JP3435595B2 - レーザスキャナ - Google Patents
レーザスキャナInfo
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- JP3435595B2 JP3435595B2 JP26814598A JP26814598A JP3435595B2 JP 3435595 B2 JP3435595 B2 JP 3435595B2 JP 26814598 A JP26814598 A JP 26814598A JP 26814598 A JP26814598 A JP 26814598A JP 3435595 B2 JP3435595 B2 JP 3435595B2
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- Japan
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- optical element
- diffractive optical
- light source
- laser light
- laser scanner
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は例えばバーコード
の読取りに適用されるのみならず、２次元走査も容易に
可能とするレーザスキャナに関する。
の読取りに適用されるのみならず、２次元走査も容易に
可能とするレーザスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来のレーザスキャナを示す。半
導体レーザ１１よりの光ビーム１２は投光レンズ１３に
よりトランスミットミラー（半透明鏡）１４に入射さ
れ、その一部は反射され、その反射光１５はポリゴンミ
ラー１６に入射される。ポリゴンミラー１６は多角形筒
１７の外周の各面にミラーが張り付けられ、その軸心が
モータ１８で回転される。よって反射光１５がポリゴン
ミラー１６の一面の回転方向における端に入射した時の
反射光１９ａに対し、ポリゴンミラー１６の回転につれ
て反射光１９ａが回動し、前記一面の他端に反射光１５
が入射した時は反射光１９ｂとなり、この反射光１９ａ
から１９ｂへの回動により、例えばバーコードラベル２
１が１次元的に走査（スキャン）される。ポリゴンミラ
ー１６の多角形の各１面により前記走査が１回行われ
る。
導体レーザ１１よりの光ビーム１２は投光レンズ１３に
よりトランスミットミラー（半透明鏡）１４に入射さ
れ、その一部は反射され、その反射光１５はポリゴンミ
ラー１６に入射される。ポリゴンミラー１６は多角形筒
１７の外周の各面にミラーが張り付けられ、その軸心が
モータ１８で回転される。よって反射光１５がポリゴン
ミラー１６の一面の回転方向における端に入射した時の
反射光１９ａに対し、ポリゴンミラー１６の回転につれ
て反射光１９ａが回動し、前記一面の他端に反射光１５
が入射した時は反射光１９ｂとなり、この反射光１９ａ
から１９ｂへの回動により、例えばバーコードラベル２
１が１次元的に走査（スキャン）される。ポリゴンミラ
ー１６の多角形の各１面により前記走査が１回行われ
る。
【０００３】バーコードラベル２１に入射した光の反射
光はその入射光と逆向きにその光路を通り、ポリゴンミ
ラー１６で反射され、トランスミットミラー１４を一部
が透過し、受光レンズ２２で集光されて光電変換素子２
３に入射し、電気信号に変換される。この電気信号がバ
ーコードラベル２１を読取った出力となる。
光はその入射光と逆向きにその光路を通り、ポリゴンミ
ラー１６で反射され、トランスミットミラー１４を一部
が透過し、受光レンズ２２で集光されて光電変換素子２
３に入射し、電気信号に変換される。この電気信号がバ
ーコードラベル２１を読取った出力となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザスキャナ
は、半導体レーザ１１、投光レンズ１３、ポリゴンミラ
ー１６、モータ１８を必要とし、部品点数が多く、しか
もこれらを光学的に組立てるのは大変な作業であった。
また全体としての小形化、軽量化も困難であり、かつ比
較的大きな電力を必要とする問題もあった。更に２次元
走査とするにはその構成が一層複雑で、かつ光学的組立
てが大変であった。
は、半導体レーザ１１、投光レンズ１３、ポリゴンミラ
ー１６、モータ１８を必要とし、部品点数が多く、しか
もこれらを光学的に組立てるのは大変な作業であった。
また全体としての小形化、軽量化も困難であり、かつ比
較的大きな電力を必要とする問題もあった。更に２次元
走査とするにはその構成が一層複雑で、かつ光学的組立
てが大変であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、レー
ザ光源と対向してその光軸と垂直な面内で移動自在に、
レンズ機能をもつ回折光学素子が保持され、電気力によ
りその回折光学素子が移動させることを可能とする電圧
印加用駆動電極が設けられる。
