JPS62293489A - 光学走査装置 - Google Patents

光学走査装置

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JPS62293489A
JPS62293489A JP62053233A JP5323387A JPS62293489A JP S62293489 A JPS62293489 A JP S62293489A JP 62053233 A JP62053233 A JP 62053233A JP 5323387 A JP5323387 A JP 5323387A JP S62293489 A JPS62293489 A JP S62293489A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ、産業上の利用分野 本発明は光学走査装置、より具体的に言えば、光学走査
装置からの距離が広範囲にわたって変化しても、高密度
バーコードを読み取ることの出来る光学走査装置に関す
る。
Ｂ、従来の技術 光学バーフード走査装置は種々の目的に使われている。
光学バーコード走査装置の最も良く知られている適用例
はスーパーマーケット等の小売店の精算所で見られる。
小売業界において、光学走査装置は、チェックされてい
る商品に印刷、又は貼付されているバーコードを検出し
、そして、バーコードで示された情報は、コンピュータ
から、商品の種別及び、商品の現在の価格を追跡するた
めに使われる。現在の価格及び商品の種別は、主として
顧客の受は取りに記入するために、そして、取引の合計
を記録するために使われる。また、この情報は他の目的
にも使用出来る。例えば、商品の種別はその特定の商品
の現在の在庫量を追跡するために使われ、そして、在庫
が閾値レベル以下になったとき、その商品を自動的に再
注文するのに使われる。
また、光学バーコード走査装置は夫々異なった目的で、
産業の分野又は製造の分野にも使われている。そのよう
な分野でのバーコード走査装置の１つの使い方として、
自動コンベヤ装置を通る物品の流れを制御するために、
バーコードが貼られた物品の送入又は送出を探知するこ
とがある。他の使い方として、例えば自動車のような最
終製品において、必要な部品又はサブアセンブリがその
最終組み立て工程に必要な時間及び場処に揃えられてい
ることを保証するために、組み立てライン上の、バーコ
ード貼付の部品又はサブアセンブリを追跡することがあ
る。産業用又は製造業用として、その他多数のバーコー
ド走査装置の使い方がある。
小売業用としての要求と、産業用／製造業用としての要
求の間に基本的な相異があるために、同じ型式の光学バ
ーコード走査装置を両方の分野に使うことは必ずしも得
策ではない。小売業の分野においては、バーコードのラ
ベルが貼付された商品は通常、精算所の係り員によって
走査装置と相対的に且つ物理的に置かれる。従って、一
般に、精算用の走査装置の場曾、走査装置の面から太き
く変化する距離のバーコードを読み取ることの出来る能
力は重要ではない。
産業用又は製造業用においては、バーフード走査装置か
ら決められた範囲内の距離にバーコードラベルを持って
いくことは常に可能ではない。このような分野では、バ
ーコード・ラベルが貼付された物品は、走査装置の付近
にバーコード・ラベルを近づける目的で、その物品を移
動させるには余りにも重く、あるいはかさばる場合があ
る。成る種の自動化システムの場合、物品を人手で移動
させることが物理的に可能であっても、その物品を移動
するための作業員が配置されていないことがある。
産業用又は製造業用のバーコードの分野で、バーコード
の読み取りに関する問題を解決するために、種々の技術
が採用されている。物品を走査装置付近に持って行けな
い場合、手持ち用の走査装置、即ちポータプル走査装置
を使うことにより、バーコード・ラベルの所へ走査装置
を持って行く単純な方法がある。この方法の１つの問題
は、バーコード・ラベルが追跡される物品上で、容易に
手が届く所に貼られていない場合である。他の問題とし
ては、走査装置の基本的な機能を遂行させることの出来
る操作者を常に必要としなければならないこと、換言す
