JP2003008052A - 投受光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子、受光素子、光学系を一体に構成可
能にすることで部品点数を低減し、しかも発光素子と受
光素子とを被照射対象に対面させて並設する必要をなく
すことで、小型化が可能になる投受光デバイスを得る。 【解決手段】 投受光デバイス３１において、投光方向
と受光方向とが逆方向となるように背合わせにした発光
素子４１と受光素子とを内設し且つ発光素子４１の前方
に投光レンズを備えた投受光パッケージ３３と、開口部
６１を有する有底筒状に形成され、受光素子が内部空間
５９を向くようにして投受光パッケージ３３を内周面か
ら離間させて開口部６１の中央に支持するハウジング５
７と、受光素子に対面させてハウジング５７の底面に配
設した凹面状の受光素子用集光ミラー６７とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーコード読み取
り用の投受光デバイスに関し、特に、発光素子及び受光
素子と、それに必要な光学系とを一体に収容して小型化
を可能にする改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、店舗や工場等の多くでは、デジタ
ル情報を表すバーコードを物品に付し、これを光学的に
走査して情報を読み取ることで、商品の販売管理や製品
の生産管理等を行っている。一般にこの種のバーコード
は、バーコードに光を照射し、その反射光の強弱を光電
変換することで、その検出信号の組み合わせから情報を
読み取る。

【０００３】すなわち、図５の概念図に示すように、発
光素子１からの光を発光レンズ３で絞り、この光をスキ
ャンミラー５のミラー７で反射し、被照射対象であるバ
ーコード９に照射する。バーコード９の全域に亘って光
を照射する為、ミラー７を揺動させる。揺動は、ミラー
７に取り付けたマグネット１１を駆動コイル１３内に嵌
挿し、駆動コイル１３に例えば一定周期で正負の電流を
流すことで、駆動コイル１３に対しマグネット１１を吸
着・反発させ、揺動支点１５を支軸にしてミラー７を揺
動させる。

【０００４】一方バーコード９面に照射した光は、乱反
射しながらもバーコードの白黒による光量変化をもって
再びミラー７に戻り、そこで反射された光は集光レンズ
１７により集光され、受光素子１９により光量変化を電
気的に変換して出力する。尚、読み取り精度向上の為、
受光素子１９の前面にはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２１を設けて発光光周波数以外の不要な光の採光を防止
している。

【０００５】斯かる読み取り方式を装置化したものとし
て図６に示すバーコード読み取り用の光学ユニットが提
供されている。この光学ユニットの構成は、図例の如
く、発光素子１と発光レンズ３とをハウジング２５内に
収めた発光機構Ａと、受光素子１９と受光レンズ１７、
ＢＰＦ２１をハウジング２７内に収めた受光機構Ｂとを
基板２９に搭載する。各ハウジング２５、２７内での電
気的接続はワイヤボンディングなどにより行われる。そ
して揺動支点１５を中心にスキャンミラー５のミラー７
を揺動可能に配置している。そしてこれら、発光機構
Ａ、受光機構Ｂ及びスキャンミラー５は図示しないフレ
ーム内に収められてバーコード読み取り用光学ユニット
として形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たバーコード読み取り用光学ユニットは、発光素子、発
光レンズをケーシングに収めた発光機構Ａと、受光素
子、受光レンズをケーシングに収めた受光機構Ｂとを別
々に構成していたため、部品点数が多くなるのに加え、
発光素子と受光素子とを被照射対象に対面させて並設す
る必要があるため、大きな搭載スペースが必要になり、
装置全体の小型化に限界があった。また、発光素子と受
光素子とを並設していたので、投光ポイントと、集光ゾ
ーンのセンターとにずれが生じ、近接した被照射対象に
は集光効率が低下し、感度が低下することから、読み取
りが不安定になる問題があった。さらに、発光機構と、
受光機構とを別々に構成していたので、双方の位置を調
整しながら位置決め固定を行わなければならず、位置調
整精度を高めることが困難であった。本発明は上記状況
に鑑みてなされたもので、発光素子、受光素子、光学系
を一体に構成可能にすることで部品点数を低減し、しか
も発光素子と受光素子とを被照射対象に対面させて並設
する必要をなくすことで、小型化が可能になり、さら
に、近接した被照射対象に対しても集光効率の低下しな
い投受光デバイスを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の投受光デバイスは、投光
方向と受光方向とが逆方向となるように背合わせにした
発光素子と受光素子とを内設し且つ前記発光素子の前方
に投光レンズを備えた投受光パッケージと、開口部を有
する有底筒状に形成され、前記受光素子が内部空間を向
くようにして該投受光パッケージを内周面から離間させ
て前記開口部の中央に支持するハウジングと、前記受光
素子に対面させて該ハウジングの底面に配設した凹面状
の受光素子用集光ミラーとを具備したことを特徴とす
る。

