JP2002333595A - 磁気センタリング式走査ミラーを備えたコンパクトな走査モジュール - Google Patents

磁気センタリング式走査ミラーを備えたコンパクトな走査モジュール

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JP2002333595A JP2002105506A JP2002105506A JP2002333595A JP 2002333595 A JP2002333595 A JP 2002333595A JP 2002105506 A JP2002105506 A JP 2002105506A JP 2002105506 A JP2002105506 A JP 2002105506A JP 2002333595 A JP2002333595 A JP 2002333595A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コンパクトな読取装置を必要とす
る用途に使用する走査モジュールに関する。 【解決手段】 電気光学的読取装置の非逆反射的なコン
パクト走査モジュールは、プリント回路基板の一方の面
に取り付けられたレーザー光源、フォト・センサ及び電
磁コイルを含む。レーザーは、該基板に垂直にレーザー
ビームを発し、コイルが消磁されると、磁気的に中央の
休止位置にくる振動可能な走査ミラーに再度向けられ
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、一般に、バーコー
ド記号の読取装置のような電気光学的読取装置またはス
キャナ、より詳細には、特にコンパクトな読取装置を必
要とする用途に使用する走査モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】バーコード記号の読取装置のような電気
光学的読取装置は、現在では非常に一般的になってい
る。一般に、バーコード記号は、普通は矩形形状の１つ
或いはそれ以上の明るい領域と暗い領域の列で成り立っ
ている。暗い領域の幅すなわちバー、及び／またはバー
間にある明るい領域の幅すなわちスペースが、読取用に
コード化された情報を表している。
【０００３】バーコード記号の読取装置は、記号を照ら
し、コード化した領域から反射された、または散乱され
た光を感知して、対応するコード化した領域の幅とスペ
ースを検出し、コード化された情報を引き出す。バーコ
ード読取形式のデータ入力システムは、広範囲にわたる
様々な用途において、データ入力の効率と正確さを向上
させる。こうしたシステムにおいてデータ入力が容易に
なることで、より常習的で詳細なデータ入力、例えば効
率的な在庫リストの提供をしたり、作業中の仕事を追跡
するようなことが円滑になる。しかし、こうした利点を
生かすためには、ユーザーや従業員は、一貫して読取装
置を使用する気がないといけない。それゆえ、読取装置
の操作は使いやすく便利でなければならない。
【０００４】様々なスキャナが知られている。特に利点
のある読取装置のタイプは、記号を横切るレーザービー
ムのような光ビームを走査させる光学的スキャナであ
る。本発明の譲受人が所有し、引用によりここに組み入
れる米国特許第４、３８７、２９７号と第４、７６０、
２４８号で例示されているレーザースキャナのシステム
と部品のタイプは、通常は異なった光の反射度のある部
分を持つ表示記号、すなわちバーコード記号、特に、万
国製品コード（ＵＰＣ）タイプのものを、特定の動作範
囲や読込み距離で、手持ち式または固定式スキャナで読
取るために設計されている。
【０００５】ミラーとモーターの種々の形状を、望まし
い走査パターンでビームを動かすために使用できる。例
えば、米国特許第４、２５１、７９８号は、それぞれの
側面に平面ミラーを持つ回転多角形で、各ミラーが記号
を横切る走査線を掃引するようにするものを開示してい
る。米国特許第４、３８７、２９７号と第４、４０９、
４７０号は、共に、ミラーを取り付けた駆動軸まわりで
周方向に交互に、反復的かつ往復動を行うように駆動さ
れる平面ミラーを採用している。米国特許第４、８１
６、６６０号は、ほぼ凹面のミラー部分とほぼ平面状の
ミラー部分とで構成されるマルチ・ミラー構造を開示し
ている。マルチ・ミラー構造は、反復的かつ往復動的
に、マルチ・ミラー構造が取り付けられている駆動軸の
まわりで円周方向に交互に駆動される。上記の全ての米
国特許は、引用によりここに組み込まれる。
【０００６】上述されたタイプの電気光学的スキャナの
「走査エンジン」または走査モジュールは、レーザー光
源、光学系、走査ミラー、走査ミラーを振動させる駆動
装置、光検出器及びそれに対応する信号処理と復号回路
を含む。こうした部品すべてのサイズと重さが、スキャ
ナに代わって走査モジュールに加わる。本発明の譲受人
が所有し、引用によりここに組み入れる米国特許第５、
０９９、１１０号、第５、１６８、１４９号、第５、５
