JPH0816705A - 情報読取装置の走査駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、情報読取装置の小型軽量化及び低コ
スト化を図りつつ、バーコードに対して情報読取用光を
直線的に走査させる情報読取装置の走査駆動機構を提供
することを目的とする。 【構成】本発明は、可動部５に設けられた永久磁石３１
及びコイル３０による吸引力と、ダンパー３４で両側か
ら挟持された弾性体３２の復元力とによる反復する回動
動作により、光源部２が発生したレーザ光を走査ミラー
１５が反射しつつ所定範囲で反復動作して、レーザ光を
バーコード上に走査させるミラー駆動装置３と、バーコ
ードからの戻り光から情報を読み取る情報読取り部４と
で構成される情報読取装置の走査駆動機構である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコード等の光学的
記号を読取る情報読取装置に係り、特に読取りのための
レーザ光を走査させる走査駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物品を識別するために貼着する
ラベルに、文字や数字に代わりに、様々な幅の列を成し
て隣接するバーとスペースによって構成されたコード化
パターンによるバーコードを記載してあるものがある。
このバーコードには、物品の種類や製造に関する情報な
ど種々の情報が盛り込まれている。

【０００３】そして、このバーコードを識別するための
情報読取装置が、従来種々開発され、現在広く普及して
いる。具体的には、この情報読取装置は、ラベルや物品
の表面等の上に表示されたバーコードに赤外光やレーザ
光等を照射し、バーとスペースとの幅の相違等から生じ
る光反射特性の相違を検出して、バーコードのパターン
を読み取り、ラベルや物品を識別するものである。

【０００４】例えば、特開平２−１７８８８号公報に
は、ハンドル部とヘッド部とを備え、全体としてガン形
状を成している情報読取装置が開示されている。この情
報読取装置は、バーコードに密着しなくとも、例えば数
ｍ離れた距離から所望のラベルにレーザ光を照射してバ
ーコードを読み取ることができる。

【０００５】また、この装置のヘッド部は、レーザ光を
発生させるレーザダイオード（ＬＤ）と、このＬＤから
射出された光を反射させる走査ミラーと、この走査ミラ
ーを回動させてレーザ光をバーコードに走査させる走査
モータと、バーコードからの戻り光を前記走査ミラーで
反射させてバーコード情報を読取る読取り手段とが備え
られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した公報
に開示されている情報読取装置においては、モータの回
転（反復動作）を利用して、走査ミラーを回動させてい
るため、モータ及びモータ駆動用回路のスペースが最低
限必要であり、発光源の小型化を実現しても、実質的に
スペースを占めるモータ及びモータ駆動用回路のスペー
スを縮小できないため、情報読取装置を小形化及び軽量
化することが難しい。

【０００７】また情報読取用光（レーザ光）は、バーコ
ードの並び方向に対して直線的に一定の速度で走査して
読み取ることが望ましい。従って、走査ミラーが安定し
た回動を行うためには、高い性能の小型モータが必要と
されるため、コスト的にも高くなる。

【０００８】そこで本発明は、情報読取用光を走査させ
る走査駆動機構の小型軽量化及び低コスト化を図りつ
つ、バーコードに対して直線的に走査させる情報読取装
置の走査駆動機構を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、コード化パターンによる情報表記に光源か
ら情報読取用光を出射し、反射光から情報読取り手段に
より記載される情報を読み取る情報読取装置において、
一端に情報読取用光を出射及び集光する走査ミラーを備
え、他端に磁石を備えたＵ字型の可動部と、前記可動部
の中央近傍位置を回動中心点として回動可能に支持し、
前記光源及び情報読取り手段が設けられた基板に固定さ
れる固定部と、前記固定部と前記走査ミラーが備えられ
た可動部の他端との両端部を連結する板形状の弾性体
と、前記固定部側から前記弾性体のほぼ中心点と一致す
る回動中心点に達しない長さの弾性力を有するダンパー
を前記弾性体の両側もしくは片側から挟み前記固定部に
固着し、弾性体の固有振動数を保持しつつ、平面的な回
動を維持させる弾性体撓み補正手段と、前記磁石が所定
タンミングで吸引される磁力を生じさせ、且つ弾性体の
復元力を用いて、前記可動部の回動動作を反復させる回
動駆動手段とで構成される情報読取装置の走査駆動機構
を提供する。

