JP2001264667A - 光スキャニング装置 - Google Patents

光スキャニング装置

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JP2001264667A
JP2001264667A JP2000072576A JP2000072576A JP2001264667A JP 2001264667 A JP2001264667 A JP 2001264667A JP 2000072576 A JP2000072576 A JP 2000072576A JP 2000072576 A JP2000072576 A JP 2000072576A JP 2001264667 A JP2001264667 A JP 2001264667A
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Hidekuni Aizawa
秀邦 相澤
Yoshimasa Aida
芳正 合田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体の小型化、軽量化、低消費電力化を
図ることができる光スキャニング装置を提供すること。 【解決手段】 固定部１２の揺動軸１３で可動部１４を
支持し、この可動部１４の上面に発光部１５及び受光部
１６を、揺動軸１３の軸線に沿って配置する。可動部１
４に設けたコイル２０に交流電流を通電し、コイル２０
が固定部１２上のヨーク１８、永久磁石１９からなる磁
気回路から受ける電磁力でもって、可動部１４を揺動軸
１３の周りに所定の周期で揺動させる。発光部１５から
出射されるレーザ光Ｌはバーコード４をスキャニング
し、その反射光Ｌ’を受光部で受けてバーコード４を読
み取る。以上の構成により、受光効率の低下を防止しな
がら、装置の小型化、軽量化、低消費電力化が図られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばバーコード
リーダや、光ディスク装置の光ピックアップ等に適用さ
れる光スキャニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９はバーコードリーダに適用される従
来の光スキャニング装置の概要を示している。光スキャ
ニング装置は、発光部１から出射されたレーザ光Ｌは、
集光レンズ２を介してミラー３へ向かい、ここで光路が
変換されて被照射体であるバーコード４を照射する。バ
ーコード４からの反射光は再びミラー３により光路が変
換され、集光レンズ５を介して受光部６で受光される。
【０００３】ミラー３には、揺動軸７を支点としてミラ
ー３を矢印Ａで示す方向に所定の周期で揺動する電磁石
からなる駆動部８の駆動ロッド８ａが固定されている。
したがって、このミラー３に向けて投光されたレーザ光
Ｌはバーコード４全体にわたってスキャニングされ、そ
の反射光を受光部６にて受光することによりバーコード
４の読み取りが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成される従来の光スキャニング装置では、例え
ば発光部１とミラー３との間、あるいはミラー３と受光
部６との間などの部品間にある程度の空間が必要である
ため、各構成部品を小さくして装置全体の小型化を図る
上で限界がある。特に、バーコード４からの反射光を効
率良く受光するために、図示するように集光レンズ５を
比較的大きくする必要があり、そのため当該集光レンズ
５の設置スペースを大きく確保しなければならない。
【０００５】近年における光スキャニング装置の適用技
術分野は広範囲にわたっているが、その低消費電力化の
要求が高く、そのために装置全体の小型化が強く望まれ
ている。
【０００６】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、装置
全体の小型化、軽量化、低消費電力化を図ることができ
る光スキャニング装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明は、発光部及び／又は発光部からの光の
反射光を受光する受光部が設けられる可動部と、この可
動部を揺動可能に支持する固定部と、可動部を揺動させ
レーザ光をスキャニングする駆動部とを備え、上記発光
部及び／又は受光部を、可動部の同一面上に、且つ、固
定部に対する可動部の揺動軸線に沿って配置したことを
特徴としている。
【０００８】すなわち、可動部に直接発光部、受光部を
