JP2740687B2 - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP2740687B2 JP2151354A JP15135490A JP2740687B2 JP 2740687 B2 JP2740687 B2 JP 2740687B2 JP 2151354 A JP2151354 A JP 2151354A JP 15135490 A JP15135490 A JP 15135490A JP 2740687 B2 JP2740687 B2 JP 2740687B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光走査装置に関するものであり、例えば、複
数列のバーコードの光学的情報を読取るラスタスキャン
式のバーコードリーダに用いられるものである。
〔従来の技術〕
近年、販売時点管理システム(POS)の入力端末機と
して、或いは工場自動化(FA)における製品管理自動化
の装置端末機として、情報読取り装置(例えば、バーコ
ードリーダ)が多用されつつある。
このバーコードリーダには、特に複数列のバーコード
の光学的情報を読取る装置として、ラスタスキャン式の
バーコードリーダがある。
従来、このラスタスキャン式のバーコードリーダで
は、バーコード紙面に対して縦方向(鉛直方向)の走査
用ミラーと、横方向(水平方向)の走査用ミラーとに、
それぞれ専用の駆動機構を設置して、各走査用ミラーを
駆動することにより、走査光をラスタ状に形成するもの
がある(例えば、特開昭63−269263号公報)。
また、横方向の走査を行うために用いられるポリゴン
ミラー(多角形状)において、ポリゴンミラーの各鏡面
を傾けて配置し、ポリゴンミラーを回転させることによ
り、縦方向の走査をも行うものがある(特公平1−3123
5号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上述した従来のものでは、以下のような問
題が生じてしまう。
即ち、縦方向および横方向の走査用ミラーに、それぞ
れ専用の駆動機構を設置したものでは、構造が複雑化
し、かつ2つの走査用ミラーと2つの駆動機構とを必要
とするために体格が大きくなってしまうという問題があ
る。
また、ポリゴンミラーの鏡面を傾けて配置し、横方向
に加えて縦方向の走査をも行うものについては、ポリゴ
ンミラーの鏡面数によって、縦方向の走査線本数が限定
されてしまうという問題がある。なぜならポリゴンミラ
ーの場合、1枚の鏡面にて1本の横方向走査が行われる
ので、各々の鏡面には、この横方向走査のために、ある
程度の大きさを有する面積が必要となる。それ故、ポリ
ゴンミラーの形状により、ポリゴンミラーの鏡面数は限
定されてしまい、そのため縦方向の走査線本数が限定さ
れてしまうからである。
そこで本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたもの
であり、光源より照射された光を複数の走査光に形成
し、かつ装置の小型化を可能とするを光走査装置を提供
することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
そのため本発明は、 光を照射する光源と、 第1の軸を回転軸として第1の回転方向に、および前
記第1の軸に垂直な第2の軸を回転軸として第2の回転
方向に回動自在に設けられ、前記光源より照射された光
を走査対象へ反射する、1つの反射手段と、 回動自在に設けられ、回動することにより、前記反射
手段を前記第1の回転方向と前記第2の回転方向とに連
動して同時に揺動させて、前記光源より照射された光を
複数の走査光に形成する走査光形成手段と、 この走査光形成手段を回動させる、1つの駆動手段
と、 を備えることを特徴とする光走査装置を採用するもの
である。
〔作用〕
上記構成により、反射手段は、第1の回転方向とその
方向に垂直な第2の回転方向とに回動自在に設けられ、
光源より照射された光を光学的情報が記載された対象物
