JPH0793456A - コード化符号検出光学装置 - Google Patents

コード化符号検出光学装置

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JPH0793456A
JPH0793456A JP4112994A JP4112994A JPH0793456A JP H0793456 A JPH0793456 A JP H0793456A JP 4112994 A JP4112994 A JP 4112994A JP 4112994 A JP4112994 A JP 4112994A JP H0793456 A JPH0793456 A JP H0793456A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コード化符号の検出装置であって、照射光線
の放射口と読取り面の距離の変化にかかわらず、同じ読
取り出力信号を出力することのできる装置の提供。 【構成】 集光レンズと光検出器の間に開口を設けて、
その位置と大きさとレンズの焦点距離を反射光による検
出器の照射が実質的に一定であるように選定配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はバーコードようなコード
化された符号の読取り装置に関する。「コード化符号」
という用語は包括的であり、符号、マークおよびパター
ンの総てを含む。本発明は特に掌握式バーコード走査装
置に適する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】今日一般に使用されている所
謂バーコードは長方形に形作られた異なる幅を有する平
行の棒状形状の集りからなる。これは統一製品コード
（ＵＰＣ）仕様書またはCode 39, Interleaved Two of
FiveおよびCodabar のような他のバーコード使用を含
む。
【０００３】現在使用されている典型的なバーコード走
査装置はHe-Ne レーザのようなガスレーザを使用してレ
ーザビームを発生している。ビームは明るく照らされた
環境においても容易に見ることができ、したがって照射
されたバーコードを見ることができる。しかしバーコー
ド走査器を小型化するためにより小さいレーザ発生器が
望ましく、レーザダイオードが使用されるようになっ
た。レーザダイオードは典型的には赤外域（815 nmレベ
ルの波長) のレーザ光を発生するヒ化ガリウム（典型的
にはガリウムアルミニウムヒ化物 GaAlAs)レーザ材であ
る。レーザビームの直径は非常に小さいので、バーコー
ドを外さず照射することは必ずしも容易ではなく、その
ことが使用上の障害となってその普及を妨げている。そ
の問題は、目に見えない光ビームを使用して、かつ同時
に同軸的な追跡用の可視光線のビームを照射して失敗の
ない走査を可能ならしめることによって解決される。こ
れは本願の原出願（特願昭５９ー１７２５２１号）の課
題である。
【０００４】掌握式コード化符号検出装置のもう一つの
問題は、コード化符号（通常は商品のラベル上のもの）
に対して一定の距離に走査装置を置かないと明瞭な読取
りができないおそれがあることである。反射光に応じた
光検出器に対する照度、したがって光検出器からの出力
信号はコード化符号と走査装置間の距離によって変化す
るからである。本発明の特徴は、検出器に一定の照度を
与えるように集光するにより、検出器からの出力の変動
を最小にした掌握式コード化符号検出光学装置を提供す
ることである。この問題は本願の現出願の別の分割出願
（特願平５ー２１３７９７号）の課題である。
【０００５】手頃な価格のバーコード走査装置の可能性
は、光学部品、電子光学部品の集積の成功に依存する。
これらの部品は掌握し得るほど充分に小さいハウジンン
グ内に組立られるのが容易なようにパッケージ化されな
ければならないばかりでなく、光学部品が組立中および
走査装置の使用中に発生する衝撃や振動に対して保護さ
れなければならない。本発明の特徴は、レーザーを作動
する電子部品がレーザのおよび光検出器よような走査装
置の他の電子部品だけでなく光学部品を支持する基部を
形成するプリント配線基板に装着されている単一の組立
体として提供されることである。
【０００６】
【発明の構成】本願発明は、相対的に大きい反射領域と
小さい反射領域からなるコード化された符号、すなわち
いわゆるバーコーを検出する装置において、ポートを有
するハウジングであってバーコードを照射す光が前記ポ
ートを介して前記ハウジングから通過し、前記コードか
ら反射される光が前記ポートを介して前記ハウジング内
へ通過するハウジングと、レーザダイオードおよび該レ
ーザダイオードからの光が前記ビームを形成する光検出
