JPH011085A - 走査式光学読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 λ−朋−ガ■狗− （産業上の利用分野） 本発明は、被走査対象のコードパターンのコード幅の規
格に対応して射出レーザービームの読み取り深度を変更
することのできる走査式光学読み取り装置に関する。

（従来の技術） 従来から、投光レンズを介して射出された射出レーザー
ビームを偏向器によって偏向して被走査対象に投光し、
その被走査対象により反射された射出レーザービームを
戻りビームとして受光して。

その被走査対象の情報を読み取る走査式光学読み取り装
置が知られている。第１３図はその従来の走査式光学読
み取り装置の一例としてのバーコードリーダ１を示すも
ので、このバーコードリーダ１はガンタイプであり、そ
のガン筺体２内には、半導体レーザー３と、投光レンズ
４と、偏向器としてのポリゴンミラー５と、集光レンズ
６と、光電変換索子７とから概略構成された光学系が内
蔵されている。なお、その第１３図において、矢印Ｘは
射出レーザービームＰの走査方向である。

この従来のバーコードリーダー１は、射出レーザービー
ムＰをそのポリゴンミラー５により被走査対象８に向か
う方向に反射させると共に偏向させてその被走査対象８
を走査し、その被走査対象８により反射された射出レー
ザービームＰを戻りビームＰ′として集光レンズ６によ
り集光しっつ光′１８変換素子７に結像させて、被走査
対象８のバーコードパターンに基づく情報を読み取るよ
うになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、投光レンズ４から射出された射出レーザービ
ームＰは、ビームウェスト９の近傍では波動光学的に二
次関数的に広がり、そのビームウェスト９から遠く離れ
たところでは一次関数的に広がるもので、射出レーザー
ビームＰは波動光学的には一点に集束されず、第１４図
に示すようにビームウェス１−９よりも小さくならず、
投光レンズ４に対するビームウェスト９よりも遠方側で
は、射出レーザービームＰが広がり、被走査対象８にお
けるビーム径２ω′はそのビームウェス１−９の直径２
ω。′とビームウェスト９からの距ｇｔＺによって決定
される。

走査式光学読み取り装置では、一般に、第１５図に示す
ように、バーコードの最小バー間隔（最小バー幅）ｔよ
りも射出レーザービームのビーム径２ω′が小さいとき
には、バーコードパターンを正確に読み取ることができ
るのであるが、ビーム径２ω′が複数個のバーコードに
跨って照射されるような場合には読み取りを正確に行な
うことが難しくなり、最小バー間隔しに相当するビーム
径によって定まる読み取り深度ｄ内に被走査対象８があ
るときにそのバーコードパターンを読み取ることができ
るように光学系を構成したとしても、射出レーザービー
ムＰがビームウェスト９を境に広がるので、その読み取
り深度ｄよりも外側に被走査対象８がある場合には、ビ
ーム径２ω′（第１５図参照）が複数個のバーコードに
跨るために正確な読み取りを行ない難い。なお、第１４
図において、２０′は射出レーザービームの広がり角で
ある。

そのビームウェスト９の直径２ω。′は、投光レンズ４
からビームウェスト９までの距離ａをその投光レンズ４
の有効口径（瞳径）Ｄで割ったＦナンバーと射出レーザ
ービームの波長λと定数αとの積α・λ・Ｑ／Ｄによっ
て定まり、そこで、従来は、読み取りたい被走査対象８
までの距離Ｑ、バーコードの最小バー間隔を等を勘案し
て、適宜に光学系を設計している。

ところが、バーコードパターンには、バーコードの最小
バー間隔ｔが狭いいわゆる細かい規格のバーコードパタ
ーンと最小バー間隔しか広いいわゆる粗い規格のバーコ
ードパターンとがある。ここで、たとえば、細かい規格
のバーコードパターンを読み取るために投光レンズ４か
らビームウェスト９までの距離Ｑに対して投光レンズ４
の有効口径りを大きく設計し、いわゆる波動光学的領域
で射出レーザービームＰを結像させるように光学系を構
成するものとする。すると、ビームウェスト９の直径２
ω０′が小さくなって、細かい規格のバーコードパター
ンを走査して情報を読み取るのに好適となるが、射出レ
ーザービームＰの広がり角２０′が大きいために、その
ビームウェスト９から距離Ｚのところでのビーム径２ω
は、有効口径を小さくしてビームウェスト９のビーム径
を大きくしたときに較べて大きくなって、結果的に読み
取り深度ｄが浅くなる。

