JPH09251507A - 光学式スキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者があらかじめ動作範囲を設定すること
なく、少なくとも２つの異なる動作範囲で操作可能な光
学式スキャナを提供する。 【解決手段】 バーコードスキャナのような光学スキャ
ナは、個々の部分が異なる断面を有する、分離した折り
曲げミラーを含む。走査レーザビームを、折り曲げミラ
ーを横切らせて導くことにより、スキャナからの異なる
距離において複数の走査線が生じる。これは、スキャナ
の動作範囲を拡大することにより、適応性を増す。他の
実施の形態では、集光ミラーおよび／または走査ミラー
を分割してもよい。また、ビーム整形は、１つ以上の非
平面からビームを反射することにより行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は一般的に光学スキ
ャナに関するものであり、特に、２つまたは複数の動作
範囲（動作レンジ）を有するスキャナに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】バーコードスキャナのようなスキャナの
ほとんどは、走査する記号から特定の距離または距離範
囲で使用するように作られている。使用者が記号から近
すぎる、または遠すぎるところでスキャナを持つと、記
号および／または飛点ビームは焦点が合わず、復号化は
不可能になるだろう。

【０００３】そのようなスキャナは、読み取る連続した
記号が、スキャナから異なる距離に配置され、使用者
が、スキャナと記号との間の距離を変えることが困難ま
たは不可能な環境のなかでは、特に便利であるとはいえ
ない。このような状況に対処するため、使用者に可能な
限り余裕を与えるために従来のスキャナの許容動作範囲
を拡大したり、また、例えば使用者の好みまたは要求に
応じて第１の動作範囲または第２の動作範囲で作動でき
る、多距離スキャナを提供したりする試みがなされてき
た。１つの可能性としては、スキャナに２位置スイッチ
を設け、スキャナがスイッチの第１位置において第１動
作距離で作動し、第２位置において第２の動作距離で作
動するようにすることである。そのようなスキャナの不
都合な点は、２つの離れた動作範囲で作動するための追
加的な可動部分を必要とすることである。またそのよう
なシステムは、読み取る現在の記号の距離に応じて使用
者が手動で正しい動作範囲を選択しなけらばならないの
で、“自動”ではない。正しくない動作範囲が選択され
れば、復号化は行われない。

【０００４】動作範囲を拡大しようとするときにバーコ
ード読取器を設計する人が直面する困難の１つは、動作
範囲が大きいほど、また読み取る可能性のある記号の範
囲が大きいほど、記号から反射される光の、結果として
生じるＳＮ比が低くなる傾向があることである。これに
対処する１つの方法は、レーザまたは光検出器のいずれ
かと関連する光学系が２つの別個の焦点を有する、従来
型ではない光学系を提供することである。これの例は、
この出願とともに譲渡された米国特許第５３３２８９２
号に示されている。その文書で示されている装置では、
２つの焦点は、走査されたバーコードから得るデータの
２つの別のチャンネルを提供するために、対応する回路
と関連づけられる。２つのチャンネルは異なる解像度を
有する。動作の角度と密度が異なるため、スキャナに対
するバーコードの距離および／またはコードのサイズま
たは密度に関係なく、少なくとも１つの解像度は、全て
のまたはほとんどのバーコードデータを感知するのに適
しているだろう。バーコード読取器の走査ビームは、典
型的にレーザダイオードから引き出される。そのような
ダイオードは、丈夫で比較的安価であるが、レーザダイ
オードから発生するビームには非点収差があるとういう
不都合な点がある。非点収差があるレーザダイオード
は、光路に沿って相互に分離した２つの見かけ上の光源
を有するものとして特徴づけることができる。光源の１
つは水平面に横たわり、レーザダイオードチップの中か
ら出てくるように見え、低い角の開きを有する。もう一
方の見かけ上の光源は垂直面に横たわり、チップの小平
面から出てくるように見え、高い角の開きを有する。典
型的に約２０ミクロンだけ相互に離れた２つの見かけ上
の光源は、チップの平らな接合部に対して測定したと
き、異なる平面と異なる方向で２つのビームウエストを
形成する。

【０００５】結果として生じる比較的複雑なビーム輪郭
は、光学スキャナの中で効果的に使用される前に選択的
な整形が必要になるだろう。そのようなビーム整形を提
供するいくつかの手段は、１９９４年６月３０日に出願
された我々の同時継続出願である米国特許出願第０８／
２６８９８２号に説明されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現在の先行技術のスキ
ャナによりさらに生じる困難は、読み取るべき記号が印
刷された面からの鏡面反射によって信号がかき消される
可能性があるということである。先行技術の問題を少な
くとも軽減することが本発明の１つの目的である。

【０００７】Ｘ方向またはＹ方向の一方または双方で要
求されるように、ビームの輪郭（光源から特定の距離に
おける断面）を調整する単純で安価な手段を提供するこ
とがもう１つの目的である。使用者があらかじめ適当な
動作距離を選択しなくてもいいような、少なくとも２つ
の異なる動作距離で操作することのできるスキャナを提
供することがもう１つの目的である。

