JPH05181996A

JPH05181996A - バーコードリーダー

Info

Publication number: JPH05181996A
Application number: JP3345889A
Authority: JP
Inventors: Akito Okamoto; 炳人岡本
Original assignee: Idec Izumi Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】読み取るべきバーコードまでの距離に拘わらず
単一機種で正確に読み取ることのできるバーコードリー
ダーを提供する。【構成】リーダーの設置位置から読み取るべきバーコー
ドまでの距離を測距センサにより検出する。レーザ光発
生器からのレーザ光を集光する投光レンズを、レーザ光
発生器に対し接離する方向に変位するよう可動鉄芯に装
着し、この可動鉄芯の周囲にソレノイドコイルを配設す
る。測距センサの距離検出信号により制御部がソレノイ
ドコイルへの給電を制御する。従って、遠距離の検出信
号の場合には、投光レンズがレーザー光発生器から離間
する方向に変位するよう可動鉄鉄芯が変位し、逆に、近
距離の検出信号の場合には、投光レンズがレーザー光発
生器に近接する方向に変位するよう可動鉄鉄芯が変位
し、投光レンズのレーザ光発生器に対する距離が、バー
コードの距離の変化に対応してレーザースポット径が適
正値となるよう自動的に補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてトランスファ
マシンに正確に品番情報を送って自動的に段取り替えを
行なったりバーコードを読み取ることにより生産実績を
リアルタイムに把握するための加工段取り替えシステム
或いは工程管理システム等の用途に使用される据置固定
型のバーコードリーダーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】斯かる据置固定型のバーコードリーダー
は、ペンスキャナやタッチスイッチ等のバーコードに当
てるだけで読み取り可能な他のバーコードリーダーと異
なり、離れたバーコードの読み取りが可能である長所を
有することから、例えばコンベア上を移動される製品に
貼付されたバーコードを読み取ることができるので、前
述のような物流分野や生産管理分野に主に採用されてい
る。この種のバーコードリーダーの光源としてレーザー
光が一般的に採用されており、前述のような用途に用い
る場合には、バーコードとバーコードリーダーとの投光
および反射光の受光の位置関係が同一工程において一定
であるため、レーザー光をコリメーターレンズにより集
光したレーザービームが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のレー
ザービームを用いたバーコードリーダーは、該リーダー
の据置位置から読み取るべきバーコードまでの距離に応
じてレーザー光発生器に対する投光レンズとしてのコリ
メーターレンズの位置関係および受光素子に対する受光
レンズの位置関係を各々調整して組み立てられる。特
に、半導体レーザーを光源とする場合には、ビームの広
がり角が大きく、しかも縦方向と横方向の広がり角が異
なるために広い範囲におけるコリメートを行なうことが
極めて困難である。従って、同一バーコードリーダーお
ける読み取り可能な距離範囲に自ずと限定があるため、
各工程における読み取りバーコードまでの距離に応じた
多くの機種を生産しているために非常に不経済的である
とともに、このバーコードリーダーのユーザーにとって
は、多くの機種を使い分けなければならないので、特性
の異なる複数台のバーコードリーダーを並設するか、ま
たはバーコードまでの読み取り距離が変わる毎に機種の
取り替えや調整等の面倒な作業を必要とする欠点があ
る。

【０００４】そこで本発明は、読み取るべきバーコード
までの距離に対応するよう光学系を自動的に変位させて
焦点調整を行なえるようにし、バーコードまでの距離の
変化に拘わらず同一機種でで正確に読み取ることのでき
るバーコードリーダーを提供することを技術的課題とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を達成するための技術的手段として、バーコードリーダ
ーを次のように構成した。即ち、レーザー光発生器と、
このレーザー光発生器の出力レーザ光を集光してレーザ
ービームに変換する投光レンズと、前記レーザービーム
を読み取るべきバーコードに反射させる回転ミラーと、
バーコードからの反射光を集光する受光レンズと、この
受光レンズからの入射光を電気信号に変換してデコード
処理する読み取り部と、前記レーザ光発生器から読み取
るべきバーコードまでに相当する距離を検出する測距セ
ンサと、少なくとも前記投光レンズを前記レーザー光発
生器に対し接離する方向に変位するよう装着された可動
鉄芯および該可動鉄芯の周囲に設けられて給電されるこ
とにより該可動鉄芯を変位させるソレノイドコイルとか
らなる焦点調整機構部と、前記測距センサの距離検出信
号により前記ソレノイドコイルへの給電を制御する制御
部とを備えたことを特徴として構成されている。

