(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からある距離に置かれた符号を読み取るための光学スキャナにおいて、
各々のグループが関連する所定の作動焦点距離を持つ、読み取り要素の複数のグループの配列（アレイ）と、
前記読み取り要素に隣接して配置され、少なくともその一つの液晶素子が読み取り要素の各グループに対応している選択可能な液晶素子の配列（アレイ）と、
前記光学スキャナが所定の選択された作動焦点距離で作動するところで対応する選択された要素を通して光を伝達するための対応する読み取り要素のグループを選択できるように、選択された液晶素子を活性化する手段と、から成ることを特徴とする光学スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なった光反射率部分を持つ電子光学的読み取りマーク、例えば、バーコード若しくはマトリックス配列の符号を読取るための光学スキャナに関する。特に垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを採用したデバイスに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ラベル上や製品の表面上に見られるバーコード符号のようなマークを読取るために、種々の光学スキャナおよび光学的走査システムが今まで開発されてきた。バーコード符号それ自体は、種々の幅の一連のバーが互いに種々の幅のスペースで結ばれ離間されて成るマークのコード化されたパターンであり、そのバーとスペースは、異なる光反射特性を持つ。走査システムにおける光学スキャナ（リーダ）は、図形マークを電気光学的に電気信号に変換し、物品とか幾つかの特性を書き込めるような英数字キャラクタにデコードされる。そのような特性は、典型的にはデジタル形式で提供され、販売処理、在庫管理、その他への適用のためデータプロセッシングシステムへの入力として用いられる。この種の一般的な走査システムのタイプは、これまで開示され、例えば、米国特許第4,251,798 号, 第4,369,361 号, 第4,287,297 号, 第4,409,470 号, 第4,760,248 号, 第4,896,026 号に開示されている。上記特許の幾つかに開示されているように、そのような走査システムの一例が、とりわけ手持ちの、ユーザーによるポータブルなレーザ走査デバイスとして示され、それはユーザーが読み取るべき目標符号に、デバイスの走査ヘッド、特に光ビームを狙い付けできる構成となっている。
【０００３】
レーザ走査型バーコードリーダの光源は、典型的には、ガスレーザもしくは、半導体レーザである。光源として半導体デバイスを使用することは、それらが小型で、低コスト、低電圧駆動であることから特に望ましい。光ビームは、目標距離で、あるサイズの光スポットを形成するように光学的に、典型的には光学アッセンブリにより修正される。目標距離での光スポットの横断面は、異なる光反射率の領域間、例えば符号のバーとスペース、の最小幅とほぼ同じであることが望ましい。少なくともあるバーコードリーダにおいては、異なる周波数の二つの光ビームを生成するため二つの光源を備える提案がされている。
【０００４】
本発明に示されたあるレーザバーコードスキャナは、発明者Krichever 等による米国特許第5,144,120 号に開示されており、それはミラーのないスキャナであって、レーザと光学系とセンサとを採用している。これらの構成要素の一つもしくはそれ以上の要素が、走査を効果的にするために、軸上あるいは平面で反復往復運動するためのドライブ上に搭載されている。
【０００５】
他の提案されたバーコードスキャナでは、光ビームでバーコード符号を走査するのに、機械的デバイスを用いるよりむしろ、電気的手段を用いている。定期的なシーケンスで一度に一つずつが駆動（活性化）される複数光源のリニアアレイは、走査ビームをシュミレートするため、そのバーコード符号上に結像し得る。複数光源の単一リニアアレイの代わりに、マルチラインアレイを使用して、マルチ走査ラインを作ることができる。そのようなスキャナは、Metlitsky 等による米国特許第5,258,605 号に開示されている。
【０００６】
典型的には、そのようなバーコードスキャナに用いられる半導体レーザは、端発光注入レーザ（edge-emitting injection laser ）で、その光ビームは、デバイスの研磨された端面上のｐ−ｎ接合領域から放射される。
