JPH0734066B2

JPH0734066B2 - ホログラムスキヤナ

Info

Publication number: JPH0734066B2
Application number: JP62151424A
Authority: JP
Inventors: 敬和有竹; 行造山崎; 稔幸市川; 弘之池田; 文雄山岸; 雄史稲垣
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPS63316018A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕従来のホログラムスキャナでは読取り窓上方の読取り領
域上で所望のパターンを実現するのに、読取り窓上で同
一のパターンを形成させていたが、本発明では読取り窓
から浮上するにしたがい走査パターン（正確には走査線
の角度）が変化するホログラムを用いることによりスキ
ャナの小型化及び読み取り能力の向上を計る。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザビームを利用したバーコード読取装置に
係り、特に装置の薄型化を可能にするホログラムスキャ
ナに関する。

レーザビームを所望のパターンに合わせて走査するレー
ザスキャナとして、走査部にホログラムを用いたホログ
ラムスキャナが広く用いられるようになってきている。
ホログラムスキャナは従来の光走査装置における回転多
面体が具えていた機能と走査レンズが具えていた機能と
の、二つの機能をホログラムだけで行うように構成され
た光走査装置であって、かかるホログラムスキャナを用
いることによって簡単な光学系で複雑な走査パターンの
形成を可能にし、読取深度の深いバーコード読取装置等
が実現できるようになった。

しかしスーパーマーケット等では装置をキャッシュレジ
スタ等と共にテーブル上に設置し、手に持った商品を移
動させながらバーコードを読み取らせる場合が多く、バ
ーコード読取装置に用いるレーザスキャナの一層の薄型
化が要望されている。

〔従来の技術〕

第７図は従来のホログラムスキャナを示す模式図、第８
図は従来の固定ホログラムを示す斜視図である。

第７図において従来のホログラムスキャナはモータ11
と、複数個のホログラムを有するホログラムディスク12
とで構成されるレーザ光走査機構10、ミラー13、固定ホ
ログラム２、読取り窓15aを有する窓カバー15等からな
り、ホログラムディスク12によって偏向された走査光16
はミラー13を経由して固定ホログラム２に入射する。固
定ホログラム２に入射した走査光16は更に偏向されバー
コード17上に集束する。

またバーコード17における反射光即ち信号散乱光18は破
線で示す如く、前記光路を走査光16とは逆方向に伝播さ
れてホログラムディスク12に入り、ホログラムディスク
12によって図示していない光検知器に集光されてバーコ
ード17が読み取られる。信号散乱光18は固定ホログラム
２に対し発散しながら入射するが、固定ホログラム２が
バーコード17に近いため大きく拡がることはない。しか
も固定ホログラム２によって平面波に変換されホログラ
ムディスク12に入射するため、ホログラムディスク12の
集光部を小型化できるという利点がある。

かかるホログラムスキャナにおいてバーコード17の表面
を走査する光を走査線と称し、バーコード17の方向に関
係なくその表面を正しく走査するために、固定ホログラ
ム２に入射した走査光16は複数方向に偏向され複数本の
走査線が形成される。即ち第８図に示す如く固定ホログ
ラム２は基板21と、走査線に対応するホログラム回析格
子22,23,24からなり、固定ホログラム２から離れた空間
上に複数本の走査線220,230,240を含む走査パターンが
形成される。

しかるに、第９図（ａ）に示す如く窓カバーに形成され
た読取窓が固定ホログラムに近接していると、バーコー
ド17が傾斜している場合それを図の上から下に移動させ
ても、バーコード17が通過する位置によって読み取れな
いことがある。例えばで示す位置を通過するバーコー
ド17は読取可能であるが、或いはで示す位置を通過
するバーコード17は読取不能になる。したがって第９図
（ｂ）に示す如く走査線220,230,240が交叉する位置に
読取窓を設ける必要がある。従来のホログラムスキャナ
ではこの走査線220,230,240が交叉する位置から、固定
ホログラム２までの距離ｈは少なくとも100mm程度必要
であり、ホログラムスキャナの薄型化を阻害するという
問題があった。

