JPS6232770A - Optical reader - Google Patents

Optical reader

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Publication number
JPS6232770A
JPS6232770A JP60171987A JP17198785A JPS6232770A JP S6232770 A JPS6232770 A JP S6232770A JP 60171987 A JP60171987 A JP 60171987A JP 17198785 A JP17198785 A JP 17198785A JP S6232770 A JPS6232770 A JP S6232770A
Authority
JP
Japan
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light
optical
deflection
laser beam
read
Prior art date
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Pending
Application number
JP60171987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Harano
原野 徹夫
Kazuya Taki
和也 滝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP60171987A priority Critical patent/JPS6232770A/en
Publication of JPS6232770A publication Critical patent/JPS6232770A/en
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Abstract

PURPOSE:To make unnecessary a mechanical movable member and to miniaturize a device and to improve the reliability and durability of the device by deflecting and scanning a laser beam passing through a light waveguide path within a fixed light transmission medium at a light deflection part. CONSTITUTION:A CPU10 supplies a driving signal to seven light emitting elements 20 through an output port 15, seven D/A converters 16 and seven driver circuits 18. The light emitting elements 20 are light sources consisting of semiconductor laser chips, etc., and the laser beams emitted from the light emitting elements 20 are light-deflected by seven light deflection elements 22, light-scanning on an original. The reflected light from the original on which the laser beams are irradiated by the seven light deflection elements 22 are guided to and detected at corresponding seven photodetecting elements provided by an optical fiber device 56. And through an amplifier 68 and a comparator 70, they are added on an input port 72, being stored within a RAM14 by the CPU10.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は光学読取装置に関し、特に、機械的可動部分を
除去して耐久性を向上させる技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to optical reading devices, and more particularly to techniques for improving durability by eliminating mechanically movable parts.

従来技術 レーザビームを走査させるときに得られる被読取面から
の反射光に基づいて、その被読取面上に描かれた線もし
くは点などを読み取る光学読取装置がある。そのような
装置には、レーザビームを被読取面上に走査するために
回転ミラーなどを用いるのが一般的である。特公昭53
−19497号公報に記載された装置はその一例であり
、第17図に示すように、レーザ光源100から発射さ
れたレーザビームは、ハーフミラ−101を通してその
先軸に対して斜めに設けられかつモータ109によって
光軸まわりに回転駆動される回転ミラー102によって
反射させられることにより被読取面104上を走査され
るとともに、その被読取面104からの反射光は、上記
回転ミラー102およびハーフミラ−101によって反
射された後、集光レンズ105を経て第1光センサ10
6へ到達し、そこで検出される。一方、上記レーザ光@
100から発射されたシー43′ビームの一部は、ハー
フミラ−101を透過することなくそれによって反射さ
れ、第2光センサ107によって検出される。そして、
信号検出回路108においては、第2光センサ107に
よって検出された光を基準として第1光センサ106に
よって検出された光から前記被読取面104上の線ある
いは点などによって構成される画像、たとえば文字、図
形、符号などが読み取られる。
2. Description of the Related Art There is an optical reading device that reads lines or dots drawn on a surface to be read based on reflected light from the surface to be read when scanning with a laser beam. Such a device generally uses a rotating mirror or the like to scan the surface to be read with a laser beam. Special Public Service 1977
The device described in Japanese Patent No. 19497 is one example, and as shown in FIG. The surface to be read 104 is scanned by being reflected by the rotating mirror 102 which is rotationally driven around the optical axis by the rotating mirror 109, and the reflected light from the surface to be read 104 is reflected by the rotating mirror 102 and the half mirror 101. After being reflected, it passes through a condensing lens 105 to the first optical sensor 10.
6 and is detected there. On the other hand, the above laser beam @
A portion of the sea 43' beam emitted from the half mirror 100 is reflected by the half mirror 101 without passing through it, and is detected by the second optical sensor 107. and,
In the signal detection circuit 108, an image formed by lines or points on the surface to be read 104, such as characters, is generated from the light detected by the first photosensor 106 using the light detected by the second photosensor 107 as a reference. , figures, codes, etc. can be read.

発明が解決すべき問題点 しかしながら、かかる従来の光学読取装置においては、
光を偏向させるための偏向装置が回転ミラーなどの回転
機材およびそれを回転駆動するための回転駆動装置等の
機械的可動部分や比較的多数の光学素子を有する光学系
を備えたものであるため、装置の騒音が大きく、しがも
装置が大型となり、また必ずしも充分な信頼性および耐
久性が得られる訳ではなかった。
Problems to be Solved by the Invention However, in such conventional optical reading devices,
The deflection device for deflecting light is equipped with a rotating device such as a rotating mirror, a mechanical movable part such as a rotating drive device for rotating the device, and an optical system having a relatively large number of optical elements. However, the noise of the device is large, the device is large, and sufficient reliability and durability are not necessarily obtained.

