CN1397906A - 用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，它与传统的用于驱动和电动势探测两个用途的单线圈相比能够在总体上优化该线圈。这个用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构是这样的，其中从发光元件中发射出的激光束被活动反射镜反射，使反射镜摆动以使激光束扫描整个所要扫描的对象，从所要扫描的对象返回的光束被活动反射镜反射从而由光接收元件接收。所述用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构包括有：被支撑得可绕着枢轴摆动的活动反射镜；牢牢地连接在所述活动反射镜上的磁性部件；以及与所述磁性部件的磁通链接的线圈。所述线圈是一种双线圈，它包括用于使活动反射镜摆动的驱动线圈以及与驱动线圈一体地缠绕并且与所述驱动线圈相比具有更小的导线直径和更多匝数的电动势探测线圈。

Description

用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构

本申请基于在2001年7月16日在日本专利局申请的日本优选权文献JP2001-214902，该文献的全部内容在这里被引用作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，所述条形码阅读器用来通过从发光元件发射出的激光束来扫描条形码图案即所要扫描的对象，本发明更具体地说涉及用于有效地驱动用于这种活动反射镜的线圈的改进技术。

背景技术

近年来，在许多商店中的货物销售管理以及在许多工厂中产品的生产控制通常是通过光学地读出附着在这些货物或产品上的条形码的数字信息来进行的。通常，这些条形码是这样被读出的：通过将光束发射到条形码上并且扫描该条形码然后通过光电转换器将反射光束的强度转换成相应的电信号，从而基于所探测出的信号的组合读取信息。

如在图4的示意图中所示，光投射透镜3使从发光元件1中发射出的光束聚集。然后，该光束反射离开扫描反射镜(活动反射镜)5的镜子7并且照射到所要扫描的对象的条形码图案9上。为了引导该光束扫过条形码图案9的整个区域，镜子7进行摆动。这种摆动是通过将连接在镜子7上的磁性部件(磁铁)11安放在驱动线圈13中来实现的。使在正负方向之间以恒定的频率交替变化的电流流过该驱动线圈13，该线圈吸引并排斥所述磁铁11。因此，镜子7就绕着枢轴15摆动。

另一方面，照射到条形码图案9上的光产生漫反射并且根据条形码的黑白图案以不同的光量部分返回到镜子7上。聚光透镜17在光接收元件19将这些反射光转换成相应的电信号之前收集这种变化的反射光。要注意的是，在光接收元件19前面设有带通滤波器(BPF)21，以便通过消除发射光的频率之外的不必要的光分量来提高阅读精确度。

在图5中所示的为用于作为上述阅读设备的例子的条形码阅读器的活动反射镜驱动机构。在所示的当前实施例中，所述活动反射镜驱动机构包括：活动反射镜5，它以摆动方式安装在外壳23中；磁铁11，它牢牢地连接在活动反射镜5上；驱动线圈13，用来产生施加在磁铁5上以使活动反射镜5摆动的磁力；开口25，用来让来自发光元件1并且由活动反射镜5反射的激光束能够行进到外壳23外面，并且还允许来自条形码图案9的光能够返回到外壳23内部；以及光接收元件19，用来接收返回的光。通过将外壳23装在框架(未示出)中来形成条形码阅读器。

如上所述，该活动反射镜驱动机构能够通过提供穿过驱动线圈的交变电流(例如，大约20Hz)来使活动反射镜摆动。顺便说一下，活动反射镜的摆动系统具有其固有谐振频率。这意味着，在以谐振频率驱动的情况下活动反射镜可以以最小能量或最有效地摆动。但是，不幸的是，即使可以将活动反射镜的摆动系统的设计条件设定在具有例如20Hz的谐振频率，但是由于机械损失例如摆动系统的质量平衡和摩擦阻力，实际的谐振频率很容易偏离预定的谐振频率。如果该摆动系统以谐振频率之外的设计频率驱动时，则会出现以下问题，例如需要额外的驱动能量、摆动操作不稳定以及该活动反射镜以异常的角度摆动。在这种情况下，在条形码上的扫描变得不稳定并且条形码的读取变得更不精确。

对于这种问题的典型解决方案是，如在图6中所示探测出由驱动线圈和磁铁的相对运动所引起的反电动势。从该反电动势中得到活动反射镜的驱动频率，并且根据活动反射镜的摆动条件来进行使驱动电流流过驱动线圈的驱动控制。为进行这种控制而作的常规反驱动力采用如图7中所示的单驱动线圈。换句话说，单线圈通常用作驱动线圈并且用来探测驱动频率。

单线圈的这种双重用途有助于小型化。但是，探测反电动势所需要的匝数是驱动所需要的匝数的好几倍。这意味着，为了使单线圈用于上述两个用途，该线圈必须具有至少能够探测反电动势的匝数，这个匝数对于获得所要求的驱动力而言太多了。还有，共享单个线圈妨碍了针对相应的用途来选择最优的导线直径，从而限制了线圈的优化，不能改善线圈的效率。

