JPH0620079A - 反射光検出用モジュール及びそれを用いたスタイラスペン一体型バーコードリーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導方式のスタイラスペンの先端部に組
み込み可能とした特殊な構造及び形状を有する反射光検
出用モジュールを提供する。 【構成】 外部から入力された電気信号を所定の周波数
の光に変換する発光手段12と、12により発せられた光を
先端部17近傍に導き、17近傍から反射された反射光を逆
向きに集光するレンズ16と、集光された16の焦点位置に
配置され受けた光をその受光量に応じた電気信号に変換
し外部へ出力する受光手段13と、外部からの入力信号及
び外部への出力信号を伝送する信号線とを有する反射光
検出用モジュールにおいて、管状の導光部15を円筒状筺
体11に延設し、15の中間に16を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光の反射率の違いを電
気信号に変換する発光素子及び受光素子を含む反射光検
出用モジュールに関する。また、それを用いたスタイラ
スペン一体型バーコードリーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からペン型のバーコードリーダがあ
り、工場内のファクトリオートメーション化のための部
品等の管理や、大規模小売店における商品管理等の分野
においてバーコードが普及するにつれて多く用いられる
ようになってきている。

【０００３】そのようなペン型バーコードリーダの一例
として、図１１に示す横河ヒューレットパッカード株式
会社の「ＨＰ Ｓｍａｒｔ Ｗａｎｄ」 （ＨＰ Ｓｍ
ａｒｔ Ｗａｎｄは横河ヒューレットパッカード株式会
社の商標）がある。これはコンピュータ等の外部機器に
ケーブル29を介して接続して用いられるペン型バーコー
ドリーダ80であり、ペン型の筺体であるペン軸27の先端
部17に光学センサが設けられており、使用者がこれを手
に持ってバーコードデータ部34をなぞることにより得ら
れた信号に必要な処理を施して、コンピュータ等の外部
機器に伝送する如くに構成されたものである。

【０００４】さらに、その先端に設けられる光学センサ
についていえば、反射光検出用モジュールとなってい
る。その一例を挙げれば図１２に示す横河ヒューレット
パッカード社の「高分解能オプティカル・リフレクティ
ブ・センサ」がある。その外観を示せば、図１２（Ａ）
の反射光検出用モジュール10の如く、円筒状筺体11を有
し、前方にレンズ16を備え、後方にリード線を数本備え
た構造をしている。その内部構造及び機能を図１２
（Ｂ）を用いて説明する。図１２（Ｂ）は反射光検出用
モジュール10の機能を説明する便宜上図１２（Ａ）とは
逆向きに描いてある。また、反射光検出モジュール10の
内部構造を明らかにすべく円筒状筺体11の輪郭線を一点
鎖線にて描いてある。図１２（Ａ）に描いたレンズ16は
図１２（Ｂ）に示すように光軸の異なるほぼ同一のレン
ズ81及び82を組み合わせたものである。円筒状筺体11の
後方側底面内側には発光手段12及び受光手段13が設けら
れる。発光手段12はリード線を介して外部から所定の信
号及び必要な電源が加えられることにより所定の波長の
光を発する。その光はレンズ81により焦点83に集光され
る。焦点83の位置に何らかの物があって光が反射される
とその反射光はレンズ82により受光手段13上に焦点を結
ぶ。受光手段13は受光量に応じた電気信号をリード線を
介して外部に出力する。

【０００５】また、同様の機能を有する反射光検出用モ
ジュールとして図１３に示す星電器製造株式会社の「バ
ーコードセンサユニットＴＢＫ１００２」がある。この
例では図１２に示すものと異なり発光手段が複数個円筒
状筺体11の前方に設けられており、また、レンズ16は単
一の光軸を備えたものである。焦点83に位置するものを
複数の発光手段84,85,86及び87により照らし、その反射
光をレンズ16により受光手段13上に結像させる如くに構
成されている。分解能を高める等の目的のためピンホー
ル板88がレンズ16と受光手段13との間に設けられてい
る。

【０００６】一方、近年スタイラスペンにより手書入力
可能なペンコンピュータが注目を集めている。例えば、
図１４に示す日本エヌシーアール株式会社製の「ＮＣＲ
３１２５」が戸外にも携帯可能であり、しかも左手でコ
ンピュータ本体を持ち、右手でスタイラスペンを持って
入力できることから、宅配便の配達人が使用するコンピ
ュータとして普及しようとしている。このペン入力コン
ピュータは、座標検出モジュール付表示モジュール31を
備えており、あたかも紙に鉛筆で字を書くような感覚で
スタイラスペン90による手書文字入力を可能にしたもの
である。ここにいう座標検出モジュール付表示モジュー
ル31はデジタイザータブレットとよばれる二次元座標を
検出するセンサ板と液晶モジュール等のフラットパネル
ディスプレイとを積層配置して構成されるものである。
座標検出方法に関しては様々なものが適用可能である
が、特にＮＣＲ社のものは、追従性の良さ等の理由から
電磁誘導方式のものを用いている。

【０００７】図１５は、図１４に示す従来のスタイラス
ペンの内部構造を示す断面図である。筆記具様の筺体27
の先端内部にコイル22が設けられる。コイル22は座標検
出モジュール付表示モジュール31上でスタイラスペン90
が指示する位置を特定するための磁界を発生するもので
ある。その磁界の指向性を良くし、また磁界の大きさを
増すために、コイル22の内側に磁心としてフェライトコ
ア21が設けられている。フェライトコア21の中心軸付近
は透孔となっており、その透孔部分には芯体91が摺動可
能に設けられる。芯体91の先端はペン軸27の先端から表
出し、スタイラスペン90を座標検出モジュール付表示モ
ジュール31に当接したときにその筆圧を芯体91の後端に
伝える。伝達された筆圧は芯体91の後方に設けられた筆
圧検出手段23により検出される。筆圧検出手段23のさら
に後方には回路部26が設けられ、コイル22を含む共振回
路を構成するとともに筆圧検出手段23により筆圧を検出
した際には、その共振周波数を変化せしめる如くに構成
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】宅配便の配達人が運ぶ
荷物にはバーコードの印刷された伝票が貼られ物流の効
率化に寄与しているが、上述した従来のペンコンピュー
タはバーコードを読むことはできない。かといって、別
途バーコードリーダをペンコンピュータに接続して使用
することとすると、スタイラスペンとバーコードリーダ
の両者を必要に応じて持ち替えて入力を行わなければな
らないので、データ入力効率が悪く、特に上述のような
立ち作業を行う現場では実用的でない。

