(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取窓から出射される走査光を物品に照射し、物品からの反射光を検出することよって物品に付されたコードを読み取る光走査装置において、
ほぼ水平に設けられた第一の読取窓と、
前記第一の読取窓に対してほぼ直立した位置に設けられた第二の読取窓と、
光線を出射する単一の光源と、
前記光源から出射される光線を分割する分割手段と、
駆動手段によって回転駆動される、前記光源より出射された光線が入射する反射面を持ち、前記分割手段により分割された光線がそれぞれ異なる方向から入射して、それぞれの光線を前記反射面で反射して走査する単一の回転走査手段と、
前記回転走査手段により反射された光線を反射して、前記第一の読取窓から上方へ出射する第一の走査光反射手段と、
前記回転走査手段により反射された光線を反射して、前記第二の読取窓から側方へ出射する第二の走査光反射手段と、
前記分割手段により分割された光線を前記回転走査手段に導入する反射手段と、
を備え、
前記分割手段により分割された複数の光線のそれぞれが前記反射手段により前記回転走査手段に到る経路は、いずれも前記回転走査手段の回転軸を通る同一平面上に配置されていることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読み取り装置に関する発明であり、特にＰＯＳシステムなどに用いられ、店舗のカウンタに設置されて商品に付されたバーコードを読み取るバーコードリーダに関する。
【０００２】
近年、ＰＯＳシステムや物流管理などにおいて、バーコードリーダを用いて物品に付されたバーコードを読み取り、商品の精算処理や管理などを行うことが広く行われている。
【０００３】
このようなバーコードリーダでは、バーコードに向けてレーザ光などの光線を出射し、バーコード面を走査して、バーコードによって反射されたレーザ光を検出することによって、バーコードの読み取りを行っている。
【０００４】
【従来の技術】
図６２は、従来のバーコードリーダを示す図面であり、特に内部構成がわかるように透視した図面を図示している。バーコードリーダでは、光源として半導体レーザなどのレーザ光源を用いている。図において、２０１はレーザモジュールであり、レーザ光源やレンズ等により構成されるものである。また、２０２はポリゴンミラーであり、複数枚の反射面を持つ多面鏡である。ポリゴンミラー２０２は、モータにより回転駆動される。レーザモジュール２０１から出射されたレーザ光は、凹面鏡２０３の中心部に設けられた小さな平面鏡により反射され、ポリゴンミラー２０２の反射面に到達する。レーザ光はポリゴンミラー２０の反射面によって反射されるが、ポリゴンミラー２０２は回転駆動されているため、例えば図示時計周りにレーザ光が走査される。
【０００５】
２０４は走査線分割用ミラーであり、ポリゴンミラー２０によって走査されたレーザ光が入射する。レーザ光は、走査線分割ミラー２０４によって下方に反射され、ほぼＶ字形の底面ミラー２０５によって上方に反射された後、読み取り窓２０６から出射される。
【０００６】
読み取り窓２０６から出射されたレーザ光は、バーコードリーダ上を通過する物品２０７を走査する。物品２０７を走査したレーザ光は、バーコード面などで反射され、読み取り窓２０６を介してバーコードリーダに入射する。
【０００７】
バーコードリーダに入射したバーコードからの反射光は、底面ミラー２０５、走査線分割ミラー２０４、ポリゴンミラー２０２によって反射され、凹面鏡２０３に入射する。凹面鏡２０３は、バーコードから拡散されて反射されるレーザ光を光検知器２０８に向けて集光する。光検知器２０８によって受光されたレーザ光は、バーコードリーダ内などに設けられた復調回路によって復調され、外部装置に出力される。
【０００８】
ここで、図６２のバーコードリーダは読み取り窓２０６が一面である。このようなバーコードリーダを精算カウンタに設置する場合には、読み取り窓面がカウンタ面と面一となるように設置する方法と、カウンタ上に読み取り窓がほぼ垂直となるように設置する方法とに大きく分けられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように精算カウンタに設置されるバーコードリーダは、前述の通り読み取り窓が一面しかない。一方、バーコードを読み取るために、物品をバーコードの上を通過させるが、読み取り窓の方向にバーコードが向いていないと、バーコードを走査光が走査することができず、バーコードの読み取りができないという問題がある。これは、従来のバーコードリーダでは、走査光が走査する範囲、あるいは走査光が出射される方向が限られているためである。
【００１０】
このような問題を解消するために、従来より複数の読み取り窓を持ち、それぞれの読み取り窓から走査光を出射して、バーコードが付された物品を複数の異なる方向から走査できるようにしたバーコードリーダが考え出されている。
【００１１】
図６３、図６４は、このような対策をしたバーコードリーダの外観の一例である。これらのバーコードリーダでは、装置底面に読み取り窓２０６ａを備えるとともに、下面読み取り窓２０６ａに対してほぼ垂直に近い角度で立てられた側面の読み取り窓２０６ｂとを備えている。下面の読み取り窓２０６ａからは、上方の側面読み取り窓２０６ｂに向いた方向に、走査光が出射される。一方、側面読み取り窓２０６ｂからは、ほぼ水平方向（オペレータに向けて）に走査光が出射される。
【００１２】
このように、読取窓を複数備え、それぞれの読取窓から複数方向に走査光が出射されるため、バーコードリーダを通過する物品に対して、走査光が複数方向から照射されるため、読み取り窓が一枚のバーコードリーダと比較して、バーコードが走査される確率が高くなる。
【００１３】
図６５は、このようなバーコードリーダが設置される精算カウンタ（チェックアウトカウンタ）を図示したものである。チェックアウトカウンタ２１１上には、バーコードリーダ２００が設置されている。オペレータは、側面読取窓（図中サイドウインドウ２０６ｂ）に対抗する位置に立つ。
【００１４】
サイドウインドウ２０６ｂの上側には、バーコードが付されていない商品に関する情報を入力するためのキーボード２１２が取り付けられている。また、チェックアウトカウンタの上流にはコンベア２１３があり、商品をバーコードリーダ２００の位置に搬送する。
【００１５】
また、オペレータの横にはＰＯＳターミナル２１４が備えられており、精算処理はＰＯＳターミナル２１４によって行われる。
【００１６】
図６３、図６４のバーコードリーダを用いた場合のバーコード読取範囲を、図６６に図示する。ここで、斜線が付されている領域は、サイドウインドウ２０６ｂとボトムウインドウ２０６ａ（底面読取窓）とから出射される走査光が集まり、バーコードを水平方向に３６０°回転させたとしてもバーコードを読み取ることが可能となる領域を示している。このように、２つの読取窓からそれぞれ走査光を出射しているため、バーコードを読み取ることができる範囲が広がり、またバーコード面が一方の読取窓を完全に向いていなくても、バーコートの読取を行うことができる。
【００１７】
しかし、このようなバーコードリーダの場合でも、以下のような問題点がある。例えば、図６３のバーコードリーダの場合には、読み取り窓の大きさは４インチ×５インチという大きさであった。このように読み取り窓の面積が狭く、更に読み取り窓から出射される走査光のパターン（以下走査パターン）を構成する走査線の数が少ないという問題があった。
【００１８】
また、読取装置内には様々な光学系が配置されるが、読取装置の大型化を招くことがないようにする必要がある。しかし、従来の読取装置、特に二面読取を行うような装置では、光学系の配置に様々な問題が生じており、装置の大型化を招いたり、所望の読取能力を達成するための光学系の配置に制限を受けたりしていた。
【００１９】
本発明は、上記のような問題点を解決したバーコードリーダ等の読取装置を実現することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題は、単一の光源と、前記光源から出射される光線を二つに分割する分割手段と、単一の回転走査手段と、を備え、前記分割手段により分割されて前記回転走査手段に入射されるそれぞれの光線のうち、いずれか一方は前記回転走査手段の回転軸を通過するように構成された光走査装置により解決される。
更に、前記回転走査手段の回転軸を通過した光線を前記回転走査手段に導入する反射手段を備えたことを特徴とする。
また、単一の光源と、前記光源から出射される光線を二つに分割する分割手段と、単一の回転走査手段と、を備え、前記分割手段により分割された二つの光線のそれぞれが前記回転走査手段に到る経路は、いずれも前記回転走査手段の回転軸を通る面上に配置された光走査装置により解決される。
また、読取窓から出射される走査光を物品に照射し、物品からの反射光を検出することよって物品に付されたコードを読み取る読取装置において、ほぼ水平に設けられた第一の読取窓と、前記第一の読取窓に対してほぼ直立した位置に設けられた第二の読取窓と、光線を出射する光源と、前記光源から出射される光線を分割する分割手段と、駆動手段によって回転駆動される、前記光源より出射された光線が入射する反射面を持ち、前記分割手段により分割された光線がそれぞれ異なる方向から入射して、それぞれの光線を前記反射面で反射して走査する回転走査手段と、前記回転走査手段により反射された光線を反射して、前記第一の読取窓から上方へ出射する第一の走査光反射手段と、前記回転走査手段により反射された光線を反射して、前記第二の読取窓から側方へ出射する第二の走査光反射手段と、前記分割手段により分割された光線の一方を前記回転走査手段に導入する反射手段と、を備え、前記光源と、前記分割手段と、前記回転走査手段の回転軸と、前記反射手段とは、同一平面上に配置された読取装置により達成される。
また、単一の光源と、前記光源から出射される光線を第一の光線及び第二の光線に分割する分割手段と、単一の回転走査手段と、を備え、前記第一の光線は第一の方向より前記回転走査手段に入射するとともに、前記第二の光線は前記第一の方向に対してほぼ１８０度開いた方向から前記回転走査手段に入射し、前記第一の光線あるいは前記第二の光線の一方は、前記回転走査手段の回転軸を一度通過した後に前記回転走査手段に入射するように構成された読取装置により達成される。
また、単一の光源と、前記光源から出射される光線を二つに分割する分割手段と、単一の回転走査手段と、を備え、前記分割手段により分割され、前記回転走査手段に入射されるそれぞれの光線のうち、いずれか一方は前記回転走査手段の下面を通過するように構成された光走査装置により解決される。
【００２１】
あるいは、光線を出射する光源と、前記光源から出射される光源を複数に分割する分割手段と、回転走査手段と、を備え、前記分割手段により分割されて前記回転走査手段に入射されるそれぞれの光線のうち、少なくとも一つは前記回転走査手段の回転軸と交叉する位置を通過するように構成された光走査装置により解決される。
あるいは、光線を出射する光源と、前記光源から出射される光源を複数に分割する分割手段と、回転走査手段と、を備え、前記分割手段により分割された複数の光線のそれぞれが前記回転走査手段に到る経路は、いずれも前記回転走査手段の回転軸を通る面上に配置光走査装置により解決される。
【００２２】
上記の本発明の構成は、いずれも読取装置内のスペースを有効に利用して、走査光の光路上に光路を妨げるような構成要素を配置することなく、また装置をより小型化するために大きな効果を持つものである。
【００２３】
【実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態によるバーコードリーダ外観の斜視図である。
