JP3730673B2 - Optical information reader - Google Patents

Optical information reader Download PDF

Info

Publication number
JP3730673B2
JP3730673B2 JP30259494A JP30259494A JP3730673B2 JP 3730673 B2 JP3730673 B2 JP 3730673B2 JP 30259494 A JP30259494 A JP 30259494A JP 30259494 A JP30259494 A JP 30259494A JP 3730673 B2 JP3730673 B2 JP 3730673B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focusing lens
focusing
light
signal
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP30259494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08129600A (en
Inventor
浩 早川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optoelectronics Co Ltd filed Critical Optoelectronics Co Ltd
Priority to JP30259494A priority Critical patent/JP3730673B2/en
Publication of JPH08129600A publication Critical patent/JPH08129600A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3730673B2 publication Critical patent/JP3730673B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この出願の発明は、光ビームを用いて光学的情報を読み取るための光ビーム走査式光学的情報読取装置に関する。特に、近点から遠点まで、長深度に亙って、光学的情報を精密に読み取るための可変焦点形光ビーム走査式光学的情報読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば物流分野では、一般に、固定スキャナとラベルとの距離が一定していない。
そのため、自動焦点形固定スキャナが賞用されている(1992年7月1日株式会社工業調査会発行、浅野恭右外1名編「これからのバーコードシステム」第203〜204頁参照)。
図18は、その種の従来の自動焦点形固定スキャナの動作原理図である。
その種の自動焦点形固定スキャナは、筐体1と、レーザ素子2と、収束光学系3と、ポリゴンミラー装置4と、受光光学系(図示しない。)と、距離計6とで構成されている。
レーザ素子2、収束光学系3、ポリゴンミラー装置4、及び受光光学系は、筐体1内に収納されている。
しかし、距離計6だけは、筐体1内に収納されず、外部に配設されている。
【0003】
収束光学系は、収束レンズ31、収束レンズ移動機構(図示しない。)、収束レンズ位置サーボ機構等で構成されている。サーボポテンショメータ3Pは、収束レンズ位置サーボ機構の一部である。
サーボポテンショメータ3Pの可動部は、レンズ移動機構に連結され、収束レンズ31やレンズ移動機構と共に、収束光学系の可動部を構成している。
距離計6からの距離信号DSは、サーボポテンショメータ3Pに与えられる。収束レンズ位置サーボ機構は、収束レンズ31の位置を調節して、その焦点をラベル表面に合致させる。
【0004】
図19は、従来の自動焦点形固定スキャナを利用した物流仕分けシステムの一例を示す模式図である。
この種の従来例の距離計6は、測距用投光器6Pと測距用受光器6Rとで構成され、測距用受光器6Rは、図示の如く、垂直方向に配列された複数個の受光素子で構成され、測距用投光器6Pも同様に、垂直方向に配列された複数個の発光素子(図示しない)で構成されている。
バーコード記号pを付された各個の物品は、コンベアに載って、測距用投光器6Pと測距用受光器6Rとの間を通過する。
上記の距離計6は先ず、遮光を検知した受光素子の内、どれが最高位の受光素子かを判別することによって、コンベア上の物体の高さhを検知することが出来る。
固定スキャナの高さHは既知であるから、固定スキャナとバーコード記号pとの間の距離Dは、次式によって、算出することが出来る。
=H−h (1)
その余の動作は、図14のそれと同様である。
【0005】
【従来技術の問題点】
図19の自動焦点形固定スキャナに使用されている距離計6は、測距用投光器6Pと被読取物Tと測距用受光器6Rとが一直線上にあるようにするため、占有体積が大きくなるから、本質的に小形化が困難である。その上、測距用投光器6Pと測距用受光器6Rとは、本質的に固定式であるから、光ビーム走査形の手持式スキャナに搭載することは、不可能である。
(ついでながら、産業分野を異にするテレビカメラの分野においては、空間周波数成分の変動を利用した合焦装置(詳説すれば、焦点整合がとれた時は映像信号(空間周波数信号)中の高調波成分が増大し、焦点整合から外れた時は減少するという現象を利用した合焦装置)が利用されているが、手持式スキャナに搭載するには、構成が複雑で、大形である。)
図18の収束光学系3中の可動部は、前述の如く、収束レンズ31や収束レンズ移動機構の外部に、それらと結合したサーボポテンショメータ3Pの可動部を含有するから、その分、質量が大となる。従って、その分移動速度が遅くなるから、読取距離を急変させた場合は、これに追従することが困難となる。
又、構成が複雑であり、一層の小形化が困難である。
【0006】
【発明の目的】
それ故、この出願の発明の第1の目的は、被読取物が遠点にあったり近点にあったりして読取距離が一定しない時でも、光学的情報を正確に読み取ることが出来る、超長読取深度の光学的情報読取装置を提供することにある。別言すれば、読取範囲の非常に大きな光学的情報読取装置を提供することにある。
この出願の発明の第2の目的は、小形、軽量、且低コストの合焦装置及び測距装置を実現することによって、全体としても小形、軽量、且低コストの光学的情報読取装置を提供することにある。
この出願の発明の第3の目的は、小形、軽量、且低コストの合焦装置及び測距装置を搭載した、手持式光学的情報読取装置を提供することにある。
【0007】
この出願の発明の第4の目的は、可変絞り装置を付加することによって、近点においては解像度の上り過ぎを防止し、遠点においてはその下がり過ぎを防止し、以って超長深度に亙って解像度を適正値に維持することが出来る、光学的情報読取装置を提供することにある。
この出願の発明の第5の目的は、光源の光量を、距離信号及び/又は走査角信号に基づいて、制御することによって、受光光量を適正値に維持することが出来る、光学的情報読取装置を提供することにある。
この出願の発明の第6の目的は、温度変化に起因する、構成部材の形状、寸法、物性の変化に基づく、装置全体の特性の変化を補償することにある。
この出願の発明の第7の目的は、前面に走査ミラー、後面に受光ミラーを有する振動ミラー形走査装置を使用することによって、即ち後面の受光ミラーを受光専用に利用することによって、受光口径を大きくし、従って受光光量を大きくすることが出来る、光学的情報読取装置を提供することにある。
【0008】
【目的を達成するための手段】
上記の諸問題を解決し、且上記の諸目的を達成するために、この出願の発明による光学的情報読取装置は、
被読取物Tを走査する光ビームを発出する光源2と、
光源2から発出した光ビームを被読取物T上に合焦させる合焦装置3と、
上記光ビームを、水平面内において、周期的に反射偏向させる振動ミラー形走査装置4と、
被読取物Tから反射して来た反射光を所定の位置に集光する受光光学系5と、受光光学系5の後段に配設され、上記反射光を電気的アナログ信号に変換する光電変換器7と、
光電変換器7の出力端子に接続された信号処理部8と、
振動ミラー形走査装置4から被読取物Tまでの距離を測長する測距装置6と、
これらの要素の全部又は一部を収納する筐体1と
で構成し、
測距装置6と合焦装置3とは、測距装置6からの距離信号を、合焦装置3に対して位置指令信号として与えるように、接続したものである。
【0009】
上記の合焦装置3は、合焦レンズ31と、合焦レンズ位置検出手段32と、合焦レンズ移動手段33と、合焦レンズ位置サーボ回路34とで構成される。合焦レンズ位置検出手段32は、サーボポテンショメータ等の機械的手段を使用せず、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLと合焦レンズ位置検出用受光器32PS等の光学的手段を使用して構成したものである。合焦装置3には、可変絞り装置10を付加することが出来る。
上記の振動ミラー形走査装置4は、振動ミラー41と電磁式駆動手段とを一体的に構成したものを使用することが出来る。
上記の測距装置6は、測距専用の投光器を使用せず、測距用受光レンズと測距用光電変換器と演算回路とで構成したものである。
光源2には、振動ミラー形走査装置4と被読取物Tとの間の距離変動に起因する受光光量の変動を補償する自動輝度制御装置を付加することが出来る。
合焦装置3、可変絞り装置10、自動光源輝度制御装置には、温度補償装置を付加することが出来る。
【0010】
【発明の作用】
光源2から発出した光ビームは、振動走査形ミラー装置4によって、周期的に反射偏向せしめられ、被読取物T上を反復的に走査せしめられる。
被読取物Tからの反射光は、受光光学系5を経由して、光電変換器7に至り、電気的アナログ信号に変換される。電気的アナログ信号は、信号処理部8以下においてディジタル信号に変換され、光学的情報が解読される。
測距装置6は、測距用受光レンズ6Lと測距用光電変換器6Sと測距用演算回路6Cとを使用し、被読取物Tからの走査光由来の反射光のみを利用して、振動ミラー形走査装置4から被読取物Tまでの距離を直接的に測定して、距離測定信号を出力する。測距装置6は、測距専用の投光器を使用せず、又、測距用演算回路6Cも簡単であるから、小形且軽量となる。
【0011】
合焦装置3の合焦レンズ位置検出手段32は、例えば光ビームの1走査周期中に合焦レンズ31の位置を検出し、合焦レンズ位置サーボ回路34に対して、合焦レンズ位置検出信号を、与える。
合焦装置3の合焦レンズ位置サーボ回路34は、測距装置6からの距離測定信号に基づく合焦レンズ位置指令信号と台焦レンズ位置検出手段32との差が零になった時、一定所望の出力電流を、合焦レンズ移動手段33に与える。
合焦装置3の合焦レンズ移動手段33は、合焦レンズ位置サーボ回路34からの差信号に基づいて台焦レンズ31を光軸に沿って移動させることによって、走査用光ビームの焦点を、近点から遠点まで、超長深度に亙って、移動させることが出来る。光ビームの焦点は、被読取物Tと合致せしめられる。
合焦装置3は、サーボポテンショメータ等の機械的手段を用いていないから、小形軽量となる。
【0012】
可変絞り装置10は、被読取物Tが近点にある時(従って、合焦レンズを近点に合焦させた時)には、可変絞りIの開口口径を相対的に小さくし、可変絞り出射時の光ビーム径2のωを相対的に小さくすることによって、近点におけるビームウエスト径を相対的に太くすると共に、近点の前後におけるビーム径2ωZCの急激な変化を防止する。これによって、可変絞り装置10は、光ビームの近点合焦時におけるビームウエスト径2ωOCの細くなり過ぎと、近点前後のビーム径2ωZCの急激な増加とを防止し、S/N比の減少を防止することが出来る。
又、可変絞り装置10は、被読取物Tが遠点にある時(従って、合焦レンズを遠点に合焦させた時)には、可変絞りIの開口口径を相対的に大きくし、可変絞り出射時の光ビーム径2ωを相対的に大きくすることによって、遠点におけるビームウエスト径2ωOFを相対的に小さくする。これによって、可変絞り装置10は、光ビームの遠点合焦時におけるビームウエスト径2ωOFの太くなり過ぎを防止し、以ってS/N比の減少を防止することが出来る。
【0013】
【実施例】
(第1の実施例)
この出願の発明による光学的情報読取装置の第1の実施例について説明する。
先ず、その全体構成について、概括的に説明する。
図1は、この出願の発明の第1の実施例の全体構成を示す図である。
図1において、2は光源(例えばレーザダイオード)、2Dは光源駆動回路、3は合焦装置、4は振動ミラー形走査装置、5は受光光学系、6は測距装置、7は光電変換器(受光器)、8は信号処理部、9は集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)、TSは温度センサ、Tは被読取物である。筐体1の記載は省略してある。
【0014】
上記の諸要累は、光源2から発出した光が、合焦装置3、振動ミラー形走査装置4の第1のミラー(走査用ミラー)41、被読取物T、受光光学系5の集光兼偏向手段5CP、及び振動ミラー形走査装置4の第2のミラー(受光ミラー)41を経由して、光電変換器(受光器)7に到達し得るように、配置される。光電変換器(受光器)7の出力端子には、信号処理部8が接続される。
測距装置6の測距用受光レンズ6Lは、振動ミラー形走査装置4の走査ミラー41から横方向に距離dだけ離隔した位置に配設される。
測距装置6は、走査ミラー41と被読取物Tとの間の距離(又は被読取物Tと測距用受光レンズ6Lとの間の距離)を測定して、距離信号DSを出力する。
合焦装置3は、上記の距離信号DSに基づいて合焦レンズ31を光軸方向に移動させ、従って光源2と合焦レンズ31との間隔を変化させて、焦点を被読取物T上に合致させる。
この間、温度センサTSの出力信号に基づいて、システム全体の温度特性が補償される。
又、光電変換器7(又は測距用光電変換器6S)の出力に基づいて、若しくは走査角信号に基づいて、光源2の輝度が制御される。
かくして、被読取物T上のバーコード記号pが読み取られる。
【0015】
次に、第1の実施例の部分構成及び部分動作について説明する。
(第1の実施例の合焦装置)
図2は、第1の実施例に使用する合焦装置3の動作原理図であり、図3は、同実施例に使用する合焦装置3の要部をなす光学的合焦ユニット3Uを示す図である。
図2において、31は合焦レンズ、3Hは筒状の合焦レンズホルダ、32は合焦レンズ位置検出手段、33は合焦レンズ移動手段、34は合焦レンズ位置サーボ回路(エラー増幅器)、35は電子的分圧器である。
合焦レンズ31は、ガラス又は合成樹脂等の透明材料からなる。
合焦レンズ位置検出手段32は、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLと合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSと、合焦レンズ位置演算回路32PCとからなる。
【0016】
筒状の合焦レンズホルダ3Hには、その周壁を、例えば図示の如く、若干斜め方向に貫通する光の側路(即ち、径方向(ラジアル方向)よりも若干前方に傾いた方向に貫通する光の側路)が形成され、ここに合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLが埋め込まれる。
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLによる集光点には、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSが配設され、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの出力端子には合焦レンズ位置演算回路32PCが接続される。
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの出力、即ち合焦レンズ位置検出手段32の出力は、合焦レンズ位置検出信号となる。合焦レンズ位置検出信号の大きさは、合焦レンズホルダ3Hの位置の関数であり、従って又、合焦レンズ31の位置の関数である。
【0017】
合焦レンズ移動手段33は、可動線輪駆動回路33CDと、可動線輪33C等からなる。可動線輪33Cは、合焦レンズホルダ3Hに連結される。
合焦レンズ位置サーボ回路(エラー増幅器)34は、例えば演算増幅器を用いて構成され、+端子への入力電圧と−端子への帰還電圧との合成電圧が略零の状態で、一定所望の出力電流となる。
合焦レンズ位置サーボ回路34の+端子には、測距装置6から直接、又は集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9を介して、合焦レンズ位置指令信号が与えられる。又、−端子には、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSから、合焦レンズ位置演算回路32PCを介して、合焦レンズ位置検出信号が与えられる。(電子的分圧器35については後述する。)
合焦レンズ位置サーボ回路34の出力(電流)は、可動線輪駆動回路33CDに与えられ、可動線輪駆動回路33CDの出力(電流)は、可動線輪33Cに与えられる。
合焦レンズ位置指令信号と合焦レンズ位置検出信号との差の信号が零になった時、可動線輪33Cは停止(静止)する。
【0018】
図3(a)は、第1の実施例に使用する合焦装置3の要部をなす光学的合焦ユニット3Uの縦断面図であり、同図(b)は、これに使用する支持バネ3SPの正面図、同図(c)は、合焦レンズ位置検出用受光器の動作原理図である。
図3(a)において、2は光源(例えばレーザ)、31は合焦レンズ、3Hは合焦レンズホルダ、3SP,3SPは1対の支持バネ、3Bは鏡筒(バレル)、32PLは合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ、32PSは合焦レンズ位置検出用受光器、33Cは可動線輪、33Mは永久磁石、33Yは継鉄(ヨーク)である。
【0019】
合焦レンズ31は合焦レンズホルダ3Hによって保持され、合焦レンズホルダ3Hは1対の支持バネ3SP,3SPによって支持・挟持され、両支持バネ3SP,3SPは、例えば、鏡筒3Bの内周壁に設けた段部によって、それぞれ固定される。
合焦レンズホルダ3H及び1対の支持バネ3SP,3SPは、共同して、合焦レンズ支持手段39を構成する。
支持バネ3SPは、例えば図3(b)の如く、外側リング、内側リング、両リングを連結する数本の連結部(例えば3本の連結部)とで、構成される。支持バネ3SPのバネ作用は、例えば3本の連結部によって、担持される。各連結部には、所要のバネ力に応じて、適宜の長さが与えられる。
合焦レンズホルダ3Hは、1対の支持バネ3SP,3SPによって挟持されているから、完全に光軸方向にのみ移動可能となる。従って、合焦レンズ31も完全に光軸方向にのみ移動可能となる。
【0020】
環状の可動線輪33Cは、合焦レンズホルダ3Hの光源側に直列的に連結されている。
上記の諸要素のうち、合焦レンズ31、合焦レンズホルダ3H、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PL、及び可動線輪33Cは、共同して、可動部を構成する。
可動線輪33Cの外側には、環状の永久磁石33Mが同軸状に配設され、該環状の永久磁石33Mの外側には、略環状又は有孔皿状(以下、単に「環状」という。)の継鉄33Yが配設される。
略環状の継鉄33Yは、鏡筒3Bの内周壁に固定される。
【0021】
環状の永久磁石33Mは、例えば径方向(ラジアル方向)に着磁される。
継鉄33Yは、鉄その他の強磁性体製であるから、永久磁石33Mの磁束を可動部の可動線輪33Cへ効率よく導く。
可動線輪33Cは、通電により、軸方向に、正又は負の力を受ける。受ける力は、駆動電流の大きさと、駆動電流に交差する磁界の大きさとの積に比例する。
そのため、可動線輪33Cが軸方向に前進若しくは後退する。
即ち、可動線輪33Cに対して駆動電流を供給すると、合焦レンズ31は、駆動電流の正負に応じて、軸方向に前進若しくは後退することとなる。
【0022】
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLは、可動部の一部をなす合焦レンズホルダ3Hの周壁に埋め込まれる。合焦レンズ位置検出用ボジションレンズ32PLの内側表面の位置は、合焦レンズ31よりも光源寄りにあり、その光軸は、図示の如く、合焦レンズホルダ3Hの径方向(ラジアル方向)よりも若干前方に傾斜させてある。(但し、傾斜の有無は本質的な事項ではない。)
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLの光軸(の延長線)と交差する、鏡筒3Bの周壁部分には、図示の如く、貫通孔が穿設され、該鏡筒3Bの外周壁寄りに合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSが配設される。
【0023】
鏡筒3Bの貫通孔の断面形状及び合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの受光面形状は何れも、縦長であって、それらの長手方向寸法は、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLの移動範囲を完全にカバーするに足る大きさを有していなければならない。(しかし、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSが、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLの移動方向(合焦レンズ31の光軸方向)と平行である必要はない。)
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLの内側表面に到達したレーザ光(側部光)は、図3の合焦レンズ位置検出用レーザ光3LLの如く、合焦レンズホルダ3Hの外側に導出され、合焦レンズ位置検出用受光器32PSの受光面に入射せしめられる。合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLは、レーザ光3LLの集光点が合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの受光面と合致するように、設計される。
【0024】
上記の諸要素のうち、鏡筒3B、合焦レンズ位置検出用受光器32PS、永久磁石33M、及び継鉄(ヨーク)33Yは、共同して、固定部を構成する。
そして、上記の固定部と、前記の可動部と、前記の支持バネ3SPとは、共同して、光学的合焦ユニット3Uを構成する。
光源2は、この実施例では、図示の如く、鏡筒3Bの内部に、しかも可動線輪33Cの内方空間に配置され、継鉄(ヨーク)33Yによって支持される。
これによって、軸方向の寸法が縮小される。
【0025】
合焦レンズ31の位置と、合焦レンズ31による光の集光位置との関数関係について説明する。
図14は、合焦レンズ31による光の集光位置を示す図である。
焦点距離fなる合焦レンズ31を、図示の如く、光源2から距離fの位置に置いた場合、合焦レンズ31から出た光は、平行光となる。
そこでこの位置を、合焦レンズ31に関して、基準位置とすることが出来る。或は合焦レンズ31の光軸方向に即してx軸をとり、この位置を原点(x=0)とすることが出来る。
合焦レンズ31が基準位置(x=0)からΔfだけ反光源側(被読取物T側)に遠ざかると、レーザ光は合焦レンズからfの位置(x=f)に集光する。
【0026】
見易くするため、f+Δf=fとおくと、上記の関係は、レンズの公式
(1/f)=(1/f)+(1/f
として、良く知られている。上式を変形すれば、次式が得られる。
=(1/Δf)f +f (2)
即ち、fは(1/Δf)に比例する。
合焦レンズ31から測距原点までの内部光路長をL、測距原点からバーコードまでの距離をDとすれば、fは次式によって与えられる。
=D+L (3)
式(2)、(3)から、次式が得られる。
Δf=f /(f−f)=f /(D+L−f) (4)
式(4)のΔfは、距離信号Dに基づく合焦レンズ位置指令信号と解することが出来る。かかるΔfを、以下、Δfと書く。
【0027】
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PS及び合焦レンズ位置制御回路34について説明する。
図15は、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの側面図、及び合焦レンズ位置制御回路34のブロック図である。
図15において、32PSは合焦レンズ位置検出用光電変換器、34は合焦レンズ位置制御回路、33Cは可動線輪、33CDは可動線輪駆動回路、9は集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)である。
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの動作特性は、以下の通りである。
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSは、その受光面にスポット光が到来すると、A端に電流Iを、B端に電流Iを発生する。電流I及びIの大きさは、スポット光が当たった位置によって異なる。
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの長手方向に沿ってx′軸をとり、A端を原点(x′=0)、B端をx′=Wとし、且簡単のためスポット光の強さが一定であるとすると、電流I,Iの大きさはそれぞれ次の通りとなる。
=p(W−x′),I=px′ (5)
但し、pは比例定数。
【0028】
合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSは、図3(a)の如く、光学的合焦ユニット3Uの鏡筒3Bに固定されているから、移動しない。
これに対して、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLは、前述の如く、光学的合焦ユニット3Uの可動部(例えば可動線輸33C)に連結されているから、合焦レンズ31の移動につれて移動する。
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLは、図3(a)の如く、レーザ光源2の不要光(合焦レンズ31に入射しない側部光)を取り込み、且集光して、合焦レンズ位置検出用レーザ光3LLを形成する。その光点(または光条)は、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの受光面に当てられる。
かくして、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLにより集光された光点(または光条)は、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PS上を、合焦レンズ31の移動につれて移動する。合焦レンズ31の移動距離をΔf、光点(または光条)の移動距離をΔf′とすれば、近似的に次式が成立する。
Δf′=aΔf (6)
但し、aは比例定数。
上記の比例定数aは、図3(a)から明らかな如く、略1に近い値である。
【0029】
いま、Δf=0(従ってx=0)のとき、x′=gとする。
即ち、合焦レンズ31が基準位置(x=0)にあるとき、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLにより集光された合焦レンズ位置検出用レーザ光3LLの光点が、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PS上に当たる点(位置)を、x′=gとする。
そして、x=Δfのとき、x′=g+Δf′とする。
即ち、合焦レンズ31が基準位置からΔfだけ被読取物T側に移動したとき、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLにより集光された合焦レンズ位置検出用レーザ光3LLの光点が、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PS上に当たる点(位置)を、図3(a)の如く、x′=g+Δf′とする。
そうすると、式(5)、(6)に基づいて、次式が得られる。

