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JP3508396B2 - Method of manufacturing bar code reading composite optical device - Google Patents

Method of manufacturing bar code reading composite optical device

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Publication number
JP3508396B2
JP3508396B2 JP15626796A JP15626796A JP3508396B2 JP 3508396 B2 JP3508396 B2 JP 3508396B2 JP 15626796 A JP15626796 A JP 15626796A JP 15626796 A JP15626796 A JP 15626796A JP 3508396 B2 JP3508396 B2 JP 3508396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical device
bar code
composite optical
prism
photodiode
Prior art date
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Inventor
清嗣 田中
孝 尾崎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、バーコード読み
取り用複合光学装置製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a manufacturing method of a bar code reading composite optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】バーコード読み取りシステム(以下「バ
ーコードリーディングシステム」という。)は、従来、
光源(例えば、半導体レーザ)や光検出器(例えば、フ
ォトダイオード)などのパッケージ化された個別部品を
用いて組み立てられていた。このため、この従来のバー
コードリーディングシステムは、これらの部品のサイズ
により決まる大きさが必要であり、小型化には限界があ
った。また、この従来のバーコードリーディングシステ
ムにおいては、各部品の相対位置調整を〜10μmの高
精度で行う必要がある。さらに、組み立て後に各部品間
の相対位置が経時変化する可能性があるため、信頼性上
限界がある。
2. Description of the Related Art Bar code reading systems (hereinafter referred to as "bar code reading systems") are conventionally
It has been assembled using packaged discrete components such as a light source (eg a semiconductor laser) and a photodetector (eg a photodiode). Therefore, this conventional barcode reading system requires a size determined by the size of these components, and there is a limit to miniaturization. Further, in this conventional barcode reading system, it is necessary to adjust the relative position of each component with high accuracy of -10 μm. Furthermore, there is a limit in reliability because the relative position between the parts may change with time after assembly.

【0003】そこで、これらの欠点を克服するために、
フォトダイオードIC上にレーザチップやプリズムなど
をハイブリッド集積化した図10に示すようなバーコー
ド読み取り用複合光学装置(以下「バーコードリーダ用
複合光学装置」ともいう。)が提案されている。
Therefore, in order to overcome these drawbacks,
There has been proposed a bar code reading composite optical device (hereinafter also referred to as a “bar code reader composite optical device”) as shown in FIG. 10 in which a laser chip, a prism and the like are hybrid-integrated on a photodiode IC.

【0004】図10に示すように、このバーコードリー
ダ用複合光学装置においては、フォトダイオードIC1
01上に、そのフォトダイオードPD´を覆うようにプ
リズム102がマウントされているとともに、ブロック
103上に半導体レーザ104を載せたものがプリズム
102に隣接してマウントされている。プリズム102
は、その底面102aに対して45°傾斜した斜面10
2bを有する。この斜面102bには、半導体レーザ1
04からの出射光L´のこの斜面102b上におけるス
ポットに完全に含まれる大きさの反射膜105が部分的
に設けられている。
As shown in FIG. 10, in this composite optical device for bar code readers, a photodiode IC1 is used.
A prism 102 is mounted on 01 to cover the photodiode PD ′, and a block 103 on which a semiconductor laser 104 is mounted is mounted adjacent to the prism 102. Prism 102
Is a slope 10 inclined by 45 ° with respect to the bottom surface 102a.
With 2b. On this slope 102b, the semiconductor laser 1
A reflection film 105 having a size that is completely included in the spot of the emitted light L ′ from 04 on the inclined surface 102 b is provided.

【0005】このように構成されたバーコードリーダ用
複合光学装置においては、半導体レーザ104からの出
射光L´は、プリズム102の斜面102bに設けられ
た反射膜105で反射された後、図示省略した収束レン
ズにより、読み取りを行うべきバーコード上に結像され
る。そして、このバーコードからの信号光は、上述の収
束レンズを介してバーコードリーダ用複合光学装置に戻
り、プリズム102を通ってフォトダイオードPD´に
入射し、電気信号に変換される。これによって、バーコ
ードの読み取りが行われる。
In the composite optical device for a bar code reader constructed as described above, the emitted light L'from the semiconductor laser 104 is reflected by the reflecting film 105 provided on the inclined surface 102b of the prism 102 and then omitted from the drawing. An image is formed on the barcode to be read by the convergent lens. Then, the signal light from this bar code returns to the composite optical device for a bar code reader via the above-mentioned converging lens, passes through the prism 102, enters the photodiode PD ', and is converted into an electric signal. Thereby, the barcode is read.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図10に示すバーコー
ドリーダ用複合光学装置によれば、小型化、軽量化、位
置調整工程の削減、信頼性の向上を図ることができる
が、このバーコードリーダ用複合光学装置には次のよう
な問題がある。
According to the composite optical device for a bar code reader shown in FIG. 10, it is possible to reduce the size and weight, reduce the position adjustment process, and improve the reliability. The reader composite optical device has the following problems.

