JPH0696250A

JPH0696250A - 光学式読取装置

Info

Publication number: JPH0696250A
Application number: JP4243852A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yoshikawa; 浩寧吉川; Kozo Yamazaki; 行造山崎; Masanori Okawa; 正徳大川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JP3067415B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光学式読取装置に関し、ポリゴンミラーを薄
くして装置を小型化することを目的とする。【構成】光を走査するポリゴンミラー（２）を備え、
その走査光により読取対象(40)から反射され、且つ分散
した該走査光路上の信号光(51)を読取る光学式読取装置
であって、該走査光（50) の光路と該信号光(51)の光路
とを分離する光路分離手段(3) を該走査光路上に設け、
該光路分離手段（３）により該ポリゴンミラー（２）へ
の光路とは異なる光路に該信号光を導いて該信号光を読
取るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式読取装置の改良に
関する。ＰＯＳシステム等に使用されるバーコード読取
装置では、光源として半導体レーザが使用されたり、読
取り窓の部分にホログラムが用いられる等、読取り性能
を低下させずに装置の小型化が推進されている。しかし
ながら、一層の小型化を進めるためには、走査光を発生
し、且つ信号光を受光するポリゴンミラー（多角形ミラ
ー）の小型化の実現が必要とされる。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来例の光学系斜視図、図７は従
来例の走査・集光を表す図である。図６はＰＯＳ端末装
置における定置型バーコード読取装置の光学系の１例を
示したもので、この装置は、読取り窓に設けられたホロ
グラム（ホロウインドウ９）、ホロウインドウ９と対向
して設けられた底面ミラー11、３個の三面分割ミラー1
2、三面分割ミラー12に対として設けられた凹面ミラー1
4（一部図示省略）、ポリゴンミラー10、ポリゴンミラ
ー10を回転するモーター13、レーザ光を発する光源１等
より構成されている。

【０００３】図７(a) は図６の構成による走査光50の光
路を示したものである。光源１から出射した光は、中央
の凹面ミラー14の後方に配置されたミラー15によって反
射され、ポリゴンミラー10に入射する。モーター13によ
って回転しているポリゴンミラー10によって反射したこ
の入射光は、３組の三面分割ミラー12を繰り返し走査
し、そこで３方向の走査光50に分割された後、底面ミラ
ー11によって各々反射され、ホロウインドウ９に入射す
る。ホロウインドウ９には、走査光50に対応したホログ
ラムが形成されており、各々異なる方向に光を回折す
る。そして、このホロウインドウ９により３方向の走査
光50が発生し、商品上のバーコードラベル８を走査す
る。

【０００４】図７(b) は、図７(a) の走査光50によって
走査されたバーコードラベル８からの反射光（以下信号
光51）の光路を示したものである。バーコードラベル８
で散乱した信号光51はホロウインドウ９で集められ、底
面ミラー11、三面分割ミラー12、ポリゴンミラー10を経
て凹面ミラー14に入射し、さらに凹面ミラー14で収束反
射されてミラー17を介し検知器16に導かれる。そして検
知器16により信号光51は電気信号に変換され、図示省略
した復調部により数値コードに変換される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の光
学式読取装置は、種々の方法でその光学系の小型化, 薄
型化が推進されている。例えば、ポリゴンミラー10で受
光した光（信号光51) を、凹面ミラー14に導く代わり
に、底面ミラー11に導くようにポリゴンミラー10の面を
形成し、且つその信号光51が当たる底面ミラー11の部分
に反射型ホログラムを形成して、信号光51を底面ミラー
11の上方に集光させけ検知する。これにより凹面ミラー
14が不要となるため、薄型化が達成される等である。こ
こで、ポリゴンミラー10の小型化が実現できれば、光学
系の一層の薄型化，小型化が期待できる。

【０００６】このポリゴンミラー10の大きさ、特に高さ
（図７(a) のｈ）は、散乱した信号光51からバーコード
信号を検知するに必要な光量を確保する要求から決めら
れたもので、現状では略ｈ＝２０m/m 程度である。しか
し、走査光50を発生する場合は、ミラー15で反射した光
は、図７(a）に示すように、ポリゴンミラー10の回転軸
に直角なラインＬに沿った細幅領域に入射するのみであ
るから、ポリゴンミラー10に信号光51を受光する機能を
持たせなければ、ポリゴンミラー10を大幅に薄くするこ
とが可能となる。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑み、ポリゴンミラ
ーで信号光を受光せず、ポリゴンミラーを薄型化した光
学式読取装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１本発明の原理図にお
いて、２はポリゴンミラーで、回転しつつ光を反射して
走査光50を発生する。３は光路分離手段で、走査光50に
基づく読取対象40から反射された信号光51をポリゴンミ
ラー２への光路とは異なる方向の光路に誘導する。