設けて装置の小型化を図る。また、発光部、受光部を可
動部の同一面上に配置し、且つ、可動部の揺動軸線に沿
って配置することにより、受光部における受光効率の向
上を図っている。
【０００９】また、以上の課題を解決するに当たり、本
発明は、揺動軸を有し、この揺動軸の周りに揺動しなが
ら発光部からの光の光路を被照射体に向けるとともに、
この被照射体からの反射光を受ける光路変換面を備え、
上記反射光を受光する受光部をその光路変換面上に設け
たことを特徴としている。
【００１０】すなわち請求項６の発明は、受光部の設置
スペースを省略して装置の小型化を図りながら、受光効
率の向上を図ろうとしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形
態では、本発明に係る光スキャニング装置をバーコード
リーダに適用した場合について説明する。
【００１２】図１及び図２は、本発明の第１の実施の形
態による光スキャニング装置１１を示している。図示し
ないケーシングに固定される固定部１２に対し、これと
一体的に設けられた揺動軸１３を介して可動部１４が揺
動可能に支持されている。可動部１４の上面には、例え
ば発光素子、受光素子でなる発光部１５、受光部１６を
同一面内にマウントした基板１７が固着されている。基
板１７上の発光部１５及び受光部１６は、可動部１４内
を貫通する揺動軸１３の軸線に沿って、互いに近接した
状態で配置されている。
【００１３】揺動軸１３の軸線を境界とする固定部１２
の両側には、Ｕ字形状のヨーク１８、１８が据え付けら
れている。各々のヨーク１８の外側壁部内面には永久磁
石１９が一体的に固定され、ヨーク１８と永久磁石１９
とで構成される磁気回路の中を通過するように可動部１
４に巻回されたコイル２０が位置している。これらヨー
ク１８、永久磁石１９及びコイル２０により、本発明に
係る駆動部が構成される。
【００１４】なお、発光部１５及び受光部１６の各素子
と基板１７との間の配線は図示せずともボンディングワ
イヤでなされている。また、集光のためのレンズが各素
子１５、１６と一体あるいは、発光から受光光路間に設
けられるが、その図示は省略している。さらに、図示せ
ずとも、可動部１４の共振を制御するダンピング手段が
設けられている。
【００１５】本実施の形態の光スキャニング装置１１は
以上のように構成され、次にこの作用について説明す
る。
【００１６】コイル２０に交流電流を流すと、コイル２
０に対して公知のように、各ヨーク１８及び永久磁石１
９で構成される磁気回路から互いに逆方向へ向かう電磁
力（ローレンツ力）が作用し、可動部１４が揺動軸１３
の周りに固定部１２に対して揺動する。可動部１４の揺
動周期は、コイル２０に通電される交流周波数（本実施
の形態では40Hz程度）によって決定される。
【００１７】これと同時に、発光部１５よりレーザ光Ｌ
を出射させると、上方に位置するバーコード４全体にわ
たってレーザ光Ｌがスキャニングされる。レーザ光Ｌの
スキャニング領域は、固定部１２に対する可動部１４の
揺動角度で調整される。バーコード４に照射されたレー
ザ光Ｌの反射光は揺動する可動部１４上の受光部１６で
受光され、これによりバーコードパターンに応じた信号
が読み取られる。
【００１８】このとき、受光部１６は発光部１５ととも
に、常に、レーザ光Ｌが照射されるバーコード４の方向
を向いているので、バーコード４からのレーザ光Ｌの反
射光を効率良く受光することができる。また、これら発
光部１５及び受光部１６が可動部１４の揺動軸線上に沿
って配置されているため、揺動角度による発光部１５及
び受光部１６間の光軸のずれを最小化でき、さらに効率
良く受光することが可能となる。
【００１９】さらに、これら発光部１５と受光部１６と
を互いに近接させて配置することにより、主光線の受光
効率が向上するばかりでなく、外乱光や迷光などのノイ
ズ成分の光による影響も少なくでき、受光効率の向上が
図られる。したがって、発光部１５と受光部１６とが一
体となった光複合素子を用いると、上記の効果が大きく
なる。
【００２０】以上のように、本実施の形態によれば、発
光部１５及び受光部１６を可動部１４上に直接取り付け
て装置の小型化を図り、、装置の軽量化、低消費電力化
を図ることができるとともに、装置の小型化による受光
効率の低下を防止することができる。
【００２１】図３及び図４は、本発明の第２の実施の形
態を示している。なお、図において上述の第１の実施の
