(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カウンタ天板を有するＰＯＳ環境において購入される商品上のシンボルを読み取るためのスキャナであって、
ａ）前面（１０２）、裏面（１０４）及び側面（１０６、１０８）を有するハウジング（１００）と、
ｂ）前記前面（１０２）上にあって該前面（１０２）の面積の大部分を占め、使用時に前記ハウジング（１００）がカウンタ天板上に置かれるときほぼ垂直に位置させられる射出窓（１２２）と、
ｃ）前記側面の一方（１０６）に近接した位置で前記ハウジング（１００）内に配置され前記側面の他方（１０８）に近接して前記ハウジング（１００）内に配置された折り返しミラー（１１２）に向けてレーザビームを射出するレーザ（１１０）と、
ｄ）複数のミラー面（１１４ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を有し、前記一方の側面（１０６）に近接して前記ハウジング（１００）内において前記射出窓（１２２）に対してほぼ垂直な軸線周りに回転可能に配置され、該複数のミラー面が該軸線の周りを順次回転して前記折り返しミラー（１１２）により反射されたレーザビームを反射する回転多角形ミラー（１１４）と、
ｅ）前記他方の側面（１０８）に近接した位置で前記ハウジング（１００）内において前記射出窓（１２２）に対してほぼ垂直な軸線周りの円弧に沿って配置され、前記回転多角形ミラー（１１４）により反射されたレーザビームを前記裏面に向けて斜め方向に反射する複数の半冠形ミラー（１１８ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）と、
ｆ）前記裏面（１０４）に沿って位置し、前記半冠形ミラー（１１８ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）によって反射されたレーザビームを反射する底部ミラー（１２０）と、
を備え、レーザビームが複数の走査線の走査パターンとして前記射出窓（１２２）を通して射出されるように構成されたことを特徴とするスキャナ。
【請求項２】
請求項１に記載したスキャナであって、前記ミラーの各々は平面ミラーであることを特徴とするスキャナ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載したスキャナであって、前記回転多角形ミラーは４個のミラー面を有し、前記半冠形ミラーは５個のミラー面を有することを特徴とするスキャナ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスキャナであって、２つの前記側面の間の間隔は１５．２ｃｍであり、前記前面と前記裏面との間の間隔は７．６ｃｍであることを特徴とするスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として例えばバーコードシンボルの様な異なった光反射率の部分を有する指標を繰り返して走査するように作動するスキャナの走査装置に関する。特に、本発明は、大きい走査パターンを提供する走査装置を有する多方向スキャナに関する。
【０００２】
【従来技術】
物体上のシンボルを光学的に読み取ることによって、物体を識別するために、物体に記されたバーコードシンボル又は他の指標を読み取ることのできる各種の光学的リーダや光学的スキャナが開発されている。代表的には、バーコードシンボルは各種の幅を有する一連のバーが、同様に各種の幅を有するスペースによって互いに隔離されたものからなるコード化されたパターンとして用いられるものであり、バーとスペースは異なる光反射特性を有する。
【０００３】
このタイプのスキャナの特別な変形例としては、多方向性スキャナが知られ、これはこのタイプのスキャナが任意の方向に表示されたバーコードシンボルを読み取ることができるために、そのように呼称されているものである。代表的には、多方向性スキャナは、”クロスハッチ”タイプの走査パターンを発生することができ、このパターンは平行線の幾つかの組を特徴とし、各組は互いに角度的に離れており、従って全３６０゜がカバーされる。このようなクロスハッチパターンは、光ビームを静止ミラー群を横切って走査する回転平面又は多角形ミラーに光ビームを向け、幾つかの走査線を発生することによって作られる。静止ミラーは互いに角度を有し、従って対応する走査線が同様な角度を有することを確実にする。
【０００４】
