JPH04211881A - 定置式バーコード読取装置 - Google Patents

定置式バーコード読取装置

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JPH04211881A
JPH04211881A JP3056789A JP5678991A JPH04211881A JP H04211881 A JPH04211881 A JP H04211881A JP 3056789 A JP3056789 A JP 3056789A JP 5678991 A JP5678991 A JP 5678991A JP H04211881 A JPH04211881 A JP H04211881A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、読取窓から外方向にそ
の読取窓面に対する法線面に向かって複数方向に走査す
る複数のレーザビームを放射し読取窓の外部を移動する
バーコードを読取る定置式バーコード読取装置に関する
。
【０００２】
【従来の技術】定置式バーコード読取装置としては図１
３に示すものが知られている。これはレーザ発振器１か
ら出射されるレーザビームを光路変更ミラー２，３，４
を経て収束レンズ５に入射する。レーザビームはこの収
束レンズ５にて所定の焦点位置で小さなスポット径とな
るように収束された後回転走査鏡６により反射、走査さ
れる。この走査されるレーザビームは複数のミラー７，
７，…を介して読取窓８から異なる複数方向に走査され
る複数の走査ビームとなって外方向に放射される。
【０００３】そして放射された走査ビームの１つでも外
部を移動する物品９に付されたバーコード９ａと交差す
ると、そこで生じる変調反射光１０が出射時の経路と同
じ経路を介して、すなわちミラー７，７，…、回転走査
鏡６を介してその走査鏡６の下方に配置された受光レン
ズ１１に入射され、さらに光路変更ミラー４を介して受
光素子１２に受光されるようになっている。
【０００４】このような定置式バーコード読取装置では
図１４に示すように読取窓面１３及びその読取窓面１３
に対する法線面１４に表われる走査ビームは、１群の水
平走査ビームＢ１Ｈ，Ｂ１Ｖ、２群の斜め走査ビームＢ
２Ｈ，Ｂ２Ｖ，Ｂ３Ｈ，Ｂ３Ｖ及び２群の垂直走査ビー
ムＢ４Ｈ，Ｂ４Ｖ，Ｂ５Ｈ，Ｂ５Ｖとなる。
【０００５】一方、図１３に示すように回転走査鏡６は
角度が僅かに異なる２つの反射面を持つので、各走査ビ
ーム群は２本の略平行な走査ビームで構成されることに
なり、本光学系では５群計１０本の走査ビームが生成さ
れることになる。しかしこの構成では光学系を構成する
ミラーやレンズ等光学部品点数が多く使用されるため装
置全体が大型化しかつコスト高となる問題があった。そ
こで装置全体を小形化したものとして従来、特開昭６４
−４８０１７号公報に見られるように図１５及び図１６
の構成のものが知られている。
【０００６】これはレーザ発振器２１からのレーザビー
ムをコリメータ２２、光路変更ミラー２３，２４及び有
孔レンズ２５の孔２５ａを介した後多面回転ミラー２６
により反射、走査される。この走査されるレーザビーム
は１枚の水平走査用固定ミラー２７に反射して１群の水
平走査ビームとなって読取窓３０から外部に放射され、
また２枚の斜め走査用固定ミラー２８１　，２８２　に
反射して２群の斜め走査ビームとなって読取窓３０から
外部に放射され、また２枚の垂直走査用固定ミラー２９
１　，２９２　に反射して２群の垂直走査ビームとなっ
て読取窓３０から外部に放射されるようになっている。
【０００７】このように多面回転ミラー２６で反射され
て得られる走査ビームを各走査用固定ミラー２７，２８
１　，２８２　，２９１　，２９２　でそれぞれ１回だ
け反射させて各方向の走査ビームを生成することにより
光学部品点数を少なくし装置の小形化及びコスト低下を
図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの種バーコ
ード読取装置の読取り性能は、走査線長が長く、また一
