JP4304767B2 - Laser scanner device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコードを読み込むためのレーザスキャナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な大きさのバーコードを読み込むことができるハンディタイプのレーザスキャナ装置がある。このレーザスキャナ装置は、レーザ光を出射するレーザダイオードと、レーザー光を反射する揺動自在な反射鏡（以下揺動鏡という）と、この揺動鏡を揺動自在に支持する支持軸と、この揺動鏡を揺動させるための揺動装置とを備え、レーザ光が、バーコードを構成する各バーに垂直な方向（以下「走査方向」という）に沿ってバーコード上を往復して照射されるように、揺動反射鏡を揺動させてレーザ光の出射方向を変える構成となっている。
【０００３】
また、このレーザスキャナ装置は、レーザ光の出射方向が変化する範囲を表す走査角を切り替えるための切替スイッチを備え、揺動装置は、この切替スイッチで指定された走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう、走査角に応じて予め定められた駆動力で反射鏡を揺動駆動する構成となっている。
【０００４】
そのため、このレーザスキャナ装置を用いてバーコードを読み込ませるときには、まずバーコードの大きさに合わせ、切替スイッチで走査角を切り替え、その後、レーザ光をバーコードに当て、そのバーコードを読み込ませているのである。
【０００５】
尚、バーコードの読み込みは、レーザスキャナ装置が、入射された光の明暗を解析する読取装置を備えているので、この読取装置により、走査方向に沿ったバーコード上のそれぞれの点から反射されるレーザ光の反射光の明暗を解析することによって行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザスキャナ装置では、例えば、スキャナ装置自身が発生する熱や外気温により支持軸周囲の温度が上昇したり、支持軸と揺動鏡との磨耗による経年変化や当接部分にほこりが詰るなどして、揺動鏡に対する支持軸の摩擦が増大することがある。このような摩擦が大きくなると、一般にレーザスキャナ装置では、揺動鏡を駆動する駆動力が走査角に応じて予め定められているので、指定した走査角よりも狭い範囲内でしかレーザ光の照射が行われない場合があるという問題があった。
【０００７】
つまり、従来のレーザスキャナ装置では、走査角が指定されていても、支持軸の摩擦が大きくなると、以前は読込可能であった大きさのバーコードが、ある日突然に読込不能となったり、あるいは、電源投入後しばらくすると、支持軸周囲の温度が除々に上昇して、電源投入直後に読み込めた大きさのバーコードが、読み込めなくなってしまう等の事態が発生する場合があった。そして、このような場合には、その都度、切替スイッチを操作する等して、バーコードを読み込めるように走査角を調整する必要があるため、その調整作業が面倒であった。
【０００８】
そこで、本発明では、上記問題を解決するため、揺動鏡に対する支持軸の摩擦が大きくなっても、指定した走査角の範囲内へのレーザ光の照射を、安定して行うことができるレーザスキャナ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１記載のレーザスキャナ装置では、レーザ出射手段が、揺動自在に構成された揺動体を有し、この揺動体の揺動によって、レーザ光の出射方向を予め定められた走査方向に沿って連続的に変化させ、その揺動体を駆動手段が揺動駆動し、そして、レーザ光の出射方向を変える範囲を表す走査角を走査角指定手段で指定すると、レーザ出射手段から出射されたレーザ光が、走査角指定手段で指定された走査角内を往復して照射されるように、駆動力制御手段が、走査角に応じて予め定められた駆動力を駆動手段に発生させている。
【００１０】
そしてこのレーザスキャナ装置では、実速度検出手段が、実際に揺動している揺動体の揺動速度である実速度を検出し、駆動力補正手段が、前記駆動力でレーザ照射手段を駆動させたときに得られるべき、揺動体の揺動速度である目標速度と、実速度とを比較し、実速度が目標速度に一致するように前記駆動力を補正している。
【００１１】
つまり、駆動力が一定ならば揺動体に働く摩擦等の抵抗が大きいほど走査角が小さくなり、また実速度も遅くなるので、実速度を目標速度に一致させるように駆動力を調整することによって、指定した走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう揺動体を揺動しているのである。
【００１２】
このようにすると、揺動体に対する支持軸の摩擦が大きくなるなどしても、駆動力補正手段が実速度を目標速度に一致させるよう駆動力を補正して揺動体を揺動しているので、走査角指定手段で指定した走査角内で常にレーザ光が往復して照射されるよう揺動体を揺動させることができる。
【００１３】
従って、この請求項１記載のレーザスキャナ装置を用いると、熱や経年変化等によらず、同じ大きさのバーコードであれば、走査角指定手段で指定された同じ走査角で読み込むことができる。
また、請求項１記載のレーザスキャナ装置では、実速度検出手段として、所定寸法の開口をもつ揺動遮蔽板の検出窓及び固定遮蔽板のスリットを通過した光を受光手段で受光し、受光手段での受光期間に基づき実速度を求めている。
【００１４】
この請求項１記載の実速度検出手段を用いれば、検出窓の大きさＷが一定であるので、受光期間Ｔとすると実速度Ｖは、Ｖ＝Ｗ／Ｔという計算式から簡単に求めることができる。
尚、この請求項１記載のレーザスキャナ装置を用いる場合、実速度Ｖに代えて、受光期間Ｔを用いて、駆動力を補正するようにしてもよい。この場合、目標速度で揺動遮蔽板を揺動させたとき受光手段が光を受光する受光期間を目標期間Ｏとし、この目標期間Ｏと受光期間Ｔとの差に基づいて駆動力を補正するようにすれば、実速度を算出する必要がなくなるので、実速度を算出するよりも駆動力の制御が簡単になるからである。
【００１５】
また、この請求項１記載の実速度検出手段で用いる光は、蛍光灯や日光等の外部から入射する光を用いてもよいし、発光ダイオード等の光を照射する照射手段を用いてもよい。
ところで、実速度は、請求項２記載のレーザスキャナ装置のように、揺動体の揺動中心近傍を通過するときの実速度を検出するとよい。これは、揺動体が何らかの摩擦を受けた場合、揺動中心の実速度は他の場所よりも大きく変化するので、揺動体が何らかの抵抗を受けた場合、これに俊敏に対応して角度範囲を修正できるからである。
【００１６】
次に、請求項３記載のレーザスキャナ装置では、駆動力制御手段が、走査角指定手段で指定された走査角に応じた駆動電圧を前記駆動手段に印加し、駆動手段が、印加される駆動電圧に応じた電磁力を、前記駆動力として発生し、駆動力補正手段が、駆動電圧を変化させることにより駆動力を補正している。
【００１７】
従って、この請求項３記載のレーザスキャナ装置を用いると、駆動電圧の電圧値を変更するだけで、駆動力を変えることができるので、駆動力の制御を簡単に行うことができる。
次に、請求項４に記載されているように、駆動手段としては、電磁石を用いると安価にレーザスキャナ装置を構成することができる。
【００１８】
次に請求項５記載のレーザスキャナ装置では、駆動力制御手段が、予め定められた一定期間内に印加された複数の定電圧パルスの平均電圧が駆動電圧となるように、定電圧パルスを前記駆動手段に印加し、駆動力補正手段が、定電圧パルスのパルス幅を可変することにより、駆動電圧を可変する、いわゆるパルス幅制御（以下ＰＷＭ制御という）を行っている。
【００１９】
この請求項５記載のレーザスキャナ装置では、ＰＷＭ制御によりパルス電圧の平均電圧すなわち駆動電圧を変えることができるので、駆動力の制御がより簡単になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例について以下詳細に説明する。
ここで図１は、本実施例のレーザスキャナ装置の概略構成図である。
本実施例のレーザスキャナ装置１は、レーザ光を出射するレーザダイオード１０と、レーザスキャナ装置１に固定され、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光を反射する反射鏡１２と、レーザスキャナ装置１に対し揺動自在に取り付けられ、反射鏡１２で反射されたレーザ光をバーコードラベルＢに向かって反射する揺動鏡１４とを備えている。このうち揺動鏡１４は、揺動鏡１４で反射されたレーザ光が、バーコードラベルＢの各バーｂに対し垂直な走査方向に沿って照射されるよう、レーザスキャナ装置１本体に対し揺動自在に設置されている。
