(57)【要約】【課題】対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる情報書込み装置を提供する。【解決手段】複数のレンズ系で構成され一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達するリレーレンズ系１２と、リレーレンズ系の中間に設けられ、かつ画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射する複数のフレキシブルジョイント１４と、リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する書込みヘッド１６とを備える。【選択図】　　　図１
2004090026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ系で構成され一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達するリレーレンズ系（１２）と、該リレーレンズ系の中間に設けられ、かつ前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射する複数のフレキシブルジョイント（１４）と、リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する書込みヘッド（１６）とを備えた、ことを特徴とする情報書込み装置。
【請求項２】
前記リレーレンズ系（１２）は、被写体から距離ａを隔てて位置し反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する焦点距離ｆの複数の凸レンズ系からなり、レーザー光による前記画像を最初の凸レンズ系（１２ａ）の被写体位置に結像し、２番目以降の凸レンズ系は、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写体位置とする、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。
【請求項３】
前記フレキシブルジョイント（１４）は、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線を中心に揺動可能な１対の光路管（１４ａ）と、該１対の光路管の交差位置に位置する反射ミラー（１４ｂ）と、前記１対の光路管の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラーを位置決めするミラー位置決め機構（１５）とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。
【請求項４】
前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ固定され前記単一の軸線を中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車（１５ａ）と、該１対の主歯車と噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車（１５ｂ）とからなる、ことを特徴とする請求項３に記載の情報書込み装置。
【請求項５】
前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク（１５ｃ）と、該１対のリンクの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材（１５ｄ）とからなる、ことを特徴とする請求項３に記載の情報書込み装置。
【請求項６】
前記書込みヘッド（１６）は、前記リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する結像レンズ系（１６ａ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。
【請求項７】
前記書込みヘッド（１６）は、結像レンズ系（１６ａ）からのレーザー光を対象物に向けて反射するダイクロイックミラー（１６ｂ）と、該ダイクロイックミラーの背後に設けられた目視窓（１６ｃ）とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。
【請求項８】
前記書込みヘッド（１６）は、対象物を押さえレーザー光の漏洩を防ぐための開閉可能な保護用遮光板（１６ｄ）と、該遮光板の閉位置に連動し書込可能信号を遅延させる安全スイッチ（１６ｅ）と、書込可能信号を出力する書込スイッチ（１６ｆ）と、書込像を表示するモニター（１６ｇ）とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の情報書込み装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物にレーザー光を用いて情報を書込む情報書込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感熱紙や金属板、樹脂板等にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込む場合、図５に模式的に示す据え置き型の書込器が従来、用いられている。この据え置き型の書込器は、レーザー発振器１、投影レンズ２、走査ミラー３等を備え、据え置き型のレーザー発振器１からレーザー光４を照射し、これを走査ミラー３で走査して、対象物５（感熱紙等）の表面にレーザー光により情報を書き込んでいた。なおこの場合、投影レンズ２はレーザー光４を対象物上に集光させる機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の据え置き型の書込器の場合、情報を書込む対象物５（感熱紙、金属板、樹脂板等）を書込器の所定の書込位置まで移動させる必要がある。そのため対象物の移動が容易な場合は特に支障はないが、対象物が別の大型物品に取付けられている（例えば、物品吊り下げられたラベル）等の場合に、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることが困難又は不可能な場合があった。
