KR900008270B1 - 레이저 광선 주사장치 - Google Patents

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KR900008270B1
KR900008270B1 KR1019870011234A KR870011234A KR900008270B1 KR 900008270 B1 KR900008270 B1 KR 900008270B1 KR 1019870011234 A KR1019870011234 A KR 1019870011234A KR 870011234 A KR870011234 A KR 870011234A KR 900008270 B1 KR900008270 B1 KR 900008270B1
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도시유끼 이찌가와
히로유끼 이께다
다께후미 이나가끼
히로가쯔 아리다께
후미오 야마기시
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후지쓰 가부시끼가이샤
야마모도 다꾸마
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Abstract

내용 없음.

Description

레이저 광선 주사장치
제1도는 본 발명에 따른 레이저 광선 주사장치의 주사창의 기능의 원리를 도시하고 있는 측면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예의 사시도.
제3도는 본 발명의 제2실시예의 사시도.
제4도는 본 발명의 제3실시예의 사시도.
제5도는 본 발명의 제4실시예의 사시도.
제6도는 본 발명에 따른 레이저 광선주사장치의 외부 사시도.
제7도는 제6도의 레이저 광선 주사장치의 부분 분해도.
제8도는 제6도의 레이저 광선 주사장치의 조립된 광학장치의 사시도.
제9a도 및 제9b도는 제6도의 레이저 광선 주사장치의 광학 장치의 광선 경로들을 도시하고 있는 설명적인 측면도.
제10도는 종래 기술에 따른 레이저 광선 주사장치의 개략도.
제11도는 종래 기술에 따른 정지 홀로그램의 사시도.
제12a도와 제12b도는 종래 기술의 레이저 광선 주사장치의 문제들을 설명하기 위한 설명도.
제13도는 본 발명에 따른 레이저 광선 주사장치의 주사광선에 대한 설명도.
제14a도 및 제14b도와 제14c도는 브래그 각(Bragg angle)의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 정지 홀로그램 3,4,5,8 : 홀로그램 창
10 : 광학(주사)장치 17 : 바아 코우드
31,32,35,41,42,51,52,61,62 : 홀로그램(스트립) 33,34,36, 63 : (레이저)주사광선
37,43,44,53 : 투명기체 80 : 케이스
88, 98 : 반사경 90 : 오목 반사경
91 : 바닥반사경 92 : 광학검출기
93 : 집광반사경 94 : (회전)다면경
95 : 모우터 97 : 레이저 공급원
본 발명은 홀로그램(hologram)과 레이저 광선(laser beam)을 이용함으로써 바아 코우드(bar code) 또는 그밖의 같은 종류의 것을 판독하기 위한 레이저 광선주사장치(scanner)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 높이가 낮아진 개량된 홀로그램 주사장치에 관한 것이다.
홀로그램 주사장치는 레이저 광선에 의하여 설정된 주사패턴(pattern)을 주사하는 레이저 광선 주사장치의 광학 주사장치안에 조립된 홀로그램들을 구비하고 있다. 그러한 홀로그램 주사장치는 간단한 광학장치로 복잡한 주사패턴을 결정할수 있게 하며 고 신뢰도 및 고정밀도를 구비한 바아 코우드 판독기를 실현한다.
홀로그램 주사장치들은 수퍼마켓 또는 그밖의 같은 곳에서 각각의 금전등록기로부터 컴퓨터로 들어가는 판매 데이터의 직접 입력에 의하여 실시간(Real Time)으로 판매 데이터를 관리하는 POS(point of sales)시스템의 단말 장치로 이용된다.
수퍼마켓에서, 각각의 주사장치는 금전등록기를 구비한 등록기 테이블상에 놓여있으며, 판매품에 표시되어 있는 바아 코우드는 판매품이 손에 의하여 그 위로 이동됨과 동시에 주사장치에 의하여 판독된다. 그러한 상태에서 바아 코우드 판독기는 각각의 주사장치에 필요한 공간, 주사장치들의 배열 및 주사장치의 조작의 관점에서 볼때 크기, 특히 높이가 작아야 한다.
바아 코우드 판독기의 높이를 줄이는 것은 예를 들면, 판매원이 바아 코우드 판독기를 조작하기 위해 어쩔 수 없이 앉아야 하는 유럽의 수퍼마켓에서 절실하게 요구되고 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 홀로그램들을 구비하고 있고 광학 주사장치에 조립된 홀로그램 주사장치는 레이저 광선에 의하여 설정된 주사 패턴을 주사하는 레이저 광선을 주사장치로서 널리 이용되고 있다. 홀로그램 주사장치는 종래의 회전가능 다면경(polygonmirror) 및 종래의 주사렌즈 장치로서 동시에 기능하는 홀로그램들을 이용하므로 간단한 광학 구조로 복잡한 주사 패턴을 결정할수 있게하며, 고신뢰도 및 고정밀도를 구비한 바아 코우드 판독기를 실현한다.
그러나, 상기 주사장치가 금전등록기를 구비한 계산대를 놓여지고 판매품에 표시되어 있는 바아 코우드가 판매품이 그 위로 지나감과 동시에 판독기에 의하여 판독되는 수퍼마켓 또는 그밖의 같은 곳에서 상기 주사장치가 바아 코우드 판독기로서 사용될때에는 상기 주사장치의 높이를 낮추기 위해서, 상기 주사장치의 구조를 더욱 간단화시킬 필요가 있다.
제10도는 종래의 레이저 광선 주사장치를 도시하고 있으며, 제11도는 종래 기술의 정지(stationary)홀로그램의 사시도이다.