【０００６】

【作用】例えば工程が変わるのに伴ってバーコードリー
ダーとコンベアで移送されるバーコードとの距離が変わ
ると、その距離の変化を測距センサが検出して距離検出
信号を出力する。制御部が、距離検出信号に応じて焦点
調整機構部のソレノイドコイルへの給電を制御する。例
えば、近い距離の検出信号が測距センサから出力される
と、制御部がソレノイドコイルに給電し、それにより可
動鉄芯が吸引され、この可動鉄芯に装着されている投光
レンズがレーザー光発生器に対し近接する方向に変位さ
れ、投光レンズのレーザー光発生器に対する距離がバー
コードまでの距離に対応した適正値になよう自動的に補
正される。一方、遠い距離の検出信号が測距センサから
出力されると、制御部がソレノイドコイルへの給電を停
止し、それにより可動鉄芯が例えば復帰ばねにより所定
位置に復帰し、可動鉄芯に装着されている投光レンズが
レーザー光発生器に対し離間する方向に変位され、投光
レンズのレーザー光発生器に対する距離を、バーコード
までの距離の変化に対応してレーザービーム径が適正に
なるよう自動的に補正できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について図面
を参照しながら詳述する。図１は本発明の一実施例の概
略構成の斜視図を示し、光源としてのレーザーダイオー
ドからなる投光素子（１）のレーザー光をコリメーター
レンズからなる投光レンズ（２）により集光してレーザ
ービームに変換した後に光走査用の回転ミラー（３）に
投射される。回転ミラー（３）は、８角柱の８側面にそ
れぞれ反射鏡を備えており、中心軸（４）がモータ（図
示せず）により矢印で示す同一方向に等速度で連続回転
されることにより、前述のレーザービームが製品（５）
に貼付されたラベル（６）に記されたバーコード（７）
面上に走査される。

【０００８】そして、バーコード（７）からの反射光が
受光レンズ（８）で集光されてフォト検出素子等の受光
素子（９）に入射する。この受光素子（９）に入射した
光情報は、バーコード（７）の白バーおよび黒バーに対
する光の強弱に応じたアナログ電気信号に変換され、回
転ミラー（３）でバーコード（７）面上を光で走査した
結果得られるバーコード（７）の白黒の縞模様は細バー
と太バーのバー幅に比例してアナログのリップル電気信
号となり、この電気信号が、例えば白バーをハイレベル
信号に且つ黒バーをローレベル信号に変換された後に、
受光素子（９）と共に読み取り部を構成するデコード処
理部（図示せず）に送られる。尚、投光素子（１）およ
び投光レンズ（２）が、後述する投光側焦点調整機構部
（１０）に装着されているとともに、受光レンズ（８）
と受光素子（９）が後述の受光側焦点調整機構部（１
１）に装着されている。

【０００９】そして、回転ミラー（３）の近傍箇所に、
本発明のバーコードリーダーの所定の位置から製品
（５）に貼付のラベル（６）のバーコード（７）までの
距離を非接触で測定する測距センサ（１２）が配設され
ている。この測距センサ（１２）の出力は、投光素子
（１）と回転ミラー（３）との距離が不変であることか
ら投光素子（１）からバーコード（７）までの距離に相
当する距離検出信号となる。この測距センサ（１２）か
ら出力される距離検出信号が後述の制御部に対し出力さ
れ、制御部が距離検出信号に基づいて両焦点調整機構部
（１０），（１１）への給電を制御する。