Figure 0003730673
但し、Wは合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSの全受光幅。
この式は、入射光量が変化しても成立する。
【0030】
式(7)を変形すれば、次式となる。
Δf=〔{WI/(I+I)}−g〕/a (8)
式(8)によるΔfは、合焦レンズ位置測定信号である。この場合のΔfを、以下、Δfと書く。
原理的には、式(4)による合焦レンズ位置指令信号Δfと、式(8)による合焦レンズ位置測定信号Δfとを、図2の合焦レンズ位置サーボ回路34中の差動増幅器(エラー増幅器)の各入力端子に印加することが可能である。
合焦動作が開始すると、Δfが増大し、従ってΔfが増大するが、ΔfがΔfと一致した所で、合焦レンズ31が停止する。そして、合焦動作が終了する。
【0031】
図15に戻って、電子的分圧器35及びエラー増幅器E(即ち合焦レンズ位置サーボ回路34)について説明する。
A端からの電流信号I、及びB端からの電流信号Iは、それぞれ電圧信号に変換され、V,Vとなる。
A端からの電圧信号Vは加算器Aに印加され、B端からの電圧信号Vは加算器A、及びエラー増幅器Eの−に印加される。
加算器Aでは、和信号V+Vが作られる。
和信号V+Vは、電子的分圧器VDの第1の入力端子に印加される。
式(7)は、電圧信号V、V並びにV+Vを用いて、次のように、書き換えられる。
/(V+V)=(aΔf+g)/W (9)
=(V+V)(aΔf+g)/W (10)
式(10)は、入射光量が変化しても成立する。
中央制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9は、分圧制御信号DCSを、電子的分圧器VDの第2の入力端子に送る。
分圧制御信号DCSによる分圧比は、(aΔf+g)/Wである。
電子的分圧器VDは、和信号V+Vに、分圧比(aΔf+g)/Wを乗じた値を出力する。
【0032】
電子的分圧器VDの出力と、実際のVとを、エラー増幅器E(即ち合焦レンズ位置サーボ回路34に入力し、その出力を可動線輪33Cに印加する。
合焦動作が開始すると、Δfの増大につれてΔf′が増大し、従って、実際のVが増大するが、Vが(V+V)(aΔf+g)/Wと合致した所で、合焦レンズ31が停止する。そして、合焦動作が終了する。
かくして、合焦レンズ31を、中央制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9が指令した位置(x=Δf)に、保持する事ができる。
式(4)、(8)に基づく合焦動作(図2参照)と、式(10)に基づく合焦動作(図15)は、本質的に等価である。但し、演算回数は後者の方が少なくて済む。
図15の電子的分圧器VDには、デジタルアナログコンバータA/Dや、EPOT(サイコーネー)等が利用できる。
合焦レンズ位置検出のための専用光源は、必要でない。
【0033】
(第1の実施例の測距装置)
第1の実施例に使用する第1の測距装置について説明する。
図4は、同実施例に使用する第1の測距装置の原理説明図である。
図4(a)において、2は光源、41は振動ミラー、Tは被読取物、6Lは測距用受光レンズ、6sは小径の測距用光電変換素子、a,は振動ミラー41の走査中心線(即ち読取方向中心線)、bは測距用受光レンズ6Lの受光中心線である。
測距専用の投光光源は、必要としない。
【0034】
説明の便のため、
走査中心線aと受光中心線bとの間の距離をe、
振動ミラー41と被読取物Tとの間の距離(又は測距用受光レンズ6Lと被読取物Tとの間の距離)をD
走査中心線aと被読取物Tとの交点をA、
受光中心線bと被読取物Tとの交点をB、
点Aから測距用受光レンズ6Lに向かう反射光線をa
振動ミラー41から点Bに向かう光線をb
振動ミラー41の中心点から線分ABを見込む角(走査中心線aと点Bに向かう光線bとのなす角=振り角)をθ
とする。
簡単のため、走査中心線aと被読取物Tとは直交している(即ち読取中心線aと被読取物Tとは直交している)ものとする。
eの値は所与であるから、振り角θが計測可能ならば、被読取物Tまでの距離Dは、次式で与えられる。
=e/tanθ (11)
【0035】
さて、測距用光電変換素子6sは小径であるから、受光中心線bから外れて到来する光線(例えば点Aから到来する光線a)は、図示の如く、測距用光電変換素子6sから外れることとなり、受光されない。
従って、測距用光電変換素子6sで受光される光線は、受光中心線bに沿って到来する光線のみである。
走査ビームが点Aを通過する時点tは、走査用同期信号に基づいて決定することが出来る。走査ビームが点Bを通過する時点tは、測距用光電変換素子6sの出力が極大になる時点であるから、出力極大時点を検知することによって、検知することが出来る。出力極大時点の検出には、公知の手段が使用される。
【0036】
時点tと時点tとの時間差をtとすれば、振動ミラー41の中心点から線分ABを見込む角(振り角)θは、時間差tに比例する。即ち、
θ=kt (12)
但し、kは走査速度によって決まる比例定数。
従って、被読取物Tまでの距離Dは、次式によって与えられる。
=e/tan(kt)=e cot(kt) (13)
図4(b)は、図4(a)における被読取物Tを、点Aを中心として、反時計方向に角ψだけ、回転させた場合を示す。破線T′は、被読取物の回転後の現在位置を示す。
角ψの回転によって誤差D′が生じる。D′は次式によって与えられる。
′=e tanψ (14)
角ψ(ラディアン)が微小であれば、D′≒eψ≒0であるから、焦点整合に支障を来す虞(おそれ)はない。
【0037】
(第1の実施例の振動ミラー形走査装置)
第1の実施例に使用する振動ミラー形走査装置4について説明する。
図6(a)及び(b)は、同振動ミラー形走査装置の水平断面図及び垂直断面図である。
図6(a)及び(b)において、41は第1の反射ミラー(走査用ミラー)、41は第2の反射ミラー(受光用ミラー)、42は可動部、46はホルダ、47は固定継鉄(ヨーク)、49は駆動巻線である。
可動部42は、可動部本体と回転軸425とを含有し、可動部本体は、板状、棒状又は立体状であって、2個の可動磁石421、421と、可動継鉄422とを含有する。
第1の反射ミラー41と可動部本体と第2の反射ミラー41とは、一体的に構成する。
【0038】
駆動巻線49が通電されていない時は、可動体は図示の位置に静止する。
可動体を静止位置から適宜の角度回動させて釈放すると、可動磁石421と継鉄47との間に吸引力(磁気バネ力)が発生するから、可動体42は、自由往復振動を開始する。
駆動巻線49が通電された時は、駆動電流が可動磁石421の磁界と交差するから、可動磁石421に正又は負の偶力が作用する。その結果、可動体42は強制振動を開始する。
第1の反射ミラー41は、合焦装置2から到来した光ビームを、周期的に反射偏向させる。第2の反射ミラー41は、被読取物T上の飛点(光の移動点)から集光兼偏向手段5CPを経由して到来する反射光を、周期的に反射偏向させて、光電変換器7に向けて射出する。
集光兼偏向手段5CPは、集光レンズと反射プリズムとを、図示の如く、一体に構成したもので良いし、集光レンズと反射プリズムとを互いに別体として構成したものでも良い。
(尚、上記の振動ミラー形走査装置4については、この発明の出願人の出願に係る特願平6−87157号(特開平7−261109号公報)の明細書及び図面に詳細に説明されている。)
【0039】
(第1の実施例の受光光学系)
第1の実施例に使用される受光光学系5について説明する。
図1に戻って、5CPは集光兼偏向手段であって、集光作用と偏向作用とを兼ね備えたものである。
集光兼偏向手段5CPと第2の反射ミラー42(図6(a)参照)とは、共同して、受光光学系5を構成する。
集光兼偏向手段5CPは、被読取物T上の飛点(光の移動点)から到来する反射光を集光すると共に、集光した反射光の進行方向を変換して、第2の反射ミラー41に向けて射出する。第2の反射ミラー41は、到来した反射光を、周期的に反射偏向させて、光電変換器7に入射させる。
この実施例では、集光兼偏向手段5CPの受光口径を拡大することによって、受光光量を増加することが出来る。
【0040】
(第1の実施例の光源)
図1において、2は光源である。光源2としては、例えば、可視光ビームを発光する可視光半導体レーザ、又は、面発光形構造のLEDに極小径のメサ構造を用いたものを使用する。
光源2には、集光レンズを組み込むことが出来る。但し、該集光レンズは、前記の側部光を保存するものでなければならない。
【0041】
(第1の実施例の光源駆動回路)
第1の実施例の光源駆動回路について説明する。
光源2からの投光は、ビーム状光束であるので、バーコードと走査装置の距離が変化してもバーコードに入射する光パワーは変化しない。受光レンズに入射するバーコード面上からの反射光は、その距離により変化し、受光口径が一定の場合、受光光量はバーコードからの距離の2乗に反比例する。
測距により得られた距離データをもとに、投光光出力を制御すると、バーコードからの距離が変化しても受光量を一定に保つ事ができる。(但し、最大出射出力は、光放射安全規格等により制限される事がありる。)
【0042】
図17は、光源駆動回路2Dのブロック図である。この図は、光源にレーザダイオードを用いた場合である。
レーザダイオードLDから発光した光の一部は、光出力を観測する為のモニタ用ホトダイオードMPDに入射する。モニタ用ホトダイオードMPDは、レーザダイオードLDの発光出力に比例したモニタ電流を発生する。モニタ電流は抵抗Rで電圧信号ECに変換され、エラー増幅器Eの−端子に入力される。
エラー増幅器Eの+端子には、光出力制御電圧LPCSが入力される。
このモニター電圧ECは、エラー増幅器Eで光出力制御電圧LPCSと比較され、同一電圧となる様、レーザの発光出力が制御される。
上記の光出力制御電圧LPCSは、例えば集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9から送出された光出力制御信号(論理値)が、DAコンバータD/Aによってアナログ量に変換されてなるものである。
【0043】
(第1の実施例の温度補償装置)
図1において、TSは温度センサである。温度センサTSの温度測定信号を用いて、合焦装置3及び光源駆動回路2Dの温度補償を行うことが出来る。
温度センサTSとしては、温度特性が既知な感温素子(例えばサーミスタ、ダイオードなど)が利用できる。
サーミスタは、温度によって抵抗値が変化する素子であるから、その抵抗値を抵抗電圧変換回路により電圧値に変換し、その電圧値をA/Dコンバータでディジタル信号に変換してから、集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9に入力する。
合焦装置3の合焦レンズ位置サーボ回路34に対して、例えば温度測定信号に比例する信号を加算(減算)することが出来る。これによって、温度変動に伴う焦点の変動を防止することが出来る。その結果、合焦レンズとして、プラスチック製レンズの使用が可能となる。
又、光源駆動回路2Dに対して、例えば温度測定信号に比例する別の信号を加算(減算)することが出来る。これによって、受光光量に対する温度変動の影響が除去される。
【0044】
(第2の実施例)
この出願の発明による光学的情報読取装置の第2の実施例について説明する。
第2の実施例は、第1の実施例に可変絞り装置を付加したものに相当する。
図7(a)は、第2の実施例に使用する第1の可変絞り装置の動作原理図である。
図7(a)において、2は光源、31は合焦レンズ、Iは可変円形絞り、ICは絞り制御回路である。
上記の可変円形絞りIと、絞り制御回路ICと、図示しない円形絞り駆動機構とは、共同して、第1の可変絞り装置10を構成する。
可変円形絞りI及び円形絞り駆動機構の構造と機能は、例えばカメラの分野において公知のものと同様である。可変円形絞りIの開口(アパーチャ)形状は、開口口径が変化しても変化せず、常に円形である。
絞り制御回路ICは、測距装置6からの距離信号を、直接又はマイクロプロセッサ9を介して受けて、絞り制御信号に変換し、円形絞り駆動機構に印加する。
円形絞り駆動機構は、絞り制御信号に基づいて、可変円形絞りIの開口口径を調節する。
回動調節後の可変円形絞りIの開口口径は、距離信号の1次関数となる。
【0045】
図7(b)は、第2の実施例に使用する第2の可変絞り装置の動作原理図である。
図7(b)において、2は光源、31は合焦レンズ、Iは可変平行四辺形絞り、ICは可変平行四辺形絞り制御回路である。
上記の可変平行四辺形絞りIと、絞り制御回路ICと、図示しない平行四辺形絞り駆動機構とで、第2の可変絞り装置10を構成する。
可変平行四辺形絞りI及び平行四辺形絞り駆動機構の構造と機能は、例えばカメラの分野において公知のものと同様である。可変平行四辺形絞りIの開口は、横幅(短辺長)だけが変化する。
絞り制御回路ICは、測距装置6からの距離信号を、直接又はマイクロプロセッサ9を介して受けて、絞り指令信号に変換し、平行四辺形絞り駆動機構に印加する。平行四辺形絞り駆動機構は、絞り指令信号に基づいて、可変平行四辺形絞りIの開口の横幅(短辺長)だけを調節する。
回動調節後の可変円形絞りIの開口口径は、距離信号の1次関数となる。
【0046】
可変絞り装置の有用性について、更に詳細に説明する。
図9は、合焦レンズ通過後のレーザビームの縦断面図である。但し、レーザ光はガウシアン分布を有するものとする。
図9において、31は合焦レンズであり、ωは合焦レンズ31の出射点におけるレーザビームの半径(=合焦レンズの半径)、ωはビームウエスト半径、Zは合焦レンズ31の出射点からビームウエスト位置までの距離である。
このとき、ビームウエスト半径ω及び直径2ωは、次式で表わされる。
ω= λZ/(πω) (15)
2ω=2λZ/(πω) (15′)
但し、λはレーザ光の波長。
【0047】
いま、合焦レンズ31の出射点におけるレーザビームの半径ωも一定、波長λも一定であるとすると、ビームウエスト半径ω(及び直径2ω)は、ビームウエスト距離Zの1次関数となる。
式(15′)をグラフ化すれば、図10の直線1の通りとなる。
但し、図10には、便宜上、三つの座標系を記載してあるから、線1は、距離Zを横軸、ビームウエスト直径2ωを縦軸とする座標系(Z−2ω座標系)上の直線であることに注意されたい。
図10の直線1から明らかなように、ビームウエスト位置が遠点ZoFにあるときは、ビームウエスト径2ωoFは太く、ビームウエスト位置が近点Zocにあるときは、ビーム径2ωocは細い。
【0048】
ビームウエスト半径ωは、式(8)から明らかなように、レーザ光源の波長λ、レンズの口径(2ω)、及びビームウエスト位置Zの選定で決まる。
一般には、所定の遠点ZOFに自動合焦した時に、ビームウエスト半径ωが、所望の値ωOFとなる様に、ωを選択する。
そうすると、近点ZOCに自動合焦した時には、ビームウエスト径2ωOCは、図10の直線1から明らかなように、所望のビームウエスト径よりも大分小さく(細く)なって仕舞う。即ち、(ZOF/ZOC)の1になって仕舞う。その結果、近点ZOCにおける光学解像度が必要以上に上り過ぎて、読取データ以外のソイズ(紙面よごれ、印刷むら等)までも検出して仕舞い、信号のS/Nを悪化させて仕舞う虞がある。
【0049】
しかしながら、第2の実施例では、合焦レンズ31の前位又は後位に、図7の如く、可変絞りIを配設したから、合焦レンズ31を近点ZOCに合焦するときには、並行して可変絞りIをも自動的に調節し、ωを小さくすることによって、ビームウエスト半径ωOCを大きくし、以って上記のS/N比の悪化を防止することが出来る。
図11は、可変絞り通過後のレーザビームのウエスト位置及び直径を示すグラフであるが、同図の曲線2の極小値、即ち合焦レンズ31を近点ZOCに合焦した時のビームウエスト径2ωOCは、図10の曲線2のそれに比べて、遥かに大きく(太く)なっており、所望の値(要求値)2ωOFに近付いていることが解る。
【0050】
図9に戻って、ωはビームウエスト位置から距離Z離れた点におけるレーザビームの半径である。
上記のレーザビームの半径ω及び直径2ωは、次式で与えられる。
ω = ω {1+(λ/(πω ))} (16)
(2ω=4ω {1+(λ/(πω ))} (16′)
ビームウエストが任意の近点ZOCにある場合について、式(9′)をグラフ化すれば、図10の曲線2の通りとなる。図10には、前述の如く、便宜上三つの座標系を記載してあるのであるが、曲線2は、近点ZOCを原点とし、近点ZOCからの距離Zを横軸とし、レーザビーム直径2ωを縦軸をとする座標系(即ち、Z−2ω座標系)上の曲線である。
【0051】
又、ビームウエストが任意の遠点ZOFにある場合について、式(16′)をグラフ化すれば、図10の曲線3の通りとなる。曲線3は、遠点ZOFを原点とし、遠点ZOFからの距離Zを横軸とし、レーザビーム直径2ωを縦軸とする座標系(即ちZ−2ω座標系)上の直線である。
(ついでながら、レーザビームの直径2ωを、合焦レンズ31の出射点を原点とする空間座標zの関数として表現したいときは、式(16′)にに対して、例えば、次式を代入すれば良い。
(ビームウエストが近点ZOCにあるとき) Z=z−ZOC (17)
(ビームウエストが遠点ZOFにあるとき) Z=z−ZOF (17′)
但し、z=0(原点)は合焦レンズ31の出射点、z=ZOCは近点、z=ZOFは遠点である。)
【0052】
図10の曲線2から明らかなように、合焦レンズを近点ZOCに自動合焦した時は、ビーム径2ωが近点ZOCの前後で急激に増大する(太くなる)ため、自動焦点制御の精度向上が必要となる。しかしながら、合焦レンズ31から被読取物までの距離z(ZOC+Z)は、走査ビームの偏向につれて速い周期で変化し、又被読取物面が湾曲しているときにも同様に速い周期で変化するから、こうした変化に自動焦点制御動作を追従させることは困難である。そのため光学解像度が変化し易い。
【0053】
しかしながら、第2の実施例では、前述の如く、合焦レンズ31の前位又は後位に、図7の如く、可変絞りIを配設したから、合焦レンズ31を近点ZOCに合焦するときは、並行して可変絞りIをも自動的に調節し、ωを小さくすることによってビームウエスト半径ωOCを相対的に大きく(太く)するから、式(9)及び(9′)の各右辺の中括弧{}内における変数Zの係数
(λ/(πωOC ))
が小さくなり、従って近点ZOCの前後でのω の変化が緩慢となり、ビーム半径ωの変化(立上り)も緩慢になる。
図11によれば、曲線2の曲率が、図10の曲線2のそれに比べて、遥かに小さくなっていることが解る。
以上要するに、第2の実施例では、自動合焦装置の使用に伴って近点におけるビームウエスト径が細くなり過ぎる事態を回避すると共に、ビーム走査や被読取物表面の湾曲に起因する光路長の変化に基づく光学解像度の変化を、軽減することが出来る。
第2の実施例のその余の事項は、第1の実施例と同様である。
【0054】
(第3の実施例)
この出願の発明による光学的情報読取装置の第3の実施例について説明する。
第3の実施例は、第1の実施例における合焦装置を下記のものに置換すると共に下記の可変絞り装置を付加したものに相当する。
図8は,第3の実施例に使用する合焦装置3及び可変絞り装置の動作原理図である。
図8において、2は光源、3Hは円筒形合焦レンズホルダ、FSは送りねじ、gは第1の歯車、gは第2の歯車、Mは電動モータ、33は合焦レンズ位置移動手段、Iは可回転長方形絞り、MCは合焦レンズ位置制御回路兼長方形絞り回動角制御回路である。
【0055】
送りネジFSは、円筒形合焦レンズホルダ3Hの外周面に雄ネジとして形成され、図示しない鏡筒3Bの内周面に形成した雌ネジに螺合される。(或は、この関係を逆にして、合焦レンズホルダ3H側に雌ネジを、鏡筒3B側に雄ネジを形成するようにしても良い。)両ネジは、共同して、送り機構FMを構成する。
第1の歯車gは、回転軸を介して電動モータMに速結され、第2の歯車gは、円筒形合焦レンズホルダ3Hの一端面(又は外周面)に対して同軸的に結合される。第2の歯車gには光ビームを通過させるための貫通孔が穿設される。両歯車g、gは、共同して、歯車機構(g,g)を構成する。
(第2の歯車gと円筒形合焦レンズホルダ3Hとは一体又は別体に構成することができる。)
【0056】
送りねじ機構FMと、歯車機構(g,g)と、電動モータMと、合焦レンズ位置制御回路兼長方形絞り回動角制御回路MCとは、共同して、合焦レンズ位置移動手段33を構成する。
合焦レンズ位置制御回路兼長方形絞り回動角制御回路MCは、測距装置6からの距離信号を、直接又はマイクロプロセッサ9を介して受信し、合焦レンズ位置指令信号兼長方形絞り回動角指令信号に変換して、電動モータMに印加する。
合焦レンズ位置制御指令信号兼長方形絞り回動角制御信号は、距離信号の1次関数となる。
電動モータMは合焦レンズ位置制御信号に従って回動する。電動モータMの回動運動は、歯車機構(g,g)を介して、円筒形合焦レンズホルダ3Hに伝達され、送り機構FMによって、軸方向の直線運動に変換される。
移動調節後の合焦レンズ31の位置は、距離信号の1次関数となる。
(歯車機構(g,g)の歯数比と、送りねじFSのピッチとは、距離信号の比例係数に反映される。)
【0057】
可回動長方形絞りIは、回動可能な板体からなり、中心部に長方形の開口を有する。可回動長方形絞りIは、第2の歯車g又は合焦レンズホルダ3Hに対して、同心的に結合される。(三者は、一体又は別体に構成される)。
可回動長方形絞りIと、歯車機構(g,g)と、電動モータMと、合焦レンズ位置制御回路兼長方形絞り回動角制御回路MCとは、共同して、可回動長方形絞り装置10を構成する。
半導体レーザ光源からの光ビームは断面形状が元もと縦長であるから、可回動長方形絞りIへの入射光ビームの断面形状寸法を、可回動長方形絞りIの開口形状寸法と同程度にすることができる。
【0058】
このとき、回動転長方形絞りIを通過してなる光ビームの断面形状寸法は、可回動長方形絞りIの回転角度に依存し、長方形の開口が水平の時に最小、垂直の時に最大となる。即ち、可回動長方形絞りIを通過した光ビームの断面形状は、光ビーム断面と開口断面との共通部分(重なり合った部分)からなる形状と同一である。
可回動長方形絞りIは、歯車機構(g,g)に連結されているから、合焦レンズ位置制御回路兼長方形絞り回動角制御回路MCからのレンズ位置制御信号兼長方形絞り回動角制御信号に従って回動する。
回動調節後の長方形開口の位置(角度)は、距離信号の1次関数となる。
(歯車機構(g,g)の歯数比は、距離信号の比例定数に反映される。)
第3の実施例に使用する可変絞り装置の有用性は、第2の実施例におけるそれと同様である。
第3の実施例のその余の事項は、第1の実施例と同様である。
【0059】
(第4の実施例)
この出願の発明による光学的情報読取装置の第4の実施例について説明する。
第4の実施例は、第1の実施例における振動ミラー形走査装置と受光光学系とを下記のもので置換してなるものに相当する。
図12中には、第4の実施例の全体構成を示す図である。
図12において、4は振動ミラー形走査装置、5は受光光学系である。
その余の要素2〜3、6〜9は、図1の要素と同様である。
【0060】
(第4の実施例の振動ミラー形走査装置)
図3は、第4の実施例に使用する振動ミラー形走査装置を示す図で、(a)は水平断面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。
図13において、41は反射ミラー、42は可動部、46はホルダ、47は固定継鉄、49は駆動巻線である。
第1の実施例に対する、第4の実施例の、構成の差違について説明する。
固定継鉄47の形状は、略コの字形である。略コの字形は、略口の字形の一辺を削除してなる形状である。
固定継鉄7の一対の対辺〜47,47は、典型的には直線状であるが、緩やかな曲線状とすることも出来る。
【0061】
可動部42は、可動部本体と回動軸425とを含有する。
可動部本体は、固定継鉄47の1対の対辺47,47の間に、且前面寄り(開放端寄り)に配設される。
可動部本体と固定継鉄47とは、略口の字形の磁気回路を構成する。
回動軸425は、固定継鉄47を含む平面に対して、垂直に配設される。
駆動巻線49,49はそれぞれ、固定継鉄47の1対の対辺47,47の前面寄りに巻回される。
唯一の反射ミラー(走査用ミラー)41は可動部42の前面に固定される。
第4の実施例のその余の構成は、第1の実施例と同一である。
【0062】
(第4の実施例の受光光学系)
第4の実施例に使用する受光光学系について、説明する。
図12に戻って、受光光学系5は、ありきたりの集光レンズからなる。
集光レンズ5を通過した反射光は、直接無媒介的に光電変換器7に入射する。
第4の実施例のその余の事項は、第1の実施例と同様である。
【0063】
(第5の実施例)
この出願の発明による光学的情報読取装置の第5の実施例について説明する。
第5の実施例は、第4の実施例における受光光学系5を、合焦装置3の近傍に移動させると共に、振動ミラー形走査装置の反射ミラーを、受光用ミラーとしても利用する様にしたものに相当する。
第5の実施例は、第1〜第4の実施例に比べて、受光光量が若干減少する。
第5の実施例のその余の事項は、第4の実施例と同様である。
【0064】
(第6の実施例)
この出願の発明の第6の実施例について説明する。
この出願の発明の第6の実施例は、第1の実施例における測距装置を下記の測距装置で置換したものに相当する。
図5は、この出願の発明の第6の実施例に使用する測距装置6の原理説明図であって、同図(a)はその平面図(装置の上方から見た図)、同図(b)はその側面図(装置の側方から見た図)、同図(C)は同測距装置6に使用する測距用光電変換器6Sとその接続関係を示す図である。
【0065】
図5(a)〜(c)において、2は光学情報読取用光源、41は振動ミラー、6Lは測距用受光レンズ、6Sは測距用光電変換器、6Aは差動増幅器である。
測距用光電変換器6Sに付された符号uは、測距用光電変換器6Sの上方向を示す。
符号1,2,及び3は,被読取物T(図示しない。)の代表的な位置を示し、符号1,2,及び3は、これらの位置に対応する、反射光からなる走査線(飛点の軌跡)の位置を示す。
被読取物Tが2から3に移動すると(即ち、近付くと)、反射光からなる走査線の軌跡は、2から3に移動する(即ち、下方に移動する)。このことは、図5(b)を参照することによって、容易に理解することが出来る。
反対に、被読取物Tが2から1に移動すると(遠ざかると)、走査線の軌跡は、2から1に移動する(上方に移動する)。このことも、同様にして、理解することが出来る。
【0066】
測距用光電変換器6Sは、二つの受光領域A及びBからなる。受光領域A及びBの形状は、図5(C)の如く、正方形乃至長方形を1本の斜線によって2等分してなる形状である。正方形乃至長方形を対角線に沿って分割した場合は、領域A及びBの形状は直角3角形、そうでない場合は、台形となる。
二つの領域A及びBは、電気的に絶縁されている。両領域の光電流出力I、Iは、走査線(飛点)が表面を通過する時間(距離)に比例する。
測距用光電変換器6Sの上下方向の長さを2c、中心から走査線の軌跡までの距離をd(−c≦d≦c)とすると、走査線(飛点)が領域Aを通過する時間は(c−d)に比例し、領域Bを通過する時間は(c+d)に比例するから、
=p(c−d)
=p(c+d)
となる。但し、pは比例定数(光の強度に依存する)である。
【0067
方の領域Aは、差動増幅器6Aの+端子に接続され、他方の領域Bは、差動増幅器6Aの−端子に接続される。出力端子には差電圧信号Vが得られる。
=−2Apd (18)
但し、Aは差動増幅器6Aの利得。
走査線が図5(c)の線2上を通過するときは、領域Aの出力Vと領域Bの出力Vとが同一となるから、差動増幅器6Aの出力Vは、ゼロとなる。
走査線が線3上を通過するとき(被読取物Tが近点寄りにあるとき)は、領域Aの出力Vが領域Bの出力Vよりも小となるから、差動増幅器6Aの出力Vは、負の値となる。
走査線が線1s上を通過するとき(被読取物Tが遠点寄りにあるとき)は、領域Aの出力Vが領域Bの出力Vよりも大となるから、差動増幅器6Aの出力Vは、正の値となる。
このとき、dの符号が負となって、d=−|d|となる。
上式を書き換えれば、次式が得られる。
d=−V/2Ap (18′)
【0068】
三角測量の理論を利用するため、測距用受光レンズ6Sを横切る基線BLを考える(図5(b)参照)。そして、基線BL(測距用受光レンズ6L)から被読取物Tまでの距離をD、走査中心線から測距用受光レンズ6Lまでの基線BL上の距離をe、基線BL(測距用受光レンズ6L)から測距用光電変換器6Sのまでの距離をf、測距用受光レンズ6Lの光軸から測距用光電変換器6Sの一端(u側端部)までの距離をbとする。
受光光量が略一定値に制御されているときは、被読取物Tまでの距離Dは、次式によって与えられる。
=ef/(b+c−V/2Ap) (19)
【0069】
上記の式(19)の導出過程は、下記の通りである。
図5(b)によれば、高さがDで底辺がeなる直角三角形と、高さがfで底辺が(b+c+d)なる直角三角形を考えることが出来る。両者は、その斜辺が1個同一の線分3′上にあるから、明らかに相似である。相似の理論によれば、
/e=f/(b+c+d)
∴D=ef/(b+c+d) (20)
式(20)に、式(18′)を代入すると、前記の式(19)が得られる。
測距用光電変換器6Sから差動増幅器6Aへの接続極性を逆にしたときは、式(19)の代りに、次式が使用される。
=ef/(b+c+V/2Ap) (19′)
【0070】
光源の輝度が制御されることなく一定ならば、受光光量は、距離の自乗に反比例する。この場合の光電流I、Iは、下記の通りとなる。
=p(c−d)(D/D
=p(c+d)(D/D
∴ V=Ap(c−d)(D/D
=Ap(c+d)(D/D
但し、Aは増幅器の利得。
及びVの和及び差を計算すると、
−V=−2Apd(D/D
+V= 2Apc(D/D
辺同士で割り算を行って、Ap及び(D/D)を消去すれば、
(V−V)/(V+V)=V/(V+V)=−d/c
∴ d=−cV/(V+V) (21)
上式を、式(20)に代入すれば、次式が得られる。
=ef/{b+c−cV/(V+V)} (22)
(因みに、受光光量が略一定値に制御されているときは、
+V=2Apcとなり、式(22)は、式(19)と一致する。)
【0071】
(第7の実施例)
この出願の発明の第7の実施例について説明する。
この出願の発明の第7の実施例は、第1の実施例における測距装置を下記の測距装置で置換したものに相当する。
図16は、第7の実施例に使用する測距装置の入力回路のブロック図である。
図16において、2はバーコード読取走査用の光源、2Dは光源駆動回路、6
Sは測距用光電変換器、9は集中制御装置(例えば、マイクロプロセッサユニット)である。
第7の実施例においても、測距用の投光光源は、バーコード読取走査用の光源(例えばレーザ)2が利用される。
【0072】
第7の実施例に使用される、測距用光電変換器6Sは、原理的には、第1の実施例に使用された合焦レンズ位置検出用光電変換器32PS(図2、3、15参照)と同一であって、図示の如く、細長形状の受光面と、第1の光電流出力端子tと、第2の光電流出力端子tと、共通電極とを具有する。
第1及び第2の光電流出力は、受光面への光点の入射位置によって異なる。
いま、受光面の長さを2c、受光面の中心位置から光点の入射位置までの距離をdとすると、両電流の比は、次の通りである。
/I=(c+d)/(c−d)
=(1+d/c)/(1−d/c) (23)
式(23)の導出過程は、次の通りである。
第1の出力端子tからの第1の光電流Iは、光点の入射位置から第2の出力端子tまでの距離に比例する。この距離は、(−d)であるから、
=p(−d) (24)
但し、pは比例定数(但し、受光光量には依存する)。
同様に、第2の光電流Iは、光点の入射位置から第1の出力端子tまでの距離に比例する。この距離は、(+d)であるから、
=p(+d) (25)
式(25)を式(24)で除して比例定数pを消去すれば、式(23)が得られる。
【0073】
第7の実施例においても、振動ミラー形走査装置4、被読取物T、及び測距用受光レンズ6Lが使用されるが、それらは第1の実施例と同様である。
第7の実施例の測距用光電変換器6Sは、前述の如く、第1、第6の実施例のものとは相違するが、その配置関係は、第6の実施例(図5(b)参照)と同様である。即ち、第7の実施例の測距用受光レンズ6L及び測距用光電変換器6Sは、基線D上に配設される。(図示は省略する。)
第7の実施例による測距時には、振動ミラー41を停止させ、基線Dに直角な方向(走査の中心方向、θ=0゜の方向)に投光する。
この間、各種の制御装置は、測距装置6の受光感度を上げるために、可能な限り、投光ビームは平行光、絞りは開放、発光出力は最大とするように、動作せしめられる。(但し、発光出力は、光放射の安全規格等で制限された範囲内に止めなければならない。)
被読取物Tからの反射光Lは、測距用受光レンズ6Lによって集光され、測距用光電変換器6Sの受光面上に結像せしめられる。そして、第1の出力端子tに第1の光電流Iを、第2の出力端子tに第2の光電流Iを発生させる。
【0074】
第1、第2の光電流I、Iはそれぞれ、電流電圧変換器I−Vによって電圧信号V、Vに変換される。電圧信号V、Vはそれぞれ、可変増幅器AMPによって増幅され、サンプルホールド回路S/Hに入力される。
投光光源2は、光源駆動回路2Dにより駆動される。その光量は集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9からの光出力制御信号LPCSによって制御される。投光光源2の点灯(消灯)は、点灯(消灯)指令信号LOSによって制御される。
測距動作中は、周囲光の影響を排除するために、光源2はパルス駆動される。実際の点灯時間は、測定一回当り10〜1000マイクロ秒程度である。この時間は、投光光源2及び受光回路のパルス応答速度特性に依拠して、最適値に決定される。
【0075】
第1、第2の出力端子には、投光光源2の消灯時でも、周囲光によって、電流I1of、I2ofが発生する。
周囲光に由来する電流成分I1of、I2ofの影響を排除するために、消灯時の電圧V1of、V2ofは、AD変換器A/DによってそれぞれAD変換され、ディジタルデータとして、集中制御装置(例えば、マイクロプロセッサユニット)9に入力される。
その直後に、集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9は、点灯指令信号LOSを発して、投光光源2を点灯させる。
第1、第2のサンプルホールド回路S/H、S/Hはそれぞれ、点灯指令信号LOSに同期して、点灯時の電圧信号V1ON,V2ONをサンプルしホールドする。それらの電圧信号V1ON,V2ONは、AD変換器A/DによってそれぞれA/D変換され、ディジタルデータとして、集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9に入力される。
【0076】
集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)9の内部には各電圧データが論理値としてストアされているので、次からの演算が容易に実行できる。
点灯時の電圧データV1ON、V2ONから、消灯時の電圧データV1of、V2ofを減算して、真の測距データV1t,V2tを計算する。即ち、
1t=V1ON−V1of
2t=V2ON−V2of
両式から、V2t/V1tを算出する。即ち、
2t/V1t=(V2ON−V2of)/(V2ON−V2of)(26)
2t/V1tは、前記の式(23)中のI/Iに相当する。
そこで、上式(26)を,前記の式(23)中のI/Iに代入することによって、測距値Dを計算できる。
Figure 0003730673
【0077】
集中制御装置(マイクロプロセッサユニット)9の内部における上記の計算は通常100μsec以下でできる。
測定精度を向上させる為に、前記の測定シーケンスを繰り返し、平均値を出力する。繰り返し回数は通常10〜20回である。したがって、1回当りの測定時間は通常1msec以下である。
測定精度を良くする為には、投光光量を上げる必要があるが、そこに制限があるのは、前述の通りである。
【0078】
また、A/Dコンバーターの量子化精度を上げる為、点灯時データV1ONおよびV2ONが共に小さな値であった場合、集中制御装置(マイクロプロセッサユニット)9は増幅率切替信号ACSにより、増幅率を増加させ、最適な入力値となる様にしてから測定シーケンスをやり直す。
逆に、点灯時データV1ONまたはV2ONがA/Dコンバータの最大入力値を超えている場合、集中制御装置(マイクロプロセッサユニット)9は、増幅率切替信号ACSにより増幅率を低減してから、測定シーケンスをやり直す。
これらは、測距距離Dが大きく変わると、受光できる反射光の強度が変わる為である。
【0079】
(第8の実施例)
この出願の発明の第8の実施例について説明する。
この出願の発明の第8の実施例は、第1の実施例の合焦装置3における合焦レンズ位置検出手段32を下記の合焦レンズ位置検出手段で置換したものに相当する。
光源(例えばレーザ)2の光軸から角度φだけ離れた方向の光(即ち側部光)の強さは、角φの減少関数である。
そのため、合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ32PLの受光面が、前方に移動すれば(合焦レンズ31のx座標が増大すれば)受光光量が増大し、後方に移動すれば(合焦レンズ31のx座標が減少すれば)、受光量は減少する。即ち、合焦レンズ31が前方に移動すれば、合焦レンズ位置検出用光電変換素子32PSの出力が増大し、合焦レンズ31が後方に移動すれば、上記光電変換素子32PSの出力が減少する。
即ち、合焦レンズ位置検出手段32の出力(位置検出信号)は、合焦レンズ31のx座標の単調増加関数である。
それ故、上記単調増加関数の逆関数を求めることによって、合焦レンズ31のx座標を求めることが出来る。
【0080】
(その他の実施例)
その他の実施例について説明する。
その他の実施例は、前記の諸実施例中の諸事項と、以下の諸事項とを組み合わせることによって、生成される。
(イ)第1の実施例の合焦装置3の合焦レンズ位置検出手段32における、合焦レンズ位置検出用光電変換器32PSは、多数の光電変換素子と位置検出用演算回路とで構成することが出来る。
(ロ)第1の実施例の振動ミラー形走査装置4における駆動手段は、圧電形電気機械変換器で構成することが出来る。
(ハ)第1の実施例の合焦装置3における合焦レンズ移動手段33は、可動鉄片形として構成することが出来る。
(ニ)集中制御装置9をASICで構成することができる。
(ホ)各実施例における電子回路部分を、集中制御装置9と共にIC化し、システム・オン・チップとすることが出来る。
【0081】
【発明の効果】
この出願の発明は、以上の様に構成したから、下記(a)〜(1)の通り、顕著な作用効果を奏することが出来る。
(a)被読取物が遠点にあったり近点にあったりして読取距離が一定していない時でも、光学的情報を正確に読み取ることが出来る、超長読取深度の光学的情報読取装置を実現することが出来る。別言すれば、読取範囲の非常に大きな光学的情報読取装置を実現することが出来る。
(b)小形、軽量、且低コストの合焦装置及び測距装置を実現することが出来る。これによって、全体としても小形、軽量、且低コストの光学的情報読取装置を実現することが出来る。
(c)小形、軽量、且低コストの合焦装置及び測距装置を搭載した、手持式光学的情報読取装置を実現することが出来る。
【0082】
(d)合焦装置に対して、可変絞り装置を付加することによって、被読取物Tが近点にある時は、ビームウエストの細くなり過ぎによる解像度の上り過ぎを防止し、被読取物Tが遠点にある時は、ビームウエストの太くなり過ぎによる解像度の下がり過ぎを防止し、以って超長深度に亙って解像度を適正範囲に維持すると共に、被読取物Tが近点にある時に、近点の前後におけるビーム径の急激な増加を防止し、以って、走査ビームの偏向に伴う解像度の変動を防止して、S/N比を大幅に向上させた光学的情報読取装置を実現することが出来る。
(e)光源の輝度(従って光量)を、距離測定信号及び/又は走査角信号の1次関数に基づいて、制御することによって、光電変換器7の受光光量を適正範囲に維持した、光学的情報読取装置を実現することが出来る。
(f)前面に走査ミラー、後面に受光ミラーを有する振動ミラー形走査装置を使用することによって、即ち後面の受光ミラーを受光専用に利用することによって、受光口径を大きくし、従って受光光量を大きくした、光学的情報読取装置を実現することが出来る。
【0083】
(g)測距データを用いて、走査角を調節することによって、近点でも遠点でも必要な読幅を確保することが出来る。
(h)測距データを用いて、レーザ光パワを制御することによって、受光利得および視認性の安定化を計ることが出来る。
(i)測距データを用いて、受光利得を制御することによって、受光利得の安定化に寄与することが出来る。
(j)測距データを用いて、走査速度を調節することによって、電気的アナログ信号の周波数帯域を制御することが出来る。
(k)走査角データを用いて、レーザ光パワ又は受光利得を調節することによって、走査両側の受光光量の低下を補償することが出来る。
(1)走査角データを用いて、走査中央と両側との光路差による合焦物のずれを補正することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明による光学的情報読取装置の第1の実施例の全体構成を示す図である。
【図2】上記第1の実施例に使用する自動合焦装置の動作原理図である。
【図3】上記自動合焦装置の要部をなす光学的合焦ユニットの縦断面図である。
【図4】上記第1の実施例に使用する第1の測距装置の原理説明図である。
【図5】上記第1の実施例に使用する第2の測距装置の原理説明図である。
【図6】上記第1の実施例に使用する振動ミラー形走査装置の水平断面図及び垂直断面図である。
【図7】この出願の発明による光学的情報読取装置の第2の実施例に使用する可変絞り装置の動作原理図である。
【図8】この出願の発明による光学的情報読取装置の第3の実施例に使用する合焦装置及び可変絞り装置の動作原理図である。
【図9】合焦レンズ通過後のレーザビームの縦断面図である。
【図10】固定絞り通過後のレーザビームのウエスト位置及び直径を示すグラフである。
【図11】可変絞り通過後のレーザビームのウエスト位置及び直径を示すグラフである。
【図12】この出願の発明による光学的情報読取装置の第4の実施例の全体構成を示す図である。
【図13】上記第4の実施例に使用する走査式振動ミラー形走査装置を示す図である。
【図14】合焦レンズによる光の集光位置を示す図である。
【図15】合焦レンズ位置制御回路のブロック図である。
【図16】この出願の発明の第7の実施例に使用する測距装置の入力回路のブロック図である。
【図17】光源駆動回路のブロック図である。
【図18】従来の自動焦点形スキャナの動作原理図である。
【図19】従来の自動焦点形スキャナを利用した物流仕分けシステムの斜視図である。
【符号の説明】
1 筐体
2 光源
2D 光源駆動装置
3 自動合焦装置(自動収束系)
31 合焦レンズ
32 合焦レンズ位置検出手段
32PL 合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ
32PS 合焦レンズ位置検出用光電変換器(素子)
32PC 合焦レンズ位置演算回路
33 合焦レンズ移動手段
33C 可動線輪(励磁線輪)
33CD 合焦レンズ位置駆動回路
33M 永久磁石
33Y 継鉄(ヨーク)
34 合焦レンズ位置サーボ回路
35 電子的分圧器
3B 鏡筒(バレル)
3H 合焦レンズホルダ
3LL 合焦レンズ位置検出用レーザ光
3SP 支持バネ
3U 光学的合焦ユニット
4 振動ミラー形走査装置
41 第1の振動ミラー(走査用ミラー)
41 第2の振動ミラー(受光用ミラー)
42 可動部
421 可動磁石
422 可動継鉄(ヨーク)
424 磁性体
425 回動軸
46 ホルダ
47 固定継鉄
47固定継鉄の対辺
47固定継鉄の対辺
48 固定磁石
49 駆動線輪
5 受光光学系
6 測距装置(距離計)
6A 差動増幅器
6C 測距用演算手段
6L 測距用受光レンズ
6P 測距用投光器
6R 測距用光電変換器
6s 測距用光電変換素子
6S 測距用光電変換器
7 光電変換器(光電変換器)
8 信号処理部
9 集中制御装置(例えばマイクロプロセッサユニット)
10 可変絞り装置
DS 距離信号
I 可変絞り
IC 可変絞り制御回路
LB レーザビーム
M 電動モータ
MC 合焦レンズ位置及び絞り回動角制御回路
MS レーザダイオードの監視信号
p 光学的情報パターン(例えばバーコード記号)
SB 走査ビーム
T 被読取物(例えばラベル)
TS 温度センサ
VD 電子的分圧器[0001]
[Industrial application fields]
The invention of this application relates to a light beam scanning optical information reader for reading optical information using a light beam. In particular, the present invention relates to a variable focus light beam scanning optical information reader for accurately reading optical information from a near point to a far point over a long depth.
[0002]
[Prior art]
For example, in the physical distribution field, the distance between a fixed scanner and a label is generally not constant.
For this reason, the autofocus fixed scanner has been used award (see the Industrial Bar Association, July 1st, 1992, edited by Sato Asano, “The Future Bar Code System”, pages 203-204).
FIG. 18 is an operation principle diagram of such a conventional autofocus fixed scanner.
This type of autofocus fixed scanner includes a housing 1, a laser element 2, a converging optical system 3, a polygon mirror device 4, a light receiving optical system (not shown), and a distance meter 6. Yes.
The laser element 2, the converging optical system 3, the polygon mirror device 4, and the light receiving optical system are accommodated in the housing 1.
