JPS63150777A - サンプリング速度可変のホログラフ走査装置 - Google Patents

サンプリング速度可変のホログラフ走査装置

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JPS63150777A
JPS63150777A JP62259870A JP25987087A JPS63150777A JP S63150777 A JPS63150777 A JP S63150777A JP 62259870 A JP62259870 A JP 62259870A JP 25987087 A JP25987087 A JP 25987087A JP S63150777 A JPS63150777 A JP S63150777A
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は光学走査装置、より詳細に言えば、活動中のホ
ログラフ・ファセットの性質の関数として、人力データ
信号を異なった速度でサンプルすることの出来る光学ボ
ログラフ走査装置に関する。
Ｂ、従来の技術及びその問題点 固定位置の光学走査装置は種々の目的に使われている。
そのような光学走査装置の代表的な使用例は、スーパー
マーケット、或は小売店で販売される商品に貼付された
バーコード・ラベルの読み取り装置に見られる。また、
そのような固定位置走査装置の他の例は、配送センター
や、倉庫又は工場などのコンベヤにより転送される部品
あるいは包装体に貼付されたバーコードの読み取り装置
に見られる。
スーパーマーケットにおいて、バーコードの情報は主と
して商品を判別するのに使われる。商品が判別されると
、システムは顧客へ渡すレシートにプリントするための
価格を検索する。商品に関する情報はまた、二義的には
、その特定の商品の売上げ試況を追跡したり、在庫１を
制御するのにも使うことが出来る。配送センター、倉庫
及び工場では、バーコードの情報は主として、部品又は
包装体の分配を制御するのに使われる。
固定位置光学走査装置はレーザ光源と、走査パターンを
発生するために、異なった走査ラインに沿ってレーザビ
ームを偏向するためのビーム偏向手段と、走査ビームの
光路中で目的物から反射された光エネルギを感知するた
めの光検出器と、光検出器によって発生された信号から
バーコード情報を取り出すためのプロセッサとを含んで
いる。
プロセッサの使用に適する形式に光検出器の信号を変換
するため、固定位置光学走査装置は、アナログ信号を周
期的にサンプルし、そして各サンプル値をデジタル信号
に変換するためのアナログからデジタルへの変換回路を
含んでいる。代表例においては、アナログ信号をサンプ
ルする速度、即ちサンプル周波数は一定である。
走査パターンを形成するために、レーザビームを偏向す
る可動ミラーが広く使われている。固定されたレーザビ
ームから運動する走査ビームを発生するために、ミラー
は振動又は回転する。ビーム偏向素子から或知の距離で
走査ビームを集束するために、付加的な集束レンズが、
固定位置光学走査装置に通常用いられている。殆どの光
学走査装置においては、集束点の両側でバーコードを誤
りなく読み取ることの出来る距離範囲は一定、即ち、バ
ーコードを誤りなく読み取りうる領域深度は一定である
。アナログ信号がサンプルされる周波数は、少なくとも
部分的に、走査装置の領域深度に対して適合するレベル
に設定されている。
固定位置光学走査装置の比較的最近の装置は、レーザビ
ームを偏向すること、そして集束することの両方を遂行
するために、回転式ホログラフ光学ディスクを用いてい
る。通常、ホログラフ・ディスクはホログラフ・ファセ
ット（ｆａｃｅｔ）をリング試、即ち現収に保持した透
明なガラス又はプラスチックのディスクを含んでおり、
各ファセットはリングのセクタを占める。各セクタは公
知の非軸（ｏｆｆ−ａｘｉｓ　）ホログラフ技術を使っ
て発生される。
ファセットを発生するのに用いられる光ビームの配置に
従って、あるファセットはその特定の走査光路に沿って
入射レーザビームを偏向し、そして、ファセットの表面
から特定の距離のところにレーザビームを集束する。異
なったファセットを発生するために、ビーム配置を変化
することにより、異なった走査ビームはそれぞれ異なっ
た集束距離（焦点距離）を持っているホログラフ・ディ
スクを作ることが出来る。短い集束距離を有する走査ビ
ームを発生する幾つかのファセットと、長い集束距離を
有する走査ビームを発生する幾つかのファセットを使う
ことによって、集束距離の範囲を大きく拡大させ、この
範囲内においては、少なくとも１つの走査ビームが１つ
のバーコード・ラベルを読み取ることが出来るよう充分
に集束される。
−組の走査ビームがより大きな距離範囲にわたって良好
に集束されるということは、バーコードがその範囲全体
