JP3497257B2 - 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、光ビームをバーコード
シンボル等（以下、バーコードと称する）に照射し、そ
の反射光からバーコードとして記載される情報を読み取
る光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、その物品の価格等の種々の情報
をバーコードシンボルとして記載したタッグを該物品に
貼付しておき、販売などを行った際に、前記タッグにレ
ーザ光等の光ビームを照射して、その反射光から記載さ
れる情報を読み取る光走査装置がある。

【０００３】例えば、図９に示すように、レーザ光源１
００から発光された光ビームは、回転するポリゴンミラ
ー１０２に照射され、その回転により走査ビームとな
る。この走査ビームは、複数の反射ミラー１０１により
反射されて外部に出射され、物品に照射される。

【０００４】この走査ビームは、１本でも利用できるが
読取りの確実性を図るために、各反射面の角度が微妙に
異なるポリゴンミラーを設けて、１本の走査ビームから
平行した複数の走査ビーム（走査パターン）を生成し、
さらにその走査パターンの走査方向を換えた複数の走査
パターンを生成して利用している。

【０００５】この走査パターンの多方向化は、各反射面
の角度が微妙に異なるポリゴンミラーと、該ポリゴンミ
ラーを囲むように配置された複数の反射ミラーとの組み
合せによって実現できる。

【０００６】また、特開平６−８３９９７号公報には、
受光の光量を増大させて、ポリゴンミラーの小形化を図
った光走査装置が提案されている。この装置は、図１０
に示すように、中央にスリット状の穴が開けられている
直方体形状のシリンドリカルレンズ１１１をポリゴンミ
ラー１１２の手前に設けて、反射光を集光させて、受光
光量を増大させたものである。この光量の増大に伴い、
ポリゴンミラー１１２の小形化を実現したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した走査
ビームを複数化したり、走査パターンの多方向化を実現
するには、ポリゴンミラーの多面化を伴うため、ポリゴ
ンミラーが大きく重くなり、これを回転させるモータの
高トルクや高回転化が要求される。従って、モータが大
きくなり収納する装置の外形が大型化し、消費電力が増
加する。

【０００８】そしてバーコードを読み取る能力を高める
ため、若しくは、読み取り可能な距離を延ばすために
は、レーザ光の出力を増加すればよいが、出力増加は、
人体への危険が伴うため、許容範囲が規制されている。
現在、大抵の光走査装置が最大許容で製作されているた
め、さらなるレーザ光の出力増加は望めない。

【０００９】さらに、バーコードを読み取る能力を高め
るためには、集光レンズの径を大きくしなければなら
ず、それに伴い反射ミラーやポリゴンミラーの面積を大
きくしなければならない。加えて、受光素子までの光路
が長くなる場合もある。つまり光走査装置の小形化を図
り、集光レンズや反射ミラーを小さくすると受光性能も
低下することになる。

【００１０】また、反射ミラーを複数化やポリゴンミラ
ーを多面化した光走査装置は、大きくなり重量もあるた
め、設置型として扱われ、テーブル等にはめ込まれてい
る。この光走査装置をはめ込んだテーブルの下方は、足
を入れるようなスペースが取れないため、着席しても行
える作業であっても、通常は近傍に立って作業を行なわ
なければならなかった。

【００１１】前述した特開平６−８３９９７号公報に記
載される光走査装置は、ポリゴンミラーの小形化により
携帯型に好適する小形で軽量な光走査装置が実現でき
る。しかし、一本の走査ビームによるシングルスキャン
であるため、物品の形状によっては、その形状に沿って
貼付けられたバーコードが読取れない、若しくは読取り
づらい場合があった。ただし、記載される構造でポリゴ
ンミラーの各ミラーの取り付け角度を変えれば同じスキ
ャン方向で平行した複数の走査ビームを生成することは
可能である。

【００１２】この光走査装置の構造からみれば、垂直方
向のみを収束させるシリンドリカルレンズ１１１が集光
した反射光のうち、２〜３割り程度の幅の反射光しかポ
リゴンミラーは反射ミラーへ反射していない。すなわ
ち、集光した光量の内、２〜３割り程度の幅の反射光し
か利用できていないことになる。従って、受光素子がこ
れ以上の光量を得ようとする場合、ポリゴンミラーは薄
形化されるが径が大きくなり、その結果、小形化が十分
でなくなる。

【００１３】さらに、シリンドリカルレンズ１１１が集
光する反射光のうち、大半がポリゴンミラー１１２から
反射ミラーに投射できず、装置内部に漏れるため、内部
に遮光する部材を設けないと、光のノイズとなって、受
光素子に悪影響を与える恐れがある。