【００１０】図２は投光側焦点調整機構部（１０）の縦
断面図を示す。投光素子（１）が磁性体からなるベース
板（１３）にこれの透孔に本体部を挿通させて接合固定
されており、被磁性体からなる円筒状のガイド体（１
４）が、投光素子（１）が中心部に位置する配置でベー
ス板（１３）に固着されている。このガイド体（１４）
の周囲にソレノイドコイル（１５）が配設されていると
ともに、ガイド体（１４）の内面には磁性体からなる円
筒状の可動鉄芯（１６）が上下動自在に嵌挿されてい
る。この可動鉄芯（１６）の内部下端に円筒状の取付具
（１７）が嵌合固定されており、この取付具（１７）の
開口上端面に投光レンズ（２）が投光素子（１）に対向
して固着されている。そして、ソレノイドコイル（１
５）を内装して且つ可動鉄芯（１６）を挿通させた外体
（１８）の上面と、可動鉄芯（１６）の上端開口部縁部
から突出したフランジ部との間に、復帰ばね（１９）が
可動鉄芯（１６）を挿通させた状態で介在されており、
三本（一本のみ図示）の焦点距離調整用ねじ（２０）
が、可動鉄芯（１６）のフランジ部の挿通孔を挿通して
外体（１８）の螺子孔に螺合されており、この焦点距離
調整用ねじ（２０）のねじ孔への螺入度合いにより投光
レンズ（２）をその焦点距離に応じて位置を調整できる
ようになっている。

【００１１】また、受光側焦点調整機構部（１１）につ
いても同様の構成になっており、図２における投光素子
（１）を受光素子（９）に、投光レンズ（２）を受光レ
ンズ（８）に置換すれば、受光側焦点調整機構部（１
１）の構成となる。

【００１２】次に、測距センサ（１２）について図３乃
至図５を参照しながら詳述する。この測距センサ（１
２）は、図３に示すように投光部（２５）と受光部（２
６）とから構成されている。投光部（２５）は、発光ダ
イオードまたはレーザーダイオード等の発光素子（２
７）と、投光ビーム（Ｐ）を形成する投光レンズ（２
８）と、図示していないが発光タイミングを設定する同
期信号を出力する発信回路と、この同期信号に基づいて
発光素子（２７）を発光駆動するドライブ回路とにより
構成されている。そして、距離を検知するための被検知
物（Ｈ１），（Ｈ２）に対してパルス変調光よりなる投
光用ビーム（Ｐ）を投光する。

【００１３】この投光部（２５）から所定間隔ｌを隔て
た側方に併置された受光部（２６）は、投光部（２５）
および被検知物（Ｈ１），（Ｈ２）に対して三角測量的
に配置されている。この受光部（２６）は、被検知物
（Ｈ１），（Ｈ２）による反射（Ｒ１），（Ｒ２）を集
光するための凸レンズよりなる受光レンズ（２９）と，
この受光レンズ（２９）の集光面に配設され、受光スポ
ット（Ｓ１），（Ｓ２）に対応した光電流を出力する半
導体位置検出素子（３０）とにより構成されている。

【００１４】いま、投光レンズ（２８）から被検知物
（Ｈ１），（Ｈ２）までの距離をＤ１，Ｄ２、受光レン
ズ（２９）の焦点距離をｆ、投光レンズ（２８）と受光
レンズ（２９）の各光軸間の距離である基線長さをｌ、
半導体位置検出素子（３０）の中点から反射光（Ｒ
１），（Ｒ２）の入射位置（Ｓ１），（Ｓ２）までの距
離をＸ１，Ｘ２とすれば、ｌ／Ｄ１＝Ｘ１／ｆであり、
ｌ／Ｄ２＝Ｘ２／ｆであるので、Ｘ１＝ｌ×ｆ／Ｄ１、
Ｘ２＝ｌ×ｆ／Ｄ２の関係が成り立つ。即ち、投光レン
ズ（２８）から被検知物（Ｈ１），（Ｈ２）までの距離
（Ｄ１），（Ｄ２）は、位置検出素子（３０）の反射光
の入射位置（Ｓ１），（Ｓ２）から検出することができ
る。