【０００９】このような事情は宅配便の配達人以外であ
っても、例えば工場での目視検査結果の入力や、小売店
舗における入出庫管理等において同様である。

【００１０】本発明の発明者は、この課題を解決する方
策として、スタイラスペン一体型バーコードリーダを開
発することを思い立った。しかし、スタイラスペンはそ
の先端に座標を指示するための部材（座標検出方式が電
磁誘導方式の場合は磁界を発生するコイル）を備えたも
のであり、従来のペン型バーコードリーダに用いられて
いた反射光検出用モジュールをそのまま用いるわけには
いかない。本発明の目的は、電磁誘導方式のスタイラス
ペンの先端部に組み込み可能とした特殊な構造及び形状
を有する反射光検出用モジュールを提供すること及びそ
れを用いたスタイラスペン一体型バーコードリーダを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる反射光検出用モジュールは、外部か
ら入力された電気信号を所定の周波数の光に変換する発
光手段と、該発光手段により発せられた光を所定位置に
導く導光手段と、該所定位置から反射された反射光を集
光する集光手段と、該集光手段の焦点位置に配置され受
けた光をその受光量に応じた電気信号に変換し外部へ出
力する受光手段と、外部からの入力信号及び外部への出
力信号を伝送する信号線とを有する反射光検出用モジュ
ールにおいて、前記導光手段と前記集光手段とが共通の
光路を有する共通の光学系により構成され、該共通の光
路から前記発光手段へ至る光路と前記受光手段へ至る光
路とを分離するビームスプリット手段を設けたものであ
る。

【００１２】前記発光手段、前記受光手段及び前記ビー
ムスプリット手段を収納する筺体と、該筺体に対して延
接された管状の導光部とを有し、前記共通の光路が該管
状の導光部内を通る如く構成するのが効果的である。

【００１３】また、前記導光部と前記筺体とを前記共通
の光路の方向に関して剛性の高い材料にて構成し、該導
光部と該筺体とを機械的に連結した連結体もまた該方向
に関して剛性の高いものとする如く連結するとよい。

【００１４】また、前記導光部の内側であって前記共通
の光路の中間位置にレンズを設け、該レンズを前記導光
手段と前記集光手段とを構成する前記共通の光学系とす
ることが好ましい。

【００１５】さらに、前記導光部の先端に透明部材を設
けることもできる。

【００１６】また、前記導光部の先端が摩耗しにくい部
材で構成するのがよい。

【００１７】前記筺体の後端に後方に延びる突起を設け
ることもできる。

【００１８】前記受光手段が多分割受光素子にて構成さ
れ、該多分割受光素子の分割された各部分の検出信号を
外部へ出力すべく該多分割受光素子の分割された各部分
に接続され前記反射光検出用モジュールの外部へ延びる
信号線を備えることができる。

【００１９】前記発光手段が異なる波長の光をそれぞれ
発光する複数の発光素子からなる多色発光素子にて構成
され、該多色発光素子を構成するそれぞれの発光素子に
外部から電源及び所定の信号を供給すべく該多色発光素
子を構成するそれぞれの発光素子に接続され前記反射光
検出用モジュールの外部へ延びる信号線を備えることも
できる。

【００２０】そして、本発明にかかるスタイラスペン一
体型バーコードリーダは、電磁誘導方式の座標検出装置
に用いられるスタイラスペンの先端に設けられる磁界発
生のためのコイルの磁心に中心軸を通る透孔を設け、該
透孔内に上記反射光検出用モジュールの前記導光部が配
置される如くに該反射光検出用モジュールを設け、スタ
イラスペンの回路部に該反射光検出用モジュールへの電
源及び入力信号を供給する回路並びに該反射光検出用モ
ジュールから出力される電気信号を処理する回路を設
け、該回路に前記反射光検出用モジュールの信号線を接
続するものとすることができる。

【００２１】また、前記導光部が前記透孔内を摺動可能
であるように該導光部を配置し、前記筺体の後方に筆圧
検出手段を設けて前記導光部の先端に加わる筆圧を検出
する如くに構成することができる。

【００２２】さらに、前記受光手段を多分割受光素子に
て構成し、前記反射光検出用モジュールから処理回路へ
送出される出力信号が該多分割受光素子のより小さい面
積を有する部分から検出された信号とより大きい面積を
有する部分から検出された信号とを択一的に選択するス
イッチを設けることが効果的である。

【００２３】前記受光手段を多分割受光素子にて構成
し、該多分割受光素子の一部から得られる検出信号と他
の部分から得られる検出信号との相関関係から前記スタ
イラスペン一体型バーコードリーダの走査速度を検出す
べく該多分割受光素子から延びる信号線に接続された速
度変化検出手段を有し、該速度変化検出手段により検出
された該走査速度によって前記反射光検出用モジュール
からの出力信号を処理する如くに構成することもでき
る。

【００２４】また、前記発光手段に加える信号を変調信
号とすべく電源回路からの信号に変調を加えて該発光手
段に送出する発振回路を設け、前記受光手段から得られ
た検出信号を前記変調信号との相関関係に基づいて処理
する信号処理手段を設けるのがよい。

【００２５】前記磁界発生のためのコイルに駆動信号を
送出する発振回路と前記発光手段に加える変調信号を加
える発振回路とを共通の回路とすることもできる。

【００２６】前記発光手段を異なる波長の光を発する多
色発光素子にて構成し、前記反射光検出に用いる波長以
外の波長を発する発光素子を可視光発光素子とし、前記
スタイラスペン一体型バーコードリーダをスタイラスペ
ンとして用いる際の使用状態に応じて該可視光発光素子
を発光させる如く状態信号を入力する信号線に接続する
ことが効果的である。