【００１４】従って、この光走査装置はバーコードを読
取る能力を高めてはいるが、ポリゴンミラーの小形化に
伴い、受光できる光量が同じになり、結果的に読取り可
能な距離は従来タイプとほとんど大差なく、十分に近接
させないと、その機能を果たすことが難しい。

【００１５】特に、記載されるような構造では、走査ビ
ームが１本もしくは同じ方向に平行した複数の走査ビー
ムしか放射できず、走査ビームの走査パターンを多方向
化することはできないため、性能的に高まった点は少な
く、小形化のみが実現されたにすぎない。そこで本発明
は、走査ビームの複数および多方向化を図り、受光感度
を高めつつ、小形軽量化を実現する光走査装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、多方向で複数化した走査パターンの光ビー
ムをバーコードに照射し、それらの反射光からバーコー
ドとして記載される情報を読み取る光走査装置におい
て、前記光ビームを生成する光ビーム生成手段と、前記
光ビームを通過させるスリット若しくは平坦部のいずれ
かを有し、且つ前記バーコードからの反射光を線状に集
光する第１の集光手段と、前記第１の集光手段に合致し
て対向し、前記光ビーム生成手段により生成された光ビ
ームを多方向で複数化した走査パターンとして走査させ
て外部に投射し、且つ前記第１の集光手段により集光さ
れた線状反射光を所定方向に反射する走査手段と、前記
走査手段により所定方向に反射された線状反射光を集光
する第２の集光手段と、前記第２の集光手段により集光
された反射光を受光し、バーコードとして記載される情
報を読み取り出す受光手段とで構成され、前記第１の集
光手段は、光路の前記バーコードと前記走査手段の間に
配置される光走査装置を提供する。

【００１７】

【作用】以上のような構成の光走査装置は、光ビーム生
成手段からの光ビームを第１の集光手段に設けられたス
リット若しくは平坦部を通過させて外部（バーコード）
に照射し、その反射光を該第１の集光手段で線状（一水
平線）に集光させ、走査手段に導く。そして走査手段に
より線状反射光を第２の集光手段に入射できるように所
定走査幅に変更し、第２の集光手段により一点に集光さ
れ、受光手段で光電変換してバーコードとして記載され
る情報が読み出される。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。まず、図７及び図８を参照して、本発明の
光走査装置の概略について説明する。図７は、本発明と
比較のために、図９に示したような従来の走査装置にお
ける一般的な入射した反射光の受光素子までの光路を直
線的に模した図である。図８（ａ）は、本発明の走査装
置における入射した反射光の受光素子までの光路を直線
的に模した図、図８（ｂ）は、本発明の走査装置におけ
るレーザ光の照射の光路を直線的に模した図である。こ
こで、本来、ミラーでは光を反射した光路を描くが、説
明しやすくするために、透過するかのように記載してあ
る。

【００１９】従来の光走査装置は、バーコード１からの
反射光は反射ミラー１０１によって装置内に取り込ま
れ、ポリゴンミラー１０２で反射され集光レンズ１０３
で集光されて、受光素子２に入射される。バーコード１
からの反射光の光量は、受光できる範囲（角度範囲）に
よって定まる。

【００２０】従って、この従来の走査装置においては、
角度範囲θ１で反射ミラー１０１から集光レンズ１０３
まで反射光が通過し、集光レンズ１０３まで集光される
ため、集光レンズ１０３の口径がバーコードからの反射
光の光量を左右している。

【００２１】本発明の光走査装置は、図８（ａ）に示す
ように、バーコード１からの反射光は、中央にスリット
が入った集光レンズ（シリンドリカルレンズ）３によ
り、垂直方向が集光され、半円柱状の曲面鏡４に一線状
（一水平線）として集光される。この集光レンズ３から
曲面鏡４までには、光路を屈曲させるための反射ミラー
５とポリゴンミラー６とが設けられる。前記曲面鏡４に
より一水平線の反射光は水平方向に集光され、一点に集
光され受光素子２に入射される。

【００２２】また、レーザ光をバーコード１に照射する
場合には、レーザ発光素子７から生成されたレーザ光
は、前記曲面鏡４に設けられた孔４ａを通過して、ポリ
ゴンミラー６と反射ミラー５と経て、集光レンズ３の中
央のスリットを通過して、外部のバーコード１に照射さ
れる。

【００２３】以上のように、本願発明は、従来の光走査
装置が受光できる角度範囲θ１よりも大きな角度範囲θ
２で受光できるため、反射光の光量が増大し、結果、検
出可能な距離（バーコードを読み取る能力）が長くとれ
る。

【００２４】また、従来の光走査装置と同じ光量を受光
するのでよければ、図８（ｂ）に示す破線の光路が確保
できればよいので、各構成部品をさらに小形化できる。
次に図１には、本発明による第１実施例としての光走査
装置の構成例を示し説明する。また、図２には図１に示
した光走査装置の断面構成例を示す。この光走査装置
は、前述した図１０（ａ）の光路を有するものである。