０４、３１６号、第５、２６２、６２７号、第５、３６
７、１５１号及び第５、６８２、０２９号のすべてを、
走査モジュールの詳細な説明のために、参照することが
できる。
【０００７】長期使用を伴う用途では、大きく重い手持
ち式スキャナは、ユーザーを疲労させる。スキャナの使
用が、疲労またはその他の不便を生み出すと、ユーザー
はスキャナを使いたがらなくなる。スキャナを一貫して
使用することを厭うのであれば、それはどのようなもの
でも、バーコード・システムが意図しているようなデー
タ収集目的を失敗させる。
【０００８】また、携帯電話、携帯デジタル端末、ノー
トブック、ペン型機器及びユーザーの指装着用リング・
スキャナのような、小さなコンパクト装置に適合する小
型スキャナの必要性がある。このような装置は、できる
だけ小さなものである必要があり、走査モジュールは、
使いやすさが唯一の要件となる場合でも、それ以上に、
極めて小型に製作される必要がある。
【０００９】このようなコンパクト装置の製造業者は、
高度な製造技術を用いて、そのサイズをできるだけ小さ
くしている。スキャナが装備されていない場合でも、こ
うした装置は、多くのユーザーが望んでいる以上に、大
きなものとなりがちである。機能向上のために、スキャ
ナがこうしたコンパクト装置に取り付けられる場合であ
っても、バーコード記号の走査は、通常は装置使用の第
一目的ではない。したがって、装置において搭載を妥当
なものとするには、スキャナと走査エンジンは、できる
だけ小さく安価でなければならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、バーコー
ド読取装置開発の現在の目的は、読取装置をできるだけ
小型化することであり、走査モジュールのサイズ、重量
及びコストをさらに減らす必要性が依然としてある。可
動部品の質量は、走査するために必要な電力を最小とす
るために、できるだけ低くあるべきである。
【００１１】また、特定のモジュールが様々な異なった
スキャナで使用できるように、走査モジュールをモジュ
ール化することが望ましい。しかしながら、すべての必
要なスキャナ部品を含む、特にコンパクトで軽いモジュ
ールを開発するという必要性もある。したがって、この
発明の一般的な目的は、光ビームを走査するために、さ
らに表示記号から反射光を合焦するために使用される部
品のサイズ、重量及びコストを減らすことである。
【００１２】さらに詳細には、本発明の目的は、サイズ
がより小さく、重量がより軽い電気光学的走査システム
を開発することである。本発明のさらにもう１つの目的
は、製造がしやすく、低価格で製造できる走査モジュー
ルを生産することである。関連する目的は、容易に組み
立てられる走査モジュールを提供することである。その
他の目的は、こうした走査モジュールで使用する走査ミ
ラーを、信頼性をもって中央位置にもたらすことであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的と下記で明ら
かになるその他の事項に伴う本発明の一つの特徴は、簡
潔に述べると、電気光学的に表示記号を読取る読取装置
に使用する走査モジュールにある。モジュールは支持部
を有する。プリント回路基板であることが望ましいほぼ
平坦な基板が該支持部に取り付けられる。また、レーザ
ー光源は、該支持部に取り付けられ、該基板に対しほぼ
垂直方向にレーザービームを射出するように作動する。
走査ミラーは、振動運動するように該支持部に取り付け
られる。光学的手段が、レーザービームの向きを変える
ために、さらにレーザービームを走査ミラーに向け、そ
こから表示記号の方向に反射させるために、該支持部に
取り付けられる。表記記号を横切るようにレーザービー
ムを掃引させ、そこから散乱させられるように走査ミラ
ーを振動させるために、駆動装置が該支持部に取り付け
られている。センサが、表記記号からの散乱光を検出す
るために、さらに検出された散乱光に対応する表示記号
を示す電気信号を発生させるために、該支持部に取り付
けられている。
【００１４】光学手段は、レーザービームの向きを９０
°だけ変えるための反射ミラーを含み、走査ミラーから
作動距離だけ離れた焦点位置に該レーザービームを合焦
させるために共に作動する合焦要素と絞り開口とを含む
ことが望ましい。該合焦要素は、調節位置まで支持部上
を移動可能に取り付けられ、該調節位置に固定される。
合焦要素は、反射ミラーと走査ミラーとの間に取り付け
られる。レーザービームを該基板に垂直に射出すること
が、非常にコンパクトな構造を可能にする。
【００１５】走査ミラーは、駆動装置によって、軸線の
回りをハブと連動して振動するように、ハブに取り付け
られることが望ましく、該軸線に沿って軸が延びる。ハ
ブまたは軸のどちらを振動部材としてもよい。もう１つ
の選択肢として、軸とハブの両方を自由に振動させても
よい。ハブは、クラウン状のスラスト面を持つ軸受によ
り支持部に軸支された軸と一体化させてもよい。