제10도에 있어서, 종래기술의 홀로그램 주사장치는 모우터(11)와 복수의 홀로그램 간면(facet)들을 포함하고 있는 홀로그램 디스크(12)를 구비하고 있는 레이저 광선 주사장치(10), 반사경(13), 정지홀로그램(2), 창덮개(14), 그리고 주사창(15)(창덮개(14)의 개구(14a)를 통하여 노출하고 있는 정지홀로그램(2)의 덮히지 않은 부분에 해당함)으로 구성되어 있다. 홀로그램 디스크(12)를 통하여 회절된 주사광선(16)은 반사경(13)에 의하여 반사되어 정지홀로그램(2)에 도달하고, 거기서 주사광선(16)은 더욱 회절되어 주사되는 물품(1)에 표시되어 있는 바아 코우드(17)상에 충돌된다.
바아 코우드(17)로부터 반사된 산란 광선(18)은 대쉬라인(dash line)들로 예시된 바와 같이 주사광선(16)의 반대방향으로 전달하여 홀로그램 디스크(12)에 도달하고, 거기서 산란 신호광선(18)은 바아 코우드(17)를 판독하는 광학 검출기(도시되지 않음)쪽으로 회절된다.
바아 코우드로부터 반사된 산란 신호광선(18)은 정치홀로그램(2)에 도달할때까지 분산된다. 그러나, 반사된 광선은 정지홀로그램(2)이 바아 코우드(17)의 근처에 놓여 있으므로 지나치게 분산되거나 퍼지지 않는다. 산란된 분산광선(18)은 정지홀로그램(2)에 의하여 평행한 평면파 광선으로 변환되고 분산됨이 없이 홀로그램 디스크(12)에 도달되어서 홀로그램 디스크(12)의 광선 수신 면적을 감소시키고 있다.
주사 광선(16)은 주사선을 따라 바아 코우드(17)의 표면에 주사한다. 물품(1)의 위치 및 이동에 개의치않고 전체 바아 코우드(17)를 확실하게 주사하기 위하여, 복수의 주사선들이 다른 방향으로 정렬되어 있다.
제11도에 예시되어 있는 바와 같이, 정지홀로그램(2)은 주사창(15)이 되는 투명 기체(substrate)(21)와 주사창(15)위에 형성되어 있는 홀로그램 스트립(strip) (22,23 및 24)들로 구성되어 있다. 홀로그램 스트립(22,23 및 24)들에 상응하고 서로 교차하는 복수의 주사선(220, 230 및 240)들로 구성되는 주사패턴은 정지 홀로그램(2)위로 떨어져서 형성된다.
상기 언급된 종래의 레이저 광선 주사장치의 문제점을 제12도와 제10도 및 제11도와 곤련하여 설명한다.
창덮개(14)와 제11도의 홀로그램 스트립 배열을 구비하고 있는 정지홀로그램(2)이 아주 근접하여 정렬되어 있는 제10도의 배열에도 불구하고, 바아 코우드(17)는 주사창(15)위의 바아 코우드(17)의 위치와 이동방향에 의존하는 주사광선에 의하여 항상 주사되지는 않는다.
예를 들면, 대쉬라인 ①을 따라 움직이는 바아 코우드(17)는 판독되지만 대쉬라인 ② 또는 ③을 따라 움직이는 바아 코우드(17)는 판독되지 않는다. 이것은 제12a도에 묘사되어 있는 바와 같이 바아 코우드(17)가 경사져 있을때에는 단지 주사선(240)만이 바아 코우드의 전체 길이를 끝에서 끝까지 통과할 수 있는 반면에, 주사선(220, 230)들은 바아 코우드(17)에 대한 주사선의 경사각의 차이에 기인하여 바아 코우드의 전체길이를 통과할수 없기 때문이다. 그러므로, 대쉬라인 ② 또는 ③을 따라 움직이는 바아 코우드(17)는 주사선(240)이 주사창위에 아주 근접하여 대쉬라인 ② 또는 ③과 교차하지 않으므로 판독될 수 없다.
다른 한편으로, 주사선(220,230,240)들은 제12b도에 예시된 바와 같이 주사창에서 충분히 멀리 떨어져 있는 평면에서 서로 교차한다. 그러므로, 바아 코우드(17)는 바아 코우드(17)의 이동라인(대쉬라인 ①,② 또는 ③)에 관계없이 주사선(240)에 의하여 판독될 수 있다. 그러므로, 주사창은 주사선들이 서로 교차하는 평면에 정렬되어야 한다. 정지홀로그램(2)의 창표면으로 부터의 평면의 높이는 종래의 홀로그램 주사장치에 있어서 100mm이상이어서, 그것의 높이를 무시할수 없이 높게 만들고 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 주사창이 있는 홀로그램들을 이용하는 종래 기술의 레이저 광선 주사장치(홀로그램 주사장치)는 100mm의 공간 또는 주사장치의 높이의 감소를 방해하는, 홀로그램 창과 주사패턴이 형성되는 평면 사이의 그러한 공간을 필요로 한다. 본 발명은 홀로그램들이 서로 교차하도록 정렬되어 있으면서 그사이에 투명판을 배치하고 있는 적어도 2개의 홀로그램의 층들로 구성되어 있는 홀로그램 창을 형성함으로써 상기 언급된 공간을 제거하고 그것의 높이를 낮출수 있게 한다.
본 발명에 따라서, 주사광선들이 투사되는 주사창, 상기 주사창을 구성하고 있는 복수의 홀로그램층들과, 각 홀로그램층을 주사하는 레이저 광선의 형적(trace)이 창위의 다른 홀로그램층들의 그것과 교차하는 그러한 방식으로 레이저 광선을 홀로그램층들상에 충돌시키기 위한 광학장치로 구성되어 있는 레이저 광선 주사장치가 제공되어 있다.