物理的自然則から、これらの良く知られた端発光注入レーザは、ｐ−ｎ接合の薄い領域からビームを放射する。所定のパワー出力を出すため、ほんの小さいエリアだけがあり、そこで発生される熱は発散されなければならない。さらに、薄い源からの光ビームは、大きなビーム広がりをもち、それがフォーカシングを困難にして、結果的に、半導体レーザの機能が大きく変動してしまう。
【０００７】
最近開発されている半導体レーザとしては、垂直共振型面発光レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: ＶＣＳＥＬ) があり、それは、R.P.Schneider 等によるIEE PhotonicsTechnologyLetters,Vol.6,No.3,March 1994に発行された「Efficient Room-Temperature Continuous-Wave AlGaInP/AlGaAs Visible(670 nm) Vertical-Cavity Surface Emitting Laser Diodes 」に記載されている。米国特許第5,283,447 号、第5,285,466 号、第5,266,794 号、第5,319,496 号、第5,326,386 号を参照されたい。
【０００８】
そのＶＣＳＥＬは光ビームが発せられるに十分な面エリアを有する。そして、良く知られている端発光タイプの半導体レーザダイオードより、一次の発散が一層少ない。射出される光ビームは丸く、実質的に非点収差はない。さらに、重要な事だがＶＣＳＥＬは典型的に端発光タイプの半導体レーザダイオードよりもより低電力で駆動する。それゆえ、より熱が発生しにくい。
【０００９】
当該技術におけるよく知られた光ビーム走査システムでは、単一走査光ビームは、その表面にバーコード符号を持つ目標物に向ける光路に沿って、レンズあるいは他の光学部品によって指し向けられる。可動ビームスキャナは、光源そのものや光ビームの光路中に配置されたミラー等の走査構成要素の駆動手段により、一つの走査ラインまたは走査ラインの連続で、符号を横切るように光ビームを繰り返し走査することによって操作する。走査構成要素は、符号を横切るように光スポットを掃引させ、符号パターンを横切り走査ラインをトレースするか、またはスキャナの視野を走査するか、あるいはその両方をすることができる。
【００１０】
バーコードリーダシステムは、また、その符号から反射もしくは散乱された光を検知するセンサ若しくは光検知器を含む。光検知器若しくはセンサは、符号から反射し、あるいは発散して、検知され、電気信号に変換される光の一部を確実にとらえることが出来る視野を有するように、光路中でスキャナ内に位置づけられる。電気回路とソフトウエアは、電気信号を走査済の符号によって示されたデータのデジタル表現にデコードする。例えば、光検知器で生成されたアナログ電気信号は、デジタイザによってバーやスペースの物理的幅に対応した幅を持ったパルスまたは変調デジタル信号に変換される。そして、そのようなデジタル信号は、用いられた符号のシンボロジーに基づいて、その符号にエンコードされたデータのバイナリ表現にデコードされ、その後、それを表す英数字文字（Alpha numeric  characters)に変換される。
【００１１】
よく知られたバーコードリーダシステムのデコードのプロセスは、通常次のように働く。デコーダは、デジタイザからデジタル信号を変調したパルス幅を受け、ソフトウエアで提供されるアルゴリズムを受け取り、その走査のデコードを試みる。もし、走査で、スタート文字とストップ文字、およびそれらの間の文字が完全にデコードされたならば、デコード工程は終了し、読み取り成功のインジケータ（緑色の光の発光や警告音）が使用者に示される。そうでなければ、デコーダは次の走査を受け、完全に走査のデコードがなされるか、もうこれ以上走査しても有効でなくなるまで、デコーダはその走査の他のデコードを試みる。それから、そのような信号はシンボロジーにしたがって、その符号にコード化されているデータのバイナリ表現にデコードされ、そしてそれを表す英数字文字にデコードされる。
【００１２】
