JP3044887B2 - レーザ発光装置とレーザ光走査装置 - Google Patents
レーザ発光装置とレーザ光走査装置Info
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Description
るレーザ発光部とバーコード読取装置に関する。
れるように、バーコードの利用が盛んになってきたが、
より小型で低価格、低消費電力のバーコード読取装置の
必要性が高まっており、ガスレーザーに代わって半導体
レーザの採用が増えてきている。
走査してその反射光を検出してバーコードを読み取る。
図8は従来のバーコード読取装置の構成図である。図に
おいて、31はレーザダイオードであり、所定の光量の
レーザ光を発光するものである。1はレンズであって、
レーザダイオード31で発光したレーザ光のビームを絞る
ものであり、29はフィルターであって、レーザ光の強
度を調整するものであり、2はAミラーであって、レー
ザ光を凹面鏡6 の中央にある小型ミラー3 へ導くもので
あり、3は小型ミラーであって、レーザ光をポリゴンミ
ラー27へ導くものであり、27はポリゴンミラーであっ
て、多面の回転する鏡であり小型ミラー3を経由したレ
ーザ光を走査するものであり、35は三面鏡であり、ポ
リゴンミラー27と組み合わせてレーザ光を3本の走査線
に分割して走査するものである。4はブーメランミラー
であって、三面鏡35からのレーザ光を反射してガラス窓
36から外部へ照射するものであり、36はガラス窓であ
り、レーザ光を照射する窓である。22はレーザ走査部
であり、ポリゴンミラー27と三面鏡35とブーメランミラ
ー4 とから構成されている。6は凹面鏡であって、読取
対象物25が乱反射したレーザ光を集光して落とし込みミ
ラー7 に集めるものである。7は落とし込みミラーであ
って、凹面鏡6 からの反射光を読取部23へ導くものであ
り、23は読取部であり、バーコードにより反射された
反射光を受光してその光の強弱からバーコードを識別す
るものである。24はレーザ光であり、レーザ走査部22
から偏向放射されたものである。25は読取対象物であ
り、レーザ光で読み取るバーコードが付着されているも
のである。26は反射光であり、レーザ光24が読取対象
物25で反射した光である。図のバーコード読取装置はレ
ーザダイオード31で所定の光量のレーザ光を発光し、そ
のレーザ光をポリゴンミラー27と三面鏡35とブーメラン
ミラー4 とを組み合わせたレーザ走査部22で偏向してレ
ーザ光24として放射して空間を走査し、読取対象物25に
付着されているバーコードが該レーザ光24を反射光26と
して反射したときは、該反射光26はガラス窓36からブー
メランミラー4 と三面鏡35、ポリゴンミラー27と照射の
時と逆に戻り、凹面鏡6 によって集光されて落とし込み
ミラー4 に集まり、落とし込みミラー4 によって読取部
23に導かれる。該反射光26を読取部23で検知してその光
の強弱でバーコードを識別する。
ザ発光部の構成図である。図において、11は増幅器で
あって、抵抗R4に発生する電圧を増幅するものである。
12はアナログデジタル変換器( 以下A/D変換器と略
する)であり、増幅器11の出力Va をデジタル値に変換
する。
生ずる電圧Vref をデジタル値に変換する。14はマイ
クロプロセッサ(以下MPUと略する)であり、LDO
N信号がONの間、A/D変換器12、A/D変換器13の
出力を取り込んで比較し、デジタルアナログ変換器(以
下D/A変換器と略する)15の入力を出力するものであ
る。15はD/A変換器であり、MPU14の出力値をア
ナログ値に変換するものである。16は増幅器であり、
D/A変換器15の出力を増幅するものである。17はレ
ーザダイオード31の発光量を測定するためのフォトダイ
オードであり、光量に比例した電流が流れるものであ
る。
を発するものでありトランジスタT2で決定された電流が
供給される。T1,T2はトランジスタ、R1,R2,
R3,R4,R5,R6は抵抗、C1はコンデンサであ
る。T1,R3,C1でスロースタータ回路を形成して
急激にレーザダイオード31に大電流が流れないように、
レーザダイオード31に供給される電圧の立ち上がりを規
制する。レーザダイオード31に供給される電流は電源V
ccからトランジスタT1、レーザダイオード31、トラン
