JPH0354682A - ホログラムを用いたレーザバーコードスキャナ - 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、ホログラムディスクを用いたレーザバーコー
ドスキャナに関する。

従来の技術 従来におけるレーザバーコードスキャナの例を以下順次
説明していく。

まず、その第一の従来例として、特開昭６０−２　５　
４．　ｌ　ｌ　２号公報に開示されているように、ホロ
グラムディスクを２層構造とし、しかも、それらの層は
逆傾向の回折方向を有しており、そのうち゛少なくとも
１つの層は回転軸に対して軸対称に形成されたものとな
っている。この場合、光源の波長変動等により走査面に
おける集束位置がずれるのを防止している。

その第この従来例として、特開昭６３−２１８９１４号
公報に間示されているように、読取窓上に互いに交差す
る少なくとも２個の帯状ホログラムが形成されており、
出射光がこれらの帯状ホログラムを通過することにより
偏向されて被読取媒体用の走査光となるものであり、こ
れにより装置のコンパクト化を図ることができる。

その第三の従来例として、特開昭６　３　−　１．　５
　６２９３号公報に開示されているように、走査方向の
異なる複数個の走査線からなる走査パターンを形成する
レーザ光走査装置において、走査線に対応して設けられ
た複数個のミラーからなるミラー群と、このミラー群に
おける反射光をさらに反射させ外部に直接出射する１個
の底面共通ミラーを有したものであり、これにより装置
全体のコンパクト化を図っている。

その第四の従来例として、回転するディスク上（こ設け
たホログラムに光ビームを照射して走査線を描き、読取
りを行う物体面に照射しその反射光を走査に用いた同じ
ホログラム、或いは、そのホログラムと同じ位置に焦点
を有する集光用ホログラムを用い、これにより信号を検
知して情報の読取りを行っている。

発明が解決しようとする課題 第一の従来例の場合、回折格子を２つ有し、片方の回折
格子が波長変動により光ビームの走査線方向の不連続移
動を発生させ、もう片方の回折格子がその不連続な動き
を逆方向に動かし相殺し、これにより波長変動による不
連続な光ビームの動きを少なくするものである。

しかし、この方法は、走査幅がＯでない場合に光ビーム
を垂直に入射させない限り、走査線方向（主走査方向と
呼ぶ）の不連続な動きは防止することができない。また
、走査線に垂直な方向（副走査方向と呼ぶ）の動きを防
止することはできるが、しかし、この装置をバーコード
リーダに応用した場合、走査線方向の不連続な動きが読
取り誤差の原因となる。

第この従来例の場合、読取窓上に交差する帯状ホログラ
ムをおくことにより、交差走査線を描き装置のコンパク
ト化を図ることはできるが、しかし、この場合、相異す
る角度で交わる走査線の本数が多いと、その分、ホログ
ラムを厚く重ねなければならず、作成に高度な技術を要
し、しかも、光利用効率が低下するという欠点がある。

第三の従来例の場合、走査線を作るミラー群を設け、そ
の後、ミラー群の光を共通ミラーにより直接外部へ反射
させることにより装置全体のコンパクト化を図ることは
できるが、しかし、このような構造においては共通ミラ
ーに至るまでの光学系で光の向きをある程度変えておく
必要があり、外部に直接光を出射する直前か合成する固
定ホロプレートの直前に配置しなければならないという
設計上の制限があり、設計の自由度が狭い。

第四の従来例の場合、光ビームをホログラムディスクに
垂直、或いは、ブラック角で入射させると、反射光やそ
の反射の１次光が受光素子に入射する恐れがあり、これ
を防ぐためには、垂直入射や、ブラック角より入射角を
傾けなければならない。しかし、このようにすると、収
差が発生しやすく光ビームの形が変形しやすくなり、こ
のためこれを補正する特別な露光方法を要することにな
り、また、波長変動の影響も生じることになる。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明は、レーザ光源から出射された光をホログラ
ムディスクに導き、このホログラムディスクからの光に
よりバーコード面上を走査し、そのバーコード面からの
反射光を受光素子により検出して前記バーコード面の情
報の読取りを行うレーザバーコードスキャナにおいて、
前記レーザ光源から出射された光を前記ホログラムディ
スクに垂直に入射させる垂直入射手段を設けた。