持ち運びできる光学スキャナは、バーコード符号を読取れる光学的装置のタイプばかりではない。他のタイプとしては、固体撮像アレイや電荷結像素子（ＣＣＤ）技術に基づく検知器とともに働くものがある。そのような従来技術の光学スキャナでは、検知器側は、通常、そのアレイやＣＣＤの前面にレンズで像が縮小されるため、読み取る符号よりも小さくなっている。符号の全域は、走査デバイスの光放射ダイオード（ＬＥＤ）のような光源からの光でみたされており、そのアレイの各々のセルは、そのセルの視野内のバーとスペースの存在を決めるためシーケンス的に読み出される。
【００１３】
ＣＣＤスキャナの作動範囲は、レーザベースのスキャナに比較してむしろ限られており、特にＬＥＤ照明源を有するＣＣＤベースのバーコードのため狭くなっている。ＣＣＤを使ったバーコードスキャナの他の特徴は、米国特許第5,210,398 号で説明されている。この先行技術には、二次元パターンで配列された情報の記号を読み取るＣＣＤタイプのスキャナにおいて用いられることが開示されている。
【００１４】
本発明の一般的な目的は、半導体基板上に設けられたバーコード読み取りのための光学スキャナを提供することにある。
本発明の他の目的は、走査パターンを生じるための運動ができるよう小枠アッセンブリ上に光照射と検知の要素を積載することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、光照射および／もしくは検知の要素のアレイを含む半導体基板に隣接したレンズアレイおよび／または液晶シャッタ要素アレイを提供する。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの目的は、照明光源として、垂直共振器型面発光レーザダイオードを用いる光学スキャナ、たとえばバーコードリーダを提供する。
本発明のさらにもう一つの目的は、複数の合焦を達成するためにＶＣＳＥＬアレイを用いて自動調整（すなわち、製造工程でのフォーカス工程を取り除く）を可能にする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的および以下に明らかにするであろう他の目的にあわせて、本発明の一つの特徴は、簡略に述べると異なる光反射率部分（例えばバーとスペースとが交互にあるバーコード符号）を有する記号を読取るための集積された光学スキャナにある。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、半導体基板上に配置された複数の光源を次々活性化することによる一連の光スポットで、その記号を含む視野を照明し、そしてその記号から反射された光強度変化を持つ反射光の電気信号を生成するため、その視野からの反射光を検知することによってバーコード符号のような記号を読取る方法にある。
【００１８】
さらに、本発明は、一つもしくはそれ以上の光ビームを放射する光源構成要素と、記号に向けて光路に沿って光ビームを指し向ける光指向構成要素と、ある視野を有し、記号から反射し光強度変化を有する反射光の少なくとも一部を検知するように働く固定光検知器構成要素とからなる、記号を読取るバーコードリーダを提供する。一つの光学的配列が、バーコードリーダの外に配置された異なる焦点面に対して走査し、記号に対し一連の独立した走査を提供するように機能することを提供する。
【００１９】
本発明では基板上に載置されマルチレーザビーム出力を生成するように配置された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と、光ビームによって走査を効果的にする走査配置と、目標からの反射光を検知するセンサとの構成からなる光学スキャナを提供する。
ＶＣＳＥＬの表面領域は、ダイオードの表面前面に直接、（例えば干渉もしくは屈折レンズの）光学構成要素を支持するために有用に使われる。光学構成要素の実装は、望ましいフォーカスを達成するため、組立中に便利になされ得る。ＶＣＳＥＬは、スキャナの使用において、ほんの短い間の集中照射にだけ使われ、ＶＣＳＥＬの消費電力をさらに減らすことができる。結果として、ＶＣＳＥＬの基板は、レーザのヒートシンクをそれ以上必要としない十分な熱消散を提供できるであろう。
【００２０】
本発明の特殊なある形態として、レーザの段階的な配列（a phased array）は、異なる位置における合焦された走査ビームを、定義したグループで配置することができる。代わってその走査は、単一走査ビームの効果を出すために、レーザダイオードの段階的配列を作動させることにより電気的になすことができる。これらは、選択的にもしくは所定の自動シーケンスにしたがって作動する。したがって、そのようなシステムが望ましいなら、複数ラインの走査が作り出されるか、あるいは、二つもしくはそれ以上のレーザの光ビームが、予め決められた目標面上に所定形状の光スポットを作り出すように開発される。
