JP3156386B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関するもの
であり、例えばバーコード等の光学的情報を読み取る情
報読取り装置の光走査装置に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば光学的情報であるバーコー
ドを読み取るための装置として、図８に示すようなポリ
ゴンミラー８１０を用いたバーコードリーダがある。こ
のバーコードリーダは、走査線形成とバーコードからの
反射光の受光とを一手に担う走査機構を有するものであ
り、ポリゴンミラー８１０の回転によりレーザ走査線を
形成してバーコードに対して走査光を照射し、このポリ
ゴンミラー８１０でバーコードからの反射光を受光す
る。そして、この受光した光を集光レンズ８２０で受光
センサ８３０上に集光し、受光センサ８３０にて電気信
号に変換して、バーコードの内容を読み取っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
のものでは、受光センサ８３０で変換された電気信号に
基づいてバーコードの内容を読み取っているので、この
読取りを精度良く行わせるためには、受光センサ８３０
上で充分な光量を得る必要がある。すると、そのために
は、バーコードからの反射光を充分に受光する必要があ
るため、ポリゴンミラー８１０の受光面積を大きくせね
ばならず、コストが高くなってしまうという問題があ
る。

【０００４】そして、このような問題は、バーコードリ
ーダに限らず、対象物からの反射光をポリゴンミラーで
受光し、この反射光を受光センサ上で集光して電気信号
に変換し、この電気信号に基づいて所定の情報を読み取
る装置においては共通に発生する問題である。

【０００５】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、ポリゴンミラー等の走査手段を小型化し
て極力コストを低減させつつ、的確に光走査を行うこと
が可能な光走査装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、対象
物上を光により走査する光走査装置であって、指向性を
有する光を照射する照射手段と、前記照射手段からの光
により前記対象物上を走査させると共に、この走査光に
よって生じた前記対象物からの反射光を受光する走査手
段と、前記走査光の走査方向に沿って配設され、前記走
査光の断面形状を実質的に非変形状態で前記対象物に透
過させる第１の部位、および前記走査方向に垂直な前記
反射光の成分方向についてのみ前記走査手段の受光面に
集光させる第２の部位から成る集光手段と、前記走査手
段の前記受光面で受光された前記対象物からの反射光を
受光すると共に、この受光した前記反射光の光強度に応
じたレベル信号を出力する光電変換手段と、を備えるこ
とを特徴とする光走査装置を採用するものである。

【０００７】

【作用】上記構成により、走査手段は、集光手段の第１
の部位に対して照射手段からの光による走査光を投射
し、集光手段の第１の部位において、走査光の断面形状
を実質的に非変形状態で対象物に透過させる。また、こ
の走査光によって生じた対象物からの反射光は、集光手
段の第２の部位において、走査方向に垂直な反射光の成
分方向についてのみ走査手段の受光面に集光される。

【０００８】したがって、走査手段からの走査光は、集
光手段の第１の部位により、走査光の断面形状を実質的
に非変形状態で対象物に透過させるので、走査光の断面
形状の変形を防止して、対象物上に焦点ぼけの少ない走
査光を走査手段より投射することができる。

【０００９】また、対象物からの反射光は、集光手段の
第２の部位により、走査方向に垂直な反射光の成分方向
についてのみ走査手段の受光面に集光されるので、対象
物からの反射光は走査手段の受光面を外すことなく到達
させることができ、対象物からの反射光の受光量を、走
査手段の受光面の面積ではなく、集光手段の受光面積に
依存させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。この実施例では、本発明をバーコード読取り装
置の光走査装置に適用した場合について説明する。な
お、本実施例における図面ではバーコードは省略されて
いるものとする。

【００１１】図１は本発明の一実施例を表す全体構成
図、図３はバーコードへの光走査作動を説明するための
説明図、図４はバーコードからの反射光の受光作動を説
明するための説明図である。なお、図３（ａ）は図３
（ｂ）中のａ−ｂ−ｃ断面図を示し、図４下方の図面
は、図４上方の図面中のｊ−ｋ−ｌ−ｍ断面図である。