【００１０】

【作用】以上のような構成の情報読取装置の走査駆動機
構は、永久磁石とコイルの組み合せによる吸引力と、板
形状に形成された弾性体の復元力とを利用して反復動作
させることにより、走査ミラーがレーザ光を反射しつつ
を回動されて、バーコードにレーザ光が走査される。ま
た、走査駆動機構における固定部側の弾性体を両側（両
面）から弾性力を持つダンパーで挟持して固定して、弾
性体が撓み復元する際に生じる歪みや捩れを減少させ、
走査ミラーを安定回動させて、レーザ光をバーコードの
並び方向に直線的に走査する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１，図２には、本発明による実施例とし
ての情報読取装置の概略的な構成を示し説明する。図１
（ａ）は、情報読取装置における情報読取光の走査駆動
機構（光学ヘッド部分）の構成を示し、同図（ｂ）は、
図（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面を示し、図２は
光学ヘッド部分を斜めから見た構成を示している。

【００１２】この情報読取装置には、レーザ光を発生す
る光源部２と、レーザ光を反射しつつ所定範囲で反復動
作（振れ動作）して前記レーザ光をバーコード上で走査
させるミラー駆動装置３と、バーコードからの戻り光か
ら情報を読み取る情報読取り部４とが基板１上に配置さ
れ構成されている。前記光源部２は、後述する戻り光の
幅領域外のミラー駆動装置３の斜め前方に配置され、ま
た情報読取り部４はフォトダイオード（ＰＤ）等からな
り、ミラー駆動装置３の正面で射出されるレーザ光の光
軸より下方で戻り光の集光した位置に配置されている。

【００１３】このような配置により、光源部２が発生し
たレーザ光は、ミラー駆動装置３の走査ミラー１５の平
面ミラー部（射出部）１５ａで回動しつつ反射されて所
定角度で、図示しないバーコードに照射する。そして、
そのバーコードからの戻り光（反射光）は、球面ミラー
部（集光部）１５ｂで集光され、情報読取り部４に入射
される。

【００１４】前記光源部２は、例えばレーザダイオード
（ＬＤ）からなり、ＬＤ保持部２ｂにレーザ光の放射方
向が自在に調整できるように保持されており、射出点２
ａから射出部１５ａに至る光路は、基板１の主面と平行
になっている。また、ＬＤ保持部２ｂは金属等で形成さ
れ、放熱効果が高い。

【００１５】この光源部２は、本実施例では、前述した
バーコードからの戻り光が範囲Ａで入射するように設定
されており、前記レーザダイオード２は、範囲Ａの領域
の外側の基板１上に配置されている。

【００１６】次に前記ミラー駆動装置３について説明す
る。このミラー駆動装置３は、走査ミラーを磁力と弾性
体を利用して振れ動作させ、レーザ光を走査させるもの
であり、大別して、反射面が球面形状のミラーからなる
走査ミラー１５と、該走査ミラー１５を一端に固定する
Ｕ字型の可動部５と、基板１に固定され、回動可能に支
持した可動部５と弾性体３２で連結される固定部６と、
前記可動部５の他端に取り付けられた永久磁石３１と、
永久磁石３１を中空に脱入可能に設けられた円筒状の電
磁石（以下、コイルとする）３０と、コイル３０により
発生した吸引力が無くなったときに、復元力により振れ
幅の中央に戻ろうとする弾性体３２とで構成される。本
実施例において、弾性体は薄い金属板やポリエステルシ
ートなど、板バネとして利用できる部材であれば、限定
されるものではない。