形態と対応する部分については同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。
【００２２】本実施の形態における光スキャニング装置
２１は、固定部であるガラス基板２２の上に、発光部１
５及び受光部１６をマウントしたシリコン基体２３を接
合してなる。シリコン基体２３には、公知のエッチング
技術を用いて形成されたスリット２５を有し、その内方
側の領域を可動部２４としている。発光部１５及び受光
部１６はこの可動部２４の上に取り付けられている。
【００２３】可動部２４は、その周縁の相対向する２点
に設けられた橋絡部２４ａ、２４ａを介して、ガラス基
板２４と一体化されるスリット２５外方側のシリコン基
体２３に支持され、所定の隙間２６をおいてガラス基板
２２に対向している。橋絡部２４ａ、２４ａを結ぶ直線
を境とする可動部２４の両側下面に対向して、電極部２
７ａ、２７ｂがガラス基板２２上に形成されている。
【００２４】したがって、これら電極部２７ａ、２７ｂ
へ極性を変えて周期的に電圧を印加することにより、可
動部２４の裏面との間の電気的な力（クーロン力）でも
って、橋絡部２４ａ、２４ａを結ぶ直線を揺動軸とする
可動部２４の揺動作用を得ることができる。
【００２５】以上のように、本実施の形態では、上述の
第１の実施の形態と同様な作用を得ながらも、装置全体
を一層小型化して、装置全体の更なる軽量化、低消費電
力化を図ることができる。特に、本実施の形態では、一
連の半導体プロセスにて高精度に製造することができ、
一辺約２mm四方の超小型の光スキャニング装置を得るこ
とができる。
【００２６】図５は、本発明の第３の実施の形態を示し
ている。本実施の形態における光スキャニング装置３１
は、図９を参照して説明した従来の光スキャニング装置
に対して受光部の構成を異ならせた構造を有している。
【００２７】すなわち、発光部３２から出射したレーザ
光Ｌは集光レンズ３３で集光されて光路変換面であるミ
ラー３４に反射され、バーコード４に向けて照射される
が、バーコード４からの反射光は、ミラー３４上に固定
配置された受光部３５で受光されるように構成される。
【００２８】ミラー３４は、例えば電磁石で構成される
駆動部３７の駆動ロッド３７ａにより揺動軸３６の周り
に図中矢印Ａで示す方向に所定の周期で揺動されるよう
に構成され、これにより発光部３２からのレーザ光Ｌが
バーコード４の全体にわたってスキャニングされる。こ
のときバーコード４の濃淡パターンに応じた戻り光を受
光部３５で受光し、バーコード４の読み取りが行われ
る。
【００２９】本実施の形態によれば、レーザスキャニン
グ光Ｌの受光関連の設置スペースを極力小さくすること
ができるので、従来よりも装置全体の小型化を図ること
ができるとともに、受光効率の向上を図ることができ
る。
【００３０】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。
【００３１】例えば以上の第１の実施の形態では、発光
部１５及び受光部１６を揺動させるのに、固定部１２に
設けた揺動軸１３を介して可動部１３を支持するように
構成したが、これに代えて、図６Ａ及び図６Ｂに示すよ
うな構成としてもよい。
【００３２】すなわち、図６Ａに示す構成例では、発光
部１５及び受光部１６を備えた基板１７の下面を、合成
樹脂製の可撓性のあるヒンジ部材４１の可動端部４１ａ
で支持するようにし、ヨーク１８、永久磁石１９及びコ
イル２０からなる上述した駆動部の作用により、ヒンジ
部材４１の固定端部４１ｂに対し、ヒンジ部４１ｃを介
して可動端部４１ａを揺動させるようにしている。ヒン
ジ部材４１の固定端部４１ｂは、当該光スキャニング装
置を収容する例えば内径12mm程度の円筒状ケーシング４
４内の取付台部に固定される。
【００３３】一方、図６Ｂに示す構成例では、発光部１
５及び受光部１６を備えた基板１７の両側面を、合成樹
脂製の可撓性のあるヒンジ部材４７の一対の可動端部４
７ａで支持するようにし、ヨーク１８、永久磁石１９及
びコイル２０からなる上述した駆動部の作用により、上
記一対の可動端部４７ａ共通の固定端部４７ｂに対し、
ヒンジ部４７ｃを介して可動端部４１ａを揺動させるよ
うにしている。
【００３４】以上のような構成を採用することにより、
駆動部全体を基板１７とともに揺動させる構成であるの
で、ヨーク１８内でコイル２０を揺動させるためのスペ
ースが不要となり、上記第１の実施の形態に比べて、装
置全体を更に小型化することができる。また、基板１７
をヒンジ部材４１、４７の可動単部４１ａ、４７ａに直