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その要旨とするところは、レーザビームを走査させると
きに得られる被読取面からの反射光に基づいて、該被読
取面上に描かれた線もしくは点などを読み取る光学読取
装置であって、(1)光導波路が設けられた固体光伝達
媒体と、その固体光伝達媒体に設けられ、その固体光伝
達媒体内の先導波路を通過するレーザビームの方向を偏
向させる光偏向部とを備え、前記被読取面上にレーザビ
ームを走査させる光偏向素子と、(2)前記被読取面上
からの反射光を受けるための受光素子と、(3)前記反
射光を前記受光素子へ導く多数本の光ファ′イバを備え
、かつその光ファイバの入射側端面が前記被読取面に対
向した状態でその被読取面上に走査されるレーザビーム
の走査線に沿って配列された光ファイバ装置とを、含む
ことにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above circumstances.
Its gist is that it is an optical reading device that reads lines, points, etc. drawn on a surface to be read based on reflected light from the surface to be read obtained when scanning a laser beam. 1) A solid-state optical transmission medium provided with an optical waveguide, and an optical deflection section provided on the solid-state optical transmission medium to deflect the direction of a laser beam passing through a leading waveguide in the solid-state optical transmission medium, (2) a light-receiving element for receiving the reflected light from the surface to be read; and (3) a large number of light-receiving elements that guide the reflected light to the light-receiving element. An optical fiber device comprising an optical fiber and arranged along a scanning line of a laser beam scanned on the surface to be read with the end face on the input side of the optical fiber facing the surface to be read. , to include.

作用および発明の効果 このようにすれば、先導波路が設けられた固体光伝達媒
体と、その固体光伝達媒体に設けられ、その固体光伝達
媒体内の先導波路を通過するレーザビームの方向を偏向
させる光偏向部とを備え、前記被読取面上にレーザビー
ムを走査させる光偏向素子の光偏向作用によって前記レ
ーザビームの方向が偏向されるので、従来のような回転
機材およびその駆動装置等の機械的可動部分が不要とな
り、装置が小型となって信頼性および耐久性が向上する
とともに、騒音が解消される。
Operation and Effect of the Invention In this way, the solid-state optical transmission medium provided with a leading waveguide, and the direction of the laser beam that is provided in the solid-state optical transmission medium and passes through the leading waveguide in the solid-state optical transmission medium can be deflected. The direction of the laser beam is deflected by the optical deflection action of the optical deflection element that scans the laser beam on the surface to be read. No mechanical moving parts are required, making the device smaller, more reliable and durable, and eliminating noise.

また、多数本の光ファイバを備え、かつその光ファイバ
の入射側端面が前記被読取面に対向した状態でその被読
取面上に走査されるレーザビームの走査線に沿って配列
された光ファイバ装置によって、被読取面からの反射光
が受光装置へ導かれるので、光学系が簡単となり、この
点においても装置が小型となり且つ高い信頼性が得られ
る。
Further, the optical fibers include a large number of optical fibers and are arranged along a scanning line of a laser beam scanned onto the surface to be read with the end face of the optical fiber on the input side facing the surface to be read. Since the device guides the reflected light from the surface to be read to the light receiving device, the optical system becomes simple, and in this respect as well, the device becomes compact and highly reliable.

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図において、CPUl0.ROMI 2、およびR
AM14は、光学読取装置の制御装置を構成するもので
あって、照射光の強度、照射光の偏向角度、反射光の読
み取りを制御する。CPU 10は、出力ボート15.
7個のD/A変換器16、および7個のドライバ回路1
8をそれぞれ介して7個の発光素子20に駆動信号を供
給する。発光素子20は半導体レーザチップなどから構
成された光源であって、照射光を出力する。−列に並列
させられた7個の光偏向素子22には上記発光素子20
がそれぞれ設けられており、光偏向素子22は、CPU
l0によって制御される偏向制御回路24からの電圧信
号にしたがって発光素子20から出力されたレーザビー
ムの方向を偏向させる。
In FIG. 1, CPU10. ROMI 2, and R
The AM 14 constitutes a control device for the optical reading device, and controls the intensity of the irradiated light, the deflection angle of the irradiated light, and the reading of the reflected light. The CPU 10 is connected to an output port 15.
7 D/A converters 16 and 7 driver circuits 1
A driving signal is supplied to the seven light emitting elements 20 via the respective light emitting elements 8. The light emitting element 20 is a light source composed of a semiconductor laser chip or the like, and outputs irradiation light. - The seven light deflection elements 22 arranged in parallel include the light emitting elements 20
are provided respectively, and the optical deflection element 22 is
The direction of the laser beam output from the light emitting element 20 is deflected in accordance with the voltage signal from the deflection control circuit 24 controlled by l0.

第2図および第3図は上記光偏向素子22の一例の平面
および側面を示している。図において、透光性を有する
単一の基板28の端面には上記発光素子20が一体的に
設けられている。上記基板28は、電気光学材料、たと
えばLiNb0.単結晶からなる0、 5 m程度の厚
さの板から成り、その−面であって後述の光偏向部38
が設けられる部分には二次元光導波路32が設けられて
いる。
FIGS. 2 and 3 show a plane and a side view of an example of the optical deflection element 22. FIG. In the figure, the light emitting element 20 is integrally provided on the end face of a single substrate 28 having light-transmitting properties. The substrate 28 is made of an electro-optic material such as LiNb0. It is made of a single crystal plate with a thickness of about 0.5 m, and the light deflection section 38, which will be described later, is the negative side of the plate.
A two-dimensional optical waveguide 32 is provided in the portion where the optical waveguide 32 is provided.

この二次元光導波路32は、基板の他の部分よりも屈折
率が大きくされて光が平面的に閉じ込められるようにな
っており、たとえば基板28の表面からTi(チタン)
を拡散させることにより数μm程度の比較的薄い層状に
形成されている。なお、二次元光導波路32は他の部分
と屈折率が異なるのみでありしかもその屈折率は連続的
に変化するため、それらの境界は破線にて示されている
This two-dimensional optical waveguide 32 has a refractive index larger than that of other parts of the substrate so that light is confined in a plane.For example, Ti (titanium) is
It is formed into a relatively thin layer of about several micrometers by diffusing it. Note that the two-dimensional optical waveguide 32 differs only in refractive index from other parts, and the refractive index changes continuously, so the boundaries between them are shown by broken lines.

