JPH0223482A - 可動レーザー素子、光学素子及びセンサー素子を有するミラー無しスキャナー - Google Patents

可動レーザー素子、光学素子及びセンサー素子を有するミラー無しスキャナー

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JPH0223482A
JPH0223482A JP1111938A JP11193889A JPH0223482A JP H0223482 A JPH0223482 A JP H0223482A JP 1111938 A JP1111938 A JP 1111938A JP 11193889 A JP11193889 A JP 11193889A JP H0223482 A JPH0223482 A JP H0223482A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バーコード記号等の、異なる光反射率を読む
レーザースキャナーシステムに関し、特に、ミラー以外
のシステム構成要素を使って目的の記号を掃引又は走査
するいわゆるミラー無しスキャナーに関する。
（従来技術とその問題点） 米国特許第４，２５１．７９８号、第４，３６０．７９
８号、第４．３６９．３６１号、第４．３８７，２９７
号、第４，５９３．１８６号、第４，４９６．８３１号
、第４．４０９．４７０号、第４，４６０，１２０号、
第４，６０７．１５６号、及び第４，６７３．８０３号
、並びに米国特許出願第８３１，４１５号、第８８３，
９２３号、第７０６，５０２号、第７，７７５号、第９
４４．８４８号、第１１３．８９８号、第１３８，５６
３号、第１４８，４３８号、第１４８．６６９号、第１
４８．５５５号及び第１４７．７０８号（該特許及び特
許出願は全て本発明の譲受人が所有しており、これに言
及することにより、これを本書の一部とする）に代表さ
れるレーザースキャナーシステム及び素子は、−ｉに、
手持ち式又は不動のスキャ、ナーから成る作動距離又は
読取り距離を置いて、特に万国製品コード（ＵＰＣ）の
バーコード記号等の、異なる光反射率の部分を持った指
標を読む様に設計されている。
一般に、レーザー等の光源は、光ビームを発生させ、こ
のビームは、作動距離に成る大きさのビームスポットを
形成する様に変調されて、光学素子により光経路に沿っ
て作動距離付近にあるバーコード記号に向けられて該記
号から反射される。
該記号を横断して僅かに該記号を越えて広がる視界を持
った光検出器が、該記号から反射された強度の変化する
光を検出して、その検出した光を表わす電気信号を発生
させる。その電気信号は該記号を表現するデータに復号
される。走査素子が該光経路内に置かれる。該走査素子
は、該記号に沿って該ビームスポットを掃引して該記号
を横断させる様にして走査線をたどるか、又は該光検出
器の視界を走査するか、又はその両方を行なう。
いずれにしても、該スキャナーは普通は運動ミラーを包
含している。例えば、米国特許第４．２５１，７９８号
は、各面に平らなミラーを有する回転多角形を開示して
おり、各ミラーは該記号を横断して走査線をたどる。米
国特許第４．３８７，２９７号及び第４，４０９．４７
０号は共に平らなミラーを使用し、該ミラーは、該ミラ
ーが取り付けられている駆動シャフトの周囲を一周回方
向及び反対周回方向に交互に繰り返し駆動される。米国
特許出願第７０６．５０２号はほぼ凹面形のミラ一部分
と、はぼ平面形のミラ一部分とから成る複数ミラー構造
を開示しており、該複数ミラー構造は、該複数ミラー構
造が取り付けられている駆動シャフトの周囲を一周回方
向及び反対周回方向に交互に繰り返し駆動される。
ミラーの形状や向きに拘らず、レーザー走査システムに
使用された既知の走査素子は、ミラーを動かして前述の
掃引動作及び走査動作を行なわせた。他のレーザー走査
システム素子を動かすことは実際的で無いと考えられた
。従って、ガスレーザー管は、大きくて且つ収容するた
めに大きな空間を必要とするので、特に手持ち式のコン
パクトなシステムにガスレーザー管を用いることは想像
も出来ないことであった。光学レンズを動かすことも、
レーザー走査システムにおいては光学的アライメントが
決定的に重要であるので、望ましくないと考えられた。
従って、掃引／走査機能を果たすために選ばれたのは代
表的にはミラーであった。しかし、成るレーザー走査の
用途ではミラーの運動が全て望ましくないことが分かっ
た。
米国特許筒４，５７８，５７１号に代表される種類の非
レーザー走査システムレーザーでない発光ダイオードと
、光学組立体と、光検出器と、電子前置増幅器／フィル
ター回路とが全て共通の支持体に固定され、この支持体
は、前記の全ての素子を、走査されるべきバーコード記
号上で前後に往復運動させる様に駆動される片持ちパリ
