JPH02288988A - レーザ走査装置 - 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、バーコード記号の読み取りに使用されるレー
ザ走査装置に関する。とくに本発明は、手で把持して読
み取りを行うことができるレーザ走査装置に関する。

〔従来技術］ 従来、バーコード記号を読み取るためのレーザ走査装置
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ずことに
より読み取りを行うような構成を有するものである。こ
のような構成の定置式走査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軽便な手持ち式走査装置が
望まれる。

この要望に沿う手持ち式走査装置が実開昭５４１０８６
２０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、使用者が手で走査装置を動かさなければな
らない、という不便がある。上述の公報の第？図および
第３図には、使用者が手で装置を動かず必要のない手持
ち式走査装置が開示されでいる。この走査装置は、走査
ヘッド内にモーターで回転させられる反射鏡を有し、レ
ーザ光源からのレーザ光がこの回転する反射鏡で反射さ
れることにより、バーコード記号を横切って動かされ走
査を行う。この公知の構成は、レーザ光を一方向に線状
にのみ振らせるものである。

通常のバーコード記号は、着色されたバーが間隔をもっ
て一次元的に配列されているが、最近では、情報量を高
めるためにバーを横方向だけでなく縦方向にも配列した
２次元配列のものも考えられでいる。しかし、公知のレ
ーザ走査装置は、次元的なバー配列のバーコード記号に
しか使用できない、という問題がある。１ 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、レーザ光を走査方向に振らせるたｙ〕の走査
手段を有する従来の手持ら式レーザ走査装置が、−次元
的な、すなわち線状配列のバーコード記号についてしか
使用できない、という問題を解決し、２次元的配列のバ
ーコード記号の読み取りも可能なレーザ走査装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

」１記課題を解決するため、本発明のレーザ走査装置は
、射出されるレーザ光の光路内に配置されレーザ光をバ
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
段を有し、この走査手段は、レーザ光を第１の方向およ
び該第１の方向に対し交差する第２の方向に振らせてラ
スター型の走査パターンを形成する第１手段から構成さ
れる。本発明の好ましい態様においては、この第１手段
は−４−述の第１方向に沿って線状の走査か行わｌする
第２手段を備える。この第２手段は選択的に作動させる
ことができる。

〔作用〕

本発明においては、走査手段がラスク型の走査を行わせ
る第１手段を有するので、この第１手段の作用により、
２次元配列のバーコード記号についても使用することが
できる。また、本発明の好ましい態様においては、選択
的に線状配列のバーコード記号の読み取りも行うこ、と
ができ、走査装置の使用上の融通性が高められる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

■　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、又は分析するためのレーザー走査システムとして用
いられる。このコ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ザルプロダクトコ
ード（ＵＰＣ）　、ＥＡＮ、コーダバー（ｃｏｄａｂａ
ｒ）及びコード３９である。

第１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
材料などの軽量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１６４０ｃｆｆｌ（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１６４０ｃｎｆより十分小さいこと
が望ましく、ある種の利用においては中空部の容積が８
２０ｃｕｔ　（５０ｉｎ３）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ずるための
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２０．３ｃｍ（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１１００Ｖ未満、典型的
には６５０Ｖ程度、アノード電流が４．５ｍＡ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時間以上の長寿命となる。

レーザー管２４はＴＥＭ　（ｎｍｑ）モードにおいて光
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
ーザー光線を発生する。このレーザー光線はアノード２
６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カビトスポット 暗領域が不均一に移動し、１，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タを有
し、レーザー管２４を支持板３０に固定するたｙ〕にそ
の管の外周面に装着される３，支持板は胴部に関し衝撃
を吸収できるようにコムバンパ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３０の正面垂直フランジ部４０との間に取りイマ］け
られ、支＋１１板及びその関連要素の前後水平移動を最
小にするものテする。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の下側は対の互い
に隔たった溝イ又１支持体４２）４４に支持される。各
支持体４２）４／Ｉは支持板３０にねじ込まれた調整ね
じ素子を有する。これらのねし素子４６、４８は個々に
操作ｉ１Ｊ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電力を供給するだめのＤＣ電源５
０はハンドル部１２の内側室内に取すイ」けられる。こ
のＤＣ電源素子５０は約６　５．　６　ｃｔｄ（４ｉｎ
３，）の体積を占めるとともに、約１７０ｇ（　６　ｏ
ｚ，　）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千イ１の大きい素子であ
り、したがってハンドル部へこの重量素子の接地は、レ
ーザーヘッドの重心を１−′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１６図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１．２ＶＤＣ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２７１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において了ノード電圧が
発生ず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」
１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。レザー光はハウシングの
端部２０におけるｆ．Ｌｉ　ＩＪ孔６２からハウシンク
外に出射し、バーコード記号−にに入射する。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販用のネガレンズ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ｆ／７の範囲にあるｆ数を有する。光学素子列
を出るビーｌ・のｆ数は、典型的にはｆ１５　０ないし
ｆ／６０の範囲にある。