連の走査線を生成する時間が短いほど向上することが知
られている。
【０００９】しかし走査線長は多面回転ミラーの走査中
心からバーコードまでの距離に比例するため、従来の小
形化を図ったバーコード読取装置の場合は走査線長を長
くすることは困難であった。一方、一連の走査線を生成
する時間を短くするには多面回転ミラーの回転速度を上
げれば実現できるが、しかしこのようにすると走査ビー
ムの線速度も上がるため、バーコードからの反射光を受
光する受光素子の出力を２値化した後にデコードするデ
コード回路の動作が追従できなくなり一連の走査線を生
成する時間を短くするには限界があった。このように従
来の小形化を図った装置では読取り性能を向上させるこ
とが困難であった。そこで本発明は、より小形化及びコ
スト低下を図ることができるとともに読取り性能を向上
できる定置式バーコード読取装置を提供しようとするも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、読取窓から外
方向に、その読取窓面に対する法線面に向かって複数方
向に走査する複数のレーザビームを放射し、読取窓の外
部を移動するバーコードを読取る定置式バーコード読取
装置において、レーザ発振器からのレーザビームを反射
、走査する回転走査鏡と、この回転走査鏡からのレーザ
ビームを反射しその反射ビームが法線面において略垂直
な２群の走査線と水平方向に対する角度が比較的浅い斜
めの２群の走査線となるように配置された４枚の固定走
査鏡を設けたものである。
【００１１】
【作用】このような構成の本発明においては、レーザ発
振器からのレーザビームは回転走査鏡に反射して走査さ
れる。そしてこの反射ビームは４枚の固定走査鏡に反射
し読取窓からは読取窓面に対する法線面において略垂直
な２群の走査線と比較的角度の浅い斜めの２群の走査線
となって放射されるようになる。
【００１２】ところで発明者によれば、１群の水平走査
線、２群の垂直走査線及び２群の斜め走査線を放射でき
る５群の走査領域を持つバーコード読取装置の各走査領
域におけるバーコード読取り性能ついて検討したところ
、水平走査領域と斜め走査領域とはかなり似た領域のバ
ーコードを読取っていることが明らかになった。そこで
斜め走査線を水平走査線側に近付けて角度を浅くしたと
ころ水平走査線を無くした４群の走査領域でもバーコー
ドの読取り性能を５群の走査領域で読取った場合と同じ
性能で読取れることが分かった。本発明はこのような究
明結果に基づいて為されたものである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【００１４】図１及び図２に示すように、筐体５１の上
面には読取窓５２が設けられている。前記筐体５１内に
はレーザビームを出射するレーザ発振器５３、このレー
ザ発振器５３からのレーザビームを収束させる収束用光
学系５４、この収束用光学系５４を介して収束されたレ
ーザビームの光路変更を行なう光路変更ミラー５５，５
６、この光路変更ミラー５５，５６を介して得られるレ
ーザビームを中央部に設けられた孔を通して通過させる
有孔ミラー５７及び有孔レンズ５８、この有孔レンズ５
８を通過したレーザビームを反射、走査させる回転走査
鏡５９を設けている。
【００１５】前記回転走査鏡５９は前記読取窓５２の窓
面に対する法線面（読取窓の窓面に対して垂直な面）方
位に対して、上部が読取窓５２が設けられた側に傾いた
回転中心軸５９ａを持つ多面、例えば４面角柱形状で、
入射されるレーザビームを前記読取窓５２を設けた上面
側とは反対側、すなわち斜め下方に反射、走査するよう
になっている。なお、回転走査鏡５９は各群において略
平行な４本の走査線を得るために、各面の傾斜角度が僅
かずつ異なっている。前記回転走査鏡５９からの反射ビ
ームを受ける前記筐体５１内の下方位置には４枚の固定
走査鏡６０，６１，６２，６３が配置されている。
【００１６】前記各固定走査鏡６０，６１，６２，６３
は前記回転走査鏡５９からの反射ビームを反射して前記
読取窓５２から外方向にその読取窓面に対する法線面に