ジスタT2、抵抗R6を経由してアースに流れる。また
はT2は増幅器16の出力電圧に応じた電流をレーザダイ
オード31に供給する。そして、増幅器16の出力電圧はM
PU14のD/A変換器15に与える入力により決定され、
MPU14がD/A変換器15に与える入力は可変抵抗R2
により発生させる基準電圧Vrefとフォトダイオード17
に発生する電流が抵抗R4 で生ずる電圧から決定され
る。
の制御フローチャートであり、本レーザダイオード制御
回路のMPU14の動作を示す。先ず、ステップ80でレー
ザダイオード31の駆動を指令するLDON信号がONかど
うかを判定して、ONであればステップ82へ、OFFであれ
ばステップ81へ進む。
るMPU14の出力を0Vにする。D/A変換器15はその
アナログ出力Voを0Vとし、増幅器16の出力も0Vと
なる。従って、トランジスタT2は遮断状態であり、レ
ーザダイオード31には電流は流れない。そして再度ステ
ップ80に戻る。
り発生させる基準電圧Vref とレーザダイオード31の発
光によりフォトダイオード17に発生する電流が抵抗R4
で生ずる電圧を増幅器11で増幅した電圧値Va との差V
d を計算する。ステップ83でVd が0より大きければ、
ステップ84へ、そうでなければステップ85へ進む。
15のアナログ出力Voを1mVだけ増加させる。D/A
変換器15は入力されたデジタル値に相当するアナログ値
の電圧を出力する。そして再度ステップ80に戻る。D/
A変換器15の入力を増加するとアナログ出力Voが増加
し、トランジスタT2を流れる電流が増加し、レーザダ
イオード31を駆動する電流が増加し、レーザダイオード
31の発光量が増加し、フォトダイオード17に発生する電
流が増加する。
テップ86へ、そうでなければ、即ちVd が0であればス
テップ80へ戻る。ステップ86では、MPU14はD/A変
換器15のアナログ出力Voを1mVだけ減少させるよう
にD/A変換器15の入力を減少してステップ80に戻る。
D/A変換器15のアナログ出力Voが減少すると同様に
レーザダイオード31の発光量が減少し、フォトダイオー
ド17に発生する電流が減少する。
ref で設定された一定の電圧値に対応したレーザダイオ
ード31の一定の発光が行われる。レーザダイオード31か
ら発光されたレーザ光はレーザ走査部の光学系によって
空間を走査する。走査の方法としてはポリゴンミラーと
多面鏡を組み合わせた方式、ポリゴンミラーとホログラ
ムウインドウ(以下ホロウインドと略する)を組み合わ
せた方式、ホログラムディスクを使用した方式等があ
る。ポリゴンミラーと多面鏡を組み合わせた方式は光の
減衰に関しては効率が良いが、機械的な大きさが多面鏡
の大きさにより制限され小型化が困難なのが欠点であ
る。また、ホロウインドやホログラムディスクを使用し
た場合は小型軽量化の可能性があるがホログラムによる
光の回折効率が製品によって変動するという問題点があ
る。
査を説明する図である。図において、28はホロウイン
ドであり微細な表面構造を持つガラス窓であって、その
表面構造により光の回析を生じて所定の方向へレーザ光
を偏向させるものであり、5はホログラム領域であっ
て、ホログラムが印刷された部分である。その他、図7
と同一符号の物は同一物である。
ーザ光は多角形の回転する鏡であるポリゴンミラー27に
よって反射されて、ホロウインド28を通過する。ホロウ
インド28は微細な表面構造を持つガラス窓であって、そ
の表面構造により光の回析を生じて所定の方向へレーザ
光を屈析させる。ホロウインド28の回析の効率は製造面
でのバラツキと共に回折角の違いによるバラツキが大き
い。従ってホロウインド28毎に装置から出射されるレー
ザビームの光量を調節する必要があり、透過光量を調整
する調節フィルター29をレーザダイオード31の後に設け
て、工場出荷時に所定の光量となるようにフィルターの
設定値を調整していた。
り、常温下でも大体4000〜8000時間で寿命とな
る。寿命となった場合はレーザダイオードを交換する必
要があるが、レーザダイオードとその駆動回路は小型軽
量化のため一体として製作しておりレーザ発光部を交換
する場合には、以下の問題点があった。
換の前後で装置から放射されるレーザ光は、一定としな
ければならない。これは安全面からは規格値より低い十
