(57)【要約】【課題】交換可能な光学系エンジンを含む光学式スキャナを提供する。【解決手段】スキャナ・ハウジング・アパーチャを含むスキャナ・ハウジングと、ハウジング内のパターン・ミラーと、光学系エンジンとを備える。光学系エンジンは、スキャナ・ハウジング・アパーチャ内に挿入可能なエンジン・ハウジングと、レーザ・ビームをパターン・ミラーに向け、パターン・ミラーからのアイテムから反射した光を受光するためのエンジン・ハウジング内のミラー付きスピナと、ミラー付きスピナを回転するためのエンジン・ハウジング内のモータと、レーザ・ビームを生成するためのエンジン・ハウジング内のレーザと、レーザとレーザ・ビームが通過するアパーチャを含むミラー付きスピナとの間のエンジン・ハウジング内に位置し、ミラー付きスピナからのアイテムから反射した光を受光する集光装置とを含む。【選択図】図１
2008077085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式スキャナであって、
スキャナ・ハウジング・アパーチャを含むスキャナ・ハウジングと、
前記スキャナ・ハウジング内のパターン・ミラーと、
光学系エンジンとを備え、前記光学系エンジンが、
前記スキャナ・ハウジング・アパーチャ内に挿入可能なエンジン・ハウジングと、
レーザ・ビームを前記パターン・ミラーに向け、前記パターン・ミラーからのアイテムから反射した光を受光するための前記エンジン・ハウジング内のミラー付きスピナと、
前記ミラー付きスピナを回転するための前記エンジン・ハウジング内のモータと、
前記レーザ・ビームを生成するための前記エンジン・ハウジング内のレーザと、
前記レーザと前記レーザ・ビームが通過するアパーチャを含む前記ミラー付きスピナとの間の前記エンジン・ハウジング内に位置し、前記ミラー付きスピナからの前記アイテムから反射した光を受光する集光装置と、
前記集光装置からの光を受光し、前記光を電気信号に変換するための前記エンジン・ハウジング内の検出装置とを含む光学式スキャナ。
【請求項２】
光学式スキャナであって、
スキャナ・ハウジング・アパーチャを含むスキャナ・ハウジングと、
前記スキャナ・ハウジング内のパターン・ミラーと、
光学系エンジンであって、
前記スキャナ・ハウジング・アパーチャに挿入および取外し可能なエンジン・ハウジングと、
前記パターン・ミラーに第１および第２の組のレーザ・ビームを向け、前記パターン・ミラーからのアイテムから反射した第１および第２の組の光を受光するための前記エンジン・ハウジング内のミラー付きスピナと、
前記ミラー付きスピナを回転するための前記エンジン・ハウジング内のモータと、
前記第１の組のレーザ・ビームを生成するための前記エンジン・ハウジング内の第１の組の１つまたは複数のレーザと、
前記第２の組のレーザ・ビームを生成するための前記エンジン・ハウジング内の第２の組の１つまたは複数のレーザと、
前記第１の組のレーザと前記第１の組のレーザ・ビームが通過する前記第１の組の各レーザのための第１の組のアパーチャを含む前記ミラー付きスピナとの間の前記エンジン・ハウジング内に位置し、前記ミラー付きスピナからの前記アイテムから反射した前記第１の組の光を受光する第１の集光装置と、
前記第２の組のレーザと前記第２の組のレーザ・ビームが通過する前記第２の組の各レーザのための第２の組のアパーチャを含む前記ミラー付きスピナとの間の前記エンジン・ハウジング内に位置し、前記ミラー付きスピナからの前記アイテムから反射した前記第２の組の光を受光する第２の集光装置と、
前記第１の集光装置からの前記第１の組の光を受光し、前記第１の組の光を第１の組の電気信号に変換するための前記エンジン・ハウジング内の第１の組の１つまたは複数の検出装置と、
前記第２の集光装置からの前記第２の組の光を受光し、前記第２の組の光を第２の組の電気信号に変換するための前記エンジン・ハウジング内の第２の組の１つまたは複数の検出装置と、
を含む光学系エンジンと、
前記第１および第２の組の電気信号からバーコード情報を入手するための復号回路とを備える光学式スキャナ。
【請求項３】
前記ミラー付きスピナが、前記エンジン・ハウジング内の中央に位置する、請求項２に記載のスキャナ。
【請求項４】
前記エンジン・ハウジングが、第１および第２の対向端部を有し、前記第１および第２の組のレーザが、前記第１および第２の端部のところに位置する、請求項３に記載のスキャナ。
【請求項５】
前記第１の集光装置が、前記第１の組のレーザと前記ミラー付きスピナとの間に位置し、前記第２の集光装置が、前記第２の組のレーザと前記ミラー付きスピナとの間に位置する、請求項４に記載のスキャナ。