【０００４】
また、ベクトルスキャン方式でなく、画像全体を同時に投影する方式の書込器であっても据え置き型書込器は大型であるため、書込器の移動は困難であり、かつ対象物の移動も困難又は不可能な場合があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明は、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる情報書込み装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のレンズ系で構成され一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達するリレーレンズ系（１２）と、該リレーレンズ系の中間に設けられ、かつ前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射する複数のフレキシブルジョイント（１４）と、リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する書込みヘッド（１６）とを備えた、ことを特徴とする情報書込み装置が提供される。
【０００７】
本発明の構成によれば、複数のレンズ系で構成されたリレーレンズ系（１２）により、据え置き型のレーザー発振器で発振したレーザー光による画像を一端から他端まで伝達することができる。
また、リレーレンズ系の中間に設けられたフレキシブルジョイント（１４）により、前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。さらにこのフレキシブルジョイント（１４）を複数（好ましくは５つ）設け、それぞれ直交する軸線を中心に回転可能に設定することにより、書込みヘッド（１６）の３軸方向の移動と、回転、揺動２つの６自由度を可能にできる。
【０００８】
すなわち、書込みヘッド部は、前後、左右、上下、軸のまわりの回転、軸に直角の揺動２つの計６個の自由度を持っている。付け根部分に互いに回転軸を直交するこの、中間に互いに回転軸を直交する３個のジョイントを設けることにより、書込みヘッドに、回転成分を伴った、前後、左右、上下の動き、及び軸のまわりの回転をさせることができる。
また、書込みヘッド（１６）によりリレーレンズ系（１２）で伝達された画像を対象物上に結像することができる。従って、対象物をレーザー発振器や走査ミラーを内蔵する据え置き型の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記リレーレンズ系（１２）は、被写体から距離ａを隔てて位置し反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する焦点距離ｆの複数の凸レンズ系からなり、レーザー光による前記画像を最初の凸レンズ系（１２ａ）の被写体位置に結像し、２番目以降の凸レンズ系は、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写体位置とする。
【００１０】
この構成により、単一の凸レンズ系により、画像を距離ａ＋ｂだけ移動させることができ、ｎ個の凸レンズ系で画像をｎ×（ａ＋ｂ）だけ移動させることができる。なお、各凸レンズ系は、単一のレンズでも複合レンズでもよい。また各凸レンズ系の距離ａ、ｂは同一であっても異なっていてもよい。さらに好ましくは距離ａ、ｂは、各凸レンズ系の焦点距離ｆの２倍であるのがよい。
【００１１】
また、前記フレキシブルジョイント（１４）は、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線を中心に揺動可能な１対の光路管（１４ａ）と、該１対の光路管の交差位置に位置する反射ミラー（１４ｂ）と、前記１対の光路管の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラーを位置決めするミラー位置決め機構（１５）とからなる。
この構成により、ミラー位置決め機構（１５）により、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ固定され前記単一の軸線を中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車（１５ａ）と、該１対の主歯車と噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車（１５ｂ）とからなる。
この構成により、書込みヘッド（１６）の移動により一方の光路管が前記単一の軸線を中心に回動すると、主歯車（１５ａ）と副歯車（１５ｂ）の噛合により、他方の光路管が反対方向に同一角度だけ回動し、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記ミラー位置決め機構（１５）は、１対の光路管にそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク（１５ｃ）と、該１対のリンクの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材（１５ｄ）とからなる。
