JP3152724B2 - Optical system - Google Patents
Optical systemInfo
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- JP3152724B2 JP3152724B2 JP07257292A JP7257292A JP3152724B2 JP 3152724 B2 JP3152724 B2 JP 3152724B2 JP 07257292 A JP07257292 A JP 07257292A JP 7257292 A JP7257292 A JP 7257292A JP 3152724 B2 JP3152724 B2 JP 3152724B2
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- Japan
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- light
- symbol
- mirror
- scanning
- head
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はバーコード記号のよう
な記号を読み取るための光学的走査装置に関し、特にレ
ーザ走査システムにおいて、ユーザーが保持可能で、読
み取られるそれぞれの記号に照準を定めることができ、
軽量で、多部品から成る携帯用レーザダイオード走査ヘ
ッドに関する。更に詳細には、この発明は、ユーザーに
は視覚的に容易に認識できず、事実上は不可視である光
を、ヘッドが発光または受光すると、読み取られる各記
号を視覚的に探索し、場合によってはトラッキングする
ための光照準装置と、光照準装置を制御するトリガと、
レーザダイオードの光学アセンブリと、照準光を反射す
るが、視覚的に容易に認識できない光は透過する光学素
子と、走査・集光・集束ミラー・システムと、必要に応
じて単一又は複数の部品をヘッドの単一のハンドル内に
収容でき、又はヘッドに着脱自在な交換可能ハンドル内
に収納できる形式の交換可能な部品設計と、ヘッドの選
択された透明部を覆って、光がそこを透過することを防
止するための遮光カバーとに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device for reading a symbol, such as a bar code symbol, and more particularly to a laser scanning system capable of holding a user and aiming at each symbol to be read. Can,
The invention relates to a lightweight, multi-part portable laser diode scan head. More specifically, the present invention visually searches for each symbol that is read when the head emits or receives light that is not easily visually recognizable to the user and is virtually invisible, and in some cases, A light aiming device for tracking, a trigger for controlling the light aiming device,
An optical assembly of laser diodes, optics that reflect aiming light but transmit light that is not easily visually recognizable, a scanning, focusing and focusing mirror system, and single or multiple components as required Part design, which can be housed in a single handle on the head or in a replaceable handle that is detachable from the head, and light can be transmitted through the selected transparent part of the head The present invention relates to a light-shielding cover for preventing the light-shielding.
【0002】[0002]
【従来の技術】種々の光学式読み取り装置及び光学的走
査システムは、対象物上の記号を光学的に読み取ること
によって対象物を識別するために、対象物に付与された
バーコード記号を光学的に読み取るものである。バーコ
ード記号自体は、幅が異なり、互いにスペースを隔てて
異なる幅の境界をなし、バーとスペースとは光反射特性
が異なるようにされた一連のバーから成るコード化され
たパターンである。光学式読み取り装置及び光学的走査
システムはコード化されたパターンを、対象物を記述し
た多重の英数字表現に復号(デコード)する。この一般
型の走査システムは例えば米国特許第4,251,798 号明細
書、同4,360,798 号明細書、同4,369,361号明細書、同
4,387,297 号明細書、同4,409,470 号明細書、及び同4,
460,120 号明細書に開示されている。2. Description of the Related Art Various optical reading devices and optical scanning systems use a bar code symbol provided on an object to identify the object by optically reading the symbol on the object. Is what you read. The bar code symbol itself is a coded pattern consisting of a series of bars of different widths, delimiting different widths separated by spaces, and having different light reflection properties. The optical reader and optical scanning system decode the coded pattern into a multiple alphanumeric representation describing the object. This general type of scanning system is described, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,251,798, 4,360,798, 4,369,361,
Nos. 4,387,297, 4,409,470 and 4,
No. 460,120.
【0003】これらに開示されているように、このよう
な走査システムの特に有利な点はとりわけ、ユーザーが
保持するハンディ型の携帯用レーザ走査ヘッドからレー
ザ光を射出し、読み出されるべき記号にヘッド、すなわ
ちレーザ光を向け、記号を横切る一連の走査でレーザ光
を反復的に走査し、走査されたレーザ光のうちで記号か
ら反射したレーザ光を検出し、検出された反射光をデコ
ードすることにあった。レーザ光は必ずしも常にではな
いが、通常は約6328オングストロームの波長で赤色
レーザ光を発するヘリウム−ネオンガスレーザによって
射出されている。この赤色レーザ光はユーザーに見える
ため、ユーザーは容易にヘッドのねらいを定め、射出さ
れた赤色レーザ光を走査中に記号の上に、及び記号を横
切って位置決めし、保持することができる。As disclosed therein, a particular advantage of such a scanning system is, inter alia, that the laser light is emitted from a hand-held, portable laser scanning head held by the user and the symbol to be read is applied to the symbol to be read. That is, aiming the laser light, repetitively scanning the laser light in a series of scans across the symbol, detecting laser light reflected from the symbol in the scanned laser light, and decoding the detected reflected light. Was in The laser light is usually, but not always, emitted by a helium-neon gas laser that emits red laser light at a wavelength of about 6328 angstroms. Because this red laser light is visible to the user, the user can easily aim the head and position and hold the emitted red laser light on and across the symbol during scanning.
【0004】しかし、レーザ光が例えば米国特許第4,38
7,297 号明細書,同4,409,480 号明細書及び同4,460,12
0 号明細書のように、半導体レーザダイオードによって
射出される技術では、レーザダイオードにより射出され
たレーザ光がユーザーによって視覚的に容易に認識でき
ないとき、記号に対するヘッドの照準合わせは、より困
難なものになる。ある種のレーザダイオードでは、レー
ザ光は約7800オングストロームの波長で射出され、
これは赤外線と極めて近く、可視光と不可視光の境界線
上にある。このレーザダイオード光は、暗い部屋ではユ
ーザーに見えるが、周囲光がレーザダイオード光を遮っ
てしまう明るい環境では見えない光である。更に、レー
ザダイオード光が、例えば記号を横切って掃引されるこ
とによって移動するとき、特にレーザダイオード光が毎
秒複数回で、例えば毎秒40回の高速度で掃引された場
合、レーザダイオード光は暗い部屋においてさえ、ユー
ザーには見えないものであった。従って、レーザ光の波
長、レーザ光の強度、レーザ光が射出される環境での周
囲光の強度、走査速度及びその他の要因のような要因の
一つ、又はいくつかの要因により、レーザダイオードの
光は事実上「不可視」であり、あるいは「視覚的に容易
に認識できない」ものである。[0004] However, the laser light is, for example, disclosed in US Pat.
Nos. 7,297, 4,409,480 and 4,460,12
In the technology that is emitted by a semiconductor laser diode, as in the specification of specification 0, aiming the head with respect to the symbol is more difficult when the laser light emitted by the laser diode cannot be easily visually recognized by the user. become. In some laser diodes, the laser light is emitted at a wavelength of about 7800 angstroms,
It is very close to infrared and on the border between visible and invisible light. This laser diode light is visible to the user in a dark room, but is invisible in a bright environment where ambient light blocks the laser diode light. Further, when the laser diode light is moved, for example, by being swept across a symbol, especially when the laser diode light is swept multiple times per second, for example, 40 times per second, the laser diode light may be darkened. Even in, it was invisible to the user. Therefore, one or several factors, such as the wavelength of the laser light, the intensity of the laser light, the intensity of the ambient light in the environment in which the laser light is emitted, the scanning speed and other factors, may cause the laser diode to fail. Light is effectively "invisible" or "not easily visually recognizable".
【0005】しかし、このレーザダイオード光は視覚的
に容易に認識できないので、ユーザーは、少なくともか
なりの困難と実際的な努力なしに、レーザダイオード光
を記号に対して容易に照準合わせすることができなかっ
た。ユーザーは、試行錯誤によって照準を探し、走査す
るレーザダイオード光が、偶然、記号の上に、又、記号
を横切って正しく位置決めされることを期待し、走査シ
ステムが、一般には指示ランプの点灯、あるいは音響信
号(ブザー)が鳴ることによって、記号がうまくデコー
ドされ、読み取られたことを知らせるまで待たなければ
ならなかった。この探索方法は、特に多数の記号が毎時
間、毎日読み取られる必要がある用途では、効率が悪
く、時間がかかる記号読み取り手法であった。However, since this laser diode light is not easily visually recognizable, a user can easily aim the laser diode light at the symbol without at least considerable difficulty and practical effort. Did not. The user looks for the aim by trial and error and expects the scanning laser diode light to be accidentally correctly positioned on and across the symbol, and the scanning system will typically turn on the indicator lamp, Alternatively, an audible signal (buzzer) sounds and the symbol has been successfully decoded and the user has to wait until the signal is read. This search method is an inefficient and time-consuming symbol reading method, especially in applications where a large number of symbols need to be read every hour and every day.
【0006】しかしながら、できる限り軽量で、小型
で、効率がよく、高価ではなく、使い易いように作られ
ることが望ましいレーザ走査ヘッドという事情では、レ
ーザダイオード光が、視覚的に容易に認識できないとい
う性質をもつにもかかわらず、レーザダイオードは、ヘ
リウム− ネオンガスレーザよりも有利であった。なぜ
ならば、レーザダイオードはこのようなガスレーザと比
較すると小型で、軽量で、電力消費量が少なく(電圧供
給量は直流12V以下)、同期検出や、信号/ノイズ比
(S/N比)を大きくするために直接、変調できるから
であった。However, in the context of a laser scanning head that is as light as possible, small, efficient, inexpensive, and desirably made easy to use, the laser diode light cannot be easily recognized visually. Despite their properties, laser diodes have advantages over helium-neon gas lasers. This is because the laser diode is smaller, lighter, consumes less power (voltage supply is 12 V DC or less), has higher synchronization / signal / noise ratio (S / N ratio) than such a gas laser. This is because it can be directly modulated to perform the modulation.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の利点に
も係わらず、その見えにくさの他に、レーザダイオード
光自体がもつ一定の光学的な性質によって、レーザダイ
オード光をヘッド外部の所定の基準面で、所望のスポッ
トサイズ(例えば6〜12ミルの円形スポット)に集束
し、また、このスポットサイズを基準面の両側での所定
の公差で所定の焦点深度、もしくは視野深度、すなわち
視野内の位置にある記号をうまくデコードし、読み取る
ことができる有効距離内に保持することは容易にはでき
なかった。例えば、ヘリウム−ネオンガスのレーザの場
合と比較して、レーザダイオード光の波長は長いので、
同じスポットサイズの場合の有効距離は短くなる。レー
ザダイオード光は更に発散性が高く、異なる面では発散
も異なり、半径方向で対称ではない。このように、ガス
レーザ光が、光伝播の縦方向に垂直である全ての面で約
1ミリラジアンの、同じ小さい発散角度を有しているの
に対して、レーザダイオード光は、ダイオードのp- n
接合面と平行な面では約200ミリラジアンの大きい発
散角度を有し、また、p- n接合面と垂直な面では約6
00ミリラジアンという、更に大きい発散角度を有して
いる。単一の横方向モード(TEMOO)では、ガスレー
ザ光は半径方向に対称の、ほぼ円形の横断面を有してい
るが、レーザダイオード光は半径方向に非対称で、ほぼ
楕円形の横断面を有している。However, in spite of the above-mentioned advantages, in addition to its invisibility, due to certain optical properties of the laser diode light itself, the laser diode light can be transmitted to a predetermined outside of the head. At the reference plane, focus to the desired spot size (e.g., a circular spot of 6-12 mils) and also divide this spot size with a predetermined tolerance on both sides of the reference plane at a given depth of focus or depth of field, i.e. within the field of view. Could not be easily decoded and kept within an effective distance that could be read. For example, compared to a helium-neon gas laser, the wavelength of the laser diode light is longer,
The effective distance for the same spot size is shorter. Laser diode light is even more divergent, diverging differently in different planes, and not radially symmetric. Thus, the laser diode light has the same small divergence angle of about 1 milliradian in all planes perpendicular to the longitudinal direction of light propagation, whereas the laser diode light has the p-n of the diode.
It has a large divergence angle of about 200 mrad in the plane parallel to the junction plane, and about 6 m in the plane perpendicular to the pn junction plane.
It has a much larger divergence angle of 00 milliradians. In the single transverse mode (TEMOO), the gas laser light has a radially symmetric, substantially circular cross section, while the laser diode light has a radially asymmetric, substantially elliptical cross section. are doing.
【0008】例えば、前述の集束の問題を解決し、レー
ザダイオード光の半径方向に非対称である性質を克服す
るためのいわゆる幾何学的な方法において、ヘッドから
約31/2 インチの距離に位置する基準面で、約9. 5ミ
ルのスポット直径を有するようにビームスポットを集束
した場合、80倍以上の光学的倍率が得られた。しか
し、このような高い倍率の場合、単一の光学的集束素子
を使用すると、(例えば米国特許第4,409,470 号明細書
を参照)極めて精密に製造され、位置決めされ、調整さ
れなければならなくなる。米国特許第4,387,297 号明細
書で指摘されているように、発散性の高いレーザダイオ
ード光を採用し、倍率を素子の間で分散させるために、
大きい数値の口径、すなわち0. 25の口径を有するよ
うに設計されたレンズシステムにおいて、複数の光学的
集束素子を使用した場合には、各々の素子の機械的公差
はより緩やかなものとなり、位置決めと調整の手順は容
易になる。しかし、複数の光学素子は、単一の素子と比
較してヘッド内でより多くのスペースを占め、重量と価
格が増大する。For example, in a so-called geometric way to solve the aforementioned focusing problem and overcome the radially asymmetric nature of laser diode light, it is located at a distance of about 31/2 inches from the head. When the beam spot was focused to have a spot diameter of about 9.5 mils at the reference plane, an optical magnification of over 80 times was obtained. However, at such high magnifications, the use of a single optical focusing element (see, for example, U.S. Pat. No. 4,409,470) requires very precise fabrication, positioning and adjustment. As noted in U.S. Pat.No. 4,387,297, in order to employ highly divergent laser diode light and to distribute the magnification between the elements,
In a lens system designed to have a large numerical aperture, 0.25 aperture, when multiple optical focusing elements are used, the mechanical tolerances of each element are less strict and the positioning And the adjustment procedure becomes easier. However, multiple optical elements occupy more space in the head compared to a single element, increasing weight and cost.
【0009】更に、場合によっては、記号を横切る走査
中に、記号内の空隙及び記号上のほこりを無視し、更に
明暗の移行を一層急激にするには、楕円形のレーザダイ
オード光のスポットの方が、円形のガスレーザ光のスポ
ットよりも望ましいこともあったが、このような利点
は、より長い寸法の楕円形のスポットが記号の高さに沿
って位置決めされた場合に得られるものであった。従っ
て、このような望ましい特徴を得るためには、レーザダ
イオード光は記号に対して特定の方位に正しく位置決め
されることが必要であった。記号がレーザダイオード光
に対して無作為に配位されると、レーザダイオード光を
ヘッドに対して正しい方向に向けるために、ヘッドを頻
繁に操作しなければならなくなる。このことによって、
レーザダイオード光で記号を読み取る手順が、特に大量
処理の場合、既に効率的ではなくなり、時間がかかる状
態は一層悪化することになった。歪像コリメータを使用
して楕円形のレーザダイオード光スポットを円形にする
ことは可能であるが、それは光学素子の数と、スペース
と、重量と価格を更に増大することになった。Further, in some cases, during scans across the symbol, ignoring voids in the symbol and dust on the symbol, and further abrupt light-to-dark transitions, the elliptical laser diode light spot may be While this may be more desirable than a circular gas laser beam spot, such an advantage would be obtained if a longer sized elliptical spot was positioned along the height of the symbol. Was. Therefore, in order to obtain such desirable features, the laser diode light had to be correctly positioned in a particular orientation with respect to the symbol. If the symbols are randomly positioned with respect to the laser diode light, the head must be frequently manipulated to direct the laser diode light in the correct direction with respect to the head. This allows
The procedure for reading symbols with laser diode light is no longer efficient, especially in the case of high-volume processing, and the time-consuming situation is further exacerbated. While it is possible to use an anamorphic collimator to make an elliptical laser diode light spot circular, it has further increased the number, space, weight and cost of the optics.
【0010】更に、従来のガスレーザ式及びレーザダイ
オード式のレーザ走査ヘッド、双方における他の問題
は、異なる用途に適応しにくいことであった。様々なエ
ンドユーザーによって異なる用途がある。検出された反
射光を、記号を記述するデータにデコードし、このデコ
ードを制御するための電子回路が、ヘッド内に実装され
ることを望むユーザーもいれば、この電子回路をヘッド
から離れて配置されることを望むユーザーもいる。更に
また、再充電可能な電源又はデータ記憶装置をヘッド内
に配置するか、あるいは、ヘッドから離して配置するか
どうかについて、ユーザーの要求は、異なっている場合
がある。従って、従来型のレーザ走査システムは、程度
の差こそあれユーザー毎に注文品でなければならず、こ
のことは製造、販売の双方にとって望ましいことではな
かった。更に、ユーザーがシステムの基準を変更したい
場合でも、ユーザーは変更を断念するか、別なシステム
を入手しなければならなかった。Another problem with both conventional gas laser and laser diode laser scan heads is that they are difficult to adapt to different applications. Different end users have different uses. Some users wish to decode the detected reflected light into data describing the symbols and control the decoding, and some electronic circuits may be located within the head. Some users want to be done. Furthermore, the user's requirements as to whether a rechargeable power supply or data storage device is located in the head or away from the head may be different. Thus, conventional laser scanning systems must be more or less customized for each user, which has been undesirable for both manufacturing and sales. Furthermore, if the user wants to change the standards of the system, the user has had to give up or obtain another system.