”表示”又は”投影”スキャナとして知られている多方向性スキャナの特別な変形例は現在多くのメーカーから提供されている。代表的には、これらのスキャナは、バーコードを付けた物品が、スキャナを通過するか又はスキャナに提示されるＰＯＳ環境で使用するように意図されたものである。これらの例としては、メトロロジック製ＭＳ−７００、富士通製スリムスキャン１０００、スペクトラフィジックスペース及び松下電気製ＺＥ−８７などが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
たいていＰＯＳ環境では、スキャナに許されるスペースは非常に限られており、従ってスキャナをできるだけ小型にすることが非常に望ましい。しかし、スキャナを小さくすると走査パターンも小さくなる。このことは、オペレータが走査すべきバーコードシンボルを走査パターンの中に、より注意深く位置決めしなければならないために、スキャナが使い難くなるという結果を生じる。このような位置決めは、しばしば盲目状態で行なわれる。何故ならば、走査パターンは普通の室内照明では通常見ることが出来ず、スキャナは走査されるとき、シンボルがオペレータに見えないような状態で、しばしば位置決めされるためである。
【０００６】
従って、小さいパッケージの収納されるが、可能なかぎり最大の走査パターンを発生するスキャナを提供することが望ましいことは明かである。しかし、このようなスキャナを提供することは容易な仕事ではない。
上述したように、公知のスキャナの走査パターンは、固定されたミラー群を横切って光ビームを走査する多角形ミラーを走査し、それによって幾つかの走査線を作ることによって通常発生される。
【０００７】
固定されたミラーは、そこから反射された走査線が、スキャナの射出窓の直ぐ外側の所望の走査パターンに収束するような方向を向いている。走査パターンの大きさはパターンミラーからの距離の増加と共に増大するから、固定ミラーを射出窓の後に置いた方が良いことは理解できるであろう。しかし、固定ミラーを射出窓の後ろに離せば離すほど、固定ミラーを収容するためにハウジングの奥行きは深くなる。
【０００８】
スキャナハウジングの厚さ又は深さを増加させるようにする他の設計上の考慮もある。上述したように走査線が射出窓に近い所望の走査パターンに収束するように、固定ミラーを傾斜することによって走査パターンが形成される。固定ミラーが射出窓に近づくほど、走査線を正しい位置に収束させるために、固定ミラーは急な角度で傾斜しなければならない。もし、スキャナの厚さが薄いならば、従って固定ミラーが急に傾斜するならば、走査線は射出窓からの距離が増加するにつれて、必然的に所望の走査パターンから急速に発散する。従って走査パターンは、スキャナから遠ざかるにつれて急速に崩れ、オペレータはバーコードシンボルを認識する前に、射出窓に近づけることを余儀なくされる。
【０００９】
それ故に、固定ミラーをできるだけ射出窓から離して置くため、射出窓とバーコードシンボルの間の距離が増加しても、走査パターンが射出窓近傍で大きくなり、走査パターンが収束されたままであり、走査パターンとして有用であるように厚いスキャナハウジングを有することが望ましいと考えられることは明らかである。
【００１０】
機能を改善するために厚いスキャナにしようとすることと、チェックアウト領域のスペースを節減するため、薄いスキャナにしようとすることとの間の矛盾を解決するため、多数の先行技術が試みられてきた。代表的な先行技術は、図１乃至図３に示されている。
図１は、スキャナハウジング（又は本体）１０を故意に薄くし、本体の前面１２と後面１４との間の距離が約１．７５インチ（４．４センチ）に過ぎない第１の先行技術のスキャナを示す。レーザ光源１６によって発生された光ビームは、モータ２０によって回転される回転多角形ミラー１８上に照射される。多角形ミラー１８によって反射された光は、光を射出窓２４を経てハウジング１０の外に向ける固定されたパターンミラー２２に入射する。
【００１１】
このスキャナについて、パターンミラー２２は、射出窓２４のすぐ後ろに位置する。これは、全体として薄いパッケージを作る結果となるが、走査パターンがスキャナから数インチのところに投影されるまでは良くならない（即ち走査線が互いに交差しない）という欠点を有する。このことは、オペレータが、しばしばバーコードシンボルを射出窓２４に近づけて保持するため、スキャナの柔軟性と機能を減少させる。図１に示されたスキャナでは、バーコードシンボルを射出窓２４に接近させてスキャナを通過させ、現れたシンボルを読み取るために、正しい方向を向いている走査線を遮断しないようにすることが充分に可能である。