向かって４方向に走査する４群のレーザビームを生成す
る作用を為し、そのうちの固定走査鏡６０，６１は２群
の斜め走査線ｂ１　，ｂ２　を生成し、固定走査鏡６２
，６３は２群の略垂直走査線ｂ３　，ｂ４　を生成して
いる。
【００１７】そして図３に示すように前記斜め走査線ｂ
１　，ｂ２　が法線面６４において水平方向に対する角
度が比較的浅い角度となるように固定走査鏡６０，６１
が配置され、また前記略垂直走査線ｂ３　，ｂ４　が法
線面６４において略垂直となるように固定走査鏡６２，
６３が配置されている。すなわち読取窓５２の窓面にお
ける４群の各走査線ｂ１　〜ｂ４　が法線面６４におい
てｂ１　′，ｂ２　′，ｂ３　′，ｂ４　′となるよう
に配置されている。
【００１８】なお、本実施例では各面の傾斜角度が僅か
ずつ異なる４面の角柱形状の回転走査鏡５９を用いてい
るので、各走査線群は４本の略平行な走査ビームで構成
され、本光学系では４群計１６本の走査ビームを生成す
ることになる。
【００１９】前記読取窓５２の外部においてバーコード
に走査ビームが反射して得られる反射光は、前記読取窓
５２→固定走査鏡６０〜６３→回転走査鏡５９→有孔レ
ンズ５８→有孔ミラー５７を介して受光素子６５に受光
され後段の信号処理回路、すなわちＡ／Ｄ変換器、シェ
ーディング補正回路、デコード回路に供給されるように
なっている。
【００２０】このような構成の本実施例においては、レ
ーザ発振器５３からのレーザビームは収束用光学系５４
で収束され、さらに光路変更ミラー５５，５６で光路変
更された後、有孔ミラー５７及び有孔レンズ５８の孔を
通過して回転走査鏡５９に入射される。そしてこの回転
走査鏡５９で反射されたレーザビームは下方に配置され
た４枚の固定走査鏡６０〜６３で反射されて読取窓５２
から外方向の放射される。
【００２１】一方、図３において読取窓５２と読取窓法
線面６４との交線７１と読取窓５２面上の各走査線群ｂ
１　，ｂ２　，ｂ３　，ｂ４　のなす角を図４の（ａ）
　に示すようにそれぞれｂ１　θ，ｂ２　θ，ｂ３　θ
，ｂ４　θとし、同様に法線面６４面上の各走査線群ｂ
１　′，ｂ２　′，ｂ３　′，ｂ４　′のなす角を図４
の（ｂ）　に示すようにそれぞれｂ１　′θ，ｂ２　′
θ，ｂ３　′θ，ｂ４　′θとすると、この角度は表１
で示す範囲が最も適していることが理論解析及び読取実
験から明らかとなった。
【００２２】
【表１】
【００２３】なお、本発明では、回転走査鏡５９で走査
されたレーザビームを固定走査鏡６０〜６３での１回の
反射だけで走査線群を生成するため、一般には走査線生
成の自由度が少なくなり、表１に示す所望の走査線角度
範囲を実現するのが困難になる場合もあるが、実際には
表２で示す走査線角度範囲であれば読取性能面で問題が
生じることはない。
【００２４】
【表２】 ここで上記理論解析及び読取実験についてさらに詳細に
説明する。一般に、バーコードスキャナの読取性能を評
価する理論解析法として有効走査回数による読取性能評
価が広く用いられている。
【００２５】これは図５に示すように、図中矢印方向に
移動する物品７２の自由度を、読取窓５２を基準とした
仰角βとバーコード７２ａの回転角αのみに限定し、一
連の読取動作中にバーコードと走査線が有効に交差する
回数（有効走査回数）を算出して読取性能を評価する手
法であり、この手法を用いた解析結果例を表３、表４、
表５に示す。なお、図５は簡略化のため１つの斜め走査
線群（ｂ１，ｂ１　′）のみの表示となっているが、本
解析はすべての走査線（本実施例では４群各４本の計１
６本）についての有効走査回数を合計したものであり、
トランケート（バーコードの縦を縮小すること）されて
いない標準のＪＡＮコードを秒速２．５４ｍで読取窓５
２上を移動させたときの結果である。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】上記各表における数値は回転角αを０°〜
９０°について５°ずつ変化させ、また仰角βを０°〜
９０°について５°ずつ変化させたときの有効走査回数
を示している。この数値が大きいほど読取が良好である