器と、前記反射光を受光する光検出器を前記ハウジング
内に支持する手段と、前記ダイオードおよび前記光検出
器に接続するプリント回路基板と、前記レーザダイオー
ド、光学装置およびプリント回路基板を互に前記ハウジ
ング内に設けられた単一構造として組立る手段とを有す
るバーコード走査装置を提供する。
【０００７】好ましくは、前記組立手段はまた前記光学
を前記レーザダイオード、その前記光検出装置および前
記プリント回路基板とともに前記単一構造内に組立られ
る。
【０００８】
【発明の具体的開示】本願発明の目的と構成は上述のと
おりであるが、以下に記す実施態様は、本願が分割出願
であるという特殊事情の故に、上記従来技術の項の冒頭
で述べた問題を解決するための不可視光と可視光を併用
する態様を含む形で記載される。
【０００９】図１〜３に本願発明の走査装置（場合によ
り走査銃または単に銃と呼ばれる）の一実施態様である
バーコード走査銃１０が示されている。これは上側部分
１４およびハンドル部分１６からなるハウジング１２を
有する。ハウジングは好ましくはプラスチックの射出成
形で形成される。ハウジングは右側と左側の半分に分割
され、これは始めに、走査装置の光学的、電気光学的お
よび電子工学的組立体２０を収容するために開放され
る。表示ボード２２、表示ランプ２４および走査が成功
したことを示すために発生させられる可聴音用のポート
２６を後端部に設けられているが、これは必須ではな
い。表示は液晶表示でも発光ダイオードでもよく、適宜
に採用される。発光ダイオードは走査装置の走査状態
（走査装置がオン状態にあるか、オフ状態にあるか、非
作動状態にあるか）を示し、また走査が成功した時を示
すこともできる。ハウジング１２の上側部分１４の前端
部２８は、開口部を有し、この開口部を走査ビームおよ
びバーコード符号からの反射光が通過する。この開口は
ビームポート３０と呼ばれ、集光レンズ３２がビームポ
ート２８内のハウジングの肩部３６および３８に取り付
けられている。
【００１０】走査装置は、取扱に都合がよいように小さ
い。適切には、前端部２８と後端部１８の間の水平方向
の長さが約５インチ（１２．５ｃｍ）であり、上側ハウ
ジングの上部が約５．５インチ（１３．８ｃｍ）であ
り、上側ハウジング１４間の幅が約１．７５インチ
（４．３８ｃｍ）である。
【００１１】コード化符号は前端部２８の位置から約１
０インチ（２５ｃｍ）までの距離に置かれる。その距離
は走査装置の焦点深度によって選択される。それにもか
かわらず、コードを構成するバーの幅によって最大可能
距離がある。幅０．００７５インチ（０．２ｍｍ）のバ
ーに対しては最大被照射深度は３インチ（７．６ｃｍ）
である。幅０．０４インチ（１ｍｍ）の広いバーに対し
ては最大被照射深度は１０インチ（２５ｃｍ）である。
幅０．０１インチ（０．２５ｍｍ）のバーに対しては最
大被照射深度は４インチ（１０ｃｍ）である。操作者が
装置を手に持ってコード化符号すなわちバーコードをな
ぞるように動かし、バーからの反射光を検知しそれが電
気信号に変換される。適当に増幅された信号がケーブル
３８を介して走査装置から取りだされ、信号解読のため
の電子装置( 図示せず）に運ばれる。ケーブルはまた走
査装置を作動する電力を供給する。別の構造として電池
をハンドル内に収納し、また解読用電子装置をハンドル
内の基板４０の上に設けてもよい。コヒーレントなレー
ザビームは、バレル４４の一端に設けられたレーザダイ
オードによって発生させられる。光学装置４６がレーザ
ダイオードから発生する分散ビームを平行光線にする。
これらの光学装置は、顕微鏡の対物レンズ系またはディ
ジタルオーディオディスク装置に典型的に使用されてい
るタイプのものでよい。顕微鏡の対物レンズ系を使用し
た場合には、この対物レンズがダイオードに最も近い端
部が顕微鏡において標本に面する端部となっているとい
う点で逆になっている。長い焦点距離と短い焦点距離を
それぞれ有する２つのレンズ５０および５２によって形
成される望遠鏡式光学部４８は平行光線形成用光学装置
４６からのビームを減らす。この減らされたビームは、
集光レンズ３２によってビームポート２８の前方の一点
に焦点が合せられる。勿論、光学装置の被照射深度すな
わち焦点深度は上述したように距離の全体にわたってコ
ードを読み取ることを考慮している。
【００１２】レーザダイオードは赤外線（典型的には８
１５ｎｍ）のコヒーレントな光を発生する。ダイオード
４２は、出力ビームの強度を実質的に一定に保つよう
に、電力制御回路とともに作動する光検出器とともに組
立体内に含まれる。適当なダイオードは米国カリフォル
ニア州Sunnyvale 所在の三菱電機株式会社半導体事業部