【００２１】
走査はまた、領域ポイントまたは複数のポイントで、物理的にレーザを動かすことにより生じさせることができる。それゆえ、両方の場合において、特にレーザの段階的配列の場合には、ＶＣＳＥＬによる低いパワー消費において、従来技術のデバイスを陵駕する利点がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本明細書及び特許請求の範囲で用いられる文言である「符号」は、広い意味で解釈されるべきであり、単にバーとスペースが交互になる符号パターンだけではなく、他のパターン、英数字の文字などとか、要するに、異なる光反射率を持つ部分からなる如何なる符号をもカバーするのである。
【００２３】
図１を参照して本発明の第１実施の形態を説明する。図１には、シリコン基板１２上にマウントされた集積ＧａＡｌＡｓ  ＶＣＳＥＬレーザダイオード１０を含む本発明によるデバイス構造の平面図が示されている。そのデバイス及び基板は、ここではまとめて“レーザ装置１４”として称することにする。そのレーザ装置１４は小枠アッセンブリ１６内に、一対のＴｉＮｉねじれヒンジ１８で支持されている、そのヒンジ部はそれぞれ基板１２と、小枠アッセンブリ１６の対向する面に固着されている。
【００２４】
電気接点２０，２０´は、それぞれのヒンジ１８に沿って通っている。一方の接点２０はＶＣＳＥＬ１０に接続され、離れた電源から電力を供給する。
ＶＣＳＥＬ１０の活性領域は、そのより感応の低い表面によって十分に保護されており、ＶＣＳＥＬ１０を有する基板１２をウエハー接合することが可能である。必要としない半導体エリア（ＳｉとＧａＡｌＡｓの両方）はその中央の島を定めるためエッチングして取り去ることができる。
【００２５】
図１のデバイスは、いずれの側もねじれヒンジ（蝶番）で枠体中に釣り下げられているが、カンチレバー（片持梁）構造でなされても良い。デバイスを物理的に動かすためのアクチュエータ機構には、十分な動きが十分円滑で、しかも適当な方法で役割を分け与えられる静電気、バイメタル、形状記憶、圧電、磁気、あるいはその他のよく知られた形態でも良い。米国特許出願第08/141,342号には、いろいろ小型化された可動アッセンブリが図示されている。それは、もっと一般的で、ぴんと張ったバンド、マイラ、その他の運動基質上に載置することもできる。レンズは焦点合せのために、ＶＣＳＥＬの頂部に備えられている。そのレンズは、干渉光学部品であり、ＶＣＳＥＬに“ウエハー接合”することができる。
【００２６】
図２を参照すると、バーコードリーダ３１のハウジング２９に配置された図１のレーザ装置１４が示されており、そのＶＣＳＥＬ１０は、デバイスの放射表面上に直接あるいは近接して載置されたレンズアレイ２４によって平行にされる発散光ビームを生成する。拡散体２６は、具体的には、ＶＣＳＥＬ１０が均一な照明を生成するために、平行光ビームの光路中で用いられる。拡散はどんな平行化をしなくても実行することができる。もし、光ビームの近くであれば、それは望ましく平行化されており、拡散しない。光ビームが拡散されているなら、その光ビームは目標の照明だけに用いられ、我々は、拡散のためＣＣＤアレイを必要とする。
【００２７】
平行化されているか拡散しているかのどちらかの光ビームは、スキャナ装置３１のハウジング２９にある窓２７を通過して、バーコード符号を有する目標２８に入射する。レーザ装置１４は、バーコード符号を走査する静的な光ビームの線形運動を作り出すねじれヒンジ１８のまわりに回転させられる。バーコード符号からの反射光は、光検知器３０で検知され、検知された光の強度変化がデジタル化されて一般的なデコーダに適用される。レーザ装置１４の典型的な動きは、走査するため約４０度の角度で掃引する。
【００２８】
バーコード符号のついた目標２８を照明するためＶＣＳＥＬ１０を用いることによって、照明光源の熱発生が従来技術のデバイスよりもかなり低く実現出来る。この場合、光ビームは走査されず、受光手段はＣＣＤもしくはＣＭＯＳの検知器アレイであればよい。
バーコードリーダ３１は、図２で固定装置として示されているが、他の実施の形態として、他のいろいろな形態をとり得る。例えば、図４に記載されているように、トリガで操作される銃タイプのような形態をとることもできる。
