JP3562395B2 - 光学情報読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバーコードなどの光学情報の記載された読取対象から光学情報を読み取る光学情報読取装置に関し、特に読取口から離れた位置のバーコードも読み取り可能な光学情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を光源とした読み取り光を商品などに付着されているバーコードに照射し、その反射光を受光素子が配列された光学的センサに結像して前記バーコードの画像を読み取るバーコード読取装置が知られている。通常、このようなバーコード読取装置は、バーコード読取装置のケースに設けられた読取口をバーコードにほぼ接触させた状態で読取光をバーコードに照射し、このバーコードから反射された光を、同じ読取口からバーコード読取装置のケース内に導いて、光学的センサに結像している。
【０００３】
このようなバーコード読取装置では、バーコード読取装置を、バーコードが付着されている商品のところまで持って行く必要があるので、読み取り作業が面倒であるという問題があった。
この問題点を解決するものとして、バーコード読取装置の読取口近傍に存在するバーコードのみでなく、読取口近傍から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れたバーコードまでを、受光手段に結像して読み取らせることにより、読み取り毎にバーコード読取装置を商品に近づける動作を行うことなく、効率的にバーコードを読み取らせるいわゆる大深度バーコード読取装置が考えられる。そして、このように離れたところにあるバーコードを読み取る場合には、読取可能な範囲を示すガイド光を照射することが考えられている。
【０００４】
従来は、読み取り光及びガイド光の光源としてＬＥＤを用いていた。しかし、この場合には、周囲の照度が高いというＬＥＤ光が見えなくなり、ガイド光として機能しなくなるという問題があった。この原因の一つとして、ＬＥＤを用いた場合の指向性の低さが挙げられる。そのため、指向性の高いレーザ光を用いることも考えられる（例えば特開昭６２−６１１７号参照）。この場合には、周囲の照度が高くても、レーザ光によるガイド光が見え易くはなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報記載の技術は、読み取り光及びガイド光をレーザ光にて実現しているため、次のような問題が生じる。すなわち、レーザ光は、コヒーレントが高いために干渉を起こす。レーザ光が粗面に当たって散乱する場合、干渉によってランダムな模様（明暗）を形成する。これはスペックルと呼ばれているが、このスペックルによって、光学的センサ上では粗面（例えばバーコードが存在する面）の白黒とは関係なく、干渉による明暗が電気信号に変換されてしまうためにノイズとなってしまう。このような理由により、読取光としてレーザ光を用いた場合には、光学的センサから出力されるバーコードに対応する電気信号のＳ／Ｎ比が低下し、読取性能が低下してしまうのである。
【０００６】
このような不都合を生じさせないためには、このようなノイズの生じないＬＥＤなどの非コヒーレントな発光素子を読取光の光源として用いることを前提とした構成を採用すればよい。そこで本発明は、読取光の光源としては非コヒーレントな発光素子を用い、ガイド光の光源としてはレーザダイオードなどのレーザ発光素子を用いることで、適切な読取を実現しながら、ガイド光としての実効性も確保できる光学情報読取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的と達成するためになされた請求項１記載の光学情報読取装置は、非コヒーレントな発光素子を光源とする読取光照射手段が、光学情報の記載された読取対象に読取光を照射する。そして、読取対象からの反射光が結像用光学系によって受光面に結像されると、光学的センサは、その反射光の強弱を電気信号に変換して出力する。一方、レーザ発光素子を光源とするガイド光照射手段は、装置が読み取り可能な範囲を示すガイド光を読み取り対象に照射する。
【０００８】
ここで、非コヒーレントな発光素子とは例えばＬＥＤなどが挙げられ、コヒーレントなレーザ発光素子を除く趣旨である。また、レーザ光発光素子としては、レーザダイオードやガスレーザなどが挙げられる。一方、光学的センサとしては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどが挙げられる。
【０００９】
なお、ガイド光としては、例えば２個のレーザ発光素子を用いて、読取可能範囲の両端をそれぞれスポット的に照射することも考えられるが、請求項３に示すように、レーザ発光素子からの照射光をガイド光照射用レンズによって、受光面の長手方向にライン状に拡げてガイド光を生成するようにすれば、１つのレーザ発光素子で適切なガイド光を得ることができる。
【００１０】
このように、本発明の光学情報読取装置においては、ＬＥＤなどの非コヒーレントな発光素子を読取光の光源として用いているため、上述したレーザ光を読取光として用いた場合のノイズは生じない。一方、ガイド光の光源としてはレーザダイオードなどのレーザ発光素子を用いているため、指向性が相対的に高く、離れたところにある読取対象に記載された光学情報を読み取る場合にも、読取可能な範囲を示すガイド光を視認し易くなる。つまり、従来のようにＬＥＤをガイド光の光源として用いた場合、光源の大きさは有限の値（例えば数百μｍ）を持ち、レンズやミラーなどの光学系によって結像させた場合、光学系の倍率によって光源が拡大され、ある大きさ以下には集光できない。これに対して光源としてレーザ発光素子を用いた場合、光源の大きさは理論上無限小（点光源）のため、結像光学系の倍率によらず（回折の影響を受けはするが）小さなスポットに集光することができる。そして、ガイド光照射用レンズによってライン状に拡げた場合も、細くてくっきりしたラインを実現できる。そのため、ＬＥＤによるガイド光の場合は周囲の照度が高いというこのガイド光が見えなくなっていたが、レーザ発光素子を光源とすることでこのような不都合がなくなり、ガイド光として好適に機能させることができる。
【００１１】
ところで、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像する際の光軸（センサ光軸）とガイド光の光軸とが一致していれば、ガイド光が指し示す範囲を読取可能範囲に完全一致させることができる。しかし、実際には、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像するまでの光路を遮らないようにしなくてはならないため、両光軸にすれが生じることは避けられない。したがって、そのずれをいかに小さくするかが重要となってくる。
【００１２】
そこで、請求項４に示すガイド光照射手段を採用することが考えられる。つまり、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像するまでの光路を遮らないようにレーザ発光素子を配置する。それと共に、光学的センサの光軸とガイド光の光軸とを極力近接するよう、レーザ発光素子からの照射光の光路を変更させてガイド光とするガイド光用光路変更部材を備えるのである。
【００１３】
このようなガイド光用光路変更部材を使用しない場合には、センサ光軸を遮らないようにレーザ発光素子を配置しなくてはならず、レーザ発光素子や、結像用光学系を構成する部材の物理的大きさによって両光軸を十分に近接させることができなくなる場合が出てくる。そこで、ガイド光用光路変更部材を用いてレーザ発光素子の物理的大きさによる影響を排除することで、両光軸を極力近づけることができる。
【００１４】
なお、このガイド光用光路変更部材としては、請求項５に示すように、平面ミラーとすることが考えられる。平面でないミラー（例えば凹面ミラーや非球面ミター）を用いる場合は、生成されたガイド光が湾曲してしまい、直線にならないため、平面ミラーを用いることが好ましい。
【００１５】
また、このようにガイド光照射用レンズ及びガイド光用光路変更部材を備える構成の場合には、請求項６に示すように、ガイド光照射用レンズ及びガイド光用光路変更部材の少なくともいずれか一方は移動可能に構成することが考えられる。これらの部材の少なくともいずれか一方を移動させることで、両光軸の交差角を調整できる。両光軸の交差角には所望の値が存在するが、それ実現するためには精度の高い部品作成及び組み付けが必要となる。そこで、後から調整できる機構を設けることで、精度の高い部品作成及び組み付けを厳格に要求しなくて済む。
【００１６】
なお、両部材のいずれか一方を個別に移動させても調整機能は発揮されるが、両部材の関係は保持したまま両方を移動させたい場合もある。したがって、請求項７に示すように、ガイド光照射用レンズとガイド光用光路変更部材とを同じ保持部材に組み付けておき、その保持部材を操作することで、両者を光学的センサの光軸の方向に一体的に移動可能に構成すればよい。
【００１７】
一方、ガイド光の光軸の配置に関しては、請求項８に示すように、光学的センサの光軸を含み、且つ受光面の短手方向の平面上に、ガイド光の光軸が存在するよう配置することが考えられる。
ガイド光は読取可能範囲の幅方向に照射されることとなり、上述したライン状のガイド光であれば、そのラインの長さで読取可能範囲の幅を示すこととなる。この場合、受光面の短手方向と同一平面内に両光軸が配置されていないと、読取位置によってガイド光の示す範囲と読取可能範囲との関係が変化してしまった場合に、ガイド光を頼りに読み取り可能範囲をユーザが探す際に不便になる。つまり、例えばガイド光の指し示す範囲が読取可能範囲と等しいか又はそれより小さく設定してあった場合、両光軸がずれることで、特定の位置では適正な位置関係となっていたとしても、それ以外の位置では、ガイド光の指し示す範囲の一端が読取可能範囲から外れてしまう可能性が高くなる。
