JP3183767B2 - レーザビーム走査装置 - Google Patents

レーザビーム走査装置

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JP3183767B2 JP02168094A JP2168094A JP3183767B2 JP 3183767 B2 JP3183767 B2 JP 3183767B2 JP 02168094 A JP02168094 A JP 02168094A JP 2168094 A JP2168094 A JP 2168094A JP 3183767 B2 JP3183767 B2 JP 3183767B2
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    • G06K7/10544Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バーコードに向けて
レーザビームを走査して、そのバーコードから反射され
るレーザビームを検知するレーザビーム走査装置に関す
る。
【0002】近年、商品に添付されたバーコード情報を
読み取ることにより商品のチェックアウト作業を行うこ
とができる、いわゆるPOS(ポイントオブセールス)
システムが急速に普及してきた。
【0003】このPOSシステムでは、商品を読み取り
部に臨ませるだけでチェックアウト作業を行うことがで
きるので、オペレータの負荷が軽減されつつある。その
際にバーコード情報を読み取るためのレーザビーム走査
装置としては、定置式のスキャナが主に用いられてい
る。
【0004】
【従来の技術】POSシステムなどにおいては、バーコ
ードを読み取り部に対してどのような姿勢で臨ませて
も、そのバーコードから商品情報を読み取れるよう、複
数の方向にレーザビームを走査することが求められてい
る。
【0005】そこで従来は、レーザ光源から出射された
レーザビームを、回転するポリゴンミラーで反射させ
て、その光路上に各々異なる角度に傾けた複数のミラー
を配置し、一本の走査線を複数方向に分割して読み取り
部に出射している。
【0006】ただし、ミラーの枚数や配置によっては装
置体積が非常に大きなものになってしまうので、一部の
走査光路上には回折作用によってレーザビームの向きを
変えるホログラム回折板を配置して、装置の小型化を図
っている。
【0007】なお、バーコードで反射されたレーザビー
ムの一部は出射光路と同じ光路でポリゴンミラーまで戻
り、そこから集光レンズによって、レーザビーム検知器
に集束して光電変換され、そこから出力される電気信号
の微分波形からバーコード情報が読み取られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図13は、上述のよう
な従来のレーザビーム走査装置における、レーザビーム
検知器からの出力波形とその微分波形を示している。
【0009】この図に示されるように、レーザビーム検
知器の信号出力は、レーザビームがバーコードの白バー
を走査中は、黒バー走査中の場合に比べて信号出力(電
圧)が大きくなる。
【0010】信号処理にあたっては、上限のスライスレ
シオと下限のリミッタレベルが設定される。なお、リミ
ッタレベルはノイズ成分を除去する目的で設定され、そ
のレベルより低い成分については、後の処理において無
視されることになる。
【0011】そして、微分波が正のリミッタレベルを越
えて次に負のリミッタレベルを越えるまでの間(図13
−)が黒バーと認識され、その次に正のリミッタレ
ベルを越えるまでの間(図13−)が白バーと認識
される。
【0012】レーザビーム検知器に入射するレーザビー
ムは、読み取り位置に臨むバーコードの向きによって、
ホログラム回折板を通る場合と通らない場合とがある
が、ホログラム回折板を通る場合には、走査時とバーコ
ードから反射した後の2回通ることになる。
【0013】そして、ホログラム回折板の回折効率は1
00%にはならないので、ホログラム回折板を通過する
とレーザビームの強度が減衰する。したがって、ホログ
ラム回折板の回折効率が低い場合には、レーザビーム検
知器に入射するレーザビームの強度は、ホログラム回折
板不通過の場合に比べて極めて小さくなる。
【0014】その結果、図13に示されるように、リミ
ッタレベル(リミッタレベル1)の設定のしかたによっ
ては、ホログラム回折板通過光による信号情報が完全に
カットされてしまう可能性がある。
【0015】それを防ぐために、リミッタレベルをリミ
ッタレベル2のように低く設定すると、検知されるレー
ザビーム強度が大きいホログラム回折板不通過時のノイ
ズ成分がリミッタレベルを越えて、バーコード情報と誤