【００２１】
また。このレーザスキャナ装置１は、バーコードラベルＢで反射されたレーザ光を受光してその明暗を解析し、バーコードを読み取るための読取装置１６と、揺動鏡１４を揺動させ、揺動鏡１４で反射されたレーザ光の出射方向が変化する範囲を表す３種類の走査角を指定可能な切替スイッチ１８とを備えている。尚、本発明の走査角指定手段は、切替スイッチ１８に相当する。
【００２２】
さらにこのレーザスキャナ装置１は、切替スイッチ１８で指定された走査角の範囲内でレーザ光の出射方向を変化させるよう、揺動鏡１４を揺動駆動する揺動鏡駆動装置３と、揺動鏡１４の実際の揺動速度である実速度を検出する実速度検出装置５と、このレーザスキャナ装置１全体を制御する制御回路７と、揺動鏡駆動装置３及び実速度検出装置５を動作させるための動作回路９とを備えている。
【００２３】
尚、上述した読取装置１６は、一般に良く知られた断面が半円形のレンズ及び、このレンズで受光したレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光量に応じた明暗信号を出力するセンサ等からなる周知の装置であり、本実施例の主要な部分でないのでその詳細についての説明は省略する。
【００２４】
次に、揺動鏡駆動装置３について説明する。
ここで、図２は、揺動鏡駆動装置３の平面図である。
この揺動鏡駆動装置３は、長尺状に形成され、長手方向の一方の端面に揺動鏡１４が取り付けられた棒磁石３０と、この棒磁石３０の長手方向の中央部分を支点に、この棒磁石３０を揺動自在に支持する支持軸３２と、揺動鏡１４で反射されたレーザ光がバーコードラベルＢに対し垂直に出射される位置である揺動中心に、揺動鏡１４が位置するよう棒磁石３０を付勢する一対のバネ３４とからなる。このうち、バネ３４は、一対の鶴巻バネからなり、揺動鏡１４が揺動中心に位置するとき、棒磁石３０の揺動方向に沿った左右方向に等しい張力が掛かるように、揺動鏡１４が取り付けられた端面側とは反対側の端面近傍に一端が取り付けられ、他端がレーザスキャナ装置１に取り付けられる。このバネ３４を設けたのは、揺動鏡１４を常にこの揺動中心を中心に揺動させることができるからである。尚、以下、必要に応じ揺動鏡１４及び棒磁石３０を合わせて揺動体とよぶ。
【００２５】
また、この揺動鏡駆動装置３は、棒磁石３０を揺動するための一対の電磁石４を備えている。この電磁石４は、水平断面が凹字状に形成された鉄心部４０と、この鉄心部４０の底部部分に巻き付けられたコイル４２とからなり、棒磁石３０を挟んで両側に１個ずつ配置され、かつ、棒磁石３０の両端で、鉄心部４０の各角突部部分４００が対向するように配置されている。またこの電磁石４は、コイル４２に電圧を印加すると、対向する突部部分４００に異なる磁極が生じるよう、コイル４２が直列に接続されている。
【００２６】
このように構成された揺動鏡駆動装置３では、電磁石４に電圧を加えると、棒磁石３０の端部部分は、その端部部分とは異なる磁極が表れた突部部分４００の側に引き寄せられ、棒磁石３０が支持軸３２を中心に回動する。そして、この棒磁石３０は、電磁石４にその逆電圧が加えられると、その端部部分が逆方向に引き寄せられ、棒磁石３０が逆方向に回動する。従って、この揺動鏡駆動装置３を用いれば、コイル４２に印加する電圧の方向を反転を繰り返すことによって、揺動体を揺動させることができるのである。
【００２７】
その結果、本実施例のレーザスキャナ装置１では、棒磁石３０が支持軸３２を中心に揺動し、揺動鏡１４が揺動するので、レーザ光の出射方向が前述した走査方向に沿って連続的に変化するのである。
尚、本発明のレーザ出射手段は、本実施例のレーザダイオード１０、反射鏡１２及び揺動鏡駆動装置３に相当する。また、本発明の駆動手段は、本実施例の電磁石４に相当する。
【００２８】
次に、上述した揺動鏡駆動装置３に設けられ、揺動体が実際に揺動している揺動速度である実速度を検出するための実速度検出装置５について説明する。
ここで図３は、実速度検出装置５の説明図である。この図３のうち、図３（ａ）は実速度検出装置の側部断面図、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）はその平面図である。
【００２９】
この実速度検出装置５は、図２中には図示されていないが、図２で見て棒磁石３０の裏側や、バネ３４が取り付けられた部分など、実速度を検出できる場所ならばどこに取り付けてもよい。
この実速度検出装置５は、図３（ａ）に示すように、検出光を出射する発光ダイオード５０と、検出光を受光するフォトトランジスタ５６と、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、棒磁石３０に一体に取り付けられ、検出光を通過させるための検出窓５２０が設けられた揺動遮蔽板５２と、揺動鏡駆動装置３に固定され、検出光を通過するスリット５４０が形成された固定遮蔽板５４とからなる。
【００３０】
このうち、検出窓５２０は、図３（ｃ）に示すように、揺動遮蔽板５２が棒磁石３０とともに揺動する際、揺動遮蔽板５２が揺動する揺動方向に垂直な辺が、その辺を延長すると揺動遮蔽板５２の揺動中心で予め定められた角度θで交わるように形成されている。尚、揺動遮蔽板５２及び固定遮蔽板５４は、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、スリット５４０や検出窓５２０が設けられた以外の部分（図の網掛け部分）を検出光が透過して、フォトトランジスタ５６で受光されないよう遮光処理がなされている。
【００３１】
このうち揺動遮蔽板５２及び固定遮蔽板５４は、図３（ａ）に示すように、互いの板面が互いに対向しかつ、図３（ｂ）に示すように、揺動遮蔽板５２が棒磁石３０の揺動に伴って揺動する際、検出窓５２０がスリット５４０上を通過するように配置される。また、発光ダイオード５０及びフォトトランジスタ５６は、発光ダイオード５０から出射された検出光がスリット５４０の長手方向中央部分を通過して発光ダイオード５０で受光されかつ、その検出光がそれぞれの板５２，５４の板面に垂直に照射される位置に配置される。
【００３２】
このように構成された実速度検出装置５では、揺動遮蔽板５２が揺動すると、検出窓５２０がスリット５４０上を通過するときのみ検出光がフォトトランジスタ５６で受光されるので、検出窓５２０がスリット５４０上を通過するのに要した通過時間をフォトトランジスタ５６が検出光を受光した受光期間Ｔから求めることができる。また、この実速度検出装置５では、検出光がスリット５４０の長手方向中央部分を通過するので、検出窓５２０内を検出光が通過する部分の円弧状の検出窓長さをＷとすると、実速度はＶ＝Ｗ／Ｔとして求めることができる。ただし、揺動中心からその部分までの半径をｒとすると、Ｗ＝ｒθで表される。
【００３３】
尚、本発明の受光手段は、本実施例のフォトトランジスタ５６に相当する。
次に、本実施例の揺動鏡駆動装置３を動作させるための動作回路９について説明する。
ここで、図４は、揺動鏡駆動装置３を構成する駆動回路の概略構成図、図５（ａ）は、棒磁石３０が揺動する範囲を揺動中心からの揺動角度で表し、その揺動角度を縦軸、時間を横軸で表した棒磁石３０が揺動する様子を説明するためのグラフ、図５（ｂ）は、棒磁石３０を揺動駆動させる際の、コイル４２に印加する駆動電圧の大きさとその印加方向とを表し、その大きさと印加方向とを縦軸、時間を横軸で表した駆動電圧をコイル４２へ印加する様子を説明するためのグラフである。
【００３４】
まず、この動作回路９では、図４に示すように、この動作回路９への電源供給を行う電池９０のプラス側に、短絡防止用の保護抵抗Ｒ１を介して電界効果トランジスタＴＲ１及びＴＲ３（以下単に「ＴＲ１」あるいは「ＴＲ３」とよぶ）が並列に接続され、さらにこれらＴＲ１、ＴＲ３のそれぞれに、電界効果トランジスタＴＲ２、ＴＲ４（以下単に「ＴＲ２」あるいは「ＴＲ４」とよぶ）が直列に接続されている。これらＴＲ１〜ＴＲ４のうち、ＴＲ１及びＴＲ３は、そのドレイン端子が保護抵抗Ｒ１を介して電池９０にそれぞれ接続され、ソース端子がそれぞれＴＲ２及びＴＲ４のドレイン端子に接続される。また、ＴＲ２及びＴＲ４のソース端子が電池９０のマイナス側に接続される。
