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JPH0283789A - Light source unit for bar code reader - Google Patents

Light source unit for bar code reader

Info

Publication number
JPH0283789A
JPH0283789A JP63236745A JP23674588A JPH0283789A JP H0283789 A JPH0283789 A JP H0283789A JP 63236745 A JP63236745 A JP 63236745A JP 23674588 A JP23674588 A JP 23674588A JP H0283789 A JPH0283789 A JP H0283789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bar
light
spot
laser beam
light spot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63236745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Shibata
智 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP63236745A priority Critical patent/JPH0283789A/en
Publication of JPH0283789A publication Critical patent/JPH0283789A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To decrease the number of parts, to miniaturize the title device, and to make the device efficient by making the major axis direction of an outgoing laser beam coincide with a bar direction and making the magnitude of a light spot into a fixed value or below. CONSTITUTION:Exit light from a laser diode 1 is made into the flux of parallel light rays in collimator lenses 2a and 2b, emitted through an aperture 4 while the flux still has anisotropy, and forms a light spot 8 on a bar code surface 6 by a condenser lens 5. The light spot 8 has an elliptic shape, a major axis W1 of the spot 8 is made to coincide with the bar direction, a minor axis W2 is made shorter than any of the interval between a bar and another bar and a bar minimum width d2, and the spot 8 reads bar code information. Further, the bar code information can be read even when a luminous flux converting prism is omitted by making the numerical aperture of the lens 5 into 0.00248 or below and making the minor axis W2 of the spot 8 into 0.2mm or shorter.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はレーザタイオードを使用するバーコードリー
ダ用光源ユニットサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a light source unit for a barcode reader using a laser diode.

「従来の技術J 従来のこの種の装置としては第3図に示ずものかあった
。第3図は従来のバーコードリーダ用光源ユニットの構
成の概略を示す断面図で、図において(1)は光源とな
るレーザタイオート、(2a)(2b)はレーザタイオ
ートク1)から出射されたレーザビームを平行光線束と
するコリメータレンズ、(3a)、 (3b)は断面か
楕円形のビームを円形のビームに整形するだめの光束変
換プリズム、(4)はアバ−チャ、(5)は集光レンス
、(6)はバーコード面、<7)はバーコード面(6)
に描かれたバー、(8)はバーコード面F、の光スポッ
トである。
``Prior Art J'' There was a conventional device of this type that was not shown in Fig. 3. Fig. 3 is a sectional view schematically showing the configuration of a conventional light source unit for a barcode reader. ) is a laser beam source serving as a light source, (2a) and (2b) are collimator lenses that convert the laser beam emitted from the laser beam source 1) into a parallel beam, and (3a) and (3b) are beams with a cross section or ellipse. (4) is the aperture, (5) is the condensing lens, (6) is the barcode surface, and <7) is the barcode surface (6).
The bar drawn in (8) is a light spot on barcode surface F.

次に動作について説明する。光源であるレーザダイオ−
1〜(1)から出射されるレーザビームは、高出力化の
出力限界を決める要因である端面の光エネルギによる破
壊を防止するなめ、窓構造を採用して端面での光吸収を
少なくしたり、ビーム径を拡大して光エネルギ密度を低
くする等の対策が取られている。この結果、高出力半導
体レーザは、第3図で言えば水平方向の拡がり角が垂直
方向の拡がり各に比して小さく、レーザビームの楕円率
は約3=1となっている。この性質を本願明細書では異
方性と言うこととする。
Next, the operation will be explained. Laser diode as a light source
The laser beam emitted from 1 to (1) uses a window structure to reduce light absorption at the end face in order to prevent the end face from being destroyed by optical energy, which is a factor that determines the output limit for high output. Countermeasures have been taken, such as increasing the beam diameter and lowering the optical energy density. As a result, in the high-power semiconductor laser, as shown in FIG. 3, the horizontal spread angle is smaller than the vertical spread angle, and the ellipticity of the laser beam is about 3=1. This property is referred to as anisotropy in this specification.