【００２７】

【作用】上記のごとく構成した反射光検出用モジュール
は、電磁誘導方式のスタイラスペンの先端に配置可能に
なるように働く。

【００２８】ことに、管状の導光部を筺体に延設するこ
とにより、狭い場所にも配置可能となる。

【００２９】また、軸方向の剛性を高めることにより、
筆圧を伝達し得るように働く。

【００３０】導光部の中間にレンズを設けることによ
り、導光手段と集光手段とを兼用することができるよう
に働く。

【００３１】導光部先端に透明部材を設けることによ
り、塵の進入を防ぐように働く。

【００３２】導光部先端を摩耗しにくい部材とすること
により、長期間に亘って使用できるように働く。

【００３３】後端に突起を設けることにより、筆圧の検
出がしやすくなるように働く。

【００３４】多分割受光素子を用いることにより、分解
能の切替や走査速度の検出が可能となるように働く。

【００３５】多色発光素子を用いることにより、状態表
示を可能にするように働く。

【００３６】さらに、本発明にかかる反射光検出用モジ
ュールをスタイラスペン一体型バーコードリーダに用い
ることにより、筆記具様の細いものを実現できるように
働く。

【００３７】導光部が磁心の透孔を摺動可能にすること
により、筆圧検出がスムースにできるように働く。

【００３８】多分割受光素子を用い、受光面積の大小を
選択可能とすることにより、分解能の切替を可能にでき
る。

【００３９】多分割受光素子を用い、走査速度を検出で
きるようにすることにより、走査速度の非線形な場合で
あっても正確な読取を行うように働く。

【００４０】発光手段に変調をかけることにより、外乱
光を排除するように働く。

【００４１】磁界発生の発振回路と変調信号を加える発
振回路とを共通にすることにより、スタイラスペン一体
型バーコードリーダの内部の回路の簡略化を図れるよう
に働く。

【００４２】多色発光素子を用いることにより、状態信
号を発することが可能になる。

【００４３】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明にかかる反射光検出用モジュール
10の内部構造を示す断面図である。また、図２は図１に
示す反射光検出用モジュール10の外観を示す斜視図であ
る。図２に示すように反射光検出用モジュール10は、ほ
ぼ円筒状の外観を有する円筒状筺体11と、その軸方向に
延設された導光部15とを有するものである。円筒状筺体
11が円筒状の形状を有することは、円筒状のペン軸を有
するペン型のバーコードリーダの筺体に組み込むのに適
しているが、組み込まれるものの形状に適した他の形状
例えば六角柱や四角柱等の形状にできるのはいうまでも
ない。

【００４４】導光部15は円筒状筺体11の一方の底面のほ
ぼ中程から該底面に垂直な向きに延接される。導光部15
及び円筒状筺体11は該底面に垂直な向き（以下「軸方
向」という。）について剛性の高い材料にて構成し、且
つ導光部15と円筒状筺体11とを機械的に連結した連結体
もまた軸方向に関して剛性の高いものとするのが望まし
い。例えば、近年プラスチック成形品の表面に導電部分
を設けたいわゆる回路付き成形品が機構部品と電気部品
とを兼ね備えた部品として脚光を浴びているが、そのよ
うな回路付き成形品にて円筒状筺体11及び導光部15を構
成してその回路部分に発光手段12や受光手段13を実装す
ることにより反射光検出用モジュール10を構成すること
ができる。無論、発光手段12及び受光手段13を基板上に
実装し、円筒状筺体11等を剛性の高い材料にて構成し
て、基板を補強することとしても良い。軸方向の剛性を
高めるのは、後述する如く筆圧、即ちペンダウンを検出
するスタイラスペン一体型バーコードリーダに適用可能
とするためである。その場合には、さらに、円筒状筺体
11のもう一方の底面に突起を設けるのが望ましい。筆圧
検出手段として何らかのメカニカルスイッチ即ち機構的
手段にて押圧を電気信号に変換するスイッチを設ける場
合の便宜のためである。

【００４５】円筒状筺体11の内部には発光手段12及び受
光手段13が設けられる。図１及び図２には示さなかった
が、発光手段12は外部からの入力信号に応じて所定の波
長の光を発光する素子であり、受光手段13は受けた光の
強度に応じた電気信号を外部に出力する素子であるから
円筒状筺体１１の外側にはリード線が数本延設されて、
入出力信号を伝達し得るように構成される。

【００４６】発光手段12としては例えば株式会社東芝製
の直径 3.1ミリメートル超高輝度赤色ＬＥＤランプを用
いることができる。該ＬＥＤランプは 700ミリカンデラ
の光度が得られ、しかも小型であることから本発明に係
る反射光検出モジュールに適している。本発明にあって
は、発光手段12により発光された光は比較的細い管状体
である導光部15を通過して先端部17近傍の目的物である
バーコードを照らす如くに構成されるものだからであ
る。

【００４７】受光手段13としては、 5ミリメートル四方
程度の大きさのものが望ましい。発光手段たるＬＥＤラ
ンプにあっては比較的小さいものが手にはいり、また上
述したごとく本発明に適しているのに対し、受光手段13
を大きくしたのでは、後述するスタイラスペン一体型バ
ーコードリーダが太いものとなってしまうこと及び逆に
小さくしたのでは光軸合わせの上で不利であることに基
づく。

【００４８】受光手段13は、読取対象が何であるかに応
じて様々な種類のセンサを選択し得る。最も簡単なセン
サとしては非分割センサすなわち受光面のどの部分に光
が当たったかを区別することなく光の強度を電気信号に
変換するものを用いることができる。例えば、シャープ
株式会社製の「リニア出力ＯＰＩＣ受光素子ＩＳ４５
５」が内部にアンプを備えた小型の非分割受光素子とし
て適用可能である。後述するように分解能を必要に応じ
て切り替えることを欲する場合には、図８に示すような
四分割フォトダイオードを用いることになる。さらに、
近年は一次元のバーコードのみならず二次元のバーコー
ドも着目されはじめているが、そのような二次元のコー
ドあるいは一般の画像を読み取ることを欲する用途に関
してはＣＣＤエリア・センサ等を使用することになる。
例えば、シャープ株式会社製の「１／３インチ白黒ＣＣ
ＤエリアセンサＬＺ２３１４」あるいは米国テキサス・
インストルメンツ社製のＣＣＤイメージセンサＴＣ２２
７が適用可能である。