【請求項６】
前記第１の組の検出装置が、前記ミラー付きスピナの下に位置し、前記第１の集光装置の方を向いていて、前記第２の組の検出装置が、前記ミラー付きスピナの下に位置し、前記第２の集光装置の方を向いている、請求項５に記載のスキャナ。
【請求項７】
前記ミラー付きスピナの下に装着され、前記モータと、前記第１および第２の組の検出装置と、前記第１および第２の組のレーザおよび前記モータの動作を制御するための制御回路とを含むプリント回路基板をさらに備える、請求項６に記載のスキャナ。
【請求項８】
前記第１および第２の組のレーザが、それぞれ２つのレーザを含む、請求項２に記載のスキャナ。
【請求項９】
前記第１および第２の組の検出装置が、それぞれ２つの検出装置を含む、請求項２に記載のスキャナ。
【請求項１０】
前記パターン・ミラーが、前記第１の組のレーザ・ビームから第１の組の走査光ビームを生成する第１の組のパターン・ミラーと、前記第２の組のレーザ・ビームから第２の組の走査光ビームを生成する第２の組のパターン・ミラーとを含む、請求項２に記載のスキャナ。
【請求項１１】
前記第１の組の走査光ビームが通過する実質的に水平な窓と、前記第２の組の走査光ビームが通過する実質的に垂直な窓とをさらに備える、請求項１０に記載のスキャナ。
【請求項１２】
前記スキャナ・ハウジングおよび前記エンジンが、前記スキャナ・ハウジング・アパーチャ内に設置中、前記光学系エンジンを位置合わせするための位置合わせ素子を含む、請求項２に記載のスキャナ。
【請求項１３】
前記位置合わせ素子が、ある平面内で前記光学系エンジンを位置合わせするための前記スキャナ・ハウジング・アパーチャの周囲に位置合わせパッドを含む、請求項１２に記載のスキャナ。
【請求項１４】
前記位置合わせ素子が、前記スキャナ・ハウジング上に位置合わせピンと、前記平面の方向に沿って前記光学系エンジンを位置合わせするために、前記位置合わせピンが通過する前記光学系エンジン内に位置合わせアパーチャとをさらに含む、請求項１３に記載のスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品等に貼られたバーコードを光学的に読み取る（スキャニング）光学式スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
固定位置式小売バーコード・スキャナ、特に双光学式スキャナ（ｂｉ−ｏｐｔｉｃ  ｓｃａｎｎｅｒ）は、効率的な処理能力のために必要なラップアラウンド（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄ）パターンを形成するために、広い間隔を有していなければならない複数の組のパターン形成ミラーを必要とする。これらのミラーの設置精度に関する要件は厳格なものではないが、これらのハウジングがスキャナのアクティブ光学素子を位置決めする追加要件のために、そのマウントおよびハウジングは、多くの場合、どうしても不必要なほど精度が高いもの（また高価なもの）にならざるをえない。このようなアクティブ光学素子は、レーザ源、走査多角体およびモータ、集光光学素子、検出装置および関連するレンズおよび光学フィルタを含む。これらの構成部品は、多くの場合、小型で、ポインティングおよびアラインメント要件は厳しい。レーザは、それ自身と走査ゾーンの間に最も長い距離を有し、コヒーレントなパターンを得るためにポインティング要件は厳しい。集光した光が確実に検出装置上に入射するようにするために、集光光学素子、レーザおよび検出装置すべては、相互に正確に位置合わせされていなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
種々のアクティブ光学素子および関連する電子回路を１つの小さな精度の高いパッケージに結合する光学式スキャナ用の光学系エンジンを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、光学系エンジンを含む光学式スキャナを提供する。スキャナは、スキャナ・ハウジング・アパーチャを含むスキャナ・ハウジングと、ハウジング内のパターン・ミラーと、光学系エンジンとを含む。この光学系エンジンは、スキャナ・ハウジング・アパーチャ内に挿入可能なエンジン・ハウジングと、レーザ・ビームをパターン・ミラーに向け、パターン・ミラーからのアイテムから反射した光を受光するためのエンジン・ハウジング内のミラー付きスピナと、ミラー付きスピナを回転するためのエンジン・ハウジング内のモータと、レーザ・ビームを生成するためのエンジン・ハウジング内のレーザと、レーザとレーザ・ビームが通過するアパーチャを含むミラー付きスピナとの間のエンジン・ハウジング内に位置し、ミラー付きスピナからのアイテムから反射した光を受光する集光装置と、集光装置からの光を受光し、光を電気信号に変換するためのエンジン・ハウジング内の検出装置とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１を参照すると、光学式スキャナ１０の例示としての実施形態は、光学系エンジン１４と、パターン・ミラー１８と、電源および制御回路２８とを含む。