前記発光素子20の端面から出たレーザビーム50は上
記二次元光導波路32内を導かれる過程で、光取束部3
6において平行光に収束させられかつ光偏向部38にお
いて偏向させられるとともに、光束補正部40において
焦点補正されるようになっている。
The laser beam 50 emitted from the end face of the light emitting element 20 passes through the light collecting section 3 in the process of being guided within the two-dimensional optical waveguide 32.
6, the light beam is converged into parallel light, deflected by a light deflection section 38, and focus corrected by a light flux correction section 40.

すなわち、光取束部36は、基板28の面方向かつ前記
レーザビーム50の光軸り。に直角な方向においてその
先軸L0に近づく程拡散濃度が高くなるようにTiのよ
うな拡散材料が拡散させられることにより、二次元光導
波路32において光軸L0に近づく程屈折率が高くされ
て凸レンズ機能−が設けられたものである。第2図の光
収束部36内に示す直線群は、実際には目視できないが
、屈折率分布を表わすためのものであってその線密度が
屈折率の高さを示している。なお、この光取束部36は
二次元光導波路32の表面に凹陥部を設けて成るジオデ
シックレンズ等にて構成されても良い。
That is, the light collecting section 36 is arranged in the plane direction of the substrate 28 and along the optical axis of the laser beam 50. By diffusing a diffusing material such as Ti in such a way that the diffusion concentration increases as it approaches the optical axis L0 in the direction perpendicular to the optical waveguide 32, the refractive index of the two-dimensional optical waveguide 32 increases as it approaches the optical axis L0. It is equipped with a convex lens function. Although the group of straight lines shown in the light converging section 36 in FIG. 2 cannot actually be seen with the naked eye, they represent the refractive index distribution, and the linear density thereof indicates the height of the refractive index. Incidentally, the light collecting section 36 may be formed of a geodesic lens or the like formed by providing a concave section on the surface of the two-dimensional optical waveguide 32.

前記光偏向部38および光束補正部40は、二次元光導
波路32上に多数の電極が緩衝層42を介して配設され
ることによってそれぞれ構成されている。緩衝層42は
、二次元光導波路32よりも屈折率の小さい透明物質た
とえばS i Ozにて数μm程度の厚みに構成された
ものであり、後述の電極による光の吸収を防止するため
のものであるが、必ずしも設けられなくても良い。
The light deflection section 38 and the light flux correction section 40 are each constructed by disposing a large number of electrodes on the two-dimensional optical waveguide 32 with a buffer layer 42 interposed therebetween. The buffer layer 42 is made of a transparent material having a refractive index lower than that of the two-dimensional optical waveguide 32, such as SiOz, and has a thickness of about several μm, and is used to prevent absorption of light by the electrodes described later. However, it does not necessarily have to be provided.

光偏向部38は前記光軸り。を挟んで位置する一対の電
極44.46とそれら電極44.46間において光軸L
0と斜交する電極48とから構成されている。
The optical deflection section 38 is aligned with the optical axis. A pair of electrodes 44.46 located on both sides of the optical axis L between these electrodes 44.46
0 and diagonal electrodes 48.

一般に、電気光学材料には電界の強さに応じて屈折率を
変化させる性質(電気光学効果)があり、たとえば、基
板がLiNb0z  (Y−カット結晶)の場合は、電
極44.46間に位置する部分の屈折率の変化Δnは次
式(1)の如くとなるから、Δn=(1/2)n、3r
ss・E   ・・・(1)但し、noは基板の異常光
に対する屈折率、roは基板の面方向における電気光学
定数である。
In general, electro-optic materials have the property of changing their refractive index depending on the strength of the electric field (electro-optic effect). For example, when the substrate is LiNb0z (Y-cut crystal), the The change Δn in the refractive index of the part where the
ss·E (1) where no is the refractive index of the substrate for extraordinary light, and ro is the electro-optical constant in the plane direction of the substrate.

光軸L0に直角な方向における屈折率の大きさの分布、
すなわち屈折率変化Δnの分布も電界Eの分布に対応し
て変化し、たとえば、電極48に正電圧、電極44およ
び46に接地電圧を印加すると、光偏向部38のA−A
、B−B、、C−C線上における電界Eおよび屈折率変
化Δnの分布はそれぞれ第4図、第5図、第6図に示す
如くとなる。
Distribution of the magnitude of the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis L0,
That is, the distribution of the refractive index change Δn also changes corresponding to the distribution of the electric field E. For example, when a positive voltage is applied to the electrode 48 and a ground voltage is applied to the electrodes 44 and 46, the A-A of the optical deflection section 38
The distributions of the electric field E and the refractive index change Δn on the lines , B-B, and C-C are as shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively.

このため、光軸L0と平行に進行するレーザビーム50
はそれが経験する屈折率が異なることにより、屈折率の
高い方へ曲げられる。
Therefore, the laser beam 50 traveling parallel to the optical axis L0
is bent towards the higher index of refraction due to the different refractive index it experiences.

したがって、前記偏向制御回路24から電極48と電極
44および46との間にそれぞれ印加される電圧信号が
たとえば第7図または第8図に示すように鋸歯波状に時
間的に変化させられると、それと同期してレーザビーム
50の偏向角θが鋸歯波状に変化させられる。なお、第
4図乃至第6図の電界Eは第2図の下方向を正としたも
のであり、電極44を右手に、また電極46を左手に見
る方向から示したものである。
Therefore, when the voltage signals applied from the deflection control circuit 24 between the electrode 48 and the electrodes 44 and 46 are temporally changed in a sawtooth waveform as shown in FIG. 7 or 8, In synchronization, the deflection angle θ of the laser beam 50 is changed in a sawtooth waveform. The electric field E in FIGS. 4 to 6 is shown with the downward direction in FIG. 2 being positive, and the electrode 44 is viewed from the right hand and the electrode 46 is viewed from the left hand.