分安全な光量を放射する必要があり、また、性能面から
は、読取のための反射光を読取誤りを防ぐため一定量以
上にすることが必要であるからである。
ーザ発光部とレーザ走査部である。ここでレーザ走査部
は小型軽量化のためポリゴンミラーとホロウインドから
構成される場合には、ホロウインドは回折効率のバラツ
キがある。そこで一定のレーザ光量を得るためにレーザ
光入力に個別のホロウインドに対応した特性のフィルタ
ーを挿入して光量を調節する必要があった。また、ホロ
ウインドの回折角による回折効率のバラツキがあり、複
数の走査光をホロウインドで走査する時には各走査光に
よりホロウインドの回折角が異なるため、各走査光の光
量がばらつくことになる。これを回避して各走査光の光
量を等しくする必要もあった。
なって交換を行った場合、レーザ光を走査するレーザ走
査部のホロウインドは回折効率のバラツキがあり、そこ
で一定のレーザ光量を得るためにレーザ光入力に個別の
ホロウインドに対応した特性のフィルターを挿入して光
量を調節する必要があり、また、これにより部品点数が
増加して原価が増加し管理工数が増加するという問題が
あり、またレーザダイオードの出力のバラツキやレーザ
走査部の効率のバラツキを補正するためにフィルタの効
率を設定する必要があるという問題もあった。また、ホ
ロウインドの回折角によるバラツキがあり、複数の走査
光をホロウインドで走査する時には各走査光によりホロ
ウインドの回折角が異なるため、各走査光の光量がばら
つくことになる。これを回避して各走査光の光量を等し
くする必要もあった。
ザ発光部の交換を行った場合にレーザ発光装置外でのレ
ーザ光量の効率のバラツキを補正して一定のレーザ光を
得る手段を提供することを目的とする。
に構成されたレーザ発光装置とレーザ光走査装置によっ
て解決される。図1は、第一の発明の原理図である。 (1) レーザダイオードとレーザダイオードの駆動回路と
駆動回路を制御する光量制御手段とを有するレーザ発光
装置において、レーザ発光装置外のレーザ光量の効率を
予め設定する設定手段と、設定手段により設定されたレ
ーザ発光装置外のレーザ光量の効率を記憶する効率記憶
手段と、効率記憶手段に蓄積されたレーザ光量の効率に
応じて駆動回路を制御する光量制御手段とを備えた構成
である。 (2) レーザダイオードとレーザダイオードの駆動回路と
駆動回路を制御する制御手段と、レーザダイオードから
出力されるレーザ光を走査して複数の走査光を発生する
レーザ走査手段とを有するレーザ光走査装置において、
レーザ走査手段の各走査光の効率と走査時間を予め設定
する設定手段と、設定手段により設定されたレーザ走査
手段の各走査光の効率と走査時間を記憶する記憶手段
と、各走査光の走査開始位置を検出する走査開始位置検
出手段と、各走査光の開始位置から、各走査光の効率と
走査時間に応じて駆動回路を制御する光量制御手段を備
えた構成である。
イオード31から放射するレーザ光のレーザ発光装置外で
の効率を記憶する。
に蓄積された効率に応じて該レーザダイオード31の駆動
回路32を制御してレーザ光の光量を補正する。従って、
上記の手段を設けることにより、所定の光量のレーザ光
を得ることができ、また外部に照射されたレーザ光を直
接検出しなくても、レーザの安全基準を満たしつつ、読
取性能を満たす光量にレーザ出力を制御することができ
る。 (2) 記憶手段44により、各走査光に対応する走査手段
の効率を記憶する。
た該走査光に対応した効率に応じてレーザダイオード31
の駆動回路32を制御する。上記の如く制御することによ
り、ホロウインドの回折角によるバラツキがあり、複数
の走査光をホロウインドで走査する時には、複数の各走
査光の光量を均一に補正することが出来る。
の構成図である。図において、18は効率設定スイッチ
であり、装置にレーザ発光部が新たに組み込まれた時、
又は交換された時に、ホロウインドの回折効率を調整者
が設定するものである。19は入力ポートであり、MP
U14が外部から情報を受け取る入口である。51は効率
記憶部であり、効率設定スイッチ18で設定された効率を
MPU14が入力ポート19から取り込んで記憶するもので
ある。52は光量制御補正部であり、レーザ光の光量を制
御する際、効率記憶部51で記憶した効率で光量を補正す
るものである。その他、図8と同一符号の物は同一物で
ある。
