JPH02282879A - 携帯式バーコード読み取り装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バーコード記号を読み取るためのバーコード
読み取り装置に関する。特に本発明は、使用者が手で持
って操作できるバーコード読み取り装置に関する。

〔従来技術〕

従来、バーコード記号を読み取るための装置としては、
定置式のものがある。この定置式の装置は、レーザ光を
射出する窓を有し、この窓を横切って読み取られるべき
バーコード記号を持った物品を動かすことにより読み取
りを行うような構成を有するものである。このような構
成の装置は取り扱いが不便であるため、用途によっては
使用に簡便な手持ち式バーコード読み取り装置が望まれ
る。

この要望に沿う手持ち式バーコード読み取り装置が実開
昭５４−１０８６２０号公報に開示されている。

この公報の第１図に示される装置は、手持ちのペン式の
もので、胴部の先端の窓から読み取りのための光ビーム
が射出される。使用者は、装置の胴部を把持してバーコ
ード記号を横切るように胴部の先端を動かすことにより
該記号の読み取りを行う。この装置は、使用者が手で読
み取り装置を動かさなければならない、という不便があ
る。さらに、使用にあたっては、装置の先端をバーコー
ド記号に接触させて移動させなければならない。上述の
公報の第２図お、よび第３図には、使用者が手で装置を
動かす必要のない手持ち式バーコード読み取り装置が開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記公報の第２図および第３図に示された形式
のバーコード読み取り装置は、通常の家庭用または工業
用電源から電力を得る形式であるので、使用する場所に
制限がある。

本発明は、このように従来のバーコード読み取り装置は
使用する場所に制限を受ける、という問題を解決するこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明においては、バーコー
ド読み取りのための走査ヘッドに、レーザ光源と該レー
ザ光源からのレーザ光をヘッド外部に射出するための光
学手段、このレーザ光をバーコード記号に対して走査方
向に振らせるための走査手段、バーコード記号から反射
された光を検出して電気信号を発生する検出手段を走査
ヘッドに設け、検出手段からの電気信号をデコードする
デコード手段と電源手段とを、走査ヘッドとは別体の携
帯用パック内に設け、走査ヘッドとパックとを可撓性の
電気接続手段で接続する。走査ヘッドには、走査手段の
作動を開始させるトリガ手段を設ける。

〔作用〕

本発明においては、携帯用パックを使用者が腰ベルトま
たは肩掛はベルトに取り付けて携帯しながら走査ヘッド
を手で持ってバーコード記号の読み取りを行うことがで
きる。このとき、走査ヘッドはバーコード記号から離れ
た位置に保持され、使用者は、走査ヘッドから射出され
るレーザ光を目視しながら該レーザ光をバーコード記号
に当てることかできる。

〔実施例コ 以下、本発明の実施例を図について説明する。

Ｉ　レーザー管走査機構 図面第１ないし３及び１１図を参照すると、参照数字１
０により軽量の手持ち型携帯用レーザー走査ヘッドが示
されている。この走査ヘッドはバーコード記号を読み取
り、又は分析するだめのレーザー走査システムとして用
いられる。このコード記号はこれにより指示する物品の
特性を多数の数字で表わすためにデコード（解読）され
る種々の幅で間隔した線群からなっている。最近使用さ
れる典型的な記号バーコードはユニバーサルプロダクト
コード（ＵＰＣ）　、ＥＡＮ、コーダバ−（ｃｏｄａｂ
ａｒ）及びコード３９である。

ｖ１図を再び参照すると、携帯用レーザー走査ヘッド１
０は、ハンドル部１２及び胴部１４を有する銃型ハウジ
ングを含んでいる。ハンドル部１２はそれが使用者の手
のひらに収まる程度の横断寸法及び外径寸法を有する。

この胴部１４は取外し可能なコネクタ１６．１８により
ハンドル部１４に連結されている。

ハンドル部及び胴部はいずれも合成樹脂、プラスチック
材料などのＩＩＩで弾性及び耐衝撃性を有する材料から
なっている。プラスチックハウジングはなるべくなら注
入成形により作られるが、真空又は吹付は成形によって
も得られる。このハウジングは薄い殻体からなり、たと
えば１６４０ｃｉ（１００ｉｎ３）以下の容積を有する
室を形成した中空体である。この容積はヘッド１０の外
径寸法及び最大の体積に近いものとして例示する。ヘッ
ド１０の全体積は１６４０ｃＩＩ！より十分率さいこと
が望ましく、ある種の利用においては中空部の容積が８
２０ｃａ（（５０ｉｎ’　）であるようにされる。

胴部１４はほぼ水平に細長く伸びており、両端部２０．
２２を有する。ハンドル部１２はやはり細長い形状であ
り、胴部に対しある角度を以て連結される。取外し可能
なコネクタ１６．１８は、ハンドル部を胴部の下側にお
いてその両端部２０．２２の中間位置に取り付けるもの
である。この連結構造は、使用者がヘッド１０をその胴
部の下側から把持してヘッドをバランスよく取り扱える
ように配慮したものである。

胴部１４の中空室内にはレーザー光線を発生するための
小型光源手段が取り付けられる。１つの好ましい実施例
において、この光源は同軸型のヘリウムネオンレーザ−
管２４からなり、このレーザー管は波長６３２．８ナノ
メータの赤色光を発生する。レーザー管は固くシールさ
れたアンパッケージ管である。このレーザー管は軽量（
すなわち約１７０　ｇ　（６ｏｚ、）未満、典型的には
約８５ｇ（３０ｏｚ、）まで）であって、長さが短く（
約２０．３ａｍ（８ｉｎ、）未満、典型的には約１２．
７ｃｍ　（５ｉｎ、）程度）、その必要なりＣ電力が小
さい（すなわちアノード電圧がｌ１００Ｖ未満、典型的
には６５０Ｖ程度、アノード電流が４．５　ｍ　Ａ未満
、典型的には４ｍＡ程度である）。さらにレーザー管の
ファイヤー電圧は６ＫＶ未満、典型的には約３．４ＫＶ
（最大値）と小さく、したがって出力も約０．５ｍＷ程
度となり、１５００時間辺上の長寿命となる。