【００２９】
図１に戻って、基板１２の表面上に集積されたＶＣＳＥＬ１０に加えて、“走査ミラー”の役割をする、ミラー１２´と枠１６の残りの部分は、光検知器センサ構成要素あるいはセンサアレイに形成することもできる。ミラー上の光検知器は、ミラーが常に走査ビームの方向に向きをかえることから、レトロ（再び元に帰る）反射型である。枠１６上の検知器１２″が固定されていれば、非レトロ反射型である。枠領域は、ミラーを支持するねじれヒンジの近くの空きスペースに占めることにより増やすことができる。
【００３０】
次に図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）を参照して、本発明の他の実施の形態を説明する。図３（ａ）では、ＶＣＳＥＬ４０から放射された光を平行光化し、合焦するための適当なレンズ４１と、液晶アレイ４２と共に、ＶＣＳＥＬアレイ４０の組み合わせを示している。一般によく知られている、例えば米国特許第5,071,229 号では、液晶、液晶ポリマー、ＰＬＺＴ等の開口サイズを変化させる光遮蔽手段のような電気光学効果を有する物質で構成される可変焦点距離レンズと、その光遮蔽手段の開口サイズの変化に同期して可変焦点距離レンズの焦点距離を変化させるための一般的な手段を示している。そうして、視野の明るさと、フォーカシングによる視野の深度と、目的物までの距離は、液晶デバイスで制御できることはよく知られている。液晶絞りのような電磁気的絞り装置が、液晶レンズのような可変焦点距離レンズと組合わせることによって、絞り直径を可変にできる結像レンズのフォーカス調整と連携するものとして、これまで従来技術として提案されてきた。電気光学的絞り装置の従来例としては特開昭59-156219 号公報に開示されている。
【００３１】
本発明はまた、目標符号４３上に一つの（走査）路を形成するため、所定のパターンでレンズ４１から放射された光を指し向けるため、液晶アレイ４２が有するシーケンシャルでかつ選択的に活性化され、独立の部品からなる手段でバーコード符号４３の走査をするため、その液晶アレイ４２を使用している。その符号４３からの反射光は、公知のバーコード読み取りシステムではセンサ４４により検知される。米国特許第5,258,605 号の、特にその中の図２０を参照されたい。
【００３２】
図３（ｂ）に示される他の実施の形態では、バーコード符号４３を照明するため、光源４７を使用している。液晶アレイ４２は、アレイ４５上に結像される視野部分を選択し決定するように、視野を結像する検知器アレイ４５と組み合わされて作用する。対応するフォーカスレンズアレイは、米国特許第5,345,336 号で図示されたアレイのように、検知器アレイ４５中の特定の検知器要素が、特定の光学的特性（例えば、焦点距離、開口、偏光、フィルタリング等）のレンズ要素と組合わされるように、その検知器アレイ４５と組合わされて用いられる。符号４３がその検知器アレイ４５から任意位置あるいは不知距離にある時とか、符号平面がアレイ面に対して歪んだ状態である時は、検知器要素とレンズ要素のマッチングが、検知器アレイ４５上への符号４３の正確な結像のために用いられるかもしれない。
【００３３】
したがって、本実施の形態では、バーコードリーダからある距離を置いた符号を読み取るバーコードリーダを提供する。それは読み取り要素のグループの配列（アレイ）を含み、各グループは組み合わせにより所定の作動焦点距離を持っている。読み取り要素の各グループに対応した少なくとも一つの液晶要素があり、その選択可能な液晶要素の配列が読み取り要素の配列に隣接して配置される。対応する選択された液晶要素を通して、光を送る読み取り要素の対応したグループを選択するために選択液晶要素を活性するための手段を持ち、それによってリーダは所定の選択された作動焦点距離で作動することになる。
【００３４】
