JP2010061029A - Optical amplitude detection method and amplitude control method - Google Patents
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Description
本発明は、情報を光学的に読み取る光走査モジュールにおける光学的振幅検出方法及び振幅制御方法に関する。 The present invention relates to an optical amplitude detection method and an amplitude control method in an optical scanning module that optically reads information.
一般に、バーコード等のシンボル情報を光学的に読み取る装置には、光源として半導体レーザ素子を用いて、出射された光束（レーザ光）を走査させてバーコードに照射し、その戻り光から情報を得る光走査モジュールがある。近年の携帯電子機器に搭載するための、小型の光走査モジュールが普及している。バーコードを筆頭とするシンボル情報は、通常、光学的に情報が認識可能な記号化された情報であるが、他にも、画面化された自動車や人物等の陰影情報や、走査型レーザ顕微鏡により観測したい試料等における物体情報であってもよい。 In general, a device that optically reads symbol information such as a barcode uses a semiconductor laser element as a light source, scans the emitted light beam (laser light), irradiates the barcode, and receives information from the return light. There is an optical scanning module to obtain. Small-sized optical scanning modules for mounting in recent portable electronic devices have become widespread. The symbol information with the barcode as the head is usually symbolized information in which information can be optically recognized. However, in addition to this, shadow information such as automobiles and people displayed on the screen, scanning laser microscopes, etc. May be object information on a sample or the like to be observed.
これらのレーザ光を走査させる公知な方式としては、一枚のミラーを揺動させる走査ミラー方式や、多面ミラー（ポリゴンミラー）を回転させる方式が知られている。例えば、特許文献１には、板ばねと走査ミラーを用いた走査機構が提案されている。また特許文献２は、同様に走査ミラー等を用いた走査機構であるが、駆動部分の共振現象を利用して振幅制御する方式である。ポリゴンミラーを回転させる方式は、回転モータを別途配置する必要があり駆動部が大型化するため、ＰＯＳレジスタなどの据え置き型の電子機器に搭載されている。
As a known method for scanning these laser beams, a scanning mirror method for swinging a single mirror and a method for rotating a polyhedral mirror (polygon mirror) are known. For example,
これに対して、上述の走査ミラー方式は、マグネットと駆動コイルを配置することで走査機構を構成できるため、小型軽量化を実現するものとして有利であった。そのため、携帯機器へ搭載する光走査モジュールとしては、走査ミラー方式が一般に普及している。 On the other hand, the above-described scanning mirror method is advantageous in that it can be reduced in size and weight because a scanning mechanism can be configured by arranging a magnet and a drive coil. Therefore, as an optical scanning module mounted on a portable device, a scanning mirror system is generally popular.
こうした光走査モジュールは、電子機器のうち、携帯情報端末などの情報機器へのデータ入力の用途に適しており、機器内に組み込まれ、物流、製造業、小売業等に広く普及している。また、同光走査モジュールを物体認識センサとして用いることで、例えば、車間センサや安全・防犯装置等への応用も可能となっている。
前述した光走査モジュールにおいては、その機構上、温度・湿度等の外部環境の変化により、走査角（出射光が走査する角度）の変化や材料の経時変化が生じている。例えば、特許文献１、２等によれば、共振ばね等を利用している。温度又は湿度などの外部環境の変化や、ばね材料の製造ロット、長年の使用等により、共振ばねのヤング率やポアソン比等の材料特性は変化する。さらに、共振ばねの摩擦粘性係数も変化する。さらに、ばね等の吸水膨張係数、温度による線膨張係数等に応じて形状も変化する。そのため、同じ大きさの駆動パルスを与えたとしても走査ミラーの揺動角が変動するという問題があった。
In the optical scanning module described above, due to the mechanism, a change in scanning angle (an angle at which the emitted light scans) and a material change with time are caused by changes in the external environment such as temperature and humidity. For example, according to
特に、設計仕様で決められた所定の範囲の揺動角を越えるような揺動を走査ミラーに行わせると、衝撃により光走査モジュールが損傷したり正常な信号が取得できなくなるという不具合がある。このような背景により、走査モジュールには、走査ミラーの振幅、すなわち揺動角が所定の範囲を超えないようにするため、検出コイルなどの揺動角度検出機構を設けている。この揺動角度検出機構で走査ミラーの揺動角度を検出し、所定の範囲の揺動角度を超えるようであれば、走査ミラーの揺動角度が小さくなるように制御することで、光走査モジュールの信頼性や耐久性を高めている。 In particular, if the scanning mirror is caused to oscillate beyond an oscillation angle within a predetermined range determined by the design specifications, there is a problem that the optical scanning module is damaged by the impact or a normal signal cannot be acquired. With this background, the scanning module is provided with a swing angle detection mechanism such as a detection coil so that the amplitude of the scan mirror, that is, the swing angle, does not exceed a predetermined range. By detecting the swing angle of the scanning mirror with this swing angle detection mechanism and controlling the swing angle of the scanning mirror to be smaller if the swing angle exceeds a predetermined range, the optical scanning module is controlled. Has improved reliability and durability.