レーザー管２４はＴＥＭ　（ｎｍｑ）ｒ−−ドにおイテ
光線を発生する。この多元モード管はアノード２６の至
近において軸断面がほぼ円形のビームスポットを有する
レーデ−光線を発生する。このレーザー光線はアノード
２６から約３．５ないし４ｍｒａｄ、の発散角で発散す
る。これに反し、通常の一元モードのレーザー管はその
出力ビームにおける円形スポットがガウスの輝度分布特
性により特徴づけられるものである。すなわちその輝度
分布は時間的に変化しないものである。しかしながらこ
の多元モードレーザー管２４の円形ビームスポットは不
均一輝度特性、すなわち時間的に変化するのが特徴であ
る。この多元モード管の出力ビームスポットを監視する
と、出力ビームスポットの暗領域が不均一に移動し、し
たがってこれは太陽黒点の活動に類似するものである。

ストラップ３２．３４はそれらの両端にスプリングを有
し、レーザー管２４を支持板３０に固定するためにその
管の外周面に装着される。支持板は胴部に関し衝撃を吸
収できるようにゴムバンパー３６．３８を用いて取付け
られる。特に、バンパー３６はハウジングと、支持板３
０の正面垂直フランジ部４０との間に取り付けられ、支
持板及びその関連要素の前後水平移動を最小にするもの
である。バンパー３８はハウジングと支持板３０の水平
後部との間に取り付けられ、支持板及びその関連要素の
上下移動を最小にするものである。

支持板３０に対向するレーザー管２４の下側は一対の互
いに隔たった溝付支持体４２．４４に支持される。各支
持体４２．４４は支持板３０にねじ込まれた調整ねじ素
子を有する。これらのねじ素子４６．４８は個々に操作
可能であり、これにより支持板に関するレーザー管の位
置を調整するとともに、レーザー光線を後に述べる小型
光学手段と正確に整列させることができる。

レーザー管２４にＤＣ電力を供給するためのＤＣ電源５
０はハンドル部１２の内側室内に取り付けられる。この
ＤＣ電源素子５０は約６５．６　ｃ＋＋ｆ（４ｉｎ’、
）の体積を占めるとともに、約１７０ｇ（６ｏｚ、　）
の重さを有する。この電源素子はハウジング内に配置さ
れる諸素子の中で最も重量の大きい素子であり、したが
ってハンドル部へこの重機素子の接地は、レーザーヘッ
ドの重心を下げて取り扱いやすいようにバランスよくし
たものである。

第１６ｒＸＪに最もよく示す通り、電源５０は入力端子
５２に低いＤＣ電圧、すなわち１２ＶＤＣを加えるもの
である。この１２ＶＤＣは接続ケーブル５８内に装備さ
れた非シールド型分離導線により供給されるものである
。電源５０はさらに出力端子５４を有し、この端子から
バラスト抵抗５５を介してレーザー管２４のアノード２
６に適当なアノード電圧及びアノード電流を供給する。

バラスト抵抗５５は約１００にΩであり、２Ｗの容量を
有する。レーザー管２４のカソード２８は接地される。

電源５０はさらに制御端子５６を有し、この端子は後に
詳述するようにトリガースイッチ６０、及び制御回路に
機能的に接続される。制御端子５６における制御信号の
存在及び消滅は、出力端子５４においてアノード電圧が
発生するか否かを決定するものである。これら種々の端
子５２．５４．５６のための電気接続は、説明の便宜上
第１図から省略しである。

再び第１図を参照すると、レーザー光線は胴部内に取り
付けられた小型の光学手段に導かれる。

光学手段はレーザー光線を光学的に変調し、かつその変
調光をハウジングを通る光路に沿って導くように構成さ
れた光学素子列を含んでいる。レーザー光はハウジング
の端部２０における出口孔６２からハウジング外に出射
し、バーコード記号上に入射する。このバーコード記号
はハウジングの外部に配置された基準面に近接して配置
される。

光学素子列はビーム拡散用のネガレンズ６４及び対物ポ
ジレンズ６６を有し、これらのレンズは典型的にはｆ／
６ないしｒ／Ｔの範囲にあるｆ数を有する。光学素子列
を出るビームのｒ数は、典型的にはｆ１５０ないしｒ／
６０の範囲にある。

この多元モードレーザーのためのレンズパラメータの他
の選択は焦点深度を２．５４ｃｍ　（ｔｉｎ、　）以上
にすることである。

すでに述べた通り、ビームスポットの直径はレーザー管
のすぐ外側において約０．８９ｍｍ　（３５ミル）であ
る。ビーム拡散レンズ６４はビームスポットの直径を対
象物レンズ６６の部分で約６．３５ｎ＋ｍ（２５０ミル
）に拡大する。光学素子列はビームスポットが対物レン
ズ６６から約２６０ｍｍ離れた基準面において０．１３
〜０．１８ｍｍ（５〜７ミル）の大きさを有するように
レーザービームの焦点合わせをする。基準面における６
ミルのスポットサイズは、標準作動間隔だけ基準面から
対物レンズに近い側または遠い側に偏った位置でも維持
されるようにする。好ましい実施例において、基準面は
胴部１４の端部２０から約２．５４ｃｔｎ　（１ｉｎ、
　）離れており、動作間隔は約２インチである。したが
って６ミルのスポットサイズは基準面と１インチの間隔
にある端部２０からさらに２．５４ｃｍ（１ｉｎ、）離
れたところにおいても維持される。バーコード記号はこ
の範囲のいかなる部分に配置されても正確に解読又は分
析されることができる。