发明内容

鉴于传统技术的上述缺点，需要一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，该机构与采用单个线圈用于驱动和电动势探测用途的情况相比能够使整个线圈最优化。

因此，本发明的一个方面在于，提供一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，其中从发光元件中发射出的激光束通过活动反射镜反射，该激光束扫描过所要扫描的对象，从所要扫描的对象返回的光束被活动反射镜反射，从而该光束可以由光接收元件来接收。该机构的特征在于，设有被支撑得可绕着枢轴摆动的活动反射镜、牢牢地连接在该活动反射镜上的磁铁以及与磁铁的磁通链接的线圈，其中所述线圈是一种双线圈，它具有用于驱动活动反射镜的驱动线圈以及采用比驱动线圈导线直径更小的电线与驱动线圈一体绕制、匝数多于驱动线圈的电动势探测线圈。

上述方案的双线圈的使用有助于优化条形码阅读器活动反射镜驱动机构中的用于不同目的的相应线圈。换句话说，驱动线圈与电动势探测线圈相比匝数更少并且导线直径更大，从而通过提供更大的电流来形成更大的驱动力。另一方面，电动势探测线圈可以使用比驱动线圈直径更小的导线以及更多的匝数，从而获得较大的电动势。因此，避免了传统技术中的线圈浪费，从而总体上实现了高效率且小型化的线圈。

根据本发明另一个方面的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构的特征在于，驱动线圈缠绕在电动势探测线圈的外面。如上所述，电动势探测线圈探测电动势所需要的匝数比驱动线圈更多。因此，根据当前实施方案的电动势探测线圈缠绕在可以实现更高探测效率的内部位置处即在比驱动线圈更靠里的位置处，所以其匝数可以减少。换句话说，由这些线圈所占据的体积与将驱动线圈缠绕在电动势探测线圈内部的情况相比可以减小，从而使整个双线圈小型化。

根据本发明的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构的另一个方面是这样一种类型，其中从发光元件中发射出的激光束被活动反射镜反射，使反射镜摆动以扫描整个所要扫描的对象，从所要扫描的对象返回的光束被活动反射镜反射，从而由光接收元件接收。该结构的特征在于包括：被支撑得可绕着枢轴摆动的活动反射镜，牢牢地连接在该活动反射镜上的磁铁以及与磁铁的磁通链接的线圈，其中所述线圈形成有中间抽头，该抽头用作划分用于使活动反射镜摆动的驱动线圈和电动势探测线圈的边界。

在如上所述的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构中，设有中心抽头的与磁铁磁通链接的线圈被分成用于使活动反射镜摆动的驱动线圈和电动势探测线圈，从而使得能够优化各相应目的的线圈的匝数。也就是说，驱动线圈的匝数小于电动势探测线圈但是被设计成能够提供更大的电流以形成更大的驱动力。另一方面，该电动势探测线圈的匝数大于驱动线圈以获得较大的电动势。这种特殊的结构与用于两个用途的传统单线圈相比提高了线圈的效率。另外，可以连续地缠绕单直径导线以在中心抽头两侧具有预定的用途所需要的最优匝数。

附图说明

从本发明的当前优选的示例性实施方案中并结合附图将更加了解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中：

图1为根据本发明的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构的剖视图；

图2为在图1中的线圈的放大的剖视图；

图3显示出由电动势探测线圈探测出的电动势的波形；

图4为用来说明传统的光学阅读结构的示意图；

图5为用于条形码阅读器的传统的活动反射镜驱动机构的剖视图；

图6显示出由公用线圈探测出的反电动势的波形；并且

图7为在图6中的线圈的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图对根据本发明的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构的优选实施方案进行说明。

根据本发明的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构31的一个实施例包括：外壳33；设置在外壳33中的发光元件35；以摆动的方式安装在外壳33中的活动反射镜37；由磁性部件制成的牢牢地连接在活动反射镜37上的磁铁39；用于通过与磁铁的磁相互作用使活动反射镜37摆动的线圈41；开口45，通过该开口，从发光元件35射出并且由活动反射镜反射的激光束行进到外壳33的外面，从所扫描的对象上的条形码43反射的光返回进入外壳33；以及用于接收来自活动反射镜37的返回光的光接收元件47。

所述活动反射镜37被设计成绕着枢轴49摆动。牢牢地连接在活动反射镜37上的磁铁39产生出与线圈41链接的磁通。由于使活动反射镜37摆动的结果，线圈41中的磁通变化，从而在线圈41中感应出电动势。该电动势的幅度与和线圈41链接的磁通变化速率和线圈41的匝数的乘积成正比。

如图2中所示，线圈41是一种双线圈，它包括用于使活动反射镜摆动的驱动线圈51以及电动势探测线圈53。电动势探测线圈53与驱动线圈51缠绕在一起并且与驱动线圈51相比具有更小的导线直径以及更多的匝数。要注意的是，这个实施方案的线圈41是双层线圈，其中驱动驱动线圈51缠绕在电动势探测线圈53的外面。