請求項２記載の発明は、レーザ光源から出射された光を
ホログラムディスクに導き、このホログラムディスクか
らの光によりバーコード面上を走査し、そのバーコード
面からの反射光を受光素子により検出して前記バーコー
ド面の情報の読取りを行うレーザバーコードスキャナに
おいて、前記レーザ光源から出射された光を前記ホログ
ラムディスクに垂直に入射させる垂直入射手段を設け、
この垂直入射手段により前記ホログラムディスクに垂直
に入射し回折された光を反射させる複数枚のミラーを設
けた。

請求項３記載の発明は、レーザ光源から出射された光を
ホログラムディスクに導き、このホログラムディスクか
らの光によりバーコード面上を走査し、そのバーコード
面からの反射光を受光素子により検出して前記バーコー
ド面の情報の読取りを行うレーザバーコードスキャナに
おいて、前記レーザ光源から出射された光を前記ホログ
ラムディスクに垂直に入射させる垂直入射手段を設け、
この垂直入射手段により前記ホログラムディスクに垂直
に入射し回折された光を反射させこの反射された光を反
射ミラーに導く共通ミラーを設けた。

請求項４記載の発明は、レーザ光源から出射された光を
ホログラムディスクに導き、このホログラムディスクか
らの光によりバーコード面上を走査し、そのバーコード
面からの反射光を受光素子により検出して前記バーコー
ド面の情報の読取りを行うレーザバーコードスキャナに
おいて、前記レーザ光源から出射された光を前記ホログ
ラムディスクに垂直に入射させる垂直入射手段を設け、
この垂直入射手段により前記ホログラムディスクに垂直
に入射し回折された光を反射させるミラーを設け、前記
ホログラムディスクと同一の回転軸をもつ面内に前記ミ
ラーにより反射され再び前記ホログラムディスク付近へ
戻された光が導かれる光学部材を配設した。

請求項５記載の発明は、レーザ光源から出射された光を
ホログラムディスクに導き、このホログラムディスクか
らの光によりバーコード面上を走査し、そのバーコード
面からの反射光を受光素子により検出して前記バーコー
ド面の情報の読取りを行うレーザバーコードスキャナに
おいて，前記レーザ光源から出射された光を前記ホログ
ラムディスクに垂直に入射させる垂直入射手段を設け、
この垂直入射手段により前記ホログラムディスクに垂直
に入射し回折された光を反射させるミラーを設け、前記
レーザ光源より出射された光が前記バーコード面に導か
れる入射光路と前記バーコード面により反射され前記受
光素子に導かれる受光光路とが互いに回転軸に対して対
称な別個の光路になるように受光光学系を配設した。

作用 請求項１記載の発明により、垂直入射手段によりホログ
ラムディスクに光ビームを垂直に入射させることにより
、その光ビームは常にそのホログラムディスクに形成さ
れたグレーティングの格子ベクトルの方向に回折するた
め、これにより主走査方向の波長変動によるビーム位置
の変動を生じさせなくなる。

請求項２記載の発明により、垂直入射手段によりグレー
ティングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームを複
数枚のミラーにより反射させることにより互いに交差す
る複数本の走査線を描くことができる。

請求項３記載の発明により、垂直入射手段によりグレー
ティングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームを共
通ミラーにより反射させた後、反射ミラーへ入射させる
ことにより、光路長を長くとり走査幅を大きくとること
ができ、しかも、装置全体をコンパクト化することがで
きる。

請求項４記載の発明により、垂直入射手段によりグレー
テイングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームをミ
ラーにより反射させ、その反射され再びホログラムディ
スク付近へ戻された光を光学部材に入射させることによ
り，走査線の走査角をより一段と広げることができ、し
かも、装置のコンパクト化を図ることができる。