接固定するだけなので、特別な加工を必要とすることも
ない。
【００３５】また、以上の第２の実施の形態では、ガラ
ス基板２２に対する可動部２４の揺動作用を、これら両
者の間の静電力を利用して得るようにしたが、他の揺動
機構として図７Ａ及び図８Ｂに示す構成を採用すること
ができる。
【００３６】すなわち、図７Ａに示す構成例では、可動
部２４の面内に渦巻き状に電気配線５１を公知の半導体
プロセス技術で形成するとともに、図示せずとも上記第
１の実施の形態と同様な構成で、橋絡部２４ａ、２４ａ
を結ぶ直線と垂直な方向に磁界を発生させる駆動部を配
置し、上記電気配線５１への交流電流の通電により、上
記橋絡部２４ａ、２４ａを結ぶ直線を揺動軸として、可
動部２４全体を揺動させるようにしている。
【００３７】一方、図７Ｂに示す構成例では、ガラス基
板２２の裏面に圧電体５２を固着し、ガラス基板２２を
通じて圧電体５２からの振動を可動部２４に付与するこ
とにより、可動部２４を所定の共振周波数で揺動させる
構成をとっている。
【００３８】これらいずれの構成を採用しても、上述の
第２の実施の形態と同様な作用及び効果を得ることがで
きる。なお、上記各構成例では、可動部２４の橋絡部２
４ａを設ける位置が、上記第２の実施の形態と異なる
が、いずれの構成を採用してもよいことを示唆するもの
である。更に、図において発光部１５及び受光部１６の
図示を省略しているが、上記第２の実施の形態と同様、
各々可動部２４の同一面上に、且つ、上記揺動軸の軸線
に沿って配置されるものとする。
【００３９】また、上述の第２の実施の形態及び図７
Ａ、図７Ｂの構成では、発光部１５及び受光部１６用の
各配線、及び図７Ａに示す揺動駆動用の電気配線５１
は、装置外部から引き回されることになるが、この配線
の引き回しは可動部２４の橋絡部２４ａ、２４ａを介し
て行われる。図８Ａ及び図８Ｂは、橋絡部２４ａにおけ
る配線の形成例を示す。すなわち、図８Ａは各種配線部
５３を単層で並列的に形成した構成例を示し、図８Ｂは
各種配線部５３を多層的に形成した構成例を示してい
る。なお、両構成例を複合した構成も当然に適用可能で
ある。
【００４０】次に、以上の各実施の形態では、可動部に
対して発光部１５及び受光部１６を別部品として取り付
けた構成を採用したが、上記可動部にこれら発光部及び
受光部を公知の半導体プロセス技術を用いて一体的に形
成するようにしてもよい。この場合、可動部形成の段階
で発光部及び受光部の位置精度を高い精度で出すことが
できるので、光学的なアライメントの調整が不要とな
り、後工程の簡易化あるいは省略化を図って製造コスト
の低減に寄与する。
【００４１】また、上記構成を第３の実施の形態に適用
する場合、光路変換部であるミラー全体を受光部として
構成することができる。これにより更なる受光効率の向
上が図れる。この場合、受光面全体をレーザ光Ｌの光路
を変換可能に、鏡面化等の変換面化を施せばよい。
【００４２】更に、以上の第１、第２の実施の形態で
は、可動部１４、２４上に発光部１５及び受光部１６の
双方を設けたが、発光部１５及び受光部１６のいずれか
一方のみを設け、他方は別途、配置するようにしてもよ
い。
【００４３】最後に、以上の各実施の形態では光スキャ
ニング装置としてバーコードリーダを例にとり説明した
が、勿論、これだけに限らず、公知の光ディスク用の光
学的読取機構（光ピックアップ）や光通信用の調整機
構、あるいは自動車用車間距離調整機構あるいは障害物
探知機構などの、静止あるいは運動している被照射体を
対象とする光スキャニング機構に対しても、本発明は有
効に適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光スキャニ
ング装置によれば、従来よりも装置全体を小型化でき、
装置の設置度の自由化が図られるとともに、装置全体の
低コスト化、軽量化、低消費電力化、高性能化を図るこ
とができる。
【００４５】請求項２の発明によれば、簡単な構成で可
動部の揺動機構が得られ、装置全体の低コスト化に寄与
する。
【００４６】請求項３の発明によれば、半導体製造プロ
セスで製造可能な微小な光スキャニング装置の揺動軸と
して簡単に形成することができ、装置の小型化に大きく
寄与する。
【００４７】請求項４の発明によれば、可動部に対する
特別な加工を必要とすることなく、簡単に可動部の揺動
機構を得ることができる。
【００４８】請求項５の発明によれば、上記のように構
成される各揺動機構に対する小型かつ低消費電力の駆動
部を得ることができる。