【０００９】

【作用】走査光50に対応して読取対象40から反射された
信号光51のうち、走査光路上の近傍に散乱した信号光51
（従来ポリゴンミラーで受光すべき領域の信号光）を、
光路分離手段３により、ポリゴンミラー２への光路とは
異なる光路へ誘導する。これにより、ポリゴンミラー２
は信号光51を受光する必要がないので、その大きさ，主
として厚さ（高さ) は走査光50の発生のみを考慮して決
定すればよい。この結果、光源１からの光は十分に収束
されたビームであるから、このビームを受けて走査光50
を発生する機能のみを持つポリゴンミラー２は従来例に
比較して大幅に薄くすることが可能となる。

【００１０】ポリゴンミラー２からの走査光50を反射ミ
ラー、例えば三面分割ミラーを使用して３方向に走査す
る装置の場合は、光路分離手段３として三面分割ミラー
を使用することができる。即ち、ポリゴンミラー２によ
って走査光50が走査する三面分割ミラー内の中央の帯状
の部分（図１の走査光51の反射面4a）は従来通りの設置
角度（所定の方向に走査光51を出射するための角度) を
持った反射ミラーとし、残るその他の面（信号光51の反
射面4b) は走査光51の反射面4aとの間に所定角度θを持
たせてポリゴンミラー２への方向とは異なる方向に信号
光51を導く。

【００１１】このように分離された信号光51を検知する
場合、反射面4bの大きさ等で定まる面積を持つ信号光51
が、走査光50の走査とともに光路分離手段３としての三
面分割ミラー上の走査方向に対して並行に移動するの
で、検知器（図１の６）としてその移動する長さを持
つ、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device ) 等の一次
元イメージセンサまたは２次元イメージセンサを使用す
る。そして、この検知器を移動方向に並行に、且つその
受光面を信号光51の方向に対し直角に置く。

【００１２】ここで、ＣＣＤは蓄積型なので、当該走査
光50に対応する信号光51の受光面以外の部分に他の光
（ノイズ）による電荷が蓄積する可能性があり、このノ
イズ光の入射を防止するため、走査光50とともに移動し
て対応する信号光51のみを透過させる光透過窓（以下窓
と称する) を持つ光マスク（図１の５）を検知器の受光
面に設ける。この光マスクにより、従来ポリゴンミラー
の持つ再結合機能（走査光路上の信号光以外の光は検知
器以外の方向に反射させる機能) と同様の機能を持たせ
ることができる。

【００１３】以上のごとく、ポリゴンミラー２で信号光
51を受光しないように構成したのでポリゴンミラー２を
大幅に薄くすることができ、ポリゴンミラー２を回転す
るためのモーターの小型化等を含めて光学式読取装置の
薄型化，小型化を達成することができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の原理図、図２は一実施例の構
成図、図３は一実施例の光学系断面図、図４は一実施例
の検知手段構成例を表す図、図５は検知器上の像を表す
図である。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を
表す。

【００１５】本実施例は、バーコード読取装置を例と
し、光路分離手段３として、従来例（図６）で示した三
面分割ミラー12を利用した例を示す。この場合、図２に
示すように、３組の光路分離用三面分割ミラー4A, 4B,
4Cでそれぞれ分離された信号光51は、それぞれに対応し
た検知器6A, 6B, 6Cで検出される。この３組の光路分離
用三面分割ミラー4A, 4B, 4Cと対応する検知器6A, 6B,
6Cとはそれぞれ対として同一構成であり，同一動作を行
うから、以下の説明では、その１組について説明する。

【００１６】図３は光路分離用三面分割ミラー4Bの部分
の断面図を示したものである。光路分離用三面分割ミラ
ー4Bのミラー面は、図１に示すように、走査光50が走査
する中央の帯状の面（反射面4a）と、その反射面4aの両
側で、且つ反射面4aとの間に角度θを持つ信号光51の反
射面4bより構成される。そして、走査光50が所定の光路
を通って装置外部に出射するように反射面4aとポリゴン
ミラー２とを対向させる。これにより、走査光50と同一
光路近傍を反射してきた信号光51は、反射面4bにより、
ポリゴンミラー２とは異なる方向Ｄに反射し、その光路
上に設置されている検知器6Bにより検出される。