Mitsubishi Electronics America, Inc. から入手でき
る。レーザダイオードとともに使用される電力制御回路
およびその他の回路は同社から発行されている仕様書に
記載されている。
【００１３】レーザビームは実質的に見えないので、可
視光線のマーク（追跡）用ビームでコードを照射する手
段が設けられる。これらの追跡用ビーム照射手段は５４
は、小型の高強度白熱ランプ５６を備えている。発光ダ
イオードを使用してもよい。追跡用ビーム照射手段５４
内のランプ５６に関連する光学装置は追跡用ビームをビ
ーム開口部前方のコード上に焦点を合せる。これらの光
学装置は、開口部５８、レンズ６０、スペクトルビーム
スプリッタ６２、レーザビームスプリッタ７４および集
光レンズ３２を有する。スペクトルビームスプリッタ６
２は、目に見える追跡用ビームを下方のレーザビームス
プリッタ７４に反射する薄膜コーティングを有する。そ
れから、追跡用ビームはレーザビームと同軸的に合致し
て、両ビームは集光レンズ３２およびビームポート３０
を通過する。勿論レーザビームはレーザビームスプリッ
タ７４を直接通過する。
【００１４】光検出器６６（適当なものはフォトダイオ
ードまたはフォトトランジスタ）は、ビームポートから
入り、検出器６６用の集光レンズ３２によって焦点が合
せられるコード化符号からの反射光を検出すべく、ビー
ム路から外れた位置に配置されている。検出器は、頭上
の照明源（通常は蛍光灯）からの周囲の光に対して保護
するために上側ハウジング１４の上面の裏面に配設され
ることが好ましい。しかしながら、検出器は上側ハウジ
ング１４の底部に設けられてもよい。その時には、反射
されたレーザビームを検出器上に反射するスペクトルビ
ームスプリッタが必要である。
【００１５】バーコード符号上の光沢のある仕上げ面に
よる反射光の偏光が反射されるものである限り、鏡のよ
うに反射された反射光は入射レーザビームと同じ偏光
（例えば、ｐ直線偏光）を有する。バーコードから反射
分散した光は、半分のｐ偏光と半分のｓ偏光を有する。
レーザビームスプリッタは、バーコード符号から入って
来るｓ偏光のみを反射する。このｓ偏光はそれからスペ
クトルビームスプリッタ６２を通過して検出器６６の方
に伝達される。従って、光沢面および他の鏡のような反
射によって生ずる検出器からの出力信号内の雑音は実質
的に除去される。偏光ビームスプリッタ７４の代わり
に、通常のビームスプリッタを使用し、ｓ偏光のみを通
過させてもよい。
【００１６】レーザダイオード４２は、その出力ビーム
が照射面に対して垂直の主軸を有するように方向付けら
れている。ビームスプリッタは実質的に楕円状をしてい
る。ビームは約１３°（垂直軸の両側に６．５°）およ
び３８（水平軸の両側に１９°）に発散する。平行光線
を形成する装置４６の第１のレンズはレーザダイオード
から間隙をあけて設けられており、レーザダイオ−ドか
ら放射される全ビーム（全３８°）を実質的に集光す
る。
【００１７】レーザビーム発生手段２０、追跡用ビーム
発生手段５４は、ビームスプリッタ６２および７４とと
もに互いに、かつトーン発生器７８およびレーザダイオ
ード４２を作動し制御する他のアナログ回路（電力制御
回路）およびランプ５６を励起する他のアナログ回路を
含むプリント回路基板の上に設けられている。回路素子
（抵抗、コンデンサ、トランジスタおよび集積回路チッ
プ）は、プリント回路基板６８に設けられているが、こ
れは簡略化のために示されていない。基板６８は図１に
示されるように実質的に平らな上側ハウジング１４の底
部に設けられている。基板は、集光レンズ３２を支承す
るマウンティング３０の一つによって位置付けられてい
る。基板はクリップまたは他の手段（図示せず）によっ
て正しい位置に固定されされている。バレル４４は後側
ブラケット８２によって基板６８に取り付けられてい
る。前側ブラケット８０はまたレーザビームスプリッタ
７４を保持する。光学装置５４とランプ５６は、環状の
前側ブラケット８６および後側ブラケット８２内に含ま
れるバレル８４内に取付けられている。これらのブラケ
ットはバレル４４に取り付けられている。また、前側ブ
ラケット８６はスペクトルビームスプリッタ６２を支持
している。全体の単一の組立体２０は上側ハウジング部
１４内に挿入され、係止されている。ブラケットは弾性
を有するゴムのような材料内に取り付けられ、これは、
走査装置の銃がたとえ落されても走査装置の能動素子が
破損されることはかなり少なくなる。
【００１８】トリガスィッチ９０はダイオード４２をオ
ン状態にし、追跡用ビームランプ５６を点灯する。スィ
ッチが閉じられると、ビームは一定期間オン状態にな
る。スィッチが開放されても、ビームは一定期間は完全
にオン状態で残っている。ビームがオン状態にある間に
