JPH07117980B2 - 走査式光学読み取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被走査対象までの距離が読取り深度を越えて
段階的に異なる場合でもその被走査対象を走査して情報
を正確に読み取ることのできる走査式光学読み取り装置
に関する。

（従来の技術） 従来から、投光レンズを介して射出された射出レーザー
ビームを偏向させて被走査対象に投光し、その被走査対
象により反射された射出レーザービームを戻りビームと
して受光して、その被走査対象の情報を読み取る走査式
光学読み取り装置が知られている。第11図はその従来の
走査式光学読み取り装置の一例としてのバーコードリー
ダ１を示すもので、このバーコードリーダ１はガンタイ
プであり、そのガン筺体２内には、半導体レーザー３と
投光レンズ４とポリゴンミラー５と集光レンズ６と光電
変換素子７とから概略構成された光学系が内蔵されてい
る。

この従来のバーコードリーダー１は、射出レーザービー
ムＰをそのポリゴンミラー５により被走査対象８に向か
う方向に反射させると共に偏向させてその被走査対象８
を走査し、その被走査対象８により反射された射出レー
ザービームＰを戻りビームＰ′として集光レンズ６によ
り集光しつつ光電変換素子７に結像させて、被走査対象
８のバーコードパターンに基づく情報を読み取るように
なっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、投光レンズ４から射出された射出レーザービ
ームＰは、波動光学的には一点に集束されず、第12図に
示すようにビームウェスト９よりも小さくならず、投光
レンズ４に対するビームウェスト９よりも遠方側では、
射出レーザービームＰが広がり、被走査対象８へのビー
ム径はそのビームウェスト９の直径φとビームウェスト
９からの距離によって決定される。

走査式光学読み取り装置では、一般に、第13図に示すよ
うに、バーコードの最小バー間隔ｔよりも射出レーザー
ビームのビーム径10が小さいときには、バーコードパタ
ーンを正確に読み取ることができるのであるが、ビーム
径10が複数個のバーコードに跨って照射されるような場
合には読み取りを正確に行なうことが難しくなり、読み
取り深度ｄ（最小バー間隔ｔに相当するビーム径によっ
て定まる範囲）内に被走査対象８があるときにそのバー
コードパターンを読み取ることができるように光学系を
構成したとしても、射出レーザービームＰがビームウェ
スト９の位置を境に広がるので、その読み取り深度ｄよ
りも外側に被走査対象８がある場合には、ビーム径10′
（第13図参照）が複数個のバーコードに跨るために正確
な読み取りを行い難い。なお、バーコードの規格によっ
ては、読み取り深度ｄ外に被走査対象８がある場合でも
読み取ることができることもある。

そのビームウェスト９の直径φは、投光レンズ４からビ
ームウェスト位置９までの距離Ｖをその投光レンズ４の
直径Ｄで割ったＦナンバーによって定められる。そこで
従来は、読み取りたい被走査対象８までの距離、バーコ
ードの最小バー間隔等を勘案して、適宜に光学系を設計
している。たとえば、遠方の被走査対象８のバーコード
パターンを情報として読み取りたい場合には、第14図に
示すようにその射出レーザービームＰのビームウェスト
９の位置が遠方に形成されるようにしている。このよう
に、ビームウェスト９の位置が遠方に形成されるように
光学系を設計すると、ビームウェスト９の直径φは近方
に形成する場合に較べて大きくなるが、読み取り深度ｄ
が長くなると共にその射出レーザービームＰの広がり角
θが小さくなって、遠方の被走査対象８を正確に読み取
ることができる。しかしながら、近方の被走査対象８は
正確に読み取ることができず、従来の走査式光学読み取
り装置では、遠近いずれの位置にある被走査対象のいず
れか一方のみの読み取りしか正確に行なえない不具合が
あり、不便である。

そこで、本発明の目的は、被走査対象までの距離が読取
り深度を越えて段階的に異なっている場合でもその被走
査対象を走査して情報を正確にかつ迅速に読み取ること
ができる便利な走査式光学読み取り装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、特許請求の範囲第１項記載
の発明は、投光系の投光レンズを介して射出された射出
レーザービームをポリゴンミラーで偏向させて被走査対
象に投光し、該被走査対象により反射された前記射出レ
ーザービームを戻りビームとして受光して、前記被走査
対象の情報を読み取る走査式光学読み取り装置におい
て、前記ポリゴンミラーの回転に同期して前記投光系の
光路に沿う回転軸のまわりで回転する回転保持部材を設
けるとともに、この回転保持部材の所定円周角領域にビ
ームウエスト位置変更用光学部材を保持させて、当該ビ
ームウエスト位置変更用光学部材を、前記投光系の光路
であって前記投光レンズに関して前記射出レーザービー
ムの入射側と射出側との少なくとも一方の部分への進入
を可能に位置させ、前記回転保持部材の前記回転により
前記ビームウエスト位置変更用光学部材を前記投光系の
光路への進入位置と前記投光系の光路からの退避位置と
の間で切り換えることとし、当該回転保持部材の回転に
伴い，当該回転のうち前記円周角に対応した所定時間の
間前記ビームウエスト位置変更用光学部材を光路に進入
させることを特徴とする。