【００１２】
他の先行技術のスキャナが図２に示されている。このスキャナでは、ハウジング２６は全体として図１に示されたハウジングよりも小さいが、若干厚く、前面４２と裏面４４の間の距離は、約４インチ（１０センチ）である。レーザ光源２８は、第１の折り返しミラー３０、第２の折り返しミラー３２、モータ３６によって作動される回転ミラー３４、及び固定された一連のパターンミラー３８の順序で入射する光ビームを発生する。その後、光ビームはパターンミラー３８から射出窓４０を通ってハウジング２６の外へ反射される。
【００１３】
このスキャナは、又、射出窓から約２．５インチ（６．４センチ）までは良く形成されたパターンを発生できないにもかかわらず、これよりも近くに保持されたシンボルについてしばしば使用されることがある。全体としてハウジング２６の大きさが小型であることは、走査パターンも同様に小さいことを意味し、オペレータがが正しい位置と信じている位置にバーコードシンボルがきたときに、走査パターンを全て見失ってしまうようなことが比較的起こりがちである。
【００１４】
図３は、これらの先行技術の改良例を示す。このスキャナは前面４６と裏面４８の間の厚さが、約３インチ（７．６センチ）であるハウジング４５内に収容されている。レーザ光源５０は折り返しミラー５２、モータ５６で作動される回転多角形ミラー５４、及び固定された一連のパターンミラー５７の順序に入射する光ビームを発生する。光ビームは、これらのパターンミラー５７から射出窓５８を経て、ハウジング４５の外へ反射される。
【００１５】
このスキャナは、更に、射出窓５８のところで充分に形成されない走査パターンを発生する。その上、走査パターンはハウジング４５の前面４６の全体の大きさに比較して比較的小さい必要性がある。市販品として得ることのできる１つの例では、射出窓５８は面４６の面積の約半分を覆うだけである。
卸売店やスーパーマーケットで一般的になりつつあるように、走査窓が垂直又は殆ど垂直であるような状況で使用するためには、上述した各スキャナのどれも特に良く適合した形を有しないということも、欠点の一つである。このような状況では、走査パターンをカウンタ天板に近く、できればカウンタ天板から数インチのところに投影することが重要であり、そうすれば、スキャナの近くのパッケージの側のカウンタ天板にシンボルが非常に近いときでさえも、走査パターンがシンボルを見失うことはない。
【００１６】
上述したようなスキャナは勿論高価ではあるが、通常、部分的にカウンタ天板内に埋め込まれている。１つの変形例では、スキャナをカウンタ天板の上に位置決めすることであるが、シンボルが走査パターンを横切ることを確実にするためには、オペレータが物品を持ち上げればならず、これはオペレータに疲労をもたらすので、勿論望ましくはない。
【００１７】
本発明は上記課題を解決することを目的として、さらに、反射率の異なる指標を読み取るためのスキャナ、特に限定されないがバーコードシンボルを読み取るレーザスキャナの技術を発展させることことを目的とする。
また、他の目的として、走査パターンが射出窓に又は少なくとも射出窓の近くに充分に形成されるようなコンパクトなスキャナを提供する。
【００１８】
さらに、他の目的として、スキャナの前面に比較して、走査パターンが大きいコンパクトなスキャナを提供する。
さらに、他の目的として、垂直な射出窓で使用するのに適しており、従って走査すべき物品がスキャナをスライドして通過するスキャナを提供する。
さらに、他の目的として、最適な効率のために、カウンタ天板の中に部分的に埋め込む必要のないようなスキャナを提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下の構成からなる多方向性スキャナが提供される。
（ａ）ハウジング、
（ｂ）ハウジングの射出窓、
（ｃ）光ビームを発生する発光器、
（ｄ）光ビームを走査するビームスキャナ、
（ｅ）走査光ビームを全体として射出窓から離れる方向に反射し、それによって走査パターンを発生するために配列された複数のパターン発生ミラー、及び
（ｆ）走査パターンを反射し、射出窓を経てハウジングの外側に向けるために配置された他のミラー、
を有する多方向性スキャナ。
【００２０】
また、本発明の第２の態様によれば、以下の構成からなる多方向性スキャナが提供される。
（ａ）前面及び後面を有するハウジング、
（ｂ）ハウジングの前面にある射出窓、
（ｃ）光ビームを発生するレーザ、
（ｄ）光ビームを走査するビームスキャナ、
