JPH0798745A

JPH0798745A - レーザー罫書線照射装置

Info

Publication number: JPH0798745A
Application number: JP5263039A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nezu; 大根津; Masakazu Yamada; 山田　　正和
Original assignee: YAMADA KOGAKU SYST KK; Sony Corp
Current assignee: YAMADA KOGAKU SYST KK; Sony Corp
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】回転多面鏡を用いないレーザー罫書線照射装
置を提供するとともに、遠方の対象物に照射されるレー
ザー罫書線の長さを最小長以上の任意の長さに可変でき
るようにする。【構成】レーザー罫書線照射装置１を、半導体レーザ
ー２と、レーザー光を遠方に位置した目標物７に対して
結像するために半導体レーザー２の前方に配置された結
像レンズ系３と、レーザー光による罫書線８の長さを可
変することができるように結像レンズ系３の前方に配置
されたズームレンズ系６とから構成する。ズームレンズ
系６を対向面側がそれぞれ凸状、凹状とされた平凸型円
筒レンズ４と凹平型円筒レンズ５との組み合わせレンズ
によって構成するとともに、平凸型円筒レンズ４と凹平
型円筒レンズ５との間隔ｄを調整することで罫書線８の
長さを可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠方の対象物に照射さ
れるレーザー罫書線の長さを最小長以上の任意の長さに
可変することができる新規なレーザー罫書線照射装置を
提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】光応用計測の分野において、遠方物体の
形状、速度等を測定する遠隔測定装置は送信系と受信系
とからなり、送信系から対象物に向けて光が照射され、
対象物による反射光等を受信系で検出するように構成さ
れている。

【０００３】このような装置は、例えば、数十ｍ乃至数
百ｍ先の遠方を高速で移動する物体に再帰性反射部材を
取り付けておき、送信系から再帰性反射部材に向けて照
射された光の反射光を受信系で検出することによって一
定の距離をおいた２つの検出点間における移動物体の速
度を計測するのに用いられたり、あるいは、遠方に位置
した目標物に予め取り付けられた再帰性反射部材のバー
・コード情報を光学的に読み取るのに用いられる。

【０００４】そして、照射光としてスポット光を利用す
るものの他、線状ビームを罫書線として目標物に当てる
ようにしたものが知られている。

【０００５】ところで、この種の装置の光源としては、
発光量の大きなハロゲンランプやキセノンランプ等のイ
ンコヒーレント光を発するものが考えられるが、これら
のランプは一般に発光面が大きい（１５０Ｗクラスのハ
ロゲンランプで１×３ｍｍ²程度）ため結像レンズ系に
よって線幅１０ｍｍほどの細い罫書線を得ることが困難
であったり、また、アーク放電管であるキセノンランプ
では発光点のゆらぎが大きく安定した光源として利用し
づらいといった欠点がある。また、これらのランプ寿命
が比較的短いことも不利な点である。

【０００６】そのため、コヒーレント光を発する大出力
レーザー、特に半導体レーザーが有望視されており、安
価でかつ小型化に適しており、更に、寿命が長い等の長
所を持っている。

【０００７】そして、レーザー光を用いて罫書線を得る
ための構成としては、回転多面鏡を使ってビームを所定
の方向に走査させるものが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレー
ザー罫書線照射装置にあっては、装置の寿命や罫書線の
長さ等について下記のような問題がある。

【０００９】（１）回転多面鏡の使用に伴う寿命の短さ
及び走査精度の限界即ち、回転多面鏡に関する回転機構が保守性の悪さや短
寿命化をもたらすことになり、長寿命の半導体レーザー
を使用する利点が生かされない。また、回転多面鏡の面
精度のバラツキや、駆動源であるモーターの回転の不均
一性が走査に大きな影響を及ぼすため、走査線である罫
書線にズレや乱れが生じてしまう等の不都合がある。