【００１７】光路が分離されたこの信号光51は、ポリゴ
ンミラー２と光路分離用三面分割ミラー4Bとの中間位置
で検出される場合は、その検知面では、走査光50の移動
とともに、光路分離用三面分割ミラー4B上の走査方向
（Ｘ方向）に対して並行に移動する。（但しこの移動量
の大きさは、他の光学系が従来例図６と同じならば、信
号光51はＸ方向に関しては、ポリゴンミラー２の方向に
向かうから、光路分離用三面分割ミラー4Bの大きさ約15
0 ×30m/m より小さい) 従って、検知器6Bとして、その
移動量に対応する長さを持つＣＣＤ(CCD 6B)を使用す
る。つまり、光路分離用三面分割ミラー4Bの両端間（P1
〜P2) を走査する走査光50に対応する信号光51が投影さ
れる長さを持つCCD 6Bを、光路分離用三面分割ミラー4B
上の走査方向に並行に、且つ信号光51の方向に対し直角
に置く。そして、P1〜P2を走査している期間をCCD 6Bに
おける電荷蓄積時間とする。このため、CCD 6Bのうちの
信号光51が入射する面を除く他の面にノイズ光が入射し
て、信号光51の電荷に重畳して蓄積する可能性があるか
ら、信号光51の移動に対応して、その信号光51のみを透
過させる窓Ｗを持つ光マスク5BをCCD 6Bの受光面に置
く。

【００１８】図４は、光マスクとして液晶を使用し、各
検知器6A, 6B, 6Cとして、それぞれ３個のＣＣＤライン
イメージセンサを並列に使用した検知手段（図２の各検
知器，各光マスク，窓制御部28A 〜28C,読取部30の部
分）の構成例を示したものである。なお、３個のライン
センサを使用した理由は、信号光51の光量が不足する場
合にはラインセンサの並列使用で対処できることを示し
たものであって、１個のラインセンサで実現してもよ
く、また２次元センサを使用してもよいことは勿論であ
る。なお、２次元センサを使用した場合は、図５に示す
ように、読取対象40の像が２次元センサ上に蓄積される
ことになり、この２次元像から画像処理等によってバー
コードを読取る。または、この２次元像から、１〜複数
ラインの像を抽出してバーコードを解析する。この場合
は、ラインセンサを１〜複数本使用することに相当す
る。

【００１９】ここで、各ＣＣＤ、光マスクを走査光50に
同期して制御するため、図２に示すような位置（ポリゴ
ンミラー２の回転方向を図示反時計方向として）に、各
光路分離用三面分割ミラー4A, 4B, 4Cごとに、走査光50
を検出する光センサ41A, 41B, 41C をそれぞれ設ける。
そして、この光センサ41A, 41B, 41C で走査光50が検出
されたことを契機として、CCD 6A, 6B, 6Cの電荷蓄積制
御, 読出制御、および光マスク5A, 5B, 5Cの窓制御をそ
れぞれ行う。

【００２０】図２において、ポリゴンミラー２は反時計
方向に回転するものとする。いま、光センサ41B で走査
光50が検出されたとき、CCD タイミング信号発生回路30
は、図示省略したタイマにより時間間隔Ｔ０を持つシフ
ト信号を発生して、信号光51を受光し、且つその電荷を
蓄積するための蓄積時間Ｔ０（走査光50が光路分離用三
面分割ミラー4Bを走査する時間に対応する) をCCD 6Bに
設定する。なお、ここではシフト信号がローレベルのと
き、CCD 6Bの蓄積部に入射光に対応する電荷が蓄積さ
れ、ハイレベルのとき、この蓄積された電荷がCCD 6Bの
電荷転送部に転送されるものとしている。そして、電荷
転送部に蓄積された電荷が読出信号により画素ごとに順
次読出される。

【００２１】一方、窓制御部28B は、液晶としての光マ
スク5BのＹ方向端子をすべてオンにしておき、光センサ
41B で走査光50が検出されたとき、タイマ29B に基づ
き、Ｘ方向端子をX0からXnまで順次選択し、幅Ｔ１を持
つオン信号を印加していく。この時間Ｔ１および選択時
間ｔ０は、液晶の分解能，窓Ｗの幅，走査光50の光路分
離用三面分割ミラー4Bの走査時間等によって決定され
る。

【００２２】以上により、有効な信号光51のみを通過さ
せる窓（透過窓) Ｗが走査光50に対応して移動すること
になり、CCD 6Bにこの有効な信号光51のみの電荷が蓄積
されることになる。

【００２３】以上の動作は光路分離用三面分割ミラー4
A, 4Cについても同様であり、ポリゴンミラー２の回転
速度（約4000rpm)および面数（多角形の辺数、例えば
５) に応じた速度（１〜２ｍＳ）で上記の制御が行われ
る。