However, only the distance meter 6 is not housed in the housing 1 and is disposed outside.
[0003]
The converging optical system includes a converging lens 31, a converging lens moving mechanism (not shown), a converging lens position servo mechanism, and the like. The servo potentiometer 3P is a part of the convergent lens position servo mechanism.
The movable part of the servo potentiometer 3P is connected to a lens moving mechanism, and constitutes a movable part of the converging optical system together with the converging lens 31 and the lens moving mechanism.
The distance signal DS from the distance meter 6 is given to the servo potentiometer 3P. The converging lens position servo mechanism adjusts the position of the converging lens 31 so that its focal point matches the label surface.
[0004]
FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of a physical distribution sorting system using a conventional autofocus fixed scanner.
This type of conventional distance meter 6 includes a distance measuring light projector 6P and a distance measuring light receiver 6R. The distance measuring light receiver 6R includes a plurality of light receiving elements arranged in the vertical direction as shown in the figure. Similarly, the distance measuring projector 6P is composed of a plurality of light emitting elements (not shown) arranged in the vertical direction.
Each article with the bar code symbol p is placed on a conveyor and passes between the distance measuring projector 6P and the distance measuring receiver 6R.
The distance meter 6 first determines the height h of the object on the conveyor by determining which of the light receiving elements that have detected the light shielding is the highest light receiving element.XCan be detected.
Fixed scanner height HSIs known, so the distance D between the fixed scanner and the bar code symbol pXCan be calculated by the following equation.
DX= HS-HX                                      (1)
The other operations are the same as those in FIG.
[0005]
[Problems of the prior art]
The rangefinder 6 used in the autofocus fixed scanner in FIG. 19 has a large occupied volume so that the distance measuring projector 6P, the read object T, and the distance measuring light receiver 6R are in a straight line. Therefore, miniaturization is essentially difficult. In addition, since the distance measuring projector 6P and the distance measuring light receiver 6R are essentially fixed, it is impossible to mount them on a light beam scanning handheld scanner.
(Incidentally, in the field of television cameras in different industrial fields, focusing devices that use fluctuations in spatial frequency components (more specifically, harmonics in video signals (spatial frequency signals) when focus matching is achieved). A focusing device that utilizes the phenomenon that the wave component increases and decreases when it is out of focus alignment) is used. However, to be mounted on a hand-held scanner, the configuration is complicated and large. )
As described above, the movable portion in the converging optical system 3 in FIG. 18 includes the movable portion of the servo potentiometer 3P coupled to the converging lens 31 and the converging lens moving mechanism. It becomes. Accordingly, since the moving speed is reduced accordingly, it is difficult to follow this when the reading distance is changed suddenly.
In addition, the configuration is complicated and it is difficult to further reduce the size.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
Therefore, the first object of the invention of this application is to be able to accurately read optical information even when the reading object is at a far point or a near point and the reading distance is not constant. An object of the present invention is to provide an optical information reader having a long reading depth. In other words, an optical information reader having a very large reading range is provided.
The second object of the invention of this application is to provide a compact, lightweight, and low-cost optical information reading device as a whole by realizing a compact, lightweight, and low-cost focusing device and distance measuring device. There is to do.
A third object of the invention of this application is to provide a hand-held optical information reading device equipped with a small-sized, lightweight, and low-cost focusing device and distance measuring device.
[0007]
The fourth object of the invention of this application is to prevent the resolution from being excessively increased at the near point and to prevent the excessive decrease at the far point by adding a variable aperture device. An object of the present invention is to provide an optical information reading apparatus capable of maintaining the resolution at an appropriate value.
A fifth object of the invention of this application is to provide an optical information reader capable of maintaining a received light amount at an appropriate value by controlling the light amount of a light source based on a distance signal and / or a scanning angle signal. Is to provide.
A sixth object of the invention of this application is to compensate for a change in the characteristics of the entire apparatus based on a change in the shape, dimensions, and physical properties of the constituent members due to a temperature change.
The seventh object of the invention of this application is to use a vibrating mirror type scanning device having a scanning mirror on the front surface and a light receiving mirror on the rear surface, that is, by utilizing the light receiving mirror on the rear surface exclusively for light reception. An object of the present invention is to provide an optical information reading apparatus which can be enlarged and therefore can increase the amount of received light.
[0008]
[Means for achieving the objectives]
In order to solve the above problems and achieve the above objects, an optical information reader according to the invention of this application is provided with:
A light source 2 that emits a light beam that scans the read object T;
A focusing device 3 for focusing the light beam emitted from the light source 2 on the object T to be read;
A vibrating mirror type scanning device 4 for periodically reflecting and deflecting the light beam in a horizontal plane;
A light receiving optical system 5 that condenses the reflected light reflected from the object T to be read at a predetermined position, and a photoelectric conversion that is disposed downstream of the light receiving optical system 5 and converts the reflected light into an electrical analog signal. Vessel 7;
A signal processing unit 8 connected to the output terminal of the photoelectric converter 7;
A distance measuring device 6 for measuring the distance from the vibrating mirror type scanning device 4 to the object T to be read;
A housing 1 that houses all or part of these elements;
Consisting of
The distance measuring device 6 and the focusing device 3 are connected so that a distance signal from the distance measuring device 6 is given to the focusing device 3 as a position command signal.
[0009]
  The focusing device 3 includes a focusing lens 31, a focusing lens position detection unit 32, a focusing lens moving unit 33, and a focusing lens position servo circuit 34. The focusing lens position detection means 32 does not use mechanical means such as a servo potentiometer, but uses optical means such as a focusing lens position detection position lens 32PL and a focusing lens position detection light receiver 32PS. It is a thing. A variable aperture device 10 can be added to the focusing device 3.
  The vibrating mirror type scanning device 4 includes a vibrating mirror 41 andElectromagneticA device integrally formed with the driving means can be used.
  The distance measuring device 6 does not use a projector dedicated to distance measurement, and is configured by a light receiving lens for distance measurement, a photoelectric converter for distance measurement, and an arithmetic circuit.
  An automatic luminance control device that compensates for variations in the amount of received light caused by variations in the distance between the vibrating mirror type scanning device 4 and the object to be read T can be added to the light source 2.
  A temperature compensation device can be added to the focusing device 3, the variable aperture device 10, and the automatic light source luminance control device.
[0010]
[Effects of the Invention]
The light beam emitted from the light source 2 is periodically reflected and deflected by the oscillating scanning mirror device 4 and repeatedly scanned on the object T to be read.
The reflected light from the read object T reaches the photoelectric converter 7 via the light receiving optical system 5 and is converted into an electrical analog signal. The electrical analog signal is converted into a digital signal in the signal processing unit 8 and below, and the optical information is decoded.
The distance measuring device 6 uses a distance measuring light-receiving lens 6L, a distance measuring photoelectric converter 6S, and a distance measuring arithmetic circuit 6C, and uses only reflected light derived from scanning light from the read object T, The distance from the vibrating mirror type scanning device 4 to the read object T is directly measured, and a distance measurement signal is output. The distance measuring device 6 does not use a projector dedicated to distance measurement, and the distance calculation arithmetic circuit 6C is simple, so it is small and lightweight.
[0011]
The focusing lens position detection means 32 of the focusing device 3 detects the position of the focusing lens 31, for example, during one scanning period of the light beam, and sends a focusing lens position detection signal to the focusing lens position servo circuit 34. give.
The focusing lens position servo circuit 34 of the focusing device 3 is constant when the difference between the focusing lens position command signal based on the distance measurement signal from the distance measuring device 6 and the focusing lens position detection means 32 becomes zero. A desired output current is given to the focusing lens moving means 33.
The focusing lens moving unit 33 of the focusing device 3 moves the focusing lens 31 along the optical axis based on the difference signal from the focusing lens position servo circuit 34, thereby focusing the scanning light beam. Can move from near point to far point over a very long depth. The focal point of the light beam is matched with the read object T.
Since the focusing device 3 does not use mechanical means such as a servo potentiometer, it is small and lightweight.
[0012]
The variable aperture device 10 relatively reduces the aperture diameter of the variable aperture I when the object T to be read is at the near point (thus, when the focusing lens is focused at the near point). Ω of light beam diameter 2 at emissiondIs made relatively small, the beam waist diameter at the near point is made relatively thick, and the beam diameter 2ω before and after the near point is made.ZCTo prevent sudden changes. Thereby, the variable aperture apparatus 10 has a beam waist diameter 2ω at the time of focusing on the near point of the light beam.OCAnd the beam diameter 2ω before and after the near pointZCCan be prevented, and a decrease in the S / N ratio can be prevented.
Further, the variable aperture device 10 relatively increases the aperture diameter of the variable aperture I when the object T to be read is at the far point (that is, when the focusing lens is focused at the far point). Light beam diameter at the time of variable aperture emission 2ωdThe beam waist diameter 2ω at the far point is made relatively large byOFIs relatively small. Thereby, the variable aperture apparatus 10 has a beam waist diameter 2ω at the time of focusing the far point of the light beam.OFOf the S / N ratio can be prevented.
[0013]
【Example】
(First embodiment)
A first embodiment of the optical information reader according to the invention of this application will be described.
First, the overall configuration will be described generally.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the invention of this application.
In FIG. 1, 2 is a light source (for example, a laser diode), 2D is a light source driving circuit, 3 is a focusing device, 4 is a vibrating mirror type scanning device, 5 is a light receiving optical system, 6 is a distance measuring device, and 7 is a photoelectric converter. (Light receiver), 8 is a signal processing unit, 9 is a centralized control device (for example, a microprocessor unit), TS is a temperature sensor, and T is an object to be read. The description of the housing 1 is omitted.
[0014]
In the above-mentioned various processes, the light emitted from the light source 2 is the first mirror (scanning mirror) 41 of the focusing device 3 and the vibrating mirror type scanning device 4.1, The object T to be read, the light condensing / deflecting means 5CP of the light receiving optical system 5, and the second mirror (light receiving mirror) 41 of the vibrating mirror type scanning device 4.2It arrange | positions so that it can reach | attain the photoelectric converter (light receiver) 7 via. A signal processing unit 8 is connected to an output terminal of the photoelectric converter (light receiver) 7.
The distance measuring light receiving lens 6L of the distance measuring device 6 is a scanning mirror 41 of the vibrating mirror type scanning device 4.1Is disposed at a position spaced apart by a distance d in the lateral direction.
The distance measuring device 6 includes a scanning mirror 411A distance signal DS is output by measuring a distance between the object T and the object T to be read (or a distance between the object T to be read and the light receiving lens 6L for distance measurement).
The focusing device 3 moves the focusing lens 31 in the direction of the optical axis based on the distance signal DS, and thus changes the distance between the light source 2 and the focusing lens 31 to focus on the object T to be read. Match.
During this time, the temperature characteristic of the entire system is compensated based on the output signal of the temperature sensor TS.
Further, the luminance of the light source 2 is controlled based on the output of the photoelectric converter 7 (or ranging photoelectric converter 6S) or based on the scanning angle signal.
Thus, the bar code symbol p on the read object T is read.
[0015]
Next, the partial configuration and partial operation of the first embodiment will be described.
(Focusing device of the first embodiment)
FIG. 2 is an operation principle diagram of the focusing device 3 used in the first embodiment, and FIG. 3 shows an optical focusing unit 3U that forms a main part of the focusing device 3 used in the first embodiment. FIG.
In FIG. 2, 31 is a focusing lens, 3H is a cylindrical focusing lens holder, 32 is a focusing lens position detecting means, 33 is a focusing lens moving means, 34 is a focusing lens position servo circuit (error amplifier), Reference numeral 35 denotes an electronic voltage divider.
The focusing lens 31 is made of a transparent material such as glass or synthetic resin.
The focusing lens position detection means 32 includes a focusing lens position detection position lens 32PL, a focusing lens position detection photoelectric converter 32PS, and a focusing lens position calculation circuit 32PC.
[0016]
The cylindrical focusing lens holder 3H penetrates the peripheral wall in a direction slightly inclined forward with respect to the light side passage (that is, slightly in the radial direction (radial direction)), for example, as shown in the drawing. A light side path) is formed, and a focusing lens position detecting position lens 32PL is embedded therein.
A focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS is disposed at a condensing point by the focusing lens position detecting position lens 32PL, and a focusing lens position is connected to an output terminal of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS. An arithmetic circuit 32PC is connected.
The output of the focus lens position detection photoelectric converter 32PS, that is, the output of the focus lens position detection means 32 becomes a focus lens position detection signal. The magnitude of the focus lens position detection signal is a function of the position of the focus lens holder 3H, and is therefore a function of the position of the focus lens 31.
[0017]
The focusing lens moving unit 33 includes a movable wire wheel drive circuit 33CD, a movable wire wheel 33C, and the like. The movable wire ring 33C is connected to the focusing lens holder 3H.
The focusing lens position servo circuit (error amplifier) 34 is configured by using, for example, an operational amplifier, and a constant desired output in a state where the combined voltage of the input voltage to the + terminal and the feedback voltage to the − terminal is substantially zero. It becomes current.
A focus lens position command signal is given to the + terminal of the focus lens position servo circuit 34 directly from the distance measuring device 6 or via the central control device (for example, a microprocessor unit) 9. Further, a focus lens position detection signal is given to the-terminal from the focus lens position detection photoelectric converter 32PS via the focus lens position calculation circuit 32PC. (The electronic voltage divider 35 will be described later.)
The output (current) of the focusing lens position servo circuit 34 is given to the movable line wheel drive circuit 33CD, and the output (current) of the movable line wheel drive circuit 33CD is given to the movable line wheel 33C.
When the difference signal between the focusing lens position command signal and the focusing lens position detection signal becomes zero, the movable wire ring 33C stops (stills stationary).
[0018]
FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view of an optical focusing unit 3U forming the main part of the focusing device 3 used in the first embodiment, and FIG. 3 (b) is a support spring used for this. FIG. 3C is a front view of 3SP, and is an operation principle diagram of a light receiving device for detecting a focus lens position.
In FIG. 3A, 2 is a light source (for example, laser), 31 is a focusing lens, 3H is a focusing lens holder, 3SP and 3SP are a pair of support springs, 3B is a lens barrel (barrel), and 32PL is in focus. Lens position detection position lens, 32PS is a focus lens position detection light receiver, 33C is a movable wire ring, 33M is a permanent magnet, and 33Y is a yoke.
[0019]
The focusing lens 31 is held by a focusing lens holder 3H, and the focusing lens holder 3H is supported and sandwiched by a pair of support springs 3SP and 3SP. The support springs 3SP and 3SP are, for example, the inner peripheral wall of the lens barrel 3B. It is fixed by the step provided in each.
The focusing lens holder 3H and the pair of support springs 3SP, 3SP together constitute a focusing lens support means 39.
For example, as shown in FIG. 3B, the support spring 3SP includes an outer ring, an inner ring, and several connecting portions (for example, three connecting portions) that connect both the rings. The spring action of the support spring 3SP is carried by, for example, three connecting portions. Each connecting portion is given an appropriate length according to a required spring force.
Since the focusing lens holder 3H is sandwiched between the pair of support springs 3SP, 3SP, it can be moved only in the optical axis direction. Therefore, the focusing lens 31 can also be completely moved only in the optical axis direction.
[0020]
The annular movable wire ring 33C is connected in series to the light source side of the focusing lens holder 3H.
Among the above elements, the focusing lens 31, the focusing lens holder 3H, the focusing lens position detection position lens 32PL, and the movable wire ring 33C jointly constitute a movable portion.
An annular permanent magnet 33M is coaxially disposed on the outer side of the movable wire ring 33C, and is substantially annular or a perforated dish (hereinafter simply referred to as “annular”) on the outer side of the annular permanent magnet 33M. A yoke 33Y is provided.
The substantially annular yoke 33Y is fixed to the inner peripheral wall of the lens barrel 3B.
[0021]
The annular permanent magnet 33M is magnetized, for example, in the radial direction (radial direction).
Since the yoke 33Y is made of iron or other ferromagnetic material, it efficiently guides the magnetic flux of the permanent magnet 33M to the movable wire ring 33C of the movable part.
The movable wire ring 33C receives a positive or negative force in the axial direction when energized. The force received is proportional to the product of the magnitude of the drive current and the magnitude of the magnetic field that intersects the drive current.
