JP2972410B2 - 光学的読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコード読取装置等
で読取物体の読取高さと方向を示すガイド用のホログラ
ム像を表示する光学的読取装置に関する。ホログラム
は、厚さが数μｍ程度の薄膜の光学素子であり、軽量、
小型しかもレンズやプリズムなどと同等あるいはそれ以
上の波面変換機能を持っている。また、複製技術を利用
することにより、大量、安価な光学素子が期待できる。

【０００２】このため近年、レンズなどのかわりにホロ
グラムを光学素子として用いた応用デバイス、例えばＰ
ＯＳ用バーコードリーダ等の光学的読取装置が研究開発
されている。一方、バーコード読取装置では、読取率が
最も高くなる最適読取り高さが決っている。しかし、最
適読取り高さを示す指示がないために、オペレータは必
ずしも最適な位置で商品のバーコードを読取らせておら
ず、この点の改善が望まれる。

【０００３】

【従来の技術】従来のバーコード読取装置にあっては、
装置筐体に内蔵されたビーム走査器から発せられるレー
ザビームを、読取窓により出射して上方空間に存在する
商品等の物体に照射し、その反射光を検出することでバ
ーコードを読取っている。このようなバーコード読取装
置においては、読取窓から一定の高さの範囲に最適読取
高さ及び方向が設定されるのが通例であり、最適読取り
高さおよび方向から物体を通過させると、読取りに失敗
することなく高い読取り率が得られる。

【０００４】しかし、最適読取り高さを物体を通過させ
る空間に指示することができないため、読取窓に通過方
向を示す矢印を印刷などにより表示しているにすぎな
い。このためオペレータは、商品を装置の読取り窓面に
沿って移動させるなど、必ずしも読取率の高い位置で読
ませていなかった。この問題を解決する手段として、本
願発明者等は、バーコード読取装置の読取窓の窓面に、
立体像表示用のホログラムを設け、読取窓の前方の空間
上に、最適読取り高さ及び方向を示す矢印図形等のガイ
ド表示像をホログラムを用いて表示するようにした光学
的読取装置を提案している。

【０００５】図６は本願発明者等がすでに提案している
先願の光学読取装置の一例を示したもので、筐体１の上
面となる読取窓面には反射型のリップマンホログラム２
が取付けられている。リップマンホログラム２は、ガラ
ス基板上に乳剤を塗布し、これに矢印図形等の物体光と
参照光を照射して２光束の干渉露光により作成される。

【０００６】筐体１の斜め上方には照明灯３が設置さ
れ、参照光４をリップマンホログラム２に照射すると、
筐体１の１０ｃｍ程度の高さの空間にホログラム像とし
て矢印図形５が表示される。従ってオペレータは矢印図
形５のホログラム像に沿って商品を移動させることで、
バーコードを確実に読取らせることができる。図７は本
願発明者が提案している先願の他の装置の構成を示した
もので、読取窓面にリップマンホログラム２を設けた筐
体１をチェックカウンタ６上に垂直に取付けて矢印図形
５のホログラム像を表示することを特徴とする。

【０００７】更に図８は他の装置構成を示したもので、
照明灯３を筐体１に取付けたことを特徴とする。図９は
本願発明者等が提案しいる更に改良された先願の光学読
取装置を示したもので、図９（ａ）に示すように、筐体
１の読取り窓面上に反射型のリップマンホログラム２を
備えた導光板８を設け、筐体１に内蔵した光源１３から
の参照光４を導光板８内で全反射させて伝播することで
リップマンホログラム２に照射し、その回折像として図
９（ｂ）に示すように矢印図形５を筐体１の情報の１０
ｃｍ程度の空間にホログラム像として結像させる。

【０００８】ここで反射型のリップマンホログラム２は
図９（ｃ）に示すように、乳剤９を塗布した導光板８に
下側のプリズム１１を介して記録面に対し臨界角以下の
角度で参照光４を照射し、同時に矢印像１２に照射した
物体光１０を上側から照射し、２光束の干渉露光により
作成する。この図９の装置では、参照光４を照射する照
明灯の外部設置を不要とできる。