【0007】すなわち、図10に示すバーコードリーダ
用複合光学装置の組み立てには少なくともフォトダイオ
ードIC101、プリズム102、ブロック103およ
び半導体レーザ104が必要であり、部品点数は4個と
多い。このため、パッケージ化された個別部品を用いて
組み立てる従来のバーコードリーディングシステムと比
べると改善されることは間違いないが、各部品間の相対
位置調整が困難であるという問題が依然として残されて
おり、これが歩留まりの低下をもたらす原因となる。ま
た、組み立て後の経時変化も、従来より改善されるもの
の、部品点数が多いため、各部品間の接合部における熱
的信頼性などが懸念される。また、一般に、コスト面で
は、部品点数が少ないほど有利である。
That is, at least the photodiode IC 101, the prism 102, the block 103 and the semiconductor laser 104 are required for assembling the composite optical device for a bar code reader shown in FIG. 10, and the number of parts is as many as four. Therefore, there is no doubt that it will be improved compared to the conventional barcode reading system that is assembled using packaged individual parts, but the problem that the relative position adjustment between each part is difficult remains. However, this causes a decrease in yield. Further, although the change over time after assembly is improved as compared with the conventional one, since the number of parts is large, there is concern about thermal reliability or the like at the joint between the parts. Further, generally, in terms of cost, the smaller the number of parts, the more advantageous.

【0008】一方、図10に示す従来のバーコードリー
ダ用複合光学装置においては、バーコードからの信号光
は、プリズム102の斜面102bに入射し、このプリ
ズム102を通ってフォトダイオードPD´に入射する
ことから、バーコードからの信号光に対するフォトダイ
オードPD´の開口の大きさはプリズム102の斜面1
02bに設けられた反射膜105の大きさにより制限さ
れる。このため、バーコードからの信号光を効率よくフ
ォトダイオードPD´に入射させることができず、した
がって光信号の信号対雑音比(S/N比)が低かった。
On the other hand, in the conventional composite optical device for a bar code reader shown in FIG. 10, the signal light from the bar code is incident on the inclined surface 102b of the prism 102, and is incident on the photodiode PD 'through the prism 102. Therefore, the size of the opening of the photodiode PD ′ with respect to the signal light from the barcode is determined by the slope 1 of the prism 102.
The size is limited by the size of the reflective film 105 provided on 02b. Therefore, the signal light from the bar code cannot be efficiently incident on the photodiode PD ′, and therefore the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the optical signal is low.

【0009】[0009]

【0010】したがって、この発明の目的は、光信号の
S/N比を高くすることができるバーコード読み取り用
複合光学装置を低コストで製造することができるバーコ
ード読み取り用複合光学装置の製造方法を提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical signal
For barcode reading with high S / N ratio
Barco that can manufacture compound optical devices at low cost
To provide a method for manufacturing a composite optical device for reading a code
It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はその底面に対して傾斜した部分を少な
くとも有する一側面とこの一側面に隣接する部分におけ
るその上面とに全反射膜が設けられ、かつ、一側面に隣
接する部分を除いた部分におけるその上面に全透過膜が
設けられたほぼ台形状の断面形状を有するプリズムを用
いるバーコード読み取り用複合光学装置の製造方法であ
って、複数のプリズムを、それらの一側面の傾斜した部
分が互いにほぼ同一平面上に位置し、かつ、互いに隣接
する一対の上記プリズムの一方の上面と他方の底面とが
互いに接するように配置した状態で平面に対してほぼ垂
直な方向から蒸着を行うことにより全反射膜を形成する
ようにしたことを特徴とするものである。
To achieve the above object, according to the Invention The, the inventions are little inclined portion with respect to the bottom surface
At least on one side and the part adjacent to this side
A total reflection film is provided on the upper surface of the
The entire permeable membrane is on the upper surface of the part except the contact part.
Use a prism with an almost trapezoidal cross section
A method for manufacturing a composite optical device for reading barcodes.
Then, install multiple prisms on the inclined part of one side of them.
Minutes are almost coplanar with each other and adjacent to each other
The upper surface of one of the pair of prisms and the bottom surface of the other
When placed so that they touch each other, they are almost perpendicular to the plane.
Form a total reflection film by vapor deposition from the direct direction
It is characterized by doing so.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】この発明においては、例えば、プリズムの
一側面はプリズムの底面に対してほぼ垂直な部分および
底面に対して傾斜した部分からなる。
[0018] Oite this inventions, for example, one side of the prism consists of portions inclined relative to the substantially vertical portion and the bottom surface to the bottom surface of the prism.

【0019】この発明においては、典型的には、スパッ
タリング法または真空蒸着法により蒸着を行う。
[0019] Oite to this inventions are, typically, vapor deposition is performed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、複数のプリズムを、それらの一側面の傾斜した部分
が互いにほぼ同一の平面上にくるように配置した状態で
その平面に対してほぼ垂直な方向から蒸着を行うことに
より全反射膜を形成するようにしているので、これらの
複数のプリズムの全反射膜の形成を1回の蒸着により一
括して行うことができ、したがって全反射膜の形成に要
するコストの低減を図ることができ、ひいてはバーコー
ド読み取り用複合光学装置の低コスト化を図ることがで
きる。
According to this inventions constructed as described above, a plurality of prisms, with respect to the plane in a state where the inclined portion of their one side are arranged to come on substantially the same plane with each other Since the total reflection film is formed by performing vapor deposition from a substantially vertical direction, it is possible to collectively form the total reflection films of these plural prisms by one vapor deposition, and thus the total reflection is performed. The cost required for forming the film can be reduced, and the cost of the barcode reading composite optical device can be reduced.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

【0024】図1は、この発明の第1の実施形態による
バーコードリーダ用複合光学装置を示す。図1に示すよ
うに、このバーコードリーダ用複合光学装置において
は、信号光検出用のフォトダイオードPDが拡散プロセ
スなどによりモノリシック形成されたフォトダイオード
IC1上に、光学ガラスなどからなるプリズム2がフォ
トダイオードPDに隣接してマウントされているととも
に、チップ状の半導体レーザ3がこのプリズム2に隣接
してマウントされている。この場合、プリズム2は三角
プリズムである。
FIG. 1 shows a composite optical device for a bar code reader according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this composite optical device for bar code readers, a photodiode 2 for detecting a signal light is monolithically formed by a diffusion process or the like, and a prism 2 made of optical glass or the like is formed on a photodiode IC1. The chip-shaped semiconductor laser 3 is mounted adjacent to the diode PD, and is mounted adjacent to the prism 2. In this case, the prism 2 is a triangular prism.

