JPH06139388A - バーコードスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機器内の限られた小スペースにもスキャナヘ
ッドを実装することができ、かつ、周囲のノイズの影響
を受けにくい構造と、分解能、焦点深度に優れた光学系
を有するバーコードスキャナを得る。 【構成】 発光素子１１、受光素子１２、駆動回路１３
及び検出回路１４を備えるモジュール部１５と、スキャ
ナヘッド１７とをセンサファイバ１６により結合して構
成する。モジュール部１５は、ノイズの影響を受けない
任意の場所に設置される。また、ファイバ１６は、投光
用のファイバと受光用の複数のファイバからなる多芯フ
ァイバが使用され、また、投光用のファイバを受光用フ
ァイバのコア径より小さいコア径とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機器内等の限られた小
スペース内に収納することができ、バーコードを走査
し、分解能、焦点深度に優れ、かつ、高い信頼性でバー
コードを検出して電気信号として出力することができる
バーコードスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】安価で確実なデータ入力手段として登場
したバーコードは、在庫管理、工程管理等の材料管理シ
ステムの用途を中心に普及してきたが、近年、ＯＡ化、
ＦＡ化の進展により、従来使われていなかった分野、例
えば、パソコン用のアプリケーション、銀行端末、工作
機械等への利用が急速に進んでいる。

【０００３】一般に、バーコードシステムを構成する要
素のうち、バーコードスキャナについては光学スキャナ
が多く用いられており、在庫管理等の前述の従来用途に
おいては、オペレータがバーコードシンボルに対してス
キャナを走査するハンドヘルドスキャナ、スキャナに対
してバーコードシンボルを移動させる固定スキャナが使
われている。これらのスキャナは、発受光素子、駆動回
路、検出回路、レンズ系がスキャナヘッド内に実装され
て構成されている。

【０００４】前述のようなバーコードスキャナに関する
従来技術として、例えば、横川ヒューレットパッカード
株式会社 コンポーネント部発行 「バーコードのすべ
て」６７頁〜６８頁、７６頁等に記載された技術が知ら
れている。

【０００５】図７は従来技術によるスキャナヘッドの構
成を示す図である。図７において、１１は発光素子、１
２は受光素子、３２はホルダ、３４はレンズである。

【０００６】図７に示す従来技術によるスキャナヘッド
は、ホルダ３２の内部に発光素子１１、受光素子１２、
レンズ３４が収納されると共に、さらに、図示しない発
光素子駆動回路、受光素子からの信号を受信する検出回
路がホルダ３２に収納されて構成されている。

【０００７】そして、この従来技術によるスキャナは、
バーコードの読み取り時、発光素子１１からの光がレン
ズ３４を介して図示しないバーコードが印刷された紙面
上に集光され、その反射光が受光素子１２を介して図示
しない検出回路により検出されてバーコードを読み取る
ものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
スキャナヘッド内に発光素子、受光素子、駆動回路、検
出回路、レンズ系が収納されて構成されているので、ス
キャナヘッドが大きくなり、一方、前記パソコン、銀行
端末等の機器は、バーコードを走査するスキャナヘッド
を実装するスペースが狭いことが多い。このため、前述
した従来技術は、スキャナ全体が大き過ぎて機器内に実
装することができず、また、機器内及び周囲からのノイ
ズにより誤動作しやすい等の問題点を生じていた。

【０００９】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、機器内の限られた小スペースにもスキャナヘッ
ドを実装することができ、かつ、周囲のノイズの影響を
受けにくいバーコードスキャナの構造を提供するするこ
とにあり、さらに、分解能、焦点深度に優れた光学系を
有するバーコードスキャナを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、実装スペースが大きい発光素子、受光素子、駆動回
路、検出回路をスキャナヘッドから離し、これらとスキ
ャナヘッド間をファイバにより光学的に結合することに
より達成される。