光学素子列のポジレンズ及びネガレンズの焦点距離は特
に多元モードレーザービームを変調するように設計され
ている。基準面におけるビームスポットはなお暗域を有
するが、不均一輝度特性はやや弱まっている。

一元モードレーザー管の光学素子列は本発明の多元モー
ドの場合に比してありふれたものであり、レンズのｆ数
は典型的にはｆ／１２０ないしｆ／２００の範囲にあり
、５．０８〜７．６２ｃｍ　（２〜３ｉｎ、　）の焦点
深度を達成するものである。本発明の多元モードの場合
、レンズのｆ数はこれよりも小さいため、１インチ程度
の焦点深度を実現することができるのである。しかしな
がら動作間隔を２．５４ｃｍ　（ｌｉｎ、　）以上、典
型的には２インチ程度にすることもできる。

小型走査手段は胴部の内側室内における光路中に取り付
けられ、これによりレーザービームを周期的に掃引して
バーコード記号を横断させ、そこから反射させることが
できる。この走査手段は所定の方向くＸ軸）、すなわち
記号の長さに沿ってこれを掃引するための、少なくとも
１つの小型走査手段６８からなっている。しかしこのよ
うな走査手段に限る必要はなく、別の小型走査手段７０
により記号を横方向（Ｙ軸）、すなわち前記所定の方向
と直角な方向に沿って掃引することもできる。

種々の型の走査素子はいずれかの走査手段６８又は７０
のために用いられる。たとえばモータにより駆動される
小型の多角形素子が用いられ、さらに１９７８年５月３
１日付の米国特許願第９１１１７１号において開示され
た種々のバイモルフ走査振動素子を用いることかできる
。

どのような場合でもＸ軸走査手段６８及びＹ軸走査手段
７０は後に詳述する通り、胴部１４内に支持できるよう
な寸法及び重量を有するものである。これらの走査手段
６８．７０の動作については第４ないし１０図に関連し
て後述する。ここでは２つの走査手段６８．７０が往復
振動する出力軸７２．７４を有する走査モータであるこ
とに留意すべきである。光反射手段、すなわちミラー７
６．７８はそれぞれシャフト７２．７４上に支持されて
光路中に位置する。モータ制御手段は各モータを駆動し
てそれらのシャフトが３６０°より小さい弧状路におい
てコード円周方向に往復回転させるように作用するもの
である。典型的には弧状路の長さは垂直に関して約５°
である。当然乍らこれ以下の弧状長さも採用される。ミ
ラー上に入射したレーザー光線は少なくとも１秒間に５
回、典型的には約１００回の振動速度で急速に移動する
。

小型走査手段は固定反射手段としてのミラー８０を有す
る。このミラーは支持板上に固定され、出力シャフト７
２の回転軸に関し約４５°の角度を有する。対物レンズ
６６から出た光線はこの固定ミラー８０に入射し、ここ
から水平面内において反射され、ミラー７６面に入射す
る。このミラー７６はシャフト７２に支持され、シャフ
ト７２．７４の回転軸に関し約４５°の角度を有するも
のである。ミラー７６に入射する光は上向きに反射され
てミラー７８に入射する。このミラー７８はシャフト７
４上において４５゛の角度で支持されている。ミラー７
８に入射する光は前向きに、すなわち胴部１４に沿った
長さ方向に反射される。

この光線はレーザービーム透過用の出口窓６２を通過す
る。

シャフト７２の往復振動はレーザー光線をバーコード記
号に沿って長さ方向に移動させ、したがってＸ軸走査が
形成される。所望に応じてシャフト７４の往復振動がレ
ーザー光線を記号の高さに沿って移動させ、これにより
Ｙ軸走査を形成することもできる。

Ｘ軸走査モータ６８のみが駆動されて、ミラー７６が均
一速度で駆動される場合には、レーザー光線は水平方向
に直線的に変位し、したがって基準面にはほぼ直線的な
走査線が形成される。同様にＹ軸走査モータ７０が駆動
されて、ミラー７８を均一速度で駆動する場合にはレー
ザー光線が垂直方向に直線的に変位し、したがって基準
面にはラスター型の走査パターンが形成される。この走
査パターンは垂直方向に沿って１つ１つ束ねられる形の
ほぼ平行な等間隔の走査線群からなっている。

胴部１４はそれぞれ端部２０の出口孔の上部及び下部に
配置された上壁部８２及び下側傾斜壁部８４を有する。

土壁部８２はほぼ平坦であって、端部２０に近接した直
立した突起を持っていない。

出口孔は広く、あるいは狭くするように設計されている
。レーザー光線は出口孔から上壁部の直下を通って出射
する。したがって土壁部８２はレーザー光線を標的とし
ての記号に正確に向かわせるための見通しガイドとなる
ものである。使用者はヘッド１０のほぼ背後位置から標
的の記号にねらいをつけ、したがって土壁部８２が突起
を有する場合には彼のねらいを妨げることになる。上述
した平坦な土壁部８２はハウジングとレーザー光線との
間の可視的な干渉を避けるものである。

ハウジングの内側室において、支持板３０の正面直立７
ランジ４０には小型の検出手段が取り付けられる。この
小型検出手段はホトマルチプライヤ−管又は半導体ホト
ダイオードなどのホト検出装置からなり、記号から反射
された光の強度を検出してその反射光強度を指示するア
ナログ電気信号を発生するものである。