【００３５】
また、この動作回路９では、このＴＲ１のソース端子及びＴＲ２のドレイン端子と、ＴＲ３のソース端子及びＴＲ４のドレイン端子とが、直列に接続された一対のコイル４２を介して接続されている。また、各ＴＲ１〜ＴＲ４には、各ＴＲ１〜ＴＲ４のソース端子からドレイン端子方向が順方向となるようにダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。また、電池９０は、保護抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣに接続され、そしてこのコンデンサＣは電池９０のマイナス側に接続されている。
【００３６】
さらに、この動作回路９では、電池９０のプラス側に、電界効果トランジスタＴＲ５（以下単に「ＴＲ５」とよぶ）を介して発光ダイオード５０が接続され、またこの発光ダイオード５０は、発光ダイオード保護用の保護抵抗Ｒ２を介して電池９０のマイナス側に接続されている。このうちＴＲ５のドレイン端子が電池９０のプラス側に接続され、ソース端子が発光ダイオード５０のアノード側に接続される。
【００３７】
またさらに、この動作回路９では、電池９０のプラス側から、負荷抵抗Ｒ３を介してフォトトランジスタ５６が接続され、このフォトトランジスタ５６は、電池９０のマイナス側に接続されている。
そして、制御回路７は、各ＴＲ１〜ＴＲ５の各ゲートに接続され、また、保護抵抗Ｒ３とフォトトランジスタ５６のドレイン端子との間の電圧監視点に接続されている。またこの制御回路７は、切替スイッチ１８に接続されている。
【００３８】
このように構成された動作回路９では、まず、ＴＲ１及びＴＲ４をオンすると、電池９０からコイル４２に駆動電圧が印加され、コイル４２に棒磁石３０を駆動する駆動力である電磁力が発生するので、この電磁力により棒磁石３０を何れか一方向に揺動させることができる。またこの動作回路９では、ＴＲ１及びＴＲ４をオフし、ＴＲ２及びＴＲ３をオンすると、ＴＲ１及びＴＲ４をオンさせたときとは逆方向に電池９０からコイル４２に駆動電力が印加され、逆方向の電磁力が発生するので、この駆動電圧によりＴＲ１及びＴＲ４をオンしたときとは逆方向に棒磁石３０を揺動させることができる。
【００３９】
従って、本実施例では、ＴＲ１及びＴＲ４、ＴＲ２及びＴＲ３とを制御回路７を使って交互に切り替えると、図５（ｂ）に示すように、駆動電圧のコイル３４への印加方向を交互に変えることができ、このようにすると、図５（ａ）に示すように、棒磁石３０を揺動させることができるのである。
【００４０】
また、上記のように構成された動作回路９では、ＴＲ５をオンすると発光ダイオード５０が発光して、検出光がフォトトランジスタ５６に向かって照射され、そして、この検出光がスリット５４０及び検出窓５２０を通過しフォトトランジスタ５６で受光されると、フォトトランジスタ５６がオンされ、電圧監視点の電位が接地電位になる。
【００４１】
従って、本実施例では、制御回路７がＴＲ５を動作させ、そして電圧監視点の電位が接地電位になっている時間を計時すると、フォトトランジスタ５６で検出光を受光した受光期間Ｔが計時できるのである。
尚、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、コイル４２に蓄積された電力を逃がすためのもので、一般にフライホイールダイオードと呼ばれているものである。そしてこの逃がされた電力はコンデンサに蓄積される。これらダイオードＤ１〜Ｄ４やコンデンサＣの働きは周知のものであるので、その説明は省略する。
【００４２】
次に、本実施例では、揺動鏡１４を揺動させるために、制御回路７が上述した動作回路９を用いてパルス幅制御（以下「ＰＷＭ制御」という）により駆動電圧をコイル４２に印加しているので、以下このＰＷＭ制御について説明する。
ここで図６は、ＰＷＭ制御を説明するための説明図である。尚、図６（ａ）（ｂ）はともに、縦軸が駆動電圧の電圧値及びコイル４２への印加方向、横軸が時間を表すグラフである。
【００４３】
本実施例で行われているＰＷＭ制御は、複数の定電圧パルス列を予め定められた反転期間毎に極性を反転させてコイル４２に印加する制御である。
具体的には、このＰＷＭ制御では、図５（ａ）に示すように、まず、最初の反転期間でＴＲ１及びＴＲ４のオンオフを行うことにより、予め定められたパルス幅の定電圧パルスを予め定められたパルス間隔で繰り返し発生させ、次の反転期間ではＴＲ２及びＴＲ３のオンオフを行うことにより、ＴＲ１とＴＲ４とをオンオフさせたときとは、極性すなわち、コイル４２への電池９０から印加される駆動電圧の印加方向のみが異なる、同じパルス幅の定電圧パルスを同じパルス間隔で発生させ、さらに次の期間では再びＴＲ１及びＴＲ４を用いて、定電圧パルスを発生させている。
【００４４】
このように定電圧パルスを発生させると、反転期間内でオンオフを繰り返した定電圧パルスの電圧の平均値が図６（ａ）の一点鎖線のようになる。本実施例の駆動電圧は、この定電圧パルスの電圧の平均値を示している。
そして、図６（ｂ）に示すように、各定電圧パルスのパルス幅を広げると、駆動電圧も大きくなる。
【００４５】
つまり、本実施例では、このＰＷＭ制御を利用し、定電圧パルスのパルス幅を可変することにより駆動電圧の電圧値を制御し、棒磁石３０の揺動範囲、ひいては走査角を操作しているのである。具体的には、図５（ｂ）に示すように、駆動電圧の大きさを変え、図５（ａ）に示すように棒磁石３０の揺動範囲を自在に変えているのである。尚、図５は、切替スイッチ１８指定できる走査角が３種類なので、線種により区別（例えば図５（ａ）の一点鎖線は図５（ｂ）の一点鎖線に対応する）して記載してある。
【００４６】
従って、本実施例では、切替スイッチ１８で指定可能な走査角に応じて予めパルス幅を定めておけば、このＰＷＭ制御により、切替スイッチ１８の指示に従ってこのパルス幅に応じた電磁力を電磁石４に発生させ、切替スイッチ１８で指定された走査角で揺動体を揺動させることができるのである。
【００４７】
尚、本実施例では、切替スイッチ１８を切り替え、ある走査角を指定すると、この走査角に応じたパルス間隔の定電圧パルスを設定する構成となっている。
また、前述した揺動範囲は、棒磁石が揺動中心から揺動する揺動角度で表されている。
【００４８】
尚、本発明の駆動力制御手段は、本実施例の制御回路７及び動作回路９に相当する。
以上説明したレーザスキャナ装置１では、例えば支持軸３２と棒磁石３０との摩擦により、切替スイッチ１８で指定した走査角と、実際の走査角とが異なる場合、揺動鏡１４に作用する駆動力を補正して、実際の操作角を切替スイッチ１８で指定した走査角に補正する駆動力補正処理が行われるので、以下この処理について説明する。
【００４９】
ここで、図７は走査角調節制御のフローチャート、図８は、揺動鏡１４の揺動速度、すなわち棒磁石３０の揺動速度と、揺動鏡１４が揺動する範囲、すなわち棒磁石３０が揺動する範囲を表す揺動角との関係を示すグラフである。
この駆動力補正処理Ｓ１は、レーザスキャナ装置１の電源がオンされると開始され、まず、図７に示すように、上述したＰＷＭ制御での定電圧パルスのパルス幅の設定が行われる（Ｓ１０）。このＳ１０は、電源がオンされた時点では、予め切替スイッチ１８が何れかの走査角に設定されているので、その設定された走査角に応じたパルス幅が設定される。
【００５０】
次に、実速度を検出する実速度検出処理Ｓ１２を行う。
この実速度検出処理Ｓ１２では、前述したように、図４の電圧監視点の電圧を制御回路７が監視しているので、この電圧監視点の電圧が接地電位になっている時間を計時している。
【００５１】
尚、ここで実速度の算出を行わず、電圧監視点が接地電位になっている時間、すなわち、実速度で棒磁石３０が揺動したとき、フォトトランジスタ３６が検出光を受光する実時間Ｔのみを検出しているのは、検出窓長さＷが一定で、実速度Ｖの逆数が実時間Ｔに比例するので、実時間を検出できれば、後述する実時間Ｔと目標時間との比較を行うことにより、実速度Ｖと目標速度との比較を行うことができるからである。
【００５２】
次に、目標速度と実速度とが一致するか否かが判定される（Ｓ１４）。このＳ１４において、目標速度と実速度とが一致するか否かを判定しているのは、上述したＰＷＭ制御により、レーザ光を、ある一定周期（通常３０〜１０００往復／秒）である走査角の範囲内を往復するように照射させる場合、図８に示すように、棒磁石３０の揺動速度と実際の走査角との関係が予め実験により分かっているので、棒磁石３０の実速度が目標速度に一致するようにすれば、走査角が一致していると判定できるからである。
