JPH04184583A

JPH04184583A - 記号読取装置

Info

Publication number: JPH04184583A
Application number: JP2314933A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakazawa; 敦中澤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-07-01

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〉この発明は、例えばバーコードリーダや光学式文字読取
装置（ＯＣＲ）なとのような物体の表面に形成したバー
コードや文字なとの記号を光学的に読み取る記号読取装
置に関する。

〈従来の技術〉近年、カードや包装パッケージなとに記録された文字や
バーコードを読み取り、即時にその内容を識別する光学
式文字読取装置やバーコード読取装置が広く利用されて
いる。これらの記号読取装置では、文字やバーコードな
どの記号を形成した記号面に対して一定距離以上離間し
た非接触の状態で読み取りができる機能か要求されるよ
うになりきている。すなわち、ベルトコンベア上を搬送
される種々の物体に形成したバーコードの読み取りを行
う場合なとには、読取装置から種々の距離に位置する記
号面と非接触の状態で当該記号の読み取りを行うことか
必要である。また、いわゆるハンドヘルドタイプの読取
装置なとでも、非接触による記号読取かできる機能か要
求されている。

例えば、上記のようなバーコードリーダでは、バーコー
ドか形成された記号面とバーコードリーダとの間の読取
可能な距離（以下「読取距離」という。）の下限から上
限までの範囲（以下「読取範囲」という。）か比較的広
くとれることか望ましい。

ところで、上記のバーコードリーダにおいては、近年、
光源として、小型で寿命の長い半導体レーザ等か用いら
れているが、半導体レーザ等によるレーザ光は拡散する
。これに対して、バーコードを読み取るためには、レー
ザビームの径か十分に絞り込まれていることか必要であ
り、通常、レンズによって絞り込んでいる。ところか、
このようにして得られたレーザビームは、平行光ではな
いため、焦点を持っており、実際の読み取りに際しては
、この焦点位置を中心とした一定の狭い範囲内でしか、
上記バーコードを読み取るに十分な読取解像力か得られ
ない。すなわち読取範囲か狭い。

そこで、読取範囲を拡げるために、光源やレンズ等を機
械的に移動させて、バーコードリーダ内での光路長を変
化させることにより、バーコードリーダと焦点位置との
間の距離を可変するようにしたものか提供されている（
例えば、特開平１−３０４５８９号公報或いは特開平２
−７１８２号公報参照）。また、焦点位置が互いに異な
る複数のレーザビーム発生手段を設けたものか提供され
ている（特開平２−１３３８９１号公報参照）。

〈発明か解決しようとする課題〉ところか、前者の光源等を機械的に移動させるものにお
いては、構造か複雑になりコストの上昇を招くと共に、
可動部分の増加により故障等、装置の信頼性が低下する
という問題かあった。

また、後者の複数のレーザビーム発生手段を設けたもの
においては、高価な半導体レーザ等を複数設けるので、
製造コストが高くなるという問題かあった。

この発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、読
取範囲か広く且つ構造か簡単で信頼性が高いと共にコス
ト安価な記号読取装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉上記問題を解決するためのこの発明の記号読取装置は、
筺体内に設けられたレーザビームを出射するレーザビー
ム出射手段から出射されたレーザビームを、筺体の開口
部を通して記号面に走査することにより、記号を読み取
る記号読取装置において、上記筺体内に、レーザビーム出射手段から出射されたレーザビームを、
開口部よりも広い角度範囲にわたって走査する回転型の
レーザビーム走査手段と、レーザビーム出射手段とレー
ザビーム走査手段との間に介在し、レーザビーム出射手
段からのレーザビームを、当該レーザビーム出射手段か
らレーザビーム走査手段までの光路長かそれぞれ異なる
複数の光路に分離させると共に、各光路のレーザビーム
の開口部からの同時出射か規制されるように、各光路の
レーザビームをそれぞれ異なる方向からレーザビーム走
査手段に導く光学手段とを具備することを特徴とするも
のである。

く作　用〉上記構成の記号読取装置によれば、レーザビーム出射手
段から出射されたレーザビームは、光学手段によって、
レーザビーム出射手段からレーザビーム走査手段までの
光路長か異なる複数の光路に分離され、これら異なる光
路のレーザビームは、それぞれ異なる方向からレーザビ
ーム走査手段に導かれ、レーザビーム走査手段の回転に
伴って走査され、開口部を通過して読取対象物を走査す
る。