認識されてしまう可能性がある。
【0016】そのため従来は、リミッタレベルの設定マ
ージンやホログラム回折板の回折効率の許容マージンな
どが非常に小さくて、バーコードから正確な情報読み取
りが行われるように構成するのが容易でなかった。
【0017】そこで本発明は、読み取られるバーコード
がどのような向きにあるときでも、レーザビーム検知器
に入射する信号ビームの強度レベルに差が出ないように
して、バーコード情報を容易かつ正確に読み取ることが
できるレーザビーム走査装置を提供することを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のレーザビーム走査装置は、実施例を説明す
るための図1に示されるように、レーザビームを走査す
るためのレーザビーム走査手段3と、上記レーザビーム
の走査方向をあい異なる複数の走査方向に変換し、その
うちの一部の走査方向に進むレーザビームが他の走査方
向に進むレーザビームに比べて減衰される走査方向変換
手段4,8と、上記走査方向変換手段4,8を経たレー
ザビームによって走査された後にバーコード100で反
射されたレーザビームを検知するレーザビーム検知手段
13と、上記レーザビームが減衰される走査方向に走査
中であるか否かを検出するための走査光路検出手段6,
7と、上記走査光路検出手段6,7の検出結果に応答し
て、上記レーザビーム検知手段13で検知されるレーザ
ビームが上記走査方向変換手段4,8で減衰しない走査
方向に走査されたものである場合には、上記レーザビー
ム検知手段13に入射するレーザビームの強度を弱める
ように制御するレーザビーム入射強度制御手段17とを
設けたことを特徴とする。
【0019】また、レーザビームを走査するためのレー
ザビーム走査手段3と、上記レーザビームの走査方向を
あい異なる複数の走査方向に変換するための走査方向変
換手段4と、上記走査方向変換手段4により走査方向が
変換されたレーザビームの少なくとも一つが通過するよ
うに配置され回折作用によってレーザビームの走査方向
を変えるホログラム回折板8と、バーコード100に向
けて走査された後にそのバーコード100で反射された
レーザビームを検知するためのレーザビーム検知手段1
3と、上記バーコード100に対して走査されるレーザ
ビームが上記ホログラム回折板8を通過したものである
か否かを検出するための走査光路検出手段6,7と、記
走査光路検出手段6,7の検出結果に応答して上記レー
ザビーム検知手段13に入射するレーザビームの強度を
制御するレーザビーム入射強度制御手段17とを設けた
ことを特徴とする。
【0020】そして、上記バーコード100で反射され
たレーザビームを上記レーザビーム検知手段13に集光
させるための集光手段11が設けられていて、上記レー
ザビーム入射強度制御手段17は、上記集光手段11又
は上記レーザビーム検出手段13の位置又は向きを変え
ることによって、上記レーザビーム検知手段13に入射
するレーザビームの強度を増減するようにしてもよい。
【0021】また、上記レーザビーム検知手段13に入
射するレーザビームの光路上に、電圧を印加することに
よって回折作用を生じる液晶装置25が設けられてい
て、この液晶装置25によって上記入射強度制御手段が
形成されていてもよい。
【0022】あるいは、上記レーザビーム検知手段13
に向かうレーザビームの光路を偏位させる光路偏位手段
12が設けられていて、この光路偏位手段12によって
上記入射強度制御手段が形成されていてもよい。
【0023】
【作用】レーザビーム走査手段4,8で複数方向に走査
されたレーザビームのうち、バーコード100を走査し
て反射されたレーザビームは、レーザビーム検知手段1
3で検知される。
【0024】そして、走査光路検出手段6,7による検
出結果から、そのレーザビームが減衰する走査方向に走
査されたものでない場合には、入射強度制御手段17に
よって、レーザビーム検知手段13に入射するレーザビ
ームの強度が弱められる。
【0025】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1にお
いて、半導体レーザ1から出射されたレーザビームは、
小さな平面ミラー2で反射されて、一定角速度で回転駆
動されるポリゴンミラー3の反射面に向かう。
【0026】レーザビームは、ポリゴンミラー3の反射
面により継続的に規則的に向きを変えながら反射され、
各々に角度を変えて配列された4枚の大きな平面ミラー
(走査方向変換ミラー)4(4a〜4d)に向かう。5
は、各ミラー4a〜4d面上におけるレーザビームの走
査線である。
【0027】第4の走査方向変換ミラー4dの両側に
は、走査線5上に、第1と第2のレーザビームセンサ