제1도는 본 발명에 따라 레이저 광선 주사장치의 주사창의 기능의 원리를 예시하고 있다. 도면들 전체를 통하여, 동일하거나 일치하고 있는 부분들을 동일한 부재부호로 지정되어 있다는 것에 주의해야 한다.
앞서 언급된 종래 기술의 문제들을 서로 교차하는 적어도 2개의 홀로그램 스트립(31,32)들을 포함하고 있는 홀로그램 창(3)을 구비하고 있는 주사창, 상기 홀로그램 스트립(31,32)들에 의하여 회절된 레이저 주사광선(33,34)들을 정렬시키고 상기 광선(33,34)들을 상기 홀로그램 창(3)을 통하여 주사장치 밖으로 투사하는 광학장치, 그리고 상기 홀로그램 창(3)의 홀로그램 스트립(31,32)들을 통하여 판독되는 물품으로 부터 도달된 산란 신호광선을 감지하기 위하여 주사장치안에 설치된 광학검출기로 구성되어 있는 레이저 광선 주사장치에 의하여 제거된다.
하부의 제1홀로그램 스트립과 상부의 제2홀로그램 스트립이 후자위에 전자가 단순히 겹쳐 쌓여 있다면, 밑으로 부터 상부 홀로그램 스트립상에 충돌된 주사광선의 일부는 2개의 홀로그램 스트립들의 교차점에서 하부 홀로그램 스트립에 의하여 간섭되는데, 이는 주사광선이 하부 홀로그램 스트립에 의하여 회절되기 때문이다. 또한, 하부 홀로그램 스트립에 의하여 형성된 주사광선은 상부 홀로그램 스트립에 의하여 교차점에서 회절된다. 그러므로, 연속 주사광선은 2개의 홀로그램 스트립들이 후자위에 전자가 단순히 겹쳐 쌓여 있다면 얻어질수 없다.
불연속 주사광선을 사용함으로써 바아 코우드를 판독하는 것은 가능하지만, 유감스럽게도 연속 주사광선이 사용된다. 연속 주사광선은 하부 홀로그램 스트립(31)에 의하여 회절된 주사광선(34)이 브래그 각(Bragg angle) 바깥의 입사각에서 상부 홀로그램 스트립(32)상에 충돌하고, 상부 홀로그램 스트립(32)에 의하여 회절된 주사광선(33)이 브래그 각 바깥의 입사각에서 하부 홀로그램 스트립(31)상에 충돌하는 배열에 의하여 얻어질 수 있는데, 그것에 의하여 하부 홀로그램 스트립에 의하여 회절된 주사광선은 회절됨이 없이 상부 홀로그램 스트립을 관통하고, 상부 홀로그램 스트립에 의하여 회절된 주사광선은 회절됨이 없이 하부홀로그램 스트립을 관통한다.
이 배열을 써서, 주사창 표면과 주사선들이 교차하는 평면 사이의 공간(h)가 삭제될 수 있는데, 이는 종래 기술에서처럼 홀로그램 창 표면위의 높이(h)의 평면에서의 패턴을 형성하는 것 대신에, 서로 교차하는 주사선들에 의하여 만들어진 주사 패턴이 홀로그램 창에 형성되기 때문이다. 따라서, 상기 언급된 배열을 이용하는 홀로그램 주사장치는 주사창에 매우 근접한 창덮개를 정렬시킬 수 있어서 주사장치의 높이를 감소시킬 수 있다.
브래그 각이 제14a도, 제14b도 및 제14c도에 관하여 이하에 설명되어 있다. 광선의 간섭무늬(103)들은 홀로그램(102)안에 형성된다. 홀로그램(102)을 통과하는 광선의 회절방향은 간섭무늬(103)들의 패턴에 따라서 결정된다. 각 간섭무늬(103)들은 제14b도에 예시된 바와 같이 홀로그램(102)의 횡단면으로 경사진다. 입사광선(104)이 홀로그램 (102)상에 조사될 때, 상기 광선(104)은 회절된 광선(105)과 같이 설정된 방향을 향하여 간섭무늬(103)들에 의하여 회절된다. 회절광선(105)의 방향은 홀로그램의 수직 횡단면에서의 간섭무늬의 경사각에 관계없이 입사 광선(104)의 입사각와 홀로그램표면상의 무늬의 패턴에 의존한다. 회절광선의 각θ2는 입사면 θ1에 따라서 변한다.θ 1이θ 2와 같을대 브래그 조건(Bragg condition)은 만족되고, 따라서 회절효율은 최대화 한다. 브래그 조건을 만족시킬때의 홀로그램(102)에 대한 입사광선(104)의 입사각θ는 브래그 각 이라 호칭된다. 그러므로, 브래그 각θ B는 간섭무늬에 관하여 입사각θ 1과 회절각θ 2이 일치하는 브래그 조건을 만족할때에 홀로그램에 대한 홀로그램상으로의 입사광선의 입사각으로 한정된다.
홀로그램(102)에 충돌하는 입사광선(104)의 일부는 관통광선(106)(대쉬라인으로 도시됨)과 같이 회절됨이 없이 관통한다. 관통광선(106)의 양은 광선(104)의 입사각θ의 브래그 각θ B로 부터의 거리에 따라서 증가하는데, 이는 제14c도의 도표에 표시되어 있다. 횡좌표는 홀로그램의 충돌하는 광선의 입사각을 그것에 관하여 나타내고 있으며, 종좌표는 회절효율을 나타낸다. 실선은 브래그 각θ B에서 그것의 광량(광도)가 최대로 되는 회절광선을 나타낸다. 대쉬라인은 브래그 각θ B에서 그것의 광량(광도)이 거의 제로이고 입사각의 브래그 각θ B로 부터의 거리에 따라서 증가하는 관통광선(106)을 나타낸다.