【００１５】次に、前述の半導体位置検出素子（３０）
について図４を参照しながら簡単に説明する。この半導
体位置検出素子（３０）は、フォトダイオードを利用し
た位置検出用センサで、平板状シリコンの表面にＰ層
（３０１）、裏面にＮ層（３０２）、そして中間にＩ層
（３０３）を備えて構成され、これに入射した光（Ｐ）
は光電変換され、光電流がＰ層（３０１）を矢印で示す
両側方向に流れて各々の電極（Ｔ１），（Ｔ２）から分
割出力される。ここで、Ｐ層（３０１）は前面にわたり
均一な抵抗値を持つよう形成されており、光電流は電極
（Ｔ１），（Ｔ２）までの距離つまり抵抗値に逆比例し
て分割される。いま、電極（Ｔ１），（Ｔ２）間の距離
を２Ｌ、光電流をＩ、両電極（Ｔ１），（Ｔ２）から取
り出される電流をＩ１，Ｉ２、中心を原点として原点か
ら光（Ｐ）の入射位置までの距離をＸ₁とすれば、Ｉ１
＝Ｉ×（Ｌ−Ｘ₁）÷２Ｌ、Ｉ２＝Ｉ×（Ｌ＋Ｘ₁）÷
２Ｌから、（Ｉ２−Ｉ１）÷（Ｉ１＋Ｉ２）＝Ｘ₁÷Ｌ
となり、この関係式から入射位置までの距離Ｘ₁を求め
ることができる。一方、一端を原点として原点から光
（Ｐ）の入射位置までの距離をＸ₂とした場合、この距
離Ｘ₂を同様にして導かれる（Ｉ２−Ｉ１）÷（Ｉ１＋
Ｉ２）＝（Ｘ₂−Ｌ）の関係式から求めることができ
る。

【００１６】この距離センサ（１２）における信号処理
回路は、上述の考えに基づいて信号処理する。即ち、図
５に示すように、両電極（Ｔ１），（Ｔ２）からの出力
電流（Ｉ１），（Ｉ２）を、それぞれ電流−電圧変換回
路（３１），（３２）で電圧値に変換する。いま、この
変換後の電圧をｒ×Ｉ１、ｒ×Ｉ２とする。この電圧信
号が減算回路（３３）および加算回路（３４）にそれぞ
れ入力する。従って、減算回路（３３）の出力電圧は、
ｒ×（Ｉ２−Ｉ２）で、加算回路（３４）の出力電圧
は、ｒ×（Ｉ２−Ｉ２）となる。この両電圧信号が除算
回路（３５）に入力されて（Ｉ２−Ｉ２）÷（Ｉ２−Ｉ
２）の電圧に変換される。この電圧は、上述の説明から
明らかなように光（Ｐ）の位置検出素子（３０）への入
射位置つまり光が反射した物体までの距離に対応してい
る。