6,7が配置されていて、共にレーザビームが入射する
とそれを電気信号に変換して出力する。
【0028】レーザビームは、各走査方向変換ミラー4
a〜4dによって異なる方向に反射され、商品等に付さ
れたバーコード100を読み取るためのバーコード読み
取り位置に向かう。
【0029】ただし、第4のミラー4dで反射されたレ
ーザビームは、回折格子が透明板に形成されたホログラ
ム回折版8によってさらに走査方向が大きく変えられ
て、読み取り部へ向かう。
【0030】その結果、読み取り部においては、各走査
方向変換ミラー4a〜4dで各々異なる方向に反射され
たレーザビームによって、図2に示されるように、あい
異なる及びの方向に順に走査が行われる。した
がって、読み取り部にバーコード100がどのような向
きで臨んでも、4本走査線のうちのいずれかの走査線に
よって、バーコード情報読み取りに適した方向に走査す
ることができる。
【0031】バーコード100で散乱反射されたレーザ
ビームの一部は、走査光路を逆向きに進んでポリゴンミ
ラー3の反射面で反射された後、集光レンズ11を通っ
てそれによる収束中に平面ミラー12で反射されて、レ
ーザビーム検知器13の受光面に収束、入射する。
【0032】レーザビーム検知器13においては、レー
ザビームの入射強度に対応した電気信号(電圧)が出力
されて、それが信号処理回路15に送られて所定の処理
が行われ、バーコード100に含まれている情報が読み
取られる。
【0033】しかし、レーザビームがホログラム回折板
8を通る場合には、そのホログラム回折板8の回折効率
分しかレーザビームが走査方向に進行せず、走査ビーム
が減衰をする。
【0034】そしてそのレーザビームはホログラム回折
板8を2回通るので、ホログラム回折板8を通らない走
査方向のビームに比べて、ホログラム回折板8の回折効
率の2乗分の強度のレーザビームしかレーザビーム検知
器13に入射せず、入射強度が相当に低下する。
【0035】このように構成された実施例のレーザビー
ム走査装置において、集光レンズ11は、その支軸16
をステップモータ(集光レンズ傾き制御モータ)17で
傾動させることによって、レーザビームの光軸に対して
所定角度傾けることができる。そのように集光レンズ1
1を傾けると、レーザビーム検知器13の受光面におい
てビームがデフォーカス状態になって、入射ビームの強
度が低下する。
【0036】図3は、そのように集光レンズ11が光軸
に対して傾けられた状態を示しており、走査ビームが第
1ないし第3の走査方向変換ミラー4a〜4cで反射さ
れてホログラム回折板8を通らない状態のときは、この
ように集光レンズ11を傾けることによって、レーザビ
ーム検知器13に入射するレーザビームの強度が弱めら
れる。
【0037】そして、走査ビームが第4の走査方向変換
ミラー4dで反射されてホログラム回折板8を通る状態
のときは、図4に示されるように、集光レンズ11が正
立状態、即ちレーザビームの光軸に対して垂直の状態に
されて、ビームがレーザビーム検知器13に良くフォー
カスされ、レーザビーム検知器13に入射するレーザビ
ームの強度が弱まらない。
【0038】その結果、図5に示されるように、バーコ
ード100を走査するレーザビームがホログラム回折板
8を通るときと通らないときとで、レーザビーム検知器
13に入射する信号ビームの強度レベルに差がなくな
り、ノイズ成分は信号ビームに比べて明確に小さなレベ
ルになる。
【0039】したがって、スライスレシオ及びリミッタ
レベルを厳密に設定しなくても誤りのないバーコード読
み取りを行うことができ、各々を1レベルだけ設定する
だけで、ノイズ除去及びバーコード検出を正しく行うこ
とができる。
【0040】このように、レーザビームがホログラム回
折板8を通る際だけ集光レンズ11を正立させるため
に、図6に示されるように、第1と第2のレーザビーム
センサ6,7の入力信号がマイクロプロセッサ等を内蔵
する制御部20に入力され、その制御部20から出力さ
れる制御信号が、集光レンズ傾き制御モータ17のドラ
イバ17aに入力される。
【0041】図7は、その制御部20における集光レン
ズ17の傾き制御の処理フロー図であり、Sは処理ステ
ップを示している。ここでは、スタート後に、まず第1
のレーザビームセンサ6がレーザビームを検出するまで
集光レンズ11を傾けておき(S1,S2)、第1のレ
ーザビームセンサ6がレーザビームを検出したら、第2
のレーザビームセンサ7がレーザビームを検出するま
で、集光レンズを正立させる(S3,S4)。そして、
第2のレーザビームセンサ7がレーザビームを検出した
ら、再びスタートから上述の動作をくり返す。
【0042】なお、レーザビームがホログラム回折板8