【００２４】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態によるバーコードリーダについて説明する。
【００２５】
本実施形態によるバーコードリーダは、その内部に半導体レーザ等の光源を備えており、読取窓から走査光を出射してバーコードを走査し、バーコードからの反射光を受光してバーコードの読取を行うものである。
【００２６】
本実施形態によるバーコードリーダ１は、サイドスキャナ部２とボトムスキャナ部３との２つの部分に大きくわけることができる。サイドスキャナ部２は、サイドウインドウ４と呼ばれる読取窓を備えている。サイドスキャナ部２による走査光は、サイドウインドウ４からほぼ水平方向に出射され、バーコードリーダ１上を通過する商品を走査する。
【００２７】
一方、ボトムウインドウ部３はボトムウインドウ５と呼ばれる読取窓を備えている。ボトムウインドウ５から出射される走査光は、上方に向けて出射される。バーコードが付された物品の異なる方向から、走査光を走査するために、ボトムウインドウ５から出射される走査光は若干サイドウインドウの方向に傾けて出射され、バーコード１上を通過する商品を走査する。
【００２８】
バーコードリーダ１を構成するサイドスキャナ部２、ボトムスキャナ部３は、それぞれその内部に走査光を発生させるための光学系を備えている。それぞれの光学系の構成については、その詳細は後述する。
【００２９】
なお、図において、６はディップスイッチであり、バーコードリーダ１の各種動作の設定を行うために用いられる。また、７はリスタートスイッチであり、バーコードリーダ１の動作をリセットする場合にこのスイッチを用いる。また、図１には図示されないが、バーコードリーダにはオペレータにバーコード読取の可否を通知するためのＬＥＤなどによる表示装置、あるいは報知音を発するスピーカ等が備えられている。
【００３０】
更に、本実施形態によるバーコードリーダ１のボトムウインドウ５が備えられた面はスケールとなっており、この位置に商品を載置することによって商品の重量を計測することができる。商品の価格が商品重量に対応している場合には、商品の重量を計測することにより、個々の商品価格を判別することができる。
【００３１】
図２は、本実施形態によるバーコードリーダが、店舗の精算カウンタ（チェックアウトカウンタ）に設置された状態を図示したものである。精算カウンタ１１のカウンタ面１２と、ボトムウインドウ５が設けられたバーコードリーダ１の上面１３とが同一面となるように、バーコードリーダ１は精算カウンタ１１に設置される。そのため、バーコードリーダ１の下部は、精算カウンタ１１に埋め込まれていることになる。
【００３２】
オペレータは、精算カウンタ１１のサイドスキャナ部２に対向した位置に立って、バーコードが付された物品をバーコードリーダ１上を通過させることによって商品を走査光によって走査させ、商品に付されたバーコードの読取を行う。
【００３３】
なお、精算カウンタ面１２とボトムウインドウ面１３とが面一であるため、オペレータは精算カウンタ面に接触させるようにしながら、商品をバーコードリーダ上を通過させてバーコード読取を行うこともできる。
【００３４】
図３は、本実施形態のバーコードリーダの側面断面図であり、内部の光学系の配置と、レーザ光源からの出射光の経路が図示されている。
【００３５】
図において、２１はＶＬＤモジュールである。ＶＬＤモジュール２１は走査光を発生する光源であり、半導体レーザを備えている。図３の場合には、ＶＬＤモジュール２１は図示右側の下面付近、サイドスキャナ部から最も離れた位置に取り付けられており、図示左側に向けてレーザ光を出射する。
【００３６】
本実施形態によるバーコードリーダは、光源が一つであるが、読取窓は二つ備えられているため、途中でＶＬＤモジュール２１から出射されるレーザ光を分割して、それぞれの読取窓から出射される走査光を発生させている。２２はハーフミラーであり、ＶＬＤモジュール２１から出射されたレーザ光の一部を反射し、一部を透過させることによって、レーザ光を２本に分割している。
【００３７】
２３、２４は反射ミラーであり、ハーフミラー２２によって反射されたレーザ光をそれぞれ反射して、後述するポリゴンミラー２５に導入するものである。反射ミラーとしては、小型の方形の鏡が使用されている。
【００３８】
２５はポリゴンミラーであり、複数枚の反射面、本実施形態の場合には４面の反射面を備えている。ポリゴンミラー２５はポリゴンモータに取り付けられており、ポリゴンモータによって回転駆動される。ポリゴンミラー２５の反射面には、ハーフミラー２２を透過したレーザ光、あるいはハーフミラー２２・反射ミラー２３・２４によって反射されたレーザ光が、ポリゴンミラー２５に対して互いに異なる方向から入射する。ポリゴンミラー２５は前述の通り回転駆動されているため、ポリゴンミラー２５の反射面で反射されたそれぞれのレーザ光は、弧を描くようにして走査される。
【００３９】
ポリゴンミラー２５の反射面は、所定の角度で傾いており、反射面によって反射されるレーザ光は所定の角度に向けて反射されている。また、各反射面の傾き角はそれぞれ異なった角度となるように設定されている。なお、ポリゴンミラー２５の反射面の角度は、全ての反射面で異なっている必要はない。
【００４０】
２６はミラー系Ａ、２７はミラー系Ｂである。それぞれのミラー系は、複数枚のミラーの組み合わせにより構成される。各ミラー系は、ポリゴンミラー２５によって走査された走査光を複数本の走査線に分割し、読取窓から出射される走査線の数を増やす作用をなす。また、読取窓から出射される走査線の走査方向（角度）が様々な方向となるように、各ミラー系を構成するミラーの反射面の向き、傾きなどが設定されている。
【００４１】
ミラー系Ａ２６には、ハーフミラー２２を透過した後にポリゴンミラー２５の反射面により反射された走査光が入射し、この走査光がボトムウインドウ５からほぼ上方に向けて出射されるように反射する。一方、ミラー系Ｂ２７はハーフミラー２２、反射ミラー２３、２４によって反射された後にポリゴンミラー２５の反射面によって反射された走査光が入射し、この走査光がサイドウインドウ４からほぼ水平方向に出射されるように反射する。
【００４２】
このようにサイドウインドウ４、ボトムウインドウ５から出射された走査光は、バーコードリーダ１上を通過する物品に向けて照射され、バーコード面が走査される。バーコード面を走査した走査光は、バーコード面によって反射され、サイドウインドウ４、あるいはボトムウインドウ５からバーコードリーダ内に入射する。それぞれの読取窓を介して入射したバーコードからの反射光は、走査光が出射された経路と同一経路をたどってポリゴンミラー２５に到達し、ポリゴンミラー２５の各反射面により反射される。
【００４３】
次に、バーコードからの反射光のバーコードリーダ１への入射経路について説明する。図３において、２８は検知器Ｂであり、ボトムウインドウ５を介してバーコードリーダに入射したバーコードからの反射光を検知するものである。検知器Ｂ２８の受光面は図示右側、つまりサイドスキャナ部とは逆の方向を向いている。また、２９は検知器Ａであり、サイドウインドウ４を介してバーコードリーダに入射したバーコードからの反射光を検知するものである。検知器Ａ２９の受光面は、図示右斜め下に向けられている。これらの検知器２８、２９により受光されたバーコードからの反射光は電気的に処理された後に二値化信号とされ、復調回路によって復調された後に外部装置（例えばＰＯＳターミナル）に出力される。
【００４４】
ここで、３０は凹面鏡であり、ポリゴンミラー２５の反射面によって反射された、ボトムウインドウ５から入射するバーコードからの反射光を、検知器Ｂ２８の受光面に集光するものである。バーコード面で反射された反射光は散乱光であるため、バーコードリーダに入射する反射光もある広がりをもっている。そのため、そのままでは検知器の受光面に到達する反射光の光量が小さくなってしまい、バーコードの読取を行うに十分な光量を得ることができない。そのため、図３のバーコードリーダでは、凹面鏡３０を用いて検知器Ｂ２８が受光する反射光の受光量が多くなるようにしている。
【００４５】
凹面鏡３０は、図示左側から入射するバーコードからの反射光を、図示左側に向けて反射することによって、反射光を折り返す作用をなす。また、凹面鏡３０の中心部にはスルーホール３１が設けられており、ＶＬＤモジュール２１から出射されるレーザ光はスルーホール３１を通過してポリゴンミラー２５に入射される。
【００４６】
前述の通り、バーコードからの反射光は、走査光が出射される経路と同一経路を通って検知器に入射される。そのため、バーコードの読取を最も効率的に行うためには、ＶＬＤモジュール２１からの出射光と、検知器Ｂ２８に入射する反射光との光軸は、互いに一致している必要がある。従って、凹面鏡はＶＬＤモジュール２１から出射されるレーザ光の光軸上に配置しなくてはならないが、出射光の光軸を遮るようなことがあってはならない。そのため、図３の凹面鏡３０の中心部にはスルーホール３１が設けられている。
【００４７】
また、３２はフレネルレンズであり、サイドウインドウ４から入射するバーコードからの反射光を集光する。この作用は、前述の凹面鏡３０と同じである。フレネルレンズ３２の前面には反射ミラー２４が配置されており、反射ミラー２４により反射される出射光とフレネルレンズ３２に入射するバーコードからの反射光の光軸とも一致している。しかし、前述した通りバーコードからの反射光は広がりを持っているため、フレネルレンズ３２に入射する光の一部のみが反射ミラー２４に遮られるだけであり、バーコードからの反射光の大部分は、フレネルレンズ３２に入射する。
【００４８】
フレネルレンズ３２は、ポリゴンミラー２５からの反射光の入射角にあわせて傾けて配置されている。フレネルレンズ３２により集光された反射光は、バーコードリーダの底面に備えられたＣミラー３３により上方に反射され、下向きの検知器Ａ２９の受光面に到達する。
【００４９】
ここで、ミラー系Ａ２６、凹面鏡３０、検知器Ｂ２８はボトムスキャナ部を構成し、反射ミラー２３・２４、光学系Ｂ２７、フレネルレンズ３２、ミラーＣ３３、検知器Ａ２９はサイドスキャナ部を構成する。また、ＶＬＤモジュール２１、ハーフミラー２２、ポリゴンミラー２５は、ボトムスキャナ部、サイドスキャナ部により共有されている。
【００５０】
本実施形態によるバーコードリーダでは更に、バーコードリーダ１の底面にプリント基板３４が備えられている。プリント基板３４には、例えばレーザの点灯を制御する回路、検知器の動作を制御する回路、ポリゴンモータの回転動作を制御する回路、検知器により検知された反射光に基づいてバーコードの復調を行う復調回路などが搭載されている。プリント基板３４には、外部装置と接続されるためのコネクタが設けられており、ケーブル（図中Ｉ／Ｆケーブル３５）が接続され、復調されたバーコードデータの出力などが行われる。
【００５１】
図４は、バーコードリーダから出射される走査光がバーコード面を走査する状態を図示したものである。図４に図示されるように、サイドウインドウ４からほぼ水平方向（あるいは若干上方に向けて）に走査光が出射される。一方、ボトムウインドウ５からは、上斜め方向に出射される。ボトムウインドウ５からの出射光は、ややサイドウインドウ４側に傾けて出射されるため、図４のａの部分ではサイドウインドウ４、ボトムウインドウ５双方から出射された走査光が集まる。したがって、この位置にバーコードが付された物品を通過させることによって、それぞれの読取窓から出射された走査光が物品を同時に（あるいは時分割で）、物品の異なる方向から走査することができる。
【００５２】
そのため、バーコードが一方の読取窓を向いていなくても、他方の読取窓から出射された走査光がバーコード面に照射される可能性が高くなり、バーコードの読取確率を高めることが可能となる。
【００５３】