にわたって成功裡に読み取られるということを保証する
ことにはならない、ボログラフ・ディスク走査装置中の
光検出器により発生されるアナログ信号は、他のすべて
の走査装置におけると同様に、サンプルされそしてデコ
ードされねばならない。
与えられたサンプリング周波数で動作するアナログ／デ
ジタル変換器又は他のサンプリング回路は、可成りの距
離範囲にわたってバーコードを読み取ることを期待され
るような走査装置には適していない。可動ミラー又はホ
ログラフ・ディスクを含む実用的なビーム偏向装置は、
ビームの集束距離とは別個に、はぼ一定の角速度で走査
する走査ビームを発生する。然しながら、与えられたビ
ームの線速度は、ビームの出発点から、線速度が測定さ
れる点までの半径と、角速度との両方の関数である。例
えば、ビームの角速度が一定である場合、ビームの光源
から１．０１６メートル（４０インチ）の地点で測った
ビームの線速度は、ビームの光源から２５．４センチメ
ートル（１０インチ）の地点で測った同じビームの線速
度よりも４倍の速度を持っている。
若し、光検出器のアナログ信号がサンプルされる周波数
を一定にしたとすれば、偏向素子から１゜０１６メ一ト
ル離れた位置にあるサンプル地点の間の直線距離は、２
５．４センチメートルの位置のサンプル地点間の直線距
離に比べて４倍の大きさになる。規格によって決められ
た最小の大きさのバーコード・ラベルに対して、走査装
置から可成りの距離で離隔されたそのバーコードを読み
取るためのサンプル点としては、このことはバーコード
のパターンを完全に限定するのには余りにも大きく離れ
すぎている。
この問題を解決する一つの方法としては、最も長い集束
距離を有する走査ビームによって最小のバーコードを読
み取るために充分な数のサンプル点を与えるように、充
分に高いサンプリング周波数を設定することである。こ
の解決法の問題点は、この高いサンプリング周波数の下
で発生されるデータを、データ・プロセッサ及びその関
連電子回路が連続して処理しなければならないというこ
とである。通常、プロセッサは、この種のデータ信号を
処理することに加えて同時に他の仕事を遂行するので、
バーコードを読み取るために、一定の高いサンプリング
周波数を使用することは、プロセッサを過負荷にさせて
、プロセッサの他の仕事の遂行の能率を全体として低下
することになる。
他の解決法は、プロセッサを過負荷にする程、サンプリ
ング周波数を高くせずに、バーコード・ラベルを充分に
判読する一定のサンプリング周波数で、バーコードを読
み取ることの出来る範囲の最大及び最小距離を単純に限
定することである。
この解決法は明らかに、非現実的である。何故ならば、
先ず第一にホログラフ・ディスクを使うという主な理由
の一つに逆行することになるからであり、換言すれば、
水口グラフ・ディスクから可成りの距離にわたって検出
されるバーコードの走査を達成するという目的に逆行す
ることになるからである。
Ｃ０問題点を解決するための手段 本発明は、可成りの距離範囲にわたってバーコードの読
み取りを達成する光学走査装置を意図している。本発明
の光学走査装置は、コヒーレントな光源と、所定の走査
ラインに沿って光ビームを偏向するための複数個のファ
セットを有する回転するホログラフ光学素子と、目的物
から反射された光ビームを検出するための光検出器と、
光検出器によって発生された信号を周期的にサンプルす
るためのサンプリング回路とを含んでいる。回転する光
学素子中のファセットは異なった集束距離にコヒーレン
トな光ビームを集束する能力を備えている。本発明の走
査装置は、走査ラインを発生するのに現在使われている
ファセットの集束距離の関数として、サンプリング周波
数を変化させる手段を含んでいる。
Ｄ、実施例 第４図は本発明を適用する光学装置を示し、それは、フ
ァセット１６Ａ、１６Ｂ等のホログラフ・ファセットの
現収アレーと、透明なガラス基板１２とを有するレーザ
ビーム偏向ホログラフ光学ディスク１０を含んでいる。
ホログラフ・ディスク１０は電気モータ（図示せず）に
より一定速度で回転される。
この光学装置は更に、コヒーレントな光ビームを発生す
るための適当なレーザ光源と、レーザビームを形成する
光学素子とを含むレーザ光学系１８を含んでいる。それ
らの光学素子はビーム拡張器及びコリメート・レンズを
含む。このようなレーザ光学系は当業者では公知の通常
の装置なので、これ以上の説明は行わない。
発射されたレーザビーム２０は小さなミラー２２で反射
されボログラフ・ディスク１０の下方に向けられる。デ
ィスク１０は回転しているので、ビーム２０と相対的に
移動する各ファセット１６Ａ、１６Ｂ等はビーム２０を
弧試に偏向させる。
また、各ファセットは、ディスクの表面から成る距離の
ところで偏向されたビーム、即ち走査ビームを集束する
。
ただ一本の走査ビーム２４が示されている。実際は、−