【００４９】受光手段13の前面には、発光手段１２の発
する光と同じ波長の光のみを通過するフィルターを置く
ことが望ましい。外乱光を除去するためである。

【００５０】導光部15は、上述の如く望ましくは剛性の
高い管状体にて構成される。その中間部にはレンズ16が
設けられる。レンズ16は発光手段12により発せられた光
を先端部17の外側の近傍にまで導く導光手段であるとと
もに、該先端部17の近傍にバーコードがおかれた場合に
その反射光を集光して受光手段13の受光面上に結像させ
る集光手段でもある。この意味において、導光部15の内
側は導光手段と集光手段とに共通な光路となっており、
レンズ16は導光手段と集光手段とをともに構成する共通
の光学系を構成している。

【００５１】後述するスタイラスペン一体型バーコード
リーダ20とりわけ電磁誘導方式のものに適用するには、
導光部15の形状及び寸法はフェライトコア21の内径の制
限を受けることとなる。もっともフェライトコア21がそ
の内部に軸方向の透孔を有さない場合には本発明にかか
るスタイラスペン一体型バーコードリーダ21を構成し得
ない。図１５に示す本発明と同一の出願人の製造するス
タイラスペンにあっては、該透孔の内径は 2.5ミリメー
トルである。したがって、導光部15をその内径が 2ミリ
メートル程度になるように構成することにより、本発明
にかかる反射光検出用モジュールを図１５に示すスタイ
ラスペンに適用可能となる。その際のレンズ16は日本板
硝子株式会社製のセルフォックマイクロレンズＳＭＬが
最適である。該レンズは 2f1:1結像システムを形成する
ものであり、開口数（ＮＡ）はかなり小さな値となり、
焦点深度を深くできる。導光部15の長さに関しては、フ
ェライトコア21の長さが２センチメートル弱であるか
ら、２センチメートルから３センチメートル程度であ
る。

【００５２】ビームスプリット手段14は上述した導光手
段と集光手段に共通な光路から発光手段12に至る光路と
受光手段13に至る光路とを分離する光学的手段であっ
て、例えば、ハーフミラー又はダイクロイックミラーに
より構成することができる。図１に示す実施例では発光
手段12から発せられる光が直進し、反射光は直角に光路
が曲げられて受光手段13に結像する如く配置されている
が、発光手段12により発せられた光がビームスプリット
手段14により直角に曲げられた上で先端部17の近傍にま
で導かれ、反射光はビームスプリット手段を単に通過し
て直進することにより受光手段13に結像する如くに配置
すること、即ち発光手段12と受光手段13との位置関係を
逆にすることとする実施例も可能であることはいうまで
もない。

【００５３】先端部17は導光部15の先端を保護する部材
であり、導光部15の先端に連結して設けられる。先端部
17がいかなる材料にて構成されるかは、本発明にかかる
反射光検出用モジュール10をスタイラスペン一体型バー
コードリーダ20に適用する場合に、座標入力時とりわけ
手書文字入力を行う際の書き味を左右するものとなる。
また、対摩耗性も要求される。アセテート樹脂又はポリ
カーボネートが適している。

【００５４】先端部17には透孔が設けられ、透明部材18
が該透孔に固定される。透明部材18は光を透過する部材
であり、導光部15の内側に塵が入るのを防止する。図１
に描いた実施例では、透明部材18には、レンズ機能を持
たせてはいないが、レンズ16と透明部材18とを組み合わ
せて光学系を構成することとする他の実施例も可能であ
る。さらに、レンズの付いたキャップをペン先にかぶせ
て焦点距離や焦点深度を変更することが可能であるよう
なものとすることもできる。

【００５５】図３は、本発明にかかるスタイラスペン一
体型バーコードリーダ20の実施例の外観を示す斜視図で
ある。図４は、図３に示すスタイラスペン一体型バーコ
ードリーダ20の内部構造を示す断面図である。図５は、
図４に示すスタイラスペン一体型バーコードリーダ20の
先端部の内部構造を示す拡大断面図である。

【００５６】図３に示すごとく、スタイラスペン一体型
バーコードリーダ20は、筆記具様の形状を有する筺体で
あるペン軸27を有する。ペン軸27の先端には透孔が設け
られており、該透孔からは反射光検出モジュール10の先
端部17が露出される。ペン軸27の後端にはケーブル29が
延設される。ケーブル29は後述するペン入力コンピュー
タ30との間で信号をやりとりし、又は電源の供給を受け
るために設けられる。ケーブル29とペン軸27との接する
部分には、ケーブル29の断線を防止し、また、ペン軸内
部への塵の進入を防ぐ等の目的のため、ケーブル止め28
が設けられる。ペン軸27の側面にはサイドスイッチ押圧
片25が設けられる。スタイラスペン一体型バーコードリ
ーダ20をバーコードリーダとして使用する時に反射光検
出用モジュール10内の発光手段12を発光させるべく信号
を送るスイッチとして用い、また、スタイラスペンとし
て使用する際には手書文字入力等の入力状態を変更する
こと等の目的に用いることが可能である。

【００５７】図４に示すごとく、ペン軸27の内部には回
路部26、コイル22、フェライトコア21及び反射光検出用
モジュール10が設けられる。回路部26の具体的回路につ
いては後述するが、コイル22に磁界を発生させるための
回路及び、反射光検出用モジュール10に入力信号を与
え、あるいはその出力信号を処理する回路を含むもので
ある。上述したケーブル29の一端は回路部26に接続さ
れ、他端は後述するペン入力コンピュータ20側に接続さ
れる。回路部26は基板上に構成することあるいはいわゆ
る回路付き成形品にて構成することができる。

【００５８】回路部26はサイドスイッチ24を有してお
り、ペン軸27の側面に設けられたサイドスイッチ押圧片
25に操作者が触れることにより、該サイドスイッチ24が
操作されるごとくに回路部26がペン軸27の内部に固定さ
れる。また、回路部26には筆圧検出手段23が設けられ
る。筆圧検出手段23は受ける力を検出し何らかの電気又
は電子的処理を行う素子である。最も簡単に構成するに
は、単なるメカニカルスイッチにて構成することが可能
である。