본 발명은 상기 언급된 홀로그램의 특성을 이용한다. 본 발명에 따라서, 복수의 홀로그램층들이 주사창에 제공되어 있어서, 특정의 홀로그램층에 의하여 회절되는 입사광선은 회절됨이 없이 다른 홀로그램층들을 관통하며, 특정의 홀로그램층에 의하여 회절된 광선은 다른 홀로그램층들에 관하여 광선의 입사각을 브래그 각으로 부터 떨어지게 함으로써 회절됨이 없이 다른 홀로그램층들을 관통한다. 실제로, 그것은 회절광량 비율이 입사광량의 약 10분의 1이기만 하면 입사각을 브래그 각으로 부터 멀리 떨어지게 하기에 충분하다.
본 발명의 실시예들은 도면들에 관하여 이하에 설명될 것이다. 제2도는 본 발명의 제1실시에의 사시도, 제3도는 본 발명의 제2실시예의 사시도, 제4도는 본 발명의 제3실시예의 사시도, 그리고 제5도는 본 발명의 제4실시예의 사시도이다.
제2도에 있어서, 홀로그램 창(4)는 투명기체(43), 이를테면 유리판상에 형성된 제1홀로그램 스트립(41)과, 투명기체(44), 이를테면 유리판상에 형성된 제2홀로그램 스트립(42)으로 구성되어 있다. 제1홀로그램 스트립(41)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(41a 및 41b)들로 구성되어 있다. 제2 홀로그램 스트립(42)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램(42a 및 42b)들로 구성되어 있다. 홀로그램 창(4)은 홀로그램 스트립(41 및 42)들이 서로 교차하는 그러한 방식으로 2개의 투명기체(43 및 44)들을 서로 고정시킴으로써 조립되어 있다.
그러한 홀로그램 창(4)을 써서, 홀로그램 스트립(41a)에 조사된 주사광선은 그것에 의하여 회절되어 상부 홀로그램 스트립(42)에 관하여 브래그 각 바깥에 있는 회절주사광선의 방향인 회절주사광선(45a)과 같이 그것으로 부터 전달한다. 그러므로, 하부 홀로그램 스트립(41a)에 의하여 회절된 주사광선(45a)은 투명기체(44)와 그 위에 형성된 홀로그램 스트립(42)을 회절함이 없이 관통하여서, 연속주사선(46a)을 투사(tracing)한다. 비슷하게, 홀로그램 스트립(41b)에 조사된 주사광선은 그것에 의하여 회절되어 상부 홀로그램 스트립(42)에 관하여 브래그 각 바깥에 있는 회절주사광선의 방향인 회절주사 광선(45b)와 같이 그것으로 부터 전달한다.
그러므로, 홀로그램 스트립(41b)에 의하여 회절된 주사광선(45b)은 투명기체(44)와 그위에 형성된 홀로그램 스트립(42)을 회절함이 없이 관통하여서, 연속 주사선(46b)을 투사한다.
다른 한편으로 홀로그램 스트립(41)에 관하여 브래그각 바깥에 있는 주사광선의 방향인 주사광선은 하부기체(43)와 그위에 형성된 홀로그램 스트립(41)을 회절됨이 없이 관통하여 상부 홀로그램 스트립(42)중의 하나, 예를 들면 홀로그램 스트립(42a)상에 충돌한다. 홀로그램(42a)에 충돌된 주사광선은 그것에 의하여 회절되어 연속 주사선(48a)을 투사하는 회절주사광선(47a)과 같이 그것으로 부터 전달된다. 비슷하게 홀로그램 스트립(41)에 관하여 브래그 각 바깥에 있는 주사광선의 방향인 주사광선은 투명기체(43)와 그위에 형성된 홀로그램 스트립(41)을 회절됨이 없이 관통하여 다른 홀로그램 스트립(42b)상에 충돌한다. 홀로그램 스트립(42b)에 충돌된 주사광선은 그것에 의하여 회절되어 연속 주사선(48b)을 투사하는 회절주사광선(47b)와 같이 그것으로 부터 전달된다.
제3도에 있어서, 홀로그램 창(5)은 투명기체(53), 이를테면 유리판, 투명기체(53)의 하부표면에 입혀진 제1홀로그램 스트립(51)과, 투명기체(53)의 상부 표면에 입혀진 제2홀로그램 스트립(52)으로 구성되어 있다. 제1홀로그램 스트립(51)은 다른 회절방향을 가지는 2개의 홀로그램 스트립(51a 및 51b)들로 구성되어 있다. 제2홀로그램 스트립(52)은 다른 회절방향을 가지는 2개의 홀로그램 스트립(52a 및 52b)들로 구성되어 있다. 각 홀로그램 스트립(41, 42, 51 및 52)들은 훼이스형(phase-type)홀로그램 또는 릴리프형(relief-type)홀로그램이어도 좋다. 홀로그램 스트립(51a)상에 충돌된 주사광선은 그것에 의하여 회절되어 상부 홀로그램 스트립(52)에 관하여 브래그각 바깥에 있는 회절 주사광선의 방향인 회절주사광선(55a)와 같이 그것으로 부터 전달된다. 그러므로, 홀로그램 스트립(51a)에 의하여 회절된 주사광선(55a)은 투명기체(53)와 상부 홀로그램 스트립(52)을 홀로그램 스트립(52)에 의하여 회절됨이 없이 관통하여서, 연속주사선(56a)을 투사한다. 비슷하게, 다른 하부 홀로그램(51b)상에 충돌된 주사광선은 홀로그램(51b)에 의하여 회절되어 상부 홀로그램 스트립(52)에 관하여 브래그각 바깥에 있는 회절주사광선의 방향인 회절 주사광선(55b)과 같이 그것으로 부터 전달된다. 그러므로 하부 홀로그램 스트립(51b)에 의하여 회절된 주사 광선은 투명기체(53)와 상부 홀로그램 스트립(52)을 회절됨이 없이 관통하여서, 연속주사선(56b)을 투사한다.