【００１１】また、前記目的は、スキャナヘッド内のフ
ァイバ先端にレンズを設けることにより、さらに、ファ
イバを投光用及び受光用の複数のファイバから成る多芯
ファイバにより構成し、受光用ファイバを、１本の投光
用ファイバを中心とした同心円上に配置し、また、投光
用ファイバのコア径を、受光用ファイバのコア径より小
さくすることにより達成される。

【００１２】

【作用】実装スペースの大きい発光素子、受光素子、駆
動回路、検出回路をスキャナヘッドから分離したため、
スキャナヘッドを小型化することができ、機器内の限ら
れた小スペース内に実装することが可能となる。また、
ノイズの影響を受けやすい受光素子、検出回路をスキャ
ナヘッドから離れたノイズの少ない環境条件の場所に設
置することができるので、誤動作を少なくすることがで
きる。

【００１３】スキャナヘッド内のファイバ先端に設けた
レンズは、投光用ファイバからの出射光ビームを印刷紙
面上のバーコードにバー幅より小さいスポツトサイズで
集光させることができる。集光された出射光ビームは、
バーコード紙面で乱反射され再びスキャナヘッドに入射
するが、レンズにより乱反射光の拡がりが抑えられ、複
数の受光ファイバにより効率良く受光される。投光用フ
ァイバのコア径は、小さいほどバーコード上のスポツト
サイズを小さくすることができる。

【００１４】本発明は、前述により、分解能、焦点深度
に優れた光学系を得ることができ、しかも、小さいスペ
ース内に収納可能な、ノイズの影響を受けることのない
バーコードスキャナを提供することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明によるバーコードスキャナの一
実施例を図面により詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例の構成を示す図、
図２は本発明の一実施例の外観を示す斜視図、図３はス
キャナヘッドの構成を示す断面図、図４はファイバの構
成を示す図、図５はビームスポツトサイズのスキャナヘ
ッド−紙面間距離依存性を説明する図、図６はバーコー
ド検出時の出力結果例を示す図である。図１〜図４にお
いて、１３は駆動回路、１４は検出回路、１５はモジュ
ール部、１６はセンサファイバ、１７はスキャナヘッ
ド、３１、３３はレンズ、４１、４３、４５、４７は投
光用ファイバ、４２、４４、４６、４８は受光用ファイ
バであり、他の符号は図７の場合と同一である。

【００１７】本発明の一実施例は、図１に示すように、
発光素子１１、受光素子１２、駆動回路１３及び検出回
路１４を備えるモジュール部１５と、スキャナヘッド１
７とがセンサファイバ１６により結合されて構成されて
いる。

【００１８】前述のように構成される本発明の一実施例
において、駆動回路１３によって駆動される発光素子１
１からの光は、センサファイバ１６の一端よりセンサフ
ァイバ１６に入射され、センサファイバ１６の他端に設
けたスキャナヘッド１７から出射して、バーコードが印
刷された紙面に投射される。スキャナヘッド１７あるい
はバーコード印刷紙面が移動し、バーコードによつて変
調された印刷紙面からの反射光は、再びスキャナヘッド
１７に入射し、センサファイバ１６を通りファイバ他端
より出射し、受光素子１２に入射し検出回路１４によつ
てバーコードに応じたＴＴＬレベル等のパルス信号とし
て出力される。

【００１９】いま、例えば、機器内の限られた小スペー
ス内でバーコードの検出を行う場合、発光素子１１、受
光素子１２、駆動回路１３、検出回路１４を含む光モジ
ユール部１５は、スキャナヘッドから離して、スペース
上余裕のある場所に実装することができる。また、光モ
ジユール部１５の実装は、環境の良い場所を選ぶことに
より、ノイズ等の影響を受けることのない信頼性の高い
バーコードの検出を行なうことができる。発光素子１１
及び受光素子１２とセンサファイバ１６との結合は、用
途に応じて光コネクタを用いて着脱可能とする、あるい
は、モジユール内で発光素子１１、受光素子１２とセン
サファイバ１６の端部を接続固定（ピグテイル）する等
により行われる。