ことを示し、一般には３以上の有効走査回数があれば読
取に支障は無いが、表中斜線で示す２以下の部分では読
取が困難となる虞がある。
【００３０】表３は最も一般的な５群走査線の定置式バ
ーコードスキャナの結果であり、バーコード７２ａの回
転角αが０°〜９０°、物品７２の仰角βが０°〜９０
°の全域にわたって良好な読取性能を確保している。
【００３１】表４は表３に使用した５群走査線の定置式
バーコードスキャナにおいて水平走査線群を削除した４
群の走査線で読取りを行ったときの解析結果であり、こ
の表から回転角αが２０°以下の読取りが劣化している
ことが分かる。
【００３２】表５は表１又は表２で示した走査線角度を
採用した本実施例の４群走査線式バーコードスキャナの
解析結果であり、物品７２の自由度範囲において良好な
読取性能を確保しており、４群の走査線でも走査線配置
の最適化を図ることで５群の走査線を使用したスキャナ
と略同等の読取性能を確保できることが分かる。
【００３３】また上記理論解析を実証するために、オペ
レータによるバーコード読取りテストを行った。このテ
ストは複数のオペレータが予め決められた複数のバーコ
ードサンプルを読み取るのに要する時間から１サンプル
当りの読取時間を算出したもので、今回のテストでは各
オペレータが１００００回の読取りを行った。
【００３４】その結果によると、最も代表的な５群走査
線のバーコードスキャナと表１又は表２で示した走査線
角度を採用した本実施例の４群走査線式バーコードスキ
ャナの平均読取時間は、１サンプル当り両者とも約０．
９４秒であり、読取性能上の差は生じなかった。
【００３５】以上のテストは図６に示すように本装置Ａ
をサッカー台７３の上に平置きしたときのテストであっ
たが、図７に示すように本装置Ａをサッカー台７３の上
に縦置きした場合についても同様のテストを行った結果
、５群走査線のバーコードスキャナの平均読取時間は１
．０秒、本実施例の４群走査線式バーコードスキャナの
平均読取時間は０．９０秒で略同様の結果が得られた。
【００３６】以上のことから実験及び理論解析ともに両
者性能に実質的な優位差は認められず、４群の走査線で
も走査パターンを最適配置することにより従来の５群の
走査線のスキャナと同等の読取性能を確保できることが
証明されたことになる。しかも本実施例の４群の走査線
のスキャナは従来の５群の走査線のスキャナに比べて大
幅に装置を小形化できる。
【００３７】例えば５群の走査領域のものが図８に示す
ように、走査中心から読取窓面までの距離がＬ、全走査
角がθ１　　、各走査線長ｌが全走査線長を５等分した
長さであったとすると、本実施例の４群の走査領域のも
のは、図９に示すように全走査角θ１　及び各走査線長
ｌを変える（読取性能を落とす）ことなく走査中心から
読取窓面までの距離を従来の４／５に短縮することがで
き、大幅な装置の小形化が図れる。
【００３８】また本実施例において走査中心から読取窓
面までの距離を５群の走査領域のものと等しくＬとし、
かつ各走査線長も等しくｌすると、図１０に示すように
全走査角をθ１　よりも小さいθ２　にできる。このこ
とは回転走査鏡５９の回転速度を上げること無く一連の
走査線を生成する時間を短くすることができ、従って各
群の走査線の本数を増やすことが可能となりバーコード
の読取り性能を向上させることができる。
【００３９】従って走査中心から読取窓面までの距離を
Ｌよりも短くし、かつ全走査角をθ１　よりも小さくす
ることが可能となり、装置の小形化及びバーコードの読
取り性能の向上の両方を同時に図ることもできる。
【００４０】また本実施例においては、回転走査鏡５９
からの反射ビームを固定走査鏡６０〜６３に１回反射さ
せるのみで読取窓５２から外部に放射させる走査ビーム
を生成し、しかも走査領域を４群構成としているので、
光学部品点数を従来の小形化を図ったものよりもさらに
少なくでき、装置のより小形化及びコスト低下を図るこ
とができる。
【００４１】なお、前記実施例では回転走査鏡として４
面角柱形状のものを使用したが必ずしもこれに限定され
るものではなく、３面あるいは５面以上の角柱形状のも