【００１７】また、この弾性体は薄い板状として用いて
いるため、撓みによる平面的な曲り以外にも、撓みが復
元する（振れる）際に、捩れや歪みが発生する場合があ
る。この弾性体が復元される際に捩れが生じると、例え
ば図６（ａ）に示すように、レーザ光がバーコードの並
び方向に直線的に照射されず、不規則な曲線を描くこと
になる。また、反復動作による走査を行っている場合に
は、図６（ｂ）に示すように、レーザ光が無限大を描く
場合が生じる。この様なレーザ光の走査によりバーコー
ドを読み取ると、バーとバーの間隔が異なってしまうた
め、間違って読み取ることになる。

【００１８】そこで、本実施例では、図７に示すよう
に、弾性体固定部３３ａ側の弾性体３２の両側もしくは
片側に弾性体からなるダンパー３４で弾性体３２を両側
から挟み込み固定する。このダンパー３４は、弾性体３
２の固有振動数を変化させないように設ける必要があ
り、弾性体固定部３３ａから軸Ｂまでの長さより短くす
る。前記ダンパー３４は、金属、プラスチック、ゴム等
を薄板にして弾性力を持たせたものが望ましい。

【００１９】なお、可動部５の回動中心点（Ｂ軸）と弾
性体３２との位置関係は、弾性体３２が固定箇所を除く
撓みが有効な長さの中点と前記Ｂ軸とが直線上に一致す
る。その直線を回動軸として、基板１の主面（水平面）
に対して、直交するように垂直交わるものとする。従っ
て、可動部５は基板面に対して平行に回動する。

【００２０】また、前記コイル３０は、センサコイルと
駆動コイルで構成され、本実施例では、内側に駆動コイ
ルが巻かれ、外側にセンサコイルが巻きかれた２層コイ
ルとなっている。このセンサコイルは、永久磁石３１の
脱入によって生じる磁力を検知して、脱入の状態（振れ
の位置）を知ることができる。

【００２１】前記走査ミラー１５は、反射面が球面形状
に形成された集光部１５ｂと、その中央部に設けられた
平面ミラーの射出部１５ａとからなる。この射出部１５
ａは、その面が軸Ｂに沿って延出していると共に、走査
ミラー１５が駆動されていない初期位置で光源２からの
光を、基板１のエッジ１ａを含む面から垂直に射出させ
るような角度を維持する。また前記集光部１５ｂは、基
板１上で反射光の範囲Ａの領域内に設けられたフォトダ
イオード４に集光させるように設定されている。このフ
ォトダイオード４の受光面４ａは、集光部１５ｂの光軸
と垂直となるような角度で配されている。

【００２２】そして、可動部５はＵ字形状を成し、その
一端が走査ミラー１５の裏面側に固定されている。この
固定箇所には、弾性体固定部３３ｂが設けられており、
弾性体３２の一辺が固定されている。また、前記可動部
５はＵ字形状の他端には、円柱状の永久磁石３１が交差
方向に取り付けられている。さらに前記可動部５の中央
部には、基板１の面に垂直に延出する軸Ｂが設けられ、
固定部６に篏着され、これを中心に所定角度の範囲内で
回動可能になっている。

【００２３】また、可動部５の前記一端の下方には、そ
の端部から軸Ｂ下まで達する揺れ止め部３６が形成さ
れ、ブラケット部３５に嵌められており、可動部５が振
れ過ぎることを防止し、また振れががたつくことを防止
している。

【００２４】そして、前記筒状のコイル３０は、円柱状
の永久磁石３１が回動しても、その中空に脱入可能な位
置に配置される。また前記固定部６は、底面が基板１に
固定されており、前記可動部５の軸Ｂを篏着するアーム
部と、基板に固定され前記揺れ止め部３６の動きを制限
するブラケット部３５と、前記弾性体３２の他辺を固定
するための弾性体固定部３３ａが設けられており、弾性
体３２の他辺が固定されている。