【０００６】
光学系エンジン１４は、実用的な電気部品、他の構成部品よりもスキャナの寿命の間のある時期に交換しなければならない可能性が高い構成部品を含む。これらの構成部品を光学系エンジン１４内に設置することにより、また光学系エンジン１４を容易に取り外せるようにすることにより、スキャナ１０の保守時間が最小限度に短縮される。構成部品が故障した場合、スキャナ１０が再度迅速にフル稼働できるように、代わりの光学系エンジン１４が設置される。故障した構成部品を含む光学系エンジン１４は、次の構成部品の故障のために修理することができる。
【０００７】
光学系エンジン１４は、また、アラインメントを必要とする光学部品を含む。これらの構成部品を光学系エンジン１４内に設置することにより、これらの構成部品のアラインメントをスキャナ１０の外部で行うことができる。
【０００８】
詳細に説明すると、光学系エンジン１４は、１つまたは複数のレーザ１２と、ミラー付きスピナ１６と、１つまたは複数の集光装置２０と、１つまたは複数の検出装置２２と、電子回路２４と、モータ２６とを含む。
【０００９】
レーザ１２は、レーザ・ビームを生成する。
【００１０】
ミラー付きスピナ１６は、走査パターンを生成するためにレーザ・ビームをパターン・ミラー１８に向け、パターン・ミラー１８からのアイテム３０からの反射光を受光する。モータ２６は、ミラー付きスピナ１６を回転する。
【００１１】
集光装置２０は、ミラー付きスピナ１６からの反射光を集光し、この光を検出装置２２の方向に向ける。
【００１２】
検出装置２２は、反射光を電気信号に変換する。
【００１３】
電子回路２４は、レーザ１２およびモータ２６用の駆動回路を提供し、検出装置２２からの電気信号を増幅し、濾波する。
【００１４】
パターン・ミラー１８は、レーザ・ビームをバーコード・ラベル３２の方向に向け、反射光をミラー付きスピナ１６に向ける。
【００１５】
電源および制御回路２８は、スキャナ１０の動作を制御し、バーコード・ラベル３２の符号化された情報を入手するために、電子回路２４からの処理電気信号を処理する。電源および制御回路２８は、１つまたは複数のケーブル３４を通して電子回路２４に接続することができ、スキャナ・ハウジング内に設置しなくてもよい。
【００１６】
図２〜図６を参照すると、これらの図面は、デュアル・アパーチャ・スキャナで使用するための光学系エンジン１４の例示としての実施形態の詳細図である。この例示としての実施形態の場合には、光学系エンジン１４は、デュアル・アパーチャ・スキャナで使用するためのものであるが、代替的に、光学系エンジン１４は、単一アパーチャ・スキャナで使用することもできる。実際には、単一アパーチャ・タイプの光学系エンジン１４を、異なるパターン・ミラー配置構成を有する異なるスキャナで使用することもできる。
【００１７】
光学系エンジン１４は、レーザ１２、ミラー付きスピナ１６、モータ２６、集光装置２０、検出装置２２および電子回路２４の装着を支持するハウジング４０を含む。
【００１８】
この例の場合には、ハウジング４０は、一般に、矩形の形をしていて、最大４つのレーザ１２、２つの集光装置２０、４つの検出装置２２を収容することができる。レーザ１２ａ、集光装置２０ａ、および検出装置２２ａは、デュアル・アパーチャ・スキャナ１０の第１のアパーチャ３４（図６）に関連する。レーザ１２ｂ、集光装置２０ｂ、および検出装置２２ｂは、デュアル・アパーチャ・スキャナの第２のアパーチャ３６に関連する。それ故、レーザ１２ａは、スキャナ・ハウジング７０（図６）内の第１の組のパターン・ミラー１８に入射する走査ビームを生成し、第１のアパーチャ３４から出る第１の組の走査ライン３５となるように、ハウジング４０の１つの側面からミラー付きスピナ１６に直接入射するように、集光装置２０ａ内のアパーチャ５０ａを通過するレーザ・ビームを生成する。アイテム３０から反射した光は、第１のアパーチャを通って戻り、反射光を検出装置２２ａの方向に向ける集光装置２０ａに入射する。同様に、レーザ１２ｂは、第２の組のパターン・ミラー１８に入射するあるものはスキャナ・ハウジング７０の基部６０内に位置し、あるものは基部６０に装着されているタワー６１内に位置する走査ビームを生成し、第２のアパーチャ３６から出る第２の組の走査ライン３７となるように、ハウジング４０の他の側面からミラー付きスピナ１６に直接入射するように、集光装置２０ｂ内のアパーチャ５０ｂを通過するレーザ・ビームを生成する。アイテム３０から反射した光は、第２のアパーチャを通って戻り、反射光を検出装置２２ｂの方向に向ける集光装置２０ｂに入射する。