（実施例） 以下に、本発明に係る走査式光学読み取り装置をガンタ
イプの走査式バーコードリーダに適用した実施例を図面
を参照しつつ説明する。

第１図〜第６図は、そのガンタイプの走査式バーコード
リーダの第１実施例を示す図であって、第１図はそのガ
ンタイプの走査式バーコードリーダに用いる光学部材の
配置構成を示し、この第１図において、11は基台であ
り、この基台11には、そのガン筺体２のグリップ部2aに
対応する箇所に、コアレスモータ12が設けられている。
このコアレスモータ12にはネジ13、13によって緩衝板14
が取付けられ、コアレスモータ12は、取付け板15、ネジ
16を用いてその緩衝板14と共に基台11に取付けられてい
る。このコアレスモータ12は、図示を略す引き金を引く
と駆動される。

そのコアレスモータ12の出力軸12aには、プーリギヤ体1
7が取付けられている。そのプーリギヤ体17のプーリ部1
7aはベルト18の一側が掛け渡され、ベルト18の他側はフ
ライホィール19に掛け渡されている。そのフライホィー
ル19は回転軸20の下部に固着され、その回転軸20の上部
にはポリゴンミラー５が取付けられ、そのポリゴンミラ
ー５はそのプーリギヤ体17、ベルト18、フライホィール
19を介してコアレスモータ12の回転が伝達されて回転す
るものとなっている。

基台11の上部側には、受光部21と投光部22とが設けられ
ている。受光部21は光電変換素子７を保持する保持筒23
と集光レンズ６を保持する保持筒24とを有し、投光部20
は半導体レーザー３を保持する保持筒25と投光レンズ４
の鏡筒26とを有する。その保持筒24、25は取付け部27に
取付けられている。その保持筒24にはコアレスベアリン
グ28が設けられ、そのコアレスベアリング28には、回転
保持部材29が嵌着されている。その回転保持部材29は、
第２図に示すようにリング形状とされており、その中央
部にはコアレスベアリング28に嵌合される嵌合孔30が形
成され、その外周部にはプーリギヤ体17のギヤ部17bと
噛合するギヤ部31が形成されている。その回転保持部材
29はそのプーリギヤ体17の回転によってポリゴンミラー
５と同期回転される。

その回転保持部材29は外周部と中央部とを連結する連結
部29aを有すると共に、一対の半円形状の開口29bを有す
る。その一対の半円形状の開口29bの一方には、半円形
状の平行平面板32が貼り付けられている。平行平面板32
には、たとえば、ガラス、合成樹脂製のものを使用し、
平行平面板32は、この実施例では、投光レンズ４を境に
射出側に位置している。この平行平面板32は、その回転
保持部材29の回転によって、投光系の光路Ｍに周期的に
進出されるもので、この平行平面板32が投光系の光路Ｍ
に進入すると、第３図に模式的に示すように、その平行
平面板32の屈折率ｎとその厚さｋとによって、射出側の
見かけ上の光学距離がｋ（1/n−１）だけ変化するため
に、この平行平面板32が光路Ｍから退避しているときの
射出レーザービームＰのビームウェスト９の位置よりも
投光レンズ４からより一層遠い側にビームウェスト９′
が移動する。従って、第15図に示すように、射出レーザ
ービームＰのビームウエスト９の位置が所定時間CTの間
所定位置PPに維持された後、ビームウエスト９の位置が
他の所定位置PP′に変更される。

よって、平行平面板32は投光レンズの投光レンズ４に対
するビームウェスト９の位置を所定時間の間所定位置に
維持させつつその所定位置をステップ的に変更するビー
ムウェスト位置変更用光学部材として機能し、回転保持
部材29はそのビームウェスト位置変更用光学部材を投光
系の光路Ｍへの進入位置とその投光系の光路Ｍからの退
避位置との間で切り換える切り換え手段として機能し、
ポリゴンミラー５の反射面5aの個数をＮ個とし、ポリゴ
ンミラー５の１回転について回転保持部材29が１回転す
るものとすると、平行平面板32が射出レーザービームＰ
の光路Ｍを１回横切る度に、被走査対象８がN/2回走査
されることになる。