【0025】フォトダイオードIC1は、フォトダイオ
ードPDのほか、半導体レーザ3の駆動回路や受信増幅
回路など(図示せず)が、例えばSi基板やGaAs基
板などの半導体基板上にIC化されたものである。
The photodiode IC1 is obtained by integrating the photodiode PD, a driving circuit for the semiconductor laser 3 and a reception amplifier circuit (not shown) on a semiconductor substrate such as a Si substrate or a GaAs substrate. is there.

【0026】プリズム2は、図示は省略するが、例え
ば、エポキシ樹脂系接着剤やシリコーン樹脂系接着剤な
どによりフォトダイオードIC1上に接着されている。
また、このプリズム2は、その底面2aに対して所定角
度、例えば45°傾斜した斜面2bを有する。この斜面
2bには、例えばAl膜などからなる全反射膜4が設け
られている。
Although not shown, the prism 2 is adhered onto the photodiode IC1 with, for example, an epoxy resin adhesive or a silicone resin adhesive.
Further, the prism 2 has an inclined surface 2b inclined at a predetermined angle with respect to the bottom surface 2a, for example, 45 °. A total reflection film 4 made of, for example, an Al film is provided on the slope 2b.

【0027】半導体レーザ3は、フォトダイオードIC
1上に設けられた所定のダイパッド(図示せず)上にこ
の半導体レーザ3を例えば銀ペーストなどによりダイボ
ンディングすることによりマウントされている。この半
導体レーザ3としては、例えばGaAs/AlGaAs
半導体レーザが用いられる。この場合、この半導体レー
ザ3は、この半導体レーザ3からの出射光Lがフォトダ
イオードIC1の表面で反射されて雑音光となるのを防
止するために、その接合(図1中、破線で示す)が上側
(フォトダイオードIC1と反対側)にくるようにマウ
ントされている。
The semiconductor laser 3 is a photodiode IC.
The semiconductor laser 3 is mounted on a predetermined die pad (not shown) provided on the die 1 by die bonding with, for example, silver paste. As the semiconductor laser 3, for example, GaAs / AlGaAs
A semiconductor laser is used. In this case, the semiconductor laser 3 has its junction (indicated by a broken line in FIG. 1) in order to prevent the emitted light L from the semiconductor laser 3 from being reflected by the surface of the photodiode IC1 and becoming noise light. Are mounted so that they are on the upper side (the side opposite to the photodiode IC1).

【0028】この第1の実施形態によれば、バーコード
リーダ用複合光学装置の組み立てに必要な部品は、フォ
トダイオードIC1、プリズム2および半導体レーザ3
の3点で済むため、従来のバーコードリーダ用複合光学
装置に比べて部品点数は少なくとも1個減少する。この
ため、その分だけバーコードリーダ用複合光学装置の低
コスト化、歩留まりの向上および熱的信頼性などの信頼
性の向上を図ることができる。
According to the first embodiment, the components necessary for assembling the composite optical device for a bar code reader are the photodiode IC1, the prism 2 and the semiconductor laser 3.
Therefore, the number of parts is reduced by at least one as compared with the conventional composite optical device for a bar code reader. Therefore, the cost of the composite optical device for a bar code reader can be reduced, the yield can be improved, and the reliability such as thermal reliability can be improved.

【0029】また、この第1の実施形態によれば、バー
コードからの信号光SLはフォトダイオードPDに直接
入射するため、バーコードからの信号光SLを効率よく
フォトダイオードPD´に入射させることができ、した
がって光信号のS/N比を高くすることができる。
Further, according to the first embodiment, since the signal light SL from the bar code is directly incident on the photodiode PD, the signal light SL from the bar code can be efficiently incident on the photodiode PD '. Therefore, the S / N ratio of the optical signal can be increased.

【0030】図2は、図1に示すバーコードリーダ用複
合光学装置を用いて構成されたバーコードリーディング
システムの一例を示す。図2に示すように、このバーコ
ードリーディングシステムは、図1に示すバーコードリ
ーダ用複合光学装置と、このバーコードリーダ用複合光
学装置からの出射光Lを読み取りを行うべきバーコード
BC上に結像させるための、バイフォーカルレンズ11
および例えばポリゴンミラーのようなミラー12からな
る光学系とを有する。ここで、バイフォーカルレンズ1
1は、開口数(NA)が小さい第1のレンズ部11aと
NAが大きい第2のレンズ部11bとからなる。
FIG. 2 shows an example of a bar code reading system constructed by using the composite optical device for bar code reader shown in FIG. As shown in FIG. 2, this bar code reading system includes a bar code reader composite optical device shown in FIG. 1 and a bar code BC on which the emitted light L from the bar code reader composite optical device is to be read. Bifocal lens 11 for forming an image
And an optical system including a mirror 12 such as a polygon mirror. Here, bifocal lens 1
1 includes a first lens portion 11a having a small numerical aperture (NA) and a second lens portion 11b having a large NA.