【００５３】
ただし、このＳ１４では、実速度と目標速度との比較が、先に述べたように実時間と目標時間とを比較により行うことができるので、実時間が目標時間に一致するか否かを判定している。
そして、この判定（Ｓ１４）で、実速度と目標速度とが一致すると判定されれば、パルス幅の調整をする必要がないので、切替スイッチ１８が切替され、走査角が変更されているか否かを判定し（Ｓ１８）、このＳ１８で否定判定されれば、再び実速度検出処理（Ｓ１２）が行われ、肯定判定されれば、パルス間隔の設定が行われる（Ｓ１０）。
【００５４】
一方、このＳ１４の判定で、実速度と目標速度とが一致しないと判定されると、次に、定電圧パルスのパルス幅を補正する処理が行われ（Ｓ１６）、次の目標速度が変更されたか否かを検出する処理（Ｓ１８）がなされ、否定判定されれば、再び実速度を検出し（Ｓ１２）、パルス幅調整後の実速度と目標速度との比較がなされるのである。
【００５５】
尚、本発明の駆動力補正手段は、本実施例のＳ１４及びＳ１６の処理に相当する。
以上説明した処理Ｓ１は電源がＯＦＦされるかあるいは、レーザスキャナ装置１の未使用時に行われるスリープ制御が開始されるまでの間常時行われ、スリープ制御が解除されるか電源がＯＮされると開始される。
【００５６】
以上説明したレーザスキャナ装置１を用いると以下のような効果がある。
まず本実施例のレーザスキャナ装置１を用いると、レーザスキャナ装置１を取り巻く様々な条件により、棒磁石３０と支持軸３２との間の摩擦が大きくなっても、Ｓ１４で実速度と目標速度とを比較し、Ｓ１６で目標速度が実速度に一致するよう定電圧パルスのパルス幅、すなわち駆動力を補正して揺動鏡１４を揺動しているので、常に切替スイッチで指定した走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう揺動鏡１４を揺動させることができる。
【００５７】
そのため本実施例のレーザスキャナ装置１を用いると、熱や経年変化等により支持軸３２と棒磁石３０との摩擦が大きくなっても、摩擦が大きくなる前に指定した走査角と同じ走査角を切替スイッチ１８で指定すれば、同じ大きさのバーコードを常に読み込むことができる。
【００５８】
次に、本実施例のレーザスキャナ装置１を用いれば、検出窓５２０の大きさＷが一定であるので、受光期間Ｔとすると、実速度Ｖは、Ｖ＝Ｗ／Ｔという計算式から簡単に求めることができる。
尚、本実施例では、実速度Ｖに代えて、受光期間Ｔを用いて、駆動力を補正しているので（Ｓ１２，Ｓ１４）、実速度を算出するよりも駆動力の制御を簡単に行うことができる。
【００５９】
また、本実施例では、検出光として発光ダイオード５０が発光する光を用いたが、蛍光灯や日光等の外部から入射する光を用いてもよい。
ところで、実速度は、揺動中心近傍を通過するときの実速度を検出するとよい。これは、棒磁石３０が何らかの摩擦を受けた場合、揺動中心の実速度は他の場所よりも大きく変化するので、棒磁石３０が何らかの抵抗を受けた場合、これに俊敏に対応して角度範囲を修正できるからである。
【００６０】
また、本実施例のレーザスキャナ装置１では、駆動電圧の電圧値を変更するだけで駆動力を変えることができるので、駆動力の制御を簡単に行うことができる。
さらに、本実施例のレーザスキャナ装置では、ＰＷＭ制御によりパルス電圧の平均電圧すなわち駆動電圧を変えることができるので、駆動力の制御がより簡単である。
【００６１】
尚、揺動遮蔽板５２の揺動幅が小さくなりすぎ実速度を測定できない場合、予め定められたパルス幅でＰＷＭ制御を行ってもよいし、実速度を測定できるようになるまで、パルス幅を大きくするよう制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例のレーザスキャナ装置の概略構成図である。
【図２】 本実施例の揺動鏡駆動装置の平面図である。
【図３】 本実施例の実速度検出装置の説明図である。
【図４】 本実施例の駆動回路の概略構成図である。
【図５】 本実施例の棒磁石が揺動する様子及び、駆動電圧をコイルへ印加する様子を説明するためのグラフである。
【図６】 本実施例のＰＷＭ制御を説明するための説明図である。
【図７】 本実施例の走査角調節制御のフローチャートである。
【図８】 本実施例の揺動鏡の揺動速度と、揺動鏡が揺動する範囲を表す揺動角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…レーザスキャナ装置、３…揺動鏡駆動装置、４…電磁石、５…実速度検出装置、７…制御回路、９…動作回路、１０…レーザダイオード、１２…反射鏡、１４…揺動鏡、１６…読取装置、１８…切替スイッチ、３０…棒磁石、３２…支持軸、３４…バネ、４０…鉄心部、４２…コイル、５０…発光ダイオード、５２…揺動遮蔽板、５４…固定遮蔽板、５６…フォトトランジスタ、９０…電池、４００…突部部分、５２０…検出窓、５４０…スリット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser scanner device for reading a barcode.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a handy type laser scanner device capable of reading bar codes of various sizes. The laser scanner device includes a laser diode that emits laser light, a swingable reflecting mirror that reflects the laser light (hereinafter referred to as a swinging mirror), and a support shaft that swingably supports the swinging mirror; A oscillating device for oscillating the oscillating mirror, and the laser beam reciprocates on the bar code along a direction (hereinafter referred to as “scanning direction”) perpendicular to each bar constituting the bar code. The irradiating direction of the laser beam is changed by oscillating the oscillating reflecting mirror so as to be irradiated.
[0003]
The laser scanner device also includes a changeover switch for switching a scanning angle representing a range in which the laser beam emission direction changes, and the oscillating device reciprocates the laser light within the scanning angle specified by the changeover switch. Therefore, the reflecting mirror is driven to swing with a predetermined driving force according to the scanning angle.
[0004]
For this reason, when reading a barcode using this laser scanner device, first switch the scanning angle with the selector switch according to the size of the barcode, and then apply the laser beam to the barcode to read the barcode. It is.