Therefore, the movable wire ring 33C moves forward or backward in the axial direction.
That is, when a driving current is supplied to the movable wire ring 33C, the focusing lens 31 moves forward or backward in the axial direction according to the sign of the driving current.
[0022]
The focus lens position detection position lens 32PL is embedded in the peripheral wall of the focus lens holder 3H forming a part of the movable portion. The position of the inner surface of the focusing lens position detecting lens 32PL is closer to the light source than the focusing lens 31, and its optical axis is more than the radial direction (radial direction) of the focusing lens holder 3H, as shown. It is tilted slightly forward. (However, the presence or absence of inclination is not an essential matter.)
As shown in the drawing, a through-hole is formed in the peripheral wall portion of the lens barrel 3B that intersects the optical axis (extension line) of the focusing lens position detection position lens 32PL, and is close to the outer peripheral wall of the lens barrel 3B. A focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS is disposed.
[0023]
The cross-sectional shape of the through-hole of the lens barrel 3B and the shape of the light receiving surface of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS are both vertically long, and their longitudinal dimensions are the same as those of the focusing lens position detecting position lens 32PL. It must be large enough to completely cover the moving range. (However, the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS does not have to be parallel to the moving direction of the focusing lens position detecting position lens 32PL (the optical axis direction of the focusing lens 31).)
The laser light (side light) that has reached the inner surface of the focus lens position detection position lens 32PL is led out of the focus lens holder 3H, as in the focus lens position detection laser light 3LL of FIG. The light is incident on the light receiving surface of the focus lens position detecting light receiver 32PS. The focusing lens position detection position lens 32PL is designed so that the condensing point of the laser beam 3LL coincides with the light receiving surface of the focusing lens position detection photoelectric converter 32PS.
[0024]
Among the above-described elements, the lens barrel 3B, the focusing lens position detecting light receiver 32PS, the permanent magnet 33M, and the yoke 33Y jointly constitute a fixed portion.
Then, the fixed portion, the movable portion, and the support spring 3SP together constitute an optical focusing unit 3U.
In this embodiment, the light source 2 is disposed inside the lens barrel 3B and in the inner space of the movable wire ring 33C and is supported by a yoke 33Y as shown in the figure.
As a result, the axial dimension is reduced.
[0025]
A functional relationship between the position of the focusing lens 31 and the light collection position of the focusing lens 31 will be described.
FIG. 14 is a diagram illustrating a light condensing position by the focusing lens 31.
Focal length f0As shown in the drawing, the focusing lens 31 is separated from the light source 2 by a distance f.0When placed at the position, the light emitted from the focusing lens 31 becomes parallel light.
Therefore, this position can be used as a reference position for the focusing lens 31. Alternatively, the x-axis is taken in accordance with the optical axis direction of the focusing lens 31, and this position can be set as the origin (x = 0).
When the focusing lens 31 moves away from the reference position (x = 0) by Δf to the side opposite to the light source (the object T to be read), the laser light is f from the focusing lens.2Position (x = f2).
[0026]
F for ease of viewing0+ Δf = f1The above relationship is the lens formula
(1 / f0) = (1 / f1) + (1 / f2)
As well known. If the above equation is modified, the following equation is obtained.
f2= (1 / Δf) f0 2+ F0                                  (2)
That is, f2Is proportional to (1 / Δf).
The internal optical path length from the focusing lens 31 to the distance measurement origin is L, and the distance from the distance measurement origin to the barcode is D.xThen f2Is given by:
f2= Dx+ L (3)
From the equations (2) and (3), the following equation is obtained.
Δf = f0 2/ (F2-F0) = F0 2/ (Dx+ L-f0(4)
Δf in equation (4) is the distance signal DxIt can be interpreted as a focusing lens position command signal based on the above. This Δf is hereinafter referred to as ΔfcWrite.
[0027]
The focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS and the focusing lens position control circuit 34 will be described.
FIG. 15 is a side view of the focus lens position detecting photoelectric converter 32PS and a block diagram of the focus lens position control circuit 34.
In FIG. 15, 32PS is a focus lens position detection photoelectric converter, 34 is a focus lens position control circuit, 33C is a movable wire wheel, 33CD is a movable wire wheel drive circuit, and 9 is a central control device (for example, a microprocessor unit). It is.
The operational characteristics of the focus lens position detection photoelectric converter 32PS are as follows.
When the spot light comes to the light receiving surface of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS, the current I is connected to the A end.aCurrent I at the B endbIs generated. Current IaAnd IbThe size of varies depending on the position of the spot light.
Taking the x ′ axis along the longitudinal direction of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS, the A end is the origin (x ′ = 0), the B end is x ′ = W, and for simplicity, the intensity of the spot light Is constant, the current Ia, IbThe sizes of are as follows.
Ia= P (W−x ′), Ib= Px '(5)
However, p is a proportional constant.
[0028]
Since the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS is fixed to the lens barrel 3B of the optical focusing unit 3U as shown in FIG. 3A, it does not move.
On the other hand, since the focus lens position detection position lens 32PL is connected to the movable portion (for example, movable line transfer 33C) of the optical focus unit 3U as described above, as the focus lens 31 moves. Moving.
As shown in FIG. 3A, the focusing lens position detecting position lens 32PL takes in unnecessary light (side light that does not enter the focusing lens 31) from the laser light source 2, condenses it, and focuses the focusing lens position. A laser beam 3LL for detection is formed. The light spot (or light stripe) is applied to the light receiving surface of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS.
Thus, the light spot (or light stripe) collected by the focus lens position detection position lens 32PL moves on the focus lens position detection photoelectric converter 32PS as the focus lens 31 moves. If the moving distance of the focusing lens 31 is Δf and the moving distance of the light spot (or light stripe) is Δf ′, the following equation is approximately established.
Δf ′ = aΔf (6)
However, a is a proportionality constant.
The above-described proportionality constant a is a value close to approximately 1 as is apparent from FIG.
[0029]
Now, when Δf = 0 (thus, x = 0), x ′ = g.
That is, when the focusing lens 31 is at the reference position (x = 0), the light spot of the focusing lens position detecting laser beam 3LL condensed by the focusing lens position detecting position lens 32PL is the focusing lens position. A point (position) that hits the detection photoelectric converter 32PS is set to x ′ = g.
When x = Δf, x ′ = g + Δf ′.
That is, when the focusing lens 31 is moved from the reference position by Δf to the reading object T side, the light spot of the focusing lens position detection laser beam 3LL condensed by the focusing lens position detection position lens 32PL is A point (position) that hits the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS is set to x ′ = g + Δf ′ as shown in FIG.
Then, the following equation is obtained based on equations (5) and (6).
Figure 0003730673
However, W is the total light receiving width of the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS.
This equation holds even if the amount of incident light changes.
[0030]
If equation (7) is modified, the following equation is obtained.
Δf = [{WIb/ (Ia+ Ib)}-G] / a (8)
Δf according to equation (8) is a focusing lens position measurement signal. In this case, Δf is expressed as ΔfmWrite.
In principle, the focusing lens position command signal Δf according to the equation (4)cAnd the focusing lens position measurement signal Δf according to the equation (8)mCan be applied to each input terminal of a differential amplifier (error amplifier) in the focusing lens position servo circuit 34 of FIG.
When the focusing operation starts, Δf increases, and therefore ΔfmIncreases but ΔfmIs ΔfcThe in-focus lens 31 stops at the point where it matches. Then, the focusing operation ends.
[0031]
Returning to FIG. 15, the electronic voltage divider 35 and the error amplifier E (that is, the focusing lens position servo circuit 34) will be described.
Current signal I from terminal Aa, And current signal I from the B endbAre converted into voltage signals, respectively, and Va, VbIt becomes.
Voltage signal V from A endaIs applied to the adder A and the voltage signal V from the B endbIs applied to the adder A and the-of the error amplifier E.
In the adder A, the sum signal Va+ VbIs made.
Sum signal Va+ VbIs applied to the first input terminal of the electronic voltage divider VD.
Equation (7) is the voltage signal Va, VbAnd Va+ VbCan be rewritten as follows.
Vb/ (Va+ Vb) = (AΔfc+ G) / W (9)
Vb= (Va+ Vb) (AΔfc+ G) / W (10)
Equation (10) holds even if the amount of incident light changes.
The central controller (eg microprocessor unit) 9 sends a partial pressure control signal DCS to the second input terminal of the electronic voltage divider VD.
The voltage division ratio by the voltage division control signal DCS is (aΔfc+ G) / W.
The electronic voltage divider VD is the sum signal Va+ VbAnd the partial pressure ratio (aΔfcA value obtained by multiplying + g) / W is output.
[0032]
  The output of the electronic voltage divider VD and the actual VbAnd error amplifier E (that is, focusing lens position servo circuit 3)4The input is applied and the output is applied to the movable wire ring 33C.
  When the in-focus operation starts, Δf ′ increases as Δf increases, so that the actual VbIncreases, but Vb(Va+ Vb) (AΔfcThe focusing lens 31 stops when it matches + g) / W. Then, the focusing operation ends.
  Thus, the focusing lens 31 is moved to a position (x = Δf) designated by the central controller (for example, the microprocessor unit) 9.c) Can be held.
  The focusing operation based on equations (4) and (8) (see FIG. 2) and the focusing operation based on equation (10) (FIG. 15) are essentially equivalent. However, the latter requires fewer operations.
  The electronic voltage divider VD in FIG. 15 includes a digital / analog converter A / D, E2POT (psychone) can be used.
  A dedicated light source for detecting the focus lens position is not necessary.
[0033]
(Ranging device of the first embodiment)
A first distance measuring device used in the first embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the first distance measuring device used in the embodiment.
4A, 2 is a light source, 41 is a vibrating mirror, T is an object to be read, 6L is a light receiving lens for distance measurement, 6s is a photoelectric sensor for distance measurement with a small diameter, and a is the scanning center of the vibration mirror 41. Line (ie center line in the reading direction), b2Is a light receiving center line of the ranging light receiving lens 6L.
There is no need for a dedicated projection light source.
[0034]
For convenience of explanation,
Scan center line a1And light receiving center line b2The distance between and
A distance between the vibrating mirror 41 and the object T to be read (or a distance between the light receiving lens 6L for distance measurement and the object T to be read) is D.x,
Scan center line a1And A, the intersection of
Light receiving center line b2And B, the intersection of
A reflected light beam from the point A toward the light receiving lens 6L for distance measurement is a2,
B rays from the oscillating mirror 41 toward the point B1,
The angle at which the line segment AB is viewed from the center point of the vibrating mirror 41 (scanning center line a1And ray b toward point B1The angle between the angle and the swing angle is θ
And
For simplicity, scan center line a1And the object T to be read are orthogonal to each other (that is, the reading center line a1And the read object T are orthogonal to each other).
Since the value of e is given, if the swing angle θ can be measured, the distance D to the read object TXIs given by:
DX= E / tan θ (11)
[0035]
Since the photoelectric conversion element 6s for distance measurement has a small diameter, the light receiving center line b2Rays coming off the point (eg ray a coming from point A2) Is not received by the distance measuring photoelectric conversion element 6s as shown in the figure.
Accordingly, the light beam received by the distance measuring photoelectric conversion element 6s is the light receiving center line b.2Only rays that come along.
Time t when the scanning beam passes through point AACan be determined based on the scanning synchronization signal. Time point t when the scanning beam passes through point BBCan be detected by detecting the output maximum time because the output of the ranging photoelectric conversion element 6s becomes the maximum. A known means is used for detection of the output maximum time point.
[0036]
Time tAAnd time tBT is the time difference betweendThen, the angle (swing angle) θ at which the line segment AB is viewed from the center point of the oscillating mirror 41 is the time difference tdIs proportional to That is,
θ = ktd                                          (12)
However, k is a proportional constant determined by the scanning speed.
Therefore, the distance D to the read object TxIs given by:
DX= E / tan (ktd) = E cot (ktd(13)
FIG. 4B shows a case where the read object T in FIG. 4A is rotated about the point A counterclockwise by an angle ψ. A broken line T ′ indicates a current position after rotation of the reading object.
Error D due to rotation of angle ψX'Occurs. DX′ Is given by:
DX′ = E tanψ (14)
If the angle ψ (radian) is small, DXSince '≈eψ≈0, there is no possibility (or fear) of hindering the focus alignment.
[0037]
(Vibrating mirror type scanning device of the first embodiment)
The vibrating mirror type scanning device 4 used in the first embodiment will be described.
6A and 6B are a horizontal sectional view and a vertical sectional view of the vibrating mirror type scanning device.
In FIGS. 6A and 6B, 411Is the first reflecting mirror (scanning mirror), 412Is a second reflecting mirror (light receiving mirror), 42 is a movable part, 46 is a holder, 47 is a fixed yoke (yoke), and 49 is a drive winding.
The movable part 42 includes a movable part main body and a rotating shaft 425, and the movable part main body has a plate shape, a rod shape, or a three-dimensional shape, and includes two movable magnets 421 and 421 and a movable yoke 422. To do.
First reflection mirror 411And the movable part main body and the second reflection mirror 412Is integrally formed.
[0038]
  When the drive winding 49 is not energized, the movable body stops at the position shown in the figure.
  When the movable body is released by rotating it by an appropriate angle from the stationary position, an attractive force (magnetic spring force) is generated between the movable magnet 421 and the yoke 47, so that the movable body 42 starts free reciprocating vibration. .
  When the drive winding 49 is energized, a positive or negative couple acts on the movable magnet 421 because the drive current intersects the magnetic field of the movable magnet 421. As a result, the movable body 42 starts forced vibration.
  First reflection mirror 411Periodically reflects and deflects the light beam coming from the focusing device 2. Second reflection mirror 412The reflected light arriving from the flying point (light moving point) on the object T to be read via the condensing and deflecting means 5CP is periodically reflected and deflected and emitted toward the photoelectric converter 7. .
  The condensing and deflecting unit 5CP may be configured such that the condensing lens and the reflecting prism are integrally formed as shown in the drawing, or the condensing lens and the reflecting prism may be configured separately from each other.
(Note that the above vibrating mirror type scanning device 4 is disclosed in Japanese Patent Application No. 6-87157 related to the application of the applicant of the present invention.(Japanese Patent Laid-Open No. 7-261109)In the specification and drawings. )
[0039]
(Light-receiving optical system of the first embodiment)
The light receiving optical system 5 used in the first embodiment will be described.
Returning to FIG. 1, 5CP is a condensing / deflecting means, which has both condensing action and deflecting action.
Condensing and deflecting means 5CP and second reflecting mirror 422Together with (see FIG. 6A), the light receiving optical system 5 is configured.
The condensing and deflecting unit 5CP collects the reflected light coming from the flying point (light moving point) on the read object T and converts the traveling direction of the collected reflected light to generate the second reflection. Mirror 412It injects towards. Second reflection mirror 412The incident reflected light is periodically reflected and deflected to enter the photoelectric converter 7.
In this embodiment, the amount of received light can be increased by enlarging the light receiving aperture of the condensing and deflecting means 5CP.
[0040]
(Light source of the first embodiment)
In FIG. 1, 2 is a light source. As the light source 2, for example, a visible light semiconductor laser that emits a visible light beam, or a surface-emitting type LED that uses a mesa structure with a very small diameter is used.
A condensing lens can be incorporated in the light source 2. However, the condensing lens must preserve the side light.
[0041]
(Light source driving circuit of the first embodiment)
The light source driving circuit of the first embodiment will be described.
Since the light projection from the light source 2 is a beam-like light beam, the optical power incident on the barcode does not change even if the distance between the barcode and the scanning device changes. The reflected light from the barcode surface incident on the light receiving lens changes depending on the distance. When the light receiving aperture is constant, the amount of received light is inversely proportional to the square of the distance from the barcode.
If the light output is controlled based on the distance data obtained by distance measurement, the amount of received light can be kept constant even if the distance from the barcode changes. (However, the maximum output power may be limited by light emission safety standards, etc.)
[0042]
FIG. 17 is a block diagram of the light source driving circuit 2D. This figure shows a case where a laser diode is used as the light source.
A part of the light emitted from the laser diode LD is incident on the monitoring photodiode MPD for observing the light output. The monitoring photodiode MPD generates a monitor current proportional to the light emission output of the laser diode LD. The monitor current is converted into a voltage signal EC by the resistor R and input to the negative terminal of the error amplifier E.
The light output control voltage LPCS is input to the + terminal of the error amplifier E.
The monitor voltage EC is compared with the light output control voltage LPCS by the error amplifier E, and the light emission output of the laser is controlled so as to be the same voltage.
The light output control voltage LPCS is obtained by, for example, converting a light output control signal (logical value) sent from a central control device (for example, a microprocessor unit) 9 into an analog amount by a DA converter D / A. .
[0043]
(Temperature compensation device of the first embodiment)
In FIG. 1, TS is a temperature sensor. Temperature compensation of the focusing device 3 and the light source driving circuit 2D can be performed using the temperature measurement signal of the temperature sensor TS.
As the temperature sensor TS, a temperature sensitive element (eg, a thermistor, a diode, etc.) with known temperature characteristics can be used.
Since the thermistor is an element whose resistance value changes with temperature, the resistance value is converted into a voltage value by a resistance voltage conversion circuit, and the voltage value is converted into a digital signal by an A / D converter. (For example, a microprocessor unit) 9