【００１６】もう１つの特徴は、走査ミラーを磁気的に
中央位置に置くことにある。また、永久磁石を、走査ミ
ラーと連動して振動するようにハブに取り付ける。永久
磁石は、磁気軸を持つ棒磁石である。励磁可能な電磁コ
イルが、該支持部に取り付けられ、走査ミラーの休止位
置において磁気軸にほぼ垂直に延びる電磁軸を有する。
コイルの励磁は、コイルと磁石とに磁場を生成し、ハブ
と走査ミラーが互いに連動して振動する。
【００１７】この特徴に従って、走査ミラーは、該コイ
ルの消磁に伴い休止位置で中央位置に置かれ、そのため
に該支持部に取り付けられ、永久磁石の磁気軸に沿って
間隔をおいて配置された、一対の強磁性部を有する磁極
片を使用する。永久磁石の磁極は、強磁性部に磁気的に
引き付けられ、それにより永久磁石は磁極片に並ぶ。こ
のように、休止位置は正確に設定される。
【００１８】光検出器をプリント回路基板の一方の面に
取り付け、プリント回路基板の前記一方の面で電気接続
を行うように表面装着コネクタを設けることが一層好ま
しい。このことにより、ピンが基板を貫通突出して反対
側の基板面を占有する必要がないので、反対側の基板面
にある回路配置にさらにスペースができる。
【００１９】このように、本発明によれば、レーザー光
源、コイル及び光検出器は全て、プリント回路基板の同
一主面に取り付けられる。電気信号を処理する信号処理
回路は、主面の反対側であるプリント回路基板のもう一
方の面に好都合に取り付けができる。また、電力と制御
回路は、プリント回路基板のもう一方の面に設置され、
レーザー光源、コイル及び光検出器に電力を供給する。
【００２０】レーザー光源の位置決め、光源から射出さ
れるレーザービームを合焦する合焦光学系、光検出器、
反射光を集光する集光光学系、及び駆動装置、特に磁石
とコイルは、モジュール内の不使用容積をなくし、全体
の容積を減らすようにされてきた。組み立てコストは、
プリント回路基板上の部品設置に使われるものなどのよ
うな標準組み立て装置にさせることで、最小化が図られ
ている。例えば、コイルと光検出器の両方を、該支持部
と同じ側のプリント回路基板に面取り付けすることがで
きる。このことにより、他の部品によって占められる、
基板のもう一方の側によりスペースができる。
【００２１】本発明の特色とみなされる新規な特徴は、
請求項に詳しく述べられている。しかしながら、本発明
自体は、その構造及び作動方法の両方、並びにその他の
目的及び利点に関し、特定の実施形態に関する以下の説
明を添付図面と照らし合わせて読むことにより、最も良
く理解される。
【００２２】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、図１の参照番
号１０は光源を示し、この光源は、容器に収められた半
導体ソリッドステートレーザであることが好ましく、容
器は底部壁から突出する複数のピン１２を有し、レーザ
ーは、電気的に励磁されることによって作動して容器上
壁の開口部から好ましくは可視のレーザービームを射出
する。容器１２は、複数の取り付けポスト１８を持つ支
持部即ちシャシ１６にある円筒形の穴１４に矢印Ａの向
きに挿入され、該ポストは、図６に図示されているほぼ
平坦な基板２０を貫通する対応した取り付け穴に挿入さ
れ、基板２０は、シャシ１６の下側にあって該シャシに
支持されるプリント回路基板（ＰＣＢ）とすることが有
利である。シャシ１６は、以下に述べるように、レーザ
ー１０及びその他の走査モジュールすなわちエンジンの
全ての部品を支持する。
【００２３】図７に示すように、容器の底部壁は、ＰＣ
Ｂ上面の上に置かれ、さらに穴１４に接着されているレ
ーザー１０は、ＰＣＢに対しほぼ垂直方向に、例えば、
垂直上向き方向にそのレーザービームを射出する。シャ
シ１６は、レーザー１０の位置を決める。ピン１２は、
ＰＣＢにある取り付け穴の中に一旦差し込まれると、Ｐ
ＣＢの下面ではんだ付けされる。反射ミラー２２は、シ
ャシ１６に４５°の角度で固定して取り付けられ、該反
射ミラー２２から反射されるレーザービームがＰＣＢに
ほぼ水平かつ平行になるようにレーザービームの向きを
変える。
【００２４】水平なレーザービームは、合焦レンズ２４
と開口部２８を有する開口絞り２６を通過し、それらは
共に、モジュールから選択された作動距離を隔てたとこ
ろにある焦点にレーザービームを合焦させる役割を果た
す。反射ミラー、合焦レンズ及び開口絞りは、矢印Ｂの
向きにシャシ１６に組み込まれる過程で、別々に図２に
示されている。合焦レンズは、選択した距離に焦点を調
節するために、図７の矢印Ｃの向きにスライド可能であ
り、合焦レンズは一旦調節されると、所定の位置に固定
される。
【００２５】開口部２８を通過した後、レーザービーム
は、走査ミラー３０に入射し、反射されて、バーコード
記号のような表示記号に向かってＰＣＢを斜めに横切る
ように図７の矢印Ｄの向きに進む。図３の分解図及び図
４の組み立て図が示すように、走査ミラー３０はハブ３