しかしながら、揺動角度検出機構として専用のセンサや調整機構を設けることから、部品点数が増加し、結果的に製品コストが上昇し、製品を小型化することが難しくなってしまうという問題があった。 However, since a dedicated sensor or adjustment mechanism is provided as the swing angle detection mechanism, the number of parts increases, resulting in an increase in product cost and difficulty in downsizing the product. .
そこで本発明は、簡易な構成で且つ安価なコストで走査ミラーの揺動角度範囲を検出し、この揺動角度範囲制御する光学的振幅検出方法及び振幅制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical amplitude detection method and an amplitude control method for detecting a swing angle range of a scanning mirror and controlling the swing angle range with a simple configuration and at a low cost.
上記目的を達成するために、本発明に従う実施形態は、走査ミラーを揺動するミラー駆動部と、前記走査ミラーに設けられ、光源部から出射されたレーザ光を走査対象に向けて反射する第１の反射面を有する出射ミラー部と、前記走査ミラーの前記出射ミラー部の周囲に設けられ、前記走査対象を含む外部からの戻り光を集光し、且つ反射する第２の反射面を有する戻りミラー部と、前記戻りミラー部で集光されて反射された戻り光を受光する受光部と、前記走査ミラーが所定の角度を超える揺動角に達して前記光源部からのレーザ光が前記出射ミラー部から外れて照射された際に、該外れたレーザ光が照射される位置に形成される第３の反射面と、を有する光学的走査装置における出射ミラー部の揺動角検出方法において、前記光源から前記レーザ光を発光させる発光ステップと、前記ミラー駆動部に駆動力を与えて、前記出射ミラー部を揺動させるミラー揺動ステップと、前記受光部によって戻り光を受光するステップと、前記受光部での受光量から、第３の反射面からの反射光の有無を検出する検出ステップと、を有する揺動角検出方法を提供する。 In order to achieve the above object, an embodiment according to the present invention includes a mirror driving unit that swings a scanning mirror, and a laser driving unit that is provided in the scanning mirror and reflects laser light emitted from a light source unit toward a scanning target. An output mirror unit having a first reflection surface; and a second reflection surface that is provided around the output mirror unit of the scanning mirror and collects and reflects return light from the outside including the scanning target. A return mirror unit, a light receiving unit that receives the return light collected and reflected by the return mirror unit, and the scanning mirror reaches a swing angle exceeding a predetermined angle, and the laser light from the light source unit is In a method for detecting the oscillation angle of an exit mirror in an optical scanning device having a third reflecting surface formed at a position to which the detached laser beam is irradiated when irradiated off the exit mirror Before from the light source A light emitting step of emitting laser light, a mirror swinging step of swinging the output mirror unit by applying a driving force to the mirror driving unit, a step of receiving return light by the light receiving unit, and a light receiving unit And a detecting step of detecting the presence or absence of reflected light from a third reflecting surface from the received light amount.
また、光源部から発せられたレーザ光を走査対象に向けて反射させる第１の反射面を有する出射ミラー部と、前記出射ミラー部を揺動するミラー駆動部と、前記走査対象を含む外部からの戻り光を集光させ、且つ反射させる第２の反射面を有する戻りミラー部と、前記戻りミラー部で集光及び反射させられた前記戻り光を受光する受光部と、前記出射ミラー部が所定の角度を超える揺動角に達した際に、前記光源部からのレーザ光が照射される位置に形成される第３の反射面と、を有する光学的走査装置における前記出射ミラー部の揺動角検出方法において、前記光源部からレーザ光を発光させる発光ステップと、前記ミラー駆動部を駆動させて、前記出射ミラー部を揺動させるミラー揺動ステップと、前記戻り光を受光する受光ステップと、受光した前記戻り光の光量から、前記第３の反射面からの反射光の有無を検出する検出ステップと、前記第３の反射面からの反射光の有無に応じて、前記ミラー駆動部の駆動力を制御する駆動制御ステップと、を有し、出射ミラー部の揺動角を制御する揺動角制御方法を提供する。 Also, an output mirror unit having a first reflecting surface that reflects the laser light emitted from the light source unit toward the scanning target, a mirror driving unit that swings the output mirror unit, and an external including the scanning target A return mirror portion having a second reflecting surface for collecting and reflecting the return light, a light receiving portion for receiving the return light collected and reflected by the return mirror portion, and the exit mirror portion. And a third reflecting surface formed at a position where the laser beam from the light source unit is irradiated when a rocking angle exceeding a predetermined angle is reached. In the moving angle detection method, a light emitting step of emitting laser light from the light source unit, a mirror swinging step of driving the mirror driving unit to swing the output mirror unit, and a light receiving step of receiving the return light When A detection step of detecting the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface from the amount of the received return light, and driving of the mirror driving unit according to the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface And a drive control step for controlling the force, and a swing angle control method for controlling the swing angle of the output mirror section.