請求項５記載の発明により、垂直入射手段によりグレー
ティングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームをミ
ラーにより反射させ、この反射された光をホログラムデ
ィスク付近に戻し光軸を含む面にほぼ沿うように走査さ
せ、その反射された光を出射光学系（垂直入射手段）と
対称に配設した受光光学系に導くことにより、入射光路
と受光光路とを回転軸に対称に別個に設けることができ
るため、これにより直接入射しホログラムディスクによ
り反射された光がノイズ光として直接受光素子に入射す
るのを防ぐことができる。また、回転軸に全く対称な光
学系であるため、信号光が出射側光路に沿って戻る光学
系と同様に、外乱光が受光素子に入射しにくくなる。

実施例 まず、請求項ｌ記載の発明の一実施例を第１図ないし第
４図に基づいて説明する。第１図は、レ一ザ光源として
の半導体レーザ■から出射された光ビームをホログラム
ディスク２に垂直に入射させる垂直入射手段３を示した
ものである。この場合、垂直入射手段３は、コリメート
レンズ４と反射ミラー５とにより構成されている。

このような構成において、半導体レーザ１から出射され
た光ビームは、コリメートレンズ４により平行化された
後、反射ミラー５により反射され、ホログラムディスク
２の面上に形成されたホログラム６（以下、グレーテイ
ングと呼ぶ）に垂直に入射する。この時、その垂直に入
射した光ビームは、第２図（ａ）（ｂ）ないし第４図（
ａ）（ｂ）に示すように、常にグレーテイング６の格子
ベクトルＶの方向に回折する作用がある。このように入
射した光ビームが常に格子ベクトルＶの方向に回折する
作用は、主走査方向の波長変動による光ビームの位置変
動を生じさせないため読取り誤差が生じるようなことは
なく、これにより、バーコードリ一ダのように縦長の線
を読むのに適している。なお、この場合、光ビームは偏
向するすべての方向で深度やビーム径を同じにするため
円形のビームをグレーテイング６に入射させる。

次に、請求項２記載の発明の一実施例を第５図に基づい
て説明する。半導体レーザ１から出射された光ビームが
垂直入射手段３によりホログラムディスク２に垂直に入
射し回折された光が通過する光路上には、複数枚のミラ
ー７が回りに配設されている。前記ミラー７はモータ９
の一端に取付けられ、このモータ９はホログラムディス
ク２を支持するために取付けられた遮光板８と連結され
ている。この場合、ホログラムディスク２を通過した光
は、第５図のように２方向に回折されるが、一方の回折
光は遮光板８により遮光された形となっている。

このような構成において、半導体レーザ１から出射され
た光ビームは、垂直入射手段３によりホログラムディス
ク２に垂直に入射しそのグレーティング６の格子ベクト
ル■の方向に回折される。

この時、ホログラムディスク２に形威されるグレーティ
ング６の格子ベクトルＶの方向がその回転軸に対して軸
対称に向くので、複数枚のミラー７によって反射させる
ことによって、複数本或いは１本からなる互いに交差す
る走査線１０を繰返し描くことができる。このように走
査線１０の本数を増やすことによって、読取り誤差の少
ない信頼性の高い装置を得ることができる。

次に、請求項３記載の発明の一実施例を第６図に基づい
て説明する。これは、請求項２記載の発明の実施例にお
ける複数枚のミラー７の代わりに共通ミラー１１を配設
したものである。

すなわち、ホログラムディスク２により円錐の底面の円
周の如く回折され走査された光を共通ミラーｌ１に反射
させ、その後、反射ミラー１２により反射させることに
よって，互いに交差する複数本の走査線を描くことがで
きる。また、このように共通ミラー１１を用いたことに
より、ミラー枚数を少なくして幅広い走査線を描くこと
ができるため、安価でコンパクトな装置を得ることがで
きる。