【００２５】この光走査装置は、レーザ発光素子７から
のレーザ光を中央に設けられた中空のスリットＡから照
射し、その反射光を一水平線（一線状）に集光するＵ字
型の集光レンズ３と、集光された反射光をポリゴンミラ
ー６に導くように複数の鏡面がＵ字型に形成された反射
ミラー５と、モータ９により回転されるポリゴンミラー
６で反射された一線状反射光を一点に集光させるための
半円柱状の曲面鏡４と、一点に集光された反射光を受光
して光電変換する受光素子２とで構成され、装置本体８
内に収納される。

【００２６】このように構成された光走査装置について
説明する。まず、レーザ光の照射について説明する。前
記レーザ発光素子７が生成したレーザ光は、曲面鏡４に
設けられた孔４ａを通過して、ポリゴンミラー６に照射
される。前記ポリゴンミラー６は、回転しており、レー
ザ光を反射ミラー５のそれぞれの鏡面に走査するように
入射する。そしてレーザ光は、前記反射ミラー５で上方
に反射され、Ｕ字型の集光レンズ３のスリットを通過し
て、外部に走査レーザ光として放射され、バーコード１
に照射される。

【００２７】この構成例により、反射ミラー５は、異な
る方向に５つの面を持ち、ポリゴンミラー６からの走査
ビームは、５つの方向に投射できる。また、ポリゴンミ
ラー６の各ミラーの取り付け角度を変化させておくこと
で、１方向において、平行した複数の走査ビームを投射
できる。

【００２８】本実施例では、５つの面を持つ反射ミラー
と、６角形のポリゴンミラーを用いたが、勿論、これに
限定されるものではなく、自由な組み合せにより、多方
向のスキャン方向で１スキャン方向に平行した複数の走
査ビームを投射することが容易にできる。

【００２９】次にバーコードの読取りについて説明す
る。前記バーコード１に照射されたレーザ光は反射し、
その反射光は散乱する。その一部が、すなわち、図２に
示すような角度範囲θ２の反射光が前記集光レンズ３に
入射し、前述したように垂直方向が集光されて一水平線
となった反射光が、前記反射ミラー５に入射される。さ
らに、この反射ミラー５により、ある程度水平方向が集
光され、ポリゴンミラー６の一つの鏡面に照射する。こ
のポリゴンミラー６で反射された光は、前記曲面鏡４で
一点に集光され、前記受光素子２に入射される。

【００３０】次に前記集光レンズについて説明する。図
３，図４には、集光レンズの変形例を示す。図３（ａ）
は、集光レンズを上面から見た図である。この集光レン
ズは、シリンドリカルレンズ形状を成しており、Ｕ字形
若しくは半円形または、Ｖ字形であってもよい。この集
光レンズの特徴として、放射するビーム光を拡散させな
い機能と、その反射光を集光する機能を備えていなけれ
ばならない。また、集光レンズの材料としては、硝子、
透明樹脂等が考えられる。

【００３１】図３（ｂ）には、前述した図１に用いた中
空のスリットＡが入ったタイプの集光レンズを示す。こ
の集光レンズで内側のレンズと外側のレンズは、同図
（ａ）に示すように端部Ｂ若しくは途中で連結されるも
のとする。図３（ｃ）には、スリットＡに相当する部分
をフラットな面として形成したタイプの集光レンズを示
す。図３（ｄ），（ｅ）は、同図（ａ），（ｂ）のレン
ズの厚さを半分にした例である。

【００３２】また、図４（ａ）は、直線的なレンズを複
数連結してＵ字形に形成した集光レンズを上面から見た
図である。図４（ｂ）は、スリットＡを設けたタイプの
集光レンズであり、同図（ｃ）は、スリットＡに相当す
る部分をフラットな面として形成したタイプの集光レン
ズを示す。

【００３３】図５には、集光レンズの下方に配置され、
集光レンズにより集光された反射光をポリゴンミラーに
反射する反射ミラーの構成形を示す。この反射ミラー
は、前述した図３，４に示した集光レンズの下方に配さ
れものであり、複数の台形形状のミラーを連結してＵ字
形に形成した反射ミラー５である。

【００３４】次に図６は、第２実施例として、図４に示
した集光レンズと図５に示した反射ミラー５とを用いた
光走査装置の構成例を示す。この光走査装置は、集光レ
ンズ３と反射ミラー５とのそれぞれの台形形状のレンズ
とミラーが等間隔で対向する構成である。集光動作は、
第１実施例と同等であり、その説明を省略する。