다른 한편으로, 홀로그램 스트립(51)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 홀로그램 창(5)에 충돌된 주사광선은 홀로그램 스트립(51)과 투명기체(53)를 홀로그램 스트립(51)에 의하여 회절됨이 없이 관통하여 홀로그램 스트립(52a)의 어느하나에 충돌된다.
주사광선은 홀로그램 스트립(52a)에 의하여 회절되고 연속 주사선(58a)을 투사하는 회절주사광선(57a)와 같이 그것으로부터 전달된다.
비슷하게, 홀로그램 스트립(51)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 홀로그램 창(53)에 충돌된 다른 하나의 주사광선은 투명기체(53)와 홀로그램 스트립(51)을 홀로그램 스트립(51)에 의하여 회절됨이 없이 관통하여 상부 홀로그램 스트립(52b)의 다른 하나에 충돌된다.
주사광선은 홀로그램 스트립(52b)에 의하여 회절되고 연속 주사선(58b)을 투사하는 회절주사광선(57b)과 같이 그것으로 부터 전달된다.
상기 언급된 홀로그램 창(4 또는 5)을 구비하여 제공된 홀로그램 주사장치는 홀로그램 창 위로 근접된 주사선들의 주사 패턴을 정렬시키기 위한 공간(h)를 필요로 하지 않아서 주사장치의 높이를 낮출수 있게 한다.
바아 코우드(17)는 광학주사장치(10)에 의하여 레이저 광점을 움직임으로써 그리고 반사경(13)과 정지 홀로그램(2)을 경유하여 바아 코우드의 표면상으로 이동 레이저 광선을 조사시킴으로써 주사광선(16)에 의하여 주사된다는 것에 주의해야 한다. 그러므로, 주사광점의 이동범위는 광경로를 따라서 섹터를 닮기 위하여 넓혀져 있다.
그러므로 바아 코우드(17)에서의 광점의 주사범위는 주사장치(10)에서의 광선의 주사각이 똑같으면 주사장치(10)로부터 바아 코우드(17)까지의 거리의 줄임에 따라서 좁혀진다.
그러므로, 정지 홀로그램과 바아 코우드(17) 사이의 거리를 줄임으로써 주사장치의 높이를 낮추기 위한 시도는 한계가 있는데, 이는 설정된 그리고 충분한 거리가 광학 주사장치(10)과 바아 코우드(17) 사이에서 요구되기 때문이다.
제4도 및 제5도에 예시되어 있는 실시예들은 광학 주사장치(10)과 바아 코우드(17) 사이의 거리를 줄이지 않고 주사장치의 높이를 더욱 더 낮출수 있게하고 있다.
제4도에 있어서, 홀로그램 창(6)은 하부 투명기체(43) 위에 형성된 제1하부 홀로그램 스트립(41)과 상부 투명기체(44) 위에 형성된 제2상부 홀로그램 스트립(42)으로 제2도의 실시예와 비슷하게, 구성되어 있다.
제1홀로그램 스트립(41)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(41a 및 42b)들로 구성되어 있다.
제2홀로그램 스트립(42)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(42a 및 42b)들로 구성되어 있다.
주사광선(61)을 상부 투명기체(44) 안으로 도입시키기 위한 홀로그램(62)은 그것의 모서리에 제공되어 있다. 또한, 주사광선(63)을 하부 투명기체(43) 안으로 도입시키기 위한 홀로그램(64)은 그것의 모서리에 제공되어 있다.
주사광선(61)은 홀로그램(62)을 통하여 투명기체(44) 안으로 도입되어 그안으로 전달되어서 그 안에서 홀로그램 스트립(42a 또는 42b)까지 전반사들을 반복한다.
투명기체(44) 안에서 전달되는 동안에, 주사광선(61)의 이동주사 범위는 넓혀진다. 또한, 주사광선(63)은 홀로그램(64)을 통하여 투명기체(43) 안으로 도입되어, 그안에서 홀로그램 스트립(41a 또는 41b)까지 전반사를 반복하면서 그안에서 전달된다.
투명기체(43) 안에서 전달되는 동안에, 주사광선(63)의 이동주사범위는 넓혀진다.
다시 말해서, 주사범위를 넓히기 위하여 요구되는 거리, 즉 광점의 이동범위는주사광선이 전반사들을 반복하면서 전달하는 각각의 투명체 안에서 얻어지고, 따라서 상기 언급된 실시예들과 비교하였을때 주사장치의 높이를 더욱 더 감소시키는 것을 가능하게 하는 동시에, 그것의 유리한 특징들을 유지시킬 수 있다.