【０００８】少なくとも２つの離れた異なる距離にある
記号を読取ることのできる単純で安価なスキャナを提供
することがもう１つの目的である。鏡面反射により生じ
る問題を軽減または除去するスキャナを提供することが
もう１つの目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの側面によ
ると、異なる光反射率の領域を有する記号を読み取るた
めの光学スキャナが提供されており、それは、光ビーム
を生成する光源と、光ビームを受け、それから走査出射
光ビームを生成する走査光学要素と、第１の側面を備え
た第１面と第２の側面を備えた第２面とを有する多面反
射体とを具備し、そのスキャナは、ビームが第１の面か
ら反射されるときに第１の距離または動作範囲にある記
号を読み取り、またビームが第２の面から反射されると
きに第２の距離または動作範囲にある記号を読み取るの
に適している。

【００１０】好ましい実施の形態では、多面反射体は分
割されたミラーを備え、このミラーの第１の部分が第１
の面を決定し、第２の部分が第２の面を決定する。ミラ
ーは、走査光学要素の走査ミラーであってもよいし、折
り曲げミラーであってもよい。後者の場合、折まげミラ
ーは、走査光学要素から走査光ビームを受け、読み取ら
れる記号へそれを導く。

【００１１】走査ビームは、反射体の第１面と第２面か
ら反射されるため、その結果生じるダイナミックフォー
カスまたはマルチフォーカスは、追加の動く部分を必要
とすることなく、スキャナの動作範囲を改善する。さら
に、追加のレンズまたは開口は要求されない。本発明の
好ましい装置は、走査要素を変えることなく、走査率の
増加を得ることができる。これは、効率（単一のスキャ
ンで復号化する能力）を増加する。開口またはレンズを
使用してダイナミックフォーカスを得る従来の手段で
は、この効率が失われる。

【００１２】各反射部に異なる断面を使用することによ
り、ビームは様々な異なる動作距離で要求されるように
整形され得る。本発明の他の側面によると、異なる光反
射率の領域を有する記号を読み取るための光学スキャナ
が提供されており、スキャナは、第１の面が第１の側面
を有し、第２の面が第２の異なる側面を有する多面反射
体を有する走査光学要素を含む。

【００１３】本発明の他の側面によると、異なる光反射
率の領域を有する記号を読み取るための光学スキャナが
提供されており、スキャナは、第１の側面の第１の面
と、第２の異なる側面の第２の面とを有する多面折り曲
げミラーを含む。本発明の他の側面によると、異なる光
反射率の領域を有する記号を読み取るための光学スキャ
ナが提供されており、スキャナは、記号から反射された
光を集めるための多面集光ミラーを含み、その集光ミラ
ーが第１の側面の第１の面を有し、第２の異なる側面の
第２の面を有する。

【００１４】本発明の他の側面によると、アセンブリか
らの可変の距離に配置された目標上の異なる光反射率の
部分を有する記号を電気光学的に読み取る多レンジスキ
ャナアセンブリが提供されており、それは、（ａ）短レ
ンジ走査のために第１ビームを生成するための第１光源
と、（ｂ）長レンジ走査のために第２ビームを生成する
ための第２光源と、（ｃ）第１のビームと第２のビーム
が視野上を交互に走査するようにする走査ミラーを含む
走査要素と、（ｄ）視野から反射された光を集めるため
の集光光学系と、（ｅ）集光光学系により向けられた光
を検出し、反射光に対応する電気信号を生成するための
光学検出器と、を具備する。

【００１５】本発明の他の側面によると、アセンブリか
らの可変の距離に配置された目標上の異なる光反射率の
部分を有する記号を電気光学的に読み取る多レンジスキ
ャナアセンブリが提供されており、それは、（ａ）短レ
ンジ走査のための第１ビームと長レンジ走査のための第
２ビームを選択的に生成するための光源と、（ｂ）第１
ビームと第２ビームが視野上を走査するようにする走査
要素と、（ｃ）視野から反射された光を集めるための集
光光学系と、（ｄ）集光光学系により向けられた光を検
出し、反射光に対応する電気信号を生成するための光学
検出器と、を具備する。

【００１６】本発明の他の側面によると、異なる光反射
率の領域を有する記号を読み取るための光学スキャナが
提供されており、そのスキャナは、記号から反射される
光を受けるための複数の反射面を含み、その第１の反射
面は、反射光を第１の光検出器へ導き、第２の面は反射
光を第２の光検出器へ導く。反射した光を２つの異なっ
た、離れている光検出器へ集束させるそのような配置
は、光検出器の１つを働かなくすることがあるがもう一
方の光検出器はそうしない鏡面反射を避けようとする。

【００１７】本発明の他の側面によると、異なる光反射
率の領域を有する記号を走査するための光学スキャナが
提供されており、それは、光ビームを生成するための光
源と、光ビームを受け、それから走査光ビーム生成する
ための走査光学要素と、ビームを整形するための非平面
ミラーを含むビーム整形反射体とを具備する。

【００１８】非平面から反射することにより、どのよう
なビームの形でも得られる。 反射体が、Ｘ方向とＹ方
向の双方において整形されていると、双方の方向でのビ
ームの整形が得られる。一方、円筒形のミラーが使用さ
れると、ビームは一方の方向だけでしか整形されない。
非平面は、走査ミラーまたは静止しした折り曲げミラー
であってもよい。

【００１９】このように円筒形のミラーを使用する適当
なビームの整形は、デザイナーが、大きい走査距離にお
いて垂直（Ｙ）方向でのスポットの大きさを減少させる
ことを可能にすることができる。これは、可視性を良く
する。さらに、近距離（０から３０インチ）のためのス
ポットの大きさは増し、ドットマトリックスの性能を改
良する。