２に取り付けられ、ハブの斜壁３４に接着される。ハブ
３２は、軸３６にそって延びる軸線まわりに振動するこ
とが可能となる。ハブまたは軸のどちらかが振動部材と
なる。もう１つの選択肢として、軸とハブの両方が自由
に振動するようにしてもよい。ハブは、シャシに設置さ
れた軸受けに軸支される軸と一体化してもよい。永久磁
石４０は、ハブの水平な底部壁に固定して取り付けられ
ている。図７に示すように、磁石は、両端部に北（Ｎ）
と南（Ｓ）極を有する長い棒磁石で、磁石の縦方向に延
びるほぼ水平な磁気軸を持つものが望ましい。磁石は四
角形のような、他の形状でもよい。
【００２６】図９に最もよく示されるように、軸３６の
両端部は、Ｕ型ヨーク４２の対になったアーム３８に固
定される。該ヨークは、シャシ上に取り付けができる。
図７に示すように、走査ミラー３０は、ハブ及び磁石と
ともに休止すなわち平衡位置にあり、そこでは走査ミラ
ーは、ＰＣＢの水平方向または水平面に対して約４５°
の角度に向けられ、磁石はＰＣＢにほぼ平行な水平面に
置かれる。
【００２７】磁石４０は、走査ミラー３０を軸３６の回
りでの周方向往復動を反復的に繰り返させる駆動装置の
一部である。駆動装置は、図４に見られるように、ＰＣ
Ｂの穴に差し込まれる一対のピン４６を持つ電磁コイル
を含む。コイルは、ヨーク４２を支持するように取り付
けることができるボビンを有する。コイル４４は、ＰＣ
Ｂ上面またはわずか上方に置かれ、ピン４６を伝わる励
磁信号によって励磁されると、磁石のほぼ水平な磁気軸
と作用し合うほぼ垂直の電磁軸を生じる。励磁信号は、
周期的で、例えば正弦波或いは三角波状に向きを変え、
その結果、磁石４０、続いてハブ及び走査ミラーは、駆
動同波数で前後に振動させられる。
【００２８】走査ミラー３０の振動により、該ミラーに
入射するレーザービームは、読み取られる表示記号を横
切って掃引する。表示記号により散乱された光の一部
は、モジュールに戻り、例えば、走査ミラーから離れた
位置で該ミラーを迂回するところにあるシャシ上の隣接
区画部に取り付けられた、半円筒形の集光レンズ４８に
よって集光される。集光レンズの両面は、収差を最小に
抑え最大集光効果を得る曲率を有することが望ましい。
集光された光は、該レンズ４８の下にある光学的帯域フ
ィルター５０を通過し、好ましくはＰＣＢ上面に取り付
けられたフォトダイオード５２の形態のセンサの方に向
けられる。レンズ４８、フィルター５０及びフォトダイ
オード５２は、シャシに組み込む過程について、図５に
示されている。完成済み組立体は、図６で示す。
【００２９】フォトダイオードは、ＰＣＢ上面のフォト
ダイオードを取り付ける表面に表面端子５４を有する。
このように、フォトダイオードの直ぐ反対側のＰＣＢ下
面の領域は、信号処理回路５６ような追加的な電子回路
を支持するために利用できる。フォトダイオードがピン
（例えば、レーザー・ピン１２またはコイル・ピン４
６）を有する場合、ＰＣＢ下面の領域に、こうしたフォ
トダイオード・ピンを収納する必要があり、信号処理回
路５６またはそれ以外の回路は、他の場所に置かなくて
はならない。信号処理回路５６は、散乱光の検出に応答
してフォトダイオードにより発せられる電気信号を処理
するように作動する。電気信号はアナログ信号として発
生し、デジタル化され、任意に、読取られる表示記号を
表わすデータに復号される。
【００３０】追加的な回路のためにスペースが必要とさ
れる場合、コイル４４の直ぐ反対側のＰＣＢ下面の領域
は、ピン４６により占められる必要がなく、その代わり
として、表面接点を有するコイル４４を表面に設置して
もよい。同じことがレーザー・ピン１２にも当てはま
る。ＰＣＢ下面の残りの部分は、レーザー１０、コイル
４４及びフォトダイオード５２のための電力と制御回路
を収納するために使用される。任意に、無線通信により
ホストに電気信号を送信するために、特に処理後の電気
信号を送信するために高周波送信機とアンテナをＰＣＢ
に設けることができる。
【００３１】ＰＣＢにフォトダイオードの裸チップを取
り付けて、フォトダイオードのパッケージまたはハウジ
ングを省略することにより、余分の費用と寸法を省くこ
とができる。このいわゆる「チップオンボード」設計
は、フォトダイオードをより小型化し、パッケージのコ
ストを省く。
【００３２】位置に関する些細なエラーは、視界を誤っ
た方向にむけさせる原因となるので、フォトダイオード
は、正確に位置決めする必要がある。フォトダイオード
を配置しやすくし、視界条件を最小に抑えるために、シ
ャシは、開口部２８がフォトダイオードの感光面の真上
に位置するように製作される。フォトダイオードが完璧
に位置決めされなくとも、開口部を通して見える感光面
部分が視界の大きさ、形及び位置を決められるように、
感光面は、開口部よりも大きく作られる。開口部は、シ
ャシの重要部分であることから、集光レンズを基準とし
て正確に位置決めされ、次に集光レンズがレーザー１０