時、又は交換された時に、レーザ走査部固有の効率を調
整者が効率設定スイッチ18に設定して、MPU14が入力
ポート19から取り込んで効率記憶部51に記憶する。効率
記憶部51は不揮発性記憶で構成される。
ードの制御フローであり、図3のレーザ発光装置の制御
をする方法である。上記の効率の設定の後レーザダイオ
ードの駆動の制御が開始される。ステップ80で、LDO
N信号がOFFのときはステップ81に進むのは従来と同
じであるがLDON信号がONの時はステップ87に進み
フォトダイオード17に発生する電流を示す電圧Va に効
率設定スイッチ18によって設定されたレーザ走査部の効
率を乗じて実際の走査光の光量に対応させるよう補正す
る。このようにして補正した電圧Va を元にステップ82
に進み以下従来と同様に制御する。従って基準電圧値V
ref と対応するのはレーザ走査部の効率を乗じたレーザ
光の光量となる。そこでレーザダイオード31とその駆動
回路を交換してもレーザ走査部の効率を交換後に効率記
憶部51に記憶させておくことによって交換前と同じレー
ザ光の光量を発生させることができる。
要部の構成図である。図において、19は入力ポートで
あり、MPU14が外部から情報を受け取る入口であり、
30はタイマーであり、時間を設定すると設定時間後に
信号を送出するものであり、54は効率記憶部であり、
レーザ走査部で出射する複数の走査光ごとのホロウイン
ドの回折効率と走査時間の間隔を記憶するものである。
率が記憶されている。これらの値は試験調整時に実験結
果から求めた値を記憶させる。55は光量制御部であ
り、効率記憶部54に記憶されている各走査光に対応する
ホロウインドの回折効率に基づいて走査光の光量を制御
するものである。
7はポリゴンミラー、28はホロウインドであり、図1
1で説明したものと同一のものである。その他、図9と
同一符号の物は同一物である。
レーザ走査部22のポリゴンミラー27とホロウインド28に
よって偏向されて放射される。図のMPU14は電源が投
入されて動作を開始するとレーザダイオード31の駆動制
御を開始する。図6は第二の発明の実施例のMPU14が
行うレーザダイオードの制御フローを示す図である。
駆動を指令するLDON信号がONかどうかを判定して、
ONであればステップ90へ、OFF であればステップ81へ進
む。ステップ81ではD/A変換器15の入力となるMPU
14の出力を0Vにする。従って、トランジスタT2は遮
断状態であり、レーザダイオード31には電流は流れな
い。そして再度ステップ80に戻る。
するポリゴンミラー27によって一定周期で走査されるレ
ーザ光24が所定の走査開始個所にきたことを検出したと
き送出する検出信号の有無を判定して、有ればステップ
91へ、無ければステップ92へ進む。ここで走査光検出セ
ンサ53は三面鏡の鏡の端に設置することができる。
である。t0から動作が開始される。一周期はポリゴン
ミラーの一面に相当し、各ビームのタイミングは各走査
光が対応するホロウインドを走査する時間である。図に
おいて、走査光検出センサの出力(a) が検出されたとき
から第一の走査光の走査する時間間隔(以下ビーム1タ
イミングと称する)(b) が開始され、ビーム1タイミン
グ(b) の後直ちにビーム2タイミング(c) 、ビーム3タ
イミング(d) が連続して発生する。
いる情報に基づいてタイマー30にビーム1タイミングを
設定し、又対応するホロウインドの回折効率を効率記憶
部54から取り出しD/A変換器15の入力となるMPU14
の出力を設定してステップ92に進む。
経過したことを通知するタイマー信号があるかを判定
し、有ればステップ93へ、なければステップ87へ進む。
ステップ93で現在の走査光の走査をする時間が終了した
ので次の走査光の走査をする時間間隔をタイマー30に設
定し、又次のホロウインドの回折効率を効率記憶部54か
ら取り出しD/A変換器15の入力となるMPU14の出力
を設定してステップ87に進む。
折効率を、レーザダイオード31の発光によりフォトダイ
オード17に発生する電流が抵抗R4 で生ずる電圧を増幅
器11で増幅した電圧値Va に乗じて、現在の走査光に対
応する効率による補正を行う。以降は従来の制御方法と
同様であり説明を省略する。図7の(e) はレーザダイオ
ードの駆動電流の変化を示す図であって、各ビーム毎に