れば、バーコード・ラベルを読み取ることの出来る位置
に手操作用の走査装置を位置付けるための練習を必要と
することである。
手操作用の走査装置は成る種の産業用又は製造業用のア
プリケーションに良く適合しないので、成る種の目的に
、一定の位置に固定した走査装置を使用している。この
ような使用法にあっては、ラベルと走査装置との間の距
離が大きく変化するために、固定位置走査装置は大きな
読み取り深度を持つよう設計されねばならない。「読み
取り深度」とは、走査装置が読み取るべき特定のバーコ
ードについて標準を設定する機関で決められた最も小さ
いバーコードを間違いなく読み取ることの出来る距離範
囲を意味する。例えば統一製品コード局（Ｕｎｉｆｏｒ
ｍ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｃｊｏｄｅ　Ｃｏｕｎｃｉｌ　
）は、Ｕ　Ｐ　（！　（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｐｒｏｄ
ｕｃｔ　Ｃｏｄｅ）のラベルは所定の最小サイズよりも
小さくてはならないということを要求した仕様を定めて
いる。
従来の走査装置は複数像の焦点深度を有する、即ち、走
査装置から、異なった距離にある点でビームを集束する
複数の走査線を発生することの出来る回転ビーム屈折装
置を使っている。そのような走査装置の読み取り深度は
、異なった走査線を集束するビーム屈折器を作ることに
よって最大化出来るので、異なった走査線の読み取り深
度、又は集束領域は合致させるけれども、然し、実質的
には重ならないようにすることが提案されて来た。
Ｃ１発明が解決しようとする間頌点 上述の装置の一つの間頭点は、サイズが最も小さいバー
コードを有するラベルが最大長の集束距離を有する走査
線の集束点で検出されたとき、その最小のバーコードを
有するラベルを読み取ることが出来るように、ビームの
集束点の大きさを充分に小さく保つことである。ビーム
屈折装置の所で走査ビームのサイズは一定だから、集束
点の所で集束されたビームの大きさはビームの集束距離
に比例する。最大の集束距離よりも短い集束距離を有す
る走査線の集束スポットの大きさは、最大集束距離の走
査線の集束スポットの大きさよりも必らず小さい。
短い集束距離を有する走査線の集束スポットの大きさは
、バーコードのラベルが存在する面の不規則性と比較し
て実際上、小さい。表面の不規則性はバーコードが印刷
される媒体（通常は紙）の通常有するしわとか、バーコ
ードを印刷する際に生ずる印刷誤差に起因する。例えば
、ドツト・マトリックス・プリンタによりバーコードを
作る場合は、相当な不規則性が生ずる。
若し、バーコードのラベルのある表面が比較的平滑であ
れば、入射ビーム中の光エネルギの大部分は光ビームの
光路に沿って復帰、即ち反射し戻される。最終的に、反
射光線は光感知器に戻って、これにより検出される。光
感知器はビームで横切られた表面の反射率に主として依
存し、且つ時間的に変化する電気信号を発生する。
然しなから、ラベルの表面が若しビームの太きさに対し
て不規則であれば、光エネルギの大ぎな散乱が起る。光
感知器へ戻されるビームの部分は、不規則性及び散乱に
よる損失の結果として、雑音、即ちジッタの成分を含む
。戻された光信号は散乱の雑音によって劣化されるので
、光感知器によって発生された電気信号の流れにバーコ
ードを位置決めし、且つ符号化するのに必要な信号処理
動作を困難にする。
Ｄ９問題点を解決するための手段 本発明は、走査ビームの集束スポットの大きさが、ラベ
ルの存在する表面の不規則性に比べて相対的に小さかっ
たとしても、走査装置からの距離の変化に広範囲にわた
って適合して、高密度のバーフードを読み取ることの出
来る光学走査装置に関する。本発明に従った走査装置は
、少くとも一組の走査線を発生するために、光ビームを
集束し、屈折することの出来る、コヒーレントな光ビー
ム発生源とビーム屈折装置とを含んでいる。各セント中
の夫々の走査線は異なった集束距離を持っている。ビー
ム屈折装置は、夫々の各走査線がセット中の少くとも１
本の他の走査線の集束点と重なり合った集束領域を有す
るように作られる。