【0011】従来型のレーザ走査ヘッドの更に別の問題
は、各々が個別の光透過窓を取り付けていることであっ
た。個別の窓は所定の位置に接着しなければならない別
個の部材であり、従って時間の経過と共に、特にヘッド
が機械的衝撃を受けたり、乱用されたりした場合、窓の
張り合わせ部分が剥がれることがあった。窓が一旦外れ
ると、湿気、ほこり及びその他の汚染物がヘッド内部に
侵入しやすくなり、それによって、内部の光学部品や電
子部品が覆われ、目的の動作が妨害されることがあっ
た。Yet another problem with conventional laser scanning heads is that each has a separate light transmissive window. Separate windows are separate components that must be glued in place, and thus, over time, especially if the head is subjected to mechanical shock or abused, the windows may come apart. Was. Once the window is removed, moisture, dust and other contaminants can easily penetrate the interior of the head, thereby covering the internal optics and electronics and disrupting the intended operation.
【0012】この発明の基本的な目的は、従来型のレー
ザ走査システムにおける前述の問題を解決することであ
る。It is a basic object of the present invention to overcome the aforementioned problems in conventional laser scanning systems.
【0013】この発明の更に別の目的は、ユーザーがヘ
ッドを容易に照準合わせできるようにすること、より詳
細には、ヘッドから発する視覚的に容易に識別できない
レーザ光を記号に向け、又は記号から反射する視覚的に
容易に識別できない反射レーザ光を集光できるようにす
ることである。It is yet another object of the present invention to allow a user to easily aim the head, and more particularly, to direct, or not directly sign, a laser beam emanating from the head that is not easily identifiable visually. Is to be able to condense reflected laser light that is not easily distinguished visually and that is reflected from the camera.
【0014】この発明の更に別の目的は、記号の走査前
及び走査中に、半導体レーザダイオードから発する視覚
的に容易に識別できないレーザ光を、ユーザーが記号の
上に、及び記号を横切って容易に照準合わせすることが
できるようにすることである。Yet another object of the present invention is to provide a laser light source that emits from a semiconductor laser diode, which is not easily identifiable before and during scanning of a symbol, to allow a user to easily place the laser beam on and across the symbol. Is to be able to aim.
【0015】この発明の更に別の目的は、半導体レーザ
ダイオード光を記号に照準合わせする際に、特に有効距
離が長い場合に、試行錯誤の探索操作を必要としないよ
うにすることである。Still another object of the present invention is to eliminate the need for a trial and error search operation when aiming semiconductor laser diode light at a symbol, particularly when the effective distance is long.
【0016】この発明の更に別の目的は、半導体レーザ
ダイオード光によって記号を光学的に読み取る際の効率
を高め、時間を短縮することである。Still another object of the present invention is to increase the efficiency of optically reading symbols by using semiconductor laser diode light and to reduce the time.
【0017】この発明の更にその他の目的は、走査の前
に半導体レーザダイオードを使用したスキャナで記号の
位置を正確に突き止め、走査中に半導体レーザダイオー
ドを使用したスキャナで記号を正確にトラッキングする
ことである。Still another object of the present invention is to accurately locate a symbol with a scanner using a semiconductor laser diode before scanning, and to accurately track the symbol with a scanner using a semiconductor laser diode during scanning. It is.
【0018】この発明の別の目的は、単一の精密度が高
く、倍率が高い光学的集束素子を製造し、又はダイオー
ドに対して精密に位置合わせする必要なく、又、複数の
光学的集束素子を使用してヘッド内に占めるスペースが
増えることを必要とせずに、ほぼ楕円形の横断面を有し
ていて、発散性が高く、半径方向に非対称で、波長が長
い半導体レーザダイオード光を、ヘッド外部の所定の基
準面で所望のスポットサイズに容易に集束し、又、所定
の視野深度内の基準面の両側での所定の公差をもってス
ポットサイズ内に保持することである。It is another object of the present invention to manufacture a single, high precision, high magnification optical focusing element or to precisely align a diode with a plurality of optical focusing elements. Without having to increase the space occupied in the head by using the element, a semiconductor laser diode light having a substantially elliptical cross section, high divergence, asymmetric in the radial direction, and a long wavelength is used. Focusing on a desired spot size on a predetermined reference plane outside the head, and maintaining the spot size within a predetermined depth of view with a predetermined tolerance on both sides of the reference plane.
【0019】この発明の別の目的は、半導体レーザダイ
オード光を透過するための、固定式の凹面集光ミラー上
に実装され、又はこれに固定された固定式の反射ミラー
と、軽量のほぼ平坦な走査ミラーとを含む新規の光学素
子を有する、効率がよく小型の光学式反射光路アセンブ
リをヘッド内に備えることである。Another object of the present invention is to provide a fixed reflecting mirror mounted on or fixed to a fixed concave condensing mirror for transmitting semiconductor laser diode light, and a light-weight substantially flat mirror. An efficient and compact optical reflected light path assembly having a novel optical element including a scanning mirror in the head.
【0020】この発明の更に別の目的は、光照準機構の
動作、及びレーザ走査システムの動作を制御するための
多重切換え位置を有する、手動的に押すことのできるト
リガスイッチを提供することである。It is yet another object of the present invention to provide a manually depressable trigger switch having multiple switching positions for controlling the operation of the light aiming mechanism and the operation of the laser scanning system. .
【0021】この発明の更に別の目的は、異なるユーザ
ーの異なる要求に容易に適応するように、ヘッドに実装
された単一のハンドル、又は容易に交換可能な複数のハ
ンドル内に異なる部品を収納可能である形式の、ヘッド
内の部品のモジュラ設計を提供することである。It is yet another object of the present invention to accommodate different parts in a single handle mounted on the head or in a plurality of easily interchangeable handles to easily accommodate different needs of different users. It is to provide a modular design of the components in the head, in a possible form.
【0022】この発明の更に別の目的は、記号、特に産
業用の用途で使用される白黒記号及び汎用商品コード
(UPC)として知られる形式のバーコード記号を光学
的に読み取っている間、ユーザーが完全に保持すること
ができる極めて軽量で、流線型で、小型で、ハンディ型
で、完全に携帯式で、操作し易く、疲れないレーザダイ
オード走査ヘッド及びそのシステムの双方又は一方を提
供することである。It is yet another object of the present invention to provide a method for optically reading symbols, particularly black and white symbols used in industrial applications and bar code symbols in a form known as Universal Product Code (UPC). By providing an extremely lightweight, streamlined, compact, handy, fully portable, easy to operate, and fatigue free laser diode scan head and / or system that can be fully retained. is there.
【0023】この発明のもう一つの目的は、ヘッド内部
を汚染物から密封することである。Another object of the present invention is to seal the inside of the head from contaminants.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の一態様に係わる光学システムは、ハウジン
グ内に実装され、走査用のレーザ光を射出するレーザ光
源とレーザ光センサとを有し、光反射率が異なる部分を
有する記号を読み取るように動作する光学走査装置で使
用される光学システムにおいて、前記レーザ光源からの
レーザ光を反射する平坦な反射面が対向するようにして
ハウジング内に実装された固定平面ミラーと、前記反射
面により反射されたレーザ光を回動しながら反射して、
前記レーザ光により前記記号を走査させると共に、この
記号からの反射光の少なくとも一部を反射させる平坦な
反射面を有する、前記ハウジング内に回動可能に設けら
れた走査ミラーと、この走査ミラーにより反射された光
を集光して前記光センサへと反射する反射集光面を有
し、前記ハウジング内に固定された固定集光ミラーとを
具備し、前記固定平面ミラーは、前記固定集光ミラーよ
りも小さく、この固定集光ミラーの固定集光面に固定さ
れていることを特徴とする。また、本発明の他の態様に
係わる光学システムは、ハウジング内に実装され、走査
用のレーザ光を射出するレーザ光源とレーザ光センサと
を有し、光反射率が異なる部分を有する記号を読み取る
ように動作する光学走査装置で使用される光学システム
において、前記レーザ光源からのレーザ光を反射する平
坦な反射面が対向するようにしてハウジング内に実装さ
れた固定平面ミラーと、前記反射面により反射されたレ
ーザ光を回動しながら反射して、前記レーザ光により前
記記号を走査させると共に、この記号からの反射光の少
なくとも一部を反射させる平坦な反射面を有する、前記
ハウジング内に回動可能に設けられた走査ミラーと、こ
の走査ミラーにより反射された光を集光して前記光セン
サへと反射する反射集光面を有し、前記ハウジング内に
固定された固定集光ミラーとを具備し、前記固定平面ミ
ラーは、ハウジング内の支持部材に実装されていること
を特徴とする。In order to solve the above problems, an optical system according to one aspect of the present invention includes a laser light source and a laser light sensor that are mounted in a housing and emit laser light for scanning. An optical system for use in an optical scanning device operable to read a symbol having portions having different light reflectivities, wherein a flat reflecting surface for reflecting laser light from the laser light source faces the housing. A fixed plane mirror mounted inside, and reflects while rotating the laser light reflected by the reflection surface,
A scanning mirror rotatably provided in the housing, having a flat reflecting surface for reflecting at least a part of the reflected light from the symbol while scanning the symbol with the laser light, and the scanning mirror A fixed condensing mirror fixed to the housing and having a reflection condensing surface for condensing the reflected light and reflecting the reflected light to the optical sensor; It is smaller than a mirror and is fixed to a fixed light collecting surface of the fixed light collecting mirror. Further, an optical system according to another aspect of the present invention includes a laser light source and a laser light sensor that are mounted in a housing and emits laser light for scanning, and reads a symbol having a portion with a different light reflectance. In an optical system used in an optical scanning device that operates as described above, a fixed plane mirror mounted in a housing such that a flat reflecting surface that reflects laser light from the laser light source faces each other, and the reflecting surface The reflected laser light is reflected while rotating, and the symbol is scanned by the laser light, and the laser light is turned into the housing having a flat reflecting surface for reflecting at least a part of the reflected light from the symbol. A scanning mirror movably provided, and a reflection / condensing surface for condensing light reflected by the scanning mirror and reflecting the light to the optical sensor; Comprising a fixed collector mirror which is fixed in the grayed, the fixed plane mirror is characterized in that it is mounted to a support member within the housing.
【0025】レーザ光は記号から反射し、反射したレー
ザ光のうちの少なくとも戻り部分は記号から離れて第2
の光路に沿って再びヘッドに進行する。例えば走査ミラ
ーのような反射面上に実装された、往復振動可能な出力
軸を有する走査モータが、記号を走査するためにヘッド
内に実装され、走査の際に、好ましくは毎秒複数回の掃
引で反復的に記号を横切って記号を走査するようにされ
ている。反射レーザ光の戻り部分は走査中、記号を横切
る可変的な光強度を有しているが、その理由はバーコー
ド記号の場合、記号を形成するバーとスペースの光反射
特性が異なるからである。The laser beam is reflected from the symbol, and at least a return portion of the reflected laser beam is separated from the symbol and is separated from the symbol by a second
Again travels to the head along the optical path. A scanning motor having an output shaft capable of reciprocating oscillation, for example mounted on a reflective surface such as a scanning mirror, is mounted in the head for scanning the symbols and, during scanning, preferably sweeping several times per second. To repeatedly scan the symbol across the symbol. The return portion of the reflected laser light has a variable light intensity across the symbol during scanning because, in the case of a bar code symbol, the light reflection characteristics of the bars and spaces forming the symbol are different. .
【0026】ヘッドは、更に例えば単数又は複数のフォ
トダイオードのようなセンサを備えており、このセンサ
は視野全体に渡って反射するレーザ光の戻り部分の変化
する光強度を検出し、かつ、検出された変化する光強度
を示すアナログ電気信号を発生する。ヘッド内にはアナ
ログ電気信号を処理し、通常は、このアナログ電気信号
を、走査される記号を記述するデータにデコードできる
ディジタル化されたディジタル電気信号へと処理する信
号処理装置も備えられている。走査装置は入射レーザ光
自体を記号又は、センサの視野、又はその両者を横切っ
て操作するように動作する。The head further comprises a sensor, for example one or more photodiodes, which detects the varying light intensity of the return part of the laser light reflected over the entire field of view, and And generating an analog electrical signal indicative of the changed light intensity. The head also has a signal processor that processes the analog electrical signal and typically processes the analog electrical signal into a digitized digital electrical signal that can be decoded into data describing the symbol being scanned. . The scanning device operates to manipulate the incident laser light itself across the symbol and / or the field of view of the sensor.
【0027】常にではないが、場合によってはヘッド内
部に、又はヘッドから離れた位置にデコード/制御電子
回路が備えられる。デコード/制御電子回路はディジタ
ル化された信号を前述のデータにデコードし、記号がう
まくデコードされたことを判定し、かつ、記号がうまく
デコードされたことが確認されると記号の読み取りを終
了する動作を実行する。読み取り手段はヘッド内に備え
られ、レーザ光発生装置と、走査装置と、センサと、信
号処理装置と、デコード/制御装置とに作動的に接続さ
れ、これらの装置を起動するように動作する手動式のト
リガ装置の起動によって開始される。トリガ装置はそれ
ぞれの順番で各記号毎に一度起動される。好ましい実施
例では、トリガ装置の起動によって、デコード/制御装
置が起動され、それによって今度はレーザ光発生装置
と、走査装置と、センサと、信号処理装置とが起動され
るようになっている。[0027] If not always, decode / control electronics are provided within the head or at a location remote from the head. The decode / control electronics decodes the digitized signal into the aforementioned data, determines that the symbol has been successfully decoded, and terminates reading of the symbol when the symbol has been successfully decoded. Perform the action. The reading means is provided in the head and is operatively connected to the laser light generating device, the scanning device, the sensor, the signal processing device, and the decoding / control device, and is operated manually to operate these devices. It is started by the activation of the trigger device of the formula. The trigger device is activated once for each symbol in each order. In the preferred embodiment, activation of the trigger device activates the decode / control device, which in turn activates the laser light generator, the scanning device, the sensor, and the signal processing device.
【0028】通常の用途では、ユーザーの手に保持され
たヘッドが読み取られるべき各記号に向けられ、記号の
位置が突き止められると、ユーザーはトリガ装置を起動
させて読み取りを開始する。デコード/制御装置は記号
の読み取りが終了すると、自動的にユーザーにその旨を
報知するので、ユーザーは関心を次の記号に向け、この
手順を反復することができる。In a typical application, the head held in the user's hand is pointed at each symbol to be read, and once the symbol is located, the user activates the trigger device to begin reading. When the decoding / control device has finished reading the symbol, it automatically alerts the user to that effect, so that the user can turn his attention to the next symbol and repeat the procedure.
【0029】前述のとおり、入射レーザ光又は反射レー
ザ光が視覚的に容易に認識できないことが、レーザ光の
波長、レーザ光の強度、周囲光の強さ、走査速度等の要
因や、その他の要因のうち一つの、あるいは複数の要因
に起因して生ずることがあるが、その場合に問題点が生
ずる。このような「不可視性」のためにユーザーはレー
ザ光を見ることができず、レーザ光が記号上に位置した
場合でもそれを知ることができず、又、走査レーザ光が
記号の長さ全体を走査しているかどうかを知ることがで
きない。As described above, the fact that the incident laser light or the reflected laser light cannot be easily recognized visually is due to factors such as the wavelength of the laser light, the intensity of the laser light, the intensity of the ambient light, the scanning speed, and other factors. It may be caused by one or more of the factors, but in that case a problem arises. Due to this "invisibility", the user cannot see the laser light, cannot know if the laser light is located on the symbol, and if the scanning laser light Can't tell if it is scanning.
【0030】従って、このような視覚的に容易に認識で
きないレーザ光が利用される場合、この発明による照準
光機構を利用することによって、ユーザーがヘッドを各
記号に対して視覚によって位置決めし、照準を合わせる
ことが容易になる。照準光機構には、起動可能な照準光
源、例えばヘッド内に実装され、トリガ装置に作動的に
接続され、トリガ装置によって起動されると、ユーザー
に容易に見えやすい照準光を発生する可視光発光ダイオ
ードと、これもヘッド内に実装され、照準光を照準光の
光路に沿って照準光源から基準面の方向、ひいては各記
号に向け、それぞれの記号の少なくとも一部を見えるよ
うに照明し、それによってユーザーが記号の位置を探す
ための照準装置とが備えられている。照準光の光路はヘ
ッドの外部にある前記光路の一部である第1の光路又は
第2の光路の一方、又は双方の内部にあり、好ましくは
これらの光路と平行に延びている。そのため、読み取ら
れるそれぞれの記号にユーザーがヘッドを正しく照準合
わせすることが容易になる。Therefore, when such a laser beam that cannot be visually recognized easily is used, the user can visually position the head with respect to each symbol by using the aiming light mechanism according to the present invention, and aiming. Is easier to match. The aiming light mechanism includes an activatable aiming light source, e.g., a visible light emission mounted in the head, operatively connected to the trigger device and, when activated by the trigger device, generates an aiming light that is easily visible to a user. A diode, also mounted in the head, directs the aiming light along the optical path of the aiming light from the aiming light source to the reference plane, and thus to each symbol, and illuminates so that at least a portion of each symbol is visible. Aiming device for the user to locate the symbol. The optical path of the aiming light is within one or both of the first optical path and / or the second optical path that is part of the optical path outside the head, and preferably extends parallel to these optical paths. Therefore, it is easy for the user to correctly aim the head at each symbol to be read.