次に、前記光束補正部40は、光偏向部38を通過する
ことにより偏向させられたレーザビーム50を適当な大
きさのスポット寸法にて被読取面上の走査線26上に収
束させるためのものであり、第2図に示すように、多数
の三次元光導波路52を放射状に有するとともに、一連
の補正用電極54を有している。なお、理解を容易にす
るために図において7本の三次元光導波路52が画かれ
ているが、実際にはきわめて多数の三次元光導波路52
が設けられている。また、それら三次元光導波路52は
実線で示されているが単に屈折率が高いだけであるので
実際は目視できないものである。
Next, the light flux correcting section 40 converges the laser beam 50 deflected by passing through the light deflecting section 38 onto the scanning line 26 on the surface to be read with a spot size of an appropriate size. As shown in FIG. 2, it has a large number of three-dimensional optical waveguides 52 radially, and a series of correction electrodes 54. Although seven three-dimensional optical waveguides 52 are shown in the figure for ease of understanding, in reality there are a very large number of three-dimensional optical waveguides 52.
is provided. Furthermore, although these three-dimensional optical waveguides 52 are shown as solid lines, they simply have a high refractive index and cannot actually be seen with the naked eye.

三次元光導波路52はTi等の拡散によって中央部程屈
折率が高くなるように構成されており、三次元光導波路
52中を伝播するレーザビーム50は第9図に示すよう
に周期的に収束させられる。
The three-dimensional optical waveguide 52 is configured such that the refractive index becomes higher toward the center due to diffusion of Ti, etc., and the laser beam 50 propagating through the three-dimensional optical waveguide 52 is periodically converged as shown in FIG. I am made to do so.

したがって、三次元光導波路52の長さlを選択するこ
とにより適当な大きさのレーザビームスポットが走査線
26上に形成されるようになっている。前記補正用電極
54は、第10図に示すように、たとえば三次元導波路
52aにおいては互いに平行な電極54aa、54ab
、54ac、54adから成る4本から成る組が三次元
光導波路52毎に設けられて構成されている。電極52
aa、52adは三次元光導波路52aの側縁から離隔
し、電極52ab、52acは光導波路52a上であっ
てその中心線を挟んで位置している。
Therefore, by selecting the length l of the three-dimensional optical waveguide 52, a laser beam spot of an appropriate size can be formed on the scanning line 26. As shown in FIG. 10, the correction electrodes 54 are, for example, electrodes 54aa and 54ab that are parallel to each other in the three-dimensional waveguide 52a.
, 54ac, and 54ad are provided for each three-dimensional optical waveguide 52. electrode 52
The electrodes aa and 52ad are spaced apart from the side edges of the three-dimensional optical waveguide 52a, and the electrodes 52ab and 52ac are located on the optical waveguide 52a with its center line interposed therebetween.

電極54aa、54ab、54ac、54adには一本
置きに同電位の電圧、たとえば十電位と一電位とが交互
に印加されて、三次元光導波路52aの中心部分が側縁
部よりも屈折率が大きく変化させられる。このため、た
とえば第11図の(a)に示す状態から(blに示す状
態に変化させられて焦点補正が行われるのである。この
ような焦点補正は前記被読取面上において適当な大きさ
のスポットが形成されるように行われ、そのための信号
が前記偏向制御回路24から偏向角度に関連して供給さ
れる。なお、第12図に示すように、基板28から出力
されるレーザビーム50の垂直方向の焦点を補正するた
めに、トロイダルレンズ56が必要に応じて設けられる
。また、必要に応じて他の光学素子が適宜配設され得る
し、走査線26上に形成すべきレーザビーム50のスポ
ット寸法がそれほどの精度を必要としない場合には、上
記光束補正部40が設けられていなくても良い。
Voltages of the same potential, for example, ten potentials and one potential, are applied alternately to every other electrode 54aa, 54ab, 54ac, and 54ad, so that the center portion of the three-dimensional optical waveguide 52a has a refractive index lower than the side edge portions. It can be changed greatly. For this reason, focus correction is performed by changing the state shown in FIG. A signal for this purpose is supplied from the deflection control circuit 24 in relation to the deflection angle.As shown in FIG. To correct the focus in the vertical direction, a toroidal lens 56 is provided as necessary. In addition, other optical elements may be appropriately provided as necessary, and the laser beam 50 to be formed on the scanning line 26 If the spot size does not require much precision, the luminous flux correction section 40 may not be provided.

第1図に戻って、前記被読取面において、7個の光偏向
素子22によってレーザビーム50が照射される領域か
らのそれぞれの反射光は7個の光ファイバ装置56によ
ってそれぞれ対応して設けられた7個の受光素子60へ
それぞれ専かれ、そこで検出されるようになっている。
Returning to FIG. 1, on the surface to be read, the respective reflected lights from the areas irradiated with the laser beam 50 by the seven optical deflection elements 22 are respectively provided by seven optical fiber devices 56. The light is respectively dedicated to seven light receiving elements 60 and detected there.