【０００８】この投受光デバイスでは、発光素子の光が
ハウジングの開口から直接出射し、被照射対象に照射さ
れる。他方、被照射対象からの戻り光はハウジングの開
口部に取り込まれた後、受光素子用集光ミラーによって
反射集光させて受光素子に取り込まれる。つまり、略同
一の光軸上で出射光と戻り光との光束が進むことにな
り、一つの開口部を設けたハウジングでの投受光が可能
になる。これにより、発光素子と受光素子とを被照射対
象に対面させて並設する必要がなくなり、デバイスを少
ない部品点数で、軽量に、しかも小型に構成できる。ま
た、これによりコストの低減も可能となる。さらに、投
光ポイントを集光ゾーンのセンターに配置できるので、
近接した被照射対象に対しても効率の良い集光が行え、
感度の高い安定した読み取りが可能になる。そして、光
学系を一体構造化できるので、位置調整精度を向上さ、
位置調整の無調整化も可能になる。

【０００９】請求項２記載の投受光デバイスは、ダイパ
ッドの表裏面に、前記発光素子と前記受光素子とを背合
わせとなるように実装し、前記投受光パッケージの壁部
を貫通して該投受光パッケージの両側面から複数のリー
ドを突設し、前記投受光パッケージの内部で露出する該
リードのそれぞれに前記発光素子と前記受光素子とのそ
れぞれの電極を接続したことを特徴とする。

【００１０】この投受光デバイスでは、投受光パッケー
ジの壁部を貫通して、投受光パッケージの両側面から複
数のリードが突出する。投受光パッケージは、この両側
面から突出したリードの両端が支持されることで、保持
が可能となる。また、内部のリードに、発光素子と受光
素子の各電極を接続することで、投受光パッケージ内の
発光素子、受光素子の電極が外部へ導出されることにな
る。つまり、リードは、投受光パッケージを支持する構
造部材と、電極を導出する配線部材との両方の部材とし
て作用することになる。

【００１１】請求項３記載の投受光デバイスは、前記受
光素子用集光ミラーが、前記ハウジングの底面に形成し
た凹面に、金属薄膜を蒸着して成ることを特徴とする。

【００１２】この投受光デバイスでは、ハウジングの底
面に形成した凹面に、金属薄膜を蒸着することで、ハウ
ジングの底面が凹面状の鏡、すなわち、受光素子用集光
ミラーとなる。ハウジングの底面に形成する凹面は、ハ
ウジングの成形と同時に成形できるので、ハウジング各
部位と焦点位置との相対位置が高精度に定まることにな
る。これにより、別体の凹面鏡部材を使用及び取り付け
せずに、高精度な受光素子用集光ミラーが簡単に形成で
きる。

【００１３】請求項４記載の投受光デバイスは、前記投
受光パッケージの内部収容空間を前記ダイパッドによっ
て前部収容室と後部収容室とに仕切り、前記両側面の一
方の側面から突出する前記リードを該前部収容室のみに
露出させて前記発光素子に接続し、前記両側面の他方の
側面から突出する前記リードを該後部収容室のみに露出
させて前記受光素子に接続したことを特徴とする。