【００１２】図１，図３および図４において、シリンド
リカルレンズ１０，２０は、一方の面が平面形状，他方
の面が凸形状に形成された直方体形状のレンズであり、
レンズの長手方向（走査方向）に対しては集光機能を有
さず、長手方向に垂直な方向に対してのみ集光機能を有
するものである。そして、シリンドリカルレンズ１０
は、バーコードからの反射光がポリゴンミラー５０上に
焦点を結ぶように配置され、シリンドリカルレンズ２０
は、穴あきミラー７０から反射された光が平凸レンズ３
０を介して読取り部４０の受光センサ４０ａ上に焦点を
結ぶように配置されている。

【００１３】ここで、特に、集光手段に相当するシリン
ドリカルレンズ１０では、レーザ投光器６０より照射さ
れたレーザ光のビーム形状を変化させることなくバーコ
ードに投射できるように、図２に示す本発明特有の構成
を有している。すなわち、図２に示すように、シリンド
リカルレンズ１０は、シリンドリカルレンズ１０の凸形
状面の頂点近傍部分に、シリンドリカルレンズ１０の長
手方向、つまりは走査方向に対して平行に伸びた第１の
部位に相当する空乏部１０ａと、集光機能を備えた第２
の部位に相当するレンズ部１０ｂを有している。

【００１４】そして、図３（ａ）に示すように、ポリゴ
ンミラー５０の回転によりレーザ投光器６０からの光が
走査される際、このポリゴンミラー５０によるレーザ光
の走査光がシリンドリカルレンズ１０の空乏部１０ａを
通ってバーコードに投射されるように配置されている。

【００１５】平凸レンズ３０は、一方の面が平面形状，
他方の面が凸形状に形成された球形状のレンズであり、
平凸レンズ３０の凸形状面およびシリンドリカルレンズ
２０の凸形状面，平凸レンズ３０の平面形状面および読
取り部４０は、各々対向配置されている。

【００１６】穴あきミラー７０は、ポリゴンミラー５０
にて反射された、バーコードからの反射光の進行方向を
シリンドリカルレンズ２０に向かう方向へ修正するミラ
ーである。そして、この穴あきミラー７０には、ミラー
背面に配置されたレーザ投光器６０からのレーザ光をポ
リゴンミラー５０に照射するための穴が設けられてい
る。

【００１７】照射手段に相当するレーザ投光器６０は、
上述したように穴あきミラー７０のミラー背面に配設さ
れており、穴あきミラー７０に設けられた穴を介してポ
リゴンミラー５０にレーザ光を照射する。

【００１８】走査手段に相当するポリゴンミラー５０は
多角形状からなる反射鏡であり、ポリゴンミラー５０の
下部に設けられた図示されないモータによって回転駆動
される。そして、このポリゴンミラー５０の回転駆動に
より、レーザ投光器６０からのレーザ光がバーコード上
で走査される。

【００１９】読取り部４０は、シリンドリカルレンズ２
０および平凸レンズ３０により集光された、バーコード
からの反射光の光強度に応じて電気信号を発生する光電
変換素子（例えばフォトダイオード）からなる受光セン
サ４０ａ（受光手段に相当）と、この受光センサ４０ａ
より出力されるレベル信号に基づいてバーコードの内容
を読み取る回路部とにより構成されている。

【００２０】次に、上記構成における作動について説明
する。まず、上記構成におけるバーコードへの走査作動
について説明する。図１〜図３において、レーザ投光器
６０よりレーザ光が照射されると、照射されたレーザ光
は、穴あきミラー７０に設けられた穴を介してポリゴン
ミラー５０に到達、反射される。そして、ポリゴンミラ
ー５０の一面で反射されたレーザ光は、シリンドリカル
レンズ１０の空乏部１０ａを介してバーコード上に投射
される。

【００２１】ここで、このポリゴンミラー５０はモータ
により回転駆動されているので、レーザ光が照射されて
いる多角形状のポリゴンミラー５０の受光面は、このレ
ーザ光に対する設置角度がポリゴンミラー５０の回動に
より徐々に変化することになる。そのため、結果とし
て、レーザ投光器６０より照射されたレーザ光は、シリ
ンドリカルレンズ１０の空乏部１０ａを介してバーコー
ド上を走査されることになる。