すなわち、光ファイバ装置56は、第13図および第1
4図に示すように、多数本の光ファイバ58を備えてお
り、その光ファイバ58の一方の端面が被読取面と対向
させられた状態でその上に走査させられるレーザビーム
50の走査線26に沿って配設されているとともに、他
方の端部が上記受光素子60と接続されている。受光素
子60はホトトランジスタ或いはホトダイオードなどか
ら構成され、その受光面が上記光ファイバ58の他方の
端部の多数の端面と対向させられている。なお、第13
図は各部品を容易に示すための展開図であり、実際には
、第14図に示すように、光偏向素子22はその射出側
端面64が紙62の被読取面と対向するようブラケット
66に固定されており、また、光ファイバ58は、その
一方の端面が上記光偏向素子22の射出側端面64に沿
ってそれと同じ向きに固定されるとともに、他方の端面
が位置固定に設けられた受光素子60に対向する状態で
固定されている。なお、68は受光素子60の出力信号
を増幅する増幅器である。
That is, the optical fiber device 56 is
As shown in FIG. 4, the scanning line 26 of the laser beam 50 is provided with a large number of optical fibers 58, and is scanned onto the surface with one end surface of the optical fibers 58 facing the surface to be read. The other end is connected to the light receiving element 60. The light-receiving element 60 is composed of a phototransistor or a photodiode, and its light-receiving surface faces the multiple end faces of the other end of the optical fiber 58. In addition, the 13th
The figure is a developed view to easily show each component, and in reality, as shown in FIG. The optical fiber 58 has one end face fixed in the same direction along the exit side end face 64 of the optical deflection element 22, and the other end face fixed in position. It is fixed in a state facing the light receiving element 60. Note that 68 is an amplifier that amplifies the output signal of the light receiving element 60.

第1図に示すように、各増幅器68からの出力信号はコ
ンパレータ70にそれぞれ入力される。
As shown in FIG. 1, the output signal from each amplifier 68 is input to a comparator 70, respectively.

コンパレータ70には図示しない設定器からの基準信号
が供給されており、コンパレータ70はその基準信号と
増幅器68からの出力信号とを比較し、その出力信号が
基準信号を越えればコンパレータ出力をそれまでと反転
させる。この反転信号は入力ポードア2を介してCPU
l0へ供給され、RAM14内に記憶されるようになっ
ている。
A reference signal from a setting device (not shown) is supplied to the comparator 70, and the comparator 70 compares the reference signal with the output signal from the amplifier 68. If the output signal exceeds the reference signal, the comparator output is increased to that point. and reverse it. This inverted signal is sent to the CPU via input port door 2.
10 and stored in the RAM 14.

次に、以上のように構成された光学読取装置の作動を第
15図および第16図のフローチャートにしたがって説
明する。
Next, the operation of the optical reading device configured as above will be explained according to the flowcharts of FIGS. 15 and 16.

先ず、被読取面上に描かれた線または点などからなる画
像の読み取りに先立って、発光素子20、光偏向素子2
2、および受光素子60の個々の出。
First, prior to reading an image consisting of lines or dots drawn on the surface to be read, the light emitting element 20 and the light deflection element 2 are
2, and the individual outputs of the light receiving element 60.

力持性のバラツキおよびその出力の温度変化や、光ファ
イバ58の透過率の個々のバラツキを補正するためのレ
ベルチェック、すなわち走査線26上からの反射光を受
ける各受光点毎における検出レベルを統一するためにそ
れら個々の受光点毎における発光素子20の明るさの決
定が実行される。
Level checking to correct variations in force retention, temperature changes in output, and individual variations in transmittance of the optical fiber 58, that is, unifying the detection level at each light receiving point that receives reflected light from the scanning line 26. In order to do this, the brightness of the light emitting element 20 is determined for each of these individual light receiving points.

すなわち、被読取面上において線または点と判断すべき
最小濃度で着色された所定の基準紙を光偏向素子22の
下に配置したのち、第15図のステップSLIのイニシ
ャライズ処理がCP、Uloにより実行されて照射デー
タDACおよびブロックデータBが零にクリアされると
ともに、偏向データDHの内容がその最小値DH+++
inとされる。この最小値DHffii+sは、たとえ
ば光偏向素子22による照射範囲内において照射位置が
第1図の左端に位置する状態に相当する。上記照射デー
タDACは前記発光素子20から出力されるレーザビー
ム50の明るさを指定するものである。また、ブロック
データBは、被読取面上において前記光偏向素子22に
よって照射されるそれぞれの範囲(ブロック)のいずれ
かを示すものであって、そのブロックと関連した発光素
子20、光偏向素子22、および受光素子60から成る
組のいずれかを特定するものである。さらに、偏向デー
タD。
That is, after placing a predetermined reference paper colored at the minimum density to be determined as a line or a point on the surface to be read under the light deflection element 22, the initialization process of step SLI in FIG. 15 is performed by CP and Ulo. is executed, the irradiation data DAC and block data B are cleared to zero, and the content of the deflection data DH is changed to its minimum value DH+++
It is considered in. This minimum value DHffii+s corresponds to, for example, a state in which the irradiation position is located at the left end in FIG. 1 within the irradiation range by the optical deflection element 22. The irradiation data DAC specifies the brightness of the laser beam 50 output from the light emitting element 20. Further, the block data B indicates any of the ranges (blocks) illuminated by the light deflection element 22 on the surface to be read, and indicates the light emitting element 20, light deflection element 22 associated with the block. , and the light receiving element 60. Furthermore, deflection data D.

は前記光偏向素子22におけるレーザビーム50の偏向
角度を指定するものであり、前記偏向制御回路24はそ
の偏向データDHの内容に対応した電圧信号を前述の光
偏向部38へ供給する。
specifies the deflection angle of the laser beam 50 in the optical deflection element 22, and the deflection control circuit 24 supplies a voltage signal corresponding to the content of the deflection data DH to the optical deflection unit 38.