なお、バーコード面を走査する走査光はバーコード面で反射されるが、この反射光は図４に示されるように散乱する。そのため、図示ｂの位置のように、バーコードがバーコードリーダに対してほぼ垂直の位置に、サイドウインドウ４とは逆の方向を向いていたとしても、バーコードからの反射光の一部（図示ｄ）はボトムウインドウ５に到達する。特に、ボトムウインドウ５から出射される走査光は斜め上方に向けて出射されているため、ある図示ｂのような状態にあるバーコードを走査した場合に、バーコードからの反射光が読取窓（ボトムウインドウ５）に入射する確率は高くなる。
【００５４】
このように、バーコードリーダ上を通過する物品の様々な方向から走査光がバーコード面を走査するため、図示ｃのようにバーコード面がどちらの読取窓を向いておらず、走査光が全く照射されないような位置にバーコードがない限り、バーコードの読取を行うことが可能である。
【００５５】
図５は、本実施形態によるバーコードリーダの外寸を示した図面である。本実施形態によるバーコードリーダの幅はおよそ２９２ｍｍ、高さはおよそ２４７ｍｍである。また、バーコードリーダの奥行きはおよそ５０８ｍｍ（あるいは４３０ｍｍ）、底面からカウンタ面までの高さはおよそ１２０ｍｍである。バーコードリーダの奥行きは、バーコードリーダが設置される精算カウンタ等の幅に応じた大きさにすればよい。
【００５６】
図６は、本実施形態によるバーコードリーダの光学系のダイアグラムを示した図面である。図において、矢印は光線の経路を表し、矢印の方向は光線の出射方向を示している。図６では、バーコードリーダ１の内部構成をサイドスキャナ部２とボトムスキャナ部３とにわけて描いている。また、実際にはＶＬＤモジュール（図中ＶＬＤ？ＡＳＳＹ）２１は共有されているが、図６では便宜上分けて描かれている。また、サイドスキャナ部２のＶＬＤ？ＡＳＳＹ２１は、ハーフミラーを含んでいるものとする。
【００５７】
ボトムスキャナ部３については、ＶＬＤモジュール２１から出射されたレーザ光はポリゴンミラー２５（図中Ｐｏｌｙｇｏｎ  ＡＳＳＹ）に入射し、ポリゴンミラー２５の反射面により反射される。この後、ミラー系Ａ２６（図中Ｍｉｒｒｏｒ？ＡＳＳＹ）により反射され、ボトムウインドウ５（図中Ｗｉｎｄｏｗ？ＡＳＳＹ）を介してバーコードに照射される。ボトムウインドウ５は２枚のガラス板により構成されており、水気などのバーコードリーダ内部への進入を防止するようにシールされている。
【００５８】
ここで、ガラスはサファイアガラスなどの硬質のガラスを用いているが、商品を接触させることなどによりガラスの表面に傷がついたり汚れたりし、レーザ光の透過光量が減少する可能性がある。そのため、ボトムウインドウ５には２枚の窓ガラスを用いて、商品に接触する可能性がない下側のガラスについては装置に固定し、商品に接触する可能性が非常に高い上側の１枚については必要に応じて交換可能としている。これによって、傷がついた窓ガラスを交換して、ボトムウインドウ５を透過するレーザ光の光量減少によるバーコード読取性能の低下を防ぐことができる。なお、商品と接触する可能性が低い下側のガラスについては、表面が傷つく可能性が上側のガラスよりも低い。そのため、下側のガラスについては、サファイアガラスなどの硬質な、しかし高価なガラスを用いなくともよい。
【００５９】
また、詳細は後述するが，ボトムスキャナ部３からは一方向について４本の走査線からなる走査パターンが、合わせて１０方向に向けて照射される。この１０方向の走査パターンはポリゴンミラー２５が一回転する毎に出射されており、合計４０本の走査線によってバーコードが走査されることとなる。なお、各走査パターンを構成する４本の走査線は、それぞれポリゴンミラー２５の各反射面に対応している。
【００６０】
バーコードからの反射光は、ボトムウインドウ５を介してミラー系Ａ２６に入射、ポリゴンミラー２５に向けて反射される。この後、ポリゴンミラー２５の反射面により、バーコードからの反射光が反射され、凹面鏡３０によって検知器Ｂ２８（図中ピン（ＰＩＮ）フォトダイオード）に向けて集光反射される。
【００６１】
一方、サイドスキャナ部２に関しては、ＶＬＤモジュール２１から出射され、ハーフミラーによって反射されたレーザ光が、反射ミラー（図中Ｂミラー群２３）により反射されて、ポリゴンミラー２５に導入される。ポリゴンミラー２５の反射面に反射された走査光は、ミラー系Ｂ２７（図中Ｍｉｒｒｏｒ？ＡＳＳＹ）により反射され、サイドウインドウ４（図中Ｗｉｎｄｏｗ？ＡＳＳＹ）より出射され、バーコードが走査される。サイドウインドウ４も、ボトムウインドウ５と同様に２枚の窓ガラスにより構成されている。なお、サイドウインドウ４の場合には、商品をサイドウインドウ４に接触するようにしてバーコードを読み取ることが少ないため、硬質ガラスではなく通常のガラスとしてもよい。
【００６２】
サイドウインドウ４からは、各方向４本ずつの走査パターンが、６方向に向けて、合計２４本の走査線が出射される。これについても、詳細は後述する。
【００６３】
バーコードの反射光は、サイドウインドウ４を介してバーコードリーダ１内に入射し、ミラー系Ｂ２７、ポリゴンミラー２５の反射面により反射された後、フレネルレンズ３２で集光される。そして、底面ミラー３３（Ｃミラー）により反射され、検知器Ａ２９により受光される。なお、フレネルレンズ＋底面ミラーの構成は、集光機能を持つ凹面鏡などに置き換えても全く差し支えはない。
【００６４】
なお、図中「外乱光センサ３６」は、バーコードリーダ周囲の光量変化を検出し、その結果に基づいてバーコードリーダの動作の制御、特にＶＬＤモジュールの点灯制御等を行うためのものである。
【００６５】
続いて、本発明の一実施形態によるバーコードリーダの光学系の更に詳細な配置について説明する。
【００６６】
図７は、バーコードリーダ下面のカバーを取り外した状態を示した図面である。また、図７においては、図１の上部カバー（ボトムウインドウが設けられている）も取り外された状態となっている。ここで、ボトムガラスとあるのは、２枚の窓ガラスのうち下側に位置するガラスを指している。また、図８は、図７に図示されたバーコードリーダの側面図と上面図である。
【００６７】
図において、ボトムスキャナ部３を構成するミラーは図示３の内部に、サイドスキャナ部２を構成するミラーは図示２の内部にそれぞれ設けられている。また、下部フレーム４１と上部フレーム４２とは図中Ｃの位置で上下に分割される。下部フレーム４１と上部フレーム４２の内側の壁面には、ボトムスキャナ部３を構成するミラーが取り付けられている。また、サイドウインドウ４が設けられたカバー部４３は、図中Ｄの位置でバーコードリーダ下部フレーム４１と分割され、その内部にはミラー系Ｂ２７の一部を構成するミラーが貼り付けられるミラーフレーム４４が取り付けられる。
【００６８】
図９は、バーコードリーダを図７のＣの位置で上下に分割した状態の、装置下部フレーム４１の一例を示す図面である。なお、サイドスキャナのカバー部４３も、図９では取り外されている。
【００６９】
バーコードリーダの下部フレーム４１のほぼ中央部には、ポリゴンミラーが配置されている。なお、図９ではポリゴンミラーが設置される台５１は図示されているが、ポリゴンミラー自体は図示省略している。この台５１の下面には、反射ミラー２３から反射ミラー２４に向かうレーザ光を通過させるための隙間５２が設けられている。また、下部フレーム４１には、ミラー系Ａ２６あるいはミラー系Ｂ２７を構成するミラーが、合計９枚取り付けられている。このうち、ＺＢ２、ＶＢＲＲ、ＶＢＬＬ、ＨＢＲ２、ＨＢＬ２、ＺＭＬ２、ＺＭＲ２はミラー系Ａ２６を構成するミラーである。一方、ＶＳＲ１、ＶＳＬ１はそれぞれミラー系Ｂ２７の一部を構成している。
【００７０】
ミラーＺＭＲ２、ＺＭＬ２は下部フレーム４１の側面に取り付けられており、バーコードリーダの長手方向に沿って設けられる。また、ミラーＺＢ２はその反射面が上方を向くように配置されている。ＺＢ２の反射面の角度は、適宜調整可能となっている。ミラーＶＢＲＲ、ＶＢＬＬは、下部フレーム４１のサイドスキャナ部からいちばん離れた面に、ポリゴンミラーと対向する向きに、反射面をやや斜め上方に傾けて配置されている。
【００７１】
一方、ミラーＶＳＲ１、ＶＳＬ１は下部フレーム４１の側面に、やや斜め上方に反射面を向けて取り付けられている。
【００７２】
また、５３はプリント基板であり、検知器Ａ２９がその一部に取り付けられている。図示されている通り、プリント基板５３は、検知器Ａ２９の受光面が斜め下方を向くように、装置下部フレーム４１に取り付けられている。このような配置を取ることによって、装置の奥行きを短くすることが可能である。
【００７３】
また、プリント基板５３とポリゴンミラーとの間には、傾けて設置されたフレネルレンズ３２が取り付けられている。更に、フレネルレンズ３２前面の光軸上には、反射ミラー２４が設けられている。
【００７４】
一方、ミラーＺＢ２の下面には、ＶＬＤモジュールが収納されており、この位置からレーザ光が出射されている。また、ミラーＺＢ２の後ろ側（図示左側）には反射ミラー２３が取り付けられており、ミラーＺＢ２と下部フレーム４１との隙間を通るレーザ光を、反射ミラーに向けて反射する。
【００７５】
また、検知器Ｂは装置下面に、図においてＡの位置に埋め込まれている。検知器Ｂの受光面は図示左側を向いており、検知器Ｂの受光面の前側には、凹面鏡によって反射されるレーザ光を検知器Ｂに導くための開口５４が設けられる。開口校５４は、凹面鏡によって反射光が集光される光路に合わせてＶ字状に形成されている。また、検知器Ｂはプリント基板（図示ｂ）に取り付けられている。
【００７６】
図１０は下部フレームを上面からみた状態を示す図面である。同様に、図１１は下部フレームの側面断面図である。
【００７７】
図１０あるいは図１１に図示されるように、下部フレーム４１のほぼ中央のややサイドスキャナ部よりに、ポリゴンミラー２５が備えられている。また、フレネルレンズ３２の後方には、底面ミラー３３がその反射面をやや上を向けて設置されている。一方、下部フレーム４１の底面には検知器Ｂ２８が取り付けられている。検知器Ｂ２８は、プリント基板ｂに取り付けられている。また、検知器Ｂ２８の受光面側には、ほぼＶ字形に形成された開口部５４が設けられており、凹面鏡３０からの反射光は、開口部５４を介して検知器Ｂ２８に入射する。
【００７８】
また、ＶＬＤモジュール２１、反射ミラー２３、２４、フレネルレンズ３２、ポリゴンミラー２５、検知器Ａ２９、検知器Ｂ２８、凹面鏡３０は、それぞれ下部フレーム４１の中心線上に配置され、それぞれの光線の光軸が一致するようにされている。ＶＬＤモジュール２１、凹面鏡３０は、ミラーＺＢ２の下面に配置されている。なお、ミラーＺＢ２の一部は、ＶＬＤモジュール２１の配置が分かりやすいように図１０では切り取られている。
【００７９】
図１１の下部フレーム側面断面図に示される通り、検知器Ｂ２８は下部フレーム４１の底面にあるため、出射光、バーコードからの反射光などの光路をふさぐことがない。また、ミラーＺＢ２は図示やや右上がりに取り付けられている。反射ミラー２３、２４は、細長いフレームの先端に取り付けられており、光線の通過をなるべく阻害しないようにされている。
【００８０】
更に、各ミラーの底面や側面は、ミラー位置・角度を規定するための突き当て部（図示ｃ）が設けられている。ミラーを下部フレームに取り付ける場合には、この突き当て部にミラーを突き当てて固定する。これによって、それぞれのミラーは所定の向き・角度で下部フレーム４１に取り付けられる。
【００８１】
図１２は装置の上面フレームを図示したものであり、下部フレームも同時に図示されている。各ミラーは上面フレーム４２の内側に貼り付けられている。上部フレーム４２は、ＺＢＲ１、ＺＢＬ１、ＨＢＲ１、ＨＢＬ１、ＶＢＲ１、ＶＢＬ１、ＶＢＲ２、ＶＢＲ２、ＺＭＲ１、ＺＭＲ２の合計１０枚のミラーを備える。これらのミラーは、いずれもミラー系Ａ２６の一部を構成するものである。いずれのミラーも、その反射面はやや斜め下方、下部フレームに取り付けられたボトムスキャナ部を構成する各ミラーに向けて配置されている。