付きバイモルフに結合されている。同じ物に取り付けら
れている非レーザーシステム素子が全体として大きな体
積及び大きな重さを持っているので、これを駆動するた
めに大きな電力を費やさなければならない。
これは、電力消費を最小限度に維持しなければならない
例えば電池を電源とする操作の場合には全く実用的でな
い。また、電力を温存するために、ミラー無しシステム
の一個以上の素子だけを他の素子に対して運動させるこ
とも、上記の光学的アライメントの問題があるので、従
来は望ましいとは考えられていなかった。
（発明の概要） 本発明の一つの特徴は、簡単に言えば、例えば、交互に
位置するバー及びスペースを有するバーコード等の、光
反射率の異なる部分を有する指標を読む光走査システム
のミラー無しスキャナー装置にある。該システムは、例
えばレーザー光ビームを発するレーザー等の光源素子と
：該し−ザービームを光学的に変調して、これを光経路
に沿って、該システムの外の基準面の付近にある記号に
向ける、例えば焦点合わせレンズ及び絞り等の光学素子
と：視界を有すると共に、該記号から反射された、戻り
経路に沿う可変強度光の少なくとも一部を検出して、そ
の検出した光の強度を示す電気信号を発生させる、例え
ば光ダイオード等の光検出素子とを包含する形式のもの
である。この電気信号は、処理されて、該記号を表わす
データに変換される。
本発明のミラー無しスキャナー装置は、該素子のうちの
少なくとも一つを、該素子のうちの少なくとも一つの他
方に対して繰り返し往復運動し得る様に搭載する手段と
、該搭載手段と前記の少なくとも一つの素子とを繰り返
し往復運動させて、前記光ビーム及び前記視界のうちの
少な（とも−方を走査させる駆動手段とを含む。前記素
子のうちの一つ又は二つだけが前記の他の素子に対して
往復運動させ得る様にすると有益である。また、該素子
の全てを一緒に往復運動させることも出来、その場合に
は、該光経路及び戻り経路が、少なくとも、前記の全て
の素子が収められているハウジングの中では同一直線上
にあると有益である。
好ましくは、該駆動手段は、細長いシャフトを有するモ
ーターを包含し、該シャフトを、該シャフトの伸長方向
に伸びる軸の周囲に、−周回方向及び反対周回方向に、
３６０°より小さい弧長、例えば中心位置の各側に１０
６、に互って往復回転させる。前記の少なくとも一つの
素子は、該シャフトに搭載されて、これと−緒に回転運
動する。
該シャフト上に搭載される素子は、例えば半導体レーザ
ーダイオード等のレーザー、焦点合わせレンズ、絞り、
該焦点合わせレンズ及び絞りの組み合わせ、又は該ダイ
オード、レンズ及び絞りの全てである。また、該フォト
ダイオードを該シャフトに搭載して、これと共に回転運
動させることも出来る。該ダイオードは例えば１２ボル
ト直流電源等の電源を必要とし、また、該フォトダイオ
ードが発生させる電気信号を信号処理回路に運ばなけれ
ばならないので、コイル型張力電気ワイヤを該レーザー
ダイオード及びフォトダイオードに接続するのが有益で
ある。
前記素子を軸の周囲に回転させる代わりに、該駆動手段
は、光軸（該光経路がこの光軸の中心位置に沿って延在
する）に垂直な平面内で前記素子の一つ以上を往復運動
させることも出来る。この様な平面運動は、例えば電磁
駆動装置、機械式駆動装置、圧電駆動装置、及びバイメ
タル加熱駆動装置などの、色々な種類の駆動装置で実現
させることが出来る。
本発明のミラー無しスキャナー装置は、読むべき記号上
に単一の走査線を発生させることも出来、また、他のス
キャナー素子と共に使用して記号上に複数の線の走査パ
ターンを発生させることも出来るものである。
また、該ミラー無しスキャナー装置は、非常に小型で軽
量であり、モジニラ一方式で色々な形式のシステムに取
り付けることが出来る。例えば、該装置は、例えば筒と
ハンドルとを有する銃撃ヘッド、又は箱型ヘッド、又は
筒型ヘッド等の任意の便利な形を有する手持ち式ハウジ
ングに取り付けることが出来、上向き走査、下向き走査
又は横向き走査の機能を有する作業端末装置などの卓上
型ハウジングに搭載することが出来、又は、例えば生産
ラインや金銭登録機に搭載された不動のシステム設備に
搭載することが出来るものである。
該装置は、小型で軽量であるので、色々な用途に応用す
ることが出来るものである。一つ以上の素子を往復運動
させるのに要する電力は僅かである。
有益なことに、該装置を据え付けたシステムから該装置
を取り外すのは簡単である。置き換えを必要とする装置
は、容易に他のものと交換することが出来る。
（実施例） 添付図面を参照する。第１Ａ図及び第１Ｂ図の参照数字
１０は、上記の特許文献及び特許出願書類（その全ての
内容を、これに言及することで本書の一部とする）に記
載されている形式の記号、特にＵＰＣバーコード記号、
を読むスキャナーシステム装置を指す。本明細書で使わ