すなわち、ポリゴンミラー５の半回転の期間中、平行平
面板32は光路Ｍから退避位置にあり、そのときに、近方
に存在する被走査対象８にバーコードリーダー１を向け
ると、N/2回の走査が行われて第４図に示すように読み
取り信号Ｓが得られ、遠方に存在する被走査対象８に向
けてもノイズNSのみしか得られないものであり、また、
引き続くポリゴンミラー５の半回転の期間中、平行平面
板32は光路Ｍへの進入位置にあり、そのときに、遠方に
存在する被走査対象８にバーコードリーダー１を向ける
とN/2回の走査が行われて読み取り信号Ｓが得られ、近
方に存在する被走査対象８に向けてもノイズNSのみしか
得られないものである。

なお、射出レーザービームＰは、実際は楕円形状を呈し
ているので、その楕円の長軸Ｌの延びる方向が回転保持
部材29の回転中心Ｏを通るようにその回転保持部材29を
配置することが好ましい。

第５図は本発明に係る回転保持部材29の第１変更例を示
す図であって、この実施例は、その回転保持部材29その
ものを半リング形状としてその開口29bに平行平面板32
を貼り付ける構成としたものであり、ギヤ31は中央部の
外周に設けられている。

第６図は本発明に係る回転保持部材29の第２変更例を示
す図であって、この実施例は、回転保持部材29に３個の
扇形状の開口29bを形成し、そのうちの２個の開口29bに
互いに異なる屈折率ｎを有する平行平面板32、32′を貼
り付ける構成としたものである。この実施例によれば、
投光レンズ４に対するビームウェスト９の位置を三段階
でステップ的に変更できる。なお、屈折率ｎを異ならせ
る代りに厚さｋを互いに異ならせる構成とすることもで
き、また、屈折率ｎと厚さｋとの双方共を互いに異なら
せる構成とすることもでき、その回転保持部材29への平
行平面板32の貼り付け個数も３個に限らず、それ以上で
も構わない。

なお、第１実施例では、投光レンズ４を境に出射側の投
光系の光路に平行平面板32を設けることにしたが、回転
保持部材29を半導体レーザー３と投光レンズ４との間の
隙間Ｈ（第１図参照）に設けて、平行平面板32を投光レ
ンズ４を境に入射側の投光系の光路に配置する構成とす
ることもできる。

第７図、第８図は本発明に係る走査式光学読み取り装置
の第２実施例を示す図であって、半導体レーザー３と投
光レンズ４との間の隙間Ｈ（第１図参照）に平行平面板
32を設け、平行平面板32を投光レンズ４を境に入射側の
投光系の光路の光学距離を変化させてビームウェスト９
の位置を変更する構成としたものである。

この実施例によれば、平行平面板32が入射側の投光系の
光路に設けられているので、第１実施例のものに較べて
ビームウェスト９の位置を大きく変更できる。

たとえば、投光レンズ４の焦点距離ｆを4.5mmに設定
し、半導体レーザー３をその投光レンズ４から4.639mm
の位置に配置すると、平行平面板32が退避位置にあると
きには投光レンズ４からビームウェスト９の位置までの
距離ＶはＶ＝150mmであるが、平行平面板32の厚さｋを
0.2mmとして、屈折率ｎを変化させると、投光レンズ４
からビームウェスト９の位置までの距離Ｖは、以下の表
−１に示すように変化する。

表−１ ｎ＝1.5 Ｖ＝284mm ｎ＝1.6 Ｖ＝321mm ｎ＝1.7 Ｖ＝362mm ｎ＝1.8 Ｖ＝409mm また、投光レンズ４の焦点距離ｆを4.5mmとし、半導体
レーザー３がその投光レンズ４から4.639mmの位置にあ
るとし、平行平面板32の屈折率ｎを1.5としてその厚さ
ｋを変化させると、投光レンズ４からビームウェスト９
の位置までの距離Ｖは、以下の表−２に示すように変化
する。

表−２ ｋ＝0.05mm Ｖ＝170mm ｋ＝0.10mm Ｖ＝196mm ｋ＝0.15mm Ｖ＝232mm ｋ＝0.20mm Ｖ＝284mm ｋ＝0.25mm Ｖ＝368mm したがって、平行平面板32の屈折率ｎと厚さｋとを適宜
選択することによって、ビームウェスト９の位置を適宜
変更できる。