【００１８】
したがって、光学センサの光軸とガイド光の光軸とを受光面の短手方向の同一平面に配置すれば、このような不都合はなくなる。例えばライン状のガイド光で考えれば、両光軸が受光面の短手方向にずれていても、それは、特定の位置で読取可能範囲の中央付近を指し示していたラインがラインの長手方向と直交する方向に移動するだけであるからである。
【００１９】
また、請求項９に示すように、ガイド光が示す範囲を、光学的センサの視野と等しいか又は所定量だけ小さくすれば、ガイド光が指し示している部分であっても読取ができない、といった不都合を防止できる。
ところで、ガイド光の実効性を向上させる一例として、ガイド光照射手段を請求項１０に示すように構成することが考えられる。つまり、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げると共に、ラインの両端付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成するのである。このようにすれば、ガイド光の両端、すなわち読取可能範囲の両端を的確に把握できるため、ユーザは、読取対象に記載された光学情報がガイド光の両端内に位置するよう光学情報読取装置を持ってくればよいため、操作がし易くなる。
【００２０】
また、ガイド光の両端ではなく、請求項１１に示すように、ラインの中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成してもよい。この場合は読取可能範囲の中央を的確に把握できるため、ユーザは、読取対象に記載された光学情報の中央にガイド光の中央が位置するよう光学情報読取装置を持ってくればよいため、操作がし易くなる。
【００２１】
もちろん、請求項１２に示すように、ラインの両端付近及び中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成してもよい。
そして、これら請求項１０〜１２に記載したように、ガイド光の内の一部を他よりも明るくするガイド光照射手段を実現する際には、請求項１３のようにすることが考えられる。つまり、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げてガイド光を生成するためのガイド光照射用レンズを用い、そのガイド光照射用レンズを、ガイド光中の他の範囲よりも明るい部位については、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げる際の拡がり度合いを他の範囲よりも小さくする形状にすることで実現するのである。このようにすれば、照射光の拡がり度合いが小さい部分では光束が相対的に密になって、他の部分よりも明るくなる。他にも、例えば部分的にフィルタを掛けて照度を落とすこともできるが、この場合は全体的な照度は低下するため、上述したガイド光照射用レンズを用いる方が好ましいと言える。
【００２２】
ところで、光学情報読取装置の全体形状としては種々のものが採用できるが、携帯性があり、いわゆる首曲がり構造の場合には、主要部品が本体部分に格納されており、その本体から斜め下方に延出された首の先端に読取口が設けられている。したがって、この場合には、読取対象からの反射光の光路を変更させて結像用光学系に入射させる必要がある。また、それ以外にも、読取光及びガイド光の光路も同様に変更させる必要がある。このような構成を前提とした場合には、請求項１４に示すように、読取対象からの反射光の光路を変更させて結像用光学系に入射させるための光路変更部材を備えていると共に、その光路変更部材によって、読取光及びガイド光の光路も変更させるよう構成することが考えられる。このようにすれば、１つの光路変更部材によってまかなえるため、構成の簡素化に有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２４】
図１は実施例としてのバーコード読取装置１のヘッド部分の内部構造を示す概略説明図であり、図１（ａ）は一部省略して上面から見た図であり、図１（ｂ）は側面から見た図である。また、図２はその制御系統のブロック図である。
バーコード読取装置１の備えるケース１２内の前方部には読取のための各種構成（以下、適宜「読取ユニット」と称す。）が配置されており、また、ケース１２の後方部は操作者が手で握るための把持部（図示せず）を形成している。ケース１２の前方下部には、左右（図１（ｂ）では紙面に垂直方向）に長い、すなわち幅方向に長い読取口２２が設けられている。そして、その読取口２２の奥には、図示しない防塵プレートが配置されており、読取口２２を閉塞している。このことによって、塵が読取口２２からケース１２内部に侵入するのを防止している。また、防塵プレートは、少なくとも下に述べる読取光及びガイド光は通過可能である。
【００２５】
読取ユニットは、「非コヒーレントな発光素子」に該当し、読取光を照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）２６と、読取光照射用レンズ２７と、ＬＥＤ発光駆動回路２８（図２参照）と、「レーザ発光素子」に該当するレーザダイオード３０と、レーザダイオード発光駆動回路３１（図２参照）と、「光路変更部材」に該当する反射ミラー３２と、結像レンズ３４と、センサ用ミラー３５と、「光学的センサ」に該当する光学的センサ３６と、「ガイド光照射用レンズ」に該当するガイド光照射用レンズ５０と、「ガイド光用光路変更部材」に該当するレーザダイオード用ミラー５２とを備えている。なお、本実施例では４個のＬＥＤ２６で構成されるＬＥＤ群が、結像レンズ３４の両脇にそれぞれ配置されており、各ＬＥＤ群に対応して読取光照射用レンズ２７が設けられている。
【００２６】
これら各要素は基本的には光学ホルダ６０を基準として組み付けられている。例えば、光学的センサ３６は、光学ホルダ６０に組み付けられたメイン基板５８に組み付けられている。また、図３に示すように、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、「保持部材」に該当するサブホルダ５４に組み付けられており、図１（ｂ）に示すように、そのサブホルダ５４自体が光学ホルダ６０に組み付けられている。なお、サブホルダ５４は、図３に示すように、長穴５５を備えており、この長穴５５を用いて光学ホルダ６０に螺合されるため、長穴５５の分だけ前後に移動可能とされている。この前後方向とは、光学的センサ３６の光軸（センサ光軸）の方向である。したがって、サブホルダ５４に組み付けられたガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、一体的にセンサ光軸方向へ移動可能とされている。
【００２７】
ＬＥＤ発光駆動回路２８によりＬＥＤ２６が発光すると、反射ミラー３２で反射されたその光は防塵プレートを通過して、ケース１２外部のバーコード８を照射する。そして、バーコード８によって反射された光は、再度、防塵プレートからケース１２内に入り、反射ミラー３２で反射されて、図示しない絞りを前面に備えた結像レンズ３４に入射し、結像レンズ３４を介し、さらにセンサ用ミラー３５で反射されて、光学的センサ３６にて結像される。光学的センサ３６は、受光素子がリニアに１列に配列されており、その受光素子にバーコード８の像が、その各バーの配列方向（バーコード８の長さ方向）と受光素子の配列方向とが同じ方向で結像される。光学的センサ３６は、このバーコード８からの反射光を受け、光の強弱を表す電気信号としてデータ処理出力ユニット側に出力する。このデータ処理出力ユニットの構成は後述する。
【００２８】
なお、反射ミラー３２、結像レンズ３４及びセンサ用ミラー３５からなる結像光学系は、少なくとも読取口２２の位置と、その読取口２２の位置から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れた位置までのバーコード８について読み取ることができるように大深度の結像系として構成されている。
【００２９】
次に、データ処理出力ユニットの構成を説明する。ケース１２内部のメイン基板５８（図１参照）上には、図２に示すように、波形整形部４０、メモリ４２、マイクロコンピュータ４４、およびレジスタやホストコンピュータ等の本体装置への出力回路４６が備えられている。データ処理出力ユニットは、読取ユニットからバーコード８の読み取りデータを波形整形部４０を介して入力すると、マイクロコンピュータ４４の処理により、そのデータをデコード（解読）し、バーコード８が表している情報を得て、その情報をメモリ４２に一旦記憶する。次に、このメモリ４２内に記憶された情報を出力回路４６により、所定タイミングで、光や電波による無線通信あるいは有線で本体装置へ送信する。
【００３０】
また読取ユニットが収納されている部分の、光路に影響しない位置に、ブザー装置４８が設けられ、マイクロコンピュータ４４にてバーコード８のデコードに成功した場合に、ブザー装置４８を鳴動させるようにしている。なお、図示しないが、電源としての電池もケース１２内に収納されている。マイクロコンピュータ４４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等を備えており、上述したデータ処理出力ユニットとしての必要な処理を実行している。
【００３１】
次に、ガイド光照射用レンズ５０について説明する。ガイド光照射用レンズ５０は、レーザダイオード３０から照射され、レーザダイオード用ミラー５２にて反射されたレーザ光を扇状に拡げ、読取可能範囲を示すライン状のガイド光をバーコード８上に照射させるためのレンズである。このガイド光照射用レンズ５０は、透明な樹脂で一体成形された樹脂レンズであり、図１，図３などに示すごとく、ケース１２の左右方向に細長い形状をなしている。
