JPH0612510A - 光学的読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バーコード読取装置等で読取物体の読取高さと
方向を示すホログラム像を表示する光学的読取装置に関
し、物体読取用の光学系に悪影響を及すことなく、最適
読取り高さ及び方向を示す立体像を表示るホログラムを
設けてチェックアウト作業の効率化と読取率の向上を図
ることを目的とする。 【構成】筐体１に内蔵された読取光学系のビーム走査器
から発せられる光ビームを所定の読取窓２０より出射し
て読取窓２０の上方空間に存在する物体に照射し、物体
からの反射光を検出して該物体の特徴を読取る光学的読
取装置であって、筐体１の内部に、読取光学系のビーム
走査器を使用した参照光ビーム４の照射で読取窓２０の
前方の空間に最適読取り高さ及び方向の少なくとも１つ
を示すガイド表示像５を表示するホログラム２を設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコード読取装置等
で読取物体の読取高さと方向を示すガイド用のホログラ
ム像を表示する光学的読取装置に関する。ホログラム
は、厚さが数μｍ程度の薄膜の光学素子であり、軽量、
小型しかもレンズやプリズムなどと同等あるいはそれ以
上の波面変換機能を持っている。また、複製技術を利用
することにより、大量、安価な光学素子が期待できる。

【０００２】このため近年、レンズなどのかわりにホロ
グラムを光学素子として用いた応用デバイス、例えばＰ
ＯＳ用バーコードリーダ等の光学的読取装置が研究開発
されている。一方、バーコード読取装置では、読取率が
最も高くなる最適読取り高さが決っている。しかし、最
適読取り高さを示す指示がないために、オペレータは必
ずしも最適な位置で商品のバーコードを読取らせておら
ず、この点の改善が望まれる。

【０００３】

【従来の技術】従来のバーコード読取装置にあっては、
装置筐体に内蔵されたビーム走査器から発せられるレー
ザビームを、読取窓により出射して前方の上部空間に存
在する商品等の物体に照射し、その反射光を検出するこ
とでバーコードを読取っている。

【０００４】このようなバーコード読取装置において
は、読取窓から一定の高さの範囲に最適読取高さ及び方
向が設定されるのが通例であり、最適読取り高さおよび
方向から物体を通過させると、読取りに失敗することな
く高い読取り率が得られる。しかし、最適読取り高さを
物体を通過させる空間に指示することができないため、
読取窓に通過方向を示す矢印を印刷などにより表示して
いるにすぎない。

【０００５】このためオペレータは、商品を装置の読取
り窓面に沿って移動させるなど、必ずしも読取率の高い
位置で読ませていなかった。この問題を解決する手段と
して、本願発明者等は、バーコード読取装置の読取窓の
窓面に、立体像表示用のホログラムを設け、読取窓の前
方の空間上に、最適読取り高さ及び方向を示す矢印図形
等のガイド表示像をホログラムを用いて表示するように
した光学的読取装置を提案している。

【０００６】図８は本願発明者等がすでに提案している
先願の光学読取装置の一例を示したもので、筐体１の上
面となる読取窓面には反射型のリップマンホログラム２
が取付けられている。リップマンホログラム２は、ガラ
ス基板上に乳剤を塗布し、これに矢印図形等の物体光と
参照光を照射して２光束の干渉露光により作成される。

【０００７】筐体１の斜め上方には照明灯３が設置さ
れ、参照光４をリップマンホログラム２に照射すると、
筐体１の１０ｃｍ程度の高さの空間にホログラム像とし
て矢印図形５が表示される。従ってオペレータは矢印図
形５のホログラム像に沿って商品を移動させることで、
バーコードを確実に読取らせることができる。図９は本
願発明者が提案している先願の他の装置の構成を示した
もので、読取窓面にリップマンホログラム２を設けた筐
体１をチェックカウンタ６上に垂直に取付けて矢印図形
５のホログラム像を表示することを特徴とする。