【００１０】（２）一定長の罫書線しか描けないことに
よる使い辛さ例えば、遠距離用バー・コード・リーダーへの適用にあ
たっては、レーザー発光面によって規定される線幅をも
った罫書線を、その線幅を変えることなく長さだけを可
変する必要があるが、罫書線の長さが固定されていると
このような要請に応じることができず、装置としての汎
用性に乏しい。また、レーザーの出力に余裕があるにも
かかわらず罫書線長を長くすることができないので、パ
ワーの有効な利用が図られない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明レーザー
罫書線照射装置は、上記した問題を解決するために、半
導体レーザーと、レーザー光を遠方に位置した目標物に
対して結像するために半導体レーザーの前方に配置され
た結像レンズ系と、レーザー光による罫書線の長さを可
変することができるように結像レンズ系の前方に配置さ
れたズームレンズ系とからなるレーザー罫書線照射装置
であって、対向面側がそれぞれ凸状、凹状とされた平凸
型円筒レンズと凹平型円筒レンズとの組み合わせレンズ
によってズームレンズ系が構成されるとともに、平凸型
円筒レンズと凹平型円筒レンズとの間隔が調整自在とさ
れたものである。

【００１２】

【作用】本発明レーザー罫書線照射装置によれば、半導
体レーザーの前方に結像レンズ系、ズームレンズ系をこ
の順に配置するとともに、対向面側がそれぞれ凸状、凹
状とされた平凸型円筒レンズと凹平型円筒レンズとを組
み合わせてズームレンズ系を構成することによって、回
転多面鏡を用いることなく目標物に罫書線を照射するこ
とができ、平凸型円筒レンズと凹平型円筒レンズとの間
隔を調整することによって線幅を一定に保ったまま罫書
線の長さを最小長以上の任意の長さに可変することがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明レーザー罫書線照射装置の詳
細を図示した実施例に従って説明する。

【００１４】図１乃至図３はレーザー罫書線照射装置１
の構造を原理的に示すものであり、１点鎖線で示すＬ−
Ｌ軸はその光軸を示している。

【００１５】レーザー罫書線照射装置１の光源には小型
で高出力の半導体レーザー２が用いられており、その前
方に設けられた結像レンズ系３によってレーザー光をコ
リメートし、ビームスポットを任意の大きさでもって結
像して遠方に位置する目標物に向けて照射するものであ
る。尚、結像レンズ系３はレンズ収差に係る補正がなさ
れたレンズ群によって構成されており、Ｌ−Ｌ軸に沿っ
て前後方向に移動することができるようになっている。

【００１６】４は平凸型円筒レンズであり、結像レンズ
系３の前方に配置されている。そして、平凸型円筒レン
ズ４は結像レンズ系３に面した入射面が平坦面で、その
出射面がレーザービームの照射方向に凸状の曲面とされ
ている。

【００１７】５は凹平型円筒レンズであり、上記平凸型
円筒レンズ４の前方にある間隔（これを「ｄ」と記
す。）をおいて配置されている。そして、凹平型円筒レ
ンズ５は平凸型円筒レンズ４の出射面に面した入射面が
凹面で、その出射面が平坦面とされている。

【００１８】この２つのレンズ４、５はズームレンズ系
６を構成しており、両レンズの間隔ｄを変化させること
によって、レーザー罫書線照射装置１の遥か遠方に位置
した目標物７上に照射される罫書線８の長さ（図４に
「Ａ」で示す。）を調整することができるようになって
いる。

【００１９】例えば、レーザー罫書線照射装置１をバー
・コード・リーダーの光源部に用いる場合には、目標物
７は物体に貼り付けられたバー・コードラベルに相当
し、罫書線８はラベル上に照射される読み取り光であ
る。つまり、バー・コードラベルでの反射光を図示しな
い受信系によって検出することによってバー・コード情
報を得ることができる。

【００２０】また、このズームレンズ系６をＬ−Ｌ軸回
りに回転させることによって罫書線８が鉛直方向に対し
てなす角度（図４に「θ」で示す。）を調整することが
できるようになっている。

【００２１】しかして、レーザー罫書線照射装置１にあ
っては、結像レンズ系３をＬ−Ｌ軸に沿って動かすこと
によって罫書線８の線幅（図４の大円に「Ｂ」で示
す。）を任意の大きさに変えることができる。尚、その
場合、罫書線８の元となるレーザービームの形状は円形
に限らず矩形状等を用いても良い。