れる時、「記号」という用語は、交互に位置するバー及
びスペースから成る記号パターンのみではなくて他のパ
ターン及び文字、数字、要するに光反射率の異なる部分
を有するあらゆる指標を指し得る広い概念を意味するも
のと解釈されるべきである。
装置１０は手持ち式のハウジング１２を備えており、該
ハウジングは、該ハウジングの内部を上半分１６と下半
分１８とに分けるベース１４を持っている。米国特許第
４．４９６．８３１号に記載されているものと類似した
軽量、高速、小型の走査モーター２０が、ベース１４に
搭載されている。モーター２０は出力シャフト２２を有
し、該シャフトは、該シャフトの伸長方向に伸びる軸の
周囲に両周回方向に、その各方向に３６０°より小さい
弧長に互って交互に繰り返し駆動される。モーター２０
の構造、機能、及び作用は米国特許第４，４９６，８３
１号に詳細に開示されているので、簡潔を期して、ここ
に繰り返すことはしない。
本発明のモーター２０と米国特許第４，４９６，８３１
号のモーターとの一つの相違点は、出力シャフト２２に
搭載されている上部構造にある。前記特許が教示する平
らなミラーの代わりに、本発明は、第１Ａ図において、
はぼＵ字型の支持体２６をシャフト２２の端部に搭載し
、レーザー／光学副組立体２８を該支持体２６上に搭載
することを提案する。副組立体２８及び支持体２６はシ
ャフト２２と共に振動、回転する。
副組立体２８は、細長い中空管３０と、管３０の一軸方
向端部領域に固定されたレーザーダイオード３２と、該
管３０の反対側の軸方向端部領域に取り付けられたレン
ズ筒３４と、該筒内に取り付けられた焦点合わせレンズ
３６と（第３図参照）を包含している。焦点合わせレン
ズ３６としては、平凸レンズが好ましいが、球面レンズ
、凸レンズ、或はシリンドリカルレンズでもよい。筒３
４は、絞り３８が形成されている端壁を有し、絞り３８
は、該端壁を貫通する開口部である。筒３４は管３０内
で該管に沿って縦方向に入れ千載に伸縮運動する様に装
置されている。レンズ３６は核部の端壁に隣接して位置
し、核部と共に運動する様に装置されている。ダイオー
ドに対する核部及びレンズの位置が組立の場所で代表的
には接着又は締着により固定されるので、該レンズと該
絞りとの間の距離と、該レンズ、該絞り及び該ダイオー
ドの間の距離とが知られる。コイルばね３７　（第３図
参照）が核部及び管の中に配置され、これらに沿って延
在しており、一方のコイル端部は該ダイオードに当接し
、他方のコイル端部は該レンズの平らな側に当接してい
る。該ばねは絞りを有する端壁にレンズを押し付けて、
該レンズを絞りに対して固定する。
副組立体２８自体は、本発明の一部を構成するものでは
なく、実際、米国特許第７０６，５０２号に記載され特
許請求されているものであり、該副組立体の構造、機能
及び作用に関してこれを参照することが出来る。この発
明に関しては、該副組立体２８が不可視領域又は可視領
域の光レーザ−ビームを伝播、発生させる固体レーザー
ダイオード３２と、ハウジング１２に対して成る範囲の
作動距離内の成る腰寸法のビーム断面又はビームスポッ
トを有する様に該レーザービームを収束する焦点合わせ
レンズ及び絞りの組み合わせとを包含していることを理
解するだけで充分である。収束されたビームは、絞り３
８を通過し、且つ、射出光経路に沿って作動距離の範囲
内でハウジングの外に位置する基準面の付近のハウジン
グ上の走査窓４０を通過する。
シャフト２２が繰り返し往復運動する時、支持体２６及
び副組立体２８もこの振動に参加し、これによりビーム
スポットは、曲率中心をダイオード上に有する弧を成し
て基準面上の記号を横断して掃引され、その上の湾曲し
た走査線をたどる。
従って、ビームスポットを掃引して記号を横断させるの
にミラーを使っておらず、その代わりに、他の素子を運
動させており、第１Ａ図の実施例では、該他の素子は、
基準面に平行な軸の周囲に一体構造として回転するレー
ザーダイオード３２と他の光学素子とから成る。
該記号から反射された光の一部はハウジングの第２の窓
４２を通って戻り経路に沿って矢Ｂの方向に光検出器４
４へ進み、該検出器は視界内の反射されて戻ってくるレ
ーザー光の一部の可変強度を検出し、その検出した可変
光強度を示す電気アナログ信号を発生させる。第１Ａ図
実施例では、光検出器４４は印刷回路基板４６上に固定
されている。基板４６の両側の印刷回路基板４８．５０
は、該アナログ電気信号をディジタル信号に変換し、該
ディジタル信号を処理して、読取った記号を表わすデー
タにする信号処理回路５２とマイクロプロセッサ制御回
路５３とを含んでいる。上記の特許文献及び特許出願書
類には、該信号処理回路及びマイクロプロセッサ制御回
路の詳細な説明が含まれている。
三部分・複数ワイヤ・プラグ差し込み式ケーブルコネク
タ５４の一つの部分は、該信号処理及びマイクロプロセ