【０００８】更に図９は他の装置構成を示したもので、
照明灯３を筐体１に取付けたことを特徴とする。図１０
は本願発明者等が提案しいる更に改良された先願の光学
読取装置を示したもので、図１０（ａ）に示すように、
筐体１の読取り窓面上に反射型のリップマンホログラム
２を備えた導光板８を設け、筐体１に内蔵した光源１３
からの参照光４を導光板８内で全反射させて伝播するこ
とでリップマンホログラム２に照射し、その回折像とし
て図１０（ｂ）に示すように矢印図形５を筐体１の情報
の１０ｃｍ程度の空間にホログラム像として結像させ
る。

【０００９】ここで反射型のリップマンホログラム２は
図１０（ｃ）に示すように、乳剤９を塗布した導光板８
に下側のプリズム１１を介して記録面に対し臨界角以下
の角度で参照光４を照射し、同時に矢印像１２に照射し
た物体光１０を上側から照射し、２光束の干渉露光によ
り作成する。この図１０の装置では、参照光４を照射す
る照明灯の外部設置を不要とできる。

【００１０】図１１（ａ）（ｂ）は図１１（ｃ）に示す
方法で作成される透過型のリップマンホログラム２を用
いた光学的読取装置を示す。図１２は読取窓にホログラ
ムウィンドを用いた従来のバーコード読取装置の光学系
の説明図である。図１２において、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１
４から発振されたレーザビームは回転するポリゴンミラ
ー１６によって水平に走査され、三面ミラー１７の各々
で反射された後に底面ミラー１８で上方に反射され、互
いに交差した３方向の走査パターンとなってホロウィン
ド２０上のホログラム２４ａ，２４ｂ，２４ｃに入射す
る。

【００１１】ホロウィンド２０は、入射したレーザ走査
パターンを２本の垂直走査線ｄ，ｅに３本の交差する走
査線ａ〜ｃを加えた５方向ダイナミッククロス走査パタ
ーン２１に変換して出射する。バーコードに当って反射
してくる信号散乱光は、ホロウィンド２０を通して集め
られ、三面ミラー１７、ポリゴンミラー１６、更に凹面
ミラー１５を介して光検出器２２に導かれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の読取最適高さ及び方向を示すホログラム像を
空間的に表示するようにしたバーコード読取装置等の光
学的読取装置にあっては、装置の読取窓面に立体像を表
示するためホログラムを設置するようにしていたため、 装置が厚くなり、 立体像表示用ホログラムによる商品読取り用走査ビー
ムの出力低下を考慮にいれると、立体像表示用ホログラ
ムの作成条件および立体像再生条件が制約を受け、 立体像表示用ホログラムによる透過光の一部が迷光と
なり、バーコード情報読取用の光検知器に戻され、商品
の読取りに悪影響を及す、という問題があった。

【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、物体読取用の光学系に悪影響を及すことな
く、最適読取り高さ及び方向を示す立体像を表示するホ
ログラムを設けてチェックアウト作業の効率化と読取率
の向上を図ることのできる光学的読取装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明は、筐体１に内蔵された読取光学
系のビーム走査器から発せられる光ビームを所定の読取
窓２０より出射して該読取窓２０の前方空間に存在する
物体に照射し、該物体からの反射光を検出して該物体の
特徴を読取る光学的読取装置を対象とする。

【００１５】このような光学的読取装置につき本発明に
あっては、筐体１の内部に、読取光学系のビーム走査器
を使用した参照光ビーム４の照射で読取窓２０の前方の
空間に最適読取り高さ及び方向の少なくとも１つを示す
ガイド表示像５を表示するホログラム２を設置したこと
を特徴とする。ここで参照光ビーム４を照射する再生用
光源２５は読取光学系の内部に設けてもよいし、外部に
設けてもよい。

【００１６】また再生用光源２５としては、レーザー光
源、発光ダイオード或いは蛍光管を用いることができ
る。更に、再生用光源２５からの参照光ビーム４を少な
くとも１つのミラーを経由してホログラム２に照射する
ことで、ホログラム２の照射範囲を拡大する。一方、読
取光学系のビーム走査器としては、定速回転されるポリ
ゴンミラーを使用する。このポリゴンミラーは各ミラー
面の傾きを異ならせたものとして、ガイド表示像に幅を
持たせる。