【００３２】
図４（ａ）には、光源であるレーザダイオード３０の光強度分布をそのままバーコード８上のガイド光として転写する形状にされたガイド光照射用レンズ５０を示す。つまり、バーコード８上にライン状のガイド光が照射されるのであるが、図５に例示するように、そのガイド光は、ライン上にて光強度分布がレーザダイオードの持つ強度分布にほぼ等しくされている。なお、図５の線幅は光束の粗密度合いを示しており、密であるほど光強度が高いこととなる。
【００３３】
それに対して、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、図４（ａ）に示すガイド光照射用レンズ５０の一部形状を変えることによって、バーコード８上でのガイド光の光強度分布を変えたものである。具体的に説明する。まず、図４（ｂ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、端部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものである。図４（ａ）に示す場合には、レーザダイオード３０からのレーザ光が入射する側が凹状に形成されているが、図４（ｂ）において相対的に明るくする部分の形状は、図中に矢印αで示すように凸状に形成されている。なお、凸状にすることが必須要件なのではなく、その曲率が図４（ａ）のものに比べて小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。このように形成することで、図６に例示するように、端部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になり、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３４】
また、図４（ｃ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、中央部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものであり、中央部を照射する部分が、図中に矢印βで示すように凸状に形成されている。図４（ｂ）の場合と同様、この場合は中央部分の曲率が図４（ａ）のものに比べて小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。これによって、図７に例示するように、中央部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になり、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３５】
また、図４（ｄ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、端部及び中央部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものであり、図中に矢印α，βで示すように、端部及び中央部を照射する部分が凸状に形成されている。もちろん、この場合も、図４（ａ）のものに比べて曲率が小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。つまり、図４（ｂ）及び（ｃ）の形状を足し合わせたものであり、図８に例示するように、端部及び中央部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になっているため、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３６】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示したいずれの形状のガイド光照射用レンズ５０を用いてもよいが、ガイド光の両端や中央あるいはその両方を他の部分よりも明るくすれば、それを目印として読取可能範囲を把握できるというメリットが得られる。すなわち、読取可能範囲の両端を的確に把握できれば、ユーザは、読取対象に記載された光学情報がガイド光の両端内に位置するようバーコード読取装置１を持ってくればよいため、操作がし易くなり、また読取可能範囲の中央を的確に把握できれば、ユーザは、読取対象に記載された光学情報の中央にガイド光の中央が位置するようバーコード読取装置１を持ってくればよいため、やはり操作がし易くなる。
【００３７】
また、これらいずれのガイド光照射用レンズ５０を用いた場合であっても、図９に示すように、そのレンズ５０にて形成されるライン状のガイド光が示す範囲Ｈ１は、光学的センサ３６の視野、すなわち読取可能範囲の幅Ｈ２よりも所定量だけ短くなるように設定されている。これは、ガイド光が指し示している部分であっても読取ができない、といった不都合を防止するためである。なお、ガイド光が示す範囲Ｈ１と読取可能範囲の幅Ｈ２とを等しくしてもよい。また、読取可能範囲の幅Ｈ２よりも短くする「所定量」は、適宜設定すればよいが、あまり大きくすると、実際には読み取れるのにガイド光として指し示さない部分が多くなるので、小さい方が好ましい。
【００３８】
ところで、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像する際の光軸（センサ光軸）とガイド光光軸とが一致していれば、ガイド光が指し示す範囲を読取可能範囲に完全一致させることができる。しかし、実際には、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像するまでの光路を遮らないようにしなくてはならないため、両光軸にずれが生じることは避けられない。したがって、そのずれをいかに小さくするかが重要となってくる。
【００３９】
そこで、本実施例では、上述したレーザダイオード用ミラー５２を用いることで、両光軸のずれを極力小さくしている。つまり、図６（ａ）に示すように、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像するまでの光路を遮らないようにレーザダイオード３０を配置すると共に、センサ光軸とガイド光光軸とを極力近接するよう、レーザダイオード３０からの照射光の光路をレーザダイオード用ミラー５２にて反射させるようにしたのである。このレーザダイオード用ミラー５２を使用しない場合には、図１０（ａ）に示すようにセンサ光軸を遮らないようにレーザダイオード３０ｂを配置しなくてはならず、レーザダイオード３０ｂの物理的大きさによって、センサ光軸と（ミラーを用いない場合の）ガイド光光軸を十分に近接させることができなくなる。そこで、レーザダイオード用ミラー５２を用いてレーザダイオード３０の物理的大きさによる影響を排除することで、両光軸を極力近づけることができるようにした。
【００４０】
このように両光軸を近接させることの効果について簡単に説明しておく。例えば図１０（ｂ）に示すように長方形状の読取可能範囲Ｓがあり、ライン状のガイド光がその読取可能範囲Ｓの長手方向に照射される場合を考える。センサ光軸とガイド光光軸が交わる位置においては、ライン状のガイド光Ｇ１は、読取可能範囲Ｓの短手方向の中央部分に照射される。そして、両光軸が交わる位置よりも遠い位置であれば、ライン状のガイド光Ｇ２は、図１０（ｂ）で言えば読取可能範囲Ｓの短手方向の上方にずれ、一方、両光軸が交わる位置よりも近い位置であれば、ライン状のガイド光Ｇ３は、図１０（ｂ）で言えば読取可能範囲Ｓの短手方向の下方にずれる。レーザダイオード用ミラー５２を用いてセンサ光軸とガイド光光軸を極力近づければ、図１０（ｂ）に示したずれ度合いが小さくなるため、読取可能範囲Ｓを示すガイド光としての機能が発揮できる範囲が広くなる。
【００４１】
なお、本実施例ではレーザダイオード用ミラー５２として平面ミラーを用いているが、これは、平面でないミラー（例えば凹面ミラーや非球面ミター）を用いる場合は、生成されたガイド光が湾曲してしまい、直線にならないためである。また、図３を参照して説明したように、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、サブホルダ５４に組み付けられており、サブホルダ５４をセンサ光軸方向に移動することで、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２を一体的に移動できるようにされている。このように移動すれば、センサ光軸とガイド光光軸との交差角を調整できる。両光軸の交差角には所望の値が存在するが、それ実現するためには精度の高い部品作成及び組み付けが必要となる。そこで、本実施例では、後から調整できる機構を設けることで、精度の高い部品作成及び組み付けを厳格に要求しなくて済むようにした。
【００４２】
なお、本実施例では、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２とを一体的に移動させるようにしたが、個別に移動可能に構成しても構わない。これらの部材の少なくともいずれか一方を移動させることで、両光軸の交差角を調整できるからである。
【００４３】
さらに、本実施例においては、ガイド光光軸の配置に関して次のような工夫も施している。つまり、図１などからも判るように、センサ光軸を含み、且つ光学的センサ３６の受光面の短手方向の平面上に、ガイド光光軸が存在するよう、レーザダイオード３０やガイド光照射用レンズ５０、及びレーザダイオード用ミラー５２を配置している。
【００４４】