【００２５】従って、本実施例の走査駆動機構は、可動
部５と固定部６とが弾性体３２で連結され、可動部５の
軸Ｂを固定部６が支持し回動可能に構成され、可動部５
の両端（走査ミラー側と永久磁石側）が軸Ｂを中心とし
て、磁場による吸引力と弾性体３２の復元力により、反
復して回動する。

【００２６】次に、このように構成された情報読取装置
の光学ヘッド部分を駆動するための駆動回路及び動作に
ついて説明する。図４には情報読取装置の駆動回路のブ
ロック構成を示し、図５には情報読取装置の走査駆動機
構の駆動回路の構成を示す。

【００２７】この情報読取装置の駆動回路は、図４に示
すように、アナログ信号生成回路２１と、走査駆動機構
を駆動する走査駆動回路２３と、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）駆動回路２４と、デジタルデータ生成回路２５と、
これらの回路を制御する制御回路２２とで構成され、こ
れらの回路はカスタムＩＣ２６として、１つの集積回路
として形成される。このカスタムＩＣ２６は、走作許可
信号とレーザ出射許可信号の２つの制御信号により動作
する。

【００２８】図５に示すように、走査駆動回路２３に
は、電磁コイル４１（前記コイル３０）の１次側コイル
４１ａと２次側コイル４１ｂの片側端子が接続されてお
り、１次側の反対端子４１ａ´には、電源電圧Ｖｃｃの
電圧を電源電圧制御回路４４で所望の電圧に変圧して印
加し、２次側の反対端子４１ｂ´には、ＡＣ ＧＮＤの
基準電圧に接続されている。さらに、１次側コイル４１
ａ，４１ａ´には、トランジスタからなる短絡部４２，
４３の電流通路がそれぞれ接続され、同時にオンするこ
とにより、１次側コイル４１ａ，４１ａ´の両端がＧＮ
Ｄに接地される。

【００２９】また、前記短絡部４２，４３の制御ライン
には、コンデンサＣと抵抗Ｒによる時定数が設けられ、
走査許可信号がオフして電源供給がなくなっても暫くの
間、短絡部４２，４３を活性化される。また、短絡部４
２，４３と電源電圧制御部４４は、情報読取装置の動作
の可否を制御する動作許可信号と同期するように接続さ
れている。

【００３０】図３を参照して、本実施例の情報読取装置
の走査駆動機構の動作について説明する。図３は、上段
がセンサコイルの検出値（可動部の振れ状態）を示し、
下段にコイルへの印加電圧を示す。

【００３１】例えば、永久磁石３１のコイル側をＳ極と
する。ここで、可動部５の走査ミラーが向く方向は、前
述したように基板１のエッジ１ａと直交する方向であ
り、これを初期位置にあるものとする。

【００３２】まず、前述した図４，図５に示す構成に基
づき、コイル３０に所定電圧を印加させ、Ｎ極の磁場を
発生させ、永久磁石３１への吸引力を生じさせる。この
吸引力によって、軸Ｂを支点（中心点）として、可動部
５の永久磁石３１がｍ側に回動され、反対に走査ミラー
１５はｍ´側に回動される。

【００３３】次にコイル３０への所定電圧の印加を止め
ると、弾性体３２の復元力によって、初期位置に戻ろう
として、反対方向ｎ，ｎ´に回動する。そして慣性力に
より、初期位置を通り過ぎ、バネ係数に基づくある点ま
でいくと、さらにｍ方向に戻ろうとする。その時に、再
度、コイル３０に所定電圧を印加しＮ極の磁場を発生さ
せて吸引力を生じさせる。

【００３４】この所定電圧の印加のタイミングと弾性体
の弾性力により、可動部５は、ある振動数に振動する。
このような振動により、走査ミラー１５が反復動作して
振動し、射出部１５ａからのレーダ光が走査ミラーの射
出部１５ａで反射されて、レーダ光が走査される。