【００２０】上記のどの発明の概念においても、光源は
好ましくはレーザビームである。レーザ光源は、好まし
くはＶＬＤ（可視のレーザダイオード）である。ＶＬＤ
は、ビームを最初にいくらか整形するために、その前方
にレンズ、おそらくは円筒形レンズを有してもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を含む、例えばバーコード読取器のための、複数レンジ
レーザスキャナを示している。図示された実施の形態で
は、レーザダイオード１０は、折り曲げミラー１４にあ
る小さな中心穴１３を通して走査ミラー１２へ導かれる
光ビームを生成する。折り曲げミラー１４は３つの別個
のミラー部１６、１８、２０を含む区切られた、または
複数のミラーである。ミラー部１６は凸面で、ミラー部
１８は平面で、ミラー部２０は凹面である。走査ミラー
１２により生成された走査光ビームが折り曲げミラー１
４を横切って動くとき、順に各ミラー部１６、１８、２
０に当たる。折り曲げミラーから反射した光は、窓また
は開口２４を通ってスキャナハウジング２２を出て、読
み取る記号２６に当たる。

【００２２】記号２６は３つの箇所で示されている。そ
れは、ミラー部２０の動作距離に対応する近い位置２８
と、ミラー部１８の動作距離に対応する中間距離３０
と、ミラー部１６の動作部に対応する遠い距離３２であ
る。実際の実施の形態では当然、２８と３０と３２の間
に相当大きい間隔があることは理解されるだろう。図で
は、単に簡潔にするためにスペースは実際よりも狭く示
されている。

【００２３】３つのミラー部の効果は、第一に２８の位
置、第二に３０の位置、第三に３２の位置で、３つの別
の走査線が生成されることである。したがって、その目
的は、スキャナからの記号２６の距離がどうであろう
と、少なくともその中の１つの走査線により読み取られ
る可能性が非常に高いことである。もちろん、記号は復
号化されるために正確に２８と３０と３２のいずれかの
位置になければならいということはない。各場合におい
て相当な被写界深度があり、実際の距離次第で、これら
の被写界深度は重なることもあり、この場合、被写界深
度は、バーコードシンボルがほぼ確実に復号化可能にな
る１つの完全な「動作領域」へ効果的に融合する。

【００２４】各ミラー部は、各走査線が相互に重なり合
い、ただ異なる距離で集束されるように、適当な角度で
配置されている。正確に３つのミラー部がある必要はな
く、特定の応用例の要求に応じ２つ、または３つ以上で
あってもよい。的確なミラー縦断面も特定の応用例に応
じて選択できるだろう。選択される縦断面は、要求され
る動作範囲と、走査ミラー１２の縦断面とに依存する。
走査ミラー１２は、平面であるのが望ましいが、場合に
よっては非平面、例えば円柱形や球形であってもよい。
ミラー１２の代わりに、回転するプリズム、多角形、ホ
ログラム、レンズ、ゾーンプレートまたはその他の便利
な光学走査要素を使用することもできるだろう。走査要
素が多角形を含んでいれば、多角形の各面は異なる曲率
を有してもよい。その場合、ミラー部１６と１８と２０
は全て同じ縦断面を有してもよい（必ずしもそうする必
要はないが）。それは、その場合には、複数の動作距離
が多角形の面の曲率により決定され得るからである。３
つの平面折り曲げミラー部とともに使用するのに適当な
典型的な多角形は、３６に示されている。

【００２５】ビームをさらに整形することは、レーザ１
０の前の光学系３８の使用により達成されうる。図１の
実施の形態では、記号２６から反射する光は、光検出器
（図示せず）に向かって逆の方向へ大体同じ通路をたど
ってもよいし、またはそのかわりに、その目的のための
別個の集光光学系（図示せず）があってもよい。

【００２６】今度は、走査検出器を備えた２範囲スキャ
ナを含む実施の形態が、図２で示される。レーザダイオ
ード１１０は、全体として１１２で示された、軸１１４
のまわりに振動するように配置された走査ミラーへビー
ムを導く。ミラーは４つの別個のミラー部を有し、その
うちの外側の２つ１１６、１１８は球形の縦断面を有
し、内側の２つ１２０、１２２は平面である。ミラー１
１２から反射したレーザ光は、ビーム輪郭のためにバー
コード読取器または他の光学スキャナからの異なる動作
範囲を有する、２つの別個の走査線を形成する。

【００２７】この実施の形態では、記号（図示せず）か
ら反射する光は、再度走査ミラーに当たり、そこからフ
ォトダイオード１２４のような光検出器へ反射される。
そのフォトダイオードは当然レーザ１１０の妨げになっ
てはならず、紙面外に配置されるか、点線１２６により
示されているように一方に配置される。ミラー１１２
は、それぞれが異なる縦断面を有する要求されるだけの
数の面を有することができる。要求される数の面とその
縦断面は、応用例に従い、詳細は当業者の専門的知識の
範囲内にある。

【００２８】他の実施の形態は図３に示される。これは
別個の集光ミラーを有する２レンジスキャナを示してい
る。レーザ２１０は、集光ミラー２１４内の小さい開口
２１１を通る光ビームを生成する。ビームは、第１の面
２１６が平面であり、第２の面２１８が円柱面である２
つの別個の面を有する走査ミラー２１２に当たる。光は
ミラー２１２から集光ミラー２１４へ反射され、そこか
ら、図面の右方にはみ出た読み取る記号（図示せず）へ
反射される。記号から反射した光は、集光ミラー２１４
に集められ、フォトダイオードまたは他の光検出器２２
０へ導かれる。これは、ミラー２１２の下、または点線
２２２に示されるように一方にずれたところに配置され
るだろう。