【００５９】反射光検出用モジュール10は、ペン軸27の
内部の先端に近いところに軸方向に摺動可能なように配
置される。反射光検出用モジュール10の後端部に設けら
れた突起部19は先端部17に筆圧が加わった際にその圧力
を筆圧検出手段23に機構的意味において伝達する。ま
た、反射光検出用モジュール10の導光部15は、フェライ
トコア21の軸方向に延びる透孔を貫通して摺動するごと
くに配置される。

【００６０】コイル22は、リッツ線をフェライトコア21
に巻き回してなるものであり、図示はしないが、該リッ
ツ線の両端は回路部26に接続される。コイルを構成する
導線をリッツ線とし、また、磁心をフェライトとしたの
は、通常この種の電磁誘導方式の座標検出装置において
は数百キロヘルツから数メガヘルツ程度の周波数が用い
られるからである。

【００６１】図６は、本発明にかかるスタイラスペン一
体型バーコードリーダ20を用いたペン入力コンピュータ
30の実施例の外観を示す斜視図である。図６（Ａ）は、
スタイラスペン一体型バーコードリーダ20をスタイラス
ペンとして用いて手書文字入力等の入力作業を行ってい
る様子を示している。図６（Ｂ）は、スタイラスペン一
体型バーコードリーダ20をバーコードリーダとして用い
てバーコードの読取を行っている様子を示している。図
示した例にあっては、宅配便の配達人が用いるペン入力
コンピュータを想定しているが、他の使用形態にあって
も同様である。

【００６２】図７は、図６に示すペン入力コンピュータ
の回路構成の第一の実施例を示すブロック図である。図
７から図１０まではペン入力コンピュータの回路構成の
実施例を示すものであり、通常ペン入力コンピュータと
いえば、コンピュータ本体と入力用スタイラスペンとの
双方を含めていうものと考えられるが、以下、回路構成
の説明にあっては、そのような広い意味のみならず、コ
ンピュータ本体のみをさす狭い意味にも用いることがあ
るものとする。

【００６３】図７に示した回路は最も基本となる構成を
示したブロック図である。スタイラスペン一体型バーコ
ードリーダ20とペン入力コンピュータ30とをケーブル29
にて接続してなる。スタイラスペン一体型バーコードリ
ーダ20には、上述した発光手段12、受光手段13、コイル
22のほかにそれらに入力信号を送り、又は、それらから
の出力信号を処理する回路が前述した回路部26に設けら
れる。すなわち、ケーブル29を介してペン入力コンピュ
ータ30の電源47から供給される電気エネルギーをスタイ
ラスペン一体型バーコードリーダ20内の各回路に供給す
る電源回路39、コイル22を駆動させるコイル駆動アンプ
37、コイル駆動アンプ37に駆動信号を入力する発振回路
40、発光手段12を駆動させる発光手段駆動アンプ36、受
光手段13の出力信号を増幅する検出信号増幅アンプ35、
検出信号増幅アンプ35からの出力信号を受けてバーコー
ドを解読し、得られたデータをケーブル29を介してペン
入力コンピュータ30のシリアル信号制御手段46に転送す
るバーコードデコード回路38がスタイラスペン一体型バ
ーコードリーダ20内の回路部26に設けられる。バーコー
ドデコード回路38としては、例えば横河ヒューレットパ
ッカード株式会社製のバーコードデコードＩＣ「ＨＢＣ
Ｒ−１８００シリーズ」を使うことができる。

【００６４】ケーブル29は、 2本の信号線により構成さ
れるかのように図示されているが、ペン入力コンピュー
タ30内のシリアル信号制御手段46に対して信号を転送す
るものであるから複数本にすることが可能である。ペン
入力コンピュータ30内のＣＰＵ50につながるバス77には
ＲＯＭ49、ＲＡＭ48、シリアル信号制御手段46及び表示
モジュール制御手段44が接続される。表示モジュール制
御手段44は、表示モジュール41の表示内容を制御するも
のであり、表示モジュール41が液晶表示装置である場合
にはいわゆる液晶コントローラにより構成される。表示
モジュール41はいわゆるフラットパネルディスプレイで
あり、液晶パネル又はプラズマパネルにて構成され得
る。バックライト42は表示モジュール41を背面から照ら
すものであり、電源47から必要な電気エネルギーの供給
を受ける。シリアル制御手段46にはバーコードデコード
回路38からの信号が転送されるのみならず、座標検出モ
ジュール制御手段45が接続され、さらに座標検出モジュ
ール制御手段45には座標検出モジュール43が接続され
る。座標検出モジュール43はいわゆるデジタイザタブレ
ットであり、スタイラスペン一体型バーコードリーダ20
により指示された位置を検出するセンサ板である。座標
検出モジュール制御手段45は座標検出モジュール43によ
り得られた信号から座標値を算出し、シリアル信号制御
手段46に送出する。表示モジュール41、バックライト42
及び座標検出モジュール43は積層配置され、座標検出モ
ジュール43により検出された座標値の位置と表示モジュ
ール41の表示位置とが一致するように位置合わせされ、
あたかも紙にペンで字を書くかのごとき感覚でペン入力
が可能なように構成される。

【００６５】図８は、図６に示すペン入力コンピュータ
の回路構成の第二の実施例を示すブロック図である。本
実施例は受光手段として四分割フォトダイオード51を用
いたものである。四分割フォトダイオード51は、独立し
た電気信号を出力する四つの受光面を有するフォトダイ
オードであり、例えばシャープ株式会社製の「ＣＤピッ
クアップ用六分割ＯＰＩＣ受光素子ＩＳ１６０３」を用
いることができる。受光手段として非分割のフォトダイ
オードを用いるのに比して四分割のフォトダイオードを
用いるのは、二つの点において有利となる。すなわち、
第一に分解能を必要に応じて切り替えられること、第二
に走査速度の非線形性による読取誤差をなくすことがで
きることである。