ッサ制御回路に電気的に接続され、他の部分は、表示装
置５５及びキーボード５６に接続された可撓性の複数ワ
イヤケーブル５４′に電気的に接続されている。再充電
可能な電池群５８は、該レーザーダイオード及びハウジ
ング内の電気回路に給電する。不動の光検出器に対して
レーデ−ダイオード及び光学素子のみを動かすことによ
り、該電池群からの電力を保存することが出来る。
読取りを開始させる手段は、／％ウジング１２に搭載さ
れたトリが−６０を包含している。トリが−の一部分は
ハウジングの外側に伸び出しており、ハウジング１２を
手に持っているユーザーはトリガーを取り扱うことが出
来る。トリガーはトリガースイッチ６２を通して接続さ
れて、レーザーダイオード３２、モーター２０、光検出
器４４、信号処理回路５２及び制御回路５３を作動させ
て記号読取り動作を開始させる。一つの記号を読取るた
めにトリガーを一回作動させる。該制御回路は、該記号
が首尾よく解読されたと判定すると、記号読取りを終了
させ、先に作動させられていたハウジング内の素子の作
動を停止させ、該システムを次の記号まで待期状態にす
る。
第２図は、第１Ａ図、第１Ｂ図のハウジング１２の上半
分１６への取り付けに先立ってモジュラ−ユニットとし
て組み立てられた色々な電気機械、光学素子を示す。印
刷回路基板４６．４８．５０及びベース１４上の電気回
路は、図を簡明にするために、第２図から省略されてい
る。
第３図を参照する。第１Ａ図のものと同じ部分は同じ参
照数字で示されている。振動モーター２０は、この場合
にも、出力シャフト２２を有し、これにほぼＵ字型の支
持体２６が搭載されている。
レーザー／光学副組立体２８が該支持体の一方の脚６４
に搭載されている。光検出器４４が該支持体の他方の脚
６６に搭載されている。コイル引っ張りワイヤ群６８．
７０はダイオード３２及び光検出器４４を印刷回路基板
４８上の図示されていない電気回路に接続する。コイル
型ワイヤが図示されているが、例えばフラットケーブル
等の他の型の電気コネクタを使用することも出来る。集
光レンズ７２が一歩凹の脚６４に搭載され、副組立体２
８を同軸に取り囲んでいる。レンズ７２、副組立体２８
及び光検出器４４は全て共通の視線又は光軸７４を有し
、該光経路及び戻り経路はこの軸と同軸であり、レンズ
７２、副組立体２８及び光検出器４４はシャフト２２の
伸長方向の周囲に両方向に交互に（第４図の双頭矢印７
６参照）−体（ユニット）として振動する。
第３図実施例の作用が第４図に略図示されている。入射
レーザービームが副組立体２８から発射される。中央位
置で、このビームは光軸７４！３沿って、記号が位置す
る基準面７８へ向けられる。
光は該記号からあらゆる方向に散乱される。光線７９．
８１で例示される、反射された光の一部は、例えばフレ
ネルレンズ等の集光レンズ７２に入射し、光検出器４４
の入り口に収束される。この入り口は、丸いか、正方形
か、又は長方形である（第６図参照）。該ユニットがい
ずれかの矢印７６の方向に回転するとき、基準面上のビ
ームスポットも該記号を横断して移動する。戻ってくる
光は常に光検出器の入り口に収束される。
入射ビームのみならず、光検出器の視界も同時に記号を
横断して走査するので、第３図実施例は逆反射式である
。これと対照的に、−第１Ａ図、第１Ｂ図の実施例は、
入射ビームのみが記号を横断して掃引され、光検出器が
不動であるので、「飛行スポット」スキャナーと呼ばれ
る。
第５−７図の実施例を説明する。同じ参照数字はここで
も同じ部分を指す。振動モーター２０は、この場合にも
、出力シャフト２２を有し、これに支持体８０が搭載さ
れている。支持体２６の様なＵ字型ではなくて、支持体
８０はＬ字型であって、直立脚８２を持っている。光検
出器４４が印刷回路基板４６に固定されている。コイル
型引っ張りワイヤ群６８がダイオード３２と基板４６上
の電気回路とを接続している。集光レンズ７２が副組立
体２８と同軸囲繞関係に脚８２に搭載されている。レン
ズ７２及び副組立体２８は一体（ユニット）として双頭
矢印７６のいずれかの方向に回転し、一方、先の第３図
の実施例とは対照的に、光検出器４４は不動である。
第７図に略図示されている様に、副組立体２８から発射
された入射光ビームは、一端部限界位置で光軸８４に沿
って向けられて、基準面７８に位置する記号上に入射し
、光′１ＩＡ８６．８８で例示される反射光の一部は集
光レンズ７２に入射して、第６図に最もよく示されてい
る様に光検出器４４のスロット状入り口９２の一端部９
０に収束される。第７図に破線で示されている反対側端
部限界位置で、反射光のうちの集光された部分は入り口
９２の反対側端部９４に収束される。これら端部限界部
分間で、集光され収束された光は入り口９２に沿って長
平方向に進む。
第５−７図実施例はもう一つの逆反射構成である。それ
は、入射ビームが記号を横断して掃引されると同時に、