このとき、異なる光路のレーザビームは、開口部から同
時に出射することが規制されているので、二重受光によ
る読取り不良が防止される。

また、各光路のレーザビームは、光路長を異ならせであ
るので、読取深度方向に沿った異なる位置にて各光路の
レーザビームの焦点か得られることになり、これにより
、微小ビームで走査する領域を増加させて長深度の読取
りが行える。

しかも、レーザビーム走査手段及びレーザビーム走査手
段の両者間の光路長を変化させるために、従来のように
両者の少なくとも一方を機械的に移動させて両者間の相
対位置を変化させるのではなく、両者の相対位置はその
ままで、光学手段によって光学的に両者間の光路長を変
化させるので、上記両者を相対移動させるだめの構造を
不要にすることかでき、構造の簡素化か図れる。

〈実施例〉以下、実施例を示す添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の記号読取装置の一実施例であるバーコ
ードリーダの基本的な構成を示す平面図である。同図を
参照して、このバーコードリーダは、開口部１１を有す
る筺体１の中に、半導体レーザを出射するレーザビーム
出射手段２、同出力光を走査する回転式のレーザビーム
走査手段を提供するポリゴンミラー３、レーザビーム出
射手段４とポリゴンミラー３との間に介在し、レーザビ
ーム出射手段２からのレーザビームを、２つの光路に分
離し、光路長を異ならせた状態で且つ異なる方向からポ
リゴンミラー３に導く光学手段４とを主要部として備え
ている。

また、筺体ｌ内には、ポリゴンミラー３を第１図におい
て時計回りに回転駆動するモータ（図示せず）、開口部
１１から照射され、記号面としてのバーコード面５に当
たって反射されてきた反射光を受光用開口部１２を通し
て集光する集光レンズ７、この集光レンズ７を通して集
光された反射光を受光するフォトダイオード等の受光素
子８、受光素子８の出力信号を波形整形、二値化して記
号面に対応する信号を得、この信号に基づきバーコード
６の内容を識別する処理部９を収容している。

筺体１は、金属や樹脂等からなる。この筺体１は、据置
タイプのものであってもハンドベルトタイプのものであ
っても良い。

開口部１１は、レーザビームか筺体１の外へ出射するた
めのものである。この開口部１１は、レーザビームの筺
体１外への出射を制限することのできる格子状のもので
あっても良い。また、開口部１１は、レーザビームを通
過させる機能を果たせば良いのであって、例えば開口部
１１が、ガラスによって、或いはレーザビームの波長以
外の波長の光りの透過を減衰させるフィルタによって覆
われていても良い。

ポリゴンミラー３は、回転軸線４１に平行な６つの反射
面３ａを、その周方向に沿って配設している。各反射面
３ａは、回転軸線３１に対して等距離にあると共に、隣
接する反射面３ａとうしが互いに１２０°の角度をなし
ている。したがって、このポリゴンミラー３に導かれた
レーザビームは、ポリゴンミラー３の回転に伴って、１
２０’の走査角で走査される。詳細には、第１図及び第
２図を参照して、開口部１１の中心と回転軸線４１とを
結ぶ中心線ｍを境にして左右に６００の範囲でレーザビ
ームが振られる。

これに対して、開口部１１を通過可能なレーザビームの
範囲か、上記の走査角の１２０°のうちの中央の４０°
の範囲になるように、開口部１１とポリゴンミラー４と
の距離、及び開口部１１の幅か設定されている。詳細に
は、第２図において中心線ｍを境にして左右に２０°ず
つの範囲て、レーザビームが開口部１１から出射可能で
ある。

レーザビーム出射手段２は、半導体レーサ或いはヘリウ
ム・ネオン・レーザを出力するレーザビーム発振装置２
１．このレーザビーム発振装置２１からの出力光を収束
させるレンズ２２、及び絞り（図示せず）により構成さ
れる。このように、レンズ２２及び上記絞りで絞ること
により、レーザビームのビーム径か、バーコードリーダ
から所定の距離（通常、２００〜３００１ｎＩｎ程度）
で最も小さくなるようにしである。