及び走査鏡３０を基準にして正確に位置決めされる。シ
ャシは、このように正確な光学的アラインメントをもっ
て全ての部品を支持する。そのために、シャシは、合成
プラスチック素材から精密に成型される。
【００３３】図６のモジュールは、ほぼ平行六面体の形
を有し、約８．８ｍｍ×９．８×５．７ｍｍの容積を占
める。ＰＣＢは、ほぼ９ｍｍ×１２ｍｍである。それ
は、非逆反射的な走査エンジン、即ち、戻りの散乱光が
走査ミラーを通過する経路を通って集められることのな
いエンジンにとっては非常にコンパクトである。集光領
域は、シャシの正面領域全体のほぼ半分である。
【００３４】図４に戻ると、鉄のような強磁性体から作
られた長い磁極片６０は、互いに間隔を空けて配置され
た一対の折り曲げ端部６２を有する。磁極片は、コイル
４４のボビンの下側にある溝６４にはめられ、ＰＣＢ上
面より上方でコイルに固定的に支えられる。磁極片の端
部６２は、磁石４０の磁極を磁気的に引き付け該磁石を
休止位置に付勢する。コイルが消磁されると、磁極及び
磁極片端部間の一定磁気引力により、磁石４０は自動的
に走査ミラーを休止位置に戻すことになる。この自動セ
ンタリングは、電気光学的調整の目的に役立つ。他のセ
ンタリング技術として、２つの別個の磁片即ち離して置
かれた別個の磁石を使用し、ローター磁石をそれらの間
にセンタリングする方法がある。
【００３５】図１０は、走査エンジンの変型を図示して
いる。反射ミラー２２及び合焦レンズ２４を別々の部品
として設計し、合焦レンズ２４を動かして調節できるよ
うにする代わりに、プリズム７０を採用することができ
る。プリズム７０は、４５°の角度に傾斜した反射面７
２を内側全面に有する。この変型では、レーザー１０を
その穴の中で動かして調節でき、望ましい位置に焦点を
合わせることができる。プリズムは、そこを通過するレ
ーザー光線を合焦するための光学材料から成る。
【００３６】図１１及び１２は、出射するレーザービー
ムと戻りの散乱光が、図１−１０の実施形態の場合のよ
うにほぼ横向きで、ＰＣＢ２０にほぼ垂直なそれぞれの
経路に沿うのではなく、ＰＣＢ２０にほぼ平行なそれぞ
れの経路に沿って進むという、さらにもう１つの変型を
図示している。
【００３７】同じ参照番号を用いて、図１１−１２の実
施形態は、レーザービームが、走査ミラー３０に当たる
前に反射ミラー２２に向けられ、さらに合焦レンズ２４
と開口絞り２６の絞り開口部２８を通るように、レーザ
ービームを射出するレーザー１０を図示している。走査
ミラー３０は、一対の間隔を空けて配置されているアー
ム７６に軸支される垂直軸７４の上端に取り付けられ
る。ハブ７８は軸７４に取り付けられる。永久磁石４０
は、ハブ７８の一方の側に取り付けられる。釣合錘８０
は、磁石４０の重さと釣り合うようにハブのもう片方の
側に取り付けられる。
【００３８】コイル４４は、その電磁軸がＰＣＢとほぼ
平行であり、磁石４０の磁気軸とは垂直であるように取
り付けられる。コイル４４が励磁されると磁石４０が振
動し、それにより、ハブ及び走査ミラー３０が振動させ
られ、この構造では走査ミラーは、ＰＣＢとほぼ平行な
向きに、入射するレーザービームを掃引させる。
【００３９】図１２に示すように、ＰＣＢとほぼ平行な
方向に表示記号から戻ってくる散乱光の一部は、一対の
円筒形の集光レンズ４８ａ、４８ｂによって集められ、
その後すぐに光フィルター５０によって濾波され、対に
なったフォトダイオード５２ａ、５２ｂによって検出さ
れる。強磁性体磁極片の端部６２は、上述したように、
磁石４０の向かい合う磁極を磁気的に引き付け、走査ミ
ラー３０を休止位置に戻す。
【００４０】各実施形態のコイル４４は、直径が棒磁石
４０の長さよりも小さい中央円形開口８２（図１２参
照）を有する。磁石４０は、その開口８２に入らないが
コイルに動作上接近して配置され、そのため、走査モジ
ュールのための非常にコンパクトな構成が可能となる。
【００４１】ＰＣＢの下側は、好ましくは単一集積回路
に組み込まれた、アナログとデジタル両方の回路を支持
する。この走査モジュール用のＰＣＢは非常に小さい
（９ｍｍ×１２ｍｍ）ため、これまで採用されてきたよ
うなアナログ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び独
立復号マイクロプロセッサ用のスペースはない。上述し
た各部品、或いは、２つまたはそれ以上が組み合わさっ
たものも、上述の種類とは異なる他の種類の構造のもと
で役立つ用途を見いだすことが可能である。
【００４２】磁気的にセンタリングされる走査ミラーを
備えたコンパクトな走査モジュールに関して具体的に図
示及び説明がなされているが、本発明は示されている詳
細に限定されることを意図するものではない。なぜなら
様々な改良及び構造変更は、いかなる点においても本発
明の意図から逸脱することなく成され得るからである。
【００４３】さらなる分析をすることなしに上述の事項
は、本発明の要旨を完全に明らかにするため、他者が現