【００１４】この投受光デバイスでは、投受光パッケー
ジの内部収容空間をダイパッドによって前部収容室と後
部収容室とに仕切ることにより、前部収容室に設けた発
光素子からの光が投受光パッケージ内で確実に遮蔽され
て、投受光パッケージ内部を後方へ通過して受光素子用
集光ミラーに入射して外乱となることがない。また、発
光素子に接続するリードは発光素子を配設した前部収容
室のみに露出し、受光素子に接続するリードは受光素子
を配設した後部収容室のみに露出するので、狭い収容空
間内においての発光素子用リードと、受光素子用リード
との絶縁性が高まる。

【００１５】請求項５記載の投受光デバイスは、前記ハ
ウジングの開口部端面に、前記投受光パッケージの両側
面から突出した前記リードの嵌入する切欠を形成し、該
切欠に前記リードを嵌入することで該リードを介して前
記投受光パッケージを前記ハウジングの開口部中央に支
持したことを特徴とする。

【００１６】この投受光デバイスでは、投受光パッケー
ジの両側面から突出させたリードを、ハウジングの開口
部端面に形成した切欠に嵌入することで、投受光パッケ
ージの移動が規制でき、ハウジング開口部に対して投受
光パッケージが位置決めできる。これにより、受光素子
用集光ミラーの焦点位置と、受光素子とを容易且つ確実
に一致させることができ、これらの位置決め調整の無調
整化が可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る投受光デバイ
スの好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明に係る投受光デバイスの平面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図であ
る。

【００１８】本発明に係る投受光デバイス３１は、図１
に示すように、その中央部に、投受光パッケージ３３を
有している。投受光パッケージ３３の内部にはダイパッ
ド３５を設けてあり、ダイパッド３５は投受光パッケー
ジ３３の内部収容空間を前部収容室３７と後部収容室３
９とに仕切っている。この前部収容室３７はダイパッド
３５の前面に実装した発光素子４１を収容し、後部収容
室３９は、ダイパッド３５の後面に実装した受光素子４
３を収容している。つまり、投受光パッケージ３３は、
図２に示すように、投光方向と受光方向とが逆方向とな
るように、ダイパッド３５に背合わせに配設した発光素
子４１と受光素子４３とを内部に有している。なお、発
光素子４１は、レーザ出力を所定量にコントロールする
ためのモニター用ＰＤを備えている。

【００１９】投受光パッケージ３３は、図３に示すよう
に、壁部４５を貫通して両側面から突出する複数（本実
施の形態では、左右の側面から各三本ずつ合計六本）の
リード４７を有している。一方の側面から突出する三本
のリード４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、前部収容室３７の
みに露出して、発光素子４１の各電極にボンディングワ
イヤ４９によって接続されている。他方の側面から突出
する三本のリード４７ｄ、４７ｅ、４７ｆは、後部収容
室３９のみに露出して、受光素子４３の各電極にボンデ
ィングワイヤ５１によって接続されている。つまり、投
受光パッケージ３３は、発光素子４１、受光素子４３の
電極がリード４７を介して外部へ導出されている。

【００２０】ダイパッド３５は、投受光パッケージ３３
の内部収容空間を前部収容室３７と後部収容室３９とに
仕切ることにより、前部収容室３７に設けた発光素子４
１からの光が投受光パッケージ３３内で確実に遮蔽され
て、投受光パッケージ３３の内部を後方へ通過しないよ
うになっている。また、発光素子４１に接続するリード
４７ａ、４７ｂ、４７ｃは発光素子４１を配設した前部
収容室３７のみに露出し、受光素子４３に接続するリー
ド４７ｄ、４７ｅ、４７ｆは受光素子４３を配設した後
部収容室３９のみに露出するので、狭い収容空間内にお
いても発光素子用リード４７ａ、４７ｂ、４７ｃと、受
光素子用リード４７ｄ、４７ｅ、４７ｆとの絶縁性を高
めることができる。