第１図に示す通り、反射された光はまず出口窓６２を通
り、さらに赤色レーザー光線用透過フィルタ９０を通り
、一対のホトダイオード８６．８８に入射する。これら
のホトダイオードはフランジ４０上に互いに隔たって取
り付けられ、アナログ電気信号を発生する。ホトダイオ
ードを１個でなく２個用いるのは視界を広げるためであ
る。

これら２個のダイオードの間隔は互いに相手の視界と重
なる部分を有する。走査手段の視界が約４インチであれ
ば、ホトダイオードは互いに２インチ離すことにより、
この視界を完全に捕捉することができる。

小型の信号処理手段９２（第２図参照）は、胴８Ｂ１４
の内側室内に取り付けられ、検出手段から発生した電気
信号を処理するものである。この処理手段はレーザー管
２４の一方の側において支持板３０上に固定される。処
理手段はなるべくなら集積回路から構成され、アナログ
電気信号を処理してこれをデジタル化し、データ記述さ
れたバーコード記号を発生する。信号処理手段の１つの
好ましい例は米国特許第４２５１７９８号に開示されて
いる。

走査手段６８．７０のための制御回路９４　（第２図参
照）もまた、なるべ（なら集積回路からなり、レーザー
管の他方の側に支持される。ホトダイオード８６．８８
、処理手段９２）及び走査手段Ｇ８．７０のための制御
回路９４に関する電気接続は説明の便宜上、第１ないし
３図からは省略する。制御回路の詳細な記述は第１６図
を参照して後に行なう。

上述したすべての素子、中でもレーザー管２４、電源素
子５０、レンズ６４．６６、走査モータ６８．７０、ホ
トダイオード８６．８８、処理回路９２）制御回路９４
及び支持板３０はハンドル部２及びハウジングの胴部１
４とともに軽量の走査ヘッドを構成するものであり、そ
の全重量は１、１３ｋｇ　（２，５ボンド）を越えない
ものである。

このように特定した１　１３ｋｇ　（２，５ボンド）の
重量は一例であり、適当に変化することができる。

典型的には約４５３〜９０７ｇ（１〜２ボンド）の重さ
が最も扱いやすく、後述する半導体レーザーダイオード
の実施例においては約４５３ｇ（１ボンド）より軽いヘ
ッドを実現することができる。

第１ないし３及び１１図に示されたポータプルヘッド１
０は手持ち型ユニットであって、これは可撓性のかさば
らないケーブル５８によりレーザー走査システムの他の
要素に接続される。この残りの要素はデジタル信号解読
用コンピュータ回路、データストア回路等を含むもので
あり、ある種の適用例においては電源５０及び制御回路
９４のための制御電源が含まれる。これらの付加的な回
路要素はＡＣの壁コンセントに接続される卓上コンソー
ル内に取り付けることができ、第１１図の好ましい実施
例においては使用者が着用する装具１００内に組み込ま
れる。この後者の場合、装具には再充電可能なバッテリ
ーのパックが取り付けられ、全システムの野外携帯を支
障なくできるようにしである。

使用者装具１００は肩掛式又はなるべくならベルト吊下
げ式（第１１図参照）からなり、これは使用者の腰に吊
下げられる。解読コンピューター１０２はこのベルトパ
ックに取付けられ信号処理手段９２によって発生したデ
ジタル信号を解読する働きをする。データストア回路１
０４もまたベルトパックに取付けられ、これは解読され
た信号をストアする働きをする。このデータストア回路
１０４は基本的には持久バブルメモリ手段のような自蔵
型メモリ装置又は磁気カセットあるいは揮発性半導体読
み書きメモリ手段からなっている。

低電圧の再充電可能なバッテリー電源１０６もまたベル
トパックに取付けられる。デコード回路１０２）データ
ストア回路１０４及びバッテリー１０６はベルト１００
に分離して個々に取付けられるかまたは約５．０８ｃｍ
Ｘ　１０．１６ｅｍＸ　２５゜４ｃｍ（２ｉｎＸ　４　
ｉｎＸ　ｌ　Ｏｉｎ＞の大きさを有する単一のハウジン
グ内に装備される。このようにしてレーザー走査システ
ムの全体が完全に屋外（１も帯用及び一体型装置として
構成される。

ケーブル５８は比較的断面が小さく軽量でかさばらず、
しかも可撓性を有するものである。したがって、ヘッド
１０を異なった標的記号に向けるとき容易にこれを維持
することができる。ケーブル５８は自由に種々の方向に
移動できることが特徴であり、使用者が操作のために過
大な労力を要しないようになっている。

ヘッドｌＯは第１〜３及び１１図に示すような銃型形状
を有する必要はない。すなわち、流線型や箱型などの形
状も採用することができる。例えば第１４図には他の手
持型形状を有するヘッド１０ａが示されている。この流
線型ヘッド１０ａは基本的には銃型ヘッドと同じである
が、それが異なる点はハンドル部１２が胴部と同一線上
に位置すること及び胴部１４の後端がハンドルバー型の
グリップに類似した借受溝１０１を有することである。

したがって使用者はこのヘッドを彼の手中に把持するこ
とができる。

流線型ヘッド１０ａの別の特徴は、ここに述べたハウジ
ングの場合に用いることができる外側ゴムバンパー１０
３を有することである。すでに述べた通り、手持型装置
の一般的要求として、この手持型レーザー走査ヘッドは
種々の物理的な酷使、例えば不本意にテーブルから床面
に落されることによる衝撃などに十分耐えるだけの強度
をもたなければならない。したがってハウジング内に剛
性の支持板３０を支持するためにゴム素子からなるショ
ック吸収半没３６．３８が用いられ、これにより支持板
及びこれに取付けた部品がショックを受けたとき、ハウ
ジング内において瞬間的にずれることができるようにな
っている。