このようにガイド光光軸を配置したことの効果について簡単に説明しておく。図６でも説明したように、ガイド光は読取可能範囲Ｓの長手方向（幅方向）にライン状に照射されることとなり、このラインの長さで読取可能範囲Ｓの幅を示すこととなる。この場合、図１１（ａ）に示すように、光学的センサ３６の受光面の短手方向と同一平面内にセンサ光軸とガイド光光軸とを配置させないと、受光面の長手方向に見た場合に両光軸がずれていることにより、読取位置によってガイド光の示す範囲と読取可能範囲Ｓとの関係が変化してしまった場合に、ガイド光を頼りに読取可能範囲Ｓをユーザが探す際に不便になる。例えばガイド光の指し示す範囲が読取可能範囲Ｓと等しく設定してあった場合、両光軸がずれることで、図１１（ａ）及び（ｃ）に示すように、特定の位置ではガイド光Ｇ１１が読取可能範囲Ｓを適正に示していても、図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示すように、それ以外の位置では、ガイド光Ｇ１２，Ｇ１３の指し示す範囲の一端が読取可能範囲Ｓから外れてしまう可能性が高くなる。
【００４５】
したがって、本実施例のように、センサ光軸とガイド光光軸とを光学的センサ３６の受光面の短手方向の同一平面に配置すれば、このような不都合はなくなる。つまり、図１０を参照して示したように、両光軸が受光面の短手方向にずれていても、それは、特定の位置で読取可能範囲Ｓの中央付近を指し示していたラインがラインの長手方向と直交する方向に移動するだけであるからである。
【００４６】
なお、本実施例の場合には、バーコード読取装置１の全体形状として、いわゆる首曲がり構造を採用したため、バーコード８からの反射光の光路を変更させて結像レンズ３４に入射させる必要がある。また、それ以外にも、ＬＥＤ２６から照射された読取光やレーザダイオード３０から照射されたガイド光の光路も同様に変更させる必要がある。そこで、１枚の反射ミラー３２でこれら３つの光の光路を変更させるようにした。このようにすれば、構成の簡素化に有効である。
【００４７】
また、本実施例のバーコード読取装置１においては、読取光の光源として非コヒーレントな発光素子であるＬＥＤ２６を用いているため、レーザ光を読取光として用いた場合のノイズは生じない。一方、ガイド光の光源としてはレーザ発光素子であるレーザダイオード３０を用いているため、指向性が相対的に高く、離れたところにある読取対象に記載されたバーコード８を読み取る場合にも、読取可能な範囲を示すガイド光を視認し易くなる。つまり、従来のようにＬＥＤをガイド光の光源として用いた場合、光源の大きさは有限の値（例えば数百μｍ）を持ち、レンズやミラーなどの光学系によって結像させた場合、光学系の倍率によって光源が拡大され、ある大きさ以下には集光できない。これに対して光源としてレーザダイオード３０を用いた場合、光源の大きさは理論上無限小（点光源）のため、結像光学系の倍率によらず（回折の影響を受けはするが）小さなスポットに集光することができる。そして、ガイド光照射用レンズ５０によってライン状に拡げた場合も、細くてくっきりしたラインを実現できる。そのため、従来のＬＥＤによるガイド光の場合は周囲の照度が高いというこのガイド光が見えなくなっていたが、レーザダイオード３０を光源とすることでこのような不都合がなくなり、ガイド光として好適に機能させることができる。
【００４８】
［その他］
（１）上記実施例では、ライン状のガイド光の内の一部を他よりも明るくするためにガイド光照射用レンズ５０を用い、ガイド光中の他の範囲よりも明るい部位については、レーザダイオード３０からの照射光をライン状に拡げる際の拡がり度合いを他の範囲よりも小さくする形状にすることで実現したが、他の手法を採用することもできる。例えば、図１２に示すように、部位によって光の透過率の異なるフィルタを掛けて部分的に照度を落とすことで実現することも可能である。図１２の場合には、中央部の透過率が端部に比べて低いため、端部の照度が相対的に高くなる。また、図１３に、部位によって光の透過面積が異なる絞りを用いて部分的に照度を落としてもよい。図１３の場合には、中央部の透過面積が端部に比べて狭いため、端部の照度が相対的に高くなる。但し、図１２や図１３に示したようにフィルタや絞りを用いた場合は、部分的に光の透過を抑制する手法であるために全体的な照度は低下する。したがって、上述したガイド光照射用レンズ５０を用いる方が好ましいと言える。
【００４９】
なお、ガイド光について付言するならば、ライン状に限らず、例えば読取可能範囲の両端部分や中央部分あるいはその両方をスポット的に照射するようにしてもよい。
（２）上記実施例では、１列に配列された４個のＬＥＤ２６をケース１２の左右それぞれに配置したが、ＬＥＤ２６は読み取りに十分な光量があれば１個でも良く、また、必要に応じて５個以上のＬＥＤ２６で一つのＬＥＤ群を構成しても良い。
【００５０】
（３）上記実施例では、バーコード読取装置１として実現した場合について説明したが、２次元コードを読み取る装置として実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としてのバーコード読取装置のヘッド部分の内部構造を示す概略説明図である。
【図２】そのバーコード読取装置の制御系統のブロック図である。
【図３】そのバーコード読取装置のガイド光照射用レンズとレーザダイオード用ミラーがサブホルダに組み付けられている様子を示す説明図である。
【図４】一実施例としてのガイド光照射用レンズの形状説明図である。
【図５】光源の光強度分布をそのまま転写する図４（ａ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図６】端部を明るくする分布を実現する図４（ｂ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図７】中央部を明るくする分布を実現する図４（ｃ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図８】端部及び中央部を明るくする分布を実現する図４（ｄ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図９】ライン状のガイド光が示す範囲（Ｈ１）と読取可能範囲の幅（Ｈ２）との関係を示す説明図である。
【図１０】実施例のレーザダイオード用ミラーを用いることによる効果を用いない場合と比較して示す説明図である。
【図１１】ガイド光光軸の配置がもたらす効果についての説明図である。
【図１２】フィルタを用いてガイド光の強度分布を可変にした場合の説明図である。
【図１３】絞りを用いてガイド光の強度分布を可変にした場合の説明図である。
【符号の説明】
１…バーコード読取装置 ８…バーコード
１２…ケース ２２…読取口
２６…発光ダイオード（ＬＥＤ） ２７…読取光照射用レンズ
２８…ＬＥＤ発光駆動回路 ３０…レーザダイオード（ＬＤ）
３１…レーザダイオード発光駆動回路 ３２…反射ミラー
３４…結像レンズ ３５…センサ用ミラー
３６…光学的センサ ４０…波形整形部
４２…メモリ ４４…マイクロコンピュータ
４６…出力回路 ４８…ブザー装置
５０…ガイド光照射用レンズ ５２…レーザダイオード用ミラー
５４…サブホルダ ５５…長穴
５８…メイン基板 ６０…光学ホルダ
Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ１１〜Ｇ１３…ガイド光
Ｈ１…ガイド光の照射範囲 Ｈ２…読取可能範囲の幅
Ｓ…読取可能範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバーコードなどの光学情報の記載された読取対象から光学情報を読み取る光学情報読取装置に関し、特に読取口から離れた位置のバーコードも読み取り可能な光学情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を光源とした読み取り光を商品などに付着されているバーコードに照射し、その反射光を受光素子が配列された光学的センサに結像して前記バーコードの画像を読み取るバーコード読取装置が知られている。通常、このようなバーコード読取装置は、バーコード読取装置のケースに設けられた読取口をバーコードにほぼ接触させた状態で読取光をバーコードに照射し、このバーコードから反射された光を、同じ読取口からバーコード読取装置のケース内に導いて、光学的センサに結像している。
【０００３】
このようなバーコード読取装置では、バーコード読取装置を、バーコードが付着されている商品のところまで持って行く必要があるので、読み取り作業が面倒であるという問題があった。
この問題点を解決するものとして、バーコード読取装置の読取口近傍に存在するバーコードのみでなく、読取口近傍から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れたバーコードまでを、受光手段に結像して読み取らせることにより、読み取り毎にバーコード読取装置を商品に近づける動作を行うことなく、効率的にバーコードを読み取らせるいわゆる大深度バーコード読取装置が考えられる。そして、このように離れたところにあるバーコードを読み取る場合には、読取可能な範囲を示すガイド光を照射することが考えられている。
【０００４】
従来は、読み取り光及びガイド光の光源としてＬＥＤを用いていた。しかし、この場合には、周囲の照度が高いというＬＥＤ光が見えなくなり、ガイド光として機能しなくなるという問題があった。この原因の一つとして、ＬＥＤを用いた場合の指向性の低さが挙げられる。そのため、指向性の高いレーザ光を用いることも考えられる（例えば特開昭６２−６１１７号参照）。この場合には、周囲の照度が高くても、レーザ光によるガイド光が見え易くはなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報記載の技術は、読み取り光及びガイド光をレーザ光にて実現しているため、次のような問題が生じる。すなわち、レーザ光は、コヒーレントが高いために干渉を起こす。レーザ光が粗面に当たって散乱する場合、干渉によってランダムな模様（明暗）を形成する。これはスペックルと呼ばれているが、このスペックルによって、光学的センサ上では粗面（例えばバーコードが存在する面）の白黒とは関係なく、干渉による明暗が電気信号に変換されてしまうためにノイズとなってしまう。このような理由により、読取光としてレーザ光を用いた場合には、光学的センサから出力されるバーコードに対応する電気信号のＳ／Ｎ比が低下し、読取性能が低下してしまうのである。