【0031】好ましい一実施例では、照準光機構は各記
号に単一の照射光を向け、視野内に、好ましくは記号の
中心近くに、ほぼ円形のスポット領域を照射するように
されている。この単一のスポット領域が記号の走査中に
固定され、もしくは静止状態を保ち、走査前と走査中の
いずれの時点でもユーザーがクローズ・イン記号とファ
ー・アウト記号の双方を見ることができ、その位置を探
すことができれば更に有利である。しかし、このような
静止する単一の光による照準合わせに関連する欠点の一
つは、ユーザーが走査中に記号を横切る走査光の直線走
査を追跡できないことである。言い換えると、ユーザー
はレーザ走査の終了位置を知り得ず、ひいては直線走査
が記号の全長に渡って延びているのか、記号に対して傾
斜しているのかを知りえない。In a preferred embodiment, the aiming light mechanism directs a single illuminating light beam to each symbol to illuminate a substantially circular spot area within the field of view, preferably near the center of the symbol. This single spot area is fixed or stationary during the scanning of the symbol, allowing the user to see both the close-in and far-out symbols both before and during the scan, It would be even more advantageous if the location could be found. However, one of the drawbacks associated with such stationary single light aiming is that the user cannot track a linear scan of the scanning light across the symbol during scanning. In other words, the user cannot know the end position of the laser scan and thus cannot know whether the linear scan extends over the entire length of the symbol or is inclined with respect to the symbol.
【0032】別の有利な実施例では、照準光機構は一対
の照準光を各記号に向け、そこに視野内の、又視野に沿
って互いに間隔を隔てた一対のほぼ円形のスポット領域
を照射する。2つのスポット領域は好ましくは直線走査
の終了位置、又はその近傍に位置し、かつ、記号の走査
中は固定又は静止状態を保っているので、ユーザーは走
査前と走査中のいずれの時点でもクローズ・イン記号と
ファー・アウト記号の双方を見ることができ、かつ探す
ことができるばかりではなく、走査中に記号を追跡する
こともできる。しかし、このような静止する一対の光に
よる照準合わせに関連する欠点の一つは、2つの照準光
源と、関連する光学装置が必要であり、それによってシ
ステムの複雑さや、重量や、サイズやコストが増大する
ことである。In another advantageous embodiment, the aiming light mechanism directs a pair of aiming lights to each symbol, which illuminates a pair of substantially circular spot areas within and along the field of view. I do. The two spot areas are preferably located at or near the end of the linear scan and remain fixed or stationary during symbol scanning, so that the user can close both before and during the scan. Not only can you see and find both the in and far out symbols, but you can also track the symbols during the scan. However, one of the disadvantages associated with such a stationary pair of light aiming requires two aiming light sources and associated optics, thereby increasing the complexity, weight, size and cost of the system. Is to increase.
【0033】更に別の有利な実施例では、照準光機構は
照準光が各記号を掃引して視野に沿って延びる線領域を
記号上に照射するように動作する往復振動する集束ミラ
ーへと単一の照準光を向ける。このような動的な単一光
による照準合わせは、クローズ・イン記号を見ること
や、これを探し出すことや、追跡することが静的な照準
合わせと比較して一層容易にできるという利点がある。
しかし、このような動的な照準合わせの欠点の一つは、
人間の眼により集光される光の強度は元々減少している
ので、集束ミラーが毎秒40走査のような高速の走査速
度で掃引された場合、ファー・アウト記号を見たり、位
置決めしたり、追跡することが容易にはできないことで
ある。In yet another advantageous embodiment, the aiming light mechanism comprises a reciprocating oscillating focusing mirror which operates so that the aiming light sweeps over each symbol and irradiates the symbol with a line area extending along the field of view. Point one aiming light. Such dynamic single-beam aiming has the advantage that it is easier to see, locate and track the close-in symbol compared to static aiming. .
However, one of the drawbacks of such dynamic aiming is that
Because the intensity of the light collected by the human eye is inherently reduced, if the focusing mirror is swept at a high scan rate, such as 40 scans per second, the far-out symbol will be seen and positioned, It is not easy to track.
【0034】更に別の有利な実施例では、照準光機構は
静止状態と往復振動状態とを有する集束ミラーへと単一
の照準光を向ける。最初は、照準光は静止する集束ミラ
ーから各記号へと反射され、記号の走査の前に記号を探
し出すために視野内に、好ましくは記号の中心近くにス
ポット領域を照射する。その後、集束ミラーは往復振動
せしめられ、照準光を記号に反射し、照準光が記号を掃
引して、視野に沿って延びる線領域を記号上に照射し、
それによって記号を追跡するようにされている。このよ
うな静的と動的な照準の組合せが極めて望ましい理由
は、それによってユーザーは走査中にクローズ・イン記
号を追跡することができ(これは静的な単一の光による
照準合わせだけでは容易ではない。)、更に、ユーザー
は走査の前にファー・アウト記号を少なくとも探し出す
ことができるからである(これは動的な照準合わせだけ
では容易ではない。)。ほとんどの場合、読み取られる
記号はクローズ・イン記号であるので、静的と動的な照
準合わせを組み合わせた実施例でファー・アウト記号を
追跡できないことは重要ではない。In yet another advantageous embodiment, the aiming light mechanism directs a single aiming light to a focusing mirror having a stationary state and a reciprocating oscillation state. Initially, the aiming light is reflected from the stationary focusing mirror to each symbol and illuminates a spot area within the field of view, preferably near the center of the symbol, to locate the symbol prior to scanning the symbol. The focusing mirror is then caused to reciprocate, reflecting the aiming light to the symbol, which sweeps the symbol and illuminates the symbol with a line area extending along the field of view,
It is designed to track symbols. The reason that such a combination of static and dynamic aiming is highly desirable is that it allows the user to track the close-in symbol during scanning (this is not possible with just a single static light aiming). Moreover, it is not easy because the user can at least find the far-out symbol before scanning (this is not easy with dynamic aiming alone). In most cases, the symbol read is a close-in symbol, so it is not important that the far-out symbol cannot be tracked in embodiments that combine static and dynamic aiming.
【0035】このような静的と動的な照準合わせの組み
合わせを実現するために、トリガ装置が複数の切換え位
置を備え、照準光源及び振動可能な集束ミラーに直接、
又はデコード/制御装置を介して間接に作動的に接続さ
れていることが有利である。第1の位置、すなわちトリ
ガ装置のオフ状態では、ヘッド内の全ての部品は起動停
止状態にされる。第2の位置、すなわち第1の動作状態
では、照準光源が起動され、集束ミラーは所定時間だけ
所定の固定位置、例えば中心位置に置かれて、照準光源
が読み取られる記号の中心スポット領域を照射するよう
にされる。第3の位置、すなわち第2の動作状態では、
集束ミラーを往復振動させるための部品を含め、ヘッド
内の他の全ての部品が起動され、それによって、記号の
読み取りと、視野に沿った線領域の照射が開始される。In order to achieve such a combination of static and dynamic aiming, the trigger device has a plurality of switching positions and is directly connected to the aiming light source and the oscillating focusing mirror.
Alternatively, it is advantageous to be operatively connected indirectly via a decoding / control device. In the first position, that is, in the off state of the trigger device, all components in the head are put into a start-stop state. In the second position, i.e. the first operating state, the aiming light source is activated and the focusing mirror is placed at a predetermined fixed position, e.g., the center position, for a predetermined time so that the aiming light source illuminates the central spot area of the symbol to be read. To be done. In the third position, the second operating state,
All other components in the head are activated, including the component for oscillating the focusing mirror, which starts reading the symbol and illuminating the line area along the field of view.
【0036】上記の照準光機構の実施例の全ては、記号
上に、又は記号から僅かな間隔を隔てて手動的に置か
れ、その後で記号を横切って手動的に引きずられ、移動
される形式の棒状の、又はペン形の読み取り器に備えら
れた照準光機構とは全く対照的である。後者の場合は、
記号に対するペンの角度の操作、ペンの速度、ペン速度
の均一性及びその他の要因を厳密にする必要があったの
で、熟練したユーザーが前述の運動を行うことが必要で
あった。いずれにせよ、手動読み取り器は手動動作一回
についてたかだか一度の走査しかできず、最初の試みで
記号がうまく読み取れなかった場合はユーザーは何度も
手動による走査を繰り返さなければならなかった。All of the above embodiments of the aiming light mechanism are manually placed on or at a small distance from the symbol, and then manually dragged and moved across the symbol. This is in stark contrast to the aiming light mechanism provided on the bar-shaped or pen-shaped reader of the present invention. In the latter case,
Since the manipulation of the angle of the pen with respect to the symbol, the speed of the pen, the uniformity of the pen speed and other factors had to be rigorous, it was necessary for a skilled user to perform the above-mentioned exercise. In any case, the manual reader could perform at most one scan per manual operation, and if the symbol was not successfully read on the first attempt, the user had to repeat the manual scan many times.
【0037】この発明の別の特徴は、ほぼ楕円形の光断
面を有する、発散性が高く、半径方向に非対称なレーザ
ダイオード光を集束するための新規の光学装置にある。
光学装置は好適に集束レンズ、例えば平凸レンズと、集
束レンズの近傍の第1の光路に位置する開口絞りとを備
えている。この開口絞りは記号へと進行する途中で入射
レーザダイオード光の一部が開口絞りを通過することが
できるように、開口絞りの位置での光の断面積よりも小
さい円形、長方形又は楕円形の断面を有しているもので
よい。開口絞りの境界を形成する壁は、記号へと進行す
る途中で入射レーザダイオード光の残りの部分が開口絞
りを通過することを妨害し、阻止する。このような光の
開口絞りは入射レーザダイオード光が記号へと進行する
途中で妨害なく開口を通ることが意図的に許容されてい
る、米国特許第4,409,470 号明細書に開示されているよ
うな従来の設計とは全く対照的なものである。このよう
な光の開口絞りによって、口径の数値が0. 15ないし
0. 45と大きい数値から0. 05の値まで減少し、光
学的な倍率が大幅に減少するので、前述の利点を達成す
るために単一の集束レンズを使用するだけでよい。この
ような光の開口絞りによってレーザダイオードの出力が
弱まるが、達成される利点はこのような犠牲に充分匹敵
するものであり、記号を読み取るために開口絞りを通過
する入射レーザダイオード光の一部に充分な出力が残
る。Another feature of the present invention is a novel optical device for focusing highly divergent, radially asymmetric laser diode light having a substantially elliptical light cross section.
The optical device preferably comprises a focusing lens, for example a plano-convex lens, and an aperture stop located in the first optical path near the focusing lens. This aperture stop has a circular, rectangular or elliptical shape smaller than the cross-sectional area of the light at the position of the aperture stop so that a part of the incident laser diode light can pass through the aperture stop while traveling to the symbol. It may have a cross section. The walls that bound the aperture stop block and block the remainder of the incident laser diode light from passing through the aperture stop on its way to the symbol. Such an aperture stop for light is conventionally known as disclosed in U.S. Pat.No. 4,409,470, in which the incident laser diode light is intentionally allowed to pass through the aperture without obstruction on its way to the symbol. This is in stark contrast to the design. Such an aperture stop of light reduces the numerical value of the aperture from a large value of 0.15 to 0.45 to a value of 0.05, and greatly reduces the optical magnification, thereby achieving the above-described advantage. Only a single focusing lens needs to be used. Although the aperture of such light diminishes the output of the laser diode, the benefits achieved are sufficiently comparable to such a sacrifice that a portion of the incident laser diode light passing through the aperture to read the symbol. Enough output remains.
【0038】開口絞りを利用することは光学システムに
おいては公知であるが、このような光の開口絞りは新規
であり、記号を読み取るためのレーザ走査システムでは
自明なものではないことが確信される。前述のように、
開口絞りによって記号に衝突する入射レーザダイオード
光の一部のパワーは減少するが、一般的にレーザ走査シ
ステムの設計者は、光のパワー、特に記号に衝突し、こ
れを走査する入射光部分のパワーを故意に捨てることを
望むものではない。何故ならば、それによって記号から
反射され、集光されるレーザ光に含まれるパワーが弱ま
るからである。While the use of aperture stops is well known in optical systems, it is believed that such light aperture stops are novel and not self-evident in laser scanning systems for reading symbols. . As aforementioned,
Although the aperture stop reduces the power of the portion of the incident laser diode light that strikes the symbol, the laser scanning system designer typically reduces the power of the light, especially the portion of the incident light that strikes the symbol and scans it. I don't want to give up my power on purpose. This is because it reduces the power contained in the reflected and focused laser light from the symbol.
【0039】更に、入射レーザダイオード光の断面積、
すなわちスポットサイズが所定のサイズである場合、開
口絞りを有する光学システムの焦点深度は開口絞りを有
さない光学システムの焦点深度よりも小さくなることは
よく知られている。一般的に、レーザ走査システムの設
計者は焦点深度をできるだけ大きくする(従って有効距
離もこれに対応してできるだけ大きくする)ことを望む
ので、開口絞りを利用することは避けるべきものであ
る。Further, the cross-sectional area of the incident laser diode light,
That is, it is well known that when the spot size is a predetermined size, the depth of focus of an optical system having an aperture stop is smaller than the depth of focus of an optical system having no aperture stop. In general, the use of an aperture stop should be avoided, since the designer of the laser scanning system wants to have as large a depth of focus (and thus a correspondingly large effective distance) as possible.
【0040】また、開口絞りを有する光学システムで、
理論上得られる最小のレーザ光のスポットサイズは、開
口絞りを有さない光学システムの場合よりも大きいこと
も公知である。従って、極めて小さいスポットサイズが
必要である用途では、開口絞りを使用しようとはしない
であろう。In an optical system having an aperture stop,
It is also known that the minimum laser beam spot size that can be theoretically obtained is larger than that of an optical system having no aperture stop. Thus, in applications where very small spot sizes are required, one would not attempt to use an aperture stop.
【0041】開口絞りを有していない光学レーザシステ
ムでは、レーザ光スポットの横断面はガウス輝度分布特
性を備えている。これと対照的に、開口絞りが使用され
る場合は、光の回折によってビームスポット内に光輪又
は縞が生ずる。このような光輪や縞によってビームスポ
ットのサイズは事実上拡大し、更にその他の不都合な作
用が生ずる。ビームスポットのサイズが不都合に拡大す
ることは、レーザ走査システムで開口絞りが使用されな
いもう一つの理由である。In an optical laser system having no aperture stop, the cross section of the laser beam spot has a Gaussian luminance distribution characteristic. In contrast, if an aperture stop is used, light diffraction causes halos or fringes in the beam spot. Such halos and fringes effectively increase the size of the beam spot and produce other adverse effects. The undesirably large size of the beam spot is another reason that aperture stops are not used in laser scanning systems.
【0042】この観点から、開口絞りを使用すること
は、光学システムを設計するために基本的な回折理論に
従った複雑な数理を用いることを意味する。レーザ走査
システムの設計者は回折数理よりも簡単であるガウス光
の数理を用いる場合がほとんどなので、そのこともレー
ザ走査システムにおいて開口絞りを使用することが従来
提案されなかった別の理由であると考えられる。From this point of view, using an aperture stop means using complex mathematics according to basic diffraction theory to design an optical system. Because laser scanning system designers often use Gaussian light mathematics, which is simpler than diffraction mathematics, that is another reason why the use of aperture stops in laser scanning systems has not been previously proposed. Conceivable.
【0043】いわゆる「コールドミラー」を使用して可
視的な照準光をセンサの集光ミラーに反射させ、しか
し、記号から反射し、集光ミラーによって集光される反
射レーザダイオード光は前記コールドミラーを透過する
ようにすると、特に小型の光学反射光路アセンブリが達
成される。総合光学アセンブリの更に別の有用な側面
は、反射レーザ光用の集光ミラーを入射レーザダイオー
ド光用の前述の走査ミラー、及び照準光用の前述の集束
ミラーと共に一体構造の多目的ミラーへと統合すること
である。The so-called "cold mirror" is used to reflect the visible aiming light to the collecting mirror of the sensor, but the reflected laser diode light reflected from the symbol and collected by the collecting mirror is said cold mirror. , A particularly compact optically reflective optical path assembly is achieved. Yet another useful aspect of the integrated optics assembly is to integrate the collection mirror for the reflected laser light into an integrated multipurpose mirror with the aforementioned scanning mirror for the incident laser diode light and the aforementioned focusing mirror for the aiming light. It is to be.
【0044】あるいは、光学アセンブリに固定式の反射
ミラー/集光ミラーの組合せアセンブリと、簡単な、軽
量の往復振動可能な走査ミラーとを備えてもよい。この
ような光学アセンブリによって走査ヘッド内に種々の部
品を装着する際の柔軟性が得られ、又、走査ミラーは軽
量であるので、レーザ光の走査パターン全体の制御が向
上する。軽量の走査ミラーを使用することによって更
に、走査ミラーに取り付けた走査モータの摩耗が軽減さ
れ、モータの寿命が延びる。Alternatively, the optical assembly may include a fixed reflecting mirror / collecting mirror combination assembly and a simple, lightweight, reciprocally oscillating scanning mirror. Such an optical assembly provides flexibility in mounting various components in the scan head, and the light weight of the scan mirror improves control of the overall laser light scan pattern. The use of a lightweight scanning mirror further reduces wear on the scanning motor attached to the scanning mirror and extends the life of the motor.
【0045】その他の極めて望ましい特徴はヘッドの部
品が交換可能な設計になっていることであり、従ってメ
ーカーはユーザー毎の特定の要求にヘッドを容易に適合
させることができる。すなわち、異なる部品をヘッド用
の単一のハンドル、又はヘッド用の複数個の交換可能な
ハンドル内に収納することができ、それによってヘッド
をユーザーの要求に容易に適応させ、従来型の手間がか
かる注文品のヘッドを製造しなくても済む。Another highly desirable feature is that the parts of the head are designed to be interchangeable, so that the manufacturer can easily adapt the head to the specific requirements of each user. That is, the different parts can be housed in a single handle for the head, or in a plurality of interchangeable handles for the head, thereby easily adapting the head to the needs of the user and reducing the conventional effort. There is no need to manufacture such custom-made heads.