この構成により、書込みヘッド（１６）の移動により一方のリンク（１５ｃ）の他端がガイド部材（１５ｄ）により、反射ミラーの法線方向に移動すると、他方のリンク（１５ｃ）の他端も同一位置に移動し、これにより、１対の光路管（１４ａ）の軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー（１４ｂ）を位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００１４】
また、前記書込みヘッド（１６）は、前記リレーレンズ系で伝達された画像を対象物上に結像する結像レンズ系（１６ａ）を有する。
この構成により、前記リレーレンズ系（１２）で離れた位置まで伝達された画像を対象物上に結像させることができる。なおこの結像方式は、レーザー光を走査ミラーで走査するベクトルスキャン方式、或いは、画像全体を同時に投影する投影方式のいずれであってもよい。
【００１５】
また、前記書込みヘッド（１６）は、結像レンズ系（１６ａ）からのレーザー光を対象物に向けて反射するダイクロイックミラー（１６ｂ）と、該ダイクロイックミラーの背後に設けられた目視窓（１６ｃ）とを備える。
この構成により、レーザー光を全反射し可視光を透過させるダイクロイックミラー（１６ｂ）を用いて、目視窓（１６ｃ）からダイクロイックミラーを透して肉眼で書込み場所を見ながら書込みを行うことができ、かつ目視窓へのレーザー光の反射を防止できる。
【００１６】
また、前記書込みヘッド（１６）は、対象物を押さえレーザー光の漏洩を防ぐための開閉可能な保護用遮光板（１６ｄ）と、該遮光板の閉位置に連動し書込可能信号を遅延させる安全スイッチ（１６ｅ）と、書込可能信号を出力する書込スイッチ（１６ｆ）と、書込像を表示するモニター（１６ｇ）とを備える。
この構成により、保護用遮光板（１６ｄ）により、レーザー光の漏洩を防止すると共に、対象物の位置を安定させることができる。また、安全スイッチ（１６ｅ）により、薄い対象物を挟んだ時に、遮光板の閉位置に連動し正確にクランプされる前に書込可の状態になっても、書込可能信号を遅延させて安全性を高めることができる。また、書込スイッチ（１６ｆ）により、書込可能信号を出力し、書込作動を開始できる。なお、書込スイッチ（１６ｆ）は、安全スイッチ（１６ｅ）を兼用してもよい。また、モニター（１６ｇ）により、書込像をモニターすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明による情報書込み装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の情報書込み装置１０は、リレーレンズ系１２、複数のフレキシブルジョイント１４、及び書込みヘッド１６を備える。またこの図で６は、少なくともレーザー発振器を備えた据え置き型のレーザー照射装置であり、この例ではレーザー光を上向きに照射するようになっている。
レーザー照射装置６は、投影レンズ、走査ミラー等を備え、レーザー光を走査ミラーでスキャンするベクトルスキャン方式でもよく、或いは、レーザー光により画像全体を同時に投影する投影方式でもよい。
【００１９】
図２は、本発明のリレーレンズ系の構成図である。この図に示すように、リレーレンズ系１２は、光学上同一線上に直列配置された複数（この例では５組）の凸レンズ系１２ａからなる。各凸レンズ系１２ａは、焦点距離ｆを有し、被写体から距離ａを隔てて位置し、反対側の距離ｂの位置に被写体の相似画像を結像する。また、レーザー照射装置６からのレーザー光による画像を最初の凸レンズ系１２ａの被写体位置に結像し、２番目以降の凸レンズ系１２ａは、順次、上流側の凸レンズ系の結像位置を被写体位置とする。
【００２０】
なお、各凸レンズ系１２ａは、単一のレンズでも複合レンズでもよい。また各凸レンズ系の距離ａ、ｂは同一であっても異なっていてもよい。さらに好ましくは距離ａ、ｂは、各凸レンズ系の焦点距離ｆの２倍であるのがよい。
【００２１】
この構成により、一端から入射したレーザー光による画像を他端まで伝達することができる。すなわち、単一の凸レンズ系により、画像を距離ａ＋ｂだけ移動させることができ、ｎ個の凸レンズ系で画像をｎ×（ａ＋ｂ）だけ移動させることができる。従って、図２の例では、レーザー照射装置６からのレーザー光による結像画像Ａを後述する結像レンズ系１６ａの被写体位置Ｂまで移動させることができる。
【００２２】
図３は、本発明のフレキシブルジョイントの構成図である。この図において、（Ａ）は原理図、（Ｂ）は第１実施形態、（Ｃ）は第２実施形態である。
図３（Ａ）に示すように、フレキシブルジョイント１４は、１対の光路管１４ａ、反射ミラー１４ｂ、及びミラー位置決め機構１５からなる。
１対の光路管１４ａは、上流側と下流側のレンズ系にそれぞれ連結され、相互に単一の軸線Ｃを中心に揺動可能に構成されている。反射ミラー１４ｂは、１対の光路管１４ａの交差位置に位置する。また、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラー１４ｂの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めする。
【００２３】
図３（Ｂ）の第１実施形態において、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａにそれぞれ固定され単一の軸線Ｃを中心に回動可能な１対の同一歯数の主歯車１５ａと、１対の主歯車１５ａと噛合し、相互に反対方向に回転力を伝達する副歯車１５ｂとからなる。