【０００６】
このような不都合を生じさせないためには、このようなノイズの生じないＬＥＤなどの非コヒーレントな発光素子を読取光の光源として用いることを前提とした構成を採用すればよい。そこで本発明は、読取光の光源としては非コヒーレントな発光素子を用い、ガイド光の光源としてはレーザダイオードなどのレーザ発光素子を用いることで、適切な読取を実現しながら、ガイド光としての実効性も確保できる光学情報読取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的と達成するためになされた請求項１記載の光学情報読取装置は、非コヒーレントな発光素子を光源とする読取光照射手段が、光学情報の記載された読取対象に読取光を照射する。そして、読取対象からの反射光が結像用光学系によって受光面に結像されると、光学的センサは、その反射光の強弱を電気信号に変換して出力する。一方、レーザ発光素子を光源とするガイド光照射手段は、装置が読み取り可能な範囲を示すガイド光を読み取り対象に照射する。
【０００８】
ここで、非コヒーレントな発光素子とは例えばＬＥＤなどが挙げられ、コヒーレントなレーザ発光素子を除く趣旨である。また、レーザ光発光素子としては、レーザダイオードやガスレーザなどが挙げられる。一方、光学的センサとしては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどが挙げられる。
【０００９】
なお、ガイド光としては、例えば２個のレーザ発光素子を用いて、読取可能範囲の両端をそれぞれスポット的に照射することも考えられるが、請求項３に示すように、レーザ発光素子からの照射光をガイド光照射用レンズによって、受光面の長手方向にライン状に拡げてガイド光を生成するようにすれば、１つのレーザ発光素子で適切なガイド光を得ることができる。
【００１０】
このように、本発明の光学情報読取装置においては、ＬＥＤなどの非コヒーレントな発光素子を読取光の光源として用いているため、上述したレーザ光を読取光として用いた場合のノイズは生じない。一方、ガイド光の光源としてはレーザダイオードなどのレーザ発光素子を用いているため、指向性が相対的に高く、離れたところにある読取対象に記載された光学情報を読み取る場合にも、読取可能な範囲を示すガイド光を視認し易くなる。つまり、従来のようにＬＥＤをガイド光の光源として用いた場合、光源の大きさは有限の値（例えば数百μｍ）を持ち、レンズやミラーなどの光学系によって結像させた場合、光学系の倍率によって光源が拡大され、ある大きさ以下には集光できない。これに対して光源としてレーザ発光素子を用いた場合、光源の大きさは理論上無限小（点光源）のため、結像光学系の倍率によらず（回折の影響を受けはするが）小さなスポットに集光することができる。そして、ガイド光照射用レンズによってライン状に拡げた場合も、細くてくっきりしたラインを実現できる。そのため、ＬＥＤによるガイド光の場合は周囲の照度が高いというこのガイド光が見えなくなっていたが、レーザ発光素子を光源とすることでこのような不都合がなくなり、ガイド光として好適に機能させることができる。
【００１１】
ところで、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像する際の光軸（センサ光軸）とガイド光の光軸とが一致していれば、ガイド光が指し示す範囲を読取可能範囲に完全一致させることができる。しかし、実際には、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像するまでの光路を遮らないようにしなくてはならないため、両光軸にすれが生じることは避けられない。したがって、そのずれをいかに小さくするかが重要となってくる。
【００１２】
そこで、請求項４に示すガイド光照射手段を採用することが考えられる。つまり、読取対象からの反射光が光学的センサの受光面に結像するまでの光路を遮らないようにレーザ発光素子を配置する。それと共に、光学的センサの光軸とガイド光の光軸とを極力近接するよう、レーザ発光素子からの照射光の光路を変更させてガイド光とするガイド光用光路変更部材を備えるのである。
【００１３】
このようなガイド光用光路変更部材を使用しない場合には、センサ光軸を遮らないようにレーザ発光素子を配置しなくてはならず、レーザ発光素子や、結像用光学系を構成する部材の物理的大きさによって両光軸を十分に近接させることができなくなる場合が出てくる。そこで、ガイド光用光路変更部材を用いてレーザ発光素子の物理的大きさによる影響を排除することで、両光軸を極力近づけることができる。
【００１４】
なお、このガイド光用光路変更部材としては、請求項５に示すように、平面ミラーとすることが考えられる。平面でないミラー（例えば凹面ミラーや非球面ミター）を用いる場合は、生成されたガイド光が湾曲してしまい、直線にならないため、平面ミラーを用いることが好ましい。
【００１５】
また、このようにガイド光照射用レンズ及びガイド光用光路変更部材を備える構成の場合には、請求項６に示すように、ガイド光照射用レンズ及びガイド光用光路変更部材の少なくともいずれか一方は移動可能に構成することが考えられる。これらの部材の少なくともいずれか一方を移動させることで、両光軸の交差角を調整できる。両光軸の交差角には所望の値が存在するが、それ実現するためには精度の高い部品作成及び組み付けが必要となる。そこで、後から調整できる機構を設けることで、精度の高い部品作成及び組み付けを厳格に要求しなくて済む。
【００１６】
なお、両部材のいずれか一方を個別に移動させても調整機能は発揮されるが、両部材の関係は保持したまま両方を移動させたい場合もある。したがって、請求項７に示すように、ガイド光照射用レンズとガイド光用光路変更部材とを同じ保持部材に組み付けておき、その保持部材を操作することで、両者を光学的センサの光軸の方向に一体的に移動可能に構成すればよい。
【００１７】
一方、ガイド光の光軸の配置に関しては、請求項８に示すように、光学的センサの光軸を含み、且つ受光面の短手方向の平面上に、ガイド光の光軸が存在するよう配置することが考えられる。
ガイド光は読取可能範囲の幅方向に照射されることとなり、上述したライン状のガイド光であれば、そのラインの長さで読取可能範囲の幅を示すこととなる。この場合、受光面の短手方向と同一平面内に両光軸が配置されていないと、読取位置によってガイド光の示す範囲と読取可能範囲との関係が変化してしまった場合に、ガイド光を頼りに読み取り可能範囲をユーザが探す際に不便になる。つまり、例えばガイド光の指し示す範囲が読取可能範囲と等しいか又はそれより小さく設定してあった場合、両光軸がずれることで、特定の位置では適正な位置関係となっていたとしても、それ以外の位置では、ガイド光の指し示す範囲の一端が読取可能範囲から外れてしまう可能性が高くなる。
【００１８】
したがって、光学センサの光軸とガイド光の光軸とを受光面の短手方向の同一平面に配置すれば、このような不都合はなくなる。例えばライン状のガイド光で考えれば、両光軸が受光面の短手方向にずれていても、それは、特定の位置で読取可能範囲の中央付近を指し示していたラインがラインの長手方向と直交する方向に移動するだけであるからである。
【００１９】
また、請求項９に示すように、ガイド光が示す範囲を、光学的センサの視野と等しいか又は所定量だけ小さくすれば、ガイド光が指し示している部分であっても読取ができない、といった不都合を防止できる。
ところで、ガイド光の実効性を向上させる一例として、ガイド光照射手段を請求項１０に示すように構成することが考えられる。つまり、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げると共に、ラインの両端付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成するのである。このようにすれば、ガイド光の両端、すなわち読取可能範囲の両端を的確に把握できるため、ユーザは、読取対象に記載された光学情報がガイド光の両端内に位置するよう光学情報読取装置を持ってくればよいため、操作がし易くなる。
【００２０】
また、ガイド光の両端ではなく、請求項１１に示すように、ラインの中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成してもよい。この場合は読取可能範囲の中央を的確に把握できるため、ユーザは、読取対象に記載された光学情報の中央にガイド光の中央が位置するよう光学情報読取装置を持ってくればよいため、操作がし易くなる。
【００２１】
もちろん、請求項１２に示すように、ラインの両端付近及び中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成してもよい。
そして、これら請求項１０〜１２に記載したように、ガイド光の内の一部を他よりも明るくするガイド光照射手段を実現する際には、請求項１３のようにすることが考えられる。つまり、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げてガイド光を生成するためのガイド光照射用レンズを用い、そのガイド光照射用レンズを、ガイド光中の他の範囲よりも明るい部位については、レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げる際の拡がり度合いを他の範囲よりも小さくする形状にすることで実現するのである。このようにすれば、照射光の拡がり度合いが小さい部分では光束が相対的に密になって、他の部分よりも明るくなる。他にも、例えば部分的にフィルタを掛けて照度を落とすこともできるが、この場合は全体的な照度は低下するため、上述したガイド光照射用レンズを用いる方が好ましいと言える。