組のビーム折り曲げミラー（図示せず）が走査ビーム２
４の光路に置かれる。ビーム折り曲げミラーは、円筒状
の収容体２８に貼付された符標２６のような、準ランダ
ムな方向に向けられたバーコード・ラベルを読み取るよ
うに装置の能力を向上する。
バーコード・ラベル２６（または、走査ビーム２４の光
路中にあるすべてのもの）から反射された光は走査ビー
ム２４の光路に沿ってホログラフ・ディスク１０の方へ
反射し戻される。ディスク１０は光路３０に沿って戻っ
て来た光ビーム、即ち返還光ビームを偏向、即ち折り曲
げる。殆どの返還光ビームはミラー２２を通り抜けて、
レンズ３２により光検出器３４に集束される。光検出器
３４は、走査ビーム２４によって走査された目的物の瞬
間的な反射率の関数として変化する瞬時値を持つアナロ
グ電気信号へ、返還された光エネルギを変換する。アナ
ログ信号は、閾値回路３６と、アナログ信号からデジタ
ル信号への変換回路３８とに印加される。アナログ／デ
ジタル変換器３８の機能は、アナログ電気信号を周期的
にサンプルし、且つプロセッサ４０で容易に処理するこ
とが出来るようなデジタル値にこれらのサンプル信号を
変換することである。若し、光検出器３４で与えられた
アナログ信号が、閾値回路３６により決められた成る最
小限のレベルに適合したならば、閾値回路３６は、アナ
ログ／デジタル変換器３８のデジタル化した出力をプロ
セッサ４０に通過させるアンドゲート４２の１つの入力
を付勢する。
従来は、アナログ信号がアナログ／デジタル変換器３８
によりサンプルされる周波数は固定されている。然しな
がら、本発明に従ったサンプリング周波数は、回転／位
置センサ４５からの人力信号を有する可変クロック回ｗ
！４４によって調節される。他の実施例が後述される回
転／位置センサ４５は、走査ビーム２４を発生するのに
現在使われているファセットを判別するのに使用される
信号を与える。回転／位置センサ４５で与えられる情報
は、現在活動中のファセットの集束距離の関数としてＡ
／Ｄコンバータ３８のためのサンプリング周波数を調節
するのに使うことが出来る。一般論として言えば、２個
のファセットが、ディスクの表面から夫々約２５センチ
メートル（１０インチ）及び約１メートル（４０インチ
）の集束距離を持っている場合、第２のファセットのサ
ンプリング周波数は第１のファセットのサンプリング周
波数の４倍である。
可成りの距離範囲にわたって読み取られたバーコードを
デジタル化するために、一定値のサンプリング周波数を
使った場合を第２図及び第３図を参照して説明する。第
２図は、２個の分離した白色スペース５２及び５４によ
って分離された３個の黒色パー４６．４８及び５０から
成るバーコードのセグメントを示している。若し、この
バーコードのセグメントを表示するアナログ信号がタイ
ミング・トラック５６中の指標によって表示された瞬間
にサンプルされたとすれば、理想的なバイナリ波形５８
が発生される。波形５８の正方向パルスの幅はスペース
５２及び５４の幅に理想的には対応すべきであり、他方
、負方向パルスの幅はパー４６．４８及び５０の幅に理
想的には対応すべきである。ここで、３個のパーは３個
の異なった幅を有し、一方、２つのスペースは２つの異
なった幅を持っていることに注意する必要がある。図示
されたセグメントのパー及びスペースの信号５８は充分
でないサンプリング周波数によって誤差を含んでおり、
すべてが同じ幅になっている。波形５８をデコードした
結果は誤ったバーコード値を発生するのは明らかである
。
第３図は第２図の示したコードのセグメントを拡大した
形状であるバーコード・セグメントを示している。第３
図に示したパー及びスペース、４６′、４８′、５０．
５０′、５２′及び５４′は、第２図の対応するパー又
はスペースの幅の基本的に四倍の大きさである。若し、
第３図に示したバーコード・セグメントがタイミング・
トラック５６中の指標により表示された速度でサンプル
されたとすれば、結果の波形５８′は、パー４６′、４
８′及び５０′の幅に実際に対応する幅を持つ負方向パ
ルスと、スペース５２′及び５４′の幅に実際に対応す
る幅の正方向パルスとを含む。符号化処理でエラーが生
じなかったとすれば、波形５８′の符号化は正しいバー
コード値を発生する。
第２図に示されたバーコード・セグメントは、あたかも
走査装置が与えられた距離からバーコードを見た大きさ
のバーコード・セグメントを表している。与えられた距
離において、バーコード・ラベルは長い集束距離を有す
る走査ビームによって最も効果的に走査される。他方、
第３図は走査装置の方へ遥かに近接した場処から見た同
じバーコード・セグメントを表している。第３図に示し
たバーコード・セグメントは短い集束距離を有する走査
ビームによって最も効果的に走査される。
本発明は、現在活動中の走査ラインを発生するために使