【００２０】前述のように構成される本発明の一実施例
の外観は、図２に示すように形成される。すなわち、光
モジユール部１５は、スキャナヘッド１７の付いたファ
イバ１６と、電源、信号用の電気コネクタ付電線２１を
具備して構成される。

【００２１】スキャナヘッド１７の構造としては、図３
に示すように各種の構成をとることができる。すなわ
ち、図３（ａ）に示すものは、ホルダ３２のヘッド先端
に球レンズ３１を設け、一定距離ｄでセンサファイバ１
６と光学的に結合するようにしたものであり、球レンズ
３１とファイバ１６との間の距離ｄは、焦点深度が深く
とれるように最適に設定される。

【００２２】また、図３（ｂ）、（ｃ）は、スキャナヘ
ッド先端のレンズを、それぞれ、屈折率分布レンズ３
３、凸レンズ３４に置き換えたものであり、本発明は、
このように、バーコード検出性能に応じて種々のレンズ
を使用することができる。

【００２３】また、本発明は、図３（ｄ）に示すよう
に、レンズを無くすことも可能である。この場合、投光
用ファイバから拡がって印刷紙面に入射し散乱した反射
光は、受光用ファイバの開口角以内に拡がる光のみがフ
ァイバ内に入射するため、分解能および焦点深度は、レ
ンズを使った場合に劣るものの、印刷紙面とスキャナヘ
ッドとの距離変動が大きくない場合には、スキャナヘッ
ドの小型化、低価格化を図るために有効である。

【００２４】センサファイバ１６の構成としては、図４
に示す断面図のように各種の構成をとることができる。

【００２５】すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示すもの
は、１本の投光用ファイバ４１、４３を中心に配置し、
その周囲に５本もしくは６本の受光用ファイバ４２、４
４を同心円状に配置して多芯構造に構成されている。さ
らに、印刷バーコード上におけるビームスポツトのサイ
ズを小さくし、分解能を上げるために、投光用ファイバ
４１、４３のコア径は、受光用ファイバ４２、４４のコ
ア径に比べて細く形成されている。

【００２６】また、センサファイバ１６は、図４
（ｃ）、（ｄ）に示すように、投光用、受光用各１本ず
つの２芯のファイバにより構成することも可能である。
この場合も、前述した多芯ファイバの場合と同様に、投
光用ファイバ４５、４７のコア径を小さく、受光用ファ
イバ４６、４８のコア径を大きくすることにより、検出
特性の向上を図ることができる。この図４（ｃ）、
（ｄ）に示す例は、多芯ファイバの場合と比較して、分
解能の点で劣るものの、センサファイバの細径化、装置
の低価格化に有効である。

【００２７】本発明は、前述した図３に示すスキャナヘ
ッド１７と図４に示すファイバー１６とを、任意に組み
合わせて使用することができる。例えば、図３（ａ）に
示すスキャナヘッドに、図４（ａ）、（ｂ）に示す多芯
ファイバを使用した場合、分解能、焦点深度に優れたバ
ーコードスキャナを構成することができ、また、図３
（ａ）に示すスキャナヘッドに、図４（ｃ）、（ｄ）に
示すファイバ１６を組み合わせた場合、前述に比べて、
分解能および焦点深度が劣るものの、センサファイバの
細径化、低価格化を図ることができる。

【００２８】いま、図３（ａ）に示すスキャナヘッド
に、図４（ａ）に示す多芯ファイバを組み合わせて使用
した場合、投光用ファイバ４１から出射した光は、球レ
ンズ３１で絞られ、印刷紙面上で大きさＷｓのスポツト
となる。そして、印刷紙面からの散乱反射光は、再び球
レンズ３１に入射して絞られ、投光用ファイバ４１に対
して同心円上に配置された複数の受光ファイバ４２によ
り広範囲に受光することができる。