【0031】この場合、フォトダイオードIC1、プリ
ズム2および半導体レーザ3からなるバーコードリーダ
用複合光学装置はパッケージ13内に収納されている。
このパッケージ13としては、例えば、樹脂モールドパ
ッケージ、セラミックパッケージ、金属パッケージ、ア
クリル樹脂製パッケージなどを用いることができる。符
号13aはこのパッケージ13のリッド部を示す。この
リッド部13aは半導体レーザ3からの出射光Lおよび
バーコードBCからの信号光SLが透過することができ
るように透明材料により形成されている。
In this case, the composite optical device for a bar code reader, which is composed of the photodiode IC1, the prism 2 and the semiconductor laser 3, is housed in the package 13.
As the package 13, for example, a resin mold package, a ceramic package, a metal package, an acrylic resin package, or the like can be used. Reference numeral 13a indicates a lid portion of the package 13. The lid portion 13a is formed of a transparent material so that the emitted light L from the semiconductor laser 3 and the signal light SL from the barcode BC can be transmitted.

【0032】次に、上述のように構成された図2に示す
バーコードリーディングシステムの動作について説明す
る。
Next, the operation of the bar code reading system shown in FIG. 2 configured as described above will be described.

【0033】半導体レーザ3からの出射光Lは、全て、
プリズム2の斜面2b上の全反射膜4(図1参照)で反
射されて直角に折り曲げられた後、パッケージ13のリ
ッド部13aを透過して図2中上方、すなわちバイフォ
ーカルレンズ11側に出射される。このとき、このよう
に出射光Lは全て全反射膜4で反射されるため、迷光は
発生しない。この出射光Lは、バイフォーカルレンズ1
1の第1のレンズ部11aを通った後、ミラー12によ
り反射されて、読み取りを行うべきバーコードBC上に
結像される。
The emitted light L from the semiconductor laser 3 is
After being reflected by the total reflection film 4 (see FIG. 1) on the inclined surface 2b of the prism 2 and bent at a right angle, the light passes through the lid portion 13a of the package 13 and is emitted upward in FIG. 2, that is, toward the bifocal lens 11 side. To be done. At this time, since all the outgoing light L is reflected by the total reflection film 4 in this way, stray light does not occur. The emitted light L is transmitted to the bifocal lens 1
After passing through the first first lens unit 11a, the image is reflected by the mirror 12 and is imaged on the barcode BC to be read.

【0034】バーコードBCからの信号光SLは、ミラ
ー12により反射された後、バイフォーカルレンズ11
の全体にわたって入射し、このバイフォーカルレンズ1
1の第2のレンズ部11bを通って収束され、さらにパ
ッケージ13のリッド部13aを透過して、フォトダイ
オードIC1上のフォトダイオードPDに入射する。こ
のとき、このフォトダイオードPDに入射した光によ
り、ほぼ(光の強度)×(フォトダイオードPDの面
積)に応じた電流が発生する。この光電流は、フォトダ
イオードIC1に設けられた受信増幅回路の電流−電圧
変換回路により電圧に変換された後、必要な演算および
増幅が行われ、電圧信号として出力される。この場合、
フォトダイオードPDへの入射光量はバーコードBC上
の反射率によって変動し、したがってそれによる電圧信
号も変動することから、この電圧信号によりバーコード
BCを認識することができる。このようにして、バーコ
ードBCの読み取りが行われる。
The signal light SL from the bar code BC is reflected by the mirror 12 and then the bifocal lens 11
This bifocal lens 1
It is converged through the first second lens portion 11b, further passes through the lid portion 13a of the package 13, and enters the photodiode PD on the photodiode IC1. At this time, the light incident on the photodiode PD generates a current corresponding to approximately (light intensity) × (area of the photodiode PD). This photocurrent is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit of the reception amplification circuit provided in the photodiode IC1, and then subjected to necessary calculation and amplification, and output as a voltage signal. in this case,
The amount of light incident on the photodiode PD varies depending on the reflectance on the barcode BC, and thus the voltage signal also varies, so that the barcode BC can be recognized by this voltage signal. In this way, the barcode BC is read.

【0035】図3は、図1に示すバーコードリーダ用複
合光学装置を用いて構成されたバーコードリーディング
システムの他の例を示す。図3に示すように、このバー
コードリーディングシステムは、図2に示すバーコード
リーディングシステムにおけるバイフォーカルレンズ1
1の代わりに、ホログラム14および収束レンズ15を
用いていることを除いて、図2に示すバーコードリーデ
ィングシステムと同様な構成を有し、その動作も同様で
ある。この場合、バーコードBCからの信号光SLは、
ホログラム14を通ってその進行方向が曲げられ、フォ
トダイオードIC1上のフォトダイオードPDに入射す
るようになっている。
FIG. 3 shows another example of the bar code reading system constructed by using the composite optical device for bar code reader shown in FIG. As shown in FIG. 3, this barcode reading system is a bifocal lens 1 in the barcode reading system shown in FIG.
The barcode reading system has the same configuration as that of the barcode reading system shown in FIG. 2 except that the hologram 14 and the converging lens 15 are used instead of 1, and the operation is also the same. In this case, the signal light SL from the barcode BC is
The hologram 14 is bent in its traveling direction and is incident on the photodiode PD on the photodiode IC1.

