JP3110123B2 - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP3110123B2 JP04009096A JP909692A JP3110123B2 JP 3110123 B2 JP3110123 B2 JP 3110123B2 JP 04009096 A JP04009096 A JP 04009096A JP 909692 A JP909692 A JP 909692A JP 3110123 B2 JP3110123 B2 JP 3110123B2
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正徳 大川
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浩寧 吉川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光による走査装置
に関し、特に読取窓の部分にホログラムを使用した光走
査装置に関する。よく知られているように、ホログラム
は厚さが数μm程度の薄膜のため、軽量、小型である反
面、レンズやプリズムなどと同等或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、大量生産が可能な、安価な光学素子として期待
できる。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POS
用バーコードリーダなどが研究開発されている。
【0002】
【従来の技術】図1(a)はホログラムを使用した従来
の光走査装置(I)、(b)は同従来装置のホロウイン
ド(I)の分解斜視図、図2は同従来装置(I)の作用
を示す。これらの図において、1はHe−Neレーザ光
源、2は入射レンズ系、3はミラー、4は凹面ミラー、
5は光走査手段(ポリゴンミラー) 、6(6a,6b,
6c)は走査線分割用3面ミラー、7は底面ミラー、8
はホログラムで構成された読取窓(ホロウインド)、9
は補助レンズ/光検知器である。レーザ光源1から発射
されたレーザ光はレンズ系2、ミラー3を経て凹面ミラ
ーで反射され、高速回転するポリゴンミラー5で走査さ
れると共に分離される。ポリゴンミラー5からの走査用
レーザ光は走査線分割用の3面ミラー6a,6b,6c
で3方向の走査線に分割され、これらの走査線は底面ミ
ラー7で反射されて読取窓8に導かれ、この読取窓8の
部分に固定されたホログラム(ホロウインド)により空
間上に5方向の走査線が形成される。
【0003】このとき、ポリゴンミラー5は2種類の角
度の面で構成されているので、走査線は2種類に分離さ
れ、更に走査線は3面ミラー6a,6b,6cにより3
方向に分離される。したがって、走査線分割用ホロウイ
ンド8上では2種類3方向の走査線が形成される。ホロ
ウインド8は上記の3方向の走査線に対応するように、
図1(b)に示すように、3枚の基板8a,8b,8c
を接着して構成されたものである。各基板8a,8b,
8cには異なる2種類のホログラム10が並列に記録さ
れている。したがって、光走査手段5,6からの3方向
2種類の走査線は、ホロウインド8によって、空間上で
5方向の走査線に変換される。図1(a)において、1
1は走査線のパターンを示す。
【0004】一方、空間上の走査線による物体、例え
ば、バーコードをもった物体(図示せず)からの反射光
は、逆にホロウインド8、底面ミラー7、3面ミラー6
a,6b,6c、ポリゴンミラー5、凹面ミラー4を経
て補助レンズ/光検知器9により読取られる、所定の情
報が認識される。このように従来の光走査装置は、読取
窓にホログラム8(ホロウインド)を設けることにより
読取性能を維持したままで、装置の小型化を可能にして
いる。
【0005】しかしながら、上記の従来装置(I)にお
いては、図2に示すように、走査線分割用ミラー6(6
a,6b,6c)の面積が小さいにもかかわらず、ポリ
ゴンミラー5から得られる複数の走査線を同一の走査線
分割用ミラー6(6a,6b,6c)で受けるため、2
種類の走査線を大きく分離することはできない。したが
って、図3に示すように、同一基板8(8a,8b,8
c)に記録されている複数のホログラム10a,10b
の面積は限定されてしまい、物体から得られる信号検知
光量は少ないという問題点があった。また、反射光をホ
ログラム10a,10bで集光するようになっているの
で、ホログラムの面積が少なくなる、という問題があ
る。
【0006】また、上記の従来装置(I)においては、
異なるホログラム10a,10bを同一基板8(8a,
8b,8c)上に記録するため、現像条件のマージン