【００２９】２つのミラー部２１６と２１８は、異なる
動作範囲を有する交替的走査を生成する。今度は図４を
参照すると、平行ビームを発する２つのレーザアセンブ
リ３１０と３１１を組み込んだ実施の形態が示されて
る。レーザアセンブリ３１０は、短レンジ操作のために
焦点調節されている。簡単にするため、これを「短レン
ジレーザ」と呼ぶ。同様に、レーザアセンブリ３１１は
長レンジ操作のために焦点調節されている。これは、簡
単にするため「長レンジレーザ」と呼ぶ。適切な光学系
３１２と３１４はレーザの動作範囲と、異なるビーム輪
郭の特徴とを決定する。あるいは、短レンジレーザとそ
の光学系は、長レンジレーザとその光学系と同一でもよ
い。

【００３０】他の実施の形態では、レーザアセンブリ３
１０と３１１は異なる周波数のレーザを有する。可視の
レーザダイオードは現在、６３５ｎｍと６７０ｎｍの２
つの異なる波長で利用できる。短波長素子（６３５ｎ
ｍ）は、よりよく見え、好んで高い周囲光の状態または
照準に使用される。したがって、好ましい方法では、長
レンジでは最も明るいビームが可視性および照準のため
に望まれるので、６７０ｎｍのレーザダイオードは「短
レンジレーザ」として焦点を合わせ、６３５ｎｍのレー
ザダイオードは「長レンジレーザ」として焦点を合わせ
ることができる。高い周囲光の状態では、レーザを交互
に使用するより、双方のレーザをオンにして使用するこ
とが可能である。２つのビームがあったとしても、スポ
ットが重なるか非常に近接するようにビームが正しく目
的の面に集束されれば、バーコードシンボルは効果的に
読み取れる。

【００３１】さらに他の実施の形態では、レーザアセン
ブリ３１０と３１１の１つは可視のレーザで、もう一方
のアセンブリは、一般的にビームが可視ではない赤外線
レーザである。赤外線レーザは、赤外線読取ビームを必
要とする安全バッジの読み取り、直接熱でプリントされ
た（ｄｉｒｅｃｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｉｎｔｅｄ）
バーコードの読み取り、特定の色のバーコードの読み取
り等の応用例に使用するのに適している。図４に示され
ている装置と同様のものを使用することもできるが、光
学系が「短レンジ」または「長レンジ」でなければなら
ないという制限はない。前述の実施の形態のように、２
つのレーザによる走査を交替的に行うか、または双方の
レーザをオンにして使用することもできる。

【００３２】長レンジレーザ３１１からのビームは、結
果として生じる２つのレーザビームが互いに隣接して平
行になるように、１対の平行に置かれたミラー（または
適当な形のプリズム）により反射される。ビームは走査
ミラー３２２に当たり、そこから読み取る記号に反射す
る（図示されていないが、図４の左側にはみ出てい
る）。

【００３３】別個の長レンジレーザと短レンジレーザの
代わりに、適当な光学系（例えばビームスプリッタ）と
ともに単一のレーザが使用され得る。記号から反射され
た光は、ミラー３２２（走査ミラーと同様に集光ミラー
としての役割も果たす）により集光され、光検出器３２
４に導かれる。ミラー３２２の詳細は図５に示されてい
る。ミラーは全体的に湾曲しており、２つに分離した中
心部を備える集光面３２５の広い領域を含む。中心部の
左側３２６は、円柱面を有し、右側３２８は平面を有す
る。短レンジレーザ３１０からの光ビームは３２６に当
たり、長レンジレーザ３１０からの光は３２８に当た
る。

【００３４】使用する際レーザ制御装置は、レーザが交
互にオンとオフになるようにレーザを操作する。システ
ムは、２つの走査（左から右、そして右から左）が長レ
ンジレーザがオンになっている状態で行われ、次に２つ
の走査が短レンジレーザがオンになった状態で行われる
ように制御される。その交替は、復号化が成功するまで
続けられる。

【００３５】システムはまた、使用者がスキャナハウジ
ング３３０上の引き金３２８の第１位置を選択すること
により開始される照準モードも提供する。このモードで
は、コントローラ３２６は、ミラー３２２を動かす間、
長レンジレーザ３１１を点滅させる。このモードでは、
使用者は走査ビームを容易に見ることができ、それに応
じて記号を整合することができる。スキャナに対して記
号が正確に整合され次第、使用者は適当な走査を開始す
るために引き金３２８を第２位置へ移動する。

【００３６】図６と図７は、スキャナが分割された集光
ミラー４１０を含むもう１つの実施の形態を示す。ミラ
ーは、記号（図示せず）から入ってくる光４１６を第１
光検出器４１８へ導く第１位置４１２を有する。第２位
置４１４は、反射光４１６を受け、第２の光検出器４２
０へ導く。４１２と４１４の部分は、任意の便利な断面
（例えば平面または円柱面）であってよく入ってくる反
射光４１６の全体的な方向から共通の角度αだけ傾いて
いるのが望ましい。

【００３７】２つの離れた光検出器を設けることによ
り、システムが記号からのミラー面反射または記号が印
刷された面からの鏡面反射によってあふれるのを防ぐこ
とを可能にするだろう。鏡面反射は光検出器の１つを働
かなくするかもしれないが、もう一方はそうしない。間
隔の空いた光検出器Ｄ１とＤ２の実施の形態は、図１１
に示されており、信号を処理するための回路は図１２に
示されている。

