JPS6243782A - バ−コ−ドリ−ダ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、商品等に直接印刷されたバーコードシンボル
あるいは商品等に貼付されるシート上に印刷されたバー
コードシンボルを光学的に読取るバーコードリーダに関
し、特に読取り光学系の改良に関する。

〔従来の技術〕

バーコードリーダは、商品等に付されたバーコードシン
ボルを光学的に読取る装置のことであり、例えばスーパ
ーマーケットなどにおいて採用されているＰＯＳ（ｐｏ
ｉｎｔ　　ｏｆ　　５ａｉｌ）システムの重要な構成要
素の一つとなっている。かかるバーコードリーダにおい
ては、バーコ一ドにレーザ光を照射して光学的走査を行
ない、その反射光を検出してコード情報を読取る必要が
ある。

このレーザ光の光学的走査を行なうための光偏向手段と
して、従来はポリゴンミラー（回転多面鏡）を用いたも
のが多かった。しかしポリゴンミラーを用いたものでは
、バーコードを読取るのに必要な走査パターンを発生さ
せる光学系が著しく複雑化し、コスト高となる上、ポリ
ゴンミラーを回転駆動するためのモータ等を必要とする
ため、極めて大型で重ｌも大きなものとなる欠点があっ
た。

ところで最近、光偏向手段としてホログラムレンズを用
いた斬たなバーコードリーダが開発された。この新たな
バーコードリーダによればポリゴンミラーを用いた従来
のバーコードリーダに比べて光学系が簡略化される。

第９図はその一例を示す図である。第９図において１０
はレーザであり、このレーザ１０から出射した光ビーム
はミラー１１．レンズ１２により球面波に変換され、ピ
ンホールアパーチャ（空間フィルタ）を有するミラー１
３のピンホール部を通してホログラムディスク１４に達
する。ホログラムディスク１４は、円盤部の周辺に所定
の空間周波数分布を有するホログラムレンズ１４ａを配
設したディスクをモータ１４ｂにより回転駆動するよう
にしたものである。かくして前記球面波（平行平面波で
あってもよい）からなる入射光がホログラムレンズ１４
ａに入射すると、この入射光は、ホログラムディスク１
４の回転動作により、ホログラムレンズ１４ａの空間周
波数の異なる位置に順次入射することになる。その結果
、入射光の回折方向が変化し偏向照射光Ａとなってバー
コード１５に照射され光スポットの走査が行なわれる。

１６はその走査線を示している。バーコード１５からの
反射光Ｂは再度ホログラムレンズ１４ａを通り、ピンホ
ールミラー１３のミラ一部により反射され光検出器１７
に入射する。なおここで用いられるホログラムレンズ１
４ａはコヒーレントな球面波と平面波との干渉に基いて
形成される。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上記したホログラムディスク１４を用いたバーコードリ
ーダにおいては、光源からの光を機械的に光偏向させな
くてもよいので、ポリゴンミラーを用いた従来のバーコ
ードリーダに比べて光学系の構成が簡略化される利点は
あるが、ホログラムレンズ１４ａを回転駆動するための
モータ１４ｂを必要とするので、依然として装置の大型
化をまぬがれ得ない上、重曇も大きなものとなる。また
バーコード１５上に多数本の走査ｗ４１６を生じさせる
には、走査線の本数に対応する数の異種のホログラムレ
ンズ要素を、円盤状ディスクの同心円周上に精度よく配
置する必要がある。このため製作工数がかさみ、コスト
高になるという問題があった。

そこで本発明は機械的駆動機構を一切必要としない走査
光学系を備えたバーコードリーダを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
、光源として出射光偏向機能を有する半導体レーザを設
け、この半導体レーザからの出射光を回折して出射光を
スポット化しバーコードに向けて出射するように所定の
空間周波数分布を有する回折格子を備えたホログラムレ
ンズを設ける。そして前記バーコードからの反射光を受
光しコード情報を検出する検出手段を設ける。