そこで、このように構成されたバーコードリーダー１を
用いて、粗い規格のバーコードパターンを有する被走査
対象８を走査して情報を読み取る場合について考えると
、ビームウェスト９の直径２ω。′よりも大きな直径を
有するビームウェストでよいにもかかわらず、その細か
い規格のバーコードパターンを読み取るためのビームウ
ェスト９の直径２ω。′のままで読み取りを行なおなけ
ればならず、読み取り深度ｄがその粗い規格のバーコー
ドパターンの最小バー間隔ｔとビーム径２ω′との関係
で定まるので、読み取り深度ｄが細かいバーコードパタ
ーンの最小バー間隔ｔよりも大きくなるとしても、その
粗い規格の場合の読み取り深度ｄは幾何光学的領域での
射出レーザービームＰの広がり角２０′が大きいために
余り大きくならず、細かい規格のバーツー１〜パターン
に対応させて光学系が設計されたバーコードリーダー１
を用いて粗い規格のバーコードパターンを読み取る場合
、読み取り深度ｄが相対的に浅いという欠点が目立つこ
とになる。

逆に粗い規格のバーコードパターンに対応させて光学系
を設計するものとすると、ビームウェスト９の直径２ω
０′が大きくなるために、細かい規格のバーコードパタ
ーンを読み取るときに、ビームウェスト９の直径２ω。

′が複数個のバーコードに跨るために、細かい規格のバ
ーコードパターンを読み取り難くなるという不都合を生
じ、従来の走査式光学読み取り装置では、コードパター
ンの規格に応じて適正な読み取りを行なうのに不便であ
る。

そこで、本発明の目的は、バーコードの規格に応じて射
出レーザービームの読み取り深度を変更し′、もって、
コードパターンの規格に応して適正な読み取りを行なう
ことのできる走査式光学読み取り装置を提供することに
ある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は、射出レーザービームのビームウェストの直径
が投光レンズからビームウェストまでの距離を投光レン
ズの有効口径で割った値で定まって、幾何光学的領域で
はビームウェストを大きくとった場合、ビームウェスト
から距離をおくに従ってのビーム径の大きさが、ビーム
ウェス１〜を小さくとった場合のものに較べて小さくな
るいうことに着目して為されたもので、その特徴は、投
光レンズを境に射出レーザービームの射出側と入射側と
のいずれか一方にその投光レンズの有効口径を変化させ
るための絞り部材を設け、この絞り部材によって射出レ
ーザービームの読み取り深度をコードパターンの規格に
合わせて変更できるようにしたものである。

（実施例） 以下に、本発明に係る走査式光学読み取り装置をガンタ
イプの走査式バーコードリーダに適用した実施例を図面
を参照しつつ説明する。

第１図〜第６図は、そのガンタイプの走査式バーコード
リーダの第１実施例を示す図であって、第１図はそのガ
ンタイプの走査式バーコードリーダに用いる光学部材の
配置構成を示している。この第１図において、１１は基
台である。この基台１１にはそのガン筺体２のグリップ
部２ａに対応する後部にコアレスモータ１２が設けられ
ている。このコアレスモータ１２はネジ１３．１３によ
って基台１１に取付けられ、図示を略す引き金を引くと
駆動されるものである。

基台１１の上部には、取付は部１１’が設けられ、その
取付は部１ビには受光部１８と投光部１９とが設けられ
ている。受光部１８は光電変換素子７を保持する保持筒
２０と集光レンズ６を保持する保持筒２１とを有する。