【００８２】
図１３は、サイドスキャナのカバー部４３内部に取り付けられるミラーフレーム４４の４面図である。ミラーフレームの内側には、ＺＨＲ、ＺＨＬ、ＺＲＲ、ＺＬＬ、ＶＳＲ２、ＶＳＬ２、ＺＲ、ＺＬの合計８枚のミラーが取り付けられている。これら８枚のミラーは、ミラー系Ｂ２７の一部を構成している。図１３の側面図では、図示左側がオペレータの立ち位置側、あるいはサイドウインドウ側に対応している。８枚のミラーのうち、ミラーＺＲ、ＺＬの反射面は斜め上方を向いており、残り６枚のミラーの反射面はやや下方に向けられている。更に、ＺＲ、ＺＬ以外の６枚のミラーの反射面は、互いにやや内側に向けられている。
【００８３】
図１４は、ミラーフレーム４４に貼り付けられるミラーのうち、上側６枚のミラーの形状と、貼り付け位置の大まかな位置を示す図面である。これら６枚のミラーは、ミラーフレーム４４の内側に設けられた貼り付け面に、接着剤等を用いて貼り付けられる。
【００８４】
図１５は、下部フレーム４１、上部フレーム４２、カバー部４３、ミラーフレーム４４を組み上げた状態のバーコードリーダの側面断面図である。図１５に図示される通り、上部フレーム４２に取り付けられたミラーは、その反射面がやや下向きに向いており、上部フレームに取り付けられたミラーからの反射光が下部フレーム４１に取り付けられたミラーに入射する。また、ミラーフレーム４４に取り付けられたミラーＺＲ、ＺＬの反射面の位置と、下部フレーム４１に取り付けられたミラーＶＳＲ１、ＶＳＬ１の反射面位置は、ほぼ同じ高さに位置している。
【００８５】
図１５において、検知器Ａ２９はその受光面が下を向くように配置され、プリント基板もそれに合わせてバーコードリーダに対してほぼ垂直となるように配置されている。このような配置を取ることによって、プリント基板を水平に配置した場合と比較して、装置の奥行きを小さくすることができる。また、検知器Ａ２９と検知器Ａ２９にバーコードからの反射光を導入するフレネルレンズ３２、底面ミラー３３は、ポリゴンミラー２５からミラーＶＳＬ１、ＺＬ等に向けて反射される走査光の経路を遮らない位置に設けられている。
【００８６】
図１６はボトムスキャナ部３の、図１７はサイドスキャナ部２の、読取窓から出射される走査光の経路の概要を示した図面である。
【００８７】
ボトムスキャナ部３の場合には、ＶＬＤモジュール２１から出射されポリゴンミラー２５の反射面により反射されたレーザ光は、まず上部フレーム４２に貼り付けられたＺＢＲ、ＺＢＬ、ＨＢＲ、ＨＢＬ、ＶＢＲ１、ＶＢＬ１、ＶＢＲ２、ＶＢＬ２、ＺＭＲ１、ＺＭＬ１に走査される。走査の順は、ポリゴンミラー２５が時計方向に回転した場合には、ＺＭＲ１、ＶＢＲ２、ＶＢＲ１、ＨＢＲ１、ＺＢＲ１、ＺＢＬ１、ＨＢＬ１、ＶＢＬ１、ＶＢＬ２、ＺＭＬ１の順である。
【００８８】
続いて、上部フレーム４２内側のミラーにより反射された反射光は、下部フレーム４１に取り付けられたミラーに向けて照射される。
【００８９】
ＺＭＲ１により反射された走査光はＺＭＲ２によって上方に反射され、ボトムウインドウ５より走査パターンＺＭＲとして出射される。ＶＢＲ２およびＶＢＲ１により反射された走査光は、それぞれＶＢＲＲにより上方に反射され、ボトムウインドウ５より走査パターンＶＢＬ２、ＶＢＬ１として出射される。ＶＢＲ２よりＶＢＲＲに入射する走査光と、ＶＢＲ１によりＶＢＲＲに入射する走査光とは、その入射位置、角度が異なるため、ボトムウインドウ５からは異なる方向、角度を持つ走査光として出射されることとなる。
【００９０】
また、ＨＢＲにより反射された走査光は、ＨＢＲ２により上方に反射され、ボトムウインドウ５から走査パターンはＨＢＲとして出射される。ＺＢＲ１によって反射された走査光は、ＺＢ２によって上方に反射され、ボトムウインドウ５から走査パターンＺＢＲとして出射される。ＺＢＬ１、ＨＢＬ１、ＶＢＬ１、ＶＢＬ２、ＺＭＬ１の場合も同様であり、ＺＢＬ１による走査光はＺＢ２により上方に反射され走査パターンＺＢＬとして出射され、ＨＢＬ１による走査光はＨＢＬ２により上方に反射され走査パターンＨＢＬとなる。また、ＶＢＬ１、ＶＢＬ２により反射された走査光は、互いにＶＢＬＬによって上方に反射され、それぞれ走査パターンＶＢＬ１、ＶＢＬ２となる。続いてＺＭＬ１によって反射された走査光はＺＭＬ２により上方に反射され、走査パターンＺＭＬとして出射され、一つの走査サイクルが終了する。
【００９１】
ここで、図１２にも図示されるように、ミラーＺＭＬ１で反射された走査光はボトムスキャナ部内を横切るようにしてミラーＺＭＬ２に到達する。このように一部の走査光はボトムスキャナ内を横切るため、特にボトムスキャナ内は障害物を排除し、走査光を遮ることがない空間を設ける必要がある。
【００９２】
そのために、本実施形態によるバーコードリーダでは、例えば図１５に示されるように、ＶＬＤモジュール２１、凹面鏡３０などは図示左側に寄せ、検知器Ｂ２８は装置底面に取り付けられる。また、ポリゴンミラー２５もボトムスキャナ部内の空間を遮ることがない位置に取り付けられている。
【００９３】
また、ボトムスキャナ部を構成するミラーは、上下分割される下部フレーム４１、上部フレーム４２の内側の壁面に取り付けられている。このため、ミラーを配置するための構造物を、ボトムスキャナ部の空間内に設ける必要がなく、このようなミラーの配置によってボトムスキャナ部内の空間を有効的に利用できるようになる。
【００９４】
一方、サイドスキャナ部２に関しては、ポリゴンミラー２５によって反射された走査光は下部フレーム４１に取り付けられたＶＳＲ１、ＶＳＬ１、ミラーフレーム４４に取り付けられたＺＲ、ＺＬにまず入射する。走査の順序は、ＶＳＬ１、ＺＬ、ＺＲ、ＶＳＲ１の順である。
【００９５】
これらのミラーによって反射された走査光は次いで、ミラーフレーム４４に取り付けられた上側の６枚のミラーにより反射される。まず、ＶＳＬ１によって反射された走査光は、ＶＳＬ２によってほぼ水平方向に反射され、サイドウインドウ４から走査パターンＶＳＬとして出射される。ＺＬによって反射された走査光は、まずＺＬＬミラーに入射してサイドウインドウ４から走査パターンＺＬＬとして出射される。引き続いて、ＺＬにより反射された走査光は、ＺＨＬにより反射され、サイドウインドウ４から走査パターンＺＨＬとして出射される。
【００９６】
続いて、ＺＲにより反射された走査光はまずＺＨＲにより反射され、サイドウインドウ４から走査パターンＺＨＲとして出射される。次に、ＺＲによって反射された走査光はＺＲＲによって反射され、サイドウインドウ４から走査パターンＺＲＲとして出射される。最後にＶＳＲ１によって反射された走査光はＶＳＲ２により反射され、サイドウインドウ４から走査パターンＶＳＬとして出射される。これによって、１つの走査サイクルが終了する。
【００９７】
図１８は、ボトムウインドウ５から出射される走査パターンを示した図面である。既に述べた通り、ボトムウインドウ５からは合計４０本の走査線が出射される。４０本の走査線は、４本毎に１０のグループにグループ分けされている。
【００９８】
図１９は、図１８に図示される走査パターンからそれぞれ１本の走査線を代表させて描いた、ボトムウインドウ面での走査パターンの軌跡を示した図面である。２本の走査パターンＺＭＲ、ＺＭＬは、オペレータに対してほぼ垂直方向に向けて、ボトムウインドウ５の長手方向のほぼ全域に渡って延びている。そのため、バーコード読取対象の物品は、ボトムウインドウ５上のどの位置を通っても、少なくとも走査パターンＺＭＲ、ＺＭＬによって走査される。
【００９９】
残り８本の走査パターンは、走査パターンＺＭＲ、ＺＭＬに交叉するような方向に、やや斜め上がりとなる軌跡を描いて走査される。図１８に示されるような走査パターンを出射することによって、バーコードリーダを通過するバーコードの角度が異なっても、いずれかの走査パターンを構成する走査線がバーコードを走査することができ、バーコードの読取性能を向上させることができる。
【０１００】
ここで、各走査パターンに付された符号は、それぞれミラー系Ａ２６を構成するミラー名称に対応しており、対応する名称を持つミラーにより反射されたものである。
【０１０１】
また、ポリゴンミラーの反射面の角度はそれぞれ異なっているため、ボトムウインドウ５から出射される各反射面に対応した走査パターンは、ポリゴンミラーの反射面角度に応じて、４本の走査線がほぼ平行に、所定の間隔だけ離れた位置を走査する。このように、所定間隔離れた複数本の走査線によって一つの走査パターンを構成することによって、更に走査線がバーコードを走査する確率を高めることができ、バーコード読取性能の更なる向上を図ることができる。
【０１０２】
図２０は、サイドウインドウ４から出射される走査パターンを図示した図面である。サイドウインドウ４からは、それぞれほぼ平行の所定間隔離れた４本の走査線から構成される、６つの走査パターン（ＶＳＲ、ＶＳＬ、ＺＲＲ、ＺＬＬ、ＺＨＲ、ＺＨＬ）が出射される。これら走査パターンの名称は、それぞれサイドスキャナ部を構成するミラーの名称に対応しており、図１９の場合と同様にそれぞれ同一の名称を持つミラーにより反射されて発生した走査パターンである。一つの走査パターン中の４本の走査線は、ボトムウインドウ５から出射される走査パターンの場合と同様に、ポリゴンミラー２５の各反射面の角度の違いによってその走査位置が規定されている。
【０１０３】
なお、図２０の走査パターンは、サイドウインドウ面でのパターンであるが、前述の通りミラーフレーム４４に取り付けられたミラーは内側を向いているために、サイドウインドウ面から離れるに従って、それぞれの走査パターンが接近してくる。そして、最もバーコードの読取に適した位置で、６つの走査パターンが最も接近し、サイドパターンによりバーコードリーダを通過するバーコードが走査される確率がこの位置で最も高くなる。
【０１０４】
ボトムウインドウ５から出射される走査パターンも、サイドウインドウ４から出射される走査パターンも、その中心線に対して左右対象になるように配置されている。そして、ボトムパターン、サイドパターンともに、少しずつ異なった方向、角度の走査パターンによって構成されているため、バーコードリーダ上を通過するバーコードの傾き方によらず、いずれかの走査線の少なくとも一本がバーコードを横切るように走査する可能性が非常に高くなる。
【０１０５】
図２１は、ボトムウインドウ５から出射される走査パターン（ボトムパターン）と、サイドウインドウ４から出射される走査パターン（サイドパターン）とのうち、それぞれ片側（左側）のパターンのみを表示した図面である。前述の通り、それぞれの読取窓から出射される左右の走査パターンは装置の中心線に対して対象であり、右側の走査パターンについては、図２１に図示されたパターンを折り返したような形となる。
【０１０６】
図２１ａは、ボトムパターンのうち走査パターンＶＳＬ１ならびにＶＳＬ２が図示されている。ＶＳＬ１は、サイドウインドウに近い位置に、やや右肩上がりの走査軌跡を描く。一方、ＶＳＬ２はＶＳＬ１よりもオペレータよりの位置を、ＶＳＬ１と同様にやや右肩上がりの走査軌跡を描く。
【０１０７】
図２１ｂは走査パターンＺＭＬが図示されている。ＺＭＬは、ボトムウインドウの長手方向をほぼ横切るような軌跡を描く。これによって、物品がボトムウインドウ５上のどの位置を通過しても、少なくとも走査パターンＺＭＬによって物品が走査される。
【０１０８】
また図２１ｃは走査パターンＨＢＬとＺＢＬを図示した図面である。ＨＢＬについては、ボトムウインドウの左側のサイドスキャナ寄りの位置を、やや左上がりの走査軌跡を描いて走査される。一方、ＺＢＬはボトムウインドウの右側のオペレータ寄りの位置を、やや左肩上がりの走査軌跡を描いて走査される。
【０１０９】