上へ反射する。また、走査光形成手段は、回動すること
により、反射手段を第1の回転方向と第2の回転方向と
に揺動させて、光源より照射された光を複数の走査光に
形成する。
故に、ポリゴンミラーを用いることなく、上記反射手
段と上記走査光形成手段とによって、光源より照射され
た光を複数の走査光に形成することができるので、1つ
の反射手段と1つの走査光形成手段という簡素な構成に
て、複数の走査光(例えば、ラスタ走査光)を形成する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明においては、1つの反射手段
と1つのラスタ形成手段という簡素な構成にて、複数の
走査光(例えば、ラスタ走査光)を形成することができ
るので、複数の走査光を形成する光走査装置を小型化す
ることができるという優れた効果がある。
またポリゴンミラーを用いていないので、各鏡面の面
積により縦方向の走査線本数が限定されてしまうという
問題を解消することができるという優れた効果がある。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
この実施例では、本発明装置をラスタスキャン式のバ
ーコードリーダに適用した場合について説明する。
第1図は本発明装置の一実施例を示すバーコードリー
ダの内部構成図、第2図は第1図に示されたバーコード
リーダのII−II断面図、第3図は第1図および第2図で
示されたバーコードリーダの外観図である。
第3図において、バーコードリーダ1は、据え置き型
の形状をしており、読み取り窓1aより、レーザ光をバー
コードへ照射し、またバーコードからの反射光をバーコ
ードリーダ1内部へ入射している。
次に、第1図および第2図において、上記バーコード
リーダ1の内部は以下のように構成されている。
走査光形成手段を構成するミラー駆動部2は、駆動伝
達部7aを介して回転駆動力を供給するモータ(駆動手段
を構成する)7と接合され、このモータ7から回転駆動
力を得て、反射手段を構成する走査用ミラー6を駆動し
ている。
走査用ミラー6は、2方向(縦方向と横方向)の回転
軸を有する構成となっている。そして、ミラー駆動部2
がモータ7から回転駆動力を得ることによって、走査用
ミラー6は各方向に回転作動して、第8図に示すような
ラスタ走査線をバーコード9上に形成することができ
る。
なお、ミラー駆動部2および走査用ミラー6の詳細に
ついては、後述するものとする。
光源を構成するレーザユニット3は、ベース5に設け
られた支持部材5aに支持され、ベース5に対して垂直に
レーザ光301を照射している。またレーザユニット3内
部には、図示されない集光用レンズが設けられており、
この集光用レンズによって、レーザ光301は走査用ミラ
ー6を介した後、バーコード9上で集光される。
信号受光ユニット4は、走査用ミラー6を介して、こ
の反射光302を受光する。そしてこの受光した反射光302
の光強度に応じて光電変換を行い、この光電変換により
得たアナログ信号をデジタル信号化した後データ変換
し、このデータ変換信号を図示されないPOS等に出力し
て、バーコード9の光学的情報を読み取っている。
なお、この信号受光ユニット4内部は、第7図に示さ
れているように、反射光302を受光素子4bへ集光する光
学系レンズ4a、反射光302の光強度に応じて光電変換を
行う受光素子(例えばCCDイメージセンサ)4b、光電変
換された電気信号(アナログ信号)に対して増幅を行う
増幅回路4c、増幅された電気信号に対して2値化処理
(デジタル信号化)を施す2値化回路4d、および2値化
処理を施された電気信号に対してデータ変換を行うデコ
ーダ回路4eで構成されている。
つまり、受光した反射光302に電気的処理を施してデ
ジタル信号化した後データ変換し、このデータ変換信号
を図示されないPOS等に出力している。
ベース5は、上述したように支持部材5aを有してい
る。そしてベース5上には、ミラー駆動部2、走査用ミ
ラー6、およびレーザユニット3より出力されたレーザ