ショック吸収は更に外側ハウジング壁それ自体に弾力性
及び可撓性を与えることにより達成される。例えば真空
成形されたＡＢＳ等の適当な物質により外側ハウジング
を形成するとこのような可撓性を実現してハウジングに
損傷を与えないようにすることができる。

■　高速走査モータ Ｘ軸走査モータ６８の構造及び機能上の詳細は第４〜第
１１図に示されている。これらの実体はＹ軸走査モータ
７０についても同様であり、したがって後者のモータに
ついては繰返し説明することを省略する。

走査モータ６８はレーザー走査システムにおいてバーコ
ード記号を高速走査するための軽世で小型のレーザー光
線走査装置である。モータ６８は振動出力シャフト７２
を有する。このシャフト７２はベアリング１０８に軸支
されている。モータ６８は、更にシャフト７２に固定さ
れてこれと一体的に振動するミラー７６を有する。

モータ６８は上部カップ型ステーターハウジング１１０
、及び下部カップ型ステータハウジング１１２を有する
。ステータコイル巻線１１４．１１６はそれぞれステー
タハウジング１１０．１１２内に取付けられる。永久磁
石型ロータ１２０はスタブシャフト１１８上に支持され
る。

このスタブシャフト１１８はシャフト７２と同一線上に
配置される。ロータはステータコイルにより包囲され、
出力シャフト７２に連動的に連結され、これと一体的に
振動するものである。

上部ステータハウジング１１０は互いに１８０゜の機械
的変位を有する一対の極１２２．１２４を有する。下部
ステータハウジング１１２はやはり機械的に１８０°変
位した一対の極１２６．１２８を有する。上部の極１２
２．１２４は下部の極１２６．１２８から９０°離れて
いる。永久磁石ロータ１２０は、各ステータコイル巻線
により、納められた極の対数（すなわち一対）と同数だ
け磁化される。

走査モータ６８の構造は単純なステップモータと類似で
あり、これはステーク巻線の極性が変わる毎に電気パル
スを不連続な機械的角度運動に変換するために用いられ
る。ステップモータの２個のステータコイルを交互に付
勢及び消勢することによりロータ極とステータ極との間
の磁気作用がロータを出力シャフトの全周３６０°の範
囲内で不連続な角度ステップにおいて回転させる。

モーター制御手段９４はステップモータとの対応におい
て、シャフト７２を振動させるように動作するものであ
る。この動作はまずシャフト７２を３６０°より小さい
弧状長さにおいて円周方向に駆動し、次に３６０°より
小さい弧状長さにおいて逆の円周方向に駆動し、このよ
うな周期運動を高速で行わせるものである。各弧状長さ
は典型的には垂直に関し約５°であるが、他の角度変位
も勿論採用することができる。振動速度は典型的には１
００ｃ、ｐ、ｓ、程度である。

モータ制御手段９４はステータ巻線の１つにほぼ一定の
低いレベルＤＣ電圧を加えるための参照手段１４０を有
する。例えばステータ巻線１１４には導体１３２を介し
て１２ＶのＤＣ信号が加えられる。モータ制御手段は更
に他のステータ巻線に時間的に変化する振幅を有する周
期電圧を加えるための可変手段１４２を含んでいる。例
えばステータ巻線１１６には導体１３４を介して三角電
圧波が加えられる。

第５．６及び７図において参照手段はステータコイル１
１４に一定の正のＤＣ電圧を加えこれによりステータ極
１２２．１２４をそれぞれＮ極及びＳ極として励磁する
ものである。第５図において可変手段はステータコイル
１１６にゼロ電圧を加え、これによりロータの永久Ｎ極
及び永久Ｓ極を図示の如くステータ極１２２．１２４と
整列させるようにする。第６図において可変手段はコイ
ル１１６の正のＤＣ電圧を加え、これによりステータ極
１２６及び１２８をそれぞれＮ極及びＳ極として励磁し
、これに伴なってロータをコイル１１６に加えた正の電
圧振幅に応じた角度位置まで時計方向に回転させる。第
７図において可変手段はコイル１１６に負のＤＣ電圧を
加え、これによりステータ極１２６及び１２８をそれぞ
れＳ極及びＮ極として励磁し、その結果ロータをコイル
１１６に加えた電圧の負の振幅に応じた角度位置まで反
時計方向に回転させる。

要約すれば、シャフト７２は周期電圧の振幅に対応する
角度位置までアナログ様式で移動する。

この運動角度は電圧の振幅に比例する。シャフト７２の
運動速度は周期電圧の変化速度に対応する。

運動の方向、すなわち時計方向か反時計方向かは周期電
圧の傾斜すなわち正の勾配か負の勾配かによって決定さ
れる。振動速度は周期波形の周波数に比例する。この振
動速度は少なくとも１秒間に５回であり、好ましい実施
例においては１秒間に約１００回振動する。

周期電圧の波形は鋸歯状波、正弦波又は三角波等何らか
の時間変化電圧である。周期的な駆動波形の場合、シャ
フトの速度は非直線的であり、実施例においてもシャフ
トが第６及び７図の掃引制限位置に向うときは速度を低
下し、第５図の均衡位置に向うときは速度を上げるとい
う意味において正弦波状に変化するものである。