続くステップSL2においては、ブロックデータBが特
定する受光素子60、たとえば第1図の最も左側に位置
するものからの出力信号に基づくコンパレータ70の出
力信号が読み込まれるとともに、ステップSL3におい
てその出力信号が反転しているか否かが判断される。未
だ反転していないと判断されると、ステップSL4が実
行されて照射データDACの内容に「1」が加えられた
後再びステップSL2が実行される。コンパレーク70
の出力信号が反転するまでこのような作動が繰り返され
るが、コンパレータ7oの出力信号が反転したと判断さ
れると、ステップSL5が実行されてそのときの照射デ
ータDACがRAMI4内に記憶される。なお、このと
きの照射データDACに予め定められた余裕値を加えた
のちの値を記憶するようにしても良い。
In the subsequent step SL2, the output signal of the comparator 70 based on the output signal from the light receiving element 60 specified by the block data B, for example, the one located on the leftmost side in FIG. 1, is read, and in step SL3, the output signal is It is determined whether or not it is reversed. If it is determined that it has not been reversed yet, step SL4 is executed, "1" is added to the contents of the irradiation data DAC, and then step SL2 is executed again. Compa Lake 70
This operation is repeated until the output signal of the comparator 7o is inverted. When it is determined that the output signal of the comparator 7o is inverted, step SL5 is executed and the irradiation data DAC at that time is stored in the RAMI4. Note that a value obtained by adding a predetermined margin value to the irradiation data DAC at this time may be stored.

このようにして、当初のブロックの最初の偏向角位置(
レーザビーム照射位置)、たとえばそのブロックの左端
位置のレベルチェックが完了すると、続くステップSL
6においてブロックデータBの内容がその最大値B I
IIIIMに到達したか否かが判断される。当初は到達
しないのでステップSL7が実行されてブロックデータ
Bの内容に「1」が加え°られた後前記ステップSL2
以下が実行される。このような作動は同じブロック内に
おいて次に隣接する照射位置のレベルチェックをするた
めのものであり、ブロックデータBの内容がその最大値
B、□ (=6)に到達するまで繰り返される。
In this way, the initial deflection angular position of the initial block (
(laser beam irradiation position), for example, the left end position of the block, the next step SL
6, the content of block data B is its maximum value B I
It is determined whether IIIM has been reached. Initially, it does not arrive, so step SL7 is executed and "1" is added to the contents of block data B, and then step SL2
The following will be executed: Such an operation is for checking the level of the next adjacent irradiation position within the same block, and is repeated until the contents of block data B reach its maximum value B, □ (=6).

以上の作動が実行される内、ステップSL6においてブ
ロックデータBの内容がその最大値B□8に到達したと
判断されると、すべてのブロックの最初の偏向位置のレ
ベルチェックが完了するので、ステップSL8が実行さ
れて偏向データD。
While the above operations are being executed, when it is determined in step SL6 that the contents of block data B have reached its maximum value B□8, the level check of the first deflection position of all blocks is completed, so step SL8 is executed and deflection data D is obtained.

がその最大値D)+□8に到達したか否かが判断される
。当初は到達しないので、ステップSL9が実行される
ことにより偏向データDHの内容に「1」が加えられて
偏向位置がひとつだけ変化させられた後前記ステップS
L2以下が実行される。
It is determined whether or not has reached its maximum value D)+□8. Initially, it does not reach the target position, so by executing step SL9, "1" is added to the content of the deflection data DH, and the deflection position is changed by one, and then the step S
L2 and below are executed.

以上のような作動が繰り返される内、前記ステップSL
8において偏向データDHがその最大値DH□8に到達
したと判断されると、レベルチェックルーチンが終了し
、走査線26に沿ったすべての反射位置、すなわち受光
位置毎におけるレベルチェックが完了する。
While the above operations are repeated, step SL
When it is determined that the deflection data DH has reached its maximum value DH□8 at step 8, the level check routine ends, and the level check at every reflection position along the scanning line 26, that is, at each light receiving position is completed.

上述のようにレベルチェックが完了すると、線あるいは
点などによって祇62上に描かれた画像、たとえば文字
、図形、符号などを読み取るための信号読取ルーチンが
紙62の送りとともに行われるレーザビーム50の走査
毎に実行される。すなわ5、第16図に示すように、ス
テップSSIのイニシャライズ処理が実行されて偏向デ
ータDHの内容がその最小値DH@iRとされるととも
に、ブロックデータBの内容が零にクリアされる。続く
ステップSS2においては、偏向データD、の内容に相
当する各ブロックの照射データDACが設定されるとと
もに、その照射データDACの内容に対応した光量のレ
ーザビーム50が発光素子20から出力される。当初は
偏向データD、の内容がその最小値であるから、たとえ
ば各ブロックの左端に位置する場所を照射するために前
記レベルチェックルーチンにおいて予め決定された照射
データDACが設定される。
When the level check is completed as described above, a signal reading routine for reading images drawn on the paper 62 by lines or dots, such as characters, figures, codes, etc., is performed by the laser beam 50, which is carried out as the paper 62 is fed. Executed on every scan. 5. As shown in FIG. 16, the initialization process of step SSI is executed, the contents of the deflection data DH are set to the minimum value DH@iR, and the contents of the block data B are cleared to zero. In the subsequent step SS2, the irradiation data DAC of each block corresponding to the contents of the deflection data D is set, and the laser beam 50 of the light intensity corresponding to the contents of the irradiation data DAC is output from the light emitting element 20. Initially, the content of the deflection data D is the minimum value, so the irradiation data DAC predetermined in the level check routine is set in order to irradiate, for example, a location located at the left end of each block.