集光レンズの運動によって光検出器の視界も同じく記号
を横断して掃引されるからである。光源の出力を充分に
高くすることにより、集光レンズを省略することが出来
る。
以上に説明した様に、前記実施例は、読まれる記号を横
断して一方向に単一の湾曲した軌跡又は走査線を描く。
第８図は、２方向以上に延在する走査パターンを記号上
に発生させる構成を示す。
そこで、前と同様に、モーター２０は矢７６で示されて
いる両方向に出力シャフト２２、支持体２６及びレーザ
ー／光学組立体２８を繰り返し交互に駆動する。引っ張
りワイヤ群６７はダイオード３２を低電圧電源９６に接
続する。モーター及びその上部構造はベース１００の水
平プラットホーム９８に搭載される。
ベースは、他の素子のためのプラットホームを別に持っ
ている。斯くして、水平プラ・ノドホーム１０２は集光
レンズ１０４を支持する。ブラ、７トホーム１０６は上
面に光検出器４４を支持すると共に、印刷回路基板１０
８を下面に支持し、該基板上には信号処理回路が搭載さ
れている。
モーター２０と同一の第２モーター２０’が垂直プラッ
トホーム１１０に搭載され、シャフト２２に対して垂直
な出力シャフト２２′を持っている。前述の上部構造の
代わりに、平らなミラー１１２がシャフト２２′の一端
部に搭載されていて、そのために米国特許第４，４９６
，８３１号に記載の走査エレメントに類似している。モ
ーター２２′は、双頭の矢印１１４が示す様に、ミラー
１１２を両方向に交互に駆動する。
作動時には、そのシャフトに搭載されている素子を振動
させるモーター２２．２２′により、複数の線から成る
走査パターンが記号上に生成される。モーター２０はＸ
軸に沿って単一の走査線を生成し、モーター２０′は該
単一の走査線をＹ軸に沿って移動させ、斯くして、該パ
ターンを横断して伸びる一組の互いに平行な線を生成す
る。モーター２０．２０’の速度、方向及び周波数を変
えることにより、例えばりサージユバターン等の複雑な
走査パターンを生成させることが出来る。
レーザー／光学副組立体２８が振動運動をするので、ダ
イオードをその電源９６に接続する引っ張りワイヤ６８
には相当のストレスがかかる。ワイヤ接続部の機械的完
全性は、副組立体が方向を変える時に発生する斯かる応
力により低下させられる。−船釣には、これら応力はシ
ャフト２２と、該ワイヤの副組立体への取り付は点との
間の距離に比例する。
第９図に示されている構成では、ダイオードとその電源
との間の接続部は、シャフトの中間付近に配置されてお
り、かくして斯かる接続部を弱める様に作用する応力を
最小とすると共に該構成の作動寿命を最大にしている。
斯くして、支持ブロック２６″がシャフト２２に、該シ
ャフトの一方の側へずらされて搭載されている。副組立
体２８はブロック２６“に搭載されている。印刷回路基
板１１６がシャフト２２に面するブロックの側に搭載さ
れている。基板１１６は、基板１１６に沿って伸びる印
刷伝導性ストリップ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを有
する。レーザーダイオード３２は、該ストリップの各端
部に接続されたワイヤの第１の群６８を有し：ワイヤの
第２の群１２０は該ストリップの各反対側端部及び電源
９６に接続されている。副組立体２８、基板１１６及び
第１のワイヤの群６８は一体として振動する。第２のワ
イヤの組１２０には応力がかかるが、図示の如くに該ス
トリップの反対側端部がシャフト２２に直接隣接してい
るので、第１のワイヤ６８の組が電源９６に直接接続さ
れている場合に較べると、応力の大きさは皇かに小さく
なっている。
第１０図は卓上端末装置を示し、第１Ａ図のハウジング
１２の上半分とほぼ同じ形状のハウジング１２１が、テ
ーブルの上側面１２５等のほぼ水平な支持面上に位置す
るベース１２３の上に搭載されている。がん首形の、屈
曲自在な導管１２７がハウジング１２１をベース１２３
に接続し、手操作でハウジングをベースに対して所望の
向きに位１決めすると共にその所望の向きに維持するこ
とを可能にしている。斯くして、ハウジングから反射さ
れる光ビームを、読取るべき記号に対して任意の角度に
位胃決めすることが出来る。
有益なことに、ベース１２３は中空で、信号処理回路を
内蔵しており、該回路は導管１２７内を走る電気ワイヤ
によって、ハウジング１２１に内蔵されたミラー走査装
置に接続されている。ベースの代わりに、ハウジング１
２１から離れた導管の端部を金銭登録機、類似の店頭装
置、又は例えば生産ライン上の固定搭載装置に取り付け
ることが出来る。
以上説明した様に、レーザーダイオード／光学副組立体
２８は、単独で、又は光検出器４４と共に、軸の周囲に
回転させられて走査又は掃引動作を行なう。本発明は、
焦点合わせレンズ３６を単独で、又は絞り２８と共に、
ダイオード３２に対して、該ダイオードの光反射出口に