〔作用〕

光源として出射光を偏向させ得る機能をもった半導体レ
ーザを用いているので、ホログラムレンズをメカニカル
に駆動する機構を全く必要とせず、構造が簡略化され小
型軽ｌなものとなる上安価に製作でき、しかも高速度な
読取り走査が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の全体的構成を示す斜視因で
ある。第１図において２０は出射光を偏向させ得る機能
をもった半導体レーザ即ちビームスキャニングレーザ（
以下ＢＳＬと略称する）である。以下このＢＳＬ２０に
ついて説明する。

半導体レーザは、一般にその導波機構に応じて、屈折率
導波型と利得導波型との二つに分けられる。

前者は、半導体レーザの活性層の接合面に対し、垂直方
向および平行方向ともに屈折率によって光が導波される
機構をもったものであるのに対し、後者は活性層に注入
されるキャリア密度に依存する利得の高いところに沿っ
て光が導波されるという性質に基いた機構を有するもの
である。

ＢＳＬ２０は、この利得導波機構を積極的に活用したも
のである。すなわち、通常の利得導波型半導体レーザの
活性層内の利得分布は、活性―上に電流注入電極が一様
に形成されているので、活性層中心に対して対称に分布
する。一方、ＢＳＬ２０の場合は、活性層上に２つに分
割した一対の電極が形成されており、しかもこの一対の
電極には独立に電流を注入することができるので、活性
層内の利得分布を非対称にすることができる。

第２図はＢＳＬ２０のｌＩ造例を示す斜視図であり、文
献ｒＤ、Ｒ，５ｃｉｆｒｅｓ　　ＡＤＤＩＰｈｙｓ　　
Ｌｅｔｔ　　３３（８）、７０２．１９７８）」に示さ
れているものである。

第２図に示すようにｎ型ＧａＡｓ基！ｆｉ２１上に、ｎ
型Ｇａａ、ｓ　　Ａ　！２ｏ、５　　Ａ　Ｓクラッド１
ｉ２２、ｐ型Ｇ　ａｏ、、ｓ　　Ａ　１ｌｏｂｓ　　Ａ
　Ｓ活性層２３、ｐ型Ｇａｎ、５△Ｑｎ、ｓ　　Ａｓク
ラッド層２４及びｎ型ＧａＡｓキャップ［１２５が順次
形成されている。このキャップ１２５１には、電流狭窄
用の絶縁！ｉ！！２６を介して二分割されたｌｆｆ１２
７ａ、２７ｂが設けである。

すなわちこの１！極２７ａ、２７ｂは、電極分割部分２
８において分離されており、一対のリード線２９ａ、２
９ｂを介してそれぞれ独立に電流ＩＩ。

Ｉ２を注入可能になっている。また前記キャップ層２５
の電極２７ａ、２７ｂと接している部分には、それぞれ
７ｎ拡Ｗｌ領域３０ａ、３０ｂが設けてあり、電極２７
ａ、２７ｂから注入される電流励起領域を制限するよう
になっている５活性層２３の活性領域３１における非対
称利得分布は、上述した注入電流１１．＋２の比を変え
ることにより行う。すなわち、注入！！流を非対称（１
１≠１２）にすると、活性１１１２３内に注入されるキ
ャリアの密度は注入Ｎ流の大きい電極側が高くなる。例
えば＋１＞１２の場合には、ｌ！極２７ａ側からキャリ
アが多く注入され、活性領域３１内での利得はＩｌ側が
高くなる。従って、利得分布のピークが２７ａ（１１に
隔った第３図（ａ）に示すような分布を示す。逆に１１
＜１２にすると、活性層１ｆｆ３１内での利得は１２側
が高くなり、利得分布のピークが２７ｂ側に偏った第３
図（ｂ）に示すような分布を示す。第３図（ａ）、（ｂ
）に示す利得分布を形成した場合の活性１ｉ２３におけ
る光モードの波面の位相は、第４図（ａ）（ｂ）に示す
ように傾斜した波面となる。波面の傾斜方向は、注入電
流量１ｔ、Ｉ２の比により決定される。なお第３図（ａ
）（ｂ）、第４図（ａ）（ｂ）中、横軸Ｘは接合面と平
行な方向を示す。