제5도에 있어서, 홀로그램 창(5)은 투명기체(53)의 하부표면에 형성된 제1홀로그램 스트립(51)과, 투명기체(53)의 상부 표면에 형성된 제2홀로그램 스트립(52)으로 구성되어 있다. 홀로그램 스트립(51)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(51a 및 51b)으로 구성되어 있다. 또한, 제2홀로그램 스트립(52)은 다른 회절방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(52a 및 52b)들로 구성되어 있다. 바닥 반사경(71)과 복수의 측면 반사경(72 및 73)들은 홀로그램 창(5) 밑에 배치되어 있다. 대략 홀로그램 창(5)에 평행한 주사광선(74)은 측면반사경(72 및 73) 상에 충돌하고, 각각의 반사경(72 및 73)에 의하여 반사되어, 바닥 반사경(71)에 의하여 더욱 반사되고, 다음에 홀로그램 스트립(51 또는 52)으로 전달된다.
광학 주사장치로부터의 본래의 거리에서 측면반사경(72 및 73)을 배치시킴으로써, 광학 주사장치(10)와 바아 코우드(17) 사이의 거리를 줄이지 않고 주사장치의 높이를 더욱 더 낮출 수 있게됨과 동시에, 제3도의 실시예의 유리한 특징들을 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따라서 홀로그램 창이 적용되는 레이저 광선 주사장치는 제6도 내지 제9도에 관하여 이하에 설명된다.
제6도는 본 발명에 따른 레이저 광선 주사장치의 외부 사시도, 제7도는 제6도의 주사장치의 부분 분해도, 제8도는 제6도의 주사장치의 광학장치의 조립 사시도, 그리고 제9도는 제6도의 주사장치의 광경로의 개략도이다.
제6도에 있어서, 플라스틱 케이스(80)는 상부덮개(81)와 하부상자(82)로 구성되어 있다. 사각형 개구(83)는 상부 덮개(81)에 형성되어 있으며, 냉각팬(fan)을 위한 복수의 슬리트(slit)들로 형성된 통풍구멍(84)은 하부상자(82)의 한쪽 측면에 제공되어 있다. 바아 코우드가 판독되거나 그렇지 않은 것을 표시하기 위한 확인등은 상부 덮개(81) 상에 제공되어 있다.
*과 같은 형상의 개구를 구비하고 있는 창덮개(87)는 개구(83)의 위치에서 상부덮개(81) 안쪽에 배치되어 있다. 본 발명의 홀로그램 창은 창덮개(87) 안쪽에 배치되어 있다.
이와같이 본 발명자들은 높이가 85mm 이하(실제 또는 79mm)이고, 세로×가로치수가 250mm×310mm이하(실제로는 222mm×305mm)인 아주 작고 야무진 크기를 가지는 케이스(80)를 구비한 레이저 광선 주사장치를 창작하였다. 케이스(80)는 홀로그램 창(8), 뒤에 기술되어 있는 광학 주사장치와, 광학장치용 동력장치를 수용한다.
제7도에 예시되어 있는 바와같이 홀로그램 창(8)은 제2도의 2개의 층, 즉 그위에 형성된 홀로그램 스트립(41)(41a 및 41b)을 구비하고 있는 투명기체(43)와 그위에 형성된 홀로그램 스트립(42)(42a 및 42b)을 구비하고 있는 투명기체(44)에 추가하며 그위에 형성된 홀로그램 스트립(35)을 구비하고 있는 투명기체(37), 이를테면 유리판을 포함하고 있는 3층 구조이다. 상기 기체(37)의 3개의 층들은 서로 부착되고 있다. 부호 35는 다른 회절방향을 방향을 가지고 있는 2개의 홀로그램 스트립(35a 및 35b)로 구성되어 있는, 전체로서의 홀로그램 스트립을 가리킨다. 상기 홀로그램은 훼이스형 홀로그램 또는 표면 릴이프형 홀로그램이 될 수 있다.
홀로그램 창(8)의 겹쳐 쌓여진 상태에 있어서, 홀로그램 스트립(41, 42 및 35)들은 *의 형상으로 서로 교차하고 있다. 주사광선(36)이 홀로그램 스트립(35)에 의하여 회절된다면, 회절광선의 방향은 다른 2개의 홀로그램 스트립 (41 및 42)들에 관하여 브래그각 바깥에 있다. 또한, 홀로그램 스트립(41 및 42)의 어느하나에 의하여 회절되는 주사광선 홀로그램 스트립(35)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각으로 홀로그램(35)에 충돌한다.
제7도에 아래에 예시되어 있는 바와같이, 홀로그램 창(8)은 3면 반사경(88), 개구(89)를 구비하고 있는 오목 반사경(90), 광학 검출기(92)로 광선을 안내하기 위한 집광반사경(93), 5면을 가지고 있는 회전다면경(94)과, 다면경(94)을 구동시키기 위한 모우터(95)로 구성되어 있는 광학장치상에 배치되어 있다.
제8도는 홀로그램 창(8)(제8도에 도시되지 않음) 위에 배치되어 있는 창덮개(87)와, 상기 언급된 광학장치가 레이저 공급원(97)과 모우터(95)를 구동시키기 위한 동력 및 구동회로(도시안됨)들과 함께 또한 장착되어있는 베이스상에 장착되어 있는 헬륨-네온(He-Ne) 레이저 공급원(97)을 예시하고 있다.
소형 반사경(98)은 제9도에 예시되어 있는 바와같이 오목 반사경(90) 뒤에 배치되어 있어서 그것의 개구(89)에 면하고 있다. 광학장치, 레이저 공급원(97) 및 동력회로는 제6도의 케이스(80) 안에 조립되어 수용되어서, 본 발명에 따른 홀로그램 주사장치를 구성한다.
본 발명에 따른 레이저 광선 주사장치의 광선경로 모드(mode)는 제9a도 및 제 9b도에 관하여 이하에 기술한다.