ほぼ平行な平面内で運動させることも提案するものであ
る。
ここで第１１図を参照すると、レーザーダイオード３２
は支持体１．２２に固定されている。ダイオード３２は
光軸１３０に沿って、光線１２４．１２６で例示された
広角の扇型レーザービームを放射する。該扇型ビームは
ダイオード出口の平面に平行に且つ光軸１３０に垂直に
延在する面直交平面内に異なる角度で広がる。焦点合わ
せレンズ３６はダイオードから、軸１３０に沿って測っ
た焦点距離Ｆの固定距離だけ離間してホルダー１２８に
搭載されている。該ホルダーは軸１３０を中心とする開
口部を持っており、該開口部は絞り３８として役立つ。
ホルダー１２８は、第１２図に示す様に、永久磁石製ケ
ース１３２の中に伸びている。一対の渦巻き型ダイアフ
ラムサスペンションスプリング１３４．１３６が該ホル
ダー１２８を磁石ケース１３２上に支持する。ボイスコ
イル１３８はケース１３２内でホルダー１２８を囲み、
ケースのＮ極及びＳ極と境を接している。
コイル１３８を電気的に付勢すると、該ホルダー、レン
ズ及び絞りは一体として、該コイルに生成される電磁的
引力及び反発力により、軸１３０に垂直な平面内で前後
に往復運動させられる。軸１３０から一方の端部限界位
置へ測ったレンズ及び絞りの反れをＤで表わすと、光線
１４０で表わされる反れたレーザービームは角度距離Ａ
＝ｊａｎ　−Ｌ　Ｄ／Ｆだけずれることを示すことが出
来る。
第１３図は渦巻き型スプリング１３４．１３６の代替例
を示す。湾曲した脚１４４を持ったいわゆる「スパイダ
ー」スプリング１４２を使うことも出来る。
第１４図はレンズ３６及び絞り３８を、ダイオード３２
の出口の平面に平行な平面内で往復運動させる他の構成
を示す。レンズ３６はＥ字型リーフスプリング１５６．
１５８の二つの中心腐１５２．１５４の間を橋絡して、
該脚に担持されたブリッジ支持体１５０上に搭載されて
いる。スプリング１５６の外側脚１６０．１６２及びス
プリング１５８の外側脚１６４．１６６は頭上支持フレ
ーム１７０に不動に結合されている。
ブリッジ支持体１５０は、光軸１３０を中心とする開口
部を有し、該開口部は絞り３８として作用する。一端部
にＮ極を有し、反対側端部にＳ極を有する永久磁石スト
リップ１７２がブリッジ支持体に担持されている。一対
の駆動コイルが各種を囲んでいる。
作動時には、各駆動コイルが電気的に付勢される。コイ
ルとＮ、Ｓ極との間の磁気的相互作用によって電磁的引
力及び反発力が発生し、ブリッジ支持体を、軸１３０に
垂直な平面内で往復連動させる。第１４図は、中心の、
ずれていない位置にあるこの構成を示す。これと対照的
に、以下に説明する第１７図実施例は、ずれた位置を示
す。Ｅ字型スプリングの上端部だけがずらされている。
レンズ及び絞りの組み合わせと、ダイオードとの間の距
離がほぼ一定に保たれる。基準面上の適当なレーザービ
ームが斯くしてそこに保たれる。
前と同様に、レンズ及び絞りのずれが原因となって、ダ
イオードから放射されるレーザービームが角度Ａ−ｔａ
ｎ　−Ｉ　Ｄ／　Ｆだけ反れる。ビームスポットは、レ
ンズの曲率中心の周囲の円弧に沿って動く。スプリング
の足の長さ又は剛性を不均一にすることによって、ビー
ムスポットを所望の態様で記号を横断させて移動させる
ことが出来る。
例えば、該スポットを直線に沿って移動させることが出
来る。
レンズと絞りとを変位させるために、電磁的手段以外の
手段を使用することが出来る。第１７図は、第１４図と
同一の構成を示すが、磁気ストリップ１７２の代わりに
、プレート１８０がブリッジ支持体に結合されている。
プレート１８０は突起１８２を持っており、これに駆動
棒１８４が枢着されている。棒１８４を、純機械式駆動
装置、電気−機械駆動装置、又は圧電基板、即ち電気エ
ネルギーを機械的エネルギーに変換する変換器、に接続
して、往復運動させることが出来る。
別の変形例においては、スプリングの中心脚１５２．１
５４を一つのバイメタル材料から作り、外側脚を他のバ
イメタルから作ることが出来る。
全ての脚を加熱すると、中心の贋が外側の弾に対して変
位する。
第１４−１７図において、絞り３８はレンズ３６と共に
動くので、収束されていないレーザービームは軸１３０
上で最も明るいので、レーザービームの出力は走査線の
端で現象する。走査端におけるこの出力損失は、ビーム
の出力、又は絞りの後面から反射される光を感知し、一
定の出力を維持するべくレーザーダイオードへの給電量
を調整することによって、電気的に補償することが出来
る。
他の方法が第１８図に示されており、この場合、絞り３
８は不動に保持され、焦点合わせレンズ３８のみが往復
運動させられる。レンズが軸から離れている時には、レ
ーザービームはレンズ３６の中心を通らないので、反れ
又は走査角Ａは増幅される。軸１３０から離れてレンズ
を通る光はもっと大きな収差を有するが、バーコード読