For example, a signal proportional to the temperature measurement signal can be added (subtracted) to the focusing lens position servo circuit 34 of the focusing device 3. As a result, it is possible to prevent the focal point from fluctuating due to temperature fluctuations. As a result, a plastic lens can be used as the focusing lens.
Further, for example, another signal proportional to the temperature measurement signal can be added (subtracted) to the light source driving circuit 2D. This eliminates the influence of temperature fluctuations on the amount of received light.
[0044]
(Second embodiment)
A second embodiment of the optical information reading device according to the invention of this application will be described.
The second embodiment corresponds to the first embodiment with a variable aperture device added.
FIG. 7A is an operation principle diagram of the first variable aperture device used in the second embodiment.
In FIG. 7A, 2 is a light source, 31 is a focusing lens, I1Is a variable circular aperture, and IC is an aperture control circuit.
The above variable circular aperture I1The aperture control circuit IC and a circular aperture drive mechanism (not shown) jointly constitute the first variable aperture device 10.
Variable circular aperture I1The structure and function of the circular aperture driving mechanism are the same as those known in the field of cameras, for example. Variable circular aperture I1The shape of the aperture does not change even when the aperture diameter changes, and is always circular.
The aperture control circuit IC receives the distance signal from the distance measuring device 6 directly or via the microprocessor 9, converts it into an aperture control signal, and applies it to the circular aperture drive mechanism.
The circular diaphragm driving mechanism is configured to change the variable circular diaphragm I based on the diaphragm control signal.1Adjust the aperture diameter of.
Variable circular aperture I after rotation adjustment1The aperture diameter is a linear function of the distance signal.
[0045]
FIG. 7B is an operation principle diagram of the second variable aperture device used in the second embodiment.
In FIG. 7B, 2 is a light source, 31 is a focusing lens, I2Is a variable parallelogram diaphragm, and IC is a variable parallelogram diaphragm control circuit.
The above variable parallelogram iris I2The aperture control circuit IC and a parallelogram aperture drive mechanism (not shown) constitute the second variable aperture device 10.
Variable parallelogram iris I2The structure and function of the parallelogram diaphragm drive mechanism are the same as those known in the field of cameras, for example. Variable parallelogram iris I2Only the lateral width (short side length) of the opening of is changed.
The aperture control circuit IC receives the distance signal from the distance measuring device 6 directly or via the microprocessor 9, converts it into an aperture command signal, and applies it to the parallelogram aperture drive mechanism. The parallelogram diaphragm driving mechanism is configured to change the variable parallelogram diaphragm I based on the diaphragm command signal.2Adjust only the width (short side length) of the opening.
Variable circular aperture I after rotation adjustment2The aperture diameter is a linear function of the distance signal.
[0046]
The usefulness of the variable aperture device will be described in more detail.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the laser beam after passing through the focusing lens. However, the laser beam has a Gaussian distribution.
In FIG. 9, reference numeral 31 denotes a focusing lens, and ωdIs the radius of the laser beam at the exit point of the focusing lens 31 (= radius of the focusing lens), ωOIs the beam waist radius, ZOIs the distance from the exit point of the focusing lens 31 to the beam waist position.
At this time, the beam waist radius ωOAnd diameter 2ωOIs represented by the following equation.
ωO= ΛZO/ (Πωd(15)
o= 2λZO/ (Πωd(15 ')
Where λ is the wavelength of the laser beam.
[0047]
  Now, the radius ω of the laser beam at the exit point of the focusing lens 31dAnd the wavelength λ is also constant, the beam waist radius ωo(And diameter 2ωo) Is the beam waist distance ZoIs a linear function of
  If the equation (15 ′) is graphed, the straight line 1 in FIG. 10 is obtained.
  However, since FIG. 10 shows three coordinate systems for convenience,straightLine 1 is the distance ZoThe horizontal axis, beam waist diameter 2ωoThe verticalAxis andCoordinate system (Zo-2ωoNote that this is a straight line on the coordinate system.
  As is clear from the straight line 1 in FIG.oFIs at the beam waist diameter 2ωoFIs thick, beam waist position is near ZocWhen the beam diameter is 2ωocIs thin.
[0048]
Beam waist radius ωOAs is clear from equation (8), the wavelength λ of the laser light source and the aperture of the lens (2ωd) And beam waist position ZODetermined by selection.
In general, the predetermined far point ZOFBeam waist radius ω when automatically focused onOIs the desired value ωOFΩdSelect.
Then, the near point ZOCWhen automatically focused on, the beam waist diameter is 2ωOCAs can be seen from the straight line 1 in FIG. 10, the beam waist is much smaller (thinner) than the desired beam waist diameter. That is, (ZOF/ ZOC1) and finish. As a result, the near point ZOCIf the optical resolution of the signal is excessively higher than necessary, it is possible to detect and perform operations other than the read data (soil on the paper, uneven printing, etc.) and deteriorate the signal S / N.
[0049]
However, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, the variable stop I is disposed in front or rear of the focusing lens 31, so that the focusing lens 31 is moved to the near point Z.OCAt the same time, the variable aperture I is automatically adjusted todBy reducing the beam waist radius ωOCThus, the above-described deterioration of the S / N ratio can be prevented.
FIG. 11 is a graph showing the waist position and diameter of the laser beam after passing through the variable aperture. The minimum value of the curve 2 in FIG.OCBeam waist diameter 2ω when focused onOCIs much larger (thicker) than that of curve 2 in FIG. 10, and a desired value (required value) 2ωOFYou can see that you are approaching.
[0050]
Returning to FIG. 9, ωZIs the radius of the laser beam at a point Z away from the beam waist position.
Radius ω of the above laser beamZAnd diameter 2ωZIs given by:
ωZ 2  = ΩO 2{1+ (λ / (πωO 2))2Z2} (16)
(2ωZ)2= 4ωO 2{1+ (λ / (πωO 2))2Z2} (16 ')
Beam waist is an arbitrary near point ZOCIf the equation (9 ′) is graphed, the curve 2 in FIG. 10 is obtained. In FIG. 10, as described above, three coordinate systems are shown for convenience, but the curve 2 indicates the near point Z.OCIs the origin and the near point ZOCDistance Z from the horizontal axis, laser beam diameter 2ωZIs a coordinate system with the vertical axis (ie, Z-2ωZIt is a curve on the coordinate system.
[0051]
Also, the beam waist is an arbitrary far point ZOFWhen the equation (16 ′) is graphed, the curve 3 in FIG. 10 is obtained. Curve 3 is the far point ZOFIs the origin and the far point ZOFDistance Z from the horizontal axis, laser beam diameter 2ωZIs a coordinate system (ie, Z-2ωZA straight line on the coordinate system.
(Incidentally, the diameter of the laser beam 2ωZCan be expressed as a function of the spatial coordinate z with the exit point of the focusing lens 31 as the origin, for example, the following equation may be substituted into equation (16 ′).
(Beam waist is near ZOCZ = z-ZOC      (17)
(Beam waist is far point ZOFZ = z-ZOF    (17 ')
However, z = 0 (origin) is the exit point of the focusing lens 31, and z = ZOCIs the near point, z = ZOFIs a far point. )
[0052]
As is clear from curve 2 in FIG.OCWhen automatically focusing on the beam diameter 2ωZIs near point ZOCTherefore, the accuracy of automatic focus control needs to be improved. However, the distance z (Z from the focusing lens 31 to the read object)OC+ Z) changes at a fast cycle as the scanning beam is deflected, and also changes at a fast cycle when the surface of the object to be read is curved. Therefore, it is difficult to make the autofocus control operation follow such a change. It is. Therefore, the optical resolution is likely to change.
[0053]
However, in the second embodiment, as described above, since the variable stop I is disposed in front or rear of the focusing lens 31 as shown in FIG.OCAt the same time, the variable iris I is automatically adjusteddBy reducing the beam waist radius ωOCIs relatively large (thick), the variable Z in the curly braces {} on the right side of the equations (9) and (9 ′)2Coefficient of
(Λ / (πωOC 2))2
Becomes smaller, so the near point ZOCΩ before and afterZ 2Changes slowly, the beam radius ωZChange (rise) also slows down.
According to FIG. 11, it can be seen that the curvature of curve 2 is much smaller than that of curve 2 of FIG.
In short, the second embodiment avoids a situation in which the beam waist diameter at the near point becomes excessively thin due to the use of the automatic focusing device, and the optical path length caused by the beam scanning or the curvature of the surface of the object to be read. A change in optical resolution based on the change can be reduced.
The remaining items of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
[0054]
(Third embodiment)
A third embodiment of the optical information reader according to the invention of this application will be described.
In the third embodiment, the focusing device in the first embodiment is replaced with the following, and the following variable aperture device is added.
FIG. 8 is an operation principle diagram of the focusing device 3 and the variable aperture device used in the third embodiment.
In FIG. 8, 2 is a light source, 3H is a cylindrical focusing lens holder, FS is a feed screw, g1Is the first gear, g2Is a second gear, M is an electric motor, 33 is a focusing lens position moving means, I3Is a rotatable rectangular aperture, and MC is a focusing lens position control circuit / rectangular aperture rotation angle control circuit.
[0055]
The feed screw FS is formed as a male screw on the outer peripheral surface of the cylindrical focusing lens holder 3H, and is screwed into a female screw formed on the inner peripheral surface of the lens barrel 3B (not shown). (Alternatively, this relationship may be reversed, and a female screw may be formed on the focusing lens holder 3H side and a male screw on the lens barrel 3B side.) Configure.
First gear g1Is connected to the electric motor M through a rotating shaft, and the second gear g2Are coaxially coupled to one end surface (or outer peripheral surface) of the cylindrical focusing lens holder 3H. Second gear g2Is provided with a through hole for allowing the light beam to pass therethrough. Both gears g1, G2Jointly with the gear mechanism (g1, G2).
(Second gear g2And the cylindrical focusing lens holder 3H can be configured integrally or separately. )
[0056]
Feed screw mechanism FM and gear mechanism (g1, G2), The electric motor M, and the focusing lens position control circuit / rectangular aperture rotation angle control circuit MC together constitute the focusing lens position moving means 33.
The focusing lens position control circuit / rectangular aperture rotation angle control circuit MC receives a distance signal from the distance measuring device 6 directly or via the microprocessor 9, and receives the focusing lens position command signal / rectangular aperture rotation angle. It is converted into a command signal and applied to the electric motor M.
The focusing lens position control command signal and the rectangular aperture rotation angle control signal are a linear function of the distance signal.
The electric motor M rotates according to the focusing lens position control signal. The rotational movement of the electric motor M is the gear mechanism (g1, G2) Is transmitted to the cylindrical focusing lens holder 3H, and is converted into an axial linear motion by the feed mechanism FM.
The position of the focusing lens 31 after the movement adjustment is a linear function of the distance signal.
(Gear mechanism (g1, G2) And the pitch of the lead screw FS are reflected in the proportionality coefficient of the distance signal. )
[0057]
Rotatable rectangular aperture I3Is made of a rotatable plate and has a rectangular opening in the center. Rotatable rectangular aperture I3Is the second gear g2Alternatively, they are concentrically coupled to the focusing lens holder 3H. (The three are configured as one body or separate bodies).
Rotatable rectangular aperture I3And gear mechanism (g1, G2), The electric motor M, and the focusing lens position control circuit / rectangular aperture rotation angle control circuit MC together form a rotatable rectangular aperture device 10.
Since the cross section of the light beam from the semiconductor laser light source is originally vertically long, the rotatable rectangular diaphragm I3The cross-sectional shape of the incident light beam to the rotary rectangular aperture I3It is possible to make it the same size as the opening shape dimension.
[0058]
At this time, the rotating rectangular aperture I3The cross-sectional shape dimension of the light beam passing through3Depending on the rotation angle, the minimum is when the rectangular opening is horizontal, and the maximum when the rectangular opening is vertical. That is, the rotatable rectangular aperture I3The cross-sectional shape of the light beam that has passed through is the same as the shape formed by the common portion (overlapping portion) of the light beam cross-section and the aperture cross-section.
Rotatable rectangular aperture I3Is the gear mechanism (g1, G2) Is rotated according to the lens position control signal and the rectangular aperture rotation angle control signal from the focusing lens position control circuit and rectangular aperture rotation angle control circuit MC.
The position (angle) of the rectangular opening after the rotation adjustment is a linear function of the distance signal.
(Gear mechanism (g1, G2) Tooth number ratio is reflected in the proportional constant of the distance signal. )
The usefulness of the variable aperture device used in the third embodiment is the same as that in the second embodiment.
The remaining items of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
[0059]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the optical information reader according to the invention of this application will be described.
The fourth embodiment corresponds to the one obtained by replacing the vibrating mirror type scanning device and the light receiving optical system in the first embodiment with the following.
In FIG. 12, it is a figure which shows the whole structure of the 4th Example.
In FIG. 12, 4 is a vibrating mirror type scanning device, and 5 is a light receiving optical system.
The remaining elements 2-3 and 6-9 are the same as the elements in FIG.
[0060]
(Vibrating mirror type scanning device of the fourth embodiment)
3A and 3B are diagrams showing a vibrating mirror type scanning device used in the fourth embodiment, where FIG. 3A is a horizontal sectional view, FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a side view.
In FIG.1Is a reflection mirror, 42 is a movable part, 46 is a holder, 47 is a fixed yoke, and 49 is a drive winding.
A difference in configuration of the fourth embodiment with respect to the first embodiment will be described.
The shape of the fixed yoke 47 is substantially U-shaped. The substantially U-shape is a shape formed by deleting one side of a substantially mouth shape.
A pair of opposite sides of the fixed yoke 7 to 471, 472Is typically linear, but can also be a gentle curve.
[0061]
The movable part 42 includes a movable part main body and a rotation shaft 425.
The movable part body is a pair of opposite sides 47 of the fixed yoke 47.1, 472And between the front and the front (close to the open end).
The movable part main body and the fixed yoke 47 constitute a substantially mouth-shaped magnetic circuit.
The rotation shaft 425 is disposed perpendicular to the plane including the fixed yoke 47.
Each of the drive windings 49, 49 is a pair of opposite sides 47 of the fixed yoke 47.1, 472Wound around the front of the.
Only reflection mirror (scanning mirror) 411Is fixed to the front surface of the movable portion 42.
The remaining configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment.
[0062]
(Light-receiving optical system of the fourth embodiment)
The light receiving optical system used in the fourth embodiment will be described.
Returning to FIG. 12, the light receiving optical system 5 includes a conventional condenser lens.
The reflected light that has passed through the condenser lens 5 enters the photoelectric converter 7 directly and without any intervention.
The remaining items of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.
[0063]
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the optical information reader according to the invention of this application will be described.
In the fifth embodiment, the light receiving optical system 5 in the fourth embodiment is moved to the vicinity of the focusing device 3, and the reflection mirror of the vibrating mirror type scanning device is also used as a light receiving mirror. It corresponds to a thing.
In the fifth embodiment, the amount of received light is slightly reduced compared to the first to fourth embodiments.
The remaining items of the fifth embodiment are the same as those of the fourth embodiment.
[0064]
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the invention of this application will be described.
The sixth embodiment of the invention of this application corresponds to the distance measuring device in the first embodiment replaced with the following distance measuring device.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a distance measuring device 6 used in the sixth embodiment of the invention of this application. FIG. 5 (a) is a plan view thereof (viewed from above the device). (B) is a side view thereof (viewed from the side of the apparatus), and FIG. 6 (C) is a diagram showing a distance measuring photoelectric converter 6S used in the distance measuring apparatus 6 and its connection relationship.
[0065]
5A to 5C, 2 is a light source for reading optical information, 41 is a vibrating mirror, 6L is a light receiving lens for distance measurement, 6S is a photoelectric converter for distance measurement, and 6A is a differential amplifier.
The reference symbol u attached to the ranging photoelectric converter 6S indicates the upward direction of the ranging photoelectric converter 6S.
Code 1T, 2T, And 3TIndicates a representative position of an object to be read T (not shown).S, 2S, And 3SIndicates the positions of scanning lines (trajectory of flying points) made of reflected light corresponding to these positions.
2 to be read TTTo 3TWhen moving to (that is, approaching), the trajectory of the scanning line composed of reflected light is 2STo 3S(I.e., move downward). This can be easily understood by referring to FIG.
On the contrary, the read object T is 2TTo 1TWhen moving to (moving away), the trajectory of the scanning line is 2STo 1STo move (move upward). This can be understood in the same manner.
[0066]
  The ranging photoelectric converter 6S includes two light receiving areas A and B. The shape of the light receiving areas A and B is a shape formed by dividing a square or a rectangle into two equal parts by one oblique line as shown in FIG. When a square or a rectangle is divided along a diagonal line, the shapes of the regions A and B are right-angled triangles. Otherwise, the shape is a trapezoid.
  The two areas A and B are electrically insulated. Photocurrent output I in both regionsA, IBIs proportional to the time (distance) the scanning line (flying point) passes through the surface.
  The scanning line (flying point) passes through the area A, where 2c is the vertical length of the photoelectric converter 6S for distance measurement, and d (−c ≦ d ≦ c) is the distance from the center to the locus of the scanning line. Since time is proportional to (c−d) and time passing through region B is proportional to (c + d),
      IA= P (cd)
      IB= P (c + d)
It becomes. However, p is a proportionality constant (it depends on the intensity of light).
0067]
oneThe other region A is connected to the + terminal of the differential amplifier 6A, and the other region B is connected to the-terminal of the differential amplifier 6A. The output terminal has a differential voltage signal VXIs obtained.
        VX= -2Apd (18)