光301を走査用ミラー6へ反射する小型ミラー8が設置
され、一方ベース5下には、レーザユニット3、信号受
光ユニット4、およびモータ7が設置されている。
次に、ミラー駆動部2および走査用ミラー6の詳細な
構成、作動について説明する。
第4図は、ミラー駆動部2および走査用ミラー6の詳
細図である。
第4図において、走査用ミラー6は、可動ミラー6a、
フレーム6b、および軸受け6cにより構成されている。
可動ミラー6aは長方形の平板状を成しており、H−H
軸(第2の軸)を回転軸として、フレーム6bに対して横
方向に回転自在に設けられている。
そして、その裏面(鏡面の反対面)には、第6図
(1)、(2)に示すように、N極を外側に向けて配置
した2つの磁石2dが、H−H軸に対して対象であり、か
つ後述する縦方向の回転軸であるV−V軸(第1の軸)
と同じ高さに設けられている。このH−H軸を回転軸と
して可動ミラー6aが回転作動すると、ラベル10上の走査
線は横方向(バーコード9のバーに対して垂直方向)に
走査される。
フレーム6bは可動ミラー6aの周囲を覆うような形状を
しており、その長手方向の内側面中心部には、図示され
ない軸受けが設けられ、可動ミラー6aがフレーム6b内を
自由に回転できるように構成されている。そしてこのフ
レーム6bは、V−V軸を回転軸として、ベース5に固定
された軸受け6cに回転自在に設けられている。このV−
V軸を回転軸としてフレーム6bが回転作動すると、ラベ
ル10上の走査線は縦方向(バーコード9のバーに対して
平行方向)に走査される。
ミラー駆動部2は、駆動用カム2a、磁石2b、およびカ
ムプレート2c、2dにより構成されている。
カムプレート2c、2dは円盤状をしており、駆動用カム
2aの上下に設けられている。
駆動用カム2aは斜めに傾いた円筒状をしており、その
両端部には、上述したカムプレート2c、2dが設けられ、
さらに、カムプレート2dを介してモータ7の回転駆動力
を伝達する駆動伝達部7a(第2図)と接合されている。
但し、駆動伝達部7a(第2図)は、モータ7の回転中心
軸であるM−M軸(第5図)がカムプレート2dに対して
直交し、かつ斜めに傾いた円筒状の駆動用カム2aの重心
(円筒中心部)がこのM−M軸(第5図)上にあるよう
に、駆動用カム2aに接合されている。
そして駆動用カム2aの側面中央部には、N極を外側に
向けて配置した磁石とS極を外側に向けて配置した磁石
とを交互に配置した磁石2bが設けられている。
上述のような構成を有するミラー駆動部2は、走査用
ミラー6の裏側に設けられ、カムプレート2c、2dはフレ
ーム6bに接触するように、磁石2bは回転軸であるV−V
軸と同じ高さになるように設けられている。
次に、上記構成における走査用ミラー6およびミラー
駆動部2の作動を説明する。
まず、走査用ミラー6の縦方向(回転軸がV−V軸)
の作動を説明する。
第5図(1)、(2)は、走査用ミラー6の縦方向の
作動説明に用いられる説明図である。
第5図(1)に示す状態において、駆動用カム2aが斜
めに傾いた円筒状をしているために、駆動用カム2aの上
下に設けられた円形状のカムプレート2c、2dの中心は、
モータ7の回転中心軸であるM−M軸に対してそれぞれ
反対方向に偏心している。
即ち、第5図(1)中ではカムプレート2cの中心はM
−M軸に対して図中右側に、カムプレート2dの中心はM
−M軸に対して左側に偏心している。だから、カムプレ
ート2cの回転中心位置からフレーム6bまでの距離Urと、
カムプレート2dの回転中心位置からフレーム6bまでの距
離Drとでは異なっている。ここでカムプレート2c、2d
は、フレーム6bに接触するよう設けられているので、第
5図(1)に示すように、フレーム6bが上を向いている
ような状態となっている。
次に、第5図(1)に示す状態より、モータ7が回転
して駆動用カム2aが回転すると、先程までモータ7の回
転中心軸であるM−M軸に対して右側に偏心していたカ
ムプレート2cは、しだいに左側へと偏心し、また先程ま
でM−M軸に対して左側に偏心していたカムプレート2d