が少ない、同一記録媒体に2回露光するため、作成歩
留りが低い等の問題もある。図4(a)はホロウインド
の各基板を1種類のホログラムで構成した従来の光走査
装置(II) 、(b)は同従来装置のホロウインド(II)
の分解斜視図、図5は従来の光走査装置(II) の問題点
を示す。この従来例では、各基板8(8a,8b,8
c)は1種類のホログラム10cで構成されている。し
たがって、現像条件のマージンは拡大し、作成歩留りも
向上する。またホログラム10cの領域を大きくするこ
とができるので、多くの信号検知光量を確保できる。し
かしながら、図5(a)及び(b)に示すように、各基
板8(8a,8b,8c)に入射する2種類の走査線は
ほとんど平行であるため同一ホログラム10cで回折さ
れた2種類の走査線による走査位置は分離しても、走査
線の角度はほとんど変わらない。したがって、この構成
から得られる走査パターン12は、図4(a)に示すよ
うに、3方向となり、読取り性能が低下してしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ホログ
ラムを使用した従来の光走査装置は、物体から得られる
信号検知光量は少なく、或いはまた、現像条件のマージ
ンが少ない、作成歩留りが低い等の問題があった。ま
た、各基板を1種類のホログラムでで構成した場合にお
いても、読取り性能が低下するという問題点があった。
【0008】そこで、本発明の目的は、チェックアウト
作業の効率化をはかるため、より省力化の図れる安価な
光走査装置(例えばバーコードリーダ)を提供すること
を目的とする。また、従来の光走査装置の大きさを維持
し、簡単な構成でオペレータにとって操作性の良い光走
査装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、第1の発明によれば、レーザ光源と、反射面
を持ち、前記レーザ光源から発射されたレーザ光を前記
反射面により反射して走査する走査手段と、該走査手段
からの走査線を空間上へと導く読取窓と、走査線が走査
した物体からの反射光を検知する検知手段とを備えた光
走査装置において、前記走査手段は、第一の角度の第一
の面と、第二の角度の第二の面とを有し、前記第一の面
より反射される走査光が入射し、前記読取窓から出射さ
れる第一の走査線を生成する第一の反射手段と、前記第
二の面により反射される走査光が入射し、前記読取窓か
ら出射される第二の走査線を生成する、その反射面の傾
き角度が第一の反射手段の反射面の傾き角とは異なる第
二の反射手段とを備え、前記読取窓には、前記第一の反
射手段並びに前記第二の反射手段により反射された走査
線が入射し、前記走査線を回折するホログラムが形成さ
れていることを特徴とする、光走査装置が提供される。
更に、第2の発明によれば、前記読取窓には、前記第一
の反射手段により反射された走査線が入射する第一のホ
ログラムと、前記第二の反射手段により反射された走査
線が入射する第二のホログラムとが形成されていること
を特徴とする。
【0010】また、第3の発明によれば、レーザ光源
と、反射面を持ち、前記レーザ光源から発射されたレー
ザ光を前記反射面により反射して走査する走査手段と、
該走査手段からの走査線を空間上へ導く読取窓と、走査
線が走査した物体からの反射光を検知する検知手段とを
備えた光走査装置において、前記走査手段は、第一の角
度の第一の面と、第二の角度の第二の面とを有し、それ
ぞれの反射の向きが異なる第一の面と第二の面とを備え
る反射手段とを備え、前記読取窓には、前記反射手段の
第一の面および第二の面により反射された走査線が入射
し、前記走査線を回折するホログラムが形成されている
ことを特徴とする、光走査装置が提供される。更に、第
4の発明によれば、前記読取窓には、前記第一の反射手
段により反射された走査が入射する第一のホログラム
と、前記第二の反射手段により反射された走査線が入射
する第二のホログラムとが形成されていることを特徴と
する。
【0011】
【作用】本発明によれば、光走査手段により分離された
複数の走査線を、複数の走査線分割手段でさらに分離し
て読取窓のホログラムへ導くように構成しているので、
読取窓に設けられたホログラムの領域を拡大することが
できる。したがって、より多くの信号検知光量を得るよ
うにすることができる。また、読取窓のホログラムは1
枚でよいので、歩留りを向上することができる。更にま
た、読取パターンの範囲が拡大することによって読取性
能が向上する。
【0012】
【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。本発明の実施例1に係る光走査