【００２２】続いて、上記構成におけるバーコードから
の反射光の受光作動について説明する。図１，図２およ
び図４において、上述した一連の走査作動によりバーコ
ード上にレーザ投光器６０からのレーザ光が照射される
と、バーコードを構成するバーおよびスペースに応じた
反射光がバーコードより射出される。

【００２３】すると、このバーコードからの反射光はシ
リンドリカルレンズ１０に到達し、シリンドリカルレン
ズ１０の一方向成分のみが有する集光機能によって、バ
ーコードからの反射光は、シリンドリカルレンズ１０の
長手方向に垂直な方向の成分について集光されてポリゴ
ンミラー５０に到達する。この時、バーコードからの反
射光における、シリンドリカルレンズ１０の長手方向の
成分については、シリンドリカルレンズ１０による集光
機能が働かないために、バーコードからの反射光は、実
質的にシリンドリカルレンズ１０を透過してポリゴンミ
ラー５０に到達する。

【００２４】ポリゴンミラー５０に到達したバーコード
からの反射光は、穴あきミラー７０によりその進行方向
がシリンドリカルレンズ２０に向けられ、このシリンド
リカルレンズ２０および平凸レンズ３０の集光機能によ
り、読取り部４０に設けられた受光センサ４０ａに集光
される。この時、平凸レンズ３０によって、バーコード
からの反射光における、シリンドリカルレンズ２０長手
方向の成分についても受光センサ４０ａ上で集光され
る。

【００２５】そして、読取り部４０では、受光センサ４
０ａによって受光したバーコードからの反射光の光強度
に応じたレベル信号が出力され、回路部によって、この
レベル信号に基づくバーコードの読取りが行われる。

【００２６】以上述べたように本実施例においては、シ
リンドリカルレンズ１０の一方向成分のみが有する集光
機能によって、バーコードからの反射光は、シリンドリ
カルレンズ１０の長手方向に垂直な方向の成分について
は、集光されてポリゴンミラー５０に到達し、シリンド
リカルレンズ１０の長手方向の成分については、シリン
ドリカルレンズ１０で実質的に屈折されることなく透過
してポリゴンミラー５０に到達するので、このシリンド
リカルレンズ１０が有する一方向成分の集光機能によ
り、ポリゴンミラー５０の受光面積を大きくすることな
く、バーコードの読取りを精度良く行わせるのに必要な
受光量を得ることができる。

【００２７】また、図２に示すように、シリンドリカル
レンズ１０の一部に空乏部１０ａを備えることにより、
レーザ投光器６０より照射されたレーザ光のビーム形状
の歪み発生を防止することができ、それに伴う読取り精
度の悪化を防止することができる。

【００２８】ここで、上述した本実施例の特徴の優れた
点について説明する。すなわち、図９に示すように、ポ
リゴンミラー５０の前面に、集光機能を有する平凸レン
ズ８４０を単純に配設した例を考える。すると、まず、
第１の問題点として、平凸レンズ８４０の中心位置に入
射したポリゴンミラー５０からの反射光は、レーザ投光
器６０より照射されたレーザ光のビーム形状に対して歪
みは発生しないが、その他の湾曲した位置に入射したポ
リゴンミラー５０からの反射光は、レーザ投光器６０よ
り照射されたレーザ光のビーム形状に対して歪み（変形
状態）が発生することになる。すると、このレーザ光は
バーコード上において焦点がぼけることになり、バーコ
ードを構成するバー，スペース上からの反射光の光量が
提言して、バーコードからの反射光に基づくバーコード
情報の読取りが精度良く行えなくなってしまう。

【００２９】また、第２の問題点として、このバーコー
ドからの反射光においても、上記と同様に、平凸レンズ
８４０の湾曲した部分に入射した光は、平凸レンズ８４
０が有する集光機能によって進行方向が変更されてしま
うので、ポリゴンミラー５０上に入射する光がほとんど
なくなってしまい、結果として受光センサ４０ａ上での
反射光の受光量が極めて低下して、バーコードの情報が
読み取れなくなってしまう。