【００１７】またビーム走査器としては一定周期で往復
回動されるガルバノミラーでもよい。また専用の再生用
光源２５を設けずに、ビーム走査器で反射された読取光
源からの走査光を、一部の走査範囲でホログラム２に参
照光ビーム４として照射するようにしてもよい。

【００１８】更にまた、ホログラム２は多重露光により
作成され、少なくとも２種類以上のガイド表示像５を再
生表示する。

【００１９】

【作用】このような構成を備えた本発明の光学的読取装
置によれば、ガイド表示のためのホログラム立体像を表
示させるホログラム２は、読取窓２０から離れた筐体１
の内部に設置されているため、ホロウィンドとしての読
取窓２０が厚くならず、またホロウィンドの作成条件や
立体像の再生系の相互野制約をなくすことができる。

【００２０】また読取用の走査ビームは立体像表示用の
ホログラム２に入射しないため、立体像表示用のホログ
ラム２を透過する走査ビームよる迷光が発生せず、読取
光学系への悪影響を確実に防止できる。更に、読取光学
系に内蔵したホログラム２に対する再生用光源２５から
の参照光の照射で、読取窓２０の前方の１０ｃｍ程度の
空間にホログラム回折像としてのガイド表示像５が表示
され、このガイド表示像５を見てオペレータは最適読取
範囲で商品を移動させることができ、読取率を大幅に向
上できる。

【００２１】

【実施例】図２は本発明の第１実施例を示した実施例構
成図である。図２において、バーコード読取装置の筐体
上部には読取面を構成するホロウィンド２０が設けら
れ、ホロウィンド２０の下側となる筐体内部に読取光学
系を設けている。

【００２２】読取光学系は読取光源としてのＨｅ−Ｎｅ
レーザ１４、凹面ミラー１５、定速回転される五角形の
ミラー面を備えたポリゴンミラー１６、３つのミラー１
７ａ，１７ｂ，１７ｃで構成される三面ミラー１７、底
面ミラー１８、更に光検出器２２で構成される。図３は
図４の読取光学系における読取用の走査ビームの反射経
路を示したもので、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１４からのレーザ
ビームは凹面ミラー１５の中央でポリゴンミラー１６に
走査ビームを入射し、ポリゴンミラー１６により走査ビ
ームは三面ミラー１７の位置で水平回転される。従っ
て、図３に示すようにポリゴンミラー１６から三面ミラ
ー１７に対しミラー１７ａ〜１７ｃの順に実線で示す走
査パターンとなるビームが入射する。

【００２３】この三面ミラー１７に入射した走査ビーム
は底面ミラー１８に反射され、底面ミラー１８上に３つ
の重複したビームの走査パターンを描く。この底面ミラ
ー１８に入射した走査ビームは上方に反射され、ホロウ
ィンド２０に設けている３つのホログラムにそれぞれ入
射する。具体的には、図１３に示したようにホロウィン
ド２０には３つのホログラム２４ａ，２４ｂ，２４ｃが
中央で交差して配置されており、底面ミラー１８で反射
された走査ビームがホログラム２４ａ，２４ｂ，２４ｃ
の順に入射して走査することで各ホログラム２４ａ〜２
４ｃのホログラム回折によりホロウィンド２０上の所定
の空間に垂直方向の２つの走査パターンを含む５方向ダ
イナミッククロス走査パターン２１を形成することにな
る。

【００２４】再び図２を参照するに、本発明にあっては
読取光学系の中に、例えばレーザ半導体を用いた再生用
光源２５とホロウィンド２０の前方の約１０ｃｍ程度の
空間にガイド表示像５をホログラム回折光により描くた
めのリップマンホログラム２を設けている。図４は図２
の実施例によってガイド表示像５の内の表示線５ｂの表
示状態を示した説明図である。

【００２５】図４の状態にあっては、再生用光源２５か
らの参照光ビームはポリゴンミラー１６で反射されて三
面ミラー１７の中の中央のミラー１７ｂにビーム照射が
行われた状態を示しており、ミラー１７ｂで反射された
参照光ビームは立体像表示用のリップマンホログラム２
にビーム走査される。この参照光ビームの走査を受けて
リップマンホログラム２からはホログラム回折光がホロ
ウィンド２０を介して前方の上部空間に出射され、ガイ
ド表示像５の一部である表示線５ｂを描き出す。ここ
で、表示線５ｂを２本線で示しているが、これはポリゴ
ンミラー１６の回転中における水平面でのばらつきによ
る光路の変化で表示ライン５ｂがある程度の幅をもって
表示される状態を示している。勿論、ミラー面の傾きを
積極的に変えてもよい。