레이저 공급원(97)은 반사경(99)(제7도 참조)에 의하여 반사되고 다면경(94)의 측면으로부터 오목반사경(90) 쪽으로 전달되는 레이저 광선을 방사한다. 제9a도에 예시되어 있는 바와같이, 레이저 광선 ①은 오목반사경(90)의 개구(89)를 통하여 소형 반사경(98) 상에 충돌하고, 오목 반사경(90) 뒤의 소형 반사경(98)에 의하여 반사되어, 반사광선 ②와 같이 개구(89)를 통하여 다면경(94)에 전달된다.
반사광선 ②은 다면경(94)의 측면들 상에 충돌한다. 광선 ②은 다면경(94)의 각 측면의 반사경에 의하여 반사되어, 광선이 충돌하는 반사경 표면의 경사 및 회전에 따라서, 주사광선 ③ 또는
Figure kpo00002
와 같이 그것으로부터 측면반사경(88)으로 전달된다. 각 주사광선 ③,
Figure kpo00003
은 3면 반사경(88)을 횡단하여 이동하고 측면 반사경(88)과 바닥 반사경(91)에 위하여 반사되어, 홀로그램 창(8)에 의하여 회전되는 반사광선 ④,
Figure kpo00004
과 같이 홀로그램 창 쪽으로 전달되어서, 주사광선 ⑤,
Figure kpo00005
과 같이 그것으로 부터 선결(先決)된 방향으로 전달된다. 주사광선 ⑤ 및
Figure kpo00006
들은 선결된 주사 패턴을 형성한다.
바아 코우드로부터의 산란 신호광선은 주사 광선 방향의 반대 방향으로 전달되어 광선경로 ⑤,
Figure kpo00007
→④,
Figure kpo00008
를 따라서 홀로그램(8)과 바닥 반사경(91)을 통하여 측면 반사경(88)으로 돌아간다. 산란 신호 광선은 측면 반사경(88)에 의하여 반사되어 제9b도에 예시되어 있는 바와같이 신호광선이 오목 반사경(90)이 안쪽 반사경 표면으로 반사되는 다면경(94)으로 전달된다.
오목 반사경(90)에 의하여 반사된 신호광선은 반사경(93)을 경유하여 광학 검출기(92) 쪽으로 집광되어 광학 검출기에 의하여 바아 코우드로 부터의 신호광선으로서 감지된다.
낮은 높이를 가지고 있는 작고 야무진 홀로그램 주사장치는 상기 언급된 배열로써 실현될 수 있다.
상기 언급된 바와같이, 본 발명에 따라서 바아 코우드 판독기의 높이 감소를 가능하게 하는 홀로그램 주사장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 회절 광선에 의한 주사패턴의 일례는 제13도에 예시되어 있다. 레이저 주사 장치의 주사창(100)제6도의 홀로그램 창(8)에 해당)은 각층들 사이에 배치되어 있는 투명 기체를 통하여 하나가 다른 하나 위에 겹쳐 쌓여있는 홀로그램의 3개의 층들로 구성되어 있다. 각 홀로그램 창은 나란히 배치되어 있는 2개의 평행한 홀로그램 스티립들로 구성되어 있다. 한층의 홀로그램 스트립들은 주사창(100)의 중앙 영역에서 다른 층들의 홀로그램 스트립들과 교차한다. 레이저 광선을 광학 주사장치의 배열에 따라서 설정된 순서대로 3개의 층으로 겹쳐 쌓여져 있는 6개의 홀로그램 스트립들을 주사하여, 창(100)의 6개의 홀로그램에 상응하는 6개의 주사선(a 내지 f)들을 투사한다.
하나의 홀로그램층에 의하여 회절된 주사광선은 다른 2개의 홀로그램층에 의하여는 회절되지 않고 창으로부터 설정된 방향으로 연속 주사광선으로서 투사된다. 창(100)으로 부터 방사된 회절주사광선은 창(100) 상의 주사선(a 내지 f)들에 각각 상응하는 영상 투영 평면(101)상의 주사선 (a' 내지 f')들을 투사한다.
예를들면, 창(100)을 비스듬하게 횡단하는 주사광선(a)은 홀로그램 스트립에 의하여 회절되어 수직평면(101)상의 수직 주사선(a')을 투사한다.