この多元モードレーザ′−のだ狛のレンズパラメータの
他の選択は焦点深度を２．５　４ｃｍ　（１　ｉｎ．　
）、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０．８　９ｍｍ　（３　５　ミル
）である。ビート拡散レンズ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６．３５ｍｍ（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．
　１　３〜０．　１　８ｍｍ　（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Ｉ：ｉｉ　ｍ　２０から約２
．５４ｃｍ　（］　１ｎ、　）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
．５１ｃｍ　（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ノ・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　（２〜３１ｎ、）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　（１ｉｎ、　＞　ＪＪ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（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
により記号を横力向く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日イマ１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
７４上において４５°の角度で支持されている。ミラー
７８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方向に移動させ、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。Ｊユの走査は、−次元的な配列
ずなわち線状のバー配列を有するバーコード記号につい
て行われるものである。２次元配列のバーコード記号を
読み取る場合には、Ｘ軸走査モーター６８の作動と同期
して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。その結果、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シスター型の
走査パターンが形成される１、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
の走査線群がらなっている。

胴部１４はそれぞれ端部２０の出「」孔の」二部及び下
部に配置された土壁部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「］孔は広く、あるいは狭くするように設言４されて
いる。レーザー光線は出「」孔から」二壁邪の直下を通
って出射する。したがって−１−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１−
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」−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ｊ′
１．フランジ４０には小型の検出手段が取り（１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−ヒに互いに隔たって
取り付けられ、アナログ電気信号を発生ずる。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ｙつ
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、胴部１４
の内側室内に取り伺けられ、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ずる。信号処理手段の１つの
好ましい例は米国特許第４２５１．７９８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、なるべく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３３ポトダイオード８６．８
８、処理手段９２）及び走査手段６８．７０のための制
御回路９４に関する電気接続は説明の便宜−１１、第１
ないし１３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９
４及び支持板３０はハンドル部２及びハウジングの胴部
１４とともに軽量の走査−＼ラドを構成するものであり
、その全重量は１、１３ｋｇ　（２，５ポンド）を越え
ないものである。

このように特定した１、　１３ｋｇ　（２，５ポンド）
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ポンド）の重さ
が最も扱いやすく、後述する半導体レーザダイオードの
実施例においては約４５３ｇ（１ポンド）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９
４のための制御電源が含まれる。これらの伺加的な回路
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（＝１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１０
４もまたベルトパックに取イマ［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１（］２）デー
ラス１−フ回路１０４及びバッテリー１０６はベルト１
００に分離して個々に取付けられるかまたは約５．０８
ｃｍＸ１０．１６ｃｍＸ２５．４ｃｍ（２ｉｎＸ　４　
ｉｎＸ　１０　ｉｎ）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携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１０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１．０　ａ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」二に位置すること及び胴部１４の後端がノ＼ンドル
バー型のグリップに類似した指受溝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
ック吸収手段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
成形されたへＢＳ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必の軽量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。モーり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」一部カップ型ステーターハウシンク１１
０、及び下部カップ型ステータハウジング１１２を有す
る。ステークコイル巻線１１４．１、１６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と同線上に配
置される。［７−タはステーク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３゜−Ｌ部ステータハウジング１１
０は互いに１８０　’の機械的変位を有する一対の極１
２２．１２４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１２６．１
２８を有する。上部の極１２２．１２４は下部の極１２
６．１２８から９０’離れている。永久磁石ロータ１２
０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）と同数だげ磁化される。

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、これはステータ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個のステークコイルを交互にイ
・］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：３　（
ｉ　０　”の範囲内で不連続な角度ステップにおいで回
転させる３３モ一ター制御ｆ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１１２的にはＩ　Ｏ［］　ｃ、ρ、ｓ、程度である。

モータ制御手段９４はステータ巻線の１つにはぼ一定の
低いレベルＤＣ電圧を加えるた狛の参照手段１４０を有
する。例えばステータ巻線１１４には導体１：３２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磁化する振幅を有する
周期電圧を加えるための可変手段１４？を含んでいる。

例えばステータ巻線１１６には導体１１３４を介して三
角電圧波が加えられる。

第５．６及び７図においで参照手段はステークＴ）イル
１１４に一定の正のＤＣ電圧を加えこれによりステータ
極１２２．１２４をぞれぞれＮ極及びＳ極として励磁す
るものである３、第５図において「杜変手段はステータ
コイル１１６にゼＩ−１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１？？
、１２４と整列させるようにする。、第６図においで可
変１段はコイル１１〔；の正のＤＣ電圧を加え１．−７
れによりスブク極１２６及び１２８をぞれぞれＮ極及び
８極とし−（”励磁し７、これに什ｊ、【っ−（゛ロー
タを」イル１１（）に加えた１［−の電圧振幅に応じた
角度位置Ａで時計方向に回転させる７、第７図において
１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３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。