図２１ｄはサイドウインドウから出射される走査パターンのうち、左側のパターンを図示した図面である。走査パターンＶＳＬは、サイドウインドウの縦方向に延びており、やや左肩上がりの走査軌跡を描く。また走査パターンＺＬＬは、右肩上がりの走査軌跡を描く。また、ＺＨＬは、サイドウインドウのほぼ中央の上側を、やや右肩上がりの走査軌跡を描く。
【０１１０】
このような走査パターンを発生させることによって、バーコードリーダを通過する物品に対して、ポリゴンミラー２５が一回転する毎に、２方向から合計６４本の走査線が照射される。物品を走査する走査線の数が多く、またその走査方向・角度が様々な方向に設定されればされるほど、バーコード面を走査線が通過する確率は高くなり、バーコードの読取が成功する可能性もこれに応じて高くなる。
【０１１１】
図２２は、バーコードリーダの側面断面図を用いて、ＶＬＤモジュール２１から出射されるレーザ光の軌跡を描いた図面である。なお、図の場合には上部フレーム４２に取り付けられたミラー、ミラーフレーム４４に取り付けられたミラーについては図示省略している。ＶＬＤモジュール２１には、レーザ光の出射角度を変えビーム径を変換する作用をなすプリズム６１と、レーザ光を２分割するハーフミラー２２とを備える。
【０１１２】
プリズム６１を通過し、ハーフミラー２２を透過したレーザ光はやや上向き方向に出射され、凹面鏡３０の中央部に設けられたスルーホール３１を通過して、ポリゴンミラー２５に入射する。ポリゴンミラー２５によって反射されるレーザ光は、ボトムスキャナ部３を構成するミラー群に向けて照射される。
【０１１３】
一方、ハーフミラー２２によって反射されたレーザ光は、ミラーＺＢ２と下部フレーム４１との隙間を介して反射ミラー２３に入射し、反射ミラー２３によって反射された後に、ポリゴンミラー２５が設置された台５１の下部の隙間５２を通って反射ミラー２４に入射する。反射ミラー２３から反射ミラー２４に出射されるレーザ光は、ほぼ水平方向に出射される。
【０１１４】
反射ミラー２４は、入射したレーザ光をポリゴンミラー２５に向けて、斜め上方に反射する。ポリゴンミラー２５に入射したレーザ光は、サイドスキャナ部２のミラー系を構成するミラー群に向けて反射される。
【０１１５】
ポリゴンミラー２５により反射されるそれぞれの走査光は、図２２では水平よりもやや斜め上方に出射されているが、このポリゴンミラー２５からの反射光の反射方向はポリゴンミラー２５の反射面の角度に応じて決定される。
【０１１６】
図２３は、バーコードリーダの下部フレーム４１の斜視図であり、ＶＬＤモジュール２１から出射したレーザ光のポリゴンミラーまでの経路を図示した図面である。なお、図２３においては、光線の軌跡が分かりやすいようにポリゴンミラー自体は図示省略し、ポリゴンミラーが設置される台５１のみを図示している。また、凹面鏡は、ミラーＺＢ２の下部に設けられているため、図示省略されている。
【０１１７】
図２３にも図示されるように、反射ミラー２３により反射されたレーザ光は、台５１の下部の隙間５２を通って反射ミラー２４に入射し、反射ミラー２４によりポリゴンミラー２５に向けて、斜め上方に反射される。一方、凹面鏡のスルーホールを介して出射されたレーザ光は、ポリゴンミラーに直接入射する。
【０１１８】
図２４並びに図２５は、下部フレーム４１に上部フレーム４２、サイドスキャナ部２のカバー部４３が取り付けられた状態の、バーコードリーダの側面断面図であり、図２４はボトムスキャナ部３から出射される走査光の経路を、図２５はサイドスキャナ部２から出射される走査光の経路をそれぞれ示している。
【０１１９】
図２４に示されるように、凹面鏡３０のスルーホール３１を介してポリゴンミラー２５によって反射されたボトムスキャナ部３の走査光は、上部フレーム４２に取り付けられたミラーによって一旦下方に折り返されるように反射され、下部フレーム４１に取り付けられたミラーによって上方に、ボトムウインドウ５の方向に反射される。
【０１２０】
例えば図２４の場合には、ポリゴンミラー２５による走査光は、ミラーＺＢＬ１に入射し、ＺＢＬ１によって反射されてミラーＺＢ２に入射する。ＺＢ２は、入射した走査光を斜め上方に反射して、走査光がボトムウインドウ５より出射される。
【０１２１】
一方、図２５に示されるように、反射ミラー２３、２４を介してポリゴンミラー２５により反射される走査光は、下部フレーム４１に取り付けられたミラーＶＳＬ１、あるいはミラーフレーム４４に取り付けられたミラーＺＬによって上方に反射された後、ミラーフレーム４４に取り付けられた他の６枚のミラーによって、ほぼ水平方向に、サイドウインドウ４から出射される。
【０１２２】
例えば図２５の場合には、ポリゴンミラー２５による走査光はミラーＺＬに入射して、上方（ほぼ垂直方向）に反射される。その後、ミラーフレームに取り付けられたミラーＺＨＬに入射して水平方向に反射されることによって、走査パターンＺＨＬを構成する走査光が発生する。
【０１２３】
図２６は、本実施形態によるバーコードリーダと従来のバーコードリーダのそれぞれのボトムウインドウから出射される走査パターンの比較であり、図２６ａは本実施形態による走査パターンを、図２６ｂ、ｃはそれぞれ従来のバーコードリーダによる走査パターンを示している。従来のバーコードリーダと比較して、本実施形態によるバーコードリーダのボトムウインドウから出射される走査パターンは、その本数も多く、方向も様々な方向に向けられている。従来例（１）の場合には走査線は合計１２本、従来例（２）の場合には走査線は合計２４本に過ぎない。従って、本実施形態によるバーコードリーダの方がよりバーコードが走査される確率が高くなり、バーコードの読取性能が高くなる。
【０１２４】
また、本実施例によるボトムウインドウ５は、その長さが従来の読取装置よりも長くなっている。そのため、バーコードを読み取るために物品を通過させるボトムウインドウ５の範囲が広くなる。そのため、それだけ読取作業の操作性を高めることができる。
【０１２５】
図２７は、従来のバーコードリーダと本実施形態によるバーコードリーダのバーコード読取範囲の大きさの違いを説明する図面である。図２７に示される読取範囲は、例えば垂直方向に立てたバーコードを、水平面上で３６０°回転させた場合に、確実にバーコードを読み取ることができる範囲のことを指している。
【０１２６】
従来のバーコードリーダの場合には、読取窓の大きさは６インチ×６インチであり、読取窓の長さが短いため、特に奥行き方向の読取可能範囲が必然的に狭くなる。そして、読取領域はサイドウインドウ４側によっているため、オペレータは物品をよりサイドウインドウ４に近づけて物品を通過させる必要があるが、人によってはこの範囲に届かないことがあり、読取動作の操作性があまりよくない。これに対して、本実施形態によるバーコードリーダは、読取窓は４インチ×７インチの大きさであるため、奥行き方向の読取可能範囲がオペレータ側に広くなる。そのため、手が短いような人でも読取可能範囲内に物品を通過させやすくなる。
【０１２７】
なお、物品をバーコード上を通過させる場合には、読取窓の奥行き方向の長さは長い方が読取窓から出射される走査光が物品を走査する可能性が高くなる。しかし、幅方向の長さ、つまり物品の通過方向と一致する方向に関しては、それほど幅がなくても読取性能に関しては問題がない。一方、サファイアガラスは高価であり、その価格は面積が広くなるほど高くなる。そのため、６インチ幅の読取窓はコストの面からも不利であり、また不必要な幅を持つことになる。
【０１２８】
それに対して、本実施形態による読取窓は、読取性能を維持するのに必要な４インチ幅を持っており、読取性能を低下させることはなく、またガラスの価格が高くなることを抑えることができるというメリットももつ。
【０１２９】
図２８は、本実施形態によるバーコードリーダにおける、バーコードからの反射光の経路を示す図面であり、ポリゴンミラー２５にバーコードからの反射光が入射する所から図示されている。ボトムウインドウから入射した反射光は、ミラー系Ａによって反射された後、ポリゴンミラー２５に入射する。ポリゴンミラー２５の反射面によって反射されたバーコードからの反射光は、凹面鏡３０に入射する。凹面鏡３０によってポリゴンミラー２５からの反射光が反射集光され、検知器Ｂ２８に受光する。
【０１３０】
一方、サイドウインドウから入射した反射光は、ミラー系Ｂにより反射された後、ポリゴンミラー２５に入射する。ポリゴンミラー２５の反射面により、下方に反射されたバーコードからの反射光は、フレネルレンズ３２に入射する。フレネルレンズ３２は、ポリゴンミラー２５からの反射光を集光し、底面ミラーＣ３３に入射させる。底面ミラーＣ３３は、検知器Ａ２９の受光面に向けて、バーコードからの反射光を反射させる。
【０１３１】
図２９は、ポリゴンミラーから最もレーザ光が絞れる位置までの光路長の関係を示した図面である。図２９において、ａ？ｂ？ｃ？ｄはサイドウインドウ４から出射される走査光を示しており、ｅ？ｆ？ｇ？ｈはボトムウインドウ５から出射される走査光を示している。
【０１３２】
ここで、図２９の装置においては、ａ？ｂ？ｃ？ｄの光路長の方が、ｅ？ｆ？ｇ？ｈの光路長よりも長くなっている。これは、レーザ光源（図示ＬＤ）が図示左下に設けられているためである。
【０１３３】
ビームを成形するためのレンズやアパチャ（詳細説明は後述）がレーザ光源に近い位置にある場合には、レーザビームによるバーコードの読取領域はレーザ光源からの距離に依存して決定される。そのため、レーザ光源のバーコードリーダ内での取り付け位置が、バーコード読取領域の大きさの決定に寄与してくる。
【０１３４】
図２９の場合には、レーザ光源からビームが最も絞れる位置までの距離は、ｄの場合もｈの場合も等しいが、レーザ光源の配置の関係から、ポリゴンミラー２５を基準にしたａ？ｂ？ｃ？ｄとｅ？ｆ？ｇ？ｈの２つの光路長が変わってくる。ａ？ｂ？ｃ？ｄとｅ？ｆ？ｇ？ｈの光路長差は、レーザ光源からポリゴンミラーまでのａ’？ａの光路長と、レーザ光源からミラーａ’を介したポリゴンミラーまでのａ’？ａ’’？ｅの光路長との差によって吸収されている。なお、図２９の場合には、読み取り窓の奥行き方向の長さがそれほど長くない場合を図示している。
【０１３５】
一方、読み取り窓の奥行き方向の長さが長くなった場合には、ミラーｆを図２９と同じ位置に取り付けることができない。つまり、読み取り窓の長さが長くなった分、ミラーｆを図示右側に移動させないと、ミラーｆが走査光の経路を邪魔してしまい、走査光の出射を妨げてしまうからである。そのため、図３０の場合にはミラーｆが図２９の装置よりも図示右側に移動されている。レーザ光源から点ｄまでの光路長と点ｈまでの光路長は等しいが、ミラーｆが図示右側に移動してしまったため、ａ？ｂ？ｃ？ｄの光路長よりもｅ？ｆ？ｇ？ｈの光路長の方が長くなる。そのため、図３０の場合にはレーザ光源を図２９と同じ位置に取り付けることができない。
【０１３６】
そこで、本実施形態によるバーコードリーダでは、レーザ光源をバーコードリーダの図示右側に設置する。このような光源配置によって、ａ？ｂ？ｃ？ｄの光路長とｅ？ｆ？ｇ？ｈの光路長との差を、ａ’？ａ’’？ａとａ’？ｅとの光路長差で吸収させることができる。
【０１３７】
サイドスキャナ部２は、走査ミラー系等が備えられているため、その内部に十分なスペースを取ることができない。そのため、レーザ光源の出射光の光路長をかせぐために、サイドスキャナ部２内でレーザ光を引き回すことは困難である。本実施形態による装置（図３０）の場合には、レーザ光源を装置の図示右側に設けることによって、光路長を調整するためのレーザ光引回しのためのスペースを確保することができる。
【０１３８】
また、本実施形態の場合には、サイドスキャナ部２に供給されるレーザ光を、ポリゴンミラー２５の下面を通過させて、ポリゴンミラーの回転軸と交差するようにしている。仮にサイドスキャナ部２に供給されるレーザ光を、ポリゴンミラー２５の上部を通過させた場合には、サイドスキャナ内部でレーザ光を走査光学系に導くためのミラー（ミラー系Ｂ）の配置が難しくなるという問題が生じる。しかし、本実施形態の場合には、ポリゴンミラーの下をレーザ光を通過させることによって、このような問題の発生を防止している。