レーザタイオード(1)から出射されたレーザビームは
、異方性を持った拡散光であり、このレーザビームはコ
リメータレンズ(2a>、 (2b)で平行光線束とさ
れ、ビーム整形用の光束変換プリズム(3a)、(3b
)で断面が円形のヒームく等方性と言うこととする)に
ビーム整形されてから、アパーチャ(4)を通して出射
される。アパーチャ(4〉から出射したレーザビームは
、集光レンズ(5)によってバーコード面(6)上に光
スポット(8)を形成する。
The laser beam emitted from the laser diode (1) is a diffused light with anisotropy, and this laser beam is converted into a parallel beam by the collimator lenses (2a>, (2b), and then converted into a beam for beam shaping. Conversion prism (3a), (3b
), the beam is shaped into a beam with a circular cross section (referred to as isotropic), and is then emitted through the aperture (4). The laser beam emitted from the aperture (4>) forms a light spot (8) on the barcode surface (6) by a condensing lens (5).

この光スポット(8)がバーコード面(6)上に描がれ
ているバー(7)」二を走査することによって、反射光
強度の相違からバーコード情報を読み取っている。
By scanning the bar (7) drawn on the barcode surface (6) with this light spot (8), barcode information is read from the difference in reflected light intensity.

[発明が解決しようとする課題] 従来のバーコードリーダ用光源ユニットでは、以上のよ
うに光束変換プリスムを用いてビーム整形を行っており
、部品点数が多くなり、製作工程や費用の面で不利とな
る。また光束変換ブリスムによる光の損失が生し、効率
が悪くなる等の問題点があった。
[Problem to be solved by the invention] In the conventional light source unit for a barcode reader, beam shaping is performed using a light flux conversion prism as described above, which increases the number of parts and is disadvantageous in terms of manufacturing process and cost. becomes. In addition, there are problems such as light loss caused by the luminous flux conversion brism, resulting in poor efficiency.

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、安価で製作の容易な、小型で効率のよいバーコードリ
ーダ用光源ユニツ1へを得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve this problem, and aims to provide a light source unit 1 for a barcode reader that is inexpensive, easy to manufacture, compact, and efficient.

[課題を解決するための手段] この発明にかかるバーコードリーダ月光源ユニッ1〜は
、レーザダイオードがら出射される楕円形のレーザビー
ムの長径方向をバ一方向に一致させ、レーザビームがバ
ーコード面に形成する光スポットの短径の大きさを、所
定値以下とするように集光レンズの開口数を調整するこ
ととした。
[Means for Solving the Problems] The barcode reader lunar light source unit 1~ according to the present invention aligns the major axis direction of an elliptical laser beam emitted from a laser diode with a bar direction, so that the laser beam can read a barcode. The numerical aperture of the condenser lens was adjusted so that the short axis of the light spot formed on the surface was equal to or less than a predetermined value.

1作用] この発明においては、レーザダイオードから出射される
楕円形のレーザビームの長径方向をバー方向に一致させ
、レーザビームがバーコード面に形成する光スポットの
短径の大きさを、所定値以下とするように集光レンズの
開口数を調整することとしなので、光束変換プリズムを
省略することが可能となる。
1 Effect] In the present invention, the major axis direction of the elliptical laser beam emitted from the laser diode is aligned with the bar direction, and the minor axis size of the light spot formed by the laser beam on the barcode surface is set to a predetermined value. Since the numerical aperture of the condenser lens is adjusted as follows, it becomes possible to omit the light flux conversion prism.

[実施例コ 以下、この発明の実施例を図について説明する。[Example code] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明によるバーコードリーダ用光源ユニッ
トの構成の概略を示す断面図で、第3図と同一符号は同
−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a light source unit for a barcode reader according to the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same or corresponding parts.

次に動作について説明する。レーザダイオード<1)か
ら出射したレーザビームは、上述のように異方性を持っ
た拡散光であり、このレーザビームはコリメータレンズ
(2a)、(2b)で平行光線束とされ、異方性を持っ
たままアパーチャ(4)を通して出射され、集光レンズ
(5)によってバーコード面(6)上に光スポット(8
)を形成する。
Next, the operation will be explained. The laser beam emitted from the laser diode <1) is a diffused light with anisotropy as described above, and this laser beam is converted into a parallel beam bundle by the collimator lenses (2a) and (2b), and is anisotropic. The light is emitted through the aperture (4) while holding it, and the light spot (8) is focused on the barcode surface (6) by the condenser lens (5).
) to form.