この構成により、書込みヘッド１６の移動により一方の光路管１４ａが単一の軸線Ｃを中心に回動すると、主歯車１５ａと副歯車１５ｂの噛合により、他方の光路管１４ａが反対方向に同一角度だけ回動し、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００２４】
図３（Ｃ）の第２実施形態において、ミラー位置決め機構１５は、１対の光路管１４ａにそれぞれ一端が枢着された同一長さの１対のリンク１５ｃと、１対のリンク１５ｃの他端を枢着し、反射ミラーの法線方向に移動可能に案内するガイド部材１５ｄとからなる。
この構成により、書込みヘッド１６の移動により一方のリンク１５ｃの他端がガイド部材１５ｄにより、反射ミラー１４ｂの法線方向に移動すると、他方のリンク１５ｃの他端も同一位置に移動し、これにより、１対の光路管１４ａの軸線交点の半角方向が反射ミラーの法線方向となるように反射ミラー１４ｂを位置決めし、画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。
【００２５】
図４は、本発明の書込みヘッドの構成図である。この図において、書込みヘッド１６は、リレーレンズ系１２で伝達された画像を対象物５の上に結像する結像レンズ系１６ａを有し、リレーレンズ系１２で離れた位置まで伝達された画像を対象物上に結像させるようになっている。なおこの結像方式は、レーザー光を走査ミラーで走査するベクトルスキャン方式、或いは、画像全体を同時に投影する投影方式のいずれであってもよい。
【００２６】
図４において、書込みヘッド１６は、更に、ダイクロイックミラー１６ｂ、目視窓１６ｃ、保護用遮光板１６ｄ、安全スイッチ１６ｅ、書込スイッチ１６ｆ及びモニター１６ｇを備える。
ダイクロイックミラー１６ｂは、レーザー光を対象物に向けて全反射し、かつ可視光を透過させる機能を有する。また、目視窓１６ｃは、ダイクロイックミラー１６ｂの背後に設けられ、目視窓１６ｃからダイクロイックミラー１６ｂを透して肉眼で書込み場所を見ながら書込みを行うことができ、かつ目視窓へのレーザー光の反射を防止している。
【００２７】
また、保護用遮光板１６ｄは、対象物５を押さえ、レーザー光の漏洩を防ぐように開閉可能であり、レーザー光の漏洩を防止すると共に、対象物の位置を安定させる。
安全スイッチ１６ｅは、遮光板１６ｄの閉位置に連動し、書込可能信号を遅延させる機能を有し、薄い対象物を挟んだ時に、遮光板の閉位置に連動し正確にクランプされる前に書込可の状態になっても、書込可能信号を遅延させて安全性を高める。
書込スイッチ１６ｆは、書込可能信号を出力し、書込作動を開始できる。なお、書込スイッチ１６ｆは、安全スイッチ１６ｅを兼用してもよい。
モニター１６ｇは、書込像を表示し、書込像を常時モニターできるようになっている。
【００２８】
上述した本発明の構成によれば、複数のレンズ系で構成されたリレーレンズ系１２により、据え置き型のレーザー発振器で発振したレーザー光による画像を一端から他端まで伝達することができる。
また、リレーレンズ系１２の中間に設けられたフレキシブルジョイント１４により、前記画像を回転させることなく光路を単一の軸線を中心に回転して反射することができる。さらにこのフレキシブルジョイント１４を複数（好ましくは５つ）設け、それぞれ直交する軸線を中心に回転可能に設定することにより、書込みヘッド１６の３軸方向の移動と、回転、揺動２つの６自由度を可能にできる。
【００２９】
すなわち、書込みヘッド部は、前後、左右、上下、軸のまわりの回転、軸に直角の揺動２つの計６個の自由度を持っている。付け根部分に互いに回転軸を直交するこの、中間に互いに回転軸を直交する３個のジョイントを設けることにより、書込みヘッドに、回転成分を伴った、前後、左右、上下の動き、及び軸のまわりの回転をさせることができる。
また、書込みヘッド１６によりリレーレンズ系１２で伝達された画像を対象物上に結像することができる。従って、対象物をレーザー発振器や走査ミラーを内蔵する据え置き型の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の情報書込み装置は、対象物を書込器の固定された書込位置まで移動させることなく、対象物（感熱紙、金属板、樹脂板等）にレーザー光を用いてバーコードや文字等の情報を書込むことができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による情報書込み装置の全体構成図である。
【図２】本発明のリレーレンズ系の構成図である。
【図３】本発明のフレキシブルジョイントの構成図である。
【図４】本発明の書込みヘッドの構成図である。
【図５】従来の据え置き型の書込器の模式図である。
【符号の説明】
１　レーザー発振器、２　投影レンズ、３　走査ミラー、
４　レーザー光、５　対象物（感熱紙等）、
１０　情報書込み装置、１２　リレーレンズ系、１２ａ　凸レンズ系、
１４　フレキシブルジョイント、１４ａ　光路管、１４ｂ　反射ミラー、
１５　ミラー位置決め機構、１５ａ　主歯車、１５ｂ　副歯車、
１５ｃ　リンク、１５ｄ　ガイド部材、
１６　書込みヘッド、１６ａ　結像レンズ系、
１６ｂ　ダイクロイックミラー、１６ｃ　目視窓、
１６ｄ　保護用遮光板、１６ｅ　安全スイッチ、１６ｆ　書込スイッチ、
１６ｇ　モニター、１７　照明ランプ
【図１】
2004090026.tif 000003
【図２】
2004090026.tif 000004
【図３】
2004090026.tif 000005
【図４】
2004090026.tif 000006
【図５】
2004090026.tif 000007