次いで、ステップSS3が実行されてブロックデータB
に対応するコンパレータ70の出力信号を読み取るとと
もに、ステップSS4においてブロックデータBの内容
がその最大値B−ウに到達したか否かが判断される。当
初は到達しないので、続くステップSS5が実行されて
ブロックデータBの内容に「1」が加えられた後、前記
ステップSS3以下が実行される。このようにして各ブ
ロックの当初の照射位置における反射光に基づく信号が
読み取られる。
Next, step SS3 is executed and the block data B
The output signal of the comparator 70 corresponding to the block data B is read, and it is determined in step SS4 whether the contents of the block data B have reached its maximum value B-c. Initially, it does not arrive, so the subsequent step SS5 is executed and "1" is added to the contents of the block data B, and then the steps from step SS3 are executed. In this way, a signal based on the reflected light at the initial irradiation position of each block is read.

以上の作動が繰り返される内、前記ステップS85にお
いてブロックデータBの内容がその最大値B。aXに到
達したと判断されると、ステップS86において偏向デ
ータD、の内容がその最大値偏向データDI1maxに
到達したか否かが判断される。当初は到達しないので、
続くステップSS7が実行されて偏向データDHの内容
に「1」が加えられた後、前記ステップSS2以下が実
行される。このようにして照射位置がその隣接位置に変
更されて上述の作動が繰り返される。
While the above operations are repeated, the content of block data B reaches its maximum value B in step S85. When it is determined that aX has been reached, it is determined in step S86 whether the content of the deflection data D has reached its maximum deflection data DI1max. Initially, it will not arrive, so
After the subsequent step SS7 is executed and "1" is added to the content of the deflection data DH, the steps from step SS2 onwards are executed. In this way, the irradiation position is changed to the adjacent position and the above-described operation is repeated.

このような作動が繰り返し実行される内、ステップSS
6において偏向データD、の内容がその最大値偏向デー
タDo−〇に到達したと判断されると、信号読取ルーチ
ンが終了する。すなわち、紙62の走査線26上に位置
する線または点に対応する信号が読み取られるのである
。そして、以上の作動が、紙62が第14図の矢印方向
へ僅かに送られた後に再び行われることにより祇62の
表示面に描かれた画像全体が光学的に読み取られるので
ある。
While such operations are repeatedly executed, step SS
When it is determined in step 6 that the content of the deflection data D has reached its maximum value deflection data Do-0, the signal reading routine ends. That is, signals corresponding to lines or points located on the scanning line 26 of the paper 62 are read. The above operation is performed again after the paper 62 is slightly fed in the direction of the arrow in FIG. 14, so that the entire image drawn on the display surface of the cover 62 is optically read.

このように、本実施例によれば、二次元光導波路32が
設けられた基板28と、その基板28に設けられてその
二次元光導波路32内を通過するレーザビーム50の方
向を偏向させる光偏向部38とを備え、前記被読取面上
にレーザビーム50を走査させる光偏向素子22の光偏
向作用によって前記レーザビーム50の方向が偏向され
るので、従来のような回転機材およびその駆動装置等の
機械的可動部分が不要となり、装置が小型となって信頼
性および耐久性が向上するとともに、騒音が解消される
As described above, according to the present embodiment, the substrate 28 provided with the two-dimensional optical waveguide 32 and the light beam provided on the substrate 28 that deflects the direction of the laser beam 50 passing through the two-dimensional optical waveguide 32 are provided. The direction of the laser beam 50 is deflected by the optical deflection action of the optical deflection element 22, which includes a deflection unit 38 and scans the laser beam 50 on the surface to be read. This eliminates the need for mechanically moving parts such as, making the device smaller, improving reliability and durability, and eliminating noise.

また、多数本の光ファイバ58を備え、かつその光ファ
イバ58の入射側端面が前記被読取面に対向した状態で
その被読取面上に走査されるレーザビーム50の走査線
26に沿って配列された形式の光ファイバ装W56によ
って、被読取面からの反射光が受光素子60へ導かれる
ので、光学系が簡単となり、この点においても装置が小
型となり且つ高い信頼性が得られる。
Further, a large number of optical fibers 58 are provided, and the optical fibers 58 are arranged along the scanning line 26 of the laser beam 50 that is scanned onto the surface to be read with the incident side end face facing the surface to be read. Since the reflected light from the surface to be read is guided to the light receiving element 60 by the optical fiber assembly W56 of this type, the optical system becomes simple, and in this respect as well, the apparatus becomes compact and highly reliable.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
その他の態様においても適用できる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can also be applied to other embodiments.

たとえば、前記光偏向素子22において、その光偏向部
38に替えて、レーザ光の進行方向に向かう程多数に分
岐させられた三次元光導波路を設けるとともに、その三
次元光導波路の分岐部分にレーザ光の分岐方向を電気光
学効果を利用して制御する電極を設けても良いし、音響
光学効果を利用した光偏向部、すなわち超音波によって
光伝達媒体内の屈折率を周期的に変化させるとともに、
その屈折率の周期的変化にしたがって生じるブラッグ回
折角(偏向角)を超音波の周波数を変化させることによ
り制御する光偏向部を設けても良い。
For example, in the optical deflection element 22, a three-dimensional optical waveguide is provided in place of the optical deflection section 38, and the three-dimensional optical waveguide is branched into a large number of branches toward the traveling direction of the laser beam. An electrode may be provided to control the branching direction of light using an electro-optic effect, or an optical deflector may be provided that uses an acousto-optic effect, that is, the refractive index within the optical transmission medium is periodically changed by ultrasonic waves. ,
An optical deflection unit may be provided that controls the Bragg diffraction angle (deflection angle) caused by the periodic change in the refractive index by changing the frequency of the ultrasonic wave.