周期的な駆動電圧の振幅に関するシャフト位置の比較的
直線的な軌跡を達するために行われる調整はステータコ
イル１１４に加える一定のＤＣ電圧の振幅を予めセット
することであり、この調整は参照手段１４０を所定の値
にすることにより行われる。全ての振幅要素は共振周波
数により特徴づけられる。走査モータ６８の場合、共振
周波数は可動構造の質量、及びステータ巻線により確立
される固定磁界（すなわちスプリング乗数）により決定
される。したがって、ステータコイル１１４に加えるＤ
Ｃ電圧レベルを変化することによりシャフトの動作周期
を所望の値に調整することができる。

より直線的な軌跡を達成する別の方法は第８図に示した
帰還回路を用いることである。小型の走査モータは約２
８．３５ｇ　（Ｉｏｚ）の重量を有し約２．５４ｃｍＸ
０．６３５ｃｍ　（Ｉｉｎ、　　Ｘｏ、４　ｉｎ）の体
積を占有する。走査モータは約１万時間という長い動作
寿命を有する。これは後に述べる通り、しばしば停止さ
せられるからである。

より直線的な軌跡を達成する更に別の方法は第９及び第
１０図に示す閉ループ走査モータ制御回路を用いること
である。

第１６図を参照すると各小型走査モータ６８．７０は基
準手段１４０及び可変電圧手段１４２を有する。更に制
御回路９４にはシャッター手段１５０が装備され、これ
はモータ６８．７０のいずれか、または双方の出口シャ
フトを１つのシャッター位置に移動させるためのシャッ
ター電圧を発生する。このシャッター位置へのシャフト
の移動において、関連するミラーがレーザー光線を出口
孔６２から記号に向かわせないような位置に移動するも
のである。

シャッター手段１５０は可変電圧手段に電気接続される
。一実施例において、シャッター手ｔ１５０は駆動電圧
の振幅より大きい振幅を有する電圧を発生する。第６図
において破線で示すロータ１２０′はシャッター位置を
示している。この大きい振幅の電圧は出力シャフトを実
線で示す掃引制限位置が要求するより大きい角度範囲ま
で変位させる。この場合、関連するミラーは光路からは
ずれて移動し、したがってレーザー光線の信号を遮断す
る。

別の好ましい実施例において、シャッター手段は上述し
た掃引範囲の外側にミラーを移動させるような動作をし
ない。すなわちシャッター手段は反射光が出口孔を通過
しないような掃引範囲内の位置へミラーを移動させるよ
うに動作する。反射光はハウジング自体の内側に収まる
か、又はハウジング内に支持された黒体のような光吸収
器に向けられる。

好ましい実施例において、可変電圧手段はミラーを移動
させることにより反射されたレーザー光線が、出口孔６
２における出口窓の長さより長い視界を横切るように掃
引されるようにする。実施例において出口窓の両側にお
けるハウジング壁はレーザー光線が出口窓の長さ以上の
全掃引範囲を通じて掃引されるとき、レーザー光線と交
差し、その信号を阻止する。この場合、シャッター位置
はミラーから反射されるレーザー光線が出口窓の長さを
越えて進行するようにそのミラーを位置づける。この場
合におけるシャッター位置は全掃引範囲内にあるが、レ
ーザー光線は記号に到達することを阻止される。

このシャッター位置はモータの停止条件を表わすもので
ある。頻繁なモータの停止は後述する通りきわめて小さ
いデユーティ−サイクルを意味する。

■　対象物の検出 すでに述べた通り、走査手段は標的の記号を急速に、か
つ繰り返し走査する。正確な動作を行なわせるためには
多数の走査が一対象物のために行なわれるか、又は１回
の走査が多くの対象物のために行なわれるかを識別する
必要がある。走査されるべき各対象物をその回転におい
て検出する能力は好ましい解読を行なうために必要不可
欠なことである。

トリガー手段６０（第１及び１０図参照）は走査手段６
８．７０を付勢して何回でも、すなわちこのトリが一手
段６０が付勢されるたび毎にバーコード記号を繰り返し
掃引させるために用いられる。トリが一手段６０はなる
べくならハウジング上でその胴部及びハンドル部の連結
部に近接して取り付けられた手押し型スイッチからなっ
ている。

このトリガースイッチ６０はハンドル部において使用者
の人指し指で押圧する引き金スイッチとして配置される
。このスイッチが押圧されるたびに走査手段は記号を多
数回、たとえば２００回程産婦引する。

デコード回路１０２が解読し、その記号が最初の走査に
おいて表われるか、又は２００回までの何回目かの走査
において表われるとき、このデコード回路はデコード信
号を発生してケーブル５８内の導体を介してヘッドに取
り付けた表示手段に供給し、この手段を付勢する。この
表示手段はブザー９８又は発光ダイオード９９あるいは
その両方によって構成される。ビーバー９８が音声を発
するか、又はダイオード９９が発光すると使用者はこれ
によって特定記号のだめの走査が終了したことを知る。

スイッチ　６０及び表示手段の作動はレーザー走査シス
テムに走査が開始及び終了した場合を識別させるもので
ある。トリガースイッチ６０は表示手段の作動前又は作
動後に解除されることができる。

表示手段の表示後において走査が終了すると、機械的シ
ャッター回路１５０が出力シャフトをそれらのシャッタ
ー位置に移動させ、これによりレーザー光線が出口孔か
ら出射することを阻止する。

レーザー管２４はこの時点では遮断されず、走査モータ
のみが遮断される。これは安全な構成であるとともに、
レーザー管及び走査モータの動作寿命を長くするもので
ある。