【００３８】広い光学視野を有するシステム（非再帰反
射性光学系のような）は、一般的に、周囲光源および人
工光源により生成された暗騒音により妨害される。前置
検出器は、暗騒音による信号電力で満たされ、システム
を操作不能にする。人工光源からの暗騒音は、高性能光
源を求める傾向が続くにつれ、より顕著になろう。１つ
の一般的な技術として、再帰反射性光学系を使用するこ
とによって光学視野を小さくすることができる。しか
し、非再帰反射性光学系は、通常小さい走査エンジンの
ために要求される。ＩＤ走査システムのための検出器暗
騒音機能不全の問題を解決する技術を、図１１から図１
３を参照して説明する。

【００３９】図１１は、第１の検出器から所望の信号プ
ラス雑音電力を得、第２の検出器から雑音電力のみを得
る光電変換器前端を提供するシステムの一般的な配置を
示す。この発明は、必要とされる信号電力だけを生じさ
せるためにこれらの信号を減じる、図１２の回路を提供
する。双方の集光体の視野は、長方形になるように、そ
して雑音整合のために、同じ背景面を保つために出来る
だけ狭く設定されている。各検出器の暗騒音のレベルを
より近くに整合するために、光学系フィルターと電子利
得整合を各検出器に対して使用してもよい。

【００４０】レーザ源経路が第１の集光体の視野の軸上
にあるようにするためにいくつかの配置法が提案されて
いる。反射体（走査手段であってもよい）は、図１３
（ａ）に示されているように、集光体の後方に配置され
てもよい。しかし、集光体は、レーザ光の通過を可能に
するために、狭いスリットを有しなければならない（ま
たは２つに分割されていなければならない）。

【００４１】分割された集光体、またはスリットのある
集光体を避けるために、反射体は図１３（ｂ）に示され
ているようにそれの前方に配置されてもよい。反射体
は、集められた信号の一部だけを妨害するように設計さ
れる。他の方法としては、図１３（ｃ）に示されている
ように、反射体を集光ミラーの中に配置する方法があ
る。反射体は、標準の単線走査パターンを受けるのに十
分なくらいに長く設計されている。

【００４２】図１２は、この雑音消去技術のために最適
化された光電受信回路の実例を示す。２つのフォトダイ
オード電源は、それぞれの前置増幅器を有していてもよ
く、それらの信号のそれぞれは次に減算器に送られる。
しかし、示された配置は、個別の増幅器があると、前置
回路の早めの飽和を避ける。各検出器の感度をＳで表わ
すと、フォトダイオード電流は、 Ｉsn＝Ｓ（Ｐs＋Ｐn1） Ｉn＝Ｓ（Ｐn2） により得られる。ここで、ＰsとＰn1は、それぞれ、第
１の検出器が見た信号電力と雑音電力で、Ｐn2は、第２
の検出器が見た雑音電力である。増幅される、結果とし
ての信号は、 Ｉg＝Ｉsn−Ｉn＝Ｓ（Ｐs＋Ｐn1）−Ｓ（Ｐn2）＝Ｓ
（Ｐs＋Ｐn1−Ｐn2＝Ｉs＋（Ｉn1−Ｉn2）＝Ｉs＋Ｉt により得られる。ここで、Ｉn1とＩn2は、それぞれ、第
１と第２の検出器が見た暗騒音電力によるフォトダイオ
ードの中の雑音電流である。

【００４３】２つの雑音源が非常に相互に関係している
と（真のまたは人工の光の暗騒音）、Ｉt＝０であり、
前置受信器によって生成される結果としての電圧はすべ
て、次の前置周波数伝達関数に従う信号になる。 直流電流によるフォトダイオード散弾雑音のような相互
に関連しない雑音に対しては、雑音は、通常のシングル
フォトダイオード前端よりも√２大きくなる。この場
合、総雑音は、 Ｉt＝√Ｉ＾n12＋Ｉ＾n22 により得られる。

【００４４】この雑音は相互に関連しないため、Ｉn1＝
Ｉn2＝Ｉ＾であり、したがって、Ｉt＝√２Ｉ＾であ
る。背景証明からの雑音は、このように散弾雑音が増加
しても通常、非再帰システムにおいて優勢である。人工
光の雑音源が存在しない場合に第２の検出器が適応して
オフの状態になれば、信号対雑音比は改善されるだろ
う。

【００４５】再帰反射性システム（図１３（ｄ））と非
反射性システム（図１３（ｅ））の双方における代替手
段も、比較のために示されている。図１３（ｅ）の手段
では、光検出器Ｄ１とＤ２の前に、フレネルレンズ、ホ
ログラフィー格子、または他の光学要素が使用され得
る。図６と図７に示されている分離された集光ミラー
は、分離された集光ミラーが使用される上記の他の実施
の形態のいずれとも結合して使用され得る。走査ミラー
が集光ミラーとしての働きもするスキャナにこの種の分
割されたミラーを使用することも可能だろう。他のスキ
ャナの実施の形態は、図８に示されている。この実施の
形態では、レーザ５１０からのビームは、読み取る記号
へ導かれる前に円筒形の走査ミラー５１２により整形さ
れる。走査ミラー５１２の円筒形の表面は、要求される
ように、Ｘ方向においてビームを整形する。他の実施の
形態は、図９に示されている。ここで、レーザ６１０か
らの光は、第１の走査ミラー６１２と第２の走査ミラー
６１４に当たる。双方のミラーは、円筒形の表面を有
し、そのためにビームを、要求されるようにＸ方向とＹ
方向に整形する。