図３（ａ），３（ｂ）で示される液晶マトリックスの代用として、射出光ビームあるいは戻り光ビームの光路中に、小さい多数のミラーのアレイを用いてもよい。その様なミラーの選択的に活性化した個々の列（あるいはシーケンシャルなパターンにおけるそのようなミラーのうち所定の一つ）により、求める走査パターン（あるいは結像視野）のタイプにしたがって、特定の光源要素（光源のＶＣＳＥＬアレイのような）か、検知器要素（アレイ４５のような）かのいずれかを“選択”できる。歪みミラーデバイス（以下“ＤＭＤ”）は、テキサスインスツルメンツの“ＩＢＭ，ＴＩはマルチ光信号へのより良い道を表明”ＩＥＥ協会１９８９年１１月  ＶＯＬ．１３  ＮＯ．１１の記事に示すように、液晶マトリックスに代わって、またはそれに加えて使用することができる。米国特許第5,256,269 号、第5,083,857 号および第4,441,791 号をも参照されたい。その様な先行技術に注目されるように、ＤＭＤは、電極のアレイ（チップ表面に位置し、それらの上にあるミラー画素要素を制御する）にアクセスするため、ダイナミックＲＡＭのような同種のアドレス回路に依存する。ＤＭＤは、アナログとデジタルの両方の能力を持つ。アナログでの応用として、２つのアドレス電極のうち一方に電位をかけると、ミラー画素はある方向に回転され、その電圧を増加させると、ミラーの回転角度も増加する。本発明では、ある方向あるいは他の方向へフル回転するようにした。
【００３５】
図３（ｃ）は、図３（ａ）に示される実施の形態の他の実施の形態の拡大図である。図３（ｃ）は、列と行３２で並らび、そして一つの共通の基板３４に配されたＶＣＳＥＬ１０の二次元配列３３を示す。レンズ３５のアレイは、そのデバイスの出射光路中に同様に配列されている。レンズ３５のアレイは、図３（ｃ）のＶＣＳＥＬ１０から離れて示されているが、それらは、図２のようにレーザビーム放射基板上に直接マウントされてもよい。半導体光源に密接、隣接して配置されたレンズアレイを用いている装置の一例が米国特許第5,345,336 号に開示されている。もう一つのレンズ３６が、例えば異なった距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で各々独立の光ビームを合焦させるために、そのビーム光路中に配置されている。
【００３６】
この実施の形態では、走査を行うデバイスの物理的な運動は何も記載していないが、他の実施の形態では、アレイが動く基板上に配置されることもあり得る。図３（ｃ）では、走査の実行は、そのアレイの列のＶＣＳＥＬ１０のシーケンシャルな励起によってなされる。このシーケンシャルな励起によって、バーコード３７を検知器３８が従来の方法でデコードできるように、反射光の強度変化をピックアップできるように、バーコードが掃引されることによって、単一走査ビームと等価の走査が作り出される。
【００３７】
本発明は、ＶＣＳＥＬデバイスの多様なタイプと一緒に実施され、それらは２−６族、またはより好ましくは特に３−５族の化合物半導体材料層を含むことが推奨される。ある実施の形態として、レンズ３５の配列は一つの焦点面で単一走査ビームと同じ効果を提供するように配置される。しかしながら、このレンズ３５の配列はまた、異なる面上へ焦点合わせされる一連のビームを形成するように設計されている。この場合、重要な焦点面は手動で選択されるか、もしくは、デコーダがうまくデコードされた情報の受領を認識するまで自動シーケンスの一部として繰り返される。そして、本発明ではリーダからある距離にある符合を読み取るための以下の構成からなるバーコードリーダをも提供する。
【００３８】
読み取り要素のグループの配列と（その各々のグループは関連した所定の操作焦点距離を持っている）、
前記読み取り要素の配列に隣接しておかれており、少なくとも一つの液晶もしくはＤＭＤ要素が読みだし要素の各グループに対応している、選択可能な液晶の配列もしくはＤＭＤ要素と、
そして、対応し選択された要素を通過して光を伝送する（そこではリーダが所定の選択された操作焦点距離で操作される）ため読み出し要素の該当したグループを選択するために選択された液晶もしくはＤＭＤ要素を活性化するための手段とである。
【００３９】
もちろん、本発明によれば、可視領域もしくは赤外線領域の波長で放射される光ビームでも同様によく作動できる。
例えば、ＣＣＤタイプのバーコードリーダでは、検知器の前に光学的バンドパスフィルタを採用することによって、検知器に到達する環境光を減らすことができる。フィルタと、レーザ（非常によい目標物照明になる）からの高パワー出力との結み合わせにより、そのような検知器の作動範囲をかなり増すことができる、そしてそれは結像タイプの検知器にとって特に重要である。図４には、本発明の集積された電気−光学デバイスを使ったバーコードリーダのあるタイプの最も簡略な実施の形態が図示されている。リーダ１００は、図示したような手持ちスキャナとして使用されるか、固定スキャナのデスクトップのワークステーションとして使用される。好ましい実施の形態としては、光伝送窓（射出窓）１５６を通って外に向う光ビーム１５１がハウジング１５５の外に配置された符号１７０上に指し向けられ、横断して走査されるように、光伝送窓１５６を含むハウジング１５５に配置される。