トリガースイッチ６０の付勢は先に遮断されたレーザー
管２４を付勢するものである。さらにトリガースイッチ
６０の付勢はタイマー手段１５２を付勢する。タイマー
手段１５２は５分間程度の所定の周期内において動作状
態を維持する。トリガースイッチ６０がこの５分間周期
内に付勢されなければ、レーザー管は自動的に遮断され
る。これは電源素子５０の制御端子５６に制御信号を送
ることにより達せられる。これにより１つの節電が行な
われる。又、トリガースイッチがこの時間周期内に押圧
されると、この時間周期が再開され、レーザー管が自動
遮断されるまで、さらに５分間待機する。この自動手段
はトリガースイッチが次の５分間に押圧されなかった場
合に生ずる。ヘッドにはあらゆる時点においてレーザー
のオン・オフ状態を指示するための別の発光ダイオード
９７（第１図参照）が取り付けられる。

すでに述べた通り、トリが一手段６０の各付勢は複数回
の走査を開始するものであり、この走査はデコード回路
が解読動作を実行するまで行なわれ、そのときビーバー
９８又は発光ダイオード９９あるいはその双方に解読信
号が供給される。

これによる音声又は発光表示は使用者に繰り返し走査が
終了したこと、及び別の記号を走査できることを告げる
ものである。

解読動作が行なわれなかった場合には、トリガー手段は
トリガーの付勢時点から一定の時間経過後においてこの
繰り返し走査を終了するように働く。この所定の時間周
期は、典型的には３秒程度であり、これは使用者が対象
物を目視ｍ認できるに十分な時間として選択される。ト
リガースイッチが上記３秒間の経過前及び解読動作が達
成される前に解除されると、走査はやはり自動的に終了
する。

■　レーザーダイオード走査装置 レーザービーム発生手段としては、ここに述べたレーザ
ー管２４に限る必要はなく、たとえば第１２図に示すよ
うな半導体レーザーダイオード２００を用いるこ七がで
きる。このレーザーダイオードは連続波又はパルス型の
素子である。そしてこのレーザーダイオードはたとえば
ゼネラルオプトロニクスコーポレーション、レーザーダ
イオードインコーホレイテッド及びオブチカルインコー
ポレーションシステムズインコーポレイテッド等、種々
の製造元から容易に購入することができる。

レーず一ダイオード２００はヘッドＩＯ内に取り付けら
れる。１つの好ましい取付機構において、ダイオード２
００はヘッド１０にねじ込まれた吸熱素子２０２上に支
持される。このダイオード２００はレーザー管２４に比
較して小型軽量である。したがってレーザーダイオード
の使用は重量を１ボンドより小さくし、サイズを約８１
９Ｃ！Ｉ＋（５０ｉｎ’）より小さくしたような場合に
特に適している。

さらに高電圧電源（すなわち６５０ＶＤＣ）及び低電圧
電源（すなわち１２ＶＤｃ＞を必要としたレーザー管２
４に対し、このレーザーダイオード２００は低電圧（す
なわち１２ＶＤＣ）のみを要する。この電圧電源５０を
除去することはさらに体積及び重■を小さくするのに役
立つ。

レーザーダイオード２００はほぼ矩形の空洞又はレーザ
ー発射絞り２０４を有し、その開口は約１×１０μｍ′
の大きさにされる。発射されたレーザー光線は開口２０
４から外側に発敗し、約１０″ないし２０°又は４０°
ないし５０°の対称的な角度範囲に拡散する。レンズ系
２０６は口径数が０．２５、総合倍率がＩＯＸないし１
５×、そしてｆ数が約「／２となるように設計されてい
る。走査手段及び信号処理手段は簡略化のため第１２図
からは省略する。

矩形出口開口２０４を設けたことにより、ビームスポッ
トの軸断面はやはり矩形状又は長円形となる。基準面に
おける細長いビームスポットは約０、１５ｍｍＸ０．０
２５ｍｍ　（６ミル×１ミル）の大きさとなる。この細
長いスポットの長さ方向は走査されるべき記号の高さに
沿って整列する。細長いスポットの幅、すなわち短径は
走査されるべき記号の長さに沿って整列する。

矩形又は長円形ビームスポットによる走査は円形ビーム
スポットによる走査よりも好ましい。これは前者の細長
いスポットが記号上の明暗遷移領域を横切るときに、よ
り急激な振幅変化を有する電気信号を発生し得るからで
ある。細長いスポットが記号上の暗線（ｄａｒｋ　１ｉ
ｎｅ）と並ぶと、このライン全体の高さに及ぶライン幅
の変化が平均化される。そして細長いスポットが次のス
ペースに移動すると、明暗遷移は円形スポットの場合に
比較してより急激に表われる。このようなより大きい分
解能は印刷されたラインとスペースとの対比が貧弱な場
合における記号の解読ミスを減少するものである。