【００２９】前述の場合において、投光用ファイバ４１
のコア径＝１２５μｍ、受光用ファイバ４２のコア径＝
１７０μｍ、球レンズ３１の径３mmφ、球レンズ−ファ
イバ間距離ｄ＝１．４mmとし、印刷紙面−スキャナヘッ
ド間距離Ｌを変化させたときの印刷紙面上でのスポツト
サイズＷｓの変化を測定した結果が図５に示されてい
る。この結果より、Ｌ＝１．４〜３．８mmの範囲では、
Ｗｓ＜０．４mmのため、幅０．４mm以上の印刷シンボル
を読取れば、検出回路１４より歪のない、バーコードに
対応したパルス信号を得ることができることが判る。

【００３０】図６に、前述の構成による本発明のバーコ
ードスキャナを使用して、最小黒バー幅０．４mmのバー
コード６１を３００mm／ｓで走査した場合の、光電変換
後の電気出力、成形後のパルス出力信号の例が示されて
おり、黒バー幅に対応して精度良く忠実にパルス信号化
できることが判る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバを使用することにより、発光素子、受光素子、
駆動回路、検出回路を、スキャナヘッドから分離するこ
とができるので、スキャナヘッドを小型化し、限られた
小スペースでもバーコードを走査することができる。ま
た、ノイズの影響を受けやすい受光素子、検出回路をス
キャナヘッドから分離し、ノイズの少ない環境下に設け
るようにすることができるので、バーコード検出の信頼
性の向上を図ることができる。

【００３２】さらに、本発明によれば、スキャナヘッド
内におけるレンズとファイバとの結合により、投光用の
受光用の複数のファイバからなる多芯ファイバの使用に
より、また、受光用ファイバのコア径より小さいコア径
をもつ投光用ファイバを用いることにより、分解能を上
げ、焦点深度を大きくすることができるので、バーコー
ドスキャナとしての検出性能の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例の外観を示す斜視図である。

【図３】スキャナヘッドの構成を示す断面図である。

【図４】ファイバの構成を示す図である。

【図５】ビームスポツトサイズのスキャナヘッド−紙面
間距離依存性を説明する図である。

【図６】バーコード検出時の出力結果例を示す図であ
る。

【図７】従来技術によるスキャナヘッドの構成を示す図
である。

【符号の説明】

１１ 発光素子 １２ 受光素子 １３ 駆動回路 １４ 検出回路 １５ モジュール部 １６ センサファイバ １７ スキャナヘッド ２１ 電気コネクタ付電線 ３１ 球レンズ ３３ 屈折率分布レンズ ３４…凸レンズ ４１、４３、４５、４７ 投光用ファイバ ４２、４４、４６、４８ 受光用ファイバ ６１ バーコード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 豊 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所戸塚工場内 (72)発明者 大橋 邦暁 神奈川県横浜市磯子区磯子１丁目２番10号 バブコック日立株式会社横浜分工場内 (72)発明者 鈴木 光義 神奈川県横浜市磯子区中原２丁目６番４号 新光技研株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子、受光素子、駆動回路、検出回
   路から構成され、印刷紙面上のバーコードを電気信号と
   して出力するバーコードスキャナにおいて、前記発光素
   子及び受光素子にファイバの一端を光学的に結合し、他
   端を印刷紙面を走査するヘッドとしたことを特徴とする
   バーコードスキャナ。
2. 【請求項２】 前記印刷紙面を走査するヘッドは、レン
   ズおよびレンズとファイバとの結合部を内蔵して構成さ
   れることを特徴とする請求項１記載のバーコードスキャ
   ナ。
3. 【請求項３】 前記ファイバは、投光用ファイバと受光
   用ファイバの少なくとも２本のファイバにより構成され
   る多芯ファイバであることを特徴とする請求項１または
   ２記載のバーコードスキャナ。
4. 【請求項４】 前記ファイバは、投光用ファイバ１本
   と、該投光用ファイバを中心とし、その周囲に同心円状
   に配置された複数本の受光用ファイバからなることを特
   徴とする請求項１または２記載のバーコードスキャナ。
5. 【請求項５】 前記ファイバの投光用ファイバのコア径
   は、受光用ファイバのコア径より小さいことを特徴とす
   る請求の項３または４記載のバーコードスキャナ。