【0036】図4はこの発明の第2の実施形態によるバ
ーコードリーダ用複合光学装置を示す。上述の第1の実
施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置において
は、半導体レーザ3はその接合面が上にくるようにフォ
トダイオードIC1上にマウントされているが、この第
2の実施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置に
おいては、半導体レーザ3はその接合面が下にくるよう
にフォトダイオードIC1上に例えば銀ペーストなどか
らなる接着剤16によりマウントされている。この場
合、半導体レーザ3からの出射光Lがフォトダイオード
IC1の表面で反射されて雑音光となるのを防止するた
めに、この半導体レーザ3のフロント側の端面の発光点
の前方の部分におけるフォトダイオードIC1に、この
フォトダイオードIC1の主面に対してほぼ垂直な側壁
を有する段差1aがエッチングなどにより設けられてい
る。そして、この段差1aの下部にプリズム2がマウン
トされている。
FIG. 4 shows a composite optical device for a bar code reader according to the second embodiment of the present invention. In the composite optical device for a bar code reader according to the first embodiment described above, the semiconductor laser 3 is mounted on the photodiode IC1 so that its junction surface faces upward. In the composite optical device for a code reader, the semiconductor laser 3 is mounted on the photodiode IC1 with an adhesive 16 made of, for example, silver paste so that its bonding surface faces downward. In this case, in order to prevent the emitted light L from the semiconductor laser 3 from being reflected by the surface of the photodiode IC1 and becoming noise light, the photo in the portion in front of the light emitting point on the front end face of the semiconductor laser 3 is prevented. The diode IC1 is provided with a step 1a having a side wall substantially perpendicular to the main surface of the photodiode IC1 by etching or the like. The prism 2 is mounted below the step 1a.

【0037】この第2の実施形態の上記以外のことは、
第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。こ
の第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様な
利点を得ることができる。
Other than the above of the second embodiment,
The description is omitted because it is the same as the first embodiment. Also in the second embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0038】図5はこの発明の第3の実施形態によるバ
ーコードリーダ用複合光学装置を示す。上述の第2の実
施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置において
は、半導体レーザ3のフロント側の端面の発光点の前方
の部分におけるフォトダイオードIC1に設けられた段
差1aの側壁はこのフォトダイオードIC1の主面に対
してほぼ垂直であるのに対し、この第3の実施形態によ
るバーコードリーダ用複合光学装置においては、この段
差1aの側壁はフォトダイオードIC1の主面に対して
傾斜している。そして、プリズム2は、この段差1aの
下部に、この傾斜した側壁にその底面2aの一辺が接し
て位置決めされた状態でマウントされている。
FIG. 5 shows a composite optical device for a bar code reader according to the third embodiment of the present invention. In the composite optical device for a bar code reader according to the second embodiment described above, the side wall of the step 1a provided in the photodiode IC1 in the portion in front of the light emitting point on the front end surface of the semiconductor laser 3 is the photodiode IC1. Is substantially perpendicular to the main surface of the photodiode IC1, the side wall of the step 1a is inclined with respect to the main surface of the photodiode IC1 in the composite optical device for a bar code reader according to the third embodiment. . The prism 2 is mounted below the step 1a in a state in which one side of the bottom surface 2a contacts the inclined side wall and is positioned.

【0039】ここで、この段差1aの傾斜した側壁は、
例えば異方性エッチングを用いて形成することができ
る。具体的には、この傾斜した側壁は、(100)面方
位のSi基板またはGaAs基板のような半導体基板を
用いてフォトダイオードIC1を形成する場合には、こ
の半導体基板を異方性エッチングして(111)面を形
成することにより形成することができる。
Here, the inclined side wall of the step 1a is
For example, it can be formed using anisotropic etching. Specifically, when the photodiode IC1 is formed by using a semiconductor substrate such as a Si substrate or a GaAs substrate having a (100) plane orientation, this inclined sidewall is anisotropically etched. It can be formed by forming a (111) plane.

【0040】この第3の実施形態の上記以外のことは、
第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。こ
の第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利
点に加えて、段差1aの傾斜した側壁がプリズム2のマ
ウントの際の基準となることにより、プリズム2のマウ
ントが容易になり、マウント精度も高くなるという利点
も得ることができる。
Other than the above of the third embodiment,
The description is omitted because it is the same as the first embodiment. According to the third embodiment, in addition to the same advantages as in the first embodiment, the inclined side wall of the step 1a serves as a reference for mounting the prism 2, so that the prism 2 can be easily mounted. Therefore, it is possible to obtain an advantage that mounting accuracy is increased.

【0041】図6は、この発明の第4の実施形態による
バーコードリーダ用複合光学装置を用いて構成されたバ
ーコードリーディングシステムを示す。上述の第1の実
施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置において
は、プリズム2は三角プリズムであるのに対し、この第
4の実施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置に
おいては、プリズム2は、直方体の一辺の近傍の部分を
斜めに切除した形状を有する。この場合、このプリズム
2の半導体レーザ3側の側面は、底面2aに垂直な端面
2cおよびこれに連続する斜面2bからなる。この斜面
2bには全反射膜4が設けられている。また、このプリ
ズム2の上面2dには全透過膜(無反射膜)5が設けら
れている。また、この場合、このプリズム2は、フォト
ダイオードPDを覆うようにマウントされている。一
方、半導体レーザ3は、例えばSiチップからなるブロ
ック6上に載せられている。
FIG. 6 shows a bar code reading system constructed by using a composite optical device for bar code readers according to a fourth embodiment of the present invention. In the composite optical device for barcode reader according to the first embodiment, the prism 2 is a triangular prism, whereas in the composite optical device for barcode reader according to the fourth embodiment, the prism 2 is It has a shape in which a portion near one side of a rectangular parallelepiped is cut off obliquely. In this case, the side surface of the prism 2 on the semiconductor laser 3 side is composed of an end surface 2c perpendicular to the bottom surface 2a and an inclined surface 2b continuous with the end surface 2c. A total reflection film 4 is provided on the slope 2b. Further, a total transmission film (non-reflection film) 5 is provided on the upper surface 2d of the prism 2. In this case, the prism 2 is mounted so as to cover the photodiode PD. On the other hand, the semiconductor laser 3 is placed on a block 6 made of, for example, a Si chip.