【００６６】一般にバーコードリーダはバーコードに当
てたまま静止した状態で読み取る方式と、バーコードに
当ててその上をなぞるように手動走査して読み取る方式
との二種類があるが、非分割又は四分割のフォトダイオ
ードを用いる場合には後者の方式となる。バーコードの
サイズは様々なものが一般に使用されており、小さいサ
イズのバーコードを読み込む際には解像度の高いセンサ
が要求される。また、ドットプリンタ等で印字されたよ
うな印刷精度の粗いバーコードの場合は解像度が高すぎ
ると細かな欠陥や汚れ等をも検出してしまいうまくデコ
ードできない。この課題を解決すべく設けられた回路
が、加算回路56及び解像度切替スイッチ57である。高解
像度が必要なときは四分割フォトダイオード51の内の一
つの部分からの出力のみをバーコードデコード回路38に
送り、低解像度が必要なときは四つの部分からの出力の
平均を加算回路56により求めて出力するように構成した
ものである。分解能の微調整は四分割フォトダイオード
51の四つの部分のそれぞれに適当なサイズの孔のあいた
マスクをかぶせることにより可能である。

【００６７】また、手動走査によるバーコードの走査に
は、一定速度となるように注意して行わないと正確に読
み込めないという問題がある。四分割フォトダイオード
51を用いた場合には、相関器59、60、61、速度変化検出
記憶回路62、ＶＣＯ回路63及び遅延回路58を設けること
によりこの課題を解決できる。すなわち、四分割フォト
ダイオード51の一つの部分の出力に対する他の三つの部
分の出力の相関をそれぞれ相関器により演算して走査速
度の検出を行う。速度変化検出記憶回路62は三つの相関
器の出力のうち最も出力の大きな信号を選択し、速度変
化を滑らかなものとして出力する。ＶＣＯ回路63は走査
速度に対応する周波数のサンプリングパルスを発生して
バーコードデコード回路38のクロックパルス入力端子に
対して出力する。相関器の処理には時間的遅延が伴うの
で、この遅延時間と同一の遅延時間を遅延回路58により
バーコード読取信号に与えて相殺する。

【００６８】なお、図８に描いた実施例にあっては、解
像度を切り替え可能とする回路と走査速度に応じたサン
プリングパルスを発生する回路とをともに備えたものと
したが、これら二つは独立した技術的事項であるから、
どちらか一方のみを備えた回路とする実施例も可能であ
る。また、非分割又は四分割のフォトダイオードを用い
ずにＣＣＤエリアセンサを用いる場合には手動走査の必
要がなくなり、静止したままでの読取が可能である。

【００６９】図９は、図６に示すペン入力コンピュータ
の回路構成の第三の実施例を示すブロック図である。本
実施例にあっては、発光手段として二色ＬＥＤランプ64
を用いたものである。二色ＬＥＤランプ64は、相異なる
波長を有する二種類の光をそれぞれ発する二つの発光素
子からなるものである。該二つの発光素子の内一方はバ
ーコードを照光するものであり、照光電源66に接続され
る。照光電源66はサイドスイッチ24を介して電源回路39
に接続される。バーコード読取時のみ該発光素子を発光
させるためである。もう一方の発光素子は消去表示電源
65に接続され、消去状態信号の入力時のみ発光する。こ
こに消去状態信号とは、ペン入力コンピュータ30内のシ
リアル信号制御手段46からケーブル29を介してスタイラ
スペン一体型バーコードリーダ20側に転送される信号で
あり、座標検出モジュール43から座標検出モジュール制
御手段45を介してシリアル信号制御手段46に送られる入
力信号が消去モードである場合に発せられる。二色ＬＥ
Ｄランプは、株式会社東芝製「５ミリ径高輝度二色発光
ＬＥＤランプＴＬＲＡＧ１７７」が適用可能である。該
二色ＬＥＤランプは、赤色及び緑色の二色を発光可能な
ものであり、赤色が1000ミリカンデラの光度、緑色が 2
00ミリカンデラの光度である。赤色を照光用に、緑色を
状態表示用に使用できる。消去状態の表示は一般に誤消
去防止のために用いられるが、その用途以外に例えばオ
ペレータにバーコード入力を促す入力促進表示や、エラ
ーメッセージ表示等の他の状態表示に使用可能である。
また、二色のみならず三色以上のＬＥＤランプを用いて
複数の状態を表示することもできる。

【００７０】図１０は、図６に示すペン入力コンピュー
タの回路構成の第四の実施例を示すブロック図である。
本実施例にあっては、発振回路40は、外乱光を除去する
ための変調を行う目的と、位置入力のための電磁波発生
を行う目的と、電源ケーブルをバーコード検出信号転送
用のケーブルと兼用するための搬送波発生の目的との三
つの目的を同時に果たすものである。本実施例にあって
はケーブル29は図示された通り２本の信号線により構成
される。また、本実施例では、バーコードデコード回路
38はスタイラスペン一体型バーコードリーダ20側ではな
く、ペン入力コンピュータ30側に設けている。さらに、
受光手段13の出力信号をケーブル29から抽出するバンド
パスフィルタ75及び該バンドパスフィルタにより抽出さ
れた信号からバーコードの濃淡信号を検出する同期検波
回路が設けられ、その出力信号がバーコードデコード回
路38に入力される。

【００７１】図１０に示す回路の動作について説明す
る。座標入力時には、スタイラスペン一体型バーコード
リーダ20内の発振回路40は通常電磁誘導方式の座標検出
装置にて使用される周波数である数十キロヘルツから数
百キロヘルツの高周波を発生し、コイル駆動アンプ37を
介してコイル22を高周波駆動し、電磁波を放出する。ペ
ン入力コンピュータ30内の座標検出モジュール43が該電
磁波を検出し、スタイラスペン一体型バーコードリーダ
20の指し示す位置の座標値を座標検出モジュール制御手
段45にて算出し、シリアル信号制御手段46を介してＣＰ
Ｕ50に送る。バーコード読み込み時には、発振回路40の
出力は発光手段駆動アンプ36を介して発光手段12を駆動
する。高周波で変調を受けた照光がバーコード面に反射
して受光手段13により検出され、検出信号増幅アンプ35
により増幅されてケーブル29を介してペン入力コンピュ
ータ30側に転送される。ケーブル29を介して転送される
信号は、発振回路40の出力を搬送波とする信号がバーコ
ード面の濃淡に応じた振幅変調を受けたものである。こ
の信号がペン入力コンピュータ30側に転送され、搬送波
の周波数を中心とするバンドパスフィルタ75により光学
読取時の外乱光とケーブル伝送時のノイズを除去し、さ
らに同期検波回路76によりバーコード面の濃淡信号を抽
出する。同期検波回路76は発振回路40と同じ周波数の信
号と同期して検波を行うものである。

