(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出する光源部と、
光ビームを走査して走査ビームを生成する走査ビーム生成手段と、
走査ビームを異なる方向に反射する複数のパターンミラーであり、走査ビーム生成手段からの１本の走査ビームから複数の走査ビームを作り出す複数のパターンミラーと、
複数のパターンミラーからの走査ビームを装置外部に射出させる窓と、
窓を通って入射してくる戻り光を集光させる集光ミラーと、
集光ミラーで集光された戻り光を受光してその強度を検出する光検出器とを有しており、
光源部と走査ビーム生成手段と複数のパターンミラーと光検出器が軸対称に配置されると共に、光検出器が走査ビーム生成手段および複数のパターンミラーよりも窓の側に位置し、光源部が光検出器よりも窓の側に位置していることを特徴とする光学的情報読み取り装置。
【請求項２】
光ビームを射出する光源部と、
光ビームを走査して走査ビームを生成する走査ビーム生成手段と、
走査ビームを異なる方向に反射する複数のパターンミラーであり、走査ビーム生成手段からの１本の走査ビームから複数の走査ビームを作り出す複数のパターンミラーと、
複数のパターンミラーからの走査ビームを装置外部に射出させる窓と、
窓を通って入射してくる戻り光を集光させる集光ミラーと、
集光ミラーで集光された戻り光を受光してその強度を検出する光検出器とを有しており、
光源部と走査ビーム生成手段と複数のパターンミラーと光検出器が軸対称に配置されると共に、窓が戻り光路範囲にほぼ等しい形状を有していることを特徴とする光学的情報読み取り装置。
【請求項３】
光ビームを射出する光源部と、
光ビームを走査して走査ビームを生成する走査ビーム生成手段と、
走査ビームを異なる方向に反射する複数のパターンミラーであり、走査ビーム生成手段からの１本の走査ビームから複数の走査ビームを作り出す複数のパターンミラーと、
複数のパターンミラーからの走査ビームを装置外部に射出させる窓と、
窓を通って入射してくる戻り光を集光させる集光ミラーと、
集光ミラーで集光された戻り光を受光してその強度を検出する光検出器とを有しており、
光源部と走査ビーム生成手段と複数のパターンミラーと光検出器が軸対称に配置されると共に、窓が、出射する走査ビームに対して垂直方向よりも、光源部からパターンミラーに近づく方向に傾いていることを特徴とする光学的情報読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デパートやスーパーマーケットでの販売時点（Point Of Sales）操作において、物品に添付あるいは印刷されているバーコードを光ビームで走査して読み取るバーコードスキャナ等の光学的情報読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、米国特許第５，５５７，０９３号に記載されているように、走査方向が異なる複数の走査ビームを順次射出させることにより、バーコードがどの方向を向いていても読み取れ得るバーコードスキャナが提案されている。
【０００３】
このように走査方向の異なる複数の走査ビームを射出するバーコードスキャナは、オムニスキャンタイプと呼ばれている。この種のバーコードスキャナは、バーコードとバーコードスキャナの向きを合わせる作業をオペレータに強いないため、オペレータの操作上の負担をかなり軽減する。これは、ＰＯＳ操作の迅速化にとって好結果をもたらしている。
【０００４】
また、バーコードスキャナは、固定的に設置される比較的大型の据置型バーコードスキャナと、持ち運んで使用される比較的小型の移動型バーコードスキャナとに分けられる。特に、オペレータが手に持って使用するものは、ハンドヘルド型バーコードスキャナと呼ばれている。
【０００５】
据置型バーコードスキャナでは、バーコードの読み取りは、オペレータが物品を手に持って、あるいは、物品を自動的に移送させて、バーコードの付された面をスキャナの読み取り用の窓に臨ませることによって行なわれる。
【０００６】
据置型バーコードスキャナは、軽くて小さい物品に対しては何ら不都合は無いが、オペレータが手に持ったり、自動搬送路に載せたりするには困難が強いられる大きい物品や重い物品に付されたバーコードの読み取りには適していない。
【０００７】