操作者はビームをコード化符号を横切って走査する。追
跡用ビームは、明るく照らされた所においてさえも、コ
ード化符号を見失うことを最小にする。したがって、コ
ード化符号は高い確立をもって検出されうる。
【００１９】レーザおよび追跡用ビーム照射手段の動作
は図４からさらに明らかになるであろう。図４は光線図
を含み、レンズをさらに詳細に示している。平行光線形
成用光学装置は典型的には約２０倍の倍率を有する３つ
の平凸レンズを有する。開口部すなわちストップ部材９
０が、主軸すなわち垂直軸に沿って適切には６ｍｍであ
るように、平行光線を形成する。望遠鏡式光学装置部分
４８は、そのレンズ５２の近くにビームの焦点を形成す
るようにレンズ５０を有する。レンズ５０の焦点距離は
適切には２７ｍｍであり、レンズ５２の焦点距離は約４
ｍｍである。これは、ビームの大きさを垂直方向におい
て６ｍｍから約１ｍｍに縮小する。集光レンズ３２は適
切には出力レーザビームに対して垂直すなわち長手方向
において５０よりも大きいｆナンバー（ｆ＃）を有す
る。
【００２０】検出器６６の前方の集光レンズ３２および
開口ストップ部材９２はビームポート２８（図１）の前
方に走査装置の焦点深度の全域にわたって一定の照度を
提供するとともに、検出器から一定の出力信号を発生す
る。この信号は解読されて、相当する表示を表示ボード
に提供される。
【００２１】図５、６は、長い被照射深度にわたってコ
ード化符号からのレーザビームの反射光により検出器６
６に一定の照度を与えるように、集光レンズ３２、開口
９２および検出器６６がどのように協働するかを示す光
線図である。コード化符号によって反射分散されて光に
対して一定の集光角度を維持することによって一定の照
度が提供される。この一定の集光角度が光学装置の焦点
深度（被照射）深度の全体にわたって検出器の信号が一
定の変動範囲内にあることを保証する。
【００２２】図５は、ビームスプリッタ６２および７４
による検出器６６に対する反射光の通路内に９０°回転
の部分を除いた構成を示す。集光レンズは直径Ｄを有
し、検出器の開口９２は直径ｄを有する。集光レンズか
ら検出器までの距離はＳ1 である。光検出器６６の作動
面は実質的に開口部９２の端と揃えられている。したが
って、前記距離Ｓ1 は実質的に検出器６６に対する距離
だけでなく、開口部９２に対する距離である。集光レン
ズ３２から点Ａの最大被照射深度までの距離はＳ2 であ
る。最小被照射深度は、集光レンズ３２と接触する点Ｂ
である。集光角度（θA およびθB ）が等しい場合に
は、点Ａから集められる光の量は点Ｂから集められる光
の量と同じである。この条件の必要条件、θA およびθ
B が小さい、即ち１ラジアンより小さいことで、 θA （〜Ｄ／Ｓ2 ）＝θB （〜ｄ／Ｓ1 ） （１） すなわち、Ｄ／Ｓ2 ＝ｄ／Ｓ1 ， ｄ／Ｄ＝Ｓ1 ／Ｓ2 （２） 点Ｂはレンズ３２と接触しているので、点Ｂにおいては
光の実質的な屈折を生じないことに注意されたい。助変
数Ｓ1 およびＳ2 は薄肉レンズの式 １／ｆ＝１／Ｓ1 ＋１／Ｓ2 （３） ここにおいて、ｆは集光レンズ３２の焦点距離である。
Ｓ2 は最大焦点深度であり、例えば、ビームポート２８
から１０インチ（２５．４ｃｍ）である。ｆは高密度
（細い幅のバー）のコード化符号を読み取るための最適
面の位置によって決定されるレンズの焦点距離である。
ｄ／Ｄに対する関係は次式に変形することができる。
【００２３】 ｄ／Ｄ＝Ｓ1 ／Ｓ2 ＝１／Ｓ2 ［１／ｆ−１／Ｓ2 ］ ＝１／Ｓ2 ［（Ｓ2 −ｆ）／ｆＳ2 ］ （４） または ｄ／Ｄ＝［Ｓ2 ／ｆ−１］ （５） 一例として、ｆが５０ｍｍであり、Ｓ2 が２５０ｍｍで
ある場合を考えると、次のようになる。
【００２４】 ｄ／Ｄ＝［Ｓ2 ／ｆ−１］ ＝２５０／５０−１＝［５−１］＝４ （６） この場合、開口９２と集光レンズ３２との間の距離は次
のとおりである。
【００２５】 １／Ｓ1 ＝［１／ｆ−１／Ｓ2 ］ ＝［Ｓ2 −ｆ］／ｆＳ2 （７） ＝［２５０−５０］／５０×２５０ ＝［２／１２５］ （８） このとき、Ｓ1 ６２．５ｍｍに等しくなる。
【００２６】図６に示すように、開口部９２は図５にお
けるように検出器６６と近接している必要はない。ま
た、集光角度θA とθB は互いに等しい。
【００２７】図５、６に示す光学手段は、（ａ）検出器
の開口９２が点Ａから集められる光の量を制限しないよ
うに位置付けられている場合、( ｂ) θA がθB に等し
くなるように開口９２が点Ｂから集められる光を制限し
ている場合、および（ｃ）点Ｂから開口９２を通過する
すべての光を集める充分は大きさの集光領域（感光領
域）を検出機６６が有している場合において、点Ａおよ