【００４０】
図４の手持ちデバイスは、米国特許第4,760,248 号（発明者Swartz等）あるいは、米国特許第4,896,026 号に開示されたタイプであり、そしてまたシンボルテクノロジ社の製品番号ＬＳ８１００，ＬＳ２０００，ＬＳ３０００として市販のバーコードリーダの構成に似ている。それに代えて、もしくはそれに加えて、米国特許第4,387,297 号（発明者Swartz等）あるいは米国特許第4409470 号（発明者Shepard 等）の特徴は、図４のバーコードリーダユニットの構成を採用していることである。これらの米国特許第4,760,248 号、米国特許第4,896,026 号、米国特許第4,409,470 号は本明細書に先行技術として援用され、またそのようなデバイスの一般的なデザインは、参考のためここで簡単に説明する。
【００４１】
図４を参照して、より詳細に説明すると、射出光ビーム１５１は、リーダ１００の中で電気−光学デバイスによって生成され、リーダユニットの前方数インチのところの目標物上に置かれたバーコード符号に照射するべく指し向けられる。その射出光ビーム１５１は、走査パターンにしたがって走査される。そして使用者は手持ちユニットを、走査パターンが符号を横切って読み取られるように位置付けする。
【００４２】
その符号からの反射及び／もしくは拡散された光１５２はリーダユニット内の光応答デバイス１５８によって検知され、バーコードによって表されたデータを再生するため処理され、デコードされて連続した電気信号を生成する。以下、用いられる文言“反射光（reflected  light）”は、反射及び／もしくは拡散光を意味する。
【００４３】
望ましい実施の形態においては、そのリーダユニット１００は、グリップ部１５３のピストル型グリップを有するガン形状のデバイスである。可動トリガ１５４は、使用者が符号を指し示すためデバイスを位置づけしたとき、光ビーム１５１及び検知器回路を活性化するように作動される。軽量のプラスチック製ハウジング１５５は、レーザ光源１４６と、検知器１５８と、光学系１５７、１４７、１５９、および電源もしくはバッテリ１６２とともにＣＰＵ１４０を持つ符号処理回路とを含む。ハウジング１５５の前端部にある光伝送窓１５６は、光ビーム１５１が射出されるように、また反射光１５２が入ってくることができるようにする。リーダ１００は、符号に触れないで、ある間隔で離れたバーコード符号を狙うことができ、あるいは符号を横切って動かすことができるように設計されている。典型的には、手持ちバーコードリーダのこのタイプは、おそらく数インチの範囲内で作動するように特定されている。
【００４４】
既知の米国特許第4,409,470 号に開示されているように、リーダ１００は、持ち運び可能なコンピュータ端末としての機能を持ち、キーボード１４８とディスプレイ１４９を含む。
本発明は、一次元もしくは二次元バーコードの読み取りに関して記述してきたが、そのような実施の形態に限られるものではなく、更に複雑な記号走査の応用に適用することもできる。本発明の方法は、種々のマシンビジョン（機械視覚）あるいは光学的キャラクタ認識応用（そこでは、情報は文字のような他のタイプの記号、あるいは走査する物品の表面特性から引き出される）と共に用いるための応用をも見つけだすことができると、考えられる。
【００４５】
その種々の実施の形態の全てにおいて、本スキャナの要素は、全スキャナが集積モジュールの単一プリント回路基板として組み付けられるように、非常にコンパクトなパッケージの中に組み付けることが可能である。そのようなモジュールは、データ取得システムの様々な異なるタイプ用のレーザ走査要素として交換して用いることができる。例えば、そのモジュールは、手持ちスキャナに用いられたり、フレキシブルアームに取り付けられたり、テーブル上に伸びて据え付けられたり、テーブルトップの下面に取り付けられたり、もっと精巧なデータ取得システムの副構成要素あるいは副組立体として組み付けられたりするテーブルトップスキャナにおいて、選択的に用いられる。そのような構成要素につながった制御もしくはデータのラインは、そのモジュールの縁あるいは外部面に取り付けられた電気コネクタに接続されており、そのモジュールが他のデータ取り込システムの構成要素に取り付けられた接続コネクタに電気的に接続可能となる。