【００４６】図８と図９に示されたとおりのミラー断面
は、要求されるビーム整形に応じて選択され得る。例え
ば、ある場合には、円筒状の面よりも環状の面を有する
方が便利だろう。さらに、その整形は、光が走査要素に
当った後または当たる前に、１つ以上の固定されたミラ
ーから光ビームを反射することにより行われてもよい。
最も一般的な形としては、ビームの整形は、ビームを１
つ以上の非平面から反射することにより実行される。

【００４７】上記の、図８と図９に関して説明され図示
された実施の形態は、他の実施の形態のいずれとも結合
して使用され得る。図１０は、一例として、前述したい
ずれの実施の形態の一部ともなれる適切な型のハンドヘ
ルド型レーザスキャナを示している。図１０のスキャナ
に含まれた特定の特徴は、図１から図９までに関して既
に述べた特徴とは細かい部分で異なるが、図９に関連し
て述べたいずれの実施の形態も、図１０に示された種類
のハンドヘルド型スキャナの一部とすることができるこ
とは当然理解されるだろう。

【００４８】図１０のスキャナは、引き金７３９を備え
た、握ることのできるハンド部７３６を有する本体７３
５を含む。本体７３５内にはレーザモジュール７１５が
ある。レーザモジュール７１５からの光は、例えば図
２、図３または図５に示された形のミラーであり得る、
振動するミラー７１０を照射するようになっている。そ
の結果生じるビーム７３７は、窓７３８を通ってハウジ
ングを出ていく。ミラー７１０は、記録される記号７１
４を横切って走査線７１３を描くように振動するように
配置される。記号から反射された光は、窓７３８を通
り、集光ミラー７２６によって集められ、光検出器７２
５に反射される。次いで光学信号が、電気信号に変換さ
れ、記号７１４の特徴が決定される。

【００４９】この発明は多数の特定の実施の形態に関連
して図示され説明されたが、この発明の精神から逸脱す
ることなく、様々な修正や構造の変更が行われ得るた
め、示されたどの細部にも限定する意図はない。さらに
分析しなくても、上記事項はこの発明の要点を十分に開
示しているので、他人は現在の知識を応用することによ
って、先行技術の観点からこの発明の包括的または特定
的側面の本質的な特徴を公正に構成する要素を除外する
ことなく、それを様々な利用法に直ちに応用することが
できる。したがって、これらの応用は以下の請求項の意
味および均等物の範囲に含まれるべきであり、また含ま
れることが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、多面折り曲げミラーを利用した、本発
明の１つの実施の形態による多レンジレーザスキャナを
示す。

【図２】図２は、他の実施の形態、つまり走査集光体を
備えた２レンジスキャナを示す。

【図３】図３は、他の実施の形態、つまり別個の集光体
を有する２レンジスキャナを示す。

【図４】図４は、他の実施の形態、つまり２つのレーザ
ビームを使用する２レンジのスキャナを示す。

【図５】図５は、図４の実施形態で使用された、分離さ
れた走査ミラーをさらに詳しく示す。

【図６】図６は、他の実施の形態、つまり光を２つの分
離された光検出器へ導く分離された集光ミラーを有する
スキャナを示す。

【図７】図７は、図６の分離された集光ミラーの中心断
面図である。

【図８】図８は、ビームの整形が円筒形の走査ミラーに
より行われる、他の実施の形態である。

【図９】図９は、Ｘ方向とＹ方向の双方でのビーム整形
が２つの円筒形のミラーにより行われる、もう１つの実
施の形態である。

【図１０】図１０は、前述のどの実施の形態も含み得
る、典型的なハンドヘルド型のスキャナを示す。

【図１１】図１１は、本発明による２つの光検出器の配
置を示す。

【図１２】図１２は、図１１の２つの光検出器の配置の
回路図である。

【図１３】図１３（ａ）は、集光体／反射体の配置の第
１の実施の形態を図示する２つの光検出器の配置であ
る。図１３（ｂ）は、集光体／反射体の配置の第２の実
施の形態を図示する２つの光検出器の配置である。図１
３（ｃ）は、集光体／反射体の配置の第３の実施の形態
を図示する２つの光検出器の配置である。

【符号の説明】

１０ レーザダイオード １２ 走査ミラー １４ 折り曲げミラー １６ ミラー部（反射部） １８ ミラー部（反射部） ２０ ミラー部（反射部） ２２ スキャナハウジング ２４ 開口 ２６ 記号 ２８、３０、３２ 位置 ３８ 光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード シェパード アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11739 グレートリバー プロヴォスト アベニ ュー 18 (72)発明者 ブラディミール グレヴィッチ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11716 ボヘミア ピー オー ボックス 184 (72)発明者 マーク クリシュバー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11788 ホッポージー カールドン レーン 26 (72)発明者 ボリス メトリツキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック アコーン レー ン 23 (72)発明者 ダビット ティエスアイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック ストーニー ブ ルック ロード 1399 (72)発明者 ラジ ブリッジロール アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11766 マウント シナイ フローラ ドライブ １ (72)発明者 デュアンフェング ヒィ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11779 ロンコンコマ ピーコニック ストリー ト 500 アパートメント 132ビー (72)発明者 ジョセフ カッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック ハルロック メ ドウ ドライブ 12 (72)発明者 リチャード アイザック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11731 イースト ノースポート フィールド ディジー レーン ８ (72)発明者 ジョエル カーン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11590 ロックビレ シェパード ストリート 49