取りの目的に著しい影響があることは観察されていない
。
運動する構造、即ち、レンズのみ：レンズ及び絞りの組
み合わせ：レンズ、絞り及びダイオードの組み合わせ：
並びにレンズ、絞り、ダイオード及び、及び光検出器の
組み合わせ、の質量が小さいので、低出力用には共鳴し
て作動することが出来、また共鳴状態からはずれて作動
することが出来る。運動する構造の質量が小さいので、
毎秒４０走査程度の高走査速度が得られる。
更に他の方法が第１９図に示されており、この場合、焦
点合わせレンズ３６は不動に保持され、絞り３８のみが
往復運動させられる。絞り３８は頂壁２００の開口部と
して形成され、該壁は、レーザーダイオード３２が搭載
されている支持体２０６から離間して側壁２０２．２０
４によって位置決めされている。開口部付き頂壁２００
は、電磁石又は圧電駆動装置などの往復運動駆動装置に
よって、破線で示されている如くに左右に変位可能であ
る。絞りをレンズ３６の前方の平面内で移動させるため
に壁２００，２０２．２０４にバイモルフ材料を使用す
ることも出来る。
第２０図は、表示装置２１２及びキーボード２１４を備
えた手持ち式ハウジング２１０に据え付けられた、上述
の通りに往復運動モーター２０に搭載されたコンパクト
なレーザー／光学副組立体２８を示す。ハウジング２１
０は長方形断面を有すると共に、その頂部には、ハウジ
ングの右方への走査、又は別の動作モードにおいては左
方への走査を可能にする上部構造が設けられている。
ハウジング２１０は、頂壁の角の四つの螺子２１８で所
定位置に固定された長方形頂壁２１６を有する。フード
２２０が該頂部壁の一端部に搭載されている。不動のミ
ラー２２２が頂壁２１６の上のフードの範囲内に位置し
ている。走査窓２２４が該フードの内部を外部から閉塞
している。
ミラー２２２は、レーザー／光学副組立体２８から出現
する放射レーザービームの経路内に位置しており、該レ
ーザービームをハウジングの一方の側、例えば右側に向
は直す。読取られている記号から戻ってくる光は窓２２
４を通過し、光検出器４４により集光される。
四つの螺子２１８を外し、上部構造を１８０’回転させ
、螺子２１８を付は直せば、走査装置は、ミラー２２２
がレーザービームをハウジングの他方の側、例えば左側
に向は直すことを除いて、上記と同様に作動する。この
様にして、右利き及び左利きのユーザーに対応すること
が出来る。
第２１図に示されている構造も同じ効果を有し、この場
合にも、放射されたビームを右方又は左方へ向けること
が出来る。円柱形断面を持ったハウジング２２６は円形
の頂壁２２８を有し、その上にフード２３０が支持され
ている。ミラー２２２と同一の反射ミラーがフード２３
０内に搭載されている。走査窓２３２はフード２３０を
閉塞する。
Ｌ字型の固定突起２３４は、頂壁２２８から垂れ下がり
、図示位置では、ハウジング２２６の円形側壁に設けら
れたフック２３６に係合して固定作用を為す。第２０図
に示されているのと同じレーザー／光学副組立体がハウ
ジング２２６内に搭載されている。レーザービームは第
２１図においては右方へ伝播させられる。
ユーザーに対応させるために、フック２３６から１８０
’離れたもう一つのフック（図示せず）に突起２３４が
係合するまで、頂壁２２８及びフック２３０を破線で図
示されている位置へ回転させることが出来る。この固定
位置では、レーザービームは第２１図において左方へ伝
播させられる。
固定突起を旋回させて二つのフックのうちの一方又は他
方にスナップ動作で係合させる様にすれば、第２０図に
ついて説明した様に螺子を外し、その後再び螺子を付は
直すよりも、扱いが幾分簡単である。
色々な実施例の全てにおいて、ミラー無しスキャナーは
非常に小型である。それ故に、色々な種類のレーザー走
査システムに据え付けることの出来るモジュールとして
該装置を製造することが出来る。該モジュールは、光検
出器と共に、往復運動走査素子等の支持体上に搭載され
るレーザー／光学副組立体から成り、それらの全てが、
該モジュールの他の電気素子への電気的接続を可能にす
る電気コネクタに接続される。
前記において述べられた要素のそれぞれは、あるいは、
２つ以上のいっしょの要素は、また、前記で述べられた
タイプと異なる構成の他のタイプにおいて、有用な応用
を見い出し得ることを理解されたい。
新たなものとして請求され、特許により保護が求められ
るものは、特許請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は、本発明のミラー無しスキャナーが収容され
ている手持ち式光走査システムを一部切り欠いて示す側
面図である。 第１Ｂ図は第１Ａ図の端面図である。 第２図は第１Ａ図のミラー無しスキャナーの前方斜視図
である。 第３図は本発明の他の実施例であるミラー無しスキャナ