そこでかかる問題を解決するべく本願出題人は先に特願
昭61-239903号明細書において、第10図に示す如きホロ
グラムスキャナを提案した。このホログラムスキャナは
互いに交叉する少なくとも２枚の帯状ホログラム41,42
を具えたホログラム窓４を有し、第１の帯状ホログラム
41によって回折された走査光34が、第２の帯状ホログラ
ム42に対しブラッグ角を外した方向から入射し、且つ第
２の帯状ホログラム42によって回折される走査光33が、
第１の帯状ホログラム41に対しブラッグ角を外した方向
から入射するように、走査光33,34の通過径路を設定し
たものである。

上記の如くブラッグ角を考慮せず、単純に２枚の帯状ホ
ログラムを積層してなるホログラムスキャナは、第２の
帯状ホログラムに入射される走査光の一部が、第１の帯
状ホログラムを通過することによって予め回折され走査
線が不連続になる。また第１の帯状ホログラムにおける
走査回折光の一部が、第２の帯状ホログラムを通過する
ことによって更に回折され走査線が不連続になる。

しかし第１の帯状ホログラム41によって回折された走査
光34が第２の帯状ホログラム42に対し、また第２の帯状
ホログラム42によって回折される走査光33が第１の帯状
ホログラム41に対し、それぞれブラッグ角を外した方向
から入射するように、走査光の通過径路を設定してなる
ホログラムスキャナは、第１の帯状ホログラムによって
回折された走査光が第２の帯状ホログラムをそのまま透
過し、第２の帯状ホログラムによって回折される走査光
が第１の帯状ホログラムをそのまま透過する。

したがってそれぞれ重なることなく独立して形成された
ホログラム回折格子からの走査線を、距離をおいて配置
された読取窓上で走査パターンに合成する従来のホログ
ラムスキャナとは異なり、走査パターンを合成するため
の空間ｈを必要とせず、読取窓からホログラム窓までの
距離を大幅に短縮しホログラムスキャナを薄型化するこ
とができる。

第10図においてホログラム窓４は透明基板43に形成され
た第１の帯状ホログラム41と、透明基板44に形成された
第２の帯状ホログラム42とで構成されており、帯状ホロ
グラム41はそれぞれ回折方向の異なるホログラムを具え
ている。

第５図は第10図に示すホログラム窓を用いて３本の走査
線を作りだす場合のホログラムスキャナを示すもので、
ホログラム41a,41bは基板43（第10図）、ホログラム42a
は基板44に形成されているものとする。

ホログラム41aに入射した走査光はホログラム41aによっ
て回折され、帯状ホログラム42aのブラッグ角を外した
方向から入射した走査回折光45aは、透明基板44と帯状
ホログラム42aを透過して集束し連続した走査線46aを描
く。同様にホログラム41bに入射した走査光はホログラ
ム41bによって回折され、帯状ホログラム42aのブラッグ
角を外した方向から入射した走査回折光45bは、透明基
板44と帯方ホログラム42を透過して集束し連続した走査
線46bを描く。

また帯状ホログラム41（41a,41b）のブラッグ角を外し
た方向から入射された走査光は、透明基板43と帯状ホロ
グラム41を透過してホログラム42aに入射する。ホログ
ラム42aに入射した走査光はホログラム42aによって回折
され、走査回折光47aは集束して連続した走査線48aを描
く。