【００７２】図１０に示す実施例のスタイラスペン一体
型バーコードリーダ20内部の回路に必要な電源の供給に
ついては、ケーブル29により直流電流をペン入力コンピ
ュータ30側から供給し、スタイラスペン一体型バーコー
ドリーダ20内でケーブル29から直流分を抽出し、三端子
レギュレータ67で定電圧化して各部へ供給する。本実施
例では、ケーブルが二芯で済み、ノイズにも強い構成で
あるために細くしなやかなケーブルを採用することがで
き、特に座標入力時にスタイラスペンの自由な動きを確
保し、またスタイラスペンの内部の回路を簡略化でき
る。また、外乱光をも除去できるという利点をも有す
る。

【００７３】

【発明の効果】上記のごとく構成した反射光検出用モジ
ュールは、以下のごとき効果を有する。

【００７４】電磁誘導方式のスタイラスペンの先端に配
置可能となる。ことに、管状の導光部を筺体に延設する
ことにより、狭い場所にも配置可能となる。

【００７５】また、軸方向の剛性を高めることにより、
筆圧を伝達し得る。

【００７６】導光部の中間にレンズを設けることによ
り、導光手段と集光手段とを兼用することができ、より
細いスタイラスペンの実現が可能となる。

【００７７】導光部先端に透明部材を設けることによ
り、塵の進入を防ぐ。

【００７８】導光部先端を摩耗しにくい部材とすること
により、長期間に亘って使用できる。

【００７９】後端に突起を設けることにより、筆圧の検
出がしやすくなる。

【００８０】多分割受光素子を用いることにより、分解
能の切替や走査速度の検出が可能となる。

【００８１】多色発光素子を用いることにより、状態表
示を可能にする。

【００８２】さらに、本発明にかかる反射光検出用モジ
ュールをスタイラスペン一体型バーコードリーダに用い
ることにより、筆記具様の細いものを実現できる。

【００８３】導光部が磁心の透孔を摺動可能にすること
により、筆圧検出がスムースにできる。

【００８４】多分割受光素子を用い、受光面積の大小を
選択可能とすることにより、分解能の切替を可能にでき
る。

【００８５】多分割受光素子を用い、走査速度を検出で
きるようにすることにより、走査速度の非線形な場合で
あっても正確な読取を行える。

【００８６】発光手段に変調をかけることにより、外乱
光を排除できる。

【００８７】磁界発生の発振回路と変調信号を加える発
振回路とを共通にすることにより、スタイラスペン一体
型バーコードリーダの内部の回路の簡略化を図れる。

【００８８】多色発光素子を用いることにより、状態信
号を発することが可能になる。

【００８９】なお、本発明にかかる反射光検出用モジュ
ールの用途はバーコードリーダに限るものではない。様
々なパターン認識に応用可能である。例えば、大きさの
測定、光スイッチ、タコメータ、傷の検出、寸法モニ
タ、位置検出、マークセンサ、ペーパーエッヂセンサ
等、工業用商業用を問わず様々な用途に適用可能であ
る。ことに先端を細くすることが必要とされる用途に適
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる反射光検出用モジュールの内
部構造を示す断面図

【図２】 図１に示す反射光検出用モジュールの外観を
示す斜視図

【図３】 本発明にかかるスタイラスペン一体型バーコ
ードリーダの実施例の外観を示す斜視図

【図４】 図３に示すスタイラスペン一体型バーコード
リーダの内部構造を示す断面図

【図５】 図４に示すスタイラスペン一体型バーコード
リーダの先端部の内部構造を示す拡大断面図

【図６】 本発明にかかるスタイラスペン一体型バーコ
ードリーダを用いたペン入力コンピュータの実施例の外
観を示す斜視図

【図７】 図６に示すペン入力コンピュータの回路構成
の第一の実施例を示すブロック図

【図８】 図６に示すペン入力コンピュータの回路構成
の第二の実施例を示すブロック図

【図９】 図６に示すペン入力コンピュータの回路構成
の第三の実施例を示すブロック図

【図１０】 図６に示すペン入力コンピュータの回路構
成の第四の実施例を示すブロック図

【図１１】 従来のペン型バーコードリーダの一例を示
す斜視図

【図１２】 従来の反射光検出用モジュールの一例を示
す斜視図

【図１３】 従来の反射光検出用モジュールの他の例を
示す斜視図

【図１４】 従来のスタイラスペンにより手書入力可能
なペンコンピュータの一例を示す斜視図

【図１５】 図１４に示す従来のスタイラスペンの内部
構造を示す断面図

【符号の説明】

10 反射光検出用モジュール 11 円筒状筺体 12,84,85,86,87 発光手段 13 受光手段 14 ビームスプリット手段 15 導光部 16,81,82 レンズ 17 先端部 18 透明部材 19 突起部 20 スタイラスペン一体型バーコードリーダ 21 フェライトコア 22 コイル 23 筆圧検出手段 24 サイドスイッチ 25 サイドスイッチ押圧片 26 回路部 27 ペン軸 28 ケーブル止め 29 ケーブル 30 ペン入力コンピュータ 31 座標検出モジュール付表示モジュール 32 宅配荷物 33 伝票 34 バーコードデータ部 35,52,53,54,55 検出信号増幅アンプ 36 発光手段駆動アンプ 37 コイル駆動アンプ 38 バーコードデコード回路 39 電源回路 40 発振回路 41 表示モジュール 42 バックライト 43 座標検出モジュール 44 表示モジュール制御手段 45 座標検出モジュール制御手段 46 シリアル信号制御手段 47 電源 48 ＲＡＭ 49 ＲＯＭ 50 ＣＰＵ 51 四分割フォトダイオード 56 加算回路 57 解像度切替スイッチ 58 遅延回路 59,60,61 相関器 62 速度変化記憶回路 63 ＶＣＯ回路 64 ２色ＬＥＤランプ 65 消去表示電源 66 照光電源 67 三端子レギュレータ 68,69,72 コンデンサ 70,73 抵抗 71,74 グランド 75 バンドパスフィルタ 76 同期検波回路 77 バス 80 ペン型バーコードリーダ 83 焦点 88 ピンホール板 90 スタイラスペン 91 芯体