【0046】更に別の有利な特徴は、ヘッドに離散型の
窓を装着しなくてもよく、このような窓が取付部から外
れて、ヘッド内部が湿気や、ほこりやその他の汚染物に
晒され、一定の条件ではヘッドの動作に悪影響を及ぼす
可能性が防止されることにある。この目的のため、ヘッ
ドの少なくとも一部は一体の遮光材料構造から成り、遮
光材料のカバーがヘッドの透明部の上に設けられてその
部分を光が透過することを阻止し、しかも、ヘッドの別
の透明部分はカバーしない状態に留めて、この別の透明
部分が前述の窓の機能を果たすように構成されている。Yet another advantageous feature is that the head does not need to be fitted with discrete windows, such windows being disengaged from the mounting and the interior of the head being exposed to moisture, dust and other contaminants. Under certain conditions, the possibility of adversely affecting the operation of the head is prevented. To this end, at least a portion of the head comprises an integral light-blocking material structure, and a cover of light-blocking material is provided on the transparent portion of the head to prevent light from passing through that portion, and furthermore, the head has a light-blocking material. The other transparent part is left uncovered and is configured to perform the function of the window described above.
【0047】更に、ヘッドの衝撃強さを得るためにカバ
ーをゴムのような厚い、衝撃を和らげる緩衝用材料で形
成することが好ましい。Further, in order to obtain the impact strength of the head, it is preferable that the cover is formed of a thick, cushioning material such as rubber which absorbs impact.
【0048】[0048]
【実施例】以下、この発明の実施例を添付の図面を参照
して説明する。尚、本発明に係わる光学システムを図1
5並びに16を参照して説明する前に、本発明の基礎と
なり、光学システムを除いては本発明に適用され得るレ
ーザ走査ヘッドを図1ないし図14を参照して参考例と
して最初に説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an optical system according to the present invention.
Before describing with reference to 5 and 16, a laser scanning head which forms the basis of the present invention and which can be applied to the present invention except for the optical system will first be described with reference to FIGS. .
【0049】図1〜図8を参照すると、符号10は軽量
で(1ポンド未満)、ボディが狭く、流線型で、尖端部
が狭く、ハンディ型の、完全に携帯式の、操作し易い、
腕や肘が疲れないレーザ走査ヘッドを総称しており、こ
のヘッドは記号を読み取り、走査し、及び解析するレー
ザ走査システムで使用するために全体をユーザーが保持
することができる。ユーザーは記号の読み取り前、及び
読み取り中にこの走査ヘッドの折り返しで走査ヘッドを
各記号に照準合わせすることができる。「記号」という
用語は利用される光源、例えばレーザの波長で異なる光
反射特性を有する異なる部分から成るマークを包含する
ものである。このマークは例えば前述の黒白の産業用記
号、例えばコード39や、コーダバーや、インターリブ
ド2オブ5等でよい。あるいは偏在するUPCバーコー
ド記号でもよい。マークは、またアルファベット及び数
字の双方又は一方でもよい。「記号」という用語は更
に、背景の画面に配置されたマークをも包含し、その場
合はマーク又は少なくともその一部は背景画面とは異な
る光反射特性を有している。この後者の定義において、
記号の「読み取り」はロボット及び物体認識の分野で特
に有用である。Referring to FIGS. 1-8, reference numeral 10 denotes a light (less than one pound), narrow body, streamlined, narrow pointed, handy, fully portable, easy to operate,
A generic term for a laser scanning head that does not fatigue the arms and elbows, which head can be fully retained by the user for use in a laser scanning system that reads, scans, and analyzes symbols. The user can aim the scan head at each symbol before and during symbol reading by turning the scan head back. The term "symbol" is intended to encompass marks made up of different parts having different light reflection properties at the wavelength of the light source used, for example a laser. This mark may be, for example, the above-mentioned black and white industrial symbol, for example, code 39, coder bar, interleaved 2 of 5 or the like. Alternatively, it may be an unevenly distributed UPC barcode symbol. The mark may also be alphabetical and / or numeric. The term "symbol" also encompasses marks arranged on a background screen, in which case the mark or at least a part thereof has different light reflection properties than the background screen. In this latter definition,
Symbol "reading" is particularly useful in the field of robots and object recognition.
【0050】図1〜3に示すように、ヘッド10は断面
がほぼ長方形で、ハンドル軸に沿ってほぼ垂直に延びた
ハンドル部12と、ほぼ水平に延びた狭いボディの筒、
すなわちボディ部14とを有するほぼガン形のハウジン
グを備えている。ハンドル部12の断面の寸法及び全体
のサイズは、ヘッド10がユーザーの手に便利に適合
し、保たれるようにされている。ボディ及びハンドル部
は例えば合成プラスチック材料のような軽量の、弾力的
な、衝撃に強い、自立形材料から成っている。プラスチ
ック製のハウジングは射出成形されることが好ましい
が、真空成形又は吹き込み形成でもよく、容積が約50
立方インチ未満で、場合によっては約25立方インチ以
下である内部スペースを境界付ける薄い、中空のシェル
が形成される。このような特定の数値は限定的なもので
はなく、ヘッド10の全体的な最大寸法を概算するため
の目安である。As shown in FIGS. 1 to 3, the head 10 has a substantially rectangular cross section, a handle portion 12 extending substantially vertically along the handle axis, and a narrow body cylinder extending substantially horizontally.
That is, a substantially gun-shaped housing having the body portion 14 is provided. The cross-sectional dimensions and overall size of the handle portion 12 are such that the head 10 is conveniently adapted and retained in the user's hand. The body and handle portion are made of a lightweight, resilient, impact-resistant, free-standing material, such as a synthetic plastic material. The plastic housing is preferably injection molded, but may be vacuum or blow molded and has a volume of about 50
A thin, hollow shell is formed that bounds an interior space that is less than cubic inches, and sometimes less than about 25 cubic inches. Such specific numerical values are not limiting and are a guide for estimating the overall maximum dimension of the head 10.
【0051】図1〜3に示すような使用位置の場合、ボ
ディ部14は上部前壁16と、互いの方向に前方に細ま
り、ヘッドの最前部に位置するノーズ部20で合流する
下部前壁18とを有する主要部分を有している。ボディ
部14は更に前壁16,18の背後に間隔を隔てて後壁
22を有する後部領域を有している。ボディ部14は更
に上壁24と、上壁24の下の底壁26と、上壁24と
底壁26との間に互いに平行に位置する対向する側壁2
8,30を有している。In the use position as shown in FIGS. 1 to 3, the body portion 14 narrows forward with the upper front wall 16 in the direction toward each other, and joins at the nose portion 20 located at the forefront of the head. It has a main part with a wall 18. The body portion 14 also has a rear region having a rear wall 22 spaced apart behind the front walls 16,18. The body portion 14 further includes an upper wall 24, a bottom wall 26 below the upper wall 24, and opposing side walls 2 positioned parallel to each other between the upper wall 24 and the bottom wall 26.
8,30.
【0052】ハンドル部12とボディ部14が合流し、
ユーザーが使用位置でハンドルを握ると通常はユーザー
の4本の指が当たるヘッドの前向きの領域に、ピボット
軸34を中心にピボット運動を行うように手動操作式
の、好ましくは押しボタン式のトリガスイッチ32が取
り付けられている。底壁26は管状のネック部36を有
しており、このネック部36はハンドル軸に沿って下方
に延び、半径方向内側に延びるほぼ長方形のつば部38
で終端している。ネック部36とつば部38はトリガス
イッチ32がそこを貫いて突起し、移動する前向きのス
ロットを有している。The handle portion 12 and the body portion 14 join,
A manually operable, preferably push-button, trigger for pivoting about a pivot axis 34 in the forward facing area of the head, typically hit by the user's four fingers when the handle is gripped in the use position. A switch 32 is attached. The bottom wall 26 has a tubular neck portion 36 which extends downwardly along the handle axis and extends radially inward to a generally rectangular collar 38.
Terminated with The neck portion 36 and collar portion 38 have forward facing slots through which the trigger switch 32 projects and moves.
【0053】ハンドル部12は径方向外側に延びるほぼ
長方形の断面の上部フランジ部40を有しており、この
フランジ部40もトリガスイッチ32がそこを貫いて突
起し、移動する前向きのスロットを有している。上部フ
ランジ部40は弾力的であり、径方向内側の方向に撓む
ことができる。上部フランジ部40をネック部36に挿
入すると、上部フランジ部40はつば部38に担持さ
れ、上記フランジ部40がつば部38を越えるまで径方
向内側に撓み、その時点で上部フランジ部40は固有の
弾性によって最初の撓まない位置までスナップ式に戻
り、つば部38の背後でスナップ式のロック作用と噛み
合う。ハンドル部12をボディ部14から離脱させるた
め、ハンドル部12の上部は上部フランジ部40が再度
つば部38を越えるまで充分に撓み、そこでハンドル部
12はネック部36から引き出すことができる。このよ
うにして、ハンドル部12はボディ部14に嵌脱自在に
スナップ式に着脱でき、後述するように、各々がレーザ
走査システムの異なる部品を収納した交換可能なハンド
ル部の中から別のハンドル部をボディ部に装着し、ヘッ
ド10をユーザーの異なる要求に適応できるようにす
る。The handle portion 12 has an upper flange portion 40 having a substantially rectangular cross section extending radially outward. The flange portion 40 also has a forward slot through which the trigger switch 32 projects and moves. are doing. The upper flange portion 40 is elastic and can bend in a radially inward direction. When the upper flange portion 40 is inserted into the neck portion 36, the upper flange portion 40 is supported by the collar portion 38 and bends radially inward until the flange portion 40 exceeds the collar portion 38, at which point the upper flange portion 40 is unique. Due to the resiliency of the spring, it snaps back to its initial non-deflected position and engages the snap locking action behind the collar 38. To disengage the handle portion 12 from the body portion 14, the upper portion of the handle portion 12 flexes sufficiently until the upper flange portion 40 again passes over the collar portion 38, where the handle portion 12 can be pulled out of the neck portion 36. In this manner, the handle portion 12 can be snapped on and off the body portion 14 in a detachable manner, and as will be described later, a separate handle is provided from among the interchangeable handle portions, each containing a different part of the laser scanning system. The part is mounted on the body part so that the head 10 can adapt to different requirements of the user.
【0054】ヘッド10には複数個の部品が実装されて
おり、後述するように、そのうちの少なくともいくつか
は直接に、又は制御用マイクロプロセッサを用いて間接
的にトリガスイッチ32によって起動される。ヘッド部
品の一つは起動可能なレーザ光源(図4を参照)であ
り、これは例えばトリガスイッチ32によって起動され
ると入射レーザダイオード光を伝播し、発生するように
動作する半導体レーザダイオード42である。このレー
ザ光は前述したように、ユーザーには「不可視」である
か、視覚的に容易に認識できず、発散性が高く、半径方
向に非対称であり、断面がほぼ楕円形であり、波長が約
7000、例えば7800オングストロームである。有
利なことに、ダイオード42は多くのメーカーから市販
されており、その一例はシヤープ株式会社のモデルN
O.LT020MCである。ダイオードは連続波式のも
のでもパルス式のものでもよい。ダイオード42には低
電圧(例えば直流12Vまたはそれ以下)を供給すれば
よく、ヘッド内に収納したバッテリー(直流)電源か、
又はヘッド内に着脱自在に装着された交換可能なバッテ
リーパック付属品44(図7を参照)か、又は、外部電
源(例えば直流電源)からヘッドに接続されたケーブル
46(図2参照)内の電力導線を使用できる。A plurality of components are mounted on the head 10, and at least some of them are activated by the trigger switch 32 directly or indirectly by using a control microprocessor as described later. One of the head components is a startable laser light source (see FIG. 4), which is, for example, a semiconductor laser diode 42 operable to propagate and generate incident laser diode light when activated by trigger switch 32. is there. As described above, this laser light is “invisible” to the user or not easily recognizable visually, has high divergence, is asymmetric in the radial direction, has a substantially elliptical cross section, and has a wavelength of About 7000, for example 7800 Angstroms. Advantageously, diode 42 is commercially available from a number of manufacturers, an example of which is Model N from Sharp Corporation.
O. LT020MC. The diode may be a continuous wave type or a pulse type. A low voltage (for example, DC 12 V or less) may be supplied to the diode 42, and a battery (DC) power supply housed in the head or
Alternatively, a replaceable battery pack accessory 44 (see FIG. 7) removably mounted in the head, or a cable 46 (see FIG. 2) connected to the head from an external power source (for example, a DC power source). Power conductors can be used.
【0055】図4に最も詳細に示されているように、レ
ーザダイオード42はプリント配線基板48上に実装さ
れている。光学アセンブリはヘッド内に実装され、ダイ
オード42に対して調整可能に配置されていて、入射レ
ーザ光を光学的に修正し、かつ、第1光路に沿って、ヘ
ッドの外部の、ノーズ部20の前に配置され、かつ入射
レーザ光がそれに沿って伝播する縦方向とほぼ垂直に位
置する基準面の方向に入射レーザ光を向けるようにされ
ている。読み取られる記号は基準面の近傍、すなわち基
準面自体か、その片側か、反対側のいずれか、すなわち
光学的に修正された入射レーザ光の焦点深度又は視野深
度内のいずれかの位置にある。焦点深度又は視野深度は
記号の読み取りが可能な有効距離とも呼ばれる。入射レ
ーザ光は記号から多くの方向に反射し、記号から第2光
路に沿って再びヘッドへと進行する反射レーザ光の部分
は戻り部分と呼ばれ、これは勿論ユーザーには視覚的に
容易に認識できない。The laser diode 42 is mounted on a printed circuit board 48, as shown in FIG. An optical assembly is mounted within the head and is adjustably disposed relative to the diode 42 to optically correct the incident laser light and to provide a nose 20 external to the head along the first optical path. The incident laser light is directed in the direction of a reference plane, which is located before and is substantially perpendicular to the longitudinal direction along which the incident laser light propagates. The symbol to be read is in the vicinity of the reference plane, ie either on the reference plane itself, on one side or on the other side, ie somewhere within the depth of focus or depth of field of the optically modified incident laser light. The depth of focus or depth of field is also referred to as the effective distance over which symbols can be read. The incident laser light is reflected from the symbol in many directions, and the portion of the reflected laser light that travels from the symbol back to the head along the second optical path is called a return portion, which, of course, is visually easily accessible to the user. I can't recognize.
【0056】図4に最も明らかに示されているように、
光学アセンブリには細長い円筒状の光学管50が備えら
れ、この光学管50の一端の領域にはレーザダイオード
42の環状のケーシング部をピッタリと受けて、レーザ
ダイオード42を固定位置に保持するシリンダ内径52
を設け、光学管50の他端には縦移動できるように鏡胴
54を設けてある。鏡胴54は開口絞り56と、開口絞
り56を囲み、その境界を形成する遮断壁部58と、内
部スペースの境界を形成する円筒状側壁部60とを備え
ている。As shown most clearly in FIG.
The optical assembly is provided with an elongated cylindrical optical tube 50, and the cylindrical tube for holding the laser diode 42 in a fixed position by receiving an annular casing portion of the laser diode 42 in one end region of the optical tube 50. 52
And a lens barrel 54 is provided at the other end of the optical tube 50 so as to be able to move vertically. The lens barrel 54 includes an aperture stop 56, a blocking wall 58 surrounding the aperture stop 56 and forming a boundary thereof, and a cylindrical side wall 60 forming a boundary of an internal space.
【0057】光学アセンブリは更に第1光路内の側壁部
60の内部スペース内に配置され、入射レーザ光を基準
面で集束する動作を行う集束レンズ62、例えば平凸レ
ンズを備えている。開口絞り56は集束レンズ62のい
ずれの側に配置してもよいが、下流側であることが好ま
しい。光学管50内にはバイアス装置、すなわち弾性コ
イルばね64が配置され、このコイルばね64の一端は
レーザダイオード42のケーシング部に担持され、他端
は集束レンズ62の平坦な側に担持さている。コイルば
ね64は集束レンズ62を常時遮断壁部58へと押圧
し、それによって集束レンズ62を開口絞り56に対し
て固定的に位置決めしている。集束レンズ62と開口絞
り56は鏡胴54が縦方向に移動すると連動して移動せ
しめられる。側壁部60は最初は光学管50の境界を形
成する内周壁に対してねじ式又はスライド式に受けら
れ、一方では集束レンズ62と開口絞り56との間の、
他方ではレーザダイオード42との間の所望の縦方向間
隔が調整されると、例えば接着またはねじ締めによって
光学管50の内周壁に固定される。光学管50の側壁部
60と内周壁との縦方向運動は集束レンズ62と開口絞
り56との調整可能に位置決めする手段であり、集束レ
ンズ62と開口絞り56とをレーザダイオード42に対
して固定することは、集束レンズ62と開口絞り56を
レーザダイオード42から所定距離を隔てて固定的に位
置決めする手段である。The optical assembly further includes a converging lens 62, for example, a plano-convex lens, which is arranged in the internal space of the side wall portion 60 in the first optical path and converges the incident laser light on the reference plane. The aperture stop 56 may be disposed on any side of the focusing lens 62, but is preferably on the downstream side. A bias device, that is, an elastic coil spring 64 is disposed in the optical tube 50, and one end of the coil spring 64 is supported on the casing of the laser diode 42, and the other end is supported on the flat side of the focusing lens 62. The coil spring 64 constantly presses the focusing lens 62 against the blocking wall 58, thereby fixing the focusing lens 62 with respect to the aperture stop 56. The focusing lens 62 and the aperture stop 56 are moved in conjunction with the movement of the lens barrel 54 in the vertical direction. The side wall portion 60 is initially threaded or slidably received against the inner peripheral wall that bounds the optical tube 50, while the side wall portion 60 between the focusing lens 62 and the aperture stop 56
On the other hand, when the desired vertical spacing with the laser diode 42 is adjusted, it is fixed to the inner peripheral wall of the optical tube 50 by, for example, bonding or screwing. The vertical movement of the side wall portion 60 and the inner peripheral wall of the optical tube 50 is a means for adjusting and positioning the focusing lens 62 and the aperture stop 56, and fixes the focusing lens 62 and the aperture stop 56 to the laser diode 42. This is a means for fixedly positioning the focusing lens 62 and the aperture stop 56 at a predetermined distance from the laser diode 42.