【００３５】以上説明したように、本実施例の光走査装
置は、従来の光走査装置に比べて、バーコードからの反
射光を取り込む角度範囲が大きくなるため、反射光の光
量を多く受光できる。

【００３６】本実施例の光走査装置は、集光レンズを反
射ミラーの前に設けることにより、従来の光走査装置に
比べて、バーコードからの反射光を取り込む角度範囲が
大きくなるため、反射光の光量が多く受光できる。

【００３７】また、集光レンズを設けることにより、光
路幅が小さくなるため（水平方向に薄くなる）、反射ミ
ラーとポリゴンミラーが小形化できる。さらに従来では
集光レンズの口径を大きくすると、集光レンズを装置内
部に設けているため、ポリゴンミラーや反射ミラーも大
形化され、結果的に、装置全体が大きくなったが、本実
施例の光走査装置内の集光部は、水平方向の反射光（一
線状）を一点に集光するため、狭い幅の曲面鏡や反射ミ
ラー、ポリゴンミラーで構成できるため、装置の一層の
小形化が実現できる。

【００３８】さらに前記ポリゴンミラーの小形化や薄形
化により、軽量化され、モータによるさらなる高回転で
使用することができ、また、消費電力の省力化、低電圧
化が実現できる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、走
査ビームの複数化および多方向化を図り、受光感度を高
めつつ、小形軽量化を実現する光走査装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例としての光走査装置の
構成を示す図である。

【図２】図１に示した光走査装置の断面構成を示す図で
ある。

【図３】集光レンズの変形例を示す図である。

【図４】集光レンズの変形例を示す図である。

【図５】反射ミラーの構成形を示す図である。

【図６】第２実施例としての光走査装置の構成を示す図
である。

【図７】本発明と比較のために、従来の走査装置におけ
る一般的な入射した反射光の受光素子までの光路を直線
的に模した図である。

【図８】図８（ａ）は、本発明の走査装置における入射
した反射光の受光素子までの光路を直線的に模した図、
図８（ｂ）は、本発明の走査装置におけるレーザ光の照
射の光路を直線的に模した図である。

【図９】従来の光走査装置の構成を示す図である。

【図１０】従来の光走査装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…バーコード、２…受光素子、３…集光レンズ（シリ
ンドリカルレンズ）、４…曲面鏡、５…反射ミラー、６
…ポリゴンミラー、７…レーザ発光素子、８…装置本
体、９…モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 7/10 G02B 26/10 G02B 26/10 102

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多方向で複数化した走査パターンの光ビ
   ームをバーコードに照射し、それらの反射光からバーコ
   ードとして記載される情報を読み取る光走査装置におい
   て、 前記光ビームを生成する光ビーム生成手段と、 前記光ビームを通過させるスリット若しくは平坦部のい
   ずれかを有し、且つ前記バーコードからの反射光を線状
   に集光する第１の集光手段と、 前記第１の集光手段に合致して対向し、前記光ビーム生
   成手段により生成された光ビームを多方向で複数化した
   走査パターンとして走査させて外部に投射し、且つ前記
   第１の集光手段により集光された線状反射光を所定方向
   に反射する走査手段と、 前記走査手段により所定方向に反射された線状反射光を
   集光する第２の集光手段と、 前記第２の集光手段により集光された反射光を受光し、
   バーコードとして記載される情報を読み取り出す受光手
   段と、を具備し、 前記第１の集光手段は、光路の前記バーコードと前記走
   査手段の間に配置される ことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 バーコードに照射し情報を得るための光
   ビームを発生するレーザ発光素子と、 前記レーザ発光素子からの光ビームを走査させるポリゴ
   ンミラーと、 前記光ビームを通過させるスリット若しくは平坦部のい
   ずれかを有し、前記バーコードからの反射光の垂直成分
   を圧縮して、一水平線状に集光する集光レンズと、前記
   ポリゴンミラーにより走査される光ビームを多方向で複
   数化した走査パターンに生成し、前記スリット若しくは
   平坦部のいずれかを通過させて外部のバーコードに放射
   させ、且つ前記集光レンズにより集光された一水平線状
   の反射光を前記ポリゴンミラーに入射させる反射ミラー
   と、前記ポリゴンミラーにより反射された前記一水平線
   状反射光を集光する曲面ミラーと、 前記曲面ミラーにより集光された反射光を受光し、その
   反射光からバーコードとして記載される情報を取り出す
   受光素子と、を具備し、 前記集光レンズは、光路の前記バーコードと前記反射ミ
   ラーの間に配置される ことを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】 前記集光レンズは、中央にスリットが入
   ったシリンドリカルレンズからなり、半円形状若しくは
   Ｕ字形状のいずれかの形状からなることを特徴とする請
   求項２記載の光走査装置。