第2図は、このバーコード面(6)上に形成された光ス
ポット(8)とバー(7)との大きさ及び位置関係を説
明するための図て、図において第1図と同一符号は同一
部分を示し、(dl)はバーとバーの間隔、(d2)は
最小のバー幅、(wl)は光スポット(8)の長径、(
w2)は光スポット(8)の短径の大きさを示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining the size and positional relationship between the light spot (8) and the bar (7) formed on the barcode surface (6), and the same reference numerals as in FIG. 1 are used in the figure. indicates the same part, (dl) is the interval between bars, (d2) is the minimum bar width, (wl) is the long axis of the light spot (8), (
w2) indicates the size of the short axis of the light spot (8).

第2図に示すように、この発明による装置では光束変換
プリズムを持たないので、光スポット(8)は楕円形状
であり、このような楕円形状の光スポット(8)におい
てバーコード情報を読み取るためには、光スポット(8
)の長径(wl)をバ一方向と一致させ、短径(w2)
をバーとバーとの間隔およびバーの最小幅(d2)の何
れよりも短くする(0.2mm以下)必要がある。そし
て光スポット(8)の径の大きさは集光レンズク5)の
開口数(NA)で定まるので、 NA=nsinθ <n;媒質の屈折率で、この場合空
気であり≠1、θ;開口角)及び、 w=2λ/πθ (w;光スポットの径、λ;光の波長
)から、光スポット(8)の短径(w2)を帆2mm一 と置くと、レーザ光の波長が780 nmであれば、N
A=sin (2X 0.78X 10  ’ / y
r X O,2)≠0 、00248であり、このとき
の焦点深度(ΔZ)は、ΔZ−±0.78X 10  
’ / yr X O,0024,8”≠±40.4m
mとなる。
As shown in FIG. 2, since the device according to the present invention does not have a light flux conversion prism, the light spot (8) is elliptical, and in order to read barcode information in such an elliptical light spot (8), The light spot (8
) is aligned with the direction of bar, and the short axis (w2)
It is necessary to make it shorter (0.2 mm or less) than both the distance between bars and the minimum width (d2) of the bars. The diameter of the light spot (8) is determined by the numerical aperture (NA) of the condensing lens 5), so NA = n sin θ <n; refractive index of the medium, which is air in this case, ≠ 1; θ; aperture angle) and w=2λ/πθ (w: diameter of the light spot, λ: wavelength of the light), if the short axis (w2) of the light spot (8) is set to 2 mm, the wavelength of the laser light is 780 mm. If nm, N
A=sin (2X 0.78X 10'/y
r
'/yr X O,0024,8"≠±40.4m
m.

また光スポットク8)の短径(w2)を帆2mmと置く
と、その長径(wl )は約0.56mmとなり、この
ときの開口数(NAI )を求めると、 (NAI )−sin  (2X 0.78X 10 
 ’ / πX帆56)≠0.000887であり、こ
のときの焦点深度(ΔZ)は、ΔZ;±0.78X10
  ’ / πX0.0008872≠±316mmと
なる。即ち、光スポット(8)の短径(w2)が0.2
mmであるためには、開口数(NAI)は0.0024
8以下である必要があり、また短径(w2)を帆2mm
とすると長径(Wl〉は約0.56mmであるから、こ
の場合の開口数(NA2)は0.000887以上あれ
ばよいので、集光レンズ(5)の開口数を0.0024
8とすれば、短径(W2)、長径(wl)ともに十分カ
バーできることになる。
Also, if the short axis (w2) of the optical spot 8) is set as a sail of 2 mm, its long axis (wl) will be approximately 0.56 mm, and the numerical aperture (NAI) at this time is determined as (NAI)-sin (2X 0.78X 10
'/πX sail56)≠0.000887, and the depth of focus (ΔZ) at this time is ΔZ;
'/πX0.0008872≠±316mm. That is, the short axis (w2) of the light spot (8) is 0.2
To be mm, the numerical aperture (NAI) is 0.0024
It must be 8 or less, and the short diameter (w2) must be 2 mm.
Since the major axis (Wl) is approximately 0.56 mm, the numerical aperture (NA2) in this case needs to be 0.000887 or more, so the numerical aperture of the condenser lens (5) is set to 0.0024.
If it is 8, both the short axis (W2) and the long axis (wl) can be sufficiently covered.