【００２６】図５は図２のガイド表示像５における表示
線５ｃの表示状態を示す。このとき再生用光源２５から
の参照光ビームはポリゴンミラー１６で反射されて三面
ミラー１７の右側のミラー１７ｃに参照光ビームを入射
した状態にあり、参照光ビームはミラー１７ｃで反射さ
れて立体像表示用のリップマンホログラム２に入射す
る。このため、リップマンホログラム２からは参照光ビ
ームの照射によるホログラム回折光がホロウィンド２０
を介して外部に出射され、ホロウィンド２０の前方空間
にガイド表示像５の一部を構成する表示線５ｃをポリゴ
ンミラー１６の水平回転でのばらつきによるある幅をも
って表示するようになる。

【００２７】図６は図４のガイド表示像５の表示線５ａ
の表示状態を示したもので、再生用光源２５からの参照
光ビームはポリゴンミラー１６で反射され、この状態で
は三面ミラーの右側の１７ａにビームを入射している。
ミラー１７ａに入射した参照光ビームは立体像表示用の
リップマンホログラム２に反射され、この参照光ビーム
の入射を受けてリップマンホログラム２からはホログラ
ム回折光がホロウィンド２０を介して前方空間に出射さ
れ、表示線５ａをポリゴンミラー１６の水平回転のばら
つきに応じた幅をもって表示するようになる。

【００２８】このような図４，図５及び図６に示す参照
光ビームのポリゴンミラー１６による立体像表示用のリ
ップマンホログラム２に対する走査が連続的に行われ、
図２に示すようにホロウィンド２０の前方空間所定位置
に商品の読取最適高さと方向を示すガイド表示像５を表
示することができる。また、図２の実施例にあっては、
ホロウィンド２０と立体像表示用のリップマンホログラ
ム２を別々に設けているため、両者を作成する際に相互
に条件が制約されることはない。

【００２９】更に、読取光学系によるホロウィンド２０
に対する走査ビームは読取光学系の下側に位置する立体
像表示用のリップマンホログラム２には入射せず、読取
走査ビームがリップマンホログラム２に入射して迷い光
が出て、光検出器２２による物品散乱光の読取に影響を
及ぼしてしまうことを確実に防止できる。図７は本発明
の第２実施例を示した読取光学系の平面図である。

【００３０】図７において、ミラー１７ａ〜１７ｃを用
いた三面ミラー１７の両側には新たに立体像表示用のミ
ラー２８ａ，２８ｂが設置されている。また、ポリゴン
ミラー１６は図２の第１実施例と異なり、四面ミラーを
使用している。更に、図７の第２実施例にあっては、再
生用光源２５は設けられておらず、読取走査用のＨｅ−
Ｎｅレーザ１４からの走査ビームを利用してリップマン
ホログラム２で立体像を表示するようにしている。

【００３１】図７の動作を説明すると、ポリゴンミラー
１６の定速回転により走査ビームが三面ミラー１７のミ
ラー１７ａから１７ｂの範囲を走査している場合には、
図３に示したようにホロウィンド２０による物体に対す
る走査パターンの形成が行われる。これに対し、ポリゴ
ンミラー１６からの走査ビームが三面ミラー１７に続い
て設けた立体像表示用のミラー２８ａ，２８ｂを走査し
ている際には、ミラー２８ａからの走査ビームは立体像
表示用のリップマンホログラム２の所定位置に照射さ
れ、ホロウィンド２０を介して前方空間にガイド表示線
５ａを表示する。また、ミラー２８ｂを走査してリップ
マンホログラム２の他の位置に走査ビームを入射した場
合には、ホロウィンド２０を介して上方空間にガイド表
示線５ｂを表示する。