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる光反射率の領域を有する記号を読
   み取るための光学スキャナであって、 光ビームを生成する光源と、 光ビームを受け、それから走査出射光ビームを生成する
   走査光学要素と、 第１の側面を備えた第１面と第２の側面を備えた第２面
   とを有する多面反射体とを具備し、前記スキャナは、前
   記ビームが第１面から反射されるときに第１の距離にあ
   る記号を読み取り、また前記ビームが第２面から反射さ
   れるときに第２の距離にある記号を読み取るのに適して
   いることを特徴とする光学式スキャナ。
2. 【請求項２】 前記多面反射体が、分割されたミラーを
   備え、このミラーの第１の部分が前記第１面を決定し、
   第２の部分が前記第２面を決定することを特徴とする請
   求項１記載の光学式スキャナ。
3. 【請求項３】 前記多面反射体が、前記光学走査要素の
   走査ミラーを含み、この走査ミラーが光源からの光ビー
   ムを受けるように配置されていることを特徴とする請求
   項１記載の光学式スキャナ。
4. 【請求項４】 前記多面反射体が、折り曲げミラーを含
   み、この折り曲げミラーが前記走査出射光ビームを受
   け、それを読み取られる記号の方へ向けるように配置さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の光学式スキャナ。
5. 【請求項５】 前記折り曲げミラーが、読み取られる記
   号から反射される光を集め、それを光検出器へ導くこと
   を特徴とする請求項４記載の光学式スキャナ。
6. 【請求項６】 前記走査ミラーが、読み取られる記号か
   ら反射される光を集め、それを光検出器へ導くことを特
   徴とする請求項３記載の光学式スキャナ。
7. 【請求項７】 前記走査ミラーが、第１と第２の小面を
   有する多面ミラーを有し、その第１の小面が前記第１面
   を決定し、第２の小面が前記第２面を決定するものを含
   むことを特徴とする請求項３記載の光学式スキャナ。
8. 【請求項８】 前記第１面からの光が第１の走査線を決
   定し、前記第２面からの光が第２の走査線を決定し、そ
   の第１の走査線と第２の走査線が前記スキャナに対して
   同じ方向に向いており、異なる距離における記号を読み
   取るために調整されていることを特徴とする請求項１記
   載の光学式スキャナ。
9. 【請求項９】 使用するときに第１の走査線と第２の走
   査線を選択することを特徴とする請求項８記載の光学式
   スキャナ。
10. 【請求項１０】 前記第１面が平面であることを特徴と
    する請求項１記載の光学式スキャナ。
11. 【請求項１１】 前記第２面が非平面であることを特徴
    とする請求項１記載の光学式スキャナ。
12. 【請求項１２】 前記第２面が円柱形であることを特徴
    とする請求項１１記載の光学式スキャナ。
13. 【請求項１３】 前記第２面が環形であることを特徴と
    する請求項１１記載の光学式スキャナ。
14. 【請求項１４】 異なる光反射率の領域を有する記号を
    読み取るための光学スキャナであって、第１面が第１の
    側面を有し、第２面が第２の異なる側面を有する多面反
    射体を備えた走査光学要素を含むことを特徴とする光学
    式スキャナ。
15. 【請求項１５】 異なる光反射率の領域を有する記号を
    読み取るための光学スキャナであって、第１面が第１の
    側面を有し、第２面が第２の異なる側面を有する多面折
    曲げミラーを含むことを特徴とする光学式スキャナ。
16. 【請求項１６】 異なる光反射率の領域を有する記号を
    読み取るための光学スキャナであって、記号から反射さ
    れた光を集めるための多面集光ミラーを含み、この多面
    集光ミラーの第１面が第１の側面を有し、第２面が第２
    の異なる側面を有することを特徴とする光学式スキャ
    ナ。
17. 【請求項１７】 アセンブリからの可変の距離に配置さ
    れた目標上の異なる光反射率の部分を有する記号を電気
    光学的に読み取る多レンジスキャナアセンブリであっ
    て、 （ａ）短レンジ走査のために第１ビームを生成するため
    の第１光源と、 （ｂ）長レンジ走査のために第２ビームを生成するため
    の第２光源と、 （ｃ）第１のビームと第２のビームが視野上を交互に走
    査するようにする走査ミラーを含む走査要素と、 （ｄ）視野から反射された光を集めるための集光光学系
    と、 （ｅ）前記集光光学系により導かれた光を検出し、反射
    光に対応する電気信号を生成するための光学検出器とを
    具備することを特徴とする多レンジスキャナアセンブ
    リ。
18. 【請求項１８】 アセンブリからの可変の距離に配置さ
    れた目標上の異なる光反射率の部分を有する記号を電気
    光学的に読み取る多レンジスキャナアセンブリであっ
    て、 （ａ）短レンジ走査のための第１ビームと長レンジ走査
    のための第２ビームを選択的に生成するための光源と、 （ｂ）第１ビームと第２ビームが視野上を走査するよう
    にする走査要素と、 （ｃ）視野から反射された光を集めるための集光光学系
    と、 （ｄ）前記集光光学系により向けられた光を検出し、反
    射光に対応する電気信号を生成するための光学検出器と
    を具備することを特徴とする多レンジスキャナアセンブ