在の知識を用いることで、従来の技術の見地からみて本
発明の一般的な或いは特定の態様に関する本質的特性を
相当に含む特徴を省略することなく、それを様々な用途
に速やかに適用することができる。そのため、こうした
適用は以下の請求項と同等の意味及び範囲内で理解され
るべきであり、かつ、そう意図されている。
【００４４】新規であると考え、特許権によって保護さ
れることを望んでいる事項は、請求項に記載している。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持部に取り付けたレーザー・ダイオードの分
解斜視図である。
【図２】支持部に取り付けたレーザー光学系の分解斜視
図である。
【図３】走査ミラー構造体の分解斜視図である。
【図４】支持部に取り付けた走査ミラー構造体、コイル
組立体及び磁極片の分解斜視図である。
【図５】支持部に取り付けた光検出器及び集光光学系の
分解斜視図である。
【図６】プリント回路基板上に取り付け組み立てた走査
エンジンの斜視図である。
【図７】図６の走査エンジンの断面図である。
【図８】図６の走査エンジンのもう１つの断面図であ
る。
【図９】図６の走査エンジンの平面図である。
【図１０】走査エンジンの変型の解体図である。
【図１１】図７に類似する、もう一つの走査エンジンの
別の実施形態である。
【図１２】図８に類似する、図１１の実施形態である。
【符号の説明】
１０・・・光源 １６・・・シャシ ２０・・・基板 ２２・・・反射ミラー ２４・・・合焦レンズ ３０・・・走査ミラー ３２・・・ハブ ４０・・・永久磁石 ４４・・・コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード エム シェパード アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11739 グレイト リヴァー プロヴォスト ア ヴェニュー 18 (72)発明者 マーク イー ドルジマラ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11725 コマック テリー レーン 42 Ｆターム(参考） 2H045 AB03 AB24 AB25 AB62 BA18 DA02 DA31 5B072 AA03 CC24 DD02 LL01 LL12 LL18

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる光反射度部分を有し、離れたター
    ゲット上に配置された表示記号を読み取るためのバーコ
    ード読取システムに使用される走査モジュールであっ
    て、 ａ）ほぼ平坦な基板と、それに直交する平坦な周辺側部
    を有する支持部とを含むほぼ矩形形状のモジュールと、 ｂ）光ビームを射出するために前記支持部に取り付けら
    れたレーザー光源と、 ｃ）該光源に対して間隔をもって前記支持部に取り付け
    られ、該光源からの光ビームを走査モジュールの外側の
    ビーム経路に沿って該基板にほぼ直交する方向に向ける
    ように位置決めされた走査ミラーと、 ｄ）該支持部の前記周辺側部と実質的に平行な走査パタ
    ーンで、読取る表示記号を横切って光ビームを移動させ
    るための駆動装置とｅ）前記ターゲットからの反射光を
    直接受けて、該反射光を電気信号に変換するための前記
    支持部に取り付けられたセンサと、を備えていることを
    特徴とする走査モジュール。
  2. 【請求項２】 前記支持部は、そのサイズが、ほぼ８．
    ８ｍｍ×９．８ｍｍ×５．７ｍｍであることを特徴とす
    る請求項１に記載のモジュール。
  3. 【請求項３】 光ビームは、その長さが、９．８ｍｍの
    前記周辺側部に平行に走査されることを特徴とする請求
    項２に記載のモジュール。
  4. 【請求項４】 前記駆動装置が、前記走査ミラーに力を
    伝えるために、励磁可能な電磁コイル駆動部材及び動作
    上それに接近した永久磁石式駆動部材を含み、それによ
    って軸線の回りを振動するように走査ミラーに動きを与
    え、走査ミラーに反射される光ビームが読み取られる表
    示記号上を掃引するようにすることを特徴とする請求項
    １に記載のモジュール。
  5. 【請求項５】 前記走査ミラーは軸に取り付けられ、前
    記駆動部材の一方は該軸に取り付けられ、前記駆動部材
    の他方が前記支持部に取り付けられたことを特徴とする
    請求項４に記載のモジュール。
  6. 【請求項６】 前記軸が回転可能に前記支持部に固定さ
    れることを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
  7. 【請求項７】 磁石式駆動部材が該軸に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