装置を図6〜8に示す。即ち、これらの図において、1
はHe−Neレーザ光源、4は凹面ミラー、5は光走査
手段(ポリゴンミラー) 、7は底面ミラー、9は補助レ
ンズ/光検知器である。これらの構成は従来と同様であ
る。
【0013】本発明では、走査線分割ミラーを上下2段
構成(符号21,22に示す)として、高速回転するポ
リゴンミラー5から分離された2種類の走査線を、それ
ぞれ上段、下段の走査線分割ミラー21,22でさらに
分離する。すると、底面ミラー7で反射してホロウイン
ド23上に導びかれる2本の走査線は、従来例の場合よ
り大きく分離されているため、図8の矢印で示すよう
に、各ホログラム24a,24bの領域を拡大できる。
なお、各走査線分割ミラー21,22は各々、図1
(a)ないし図4(a)と同様、3面ミラーからなる。
【0014】したがって、図7に示すように、バーコー
ド25aを有する物体25からの信号検知光量を多く確
保できる。よって、読取走査性能を向上させることがで
きる。このとき、各ホログラム24a,24bに物体2
5(25a)からの散乱光を走査線分割ミラー21,2
2上で結像する凸レンズの機能があれば、走査線分割ミ
ラー21,22の面積が小さくても多くの信号検知光量
を確保することができる。
【0015】図9(a)は上述のように走査線分割ミラ
ーを上下2段構成(符号21,22に示す)とした実施
例1であるが、図9(b)に示すように、従来の走査線
分割ミラーの一部に、2本の走査線を大きく分離する方
向に回折する機能をもつ反射型ホログラム30(30
a,30b)を用いる手段(実施例2)をとっても上記
と同様の効果が期待できる。
【0016】図10(a)及び(b)は本発明による実
施例3の平面図及び側面図、図11は同実施例3のホロ
ウインド、図12は同実施例3の作用を示す図である。
これらの図に示すように、走査線分割ミラーを上下2段
構成(符号41,42で示す)として、ポリゴンミラー
5から分離された2種類の走査線を、それぞれ上段、下
段の走査線分割ミラー41(41a,41b,41
c),42(42a,42b,42c)でさらに3方向
に分離する。このとき、図10(a)に示すように、上
段、下段の走査線分割ミラー41,42の平面で見た角
度を相対的に変えると、ホロウインド43には、6方向
の走査線が入射する。3方向の走査線分割ミラー41
(41a,41b,41c),42(42a,42b,
42c)に対応するように配置された3枚のホログラム
基板43(43a,43b,43c)のそれぞれには、
図11に示すように、1種類のホログラム44のみを領
域を広げて記録し、各ホログラム43a,43b,43
cには、光走査手段から2種類の走査線が交差して入射
する構成とする。このような構成を適用すれば、図11
に示すように、この光走査装置から空間上には6方向の
レーザ光走査パターン45が提供される。従来例の(I
I)と比較して、パターンに広がりが出て、読取り範囲
が大きくなる、という利点がある。
【0017】図1〜図3に示した従来の光走査装置
(I)では、同一基板8(8a,8b,8c)に異なる
ホログラム10a,10bが記録されていて、装置構成
上(即ち、走査線ミラーの面積が小さいので、ポリゴン
ミラー5によって走査線を大きく分離できず)、各基板
8に提供される2本の走査線はあまり分離しないため、
ホログラム10a,10bの面積は小さい。
【0018】しかし、本発明の上記実施例3によれば、
各基板43(43a,43b,43c)上に形成されて
いるホログラム44は1枚であるため、このホログラム
44の面積を拡大できる。したがって、このとき、図1
2に示すように、物体25からの散乱光を走査線分割ミ
ラー41,42上で結像するような凸レンズの効果をこ
のホログラム44に適用することにより、走査線分割ミ
ラー41,42の面積が小さくても従来と同等以上の信
号検知光量を得るようにすることができる。
【0019】図13(a)は上述のように走査線分割ミ
ラーを上下2段構成(符号41,42に示す)とし、相
対的な角度を変えた実施例3であるが、図13(b)の
実施例4として示すように、従来の走査線分割ミラーの
一部を反射型ホログラム50(51,52)とし、読取
窓に6方向の走査線を導くような構成をとっても、上記
実施例3と同等の効果が期待できる。
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、装置自身の大きさを維持したままで、レーザ走査線
の本数を増加でき、多くの信号検知光量を得ることがで
きるため、装置自身のもつ読取性能を向上できる。ま
た、ホロウインドの作成歩留りの向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はホログラムを使用した従来の光走査装