【００２１】投受光パッケージ３３は、外殻が角筒状の
パッケージ５３となる。パッケージ５３の光出射側の開
口部（すなわち、前部収容室３７の開口部）には、投光
レンズ５５を組み込む嵌合形状部が形成されている。投
光レンズ５５は、この嵌合形状部の軸線方向にスライド
して、必要な焦点調整を行った後、外周を接着して嵌合
形状部に嵌着する。これにより、発光素子４１と投光レ
ンズ５５との光軸及び焦点を容易且つ確実に一致させる
ことができるようになっている。

【００２２】この投受光パッケージ３３は、樹脂材料等
からなるハウジング５７により支持される。ハウジング
５７は、円柱形状の内部空間５９を有し、その一端を開
口部６１として開口させ有底筒状に形成される。ハウジ
ング５７は、受光素子４３が内部空間５９を向くように
して、投受光パッケージ３３を内周面から離間させて開
口部６１の中央に支持する。つまり、投受光パッケージ
３３の外周と、ハウジング５７の内周との間は、戻り光
を取り込むための環状の間隙となっている。

【００２３】ハウジング５７は、開口部端面６３に、投
受光パッケージ３３の両側面から突出したリード４７の
嵌入する切欠６５を有している。投受光パッケージ３３
は、リード４７をこの切欠６５に嵌入することで、リー
ド４７を介してハウジング５７の開口部中央に支持され
る。このようにして開口部中央に支持した投受光パッケ
ージ３３は、移動が規制され、ハウジング開口部に対し
て位置決めされる。つまり、リード４７は、投受光パッ
ケージ３３を支持する構造部材と、電極を導出する配線
部材との両方の部材として作用することになる。

【００２４】ハウジング５７は、投受光パッケージ３３
の受光素子４３に対面する凹面状の受光素子用集光ミラ
ー６７を内部空間５９の底部に有する。この受光素子用
集光ミラー６７は、内部空間５９の底部を凹面状に成形
し、その表面に銀、アルミニウムなどの金属薄膜や誘電
体多層膜を蒸着することにより構成することができる。
このようにハウジング５７と受光素子用集光ミラー６７
とを同時に成形すれば、ハウジング各部位（例えば切欠
６５）と、受光素子用集光ミラー６７の焦点位置との相
対位置精度を高めることができる。すなわち、別途の凹
面鏡部材を使用及び取り付けせずに、高精度な受光素子
用集光ミラーが簡単に形成できる。なお、受光素子用集
光ミラー６７は、別体に形成した凹面鏡を底面に固着す
るものであっても勿論よい。

【００２５】図４は本発明に係る投受光デバイスの動作
説明図である。このように構成した投受光デバイス３１
では、発光素子４１が、図示しない発光駆動回路により
発光すると、その光が投光レンズ５５により集束されて
出射される。この光は、スキャンミラー６９のミラー７
１で反射し、図示しないバーコードを照射する。バーコ
ードの全域に亘って光を照射する為、ミラー７１を揺動
させる。