走査装置は意図的に重ね合わされた集束領域を有する走
査線により動作するので、走査装置の全体の読み取り深
度内の殆どの位置に置かれた高密度のバーコードは少く
とも２本の走査線によって読み取られる。若しバーコー
ドのラベルが１つの走査線の高度に集束されたビームに
よって走査されたとすると、反射し戻される光信号は、
表面の散乱による光学的雑音によって劣化する。然しな
から、本発明においては、ラベルは、また、最初の走査
線に対して、若干ビンぼけにされた少くとも１本の他の
走査線によって走査される。若干ビンぼけにされた走査
線は表面散乱による光学的雑音を「平均化」し、従って
、表面散乱によって劣化されない反射光信号を生ずる。
Ｅ、実施例 第１図を参照すると、本発明を適用することの出来るラ
ベル読み取り装置であって、コンベヤ１４により転送さ
れる物品１２に貼付されたバーコード・ラベル１０を読
み取る装置が示されている。
このラベル読み収り装置はコヒーレントな光源、即ちレ
ーザ１６と、回転ビーム屈折装置とを備えている。ビー
ム屈折装置は米国特許第４４１５２２４号に開示されて
いるような型式の回転式多面ホログラフ・ディスク１８
の形式が゛好ましい。ディスク１８は１組以上のホログ
ラフ光学素子、即ちホログラフ小面体で鉤成されている
。各小面体は走査線を織生ずるために入射レーザビーム
２０を屈折する機能と、離隔した所定の点にビーム２０
を集束する機能との２つの機能を果す。勿論、ディスク
１８の表面と、離隔した点との間の距離は走査線の集束
距離である。本発明を実地するために、ディスク１８中
の小面体は、−組の走査線中の個々の走査線の集束距離
がその組中の他の走査線の集束距離と、予め決められた
関係を持つように、作られていなければならない。この
関係については後述する。
ラベル１０から反射された光エネルギの一部はディスク
１８を通って光感知器２２に戻され、光感知器は戻され
た光信号と等価な電気信号を発生する。この電気信号は
信号整形回路２４に印加され、そこで矩形波パルス列を
発生するために、閾値化や他の月並な信号ろ過作用が行
われる。ビーム２０が実際にラベル１０を横切ったとき
、パルスの長さはラベル中のバーの幅とバーの間隔とを
少くとも名目的に表わしている。矩形波パルス列は、パ
ルス列中のバーコード情報を隔離し、且つ符号値を設定
するためにその情報をデコードすることの出来る処理装
置２６へ印加される。
産業用又は製造業用の分野においては、光学走査装置で
走査するラベルが付された物品の実際の大きさ及び形は
千差万別である。これらの物品に貼付されるバーコード
・ラベル及び走査装置間の距離もまた千差万別である。
本発明に従って、高密度バーフードを読み取るための走
査装置の能力は、異なった集束距離を持つ走査ビームを
使うことによって強化される。最も小さなバーフードを
持つラベルを走査装置から許容される最大距離で読み取
るために、最大長の集束距離を有する走査線の集束点に
おけるビームの大きさを制限することが必要である。
第２図を参照すると、実物大ではないが、５本の走査線
ＳＬ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３、Ｓｂ４及びＳｂ２が示されて
いる。５本の走査線の各々の集束点での走査線の直径は
走査線の各端部の円により表わされる。ディスク１８に
入射するレーザビーム２０はラベル読み取り装置中の光
学素子によって大きさが決められる。若し走査線ＳＬ５
がその集束点において最大許容ビームサイズを持ってい
るならば、ビーム２０の固定されたサイズは、Ｓｂ２よ
りも短い集束距離を有する他の走査線、例えばＳＬｌ乃
至Ｓｂ４の如き走査線の集束点におけるビームサイズが
走査ｇ８Ｌ５の集束点におけるビームサイズよりも小さ
くなければならないことを示している。成る１つの走査
線の集束点におけるビームの直径は走査線の相対的な集
束距離の関数である。例えば、若し走査ＭＳＬ５の集束
距離が走査線ＳＬＩの集束距離の５倍であれば、走査１
ｓＬ１の集束点におけるビームの直径は走査線ＳＬ５の
集束点におけるビームの直径のたった１１５、即ち２０
％にすぎない。
第３図はビームサイズ、表面の不規則性と、発生された