は、しだいに右側へと偏心し始めることになる。
するとフレーム6bは、V−V軸を縦方向回転軸として
回転自在に設けられているから、カムプレート2cがM−
M軸に対する偏心位置を右側から左側へ移行するにした
がって、フレーム6bの上部はカムプレート2cにより押し
出されるように作動する。
そして、第5図(1)に示す状態より180度回転する
と、第5図(2)に示す状態となり、フレーム6bが下を
向いているような状態となる。
さらに第5図(2)に示す状態より180度回転する
と、今度はカムプレート2dがM−M軸に対する偏心位置
を右側から左側へ移行するにしたがって、フレーム6bの
下部はカムプレート2dにより押し出されるように作動
し、第5図(1)に示すように、フレーム6bが上を向い
ているような状態となる。
つまり、駆動用カム2aが回転すると、カムプレート2
c、2dの働きによりフレーム6bが縦方向(上下方向)に
揺動して、走査用ミラー6は上下に用することができ
る。
次に、走査用ミラー6の横方向(回転軸がH−H軸)
の作動を説明する。
第6図(1)、(2)は、走査用ミラー6の横方向の
作動説明に用いられる説明図である。
第6図(1)に示す状態において、可動ミラー6aの裏
面には、N極を外側に向けて配置した2つの磁石6dが、
H−H軸に対して対象な位置に設けられている。一方、
駆動用カム2aには、N極を外側に向けて配置した磁石と
S極を外側に向けて配置した磁石とを交互に配置した磁
石2bが側面上に設置されている。なお磁石2bにおいて、
隣り合う磁石の間隔は、可動ミラー6aの裏面の磁石6dの
間隔に概ね等しい。
次に、第6図(1)に示す状態より、モータ7が回転
して駆動用カム2aが回転し、先程までS極であった位置
がN極になり、先程までN極であった位置がS極になる
と、可動ミラー6a裏面の磁石6dおよび駆動用カム2aの磁
石2bの間に働く磁力(斥力および引力)の方向により、
可動ミラー6aは右方向へ傾く(第6図(2)に示す状態
に相当)。
さらに、駆動用カム2aが回転し、先程までN極であっ
た位置がS極になり、先程までS極であった位置がN極
になると、可動ミラー6a裏面の磁石6dおよび駆動用カム
2aの磁石2bの間に働く磁力(斥力および引力)の方向が
変化し、可動ミラー6aは左方向へ傾く(第6図(1)に
示す状態に相当)。
つまり、駆動用カム2aが回転するにしたがって、可動
ミラー6a裏面の磁石6dおよび駆動用カム2aの磁石2bの間
に働く磁力の方向が変化し、これにより可動ミラー6aが
横方向(左右方向)に揺動して、走査用ミラー6は左右
に揺動することができる。
このようにして、走査用ミラー6が縦方向および横方
向に揺動すると、第8図に示すようなラスタ走査線が形
成される。
次に、上記構成における装置全体の作動を説明する。
第1図および第4図において、レーザユニット3から
照射されたレーザ光301は、小型ミラー8により走査用
ミラー6へ向けて反射され、さらにこの走査用ミラー6
によりバーコード9へ向けて反射される。
これにより、レーザユニット3から照射されたレーザ
光301は、読み取り窓1aを介して、ラベル10に添付され
た複数列のバーコード9上に至る。この時、レーザユニ
ット3内部に設けられた図示されない集光用レンズによ
って、レーザ光301はラベル10に添付された複数列のバ
ーコード9上で集光されることになる。
バーコード9上で集光されたレーザ光301は、反射さ
れて反射光302となる。この反射光302は、読み取り窓1a
を介して走査用ミラー6に至り、さらに走査用ミラー6
で反射されて、大部分の反射光302は、信号受光ユニッ
ト4へ入射する。ここで、小型ミラー8は小面積のもの
を使用しているので、小型ミラー8で反射されてレーザ
ユニット3に至る反射光302は、ごく一部であり、バー
コードの情報読み取りには何ら影響を及ぼさない。
信号受光ユニット4に入射した反射光302は、光学系
レンズ4aにて受光素子4bへ集光され、受光素子4bにて反
射光302の光強度に応じた光電変換が行われ、増幅回路4