レーザ出射光の方向は、活性１１２３内の光の波面の傾
斜すなわち位相分布に依存しており、その遠視野像は、
第５図（ａ）（ｂ）に示すようにレーザ端面法線に対し
て所定角度偏向された方向にピークを有している。この
出射光のピーク位置は、活性１１２３への注入Ｎ流化Ｉ
ｆ／＋２を連続的に変化させることにより、連続的に移
動させることができる。

ＢＳＬ２０の光源としての動作の特徴は、第６図（ａ）
に示すように、出射光の強度分布のピークｐを注入ｉ！
流流化Ｉ／１２の可変操作により矢印で示すように連続
的に偏向させ得る点である。

従って、第６図（ｂ）に示すように、８ＳＬ２０の出射
端面をレンズ３２の焦点（ｆは焦点用１）上に置くこと
により、矢印Ｘのようなレーザど一ムの偏向動作に応じ
て、レンズ３２を通過後の平行光束を矢印Ｙのように平
行移動することが可能になる。

このようにＢＳＬ２０とレンズ３２とを組合せることに
より、光源であるＢＳＬ２０のビーム偏向動作を行うの
みで、平行光束の平行８ｖＪを容易に実現できる。した
がって、ポリゴンミラーやガルバノミラ−等の機械的光
偏向手段を用いる必要がない。

第１図に説明を戻す。出射端面をコリメートレンズ３２
の焦点位置に設置した８３Ｌ２０から出射したレーザ光
は、コリメートレンズ３２で平行光束化され、ピンホー
ルアパーチャを有するミラー３３のピンホール部を通し
てホログラムレンズ３４に入射する。このホログラムレ
ンズ３４は入射光を回折して出射光Ａをスポット化しバ
ーコード３５に向けて出射するように、所定の空間周波
数分布を有する回折格子を備えたものとなっている。な
おホログラムレンズ３４は、前記ＢＳＬ２０、コリメー
トレンズ３２．ピンホールミラー３３と共に、図示しな
い基台に固定化されている。

第７図および第８図はホログラムレンズ３４の光偏向機
能の原理を示す図である。第７図に示すように、各位置
の空間周波数が漸次前なるようにホログラム干渉縞（回
折格子）を形成しておき、そのホログラム干渉縞（回折
格子）の方向あるいは間隔を時間的に変化させると、入
射した光の偏向方向が変化する。したがって第８図に示
すようにＢＳＬ２０の先出ｔｆＪ端面をレンズ３２の焦
点位置に設置した状態で、矢印Ｘ方向への光ビームの偏
向を行なうと、矢印Ｙ方向への平行光束の移動が行なわ
れ、上記光束がホログラムレンズ３４上の空間周波数の
異なる部分に順次入射する。その結果、光の回折方向が
変化し光スポットを形成した状態で、バーコード３５上
を７方向へ移動する。

かくして光学的走査を行ない得る。

再び第１図に説明を戻す。ＢＳＬ２０への注入電流比Ｉ
＋／＋２を連続的に変化させ、矢印ａ−すで示すような
ビームスキャニング動作を行なうと、バーコード３５上
で矢印ａ’　−ｂ’　で示すような光スポツト走査が行
なわれる。この場合、注入電流比１１／＋２の制御によ
り往復走査を（うなうこともできる。

バーコード３５からの反射光Ｂは再びホログラムレンズ
３４に入射し、平行光束に変換されたのち、ピンホール
ミラー３３のミラ一部により反射され、集光レンズ３６
により集光されて光検出器３７に入射する。したがって
バーコード情報が検出される。

なおバーコード３５上で複数の走査線を発生させるには
、ホログラムレンズ３４をそれぞれの走査線に対応する
ように複数に分割すればよい。この場合、ホログラムレ
ンズ要素は、直線的に平行配設すればよいので、製作工
程は比較的簡単なものとなり、容易かつ安価に製作でき
る。

ＢＳＬ２０のビームスキャニング周波数は、原理的には
半導体レーザの変調周波数領域まであげることができる
。したがって光スポットの走査速度も従来のものに比べ
て極めて高いものとなし得、高速度な読取り走査を行な
える。