（ｅ）走査光ビームをハウジングの裏面の方へ反射し、それによって走査パターンを発生するように配置された複数のパターン発生ミラー、及び
（ｆ）ハウジングの裏面に隣接して位置し、走査パターンを反射して、射出窓を経てハウジングの外に向ける他の平面ミラー、
を有する多方向性スキャナ。
【００２１】
このような多方向性スキャナは、射出窓に対してミラーの法線方向を反転することによって、スキャナ内に長い光路を提供する。本発明の好適な実施の形態では、走査線はミラーからハウジングの裏面に向けられ、そこで他の大きい平面ミラーから射出窓の方へ反射される。このことは、ハウジング内の光路を図３に示されたスキャナと比較してほぼ２倍、図１に示されたスキャナと比較して４倍にする。
【００２２】
図示された実施の形態では、発生された走査パターンは如何なる既知の多方向性スキャナの中で、ハウジングの大きさと比較して最大であると信じられる。走査パターンは、スキャナハウジングの前面のほとんどを満たす。好ましくは、射出窓もまた、スキャナハウジングの前面のほとんどを満たし、走査パターンは射出窓の殆ど全面積を満たす。特別な好適な実施の形態では、射出窓はスキャナハウジングの６０％以上（９０％、８０％、７０％）をとることができる。
【００２３】
この形のものは、シンボルを付けた物品をスライドさせて、スキャナを通過させ、スキャナの射出窓が垂直かあるいは殆ど垂直であるようなＰＯＳにスキャナを用いるときに非常に有利である。このような状況において、走査パターンがカウンタ天板に近く、カウンタ天板の上に数インチまで近づいて、シンボルがスキャナに近いパッケージの側で、カウンタ天板に非常に近いときでも、走査パターンがシンボルを見失わない。このことは走査パターンが確実に遮断されるようにオペレータが各物品を持ち上げたり、又はスキャナを部分的にカウンタ天板内に埋め込むことを不必要にする。
【００２４】
好適な実施の形態では多方向性スキャナであり、これは例えば、走査パターンが３６０゜にわたって等間隔の多数の走査線からなるようなスキャナである。
発光源は、好ましくはレーザであり、レーザダイオード又はＶＬＤ（可視光レーザダイオード）であることが望ましい。
ビームスキャナ手段は、１つ又はそれ以上の回転又は振動ミラー、例えば多角形ミラーからなることが望ましい。しかしながら、ビームスキャナ手段は、例えばレンズのような他のタイプの回転又は振動光学手段からなることもできる。他の可能性として、ビームスキャナ手段は、例えば発光手段を振動させ、発光手段によって放出された光ビームを直接走査することもできる。
【００２５】
本発明のスキャナは、手動スキャナ、静止（固定）スキャナ、随時手動スキャナとして、又、携帯用モードでも使用できるスキャナを含む、多くの形をとることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図４は本発明のスキャナの第１の実施の形態が図示されている。
スキャナは、前面及び裏面１０２、１０４及び側面１０６、１０８を有するコンパクトなハウジング１００を含む。端面（図示せず）も備えられている。面１０２、１０４の間の深さは３インチ（７．６センチ）、面１０６、１０８の間の幅は６インチ（１５．２センチ）及び長さは５．５インチ（１４．０センチ）である。好ましくは可視光レーザダイオード（ＶＬＤ）であるレーザ（発光器）１１０はハウジングの底面１０４と実質的に平行に進む光ビームを放射する。次に光ビームは、小さい固定された折り返しミラー１１２から、電気モータ１１６によって作動される回転多角形ミラー（ビームスキャナ）１１４に反射される。回転多角形ミラー１１４によって反射された光ビームはハウジング１００を横断して、固定された複数のミラーからなるパターンミラー（走査パターン発生ミラー）１１８の方へ戻される。最終的な走査パターンは下方に反射され、図示されているように底部ミラー（ミラー）１２０へスキャナの床部に戻される。底部ミラー１２０によって反射された走査パターンは大きい射出窓１２２を経て、スキャナの外に通過する。
【００２７】
パターンミラー１１８は、全体としてハウジング１００内で下方に面し、射出窓１２２から外れていることに注意されたい。この特性は、底部ミラー１２０の配置に沿って、スキャナ内で長い光路を提供し、それによって射出窓１２２に隣接しても大きい走査パターンを提供することを可能にする。走査パターンが大きいので射出窓１２２もまた大きく、従って前面１０２の面積の大部分を占めることが判る。
【００２８】