【0042】このバーコードリーディングシステムにお
けるホログラム14、収束レンズ15およびミラー2の
役割は、図3に示すバーコードリーディングシステムに
おけると同様である。
The roles of the hologram 14, the converging lens 15 and the mirror 2 in this bar code reading system are the same as those in the bar code reading system shown in FIG.

【0043】次に、上述のように構成された図6に示す
バーコードリーディングシステムの動作について説明す
る。
Next, the operation of the bar code reading system shown in FIG. 6 configured as described above will be described.

【0044】半導体レーザ3からの出射光Lは、プリズ
ム2の斜面2aに形成された全反射膜4で反射されて垂
直に折り曲げられた後、ホログラム14および収束レン
ズ15を通り、さらにミラー2により反射され、バーコ
ードBC上に結像される。
The emitted light L from the semiconductor laser 3 is reflected by the total reflection film 4 formed on the inclined surface 2a of the prism 2 and bent vertically, then passes through the hologram 14 and the converging lens 15, and is further reflected by the mirror 2. It is reflected and imaged on the barcode BC.

【0045】バーコードBCからの信号光SLは、収束
レンズ15を通った後、ホログラム14を通ってその進
行方向が曲げられ、全透過膜5およびプリズム2を透過
してフォトダイオードIC1上のフォトダイオードPD
に入射し、電気信号に変換される。これによって、第1
の実施形態において述べたと同様にしてバーコードBC
の読み取りが行われる。
After passing through the converging lens 15, the signal light SL from the bar code BC is bent in its traveling direction through the hologram 14, passes through the total transmission film 5 and the prism 2, and passes through the photo diode IC1. Diode PD
And is converted into an electric signal. By this, the first
In the same manner as described in the above embodiment, the barcode BC
Is read.

【0046】この第4の実施形態によれば、プリズム2
の上面2dの全部がバーコードBCからの信号光SLの
フォトダイオードPDに対する開口となるので、この開
口を十分に大きくすることができる。このため、バーコ
ードBCからの信号光SLを効率よくフォトダイオード
PDに入射させることができ、したがって光信号のS/
N比を高くすることができる。
According to the fourth embodiment, the prism 2
Since the entire upper surface 2d of the above is an opening for the photodiode PD of the signal light SL from the barcode BC, this opening can be made sufficiently large. Therefore, the signal light SL from the bar code BC can be efficiently incident on the photodiode PD, and thus the S / of the optical signal
The N ratio can be increased.

【0047】次に、この発明の第5の実施形態によるバ
ーコードリーダ用複合光学装置について説明する。
Next explained is a composite optical device for a bar code reader according to the fifth embodiment of the invention.

【0048】上述の第4の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置においては、プリズム2の上面2d
の全面に全透過膜5が設けられ、この全透過膜5を通っ
てフォトダイオードPDにバーコードBCからの信号光
SLが入射するように構成されており、プリズム2の上
面2dの全部がフォトダイオードPDに対する開口とな
っていることから、迷光が多くなる。そこで、この第5
の実施形態によるバーコードリーダ用複合光学装置にお
いては、この迷光の対策として、図7に示すように、プ
リズム2の斜面2bばかりでなく、この斜面2bと隣接
する部分における上面2dおよび端面2cにも延在する
ように全反射膜4が設けられている。
In the composite optical device for a bar code reader according to the fourth embodiment described above, the upper surface 2d of the prism 2 is used.
Is formed so that the signal light SL from the bar code BC is incident on the photodiode PD through the entire transparent film 5, and the entire upper surface 2d of the prism 2 is formed by the photo. Stray light increases due to the opening for the diode PD. Therefore, this fifth
In the composite optical device for a bar code reader according to the embodiment of the present invention, as a countermeasure against this stray light, as shown in FIG. The total reflection film 4 is also provided so as to extend.

【0049】この第5の実施形態の上記以外のことは第
4の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Except for the above, the fifth embodiment is the same as the fourth embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0050】上述の迷光対策を行った場合と迷光対策を
行わない場合とで迷光量を測定したところ、迷光対策を
行った場合の迷光量は、迷光対策を行わない場合の迷光
量の約1/6であった。これより、迷光対策を行うこと
により、迷光量は大幅に低減されることが確認された。
When the amount of stray light was measured when the countermeasure against stray light was taken and when the countermeasure against stray light was not taken, the amount of stray light when the countermeasure against stray light was taken was about 1 of the amount of stray light when the countermeasure against stray light was not taken. It was / 6. From this, it was confirmed that the amount of stray light was significantly reduced by taking measures against stray light.

【0051】以上のように、この第5の実施形態によれ
ば、第4の実施形態と同様な利点に加えて、プリズム2
の斜面2bと隣接する部分における上面2dにも全反射
膜4が延在して設けられていることにより迷光量の大幅
な低減を図ることができるという利点を得ることができ
る。
As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the same advantages as the fourth embodiment, the prism 2
Since the total reflection film 4 extends on the upper surface 2d of the portion adjacent to the inclined surface 2b, the amount of stray light can be significantly reduced.