ーの一部切り欠き側面図である。 第４図は第３図の実施例の動作を示す略頂面図である。 第５図は、本発明の他の実施例であるミラー無しスキャ
ナーの一部切り欠き側面図である。 第６図は第５図の線６−６に沿う拡大図である。 第７図は、第５図の実施例の、二つの端部限界位置での
動作を示す略頂面図である。 第８図は、多軸走査システムに使用された第２図のミラ
ー無しスキャナーの後方斜視図である。 第９図は、本発明のミラー無しスキャナーの別の実施例
の一部切り欠き斜視図である。 第１０図は本発明のミラー無しスキャナーと共に使用し
得る雁首型走査システム作業端末装置の側面図である。 第１１図は、本発明のミラー無しスキャナーの別の実施
例の側面図である。 第１２図は、第１１図の腺１２−１２に沿う断面図であ
る。 第１３図は、第１１図及び第１２図の実施例に用いる別
のスプリングの断面図である。 第１４図は、第１６の線１４−１４に沿う断面図である
。 第１５図は、第１６図の実施例の端面図である。 第１６図は、本発明のミラー無しスキャナーの他の実施
例の頂面図である。 第１７図は、第１４図に類似しているが、本発明の別の
実施例を示す図である。 第１８図は、第１４図に類似しているが、本発明の更に
他の実施例を示す。 第１９図は、第１４図に類似しているが、本発明の更に
別の実施例を示す。 第２０図は、該ミラー無しスキャナーに使用する手持ち
式走査システムの一部切り欠き斜視図である。 第２１図は、該ミラー無しスキャナーに使用する手持ち
式旋回型走査システムの斜視図である。 ５５６一 ｈ ＼

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）異なる光反射率の部分を持った指標を読む光走査
    システムのミラー無しスキャナー装置であって、該シス
    テムは （Ａ）光ビームを放射する光源素子と、 （Ｂ）該光ビームを光学的に変調して、これを光路に沿
    って、該システムの外の基準面の付近にある記号に向け
    る光学素子と、 （Ｃ）視界を有すると共に、該記号から反射された、可
    変強度光の少なくとも一部を検出して、その検出した光
    の強度を示す電気信号を発生させる光検出素子とを含む
    種類のシステムであり、前記装置は、 （ａ）該素子のうちの少なくとも一つの素子を他の素子
    に対して繰り返し往復運動させ得る様に搭載する手段と
    、 （ｂ）該搭載手段を繰り返し往復運動させて該搭載手段
    及び前記少なくとも一つの素子を繰り返し往復運動させ
    前記光ビーム及び前記視界のうちの少なくとも一方を走
    査させる駆動手段とから成ることを特徴とするミラー無
    しスキャナーシステム。
  2. （２）該駆動手段は、細長いシャフトを有し、該シャフ
    トを該シャフトの伸長方向に沿って伸びる軸の周囲に両
    周回方向に３６０度より小さい弧長に互って往復回転さ
    せるモーターを含んでおり、前記の少なくとも一つの素
    子は該シャフトに取り付けられて該シャフトと共に該軸
    の周囲に回転運動することを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  3. （３）該光源素子は半導体レーザーダイオードであり、
    該光学素子は焦点合わせレンズと絞りとを含み、該ダイ
    オード、該レンズ及び該絞りは該シャフトに取り付けら
    れて該シャフトと共に回転運動することを特徴とする請
    求項２に記載の装置。
  4. （４）該搭載手段は、該ダイオード、該レンズ及び該絞
    りを電源から或る距離だけ離間させて保持する支持体と
    、該電源と該ダイオードとの間の前記距離を橋絡する引
    っ張りワイヤとを含むことを特徴とする請求項３に記載
    の装置。
  5. （５）該光検出素子は不動であり、該搭載手段は該光源
    素子と該光学素子とのみを前記不動の光検出素子に対し
    て前記往復運動させ得る様に搭載することを特徴とする
    請求項１に記載の装置。
  6. （６）該光検出素子は不動であって、細長い入力を有し
    、更に該シャフトに取り付けられて該反射光部分を該光
    検出素子の該入力に集め向ける集光レンズを有すること
    を特徴とする請求項３に記載の装置。
  7. （７）該引っ張りワイヤは、該シャフトの該軸の近傍に
    位置するジョイントに接続されていることを特徴とする
    請求項４に記載の装置。
JP1111938A 1988-05-11 1989-04-28 可動レーザー素子、光学素子及びセンサー素子を有するミラー無しスキャナー Expired - Lifetime JPH0738208B2 (ja)

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