このような大きな物品や重い物品に付されたバーコードの読み取りには、オペレータが手に持って簡単に読み取り用の窓をバーコードに臨ませることのできるハンドヘルド型バーコードスキャナが適している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、従来のオムニスキャンタイプのハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す正面図である。図７から示されるように、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、主要な光学要素を収容したヘッド部３と、オペレータが手に持つためのグリップ部５とを有している。ヘッド部３の正面には、読み取り用の走査ビームを射出する窓２が設けられている。ヘッド部３の内部には、光源部２０、偏向ミラー２３、回転多面鏡２４、パターンミラー２５〜２９、集光ミラー３０、光検出器３１が収められている。
【０００９】
偏向ミラー２３と回転多面鏡２４とパターンミラー２５〜２９と集光ミラー３０と光検出器３１は軸対称に配置されており、光源部２０はその軸から離れた位置に配置されている。ヘッド部３は、美観上の理由から軸対称（左右対称）な形状に作られており、このためデッドスペースの多いものとなっている。
【００１０】
ハンドヘルド型バーコードスキャナは、操作性の良さから、ヘッド部の小さいものが好ましい。また、丸みのあるシンプルな対称性の良い外観形状が一般に好まれる傾向があるため、ヘッド部は出来うる限りそのような形状に設計されることが好ましい。
【００１１】
本発明は、このような事情に基づいて成されたものであり、その目的は、光学要素の配置関係を工夫することにより、小型で丸みのあるシンプルな対称性の良い外観形状のヘッド部を備えたハンドヘルド型の光学的情報読み取り装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学的情報読み取り装置は、光ビームを射出する光源部と、光ビームを走査して走査ビームを生成する走査ビーム生成手段と、走査ビームを異なる方向に反射する複数のパターンミラーであり、走査ビーム生成手段からの１本の走査ビームから複数の走査ビームを作り出す複数のパターンミラーと、複数のパターンミラーからの走査ビームを装置外部に射出させる窓と、窓を通って入射してくる戻り光を集光させる集光ミラーと、集光ミラーで集光された戻り光を受光してその強度を検出する光検出器とを有しており、光源部と走査ビーム生成手段と複数のパターンミラーと光検出器が軸対称に配置されている。
【００１３】
一構成例では、光検出器は走査ビーム生成手段および複数のパターンミラーよりも窓の側に位置し、光源部は光検出器よりも窓の側に位置している。
【００１４】
別の構成例では、窓は戻り光路範囲にほぼ等しい形状を有している。
【００１５】
また別の構成例では、窓が、出射する走査ビームに対して垂直方向よりも、光源部からパターンミラーに近づく方向に傾いている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、第一の実施の形態のハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す正面図およびその部分断面側面図である。また、図３は、図１のハンドヘルド型バーコードスキャナのヘッド部を拡大して示す正面図である。
【００１７】
図１と図２に示されるように、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１はヘッド部３とグリップ部５を有している。ヘッド部３の正面すなわちバーコードに向けられる面には、読み取り用の走査ビームを射出する窓２が設けられている。窓２は、図３に網掛け部で示される戻り光路範囲に対応した形状を有している。つまり、窓２は実質的に網掛け部と同じ形状を有している。
【００１８】
このハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、オムニスキャンとシングルスキャンの二つのスキャンモードで駆動可能であり、このため、図２に示されるように、グリップ部５には、二つのトリガスイッチすなわちオムニトリガスイッチ４ａとシングルトリガスイッチ４ｂが設けられている。
【００１９】
オムニスキャンタイプのバーコードスキャナは、オペレータにバーコードの向きに合わせてスキャナの向きを調整するという作業を強いることなく、バーコードの読み取りが行なえるので非常に便利である。しかしながら、その反面、複数のバーコードが整然と配列されたリストから特定のバーコードを読み取る使用目的に対しては、目標のバーコードの付近の別のバーコードの情報をも読み取ってしまい易いことが原因で、読み取りエラーが起こり易いという不具合を持っている。このように、バーコードのリストから特定のバーコードを読み取る使用目的に対しては、オムニスキャンタイプのバーコードスキャナよりは、むしろ、シングルスキャンタイプのバーコードスキャナの方が適している。
【００２０】