【００２２】
ところで、光学情報読取装置の全体形状としては種々のものが採用できるが、携帯性があり、いわゆる首曲がり構造の場合には、主要部品が本体部分に格納されており、その本体から斜め下方に延出された首の先端に読取口が設けられている。したがって、この場合には、読取対象からの反射光の光路を変更させて結像用光学系に入射させる必要がある。また、それ以外にも、読取光及びガイド光の光路も同様に変更させる必要がある。このような構成を前提とした場合には、請求項１４に示すように、読取対象からの反射光の光路を変更させて結像用光学系に入射させるための光路変更部材を備えていると共に、その光路変更部材によって、読取光及びガイド光の光路も変更させるよう構成することが考えられる。このようにすれば、１つの光路変更部材によってまかなえるため、構成の簡素化に有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２４】
図１は実施例としてのバーコード読取装置１のヘッド部分の内部構造を示す概略説明図であり、図１（ａ）は一部省略して上面から見た図であり、図１（ｂ）は側面から見た図である。また、図２はその制御系統のブロック図である。
バーコード読取装置１の備えるケース１２内の前方部には読取のための各種構成（以下、適宜「読取ユニット」と称す。）が配置されており、また、ケース１２の後方部は操作者が手で握るための把持部（図示せず）を形成している。ケース１２の前方下部には、左右（図１（ｂ）では紙面に垂直方向）に長い、すなわち幅方向に長い読取口２２が設けられている。そして、その読取口２２の奥には、図示しない防塵プレートが配置されており、読取口２２を閉塞している。このことによって、塵が読取口２２からケース１２内部に侵入するのを防止している。また、防塵プレートは、少なくとも下に述べる読取光及びガイド光は通過可能である。
【００２５】
読取ユニットは、「非コヒーレントな発光素子」に該当し、読取光を照射するための発光ダイオード（ＬＥＤ）２６と、読取光照射用レンズ２７と、ＬＥＤ発光駆動回路２８（図２参照）と、「レーザ発光素子」に該当するレーザダイオード３０と、レーザダイオード発光駆動回路３１（図２参照）と、「光路変更部材」に該当する反射ミラー３２と、結像レンズ３４と、センサ用ミラー３５と、「光学的センサ」に該当する光学的センサ３６と、「ガイド光照射用レンズ」に該当するガイド光照射用レンズ５０と、「ガイド光用光路変更部材」に該当するレーザダイオード用ミラー５２とを備えている。なお、本実施例では４個のＬＥＤ２６で構成されるＬＥＤ群が、結像レンズ３４の両脇にそれぞれ配置されており、各ＬＥＤ群に対応して読取光照射用レンズ２７が設けられている。
【００２６】
これら各要素は基本的には光学ホルダ６０を基準として組み付けられている。例えば、光学的センサ３６は、光学ホルダ６０に組み付けられたメイン基板５８に組み付けられている。また、図３に示すように、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、「保持部材」に該当するサブホルダ５４に組み付けられており、図１（ｂ）に示すように、そのサブホルダ５４自体が光学ホルダ６０に組み付けられている。なお、サブホルダ５４は、図３に示すように、長穴５５を備えており、この長穴５５を用いて光学ホルダ６０に螺合されるため、長穴５５の分だけ前後に移動可能とされている。この前後方向とは、光学的センサ３６の光軸（センサ光軸）の方向である。したがって、サブホルダ５４に組み付けられたガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、一体的にセンサ光軸方向へ移動可能とされている。
【００２７】
ＬＥＤ発光駆動回路２８によりＬＥＤ２６が発光すると、反射ミラー３２で反射されたその光は防塵プレートを通過して、ケース１２外部のバーコード８を照射する。そして、バーコード８によって反射された光は、再度、防塵プレートからケース１２内に入り、反射ミラー３２で反射されて、図示しない絞りを前面に備えた結像レンズ３４に入射し、結像レンズ３４を介し、さらにセンサ用ミラー３５で反射されて、光学的センサ３６にて結像される。光学的センサ３６は、受光素子がリニアに１列に配列されており、その受光素子にバーコード８の像が、その各バーの配列方向（バーコード８の長さ方向）と受光素子の配列方向とが同じ方向で結像される。光学的センサ３６は、このバーコード８からの反射光を受け、光の強弱を表す電気信号としてデータ処理出力ユニット側に出力する。このデータ処理出力ユニットの構成は後述する。
【００２８】
なお、反射ミラー３２、結像レンズ３４及びセンサ用ミラー３５からなる結像光学系は、少なくとも読取口２２の位置と、その読取口２２の位置から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れた位置までのバーコード８について読み取ることができるように大深度の結像系として構成されている。
【００２９】
次に、データ処理出力ユニットの構成を説明する。ケース１２内部のメイン基板５８（図１参照）上には、図２に示すように、波形整形部４０、メモリ４２、マイクロコンピュータ４４、およびレジスタやホストコンピュータ等の本体装置への出力回路４６が備えられている。データ処理出力ユニットは、読取ユニットからバーコード８の読み取りデータを波形整形部４０を介して入力すると、マイクロコンピュータ４４の処理により、そのデータをデコード（解読）し、バーコード８が表している情報を得て、その情報をメモリ４２に一旦記憶する。次に、このメモリ４２内に記憶された情報を出力回路４６により、所定タイミングで、光や電波による無線通信あるいは有線で本体装置へ送信する。
【００３０】
また読取ユニットが収納されている部分の、光路に影響しない位置に、ブザー装置４８が設けられ、マイクロコンピュータ４４にてバーコード８のデコードに成功した場合に、ブザー装置４８を鳴動させるようにしている。なお、図示しないが、電源としての電池もケース１２内に収納されている。マイクロコンピュータ４４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等を備えており、上述したデータ処理出力ユニットとしての必要な処理を実行している。
【００３１】
次に、ガイド光照射用レンズ５０について説明する。ガイド光照射用レンズ５０は、レーザダイオード３０から照射され、レーザダイオード用ミラー５２にて反射されたレーザ光を扇状に拡げ、読取可能範囲を示すライン状のガイド光をバーコード８上に照射させるためのレンズである。このガイド光照射用レンズ５０は、透明な樹脂で一体成形された樹脂レンズであり、図１，図３などに示すごとく、ケース１２の左右方向に細長い形状をなしている。
【００３２】
図４（ａ）には、光源であるレーザダイオード３０の光強度分布をそのままバーコード８上のガイド光として転写する形状にされたガイド光照射用レンズ５０を示す。つまり、バーコード８上にライン状のガイド光が照射されるのであるが、図５に例示するように、そのガイド光は、ライン上にて光強度分布がレーザダイオードの持つ強度分布にほぼ等しくされている。なお、図５の線幅は光束の粗密度合いを示しており、密であるほど光強度が高いこととなる。
【００３３】
それに対して、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、図４（ａ）に示すガイド光照射用レンズ５０の一部形状を変えることによって、バーコード８上でのガイド光の光強度分布を変えたものである。具体的に説明する。まず、図４（ｂ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、端部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものである。図４（ａ）に示す場合には、レーザダイオード３０からのレーザ光が入射する側が凹状に形成されているが、図４（ｂ）において相対的に明るくする部分の形状は、図中に矢印αで示すように凸状に形成されている。なお、凸状にすることが必須要件なのではなく、その曲率が図４（ａ）のものに比べて小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。このように形成することで、図６に例示するように、端部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になり、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３４】
また、図４（ｃ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、中央部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものであり、中央部を照射する部分が、図中に矢印βで示すように凸状に形成されている。図４（ｂ）の場合と同様、この場合は中央部分の曲率が図４（ａ）のものに比べて小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。これによって、図７に例示するように、中央部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になり、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３５】