【０１３９】
図３１は、バーコードからの反射光受光の一例について説明した図面である。図３１の場合には、ポリゴンミラー２５’によって反射された走査光がパターン発生ミラー７１に入射、下方に反射され、更に底面ミラー７２により上方に反射されてボトムウインドウ５’から出射される。バーコードからの反射光は、出射光と同一経路を通ってポリゴンミラー２５’に到達し、検知器７３に向けて反射される。
【０１４０】
ポリゴンミラー２５’からの反射光は、レンズ７４によって集光され、反射面が斜め下方を向けられたミラー７５によって下方に反射され、検知器７３に到達するによって受光される。
【０１４１】
このようなバーコードリーダの場合には、ミラー７１、底面ミラー７２が配置されている関係上、レンズ７４をポリゴンミラー２５’にあまり近づけることができない。そのため、バーコードリーダの奥行き方向の寸法をあまり小さくすることができず、図３１の装置の場合には４５０ｍｍ以上の奥行きを必要としていた。
【０１４２】
面積が広い店舗の場合には、精算カウンタの幅は例えば５５０ｍｍ程度の幅にすることができる。この場合には、バーコードリーダの幅をそれほど抑えなくとも、精算カウンタにバーコードリーダを設置することが可能である。しかし面積が狭い店舗、特に日本国内の店舗の場合には精算カウンタ幅が４５０ｍｍ〜４８０ｍｍと狭い場合もある。この場合には、図３１のバーコードリーダを精算カウンタに設置することができなくなる。
【０１４３】
図３２は、本実施形態によるバーコードリーダの受光素子の配置を説明した図面である。既に述べている通り、本実施形態による検知器Ｂ２８は、バーコードリーダの底面に設けられている。そして、凹面鏡３０を用いてポリゴンミラー２５からの反射光を、バーコードリーダの真ん中あたりに折り返すようにして反射している。
【０１４４】
一方、ボトムウインドウ５から走査光を出射するために、ポリゴンミラー２５により反射された走査光は、上部フレームに取り付けられたミラーａにより一旦下方に反射された後、例えば凹面鏡３０、ＶＬＤモジュール２１の上に設けられたミラーＺＢ２により上方に反射される。
【０１４５】
このように、ボトムウインドウ５から走査光を出射させるために図３１の底面ミラーに相当するミラーを持たず、バーコードリーダの底面には走査光の発生に寄与する光学系が配置されていない。そのため、バーコードリーダ底面に検知器Ｂ２８を配置することができ、凹面鏡３０を用いてポリゴンミラー２５によって反射された反射光を内側に折り返して反射することができる。そして、このような光学系配置をしているため、ボトムウインドウ５の奥行きが７インチと長くなっているにもかかわらず、装置の奥行き方向の長さを従来の装置よりも短くすることができ、図３２の装置の場合には装置奥行きを４４０ｍｍ以下とすることができる。
【０１４６】
図３３は、本実施形態による凹面鏡３０の正面図と側面図である。凹面鏡３０の中心付近には既に述べた通りスルーホール３１が設けられている。また、凹面鏡３０は、凹面鏡をバーコードリーダのフレームに取り付けるための取り付け金具７５に取り付けられている。取り付け金具７５はＵ字状に折り曲げられており、取り付け金具７５の弾性によって凹面鏡３０を図示右側に付勢されている。
【０１４７】
凹面鏡３０の焦点は、検知器Ｂの受光面に合っている必要があるが、各部の取り付け誤差などによって凹面鏡３０の焦点が検知器Ｂの受光面から外れてしまうことがある。本実施形態による凹面鏡は、その水平方向・垂直方向の取り付け角度を調整可能な機構を備える。
【０１４８】
図３４は、本実施形態によるバーコードリーダの底面を見た図面である。バーコードリーダ底面には、凹面鏡の角度を調整するためのネジが合わせて３つ備えられている。調整ネジαは、凹面鏡の垂直方向の位置を合わせるためのネジである。また調整ネジβは、凹面鏡の水平方向の位置を合わせるためのネジである。
【０１４９】
図３５は、凹面鏡の角度調整を説明するための図面である。取り付け金具７５の折り返し部７５’には、両端付近にネジ穴７６が設けられ、中心付近には支点となる穴７７が設けられている。一方、バーコードリーダのフレーム４１には、突起７８と２つのバカ穴７９が設けられている。
【０１５０】
取り付け金具７５の穴７７は、フレーム４１の突起７８にはめ込まれ、凹面鏡３０は突起７８を中心にして水平方向に回動可能となっている。凹面鏡３０の水平方向の位置合わせは、支点（突起７８）を中心にして凹面鏡３０を回動させ、検知器Ｂの受光面に凹面鏡３０の焦点が位置するように調整した後、調整ネジβによって取り付け金具７５をフレーム４１に対して固定する。
【０１５１】
一方、凹面鏡３０は前述の通り取り付け金具７５の弾性によって、図３５の場合には図示手前側に付勢されている。調整ネジαの先端は、凹面鏡３０の裏面に突き当てられている。凹面鏡３０の垂直方向の角度を調整するためには、調整ネジαの繰り出し量を調整して、付勢されている凹面鏡３０を前後方向に移動させる。
【０１５２】
このような簡易な機構を用いることによって、凹面鏡３０によって反射される光を、検知器Ｂの受光面に、簡単な作業で合わせることが可能となる。
【０１５３】
図３６は、検知器Ａにバーコードからの反射光を入射させるＣミラー３３の上面図と側面図である。Ｃミラー３３の底面には、取り付け金具８０が取り付けられている。Ｃミラー３３は、装置フレームに対して取り付け金具８０を介して取り付けられる。取り付け金具８０はＵ字状に折り曲げられており、Ｃミラー３３は金具の弾性によって下方に付勢されている。Ｃミラー３３の傾きと水平方向の角度も、調整可能となっている。
【０１５４】
図３７は、バーコードリーダの底面を見た図面であり、調整ネジαと２本の調整ネジβが図示されている。調整ネジαはＣミラー３３の傾きを調整するものであり、調整ネジαの先端はＣミラー３３の底面に突き当てられている。調整ネジαの繰り出し量を調整することによって、Ｃミラー３３の傾きを調整し、反射光の反射方向を調整できる。
【０１５５】
一方、調整ネジβの先端部は、それぞれ取り付け金具８０の両端付近に設けられたネジ穴に、バカ穴を介してねじ込まれている。取り付け金具のネジ穴は、凹面鏡の取り付け金具と同様の形状をしている。取り付け金具８０は、凹面鏡の場合と同様に支点を中心にして水平方向に回動可能となっており、Ｃミラー３３の向きを調整した後、調整ネジβによって取り付け金具８０を装置フレームに対して固定する。
【０１５６】
図３８は、本実施形態によるバーコードリーダのボトムウインドウ５面について説明した図面である。ボトムウインドウ５が設けられた底面８１には、断面形状が三角形をした、装置短手方向に延びる突起８２が設けられている。
【０１５７】
バーコードの読取を行う場合には、バーコードリーダ上の空間を物品を通過させるが、オペレータによっては底面に物品を接触させて物品を移動させることがある。その場合に、ボトムウインドウ５が設けられた底面がまっ平らであると、底面と物品との接触面積が大きくなって物品と底面との摩擦力が大きくなってしまい、物品を通過させることが容易ではなくなる。
【０１５８】
このような問題に対処するために、本実施形態のバーコードリーダでは、ボトムウインドウ面８１に突起８２を設け、物品と底面との接触面積を小さくすることによって物品と底面８１との摩擦力を低減している。突起８２の延びる方向は、物品の通過方向と一致しており、摩擦力の低減をより効果的に実現することができる。
【０１５９】
突起８２は、底面８１とともに樹脂モールドで形成することができ、その他にも底面に突起を形成する部材を貼り付けたりしてもよい。
【０１６０】
また、バーコードリーダでは、走査線が最も集中しており、最も読取確率が高くなる位置（最適読取位置）が存在する。本実施形態では、図３８の突起８２を利用して、最適読取位置がどの位置にあるのかをオペレータが認識しやすくしている。
【０１６１】
最適読取位置に対応する部分（図中８３）では、突起８２が並べられる間隔を狭くしている。一方、最適読取位置を外れた部分（図中８４）では、突起８２の間隔は最適読取位置８３での突起間隔よりも広げられている。このようにボトムウインドウ面８１上に設けられた突起８２の間隔によって最適読取位置を知らせているため、オペレータは最適読取位置がどの位置にあるかを容易に認識することができる。
【０１６２】
また、小さい物品を通過させる場合などには、物品が突起８２の間に落ち込んでしまうなどの問題が生じ、バーコード読取の操作性が低下する恐れがある。そのため、突起８２の間隔はあまり離れていないことが望ましい。これに対して、最適読取位置については突起８２の間隔を狭くしているため、物品を最適読取位置を通過させる際の操作性向上も図ることが可能である。
【０１６３】
図３９は、プリント基板の一例を示す図面である。バーコードリーダのプリント基板には、光検知器Ａ、Ｂが接続される光検知回路１、２、ＶＬＤモジュールが接続されるＶＬＤ、モータが接続されるＭｏｔｏｒが備えられ、これらを介してプリント基板に備えられ制御部が各部の動作を制御する。またプリント基板には、電源を供給するための電源ケーブル用コネクタ（図中ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）、読み取られたバーコード情報をＰＯＳターミナル等に転送するためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）ケーブル用コネクタ（図中ＰＯＳｔｅｒｍｉｎａｌ１）、スケール装置に電源を供給するための電源供給用コネクタ（図中Ｓｃａｌｅ）、ハンドヘルド式のスキャナを接続可能にするためのコネクタ（図中ハンドヘルドスキャナ）等、外部と接続されるコネクタが必要となる。これらのコネクタは、メインプリント基板（Ｍａｉｎ  ＰＣＢ）に備えられることが多い。
【０１６４】
従来は、図４０に示されるように、メインプリント基板８５はサイドスキャナ部２の背面に、縦向きに設置されていたが、この場合コネクタ８６が下方を向いてしまう。そのため、各種コネクタ８６にケーブルを接続する必要がある場合には、ユーザは接続すべきコネクタ種別を確認するために、図４０に示されるようにバーコードリーダを持ち上げて傾ける必要があった。
【０１６５】
しかし、バーコードリーダは精算カウンタなどに埋め込み式に設置されているため、バーコードリーダを持ち上げて傾ける作業を行うことは非常に困難であり、ケーブル接続の作業性が非常に劣っていた。
【０１６６】
図４１は本実施形態によるバーコードリーダのケーブル接続を説明する図面である。本実施形態によるバーコードリーダは、メインプリント基板８５が装置の底面に、横置きに配置されており、コネクタ８６も側面を向いている。そのため、ユーザがコネクタ種別を確認する場合にも、バーコードリーダを水平に設置したままの状態で、コネクタ８６を確認することができ、コネクタの接続作業を効率的に行うことができる。
【０１６７】
図４２は、本実施形態によるバーコードリーダの背面であり、各種コネクタが横向きに配置されているところを図示したものである。装置背面には、ＤＣ電源が接続される電源ケーブル接続コネクタ８７、インターフェースコネクタ８８等が備えられている。
【０１６８】
図４３は、メインプリント基板８５が搭載された状態のバーコードリーダの裏面を図示した図面である。プリント基板８５には、図４２にて図示された各種コネクタ８９が取り付けられている。また、バーコードリーダからは、ポリゴンモータに接続されるモータケーブル等が引き出されており（図４４はメインプリント基板８５を取り外した状態のバーコードリーダ裏面を示す）、メインプリント基板８５にこれらのケーブルが接続される。
【０１６９】