なお本発明は前記各実施例に限定されるものではない。

例えばピンホールミラー３３の代りにハーフミラ−ある
いは偏光ビームスプリッタなどを用いるようにしてもよ
い。またバーコード３５上での走査線の長さを拡大する
ために、コリメーとレンズを用いずにＢＳＬ２０の出射
光を直接ホログラムレンズ３４に入射させるようにして
もよい。

このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明のバーコードリーダは、光源として出射光偏向機
能を有する半導体レーザを設け、この半導体レーザから
の出射光を回折して出射光をスポット化しバーコードに
向けて出射するように、所定の空間周波数分布を有する
回折格子を備えたホログラムレンズを設けると共に、前
記バーコードからの反射光を受光しコード情報を検出す
る検出手段を設けるようにしたものである。

したがって本発明によれば、光源として出射光を偏向さ
せ１ｑる機能をもった半導体レーザを用いているので、
ホログラムレンズをメカニカルに駆動する機構を全く必
要とせず、構造が簡略化され小型軽層なものとなる上安
価に製作でき、しかも高速度な読取り走査が可能なバー
コードリーダを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体的構成を示す斜視図、
第２図は同実施例のＢＳＬを示す斜視図、第３図（ａ）
（ｂ）〜第５図（ａ）（ｂ）ＬＬ同ＢＳＬの特性を示す
図、第６図（ａ）（ｂ）は同ＢＳＬの作用を示す図、第
７図および第８図は同実施例のホログラムレンズの光偏
向機能の１１ｉ理を説明するための図である。第９図は
従来例の構成を示す斜視図である。 １４・・・回転駆動式のホログラムディスク、２０・・
・ＢＳＬ（ビームスキャニングレーザ）、３２・・・コ
リメートレンズ、３３・・・ピンホールミラー、３４・
・・ホログラムレンズ、３５・・・バーコード、３６・
・・集光レンズ、３７・・・光検出器。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第１図 ｆａ２図 （ｂ） （°）　　　第４゜ １に５　図 第６図 第７　図 第８図 第９図 手続ネｍ正書 昭和６１年１１月２１日 持訂庁長官黒田明Ｔ１殿 １、事件の表示 特願昭６０ｉ８３６４５号 ２、発明の名称 バーコードリーダ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル〒１
００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大佐８）
７、補正の内容 （１）明細書第３ページ第５行の「第９父はその一例を
示す図である。第９図に」を「第８図はその一例を示す
図である。第８図に」と訂正する。 （２）明細書第１０ページ第１４行〜第１８行の「この
ホログラムレンズ３４は〜備えたものとなっている。」
を　「このホログラムレンズ３４は各レーザ光入射位置
に対応してスポットを形成するように多重ホログラム２
録により形成されている。」と訂正する。 （３）明細書第１１ページ第１行〜第１２１１の「第７
図および〜順次入射する。」を「第７図はホログラムレ
ンズ３４の光偏向機能の原理を示す図である。第７図に
示すようにＢＳＬ２０の光出射端面をレンズ３２の焦点
位置に設置した状態で、矢印Ｘ方向への光ビームの偏向
を行なうと、矢印Ｙ方向への平行光束の移動が行なわれ
、上記光束が多重ホログラムレンズ３４に入射する。」
と訂正する。 （４）明細書第１４ページ第１０行の「および第８図」
を削除する。 （５）明細書第１４ページ第１２行の「第９図」を「第
８図」と訂正する。 （６）図面のうち「第７図〜第９図」を別紙図面［第７
図、第８図Ｊの通り訂正（旧・第７図を削除し、旧・第
８図および旧・第９図の図面番号をそれぞれ新・第７図
および新・第８図に変更〉する。 第７図 第８ｍｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）出射光偏向機能を有する半導体レーザと、この半
   導体レーザからの出射光を回折して出射光をスポット化
   しバーコードに向けて出射するように所定の空間周波数
   分布を有する回折格子を備えたホログラムレンズと、前
   記バーコードからの反射光を受光しコード情報を検出す
   る検出手段とを具備したことを特徴とするバーコードリ
   ーダ。
2. （２）半導体レーザは、スポット化した光がバーコード
   上を連続的に往復走査する如く出射光の偏向制御を行な
   われるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のバーコードリーダ。