          However, A is the gain of the differential amplifier 6A.
  The scanning line is the line 2 in FIG.SWhen passing over, the output V of region AAAnd region B output VBAre the same, the output V of the differential amplifier 6AXBecomes zero.
  Scan line is line 3SWhen passing over (when the object T to be read is near the near point), the output V of the area AAIs the output V of region BBThe output V of the differential amplifier 6A.XIs a negative value.
  When the scanning line passes over the line 1s (when the object T to be read is near the far point), the output V of the area AAIs the output V of region BBThe output V of the differential amplifier 6A.XIs a positive value.
  At this time, the sign of d becomes negative and d = − | d |.
  If the above equation is rewritten, the following equation is obtained.
        d = -VX/ 2Ap (18 ')
[0068]
In order to use the theory of triangulation, a base line BL crossing the ranging light receiving lens 6S is considered (see FIG. 5B). The distance from the base line BL (ranging light receiving lens 6L) to the read object T is defined as D.XE, the distance on the base line BL from the scanning center line to the ranging light receiving lens 6L, f, the distance from the base line BL (ranging light receiving lens 6L) to the ranging photoelectric converter 6S, and the ranging light reception The distance from the optical axis of the lens 6L to one end (u side end) of the ranging photoelectric converter 6S is b.
When the amount of received light is controlled to a substantially constant value, the distance D to the reading object TXIs given by:
DX= Ef / (b + c-VX/ 2Ap) (19)
[0069]
The derivation process of the above equation (19) is as follows.
According to FIG. 5 (b), the height is D.XAnd a right triangle whose base is e and a right triangle whose height is f and whose base is (b + c + d) can be considered. Both are clearly similar because their hypotenuses are on the same line segment 3 '. According to the similar theory,
DX/ E = f / (b + c + d)
∴DX= Ef / (b + c + d) (20)
Substituting equation (18 ′) into equation (20) yields equation (19).
When the connection polarity from the distance measuring photoelectric converter 6S to the differential amplifier 6A is reversed, the following equation is used instead of the equation (19).
DX= Ef / (b + c + VX/ 2Ap) (19 ')
[0070]
If the luminance of the light source is constant without being controlled, the amount of received light is inversely proportional to the square of the distance. The photocurrent I in this caseA, IBIs as follows.
IA= P (cd) (DO/ DX)2
IB= P (c + d) (DO/ DX)2
V VA= Ap (cd) (DO/ DX)2
VB= Ap (c + d) (DO/ DX)2
Where A is the gain of the amplifier.
VAAnd VBWhen calculating the sum and difference of
VA-VB= -2Apd (DO/ DX)2
VA+ VB= 2Apc (DO/ DX)2
Divide side by side, Ap and (DO/ DX)
(VA-VB) / (VA+ VB) = VX/ (VA+ VB) = − D / c
D d = -cVX/ (VA+ VB(21)
Substituting the above equation into equation (20) yields the following equation:
DX= Ef / {b + c-cVX/ (VA+ VB)} (22)
(By the way, when the amount of received light is controlled to a substantially constant value,
VA+ VB= 2Apc, and Equation (22) matches Equation (19). )
[0071]
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the invention of this application will be described.
The seventh embodiment of the invention of this application corresponds to the distance measuring device in the first embodiment replaced with the following distance measuring device.
FIG. 16 is a block diagram of the input circuit of the distance measuring apparatus used in the seventh embodiment.
In FIG. 16, reference numeral 2 denotes a light source for scanning barcode scanning, 2D denotes a light source driving circuit, 6
S is a photoelectric sensor for distance measurement, and 9 is a centralized control device (for example, a microprocessor unit).
Also in the seventh embodiment, a bar code reading / scanning light source (for example, laser) 2 is used as a projection light source for distance measurement.
[0072]
  In principle, the ranging photoelectric converter 6S used in the seventh embodiment is the focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS used in the first embodiment (FIGS. 2, 3 and 15). As shown in the figure, an elongated light receiving surface and a first photocurrent output terminal t1And a second photocurrent output terminal t2And a common electrode.
  The first and second photocurrent outputs differ depending on the incident position of the light spot on the light receiving surface.
  Assuming that the length of the light receiving surface is 2c and the distance from the center position of the light receiving surface to the incident position of the light spot is d, the ratio of both currents is as follows.
      I2/ I1= (C + d) / (cd)
                  = (1 + d / c) / (1-d / c) (23)
  The derivation process of Equation (23) is as follows.
  First output terminal t1First photocurrent I from1From the incident position of the light spot to the second output terminal t2Is proportional to the distance to. This distance is (c-D),
      I1= P (c-D) (24)
          However, p is a proportionality constant (however, it depends on the amount of received light).
  Similarly, the second photocurrent I2Is the first output terminal t from the incident position of the light spot.1Is proportional to the distance to. This distance is (c+ D),
      I2= P (c+ D) (25)
  By dividing equation (25) by equation (24) and eliminating the proportionality constant p, equation (23) is obtained.
[0073]
Also in the seventh embodiment, the oscillating mirror type scanning device 4, the read object T, and the distance measuring light receiving lens 6L are used, which are the same as those in the first embodiment.
As described above, the distance measuring photoelectric converter 6S of the seventh embodiment is different from that of the first and sixth embodiments, but the arrangement relationship thereof is the same as that of the sixth embodiment (FIG. 5B). ))). That is, the distance measuring light-receiving lens 6L and the distance measuring photoelectric converter 6S of the seventh embodiment are disposed on the base line D. (The illustration is omitted.)
At the time of distance measurement according to the seventh embodiment, the oscillating mirror 41 is stopped, and light is projected in a direction perpendicular to the base line D (the direction of the scanning center, θ = 0 °).
In the meantime, in order to increase the light receiving sensitivity of the distance measuring device 6, various control devices are operated so that the projection beam is parallel light, the aperture is open, and the light emission output is maximized as much as possible. (However, the light emission output must be stopped within the range limited by the safety standard of light emission, etc.)
The reflected light L from the object to be read T is collected by the ranging light receiving lens 6L and imaged on the light receiving surface of the ranging photoelectric converter 6S. The first output terminal t1To the first photocurrent I1To the second output terminal t2To the second photocurrent I2Is generated.
[0074]
First and second photocurrents I1, I2Respectively, by means of a current-voltage converter I-V.1, V2Is converted to Voltage signal V1, V2Are amplified by the variable amplifier AMP and input to the sample hold circuit S / H.
The light projecting light source 2 is driven by a light source driving circuit 2D. The amount of light is controlled by a light output control signal LPCS from a centralized control device (for example, a microprocessor unit) 9. Lighting (extinguishing) of the light projecting light source 2 is controlled by a lighting (extinguishing) command signal LOS.
During the distance measuring operation, the light source 2 is pulse-driven to eliminate the influence of ambient light. The actual lighting time is about 10 to 1000 microseconds per measurement. This time is determined to be an optimum value depending on the pulse response speed characteristics of the light projecting light source 2 and the light receiving circuit.
[0075]
The first and second output terminals are connected to the current I by the ambient light even when the light projecting light source 2 is turned off.1 of, I2 ofWill occur.
Current component I derived from ambient light1 of, I2 ofIn order to eliminate the influence of1 of, V2 ofAre respectively AD-converted by the AD converter A / D and input to the centralized control device (for example, a microprocessor unit) 9 as digital data.
Immediately thereafter, the centralized control device (for example, the microprocessor unit) 9 emits a lighting command signal LOS to light the projection light source 2.
The first and second sample and hold circuits S / H and S / H are respectively synchronized with the lighting command signal LOS, and the voltage signal V during lighting1 ON, V2ONIs sampled and held. Their voltage signal V1 ON, V2ONAre respectively A / D converted by the AD converter A / D and input to the centralized control device (for example, a microprocessor unit) 9 as digital data.
[0076]
Since each voltage data is stored as a logical value in the centralized control device (for example, the microprocessor unit) 9, the following calculation can be easily executed.
Voltage data at lighting V1 ON, V2ONTo voltage data V1 of, V2 ofIs subtracted and the true distance measurement data V1t, V2tCalculate That is,
V1t= V1 ON-V1 of
V2t= V2ON-V2 of
From both formulas, V2t/ V1tIs calculated. That is,
V2t/ V1t= (V2ON-V2 of) / (V2ON-V2 of(26)
V2t/ V1tIs I in the above formula (23).2/ I1It corresponds to.
Therefore, the above equation (26) is replaced with I in the above equation (23).2/ I1Into the distance measurement value DXCan be calculated.
Figure 0003730673
[0077]
The above calculation inside the centralized control device (microprocessor unit) 9 can be normally performed in 100 μsec or less.
In order to improve the measurement accuracy, the above measurement sequence is repeated and an average value is output. The number of repetitions is usually 10 to 20 times. Therefore, the measurement time per time is usually 1 msec or less.
In order to improve the measurement accuracy, it is necessary to increase the amount of light to be projected. However, as described above, there is a limitation.
[0078]
In order to increase the quantization accuracy of the A / D converter, the lighting data V1 ONAnd V2ONIf both are small values, the centralized control device (microprocessor unit) 9 increases the amplification factor by the amplification factor switching signal ACS to obtain an optimum input value, and then repeats the measurement sequence.
Conversely, lighting data V1 ONOr V2ONWhen the value exceeds the maximum input value of the A / D converter, the centralized control device (microprocessor unit) 9 reduces the amplification factor by the amplification factor switching signal ACS and then repeats the measurement sequence.
These are distance measurement distance DXThis is because the intensity of the reflected light that can be received changes.
[0079]
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the invention of this application will be described.
The eighth embodiment of the invention of this application corresponds to a case where the focusing lens position detection means 32 in the focusing device 3 of the first embodiment is replaced with the following focusing lens position detection means.
The intensity of light (ie, side light) in a direction away from the optical axis of the light source (eg, laser) 2 by an angle φ is a decreasing function of the angle φ.
Therefore, if the light receiving surface of the focusing lens position detection position lens 32PL moves forward (if the x coordinate of the focusing lens 31 increases), the amount of received light increases, and if it moves backward (focusing lens 31). The amount of received light decreases. That is, if the focusing lens 31 moves forward, the output of the focusing lens position detecting photoelectric conversion element 32PS increases, and if the focusing lens 31 moves backward, the output of the photoelectric conversion element 32PS decreases. .
That is, the output (position detection signal) of the focusing lens position detection unit 32 is a monotonically increasing function of the x coordinate of the focusing lens 31.
Therefore, the x coordinate of the focusing lens 31 can be obtained by obtaining the inverse function of the monotonically increasing function.
[0080]
(Other examples)
Other embodiments will be described.
Other embodiments are generated by combining the items in the above-described embodiments and the following items.
(A) The focusing lens position detecting photoelectric converter 32PS in the focusing lens position detecting means 32 of the focusing device 3 of the first embodiment is composed of a large number of photoelectric conversion elements and position detecting arithmetic circuits. I can do it.
(B) The driving means in the vibrating mirror type scanning device 4 of the first embodiment can be constituted by a piezoelectric electromechanical transducer.
(C) The focusing lens moving means 33 in the focusing device 3 of the first embodiment can be configured as a movable iron piece.
(D) The centralized control device 9 can be constituted by an ASIC.
(E) The electronic circuit portion in each embodiment can be integrated with the centralized control device 9 to form a system-on-chip.
[0081]
【The invention's effect】
Since the invention of this application is configured as described above, it is possible to achieve remarkable effects as described in the following (a) to (1).
(A) An optical information reader with an extremely long reading depth that can accurately read optical information even when the object to be read is at a far point or near point and the reading distance is not constant. Can be realized. In other words, an optical information reading apparatus having a very large reading range can be realized.
(B) A compact, lightweight and low-cost focusing device and distance measuring device can be realized. As a result, a compact, lightweight, and low-cost optical information reading apparatus can be realized as a whole.
(C) A hand-held optical information reader equipped with a compact, lightweight, and low-cost focusing device and distance measuring device can be realized.
[0082]
(D) By adding a variable aperture device to the focusing device, when the object T to be read is at a near point, an excessive increase in resolution due to an excessively thin beam waist is prevented. Is at a far point, the resolution is not lowered too much due to the beam waist becoming too thick, so that the resolution is maintained within an appropriate range over a very long depth, and the read object T is brought to the near point. At some point, optical information reading that prevents a sudden increase in the beam diameter before and after the near point, thereby preventing a change in resolution associated with the deflection of the scanning beam and greatly improving the S / N ratio. A device can be realized.
(E) Optical intensity in which the received light amount of the photoelectric converter 7 is maintained within an appropriate range by controlling the luminance (and hence the light amount) of the light source based on the linear function of the distance measurement signal and / or the scanning angle signal. An information reading apparatus can be realized.
(F) By using a vibrating mirror type scanning device having a scanning mirror on the front surface and a light receiving mirror on the rear surface, that is, by using the light receiving mirror on the rear surface exclusively for light reception, the light receiving aperture is increased, and thus the amount of received light is increased. Thus, an optical information reading apparatus can be realized.
[0083]
(G) By using the distance measurement data and adjusting the scanning angle, a necessary reading width can be ensured at both near and far points.
(H) By using the distance measurement data to control the laser light power, it is possible to stabilize the light receiving gain and the visibility.
(I) By controlling the light receiving gain using the distance measurement data, it is possible to contribute to stabilization of the light receiving gain.
(J) The frequency band of the electrical analog signal can be controlled by adjusting the scanning speed using the distance measurement data.
(K) By using the scanning angle data to adjust the laser light power or the light receiving gain, it is possible to compensate for the decrease in the amount of received light on both sides of the scanning.
(1) Using the scanning angle data, it is possible to correct the shift of the in-focus object due to the optical path difference between the scanning center and both sides.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of an optical information reading apparatus according to the invention of this application;
FIG. 2 is an operation principle diagram of the automatic focusing device used in the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an optical focusing unit forming a main part of the automatic focusing device.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of a first distance measuring device used in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of a second distance measuring device used in the first embodiment.
6 is a horizontal sectional view and a vertical sectional view of the vibrating mirror type scanning device used in the first embodiment. FIG.
FIG. 7 is an operation principle diagram of a variable aperture device used in the second embodiment of the optical information reading device according to the invention of this application.
FIG. 8 is an operation principle diagram of a focusing device and a variable aperture device used in a third embodiment of the optical information reading device according to the invention of this application.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a laser beam after passing through a focusing lens.
FIG. 10 is a graph showing a waist position and a diameter of a laser beam after passing through a fixed aperture.
FIG. 11 is a graph showing a waist position and a diameter of a laser beam after passing through a variable aperture.
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of a fourth embodiment of the optical information reading device according to the present invention;
FIG. 13 is a diagram showing a scanning vibration mirror type scanning device used in the fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a light collection position by a focusing lens.
FIG. 15 is a block diagram of a focusing lens position control circuit.
FIG. 16 is a block diagram of an input circuit of a distance measuring device used in a seventh embodiment of the invention of this application.
FIG. 17 is a block diagram of a light source driving circuit.
FIG. 18 is an operation principle diagram of a conventional autofocus scanner.
FIG. 19 is a perspective view of a physical distribution sorting system using a conventional autofocus scanner.
[Explanation of symbols]
1 housing
2 Light source
2D light source drive device
3 Automatic focusing device (automatic convergence system)
31 Focusing lens
32 Focus lens position detection means
32PL Focusing lens Position detection lens
32PS photoelectric lens for focusing lens position detection (element)
32PC focusing lens position calculation circuit
33 Focusing lens moving means
33C Movable wire ring (excitation wire ring)
33CD focusing lens position drive circuit
33M permanent magnet
33Y yoke
34 Focusing lens position servo circuit
35 Electronic voltage divider
3B barrel (barrel)
3H focusing lens holder
3LL Focusing lens position detection laser light
3SP support spring
3U optical focusing unit
4 Vibration mirror type scanning device
411  First oscillating mirror (scanning mirror)
412  Second vibrating mirror (light receiving mirror)
42 Moving parts
421 Movable magnet
422 Movable yoke (yoke)
424 Magnetic material
425 Rotating shaft
46 Holder
47 Fixed yoke
471Opposite side of fixed yoke
472Opposite side of fixed yoke
48 Fixed magnet
49 Driveline wheel
5 Light receiving optical system
6 Ranging device (distance meter)
6A differential amplifier
6C Ranging calculation means
6L ranging lens
6P Distance projector
6R Photoelectric converter for distance measurement
6s Photoelectric conversion element for distance measurement
6S Photoelectric converter for ranging
7 Photoelectric converter (photoelectric converter)
8 Signal processor
9 Centralized control device (eg microprocessor unit)
10 Variable throttle device
DS distance signal
I Variable aperture
IC variable aperture control circuit
LB laser beam
M Electric motor
MC focusing lens position and aperture rotation angle control circuit
Monitoring signal of MS laser diode
p Optical information pattern (eg barcode symbol)
SB scanning beam
T Object to be read (for example, label)
TS temperature sensor
VD electronic voltage divider