次に、請求項４記載の発明の一実施例を第７図（ａ）（
ｂ）ないし第１０図に基づいて説明する。本実施例は、
走査線の走査角を拡大するための一例を示すものである
。

すなわち、垂直入射手段３や、ホログラムディスク２に
より回折された光を反射させるミラー７を用いる他に、
第７図（ｂ）に示すように、走査線の走査幅を拡大する
ために光学部材としてのグレーティング１３を、ホログ
ラムディスク２と同一の回転軸をもつ面内、ここでは、
そのホログラムディスク２の面上に形成した。

そこで、その走査角を拡大できる理由を第８図に基づい
て説明する。今、二次元平面内を光がはい回ると仮定す
ると、ホログラムディスク２がＯだけ回転した場合、ミ
ラー７で反射された光も、基準線Ｑに対してはθ傾いて
戻ってくる。そして、その光はホログラムディスク２面
上に形成されたグレーティング６に入射角２θで入射し
て、基準線氾に対して３θで偏向する６実際には、この
ような二次元平面内で走査するわけではないので、３θ
よりも小さくなるが、概してホログラムディスク２の回
転角よりも大きな角度で走査することができ、これによ
り、走査線の走査角を拡大することができると共に、途
中の光学系を小さくすることができる。

また、光学部材としては上述したグレーティング１３の
他に、第９図に示すように、回転軸上にホログラムディ
スク２と同一の回転軸をもちしかもホログラムディスク
２と同一の回転数をもつ回転ミラーｌ４を用いたり、ま
た、第１０図に示すように、曲面形状の回転ミラー｛５
とレンズｌ６とを組み合せて用いることができる。この
場合、曲面形状の回転ミラー１５やホログラムディスク
２に形成されるグレーティング６に集光機能を持たせる
ことによって，図示しない受光素子に受光される光の光
路を長くとる必要がないため、装置全体の構或をコンパ
クト化することができると共に、検出される信号のＳＮ
の低下を防ぎ受光効率を一段と上げることができる。

なお、回折光を反射して走査光を作るミラーとしては、
第７図（ａ）に示すような複数枚からなるミラー７や、
第９図及び第↓Ｏ図に示すようなミラー１７を用いるこ
とができる。

次に、請求項５記載の発明の一実施例を第１１図（ａ）
（ｂ）ないし第１３図（ａ）（ｂ）に基づいて説明する
。これは、レーザ光源から出射された光が回転ミラー２
２により反射されバーコード面２３に導かれる入射光路
と、このバーコード面２３からの反射光が少なくとも最
初に入射する回転ミラー２２に導かれる受光光路とが回
転軸に対称に別個になるように構成したものである。

すなわち、第１１図（ａ）において、垂直入射手段３や
、回折光を反射させるミラー■８を設ける他に、ホログ
ラムディスク２により回折された光がミラーｌ８により
反射され走査光となり、受光素子１９に導かれる間の光
路上に受光光学系２０を配設した。具体的には、半導体
レーザｌから出射された光が垂直入射手段３としてのコ
リメートレンズ４や反射ミラー５を介した後、ホログラ
ムディスク２の面に垂直に入射し回折され、その回折光
がミラーｌ８により反射され作成される走査光が反射ミ
ラー２Ｌ、回転ミラー２２により順次反射されてバーコ
ード面２３に導かれるまでの入射光路Ａと、そのバーコ
ード面２３からの反射光が回転ミラー２２，反射ミラー
２ｔ、ミラー１８を順次介して、ホログラムディスク２
を通過し、反射ミラー２ｌにより反射され、集光レンズ
２４により集光されて受光素子ｌ９に導かれるまでの受
光光路Ｂとが、互いに交差せず別光路となるように受光
光学系２０を配設した。また、この場合、回転ミラー２
２とバーコード面２３との間の光の進行経路は、出射側
と受光側とが近接して対称となるようにした。これによ
り、その受光光学系２０は，これまで述べた一連のミラ
ー■８、反射ミラー２ｌ、回転ミラー２２等により構成
されるものである。なお、本実施例においては、入射光
路Ａと受光光路Ｂとは、この場合、ある特定の面に対し
て対称性をなすように配置されている。