【００２４】いま、CCD 6Bを３個のラインセンサで構成
されているものとすれば、窓Ｗを透過した信号光51は、
それぞれのラインセンサに電荷として蓄積され、同期読
出される。そして、加算増幅器21B により、それぞれの
画素信号は加算増幅された後、２値化回路22B で２値化
され、切替回路23を通してバー幅変換部24に入力され、
ここで白／黒バーのバー幅に変換された後、バーコード
認識部25でバーコードが否かが検証される。バーコード
と認識された場合は、メモリ26に格納された後、復調部
27により数値コードに変換される。なお、切替回路23
は、光センサ41A,41B, 41Cの検出信号により、CCD タイ
ミング信号発生回路30によって、各CCD 6A, 6B, 6Cの読
出期間に応じて切替えられる。例えば、光センサ41B が
オンになったとき、CCD 6Aの蓄積時間Ｔ０が終了した直
後であるから、切替回路23をCCD 6A側に切り替えて読出
信号をバー幅変換部24に入力する。このように、商品が
走査されるごとに、各CCD 6A, 6B, 6Cで読取られた複数
のバーコード信号がメモリ26に格納されることになり、
復調部27は、各バーコード信号の一致検証等を行って読
取りOKか否かを判別する。

【００２５】以上により、ポリゴンミラー2 の回転に伴
い、走査光50が三面分割ミラー４を走査し、この結果バ
ーコードラベル８から反射された信号光51が、三面分割
ミラー４により、ポリゴンミラー２とは異なる方向に導
かれ、これを直接検知器６により検知することによって
バーコードを読取ることができる。この際、走査光50と
同期して、光マスク５の窓制御が行われるから、検知器
６に再結合された信号光51を受光することが可能とな
る。

【００２６】以上のごとく、本発明は、信号光51がポリ
ゴンミラー２を経由せず受光されるように光学系を構成
したので、ポリゴンミラー２は走査専用となる。光源１
からの光ビームは十分細いから、ポリゴンミラー２の厚
さｈ’（図３）を大幅に薄くすることができる。また、
この結果ポリゴンミラー２を回転するモーター７も小型
化することができる。

【００２７】なお、本実施例では、三面分割ミラー４を
光路分離手段３として用いた例を示したが、光学系の構
成によっては、三面分割ミラー４以外の反射ミラー，ハ
ーフミラー等で光路分離手段を形成してもよく、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で適用されることは勿論であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式読
取装置は、反射光（信号光）をポリゴンミラーを経由せ
ず検出するように光学系を構成したもので、ポリゴンミ
ラーは走査専用となり、従って、ポリゴンミラーは受光
のための面積を必要としないため、大幅にポリゴンミラ
ーの厚さを薄くでき、且つポリゴンミラーの回転モータ
を小型化できる。従って光学式読取装置の小型化に寄与
する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図

【図２】一実施例の構成図

【図３】一実施例の光学系断面図

【図４】一実施例の検知手段構成図

【図５】検知器上の像を表す図

【図６】従来例の光学系斜視図

【図７】従来例の走査・集光を表す図

【符号の説明】

１光源２ポリゴンミラ
ー３光路分離手段 4A, 4B, 4C 三面
分割ミラー 4a 走査光の反射面 4b 信号光の反射
面 5,５A, 5B, 5C 光マスク６検知器 6A, 6B, 6C CCD ７モーター８バーコードラ
ベル９ホロウインドウ 10 ポリゴンミラ
ー 11 底面ミラー 12 三面分割ミラ
ー 13 モーター 14 凹面ミラー 15 ミラー 16 検知器 17 ミラー 21A, 21B, 21C 加
算増幅器 22A, 22B, 22C ２値化回路 23 切替回路 24 バー幅変換部 25 バーコード認
識部 26 メモリ 27 復調部 28A, 28B, 28C 窓制御部 29B タイマ 30 CCD タイミング信号発生回路 31 読取部 40 読取対象 41A, 41B, 41C 光
センサ 50 走査光 51 信号光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を走査するポリゴンミラー（２）を備
え、その走査光に基づき読取対象(40)から反射された信
号光(51)を読取る光学式読取装置であって、該走査光（50) の光路と該信号光(51)の光路とを分離す
る光路分離手段(3) を該走査光路上に設け、該光路分離
手段（３）により該ポリゴンミラー（２）への光路とは
異なる光路に該信号光を導いて該信号光を読取ることを
特徴とする光学式読取装置。
【請求項２】該光路分離手段は反射ミラーで構成さ
れ、且つ該反射ミラーのうちの該走査光の反射面と該信
号光の反射面との間に所定角度を持たせたものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の光学式読取装置。
【請求項３】該信号光を検知する検知器は一次元イメ
ージセンサまたは２次元イメージセンサであることを特
徴とする請求項１または請求項２記載の光学式読取装
置。
【請求項４】該信号光を除く他の光を遮断する光マス
クを該検知器の受光面に設けたことを特徴とする請求項
３記載の光学式読取装置。