【0058】開口絞り56の断面積は開口絞り56の部
位での入射レーザ光の断面積よりも小さいので、記号へ
と進行する途中に第1光路に沿って下流で入射レーザ光
の一部だけが開口絞り56を通過することができる。遮
断壁部58は入射レーザ光の残りの部分を遮断し、この
残りの部分が開口絞り56を通過することを阻止する。
開口絞り56の断面は製造を簡単にするために円形であ
ることが好ましいが、長方形又は楕円形でもよく、この
場合は記号により多くのエネルギーを伝達するために、
長方形又は楕円形の長尺が入射レーザ光のより大きい発
散角度と位置合わせされる。Since the cross-sectional area of the aperture stop 56 is smaller than the cross-sectional area of the incident laser light at the position of the aperture stop 56, only a part of the incident laser light is located downstream along the first optical path while traveling to the symbol. Can pass through the aperture stop 56. The blocking wall portion 58 blocks the remaining portion of the incident laser light, and prevents the remaining portion from passing through the aperture stop 56.
The cross section of the aperture stop 56 is preferably circular for ease of manufacture, but may be rectangular or elliptical, in which case to transfer more energy to the symbol,
A rectangular or elliptical elongate is aligned with a larger divergence angle of the incident laser light.
【0059】回折光学の法則に従って、基準面における
必要な入射光の断面積のサイズは、特に開口絞り56の
サイズと、入射光の波長と、集束レンズ62と基準面と
の間の縦間隔によって定められる。従って、波長と縦間
隔が同一状態に留まっているものと想定すると、基準面
での光の断面積は開口絞り56の断面積を制御すること
によって容易に制御することができる。更に開口絞り5
6を集束レンズ62の上流ではなく下流に配置すること
によって、基準面における光の断面積を決定する際に集
束レンズ62の公差を考慮する必要がなくなる。According to the law of diffractive optics, the size of the required cross-sectional area of the incident light on the reference plane depends on, among other things, the size of the aperture stop 56, the wavelength of the incident light, and the vertical distance between the focusing lens 62 and the reference plane. Determined. Therefore, assuming that the wavelength and the vertical interval remain in the same state, the cross-sectional area of light on the reference plane can be easily controlled by controlling the cross-sectional area of the aperture stop 56. Further aperture stop 5
By arranging 6 downstream of the focusing lens 62 instead of upstream, it is not necessary to consider the tolerance of the focusing lens 62 when determining the cross-sectional area of light on the reference plane.
【0060】開口絞り56はレーザダイオード光の中心
に配置されるので、光の強度はレーザダイオード42の
p- n接合部、すなわちエミッタと垂直な面と水平な面
の双方でほぼ均一である。レーザダイオード光は半径方
向に対称ではないので、p-n接合部に垂直な面での光
の輝度は光の中心で最も強く、そこから径方向外側方向
に向かって低下していくことに留意されたい。p- n接
合部に平行な面でも同様であるが、輝度の低下率は異な
る。従って、好ましくは円形の小さい開口を楕円形の、
断面積がより大きいレーザダイオード光の中心に配置す
ることによって、光の楕円形の断面は開口の部分でほぼ
円形に修正され、p- n接合部に垂直な面と水平な面の
双方での光の強度はほぼ一定になる。開口絞り56によ
って光学アセンブリの開口の数値は好適に0. 05以下
まで減少し、単一の集束レンズ62がレーザ光を基準面
で集束することが可能になる。Since the aperture stop 56 is disposed at the center of the laser diode light, the light intensity is substantially uniform at the pn junction of the laser diode 42, that is, both in a plane perpendicular to the emitter and in a plane horizontal to the emitter. Note that since the laser diode light is not radially symmetric, the brightness of the light in the plane perpendicular to the pn junction is strongest at the center of the light and then decreases radially outward. I want to be. The same applies to a plane parallel to the pn junction, but the rate of decrease in luminance is different. Therefore, preferably a small circular opening is oval,
By placing the laser diode light at the center of the larger cross-sectional area, the elliptical cross-section of the light is modified to be approximately circular at the aperture and in both planes perpendicular and horizontal to the pn junction. The light intensity becomes almost constant. The aperture stop 56 preferably reduces the numerical aperture of the optical assembly to less than 0.05, allowing a single focusing lens 62 to focus the laser light at the reference plane.
【0061】好ましい実施例では、レーザダイオード4
2のエミッタと、開口絞り56との概算距離は約9. 7
mmないし約9. 9mmの範囲である。集束レンズ62の焦
点距離は約9. 5mmないし9. 7mmの範囲である。開口
絞り56が長方形である場合は、その寸法は約1mm×2
mmである。光の断面は光が開口絞り56を通過する直前
で約3. 0mm×約9. 3mmである。これらの距離と寸法
は一例に過ぎないが、それによって光学アセンブリはレ
ーザダイオード光を修正でき、ノーズ部20から約3イ
ンチないし約4インチ離れた基準面で約6ミルないし約
12ミルの断面を有するように光を集束することが可能
である。有効距離は前述のクローズイン記号を、ノーズ
部20から約1インチ離れた位置から基準面までのどの
位置にも置くことができ、前述のファー・アウト記号を
基準面から約20インチ離れた位置から基準面までのど
の位置にも置くことができるようにされる。In the preferred embodiment, the laser diode 4
The approximate distance between the emitter No. 2 and the aperture stop 56 is about 9.7.
mm to about 9.9 mm. The focal length of the focusing lens 62 ranges from about 9.5 mm to 9.7 mm. When the aperture stop 56 is rectangular, its size is about 1 mm × 2.
mm. The cross section of the light is about 3.0 mm × about 9.3 mm immediately before the light passes through the aperture stop 56. These distances and dimensions are merely exemplary, but allow the optical assembly to modify the laser diode light to provide a cross section of about 6 mils to about 12 mils at a reference plane about 3 inches to about 4 inches away from the nose 20. It is possible to focus light to have. The effective distance may be such that the aforementioned close-in symbol can be placed anywhere from about 1 inch away from the nose 20 to the reference plane, and the aforementioned far-out symbol can be placed about 20 inches away from the reference plane. It can be placed at any position from to the reference plane.
【0062】開口絞り56を通過する入射レーザ光の部
分は光学アセンブリによってヘッド10内の光軸102
に沿って後方にほぼ平坦な走査ミラー66へと向けら
れ、そこから反射される。走査ミラー66はそこに衝突
したレーザ光を光軸104に沿って前方に、上部前壁6
8上に実装された前向きの、レーザ光を透過する窓68
を通して記号へと反射する。図9に明らかに示されてい
るように、基準面の近傍に代表的な記号100が図示さ
れ、これがバーコード記号である場合は、長手方向に沿
って互いに間隔を隔てた一連の垂直バーから成ってい
る。参照符号106は記号に対するほぼ円形の、不可視
のレーザスポットを示している。図9のレーザスポット
106は瞬間的な位置である。何故ならば後述するよう
に、走査ミラー66はトリガスイッチ32によって起動
されると、反復的に横方向に往復する振動運動を行い、
直線走査において記号の全てのバーを横切って長手方向
に入射レーザ光を掃引するからである。図9のレーザス
ポット106a及び106bは直線走査の瞬間的終端位
置を示している。直線走査は全てのバーが掃引されるな
らば、バーの高さに沿ったどの位置でも行うことができ
る。直線走査領域の長さは読み取られると予測される最
も長い記号の長さよりも長く、好ましい例では、直線走
査の領域は基準面において5インチの長さである。The portion of the incident laser light passing through the aperture stop 56 is converted by the optical assembly into an optical axis 102 in the head 10.
Back along along to a substantially flat scanning mirror 66 from which it is reflected. The scanning mirror 66 forwards the laser beam impinging thereon along the optical axis 104 to the upper front wall 6.
8, a forward-looking, laser-transmissive window 68 mounted on
Through to the sign. As clearly shown in FIG. 9, a representative symbol 100 is shown near the reference plane, and if it is a barcode symbol, from a series of vertical bars spaced apart from each other along the length. Made up of Reference numeral 106 indicates a substantially circular, invisible laser spot for the symbol. The laser spot 106 in FIG. 9 is an instantaneous position. Because, as will be described later, the scanning mirror 66, when activated by the trigger switch 32, makes an oscillating motion that reciprocates reciprocally in the lateral direction.
This is because in a linear scan, the incident laser light is swept across all the bars of the symbol in the longitudinal direction. Laser spots 106a and 106b in FIG. 9 indicate the instantaneous end positions of the linear scanning. The linear scan can be performed at any position along the bar height, provided that all bars are swept. The length of the linear scan area is longer than the length of the longest symbol expected to be read, and in a preferred example, the area of the linear scan is 5 inches long at the reference plane.
【0063】走査ミラー66は走査装置上に実装され、
これは好ましくは、その内容全体が本出願において参照
され、その一部を構成している米国特許第4,387,397 号
明細書に図示され、説明されている形式の高速走査モー
タ70である。本出願の目的に鑑み、走査モータ70は
支持ブラケット74が固定的に取り付けられた出力軸7
2を有していることを指摘すれば充分であろう。走査ミ
ラー66は支持ブラケット74上に固定的に取り付けら
れている。高速走査モータ70は所望の任意のサイズの
アーク長、代表的には360度だけ、出力軸72を毎秒
複数回の振動速度で円周方向を交互に、往復的、かつ反
復的に振動せしめにように駆動される。好ましい実施例
では、走査ミラー66と出力軸72は連動して振動し、
走査ミラー66は基準面での約32度の角間隔、すなわ
ちアーク長に渡って、又、毎秒20走査、もしくは40
振動の速度で、走査ミラー66に衝突する入射レーザダ
イオード光を反復的に掃引する。The scanning mirror 66 is mounted on a scanning device,
This is preferably a high speed scanning motor 70 of the type shown and described in U.S. Pat. No. 4,387,397, the contents of which are incorporated in and incorporated herein by reference. For the purpose of this application, the scanning motor 70 is mounted on the output shaft 7 to which the support bracket 74 is fixedly attached.
It would suffice to point out that we have 2. The scanning mirror 66 is fixedly mounted on a support bracket 74. The high-speed scanning motor 70 causes the output shaft 72 to vibrate alternately, reciprocally, and repetitively in the circumferential direction at a desired arbitrary size of arc length, typically 360 degrees, at a plurality of vibration speeds per second. Driven as follows. In a preferred embodiment, scanning mirror 66 and output shaft 72 oscillate in conjunction,
The scanning mirror 66 is at approximately 32 degrees angular spacing at the reference plane, i.e., over the arc length, and at 20 scans per second or 40 scans per second.
At the speed of oscillation, the incident laser diode light impinging on the scanning mirror 66 is swept repeatedly.
【0064】再度図2を参照すると、反射レーザ光の戻
り部分の光強度は、記号100を構成する種々の部分の
光反射特性が異なっているので、走査中、記号上で可変
である。反射レーザ光の戻り部分はほぼ凹面の、球面集
光ミラー76によって集光され、図2に示されているよ
うに上部及び下部境界線108,110によって、又図
3に示されているように反対側の境界線112,114
によって境界が定められた円錐形の集光容積内の円錐形
の光流である。集光ミラー76は集光された円錐形の光
を第2光路に沿って、レーザ光透過素子78を経てセン
サ、例えばフォトセンサ80へと光軸に沿ってヘッド内
に反射する。フォトセンサ80に向けられる集光された
円錐形のレーザ光は上部及び下部境界線118,120
(図2を参照)、及び反対側の境界線122,124
(図3を参照)によって境界が定められる。好ましくは
フォトダイオードであるフォトセンサ80は、直線走査
領域に沿って、好ましくはその領域を越えて延びる視野
に渡って、集光されたレーザ光の可変輝度を検出し、検
出された可変光強度を示すアナログ電気信号を発生す
る。Referring again to FIG. 2, the light intensity at the return portion of the reflected laser light is variable on the symbol during scanning because the various portions that make up symbol 100 have different light reflection characteristics. The return portion of the reflected laser light is collected by a substantially concave, spherical collection mirror 76 and by upper and lower boundaries 108, 110 as shown in FIG. 2 and as shown in FIG. Opposite borders 112, 114
A conical light stream within a conical light collection volume bounded by The condensing mirror 76 reflects the conical light condensed along the second optical path, via the laser beam transmitting element 78 to a sensor, for example, a photosensor 80, along the optical axis into the head. Condensed conical laser light directed to photosensor 80 is coupled to upper and lower boundaries 118,120.
(See FIG. 2), and opposite boundaries 122, 124
(See FIG. 3) defines the boundary. A photosensor 80, preferably a photodiode, detects the variable brightness of the focused laser light over a field of view extending along a linear scan area, preferably beyond that area, and detects the detected variable light intensity. To generate an analog electrical signal indicating
【0065】再度図9を参照すると、参照符号126は
記号100に対する瞬間的な集光ゾーンを示し、そこか
ら瞬間的なレーザスポット106が反射する。言い換え
ると、フォトセンサ80は、レーザスポット106が記
号100に衝突すると集光ゾーン126を見る。集光ミ
ラー76が支持ブラケット74上に実装され、走査ミラ
ー70がトリガスイッチ32によって起動されると、集
光ミラー76は往復的、かつ反復的に横方向に振動し、
直線走査領域内の記号を横切ってフォトダイオードの長
手方向の視野を掃引する。集光ゾーン126a,126
bは視野の直線走査の瞬間的終端位置を示す。Referring again to FIG. 9, reference numeral 126 indicates an instantaneous focusing zone for symbol 100 from which the instantaneous laser spot 106 reflects. In other words, the photo sensor 80 looks at the focusing zone 126 when the laser spot 106 hits the symbol 100. When the collecting mirror 76 is mounted on the support bracket 74 and the scanning mirror 70 is activated by the trigger switch 32, the collecting mirror 76 reciprocally and repetitively oscillates laterally,
The longitudinal field of view of the photodiode is swept across the symbol in the linear scan area. Light collection zones 126a, 126
b indicates the instantaneous end position of the linear scan of the visual field.
【0066】走査ミラー66と集光ミラー76は、好ま
しい実施例では一体構造であり、図8に示すように光透
過性の材料、好ましくはガラス製の平凸レンズ82に光
反射層もしくは被覆を施したものである。平凸レンズ8
2は第1光反射層が被覆された部分に第1のほぼ平坦な
外表面を有していて、これが平坦な走査ミラー66を形
成し、又第2光反射層が被覆された部分に第2のほぼ球
形の第2外表面を有していて、これがいわゆる「第2表
面球面鏡」のような凹面集光ミラー76を形成してい
る。The scanning mirror 66 and the condensing mirror 76 have a monolithic structure in a preferred embodiment. As shown in FIG. It was done. Plano-convex lens 8
2 has a first substantially flat outer surface at the portion coated with the first light reflecting layer, which forms a flat scanning mirror 66, and at the portion coated with the second light reflecting layer. It has two substantially spherical second outer surfaces, which form a concave collecting mirror 76, such as a so-called "second surface spherical mirror".
【0067】走査ミラー66は離散型の、正面が表の、
銀めっきされた凹面鏡に適切な位置と角度で所定位置に
接着、又は成形された離散型の、小型平面鏡でもよい。
以下に説明するように、凹面集光ミラー76はレーザ光
の戻り部分を集光し、これをフォトダイオード80上で
集束する機能を果たすだけではなく、照準光をヘッド外
部に向け、そこで集束する機能も果たす。The scanning mirror 66 is of a discrete type,
It may be a discrete, small flat mirror that is glued or molded at a suitable position and angle to a silver-plated concave mirror at a predetermined position.
As will be described below, the concave focusing mirror 76 not only serves to focus the return portion of the laser light and focus it on the photodiode 80, but also directs the aiming light outside the head and focuses it there. Performs functions.
【0068】ヘッド内には一対の、又はそれ以上のプリ
ント配線基板84,86が実装され、その上に種々の副
次的電気回路が実装されている。例えば、基板84上に
部品81,82,83を有する信号処理装置はセンサ8
0によって発生されたアナログ電気信号を処理し、ディ
ジタル化されたビデオ信号を生成するように動作する。
記号を記述するデータはビデオ信号から導出することが
できる。この目的のための適当な信号処理装置は米国特
許第4,251,798 号明細書に記載されている。基板86上
の部品87,89は走査モータ70用の駆動回路を構成
し、この目的のための適当なモータ駆動回路は米国特許
第4,387,297 号明細書に記載されている。レーザダイオ
ード42とセンサ80とが実装されている基板48上の
部品93は入力電圧をレーザダイオード42を付勢する
のに適した電圧へと変換するための電圧変換器である。
この電圧変換器の詳細については、例えば米国特許第4,
251,798 号明細書及び同4,387,297 号明細書を参照され
たい。A pair of or more printed wiring boards 84 and 86 are mounted in the head, and various secondary electric circuits are mounted thereon. For example, a signal processing device having components 81, 82, and 83 on a substrate 84 is a sensor 8
It operates to process the analog electrical signals generated by the zeros and produce digitized video signals.
The data describing the symbols can be derived from the video signal. A suitable signal processor for this purpose is described in U.S. Pat. No. 4,251,798. Components 87 and 89 on substrate 86 constitute a drive circuit for scan motor 70, and a suitable motor drive circuit for this purpose is described in U.S. Pat. No. 4,387,297. The component 93 on the substrate 48 on which the laser diode 42 and the sensor 80 are mounted is a voltage converter for converting an input voltage into a voltage suitable for energizing the laser diode 42.
For details of this voltage converter, see, for example, U.S. Pat.
See U.S. Pat. Nos. 251,798 and 4,387,297.