【0052】上述の第5の実施形態において、プリズム
2の斜面2b、この斜面2bに隣接する部分の上面2d
および端面2cに設けられる全反射膜4は、例えば次の
ようにして形成することができる。すなわち、図8に示
すように、複数のプリズム2をそれらの斜面2bが互い
に同一平面内に位置し、かつ、互いに隣接する一対のプ
リズム2の一方の底面2aと他方の上面2bとが互いに
接触するように配置した状態で、これらの斜面2aに対
してほぼ垂直な方向から例えばAlなどの金属をスパッ
タリング法や真空蒸着法などにより蒸着する。この場
合、プリズム2の上面2dおよび端面2cはこの蒸着方
向に対して約45°の角度をなすため、この蒸着法とし
ては角度依存性の少ないものを用い、全反射膜4の特性
における角度依存性を少なくするのが望ましい。
In the above fifth embodiment, the slope 2b of the prism 2 and the upper surface 2d of the portion adjacent to the slope 2b.
The total reflection film 4 provided on the end face 2c can be formed, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 8, the plurality of prisms 2 have their slopes 2b located in the same plane, and one bottom surface 2a and the other top surface 2b of the pair of prisms 2 adjacent to each other contact each other. With such an arrangement, a metal such as Al is vapor-deposited by a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, or the like from a direction substantially perpendicular to the slopes 2a. In this case, since the upper surface 2d and the end surface 2c of the prism 2 form an angle of about 45 ° with respect to the vapor deposition direction, a vapor deposition method having little angle dependency is used, and the angle dependency in the characteristics of the total reflection film 4 is used. It is desirable to reduce the sex.

【0053】このような全反射膜4の形成方法によれ
ば、複数のプリズム2の全反射膜4を1回の蒸着により
一括形成することができる。このため、全反射膜4の形
成に要するコストの大幅な低減を図ることができ、ひい
てはバーコードリーダ用複合光学装置の製造コストの低
減を図ることができる。
According to the method of forming the total reflection film 4 as described above, the total reflection films 4 of the plurality of prisms 2 can be collectively formed by one vapor deposition. Therefore, the cost required to form the total reflection film 4 can be significantly reduced, and the manufacturing cost of the composite optical device for a bar code reader can be reduced.

【0054】図9に、バーコードリーダ用複合光学装置
における典型的な迷光経路を示す。図9に示すように、
プリズム2の斜面2bの上部において反射された、半導
体レーザ3からの出射光Lは、比較的大きな入射角度θ
でパッケージ13のリッド部13aに入射する。このリ
ッド部13aの透過率は入射角度依存性を有し、入射角
度が大きくなると反射率が大きくなるため、このような
大きな入射角度θで光が入射した場合には、その入射光
の一部がバーコードリーダ用複合光学装置側に戻る。こ
の戻り光がフォトダイオードPDに入射すると迷光増加
の原因となる。これを防止するためには、これまで入射
角度0°のときに透過率が100%となるように設計さ
れていたリッド部13aを、入射角度θで入射したとき
に透過率が100%となるように設計し、プリズム2の
斜面2bの上部において反射された出射光Lの反射率を
小さくし、バーコードリーダ用複合光学装置側への戻り
光を抑えるようにすればよい。
FIG. 9 shows a typical stray light path in a composite optical device for a bar code reader. As shown in FIG.
The emitted light L from the semiconductor laser 3 reflected by the upper portion of the slope 2b of the prism 2 has a relatively large incident angle θ.
Then, the light enters the lid portion 13a of the package 13. The transmittance of the lid portion 13a depends on the incident angle, and the reflectance increases as the incident angle increases. Therefore, when light enters at such a large incident angle θ, a part of the incident light Returns to the composite optical device for barcode reader. When this return light enters the photodiode PD, it causes an increase in stray light. In order to prevent this, the lid portion 13a, which has been designed to have a transmittance of 100% when the incident angle is 0 °, has a transmittance of 100% when incident at an incident angle θ. By designing as described above, the reflectance of the emitted light L reflected on the upper portion of the inclined surface 2b of the prism 2 may be reduced to suppress the return light to the composite optical device for a bar code reader.

【0055】このようにすることにより、リッド部13
aによる反射光を少なくすることができ、迷光の低減を
図ることができる。そして、これによって、バーコード
リーダ用複合光学装置の光信号のS/N比を十分に高く
することができる。
By doing so, the lid portion 13
The light reflected by a can be reduced, and stray light can be reduced. As a result, the S / N ratio of the optical signal of the composite optical device for barcode reader can be sufficiently increased.