投光部１９は半導体レーザー３を保持する保持筒２２と
投光レンズ４の鏡筒２３とを有する。

鏡筒２３には、投光レンズ４の射出側に固定絞り５０が
設けられ、５１はその開口である。保持筒２１は保持筒
２０に嵌挿され、２４′はスペーサ部材である。

ポリゴンミラー５と投光レンズ４との間には絞り部材５
２が配置され、５３はその回転軸である。その回転軸５
３は紙面手前側にオフセットされている。

絞り部材５２は、第６図に拡大して示すように複数個の
円弧状の開口５２ａ〜５２ｃが穿設されている。開口５
２ａ〜５２ｃは射出レーザービームの走査方向Ｘに対応
するＸ′力方向幅Ｅが互いに異なる構成とされている。

固定絞り５０の開口５１の直径りは開口５２ａの幅Ｅよ
りも若干大きい。

この絞り部材５２には、その外周部に歯部５２′が形成
され、その絞り部材５２は図示を略す駆動手段によって
、矢印Ｆ方向に回転され、開口５２ａが投光レンズ４に
臨むとき、投光レンズ４の有効口径は固定絞り５０の開
口５１の直径りと同じとみなせることになり、そのとき
第２図に破線で示すように射出レーザービームＰは進行
し、第３図に拡大して示すようにビームウェス１−９の
半径ω。′は、ω。′＝（α・λ・Ｑ）／２Ｄ　・・・
（Ｏとなり、波動光学的領域におけるビームウェスト９
から距離Ｚのところでの射出レーザービーＡ　Ｐのビー
ム径２ω′の半径ω′は、 ω″＝ωｏ　’　”　＋　（λ・Ｚ／π・ω。′）２・
・・（つという式によって表される。なお、πは円周率
である。

そこで、その射出レーザービームＰのビーム径２ω′が
最小バー間隔ｔに等しいとすると、投光レンズ４の有効
口径がＤであるときに、被走査対′未８のバーコートパ
ターユノを正確に読み取りを行なうことができる読み取
り深度ｄは、 ｄ＝２２ となる。

そして、絞り部材５２を回転させて、たとえば、開口５
２ｂを投光レンズ４に臨ませ、その間口５２ｂが投光レ
ンズ４に臨む位置で絞り部材５２の回転を停止させたと
すると、走査方向Ｘに対応するＸ′力方向投光レンズ４
の有効口径は、符号Ｄ′で示す大きさとなり、射出レー
ザービー１１Ｐ　は実線で示すように進行し、そのビー
ムウェスト９の半径ω。は、 ω。＝（α・λ・Ｑ）／２Ｄ′・・・（のとなり、その
ビームウェスト９の半径ω。は、投光レンズ４の有効口
径がＤとみなせる場合に較べて若干人きくなるが、ビー
ムウェスト９から距離Ｚのところにおける射出レーザー
ビームＰのビーム径２ωは、投光レンズ４の有効口径に
対して投光レンズ４からビームウェスト９までの距離Ｑ
が十分に大きく、漸近線Ｒに接近し、いわゆる幾何光学
的結像であるとみなせるから、 ω＝０−２ となる。ただし、０＝λ／（冗・ω。）である。

したがって、幾何光学的領域で、たとえば、投光レンズ
４の有効口径がＤであるときに対して投光レンズ４の有
効口径Ｄ′を８０％にすると、Ｄ′：　ｏ、ａ　Ｄであ
るから、ビームウェスト９の半径ω。

は、 ω。＝（α・　λ・　Ｑ）１０．８Ｄ＝１．２５ω。′
となり、２５％はど大きくなる。

しかし、投光レンズ４の有効口径Ｄ′を８０％にした場
合のビームウェスト９から距ＭＺのところにおけるビー
ム径２ωの半径ωが。

ω＝θ・２＝＜λ・２）／（π・ω。）・・・■である
のに対して、投光レンズ４の有効口径がＤであるときの
射出レーザービームＰのビーム径２ω′が投光レンズ４
の有効口径Ｄ′を８部にしたときのビーム径２ωと同一
となるときのビームウェスト９からの距離Ｚ′は、 Ｚ’＝ω１０′＝ω／（λ／（π・ω。′））・・・■
となる。

そこで、半径ωについて整理すると、 ω＝（λ・ｚ’）／（π・ω。′）・・・■が求められ
、この■、０式を用いて半径ωを消去すると、 （λ・Ｚ）／（π・ω。）＝（λ・Ｚ’）／（π・ω。