【００４６】
各々のモジュールは、例えば、ある作動距離での作動や、特定の記号や印刷密度での作動と連動した特定の走査特性もしくはデコード特性を有する。その特性は、そのモジュールと連動した制御スイッチのマニュアル設定によって定義される。ユーザーは、異なるタイプの物品を走査するために、そのデータ取得システムを適用させることができるし、または、簡単な電気コネク
タを用いてデータ取得システムのモジュールを交換することによって、そのシステムは異なる装置に応用することもできる。
【００４７】
上記の走査モジュールは、また、キーボード、ディスプレイ、プリンタ、データ記憶部、アプリケーションソフトウエア、データベースの一つ、もしくはそれ以上を含む自己内蔵のデータ取得システムに備えられることもできる。そのようなシステムはまた、データ取得システムが、モデムあるいはＩＳＤＮインターフエースを通してばかりでなく、携帯ターミナルから定位置レシーバーへの低消費電力無線通信によってローカルエリアネットワークの他の構成要素と通信したり、あるいは、電話交換ネットワークと通信できるようにしたりできるような通信インターフエースを含むことができる。
【００４８】
上記した特徴の各々、あるいは二つまたはそれ以上を一緒にすることによって、上述したタイプとは異なる他のスキャナやバーコードリーダにおいて有用な応用が見つかるであろうことは理解されよう。
本発明は具体的に図示し説明されてきたが、詳細に示されたものに限定されることを意味するものではない。種々の実施の形態および構造上の変形が、どんな形であれ、本発明の精神を外れないでなすことができるからである。
【００４９】
さらに分析検討すること無しに、前述の内容によって十分本発明の要旨を開示しているので、他の人は、先行技術から、公正に本発明の一般的あるいは特定の観点から本質的な特性を構成する特徴を除外することなく容易にいろいろな装置に応用できる。従って、そのような応用は、特許請求の範囲と同等の意味の範囲内であると理解されるべきであり、また理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、ねじれマイクロマシンミラー上に取り付けられたＶＣＳＥＬおよび検知器を正面から見た図である。
【図２】  図２は、本発明のバーコードスキャナの一実施の形態を示す図である。
【図３】  図３（ａ）乃至図３（ｃ）は、本発明のバーコードスキャナの他の実施の形態を示す図である。
【図４】  図４は、本発明を用いた手持ち式バーコードスキャナである。
【符号の説明】
１０    垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）
１２    シリコン基板
１４    レーザ装置
１６    枠
１８    ヒンジ
２０    電気接点
２４    レンズアレイ
２６    拡散体
２７    窓
２８    目標
２９    ハウジング
３０    光検知器
３１    バーコードリーダ
３４    基板
３５    レンズ
３６    レンズ
３７    バーコード
３８    検知器
４０    レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）
４１    レンズ
４２    液晶アレイ
４３    目標符号
４４    センサ
４５    検知器アレイ
４６    レンズアレイ
４７    光源
１００    バーコードリーダ
１４０    ＣＰＵ
１４６    レーザ光源（ＶＣＳＥＬ）
１４７    光学系
１４８    キーボード
１４９    ディスプレイ
１５１    射出光ビーム
１５２    反射光（分散光）
１５３    グリップ部
１５４    トリガ
１５５    ハウジング
１５６    出口
１５７    光学系
１５８    検知器
１５９    光学系
１６２    バッテリー
１７０    符号
【図１】
0003698794.tif 000002
【図２】
0003698794.tif 000003
【図３】
0003698794.tif 000004
【図４】
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