図４５ａは、レーザモジュールの構成を説明した図面である。レーザモジュールは、半導体レーザ９１、コリメータレンズ９２、アパチャ９３を備えている。半導体レーザ９１から出射されるレーザ光は所定の発散角により発散しているため、コリメータレンズ９２でレーザ光を絞った後、アパチャ９３によってビームを成形し、バーコード読取領域にレーザ光が出射される。
【０１７０】
ここで、半導体レーザから出射されるレーザ光は、図４６に示されるように縦方向と横方向とでその発散性が異なっている。横方向はおよそ５°〜１１°の発散角を持っているのに対し、縦方向の場合にはおよそ２４°〜３７°の発散角を持っている。また半導体レーザは個体差が大きく、上記の発散角も個々の半導体レーザによって大きく違ってくる。
【０１７１】
ここで、出射されるレーザ光のビーム形状は、アパチャ９３の径などに依存しており、アパチャ９３によってビーム径を成形している。図４５ｂは、アパチャによって成形された後に出射されたレーザ光を用いた場合の、アパチャからの距離とビーム径との関係を図示した図面である。バーコード読取に最適なビーム径を５５０μｍとすると、バーコードの読取可能領域は例えば図４５ｂに示された範囲となる。ビーム系があまり大きくなってしまうと、特にバー同士の間隔がせまくバー幅の狭いバーコードを認識することが出来なくなってしまい、バーコード読取効率が低下してしまう。そのため、読取領域におけるビーム径はできるだけ絞れた方が望ましい。
【０１７２】
ここで、半導体レーザ９１から出射されるレーザ光の縦方向と横方向との発散角が異なることによる問題点を図４７を用いて説明する。図４７に示されるように、例えばビームの発散角が小さい横方向については最適なビーム径が得られる場合であっても、縦方向については発散角が大きいためアパチャ９３に入射するビーム径は大きくなる。アパチャ９３の径はビーム成形を行うという目的から縦・横同一径となっている。そのため、特に縦方向についてはアパチャ９３によってレーザ光が蹴られてしまい、レーザ光の利用効率が低下してしまうという問題があった。最も利用効率が悪い場合には、せいぜい１８％の利用効率を実現できるに止まっていた。
【０１７３】
単に光利用効率を高めるだけならば、アパチャ９３の径を大きくする、コリメータレンズ９２のｆ値を小さくする（焦点距離を短くする）、あるいは半導体レーザとコリメータレンズとの距離を話す、などの対策がある。
【０１７４】
アパチャ９３の径を大きくすることによって、縦方向の光の蹴られが少なくなり、光利用効率を向上させることができる。しかし、アパチャ９３の径が大きいことから、ビーム系をなかなか絞ることができず、図４８に示されるように最適読取となるビーム径５５０μｍとなる範囲は、図４５ｂのものよりも範囲が狭くなり、最もビーム系が絞れる位置が図４５ｂのものよりも遠い位置となってしまう。そして、横方向については、アパチャ径が大きくなることによってビームがほとんどそのままアパチャ９３を通過してしまい、ビームの成形が実質的にできなくなってしまう。
【０１７５】
また、コリメータレンズのｆ値を小さくした場合には、ｆ値が大きなレンズを用いた場合よりもより手前でビーム径が最も絞れる。この場合には、図４９に示されるように、ビームの発散角が大きな縦方向に関しては、ビーム形状、光使用効率共に理想的なものとすることができ、光の利用効率については特に問題はない。しかし、発散角が小さな横方向に関しては、アパチャ９３によってビームが殆ど蹴られなくなり、ビーム成形ができないため、ビーム形状が崩れるという問題が生じる。そのため、横方向に関しては、ビームは読取空間よりも手前の空間で結像してしまい、縦方向と横方向との結像位置が異なってくるために、読取範囲も狭くなる（図４８）。
【０１７６】
半導体レーザ９１とコリメータレンズ９２との間隔を離した場合についても、コリメータレンズ９２のｆ値を小さくした場合と同様の問題が発生する。
【０１７７】
このように、バーコードの読取を行うためには、レーザ光の利用効率を高めるとともに、バーコードが最適に読み取ることができる読取範囲をできるだけ広くする必要があった。
【０１７８】
本実施形態によるレーザモジュールは、上記の問題を解決可能とし、バーコード読取のための所定の分解能を達成できるビーム径を確保しつつ、光量マージンを拡大することができるレーザモジュールを実現している。本実施形態によるレーザモジュールでは、縦方向・横方向のビーム径を同一径とすることによって、アパチャによる蹴られ量を小さくするとともに、最適なビーム径を確保できる範囲を広げている。
【０１７９】
図５０は、ｆ値が比較的大きなコリメータレンズを用いた場合の問題点と、その解決方法について説明した図面である。図５０のレーザモジュールの場合には、ビームの発散角が小さな横方向については、ビーム形状については問題は生じることはなく、またアパチャ９３によるけられに基づく光使用効率も理想的なものとすることができる。しかし、ビームの発散角が大きな縦方向に関しては、ビーム形状については問題はないものの、アパチャによる蹴られ量が多くなり、光使用効率が低下してしまう。
【０１８０】
この問題を解決するためには、縦方向のビーム径を、光量を減少させることなく小さく変え、横方向のビーム径とほぼ同一径とすることができればよい。
【０１８１】
図５１は、上記の解決手段の原理的な説明図である。図５１には、直角プリズム９４が図示されている。この直角プリズムに対して所定の角度でレーザ光を入射させると、直角プリズム９４によってレーザ光が屈折される。
【０１８２】
ここで縦方向と横方向のビーム径の比は、それぞれの発散角の比に等しい。前述の発散角の範囲の特定の値を用いた場合、縦方向と横方向の発散角の比、即ちビーム径の比は２．  ７：１という値が導き出される。そこで、ここでは縦方向のビーム径を、２．７：１の比で縮小する必要がある。
【０１８３】
直角プリズム９４によりビームが屈折されると、その屈折角度に応じて直角プリズム９４から出射されるビームの径が変換される。ここで、前述の２．７：１のビーム径縮小を実現する例が、図５１ａに図示されている。
【０１８４】
半導体レーザのレーザ光の波長は、例えば６７０ｎｍのものが使用去れている。また、直角プリズム９４を構成するガラスの屈折率をｎ＝１．５１３４のものとし、直角プリズムの角θの角度を３７．８２８°とした場合、レーザ光を直角プリズム９４の面ａに直角に入射させたときに、レーザ光は直角プリズム９４の斜辺の垂線に対して６８．１５°の角度で出射する。ここで、図示平面方向が、レーザ光の縦方向に対応している。このとき、コリメータレンズ９２から直角プリズム９４に入射したビーム径と、直角プリズム９４から出射するレーザ光の径との比を、図５１ｂに示されるように、２．７：１とすることができる。
【０１８５】
なお、横方向については直角プリズム９４は何ら作用しないため、ビーム径は変換されず、半導体レーザ９１から出射されたビーム径が維持される。
【０１８６】
図５２は、半導体レーザ９１、コリメータレンズ９２、アパチャ９３、直角プリズム９４の配置例を図示した図面である。このように、直角プリズムを用いることで縦方向のビーム径を縮小し、横方向のビーム径と同一（あるいはほぼ同一）とすることによって、アパチャによる蹴られ光量を低く押さえ、光使用効率を向上させることができる。
【０１８７】
図５３は、ｆ値の小さなコリメータレンズ（ｆ＝３．６ｍｍ）を用いた場合の問題を解決するための構成であり、対象となるレーザモジュールは図４９に図示されたものである。
【０１８８】
図４９の場合には、縦方向については問題が生じず、横方向についてはアパチャ９４が殆ど作用せずビーム成形ができないという問題があった。そこで、図５３の場合には横方向のビーム径を拡大している。
【０１８９】
ビーム径の拡大を、１：２．７とする場合、使用される直角プリズム９４は図５１と同じものでよい。図５１との相違点は、直角プリズム９４の配置の仕方にある。図５３の場合には、直角プリズム９４の斜辺に、垂線に対して６８．１５°でレーザ光を入射させている。ここで、図示平面方向がレーザ光の横方向に対応している。これによって、横方向のビーム径を２．７倍に拡大することができる。
【０１９０】
図５４は、図５３の直角プリズム９４、半導体レーザ９１、コリメータレンズ９２、アパチャ９３を配置した状態を示す図面である。図５４に図示されるように、直角プリズム９４を用いることによって、横方向のビーム径を拡大することが可能となり、アパチャ９３に入射するビーム径を、横方向・縦方向ともに同じ大きさとすることができる。
【０１９１】
ここで、直角プリズムの角度の公差や、レーザモジュールとの位置関係に応じては、直角プリズムから出射されてアパチャに到達するレーザ光の径が必要以上に大きく（あるいは小さく）なってしまう可能性があるなど、様々な問題が生じる。
【０１９２】
図５５ａは、この問題について説明した図面である。例えば直角プリズム９４に入射する入射光が平行光でなかった場合には、レーザ光が焦点を結ぶ位置は半導体レーザ９１とコリメータレンズ９２との距離関係によって決まり、本来はｆ１であるべき焦点位置がｆ２となってしまう可能性がある。
【０１９３】
このような問題は、図５５ｂに示されるように、直角プリズムによりビームが変換される方向に、コリメータレンズ９２をその光軸を中心にして回転可能とすることによって解決できる。即ち、コリメータレンズ９２の傾きに応じて、直角プリズムに到達するビーム径を小さくすることができる。そのため、特に直角プリズムがレーザモジュールに接着・固定されており、直角プリズム９４を調整することができないような場合に特に有効である。
【０１９４】
コリメータレンズ９２の角度を調整して直角プリズム９４に到達するレーザ光のビーム径を縮小することによって、アパチャ９３に到達するレーザ光のビーム径拡大を相殺することができる。
【０１９５】
なお、ここまでは直角プリズムを用いて説明したが、これは直角プリズムを用いることによって頂角を最も小さくすることができ、レーザモジュール全体を小さくすることができるためである。特にレーザモジュールの小型化などを図る必要がない場合には、図５６に示されるような直角ではないプリズムを用いても、何ら差し支えはない。図の場合には角ａと角ｂとの角度がそれぞれ異なるプリズムが図示されている。
【０１９６】
図５７は、プリズム以外の手段を用いたビーム径変換例を示した図面である。図５７の場合には、シリンドリカルレンズ９５ａ、９５ｂを用いている。シリンドリカルレンズを用いた場合には、直行する軸のうち一方の軸に関してのみ集光作用を持つため、縦方向（横方向）のレーザ光のビーム径縮小（拡大）に適用することができる。
【０１９７】
図５７ａは、縦方向のビーム径を縮小する手段について説明した図面である。図５７ａでは、シリンドリカル凸レンズ９５ａとシリンドリカル凹レンズ９５ｂとを組み合わせている。レンズの配置の順序は、半導体レーザ９１に近い順にコリメータレンズ９２、シリンドリカル凸レンズ９５ａ、シリンドリカル凹レンズ９５ｂの順である。
【０１９８】
コリメータレンズ９２により絞られたレーザ光は、シリンドリカル凸レンズ９５ａによって縦方向のみが更に絞られる。横方向はコリメータレンズ９２のみによって絞られるだけであるが、縦方向はコリメータレンズ９とシリンドリカル凸レンズ９５ａとによって絞られるため、シリンドリカル凸レンズ９５ａによる作用を受けない横方向のビームとくらべて、縦方向の出射レーザ光は手前で結像してしまう。この状態では、アパチャ９３に入射するビーム径が横方向のビームよりも小さくなり、読取空間に出射されたビームの形状が崩れてしまうという問題が生じる。
【０１９９】
このビーム形状の補正手段として、シリンドリカル凸レンズ９５ａの後段にシリンドリカル凹レンズ９５ｂを設けている。シリンドリカル凹レンズ９５ｂによって、シリンドリカル凸レンズ９５ａにより絞られたビームの絞られる度合いを小さくする。図５７ａで、横方向のビームは点線で図示されている。図５７ａに示されるように、シリンドリカル凸レンズ９５ａ、凹レンズ９５ｂの作用によって、アパチャ９３に入射するビーム径を、横方向・縦方向ともにほぼ同じ形状にすることができる。