【0069】ディジタル化されたビデオ信号はボディ部
14上に設けられたソケット88と、ハンドル部12上
に設けられた適合プラグ90とから成る電気的結合によ
り接続される。プラグ90はハンドル部12がボディ部
14に装着されると自動的に電気機械的にソケット88
と適合する。ハンドル部12には更に一対の回路基板9
2,94(図1を参照)が取り付けられ、その上に種々
の部品が実装されている。例えば、部品95,97から
成るデコード/制御装置は、ディジタル化されたビデオ
信号をディジタル化された復号信号へとデコードする機
能を果たし、この復号信号からソフトウェア制御プログ
ラムに従って記号を記述する所望のデータが得られる。
デコード/制御装置は制御プログラムを保持するPRO
Mと、一時的にデータを記憶するRAMと、PROM及
びRAMを制御する制御用マイクロプロセッサとを備え
ている。デコード/制御装置は記号の復号が良好に達成
されるとその旨を判定し、更に記号が良好に復号される
と記号の読み取りを終了する。読み取りの開始はトリガ
スイッチ32を押すことによって行われる。デコード/
制御装置は更に、トリガスイッチ32によって始動され
るヘッド内の起動部品を制御し、同様に例えば制御信号
をパイロットランプ96に送ってランプを点灯させるこ
とによってユーザーに対して読み取りが自動的に終了し
たことを報知するための制御回路も備えている。The digitized video signal is connected by an electrical connection comprising a socket 88 provided on the body section 14 and a compatible plug 90 provided on the handle section 12. The plug 90 is automatically and mechanically connected to the socket 88 when the handle portion 12 is attached to the body portion 14.
Compatible with. The handle portion 12 further includes a pair of circuit boards 9.
2, 94 (see FIG. 1) are mounted, and various components are mounted thereon. For example, a decoding / control device consisting of parts 95 and 97 serves to decode a digitized video signal into a digitized decoded signal, and from this decoded signal a desired data describing a symbol according to a software control program. Is obtained.
The decoding / control device stores the control program in PRO.
M, a RAM for temporarily storing data, and a control microprocessor for controlling the PROM and the RAM. The decoding / control unit determines that the decoding of the symbol is successfully achieved, and terminates the reading of the symbol when the symbol is successfully decoded. The reading is started by pressing the trigger switch 32. Decoding /
The controller further controls the start-up components in the head that are triggered by the trigger switch 32, and also automatically terminates reading to the user, for example, by sending a control signal to the pilot lamp 96 to turn on the lamp. It also has a control circuit for notifying that.
【0070】デコードされた信号は一実施例では、ケー
ブル46内の信号導体を介して遠隔地のホストコンピュ
ータ258へと伝送され、このホストコンピュータ25
8は基本的に大規模データベースとして機能し、復号さ
れた信号を記憶し、場合によっては復号された信号に関
する情報を提供する。例えば、ホストコンピュータ25
8は復号された記号によって識別される物体に対応する
小売り価格情報を提供することができる。In one embodiment, the decoded signal is transmitted to a remote host computer 258 via signal conductors in cable 46, where the host computer 25
8 basically functions as a large-scale database, stores the decoded signal and possibly provides information about the decoded signal. For example, the host computer 25
8 can provide retail price information corresponding to the object identified by the decoded symbol.
【0071】別の実施例では、例えば部品95のような
ローカルデータ記憶装置がハンドル12部に実装され、
読み取られた複数の復号された信号を記憶する。記憶さ
れた復号信号は遠隔地のホストコンピュータへとアンロ
ードされることができる。ローカルデータ記憶装置を備
えることによって、記号の読み取り中にケーブル46を
使用する必要がなくなり、このことはヘッド10をでき
るだけ自由に操作する上で極めて望ましい。In another embodiment, a local data storage device, such as part 95, is mounted on handle 12 and
The read plurality of decoded signals are stored. The stored decoded signal can be unloaded to a remote host computer. By having a local data storage device, the need to use the cable 46 during symbol reading is eliminated, which is highly desirable for operating the head 10 as freely as possible.
【0072】前述したように、ハンドル部12はボディ
部14に交換可能に装着できる複数のハンドルのセット
の一つでよい。一実施例では、ハンドル部12は空のま
まにされ、この場合はビデオ信号は遠隔地のデコード/
制御装置でデコードされるためにケーブル46を介して
伝送される。別の実施例では、デコード/制御装置だけ
をハンドル部12に実装してもよく、この場合はデコー
ドされた信号は遠隔地のホストコンピュータに記憶する
ためにケーブル46を介して伝送される。更に別の実施
例では、デコード/制御装置とローカルデータ記憶装置
をハンドル部12内に収納することができ、この場合は
複数の読み取りによって復号された、記憶された信号は
遠隔地のホストコンピュータにアンロードすることがで
き、ケーブル46は記憶された信号をアンロードするた
めだけに接続されている。As described above, the handle portion 12 may be one of a set of a plurality of handles that can be exchangeably mounted on the body portion 14. In one embodiment, the handle portion 12 is left empty, in which case the video signal is transmitted to a remote decode /
The data is transmitted via the cable 46 to be decoded by the control device. In another embodiment, only the decode / control device may be implemented on handle portion 12, in which case the decoded signal is transmitted over cable 46 for storage at a remote host computer. In yet another embodiment, the decode / control device and the local data storage device can be housed in the handle portion 12, in which case the stored signals decoded by the multiple readings are transmitted to a remote host computer. It can be unloaded and the cable 46 is connected only to unload the stored signal.
【0073】あるいは、着脱可能なハンドルのセットを
備えるのではなく、単一のハンドルを着脱不能にヘッド
に固定することも可能であり、この場合は、取り外し可
能なハンドル端128を取り外し、交換することによっ
て、単一のハンドル内に必要に応じて備えられる取り外
し可能な回路基板92,94上に異なる部品が実装され
る。Alternatively, rather than having a set of detachable handles, a single handle can be fixed to the head in a non-detachable manner, in which case the detachable handle end 128 is removed and replaced. This allows different components to be mounted on removable circuit boards 92, 94 optionally provided in a single handle.
【0074】レーザダイオード42及び電力を必要とす
るヘッド10内の種々の部品に給電するために、電圧信
号がケーブル46内の電力導線を介して伝送され、入力
電圧信号を必要な電圧値へと変換するために部品93の
ような変換器を使用することができる。記号の読み取り
中にケーブル46が使用されない実施例では、再充電可
能なバッテリーパックアセンブリ44(図7を参照)が
ハンドル部12の底部に着脱自在にスナップ式に装着さ
れる。To power the laser diode 42 and the various components within the head 10 that require power, a voltage signal is transmitted over a power lead in the cable 46 to convert the input voltage signal to the required voltage value. A converter such as part 93 can be used to convert. In embodiments where cable 46 is not used during symbol reading, a rechargeable battery pack assembly 44 (see FIG. 7) is removably snapped to the bottom of handle portion 12.
【0075】更に本発明に従って、ヘッド内には照準光
機構が実装され、特に記号に入射し、記号から反射する
レーザ光がユーザーに視覚的に容易に認識できないよう
な前述の状況では、交代で読み取られる各記号をユーザ
ーが目視して探索し、そこにヘッドの照準を合わせるこ
とを援助するようにされている。照準光機構はヘッド内
に実装され、トリガスイッチ32に作動的に接続された
起動可能な照準光源130、例えば可視光発光ダイオー
ド(LED)、白熱白色光源、キセノンせん光管等を備
えている。トリガスイッチ32によって直接的に、又は
デコード/制御装置によって間接的に起動されると、照
準光源130は発散する照準光を伝播し、発生する。こ
の光はユーザーに見えやすく、その波長は約6600オ
ングストロームであるので、照準光の色はほぼ赤であ
り、記号が位置している環境の周囲の白色光と対比され
る。Further, in accordance with the present invention, an aiming light mechanism is mounted within the head, and may alternately be used in such situations where the laser light incident on the symbol and reflected from the symbol is not readily visually recognizable to the user. It is intended to assist the user in visually searching for each symbol to be read and aiming the head there. The aiming light mechanism is mounted in the head and includes a startable aiming light source 130 operatively connected to the trigger switch 32, such as a visible light emitting diode (LED), an incandescent white light source, a xenon flash tube, and the like. When activated directly by the trigger switch 32 or indirectly by the decode / control device, the aiming light source 130 propagates and generates diverging aiming light. Since this light is visible to the user and its wavelength is about 6600 Angstroms, the color of the aiming light is almost red, compared to the white light around the environment where the symbol is located.
【0076】照準機構は更に照準光を照準光経路に沿っ
て照準光源から基準面及び各記号へと向け、それぞれの
記号の少なくとも一部を可視的に照射するためにもヘッ
ド10内に実装されている。更に詳細に説明すると、図
2及び図3に最も明解に図示されているように、照準灯
(LED)130はほぼ円錐形の照準光を光学素子78
へと向けるために傾斜付きの支持部132上に取り付け
られている。円錐形の照準光は光学素子78へと至る途
中で、上部及び下部の境界線134,136(図2を参
照)及び反対側の境界線138,140(図3を参照)
によって境界付けされている。前述したように、光学素
子78によって集光されたレーザ光がフォトセンサ80
を通過することを可能にし、周囲光のノイズがフォトセ
ンサ80に達することをフィルタリングして防止する。
光学素子78は更に光学素子に衝突する照準光を反射す
る。光学素子78は実際にはいわゆるコールドミラーで
あり、これは照準光の波長範囲の光は反射するが、レー
ザ光の範囲の波長の光は透過せしめる。照準光は集光ミ
ラー(凹面鏡)76とフォトセンサ80との間に集光さ
れたレーザ光の光軸116とほぼ同一直線上の光軸に沿
ってコールドミラー78から反射され、凹面鏡76に衝
突する。この凹面鏡76は照準光を集光し、凹面鏡76
と記号100との間に集光されたレーザ光の同じ光軸と
ほぼ同一直線上の光軸に沿って照準光を反射する機能を
果たす。照準光の集束ミラーとして機能する凹面鏡76
はヘッド10のノーズ部20から約8インチないし10
インチの間隔を隔てた位置で、照準光を約1/2インチ
の円形スポットサイズまで集束する。ヘッド10の外部
に位置する照準光の光路部分はヘッド外部に位置する集
光されたレーザ光の光路部分と一致するので、照準光に
よって照射された、すなわち目視できるようにされた記
号の部分から反射する、視覚的に容易に認識できないレ
ーザ光をフォトセンサ80が見るということができる。
別の変更例では、コールドミラーを第1光路に配置し、
照準光をコールドミラーに向け、照準光の光軸が、出力
される入射レーザ光の光軸と一致するようにすることに
よって、照準光を出力される入射レーザ光と一致するよ
うに記号に向けるようにしてもよい。The aiming mechanism is further mounted in the head 10 to direct aiming light from the aiming light source along the aiming light path to the reference plane and each symbol, and to illuminate at least a portion of each symbol visually. ing. More specifically, as best shown in FIGS. 2 and 3, the aiming light (LED) 130 provides a substantially conical aiming light to the optical element 78.
It is mounted on a slanted support 132 for directing toward. On the way to the optical element 78, the conical aiming light travels to the upper and lower boundaries 134, 136 (see FIG. 2) and the opposite boundaries 138, 140 (see FIG. 3).
Are bounded by As described above, the laser light focused by the optical element 78 is
, And filters out ambient light noise from reaching photosensor 80.
Optical element 78 also reflects aiming light that strikes the optical element. The optical element 78 is actually a so-called cold mirror, which reflects light in the wavelength range of the aiming light but transmits light in the wavelength range of the laser light. The aiming light is reflected from the cold mirror 78 along an optical axis substantially collinear with the optical axis 116 of the laser light condensed between the condensing mirror (concave mirror) 76 and the photosensor 80, and collides with the concave mirror 76. I do. The concave mirror 76 collects the aiming light, and the concave mirror 76
A function of reflecting the aiming light along an optical axis substantially collinear with the same optical axis of the laser light condensed between the symbol 100 and the symbol 100. Concave mirror 76 acting as a focusing mirror for aiming light
Is approximately 8 inches to 10 inches from the nose portion 20 of the head 10.
At inches apart, the aiming light is focused to a circular spot size of about 1/2 inch. Since the optical path portion of the aiming light located outside the head 10 coincides with the optical path portion of the condensed laser light located outside the head, the portion of the symbol illuminated by the aiming light, that is, the symbol that is made visible, It can be said that the photo sensor 80 sees the reflected laser light that cannot be easily recognized visually.
In another variation, a cold mirror is located in the first optical path,
Aiming light is directed to the cold mirror, and the optical axis of the aiming light is aligned with the optical axis of the output incident laser light, thereby directing the aiming light to the symbol so as to coincide with the output incident laser light. You may do so.
【0077】図10に示すように、照準用のLED13
0は第1の静的な単一光による照準の実施例では、ヘッ
ド内の照準光光路に固定的に配置された固定的な光学素
子(例えば集束レンズ)142に対して相対的に配置す
ることができる。集束レンズ142は照準光をそれぞれ
の記号100に集束し、そこに光を向けて、視野内で記
号上にスポット領域150(図11を参照)を照明する
機能を果たす。スポット領域150は記号の中心近くに
位置して円形であり、走査前の記号の探索中、及び記号
読み取りの走査中の双方に照明されることが好ましい。
図10に示す静的な単一光による照準の実施例によっ
て、クローズ・イン記号と、ファー・アウト記号の双方
を探索し、目視することができ、ファー・アウト記号は
ヘッドからの距離が遠いので、より低い輝度でしか照明
されないが、それでもユーザーは目視することができ
る。しかし、前述したように、固定的なスポット領域1
50は記号を横切って走査を追跡するという点ではさし
たる助けにならない。As shown in FIG. 10, the aiming LED 13
In the first static single light aiming embodiment, 0 is positioned relative to a fixed optical element (eg, a focusing lens) 142 fixedly positioned in the aiming light path in the head. be able to. The focusing lens 142 serves to focus the aiming light to the respective symbol 100 and direct the light there to illuminate the spot area 150 (see FIG. 11) on the symbol in the field of view. The spot area 150 is circular near the center of the symbol and is preferably illuminated both during the search for the symbol prior to scanning and during the scanning of the symbol reading.
With the static single light aiming embodiment shown in FIG. 10, both the close-in and far-out symbols can be searched and viewed, and the far-out symbols are far from the head. As such, it is only illuminated at a lower brightness, but still visible to the user. However, as described above, the fixed spot area 1
50 does not provide much help in tracking the scan across the symbol.
【0078】次に、図12に示すように、第2の静的な
一対の光照準の実施例をみると、照準用LED130と
同一である一対の照準用LED130a,130bが固
定された集束レンズ142に対して角度をもって配置さ
れており、集束レンズ142はLED130a,130
bの双方の照準光を同じ各々の記号へと向け、これらの
記号上に視野内にあり、視野に沿って互いに直線的な間
隔を隔てた一対のスポット領域152,154を目視で
きるように照明する機能を果たす。スポット領域15
2,154と走査領域の終端近くの円形であり、各々の
記号の走査前及び走査中に、記号の読み取りの前と読み
取り中の双方で記号を探索し、かつ追跡できるように照
射されることが好ましい。図12に示す静的な一対の光
による照準の実施例によって、クローズ・イン記号と、
ファー・アウト記号の双方を探索し、目視することがで
き、ファー・アウト記号はヘッドからの距離が遠いの
で、より低い輝度でしか照明されないが、それでもユー
ザーは目視することができる。前述したように、一対の
固定的なスポット152,154は記号を横切って走査
を追跡するという点で有効な援助になる。Next, as shown in FIG. 12, in the second static pair of light aiming embodiments, a focusing lens in which a pair of aiming LEDs 130a and 130b identical to the aiming LED 130 is fixed. The focusing lens 142 is disposed at an angle with respect to the
b to direct the aiming light to the same respective symbol, and illuminate so that a pair of spot areas 152, 154 located in the field of view on these symbols and linearly spaced from each other along the field of view. Perform the function of Spot area 15
2,154 and a circle near the end of the scan area, illuminated before and during scanning of each symbol so that the symbol can be searched and tracked both before and during symbol reading. Is preferred. With the static paired light aiming embodiment shown in FIG.
Both fur-out symbols can be searched and viewed, and the far-out symbols are illuminated at lower brightness because of their greater distance from the head, but are still visible to the user. As mentioned above, a pair of fixed spots 152, 154 is a useful aid in tracking a scan across a symbol.
【0079】次に図11を参照しつつ、第3の動的な単
一の光による照準の実施例を説明する。この場合は、レ
ンズ142をヘッド内に固定的に実装するのではなく、
レンズ142を走査/集光/集束部品に関して前述した
方法で振動させて、各々の記号を横切って照準光を掃引
し、記号上に視野に沿って延びる線領域156(図13
を参照のこと)を照射する。線領域156は各々の記号
の読み取り中に記号を追跡するために走査中に照射され
る。クローズ・イン記号は走査が毎秒40走査以上の速
度で行われる場合でも良好に照明される。しかし、ファ
ー・アウト記号の場合は、ヘッドからの間隔が大きく、
走査速度がより速いので線領域156は見えにくい。A third dynamic single light aiming embodiment will now be described with reference to FIG. In this case, instead of fixedly mounting the lens 142 in the head,
The lens 142 is oscillated in the manner described above with respect to the scanning / focusing / focusing components to sweep the aiming light across each symbol, and a line area 156 (FIG. 13) extending over the symbol along the field of view.
Irradiation). Line area 156 is illuminated during scanning to track the symbols during reading of each symbol. The close-in symbol is well illuminated even when scanning is performed at a speed of 40 scans or more per second. However, in the case of the far-out symbol, the distance from the head is large,
The line area 156 is less visible because the scanning speed is faster.