[0005]
The reading of the bar code is reflected from each point on the bar code along the scanning direction by the laser scanner device provided with a reading device for analyzing the brightness of the incident light. This is done by analyzing the brightness of the reflected light of the laser beam.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a laser scanner device, for example, the temperature around the support shaft rises due to the heat generated by the scanner device itself or the outside air temperature, or due to wear of the support shaft and the oscillating mirror, The friction of the support shaft against the oscillating mirror may increase due to dust clogging. When such friction increases, in general, in a laser scanner device, the driving force for driving the oscillating mirror is predetermined according to the scanning angle, so that the laser beam is irradiated only within a range narrower than the specified scanning angle. There was a problem that might not be done.
[0007]
In other words, in the conventional laser scanner device, even if the scanning angle is specified, if the friction of the support shaft increases, the barcode that was previously readable can suddenly become unreadable one day, Alternatively, after a while after the power is turned on, the temperature around the support shaft gradually increases, and there are cases in which a barcode having a size read immediately after the power is turned on cannot be read. In such a case, it is necessary to adjust the scanning angle so that the barcode can be read by operating the changeover switch each time, and the adjustment work is troublesome.
[0008]
Therefore, in the present invention, in order to solve the above-described problem, even when the friction of the support shaft with respect to the oscillating mirror increases, the laser beam can be stably irradiated within the range of the specified scanning angle. An object is to provide a scanner device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the laser scanner apparatus according to claim 1, the laser emitting means has a swinging body configured to be swingable, and the laser beam emission direction is predetermined by the swinging of the swinging body. When the scanning angle is designated by the scanning angle designating means, the driving means is oscillated and driven by the drive means, and the scanning angle indicating the range in which the laser beam emission direction is changed is designated by the scanning angle designation means. The driving force control means applies a driving force predetermined according to the scanning angle to the driving means so that the laser beam emitted from the laser beam is reciprocated within the scanning angle designated by the scanning angle designation means. Is generated.
[0010]
In this laser scanner device, the actual speed detection means detects the actual speed that is the swing speed of the swinging body that is actually swinging, and the driving force correction means drives the laser irradiation means with the driving force. The target speed, which is the rocking speed of the rocking body to be obtained at this time, is compared with the actual speed, and the driving force is corrected so that the actual speed matches the target speed.
[0011]
In other words, if the driving force is constant, the greater the resistance such as friction acting on the oscillator, the smaller the scanning angle and the slower the actual speed, so by adjusting the driving force so that the actual speed matches the target speed The oscillating body is oscillated so that the laser beam is reciprocated within the designated scanning angle.
[0012]
If you do this, Even if the friction of the support shaft with respect to the rocking body increases, the driving force correcting means oscillates the rocking body by correcting the driving force so that the actual speed matches the target speed. The rocking body can be swung so that the laser beam is always reciprocated within a specified scanning angle.
[0013]
Therefore, When the laser scanner device according to the first aspect is used, a barcode having the same size can be read at the same scanning angle designated by the scanning angle designation means, regardless of heat or aging.
Claim 1 In the described laser scanner device, as the actual speed detecting means, the light that has passed through the detection window of the swing shielding plate having an opening of a predetermined size and the slit of the fixed shielding plate is received by the light receiving means, and during the light receiving period of the light receiving means. Based on the actual speed.
[0014]
this Claim 1 If the actual speed detecting means described is used, the size W of the detection window is constant, so that the actual speed V can be easily obtained from the calculation formula V = W / T in the light receiving period T.
In addition, this Claim 1 When the described laser scanner device is used, the driving force may be corrected using the light receiving period T instead of the actual speed V. In this case, the light receiving period in which the light receiving means receives light when the rocking shielding plate is swung at the target speed is set as the target period O, and the driving force is corrected based on the difference between the target period O and the light receiving period T. By doing so, it is not necessary to calculate the actual speed, and thus it becomes easier to control the driving force than to calculate the actual speed.
[0015]
Also, this Claim 1 As the light used in the actual speed detecting means described, light incident from the outside such as a fluorescent lamp or sunlight may be used, or an irradiating means such as a light emitting diode may be used.
By the way, the actual speed is Claim 2 As in the laser scanner device described, it is preferable to detect the actual speed when passing through the vicinity of the oscillation center of the oscillation body. This is because if the rocking body receives some friction, the actual speed of the rocking center changes more greatly than other places. This is because it can be corrected.
[0016]
next, Claim 3 In the described laser scanner device, the driving force control means applies a driving voltage corresponding to the scanning angle specified by the scanning angle specifying means to the driving means, and the driving means applies an electromagnetic force corresponding to the applied driving voltage. Is generated as the driving force, and the driving force correcting means corrects the driving force by changing the driving voltage.
[0017]
So this Claim 3 When the described laser scanner device is used, the driving force can be changed simply by changing the voltage value of the driving voltage, so that the driving force can be easily controlled.
next, Claim 4 As described in the above, a laser scanner device can be configured at low cost by using an electromagnet as the driving means.
[0018]
next Claim 5 In the described laser scanner device, the driving force control means applies a constant voltage pulse to the driving means so that an average voltage of a plurality of constant voltage pulses applied within a predetermined period is a driving voltage. The driving force correcting means performs so-called pulse width control (hereinafter referred to as PWM control) in which the driving voltage is varied by varying the pulse width of the constant voltage pulse.
[0019]
this Claim 5 In the described laser scanner device, the average voltage of the pulse voltage, that is, the driving voltage can be changed by the PWM control, so that the driving force can be controlled more easily.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail below.
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the laser scanner device of the present embodiment.
The laser scanner device 1 of this embodiment includes a laser diode 10 that emits laser light, a reflecting mirror 12 that is fixed to the laser scanner device 1 and reflects the laser light emitted from the laser diode 10, and the laser scanner device 1. An oscillating mirror 14 is provided that is slidably mounted and reflects the laser beam reflected by the reflecting mirror 12 toward the barcode label B. Among these, the oscillating mirror 14 oscillates with respect to the main body of the laser scanner device 1 so that the laser beam reflected by the oscillating mirror 14 is irradiated along the scanning direction perpendicular to each bar b of the barcode label B. It is installed freely.
[0021]
Also. The laser scanner device 1 receives the laser beam reflected by the bar code label B, analyzes the light and darkness thereof, and swings the reading device 16 for reading the bar code and the oscillating mirror 14 to oscillate the oscillating mirror. And a changeover switch 18 capable of designating three types of scanning angles representing a range in which the emission direction of the laser beam reflected by 14 changes. The scanning angle designation means of the present invention corresponds to the changeover switch 18.
[0022]
Further, the laser scanner device 1 includes an oscillating mirror driving device 3 that oscillates the oscillating mirror 14 so as to change the laser beam emission direction within a scanning angle range designated by the changeover switch 18, and an oscillating mirror driving device 3. The actual speed detecting device 5 for detecting the actual speed which is the actual swing speed of the mirror 14, the control circuit 7 for controlling the entire laser scanner device 1, the swing mirror driving device 3 and the actual speed detecting device 5 are operated. And an operation circuit 9 for performing the operation.
[0023]
Note that the above-described reading device 16 includes a generally well-known lens having a semicircular cross section, a sensor that receives laser light received by the lens, and outputs a light / dark signal corresponding to the amount of the received laser light. Since this is a well-known device and is not a main part of the present embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0024]
Next, the oscillating mirror driving device 3 will be described.
Here, FIG. 2 is a plan view of the oscillating mirror driving device 3.
The oscillating mirror driving device 3 is formed in a long shape, and a bar magnet 30 having an oscillating mirror 14 attached to one end surface in the longitudinal direction and a central portion in the longitudinal direction of the bar magnet 30 as a fulcrum. A support shaft 32 that supports the bar magnet 30 in a swingable manner and a swing center that is a position where the laser beam reflected by the swing mirror 14 is emitted perpendicularly to the bar code label B is placed on the swing mirror 14. And a pair of springs 34 that urge the bar magnet 30 so as to be positioned. Of these, the spring 34 is composed of a pair of spiral springs, and when the oscillating mirror 14 is located at the oscillating center, the oscillating mirror is applied so that equal tension is applied in the left-right direction along the oscillating direction of the bar magnet 30. One end is attached in the vicinity of the end surface opposite to the end surface side to which 14 is attached, and the other end is attached to the laser scanner device 1. The reason why the spring 34 is provided is that the oscillating mirror 14 can always be oscillated around the oscillation center. Hereinafter, the oscillating mirror 14 and the bar magnet 30 are collectively referred to as an oscillating body as necessary.