  8. 【請求項８】 ほぼ平坦な前記基板は、前記レーザー光
    源及び前記センサが取り付けられたプリント回路基板で
    あることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
  9. 【請求項９】 前記レーザー光源から前記走査ミラーに
    光ビームを反射するための反射ミラーをさらに含むこと
    を特徴とする請求項１に記載のモジュール。
  10. 【請求項１０】 電気光学的に表示記号を読取るための
    読取装置に使用される走査モジュールであって、 ａ）支持部と、 ｂ）該支持部に取り付けられるほぼ平坦な基板と、 ｃ）該支持部に取り付けられ、該基板にほぼ垂直な方向
    にレーザービームを射出するように動作するレーザー光
    源と、 ｄ）振動運動可能に該支持部に取り付けられた走査ミラ
    ーと、 ｅ）レーザービームの向きを変え、該レーザービームを
    該走査ミラーに向け、そこから表示記号に向けて反射さ
    せるようにするために該支持部に取り付けられた光学的
    手段と、 ｆ）走査ミラーを振動させ、表示記号を横切ってレーザ
    ービームを掃引させてそこから散乱させられるようにす
    るための前記支持部の駆動装置と、 ｇ）表示記号からの散乱光を検出し、検出される散乱光
    に対応して表示記号を示す電気信号を発生させるための
    センサと、を備えていることを特徴とするモジュール。
  11. 【請求項１１】 前記基板は、プリント回路基板である
    ことを特徴とする請求項１０に記載のモジュール。
  12. 【請求項１２】 前記プリント回路基板は穴を有し、レ
    ーザー光源は、該穴の中に差し込まれたピンを有するこ
    とを特徴とする請求項１１に記載のモジュール。
  13. 【請求項１３】 前記光学的手段が、レーザー光線の向
    きを９０°まで変えるための反射ミラー及び前記走査ミ
    ラーから離れた位置にある焦点に該レーザービームを合
    焦させるように動作する合焦要素と絞り開口部を含むこ
    とを特徴とする請求項１０に記載のモジュール。
  14. 【請求項１４】 前記合焦要素は、調節された位置まで
    前記支持部の上を移動するように取り付けられ、前記調
    節位置に固定されることを特徴とする請求項１３に記載
    のモジュール。
  15. 【請求項１５】 前記反射ミラーは、前記光源と前記合
    焦要素間に取り付けられることを特徴とする請求項１３
    に記載のモジュール。
  16. 【請求項１６】 前記駆動装置は、軸線の回りで振動可
    能なハブを含み、前記走査ミラーは、前記ハブと連動し
    て振動するように該ハブに取り付けられ、前記駆動装置
    は、前記走査ミラーと連動して振動するように該ハブに
    取り付けられた永久磁石を含むことを特徴とする請求項
    １０に記載のモジュール。
  17. 【請求項１７】 前記永久磁石は磁気軸を有し、前記駆
    動装置は前記基板に取り付けられ、前記走査ミラーの休
    止位置において該磁気軸にほぼ垂直に延びている電磁軸
    を有する励磁可能な電磁コイルを含むことを特徴とする
    請求項１６に記載のモジュール。
  18. 【請求項１８】 前記コイルは、前記永久磁石の長さよ
    り小さい直径の中央環状開口を有し、さらに該永久磁石
    は、振動運動中に、常に前記コイルの前記開口の外側に
    あることを特徴とする請求項１７に記載のモジュール。
  19. 【請求項１９】 前記コイルの消磁により走査ミラーを
    中央の休止位置に置くようにするための、永久磁石の磁
    気軸に沿って間隔をもって位置する一対の磁極片部を含
    む手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記
    載のモジュール。
  20. 【請求項２０】 前記センサは、前記基板に取り付けら
    れた光検出器と前記走査ミラーを迂回して散乱光を直接
    集め前記光検出器に向ける集光装置を含むことを特徴と
    する請求項１０に記載のモジュール。
  21. 【請求項２１】 前記基板はプリント回路基板であり、
    前記光検出器はプリント回路基板の一表面に取り付けら
    れており、該プリント回路基板の該一表面で電気接続を
    行う表面装着コネクタを有することを特徴とする請求項
    ２０に記載のモジュール。
  22. 【請求項２２】 前記支持部は、約８．８ｍｍ×９．８
    ｍｍ×５．７ｍｍの容積を占め、平行六面体の形を持つ
    ことを特徴とする請求項１０に記載のモジュール。
  23. 【請求項２３】 前記基板は、主表面を有するプリント
    回路基板であり、前記駆動装置は電磁コイルを含み、前
    記センサは光検出器を含み、前記レーザー光源、前記コ