また、前述の実施例において、レベルチェックルーチン
あるいは信号読取ルーチンにおいて反射光の検出が隣接
するブロック毎に順次行われていたが、一つおきのブロ
ック毎に行われてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiments, the detection of reflected light was sequentially performed for each adjacent block in the level check routine or signal reading routine, but the detection may be performed for every other block.

このようにすれば、隣接するブロックからの照射光の漏
れが解消され、レベルチェックあるいは信号の読取が一
層確実となる利点がある。
This has the advantage that leakage of irradiation light from adjacent blocks is eliminated and level checking or signal reading becomes more reliable.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。
The above-mentioned embodiment is merely one embodiment of the present invention, and various modifications may be made to the present invention without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示すプロッり線図で
ある。第2図および第3図は第1図の光偏向素子を示す
平面図および側面図である。第4図乃至第6図は、第2
図のA−A線、B−B線、C−C線上における電界およ
び屈折率変化をそれぞれ示す図である。第7図および第
8図は第1図の光偏向素子における光偏向部に供給する
電圧波形の例をそれぞれ示す図である。第9図は第1図
の光偏向素子における光束補正部の光束補正作用を説明
する図である。第10図は第1図の光偏向素子における
光束補正部の電極配置を説明する図である。第11図は
第1図の光偏向素子における光束補正部の電極に電圧が
印加された時の光束の変化を示す図である。第12図は
光偏向素子の出力側に光束補正用トロイダルレンズを用
いた例を示す図である。第13図は第1図に示す光偏向
素子、光ファイバ装置、および受光素子を詳しく示す図
である。第14図は第1図に示す光偏向素子、光ファイ
バ装置、および受光素子の取り付は状態を示す図である
。第15図および第16図は第1図の装置の作動をそれ
ぞれ説明するフローチャートである。第17図は従来の
光学読取装置を示す図である。 22:光偏向素子 28二基板(固体光伝達媒体) 32:二次元光導波路(光導波路) 56:光ファイバ装置 58:光ファイバ 60:受光素子 出願人  ブラザー工業株式会社 第1図 1り 第2図 第4図 + 第6図 + 第7図 第8区 第13図
FIG. 1 is a plot diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are a plan view and a side view of the optical deflection element shown in FIG. 1. Figures 4 to 6 show the second
It is a figure which shows the electric field and refractive index change on the AA line, the BB line, and the CC line of a figure, respectively. 7 and 8 are diagrams showing examples of voltage waveforms supplied to the optical deflection section in the optical deflection element of FIG. 1, respectively. FIG. 9 is a diagram illustrating the luminous flux correcting action of the luminous flux correcting section in the optical deflection element of FIG. 1. FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating the electrode arrangement of the luminous flux correcting section in the optical deflection element of FIG. 1. FIG. 11 is a diagram showing changes in the luminous flux when a voltage is applied to the electrodes of the luminous flux correction section in the optical deflection element of FIG. 1. FIG. 12 is a diagram showing an example in which a toroidal lens for beam correction is used on the output side of the optical deflection element. FIG. 13 is a diagram showing in detail the optical deflection element, optical fiber device, and light receiving element shown in FIG. 1. FIG. 14 is a diagram showing how the optical deflection element, optical fiber device, and light receiving element shown in FIG. 1 are installed. 15 and 16 are flowcharts respectively illustrating the operation of the apparatus of FIG. 1. FIG. 17 is a diagram showing a conventional optical reading device. 22: Optical deflection element 28 two substrates (solid optical transmission medium) 32: Two-dimensional optical waveguide (optical waveguide) 56: Optical fiber device 58: Optical fiber 60: Photodetector Applicant Brother Industries, Ltd. Figure 4 + Figure 6 + Figure 7 Section 8 Figure 13

Claims (1)

【特許請求の範囲】 レーザビームを走査させるときに得られる被読取面から
の反射光に基づいて、該被読取面上に描かれた線もしく
は点などを読み取る光学読取装置であって、 光導波路が設けられた固体光伝達媒体と、該固体光伝達
媒体に設けられ、該固体光伝達媒体内の光導波路を通過
するレーザビームの方向を偏向させる光偏向部とを備え
、前記被読取面上にレーザビームを走査させる光偏向素
子と、 前記被読取面上からの反射光を受けるための受光素子と
、 前記反射光を前記受光素子へ導く多数本の光ファイバを
備え、かつ該光ファイバの入射側端面が前記被読取面に
対向した状態で該被読取面上に走査されるレーザビーム
の走査線に沿って配列された光ファイバ装置と、 を含むことを特徴とする光学読取装置。
[Scope of Claims] An optical reading device that reads lines, points, etc. drawn on a surface to be read based on reflected light from the surface to be read obtained when scanning a laser beam, comprising an optical waveguide. a solid-state optical transmission medium provided with a laser beam, and an optical deflection unit provided on the solid-state optical transmission medium to deflect a direction of a laser beam passing through an optical waveguide in the solid-state optical transmission medium, an optical deflection element for scanning a laser beam, a light receiving element for receiving reflected light from the surface to be read, and a large number of optical fibers that guide the reflected light to the light receiving element; An optical reading device comprising: an optical fiber device arranged along a scanning line of a laser beam scanned on the surface to be read with an end face on the entrance side facing the surface to be read.
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