Claims (7)

被読取物(T)を走査する光ビームを発出する光源(2)と、
上記光源(2)から発出した上記光ビームを上記被読取物(T)上に合焦させる合焦装置(3)と、
上記光ビームを、水平面内において、周期的に反射偏向させる振動ミラー形走査装置(4)と、
上記被読取物(T)から反射して来た反射光を、所定の位置に、集光する受光光学系(5)と、
上記所定の位置に配設され、上記反射光を電気的アナログ信号に変換する光電変換器(7)と、
上記光電変換器(7)の出力端子に接続された信号処理部(8)と、
上記振動ミラー形走査装置(4)から上記被読取物(T)までの距離を測長する測距装置(6)と、
を含有し、
上記合焦装置(3)は、
上記光源(2)から発出した光ビームの焦点を上記被読取物(T)上に結ばせるための合焦レンズ(31)と、
上記合焦レンズ(31)を、上記光軸方向にのみ変位可能に支持する、合焦レンズ支持手段(39)と、
上記合焦レンズ(31)を上記光軸方向に移動させることが出来る合焦レンズ移動手段(33)と、
合焦レンズ位置検出手段(32)と、
合焦レンズ位置サーボ回路(34)と
を含有し、
上記合焦レンズ位置検出手段(32)は、
合焦レンズ位置検出用ポジションレンズ(32PL)と、
合焦レンズ位置検出用光電変換器(32PS)と、
合焦レンズ位置演算回路(32PC)と
を含有し、
上記測距装置(6)と上記合焦装置(3)とは、上記測距装置(6)からの距離信号を上記合焦装置(3)に対して位置指令信号として与えるように、接続され、
上記合焦レンズ位置サーボ回路(34)は、上記位置指令信号を受けて位置制御信号に変換し、上記合焦レンズ移動手段(33)に与えるように、構成してなる、
光学的情報読取裝置。
A light source (2) for emitting a light beam for scanning the object (T) to be read;
A focusing device (3) for focusing the light beam emitted from the light source (2) on the read object (T);
A vibrating mirror type scanning device (4) for periodically reflecting and deflecting the light beam in a horizontal plane;
A light receiving optical system (5) for collecting the reflected light reflected from the read object (T) at a predetermined position;
A photoelectric converter (7) disposed at the predetermined position and converting the reflected light into an electrical analog signal;
A signal processing unit (8) connected to an output terminal of the photoelectric converter (7);
A distance measuring device (6) for measuring a distance from the vibrating mirror type scanning device (4) to the object to be read (T);
Containing
The focusing device (3)
A focusing lens (31) for focusing the light beam emitted from the light source (2) on the object to be read (T);
A focusing lens support means (39) for supporting the focusing lens (31) so as to be displaceable only in the optical axis direction;
Focusing lens moving means (33) capable of moving the focusing lens (31) in the optical axis direction;
Focusing lens position detection means (32);
A focusing lens position servo circuit (34) and
The focusing lens position detecting means (32)
A focus lens position detection position lens (32PL);
A focusing lens position detecting photoelectric converter (32PS);
Focusing lens position calculation circuit (32PC)
Containing
The distance measuring device (6) and the focusing device (3) are connected so as to give a distance signal from the distance measuring device (6) as a position command signal to the focusing device (3). ,
The focusing lens position servo circuit (34) is configured to receive the position command signal, convert it into a position control signal, and give it to the focusing lens moving means (33).
Optical information reading device.
前記合焦レンズ移動手段(33)は電磁式駆動機構を含有し、該電磁式駆動機構は、励磁線輪33Cと、永久磁石33Mと、継鉄(ヨーク)33Yとからなる、請求項記載の光学的情報読取装置。The focusing lens moving means (33) contains the electromagnetic drive mechanism, the electromagnetic drive mechanism, an excitation line wheels 33C, composed of the permanent magnet 33M, the yoke (yoke) 33Y, claim 1, wherein Optical information reader. 前記合焦装置(3)は、更に、合焦レンズ位置検出手段(32)を含有し、該合焦レンズ位置検出手段(32)は、前記合焦レンズ(31)の光軸方向における位置を検出して位置検出信号を出力するように構成し、
前記合焦レンズ位置サーボ回路(34)は、前記位置指令信号と上記位置検出信号とを
受けて、両信号の差信号を形成し、この差信号を位置制御信号として、上記合焦レンズ移
動手段(33)に与えるように構成してなる
請求項記載の光学的情報読取装置。
The focusing device (3) further includes focusing lens position detection means (32), and the focusing lens position detection means (32) determines the position of the focusing lens (31) in the optical axis direction. Configured to detect and output a position detection signal,
The focusing lens position servo circuit (34) receives the position command signal and the position detection signal, forms a difference signal between the two signals, and uses the difference signal as a position control signal to move the focusing lens moving means. The optical information reading device according to claim 1 , wherein the optical information reading device is configured to be given to (33).
更に可変絞り手段(10)を含有し、該可変絞り手段(10)は可変絞り(I)と絞り制御回路(IC)とを含有し、
上記可変絞り(I)は、前記合焦装置(3)の前位又は後位に配設し、
上記絞り制御回路(IC)と前記測距装置(6)とは、前記測距装置(6)からの距離信号を、上記絞り制御回路(IC)に対して、絞り指令信号として与えるように、接続してなる、
請求項記載の光学的情報読取装置。
Furthermore, it contains a variable aperture means (10), the variable aperture means (10) contains a variable aperture (I) and an aperture control circuit (IC),
The variable aperture (I) is disposed in front or rear of the focusing device (3),
The aperture control circuit (IC) and the distance measuring device (6) are configured to give a distance signal from the distance measuring device (6) as an aperture command signal to the aperture control circuit (IC). Connected,
The optical information reader according to claim 1 .
前記合焦レンズ移動手段(33)は、送りネジ機構(FM)と、送りネジ機構駆動手段(FD)と、合焦レンズ位置制御回路(MC)とからなる、
請求項記載の光学的情報読取装置。
The focusing lens moving means (33) includes a feed screw mechanism (FM), a feed screw mechanism driving means (FD), and a focusing lens position control circuit (MC).
The optical information reader according to claim 1 .
光源(2)から発出した光ビームの焦点を前記被読取物(T)上に結ばせるための合焦レンズ(31)と、
上記合焦レンズ(31)を、上記光軸方向にのみ変位可能に支持する、合焦レンズ支持手段(39)と、
上記合焦レンズ(31)を上記光軸方向に移動させることが出来る合焦レンズ移動手段(33)と、
合焦レンズ位置サーボ回路(34)と
を含有し、
上記合焦レンズ位置サーボ回路(34)は、前記位置指令信号を受けて位置制御信号に変換し、前記合焦レンズ移動手段(33)に与えるように、構成してなる
請求項1記載の光学的情報読取装置。
A focusing lens (31) for focusing the light beam emitted from the light source (2) on the read object (T);
A focusing lens support means (39) for supporting the focusing lens (31) so as to be displaceable only in the optical axis direction;
Focusing lens moving means (33) capable of moving the focusing lens (31) in the optical axis direction;
A focusing lens position servo circuit (34) and
The focusing lens position servo circuit (34) is configured to receive the position command signal, convert it into a position control signal, and give it to the focusing lens moving means (33).
The optical information reader according to claim 1 .
前記合焦装置(3)は、更に、合焦レンズ位置検出手段(32)を含有し、該合焦レンズ位置検出手段(32)は、前記合焦レンズ(31)の光軸方向における位置を検出して位置検出信号を出力するように構成し、
前記合焦レンズ位置サーボ回路(34)は、前記位置指令信号と上記位置検出信号とを受けて、両信号の差信号を形成し、この差信号を位置制御信号として、上記合焦レンズ移動手段(33)に与えるように構成してなる
請求項記載の光学的情報読取装置。
The focusing device (3) further includes focusing lens position detection means (32), and the focusing lens position detection means (32) determines the position of the focusing lens (31) in the optical axis direction. Configured to detect and output a position detection signal,
The focusing lens position servo circuit (34) receives the position command signal and the position detection signal, forms a difference signal between the two signals, and uses the difference signal as a position control signal to move the focusing lens moving means. The optical information reading device according to claim 6 , wherein the optical information reading device is configured to be provided to (33).
JP30259494A 1994-11-01 1994-11-01 Optical information reader Expired - Fee Related JP3730673B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30259494A JP3730673B2 (en) 1994-11-01 1994-11-01 Optical information reader