び点Ｂから反射される光から一定の集光効果を補償して
いることがわかるであろう。
【００２８】上の記述から、符号、特にバーコード符号
を操作する改良された装置が提供されることは明らかで
あろう。しかし、上述の具体例は単に例示的なものであ
って本発明の範囲内においてここに記載した装置を変形
したり変更したりすることは自由である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明を実施化したバーコード走査銃を示す
部分断面図。
【図２】図１に示す走査銃の前端を示す端面図。
【図３】図１に示す走査銃の後端を示す端面図。
【図４】図１に示す走査銃の光学系および電子工学要素
の動作を説明する光線図。
【図５】コード化符号から反射された光を集光する光学
装置の動作を説明する図。
【図６】図５と同様の光線図であるが、少し異なった態
様を示す。
【符号の説明】
これらの図面において： １０：バーコード走査銃； １２：ハウジング １６：ハンドル部分； ３２：集光レンズ ４２：レーザダイオード； ９０、９２：開口； ６２、７４：ビー
ムスプリッタ ６８：プリント基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】相対的に大きい反射領域と小さい反射領域
    からなる手持ち用コード化符号検出装置であって、ポー
    トを有するハウジングであってバーコードを照射する光
    が前記ポートを介して前記ハウジングから照射し、前記
    コードから反射される光が前記ポートを介して前記ハウ
    ジング内へ通過させるハウジングと、レーザダイオード
    および該レーザダイオードからの光が前記ビームを形成
    する光検出器と、前記反射光を受光する光検出器を前記
    ハウジング内に支持する手段と、前記ダイオードおよび
    前記光検出器に接続する回路を有するプリント回路基板
    と、前記レーザダイオード、光学装置およびプリント回
    路基板を互に前記ハウジング内に設けられた単一構造と
    して組立る手段とを有するコード化符号検出装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のコート化符号検出装置で
    あって、前記組立手段がまた前記光学検出基を前記レー
    ザダイオード、前記プリント回路基板とともに前記単一
    構造内に組立られているコード化符号検出装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のコード化符号検出装置で
    あって、さらにバレルを有し、バレル内に前記レーザダ
    イオードおよびその前記光学装置が配設され、前記基板
    とバレルの間に支持し、前記バレルを前記レーザダイオ
    ード、前記光学装置および前記基板とともに前記単一構
    造内に組立られているコード化符号検出装置。
JP6041129A 1983-08-21 1994-03-11 コ―ド化符号の検出装置 Expired - Lifetime JP2513442B2 (ja)

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US525,077 1983-08-21
US06/525,077 US4603262A (en) 1983-08-22 1983-08-22 Optical device for detecting coded symbols

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JP59172521A Division JPH0690738B2 (ja) 1983-08-22 1984-08-21 コード化符号を検出する光学装置

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JPH0793456A true JPH0793456A (ja) 1995-04-07
JP2513442B2 JP2513442B2 (ja) 1996-07-03

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JP5213797A Expired - Lifetime JP2509074B2 (ja) 1983-08-21 1993-08-30 コ―ド化符号検出光学装置
JP6041129A Expired - Lifetime JP2513442B2 (ja) 1983-08-21 1994-03-11 コ―ド化符号の検出装置

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