光学手段４は、レーザビーム出射手段２からのレーザビ
ームを光路Ｌｌ（第１図、第３図ないし第５図において
実線で示す）及び光路Ｌ２（第１図、第３図ないし第５
図において破線て示す）に分離する光路分離手段を提供
するハーフミラ−４ｌｌ及び光路Ｌ２上に順次に配置さ
れたミラー４２，４３．４４により構成されている。

光路Ｌｌは、第１図において中心線ｍに対して３０°の
角度をなす右方向から、ハーフミラ−４１を介してポリ
ゴンミラー３に到達する経路である。光路Ｌ２は、ハー
フミラ−４１、ミラー４２、ミラー４３及びミラー４４
を介して、第１図において中心線ｍに対して３０°の角
度をなす左方向（中心線ｍを挟んで光路Ｌｌに対して対
称の方向）からポリゴンミラー３に到達する経路である
。

次に、このバーコードリーダの動作を第１図、第３図な
いし第５図に基づいて説明する。

第３図は、回転軸線３１を通過する、ポリゴンミラー３
の反射面３ａの法線ｐか、中心線ｍに対してなす角度θ
（ポリゴンミラー３の回転方向をプラス側、半回転方向
をマイナス側とする。）か＝２５°である状態を示して
いる。この状態で、光路Ｌ２のレーザビームは、反射面
３ａの法線ｒに対する角度βか５°で入射するので、同
じく法線ｒに対して５°の角度で反射される。すなわち
、光路Ｌ２のレーザビームは、中心線ｍに対して２０°
の角度で反射されるので、開口部１１の左端１１ａから
筺体１外へ出射され、バーコード面５に到達する。この
とき、光路Ｌ１のレーザビームは、法線ｒに対して５５
°の角度で入射するので、中心線ｍに対して８０°の角
度で反射され、筺体１外へ出射されることかない。

上記の第３図の状態から、ポリゴンミラー３か時計回り
に回転していくに伴って、光路Ｌ２のレーザビームが、
開口部１１の左端１１ａから右端１１ｂへ向かって走査
されていく。そして、ポリゴンミラー３かさらに回転し
て、第１図の状態を経て、第３図に示すように法線ｐの
中心線ｍに対する角度θが−５６の状態になると、角度
βが２５６となって、光路Ｌ２のレーザビームか、開口
部１１の右端Ｊｌｂの近傍から筺体１外へ出射する。こ
のとき、光路Ｌｌのレーザビームは、中心線ｍに対して
４０°の角度て反射されるので、筺体ｌの外へ出射され
ない。

第４図の状態からさらにポリゴンミラー３か回転される
と、光路Ｌ２のレーザビームは、開口部１１から出射さ
れなくなる。そして、第５図に示すように、法線ｐの中
心線ｍに対する角度θかｌＯｏになる状態までポリゴン
ミラー３か回転すると、光路Ｌ１のレーザビームか、法
線ｒに対する角度ηか２５°で反射面３ａに入射するの
で、開口部１１の左端１１ａの近傍から筺体ｌ外へ出射
する。そして、ポリゴンミラー３のさらなる回転に伴っ
て、光路Ｌ１のレーザビームが開口部１１の右端１１ｂ
側へ走査される。

回転される各反射面３ａにおいて上記のような動作が繰
り返される。ここで、レーザビーム出射手段２からポ勺
ゴンミラ−３に到る光路長が、光路Ｌｌと光路Ｌ２とで
異なるので、すなわち筺体ｌ内において光路長か異なる
ので、各光路によるレーザビームの焦点位置ｅ、ｆと筺
体１との距離か、第６図（ａ）、　（ｂｌに示すように
、相違することになる。光路Ｌｌに対応する第６図（ｂ
ｌに示す場合の焦点位置ｅか、光路Ｌ２に対応する第６
図（ａｌに示す場合の焦点位置ｆよりも、筺体ｌがら遠
い位置にある。そして、バーコードリーダ全体としての
読取範囲Ｑは、光路Ｌｌのレーザビームによる読取範囲
Ｑｌと光路Ｌ２のレーザビームによる読取範囲Ｑ２とを
重ね合わせたものとなり、広範囲な読取範囲か得られる
。なお、焦点位置ｅと焦点位置ｆとの間の距離Ｓか、光
路Ｌ＋と光路Ｌ２との光路長差に相当する。