【0056】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
The embodiments of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0057】例えば、上述の第4の実施形態において、
ホログラム14および収束レンズ14の代わりに、第1
の実施形態におけると同様にバイフォーカルレンズ11
を用いてもよい。また、上述の第4の実施形態において
は、ほぼ台形状の断面形状を有するプリズム2を用いて
いるが、プリズム2としては、第1の実施形態において
用いたものと同様な三角プリズムを用いてもよい。この
場合には、バーコードBCからの信号光SLは、プリズ
ム2を通ることなく、直接フォトダイオードPDに入射
させることができる。
For example, in the above-mentioned fourth embodiment,
Instead of the hologram 14 and the converging lens 14, the first
Of the bifocal lens 11 as in the embodiment of FIG.
May be used. Further, in the above-described fourth embodiment, the prism 2 having a substantially trapezoidal cross-sectional shape is used, but as the prism 2, a triangular prism similar to that used in the first embodiment is used. Good. In this case, the signal light SL from the barcode BC can be directly incident on the photodiode PD without passing through the prism 2.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によるバ
ーコード読み取り用複合光学装置の製造方法によれば、
複数のプリズムを、それらの一側面の傾斜した部分が互
いにほぼ同一の平面上にくるように配置した状態で平面
に対してほぼ垂直な方向から蒸着を行うことにより全反
射膜を形成するようにしているので、これらの複数のプ
リズムの全反射膜の形成を1回の蒸着により一括して行
うことができ、したがって全反射膜の形成に要するコス
トの低減を図ることができ、ひいてはバーコード読み取
り用複合光学装置の低コスト化を図ることができる。
As described above , according to the method of manufacturing the composite optical device for reading a bar code of the present invention ,
A plurality of prisms are arranged so that the inclined portions of one side face each other.
In a state where they are placed on almost the same plane
By vapor deposition from a direction almost perpendicular to
Since I am trying to form a spray film,
Rhythm total reflection film is formed collectively by one deposition.
Therefore, the cost required to form the total reflection film can be reduced.
It is possible to reduce
It is possible to reduce the cost of the composite optical device for use.

【0059】[0059]

【0060】[0060]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を示す略線図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a composite optical device for a bar code reader according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を用いたバーコードリーディングシ
ステムの一例を示す略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a barcode reading system using the composite optical device for barcode reader according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を用いたバーコードリーディングシ
ステムの他の例を示す略線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another example of a barcode reading system using the composite optical device for barcode reader according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を示す略線図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a composite optical device for a bar code reader according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を示す略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a composite optical device for a bar code reader according to a third embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第4の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を用いたバーコードリーディングシ
ステムの一例を示す略線図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a barcode reading system using a composite optical device for barcode reader according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第5の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置を示す略線図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a composite optical device for a bar code reader according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第5の実施形態によるバーコードリ
ーダ用複合光学装置においてプリズム上に設けられる全
反射膜の形成方法を説明するための略線図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of forming a total reflection film provided on a prism in the composite optical device for a bar code reader according to the fifth embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第4の実施形態または第5の実施形
態によるバーコードリーダ用複合光学装置における典型
的な迷光経路を説明するための略線図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a typical stray light path in the composite optical device for a barcode reader according to the fourth embodiment or the fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来のバーコードリーダ用複合光学装置を示
す略線図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a conventional composite optical device for a bar code reader.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・フォトダイオードIC、2・・・プリズム、2
b・・・斜面、2d・・・上面、3・・・半導体レー
ザ、4・・・全反射膜、5・・・全透過膜、PD・・・
フォトダイオード、L・・・出射光、SL・・・信号光
1 ... Photodiode IC, 2 ... Prism, 2
b ... Slope, 2d ... Top surface, 3 ... Semiconductor laser, 4 ... Total reflection film, 5 ... Total transmission film, PD ...
Photodiode, L ... Emitted light, SL ... Signal light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 7/10 G11B 7/135 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06K 7/10 G11B 7/135

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 その底面に対して傾斜した部分を少なく
とも有する一側面とこの一側面に隣接する部分における
その上面とに全反射膜が設けられ、かつ、上記一側面に
隣接する部分を除いた部分におけるその上面に全透過膜
が設けられたほぼ台形状の断面形状を有するプリズムを
用いるバーコード読み取り用複合光学装置の製造方法で
あって、 複数の上記プリズムを、それらの上記一側面の上記傾斜
した部分が互いにほぼ同一平面上に位置し、かつ、互い
に隣接する一対の上記プリズムの一方の上記上面と他方
の上記底面とが互いに接するように配置した状態で上記
平面に対してほぼ垂直な方向から蒸着を行うことにより
上記全反射膜を形成するようにしたことを特徴とするバ
ーコード読み取り用複合光学装置の製造方法。
1. The number of parts inclined with respect to the bottom surface is reduced.
In one side that has both and in the part adjacent to this one side
A total reflection film is provided on the upper surface and on the one side surface.
Totally permeable membrane on the upper surface of the part except the adjacent part
A prism with a substantially trapezoidal cross-section
In the manufacturing method of the compound optical device for barcode reading used
There are multiple prisms, the tilt of one of them on one side
Are located substantially on the same plane with each other and
The upper surface of one of the pair of prisms adjacent to
The above bottom surface of the
By performing vapor deposition from a direction almost perpendicular to the plane
A bar characterized in that the above total reflection film is formed.
-Method for manufacturing a compound optical device for reading a code.
【請求項2】 上記プリズムの上記一側面は上記プリズ
ムの上記底面に対してほぼ垂直な部分および上記底面に
対して傾斜した部分からなることを特徴とする請求項1
記載のバーコード読み取り用複合光学装置の製造方法。
2. The prism is provided with the one side surface of the prism.
On the part of the
2. A portion which is inclined with respect to the above.
A method for manufacturing the composite optical device for reading a barcode according to claim 1.
【請求項3】 スパッタリング法または真空蒸着法によ
り上記蒸着を行うようにしたことを特徴とする請求項1
記載のバーコード読み取り用複合光学装置の製造方法。
3. A sputtering method or a vacuum deposition method
2. The vapor deposition is performed according to claim 1.
A method for manufacturing the composite optical device for reading a barcode according to claim 1.
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