[0025]
In addition, the oscillating mirror driving device 3 includes a pair of electromagnets 4 for oscillating the bar magnet 30. The electromagnet 4 includes an iron core portion 40 having a horizontal cross section formed in a concave shape and a coil 42 wound around a bottom portion of the iron core portion 40, and one electromagnet 4 is arranged on both sides of the bar magnet 30. And each corner | angular protrusion part 400 of the iron core part 40 is arrange | positioned at the both ends of the bar magnet 30 so that it may oppose. The electromagnet 4 is connected in series so that when a voltage is applied to the coil 42, different magnetic poles are generated in the opposing protruding portion 400.
[0026]
In the oscillating mirror drive device 3 configured as described above, when a voltage is applied to the electromagnet 4, the end portion of the bar magnet 30 is attracted toward the protruding portion 400 where the magnetic pole different from the end portion appears. Then, the bar magnet 30 rotates about the support shaft 32. When the reverse voltage is applied to the electromagnet 4, the end portion of the bar magnet 30 is attracted in the reverse direction, and the bar magnet 30 rotates in the reverse direction. Therefore, if this oscillating mirror driving device 3 is used, the oscillating body can be oscillated by repeatedly reversing the direction of the voltage applied to the coil 42.
[0027]
As a result, in the laser scanner device 1 of the present embodiment, the bar magnet 30 swings around the support shaft 32 and the swing mirror 14 swings, so that the laser beam emission direction is along the scanning direction described above. It changes continuously.
The laser emitting means of the present invention corresponds to the laser diode 10, the reflecting mirror 12, and the oscillating mirror driving device 3 of the present embodiment. The driving means of the present invention corresponds to the electromagnet 4 of the present embodiment.
[0028]
Next, the actual speed detecting device 5 provided in the above-described oscillating mirror driving device 3 for detecting the actual speed that is the oscillating speed at which the oscillating body is actually oscillating will be described.
Here, FIG. 3 is an explanatory diagram of the actual speed detection device 5. 3A is a side sectional view of the actual speed detecting device, and FIGS. 3B, 3C, and 3D are plan views thereof.
[0029]
The actual speed detecting device 5 is not shown in FIG. 2, but is attached to any place where the actual speed can be detected, such as the back side of the bar magnet 30 or the portion where the spring 34 is attached as seen in FIG. May be.
As shown in FIG. 3A, the actual speed detecting device 5 includes a light emitting diode 50 that emits detection light, a phototransistor 56 that receives detection light, and a light source diode 50 as shown in FIGS. 3C and 3D. The swing shield plate 52 that is integrally attached to the bar magnet 30 and has a detection window 520 for allowing detection light to pass therethrough, and a slit 540 that is fixed to the swing mirror driving device 3 and that passes the detection light are formed. The fixed shielding plate 54 is made.
[0030]
Among them, the detection window 520 has a side perpendicular to the swinging direction in which the swing shielding plate 52 swings when the swing shielding plate 52 swings with the bar magnet 30 as shown in FIG. When the side is extended, it is formed so as to intersect at a predetermined angle θ at the swing center of the swing shielding plate 52. Incidentally, as shown in FIGS. 3C and 3D, the swinging shielding plate 52 and the fixed shielding plate 54 detect portions other than the slit 540 and the detection window 520 (shaded portions in the figure) as detection light. Is shielded so that the light is transmitted and is not received by the phototransistor 56.
[0031]
Of these, as shown in FIG. 3A, the swing shielding plate 52 and the fixed shield plate 54 face each other, and as shown in FIG. The detection window 520 is disposed so as to pass over the slit 540 when the bar magnet 30 swings as the bar magnet 30 swings. In the light emitting diode 50 and the phototransistor 56, the detection light emitted from the light emitting diode 50 passes through the central portion in the longitudinal direction of the slit 540 and is received by the light emitting diode 50, and the detection light is received by the respective plates 52 and 54. It is arrange | positioned in the position irradiated perpendicularly | vertically to the plate surface.
[0032]
In the actual speed detection device 5 configured as described above, when the swing shielding plate 52 swings, the detection light is received by the phototransistor 56 only when the detection window 520 passes over the slit 540. Therefore, the detection window 520 is detected. Can be obtained from the light receiving period T during which the phototransistor 56 receives the detection light. Further, in this actual speed detection device 5, since the detection light passes through the central portion in the longitudinal direction of the slit 540, if the arc-shaped detection window length of the portion through which the detection light passes through the detection window 520 is W, The speed can be determined as V = W / T. However, if the radius from the oscillation center to that portion is r, it is expressed as W = rθ.
[0033]
The light receiving means of the present invention corresponds to the phototransistor 56 of this embodiment.
Next, the operation circuit 9 for operating the oscillating mirror driving device 3 of the present embodiment will be described.
Here, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a drive circuit constituting the oscillating mirror driving device 3, and FIG. 5A represents a range in which the bar magnet 30 oscillates by an oscillation angle from the oscillation center. FIG. 5B is a graph for explaining a state in which the bar magnet 30 swings with the swing angle on the vertical axis and time on the horizontal axis. FIG. 5B shows the coil 42 when the bar magnet 30 is driven to swing. 5 is a graph for explaining a state in which a drive voltage applied to the coil 42 is represented with a magnitude and a direction of application of the drive voltage, a magnitude of the drive voltage applied in the vertical axis, and a time of the drive voltage represented by a horizontal axis.
[0034]
First, in this operation circuit 9, as shown in FIG. 4, field effect transistors TR1 and TR3 (hereinafter referred to as “short-circuit prevention protective resistors R1”) are connected to the positive side of the battery 90 that supplies power to the operation circuit 9. Simply referred to as “TR1” or “TR3”), and field effect transistors TR2 and TR4 (hereinafter simply referred to as “TR2” or “TR4”) are connected in series to these TR1 and TR3, respectively. ing. Among these TR1 to TR4, TR1 and TR3 have their drain terminals connected to the battery 90 via the protective resistor R1 and their source terminals connected to the drain terminals of TR2 and TR4, respectively. The source terminals of TR2 and TR4 are connected to the negative side of the battery 90.
[0035]
In the operation circuit 9, the source terminal of TR1 and the drain terminal of TR2 are connected to the source terminal of TR3 and the drain terminal of TR4 via a pair of coils 42 connected in series. Also, diodes D1 to D4 are connected to the TR1 to TR4 so that the drain terminal direction from the source terminal of each TR1 to TR4 is the forward direction. Further, the battery 90 is connected to the capacitor C via the protective resistor R 1, and the capacitor C is connected to the negative side of the battery 90.
[0036]
Further, in this operation circuit 9, a light emitting diode 50 is connected to the positive side of the battery 90 via a field effect transistor TR5 (hereinafter simply referred to as “TR5”). The light emitting diode 50 is used for protecting the light emitting diode. The battery 90 is connected to the negative side of the battery 90 via the protective resistor R2. Among these, the drain terminal of TR5 is connected to the positive side of the battery 90, and the source terminal is connected to the anode side of the light emitting diode 50.
[0037]
Furthermore, in the operation circuit 9, a phototransistor 56 is connected from the positive side of the battery 90 via the load resistor R 3, and the phototransistor 56 is connected to the negative side of the battery 90.
The control circuit 7 is connected to the gates of the TR1 to TR5, and is connected to a voltage monitoring point between the protective resistor R3 and the drain terminal of the phototransistor 56. The control circuit 7 is connected to the changeover switch 18.