また、図４（ｄ）に示すガイド光照射用レンズ５０は、端部及び中央部を他の部分よりも明るくする分布を実現するものであり、図中に矢印α，βで示すように、端部及び中央部を照射する部分が凸状に形成されている。もちろん、この場合も、図４（ａ）のものに比べて曲率が小さく（つまり曲率半径が大きく）されていてもよい。つまり、図４（ｂ）及び（ｃ）の形状を足し合わせたものであり、図８に例示するように、端部及び中央部を照射するガイド光は他の部分を照射するガイド光よりも光束が密になっているため、結果として他の部分よりも明るくなる。
【００３６】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示したいずれの形状のガイド光照射用レンズ５０を用いてもよいが、ガイド光の両端や中央あるいはその両方を他の部分よりも明るくすれば、それを目印として読取可能範囲を把握できるというメリットが得られる。すなわち、読取可能範囲の両端を的確に把握できれば、ユーザは、読取対象に記載された光学情報がガイド光の両端内に位置するようバーコード読取装置１を持ってくればよいため、操作がし易くなり、また読取可能範囲の中央を的確に把握できれば、ユーザは、読取対象に記載された光学情報の中央にガイド光の中央が位置するようバーコード読取装置１を持ってくればよいため、やはり操作がし易くなる。
【００３７】
また、これらいずれのガイド光照射用レンズ５０を用いた場合であっても、図９に示すように、そのレンズ５０にて形成されるライン状のガイド光が示す範囲Ｈ１は、光学的センサ３６の視野、すなわち読取可能範囲の幅Ｈ２よりも所定量だけ短くなるように設定されている。これは、ガイド光が指し示している部分であっても読取ができない、といった不都合を防止するためである。なお、ガイド光が示す範囲Ｈ１と読取可能範囲の幅Ｈ２とを等しくしてもよい。また、読取可能範囲の幅Ｈ２よりも短くする「所定量」は、適宜設定すればよいが、あまり大きくすると、実際には読み取れるのにガイド光として指し示さない部分が多くなるので、小さい方が好ましい。
【００３８】
ところで、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像する際の光軸（センサ光軸）とガイド光光軸とが一致していれば、ガイド光が指し示す範囲を読取可能範囲に完全一致させることができる。しかし、実際には、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像するまでの光路を遮らないようにしなくてはならないため、両光軸にずれが生じることは避けられない。したがって、そのずれをいかに小さくするかが重要となってくる。
【００３９】
そこで、本実施例では、上述したレーザダイオード用ミラー５２を用いることで、両光軸のずれを極力小さくしている。つまり、図６（ａ）に示すように、バーコード８からの反射光が光学的センサ３６の受光面に結像するまでの光路を遮らないようにレーザダイオード３０を配置すると共に、センサ光軸とガイド光光軸とを極力近接するよう、レーザダイオード３０からの照射光の光路をレーザダイオード用ミラー５２にて反射させるようにしたのである。このレーザダイオード用ミラー５２を使用しない場合には、図１０（ａ）に示すようにセンサ光軸を遮らないようにレーザダイオード３０ｂを配置しなくてはならず、レーザダイオード３０ｂの物理的大きさによって、センサ光軸と（ミラーを用いない場合の）ガイド光光軸を十分に近接させることができなくなる。そこで、レーザダイオード用ミラー５２を用いてレーザダイオード３０の物理的大きさによる影響を排除することで、両光軸を極力近づけることができるようにした。
【００４０】
このように両光軸を近接させることの効果について簡単に説明しておく。例えば図１０（ｂ）に示すように長方形状の読取可能範囲Ｓがあり、ライン状のガイド光がその読取可能範囲Ｓの長手方向に照射される場合を考える。センサ光軸とガイド光光軸が交わる位置においては、ライン状のガイド光Ｇ１は、読取可能範囲Ｓの短手方向の中央部分に照射される。そして、両光軸が交わる位置よりも遠い位置であれば、ライン状のガイド光Ｇ２は、図１０（ｂ）で言えば読取可能範囲Ｓの短手方向の上方にずれ、一方、両光軸が交わる位置よりも近い位置であれば、ライン状のガイド光Ｇ３は、図１０（ｂ）で言えば読取可能範囲Ｓの短手方向の下方にずれる。レーザダイオード用ミラー５２を用いてセンサ光軸とガイド光光軸を極力近づければ、図１０（ｂ）に示したずれ度合いが小さくなるため、読取可能範囲Ｓを示すガイド光としての機能が発揮できる範囲が広くなる。
【００４１】
なお、本実施例ではレーザダイオード用ミラー５２として平面ミラーを用いているが、これは、平面でないミラー（例えば凹面ミラーや非球面ミター）を用いる場合は、生成されたガイド光が湾曲してしまい、直線にならないためである。また、図３を参照して説明したように、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２は、サブホルダ５４に組み付けられており、サブホルダ５４をセンサ光軸方向に移動することで、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２を一体的に移動できるようにされている。このように移動すれば、センサ光軸とガイド光光軸との交差角を調整できる。両光軸の交差角には所望の値が存在するが、それ実現するためには精度の高い部品作成及び組み付けが必要となる。そこで、本実施例では、後から調整できる機構を設けることで、精度の高い部品作成及び組み付けを厳格に要求しなくて済むようにした。
【００４２】
なお、本実施例では、ガイド光照射用レンズ５０とレーザダイオード用ミラー５２とを一体的に移動させるようにしたが、個別に移動可能に構成しても構わない。これらの部材の少なくともいずれか一方を移動させることで、両光軸の交差角を調整できるからである。
【００４３】
さらに、本実施例においては、ガイド光光軸の配置に関して次のような工夫も施している。つまり、図１などからも判るように、センサ光軸を含み、且つ光学的センサ３６の受光面の短手方向の平面上に、ガイド光光軸が存在するよう、レーザダイオード３０やガイド光照射用レンズ５０、及びレーザダイオード用ミラー５２を配置している。
【００４４】
このようにガイド光光軸を配置したことの効果について簡単に説明しておく。図６でも説明したように、ガイド光は読取可能範囲Ｓの長手方向（幅方向）にライン状に照射されることとなり、このラインの長さで読取可能範囲Ｓの幅を示すこととなる。この場合、図１１（ａ）に示すように、光学的センサ３６の受光面の短手方向と同一平面内にセンサ光軸とガイド光光軸とを配置させないと、受光面の長手方向に見た場合に両光軸がずれていることにより、読取位置によってガイド光の示す範囲と読取可能範囲Ｓとの関係が変化してしまった場合に、ガイド光を頼りに読取可能範囲Ｓをユーザが探す際に不便になる。例えばガイド光の指し示す範囲が読取可能範囲Ｓと等しく設定してあった場合、両光軸がずれることで、図１１（ａ）及び（ｃ）に示すように、特定の位置ではガイド光Ｇ１１が読取可能範囲Ｓを適正に示していても、図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示すように、それ以外の位置では、ガイド光Ｇ１２，Ｇ１３の指し示す範囲の一端が読取可能範囲Ｓから外れてしまう可能性が高くなる。
【００４５】
したがって、本実施例のように、センサ光軸とガイド光光軸とを光学的センサ３６の受光面の短手方向の同一平面に配置すれば、このような不都合はなくなる。つまり、図１０を参照して示したように、両光軸が受光面の短手方向にずれていても、それは、特定の位置で読取可能範囲Ｓの中央付近を指し示していたラインがラインの長手方向と直交する方向に移動するだけであるからである。
【００４６】
なお、本実施例の場合には、バーコード読取装置１の全体形状として、いわゆる首曲がり構造を採用したため、バーコード８からの反射光の光路を変更させて結像レンズ３４に入射させる必要がある。また、それ以外にも、ＬＥＤ２６から照射された読取光やレーザダイオード３０から照射されたガイド光の光路も同様に変更させる必要がある。そこで、１枚の反射ミラー３２でこれら３つの光の光路を変更させるようにした。このようにすれば、構成の簡素化に有効である。
【００４７】
また、本実施例のバーコード読取装置１においては、読取光の光源として非コヒーレントな発光素子であるＬＥＤ２６を用いているため、レーザ光を読取光として用いた場合のノイズは生じない。一方、ガイド光の光源としてはレーザ発光素子であるレーザダイオード３０を用いているため、指向性が相対的に高く、離れたところにある読取対象に記載されたバーコード８を読み取る場合にも、読取可能な範囲を示すガイド光を視認し易くなる。つまり、従来のようにＬＥＤをガイド光の光源として用いた場合、光源の大きさは有限の値（例えば数百μｍ）を持ち、レンズやミラーなどの光学系によって結像させた場合、光学系の倍率によって光源が拡大され、ある大きさ以下には集光できない。これに対して光源としてレーザダイオード３０を用いた場合、光源の大きさは理論上無限小（点光源）のため、結像光学系の倍率によらず（回折の影響を受けはするが）小さなスポットに集光することができる。そして、ガイド光照射用レンズ５０によってライン状に拡げた場合も、細くてくっきりしたラインを実現できる。そのため、従来のＬＥＤによるガイド光の場合は周囲の照度が高いというこのガイド光が見えなくなっていたが、レーザダイオード３０を光源とすることでこのような不都合がなくなり、ガイド光として好適に機能させることができる。
【００４８】
［その他］