本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、このような不具合を解消するため、オペレータの選択に応じて、オムニスキャンモードとシングルスキャンモードのいずれかのモードで駆動されるもので、そのためにオムニトリガスイッチ４ａとシングルトリガスイッチ４ｂの二つのトリガスイッチを有している。
【００２１】
オムニスキャンモードとシングルスキャンモードの切り換えは、オムニトリガスイッチ４ａまたはシングルトリガスイッチ４ｂのいずれがオンされたのに応じて光源部の発光を制御することで行なわれる。
【００２２】
このようなオムニスキャンモードとシングルスキャンモードの二つのスキャンモードで読み取り可能なハンドヘルド型バーコードスキャナは本出願人によって既に提案されている。これに関する詳しい説明は本出願人による特願平９−１８１２２号に開示されている。
【００２３】
図１〜図３を参照して分かるように、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１のヘッド部３の内部には、光源部２０、偏向ミラー２３、回転多面鏡２４、パターンミラー２５〜２９、集光ミラー３０、光検出器３１が設けられている。光源部２０はレーザダイオード２１とコリメータレンズ２２を含んでいる。
【００２４】
図１と図３から分かるように、これらの光学部材は、軸対称に配置されている。また、図２から分かるように、光検出器３１はパターンミラー２５〜２９と回転多面鏡２４に対して窓２側に位置し、光検出器３１に対してレーザーダイオード２１は更に窓２側に位置している。
【００２５】
レーザダイオード２１はコリメータレンズ２２と共に共通の支持部材３５に支持されており、支持部材３５は台座３６に回動調整可能に取り付けてられている。レーザダイオード２１から射出された光ビームは、コリメータレンズ２２によって平行に近い光束とされ、偏向ミラー２３に投射される。偏向ミラー２３は、集光ミラー３０の反射面内に配置された小径の円形の平面ミラーからなり、レーザダイオード２１からの光ビームを回転多面鏡２４に向けて反射する。
【００２６】
回転多面鏡２４は、モータ３７の回転軸に固定されており、回転可能に支持されている。回転多面鏡２４は４つの反射面３８ａ〜３８ｄを有しており、これらの反射面３８ａ〜３８ｄは、それぞれ回転軸に対して異なる傾斜角を持ち、偏向ミラー２３を経て入射する光ビームを異なる角度で反射する。従って、モータ２７により回転多面鏡２４を回転させることにより、周期的に異なる軌道を走査する４本の走査ビームが生成される。
【００２７】
回転多面鏡２４の周囲には５枚のパターンミラー２５〜２９が配置されており、これらのパターンミラー２５〜２９はそれぞれ異なる方向を向いている。従って、回転多面鏡２４の各反射面で生成された走査ビームはパターンミラー２５〜２９に順次入射し、各パターンミラー２５〜２９は入射する走査ビームをそれぞれ異なる方向に反射する。その結果、回転多面鏡２４の回転により生成された走査ビームの１本から更に５本の走査ビームが作り出される。
【００２８】
つまり、回転多面鏡２４の回転によって、４つの反射面３８ａ〜３８ｄに対応して、軌道の異なる４本の走査ビームが生成され、その各々が５枚のパターンミラー２５〜２９によってそれぞれ異なる５方向に偏向されるので、合計（４×５＝）２０本の走査ビームが作り出される。
【００２９】
図４は、このように作り出された２０本の走査ビームの窓２上におけるパターンを示している。図４において、走査ビーム群４１はパターンミラー２７に、走査ビーム群４２はパターンミラー２５に、走査ビーム群４３はパターンミラー２６に、走査ビーム群４４はパターンミラー２８に、走査ビーム群４５はパターンミラー２９に、それぞれ対応している。また、各走査ビーム群において、ほぼ平行な４本の走査ビームは、回転多面鏡２４の４つの反射面３８ａ〜３８ｄに、それぞれ対応している。
【００３０】
図１〜図３において、バーコードで反射・散乱された光は、窓２から入射して装置内部へ入り、反射・散乱前の走査ビームに対応したパターンミラー（２５〜２９のいずれか）によって反射されて回転多面鏡２４に向かう。その後、光は、回転多面鏡２４の反射面３８ａ〜３８ｄのいずれかで反射され、集光ミラー３０へ向かう。
【００３１】
集光ミラー３０は、入射する光を偏向し集光させる凹状の反射面を有しており、集光ミラー３０に入射した光は、この凹状の反射面で反射されることで集束性の光束となり、光検出器３１に入射する。光検出器３１は、入射する光の強度に応じた信号を出力する。
【００３２】
光検出器３１からの信号は、デコード回路基板７に設けられているデコード回路に送られ、デコード回路はこれに基づいて読み取ったバーコードの情報をデコードする。デコードされた情報は、例えば、ケーブル９を介して外部装置へ出力される。