[0038]
In the operation circuit 9 configured as described above, first, when TR1 and TR4 are turned on, a driving voltage is applied from the battery 90 to the coil 42, and an electromagnetic force that is a driving force for driving the bar magnet 30 is generated in the coil 42. Therefore, the bar magnet 30 can be swung in any one direction by this electromagnetic force. Further, in this operation circuit 9, when TR1 and TR4 are turned off and TR2 and TR3 are turned on, driving power is applied from the battery 90 to the coil 42 in the opposite direction to that when TR1 and TR4 are turned on, and electromagnetic waves in the reverse direction are applied. Since a force is generated, the bar magnet 30 can be swung in the direction opposite to that when the TR1 and TR4 are turned on by this drive voltage.
[0039]
Therefore, in this embodiment, when the TR1 and TR4, TR2 and TR3 are alternately switched using the control circuit 7, the application direction of the drive voltage to the coil 34 is alternately changed as shown in FIG. In this way, the bar magnet 30 can be swung as shown in FIG.
[0040]
In the operation circuit 9 configured as described above, when the TR5 is turned on, the light emitting diode 50 emits light, and the detection light is emitted toward the phototransistor 56. Then, the detection light is applied to the slit 540 and the detection window 520. When the light is received by the phototransistor 56, the phototransistor 56 is turned on, and the potential at the voltage monitoring point becomes the ground potential.
[0041]
Therefore, in this embodiment, when the control circuit 7 operates TR5 and measures the time during which the potential at the voltage monitoring point is at the ground potential, the light receiving period T during which the phototransistor 56 receives the detection light can be counted. is there.
Each of the diodes D1 to D4 is for releasing power stored in the coil 42, and is generally called a flywheel diode. This escaped power is stored in the capacitor. Since the functions of the diodes D1 to D4 and the capacitor C are well known, description thereof is omitted.
[0042]
Next, in this embodiment, in order to oscillate the oscillating mirror 14, the control circuit 7 applies a drive voltage to the coil 42 by pulse width control (hereinafter referred to as "PWM control") using the operation circuit 9 described above. Therefore, the PWM control will be described below.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the PWM control. 6A and 6B are graphs in which the vertical axis represents the voltage value of the drive voltage and the application direction to the coil 42, and the horizontal axis represents time.
[0043]
The PWM control performed in the present embodiment is a control in which a plurality of constant voltage pulse trains are applied to the coil 42 with the polarity inverted every predetermined inversion period.
Specifically, in this PWM control, as shown in FIG. 5A, first, a constant voltage pulse having a predetermined pulse width is determined in advance by turning on and off TR1 and TR4 in the first inversion period. When the TR1 and TR4 are turned on and off by repeatedly generating at the pulse interval and turning on and off TR2 and TR3 in the next inversion period, the polarity, that is, the drive applied from the battery 90 to the coil 42 Constant voltage pulses having the same pulse width, which differ only in the direction of voltage application, are generated at the same pulse interval, and constant voltage pulses are generated again using TR1 and TR4 in the next period.
[0044]
When the constant voltage pulse is generated in this way, the average value of the voltage of the constant voltage pulse that is repeatedly turned on and off within the inversion period becomes as shown by the one-dot chain line in FIG. The driving voltage in this embodiment indicates an average value of the voltage of the constant voltage pulse.
As shown in FIG. 6B, when the pulse width of each constant voltage pulse is increased, the drive voltage also increases.
[0045]
In other words, in this embodiment, this PWM control is used to control the voltage value of the drive voltage by changing the pulse width of the constant voltage pulse, and to operate the swing range of the bar magnet 30 and thus the scanning angle. It is. Specifically, as shown in FIG. 5 (b), the magnitude of the drive voltage is changed, and the swing range of the bar magnet 30 is freely changed as shown in FIG. 5 (a). In FIG. 5, since there are three types of scanning angles that can be specified by the changeover switch 18, they are distinguished according to the line type (for example, the one-dot chain line in FIG. 5A corresponds to the one-dot chain line in FIG. 5B). is there.
[0046]
Therefore, in this embodiment, if the pulse width is determined in advance according to the scanning angle that can be specified by the changeover switch 18, an electromagnetic force corresponding to the pulse width is generated according to the instruction of the changeover switch 18 by this PWM control. Therefore, the rocking body can be swung at the scanning angle designated by the changeover switch 18.
[0047]
In this embodiment, when the changeover switch 18 is switched and a certain scanning angle is designated, a constant voltage pulse with a pulse interval corresponding to the scanning angle is set.
The swing range described above is represented by a swing angle at which the bar magnet swings from the swing center.
[0048]
The driving force control means of the present invention corresponds to the control circuit 7 and the operation circuit 9 of this embodiment.
In the laser scanner device 1 described above, for example, when the scanning angle specified by the changeover switch 18 differs from the actual scanning angle due to friction between the support shaft 32 and the bar magnet 30, the driving force acting on the oscillating mirror 14 is used. Is corrected, and the driving force correction process for correcting the actual operation angle to the scanning angle designated by the changeover switch 18 is performed. This process will be described below.
[0049]
7 is a flowchart of the scanning angle adjustment control, and FIG. 8 is a swing speed of the swing mirror 14, that is, a swing speed of the bar magnet 30, and a range in which the swing mirror 14 swings, that is, the bar magnet 30. It is a graph which shows the relationship with the rocking angle showing the range which rocks.
The driving force correction process S1 is started when the power of the laser scanner device 1 is turned on. First, as shown in FIG. 7, the pulse width of the constant voltage pulse in the above-described PWM control is set (S10). ). In S10, when the power is turned on, since the changeover switch 18 is set to any scanning angle in advance, a pulse width corresponding to the set scanning angle is set.
[0050]
Next, an actual speed detection process S12 for detecting the actual speed is performed.
In the actual speed detection process S12, as described above, the control circuit 7 monitors the voltage at the voltage monitoring point in FIG. 4, so the time at which the voltage at the voltage monitoring point is at the ground potential is counted. Yes.
[0051]
Here, the actual speed is not calculated here, and the time when the voltage monitoring point is at the ground potential, that is, the actual time T when the phototransistor 36 receives the detection light when the bar magnet 30 swings at the actual speed. Is detected because the detection window length W is constant and the reciprocal of the actual speed V is proportional to the actual time T. Therefore, if the actual time can be detected, the comparison between the actual time T and the target time will be described later. This is because it is possible to compare the actual speed V with the target speed.
[0052]
Next, it is determined whether or not the target speed matches the actual speed (S14). In S14, it is determined whether or not the target speed and the actual speed coincide with each other by scanning the laser beam with a certain period (usually 30 to 1000 reciprocations / second) by the above-described PWM control. 8, since the relationship between the swing speed of the bar magnet 30 and the actual scanning angle is known in advance as shown in FIG. 8, the actual speed of the bar magnet 30 is This is because it can be determined that the scanning angles match if the target speed is matched.
[0053]
However, in S14, since the comparison between the actual speed and the target speed can be performed by comparing the actual time and the target time as described above, it is determined whether or not the actual time matches the target time. is doing.
If it is determined in this determination (S14) that the actual speed and the target speed match, there is no need to adjust the pulse width, so whether the changeover switch 18 is switched and the scanning angle is changed. (S18), if a negative determination is made in S18, the actual speed detection process (S12) is performed again, and if an affirmative determination is made, a pulse interval is set (S10).
[0054]
On the other hand, if it is determined in S14 that the actual speed and the target speed do not match, a process for correcting the pulse width of the constant voltage pulse is performed (S16), and the next target speed is changed. If a negative determination is made (S18), the actual speed is detected again (S12), and the actual speed after the pulse width adjustment is compared with the target speed.
[0055]
The driving force correcting means of the present invention corresponds to the processes of S14 and S16 of this embodiment.
The process S1 described above is always performed until the power is turned off or sleep control that is performed when the laser scanner device 1 is not used is started. When the sleep control is canceled or the power is turned on. Be started.
[0056]
The use of the laser scanner device 1 described above has the following effects.