【００２２】そして、ズームレンズ系６については、平
凸型円筒レンズ４の焦点距離を「ｆ１」とし、凹平型円
筒レンズ５の焦点距離を「ｆ２」としたとき、両レンズ
からなる組み合わせレンズの焦点距離（これを「ｆ」と
する。）が理論的に次式のように求められる。

【００２３】１／ｆ＝１／ｆ１＋１／ｆ２＋ｄ
／（ｆ１・ｆ２）（但し、ｆ１＞０、ｆ２＜０）つまり、レンズ間隔をゼロ（ｄ＝０）とし、平凸型円筒
レンズ４の出射面と凹平型円筒レンズ５の入射面とがぴ
ったり合うように曲率を同一にする（ｆ１＝−ｆ２＝ｆ
０）と、焦点距離ｆが無限大となり、スームレンズ系は
レンズ効果を持たない平面ガラスと同等になるが、レン
ズ間隔を僅に大きくすることによって焦点距離ｆの大き
なレンズ系を得ることができる。

【００２４】例えば、ｆ１＝１００（ｍｍ）、ｆ２＝−
１００（ｍｍ）（つまり、ｆ０＝１００（ｍｍ））と
し、ｄ＝２（ｍｍ）とした場合には、これらの値を上式
に代入することによってｆ＝−５０００（ｍｍ）とな
り、現在の光学加工技術では製作が非常に困難な大焦点
距離の凹型円筒レンズを得ることができる。これによっ
て、罫書線８の長さを必要に応じて僅に長くするための
微調整が可能となる。

【００２５】また、ｄの値を比較的大きな値に設定すれ
ば、焦点距離ｆが小さくなり、罫書線８の長さを所望の
長さに規定することができる。

【００２６】尚、間隔ｄの制御についてはこれを手動調
整で行うようにする方法の他、レンズ４、５をこれらの
光軸に沿ってモータ等の駆動手段によって移動させるた
めの間隔調整機構を設け、罫書線８の長さＡ又は最小長
に対する比率等を指令する信号に基づいて間隔調整機構
を制御する手段を設ける方法等を適宜に採用れば良い。
このことは結像レンズ系３のＬ−Ｌ軸方向に沿う調整や
ズームレンズ系６のＬ−Ｌ軸回りの調整についても同様
である。

【００２７】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明レーザー罫書線照射装置によれば、半導体レ
ーザーの前方に結像レンズ系、ズームレンズ系をこの順
に配置するとともに、対向面側がそれぞれ凸状、凹状と
された平凸型円筒レンズと凹平型円筒レンズとの組み合
わせレンズによってズームレンズ系を構成しているの
で、回転多面鏡を用いる必要はなく、装置の保守性の向
上や長寿命化を図ることができる。

【００２８】そして、ズームレンズ系を構成する平凸型
円筒レンズと凹平型円筒レンズとの間隔を調整すること
によって線幅を一定に保ったまま罫書線の長さを最小長
以上の任意の長さに可変することができ、これによって
半導体レーザーの出力を有効に活用するとともに、装置
の汎用性を高めることができる。

【００２９】尚、上記実施例において示した具体的な形
状乃至構造は何れも本発明の具体化に当たってのほんの
一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技
術的範囲が限定的に解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明レーザー罫書線照射装置の構成を示す斜
視図である。

【図２】レーザー罫書線照射装置の構成を示す平面図で
ある。

【図３】レーザー罫書線照射装置の構成を示す側面図で
ある。

【図４】罫書線の概略図である。

【符号の説明】

１レーザー罫書線照射装置２半導体レーザー３結像レンズ系４平凸型円筒レンズ５凹平型円筒レンズ６ズームレンズ系７目標物８罫書線ｄ間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザーと、レーザー光を遠方に
位置した目標物に対して結像するために半導体レーザー
の前方に配置された結像レンズ系と、レーザー光による
罫書線の長さを可変することができるように結像レンズ
系の前方に配置されたズームレンズ系とからなるレーザ
ー罫書線照射装置であって、対向面側がそれぞれ凸状、
凹状とされた平凸型円筒レンズと凹平型円筒レンズとの
組み合わせレンズによってズームレンズ系が構成される
とともに、平凸型円筒レンズと凹平型円筒レンズとの間
隔が調整自在とされていることを特徴とするレーザー罫
書線照射装置。