ザ光源と対向してその光軸と垂直な面内で移動自在に、
レンズ機能をもつ回折光学素子が保持され、電気力によ
りその回折光学素子が移動させることを可能とする電圧
印加用駆動電極が設けられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を示す。
方形シリコン基板３１上に方形シリコン基板３２が接着
剤３３で貼り合わされる。シリコン基板３２上にＳｉＯ
2 の低温酸化膜３４を介して、例えば数μｍ程度の厚さ
のポリ（多結晶）シリコン層３５が気相成長される。こ
のポリシリコン層３５に対して、例えばホトエッチング
により回折光学素子３６が形成され、回折光学素子３６
はそのポリシリコン層３５の面内で移動自在に保持され
る。
方形シリコン基板３１上に方形シリコン基板３２が接着
剤３３で貼り合わされる。シリコン基板３２上にＳｉＯ
2 の低温酸化膜３４を介して、例えば数μｍ程度の厚さ
のポリ（多結晶）シリコン層３５が気相成長される。こ
のポリシリコン層３５に対して、例えばホトエッチング
により回折光学素子３６が形成され、回折光学素子３６
はそのポリシリコン層３５の面内で移動自在に保持され
る。
【０００７】つまり回折光学素子３６はその本体３７と
して、図２Ａ、図２Ｂに示すように、同心リング状の空
隙による透明部３８が形成され、その各間と中心部とに
より不透明部３９が構成され、これら不透明部３９を互
いに連結固定するために、９０度角間隔で放射の連結部
４１が構成されている。この透明部３８又は不透明部３
９の中心から数えてｎ番目の半径Ｒｎはｎの平方根に比
例するものであって、これは一般にフレネルゾーンプレ
ートと呼ばれている。
して、図２Ａ、図２Ｂに示すように、同心リング状の空
隙による透明部３８が形成され、その各間と中心部とに
より不透明部３９が構成され、これら不透明部３９を互
いに連結固定するために、９０度角間隔で放射の連結部
４１が構成されている。この透明部３８又は不透明部３
９の中心から数えてｎ番目の半径Ｒｎはｎの平方根に比
例するものであって、これは一般にフレネルゾーンプレ
ートと呼ばれている。
【０００８】この本体３７を可動自在に保持するため、
例えば本体３７の４本の連結部４１の延長上にコ字状に
ジグザグに折返された支持ばね４２が一体に設けられ
る。つまりこれら支持ばね４２を中央に位置された方形
状空隙４３と、この４つの方形状空隙４３の互いの内端
を連通し、本体３７の不透明部３９の最外周の外側に沿
ったリング状空隙４４とが形成されている。これら透明
部３８、方形空隙４３、リング状空隙４４の各部におけ
るポリシリコン層３５がエッチング除去され、その際に
これらの部のみが主として除去されるように犠牲層３４
が用いられる。前記ポリシリコン層３５中のエッチング
除去された部分と対向する部分の犠牲層３４も同時にエ
ッチング除去される。このようにして４つの支持ばね４
２により回折光学素子３６の本体３７がその面内で移動
自在に、残りのポリシリコン層３５の部分、つまり固定
部３５ａに支持される。
例えば本体３７の４本の連結部４１の延長上にコ字状に
ジグザグに折返された支持ばね４２が一体に設けられ
る。つまりこれら支持ばね４２を中央に位置された方形
状空隙４３と、この４つの方形状空隙４３の互いの内端
を連通し、本体３７の不透明部３９の最外周の外側に沿
ったリング状空隙４４とが形成されている。これら透明
部３８、方形空隙４３、リング状空隙４４の各部におけ
るポリシリコン層３５がエッチング除去され、その際に
これらの部のみが主として除去されるように犠牲層３４
が用いられる。前記ポリシリコン層３５中のエッチング
除去された部分と対向する部分の犠牲層３４も同時にエ
ッチング除去される。このようにして４つの支持ばね４
２により回折光学素子３６の本体３７がその面内で移動
自在に、残りのポリシリコン層３５の部分、つまり固定
部３５ａに支持される。
【０００９】回折光学素子３６の本体３７と対向し、こ
の本体３７に達する穴４６がシリコン基板３２のシリコ
ン基板３１側から、基板３１との貼合せ前にエッチング
により形成される。この穴４６に位置し、シリコン基板
３１の中央部にレーザ光源４８が半田又は導電性接着剤
で取付けられ、その後、シリコン基板３１と３２との貼
合わせが行われる。レーザ光源４８としてはＶＣＳＥＬ
のような面発光形のものが好ましい。
の本体３７に達する穴４６がシリコン基板３２のシリコ
ン基板３１側から、基板３１との貼合せ前にエッチング
により形成される。この穴４６に位置し、シリコン基板
３１の中央部にレーザ光源４８が半田又は導電性接着剤
で取付けられ、その後、シリコン基板３１と３２との貼
合わせが行われる。レーザ光源４８としてはＶＣＳＥＬ
のような面発光形のものが好ましい。
【００１０】回折光学素子３６を電気的に駆動するため
の電極が設けられる。即ち、回折光学素子３６の上面
上、つまり本体３７と各支持ばね４２上に駆動電極５１
が形成され、これら各支持ばね４２の固定側の駆動電極
５１が、ポリシリコン層３５の固定部３５ａ上に延長さ
れ、電圧印加部５１ａと接続されている。更に４つの方