′）・・・０式が得られ。

ビームウェスト９からの距離ｚ、ｚ’は、Ｚ／ω。＝Ｚ
′／ω。′　・・・■ となり、ω。＝１．２５ω。′であるから、（秒式は、
Ｚ＝１．２５２　’　　・・（■ と変形される。この０式は、投光レンズ４の有効口径を
８０％にしたときとしないときとで、同じビーム径とな
るときのビームウェスト９からの距離を示しており、こ
れは、投光レンズ４の有効口径がＤであるとしたときに
粗い規格のバーコードの最小バー間隔りを読み取るとき
の読み取り深度ｄに対して、投光レンズ４の有効口径を
８０％にしたときにその粗い規格のバーコードの最小バ
ー間隔ｔを読み取るときの読み取り深度ｄ′が１．２５
倍大きくなることを意味している。このように、投光レ
ンズ４の有効口径を変化させると、読み取り深度をその
バーコードの規格に応じて変更できるので、バーコード
の規格に応じて適正な読み取りを行なうことができるこ
とになる。

この実施例では、走査方向又と直交するＹ方向に対応す
るＹ′方向の投光レンズ４の有効口径は変化させないの
で、その走査方向Ｘと直交するＹ方向の射出レーザービ
ームＰのビーム径は、投光レンズ４の有効口径をＤとし
た場合のビーム径２ω′と同じであり、結果として、第
４図に示すように、被走査対象８上でのビーム径は走査
方向Ｘに対応する方向のビー１１径が２ω、走査方向Ｘ
と直交するＹ方向のビーム径が２ω′の楕円形状となり
、Ｙ方向の照射強度は絞り部材５２を設けると否とに拘
らず略同−とみなせることになり、投光レンズ４の有効
口径をＸ′力方向Ｙ′方向ともに変化させた場合の照射
強度よりも大きな照射強度を得ることができ、もって、
射出レーザービームの反射に基づく戻りビームの反射強
度の低下を抑制できる。

そこで、細かい規格のバーコードを有する被走査対象８
を走査するために、絞り部材５２の開口５２ａを投光レ
ンズ４に臨ませて、その細かい規格のバーコードを有す
る被走査対象８を走査すると、その被走査対象８が読み
取り深度ｄ内にあるときに正常な読み取り信号Ｓが得ら
れ、読み取り深度ｄ外ではその被走査対象８のビームウ
ェスト９からの距ａＺが大きくなるに伴って、急速にビ
ーム径２ω′が大きくなって、ｋ１４み取りを正確に行
なうことができなくなり、ひいてはノイズ信号ＮＳのみ
となるが、粗い規格のバーコードを有する被走査対象８
を走査するために絞り部材５２の開口５２ｂ、５２ｃの
いずれかを投光レンズ４に臨ませると、読み取り深度ｄ
′が深くなって、投光レンズ４から被走査対象８までの
距離が多少変動したとしても正確に読み取り信号Ｓを得
ることができることになり、もって、コードパターンの
規格に応じて適正な読み取りを行なうことができる。

第７図は本発明に係る絞り部材の第１変更例を示す図で
あって、光軸Ｍに対して垂直に絞り部材５２を進退させ
る構成とすると共に、絞り部材５２に走査方向Ｘに対応
するＸ′力方向幅Ｅが互いに異なる長方形状の開口５２
ｆ、５２ｇを形成し、３段階に読み取り深度を変更する
構成としたものである。

第８図は本発明に係る絞り部材５２の第２変更例を示す
図であって、光軸Ｍに対して垂直に絞り部材５２を進退
させる構成とすると共に、投光レンズ４の有効口径より
も大きな面積を有する正方形状の開口５２ｉと走査方向
Ｘに対応するＸ′力方向幅狭の開口５２ｈとを形成し、
２段階に読み取り深度を変更できる構成としたものであ
る。