【００３３】
これまで、特に断らなかったが、オムニスキャンモードでの駆動を前提として説明した。つまり、上述したように２０本の走査ビームが作り出されるのは、オムニスキャンモードによる駆動に対してであり、シングルスキャンモードにより駆動に対しては、だだ１本の走査ビームが作り出されるだけである。
【００３４】
ハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、オムニトリガスイッチ４ａのオンに対しては、オムニスキャンモードで駆動され、上述したように、図４に示される２０本の走査ビームが作り出され、これら全てが窓２から投射される。一方、シングルトリガスイッチ４ｂのオンに対しては、シングルスキャンモードで駆動され、図４に示される２０本の走査ビームの中の１本だけが作り出され、これが窓２から投射される。例えば、図４に示される走査ビーム群のうち、パターンミラー２７に対応する走査ビーム群４１の４本の走査ビームのうちの１本が投射される。
【００３５】
このため、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、回転多面鏡２４と一体に回転する円板５１の縁に固定された遮光板５２と、遮光板５２を検出するためのフォトインタラプタ５３を備えている。遮光板５２は、回転方向に関して、所定の１本の走査ビーム、すなわちパターンミラー２７の走査方向の幅に対応した幅を有している。
【００３６】
オムニトリガスイッチ４ａのオンに対しては、レーザーダイオード２１は連続的に発光駆動される。その結果、窓２からは２０本の走査ビームが投射される。つまり、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１がオムニスキャンモードで駆動される。
【００３７】
また、シングルトリガスイッチ４ｂのオンに対しては、レーザーダイオード２１は間欠的に発光駆動される。つまり、レーザーダイオード２１は、フォトインタラプタ５３の出力に基づいて、遮光板５２がこれを通過する間だけ、発光駆動される。その結果、窓２からは、パターンミラー２７に対応した４本の走査ビームのうちの１本だけが投射される。つまり、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１がシングルスキャンモードで駆動される。
【００３８】
図５は、このバーコードスキャナ１における信号処理回路の一例の構成を示すブロック図である。レーザダイオード２１は、デコーダおよびＣＰＵ等を内蔵するデータ処理・制御回路５５からのレーザ駆動信号に基づき、レーザ駆動回路５６によって発光が制御される。回転多面鏡２４および遮光板５２を一体に回転させるモータ３７は、データ処理・制御回路５５からの回転制御信号に基づき、モータ駆動回路５７によって駆動制御される。その回転速度は、モータ３７の回転に伴って得られる回転パルス信号に基づいて制御される。
【００３９】
一方、光検出器３１の出力は、電流電圧（Ｉ／Ｖ）変換回路５８で電圧信号に変換され、微分回路５９で微分され、その微分信号は増幅・フィルタ回路６０で増幅およびフィルタ処理された後、２値化回路６１で２値信号に変換され、データ処理・制御回路５９に供給され、ここでバーコードが読み取られる。
【００４０】
また、データ処理・制御回路５５は、上述したように、トリガスイッチ４ａ，４ｂで選択されたモードで駆動するため、フォトインタラプタ５３の出力とトリガスイッチ４ａ，４ｂからの信号に基づいて、レーザダイオード２１の発光を制御する。
【００４１】
以上の説明から分かるように、本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１では、図１と図３から分かるように、主要な光学要素である、レーザダイオード２１とコリメータレンズ２２、偏向ミラー２３、回転多面鏡２４、パターンミラー２５〜２９、集光ミラー３０、光検出器３１が、ヘッド部３の内部に、正面から見て軸対称に配置されている。また、図２から分かるように、光検出器３１はパターンミラー２５〜２９と回転多面鏡２４よりも窓２の側に配置されており、レーザーダイオード２１とコリメータレンズ２２は光検出器３１よりも窓２の側に配置されている。
【００４２】
このような配置関係を採用したおかげで、ヘッド部３は、前から見て円、横から見て一部が直線で切られた楕円に近い形状に、つまり、回転楕円体の一部を軸対称に平面で切り落とした形に近い形状に成形されている。つまり、ハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、いわゆる卵形のヘッド部３を備えたものとなっている。
