KR920004359B1 - Optical scanning system for barcode reader - Google Patents

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Abstract

The system includes a laser beam source (11), and a collimating lens (12) for collimating the laser beams of the laser beam source. Reflecting mirrors (13)(14) reflect the collimated laser beams, and a hologram disc (15) generates two sets of diffracted beams from a single source of laser beams. Two reflecting mirrors (16)(17) reflect the diffracted beams to a mirror set (18), and two polarizing plates (19)(20) determine the polarizing direction of the scanning beams which are scattered by bar codes (B). The scattered beams which have been converted to parallel beams by the hologram disc (15) are focused by a focusing lens (21), and another reflecting mirror (22) separates the focused beams into two parallel components. The two sets of the parallel beams are detected by two detectors, and a signal processing circuit (25) analyzes and processes the detected beams.

Description

바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템Optical Scanning System for Barcode Readers

제 1 도는 종래의 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a conventional optical scanning system for a barcode reader.

제 2 도는 본 발명에 의한 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템의 구성도.2 is a block diagram of an optical scanning system for a barcode reader according to the present invention.

제 3a, b 도는 종래 및 본 발명의 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템에 적용되는 홀로그램디스크의 평면도.3a, b is a plan view of a hologram disk applied to the conventional and optical scanning system for bar code reader of the present invention.

제 4 도는 본 발명의 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템에 적용되는 홀로그램디스크의 작용도.4 is an operation diagram of a hologram disk applied to the optical scanning system for a barcode reader of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 레이저 광원부 12 : 시준용렌즈11 laser light source 12 collimating lens

13, 14 : 반사경 15 : 홀로그램디스크13, 14 reflector 15: hologram disk

16, 17 : 반사경 18 : 미러세트16, 17: mirror 18: mirror set

19, 20 : 편광판 21 : 집속용렌즈19, 20: polarizer 21: focusing lens

22 : 편광부분반사경 23, 24 : 검지기22: polarized partial reflector 23, 24: detector

25 : 신호분석처리회로25: signal analysis processing circuit

본 발명은 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템에 관한 것으로, 특히 1개의 입사광에 대하여 2개의 주사광을 생성하여 바코드의 스캐닝 효율을 월등하게 향상시킬 수 있게 한 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning system for a barcode reader, and more particularly, to an optical scanning system for a barcode reader that generates two scanning lights for one incident light to significantly improve the scanning efficiency of the barcode.

종래의 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템은 제 1 도에 도시한 바와 같이, 레이저 광을 발생시키는 레이저 광원부(1)와, 레이저광원부(1)에서 발생된레이저광을 시준하는 시준용렌즈(2)와, 시준된 빛을 반사시키는 반사경(3)(4)과, 반사경(3)(4)으로부터 입사된 빛을 회절 및 주사시키는 홀로그램디스크(5)와, 홀로그램디스크(5)에 의하여 회절주사된 회절광을 여러 각도로 반사시켜 주사패턴을 형성하는 미러세트(mirror set)(6)와, 바코드(B)로부터 산란된 광을 반사경(4)으로부터 받아 집속시키는 집속렌즈(7)와, 집속렌즈(7)에 의하여 집속된 산란광을 검지하는 검지기(detector)(8)와, 검지된 신호를 분석 처리하는 신호분석 처리회로(9)로 구성된다. 도면중 미설명부호 10은 반사경을 보인 것이다.The conventional optical scanning system for a barcode reader includes a laser light source unit 1 for generating laser light, a collimating lens 2 for collimating laser light generated by the laser light source unit 1, as shown in FIG. Diffraction diffracted by the reflector (3) (4) for reflecting the collimated light, the hologram disk (5) for diffracting and scanning the light incident from the reflector (3) (4), and the hologram disk (5) A mirror set 6 for reflecting light at various angles to form a scanning pattern, a focusing lens 7 for focusing the light scattered from the barcode B from the reflector 4, and a focusing lens ( And a detector 8 for detecting scattered light focused by 7) and a signal analysis processing circuit 9 for analyzing and processing the detected signal. In the drawings, reference numeral 10 shows a reflector.