かかるホロウインドを用いたホログラムスキャナは走査
パターンを合成するための空間ｈを必要とせず、読取窓
からホロウインドまでの距離が短縮されホログラムスキ
ャナを大幅に薄型化することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如きホログラムスキャナにおいては、バーコード
17が存在する領域、即ち、バーコードの読み取り領域上
で必要とされる走査パターンを実現するのに読み取り窓
上で同一のパターンを形成している（第5,6図）。即
ち、読み取り領域ではバーコードが少くとも読み取り窓
上方の空間において実質上どの平面位置を動いても読み
取り得るように走査線ができるだけ種々の方向に延びる
ようなパターンとなっている。このような要求パターン
を読み取り領域内で得るために読み取り窓上で同一のパ
ターンを形成させている。尚、ここに言う同一パターン
とはパターンを形成する走査線の角度が同一ということ
である。即ち、例えば第5,6図に示す如く、読み取り窓6
0の部分ではホログラム41a,41b,42a（走査線に対応）の
全体形状と、読み取り領域における平行な平面100内で
の走査線46a,46b,48aの全体形状とは同一ではないが読
み取り窓に平行などの平面においても対応走査線の角度
位置は同一であり、変化しない。尚、第６図において点
線は読み取り窓上でのパターン、実線は読み取り領域
（面100）でのパターンを夫々示す。従って、できるだ
け広い読み取り領域をカバーしようとすると、即ち、読
み取りに万能方向性を持たせようとすると第５図に示す
如く読み取り窓60上でのパターンが多方向に延びた大き
なパターンとなり、その結果読み取り窓が大型化すると
いう問題があった。一方で、読み取り窓は一般にガラス
で形成されるので破損防止等の保護の観点からできるだ
け小さくしたいという要望がある。そのため、従来はこ
のような要望を十分満足していない。また、読み取り窓
を小さくするには読み取りの万能方向性を犠牲にせざる
を得ないのが実情である。

本発明の目的は上述の如き問題点を解消し、小さな読み
取り窓でかつ広範な読み取り方向を確保し得るホログラ
ムスキャナを実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明によれば、互いに
交差する少なくとも２枚の帯状ホログラムを備え、スキ
ャナの読み取り窓に複数本の走査線を含む所定の走査パ
ターンを形成するホログラムスキャナであって、走査パ
ターンを形成する走査線の角度が読み取り窓から浮上す
るにつれ、読み取り窓と平行な面内において変化するこ
とを特徴とするホログラムスキャナが提供される。

〔作用〕

ホログラムに読み取り窓から浮上するにつれその走査線
の角度が変化するような回折特性を与えたので、読み取
り窓上でのパターンとそれより上方の読み取り領域での
パターンが異なり、従って読み取り窓上でのパターンを
読み取り領域での必要パターンより小さく、例えばそれ
を押しつぶしたような小さなパターンとすることができ
る。換言すれば、読み取り窓での小さなパターンをホロ
グラムにより読み取り領域において必要な万能読取方向
性を有する大きなパターンとすることができる。

〔実施例〕

以下、第１〜４図を参照して本発明の好ましい実施例に
つき説明する。

本発明においてもスキャナの固定ホログラム２（第７
図）を形成するホログラム窓４は第5,10図に示すものと
全く同様に形成される。本発明によれば、ホログラムの
回折特性が第1,2図に示す如くなるように設計される。
即ち、読み取り領域（読み取り窓60と平行な平面100）
での必要パターン（走査線46a,46b,48a）が第５図のも
のと同じとした場合、本発明では読み取り窓60では走査
パターンを形成する走査線（ホログラム41a′,41b′,42
a′に対応）の交差角度θ₁，θ₂は面100内でのそれ
α₁，α₂より小さくなっており、特に第２図においては
上下方向にひしゃげた如きパターンとなっている。この
ようにすることにより読み取り窓上でのパターンを読み
取り領域で実際に必要なパターンよりも小さくすること
ができ、斯くして読み取り窓60を第１図に60′で示す従
来のものより小さくすることができる。またこのことは
パターン発生光学系、延いてはスキャナ全体の小型化に
もつながる。以上のパターンの変化を読み取り窓側から
見ると、読み取り窓から発散された各走査線はそのパタ
ーン角度を少しづつ変化させながら浮上し（読み取り窓
と平行な面で見た場合）、読み取り領域では所望パター
ンとなるべく大きく多方向に拡がっていることになる。
ホログラムは例えば表面レリーフ型ホログラムにより形
成され、例えばその干渉縞の深さを適当に設計すること
により回折特性は任意に設定することができる。

第3,4図は５本の走査線を作り出す本発明の実施例を示
すもので、同図においては読み取り窓でのパターンを小
さくするために５本のホログラムのうち、２枚の基板に
２本づつ（61aと61b,62aと62b）平行にホログラムを並
べてこれらを交差させ、残りの１つのホログラム63aを
いずれかの基板に形成したものである。このように何本
かのホログラムを平行に配置することは読み取り窓での
パターンを小さくすることができ読み取り窓の保護の上
で非常に好ましいがこのままのパターン形状が読み取り
領域（平面100）でそのまま再現されるのでは実質上３
本の走査線しかない場合と等価になってしまう。しかる
に本発明によれば各走査線の角度が読み取り窓から浮上
するにつれて変化するので各走査線が種々の方向に拡が
った所望の走査パターンが得られる。