【0080】図1〜図6に戻ると、トリガスイッチ32
によって種々の位置、もしくは状態で起動される静的/
動的な組合せの照準機構が図示されている。図2では、
トリガスイッチ32はオフ状態にあり、この場合はヘッ
ド10内の全ての起動可能な部品が一対の電気スイッチ
58,160が回路基板84の下側に実装されている。
電気スイッチ58,160は各々ばね付勢された接点も
しくはボタン162,164を有しており、これはオフ
状態ではスイッチの外側に延び、レバー166の対向端
の領域に担持されている。前記レバー166はトリガス
イッチ32の後延長部170上のピボット軸168の中
心とは逸れた位置でピボット運動するようにされてい
る。Returning to FIGS. 1 to 6, the trigger switch 32
Static / initiated in various locations or states by
A dynamic combination aiming mechanism is illustrated. In FIG.
The trigger switch 32 is in an off state. In this case, all the activatable components in the head 10 have a pair of electric switches 58 and 160 mounted on the lower side of the circuit board 84.
The electrical switches 58, 160 each have spring-loaded contacts or buttons 162, 164 which, in the off state, extend outside the switches and are carried in the region of the opposite end of the lever 166. The lever 166 is adapted to pivot at a position off the center of the pivot shaft 168 on the rear extension 170 of the trigger switch 32.
【0081】トリガスイッチ32が図5に示すように最
初に第1の初期範囲まで押されると、レバー166はボ
タン162だけを押下し、押されたスイッチ158は第
1動作状態になり、そこでトリガスイッチ32は照準灯
130を起動し、その照準光はコールドミラー78から
後方に反射し、集束ミラー76から記号へと前方に反射
せしめられる。第1の動作状態で、トリガスイッチ32
は集光ミラー76を所定の固定位置に置いている。固定
的な集光ミラー76はユーザーが記号の読み取り前に記
号を探索することを援助するため、走査の前に照準光を
記号に向け、図11の中心スポット領域150と同一の
視野内のスポット領域を目視できるように記号上に照射
する。集光ミラー76の固定的な位置決めは走査モータ
70の直流巻線を付勢して、その上に実装された出力軸
と集光ミラー76とが中心の基準位置に角回転されるよ
うにすることによって好適に達成される。When the trigger switch 32 is first depressed to the first initial range as shown in FIG. 5, the lever 166 depresses only the button 162, and the depressed switch 158 enters the first operating state, where the trigger is activated. The switch 32 activates the aiming light 130, whose aiming light is reflected back from the cold mirror 78 and forwardly reflected from the focusing mirror 76 to the symbol. In the first operating state, the trigger switch 32
Puts the condenser mirror 76 at a predetermined fixed position. A fixed focusing mirror 76 directs the aiming light at the symbol prior to scanning to aid the user in searching for the symbol prior to reading the symbol and provides a spot within the same field of view as the central spot area 150 of FIG. Illuminate the symbol so that the area is visible. The fixed positioning of the focusing mirror 76 energizes the DC winding of the scanning motor 70 so that the output shaft mounted thereon and the focusing mirror 76 are angularly rotated to a central reference position. This is preferably achieved.
【0082】その後、トリガスイッチ32が図6に示す
第2のより大きい範囲まで押されると、レバー166は
ボタン162だけではなくボタン164をも押圧するの
で、第2の動作状態になる。第2の動作状態では、トリ
ガスイッチ32はヘッド10内の残りの起動可能な部品
の全てを、例えばレーザダイオード42、集光ミラー7
6を振動せしめる走査モータ70、フォトダイオード8
0、信号処理回路及びヘッド内のその他の回路を起動し
て、記号の読み取りを開始する。集光ミラー76は固定
的ではなく振動せしめられるので、照準光は記号を横切
って動的に掃引され、図13の線領域156と同一の、
視野に沿って延びる線領域を目視できるように照明す
る。従って、走査中にユーザーが記号の読み取り中に記
号を追跡することが援助される。このような記号のトラ
ッキングによってクローズ・イン記号の場合は極めて明
瞭に目視できるが、ファー・アウト記号の場合はそれほ
どでもない。Thereafter, when the trigger switch 32 is pushed to the second larger range shown in FIG. 6, the lever 166 pushes not only the button 162 but also the button 164, and the second operation state is established. In the second operating state, the trigger switch 32 switches all of the remaining activatable components in the head 10 to, for example, the laser diode 42 and the focusing mirror 7.
6. Scan motor 70 for vibrating 6, photodiode 8
0, activate the signal processing circuit and other circuits in the head to start reading symbols. Since the collecting mirror 76 is not fixed but oscillated, the aiming light is dynamically swept across the symbol and is identical to the line area 156 in FIG.
Illuminate so that line areas extending along the field of view are visible. Thus, it helps the user to track the symbol while reading the symbol during scanning. With such symbol tracking, a close-in symbol is very clearly visible, while a far-out symbol is less so.
【0083】ヘッド10内の部品の前述の連続的な起動
は組込み式の連続接点を有する単一の2極スイッチによ
っても行うことができる。The aforementioned continuous activation of the components in the head 10 can also be effected by a single two-pole switch with built-in continuous contacts.
【0084】図1に戻ると、ヘッド内の種々の部品の多
くは正面の衝撃遮断部材172によって緩衝されるよう
に実装されていることが分かる。この遮断部材の上に回
路基板48と、その上の全ての部品が支持され、又、後
部衝撃遮断部材174も設けられ、この遮断部材の上に
は走査モータ70と照準灯130とが支持された支持板
176が担持されている。光そらせ板178はボディ部
の内部を仕切り、漂遊周囲光がフォトセンサ80に達す
ることを防止するコールドミラー78の機能を援助す
る。Returning to FIG. 1, it can be seen that many of the various components in the head are mounted so as to be buffered by the front impact blocking member 172. The circuit board 48 and all components thereon are supported on the blocking member, and a rear impact blocking member 174 is also provided. The scanning motor 70 and the sighting lamp 130 are supported on the blocking member. Supported plate 176 is carried. The light deflector 178 partitions the interior of the body and assists the cold mirror 78 in preventing stray ambient light from reaching the photosensor 80.
【0085】図2のレーザ走査ヘッドは出力される入射
レーザ光と、センサの視野とが走査される戻り反射形の
走査ヘッドである。なお、本実施例は、これに限定され
るものではなく、他の変形例も適用できることは言うま
でもない。例えば、視野が走査されない間に、出力され
る入射レーザ光がヘッド内の一つの窓を通して記号に向
けられ、記号を横切って掃引され、戻りレーザ光はヘッ
ド内の別の窓を通して集光される形式や、更に、出力さ
れる入射光を視野の走査中に記号に向けるが、記号を横
切る掃引はなされない形式も可能である。The laser scanning head of FIG. 2 is a return-reflection scanning head that scans the output incident laser light and the field of view of the sensor. The present embodiment is not limited to this, and it goes without saying that other modified examples can be applied. For example, while the field of view is not scanned, the outgoing incident laser light is directed at the symbol through one window in the head, swept across the symbol, and the returning laser light is focused through another window in the head. Other forms are possible, such as directing the output incident light to the symbol during scanning of the field of view, but without sweeping across the symbol.
【0086】図面に示したハウジングの代わりに、美
観、使用環境、サイズ、電子及び機械部品の選定と配
置、ハウジング内外の必要な緩衝等を考慮して多様なハ
ウジングの形式を用いることができる。Instead of the housing shown in the drawings, various housing types can be used in consideration of aesthetics, use environment, size, selection and arrangement of electronic and mechanical parts, necessary cushioning inside and outside the housing, and the like.
【0087】本発明のレーザ走査ヘッドは携帯用である
必要はなく、デスクトップ型の自立型ワークステーショ
ンでもよく、この場合は記号は好ましくは出てゆく入射
レーザ光がそこを通して向けられる頭上窓、もしくはポ
ートの下のワークステーションを通過する。ワークステ
ーション自体は固定されているが、少なくとも記号の走
査中は、記号はワークステーションに対して相対的に移
動可能であり、出力光と位置合わせされなければなら
ず、この目的のため本実施例の照準光機構は特に有利で
ある。The laser scan head of the present invention need not be portable, but may be a desktop free-standing workstation, in which case the symbol is preferably an overhead window through which outgoing incident laser light is directed, or Pass through the workstation below the port. Although the workstation itself is stationary, at least during the scanning of the symbol, the symbol must be movable relative to the workstation and must be aligned with the output light, for this purpose the present embodiment Is particularly advantageous.
【0088】本発明のレーザ走査ヘッドは1インチない
し6インチ、1インチないし12インチ及び1インチな
いし20インチのそれぞれの範囲の概略の有効距離範囲
内で高密度、中程度の密度及び低密度のバーコード記号
をそれぞれ読み取ることが可能である。ここで述べる高
密度、中程度の密度及び低密度のバーコード記号とはそ
れぞれの最小幅が7. 5ミル、15〜20ミル及び30
〜40ミルであるバー及びスペースを有する記号のこと
である。好ましい実施例では、周知の密度の記号につい
て、基準面の位置はその記号の最大有効距離に合わせて
最適化することができる。ユーザーがヘッドを記号に照
準合わせすることを援助するため、前述した実施例の照
準光機構に加えて、その他の手段を備えてもよい。例え
ば、ハウジングの上部に形成され、第1又は第2光路に
沿って延びる突起した覗き装置をユーザーが覗く構成が
可能である。覗き窓を有する観察ポートをヘッド上に設
け、ユーザーが覗き窓を覗くことによって窓の中で記号
を探索できるようにしてもよい。記号を発見するために
音響測距装置を用いることもできる。この測距装置は音
響信号を発し、反響信号を検出して、この検出に応答し
て音響表示器を起動する。音響表示器は音を発し、又は
一連の音もしくは音響信号の速度を変えることによっ
て、記号が発見されたことをユーザーに報知する。The laser scan head of the present invention provides high, medium and low density within the approximate effective range of 1 inch to 6 inches, 1 inch to 12 inches and 1 inch to 20 inches, respectively. It is possible to read each bar code symbol. The high density, medium density and low density bar code symbols described herein have a minimum width of 7.5 mil, 15-20 mil and 30 mil, respectively.
A symbol with bars and spaces that are 4040 mils. In a preferred embodiment, for symbols of known density, the position of the reference plane can be optimized for the maximum effective distance of the symbol. Other means may be provided in addition to the aiming light mechanism of the previously described embodiment to assist the user in aiming the head at the symbol. For example, a configuration is possible in which a user looks into a protruding viewing device formed on an upper portion of the housing and extending along the first or second optical path. An observation port having a viewing window may be provided on the head so that a user can search for a symbol in the window by looking through the viewing window. Acoustic ranging devices can also be used to find symbols. The ranging device emits an acoustic signal, detects an echo signal, and activates an acoustic indicator in response to the detection. The audible indicator signals the user that a symbol has been found by emitting a sound or changing the speed of a series of sounds or acoustic signals.
【0089】本発明の別の側面では、前述の記号上の照
準光スポットを、例えばスポットを見やすくするため、
又は照準光源が消費する平均電力を節減するために点滅
させることが望ましい場合がある。このような点滅灯の
スポットは電気的、機械的装置の双方又は一方で実施す
ることができる。In another aspect of the present invention, the aiming light spot on the above-mentioned symbol is used, for example, to make it easier to see the spot.
Or, it may be desirable to flash to save the average power consumed by the aiming light source. Such flashing light spots can be implemented in electrical and / or mechanical devices.
【0090】図14は図2と同タイプのレーザ走査ヘッ
ドの好ましい実施例を示している。簡略にするため、図
14の同一の部品には図2の対応する部品と同一の参照
番号に ’(カンマ)符号を付してある。FIG. 14 shows a preferred embodiment of the laser scanning head of the same type as that of FIG. For simplicity, the same parts in FIG. 14 have the same reference numerals as the corresponding parts in FIG.
【0091】図2と図14との相違に関しては、図14
のヘッド10’の一つの重要な相違点は、ボディ部1
4’が2つのハウジング部分、すなわち上部ハウジング
180と下部ハウジング182とから成り、これらは好
ましくはスナップはめ込み式で互いに組立てられている
ことである。下部ハウジング182は着色された合成プ
ラスチック材料のような遮光の不透明材料から成ってい
るが、上部ハウジング180は光透過性の透明な合成プ
ラスチック製である。出力光と入力光はいずれも透明な
上部ハウジング180を通過できるので、窓領域186
と表示領域188を除いて、遮光材料のカバー184が
透明な上部ハウジング180の外表面全体を覆ってい
る。カバー184は射出成形された熱硬化性のゴム状材
料から成り、その内表面は上部ハウジング180の外表
面と密接に適合していて、上部ハウジングの外表面全体
と密着し、外表面に摩擦式に保持されている。ピッタリ
と適合するカバーは実際に窓領域186と表示領域18
8を除いて透明な上部ハウジング188の全ての部分を
遮蔽し、出力光と入力光がそこを通過することを防止し
ている。The difference between FIG. 2 and FIG.
One important difference of the head 10 'is that the body 1
4 'comprises two housing parts, an upper housing 180 and a lower housing 182, which are preferably snap-fitted and assembled to one another. The lower housing 182 is made of a light-shielding opaque material, such as a colored synthetic plastic material, while the upper housing 180 is made of a light-transmitting transparent synthetic plastic. Since both output and input light can pass through the transparent upper housing 180, the window area 186
A cover 184 made of a light shielding material covers the entire outer surface of the transparent upper housing 180 except for the display area 188 and the display area 188. The cover 184 is made of an injection-molded thermoset rubber-like material, the inner surface of which closely fits the outer surface of the upper housing 180, is in close contact with the entire outer surface of the upper housing, and has a friction-type outer surface. Is held in. The cover that fits perfectly is actually the window area 186 and the display area 18.
All portions of the transparent upper housing 188, except for 8, are shielded to prevent output and input light from passing therethrough.
【0092】このように、従来型のヘッドのようにヘッ
ドの所定位置に離散型の窓を別個に接着したり、装着し
たりする必要がなくなる。カバーされない窓領域186
は出力光と入力光の双方のための窓として機能する。カ
バーされない窓領域186は勿論上部ハウジング180
の残りの部分と一体構造であり、従って従来型のように
窓が取付部から外れ、ほこりや湿気やその他の汚染物に
よって覆われて、ヘッド内の光学及び電気部品の適切な
動作が妨害される危険は無くなる。As described above, it is not necessary to separately bond or mount a discrete window at a predetermined position of the head unlike the conventional head. Window area 186 not covered
Functions as a window for both output and input light. The uncovered window area 186 as well as the upper housing 180
The window is disengaged from the mounting, and is covered by dust, moisture and other contaminants as in the conventional case, preventing proper operation of the optical and electrical components in the head. The danger is gone.
【0093】更に、表示領域188はカバー184で覆
われていないので、表示ランプ96’からの光は上記の
領域を通して輝くことができる。更に従来型のように表
示ランプ96’の領域に別個の窓を取り付ける必要がな
くなったので、ヘッド内部を極めて有効に密封すること
にも役立つ。Further, since the display area 188 is not covered with the cover 184, light from the display lamp 96 'can shine through the above-mentioned area. In addition, since it is not necessary to attach a separate window in the area of the indicator lamp 96 'as in the conventional type, it also helps to seal the head inside very effectively.
【0094】ゴム状のカバーは厚く、緩衝作用があり、
弾力的で、ヘッドの緩衝手段となることが好ましい。更
に図14から、カバーは上部と下部のハウジング18
0,182の間の接合部に下部曲がりフランジを有して
おり、これが極めて有効なガスケット状密封手段になっ
ていることが分かる。The rubber-like cover is thick and has a cushioning effect,
Preferably, it is resilient and serves as a buffer for the head. 14, it can be seen from FIG.
It can be seen that the joint between 0,182 has a lower curved flange, which is a very effective gasket-like sealing means.
【0095】図2と図14の実施例の更に別の相違点
は、トリガスイッチ32’の部分に密封用隔壁190を
設けたことである。密封用隔壁190は中心にアクチュ
エータ192を有しており、その一つの表面はスイッチ
160’のボタン164’と接触している。アクチュエ
ータ192の反対側の表面はトリガスイッチ32’の表
示ランプ部194と接触している。動作に際して、トリ
ガスイッチ32’が手動的に押されると、表示ランプ部
194はアクチュエータ192を強制的にボタン16
4’と接触させ、スイッチ160’を起動せしめる。こ
の動作中、絞り190はトリガスイッチの領域のヘッド
内部を外部から遮蔽し、それによって従来型の場合なら
ば自由に侵入してくることがあったほこりや湿気などの
汚染物の別の侵入口が閉鎖される。A further difference between the embodiment of FIGS. 2 and 14 is that a sealing partition 190 is provided at the trigger switch 32 '. The sealing septum 190 has an actuator 192 in the center, one surface of which is in contact with the button 164 'of the switch 160'. The opposite surface of the actuator 192 is in contact with the indicator lamp 194 of the trigger switch 32 '. In operation, when the trigger switch 32 ′ is manually pressed, the display lamp unit 194 forcibly pushes the actuator 192 to the button 16.
4 'to activate switch 160'. During this operation, the diaphragm 190 shields the interior of the head from the outside in the area of the trigger switch, thereby providing another entry point for contaminants such as dust and moisture that would have been free to enter in the conventional case. Is closed.