（１）上記実施例では、ライン状のガイド光の内の一部を他よりも明るくするためにガイド光照射用レンズ５０を用い、ガイド光中の他の範囲よりも明るい部位については、レーザダイオード３０からの照射光をライン状に拡げる際の拡がり度合いを他の範囲よりも小さくする形状にすることで実現したが、他の手法を採用することもできる。例えば、図１２に示すように、部位によって光の透過率の異なるフィルタを掛けて部分的に照度を落とすことで実現することも可能である。図１２の場合には、中央部の透過率が端部に比べて低いため、端部の照度が相対的に高くなる。また、図１３に、部位によって光の透過面積が異なる絞りを用いて部分的に照度を落としてもよい。図１３の場合には、中央部の透過面積が端部に比べて狭いため、端部の照度が相対的に高くなる。但し、図１２や図１３に示したようにフィルタや絞りを用いた場合は、部分的に光の透過を抑制する手法であるために全体的な照度は低下する。したがって、上述したガイド光照射用レンズ５０を用いる方が好ましいと言える。
【００４９】
なお、ガイド光について付言するならば、ライン状に限らず、例えば読取可能範囲の両端部分や中央部分あるいはその両方をスポット的に照射するようにしてもよい。
（２）上記実施例では、１列に配列された４個のＬＥＤ２６をケース１２の左右それぞれに配置したが、ＬＥＤ２６は読み取りに十分な光量があれば１個でも良く、また、必要に応じて５個以上のＬＥＤ２６で一つのＬＥＤ群を構成しても良い。
【００５０】
（３）上記実施例では、バーコード読取装置１として実現した場合について説明したが、２次元コードを読み取る装置として実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としてのバーコード読取装置のヘッド部分の内部構造を示す概略説明図である。
【図２】そのバーコード読取装置の制御系統のブロック図である。
【図３】そのバーコード読取装置のガイド光照射用レンズとレーザダイオード用ミラーがサブホルダに組み付けられている様子を示す説明図である。
【図４】一実施例としてのガイド光照射用レンズの形状説明図である。
【図５】光源の光強度分布をそのまま転写する図４（ａ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図６】端部を明るくする分布を実現する図４（ｂ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図７】中央部を明るくする分布を実現する図４（ｃ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図８】端部及び中央部を明るくする分布を実現する図４（ｄ）のレンズによる照射光を例示する説明図である。
【図９】ライン状のガイド光が示す範囲（Ｈ１）と読取可能範囲の幅（Ｈ２）との関係を示す説明図である。
【図１０】実施例のレーザダイオード用ミラーを用いることによる効果を用いない場合と比較して示す説明図である。
【図１１】ガイド光光軸の配置がもたらす効果についての説明図である。
【図１２】フィルタを用いてガイド光の強度分布を可変にした場合の説明図である。
【図１３】絞りを用いてガイド光の強度分布を可変にした場合の説明図である。
【符号の説明】
１…バーコード読取装置 ８…バーコード
１２…ケース ２２…読取口
２６…発光ダイオード（ＬＥＤ） ２７…読取光照射用レンズ
２８…ＬＥＤ発光駆動回路 ３０…レーザダイオード（ＬＤ）
３１…レーザダイオード発光駆動回路 ３２…反射ミラー
３４…結像レンズ ３５…センサ用ミラー
３６…光学的センサ ４０…波形整形部
４２…メモリ ４４…マイクロコンピュータ
４６…出力回路 ４８…ブザー装置
５０…ガイド光照射用レンズ ５２…レーザダイオード用ミラー
５４…サブホルダ ５５…長穴
５８…メイン基板 ６０…光学ホルダ
Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ１１〜Ｇ１３…ガイド光
Ｈ１…ガイド光の照射範囲 Ｈ２…読取可能範囲の幅
Ｓ…読取可能範囲
Claims (14)
- 非コヒーレントな発光素子を光源とし、光学情報が記載された読取対象に読取光を照射する読取光照射手段と、
レーザ発光素子を光源とし、装置が読み取り可能な範囲を示すガイド光を前記読み取り対象に照射するガイド光照射手段と、
前記読取対象からの反射光が結像用光学系によって受光面に結像されると、該反射光を強弱を電気信号に変換して出力する光学的センサとを備えることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１記載の光学情報読取装置において、
前記非コヒーレントな発光素子は発光ダイオードであり、前記レーザ発光素子はレーザダイオードであることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１又は２記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、前記レーザ発光素子からの照射光を、前記受光面の長手方向にライン状に拡げてガイド光を生成するためのガイド光照射用レンズを備えていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項３記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、
前記読取対象からの反射光が前記光学的センサの受光面に結像するまでの光路を遮らないように前記レーザ発光素子が配置されていると共に、前記光学的センサの光軸と前記ガイド光の光軸とを極力近接するよう、前記レーザ発光素子からの照射光の光路を変更させてガイド光とするガイド光用光路変更部材を備えていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項４記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光用光路変更部材は平面ミラーであることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項４又は５記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射用レンズ及びガイド光用光路変更部材の少なくともいずれか一方は移動可能に構成されていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項６記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射用レンズと前記ガイド光用光路変更部材とは同じ保持部材に組み付けられており、当該保持部材を操作することで、両者を移動可能に構成されていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜７のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記光学的センサの光軸を含み、且つ前記受光面の短手方向の平面上に、前記ガイド光の光軸が存在することを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜８のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光が示す範囲は、前記光学的センサの視野と等しいか又は所定量だけ小さくされていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜９のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、前記レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げると共に、ラインの両端付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成することを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜９のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、前記レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げると共に、ラインの中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成することを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜９のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、前記レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げると共に、ラインの両端付近及び中央付近がそれ以外の範囲よりも明るいガイド光を生成することを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１０〜１２のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記ガイド光照射手段は、前記レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げてガイド光を生成するためのガイド光照射用レンズを備えており、
当該ガイド光照射用レンズは、前記ガイド光中の他の範囲よりも明るい部位については、前記レーザ発光素子からの照射光をライン状に拡げる際の拡がり度合いを他の範囲よりも小さくする形状にされていることを特徴とする光学情報読取装置。 - 請求項１〜１３のいずれか記載の光学情報読取装置において、
前記読取対象からの反射光の光路を変更させて前記結像用光学系に入射させるための光路変更部材を備えていると共に、
当該光路変更部材によって、前記読取光及びガイド光の光路も変更させるよう構成したことを特徴とする光学情報読取装置。
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