【００１９】
ハウジング４０は、ウエル部分４２と、フレーム４４とを含む。ウエル部分４２は、底部のところの中央に位置するアパーチャ４６を含む凹部を含む。レーザ１２ａおよび１２ｂは、ウエル部分４２の対向端部内のアパーチャを通って延びる。集光装置２０ａおよび２０ｂは、その各レーザ１２ａおよび１２ｂに隣接するアパーチャ５０ａおよび５０ｂを含む対向端部のところに装着される。検出装置２２ａおよび２２ｂおよび電子回路２４を含む第１のプリント回路基板４８（図３）は、ウエル部分４２内に上から延びる検出装置２２ａおよび２２ｂと一緒に下からアパーチャ上に固定される。モータ２６を含む第２のプリント回路基板５２（図２）は、第１のプリント回路基板４８の上のウエル部分４２に固定される。ミラー付きスピナ１６は、ウエル部分４２の中央のモータ２６に装着される。
【００２０】
図４〜図６を参照すると、フレーム４４はウエル部分４２を囲んでいる。フレーム４４は、ハウジング４０をスキャナ１０の底面６３に位置合わせし、固定するために装着孔部５４、５６および５８を含む。
【００２１】
光学系エンジン１４は、スキャナ・ハウジング７０の底面６３のアパーチャ６２内に装着される。アパーチャ６２は、ウエル部分４２の周辺とほぼ同じ形をしている。
【００２２】
スキャナ・ハウジング７０の底面６３は、位置合わせパッド７２および位置合わせピン６６および６８を含む。位置合わせパッド７２は、光学系エンジン１４を設置するための平面基準を確立する。３つの点接触を近似することにより、位置合わせパッド７２は、ハウジング４０の揺れを最小限度に低減する。
【００２３】
位置合わせピン６６は、回転の原点を確立する。
【００２４】
位置合わせピン６８は、原点を中心とする回転の一点を確立する。
【００２５】
底面６３は、また、ハウジング４０内の孔部５８を通るネジ６４を収容するためのネジ孔７４も含む。ネジ６４は、光学系エンジン１４をハウジング７０に固定する。
【００２６】
ハウジング４０のような固体部分を位置決めするために、最大６つの制限が使用される。位置合わせパッド７２上にハウジング４０を圧着することにより、第１の方向の運動を制限する３つの制限を行うことができる。対応する孔部５４内に位置合わせピン６６を挿入することにより、第２および第３の方向の運動を制限する第４および第５の制限が行われる。位置合わせピン６６は、狭い隙間で孔部５４内に挿入される。孔部５６内に位置合わせピン６８を挿入することにより、第３の方向の運動を制限する第６の制限を行うことができる。孔部５４は円く、孔部５６はスロットを有することができる。
【００２７】
位置合わせピン６６および６８間のラインに直交する隙間は非常に狭いが、このラインに対してより平行である。これによりピン間および孔部間の距離が完全に一致しなくても部材を嵌合することができる。
【００２８】
光学系エンジン１４は、他の光学系エンジン１４により容易に交換することができる。交換用光学系エンジン１４は、類似の方法で位置合わせされ、スキャナを簡単に修理することができ、コストのかかる光学素子の位置合わせを行わなくてもすむ。
【００２９】
いくつかの実施形態について特に説明してきたが、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなしに、種々の変更および修正も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】光学式スキャナのブロック図である。
【図２】光学系エンジンの斜視図である。
【図３】スピナを除去した場合の光学系エンジンの斜視図である。
【図４】スキャナ・ハウジングの底面図である。
【図５】光学系エンジンの装着フィーチャを示すスキャナの底面図である。
【図６】光学系エンジンの設置を示すスキャナの断面図である。
【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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