상기 주사 패턴의 배열을 써서, 바아 코우드의 높이, 위치 및 방향에 관계없이, 적어도 한개의 주사광선에 의하여 주사창 위의 바아 코우드를 비추고 판독하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 주사광선들이 방사되는 주사창, 주사창을 구성하고 있는 복수의 홀로그램층, 그리고 각 홀로그램층을 주사하고 있는 레이저 광선의 투사가 다른 홀로그램층들의 그것과 주사창에서 교차하는 그러한 방식으로 레이저 광선을 홀로그램층들상에 충돌시키기 위한 광학 장치를 구비하고 있는 레이저광선 주사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주사창은 2개의 평행한 홀로그램 스트립들을 각각 구비하고 있으면서 하나의 층의 홀로그램 스트립들이 다른 층들의 홀로그램 스트립들과 교차하는 그러한 방식으로 정렬되어 있는 3개의 홀로그램층들로 구성되어 있는 것을 특징을 하는 레이저 광선 주사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 홀로그램층들중의 하나에 충돌되고 그것에 의하여 회절된 레이저 광선은 다른 층들에 의하여 회절됨이 없이 그것을 관통하기 위하여 다른 층들의 홀로그램 스트립들에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 다른 홀로그램층들에 충돌하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  4. 제 1 및 제2홀로그램(31, 32)들을 구비하고 있는 홀로그램 창(3)에 의하여 구성된 주사창을 구비하고 있는 레이저 광선 주사장치에 있어서, 레이저 주사광선(33, 34)들은 홀로그램(31, 32)들 중 하나에 의하여 회절되어 판독되어 물체에 충돌하기 위하여 주사장치로부터 홀로그램 창(3)을 통하여 전달되며, 물체로부터 반사된 산란 신호광선은 홀로그램 창(3)의 홀로그램(31, 32)들을 통하여 주사장치안으로 되전달되어 주사장치안에 설치되어 있는 광학 검출기에 의하여 감지되는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 각 홀로그램은 스트립 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 주사광선(33, 34)들의 경로는 제1홀로그램 스트립(31)에 의하여 회절된 주사광선(34)이 제2홀로그램 스트립(32)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 제2홀로그램 스트립(32)에 충돌하고, 제2홀로그램 스트립(32)에 의하여 회절된 주사광선(33)이 제1홀로그램 스트립(31)에 관하여 브래각 바깥의 입사각을 가지고 제1홀로그램 스트립(31)에 충돌하는 그러한 방식으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 제 1 및 제 2홀로그램 스트립(31, 32)들은 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들이 서로 교차하는 그러한 방식으로 기체들이 서로 겹쳐져서 부착되어 있는 각 투명 기체들상에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선주사장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들은 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들이 서로 교차하는 그러한 방식으로 투명기체의 상부와 하부에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 제3홀로그램 스트립(35)은 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들에 추가하여 더 제공되어 있으며, 주사광선(33, 34 및 36)들의 경로는 제3홀로그램 스트립(35)에 의하여 회절된 주사광선(36)이 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들 상에 충돌하고, 제 1 및 제2홀로그램 스트립(31, 32)들에 의하여 회절된 주사광선(33, 34)들이 제3홀로그램 스트립(35)에 관하여 브래각 바깥의 입사각을 가지고 제3홀로그램 스트립(35) 상에 충돌하는 그러한 방식으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 홀로그램 창(3)의 제1, 제 2 및 제3홀로그램 스트립(31, 32, 35)들은 제1, 제2 및 제3홀로그램 스트립(31, 32, 35)들이 서로 일직선으로 정렬됨이 없이 서로 교차하는 그러한 방식으로 기체들이 서로 겹쳐져서 부착되어 있는 각 투명 기체상에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 주사장치안에는 레이저 광선 공급원, 주사광선과 같은 레이저 광선을 전달하기 위하여 레이저 광선 공급원으로 부터의 레이저 광선을 홀로그램 창(3)과 거의 평행한 평면으로 방향을 바꾸기 위한 회전 다면경, 주사장치의 바닥측면쪽으로 다면경으로 부터의 광선을 반사시키기 위한 제1측면 반사경, 그리고 제1측면 반사경으로 부터의 광선은 홀로그램 창(3)쪽으로 반사시키기 위하여 홀로그램 창(3)과 거의 평행으로 있는 바닥 반사경을 포함하고 있는 평향 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 편형 장치는 개구를 구비하고 있으면서 제1측면 반사경 가까이에 배치되어 있는 오목 반사경과, 상기 오목반사경 뒤에 배치되어 있고 상기 개구에 면해있는 제2의 소형 측면 반사경으로 구성되어 있으며, 레이저 광선 공급원으로 부터의 레이저 광선은 오목 반사경의 개구를 통과하여 오목반사경뒤의 제2의 소형 측면 반사경상에 충돌해서 제2의 소형 측면 반사경에 의하여 반사되어 상기 개구를 다시 지나 다면경, 제1측면 반사경 및 바닥 반사경에 의하여 홀로그램 창(3)으로 전달되고 홀로그램 창으로부터 주사광선으로서 방사되며, 물체로부터 반사된 산란 신호광선은 홀로그램 창(3), 바닥 반사경, 제1측면 반사경 및 다면경을 통하여, 신호광선이 광학검출기쪽으로 반사되고 집광되는, 오목 반사경의 안쪽반사경 표면으로 되전달되는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  13. 제 5 항에 있어서, 홀로그램 창(3)은 85mm 이하의 높이와 250mm×310mm 이하의 세로 및 가로 치수를 가지고 있고, 주사 레이저 광선을 방사시키기 위한 장치와 광학 검출기를 수용하고 있는 사각형의 상자 형상의 케이스의 상부측면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저광선 주사장치.
  14. 서로 교차하고 있는 적어도 2개의 홀로그램 스트립(31, 32)들로 구성되어 있는 홀로그램 창을 구비하고 있는 레이저 광선 주사장치에 있어서, 주사광선통로는 제1홀로그램 스트립(31)에 의하여 회절된 주사광선(34)이 제2홀로그램 스트립(32)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 제2홀로그램 스트립(32)상에 충돌하고, 제2홀로그램 스티립(32)에 의하여 회절된 주사광선(33)이 제1홀로그램스트립(31)에 관하여 브래그각 바깥의 입사각을 가지고 제1홀로그램 스트립상에 충돌하는 그러한 방식으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
  15. 주사광선들이 방사되는 주사창을 구비하고 있으며, 레이저 광선 공급원 및 레이저 광선 공급원으로부터의 레이저 광선으로부터 주사 광선들을 정렬시키고 주사장치밖으로 주사 광선들을 방사시키기 위한 광학 주사장치를 수용하고 있는 케이스를 포함하고 있는 레이저 광선 주사장치에 있어서, 상기 케이스의 높이는 85mm 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 광선 주사장치.
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