第3,4図においてホログラム窓４は透明基板43（第10
図）に形成された第１の帯状ホログラム61と、透明基板
44に形成された第２の帯状ホログラム62とで構成されて
おり、帯状ホログラム61はそれぞれ回折方向の異なるホ
ログラム61a,61bを、また帯状ホログラム62はそれぞれ
回折方向の異なるホログラム62a,62bを具えている。ま
た第５のホログラム63aは基板43,44のいずれに形成して
もよく、あるいは第３の基板に形成して全体として３層
構造でもよい。

ホログラム61aに入射した走査光はホログラム61aによっ
て回折され、帯状ホログラム62のブラッグ角を外した方
向から入射した走査回折光75aは、透明基板44と帯状ホ
ログラム62を透過して集束し連続した走査線76aを描
く。同様にホログラム61bに入射した走査光はホログラ
ム61bによって回折され、帯状ホログラム62のブラッグ
角を外した方向から入射した走査回折光75bは、透明基
板44と帯状ホログラム62を透過して集束し連続した走査
線76bを描く。

また帯状ホログラム41のブラッグ角を外した方向から入
射された走査光は、透明基板43と帯状ホログラム61を透
過してホログラム62aに入射する。ホログラム62aに入射
した走査光はホログラム62aによって回折され、走査回
折光67aは集束して連続した走査線68aを描く。同様に帯
状ホログラム41のブラッグ角を外した方向から入射され
た走査光は、透明基板43と帯状ホログラム61を透過して
ホログラム62bに入射する。ホログラム62bに入射した走
査光はホログラム62bによって回折され、走査回折光67b
は集束して連続した走査線68bを描く。

尚、ホログラム63aについても全く同様にして走査回折
光77aにより連続した走査線69aを描く。

第４図から本発明にれば第２図の場合と全く同様に、読
み取り窓でのパターン（実線）に対し、読み取り領域
（平面100）でのパターン（点線）は走査線の角度が異
なり、パターン全体として小さくなっていることが解
る。

尚、本発明においては上述から明らかな如く、ホログラ
ムは積極的に収差を発生させる使い方をするので、例え
ばホログラム窓をArレーザで作成し、He−Neレーザで再
生するという色収差を利用する方法が考えられる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によればバーコード読取装置の薄型化
を可能にするホログラムスキャナにおいて、読み取り窓
を小さくすることができるので装置全体の小型化がで
き、またホログラムの設計により走査パターンを構成す
る複数本の走査線のできるだけ多方向に万遍なく延在さ
せることができ、従って読取の万能方向性という要求も
充足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるホログラムスキャナの原理を示す
模式図、第２図は第１図に示す走査パターンの平面図、第３図は本発明の第２の実施例を示す第１図と同様の
図、第４図は第３図における第２図と同様の図、第５図は従来のホログラムスキャナの問題点を示す図、第６図は第５図に示す走査パターンの平面図、第７図は従来のホログラムスキャナを示す模式図、第８図は従来の固定ホログラムを示す斜視図、第９図は従来のホログラムスキャナにおける問題点を示
す図、第10図は本願出願人の先願に係るホログラム窓の基本構
成を示す図。図において 41a′,41b′,42a′,61,62は帯状ホログラム、43,44は透
明基板、46a,46b,48a,68a,68b,76a,76bは走査線、60は
読み取り窓。

フロントページの続き (72)発明者池田弘之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 (72)発明者稲垣雄史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

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差する少なくとも２枚の帯状ホロ
グラム（40a′,42a′,41b′,61,62）を備え、スキャナ
の読み取り窓（60）に複数本の走査線（46a,46b,48a,68
a,68b,76a,76b）を含む所定の走査パターンを形成する
ホログラムスキャナであって、走査パターンを形成する
走査線の角度が読み取り窓から浮上するにつれ、読み取
り窓と平行な面（100）内において変化することを特徴
とするホログラムスキャナ。