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30259494A JP3730673B2 (en) 1994-11-01 1994-11-01 Optical information reader

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005186988A Division JP2006004442A (en) 2005-06-27 2005-06-27 Optical information reader

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08129600A JPH08129600A (en) 1996-05-21
JP3730673B2 true JP3730673B2 (en) 2006-01-05

Family

ID=17910863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30259494A Expired - Fee Related JP3730673B2 (en) 1994-11-01 1994-11-01 Optical information reader

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3730673B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3036480B2 (en) 1997-08-25 2000-04-24 日本電気株式会社 Bar code reader and focus control method thereof
JP4331597B2 (en) 2001-08-31 2009-09-16 株式会社オプトエレクトロニクス Module for optical information reader
JP6961095B2 (en) 2018-08-28 2021-11-05 三菱電機株式会社 Light irradiation device
CN115951492B (en) * 2023-03-16 2023-06-02 苏州菲镭泰克激光技术有限公司 Optical axis concentric and continuous dynamic focusing device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08129600A (en) 1996-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3960653B2 (en) Electro-optic device
TWI537603B (en) Scanning depth engine
US11275157B2 (en) Object detecting apparatus, object detecting method, and design method of object detecting apparatus
EP1503221B1 (en) Scanning range sensor
EP0887676B1 (en) Linear actuator based lens positioning system
US8000181B2 (en) Beam irradiation device and laser radar
US7773281B2 (en) Beam irradiation apparatus
US5283681A (en) Scanning optical equipment
JP3730673B2 (en) Optical information reader
CN112213853A (en) Optical scanning device, object detection device, optical scanning method, object detection method, and program
CN115552279B (en) Capacitive sensing in mirror assemblies with biased substrates
US4123765A (en) Automatic focus adjusting device
JP2006004442A (en) Optical information reader
US20080180775A1 (en) Galvanometric motor with optical position detection device
GB2109583A (en) Optical head devices for generating and controlling a light beam
JPH11173821A (en) Optical inspecting device
JPS6235211A (en) Laser scanning type outer diameter measuring instrument
JP3568836B2 (en) Displacement measuring device
JPS61190309A (en) Autofocus device
JP2551276B2 (en) Optical position detector
JPH10210198A (en) Image reader
KR200208636Y1 (en) Three dimensional image measurement system
EP0683414A1 (en) Optical scanning apparatus
JPH07134132A (en) Scanning type probe microscope
NL9002463A (en) Drive mechanism for laser type distance indicator - has motorised azimuth adjustment and bimorph piezo element elevation mirror adjustment

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040628

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050607

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050627

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111014

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees