JPH03231388A - 光走査読取装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光走査読取装置に関する。

［従来の技術］ 光源からのレーザー光束をホログラムスキャナーにより
偏向させて被走査体を走査し、被走査体による反射光束
を上記ホログラムスキャナーのホログラムディスクを介
して受光部へ導き被走査体上の情報を読取る装置は、バ
ーコード読取装置等に関連して良く知られている。

［発明が解決しようとする課題］ このような光走査読取装置には反射−１次光による問題
があった。

第４図を参照すると、符号１はホログラムディスク、符
号２はモーターを示している。これらはホログラムスキ
ャナーを構成している。

ホログラムディスク１にはホログラムによる回折格子が
２光束等角干渉ホログラムとして形成されており、これ
にレーザー光束りを入射させると回折光Ｌ１と弱い反射
−１次光Ｌ２が発生する。これら回折光Ｌ１、反射−１
次光Ｌ２はモーター２によりホロダラムディスク１を回
転させると偏向する。

回折光Ｌ□は被走査体を走査し、被走査体による反射光
束は回折光Ｌ１の光路を逆進してホログラムディスクに
入射すると入射レーザー光束りと同方向で逆向きに回折
され、レーザー光束りの光路を途中まで逆に進み、途中
から分離されて受光部へ向かう。

レーザー光束りのホログラムディスク１への入射角は、
一般に回折効率を最大にして強度の強い偏向光束を得る
ためにブラック条件を満足するブラック角θ１に設定さ
れる。するとこのとき回折光Ｌ１の回折角もθ、となる
。

また反射−１次光Ｌ２の方向はホログラムに関して回折
光Ｌ２と対称的になる。このため反射−１次光Ｌ２はホ
ログラムディスク１の回転に伴い周期的に被走査体から
の反射光束の方向と合致して入射レーザー光束りの光路
を逆進し、受光部に入射して読取信号に対してノイズ成
分として作用し読取信号のＳ／Ｎ比を低下させる原因と
なるのである。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは反射−１次光によるノイズ成分
を除去し、高Ｓ／Ｎ比で情報読取を行い得る新規な光走
査読取装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。

本発明の光走査読取装置は「光源からのレーザー光束を
ホログラムスキャナ二により偏向させて被走査体を走査
し、被走査体による反射光束を上記ホログラムスキャナ
ーのホログラムディスクを介して受光部へ導き被走査体
上の情報を読取る」装置であって、以下の点を特徴とす
る。

即ち第１に、ホログラムディスクのホログラムとして「
２光束等角干渉により作製されたマスターホログラムか
ら転写され、ホログラム格子にαの倒れ角を与えられた
レプリカホログラム」を用いる。

第２に、ホログラムディスクのホログラムへの入射角を
「マスターホログラムに於けるブラック角からαだけず
らす」ことにより、入射レーザー光束の入射方向と反射
−１次光の方向とを２αだけずらし、反射−１次光が受
光部へ戻らないように構成する。

［作　　用コ 周知の如く、２光束等角干渉により作製されたホログラ
ム格子に入射角γで波長λのレーザー光束を入射させた
場合に得られる回折光の回折角δは上記入射角子ととも
に ｓｉｎγ＋ｓｉｎδ＝λ／ｄ　　　　　（１）なる関係
を満足する。ここにｄはホログラム格子のピッチである
。

ブラック角θは、上記（１）式に於いて入射角と回折角
とが等しくなる場合の角、即ち θ＝γ＝δ を満足する角として与えられる。即ちブラック角θに対
して上記（１）式はブラック条件ｓｉｎθ＝λバ２ｄ）
　　　　　　　（２）を与える。

また前述したように反射−１次光は常にホログラムに対
して回折光と対称的に発生する。従って、γ≠δなる条
件に於いてはレーザー光束の入射方向と反射−１次光の
方向にずれが生ずることになり、この方向のずれを利用
して反射−１次光が受光部へ到達しないようにすること
が可能である。

但し、レーザー光束のホログラムディスクへの入射角を
ブラック角からずらすと一般には回折効率の低下を生じ
て被走査体を走査する光束の強度が低下するので矢張り
読取信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう。

そこで本発明では、レーザー光束の入射角をブラック角
θからαだけずらして反射−１次光の方向をレーザー光
束の入射方向から分離するとともに、ホログラムディス
クに用いるレプリカホログラムのホログラム格子の倒れ
角を利用して回折効率の低下を防ぐのである。

第１図（Ａ）は倒れ角αのホログラム格子を有するレプ
リカホログラムを示している。符号ＩＡはアクリル基板
を示し、符号ＩＢはアクリル基板ＩＡに紫外線硬化樹脂
により形成されたホログラム格子を示している。ホログ
ラム格子は紫外線硬化樹脂の表面の凹凸により表面レリ
ーフ格子として形成されているがこの凹凸の凸部の突出
する方向とアクリル基板ＩＡの法線とのなす角が倒れ角
である。

レプリカホログラムはマスターホログラムを転写するこ
とにより作製される。このレプリカホログラムの作製に
就いて簡単に説明する。

ガラス等の基板の上にフォトレジストを塗布し、２光束
を等角度で入射させて互いに干渉させて露光を行ったの
ち現像を行うとフォトレジスト層の凹凸により２光束等
角干渉によるホログラム格子をもったホログラム原盤が
得られる。

このホログラム原盤にＮｉスパッターによりＮｉの導電
性被膜を形成する。この導電性被膜を電極としてＮｉ電
鋳を行いＮｉ層を略０．３ｍｍの厚さに形成し、このＮ
ｉ層をホログラム原盤から剥がす。その後Ｎ１層を洗浄
してフォトレジストを落すとＮｉ層にはホログラム原盤
に於ける凹凸が転写されている。このように凹凸を転写
されたＮｉ層を、強度補強のための金属基板、例えばア
ルミ基板に接着する。かくしてマスターホログラムが得
られる。

第１図（Ｂ）で符号２はマスターホログラムを示してい
る。符号２Ａは金属基板、符号２Ｂは転写により表面レ
リーフ格子として形成されたＮｉ層によるホログラム格
子を示す。このホログラム格子２Ｂに於いては倒れ角は
０である。

マスターホログラム上に紫外線硬化樹脂を滴下し、プレ
コート剤を塗布したアクリル基板で挟み込む。しかるの
ちに紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化せしめと紫
外線硬化樹脂にマスターホログラム２のホログラム格子
が表面レリーフ格子として転写される。

続いて第１図（Ｂ）に示すように、ホログラム格子ＩＢ
を形成された紫外線硬化樹脂とアクリル基板ＩＡとを一
体としてマスターホログラム２から引き剥がすとレプリ
カホログラムが得られる。

レプリカホログラムをマスターホログラム２から剥離さ
せる際、レプリカホログラムはマスターホログラムに対
して傾くことになる。このときマスターホログラムとレ
プリカホログラムに於ける表面レリーフ格子は剥離され
るまでは互いに凹凸が嵌り合でいるため剥離されるレプ
リカホログラムがマスターホログラムに対して傾く部分
で互いの凹凸が凹凸配列方向に力を及ぼし合うことにな
る。紫外線硬化樹脂は硬化した状態に於いてもマスター
ホログラムの表面に比して柔らかいので、この力の作用
により凹凸配列方向へ変形し倒れ角βが形成される。

この倒れ角βは以下にのべるようにレプリカホログラム
をマスターホログラムから剥離させる際の条件の調整に
より制御でき、実験によればβ〈１５度の範囲で所望の
倒れ角を実現できた。

第１図（Ｄ）はマスターホログラム２からレプリカホロ
グラム１０を剥離させる装置を示している。

マスターホログラム２はステッピングモーターＭ１で回
転させる。一方、ステッピングモーターＭ２によりネジ
棒３Ａを回転させて抑え部材３Ｂを矢印方向へ移動させ
つつ、ステッピングモーターＭ３でネジ棒４Ａを回転さ
せ剥離部材４Ｂを矢印方向へ移動させてレプリカホログ
ラム１０に剥離力を作用させる。

このようにして剥離を行う際、レプリカホログラム１０
における「倒れ角」を制御する要因としては抑え部材３
Ｂの移動速度と剥離部材４Ｂの移動速度とマスターホロ
グラムの回転速度とがあり、これらを調整して倒れ角を
制御することができる。

第１図（Ｅ）に示すように剥離されつつあるレプリカホ
ログラム１０の剥離部近傍のホログラム表面とマスター
ホログラム２の表面とのなす角Ｘを剥離角と称する。剥
離角は抑え部材３Ｂと剥離部材４Ｂの移動速度により定
まり、倒れ角制御に大きな影響を与える。また抑え部材
３Ｂの移動速度を剥離速度と称する。

さて、第１図（Ｃ）は倒れ角αを持つレプリカホログラ
ムのホログラム格子にレーザー光束りを入射させた状態
を示している。入射角を０２、回折角を０３とすると、
これら入射角・回折角は前述の式（１）を満足する。

倒れ角αがあると、ホログラム格子の実質的ピッチはマ
スターホログラムに於けるピッチｄに対して、ｄ−ｃｏ
ｓα　となるがαの大きさを５度程度の微小角に設定す
ればｄ−ｃｏｓα勾ｄであり、ブラック角はマスターホ
ログラムにおけるブラック角θ。

と実質的に同一である。倒れ角αの存在があるとブラッ
ク条件は、 ブラック角θ＝（θ２−α）＃（θ３＋α）＃θ。

に対して成り立ち、このとき最大の回折効率が得られる
。

即ち、第３図に於いて曲線３−１をマスターホログラム
の回折効率とするとこれは入射角がブラック角Ｏ６であ
るとき最大値をとる。しかるにマスターホログラムから
転写されたレプリカホログラムが倒れ角αを有すると回
折効率は第３図の曲線３−２の如きものとなり回折効率
最大は入射角がθ。

−αのときに最大となる。即ちマスターホログラムに於
けるブラック角Ｏ８から倒れ角αだけ入射角をずらすこ
とにより最大の回折効率で回折光を発生させることがで
きる。

レプリカホログラムのホログラム格子に対する入射角θ
２と回折角θ３が上記関係を満足すると、回折角と入射
角とは２αだけ異なることになる、反射−１次光は常に
回折光と対称に発生するから反射−１次光と被走査体か
らの戻り光束との間にも２αの方向ずれが生ずることに
なる。

このようにして入射光束と被走査体からの反射光束を分
離できる。

［実施例コ 以下、具体的な実施例に即して説明する。

第２図に示す実施例は、光走査読取装置の１例であるバ
ーコード読取装置である。

図示されないレーザー光源からのレーザー光束りは集束
性であってガラス板１３の中央部に小さく蒸着された蒸
着ミラー１４により反射され、さらにミラー１５に反射
されたのち、モーター２で回転されるホログラムディス
ク１００のホログラム格子に入射し回折光Ｌ１と反射−
１次光Ｌ２を発生する。ホログラムディスク１００はそ
のホログラム格子がレプリカホログラム１０（第１図参
照）で構成されたものであリホログラフ格子は倒れ角α
を有する。

回折光り、はミラー１７に反射され、バーコードを有す
る被走査体３０上に集光する。そしてホログラムディス
ク１００の回転とともに回折光Ｌ１は偏向してバーコー
ドを走査する。

被走査体３０からの反射光束はミラー１７により反射さ
れホログラムディスク１００のホログラム格子により回
折される。この回折は入射レーザー光束りと同方向逆向
きに生じ、回折された光束はミラー１５に反射され、さ
らにガラス板１３を透過して集光レンズ１９により受光
素子２１上に集光される。かくしてバーコードの情報は
電気信号に変換されて読取られる。

さてホログラムディスクのレプリカホログラムは、使用
レーザー光束に対しブラック角が３５度であるようなマ
スターホログラムから転写され、その倒れ角αは５度に
設定された。

このような倒れ角を実現するためレプリカホログラムの
剥離条件として、第１図（Ｄ）に示す如き剥離装置を用
い、剥離角：８度、剥離速度：０．５５ｍｍ／ｓｅｃ、
マスターホログラムの回転速度：４度／ｓｅｃに設定し
て、所望の結果を得た。

このようなレプリカホログラムのホログラム格子を持つ
ホログラムディスク１００に対し、レーザー光束りの入
射角を３０度に設定した。その結果、回折光り、の回折
角は略４０度となり、入射レーザー光束りと反射−１次
光Ｌ２との間に１０度のずれが生じた。従ってミラー１
５０大きさと配設位置を調整して反射−１次光Ｌ２がミ
ラー１５に入射しないようにすることができ、反射−１
次光が受光部に入射するのを防止することができた。

また回折効率は最大であり、十分な光強度をもって被走
査体３０の走査を行うことができた。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光走査読取装置を提供でき
る。

この装置は上記の如き構成となっているから、ホログラ
ムディスクのホログラム格子による反射−１次光の影響
による読取信号のＳ／Ｎ比の低下を防止しつつ、しかも
ホログラム格子による最大の回折効率により十分な光強
度を持った光束で光走査を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴の一端をなす倒れ角を持つレプリ
カホログラムのホログラム格子を説明するだめの図、第
２図は本発明の１実施例を示す図、第３図は倒れ角と回
折効率の関係を説明するための図、第４図は発明の詳細
な説明するための図である。 ＩＡ、、、レプリカホログラムのアクリル基板、ＩＢ。 ０．倒れ角を有するホログラム格子、２００．マスター
ホログラム、Ｌ５０．レーザー光束、Ｌ＋、、、回折先
見 ？ 因 墨 ■ ／′７ｆ−）４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源からのレーザー光束をホログラムスキャナーにより
   偏向させて被走査体を走査し、被走査体による反射光束
   を上記ホログラムスキャナーのホログラムディスクを介
   して受光部へ導き被走査体上の情報を読取る装置であっ
   て、 ホログラムディスクのホログラムとして、２光束等角干
   渉により作製されたマスターホログラムから転写され、
   ホログラム格子にαの倒れ角を与えられたレプリカホロ
   グラムを用い、 ホログラムディスクのホログラムへの入射角をマスター
   ホログラムに於けるブラック角からαだけずらすことに
   より、入射レーザー光束の入射方向と反射−１次光の方
   向とを２αだけずらし、反射−１次光が受光部へ戻らな
   いように構成したことを特徴とする光走査読取装置。