われているボログラフ・ファセットの集束距離の関数と
して、任意の与えられた時間でサンプリング周波数を調
節するものである。第１図は本発明の１実施例を示して
いる。この実施例の多くの素子は第４図に示された素子
と機能的に同じに対応する。第１図の素子が第４図の素
子と機能的に同じである場合、第４図に使われた参照数
字は第１図に繰返して使われている。
ホログラフ・ファセットの集束距離の関数としてサンプ
リング周波数を調節するため実際に使われている装置の
成る部分の詳細を示している第１図は、第４図の装置と
相異している。
第４図において回転／位置センサとして全体が示されて
いるものは、第１図ではゼロの大きさのビームを受は取
る光検出器６０として見ることが出来る。第１図の光検
出器６０はホログラフ・ディスク１０上の個々のファセ
ットによって偏向されない出力ビーム２０の一部を受は
取る。光検出器６０に照射する光エネルギの量は隣り合
うファセットの縁、即ちエツジで急峻にチャージし、プ
ロセッサ４０に印加されるファセット・エツジ信号を発
生する。プロセッサ４０は現在活動中のファセットを追
跡する。ファセット・エツジ信号が受は取られると、プ
ロセッサは活動に入る次のファセットを決定し、そのフ
ァセットの集束距離の関数としてサンプリング周波数を
調節するために、サンプリング速度制御回路へ制御信号
を送る。
次に、活動するファセットを判別するために、プロセッ
サで遂行されるステップの簡単な流れ図が第５図に示さ
れている。プロセッサ４０は、ファセット・エツジ信号
が受は取られたということを動作６２が決定するまで、
反覆ループ中の光検出器６０によって与えられる信号を
分析する。ファセット・エツジ信号の受は取りが生ずる
と、プロセッサ４０は、ファセット・エツジ信号がディ
スク１０のホーム・ポジションで発生したのか否かを決
める（動作６４において）。ホーム・ポジションとは、
ディスクの最初のファセットであると任意に決められた
ファセットの前縁、即ちり一デング・エツジにおける予
め決められているディスク上の物理的な位置である。ホ
ーム・ポジションが検出されたということを動作６４が
表示したとすれば、プロセッサ４０により制御されるフ
ァセット・カウンタは動作６６でリセットされる。
ファセット・カウンタの収態は、走査ビームを発生する
のに使われるべき次のファセットを判別する。そのカウ
ントは次のファセットに個有のスケーリング・ファクタ
（ｓｃａｌｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ）（動作６８）を決定
するのに使うことが出来る。スケーリング・ファクタと
は、次のファセットの集束距離の直接の関数である。ス
ケーリング・ファクタが決められると、サンプリング速
度、即ちサンプリング周波数はそれに従ってスケールさ
れ、長い集束距離を持つファセットに対してはサンプリ
ング周波数を増加し、短い集束距離を持つファセットに
対してはサンプリング周波数を減少する。
ファセット・エツジがホーム・ポジションのものではな
いことを動作６４が表示したとすると、ファセット・カ
ウンタのカウントは動作６４に続く動作７２で増加され
る。増加されたカウントは、次のファセットのための適
当なスケーリング・ファクタを決定するために、動作６
８において利用される。
第６図は本発明の他の実施例を示している。第６図の幾
つかの素子は第４図に示された素子と機能的に同じであ
る。第１図の素子と同じ機能を持つ第６図の素子は第１
図と同じ参照数字を使って示しである。
第６図に示した実施例において、サンプリング周波数を
制御する信号は、ディスク１０の周辺に設けられた補助
データトラック７４から取り出される。光′ａ７６は補
助データトラックを照射する。
光検出器７８は光源７６からの光を感知して、補助デー
タトラック７４中のタイミング・マークによって変調さ
れる。変調された信号はパルスの流れの形を取って、位
相ロック・ループ８０に印加される。位相ロック・ルー
プの出力は電圧で制御される発振器、即ち電圧制御発振
器８２を調整する。電圧制御発振器の出力はアナログ／
デジタル変換器３８と、位相ロック・ループ８０への第
２人力を与える分圧器回路８４とに印加される。位相ロ
ック・ループ８０は、補助データトラック７４から取り
出された信号の周波数を、電圧制御発振器８２からの分
圧出力と比較して、これらの２つの入力信号の間の周波
数の整合を達成するために、電圧制御発振器の出力を調
整する。
第７図を参照すると、タイミング・トラック７４の中の
マークの位置的な頻度数、即ち角度的な分離は、タイミ
ング・マークの特定のセットに隣接したホログラフ・フ
ァセットの性質に従属している。そのファセットが、よ
り長い集束距離を持つものであれば、タイミング・トラ
ック中のマークはより密になる。若し：ファセットが短