以上、第１実施例では、鏡筒２３に固定絞り５０を設け
る構成としたが、この固定絞り５０は設けなくてもよい
。

第９図、第１０図は本発明に係る走査式バーコードリー
ダの第２実施例を示す図であって、半導体レーザー３と
投光レンズ４との間に絞り部材５２の開口が進入するよ
うにして、絞り部材５２を配置したもので、第１Ｏ図に
示すように、保持筒２２にはその周壁にスリット溝２２
ａが形成されている。このスリット溝２２ａは保持筒２
２の周回り方向に延びており、絞り部材５２の一部がそ
のスリット溝２２ａを介して保持筒２２の内部に進入し
ており、その他の構成は、前記実施例と大略同一である
ので、その詳細な説明は省略する。

なお、絞り部材５２には第１１図、第１２図に示すよう
に第１実施例の第１変更例、第２変更例と同一構成のも
のを用いることもできる。

発訓Ｂへ効−果 本発明に係る走査式光学読み取り装置は、以上説明した
ように、投光レンズを境に射出レーザー　　−ビームの
射出側と入射側とのいずれが一方にその投光レンズの有
効口径を変化させるための絞り部材を設けたから、バー
コードの規格に応じて射出レーザービームの読み取り深
度を変更し、もって。

コードパターンの規格に応じて適正な読み取りを行なう
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明に係る走査式光学読み取り装
置をガンタイプの走査式バーコードリーダに適用した実
施例を示す図であって、第１図はそのガンタイプの走査
式バーコードリーダに用いる光学部材の配置構成を示す
もので第６図のＩ−■線に沿う断面図、第２図はその走
査式バーコードリーダの要部光学系を示す模式図、第３
図はその第２図に示す光学系の部分拡大図、第４図はそ
の走査式バーコードリーダによって照射された被走査対
象上にできる射出レーザービームのビーム形状を説明す
るための図、第５図はその走査式バーコードリーダの読
み取り４８号の出力状態を示す図、第６図は第１図に示
す絞り部材の平面図、第７図はその絞り部材の第１変更
例を示す平面図、第８図はその絞り部材の第２変更例を
示す平面図、第９図、第１０図は本発明に係るガンタイ
プの走査式バーコードリーダの第２実施例を示す図であ
って、第９図はその光学部材の配置構成を示す図であっ
て第１０図の■−■線に沿う断面図、第１０図は第９図
の絞り部材の平面図、第１１図、第１２図はその第２実
施例の絞り部材の第１変更例、第２変更例を示す図、第
１３図〜第１５図は従来のガンタイプの走査式バーコー
ドリーダを説明するための図であって、第１３図はその
走査式バーコードリーダの概略構成を示す図、第１４図
はその走査式バーコードリーダの投光レンズに基づくビ
ームウェストを模式的に説明するための光学図、第１５
図はその被走査対象８の照明状態を示す説明図である。 １・・・バーコードリーダー、３・・・半導体レーザー
、４・・・投光レンズ、　　　　　５・・・ポリゴンミ
ラー、６・・・集光レンズ、　　　　　７・・・光電変
換素子、９・・・ビームウェスト、　　５２・・・絞り
部材。 ５２ａ〜５２ｉ・・・開口、　　　　２０・・・広がり
角、２ω。、２ω。′・・・ビームウェストの直径、ｚ
、ｚ’・・・ビームウェストからの距離、ｄ、ｄ’・・
・読み取り深度、 第３図 第５．　　　第４図 第１１＝ 峡 ＬＬ　　　　　　　　”

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光レンズを介して射出された射出レーザービー
   ムを偏向器により偏向させて被走査対象に投光し、該被
   走査対象により反射された前記射出レーザービームを戻
   りビームとして受光して、前記被走査対象の情報を読み
   取る走査式光学読み取り装置において、 前記投光レンズを境に前記射出レーザービームの射出側
   と入射側とのいずれか一方に前記投光レンズの有効口径
   を変化させるための絞り部材を設けたことを特徴とする
   走査式光学読み取り装置。
2. （２）前記絞り部材は、前記投光レンズと前記偏向器と
   の間に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の走査式光学読み取り装置。
3. （３）前記絞り部材は、前記射出レーザービームの走査
   方向に対応する方向の前記投光レンズの有効口径を変化
   させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の走査式光学読み取り装置。