【０２００】
一方、図５７ｂは縦方向のビーム径を拡大する手段について説明した図面である。図５７ｂの場合には、半導体レーザ９１を出射したレーザ光は、コリメータレンズ９２、シリンドリカル凹レンズ９５ｂ、シリンドリカル凸レンズ９５ａの順で通過して、アパチャ９３に入射する。図５７ｂで、実線は横方向のビームを、点線は縦方向のビームをそれぞれ示している。
【０２０１】
コリメータレンズ９２で絞られた横方向のビームは、シリンドリカル凹レンズ９５ｂにより所定の倍率で拡大される。一方、縦方向のビームはシリンドリカル凹レンズ９５ｂの作用を受けないため、横方向のビームをより絞ることができる。
【０２０２】
ここで、横方向のビームはシリンドリカル凹レンズ９５ｂによって広げられるのに対し、縦方向のビームはシリンドリカル凹門図９５ｂの作用を受けないために、横方向のビームの方がより遠い位置で結像することとなる。そのため、横方向のビームが読取空間に出射された場合にビーム形状が崩れてしまう可能性がある。
【０２０３】
この対策のために、図５７ｂの場合にはシリンドリカル凹レンズ９５ｂの後段にシリンドリカル凸レンズ９５ａを入れ、ビームの補正を行っている。シリンドリカル凸レンズ９５ａによって、横方向のビームの広がり度合いを小さく抑える、あるいは集光することによって、ビームの収束度合いを横方向・縦方向ともに同じ程度にすることができる。
【０２０４】
なお、図５７ａ、ｂの場合には凹凸２枚のシリンドリカルレンズを用いているが、図５７ｃに示されるように、２つのシリンドリカルレンズを貼り合わせたようなシリンドリカル両面レンズ９５ｃを用いることも可能である。ただし、この場合には２つのレンズ面の距離か小さくなり、さらに同一媒質内でビーム変換が行われるために、２枚のシリンドリカルレンズを使用する場合と比較して、曲率半径の小さいレンズ面を成形する必要がある。
【０２０５】
図５８は、レーザモジュール２１から出射されたレーザ光を分割し、それぞれ異なる走査線Ａ、Ｂを発生させるための手段について説明した図面である。
【０２０６】
レーザモジュール２１から出射されたレーザ光は、ビーム分割手段２２によって２本のビームに分割される。２本のビームは、凹面鏡３０の中心位置に設けられた小型の反射ミラー３０’によってポリゴンミラー２５に向けて反射される。ポリゴンミラー２５によって反射されたレーザ光は、走査線分割ミラー２６によって反射されて読取窓から出射されて、一方は走査線Ａ、他方は走査線Ｂとなる。
【０２０７】
バーコードからの反射光は、ポリゴンミラー２５によって凹面鏡３０に入射する。走査線Ａに対応する反射光は、凹面鏡３０によって光検知器Ａに入射し、走査線Ｂに対応する反射光は凹面鏡３０によって光検知器Ｂに入射する。
【０２０８】
図５９は、光分割手段の例を図示したものである。図５９ａでは、レーザモジュール２１から出射されたレーザ光は、ハーフミラーによってビームＡとビームＢとに分割される。図５９ｂの場合には、レーザモジュールから出射されたレーザ光は、ハーフキュープあるいはＰＢＳによってビームＡとビームＢとに分割される。
【０２０９】
図６０は、これらのプリズム、分割手段、コリメータレンズ等を組み込んだ本実施形態によるＶＬＤモジュールの２面図である。図において、１０１は半導体レーザであり、１０２はコリメータレンズである。コリメータレンズ１０２は例えばアルミなどのブロック１０３内に収められている。ブロック１０３は、図示左右方向に位置を調整することができ、レーザ光の焦点位置の調整をこれにより行う。ブロック１０３は、弾性を持った付勢板１０４により、上方から付勢されており、これによってブロック１０３の位置が固定されている。
【０２１０】
１０５は直角プリズムであり、半導体レーザ１０１を出射したレーザ光は、直角プリズム１０５の斜辺から直角プリズム１０５に入射する。直角プリズム１０５により屈折されたレーザ光は、アパチャ１０６によってビーム成形がなされ、ハーフミラー１０７によってビームＡとビームＢとに分割される。
【０２１１】
ビームＡは、図３に示されるように凹面鏡３０のスルーホール３１を通してポリゴンミラー２５に照射される。一方、ビームＢは反射ミラー２３に向けて照射される。
【０２１２】
図６１は、コリメータレンズ１０２が収容されたブロック１０３の２面図である。図６１ａは上面図を、図６１ｂはコリメータレンズ１０２を正面から見た状態の正面図を、それぞれ示す。
【０２１３】
コリメータレンズ１０２は、レーザ光の光軸に対して所定角度傾けてブロック１０３に取り付けられている。半導体レーザには、縦方向・横方向の発散角の違いとともに、非点格差を持つ。これは、横方向のビームの出射位置と、縦方向のビームの出射位置とがずれる減少であり、これによってレーザビームの焦点位置がずれたりする問題が生じる。
【０２１４】
本実施形態によるコリメータレンズ１０２は、この非点格差、あるいは図５５に示された問題点を解決するために、予め所定角度だけ、光軸に対して傾けて取り付けられている。この取り付け角度は、様々な条件に基づいて予め定めておけばよい。半導体レーザには個体差があるが、このコリメータレンズ１０２の取り付け角度は、個体差があまり問題とはならない、平均的な半導体レーザに対応できる角度としておけば、ある程度の効果を達成することができる。
【０２１５】
【発明の効果】
上記説明した通り、本発明によれば、特に底面の読取窓から出射される走査パターンを構成する走査線本数を従来の装置と比較して増やすことができる。これは、走査パターンを発生するミラーの配置などにより実現される。
【０２１６】
また、本発明では従来の装置と比較して装置外寸、特に奥行き方向の寸法を小さくすることができる。そのため、幅が狭い精算カウンタ等に読取装置を設置することが可能となる。
【０２１７】
本発明では、光学系を構成する光源、走査手段、集光手段等を装置の中心線上に、光軸があうように配置している。とくに、反射鏡により導かれる光線を、走査手段の回転軸に交叉するようにしているため、光線を引き回すための余分なスペースを読取装置内に設ける必要がなくなり、より装置の小型化を達成することが可能となる。また、反射ミラーにより導かれる光線は、特に走査手段の下面を通過させることができ、装置の高さを小さくすることができる。
【０２１８】
走査パターンを発生するミラーは、装置フレームの内側に、特に上下分割可能なフレームの内側に取り付けることによって、装置内部の空間にミラーを配置するための機構を設ける必要がなくなり、装置内の空間の有効利用を図ることが可能となる。
【０２１９】
更に、従来の読取装置と比較して読取窓の奥行き長さが大きくなり、コードの読取領域を従来の装置よりも広げることを可能としたことによって、バーコード読取の確率を従来の装置よりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるバーコードリーダの斜視図
【図２】一実施形態によるバーコードが精算カウンタに設置された状態を示す図面
【図３】一実施形態によるバーコードの側面断面図
【図４】一実施形態のバーコードリーダによるバーコード読取範囲
【図５】一実施形態によるバーコードリーダの外寸
【図６】一実施形態によるバーコードリーダの光学系ダイアグラム
【図７】一実施形態によるバーコードのカバーを取り外した状態
【図８】図８のバーコードリーダの上面・側面図
【図９】下部フレームの斜視図
【図１０】下部フレームの上面図
【図１１】下部フレームの側面図
【図１２】上部フレーム並びに下部フレームを取り外した状態の斜視図
【図１３】ミラーフレームの４面図
【図１４】ミラーフレームと取り付けられるミラー
【図１５】一実施形態によるバーコードの光学系配置を示す側面断面図
【図１６】ボトムスキャナ部の走査光の経路を示すダイアグラム
【図１７】サイドスキャナ部の走査光の経路を示すダイアグラム
【図１８】ボトムウインドウから出射される走査パターン
【図１９】ボトムウインドウから出射される走査パターンからそれぞれ一本の走査光を抜き出した図面
【図２０】サイドウインドウから出射される走査パターン
【図２１】走査パターンの出射を示す図面
【図２２】光源から出射された光線がポリゴンミラーにより反射されるまでの光線経路を示した装置側面断面図
【図２３】光源から出射された光線がポリゴンミラーにより反射されるまでの光線経路を示した装置斜視図
【図２４】ボトムスキャナ部より出射される走査光の経路を示す装置側面断面図
【図２５】サイドスキャナ部より出射される走査光の経路を示す装置側面断面図
【図２６】一実施形態によるバーコードリーダと従来のバーコードリーダのボトムウインドウから出射される走査パターンの比較
【図２７】一実施形態によるバーコードリーダと従来のバーコードリーダの走査・読取範囲の比較
【図２８】バーコードからの反射光の経路を示す装置側面断面図
【図２９】光源配置とそれぞれの光路を示す図面
【図３０】光源配置とそれぞれの光路を示す図面
【図３１】従来の受光手段配置と読取範囲・装置奥行きを示す図面
【図３２】一実施形態の受光手段配置と読取範囲・装置奥行きを示す図面
【図３３】凹面鏡の二面図
【図３４】凹面鏡角度の調整ネジ配置
【図３５】凹面鏡のフレームへの取り付けと角度調整を示す図面
【図３６】底面ミラーの二面図
【図３７】底面ミラーの角度調整ネジ配置
【図３８】ボトムウインドウ面に設けられた突起
【図３９】プリント基板の一例
【図４０】従来のバーコードリーダのプリント基板配置
【図４１】一実施形態のバーコードリーダのプリント基板配置
【図４２】バーコードリーダの背面・各種コネクタ配置例
【図４３】プリント基板が取り付けられたバーコードリーダ裏面
【図４４】プリント基板が取り付けられる前のバーコードリーダ裏面
【図４５】レーザモジュールとバーコード読取領域
【図４６】半導体レーザのビーム径の違い
【図４７】アパチャによるビームのけられ
【図４８】けられ防止対策を行った場合のバーコード読取領域の変化
【図４９】ｆ値が小さいコリメータレンズを用いた場合の問題点
【図５０】ｆ値が大きいコリメータレンズを用いた場合の問題点
【図５１】直角プリズムを用いたビーム径変換
【図５２】直角プリズムを用いたレーザモジュール
【図５３】直角プリズムを用いたビーム径変換
【図５４】直角プリズムを用いたレーザモジュール
【図５５】コリメータレンズを回転させた場合の読取領域変化
【図５６】直角プリズム以外のプリズム例
【図５７】シリンドリカルレンズを用いたビーム径変換
【図５８】レーザ光を分割して二本の走査光を発生させるバーコードリーダの一例
【図５９】ビーム分割手段の例
【図６０】一実施形態によるＶＬＤモジュール
【図６１】コリメータレンズを収容するブロック
【図６２】従来のバーコードリーダ
【図６３】従来の二面読取窓を持つバーコードリーダ（１）
【図６４】従来の二面読取窓を持つバーコードリーダ（２）
【図６５】精算カウンタの上面図
【図６６】二面バーコードリーダのバーコード読取領域
図において、１はバーコードリーダ、２はサイドスキャナ部、３はボトムスキャナ部、４はサイドウインドウ、５はボトムウインドウ、２１はＶＬＤモジュール、２２はハーフミラー、２３、２４は反射ミラー、２５はポリゴンミラー、２６、２７は走査パターンを発生するミラー系、２８、２９は光検知器、３０は凹面鏡、３２はフレネルレンズ、３３は底面ミラー、４１は下部フレーム、４２は上部フレーム、４３はサイドスキャナのカバー部、４４はサイドスキャナのミラーフレーム、８２はボトムウインドウ面に設けられた突起、９１はレーザ光源（半導体レーザ）、９２はコリメータレンズ、９３はアパチャ、９４は直角プリズム、９５はシリンドリカルレンズである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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