【００４９】請求項６の発明によれば、受光部の設置ス
ペースを大きく確保することなく、しかも受光効率を低
下させることなく装置の小型化に貢献することができ
る。
【００５０】請求項７の発明によれば、より一層の受光
効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す光スキャニン
グ装置の斜視図である。
【図２】同正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す光スキャニン
グ装置の斜視図である。
【図４】図３における［４］−［４］線方向断面図であ
る。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す光スキャニン
グ装置の概略構成図である。
【図６】Ａ、Ｂともに図１の変形例を示す斜視図であ
る。
【図７】Ａ、Ｂともに図３の変形例を示す斜視図であ
り、Ａは電磁力による揺動機構を示し、Ｂは圧電体の振
動による揺動機構を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態における配線構造を
模式的に示す斜視図であり、Ａは単層並列形成を示し、
Ｂは多層単列形成を示す。
【図９】従来の光スキャニング装置を示す概略構成図で
ある。
【符号の説明】
４…バーコード（被照射体）、１１、２１、３１…光ス
キャニング装置、１２、２２…固定部、１３、３６…揺
動軸、１４、２４…可動部、１５、３２…発光部、１
６、３５…受光部、２４ａ…橋絡部、２７ａ、２７ｂ…
電極、３４…ミラー（光路変換部）、３７…駆動部、４
１、４７…合成樹脂製ヒンジ部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｅ // Ｇ０７Ｇ 1/00 ３１１ Ｇ０７Ｇ 1/00 ３１１Ｅ Ｆターム(参考） 2H045 AB03 AB73 AG06 BA02 DA02 3E042 BA17 5B072 AA03 AA06 CC24 JJ10 LL01 LL11 LL18 5F089 BA04 BA05 BB02 BC11 CA03 CA20 GA01 GA10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光部からの光を被照射体に向けてスキ
    ャニングし、その反射光を受光部で受けて情報を得る光
    スキャニング装置において、 前記発光部及び／又は前記受光部が設けられる可動部
    と、 前記可動部を揺動可能に支持する固定部と、 前記可動部を揺動させる駆動部とを備え、 前記発光部及び／又は前記受光部を、前記可動部の同一
    面上に、且つ、前記固定部に対する前記可動部の揺動軸
    線に沿って配置したことを特徴とする光スキャニング装
    置。
  2. 【請求項２】 前記可動部が、前記固定部に設けられる
    軸部を介して支持されることを特徴とする請求項１に記
    載の光スキャニング装置。
  3. 【請求項３】 前記可動部が、前記固定部に対し、所定
    の隙間をおいて対向配置され、且つ、前記可動部の周縁
    ２点を介して前記固定部に支持されることを特徴とする
    請求項１に記載の光スキャニング装置。
  4. 【請求項４】 前記可動部が、前記固定部に対し、合成
    樹脂からなる可撓性のヒンジを介して支持されることを
    特徴とする請求項１に記載の光スキャニング装置。
  5. 【請求項５】 前記駆動部が、前記可動部の揺動軸線と
    垂直な方向に磁界を発生させる磁界発生手段と、前記磁
    界を横切るように前記可動部に設けられるコイルとから
    なることを特徴とする請求項１に記載の光スキャニング
    装置。
  6. 【請求項６】 発光部からの光を被照射体に向けてスキ
    ャニングし、その反射光を受光部で受けて情報を得る光
    スキャニング装置において、 揺動軸を有し、この揺動軸の周りに揺動しながら前記発
    光部からの光の光路を前記被照射体に向けるとともに、
    前記被照射体からの反射光を受ける光路変換面を備え、 前記受光部を前記光路変換面上に設けたことを特徴とす
    る光スキャニング装置。
  7. 【請求項７】 前記光路変換面が前記受光部の受光面で
    形成されることを特徴とする請求項６に記載の光スキャ
    ニング装置。
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