光信号との関係を示している。第３図においては、バー
フード（バー３０．３２及び６４とバー相互の間隔３６
．３８及び４０で表わされている）が印刷されている紙
面に、異なったサイズの２本のビームが差し向けられて
いる。ビーム４２は表面の不規則性と比較して相対的に
小さい。
ビーム４２がその表面を横切ると、与えられた時間にお
いて、ビーム４２の光路に沿って反射し戻された光エネ
ルギの量は、表面の反射率に依存するばかりでなく、表
面の不規則性で生ずる散乱に起因する損失にも依存する
。散乱による損失は表面の変化に従って急激に且つ不規
則に変化して、走査装置の光感知器によって最終的に検
出される反射光信号中に雑音、又はジッタ成分を与える
。
第５図はラベルの表面を相対的に小さな直径のビームで
走査したときに発生されうる雑音の多い波形を示してい
る。雑音は反射し戻される信号を劣化するから、信号処
理回路において、信号の閾値化や信号の平滑化が不正確
に行われ、ラベルを正確に読み、デコードすることが出
来なくなる。
然しなから、より大きな直径のビーム４４で同じ表面を
走査すると、反射光信号に対する表面不規則性の影響は
著しく小さくされる。以然として散乱を生じるけれども
、より大きなビームは散乱による急激な変化を平均化し
、その結果、平担な反射信号を戻すことになる。第６図
は第３図に示した面が例えばビーム４４のような相対的
に大きなビームにより走査されたときに発生される平担
な、きれいな波形を示している。
本発明は、夫々の走査線の集束領域が少くとも２つの走
査線相互の集束点で重なり合っているような一組の走査
線、或は走査線のパターンを発生スルように、ホログラ
フ・ディスクが作られていることに基礎を置いている。
集束領域の重なりは、走査装置の合計読み取り深度内、
即ち組み合わせた読み取り深度内のどの場所でも実質的
に検出さレルバーコード・ラベルが少くとも２本の走査
ビ−ムの集束領域内に入ることを保証する。若し、２本
のビームのうちの一方のビームが、短い集束距離を有す
る走査線の集束点、又はその付近で生ずるような雑音に
よって劣化した、あまりにも小さな反射信号であるなら
ば、２本のビームのうちの他方のビームは一方のビーム
の反射信号よりも幾分か大きくなければならない。何故
ならば、ラベルは、異なった集束距離を有する２本の走
査線の各集束点に同時に現われることはありえないから
である。２番目のより大きなビームは、雑音成分が平均
化された反射光信号を発生する。従って、１番目のビー
ムが雑音によって使用不能なほど非常に劣化したとして
も、２番目のビームによって発生された信号はバーフー
ド・ラベルの検出及びデコードが可能なものとなる。
ディスク１８により発生された走査線の集束距離はディ
スクの製造時に決められる。ディスク上の（内々の小面
体は、既知の集束距離を有するビームの爵構築を許容す
る既知の不光軸のホログラム技術を使うことによって作
られる。基準ビーム及び対物ビームの光学的の形状（ｇ
ｅｏｍｅｔｒｙ　）は、既知の技術を利用することによ
って、小面体中の光感知性材料を露光する工程の間で変
化される。
本発明を実施するために、ディスクが持たねばならない
性質は６本の走査ラインの組に関して、第４図に示しで
ある。−組６本の走査ラインは説明を簡単化するだけの
目的で示されている。実際の組は遥かに多数の走査線で
構成される。その組の各小面体は、特定の集束点ＦＲｘ
を有する走査ビームを発生するため、既知の不光軸ホロ
グラム技術を使って発生される。Ｘは走査線の数である
。
各走査線の集束距離はＦＬｘで識別される。ここでＸは
走査線の数である。
走査線の組の１（１１！ｉｔの小面体によって発生され
た各走査線は、走査線の集束点上に集束された集束領域
ＦＺｘを持つ。与えられた走査線の集束領域のあらゆる
場所の走査ビームの直径は、走査されているバーコード
・ラベルのバー及びその間隔の間を区別するのに充分に
小さいサイズである。短い集束距離を有する走査線の集
束領域は、長い集束距離を有する走査線の集束領域より
も相対的に小さい。これは、小面体が、集束点の方へよ
り速く収斂し、そして集束点を越えてより速く発散する
ように、短い集束距離を有するビームに作用するからで