形空隙４３の各隣接するものと挟まれ、リング状空隙４
４と接近してポリシリコン層３５の固定部３５ａ上に駆
動電極５２がそれぞれ形成される。
の電極が設けられる。即ち、回折光学素子３６の上面
上、つまり本体３７と各支持ばね４２上に駆動電極５１
が形成され、これら各支持ばね４２の固定側の駆動電極
５１が、ポリシリコン層３５の固定部３５ａ上に延長さ
れ、電圧印加部５１ａと接続されている。更に４つの方
形空隙４３の各隣接するものと挟まれ、リング状空隙４
４と接近してポリシリコン層３５の固定部３５ａ上に駆
動電極５２がそれぞれ形成される。
【００１１】回折光学素子３６の本体３７は、フレネル
ゾーンプレートであって、これに対し、波長λの平行光
線がレーザ光源４８から垂直に入射されると、ゾーンプ
レートからみて、その軸上ｆ＝±Ｒ1 2／λの位置に点光
像５４が生じる。Ｒ1 は、最外周の透明部３８の半径で
ある。従って、レーザ光源４８よりの光は回折光学素子
３６の本体３７のリング状透明部３８を通過し、相互に
回折して、例えば図中の点５４に焦点を結ぶ、つまり回
折光学素子３６はレンズ機能を有するものである。
ゾーンプレートであって、これに対し、波長λの平行光
線がレーザ光源４８から垂直に入射されると、ゾーンプ
レートからみて、その軸上ｆ＝±Ｒ1 2／λの位置に点光
像５４が生じる。Ｒ1 は、最外周の透明部３８の半径で
ある。従って、レーザ光源４８よりの光は回折光学素子
３６の本体３７のリング状透明部３８を通過し、相互に
回折して、例えば図中の点５４に焦点を結ぶ、つまり回
折光学素子３６はレンズ機能を有するものである。
【００１２】駆動電極５１の電圧印加部５１ａと、これ
に近い駆動電極５２との間に、交流電源５５から交流電
圧を印加すると、その電極５２と本体３７上のリング状
駆動電極５１の近いものとの間で静電吸引力が作用し、
その電圧が印加された電圧印加部５１ａが接続された支
持ばね４２の延長方向とほぼ平行に、本体３７が振動に
伴って、点光像５４が直線５６を往復移動する。回折光
学素子３６の中心に対し、電圧が印加されている電圧印
加部５１ａ及び駆動電極５２と反対側の電圧印加部５１
ａと駆動電極５２間に交流電源５５と逆位相の交流電圧
を印加すると、本体３７の往復移動の幅が倍になる。
に近い駆動電極５２との間に、交流電源５５から交流電
圧を印加すると、その電極５２と本体３７上のリング状
駆動電極５１の近いものとの間で静電吸引力が作用し、
その電圧が印加された電圧印加部５１ａが接続された支
持ばね４２の延長方向とほぼ平行に、本体３７が振動に
伴って、点光像５４が直線５６を往復移動する。回折光
学素子３６の中心に対し、電圧が印加されている電圧印
加部５１ａ及び駆動電極５２と反対側の電圧印加部５１
ａと駆動電極５２間に交流電源５５と逆位相の交流電圧
を印加すると、本体３７の往復移動の幅が倍になる。
【００１３】回折光学素子３６の中心に対し、電圧印加
されている電圧印加部５１ａ及び駆動電極５２と角度的
に９０°離れた電圧印加部５１ａと駆動電極５２間に破
線で示すように交流電源５７で交流電圧を印加すると、
本体３７は前記往復移動に対し、直角方向に往復移動
し、点光像５４は、線５６と直交する線５８上を往復振
動する。従って、交流電源５５と５７の両者を駆動電極
５１，５２間に印加すると、点光像５４は２次元走査す
ることになる。
されている電圧印加部５１ａ及び駆動電極５２と角度的
に９０°離れた電圧印加部５１ａと駆動電極５２間に破
線で示すように交流電源５７で交流電圧を印加すると、
本体３７は前記往復移動に対し、直角方向に往復移動
し、点光像５４は、線５６と直交する線５８上を往復振
動する。従って、交流電源５５と５７の両者を駆動電極
５１，５２間に印加すると、点光像５４は２次元走査す
ることになる。
【００１４】なお例えばレーザ光源４８と回折光学素子
３６との間隔が５０μｍで、振動幅が１０μｍ程度の往
復振動を本体３７に行わせることが可能である。上述で
は回折光学素子３６として、透明部３８と不透明部３９
とからなる振幅形のものを用いたが、図２Ｃに断面を示
すように、リング状に厚さを変更し、その各リングの面
の幅を選定し、隣接リング面を透過する光に位相差を与
えて相互に回折現象が生じ、レンズ機能をもつ位相形の
回折光学素子を用いてもよい。また上述におけるポリシ
リコン層３５の代りに、ＳｉＯ2 層、又はＳｉＯＮ層を
用いてもよい。
３６との間隔が５０μｍで、振動幅が１０μｍ程度の往
復振動を本体３７に行わせることが可能である。上述で
は回折光学素子３６として、透明部３８と不透明部３９
とからなる振幅形のものを用いたが、図２Ｃに断面を示
すように、リング状に厚さを変更し、その各リングの面
の幅を選定し、隣接リング面を透過する光に位相差を与
えて相互に回折現象が生じ、レンズ機能をもつ位相形の
回折光学素子を用いてもよい。また上述におけるポリシ
リコン層３５の代りに、ＳｉＯ2 層、又はＳｉＯＮ層を
用いてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レンズ機能をもつ回折光学素子３６を基体と一体に