なお、ビームウエスト位置変更用光学部材の切換え手段
は第１実施例のものと同様に構成されるものでよい。

（発明の効果） 本発明に係る走査式光学読み取り装置は、以上説明した
ように、ビームウエスト位置変更用光学部材を、前記投
光系の光路であって前記投光レンズに関して前記射出レ
ーザービームの入射側と射出側との少なくとも一方の部
分への進入を可能に位置させ、その光路への進入位置と
その光路からの退避位置との間で切り換えることとして
あるので、ビームウエスト位置を変化させることができ
る。

そして、かかるビームウエスト位置変更用光学部材は、
この種の走査式光学読み取り装置におけるポリゴンミラ
ーの回転に同期して前記投光系の光路に沿う回転軸のま
わりで回転する回転保持部材の所定円周角領域に保持さ
れており、前記回転保持部材の回転に伴い，当該回転の
うち前記円周角に対応した所定時間の間前記ビームウエ
スト位置変更用光学部材を光路に進入させることとして
あるので、その所定時間の間はビームウエストの位置が
同じ位置に維持されることになる。

したがって、被走査対象までの距離が読取り深度を越え
て段階的に異なる場合でもその被走査対象を走査して安
定した読取り信号を得ることができることになって、情
報を正確に読み取ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明に係るガンタイプの走査式バ
ーコードリーダの第１実施例を示す図であって、第１図
はそのガンタイプの走査式バーコードリーダに用いる光
学部材の配置構成を示す断面図、第２図はその第１図に
示す切り換え手段としての回転保持部材の平面図、第３
図は第１図に示すビームウェスト位置変更用光学部材の
作用を模式的に示す光学径路図、第４図はその走査式バ
ーコードリーダの読み取り信号の出力状態を示す図、第
５図は第２図に示した回転保持部材の第１変更例を示す
平面図、第６図は第２図に示した回転保持部材の第２変
更例を示す平面図、 第７図、第８図はその走査式バーコードリーダの第２実
施例を示す図であって、第７図はその走査式バーコード
リーダのビームウェスト位置変更用光学部材の配置状態
を示す図、第８図は第７図に示すビームウェスト位置変
更用光学部材の作用を模式的に示す光学径路図、 第９図〜第12図は従来のガンタイプの走査式バーコード
リーダを説明するための図であって、第９図はその走査
式バーコードリーダの概略構成を示す図、第10図はその
走査式バーコードリーダの投光レンズに基づくビームウ
ェストを模式的に説明するための光学図、第11図はその
被走査対象８の照明状態を示す説明図、第12図はその走
査式バーコードリーダの投光レンズによるビームウェス
トをより遠方に形成するようにした状態を模式的に説明
するための光学図、第13図は本発明に係わる走査式光学
読み取り装置によってビームウエストの位置がステップ
的に変更される状態を示す説明図、である。 １……バーコードリーダー ３……半導体レーザー ４……投光レンズ ５……ポリゴンミラー ６……集光レンズ ７……光電変換素子 ９……ビームウェスト 12……コアレスモータ 17……プーリギヤ体 29……回転保持部材 32……平行平面板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投光系の投光レンズを介して射出された射
   出レーザービームをポリゴンミラーで偏向させて被走査
   対象に投光し、該被走査対象により反射された前記射出
   レーザービームを戻りビームとして受光して、前記被走
   査対象の情報を読み取る走査式光学読み取り装置におい
   て、 前記ポリゴンミラーの回転に同期して前記投光系の光路
   に沿う回転軸のまわりで回転する回転保持部材を設ける
   とともに、 この回転保持部材の所定円周角領域にビームウエスト位
   置変更用光学部材を保持させて、当該ビームウエスト位
   置変更用光学部材を、前記投光系の光路であって前記投
   光レンズに関して前記射出レーザービームの入射側と射
   出側との少なくとも一方の部分への進入を可能に位置さ
   せ、 前記回転保持部材の前記回転により前記ビームウエスト
   位置変更用光学部材を前記投光系の光路への進入位置と
   前記投光系の光路からの退避位置との間で切り換えるこ
   ととし、当該回転保持部材の回転に伴い，当該回転のう
   ち前記円周角に対応した所定時間の間前記ビームウエス
   ト位置変更用光学部材を光路に進入させることを特徴と
   する走査式光学読み取り装置。
2. 【請求項２】前記ビームウエスト位置変更用光学部材は
   平行平面板であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の走査式光学読み取り装置。
3. 【請求項３】前記平行平面板は複数個であり、各平行平
   面板は、互いに厚さが異なることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の走査式光学読み取り装置。
4. 【請求項４】前記平行平面板は複数個であり、各平行平
   面板は、互いに屈折率が異なることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項または第３項に記載の走査式光学読み取
   り装置。