従って、このように入射光路Ａと受光光路Ｂとを各々別
個に設けたことによって，従来のようにそれら入射光路
Ａと受光光路Ｂとを同一の光軸として用いそこに受光素
子ｌ９を配設した際にホログラムディスク２の面に垂直
に入射し反射されて生じる反射光がノイズ光となって受
光素子ｌ９に検出されるようなことがなくなるため、こ
れによリ信号検出の信頼性を一段と上げることができる
。

また、２つの光路が対称で特に近接しているため、受光
素子ｌ９には信号光以外の外乱光が入りにくくなってい
る。

また、第１２図及び第１３図（ａ）は、入射光路Ａと受
光光路Ｂとを別個に設ける他の構成例を示したものであ
り，このように受光光学系２０を各々任意に設定した方
向に配設することにより設計の自由度を上げる二とがで
き，これにより装置全体の構成を一層コンパクト化する
ことができる。

発明の効果 請求項１記載の発明では、垂直入射手段によりホログラ
ムディスクに光ビームを垂直に入射させるようにしたの
で、そのホログラムディスクを通過した光ビームは常に
そのホログラムディスクに形成されたグレーティングの
格子ベクトル方向に回折するようになり、これにより、
主走査方向の波長変動によるビーム位置の変動をなくす
ことができるため、従来のような波長変動による読取り
誤差を生じるようなことをなくすことができるものであ
る。

請求項２記載の允明では、垂直入射手段によりグレーテ
ィングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームを複数
枚のミラーにより反射させるようにしたので、互いに交
差する複数本の走査線を描くことができ、これにより読
取り精度を上げることができるものである。

請求項３記載の発明では、垂直入射手段によりグレーテ
ィングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームを共通
ミラーにより反射させるようにしたので、少ないミラー
数で長い光路を折りたたみ長い走査線を描くことができ
、これにより装置全体の構成を一段とコンパクト化する
ことができるものである。

請求項４記載の発明では、乗直入射手段によりグレーテ
ィングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームをミラ
ーにより反射させ、その反射された光をホログラムディ
スク付近に戻しそのホログラムディスクと同一の回転軸
をもつ面内に設けられた光学部材に入射させるようにし
たので、走査線の走査角をより一段と広げることができ
、また、光学部材に集光機能を持たせることによって、
受光素子に検出される光の光路を長くとる必要がななく
なり、これにより装置全体の構成をコンパクト化するこ
とができると共に、検出信号のＳＮの低下を防いで受光
効率を一段と上げることができるものである。