【０００９】図１０（ａ）（ｂ）は図１０（ｃ）に示す
方法で作成される透過型のリップマンホログラム２を用
いた光学的読取装置を示す。図１１は読取窓にホログラ
ムウィンドを用いた従来のバーコード読取装置の光学系
の説明図である。図１１において、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１
４から発振されたレーザビームは回転するポリゴンミラ
ー１６によって水平に走査され、三面ミラー１７の各々
で反射された後に底面ミラー１８で上方に反射され、互
いに交差した３方向の走査パターンとなってホロウィン
ド２０上のホログラム２４ａ，２４ｂ，２４ｃに入射す
る。

【００１０】ホロウィンド２０は、入射したレーザ走査
パターンを２本の垂直走査線ｄ，ｅに３本の交差する走
査線ａ〜ｃを加えた５方向ダイナミッククロス走査パタ
ーン２１に変換して出射する。バーコードに当って反射
してくる信号散乱光は、ホロウィンド２０を通して集め
られ、三面ミラー１７、ポリゴンミラー１６、更に凹面
ミラー１５を介して光検出器２２に導かれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の読取最適高さ及び方向を示すホログラム像を
空間的に表示するようにしたバーコード読取装置等の光
学的読取装置にあっては、装置の読取窓面に立体像を表
示するためホログラムを設置するようにしていたため、 装置が厚くなり、 立体像表示用ホログラムによる商品読取り用走査ビー
ムの出力低下を考慮にいれると、立体像表示用ホログラ
ムの作成条件および立体像再生条件が制約を受け、 立体像表示用ホログラムによる透過光の一部が迷光と
なり、バーコード情報読取用の光検知器に戻され、商品
の読取りに悪影響を及す、という問題があった。

【００１２】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、物体読取用の光学系に悪影響を及すことな
く、最適読取り高さ及び方向を示す立体像を表示るホロ
グラムを設けてチェックアウト作業の効率化と読取率の
向上を図ることのできる光学的読取装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明は、筐体１に内蔵された読取光学
系のビーム走査器から発せられる光ビームを所定の読取
窓２０より出射して読取窓２０の上方空間に存在する物
体に照射し、この物体からの反射光を検出して物体の特
徴を読取るバーコード読取装置等の光学的読取装置を対
象とする。

【００１４】このような光学的読取装置として本発明に
あっては、再生用光源２５からの再生参照光の照射によ
り読取窓前方の空間に最適読取り高さ及び方向の少なく
とも１つを示すガイド表示の立体像５を表示するホログ
ラム２を有し、この立体像表示用のホログラム２を読取
窓２０を除く読取光学系の内部に設置したことを特徴と
する。

【００１５】また再生用光源２５を読取光学系の内部に
設けてもよいし、読取光学系の外部に受けてもよい。更
に再生用光源２５としては、レーザ光源、発光ダイオー
ド或いは蛍光管を用いることができる。更にまた、再生
用光源２５からの再生参照光を少なくとも１つのミラー
を経由してホログラム２に照射し、再生参照光の光路長
を長くすることでホログラム２りの照射範囲を広くす
る。

【００１６】またホログラム２は多重露光により作成さ
れ、少なくとも２種類以上の立体像を再生表示する。

【００１７】

【作用】このような構成を備えた本発明の光学的読取装
置によれば、ガイド表示のための立体像を表示させるホ
ログラム２は、読取窓２０を除く筐体１内の読取光学系
の中に設置されているため、ホロウィンドとしての読取
窓２０が厚くならず、またホロウィンドの作成条件や立
体像の再生系の制約を緩和できる。

【００１８】また立体像表示用ホログラム２を設けても
ホロウィンドからの読取走査ビームの透過光を受けない
ことから、迷光による読取光学系への悪影響を確実に防
止できる。更に、読取光学系に内蔵したホログラム２に
対する再生参照光源２５からの参照光の照射で、読取窓
２０を介して筐体前方の１０ｃｍ程度の空間にホログラ
ム回折像としてのガイド表示像５が表示され、このガイ
ド表示像５を見てオペレータは最適読取高さで商品を移
動させることができ、読取率を大幅に向上できる。