【００２６】バーコード面に照射した光は、乱反射しな
がらもバーコードの白黒による光量変化をもって再びミ
ラー７１に戻り、そこで反射された光はハウジング５７
の開口部６１から内部空間５９へと進入する。ハウジン
グ５７内に進入した戻り光は、受光素子用集光ミラー６
７に入射して集束され、これを受光素子４３が受光す
る。受光素子４３は、この光を光電変換し、バーコード
のパターンを電気信号としてリード４７ｄ、４７ｅ、４
７ｆへ出力する。この出力信号は、図示しないコンピュ
ータに送られて処理され、バーコード情報が解読される
ことになる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る投受光デバイスによれば、発光素子と受光素子とを背
合わせにして投受光パッケージに内設し、この投受光パ
ッケージを、受光素子が内部空間を向くようにしてハウ
ジングの開口部中央に支持し、且つハウジングの底面
に、受光素子用集光ミラーを受光素子に対面させて設け
たので、発光素子の光はハウジングの開口から直接出射
し、戻り光はハウジングの開口部に取り込まれた後、受
光素子用集光ミラーによって反射集光させて受光素子に
取り込むことができる。つまり、略同一の光軸上で出射
光と戻り光との光束が進むことになり、一つの開口部を
設けたハウジングでの投受光が可能になる。この結果、
発光素子と受光素子とを被照射対象に対面させて並設す
る必要がなくなり、デバイスを少ない部品点数で、軽量
に、しかも小型に構成できる。また、これによりコスト
の低減も可能となる。さらに、投光ポイントを集光ゾー
ンのセンターに配置できるので、近接した被照射対象に
対しても効率の良い集光が行え、感度の高い安定した読
み取りを実現することができる。そして、光学系を一体
構造化できるので、位置調整精度を向上させたり、位置
調整の無調整化も可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投受光デバイスの平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】本発明に係る投受光デバイスの動作説明図であ
る。

【図５】従来の光読み取り方式を説明する概念図であ
る。

【図６】従来のバーコード読み取り用光学装置の断面図
である。

【符号の説明】

３１…投受光デバイス、３３…投受光パッケージ、３５
…ダイパッド、３７…前部収容室、３９…後部収容室、
４１…発光素子、４３…受光素子、４５…壁部、４７…
リード、５５…投光レンズ、５７…ハウジング、５９…
内部空間、６１…開口部、６３…端面、６５…切欠、６
７…受光素子用集光ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新沢 滋 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2H045 AB01 BA02 BA18 DA31 5B072 AA03 CC24 DD02 LL07 LL11 LL18 5F088 BB06 JA12 JA20 5F089 BA02 BB02 BC15 BC23 BC24 CA04 GA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光方向と受光方向とが逆方向となるよ
   うに背合わせにした発光素子と受光素子とを内設し且つ
   前記発光素子の前方に投光レンズを備えた投受光パッケ
   ージと、開口部を有する有底筒状に形成され、前記受光
   素子が内部空間を向くようにして該投受光パッケージを
   内周面から離間させて前記開口部の中央に支持するハウ
   ジングと、前記受光素子に対面させて該ハウジングの底
   面に配設した凹面状の受光素子用集光ミラーとを具備し
   たことを特徴とする投受光デバイス。
2. 【請求項２】 ダイパッドの表裏面に、前記発光素子と
   前記受光素子とを背合わせとなるように実装し、 前記投受光パッケージの壁部を貫通して該投受光パッケ
   ージの両側面から複数のリードを突設し、前記投受光パ
   ッケージの内部で露出する該リードのそれぞれに前記発
   光素子と前記受光素子とのそれぞれの電極を接続したこ
   とを特徴とする請求項１記載の投受光デバイス。
3. 【請求項３】 前記受光素子用集光ミラーが、前記ハウ
   ジングの底面に形成した凹面に、金属薄膜を蒸着して成
   ることを特徴とする請求項１記載の投受光デバイス。
4. 【請求項４】 前記投受光パッケージの内部収容空間を
   前記ダイパッドによって前部収容室と後部収容室とに仕
   切り、 前記両側面の一方の側面から突出する前記リードを該前
   部収容室のみに露出させて前記発光素子に接続し、 前記両側面の他方の側面から突出する前記リードを該後
   部収容室のみに露出させて前記受光素子に接続したこと
   を特徴とする請求項２記載の投受光デバイス。
5. 【請求項５】 前記ハウジングの開口部端面に、前記投
   受光パッケージの両側面から突出した前記リードの嵌入
   する切欠を形成し、 該切欠に前記リードを嵌入することで該リードを介して
   前記投受光パッケージを前記ハウジングの開口部中央に
   支持したことを特徴とする請求項２記載の投受光デバイ
   ス。