    リ。
19. 【請求項１９】 前記光源が、前記第１ビームと第２ビ
    ームを選択的に生成するための光学スイッチを含むこと
    を特徴とする請求項１８記載のアセンブリ。
20. 【請求項２０】 前記光源が、前記第１ビームと第２ビ
    ームを生成するためのビームスプリッタを含むことを特
    徴とする請求項１８記載のアセンブリ。
21. 【請求項２１】 前記光源が、前記第１ビームを生成す
    るための波長６７０ｎｍである第１レーザダイオード光
    源と、前記第２ビームを生成するための波長６３５ｎｍ
    である第２レーザ光源を含むことを特徴とする請求項１
    ８記載のアセンブリ。
22. 【請求項２２】 前記走査要素が走査ミラーを含むこと
    を特徴とする請求項１８記載のアセンブリ。
23. 【請求項２３】 前記走査ミラーが、第１側面を備えた
    第１面と、第２側面を備えた第２面を有し、前記第１ビ
    ームが第１面に向けられ、前記第２ビームが第２面に向
    けられることを特徴とする請求項２２記載のアセンブ
    リ。
24. 【請求項２４】 前記第１ビームと第２ビームが、交互
    に視野を走査することを特徴とする請求項１８記載のア
    センブリ。
25. 【請求項２５】 前記第１光源と第２光源を交互に切り
    換えるためのスイッチを含むことを特徴とする請求項２
    １記載のアセンブリ。
26. 【請求項２６】 前記走査要素が、第１側面を備えた第
    １面と、第２側面を備えた第２面とを含む中心部と、外
    側部とを有する走査ミラーを含み、走査ミラーの外側部
    が集光光学系のための集光ミラーとして働くことを特徴
    とする請求項１８記載のアセンブリ。
27. 【請求項２７】 異なる光反射率の領域を有する記号を
    読み取るための光学スキャナであって、記号から反射さ
    れた光を受けるための複数の反射面を含み、その第１反
    射面が反射光を第１の光検出器へ導き、第２反射面が反
    射光を第２の光検出器へ導くことを特徴とする光学式ス
    キャナ。
28. 【請求項２８】 前記複数の反射面が、分割された集光
    ミラーを含むことを特徴とする請求項２７記載の光学式
    スキャナ。
29. 【請求項２９】 前記第１反射面が第１の側面を有し、
    前記第２反射面が第２の断面を有することを特徴とする
    請求項２７記載の光学式スキャナ。
30. 【請求項３０】 前記第１の光検出器と第２の光検出器
    が相互に離れて配置されていることを特徴とする請求項
    ２７記載の光学式スキャナ。
31. 【請求項３１】 異なる光反射率の領域を有する記号を
    走査するための光学スキャナであって、 光ビームを生成する光源と、 光ビームを受け、それから走査光ビームを生成するため
    の走査光学要素と、 ビームを整形するための非平面ミラーを含む、ビーム整
    形反射体とを具備することを特徴とする光学式スキャ
    ナ。
32. 【請求項３２】 前記ミラーが円柱状であることを特徴
    とする請求項３１記載の光学式スキャナ。
33. 【請求項３３】 前記ミラーが環状であることを特徴と
    する請求項３１記載の光学式スキャナ。
34. 【請求項３４】 前記ミラーが球状であることを特徴と
    する請求項３１記載の光学式スキャナ。
35. 【請求項３５】 前記ミラーが、走査光学要素の走査ミ
    ラーを含むことを特徴とする請求項３１記載の光学式ス
    キャナ。
36. 【請求項３６】 ミラーが、走査光学要素からの走査光
    ビームを受けるための折り曲げミラーを含む、請求項３
    １記載のスキャナ。
37. 【請求項３７】 光学的に符号化された情報を読み取る
    方法であって、 符号化された情報を含む視野を照明するステップと、 視野内の２つの領域から反射された光を感知して、視野
    内の２つの領域においてそれぞれ検出された光の強さと
    関連した、２つのデータストリームを同時に生成するス
    テップと、 異なる解像度の２つのデータストリームから、光学的に
    符号化された情報の、単一の復号化された表示を得るス
    テップとを含むことを特徴とする情報読み取り方法。
38. 【請求項３８】 光学スキャナの視野内の、光学的に符
    号化された情報を読み取るためのシステムであって、 視野内の２つの別個の領域からの光を検出し、それに応
    答して、その２つの領域で検出された光の強さに対応し
    た２つの電気信号を生成する感知手段と、 得られたデータの双方のチャンネルに応答して、光学的
    に符号化された情報を表すデータ出力を生成するための
    デコーダとを具備することを特徴とするシステム。
39. 【請求項３９】 アセンブリからの可変の距離に配置さ
    れた目標上の異なる光反射率の部分を有する記号を電気
    光学的に読み取るための多レーザスキャナアセンブリで
    あって、 （ａ）第１の走査のための第１ビームを選択的に生成す
    るための可視のレーザ光源と、第２の走査のための第２
    ビームを生成するための赤外線光源と、 （ｂ）第１ビームと第２ビームを視野上で走査するよう
    にする走査要素と、 （ｃ）視野から反射された光を集めるための集光光学系
    と、 （ｄ）集光光学系により導かれた光を検出し、反射光に
    対応する電気信号を生成するための光学検出器と、を具
    備することを特徴とする多レーザスキャナアセンブリ。