【００１９】

【実施例】図２は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図２において、まず商品のバーコード等を読
み取るための読取光学系はＨｅ−Ｎｅレーザ１４、凹面
ミラー１５、五角形のポリゴンミラー１６、三枚のミラ
ー１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備えた三面ミラー１７、底
面ミラー１８、光検出器２２で構成される。

【００２０】この読取光学系の上部には破線で示すホロ
ウィンド２０が読取窓として設置される。ホロウィンド
２０は図１１に示したと同様、互いに交差した３つのホ
ログラム２４ａ，２４ｂ，２４ｃを備え、内蔵した読取
光学系より互いに交差した３方向のレーザビームの走査
パターンの入射を受け、２本の垂直走査線を含む５方向
ダイナミッククロス走査パターン２１に変換して出射す
る。

【００２１】このような読取光学系の中に、本発明にあ
ってはガイド表示のための矢印図形でなるガイド表示像
５を表示させる立体像表示用のリップマンホログラム２
と、リップマンホログラム２に対し再生参照光を照射す
る再生用光源２５を設けている。再生用光源２５として
はレーザ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、あるいは蛍
光管等を用いることができ、リップマンホログラム２の
作成時に使用した参照光と同じ波長の再生参照光を出す
ものであれば適宜の光源が使用できる。

【００２２】次に図２の実施例の動作を説明すると、読
取光学系に内蔵されたリップマンホログラム２に対して
は、同じく読取光学系に内蔵された再生用光源２５より
再生参照光が照射される。この再生参照光を受けたリッ
プマンホログラム２はホログラム回折光をホロウィンド
２０を介して上方の空間に照射し、ホロウィンド２０の
前方空間１０ｃｍ程度の位置に矢印図形でなるガイド表
示像５をホログラム像として表示させる。

【００２３】同時に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１４からのレー
ザ光の発振で読取光学系よりホロウィンド２０を介して
図１１に示したように前方空間に５方向ダイナミックス
走査パターン２１が形成される。この状態でリップマン
ホログラム２からの立体像表示用のホログラム回折光は
ホロウィンド２０に設けている交差した３方向のリップ
マンホログラム２４ａ〜２４ｃ（図１１参照）の配置位
置を除いたホロウィンド２０の読取面から外部に出射さ
れており、従って読取用の走査ビームとガイド表示像５
を表示するためのリップマンホログラム２からのホログ
ラム回折光は干渉することがない。

【００２４】また、リップマンホログラム２を読取光学
系の中に設けているため、リップマンホログラム２には
読取用の走査ビーム（回折光ビーム）や透過光ビームは
照射されず、読取用走査ビームを受けないことにより迷
光をリップマンホログラム２から生じないため、光検出
器２２の読取動作に悪影響を及ぼすことはない。勿論、
リップマンホログラム２に再生参照光を照射した際の透
過光についても、そのまま下側に抜けるため、読取光学
系に影響を及ぼすことは同様に全くない。

【００２５】更に、ホロウィンド２０に立体像表示用の
リップマンホログラム２を形成する必要がないため、立
体像表示用と読取光用の各ホログラムが相互に制約を受
けることはない。図３は本発明の第２実施例を示した実
施例構成図であり、この実施例にあっては再生用光源２
５を読取光学系の外部に設け、再生用光源２５からの再
生参照光を読取光学系における三面ミラー１７のミラー
１７ｃで１回反射させた後に立体像表示用のリップマン
ホログラム２に入射させるようにしたことを特徴とす
る。

【００２６】このように再生用光源２５からの再生参照
光をミラー１７ｃで反射してリップマンホログラム２に
入射することで、再生用光源２５からリップマンホログ
ラム２までの光路長を長くすることができ、光路長を長
くできればリップマンホログラム２に対する参照光の照
射領域を拡大することができ、リップマンホログラム２
からのホログラム回折光により結像されるガイド表示像
５のサイズを大きくすることができる。

【００２７】図４は本発明の第３実施例であり、この実
施例にあっては、読取光学系の外部に設けた再生用光源
２５からの再生参照光をまず底面ミラー１８で反射さ
せ、次に三面ミラー１７の中のミラー１７ｃで反射させ
た後にリップマンホログラム２に照射するようにしたこ
とを特徴とする。このように再生用光源２５からの再生
参照光をリップマンホログラム２に至るまでに２回反射
させることで、更に再生参照光の光路長を長くしてリッ
プマンホログラム２に対する照射面積を拡大することが
できる。