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力された電気信号を所定の周
   波数の光に変換する発光手段と、該発光手段により発せ
   られた光を所定位置に導く導光手段と、該所定位置から
   反射された反射光を集光する集光手段と、該集光手段の
   焦点位置に配置され受けた光をその受光量に応じた電気
   信号に変換し外部へ出力する受光手段と、外部からの入
   力信号及び外部への出力信号を伝送する信号線とを有す
   る反射光検出用モジュールにおいて、 前記導光手段と前記集光手段とが共通の光路を有する共
   通の光学系により構成され、 該共通の光路から前記発光手段へ至る光路と前記受光手
   段へ至る光路とを分離するビームスプリット手段を設け
   たことを特徴とする反射光検出用モジュール。
2. 【請求項２】 前記発光手段、前記受光手段及び前記ビ
   ームスプリット手段を収納する筺体と、 該筺体に対して延接された管状の導光部とを有し、 前記共通の光路が該管状の導光部内を通る如く構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の反射光検出用モジュー
   ル。
3. 【請求項３】 前記導光部と前記筺体とを前記共通の光
   路の方向に関して剛性の高い材料にて構成し、 該導光部と該筺体とを機械的に連結した連結体もまた該
   方向に関して剛性の高いものとする如く連結したことを
   特徴とする請求項２記載の反射光検出用モジュール。
4. 【請求項４】 前記導光部の内側であって前記共通の光
   路の中間位置にレンズを設け、 該レンズを前記導光手段と前記集光手段とを構成する前
   記共通の光学系としたことを特徴とする請求項２又は３
   記載の反射光検出用モジュール。
5. 【請求項５】 前記導光部の先端に透明部材を設けたこ
   とを特徴とする請求項４記載の反射光検出用モジュー
   ル。
6. 【請求項６】 前記導光部の先端が摩耗しにくい部材で
   構成されたことを特徴とする請求項３、４又は５記載の
   反射光検出用モジュール。
7. 【請求項７】 前記筺体の後端に後方に延びる突起を設
   けたことを特徴とする請求項３記載の反射光検出用モジ
   ュール。
8. 【請求項８】 前記受光手段が多分割受光素子にて構成
   され、 該多分割受光素子の分割された各部分の検出信号を外部
   へ出力すべく該多分割受光素子の分割された各部分に接
   続され前記反射光検出用モジュールの外部へ延びる信号
   線を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５、６又は７記載の反射光検出用モジュール。
9. 【請求項９】 前記発光手段が異なる波長の光をそれぞ
   れ発光する複数の発光素子からなる多色発光素子にて構
   成され、 該多色発光素子を構成するそれぞれの発光素子に外部か
   ら電源及び所定の信号を供給すべく該多色発光素子を構
   成するそれぞれの発光素子に接続され前記反射光検出用
   モジュールの外部へ延びる信号線を備えたことを特徴と
   する請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の反
   射光検出用モジュール。
10. 【請求項１０】 電磁誘導方式の座標検出装置に用いら
    れるスタイラスペンの先端に設けられる磁界発生のため
    のコイルの磁心に中心軸を通る透孔を設け、 該透孔内に請求項２、３、４、５、６、７、８又は９記
    載の反射光検出用モジュールの前記導光部が配置される
    如くに該反射光検出用モジュールを設け、 スタイラスペンの回路部に該反射光検出用モジュールへ
    の電源及び入力信号を供給する回路並びに該反射光検出
    用モジュールから出力される電気信号を処理する回路を
    設け、 該回路に前記反射光検出用モジュールの信号線を接続し
    たことを特徴とするスタイラスペン一体型バーコードリ
    ーダ。
11. 【請求項１１】 前記導光部が前記透孔内を摺動可能で
    あるように該導光部を配置し、 前記筺体の後方に筆圧検出手段を設けて前記導光部の先
    端に加わる筆圧を検出する如くに構成したことを特徴と
    する請求項１０記載のスタイラスペン一体型バーコード
    リーダ。
12. 【請求項１２】 前記受光手段を多分割受光素子にて構
    成し、 前記反射光検出用モジュールから処理回路へ送出される
    出力信号が該多分割受光素子のより小さい面積を有する
    部分から検出された信号とより大きい面積を有する部分
    から検出された信号とを択一的に選択するスイッチを設
    けたことを特徴とする請求項１０又は１１記載のスタイ
    ラスペン一体型バーコードリーダ。
13. 【請求項１３】 前記受光手段を多分割受光素子にて構
    成し、 該多分割受光素子の一部から得られる検出信号と他の部
    分から得られる検出信号との相関関係から前記スタイラ
    スペン一体型バーコードリーダの走査速度を検出すべく
    該多分割受光素子から延びる信号線に接続された速度変
    化検出手段を有し、 該速度変化検出手段により検出された該走査速度によっ
    て前記反射光検出用モジュールからの出力信号を処理す
    る如くに構成したことを特徴とする請求項１０、１１又
    は１２記載のスタイラスペン一体型バーコードリーダ。
14. 【請求項１４】 前記発光手段に加える信号を変調信号
    とすべく電源回路からの信号に変調を加えて該発光手段
    に送出する発振回路を設け、 前記受光手段から得られた検出信号を前記変調信号との
    相関関係に基づいて処理する信号処理手段を設けたこと
    を特徴とする請求項１０、１１、１２又は１３記載のス
    タイラスペン一体型バーコードリーダ。
15. 【請求項１５】 前記磁界発生のためのコイルに駆動信
    号を送出する発振回路と前記発光手段に加える変調信号
    を加える発振回路とを共通の回路としたことを特徴とす
    る請求項１４記載のスタイラスペン一体型バーコードリ
    ーダ。
16. 【請求項１６】 前記発光手段を異なる波長の光を発す
    る多色発光素子にて構成し、 前記反射光検出に用いる波長以外の波長を発する発光素
    子を可視光発光素子とし、 前記スタイラスペン一体型バーコードリーダをスタイラ
    スペンとして用いる際の使用状態に応じて該可視光発光
    素子を発光させる如く状態信号を入力する信号線に接続
    したことを特徴とする請求項１０記載のスタイラスペン
    一体型バーコードリーダ。