置(I)、(b)は同実施例装置(I)のホロウインド
を示す図である。
【図2】同従来の光走査装置の作用を示す図である。
【図3】(a)及び(b)は同従来の光走査装置(I)
の問題点を説明するための図である。
【図4】(a)はホログラムを使用した従来の光走査装
置(II) 、(b)は同実施例装置(II) のホロウインド
を示す図である。
【図5】(a)及び(b)は同従来の光走査装置(II)
の問題点を説明するための図である。
【図6】本発明の実施例1に係る光走査装置の構造を示
す図である。
【図7】同実施例1に係る光走査装置の作用を示す図で
ある。
【図8】同実施例1の光走査装置に使用するホロウイン
ドの図である。
【図9】(a)は実施例1の走査線分割用ミラー、
(b)は実施例2の走査線分割用ミラーを示す図であ
る。
【図10】(a)は本発明の実施例3に係る光走査装置
の概略平面図、(b)は同概略側面図である。
【図11】同実施例3に係るホロウインドを示す図であ
る。
【図12】同実施例3の作用を説明するための図であ
る。
【図13】(a)は実施例3の走査線分割用ミラー、
(b)は実施例4の走査線分割用ミラーを示す図であ
る。
【符号の説明】
1…レーザ光源 2…凹面ミラー 5…光走査・分離手段(ポリゴンミラー) 7…底面ミラー 21,22…分割用ミラー 23…ホロウインド 24a,24b…ホログラム 25…物体 25a…バーコード 30(31a,31b)…分割用ホログラム 41,42…分割用ミラー 50(51,52)…分割用ホログラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 平3−138788(JP,A) 特開 平4−287183(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/10 G06K 7/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源と、反射面を持ち、前記レー
    ザ光源から発射されたレーザ光を前記反射面により反射
    して走査する走査手段と、該走査手段からの走査線を空
    間上へ導く読取窓と、走査線が走査した物体からの反射
    光を検知する検知手段とを備えた光走査装置において、 前記走査手段は、第一の角度の第一の面と、第二の角度
    の第二の面とを有し、 前記第一の面より反射される走査光が入射し、前記読取
    窓から出射される第一の走査線を生成する、第一の反射
    手段と、前記第二の面により反射される走査光が入射
    し、前記読取窓から出射される第二の走査線を生成する
    その反射面の傾き角度が第一の反射手段の反射面の傾き
    角とは異なる第二の反射手段とを備え、前記読取窓には、前記第一の反射手段並びに前記第二の
    反射手段により反射された走査線が入射し、前記走査線
    を回折するホログラムが形成されている ことを特徴とす
    る、光走査装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の光走査装置において、前記読取窓には、前記第一の反射手段により反射された
    走査線が入射する第一のホログラムと、 前記第二の反射手段により反射された走査線が入射する
    第二のホログラムとが形成されていることを 特徴とす
    る、光走査装置。
  3. 【請求項3】 レーザ光源と、反射面を持ち、前記レー
    ザ光源から発射されたレーザ光を前記反射面により反射
    して走査する走査手段と、該走査手段からの走査線を空
    間上へ導く読取窓と、走査線が走査した物体からの反射
    光を検知する検知手段とを備えた光走査装置において、 前記走査手段は、第一の角度の第一の面と、第二の角度
    の第二の面とを有し、 それぞれの反射の向きが異なる第一の面と第二の面とを
    備える反射手段とを備え、 前記読取窓には、前記反射手段の第一の面および第二の
    面により反射された走査線が入射し、前記走査線を回折
    するホログラムが形成されていることを特徴とする、光
    走査装置。
  4. 【請求項4】 請求項3の光走査装置において、 前記読取窓には、前記反射手段の第一の面により反射さ
    れた走査線が入射する第一のホログラムと、 前記反射手段の第二の面により反射された走査線が入射
    する第二のホログラムとが形成されていることを特徴と
    する、光走査装置。
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