【００３２】このように図７の第２実施例にあっては、
再生用光源２５を設けることなく読取光学系のレーザ光
源を使用して物体の読取走査と同時に最適読取高さ及び
方向を示すガイド表示像のリップマンホログラム２を用
いた表示を同時に行うことができる。尚、上記の実施例
にあっては、リップマンホログラム２によりガイド表示
像５を表示する再生用光源２５としてレーザ光源を例に
とるものであったが、発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光
管を光源としてもよい。

【００３３】また、上記の実施例にあっては、読取光学
系のビーム走査器として定速回転されるポリゴンミラー
１６を例にとるものであったが、ポリゴンミラー１６に
代えて一定周期で摺動的に回動されるガルバノミラーを
使用してもよい。また、上記の実施例にあっては、再生
用光源２５から参照光ビーム４をリップマンホログラム
２に照射する経路に三面ミラー１７を設けて反射させる
ことで光路長を長くし、光路長を長くすることによって
リップマンホログラム２に対する参照光ビームの照射範
囲を長くすることができ、ガイド用表示像をホログラム
回折光によって十分大きな表示像とすることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ホロウィンド等の読取面から分岐された読取光学系
に最適読取高さ及び方向を示すガイド表示像を表示させ
るためのホログラムを設けているため、読取窓が厚くな
らず、また読取窓にホロウィンドを使用した場合の作成
条件や再生条件の相互の制約を無くすことができる。

【００３５】また、読取用の走査ビームは立体像表示用
のホログラムに入射しないため、立体像表示用ホログラ
ムを透過する読取用走査ビームによる迷い光が発生せ
ず、ホログラムによりガイド用の立体像を表示しても読
取光学系への悪影響を確実に防止できる。更にまた、読
取面の前方の所定空間に最適読取高さと方向を示すホロ
グラム像が表示されるため、オペレータの操作を容易に
して読取率を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の第１実施例構成図

【図３】図２の読取光学系の走査ビームの反射経路の説
明図

【図４】図２の三面ミラー７ｂの反射によるガイド表示
像の説明図

【図５】図２の三面ミラー７ｃの反射によるガイド表示
像の説明図

【図６】図２の三面ミラー７ａの反射によるガイド表示
像の説明図

【図７】本発明の第２実施例構成図

【図８】先願発明の一例を示した説明図

【図９】先願発明の他の例を示した説明図

【図１０】先願発明の他の例を示した説明図

【図１１】再生参照光の光源を内蔵した先願発明の説明
図

【図１２】再生参照光の光源を内蔵した先願発明の他の
例を示した説明図

【図１３】ホログラムウィンドを用いた従来のバーコー
ド読取装置における読取光学系の説明図

【符号の説明】

１：筐体 ２：ホログラム（リップマンホログラム） ５：ガイド表示像（矢印図形） １４：Ｈｅ−Ｎｅレーザー １５：凹面ミラー １６：ポリゴンミラー １７：三面ミラー １７ａ〜１７ｃ：ミラー １８：底面ミラー ２０：ホロウィンド ２２：光検出器 ２４ａ〜２４ｂ：ホログラム（走査パターン用） ２５：再生用光源 ２８ａ，２８ｂ：ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 浩寧 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山岸 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体１に内蔵された読取光学系のビーム走
   査器から発せられる光ビームを所定の読取窓２０より出
   射して該読取窓２０の上方空間に存在する物体に照射
   し、該物体からの反射光を検出して該物体の特徴を読取
   る光学的読取装置に於いて、 前記筐体１の内部に、前記読取光学系のビーム走査器を
   使用した参照光ビーム４の照射で読取窓２０の上方の空
   間に最適読取り高さ及び方向の少なくとも１つを示すガ
   イド表示像５を表示するホログラム２を設置したことを
   特徴とする光学的読取装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光学的読取装置に於いて、
   再生用光源２５からの参照光ビームを少なくとも１つの
   ミラーを経由して前記ホログラム２に照射することを特
   徴とする光学的読取装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光学的読取装置に於いて、
   前記ビーム走査器は定速回転されるポリゴンミラーであ
   ることを特徴とする光学的読取装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の光学的読取装置に於いて、
   前記ホログラム２は多重露光により作成され、少なくと
   も２種類以上のガイド表示像５を再生表示することを特
   徴とする光学的読取装置。