在用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构31中，当在驱动线圈51中以固定的间隔提供例如正负电流(交变电流)时，磁铁39相对于驱动线圈51被吸引和排斥，从而使该活动反射镜绕着枢轴49摆动。同时，活动反射镜的这种摆动使得与线圈41链接的磁通发生变化，从而在电动势探测线圈53中感应出电动势。图3显示出电动势的波形。可以从所探测出的电动势的波形获得驱动频率即活动反射镜37的固有谐振频率。

通过控制装置(未示出)根据电动势探测线圈53中的驱动频率以这样的方式来控制用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构31，即在进行反馈控制的同时与驱动频率同步地在驱动线圈51中提供驱动电流。这就吸收了每个活动反射镜的驱动频率的变化，从而实现最有效(最小能耗)地驱动活动反射镜37。

在用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构31中，用于与磁铁39的磁通链接的线圈41是一种双线圈，它包括用于使活动反射镜摆动的驱动线圈51以及与驱动线圈51一体地缠绕并且与驱动线圈51相比具有更小的导线直径和更多的匝数的电动势探测线圈53。这有助于优化这两个用于执行不同功能的相应线圈。换句话说，驱动线圈51与驱动线圈51相比具有更大的导线直径和更少的匝数，从而与电动势探测线圈53相比可以提供更大的电流穿过该线圈。相反，电动势探测线圈53与驱动线圈51相比具有更小的导线直径和更多的匝数，从而可以产生更大的电动势。因此，与传统的用于两种功能的单线圈相比可以通过消除线圈的浪费来实现更高效率且小型化的线圈41。

另外，为了探测电动势，需要具有比驱动线圈51更多的匝数的电动势探测线圈53缠绕在比驱动线圈51更靠里的部分上，从而提高了探测效率。换句话说，因为可以减小电动势探测线圈53的匝数，所以与将驱动线圈51缠绕在比电动势探测线圈53更靠里的部分的情况相比，该线圈的总体积可以减小。这有助于使线圈41总体上最小化。

在下表1中示出了优化在本发明的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构中使用的线圈的实施例：

表1

	导线直径	匝数
			驱动线圈	0.05mm	290匝
电动势探测线圈	0.04mm	612匝

在根据本发明以20Hz驱动例如0.047克的活动反射镜的情况中，通过缠绕290匝直径为0.05mm的导线来制成驱动线圈同时通过缠绕612匝直径为0.04mm的导线来制成电动势探测线圈，从而获得最优的结果。

虽然上述实施方案采用包括彼此分开的驱动线圈51和电动势探测线圈53的双线圈41，但是还可以采用形成有中心抽头的单线圈来构成用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构。用于使活动反射镜摆动的驱动线圈位于中心抽头的一侧处，电动势探测线圈位于中心抽头的另一侧。

在该替代实施方案中，驱动线圈的匝数比电动势探测线圈少，从而可以提供更大的电流穿过驱动线圈以获得更大的驱动力。另一方面，电动势探测线圈的匝数多于驱动线圈以产生出更大的电动势，从而与使用单线圈来执行两种功能相比提高了线圈的效率。该替代实施方案能够很容易通过连续地缠绕单直径导线并且在适当的位置处设置中心抽头来提供具有最优匝数的线圈。

虽然详细地说明了本发明的有一定特殊性的优选形式，但是显然在其中可以有许多改变和变化。因此要理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下本发明可以以与这里具体所述的不一样的方式实施。

Claims (3)

1.一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，其中从发光元件发射出的激光束被一活动反射镜反射，所述活动反射镜摆动，以使得该激光束扫过所要扫描的对象，从所要扫描的对象的返回光束被所述活动反射镜反射而由光接收元件接收，所述机构包括：

被支撑得可绕着枢轴摆动的活动反射镜；

牢牢地连接在该活动反射镜上的磁性部件；以及

与所述磁性部件的磁通链接的线圈，其中：

所述线圈是一种双线圈，它具有用于使活动反射镜摆动的驱动线圈以及与驱动线圈一体地缠绕并且与所述驱动线圈相比具有更小的导线直径和更多匝数的电动势探测线圈。

2.如权利要求1所述的用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，其中所述驱动线圈缠绕在所述电动势探测线圈的外面。

3.一种用于条形码阅读器的活动反射镜驱动机构，其中从发光元件中发射出的激光束被一活动反射镜反射，使反射镜摆动以扫描整个所要扫描的对象，从所要扫描的对象返回的光束反射被所述活动反射镜反射从而由光接收元件接收，该机构包括有：

被支撑得可绕着枢轴摆动的活动反射镜；

牢牢地连接在所述活动反射镜上的磁性部件；以及

与所述磁性部件的磁通链接的线圈，其中：

所述线圈形成有中间抽头，用来分开用于使活动反射镜摆动的驱动线圈和电动势探测线圈。

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