    イル及び前記光検出器は、全てが前記主表面に取り付け
    られたことを特徴とする請求項１０に記載のモジュー
    ル。
  24. 【請求項２４】 前記プリント回路基板の前記主表面の
    反対側のもう片方の面に取り付けられた電気信号処理の
    ための信号処理回路をさらに備えていることを特徴とす
    る請求項２３に記載のモジュール。
  25. 【請求項２５】 前記プリント回路基板のもう片方の面
    に、前記レーザー光源、前記コイル及び前記光検出器に
    電力を供給するための電力回路を備えていることを特徴
    とする請求項２４に記載のモジュール。
  26. 【請求項２６】 前記光学的手段は、前記レーザービー
    ムの向きを９０°だけ変えるための全反射内壁を有する
    プリズムを含み、前記プリズムは、前記走査ミラーから
    離れた焦点位置にレーザービームを合焦させる合焦材料
    から成ることを特徴とする請求項１０に記載のモジュー
    ル。
  27. 【請求項２７】 表示記号を電気光学的に読取る読取装
    置において、可動な走査ミラーを休止位置まで戻すため
    の装置であって、 ａ）支持部と、 ｂ）振動運動するように該支持部に取り付けられるハブ
    及び該ハブと連動するように該ハブに取り付けられる走
    査ミラーと、 ｃ）前記ハブと連動するように該ハブに取り付けられ、
    磁気軸を有する永久磁石と、 ｄ）休止位置において前記磁気軸に対し電磁軸がほぼ垂
    直になるように前記支持部に取り付けられた励磁可能な
    電磁コイルと、 ｅ）前記永久磁石の磁気軸に沿って間隔をもって固定配
    置された一対の磁極部と、からなり、前記永久磁石は、
    前記コイルの消磁により、走査ミラーを前記休止位置に
    戻すような極性を有することを特徴とする装置。
  28. 【請求項２８】 前記支持部は、電磁軸が該プリント回
    路基板の平面に対してほぼ垂直になるように平面内に置
    かれたプリント回路基板を含むことを特徴とする請求項
    ２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記支持部は、電磁軸が該プリント回
    路基板の平面とほぼ平行になるように平面内に置かれた
    プリント回路基板を含むことを特徴とする請求項２７に
    記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記磁極部が前記磁極片の両端部にあ
    ることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 バーコード記号を読み取る装置であっ
    て、 ａ）支持部と、 ｂ）レーザービームを射出するための該支持部上のレー
    ザー・ダイオードと、 ｃ）前記支持部の外側にあるバーコード記号に向けて前
    記光ビームを反射する走査ミラーと、 ｄ）該走査ミラーを支持し取り付けるためのホルダー
    と、 ｅ）励磁可能な電磁コイル式駆動部材と前記走査ミラー
    及び前記ホルダーに軸線の回りで振動する動きを生じさ
    せる力を前記ホルダーに伝え、それにより、該走査ミラ
    ーから反射される光ビームが読み取られる記号上を掃引
    するようにする永久磁石式駆動部材とを含む駆動装置
    と、を備えることを特徴とする装置。
  32. 【請求項３２】 前記駆動部材の一方が前記ホルダーに
    取り付けられ、前記駆動部材のもう片方が支持部に取り
    付けられていることを特徴とする請求項３１に記載の装
    置。
  33. 【請求項３３】 前記ホルダーは、前記支持部に回転可
    能に固定されている軸に取り付けられていることを特徴
    とする請求項３１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記磁石式駆動部材は、前記ホルダー
    に取り付けられていることを特徴とする請求項３２に記
    載の装置。
  35. 【請求項３５】 表示記号の方に光を向けることによっ
    て、かつ、表示記号から戻ってくる反射光を集めること
    によって、異なる光反射度の部分を有する表示記号を走
    査する方法であって、 ａ）第１及び第２の走査端部位置間で交互に行われる周
    方向角振動運動の平衡位置に保持されたホルダーに永久
    磁石を含む走査部品を取り付け、 ｂ）前記走査部品を平衡位置に付勢するために、前記永
    久磁石と磁気的に作用し合うセンタリング部品を支持部
    に設け、 ｃ）前記第１及び第２の走査端部位置間で、該走査部品
    を角振動させるために、交互に第１及び第２の周方向に
    該走査部品を電磁的に駆動する、ステップからなること
    を特徴とする方法。
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