【００３５】従って、本実施例の情報読取装置の走査駆
動機構は、従来用いていた精度の高い小型モータを用い
ることなく、永久磁石とコイルの組み合せによる吸引力
と、弾性体の復元力とを利用して反復動作させ、走査ミ
ラーを回動させているため、簡単な構造で小形化及び軽
量化が容易に図れる。また、高価な部品を使用せずに構
成でき、低コストが実現される。

【００３６】さらに本実施例に用いる板形状に形成され
た弾性体の固定部側を両側（両面）から弾性力を持つダ
ンパーで挟持して固定することにより、弾性体が撓み復
元する際に生じる歪みや捩れによる走査ミラーの不安定
な回動を防止し、レーザ光の直線的な走査を実現するこ
とができる。またダンパーを固定部から回動中心までの
距離以下の長さ（弾性体の１／２以下の長さ）にするこ
とにより、弾性体の固有振動に変化を生じさせない。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、情
報読取用光を走査させる走査駆動機構の小型軽量化及び
低コスト化を図りつつ、バーコードに対して直線的に走
査させる情報読取装置の走査駆動機構を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明による実施例としての情
報読取装置における情報読取光の走査駆動機構（光学ヘ
ッド部分）の構成を示す図であり、同図（ｂ）は、同図
（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面の構成を示す図で
ある。

【図２】本実施例の情報読取装置における情報読取光の
走査駆動機構（光学ヘッド部分）を斜めから見た斜視図
である。

【図３】走査駆動機構の可動部を回動させるための、可
動部の振れ状態とコイルへの印加電圧との関係を示す図
である。

【図４】本実施例の情報読取装置の駆動回路の構成を示
すブロック図である。

【図５】情報読取装置の走査駆動機構の駆動回路の構成
を示す図である。

【図６】走査駆動機構に設けた弾性体が復元する際に捩
れが生じた場合にバーコードを走査するレーザ光の描線
を示す図である。

【図７】走査駆動機構に設けた弾性体にダンパーを設け
た構成を示す図である。

【符号の説明】

１…基板、２…光源部（レーザダイオード：ＬＤ）、２
ａ…射出点、２ｂ…ＬＤ保持部、３…ミラー駆動装置、
４…情報読取り部（フォトダイオード：ＰＤ）、５…可
動部、６…固定部、１５…走査ミラー、１５ａ…平面ミ
ラー部（射出部）、１５ｂ…球面ミラー部（集光部）、
２１…アナログ信号生成回路、２２…制御回路、２３…
走査駆動回路、２４…レーザダイオード（ＬＤ）駆動回
路、２５…デジタルデータ生成回路、３０…電磁石（コ
イル）、３１…永久磁石、３２…弾性体、３３ａ…弾性
体固定部、３４…ダンパー、３５…ブラケット部、３６
…揺れ止め部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コード化パターンによる情報表記に光源
   から情報読取用光を出射し、反射光から情報読取り手段
   により記載される情報を読み取る情報読取装置におい
   て、 一端に情報読取用光を出射及び集光する走査ミラーを備
   え、他端に磁石を備えた可動部と、 前記可動部の中央近傍位置を回動中心点として回動可能
   に支持し、前記光源及び情報読取り手段が設けられた基
   板に固定される固定部と、 前記固定部と前記走査ミラーが備えられた可動部の他端
   との両端部を連結する板形状の弾性体と、 前記固定部側から、前記弾性体のほぼ中心点と一致する
   回動中心点に達しない長さの弾性力を有するダンパーを
   前記弾性体の両側もしくは片側から挟み前記固定部に固
   着し、弾性体の固有振動数を保持しつつ、平面的な回動
   を維持させる弾性体撓み補正手段と、 前記磁石が所定タンミングで吸引される磁力を生じさ
   せ、且つ弾性体の復元力を用いて、前記可動部の回動動
   作を反復させる回動駆動手段と、を具備することを特徴
   とする情報読取装置の走査駆動機構。