請求項５記載の発明では、垂直入射手段によりグレーテ
ィングの格子ベクトル方向に偏向された光ビームをミラ
ーにより反射させ、その反射された光を受光光学系に導
くようにしたので、入射光路と受光光路とを別個に設け
ることができ、これによりホログラムディスクにより反
射された光がノイズ光として受光素子に入射するのを防
ぐことができるため、信号検出の信頼性を一段と高める
ことができるものである。また、物体に照射される光路
と反射散乱されて戻る光路が対称で近接しているため、
外乱光が光路に乗って受光素子に入らなくなり、これに
より信号のＳＮも一段と向上させる二とができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例である垂直入射
手段の様子を示す斜視図、第２図ないし第４図は入射光
を垂直に入射させた時にその入射光が格子ベクトルの方
向に回折する様子を示す説明図、第５図は請求項２記載
の発明の一実施例を示す側面図、第６図は請求項３記載
の発明の一実施例を示す側面図、第７図（ａ）は請求項
４記載の発明の一実施例を示す側面図、第７図（ｂ）は
そのホログラムディスクの平面図、第８図は走査線の走
査角が拡大する原理を説明する説明図，第９図及び第１
０図は第７図（ａ）の変形例を示す側面図、第１１図（
ａ）は請求項５記載の発明の一実施例を示す側面図、第
１１図（ｂ）はその平面図、第ｌ２図及び第１３図（ａ
）は第ｌ１図（ａ）の変形例を示す側面図、第１３図（
ｂ）は第１１図（ａ）のホログラムディスクの平面図で
ある。 １・・・レーザ光源、２・・・ホログラムディスク、３
・垂直入射手段、７・・・ミラー　１１・・・共通ミラ
ー１２・・・反射ミラー、１３，１４．１５・・・光学
部材、１７．１８・・ミラー　１９・・・受光素子、２
０・・・受光光学系、２３・・・バーコード面、Ａ・・
・入射光路、Ｂ・・・受光光路 出　願　人　　　　株式会社　リ　コ　ー一ろ ７１ 図 Ｊ０ （ Ｚ図 ３ ３ 図 プｌＬ　図 一ろ ７児 （ａ） （ｂ） γ ３ ６ 図 ３　９　図 ス ，％　，１０　財 呻 咽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源から出射された光をホログラムディスク
   に導き、このホログラムディスクからの光によりバーコ
   ード面上を走査し、そのバーコード面からの反射光を受
   光素子により検出して前記バーコード面の情報の読取り
   を行うレーザバーコードスキャナにおいて、前記レーザ
   光源から出射された光を前記ホログラムディスクに垂直
   に入射させる垂直入射手段を設けたことを特徴とするホ
   ログラムを用いたレーザバーコードスキャナ。 ２、レーザ光源から出射された光をホログラムディスク
   に導き、このホログラムディスクからの光によりバーコ
   ード面上を走査し、そのバーコード面からの反射光を受
   光素子により検出して前記バーコード面の情報の読取り
   を行うレーザバーコードスキャナにおいて、前記レーザ
   光源から出射された光を前記ホログラムディスクに垂直
   に入射させる垂直入射手段を設け、この垂直入射手段に
   より前記ホログラムディスクに垂直に入射し回折された
   光を反射させる複数枚のミラーを設けたことを特徴とす
   るホログラムを用いたレーザバーコードスキャナ。 ３、レーザ光源から出射された光をホログラムディスク
   に導き、このホログラムディスクからの光によりバーコ
   ード面上を走査し、そのバーコード面からの反射光を受
   光素子により検出して前記バーコード面の情報の読取り
   を行うレーザバーコードスキャナにおいて、前記レーザ
   光源から出射された光を前記ホログラムディスクに垂直
   に入射させる垂直入射手段を設け、この垂直入射手段に
   より前記ホログラムディスクに垂直に入射し回折された
   光を反射させこの反射された光を反射ミラーに導く共通
   ミラーを設けたことを特徴とするホログラムを用いたレ
   ーザバーコードスキャナ。 ４、レーザ光源から出射された光をホログラムディスク
   に導き、このホログラムディスクからの光によりバーコ
   ード面上を走査し、そのバーコード面からの反射光を受
   光素子により検出して前記バーコード面の情報の読取り
   を行うレーザバーコードスキャナにおいて、前記レーザ
   光源から出射された光を前記ホログラムディスクに垂直
   に入射させる垂直入射手段を設け、この垂直入射手段に
   より前記ホログラムディスクに垂直に入射し回折された
   光を反射させるミラーを設け、前記ホログラムディスク
   と同一の回転軸をもつ面内に前記ミラーにより反射され
   再び前記ホログラムディスク付近へ戻された光が導かれ
   る光学部材を配設したことを特徴とするホログラムを用
   いたレーザバーコードスキャナ。 ５、レーザ光源から出射された光をホログラムディスク
   に導き、このホログラムディスクからの光によりバーコ
   ード面上を走査し、そのバーコード面からの反射光を受
   光素子により検出して前記バーコード面の情報の読取り
   を行うレーザバーコードスキャナにおいて、前記レーザ
   光源から出射された光を前記ホログラムディスクに垂直
   に入射させる垂直入射手段を設け、この垂直入射手段に
   より前記ホログラムディスクに垂直に入射し回折された
   光を反射させるミラーを設け、前記レーザ光源より出射
   された光が前記バーコード面に導かれる入射光路と前記
   バーコード面により反射され前記受光素子に導かれる受
   光光路とが互いに回転軸に対し対称な別個の光路になる
   ように受光光学系を配設したことを特徴とするホログラ
   ムを用いたレーザバーコードスキャナ。