cにて光電変換された電気信号に対して増幅が行われ
る。
そして、2値化回路4dにて増幅された電気信号に対し
て2値化処理が施され、デコーダ回路4eにて2値化処理
を施された電気信号に対してデータ変換が行われた後、
そのデータ変換信号が図示されないPOS等に出力され
て、バーコード9の光学的情報が読み取られている。
ここで、ミラー駆動部2がモータ7から回転駆動力を
得ると、走査用ミラー6は、上述したように2方向(縦
方向と横方向)に揺動し、その揺動に合わせてバーコー
ド9上に至った走査線(レーザ光301)は、バーコード
紙面に対して縦方向および横方向に走査されて、第8図
に示すようなラスタ走査線が形成される。
以上のようにして、バーコードリーダ1は、複数列の
バーコード6の光学的情報を読み取ることができる。
上記一実施例によると、1つの走査用ミラー6と1つ
のミラー駆動部2とで、走査光をラスタ状に形成するこ
とができるので、従来のように、2つの走査用ミラーと
2つの駆動機構を必要とせず、ラスタスキャン式のバー
コードリーダを小型化することができる。
また、上記一実施例のバーコードリーダでは、1つの
鏡面を縦方向および横方向に揺動して、走査光をラスタ
状に形成する構成となっているので、幾つもの鏡面によ
り構成され、1枚の鏡面にて1本の横方向走査を行うポ
リゴンミラーのように、鏡面の数によって縦方向の走査
線本数が限定されるという問題を解消することができ
る。
次に、本発明装置の他の実施例について説明する。
上記一実施例では、縦方向走査には駆動用カムとカム
プレートとより成る偏心カムを、横方向走査には磁石を
用いているが、走査用ミラーに駆動力を伝達する手段
は、これらに限られるものではない。
縦方向走査では、例えば第10図(1)、(2)に示す
ように、磁石を用いても良い。これは、フレーム6b裏面
で、縦方向回転軸であるV−V軸に対して対象な位置に
磁石6e(N極を外側に向けて配置)を設置し、カムプレ
ート2c、2dの代わりに、磁石2e、2fを駆動用カム2aに設
置したものである。磁石2e、2fは、N極およびS極の磁
石が回転方向に沿って交互に配設されたものである。
そしてミラー駆動部2が回転すると、フレーム6bに設
置した磁石6eと磁石2e、2fとの間に働く磁力(斥力およ
び引力)に応じて、走査用ミラーを縦方向(上下方向)
に駆動しようとするものである。
また横方向走査では、例えば第11図(1)に示すよう
に、ノコ歯状の刻み(突出部)を有する部材を用いても
良い。これは、駆動用カム2aの表面にノコ歯状の刻み2g
が縦方向に設けられており、可動ミラー6aの後方に設け
たツメ(接触部材)6fが噛み合わさっている。また可動
ミラー6aには、横方向回転軸であるH−H軸に図示され
ないばねが設けられている。そして、この図示されない
ばねには、駆動用カム2aの回転方向と同じ方向に力が加
わるように設置されている。
即ち、第11図(2)に示すように、駆動用カム2aが右
回りに回転すると、ノコ歯状の刻み2gに押されて、ツメ
6fが右方向へ移動し、ツメ6fが設けられた可動ミラー6a
は左方向を向く。そして、駆動用カム2aがさらに回転を
続けると、ノコ歯状の刻み2gとツメ6fとがはずれ、可動
ミラー6aのH−H軸上に設けた図示されないばねは、上
述したように、駆動用カム2aの回転方向と同じ方向(右
方向)回転しようとするので、第11図(3)に示すよう
に、可動ミラー6aは右方向へ向く。
このような作動を繰り返すことによって、走査用ミラ
ーを横方向(左右方向)に駆動しようとするものであ
る。
なお、上記一実施例では、据え置き型のラスタスキャ
ン式バーコードリーダを取り上げたが、第9図に示すよ
うに、手持ち部分を別途設けて、ハンドヘルド型のラス
タスキャン式バーコードリーダとしても良い。この場
合、手持ち部分を電源や制御回路の格納部として用いる
ことができる。なお、第9図中の1bは、操作スイッチを
示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例を示すバーコードリーダ