効率が異なるため駆動電流の値が設定により変化するこ
とを示す。
によって、走査光毎のホロウインドの回折効率のバラツ
キを抑えて一定の光量のレーザ光を得ることができる。
って交換した場合、レーザ走査部のバラツキを抑えてレ
ーザ光量を交換前後で、同一とすることが出来る。
図
御フロー
要部の構成図
御フロー
ローチャート
査の説明図
D変換器 14 MPU 15 D/A変換
器 16 増幅器 17 フォトダイ
オード 18 効率設定スイッチ 19 入力ポート 20 バーコード読取装置 21 レーザ発光
部 22 レーザ走査部 23 読取部 24 レーザ光 25 バーコード
読取対象物 26 反射光 27 ポリゴンミ
ラー 28 ホロウインド 29 調節フィル
ター 30 タイマー 31 レーザダイ
オード 32 駆動回路 33 走査手段 34 ハーフミラー 35 三面鏡 36 ガラス窓 41 効率記憶手
段 42 光量制御手段 43 走査光検出
手段 44 記憶手段 45 制御手段 51 効率記憶部 52 制御補正部
Claims (2)
- 【請求項1】レーザダイオードとレーザダイオードの駆
動回路と駆動回路を制御する光量制御手段とを有するレ
ーザ発光装置において、レーザ発光装置外のレーザ光量の効率を予め設定する設
定手段と、 設定手段により設定された レーザ発光装置外のレーザ光
量の効率を記憶する効率記憶手段と、 効率記憶手段に蓄積されたレーザ光量の効率に応じて駆
動回路を制御する光量制御手段とを備えたことを特徴と
するレーザ発光装置。 - 【請求項2】レーザダイオードとレーザダイオードの駆
動回路と駆動回路を制御する制御手段と、レーザダイオ
ードから出力されるレーザ光を走査して複数の走査光を
発生するレーザ走査手段とを有するレーザ光走査装置に
おいて、レーザ走査手段の各走査光の効率と走査時間を予め設定
する設定手段と、 設定手段により設定されたレーザ走査手段の各走査光の
効率と走査時間を記憶する記憶手段と、 各走査光の走査開始位置を検出する走査開始位置検出手
段と、 各走査光の開始位置から、各走査光の効率と走査時間 に
応じて駆動回路を制御する光量制御手段を備えたことを
特徴とするレーザ光走査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3320818A JP3044887B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | レーザ発光装置とレーザ光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3320818A JP3044887B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | レーザ発光装置とレーザ光走査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05159092A JPH05159092A (ja) | 1993-06-25 |
JP3044887B2 true JP3044887B2 (ja) | 2000-05-22 |
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ID=18125575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3320818A Expired - Fee Related JP3044887B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | レーザ発光装置とレーザ光走査装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3044887B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-05 JP JP3320818A patent/JP3044887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH05159092A (ja) | 1993-06-25 |
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