を通る走査位置か否かを検出するには、ポリゴンミラー
3の回転速度が既知であれば、第1と第2のレーザビー
ムセンサ6,7はいずれか一方だけ設けて、ポリゴンミ
ラー3の回転速度から走査位置を判定することもでき
る。
【0043】例えば、第1のレーザビームセンサ6での
ビーム検出により集光レンズ17を正立させた後、タイ
マ計時により、所定時間経過後に集光レンズ17の傾き
を制御して、デフォーカス状態にすればよい。
【0044】また、図8に略示されるように、ホログラ
ム回折板8で回折されない回折0次光を検出するレーザ
ビームセンサ21,22を、ホログラム回折板8のレー
ザビーム入射位置の裏側に配置して、走査光路検出をし
てもよい。
【0045】レーザビーム検知器13に入射するレーザ
ビームの強度を弱めるための構成には種々の態様があ
る。例えば図9に示されるように、レーザビーム検知器
13を光軸方向に移動させることによって、受光面をレ
ーザビームの収束点からずらしてデフォーカスにし、ビ
ームの入射強度を弱めてもよい。この場合、レーザビー
ム検知器13の進退は、例えば電圧印加により変形する
ビエゾ素子23などで駆動することにより、動作を制御
信号に対して高速で追従させることができる。
【0046】このように、集光レンズ11とレーザビー
ム検知器13の少なくとも一方の向き又は位置を動かす
ことによって、レーザビーム検知器13へ入射するレー
ザビームの強度を弱めることができる。
【0047】また、図10に示されるように、集光レン
ズ11とレーザビーム検知器13との間のレーザビーム
光路中に、通常は透明で、電圧を印加することによって
回折作用が生じる液晶装置25を配置してもよく、液晶
装置25に電圧を印加して回折作用を生じさせることに
より、レーザビームがレーザビーム検知器13の受光面
でデフォーカスになって入射強度が低下する。
【0048】また、図11に示されるように、集光レン
ズ11とレーザビーム検知器13との間のミラー12を
移動又は傾けることによって、レーザビームの光路を偏
位させて、レーザビーム検知器13の受光面においてレ
ーザビームをデフォーカスさせてもよい。
【0049】また、ホログラム回折板には集光作用があ
るので、例えば図12に示されるように、集光レンズ1
1に代えてホログラム回折板31を用いる構成をとるこ
ともできる。
【0050】その場合、ホログラム回折板31は、回折
効率を任意に板面上に与えるように製造することができ
るので、ホログラム回折板31の半部を高回折効率部3
1a、残りの半部を低回折効率部31bとして、光軸に
垂直な矢印A方向に往復動させ、光路上に高効率部31
aと低効率部31bとが交互に出入りするようにしても
よい。
【0051】また、ホログラム回折板31に対するレー
ザビームの入射角度が基準値からずれると回折効率が低
下する現象を利用して、ホログラム回折板31の傾きを
変化させるようにしてもよい。
【0052】また、上述の各実施例のようにレーザビー
ム検知器に入射するレーザビームの強度を光学的手法に
よって弱める代わりに、半導体レーザ1に対する電気的
な制御によって半導体レーザ1からのレーザビームの出
射光量を低下させるような制御を行ってもよい。
【0053】さらに本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、バーコード情報読み取りのための全ての
レーザ走査線がホログラム回折板で回折される場合、あ
るいはホログラム回折板を通らない装置であっても、走
査方向によりレーザビームの強度が変動する場合には、
本発明を適用することにより読み取り性能を向上させる
ことができる。
【0054】
【発明の効果】本発明によれば、バーコードを走査する
レーザビームが減衰される場合と減衰されない場合と
で、レーザビーム検知手段に入射する信号ビームの強度
レベルに差が出ないようにすることができるので、バー
コードが読み取り部にどのような姿勢で臨んでも、バー
コードに含まれる情報を容易に正確に読み取ることがで
きる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成を略示する斜視図である。
【図2】第1の実施例の走査方向を示す線図である。
【図3】第1の実施例の動作を示す側面略示図である。
【図4】第1の実施例の動作を示す側面略示図である。
【図5】第1の実施例の出力信号波形を示す線図であ
る。
【図6】第1の実施例の制御回路ブロック図である。
【図7】第1の実施例の制御処理フロー図である。
【図8】第2の実施例の部分構成を略示する斜視図であ
る。
【図9】第3の実施例の部分構成を略示する側面図であ
る。
【図10】第4の実施例の部分構成を略示する側面図で
ある。