レンズ２０６は細長いスポットを記号のラインに整列さ
せて約１０°ないし１５°の小さな傾きが許されるよう
に設計されている。

以上を要約すると、本発明は、射出口を有する手持ち式
レーザー走査ヘッドと、前記レーザー走査ヘッドに支持
されてレーザー光を発生するレーザー光源と、前記レー
ザー走査ヘッドに支持され前記レーザー光源からのレー
ザー光を光路に沿って前記射出口からヘッド外部に射出
させレーザー走査ヘッドの外部のバーコード記号に当て
る光学手段と、前記光路内に配置され前記レーザー光を
バーコード記号に対して走査方向に周期的に振らせるだ
めの走査手段と、前記走査ヘッドに支持され前記バーコ
ード記号により反射された光ビーｌ、を検出して反射光
ビームの強さを表すアナログ電気信号を発生する検出手
段と、前記レーザー走査ヘッドに支持され前記バーコー
ド記号を表す前記アナログ電気信号をデジタル電気信号
に変換する信号処理手段と、前記デジタル電気信号をデ
コードして前記バーコード記号を読み取るデコード手段
と、前記レーザ光源と前記各手段に電力を供給する電力
供給手段とからなるレーザ走査装置を提供するものであ
って、この構成の特徴は、バーコードからの反射光ビー
ムからアナログ電気信号が形成され、このアナログ電気
信号がデジタル電気信号に変換されてデジタル信号の形
で走査ヘッド外に送り出されることにある。このように
、検出信号をデジタル信号の形で走査ヘッド外に送り出
すように構成することにより、信号がアナログ信号の形
で送り出されるばあいのようにラジオ周波数のシールド
を形成する必要がなくなり、ケーブルを軽量にすること
が可能になる、という効果が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレーザー管型レーザー走査ヘッ
ドの銃型実施例を示す側断面図、第２図は第１図の実施
例の上断面図、第３図はその正面図、第４図は本発明に
よる制御回路に接続された小型の高速走査モータの側断
面図、第５図は第４図のモータにおいてロータがその均
衡位置にある状態を示す略図、第６図はロータがその掃
引限界位置の一方に位置し、破線においてそのシャッタ
ー位置を示す第５図と類似の略図、第７図はモータが前
記掃引限界位置の他方に位置した状態を示す第５図と類
似の略図、第８図は第４図のモータにおける出力軸速度
を変えるだめの帰還回路を示す図、第９図は本発明によ
る第４図のモータのための閉ループ型走査モータ制御回
路を示す図、第１０図は第９図のモータ制御回路の電気
回路図、第１１図は本発明によるレーザー走査ヘッドの
第１図の実施例を使用した完全野外携帯用レーザー走査
システムを示す略図、第１２図は本発明による携帯用レ
ーザー銃走査ヘッドの半導体レーザーダイオードによる
実施例を示す略図、第１３図は本発明において検査ステ
ーションとして利用されるレーザー走査ヘッドのブラケ
ット支持による箱型の実施例を示す略図、第１４図は本
発明によるレーザー走査ヘッドの別の手持ち型実施例を
示す略図、第１５図は本発明において駆動回路に接続さ
れた多角形バイモルフ走査素子の略図、第１６図は本発
明による制御回路の電気回路図である。 ｌ０１１０ａ・・・・・・走査ヘッド、１２・・・・・
・ハンドル部、　　　１４・・・・・・胴　部、２４・
・・・・・レーザー管、　　　２６・・・・・・アノー
ド、５０・・・・・・ＤＣ電源、　　　　５８・・・・
・・接続ケーブル、６８・・・・・・Ｘ軸走査手段、　
７０・・・・・・Ｙ軸走査手段、７２．７４・・・・・
・往復回転シャフト、８６．８８・・・・・・フォトダ
イオード、９２・・・・・・信号処理回路、 ９４・・・・・・モータ制御手段、 ９０・・・・・・レーザー光透過フィルタ、６０・・・
・・・トリガースイッチ、 １００・・・・・・使用者装具、 ２０６・・・・・・バッテリー ２００・・・・・・レーザーダイオード。 第３図 第 図 第 図 第 図 第 ア 図 第 図 第９ 図 第 図 第 ３図 ンりン どＵＬ＋ 第 ○ 図 ＋−＋２ＶＤＣ −メ 制御電圧信号 第 １４図 第 図 第 １５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）射出口を有する手持ち式レーザ走査ヘッド
   ； （ｂ）前記レーザ走査ヘッドに支持されてレーザ光を発
   生するレーザ光源； （ｃ）前記レーザ走査ヘッドに支持され前記レーザ光源
   からのレーザ光を光路に沿って前記射出口からヘッド外
   部に射出させレーザ走査ヘッドの外部に該レーザ走査ヘ
   ッドから離れて位置するバーコード記号に当てる光学手
   段； （ｄ）前記ヘッド内において前記光路内に配置され前記
   レーザ光をバーコード記号に対して走査方向に振らせる
   ための走査手段； （ｅ）前記走査ヘッドに支持され前記バーコード記号に
   より反射された光ビームを検出して反射光ビームの強さ
   を表わす電気信号を発生する検出手段； （ｆ）前記走査ヘッドに設けられ前記走査手段の作動を
   開始させるためのトリガ手段； （ｇ）前記走査ヘッドとは別体に設けられ使用者が身に
   付けるようになったパック； （ｈ）前記パック内に配置され前記走査ヘッド内の前記
   検出手段からの前記電気信号をデコードして前記バーコ
   ード記号を読み取るデコード手段； （ｉ）前記パック内に配置され前記走査ヘッド内の前記
   レーザ光源、前記走査手段および前記検出手段ならびに
   前記パック内の前記デコード手段に必要な電力を供給す
   るための電源手段； （ｊ）前記パック内の前記電源手段から前記走査ヘッド
   内の前記レーザ光源、前記走査手段および前記検出手段
   への電力の供給、ならびに前記走査ヘッド内の前記検出
   手段から前記パック内の前記デコード手段への前記電気
   信号の伝達のために前記走査ヘッドと前記パックとの間
   に設けられた可撓性の電気接続手段； からなる作動中に使用者が持つようになった携帯式バー
   コード読み取り装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載したバーコード読み
   取り装置において、前記パックは使用者の腰に着用され
   るベルトに取付けられたバーコード読み取り装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載したバーコード読み
   取り装置において、前記パックは使用者の肩に掛けられ
   るベルトに取付けられたバーコード読み取り装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載したバーコード読み取り装置において、前記電源手
   段は充電可能なバッテリーからなるバーコード読み取り
   装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載したバーコード読み取り装置において、前記パック
   内には解読された信号をストアするデータストア手段が
   設けられたバーコード読み取り装置。
6. （６）特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに
   記載したバーコード読み取り装置において、前記レーザ
   光源はレーザダイオードからなるバーコード読み取り装
   置。