【００２８】図５は本発明の第４実施例を示した実施例
構成図である。この第４実施例にあっては、読取光学系
の外側に再生用光源２５を２つ設け、２つの再生用光源
２５からの再生参照光を図４の場合と同様、まず底面ミ
ラー１８で反射し、次に三面ミラー１７のミラー１７
ａ，１７ｃのそれぞれで反射した後にリップマンホログ
ラム２に照射し、２つの再生参照光の照射を受けたリッ
プマンホログラム２は、各参照光に応じたホログラム回
折光をホロウィンド２０を介して外部に出射し、ホロウ
ィンド２０の前方の上部空間の最適読取高さを示す１０
ｃｍ程度の位置に２つの矢印図形でなるめガイド表示像
５を表示する。

【００２９】このような複数のガイド表示のためのホロ
グラム像の表示に使用するリップマンホログラム２とし
ては、反射型のホログラム作成系統を２系統使用した多
重露光により作成すればよい。勿論、図５の２系統のガ
イド表示像以外に更に３系統、４系統と適宜にガイド表
示の数を増やすこともできる。

【００３０】尚、上記の実施例にあっては、立体像表示
用のリップマンホログラム２として反射型のリップマン
ホログラムを使用した場合を例にとるものであったが、
透過型のリップマンホログラムを使用し、再生用光源２
５からの参照再生光を透過型のリップマンホログラムに
照射し、透過光として得られるホログラム回折光により
ガイド表示用のホログラム像を表示するようにしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ガイド表示用の立体像を表示するホログラムを読取
窓を除く筐体内部の読取光学系に設けたため、読取窓が
厚くならず、また読取光学系に及ぼす悪影響を防止で
き、最適読取高さ及び方向を示す立体像の表示によりオ
ペレータの操作を容易にし、読取率を大幅に向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の第１実施例構成図

【図３】本発明の第２実施例構成図

【図４】本発明の第３実施例構成図

【図５】本発明の第４実施例構成図

【図６】先願発明の一例を示した説明図

【図７】先願発明の他の例を示した説明図

【図８】先願発明の他の例を示した説明図

【図９】再生参照光の光源を内蔵した先願発明の説明図

【図１０】再生参照光の光源を内蔵した先願発明の他の
例を示した説明図

【図１１】ホログラムウィンドを用いた従来のバーコー
ド読取装置における読取光学系の説明図

【符号の説明】

１：筐体 ２：ホログラム（リップマンホログラム） ５：ガイド表示像（矢印図形） １４：Ｈｅ−Ｎｅレーザー １５：凹面ミラー １６：ポリゴンミラー １７：三面ミラー １７ａ〜１７ｃ：ミラー １８：底面ミラー ２０：ホロウィンド ２２：光検出器 ２４ａ〜２４ｂ：ホログラム（走査パターン用） ２５：再生用光源

フロントページの続き (72)発明者 吉川 浩寧 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 7/12 G03H 1/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体１に内蔵された読取光学系のビーム走
   査器から発せられる光ビームを所定の読取窓２０より出
   射して該読取窓２０の上方空間に存在する物体に照射
   し、該物体からの反射光を検出して該物体の特徴を読取
   る光学的読取装置に於いて、 再生用光源２５からの再生参照光４の照射により読取窓
   ２０の前方の空間に最適読取り高さ及び方向の少なくと
   も１つを示すガイド表示像５を表示するホログラム２を
   有し、該ホログラム２を読取窓２０を除く読取光学系の
   内部に設置したことを特徴とする光学的読取装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光学的読取装置に於いて、
   前記再生用光源２５からの再生参照光４を少なくとも１
   つのミラーを経由して前記ホログラム２に照射すること
   を特徴とする光学的読取装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光学的読取装置に於いて、
   前記ホログラム２は多重露光により作成され、少なくと
   も２種類以上の立体像を再生表示することを特徴とする
   光学的読取装置。