【図11】第5の実施例の部分構成を略示する側面図で
ある。
【図12】第6の実施例の部分構成を略示する側面図で
ある。
【図13】従来例の出力信号波形を示す線図である。
【符号の説明】
3 ポリゴンミラー(レーザビーム走査手段) 4(4a〜4d) 走査方向変換ミラー(走査方向変換
手段) 6,7 レーザビームセンサ(走査光路検出手段) 8 ホログラム回折板(走査方向変換手段) 13 レーザビーム検知器(レーザビーム検知手段) 17 集光レンズ傾き制御モータ(集光レンズ傾き制御
手段) 100 バーコード
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−83519(JP,A) 特開 平5−159091(JP,A) 特開 平5−215979(JP,A) 特開 平2−86263(JP,A) 特開 平2−282215(JP,A) 特開 平6−27397(JP,A) 特開 昭61−77030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザビームを走査するためのレーザビー
    ム走査手段(3)と、 上記レーザビームの走査方向をあい異なる複数の走査方
    向に変換し、そのうちの一部の走査方向に進むレーザビ
    ームが他の走査方向に進むレーザビームに比べて減衰さ
    れる走査方向変換手段(4,8)と、 上記走査方向変換手段(4,8)を経たレーザビームに
    よって走査された後にバーコード(100)で反射され
    たレーザビームを検知するレーザビーム検知手段(1
    3)と、 上記レーザビームが減衰される走査方向に走査中である
    か否かを検出するための走査光路検出手段(6,7)
    と、 上記走査光路検出手段(6,7)の検出結果に応答し
    て、上記レーザビーム検知手段(13)で検知されるレ
    ーザビームが上記走査方向変換手段(4,8)で減衰し
    ない走査方向に走査されたものである場合には、上記レ
    ーザビーム検知手段(13)に入射するレーザビームの
    強度を弱めるように制御するレーザビーム入射強度制御
    手段(17)とを設けたことを特徴とするレーザビーム
    走査装置。
  2. 【請求項2】レーザビームを走査するためのレーザビー
    ム走査手段(3)と、 上記レーザビームの走査方向をあい異なる複数の走査方
    向に変換するための走査方向変換手段(4)と、 上記走査方向変換手段(4)により走査方向が変換され
    たレーザビームの少なくとも一つが通過するように配置
    され回折作用によってレーザビームの走査方向を変える
    ホログラム回折板(8)と、 バーコード(100)に向けて走査された後にそのバー
    コード(100)で反射されたレーザビームを検知する
    ためのレーザビーム検知手段(13)と、 上記バーコード(100)に対して走査されるレーザビ
    ームが上記ホログラム回折板(8)を通過したものであ
    るか否かを検出するための走査光路検出手段(6,7)
    と、 上記走査光路検出手段(6,7)の検出結果に応答して
    上記レーザビーム検知手段(13)に入射するレーザビ
    ームの強度を制御するレーザビーム入射強度制御手段
    (17)とを設けたことを特徴とするレーザビーム走査
    装置。
  3. 【請求項3】上記バーコード(100)で反射されたレ
    ーザビームを上記レーザビーム検知手段(13)に集光
    させるための集光手段(11)が設けられており、上記
    レーザビーム入射強度制御手段(17)は、上記集光手
    段(11)又は上記レーザビーム検出手段(13)の位
    置又は向きを変えることによって、上記レーザビーム検
    知手段(13)に入射するレーザビームの強度を増減す
    る請求項1又は2記載のレーザビーム走査装置。
  4. 【請求項4】上記レーザビーム検知手段(13)に入射
    するレーザビームの光路上に、電圧を印加することによ
    って回折作用を生じる液晶装置(25)が設けられてい
    て、この液晶装置(25)によって上記入射強度制御手
    段が形成されている請求項1又は2記載のレーザビーム
    走査装置。
  5. 【請求項5】上記レーザビーム検知手段(13)に向か
    うレーザビームの光路を偏位させる光路偏位手段(1
    2)が設けられていて、この光路偏位手段(12)によ
    って上記入射強度制御手段が形成されている請求項1又
    は2記載のレーザビーム走査装置。
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