い集束距離を持つとすれば、タイミング・マークは疎に
なる。位相ロック・ループ８０と、電圧制御発振器８２
と、分圧器回路８４とを含む制御回路系は、タイミング
・マークの位置的頻度数に従属するサンプリング周波数
を設定するために動作する。タイミング・マークの位置
的頻度数は隣接するファセットの集束距離に従って制御
されるので、最終結果のサンプリング周波数は、現在活
動中のファセットの集束距離の直接の関数となる。
Ｅ０発明の効果 本発明は、固定位置光学走査装置からバーコード・ラベ
ルまでの距離が可成りの範囲で変動しても、バーコード
を正確に読み取ることの出来るバーコード読み取り装置
を与える。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の模式図、第２図はバーコード
のセグメントから取り出されたアナログ信号が一定のサ
ンプリング周波数でバイナリ値にサンプルされ且つデジ
タル化されたならば、発生されるであろう波形を示した
バーコード・セグメントの図、第３図は、第２図に示し
たバーコード・セグメントと同じバーコード・セグメン
トを光学走査装置に、より近付けて、第２図と同じ一定
のサンプリング周波数によりセグメントからのアナログ
信号をサンプルし且つデジタル化した場合の波形を示し
たバーコード・セグメントの図、第４図は本発明を実施
するための光学走査装置の一部を示す模式図、第５図は
第１図に示した光学走査装置のサンプリング周波数を制
御するのに遂行されるステップを説明するための簡単な
流れ図、第６図は本発明の他の実施例を示す模式図、第
７図は第６図に示した実施例の動作に使われるタイミン
グ・マークを示すホログラフ・ディスクの部分的な平面
図である。 １０・・・・ホログラフ・ディスク、２０・・・・レー
ザビーム、２２・・・・ミラー、２４・・・・走査ビー
ム、２６・・・・バーコード・ラベル、３４．６０．７
８・・・・光検出器、３８・・・・アナログ／デジタル
変換回路、４０・・・・プロセッサ、４４・・・・可変
クロック回路。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　篠　　１）　文　　雄１１１１
　Ｈ”６ 第３図 筑４￥１！ 第７図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. コヒーレントな光ビームの光源と、異なつた集束距離に
    上記コヒーレントな光ビームを集束する能力を有するフ
    ァセットと、予定の走査ラインに沿つて上記コヒーレン
    トな光ビームを偏向するため複数個の上記ファセットを
    保持した回転ホログラフ光学素子と、目的物から反射さ
    れた光を検出するための光検出器と、上記光検出器が発
    生する出力信号を同期的にサンプリングするためのサン
    プリング回路とを備えた光走査装置に於て、走査ライン
    を発生するのに現在使われているファセットの集束距離
    の関数として、上記サンプリング回路のサンプリング周
    波数を変化させる手段を更に備えてなることを特徴とす
    るサンプリング速度可変のホログラフ走査装置。
JP62259870A 1986-12-08 1987-10-16 サンプリング速度可変のホログラフ走査装置 Granted JPS63150777A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/938,930 US4800256A (en) 1986-12-08 1986-12-08 Halographic scanner having adjustable sampling rate
US938930 1986-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63150777A true JPS63150777A (ja) 1988-06-23
JPH0524554B2 JPH0524554B2 (ja) 1993-04-08

Family

ID=25472227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62259870A Granted JPS63150777A (ja) 1986-12-08 1987-10-16 サンプリング速度可変のホログラフ走査装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4800256A (ja)
EP (1) EP0270778B1 (ja)
JP (1) JPS63150777A (ja)
DE (1) DE3780271D1 (ja)

Cited By (2)

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