ある。
任意の１本の走査線の集束領域は少くとも１本の他の走
査線の集束領域と重なり合うことが理解された。事実、
走査線の組において、最も短い走査線と、最も長い走査
線とを除く他の走査線に対して、与えられた走査線の集
束領域は両側の走査線の集束領域と重なり合う。例えば
、走査線ＳＬ４の集束領域ｐｚ４は走査線ＳＬ３及びＳ
Ｌ５両方の集束点ＦＰ３及びＦＰ５と重なり合う。
Ｆ１発明の効果 本発明は光学走査装置から離れて置かれた物品に貼付さ
れた高密度のバーコードを読み取る際に、物品と走査装
置との間の距離の変化や、貼付されたバーコード・ラベ
ルの品質の悪さにも拘らず、バーコードを正確に読み取
ることの出来る光学式バーコード読み取り装置を提供す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施することの出来るシステムの主要
な要素を示した産業用光学走査装置の平面図、第２図は
走査線の集束距離及び集束点のサイズを示す複数本の走
査ビームを示す図、第３図は異なったサイズの走査線に
対して、ラベル面の不規則性の影響を説明するための図
、第４図は走査ビーム屈折装置が本発明を実施するため
に持たねばならない特性を説明するための図、第５図は
ラベル面の不規則性に比べて集束点が相対的に小さいサ
イズを有するビームで、ラベル面を走査したときに生ず
る波形を示す図、第６図はラベル面の不規則性に比べて
集束点が相対的に大きなサイズを有するビームで、ラベ
ル面を走査したときに生ずる波形の図である。 １０・・・・バーコード・ラベル、１６・・・・レーザ
、１８・・・・ホログラフ・ディスク、２０・・・・レ
ーザビーム、２２・・・・光感知器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 走査器から異なった距離にあるバーコードを読取るため
    の光学走査装置であって、コヒーレントな光ビームの発
    生源と、光ビームを屈折し且つ集束して一組の走査線を
    形成することができるビーム屈折装置とより成り、上記
    の各走査線は上記の一組の走査線のうちの少くとも１本
    の他の集束点と相互に重なり合った集束領域を持つこと
    と、上記ビーム屈折装置はその屈折装置の最寄りの集束
    領域に、バーコードラベルの存在する表面の不規則性と
    比較して相対的に小さい走査スポットを形成するように
    したことを特徴とする光学走査装置。
JP62053233A 1986-06-13 1987-03-10 光学走査装置 Granted JPS62293489A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/873,934 US4748316A (en) 1986-06-13 1986-06-13 Optical scanner for reading bar codes detected within a large depth of field
US873934 1986-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62293489A true JPS62293489A (ja) 1987-12-21
JPH0566637B2 JPH0566637B2 (ja) 1993-09-22

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ID=25362636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62053233A Granted JPS62293489A (ja) 1986-06-13 1987-03-10 光学走査装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4748316A (ja)
EP (1) EP0249713B1 (ja)
JP (1) JPS62293489A (ja)
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