【００３０】ところが上記一実施例においては、シリン
ドリカルレンズ１０の一部に空乏部１０ａを備えること
により、レーザ投光器６０より照射されたレーザ光のビ
ーム形状の歪み発生を防止することができると共に、シ
リンドリカルレンズ１０という一方向成分（走査方向に
垂直な方向）にのみ集光機能を有するレンズを用いるこ
とにより、シリンドリカルレンズ１０に入射した反射光
は、その進行方向がほとんど変更されることなくポリゴ
ンミラー５０に至らしめることができるので、このバー
コードからの反射光に基づくバーコードの読取り精度を
良好にすることができる。

【００３１】次に、他の実施例について説明する。上記
一実施例では、空乏部１０ａを有するシリンドリカルレ
ンズ１０をポリゴンミラー５０の前面に配置していた
が、図５に示すように、空乏部８０ａを有するフレネル
シリンドリカルレンズ８０を用いてもよい。さらには、
図６に示すように、透明板９０ａ上に感光材を塗布し、
ガラスカバーにより封止されて撮像して製造されたホロ
グラム９０ｂ，９０ｃからなるホログラム板９０を用い
てもよい。この際、ホログラム９０ｂおよびホログラム
９０ｃにおける各々の透過回折角度は、シリンドリカル
レンズ１０もしくはフレネルシリンドリカルレンズ８０
と同様に、一方向成分（走査方向に垂直な方向）にのみ
集光機能を持たせるように撮影されている。

【００３２】また、上記一実施例では、レーザ光による
走査光形成装置としてポリゴンミラー５０を例示した
が、図７に示すように、１枚の板状反射鏡からなるガル
バノミラー５５０を用いてもよい。このガルバノミラー
５０は、ポリゴンミラー５０の回転駆動とは異なって駆
動軸を中心に揺動するものであり、レーザ投光器６０か
らのレーザ光に対する設置角度がガルバノミラー５５０
の揺動により徐々に変化し、結果として、レーザ投光器
６０より照射されたレーザ光を、シリンドリカルレンズ
１０の空乏部１０ａを介してバーコード上を走査する。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明においては、対
象物からの反射光を受光する際、集光手段の第２の部位
により、対象物からの反射光の受光量は、走査手段の受
光面の面積ではなく、集光手段の受光面積に依存させる
ことができるので、走査手段の受光面積を小さくして、
走査手段を小型化することができるという優れた効果が
ある。

【００３４】しかも、照明手段からの光を対象物に走査
させる際には、集光手段の第１の部位により、走査光の
断面形状の変形を防止して、対象物上に焦点ぼけの少な
い走査光を走査手段より投射することができるので、対
象物上における光走査を的確に行うことができるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を表す全体構成図である。

【図２】上記一実施例におけるシリンドリカルレンズ１
０の詳細な構成を示す構成図である。

【図３】上記一実施例におけるバーコードへの光走査作
動を説明するための説明図である。

【図４】上記一実施例におけるバーコードからの反射光
の受光作動を説明するための説明図である。

【図５】フレネルシリンドリカルレンズ８０の構成を示
す構成図である。

【図６】ホログラム板９０の構成を示す構成図である。

【図７】本発明の他の実施例を表す全体構成図である。

【図８】従来の走査装置の概略構成を示す概略構成図で
ある。

【図９】走査装置に平凸レンズを用いた場合を説明する
ための説明図である。

【符号の説明】

１０，２０ シリンドリカルレンズ １０ａ 空乏部 １０ｂ レンズ部 ５０ ポリゴンミラー ６０ レーザ投光器 ４０ａ 受光センサ

フロントページの続き (72)発明者 稲垣 正広 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−197971（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 7/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物上を光により走査する光走査装置
   であって、 指向性を有する光を照射する照射手段と、 前記照射手段からの光により前記対象物上を走査させる
   と共に、この走査光によって生じた前記対象物からの反
   射光を受光する走査手段と、 前記走査光の走査方向に沿って配設され、前記走査光の
   断面形状を実質的に非変形状態で前記対象物に透過させ
   る第１の部位、および前記走査方向に垂直な前記反射光
   の成分方向についてのみ前記走査手段の受光面に集光さ
   せる第２の部位から成る集光手段と、 前記走査手段の前記受光面で受光された前記対象物から
   の反射光を受光すると共に、この受光した前記反射光の
   光強度に応じたレベル信号を出力する光電変換手段と、 を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記集光手段はシリンドリカルレンズに
   より構成され、前記第１の部位は、空乏部により構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。