のを使用したものであってもよい。
【００４２】また４面角柱形状のものに代えて図１１及
び図１２に示すように多面角錐形状の回転走査鏡７４を
使用しても前記実施例と同様の効果が得られる。なお、
多面角錐形状の回転走査鏡７４を使用した場合は回転走
査鏡の鏡面が斜め下方を向いているのでその回転軸７４
ａは読取窓法線６４の方向と略平行となる。
【００４３】また、前記実施例では２群の斜め走査線群
ｂ１　，ｂ２　（ｂ１　′，ｂ２　′）及び２群の略垂
直走査線群ｂ３　，ｂ４（ｂ３　′，ｂ４　′）はそれ
ぞれ左右対称なパターンとして説明したが、スキャナの
用途によっては非対称なパターンの方が好ましい場合も
あり、左右対称なパターンに限定されるものではない。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、よ
り小形化及びコスト低下を図ることができるとともに読
取り性能を向上できる定置式バーコード読取装置を提供
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す筐体内部の部分構成を
示す斜視図。
【図２】同実施例における筐体内部の構成を示す平面図
。
【図３】同実施例における走査ビームのパターンを示す
斜視図。
【図４】図３における読取面と法線との交線と走査ビー
ムとのなす角度を示す図。
【図５】同実施例において読取性能評価のために有効走
査回数を算出するときの物品の仰角とバーコードの回転
角を示す図。
【図６】同実施例においてスキャナを平置きしたときの
斜視図。
【図７】同実施例においてスキャナを縦置きしたときの
斜視図。
【図８】５群の走査領域の場合の距離と全走査角との関
係を示す図。
【図９】５群の走査領域の場合と全走査角を等しくした
ときの４群の走査領域の場合の距離と全走査角との関係
を示す図。
【図１０】５群の走査領域の場合と距離を等しくしたと
きの４群の走査領域の場合の距離と全走査角との関係を
示す図。
【図１１】本発明の他の実施例を示す筐体内部の部分構
成を示す斜視図。
【図１２】同実施例における筐体内部の構成を示す側面
図。
【図１３】従来例を示す斜視図。
【図１４】同従来例における走査パターンを示す斜視図
。
【図１５】別の従来例を示す平面図。
【図１６】同従来例の側面図。
【符号の説明】
５２…読取窓、５３…レーザ発振器、５９…回転走査鏡
、６０〜６３…固定走査鏡。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　読取窓から外方向に、その読取窓面に
    対する法線面に向かって複数方向に走査する複数のレー
    ザビームを放射し、読取窓の外部を移動するバーコード
    を読取る定置式バーコード読取装置において、レーザ発
    振器からのレーザビームを反射、走査する回転走査鏡と
    、この回転走査鏡からのレーザビームを反射しその反射
    ビームが前記法線面において略垂直な２群の走査線と水
    平方向に対する角度が比較的浅い斜めの２群の走査線と
    なるように配置された４枚の固定走査鏡を設けたことを
    特徴とする定置式バーコード読取装置。
  2. 【請求項２】　　回転走査鏡は、レーザビームを読取窓
    側とは反対側に反射させることを特徴とする請求項１記
    載の定置式バーコード読取装置。
  3. 【請求項３】　　回転走査鏡は、読取窓法線方位に対し
    て傾斜した回転中心軸を持つ多面角柱形状であることを
    特徴とする請求項２記載の定置式バーコード読取装置。
  4. 【請求項４】　　回転走査鏡は、読取窓法線方位と略平
    行な回転中心軸を持つ多面角錐形状であることを特徴と
    する請求項２記載の定置式バーコード読取装置。
JP3056789A 1990-05-23 1991-03-20 定置式バーコード読取装置 Expired - Fee Related JP2716278B2 (ja)

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