【0096】図2と図14の実施例の更に別の相違点
は、レーザダイオード、光学アセンブリ、照準光源及び
走査モータのモータ部が全て光学架台200とよばれる
共通の担持部分内に実装されていることである。架台2
00は上部202と下部204とを有し、これらは次の
ように組立てられている。架台の正面端では上部202
の突起部206が下部204に設けられた管路内に形成
された溝208を通り、かつ溝の背後でスナップ式に係
合している。架台200の背部では、ねじ付きの留め金
具210が下部204の隙間穴を通り、上部202に形
成されたねじ山付きの穴とねじ式に係合する。正面の緩
衝部材172’はハウジングの正面と架台200の正面
の間に配置され、背部の緩衝部材174’は架台200
の背部とヘッド背部に設けられた内側に延びる仕切り部
175,177との間に配置されている。A further difference between the embodiments of FIGS. 2 and 14 is that the laser diode, the optical assembly, the aiming light source and the motor part of the scanning motor are all mounted in a common carrier part called an optical mount 200. It is that you are. Stand 2
00 has an upper part 202 and a lower part 204, which are assembled as follows. At the front end of the gantry,
Projecting portion 206 passes through a groove 208 formed in a conduit provided in the lower portion 204 and snap-fits behind the groove. At the back of the gantry 200, a threaded fastener 210 passes through a clearance hole in the lower portion 204 and threadably engages a threaded hole formed in the upper portion 202. The front cushioning member 172 ′ is disposed between the front of the housing and the front of the gantry 200, and the back cushioning member 174 ′ is mounted on the gantry 200.
And the inwardly extending partitions 175, 177 provided on the back of the head.
【0097】更に別の相違点はプリント配線基板86’
をプリント配線基板84’の上方に実装せず、前記の仕
切り部175,177とボディ部14’の後壁との間に
形成された後方に延びる仕切り部212内に実装してい
ることである。Still another difference is that the printed wiring board 86 '
Is not mounted above the printed wiring board 84 ', but is mounted in a rearwardly extending partition 212 formed between the partitions 175, 177 and the rear wall of the body 14'. .
【0098】その他の相違点はハンドルはめ込み部12
8’の内端部に形成された環状溝内に実装された0−リ
ングの密封部材を設けたことである。前述の部材の各
々、及びそのうちの2つ又はそれ以上の組合せによって
前述の構造とは異なる形式の用途に有用に応用できるこ
とは言うまでもない。Another difference is that the handle fitting portion 12 is provided.
8 'is provided with a 0-ring sealing member mounted in an annular groove formed at the inner end of 8'. It goes without saying that each of the aforementioned members, and combinations of two or more thereof, can be usefully applied to a different type of application than the aforementioned structure.
【0099】図15は、本発明の光学システムの一実施
例を示している。この光学システムは、図2及び図14
の形式の走査ヘッド、又は図16に示した形式の走査ヘ
ッドに組み込むことができる。FIG. 15 shows an embodiment of the optical system of the present invention. This optical system is shown in FIGS.
Or a scan head of the type shown in FIG.
【0100】図15の光学システムはレーザ光源216
を備えている。レーザ光源216は前述のように可視的
な、又は視覚的に容易に認識できない光を発するヘリウ
ム−ネオンレーザ管又はレーザダイオードを備えてい
る。レーザ光源216には更に、前述のようにレーザ光
を形成する照準光学素子を備えることができる。The optical system shown in FIG.
It has. The laser light source 216 comprises a helium-neon laser tube or laser diode that emits light that is not readily visible or visually recognizable as described above. The laser light source 216 can further include an aiming optical element that forms a laser beam as described above.
【0101】図15の光学システムは更に反射ミラー2
18を備えている。図15に示すように、反射ミラー2
18は凹面集光ミラー220に固定することができる。
あるいは、反射ミラー218は凹面集光ミラー220と
静止的関係に固定されていれば、走査ヘッド内の支持部
材に実装してもよい。いずれにせよ、反射ミラー218
は入射レーザ光を以下に述べるように走査ミラー232
へと向けるように適当な角度をもって実装されている。The optical system shown in FIG.
18 are provided. As shown in FIG.
18 can be fixed to the concave condensing mirror 220.
Alternatively, the reflecting mirror 218 may be mounted on a support member in the scanning head as long as the reflecting mirror 218 is fixed in a stationary relationship with the concave focusing mirror 220. In any case, the reflection mirror 218
Converts the incident laser light into a scanning mirror 232 as described below.
It is mounted at an appropriate angle so that it faces toward.
【0102】凹面集光ミラー220は支持ブラケット2
22に取り付けられている。レーザ光源216は第1光
路224に沿ってコヒーレントな照準レーザ光を反射ミ
ラー218に向けて発光する。前述のように、入射レー
ザ光はレーザ光源216から第1光路に沿ってマーク2
26へと進行する。この第1光路は図15では矢印付き
の実線で示されている。入射レーザ光はマーク226で
反射し、そこでレーザ光は図15で点線のセットで示し
た第2光路230に沿って光検出器のような検出器22
8へと戻る。The concave focusing mirror 220 is a support bracket 2
22. The laser light source 216 emits coherent aiming laser light toward the reflection mirror 218 along the first optical path 224. As described above, the incident laser light is transmitted from the laser light source 216 to the mark 2 along the first optical path.
Proceed to 26. This first optical path is shown by a solid line with an arrow in FIG. The incident laser light reflects off of the mark 226, where the laser light is directed along a second optical path 230 indicated by the set of dotted lines in FIG.
Go back to 8.
【0103】軽量の、可動走査ミラー232は第1光路
で入射レーザ光を受け、このレーザ光をマーク226へ
と反射する。走査ミラー232は更にマーク226から
反射した第2光路に沿った反射レーザ光を受け、この反
射レーザ光を凹面集光ミラー220へと反射する。凹面
集光ミラー220は球面の凹面鏡であることが好まし
い。凹面集光ミラー220は走査ミラー232からの反
射レーザ光を受け、この反射レーザ光を検出器228上
で集束する。The light-weight movable scanning mirror 232 receives the incident laser light on the first optical path and reflects this laser light to the mark 226. The scanning mirror 232 further receives the reflected laser light reflected from the mark 226 along the second optical path, and reflects this reflected laser light to the concave condensing mirror 220. The concave condensing mirror 220 is preferably a spherical concave mirror. The concave condensing mirror 220 receives the reflected laser light from the scanning mirror 232, and focuses the reflected laser light on the detector 228.
【0104】走査ミラー232は走査モータ(図示せ
ず)の軸234上に実装されている。走査ミラー232
は矢印236で示すように軸238を中心に、毎秒複数
回、代表的には毎秒40走査の速度で往復振動すること
が好ましい。走査ミラー232のこのような往復振動に
よって、レーザ光がマーク226上を双方向に走査する
ことができる。軸234は走査ミラー232を単に回転
させ、レーザ光がマーク226上を一方向で走査するよ
うにしてもよい。The scanning mirror 232 is mounted on a shaft 234 of a scanning motor (not shown). Scanning mirror 232
It is preferable that reciprocating vibration is performed a plurality of times per second, typically 40 scans per second, about the axis 238 as indicated by an arrow 236. Such reciprocating vibration of the scanning mirror 232 allows the laser light to scan the mark 226 bidirectionally. The axis 234 may simply rotate the scanning mirror 232 so that the laser beam scans over the mark 226 in one direction.
【0105】図16は一つの形式の走査ヘッドに実装さ
れる前述の種々の部品を示している。レーザ光源216
は第1光路224に沿ってコヒーレントな照準光を発す
る。この光は反射ミラー218に当たり、これが光を走
査ミラー232に反射する。走査ミラー232は走査光
を発し、この走査光をマーク226へと向ける(図1
5)。マーク226は、輝度が変化している前記光を再
度走査ミラー232へと反射する。走査ミラー230は
光を凹面集光ミラー220へと反射し、この集光ミラー
が光を光検出器228へと反射する。光検出器228は
光の変化する輝度を検出してアナログ電気信号を発生
し、走査ヘッドは通常の方法でこの信号を処理する。FIG. 16 shows the various components described above mounted on one type of scan head. Laser light source 216
Emits coherent aiming light along a first optical path 224. This light strikes a reflecting mirror 218, which reflects the light to a scanning mirror 232. The scanning mirror 232 emits scanning light and directs the scanning light to the mark 226 (FIG. 1).
5). The mark 226 reflects the light whose luminance has changed to the scanning mirror 232 again. Scanning mirror 230 reflects the light to concave collecting mirror 220, which reflects the light to photodetector 228. Photodetector 228 detects the changing brightness of the light and generates an analog electrical signal, which the scanning head processes in a conventional manner.
【0106】図16に示すように、走査ヘッドは電源コ
ードもしくは信号コードと完全に独立して動作すること
ができる。このように、バッテリーパック(図示せず)
が走査ヘッド内の種々の部品の全てに電力を供給する。
走査ヘッドは更に、ホストコンピュータに伝送して更に
処理される無線周波数(RF)信号も発生する。走査ヘ
ッドは更に走査ヘッドの種々の機構を制御するためホス
トコンピュータからの伝送を受信する受信器を備えるこ
ともできる。As shown in FIG. 16, the scanning head can operate completely independently of the power cord or signal cord. Thus, the battery pack (not shown)
Supplies power to all of the various components in the scan head.
The scan head also generates a radio frequency (RF) signal that is transmitted to a host computer for further processing. The scan head may further include a receiver for receiving transmissions from a host computer to control various mechanisms of the scan head.
【0107】上記実施例では、携帯用のレーザダイオー
ド走査ヘッドに適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えばデスクトップ型のワ
ークステーション等の自立形装置に適合させて適用でき
ることは言うまでもない。In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a portable laser diode scanning head has been described. However, the present invention is not limited to this. Needless to say.
【0108】[0108]
【発明の効果】 以上説明したように、光学アセンブリ
に固定式の反射ミラー/集光ミラーの組み合わせアセン
ブリと、簡単な構造で、軽量の走査ミラーを備えること
によって、レーザー光の走査パターン全体の制御性が向
上する。また、走査ミラーに取り付けた走査モーターの
消費電流が軽減され、バッテリーの消耗が防げるととも
に、走査モーターの摩耗も軽減され、寿命が延びる。As described above, since the optical assembly is provided with the fixed-type reflecting mirror / condensing mirror combination assembly and the simple structure and the lightweight scanning mirror, the entire scanning pattern of the laser beam can be controlled. The performance is improved. In addition, current consumption of the scanning motor attached to the scanning mirror is reduced, battery consumption is prevented, and wear of the scanning motor is reduced, thereby extending the life.
【図1】本発明の光学システムが適用され得る走査ヘッ
ドを参考例として示した正面図である。FIG. 1 is a front view showing, as a reference example, a scanning head to which the optical system of the present invention can be applied.
【図2】図1の2−2線に沿った拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 of FIG.
【図3】図2の3−3線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2;
【図4】図2の4−4線に沿った拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2;
【図5】トリガスイッチアセンブリの第1の動作状態を
示す拡大詳細図である。FIG. 5 is an enlarged detail view showing a first operation state of the trigger switch assembly.
【図6】トリガスイッチアセンブリの第2の動作状態を
示す拡大詳細図である。FIG. 6 is an enlarged detail view showing a second operation state of the trigger switch assembly.
【図7】図1のヘッドの、着脱自在のバッテリーパック
付属品の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a detachable battery pack accessory of the head of FIG. 1;
【図8】図1の8−8線に沿った一体の走査/集光/集
束ミラー部品の拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the integrated scanning / focusing / focusing mirror component along line 8-8 of FIG. 1;
【図9】レーザ光がそこに衝突し、又、そこから反射す
る記号及びその一部の拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of a symbol and a part of the symbol that a laser beam impinges on and reflects from.
【図10】静的な単一の照準光機構の略示図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a static single aiming light mechanism.
【図11】静的な単一の、又は一対の照準光機構によっ
て照射された記号及びその一部の拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a symbol illuminated by a static single or pair of aiming light mechanisms and a portion thereof.
【図12】静的な一対の照準光機構の略示図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a pair of static aiming light mechanisms.
【図13】動的な単一の照準光機構によって照射された
記号及びその一部の拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of a symbol illuminated by a dynamic single aiming light mechanism and a portion thereof.
【図14】本発明の光学システムが適用され得る走査ヘ
ッドを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a scanning head to which the optical system of the present invention can be applied.
【図15】本発明の一実施例に係わる光学システムを概
略的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically illustrating an optical system according to an embodiment of the present invention.
【図16】図15の光学アセンブリの配置を示すレーザ
走査ヘッドの略示図である。FIG. 16 is a schematic view of a laser scanning head showing the arrangement of the optical assembly of FIG. 15;
10 レーザ走査ヘッド 12 ハンドル部 14 ボディ部 20 ノーズ部 32 トリガスイッチ 36 ネック部 42 レーザダイオード 56 開口絞り 58,160 電気スイッチ 62 集束レンズ 64 コイルばね 66 走査ミラー 74 支持ブラケット 76 集光ミラー 80 フォトセンサ 100 記号 130 照準光源 216 レーザ光源 218 反射ミラー 220 凹面集光ミラー 224 第1光路 226 マーク 228 光検出器 230 第2光路 232 走査ミラー 234 軸 258 ホストコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser scanning head 12 Handle part 14 Body part 20 Nose part 32 Trigger switch 36 Neck part 42 Laser diode 56 Aperture stop 58,160 Electrical switch 62 Focusing lens 64 Coil spring 66 Scanning mirror 74 Support bracket 76 Condensing mirror 80 Photosensor 100 Symbol 130 Aiming light source 216 Laser light source 218 Reflecting mirror 220 Concave condensing mirror 224 First optical path 226 Mark 228 Photodetector 230 Second optical path 232 Scanning mirror 234 Axis 258 Host computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボリス メトリッキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストニー ブルック ミルスト リーム レーン 18 (72)発明者 エドワード バーカン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11720 サウス シトーケット リン ストリート 8 審査官 梅沢 俊 (56)参考文献 特開 平3−182979(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 7/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Boris Metricy, Inventor, New York, USA 11790 Stony Brook Milstream Lane 18 (72) Inventor, Edward Burcan, United States, New York 11720 South Cittoke Lynn Street 8 Examiner Shun Umezawa (56) References JP-A-3-182979 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06K 7/10
Claims (3)
ザ光を射出するレーザ光源とレーザ光センサとを有し、
光反射率が異なる部分を有する記号を読み取るように動
作する光学走査装置で使用される光学システムにおい
て、 前記レーザ光源からのレーザ光を反射する平坦な反射面
が対向するようにしてハウジング内に実装された固定平
面ミラーと、 前記反射面により反射されたレーザ光を回動しながら反
射して、前記レーザ光により前記記号を走査させると共
に、この記号からの反射光の少なくとも一部を反射させ
る平坦な反射面を有する、前記ハウジング内に回動可能
に設けられた走査ミラーと、 この走査ミラーにより反射された光を集光して前記光セ
ンサへと反射する反射集光面を有し、前記ハウジング内
に固定された固定集光ミラーとを具備し、 前記固定平面ミラーは、前記固定集光ミラーよりも小さ
く、この固定集光ミラーの固定集光面に固定されている
ことを特徴とする光学システム。A laser light source and a laser light sensor that are mounted in a housing and emit laser light for scanning;
An optical system for use in an optical scanning device that operates to read symbols having portions having different light reflectivities, wherein the flat surface reflecting a laser beam from the laser light source is mounted in a housing so as to face each other. A flat mirror that reflects the laser light reflected by the reflecting surface while rotating, scans the symbol with the laser light, and reflects at least a part of the reflected light from the symbol. A scanning mirror rotatably provided in the housing, having a reflective surface, and a reflecting light collecting surface for condensing light reflected by the scanning mirror and reflecting the light to the optical sensor; A fixed converging mirror fixed in the housing, wherein the fixed flat mirror is smaller than the fixed converging mirror, An optical system characterized by being fixed.
ザ光を射出するレーザ光源とレーザ光センサとを有し、
光反射率が異なる部分を有する記号を読み取るように動
作する光学走査装置で使用される光学システムにおい
て、 前記レーザ光源からのレーザ光を反射する平坦な反射面
が対向するようにしてハウジング内に実装された固定平
面ミラーと、 前記反射面により反射されたレーザ光を回動しながら反
射して、前記レーザ光により前記記号を走査させると共
に、この記号からの反射光の少なくとも一部を反射させ
る平坦な反射面を有する、前記ハウジング内に回動可能
に設けられた走査ミラーと、 この走査ミラーにより反射された光を集光して前記光セ
ンサへと反射する反射集光面を有し、前記ハウジング内
に固定された固定集光ミラーとを具備し、 前記固定平面ミラーは、ハウジング内の支持部材に実装
されていることを特徴とする光学システム。2. A laser light source and a laser light sensor which are mounted in a housing and emit a laser beam for scanning.
In an optical system used in an optical scanning device that operates to read a symbol having a portion having a different light reflectance, a flat reflection surface that reflects laser light from the laser light source is mounted in a housing so as to face each other. And a flat mirror that reflects the laser light reflected by the reflecting surface while rotating, scans the symbol with the laser light, and reflects at least a part of the reflected light from the symbol. A scanning mirror rotatably provided in the housing, having a reflective surface, and a reflecting light collecting surface for condensing light reflected by the scanning mirror and reflecting the light to the optical sensor; An optical system comprising: a fixed condenser mirror fixed in a housing; wherein the fixed plane mirror is mounted on a support member in the housing. M
に、往復振動可能もしくは一方向に回転可能に設けられ
ていることを特徴とする請求項2もしくは3の光学シス
テム。3. The optical system according to claim 2, wherein said scanning mirror is provided in said housing so as to be capable of reciprocating vibration or rotatable in one direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07257292A JP3152724B2 (en) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | Optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07257292A JP3152724B2 (en) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | Optical system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05233862A JPH05233862A (en) | 1993-09-10 |
JP3152724B2 true JP3152724B2 (en) | 2001-04-03 |
Family
ID=13493227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07257292A Expired - Lifetime JP3152724B2 (en) | 1992-02-22 | 1992-02-22 | Optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3152724B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6827270B2 (en) | 2000-06-02 | 2004-12-07 | Tohoku Ricoh Co., Ltd | Bar code reader having a rotatory optical deflector and a rotation position detector |
-
1992
- 1992-02-22 JP JP07257292A patent/JP3152724B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05233862A (en) | 1993-09-10 |
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Legal Events
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