First, when the laser scanner device 1 of this embodiment is used, even if the friction between the bar magnet 30 and the support shaft 32 increases due to various conditions surrounding the laser scanner device 1, the actual speed and the target speed are determined in S14. Since the oscillating mirror 14 is oscillated by correcting the pulse width of the constant voltage pulse, that is, the driving force, so that the target speed matches the actual speed in S16, it is always within the scanning angle designated by the changeover switch. Thus, the oscillating mirror 14 can be oscillated so that the laser beam is reciprocally irradiated.
[0057]
Therefore, when the laser scanner device 1 of the present embodiment is used, even if the friction between the support shaft 32 and the bar magnet 30 increases due to heat, aging, etc., the same scanning angle as that specified before the friction increases is obtained. If specified by the changeover switch 18, a bar code of the same size can always be read.
[0058]
Next, since the size W of the detection window 520 is constant if the laser scanner device 1 of the present embodiment is used, the actual speed V can be simply calculated from the calculation formula V = W / T, assuming the light receiving period T. Can be sought.
In this embodiment, since the driving force is corrected using the light receiving period T instead of the actual speed V (S12, S14), the driving force is controlled more easily than calculating the actual speed. be able to.
[0059]
In this embodiment, the light emitted from the light emitting diode 50 is used as the detection light. However, light incident from the outside such as a fluorescent lamp or sunlight may be used.
By the way, as for the actual speed, it is preferable to detect the actual speed when passing near the center of oscillation. This is because when the bar magnet 30 is subjected to some friction, the actual speed of the oscillation center changes more greatly than at other locations. This is because the range can be corrected.
[0060]
In the laser scanner device 1 of the present embodiment, the driving force can be changed simply by changing the voltage value of the driving voltage, so that the driving force can be easily controlled.
Furthermore, in the laser scanner device of this embodiment, the average voltage of the pulse voltage, that is, the drive voltage can be changed by PWM control, so that the drive force can be controlled more easily.
[0061]
If the swing speed of the swing shield plate 52 becomes too small to measure the actual speed, the PWM control may be performed with a predetermined pulse width, or the pulse width is increased until the actual speed can be measured. You may control to enlarge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser scanner device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the oscillating mirror driving device of the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an actual speed detection device according to the present embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a drive circuit according to the present embodiment.
FIG. 5 is a graph for explaining how the bar magnet of the present embodiment swings and how the drive voltage is applied to the coil.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining PWM control according to the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of scanning angle adjustment control according to this embodiment.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rocking speed of the rocking mirror of this embodiment and the rocking angle representing the range in which the rocking mirror rocks.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser scanner apparatus, 3 ... Swing mirror drive device, 4 ... Electromagnet, 5 ... Actual speed detection apparatus, 7 ... Control circuit, 9 ... Operation circuit, 10 ... Laser diode, 12 ... Reflection mirror, 14 ... Swing mirror , 16 ... reading device, 18 ... changeover switch, 30 ... bar magnet, 32 ... support shaft, 34 ... spring, 40 ... iron core, 42 ... coil, 50 ... light emitting diode, 52 ... swing shield plate, 54 ... fixed shield Plate, 56 ... Phototransistor, 90 ... Battery, 400 ... Projection, 520 ... Detection window, 540 ... Slit

Claims (5)

揺動自在に構成された揺動体を有し、該揺動体の揺動によって、レーザ光の出射方向を予め定められた走査方向に沿って連続的に変化させるレーザ出射手段と、
前記揺動体を揺動駆動する駆動手段と、
前記レーザ光の前記出射方向を変える範囲を表す走査角を指定する走査角指定手段と、
前記レーザ出射手段から出射されたレーザ光が、前記走査角指定手段で指定された走査角内を往復して照射されるように、該走査角に応じて予め定められた駆動力を前記駆動手段に発生させる駆動力制御手段と
を備え、
前記レーザ出射手段が出射するレーザ光を用いて、バーコードの読み取りを行うレーザスキャナ装置において、
実際に揺動している前記揺動体の揺動速度である実速度を検出する実速度検出手段と、
前記駆動力で前記レーザ照射手段を駆動させたときに得られるべき、前記揺動体の揺動速度である目標速度と、前記実速度とを比較し、該実速度が前記目標速度に一致するように前記駆動力を補正する駆動力補正手段と
を備え、
前記実速度検出手段は、
光が通過する検出窓を有し、前記揺動体に同期して揺動する揺動遮蔽板と、
該揺動遮蔽板の揺動によって前記検出窓が通過する経路に対向する位置に、光が通過するスリットが形成された固定遮蔽板と、
前記検出窓及びスリットを通過した光を受光する受光手段と
を備え、該受光手段での受光期間と前記検出窓の寸法とに基づき前記実速度を求めることを特徴とするレーザスキャナ装置。A laser emitting means having a rocking body configured to be rockable, and continuously changing a laser beam emission direction along a predetermined scanning direction by the rocking of the rocking body;
Drive means for swinging and driving the swing body;
Scanning angle designating means for designating a scanning angle representing a range in which the emission direction of the laser beam is changed;
A driving force predetermined according to the scanning angle is applied to the driving unit so that the laser beam emitted from the laser emitting unit is irradiated back and forth within the scanning angle designated by the scanning angle designation unit. Driving force control means for generating
In a laser scanner device that reads a barcode using laser light emitted by the laser emitting means,
An actual speed detecting means for detecting an actual speed that is the swing speed of the swinging body that is actually swinging;
A target speed, which is a rocking speed of the rocking body to be obtained when the laser irradiation means is driven with the driving force, is compared with the actual speed so that the real speed matches the target speed. And a driving force correcting means for correcting the driving force ,
The actual speed detecting means is
A swing shielding plate having a detection window through which light passes and swinging in synchronization with the swinging body;
A fixed shielding plate in which a slit through which light passes is formed at a position facing a path through which the detection window passes by the oscillation of the oscillation shielding plate;
A light receiving means for receiving light passing through the detection window and the slit;
A laser scanner device characterized in that the actual speed is obtained based on a light receiving period of the light receiving means and a dimension of the detection window . 請求項１に記載のレーザスキャナ装置において、
前記実速度検出手段は、
前記揺動体の揺動中心近傍を通過するときの前記実速度を検出することを特徴とするレーザスキャナ装置。The laser scanner device according to claim 1 ,
The actual speed detecting means is
A laser scanner device that detects the actual speed when passing through the vicinity of a rocking center of the rocking body. 請求項１，２の何れかに記載のレーザスキャナ装置において、
前記駆動力制御手段は、
前記走査角指定手段で指定された前記走査角に応じた駆動電圧を前記駆動手段に印加し、
前記駆動手段は、
印加される駆動電圧に応じた電磁力を、前記駆動力として発生し、
前記駆動力補正手段は、
前記駆動電圧を変化させることにより前記駆動力の補正を行うことを特徴とするレーザスキャナ装置。 In the laser scanner device according to any one of claims 1 and 2 ,
The driving force control means includes
Applying a driving voltage corresponding to the scanning angle specified by the scanning angle specifying means to the driving means;
The driving means includes
An electromagnetic force corresponding to the applied driving voltage is generated as the driving force,
The driving force correction means includes
A laser scanner device that corrects the driving force by changing the driving voltage. 請求項３に記載のレーザスキャナ装置において、
前記駆動手段は、電磁石であることを特徴とするレーザスキャナ装置。The laser scanner device according to claim 3, wherein
The laser scanner device characterized in that the driving means is an electromagnet. 請求項３，４の何れかに記載のレーザスキャナ装置において、
前記駆動力制御手段は、
予め定められた一定期間内に印加された複数の定電圧パルスの平均電圧が前記駆動電圧となるように、前記定電圧パルスを前記駆動手段に印加し、
前記駆動力補正手段は、
前記定電圧パルスのパルス幅を可変することにより、前記駆動電圧を可変することを特徴とするレーザスキャナ装置。 In the laser scanner device according to any one of claims 3 and 4 ,
The driving force control means includes
Applying the constant voltage pulse to the drive means so that an average voltage of a plurality of constant voltage pulses applied within a predetermined period of time is the drive voltage;
The driving force correction means includes
The laser scanner device characterized in that the driving voltage is varied by varying a pulse width of the constant voltage pulse.

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