【００１７】図６はこの実施例の制御部のブロック構成
を示し、前述の測距センサ（１２）からのアナログ信号
の距離検出信号がＤ／Ａ変換器（２１）により２値のデ
ジタル信号に変換される。例えば設定距離よりも近い距
離の場合にはハイレベルで且つ設定距離より遠い距離の
場合にはローレベルの２値化信号に変換される。そし
て、制御部（２２）は、Ｄ／Ａ変換器（２１）の出力が
ハイレベルの場合に両焦点調整機構部（１０），（１
１）の各ソレノイドコイル（１５）に対し給電し、それ
により可動鉄芯（１６）が吸引移動され、この可動鉄芯
（１６）に装着されている投光レンズ（２）および受光
レンズ（８）がそれぞれ投光素子（１）および受光素子
（９）に近接する方向に変位され、投光レンズ（２）の
投光素子（１）に対する距離および受光レンズ（８）の
受光素子（９）に対する距離がバーコード（７）までの
距離に対応した適正値になよう自動的に補正される。一
方、遠い距離の検出信号が測距センサ（１２）から出力
されて制御部（２２）への入力信号がローレベルの場合
には、制御部（２２）がソレノイドコイル（１５）への
給電を停止し、それにより可動鉄芯（１６）が復帰ばね
（１９）の復元力により焦点距離調整用ねじ（２０）に
より設定された所定位置に復帰し、可動鉄芯（１６）に
装着されている投光レンズ（２）が投光素子（１）に対
し離間する方向に、且つ受光レンズ（８）が受光素子
（９）に対し離間する方向にそれぞれ変位され、投光レ
ンズ（２）の投光素子（１）に対する距離および受光レ
ンズ（８）の受光素子（９）に対する距離がそれぞれバ
ーコード（７）までの距離に対応した適正値になるよう
自動的に補正される。即ち、投光レンズ（２）の投光素
子（１）に対する距離が、バーコード（７）までの距離
の変化に対応してレーザービーム径のスポット径が適正
になるよう自動的に補正されるとともに、受光レンズ
（８）の受光素子（９）に対する距離が、バーコード
（７）までの距離に対応して受光素子（９）に正確に手
交できるよう自動的に補正される。

【００１８】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、請求の範囲を逸脱しない限り種々の変形例を
も包含しえる。例えば、実用上さほど支障がない場合に
おいて焦点調整機構部を投光側にのみ設けるだけでもよ
い。また、測距センサの距離検出信号を２値化する場合
について説明したが、それに限らず可動鉄芯の可動を多
段化して焦点を多段化に調整するようにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上ように本発明のバーコードリーダー
によると、測距センサにより読み取るべきバーコードま
での距離を検出し、その距離検出信号に応じて焦点調整
機構部を作動させて投光レンズまたは該投光レンズと受
光レンズのレーザー光発生器および受光素子に対する距
離を変位させる構成としたので、バーコードまでの距離
の変化に対応して投光レンズのレーザー光発生器に対す
る距離または受光レンズの受光素子に対する距離を適正
値となるよう自動的に補正することができる。従って、
単一機種によりバーコードまでの種々の読み取り距離に
たいおうできるので、ユーザーにとっては、バーコード
までの読み取り距離が変わっても機種の取り替えや調整
等の面倒な作業が不要となり、在庫管理や取扱いが極め
て容易となる利点かあり、しかも、生産機種が少なくな
ることによる経済的効果が大となる顕著な実用的効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成の斜視図である。

【図２】同上の焦点調整機構の縦断面図である。

【図３】同上の測距センサの距離検出原理を示す説明図
である。

【図４】同上の測距センサの位置検出素子の説明図であ
る。

【図５】同上の測距センサの信号処理部のブロック構成
図でる。

【図６】同上の信号処理系のブロック構成図である。

【符号の説明】

１投光素子（レーザー光発生器）２投光レンズ３回転ミラー７バーコード８受光レンズ９受光素子１０，１１焦点調整機構部１５ソレノイドコイル１６可動鉄芯２２制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光発生器と、このレーザー光発
生器の出力レーザ光を集光してレーザービームに変換す
る投光レンズと、前記レーザービームを読み取るべきバ
ーコードに反射させる回転ミラーと、バーコードからの
反射光を集光する受光レンズと、この受光レンズからの
入射光を電気信号に変換してデコード処理する読み取り
部と、前記レーザ光発生器から読み取るべきバーコード
までに相当する距離を検出する測距センサと、少なくと
も前記投光レンズを前記レーザー光発生器に対し接離す
る方向に変位するよう装着された可動鉄芯および該可動
鉄芯の周囲に設けられて給電されることにより該可動鉄
芯を変位させるソレノイドコイルとからなる焦点調整機
構部と、前記測距センサの距離検出信号により前記ソレ
ノイドコイルへの給電を制御する制御部とを備えたこと
を特徴とするバーコードリーダー。