構成し、かつその回折光学素子３６が電場により振動で
きるようにされ、かつ、レーザ光源４８も内部に配置さ
れているため、部品点数が少なく、組立手数が極く僅か
であり、小形、軽量に作ることができ、また電力消費も
少ない。また大量生産に適している。しかも二次元走査
も容易に行わせることができる。
ば、レンズ機能をもつ回折光学素子３６を基体と一体に
構成し、かつその回折光学素子３６が電場により振動で
きるようにされ、かつ、レーザ光源４８も内部に配置さ
れているため、部品点数が少なく、組立手数が極く僅か
であり、小形、軽量に作ることができ、また電力消費も
少ない。また大量生産に適している。しかも二次元走査
も容易に行わせることができる。
【図１】この発明の実施例を一部切断して示す斜視図。
【図２】Ａは回折光学素子３６の平面図、Ｂはその断面
図、Ｃはその他の例を示す断面図。
図、Ｃはその他の例を示す断面図。
【図３】従来のレーザスキャナの構成を示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 26/10
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 そのレーザ光源と対向し、その光軸と垂直な面内で直交
する２方向に移動可能に保持され、レンズ機能をもつ回
折光学素子と、 その回折光学素子を電気力で移動させることを可能とす
る電圧印加用駆動電極とを具備し、 上記回折光学素子は、レンズ機能をもつ本体と、その本
体を移動自在に保持するジグザグに折り返された支持ば
ねとが一体に構成されると共に、その支持ばねとその支
持ばねを支持する固定部とが一体に構成され、 上記回折光学素子の上面に一方の上記電圧印加用駆動電
極が形成されていることを特徴とするレーザスキャナ。 - 【請求項２】 上記回折光学素子と上記固定部とはポリ
シリコンよりなることを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザスキャナ。 - 【請求項３】上記レーザ光源は面発光形であることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザスキャ
ナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26814598A JP3435595B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | レーザスキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26814598A JP3435595B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | レーザスキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000098281A JP2000098281A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3435595B2 true JP3435595B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=17454528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26814598A Expired - Fee Related JP3435595B2 (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | レーザスキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435595B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4715595B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-07-06 | ブラザー工業株式会社 | 光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置 |
| JP5787084B2 (ja) * | 2011-11-16 | 2015-09-30 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP26814598A patent/JP3435595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000098281A (ja) | 2000-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030415 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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