また焦点深度についても短径方向では±40.4mmと
なり、長径方向では±316mmとなり問題はない。
Further, the depth of focus is ±40.4 mm in the minor axis direction and ±316 mm in the major axis direction, so there is no problem.

以上により集光レンズ(5)の開口数を0.0024.
8以下として、光スポット(8)の短径(w2)を0.
2mm以下にすることとすれば、光束変換プリズムを省
略しても、従来と同様にバーコード情報の読み取りが可
能となる。
With the above, the numerical aperture of the condenser lens (5) is set to 0.0024.
8 or less, and the short axis (w2) of the light spot (8) is set to 0.
If it is set to 2 mm or less, barcode information can be read in the same manner as in the past even if the light flux conversion prism is omitted.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、レーザダイオードから
出射される楕円形のレーザビームの長径方向をバ一方向
に一致させ、レーザビームがバーコード面に形成する光
スポットの短径の大きさを、集光レンズの開口数で定ま
る一定値以下にすることとしたので、光束変換プリズム
を省略して部品点数を減らすことができ、小型で効率の
よい装置が、安価で容易に製作できるという効果がある
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention makes the long axis direction of the elliptical laser beam emitted from the laser diode coincide with the bar direction, and the short axis of the light spot formed by the laser beam on the barcode surface is adjusted. Since we decided to keep the size below a certain value determined by the numerical aperture of the condenser lens, we can omit the beam conversion prism and reduce the number of parts, making it possible to easily manufacture a compact and efficient device at low cost. There is an effect that it can be done.

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

第1図はこの発明による装置の構成を示す断面図、第2
図はこの発明の動作を示す図、第3図は従来の装置の構
成を示す断面図。 <1)はレーザダイオード、(2a)、 (2b)はコ
リメータレンズ、(4)はアパーチャ、(5)は集光レ
ンズ、(6〉はバーコード面、(7)はバー、(8)は
光スポット なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the device according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a conventional device. <1) is a laser diode, (2a) and (2b) are collimator lenses, (4) is an aperture, (5) is a condenser lens, (6> is a barcode surface, (7) is a bar, and (8) is a Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光源となるレーザダイオードと、このレーザダイオード
から出射されたレーザビームを平行光線束とするコリメ
ータレンズと、このコリメータレンズからアパーチャを
介して出射されたレーザビームをバーコード面へ集光し
て光スポットを形成するための集光レンズとを有するバ
ーコードリーダ用光源ユニットにおいて、 レーザダイオードから出射される楕円形のレーザビーム
の長径方向を上記バーコード面に描かれたバー方向に一
致させる手段、 レーザビームが上記バーコード面で形成する楕円形の光
スポットの短径方向の径の大きさを上記バーコード面に
描かれたバーとバーの間隔およびバーの最小幅より短く
すべく上記集光レンズの開口数を調整する手段、 を備えたことを特徴とするバーコードリーダ用光源ユニ
ット。
[Claims] A laser diode serving as a light source, a collimator lens that converts a laser beam emitted from the laser diode into a parallel beam, and a laser beam emitted from the collimator lens through an aperture to a barcode surface. In a light source unit for a barcode reader having a condensing lens for condensing light to form a light spot, the major axis direction of the elliptical laser beam emitted from the laser diode is aligned with the direction of the bar drawn on the barcode surface. means for making the diameter of the elliptical light spot formed by the laser beam on the barcode surface in the short axis direction shorter than the interval between bars drawn on the barcode surface and the minimum width of the bars; A light source unit for a barcode reader, comprising: means for adjusting the numerical aperture of the condensing lens.
JP63236745A 1988-09-21 1988-09-21 Light source unit for bar code reader Pending JPH0283789A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992005514A1 (en) * 1990-09-19 1992-04-02 Mars Incorporated Method and apparatus for scanning of barcodes under adverse scanning conditions

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JPS63193286A (en) * 1987-01-28 1988-08-10 シンボル テクノロジイズ インコーポレイテッド Bar code sign reader with both or either of spot dimensions and working distance made variable

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