキャナの実施例
１であって、基本的には図５に示した構造と同じであ
る。手持ち式のスキャナ２０を固定式スキャナ３０の所
定位置に着脱式に組み込む。したがってこの場合は、固
定式スキャナとして作用する。このスキャナはバーコー
ドの付された商品が比較的小型の場合に適する。前述の
ように、手持ち式スキャナ２０から導かれた一方向の走
査ビーム２５は、３面分割ミラー３１の３つの面にそれ
ぞれ反射するため、３つの方向の光ビームに分割され
る。その分割された光ビームは更に底面ミラー３２で反
射した後、ホロウインド３３により空間上に放射される
が、このとき、ホロウインド３３上には図示のような３
方向の走査パターン４０が形成される。

【００１７】手持ち式スキャナ２０は固定式スキャナ３
０に対して、着脱自在になっているので、商品が比較的
大きい場合は、手持ち式スキャナ２０を固定式スキャナ
３０から外して、手持ち式スキャナ２０単独で商品のバ
ーコードを読み取れることができる。図９は読み取り窓
（ホロウインド）３３が上側にある固定式（デュアル
式）スキャナの実施例であって、前述の実施例と同様、
手持ち式のスキャナ２０は固定式スキャナ３０に対し着
脱可能である。この実施例は商品が比較的小型である場
合に適する。手持ち式スキャナ２０から導かれた一方向
の走査ビームは、２つのミラー３５，３６で反射するこ
とにより上方へ導かれた後、３面分割ミラー３１の３つ
の面にそれぞれ反射するため、３つの方向の光ビームに
分割される。その分割された光ビームは前述の同様にホ
ロウインド３３により空間に向けて下方へ放射される
が、このときも同様、ホロウインド３３上には図示のよ
うな３方向の走査パターン４０が形成される。バーコー
ド付の商品は、バーコードを上向きにしての矢印方向に
進行するベルト４５上に載せられる。商品が読み取り窓
（ホロウインド）３３の下側を通過する際、走査パター
ン４０により走査され、バーコード情報が読み取られ
る。商品がベルト４５の移動通路に載らない程度に大き
い場合は、手持ち式スキャナ２０を固定式スキャナ３０
から取り外して、手持ち式スキャナ２０単独で商品のバ
ーコードを読み取る。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、デュアル式の光走査装置の集光能力を向上させるこ
とができると共に、装置の小型化を実現することができ
る。また、本発明によれば、デュアル式光走査装置（ス
キャナ）としているので、商品の形状、大きさに係わら
ずバーコード読み取りに対応した構成が実現できる。し
たもこのデュアル式スキャナは従来の定置式スキャナ及
び、手持ち式スキャナの両者の機能を合わせ持ち、光源
装置は手持ち式のスキャナのみに具備されているためコ
ストアップを抑制することができる。また、本発明で
は、光読み取り窓にホログラムを使用したので、光学系
の構造が簡単なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】集光を高めるホログラム作成法１を示す図であ
る。

【図２】集光を高めるホログラム作成法２を示す図であ
る。

【図３】空間周波数の分布差の大小による集光可能範囲
の差を示したものである。

【図４】手持ち式スキャナの概略図である。

【図５】本発明に係るデュアル式スキャナの概略側面図
である。

【図６】ポリゴンミラー上に集光しないデュアル式スキ
ャナの概略側面図である。

【図７】ポリゴンミラー上に集光するデュアル式スキャ
ナの手持ち式スキャナの部分を示した概略図である。

【図８】本発明に係るデュアル式スキャナの実施例を示
す斜視図である。

【図９】本発明に係るデュアル式スキャナの他の実施例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０…手持ち式スキャナ（光走査装置） ２１…半導体レーザ光源 ２２…ポリゴンミラー ２３…読み取り窓（ホロウインド） ２４…検知器 ２５…光ビーム ２６…光走査パターン ２７…凹面ミラー ３０…固定式スキャナ（光走査装置） ３１…３面分割ミラー ３２…底面ミラー ３３…読み取り窓（ホロウインド） ３４…物体（バーコード） ４０…光走査パターン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−138788（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 7/10 G02B 26/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源装置（２１）、該光源装置か
   ら発射されたレーザ光を走査して少なくとも１つの走査
   線をつくる光走査手段（２２）と、該走査線が物体から
   反射した光を検知する光検知手段（２４）とを内蔵した
   手持ち式光走査装置（２０）と、 該手持ち式光走査装置（２０）を着脱可能に組み込むこ
   とができ、かつ外部へ放射する光読み取り窓（３３）を
   具備する定置式装置（３０）とを含んでなるデュアル型
   光走査装置において、 前記手持ち式光走査装置（２０）を前記定置式装置（３
   ０）に組み込んだ状態で、物体からの反射光が前記光走
   査手段（２２）に集束するように、前記定置式装置（３
   ０）内部の光学系を設定したこと、及び 前記光読み取り
   窓（３３）にホログラムを使用し、前記手持ち式光走査
   装置（２０）を前記定置式装置（３０）に組み込んだ状
   態で、物体からの反射光が前記光走査手段（２２）に集
   束するように、前記ホログラムを作成したことを特徴と
   するデュアル型光走査装置。