要約ずれば、シャフト７２は周期電圧の振幅に対応する
角度位置まで°Ｔ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日寺計方向かは周期
電圧の傾斜ずなわらＩＩ（の勾配か負の勾配かによって
決定される３、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１（）０回振動する。

周期電圧の波形は鋸歯状波、正弦波又は二１角波等何ら
かの時間変化電圧である。０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ｉ；ｔ　：ｒ
＋；いてもシャフトが第（１及び７図の掃引制限位置に
向うどきは速度を低下し、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
８．３５　ｇ　（Ｉｏｚ）の重量を有し約２）５４ｃｍ
Ｘ０．６３５ｃｍ　（１ｉｎ、　　ｘ□、　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、シャッター手段１５０は駆動電圧
の振幅より大きい振幅を有する電圧を発生ずる。第６図
において破線で示すローり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」二連
した掃引範囲の外側にミラ〜を移動させるような動作を
しない。ずなわぢ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
けるハウシンク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弓範囲内にあるが、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
いデューティーザイクルを意味する。

■　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。

３　：） トリガー手段６０（第１及び１０図参照）は走査手段６
８．７０をイ」勢して何回でも、ずなわぢこのトリガー
手段６０が付勢されるたび毎にバーコード記号を繰り返
し掃引させるた狛に用いられる。トリガー手段６０はな
るべくならハウジング」二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
３、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回程度掃引する。

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
りイ」げた表示手段に供給し、この手段をイＮ］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ための走査がｈｔ、　−ｒ　
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紳了した場合を
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Ｕ−１これによりレーザー光線が出口孔
から出射することを■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を伺勢する。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。トリガースイツチ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５Ｇ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、トリガースイン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必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、トリガー手段６０の各（＝１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７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
を目視確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。

１’Ｖ　　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を用いることができる。このＩノ
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セネラルオプ
トロニクスコーポレーション、レーザーダイオドインコ
ーホレイテッド及びオブチカルインコポレーションシス
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レーザーダイオード２００はヘッ
ド１０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２００はへラド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ポンドより小さ
くし、サイズを約８１９ｃｎｔ（５０ｉｎ３）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（ずなわち６５０ＶＤＣ）及び低電圧
電源（すなわち１．２ＶＤＣ）を必要としたレーザー管
２４に対し、このレーザーダイオド２００は低電圧（ず
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量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１×１０μｍ２
の大きさにされる。発射されたレーザー光線は開口２０
４から外側に発散し、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１０×ないし１
５×、そしてｆ数が約ｆ／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０．１５ｍｍｘＯ，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、このう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ＩＯ°ないしＩ５°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ずるレザー光源と、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た必の
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ム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３１こるレーザー管型レーザ走査ヘ
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８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
ク位置を示す第５図と類似の略図、第７図はモタが前記
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
変えるた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走査シス
デムを示す略図、第１２図は本発明による４に骨用レー
ザー走査ヘッドの゛Ｆ−Ｗ体レー→しダイオードによる
実施例を示す略図、第１；（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庄査ヘッドの別の手持ら型実施例
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１（１図は
本発明による制御回路の電気回路図である。 １０．１．Ｏａ・・・・・・走査ヘッド、１２・・・・
・・ハンドル部、　　　１４・・・・・・胴　部、２４
・・・・・・レーザー管、　　　２６・・・・・・−ｒ
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・・・
・・ｌ・リガースイッチ、 １００・・・・・・使用者装具、 １０（ト・　・・バラブリー、 ２００・・　レーザーダイオ ド。 第 図 第 図 第 ４図 第 ５図

Claims (4)

【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走査ヘッドか
   ら離れて置かれたバーコード記号に当てる光学手段； （ｄ）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； からなるバーコード記号読み取りのためのレーザ走査装
   置において、 （ｇ）前記走査手段は、前記レーザ光を第１の方向およ
   び前記第１の方向に対し交差する第２の方向に順次に振
   らせてラスター型の走査パターンを形成する第１手段か
   らなることを特徴とする、 レーザ走査装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載したレーザ走査装置
   において、前記第１手段は前記第１方向に沿って線状の
   走査が行われるように前記レーザ光を反復的に振らせる
   ための選択的に作動させ得る第２手段を有するレーザ走
   査装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載したレ
   ーザ走査装置において、前記第１手段は、前記レーザ光
   を前記第１方向に振らせる手段と、前記レーザ光を前記
   第２方向に振らせる手段とを備えたレーザ走査装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載のレーザ走査装置において、前記走査ヘッドは手で
   把持できるハンドルを備えたほぼピストル型のハウジン
   グと前記ハウジングに設けられて前記レーザ光源を作動
   させるトリガ手段とを有するレーザ走査装置。