以上説明したように、光学手段４によって分離された各
光路Ｌｌ、Ｌ２のレーザビームの光路長を異ならせであ
るので、読取深度方向に沿った異なる位置にて各光路Ｌ
ｌ、Ｌ２のレーザビームの焦点が得られることになり、
これにより、微小ビームで走査する領域を増加させて広
い読取範囲を得ることができる。しかも、上記光路長は
、光学手段によって光学的に変化され、機械的な移動に
よって変化されるものではないので、上記機械的移動の
ための構造を不要にして、構造の簡素化を図ることがで
き、これにより装置の信頼性を向上させると共にコスト
を安価にすることができる。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、第７図（ａ）、　（ｂｌに示すように、ポ
リゴンミラー３に、回転軸線３１に対する傾斜角度が異
なる少なくとも２種類の反射面３ａ、３ｂを設けること
により、平行な２つの方向Ｃ，Ｄで走査することができ
る。この場合、例えばバーコード６に印刷汚れ等で読取
不能の箇所６ａがある場合に、読み取り可能な箇所を走
査させて読取性能を向上させることかできる。

また、光学手段４に、２つ以上のハーフミラ−を設けて
３つ以上の光路に分離させることもでき、その他、光学
手段としてプリズム機構等を用いた他の機構を採用する
こと等、この発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計
変更を施すことができる。

〈発明の効果〉この発明によれば、光学手段によって分離された各光路
のレーザビームは、光路長を異ならせであるので、読取
深度方向に沿った異なる位置にて各光路のレーザビーム
の焦点が得られることになり、これにより、微小ビーム
で走査する領域を増加させて広い読取範囲を得ることか
できる。しかも、上記光路長は、光学手段によって光学
的に変化され、機械的な移動によって変化されるもので
はないので、上記機械的移動のための構造を不要にして
、構造の簡素化を図ることかでき、これにより装置の信
頼性を向上させると共にコストを安価にすることかでき
るという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の記号読取装置の一実施例であるバー
コードリーダの基本的な構成を概略化して示す平面図、第２図は走査角と開口部の関係を示す概略図、第３図な
いし第５図はバーコードリーダの動作を示す概略平面図
、第６図（ａｌ、　（ｂｌは焦点位置を示す概略図、第７
図ｆａｎ、　（ｂ）は他の実施例を示すポリゴンミラー
の側面図、第８図はその走査状懸を示す概略図である。ｌ・・・筺体、１１・・・開口部、２・・・レーザビーム走査手段、３・・・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）、４
・・・光学手段、Ｌｌ、Ｌ２・・・光路。特許出願人　住友電気工業株式会社代・埋入　弁理士　亀井弘勝（ほか２名）１　・・面体１１・・・開口部２・・・レーザビーム出射手段３・・・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）４・
・・光学手段Ｌｌ、Ｌ２・・・光路第１図第２図１・・・面体１１・・・開口部２“°°レーザビーム出射手段６・・・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）４・
・・光学手段Ｌｌ、Ｌ２・・・光路第６図１・・・ご体１１　・・・開口部２・・・レーザビーム出射手段３０．・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）４・
・・光学手段じ、Ｌ２・・・光路第４図１・・・筺体１１・・・開口部２・・・レーザビーム出射手段６・・・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）４・
・・光学手段１１、Ｌ２・・・光路第５図１・・・筺体第６図＋−−虹−−÷ ３１．・ポリゴンミラー（レーザビーム走査手段）第７
図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、筺体内に設けられたレーザビームを出射するレーザ
ビーム出射手段から出射されたレーザビームを、筺体の
開口部を通して記号面に走査することにより、記号を読
み取る記号読取装置において、上記筺体内に、レーザビーム出射手段から出射されたレーザビームを、
開口部よりも広い角度範囲にわたって走査する回転型の
レーザビーム走査手段と、レーザビーム出射手段とレーザビーム走査手段との間に
介在し、レーザビーム出射手段からのレーザビームを、
当該レーザビーム出射手段からレーザビーム走査手段ま
での光路長がそれぞれ異なる複数の光路に分離させると
共に、各光路のレーザビームの開口部からの同時出射が
規制されるように、各光路のレーザビームをそれぞれ異
なる方向からレーザビーム走査手段に導く光学手段とを
具備することを特徴とする記号読取装置。