상기 홀로그램디스크(5)는 제 3a 도에 도시한 바와 같이, 회절각도가 각각 다르고 1개의 입력광에 대하여 1개의 주사선을 출력시키는 7장의 홀로그램(H1, H2,…H7)으로 구성된다.As shown in FIG. 3A, the hologram disk 5 is composed of seven holograms H1, H2, ... H7 which have different diffraction angles and output one scanning line for one input light.

상기한 바와 같은 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템은 레이저 광원부(1)에서 발생된 레이저 광은 시준용렌즈(2) 및 반사경(3)(4)을 통과하여 홀로그램디스크(5)에 수직으로 입사된다. 이와 같이 홀로그램디스크(5)로 입사된 빛은 홀로그램에 의하여 회절되어 1개의 회전광(a)을 발생시키며, 이때 홀로그램디스크(5)가 회전됨에 따라 회절광(a)은 일정 궤적을 그리며 회전하여 미러세트(6)를 통과하면서 주사패턴을 형성하게 된다.In the optical scanning system for a barcode reader as described above, the laser light generated by the laser light source unit 1 passes through the collimating lens 2 and the reflector 3 and 4 and is incident perpendicularly to the hologram disk 5. As such, the light incident on the hologram disk 5 is diffracted by the hologram to generate one rotating light a. At this time, as the hologram disk 5 is rotated, the diffracted light a rotates while drawing a predetermined trajectory. Scan patterns are formed while passing through the mirror set 6.

또한, 바코드(B)에 의하여 산란된 주사광(b)은 역순으로 미러세트(6), 홀로그램디스크(5) 및 반사경(4)을 거쳐 집속렌즈(7)에서 집속되며, 집속렌즈(7)에서 집속된 주사광은 검지기(8)에 의하여 검지되고, 그 신호가 신호분석처리회로(9)로 입력되어 분석, 처리된다.Further, the scanning light b scattered by the barcode B is focused in the converging lens 7 via the mirror set 6, the hologram disk 5 and the reflecting mirror 4 in the reverse order, and the condenser lens 7 The scanning light focused at is detected by the detector 8, and the signal is input to the signal analysis processing circuit 9 for analysis and processing.

상기한 바코드(B)의 스캐닝시 주사패턴의 갯수가 많으면 많을수록 바코드(B)를 스캐닝할 수 있는 효과가 커지게 된다.The greater the number of scanning patterns when scanning the bar code B, the greater the effect of scanning the bar code B.

그러나 상기한 바와 같은 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템은 주사패턴의 갯수를 늘이기 위하여서는 홀로그램디스크(5)의 직경이 커야 할 뿐만 아니라 회전속도(RPM)은 매우 증가하게 됨으로써 광학시스템의 부피가 커지게 되고 고가의 정밀 모터가 필요로 하는 단점이 있었다.However, in order to increase the number of scanning patterns, the optical scanning system for a barcode reader as described above requires not only the diameter of the hologram disk 5 to be large, but also the rotational speed (RPM) increases so that the volume of the optical system becomes large. There was a disadvantage that expensive precision motors were required.

또한, 대형 홀로그램디스크(5)가 고속으로 회전됨에 따라 흔들림 현상(wobble)이 발생되어 광학 시스템의 진동이 커지게 되며, 이로 인하여 주사선의 정확한 초점거리가 변하게 되므로 바코드(b)로부터 산란되는 산란광을 보다 정확하게 검지하지 못하게 됨으로써 광학시스템의 오동작이 발생되는 등의 여러 문제점이 있었다.In addition, as the large hologram disk 5 is rotated at a high speed, a wobble occurs and the vibration of the optical system increases, thereby changing the exact focal length of the scan line, thereby scattering light scattered from the barcode b. There are various problems such as malfunction of the optical system by not being detected more accurately.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 여러 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 1개의 입력광으로 2개의 주사광을 생성시키는 홀로그램을 이용하여 주사패턴의 갯수를 증가시킴으로써 바코드의 스캐닝 효율을 향상시킬 수 있도록 구성한 것인바, 이하 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the scanning efficiency of the barcode can be improved by increasing the number of scanning patterns by using a hologram that generates two scanning lights with one input light. It will be configured so that, when the present invention will be described by the accompanying drawings as follows.

제 2 도에 도시한 바와 같이, 레이저 광을 발생시키는 레이저 광원부(11)와, 레이저 광원부(11)에 발생된 레이저 광을 시준하는 시준용렌즈(12)와, 시준된 레이저 광을 반사시키는 반사경(13)(14)과, 반사경(13)(14)으로부터 입사되는 레이저광으로부터 2개의 회절광을 발생시키는 홀로그램디스크(15)와, 상기한 2개의 회절광을 반사시키는 반사경(16)(17)과, 반사경(16)(17)으로부터 각각 입사되는 2개의 회절광으로부터 주사패턴을 생성시키는 미러세트(18)와, 바코드(B)로부터 산란된 주사광(d)의 편광방향을 정하는 편광판(19)(20)과, 홀로그램디스크(15)에 의하여 평행광으로 변경된 산란광을 집속시키는 집속렌즈(21)와, 집속된 빛을 각각 2개의 편광성분으로 구분하는 편광부분 반사경(22)과, 각 편광성분의 신호를 검지하는 검지기(23)(24)와, 그리고 검지기(23)(24)로부터 전달되는 신호를 분석, 처리하는 신호분석 처리회로(25)로 구성된다.As shown in FIG. 2, a laser light source unit 11 for generating laser light, a collimation lens 12 for collimating the laser light generated in the laser light source unit 11, and a reflector reflecting the collimated laser light (13) (14), a hologram disk (15) for generating two diffracted light from laser light incident from the reflectors (13), (14), and a reflector (16) (17) for reflecting the two diffracted light described above. ), A mirror set 18 for generating a scanning pattern from two diffracted light incident from the reflecting mirrors 16 and 17, and a polarizing plate for determining the polarization direction of the scanning light d scattered from the barcode B 19) (20), a focusing lens (21) for focusing the scattered light changed into parallel light by the hologram disk (15), a polarization partial reflector (22) for dividing the focused light into two polarization components, respectively, From the detectors 23 and 24 for detecting the signal of the polarization component, and from the detectors 23 and 24, It consists of a signal analysis processing circuit 25 for analyzing and processing the transmitted signal.

상기 홀로그램디스크(15)는 제 3b 도에 도시한 바와 같이 동일한 크기를 갖는 6등분의 홀로그램(H', H'2…H'6)으로 구성하고 1개의 입력광에 의하여 각 홀로그램(H', H'2…H'6)에서 발생되는 2개의 회절광은 각각 다른 회절 각도를 갖도록 하되, 제 4 도에 도시한 바와 같이 W1; 평면파, W2, W3;발산구면파, θ1 ; W1와 W2가 이루는 각도, l1;발산구면파(W2)의 발산위치로부터 홀로그램 플레이트 중심까지의 거리, l2;발산구면파(W3)의 발산위치로부터 홀로그램 플레이트중심까지의 거리라고 하였을 경우, 주사광의 회절각도θ1,θ2은 40

Figure kpo00001
θ1
Figure kpo00002
50, 50
Figure kpo00003
θ2
Figure kpo00004
60의 조건의 만족하도록 제작한다.The hologram disk 15 is composed of six equal holograms H ', H' 2 ... H ' 6 having the same size as shown in FIG. 3B and each hologram H', by one input light. The two diffracted lights generated at H ' 2 ... H' 6 ) have different diffraction angles, respectively, as shown in FIG. 4; Plane wave, W2, W3; diverging spherical wave, θ1; The angle formed by W1 and W2, l1; the distance from the diverging position of the diverging spherical wave W2 to the center of the hologram plate, l2; the distance from the diverging position of the diverging spherical wave W3 to the center of the hologram plate θ1, θ2 are 40
Figure kpo00001
θ1
Figure kpo00002
50, 50
Figure kpo00003
θ2
Figure kpo00004
Manufactured to satisfy 60 conditions.

상기 편광부분 반사경(22)은 편광판(17)의 편광방향을 가진 성분이 투과될 수 있도록 방향을 선택하여 설치하되, 집속렌즈(21)와 집속렌즈(21)의 초점 중간에 설치하며, 상기 검지기(23)(24)는 집속렌즈(21)의 초점거리에 설치하는 것이 바람직하다.The polarizing part reflector 22 is selected and installed in such a way that the components having the polarization direction of the polarizing plate 17 can be transmitted therebetween. The polarizing part reflector 22 is installed between the focusing lens 21 and the focusing lens 21, and the detector The 23 and 24 are preferably provided at the focal length of the focusing lens 21.

또한, 상기 편광판(19)(20)은 각각의 편광방향이 상대적으로 수직하도록 각각 반사경(16)(17)의 상측에 설치하여 각 반사경(16)(17)에서 반사되어 홀로그램디스크(15)를 향하는 빛은 모두 각각 편광판(19)(20)을 거치도록 하며, 회절광이 지나는 궤적은 공간을 두어 회절광은 영향을 받지 않도록 한다.In addition, the polarizing plates 19 and 20 are installed above the reflecting mirrors 16 and 17 so that the polarization directions thereof are relatively vertical, respectively, and are reflected from the reflecting mirrors 16 and 17 so that the hologram disk 15 is formed. All of the light passing through the polarizing plate 19, 20, respectively, and the trajectory through which the diffracted light passes to leave a space so that the diffracted light is not affected.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다. 제 2 도에 도시한 바와 같이, 레이저 광원부(11)에서 발생되어 시준용 렌즈(12) 및 반사경(13)(14)을 거친 입력광은 홀로그램디스크(15)에 입사하여 2개의 회절광(C)(C')을 발생시키게 되며, 그 2개의 회절광(C)(C')은 각각 반사경(16)(17)에 의하여 반사된 다음, 주사패턴을 창출해 내는 미러 세트(18)에 입사하게 되고, 이에 따라 바코드(B)의 위치에 주사패턴을 형성하게 된다.Referring to the operation and effect of the optical scanning system for a barcode reader according to the present invention configured as described above are as follows. As shown in FIG. 2, input light generated by the laser light source unit 11 and passing through the collimating lens 12 and the reflecting mirrors 13 and 14 is incident on the hologram disk 15 to generate two diffracted light beams C. As shown in FIG. (C '), and the two diffracted light (C) (C') are reflected by reflectors 16 and 17, respectively, and then enter the mirror set 18 to create a scanning pattern. As a result, a scanning pattern is formed at the position of the barcode B.

이때, 2개의 주사선이 주사역할을 하게 되는바, 2개의 주사선 또는 2중의 1개의 주사선에 의하여 바코드(B)가 주사되며, 그 바코드(B)에서 산란된 산란광(b)은 주사경로의 역순으로 반사경(16)(17)에 입사되고, 반사경(16)(17)의 상측에 각각 설치된 편광판(19)(20)의 편광방향은 서로 수직하게 되므로 주사광에 의한 산란광(b)은 서로 수직한 편광방향을 갖게되며, 이후 홀로그램디스크(15) 및 반사경(14)을 거쳐 집속렌즈(21)에 집속된다.At this time, two scanning lines serve as a scanning role. The barcode B is scanned by two scanning lines or one of the two scanning lines, and the scattered light b scattered by the barcode B is in the reverse order of the scanning path. Since the polarization directions of the polarizing plates 19 and 20 which are incident on the reflecting mirrors 16 and 17 and respectively provided on the upper sides of the reflecting mirrors 16 and 17 are perpendicular to each other, the scattered light b caused by the scanning light is perpendicular to each other. It has a polarization direction, and is then focused on the focusing lens 21 via the hologram disk 15 and the reflector 14.

상기 집속렌즈(21)로 집속된 산란광(d)은 편광부분반사경(22)에 의하여 각 편광성분별로 검지기(23)(24)에서 검지되고, 그 검지기(23)(24)의 신호는 신호분석처리회로(25)로 각각 입력되어 통상적으로 각 주사선에 대한 주사결과를 분석, 처리하게 된다.The scattered light d focused by the focusing lens 21 is detected by the detectors 23 and 24 for each polarization component by the polarization partial reflector 22, and the signals of the detectors 23 and 24 are signal analyzed. Each input to the processing circuit 25 is typically to analyze and process the scanning results for each scanning line.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 바코드리더용 광학 스캐닝 시스템은 1개의 입력광에 대하여 홀로그램디스크에서 2개의 회절광을 생성함으로써 홀로그램디스크의 1회전으로 12개의 홀로그램을 가진 홀로그램디스크와 같은 효과를 낼 수 있으며, 이에따라 홀로그램디스크의 직경을 크게 할 필요가 없으므로 광학 스캐닝의 부피를 증대시키지 않으면서 스캐닝 효율을 향상시키는 이점이 있게 된다.The optical scanning system for a barcode reader of the present invention as described in detail above generates two diffracted light beams on a hologram disk for one input light, thereby producing the same effect as a hologram disk having 12 holograms in one rotation of the hologram disk. Therefore, there is no need to increase the diameter of the hologram disk, thereby increasing the scanning efficiency without increasing the volume of optical scanning.

또한, 저렴한 가격의 저속모터를 사용할 수 있으므로 제조원가를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 저속회전으로 홀로그램디스크의 흔들림 현상을 감소시킬 수 있으므로 진동에 대한 안정도도 향상되어 바코드의 검지능력을 향상시키는 등의 현저한 효과를 얻게 된다.In addition, it is possible to use low-cost low-speed motors, which not only reduce manufacturing costs but also reduce the vibration of the hologram disc due to low-speed rotation, which improves stability against vibrations, thus improving bar code detection ability. You get

Claims (3)

레이저 광을 발생시키는 레이저 광원부(11)와, 레이저 광원부(11)에서 발생된 레이저 광을 시준하는 시준용렌즈(12)와, 시준된 레이저 광을 반사시키는 반사경(13)(14)과, 반사경(13)(14)으로부터 입사되는 1개의 레이저 광으로부터 2개의 회절광(C)(C')을 발생시키는 홀로그램디스크(15)와 상기한 회절광(C)(C')의 주사패턴을 형성시키기 위하여 각각의 회절광(C)(C')을 미러 세트(18)로 반사시키는 반사경(16)(17)과, 바코드(B)로부터 산란된 주사광의 편광방향을 정하는 편광판(19)(20)과, 홀로그램디스크(15)에 의하여 평행광으로 변경된 산란광(d)을 집속시키는 집속용 렌즈(21)와, 집속되는 빛을 각각 2개의 평광성분으로 구분하는 편광부분 반사경(22)과, 각 편광성분의 신호를 검지하는 검지기(23)(24)와, 검지기(23)(24)로부터 전달되는 신호를 분석, 처리하는 신호분석처리 회로(25)로 구성됨을 특징으로 하는 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템.A laser light source unit 11 for generating laser light, a collimation lens 12 for collimating the laser light generated by the laser light source unit 11, reflectors 13 and 14 for reflecting the collimated laser light, and a reflector (13) Forms a scanning pattern of the hologram disk 15 for generating two diffracted lights C (C ') from one laser light incident from (14) and the diffracted light C (C') described above. Reflectors 16 and 17 reflecting each diffracted light C and C 'to the mirror set 18, and polarizing plates 19 and 20 for determining the polarization direction of the scan light scattered from the barcode B. ), A focusing lens 21 for focusing the scattered light d converted into parallel light by the hologram disk 15, a polarization partial reflector 22 for dividing the focused light into two flat light components, respectively, Signal analysis processing for analyzing and processing the detectors 23 and 24 for detecting signals of polarization components and the signals transmitted from the detectors 23 and 24. An optical scanning system for a bar code reader, characterized by consisting of a (25). 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램디스크(15)는 동일한 크기의 6등분 홀로그램(H', H'2…H'6)으로 구성됨을 특징으로 하는 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템.The optical scanning system of claim 1, wherein the hologram disk (15) is composed of six equal holograms (H ', H' 2 ... H ' 6 ) of the same size. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홀로그램디스크(15)는 주사광의 회절각도θ1,θ2은 40
Figure kpo00005
θ1
Figure kpo00006
50, 50
Figure kpo00007
θ2
Figure kpo00008
60인 것을 특징으로 하는 바코드 리더용 광학 스캐닝 시스템.The method of claim 1 or 2, wherein the hologram disk 15 is a diffraction angle θ1, θ2 of the scanning light is 40
Figure kpo00005
θ1
Figure kpo00006
50, 50
Figure kpo00007
θ2
Figure kpo00008
60 is an optical scanning system for a barcode reader.
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