の内部構成図、第2図は第1図で示された上記バーコー
ドリーダのII−II断面図、第3図は第1図および第2図
で示された上記バーコードリーダの外観図、第4図は上
記一実施例で用いられるミラー駆動部および走査用ミラ
ーの詳細図、 第5図は(1)、(2)は上記一実施例で用いられる走
査用ミラーの縦方向(V−V軸)の作動説明に用いられ
る説明図、第6図(1)、(2)は上記一実施例で用い
られる走査用ミラーの横方向(H−H軸)の作動説明に
用いられる説明図、第7図は上記一実施例で用いられる
信号受光ユニットの構成を示すブロック図、第8図は上
記一実施例で用いられる走査用ミラーが形成するラスタ
走査線の軌跡を示す走査線図、第9図は他の実施例を示
すハンドヘルド型ラスタスキャナの外観図、第10図
(1)、(2)は他の実施例で用いられる走査用ミラー
の縦方向(V−V軸)の作動説明に用いられる説明図、
第11図(1)〜(3)は他の実施例で用いられる走査用
ミラーの横方向(H−H軸)の作動説明に用いられる説
明図である。 2…ミラー駆動部(走査光形成手段),3…レーザユニッ
ト(光源),4…信号受光ユニット,6…走査用ミラー(反
射手段),7…モータ(駆動手段)。
フロントページの続き (72)発明者 橋川 淳 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小池 泰彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を照射する光源と、 第1の軸を回転軸として第1の回転方向に、および前記
    第1の軸に垂直な第2の軸を回転軸として第2の回転方
    向に回動自在に設けられ、前記光源より照射された光を
    走査対象へ反射する、1つの反射手段と、 回動自在に設けられ、回動することにより、前記反射手
    段を前記第1の回転方向と前記第2の回転方向とに連動
    して同時に揺動させて、前記光源より照射された光を複
    数の走査光に形成する走査光形成手段と、 この走査光形成手段を回動させる、1つの駆動手段と、 を備えることを特徴とする光走査装置。
  2. 【請求項2】前記走査光形成手段は偏心カムを成し、前
    記駆動手段によって前記走査光形成手段が回動されて偏
    心方向が移動することにより、前記反射手段を前記第1
    の回転方向に揺動させることを特徴とする請求項1記載
    の光走査装置。
  3. 【請求項3】前記走査光形成手段の側面に、前記走査光
    形成手段の回転方向に沿ってN極およびS極の磁石を交
    互に配設し、かつ少なくともN極およびS極の磁石のい
    ずれか一方の磁石を、前記反射手段の前記第2の軸上を
    外した位置に配設して、前記走査光形成手段が回動され
    ることにより、前記反射手段を前記第2の回転方向に揺
    動させることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
  4. 【請求項4】前記走査光形成手段は、その側面に複数の
    突出部を設けるとともに、その突出部に当接する接触部
    材を前記反射手段に設け、前記走査光形成手段が回動す
    るにつれて、前記接触部材は複数の前記突出部の各突出
    部に順次当接されて、前記反射手段を前記第2の回転方
    向へ揺動させることを特徴とする請求項1記載の光走査
    装置。
  5. 【請求項5】少なくとも1つの前記走査光形成手段の回
    動端部に、前記走査光形成手段の回転方向に沿ってN極
    およびS極の磁石を交互に配設し、かつ少なくともN極
    およびS極の磁石のいずれか一方の磁石を前記反射手段
    の前記第1の軸上を外した位置に配設して、前記走査光
    形成手段が回動されることにより、前記反射手段を前記
    第1の回転方向に揺動させることを特徴とする請求項1
    記載の光走査装置。
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