【００４３】
このようにヘッド部３には特に出っ張った部分がなく、その中に主要な光学要素が対称性良く互いに近くに配置されているため、ヘッド部３はデッドスペースが少ない小型なものとなっている。さらに、ヘッド部３は、いわゆる卵形をしているため、見た目の感じも実際より小さく感じられる。
【００４４】
結局、本実施形態では、美観的に好まれる形状で、実際に小型であるうえ、見た目も小さく感じられるヘッド部３を備えたハンドヘルド型バーコードスキャナ１が得られている。
【００４５】
また、窓２は図３に示される網掛け部（戻り光路範囲）と同じ形状をしているため、この窓２を通して見えるのはパターミラー２５〜２９だけで、他の光学要素は見えないので、本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、正面から見た場合にも、美観的にも好ましいものとなっている。
【００４６】
図６は、第二の実施の形態のハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す部分断面側面図である。本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、わずかに、窓２の傾斜の仕方が、第一の実施の形態と相違しているだけで、それ以外は全く同じである。
【００４７】
第一の実施の形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１では、図２から分かるように、窓２と集光レンズ３０との間に、光学要素が配置されていない空間が存在している。
【００４８】
本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１では、図２と図６を比較して分かるように、窓２の傾け方を変えることにより、前述の光学要素が配置されていない空間を無くしている。
【００４９】
これにより、本実施形態のハンドヘルド型バーコードスキャナ１は、第一の実施の形態に比べて、更に小型のヘッド部３を備えたものとなっている。
なお、窓２の傾け方は、第一の実施の形態においても、第二の実施の形態においても、窓２の表面による反射光がパターンミラー２５〜２９に戻ることがないように注意深く選ばれなければならない。
本発明は上述した実施の形態に何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含んでいる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で丸みのあるシンプルな対称性の良い外観形状のヘッド部、いわゆる卵形をした小型のヘッド部を備えたハンドヘルド型バーコードスキャナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態のハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す正面図である。
【図２】図１のハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す部分断面側面図である。
【図３】図１のハンドヘルド型バーコードスキャナのヘッド部を拡大して示す図である。
【図４】図１〜図３のハンドヘルド型バーコードスキャナにおいて、オムニスキャンモードにおいてスキャナから射出される走査ビームのパターンを示す図である。
【図５】図１〜図３のハンドヘルド型バーコードスキャナにおける信号処理回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図６】第二の実施の形態のハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す部分断面側面図である。
【図７】従来のオムニスキャンタイプのハンドヘルド型バーコードスキャナの光学系の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
２０  光源部
２１  レーザーダイオード
２２  コリメートレンズ
２３  偏向ミラー
２４  回転多面鏡
２５〜２９  パターンミラー
３０  集光ミラー
３１  光検出器
【図１】
0004187296.tif 000002
【図２】
0004187296.tif 000003
【図３】
0004187296.tif 000004
【図４】
0004187296.tif 000005
【図５】
0004187296.tif 000006
【図６】
0004187296.tif 000007
【図７】
0004187296.tif 000008