射出窓１２２が大きいため、スキャナはカウンタ天板上に、射出窓１２２を垂直にして置くのに理想的である。走査パターンは、スキャナハウジングの縁部に非常に接近して延びているから、スキャナはカウンタ天板の上に置くことができ、そこでカウンタ天板上のスキャナをスライドして通過するパッケージの底部の近くにあるバーコードシンボルを走査することができる。
【００２９】
図５は、本実施の形態のスキャナにおける回転多角形ミラー１１４及びパターンミラー１１８の好適な配置を示す。
よく判るように回転多角形ミラーは、４つの各ミラー面１１４ａ乃至１１４ｄを有する正方形であることが好ましい（平面図において）。パターンミラー１１８は半冠形で、５つの傾斜したミラー面１１８ａ乃至１１８ｅによって形成されている。使用時には、光ビームは回転多角形ミラー１１４から出てパターンミラー１１８に向けられる。再び底部ミラー１２０（図４）から反射された後、図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示されるような走査パターンが発生される。走査パターンは、互いにクロスハッチ配列を形成する、全体で２０本の線からなる。図から判るように、各パターンは各組が４本の線からなる５つの組が互いに、約３６゜の角度で位置している。
【００３０】
この特別な走査パターンはスキャナの面上及び８インチ（２０センチ）離れた場合の両方をカバーする密な線を提供し、それによってバーコードシンボルがスキャナに対してどのような角度で表示されても、走査線と交差するのに必要なバーコードの向きの量を減少させる。
図６は走査パターンを示し、図６（ａ）は、射出窓１２２における走査パターンを示し、図６（ｂ）は射出窓から約３インチ（８センチ）における走査パターンを示し、及び図６（ｃ）は射出窓から４．２５インチ（１０．８センチ）における走査パターンを示す。
【００３１】
上記各走査パターンの好適な寸法は、以下の如くである。
ａ＝２．２１４インチ（５．６２４センチ）
ｂ＝１．９６２インチ（４．９８３センチ）
ｃ＝３．６    インチ（９．１    センチ）
ｄ＝３．１    インチ（７．９    センチ）
ｅ＝３．２    インチ（８．１    センチ）
ｆ＝３．９    インチ（９．９    センチ）
ｇ＝３．６    インチ（９．１    センチ）
ｈ＝４．６    インチ（１１．７  センチ）
本発明の他の実施の形態（図示せず）としては、回転多角形ミラー１１４の面の数が変更されたもの、あるい、半冠形のパターンミラー１１８の面の数が変更されたものが挙げられる。
【００３２】
上述の各エレメント或いは、２つ又はそれ以上を合わせて、上述のタイプと異なる構成の他のタイプの有用な応用例を見出すことができることは理解できるであろう。
全体の発明概念は特別な実施例に示された説明に限定されるものではないこと、何故ならば、本発明の構成及び範囲から如何なる形においても逸脱することなく、各種の変形及び構造的な変化をなし得るからであることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は第１の先行技術のスキャナの概略図である。
【図２】  図２は第２の先行技術のスキャナの概略図である。
【図３】  図３は第３の先行技術のスキャナの概略図である。
【図４】  図４は本発明の第１の実施の形態のスキャナの概略図である。
【図５】  図５は図４のスキャナの多角形ミラーと静止パターンミラーを下から見た図である。
【図６】  図６（ａ）は射出窓での好適な走査パターンを示し、図６（ｂ）は射出窓から３インチでの好適な走査パターンを示し、図６（ｃ）は射出窓から４．２５インチでの好適な走査パターンを示す図である。
【符号の説明】
１０，２６，４５，１００  スキャナハウジング
１２，４２，４６，１０２  前面
１４，４４，４８，１０４  後面（裏面）
１６，２８，５０，１１０  レーザ
１８，５４，１１４        回転多角形ミラー
２０，３６，５６，１１６  モータ
２２，３８，５７，１１８  静止パターンミラー
２４，４０，５８，１２２  射出窓
３０，３２，５２，１１２  折り返しミラー
３４                          回動ミラー
１２０                        底部ミラー
【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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