本発明によれば、簡易な構成で且つ安価なコストで走査ミラーの揺動角度範囲を検出し、この揺動角度範囲制御する光学的振幅検出方法及び振幅制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical amplitude detection method and an amplitude control method for detecting a swing angle range of a scanning mirror and controlling the swing angle range with a simple configuration and at a low cost.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
まず、図１Ａ，１Ｂに示す本発明の第１の実施形態に係る光学的振幅検出方法及び振幅制御方法を実現する光走査モジュールの概要について説明する。この光走査モジュール１は、大別して、基材となるハウジング２（２ａ，２ｂ）、光源部４、走査ミラー１２、駆動部３、折り返しミラー部５、受光部６、制御部として機能する回路基板８及び、外部出力端子９等により構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an outline of an optical scanning module that realizes the optical amplitude detection method and the amplitude control method according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B will be described. The
この光走査モジュール１において実現された外寸は、１６．３８７ｃｍ３（１立方インチ）以下程度の容積である。この光走査モジュール１は、光学読み取り機能の１ユニットとして、種々の電子機器に搭載できるように、例えば、ハウジング２ａ下面に固定用ねじ穴等が形成される。搭載可能な電子機器としては、例えば、携帯端末機器、ハンドヘルドスキャナ、ＰＯＳコンピュータ及び通信機器等があり、それぞれに筐体内に搭載され、その機器の制御部により制御される。
The outer dimension realized in the
次に、光走査モジュール１の構成について詳細について説明する。図２には、図１Ａに示した光走査モジュールにおける光学部品を抜粋して示している。
Next, details of the configuration of the
光源部４は、ハウジング２ａに実装されており、光束（ビーム光）としてレーザ光を発生させる半導体レーザ素子２３、コリメータレンズ２４及び出射開口部２６等により構成される。半導体レーザ素子２３は、波長約６５０ｎｍのレーザ光を発生し、レーザ光はコリメータレンズ２４及び出射開口部２６を経由することで整形される。コリメータレンズ２４と出射開口部２６の形状は、読み取り対象となるバーコード等のシンボルマークや読み取り距離に応じて、読み取りが最適となるように調整及び設定されている。具体的には、レーザ光のビームウェストまでの距離が出射開口部から２００ｍｍ程度、ビームウェストの直径が０．３ｍｍ以下程度となるように調整されている。
The
折り返しミラー２５は、その反射面が出射開口部２６を経由して整形されたレーザ光の光軸に対して所定角度をなすように、ハウジング２ａに対して固定され、当該レーザ光を走査ミラー１２に向けて反射させる。
走査ミラー１２は、駆動部３と軸受部１０と一体的に接合されており、ハウジング２ａに植設された回転軸１１を中心に回転自在となっている。
The
The
図３Ａに示すように、走査ミラー１２の前面には、その中央付近に平面で矩形形状の出射ミラー面（第１の反射面）１３と、その出射ミラー面１３を取り囲むように、非球面で且つ凹面状に湾曲した集光ミラー面１２ａ（第２の反射面）とが形成されている。さらに、出射ミラー面１３の揺動方向両端（図３Ａにおいて、出射ミラー面１３の左右端）に、本実施形態の特徴となる微細な凹凸を有する反射散乱面（第３の反射面）１４ａ，１４ｂが形成されている。
As shown in FIG. 3A, the front surface of the
揺動されている出射ミラー面１３は、折り返しミラー２５から入射されたレーザ光を読み取り対象となるシンボルマークに向けて走査光として出射する。集光ミラー面１２ａは、シンボルマークで反射された戻り光を集光させて、その光束を後段の光検出器３２に向けて反射させる。集光ミラー面１２ａは、反射光を集光させた焦点が光検出器３２の受光面の近傍に位置するように、その凹面状態が加減されている。
The oscillating
反射散乱面１４ａ，１４ｂは、折り返しミラー２５からレーザ光が入射したときに、その表面に形成された微細な凹凸により、四方へ散乱するように反射させる。つまり、出射ミラー面１３は、レーザ光を光束のまま反射させて、シンボルマークに出射することに対して、反射散乱面１４ａ，１４ｂは、レーザ光を散乱光として反射している。
The reflection /
また、図３Ｂに示すように、走査ミラー１２の背面には、ハウジング２ａに植設された回動軸１１と嵌合し、回動軸１１にまわりに所定の回動範囲で摺動自在に支持されるすべり軸受１０が設けられている。
Further, as shown in FIG. 3B, the back of the
出射ミラー面１３は、軸受（走査ミラーの回動中心）１０に対してオフセットされて形成されているため、出射ミラー面１３の角度を変化させようと走査ミラー１２を回動させると、出射ミラー面１３の位置は徐々にずれていてくことになる。このため、出射レーザ光が出射ミラー面１３に照射されていても、走査ミラー１２の揺動角が所定の範囲（ここでは、走査ミラーを安定して操作でき、且つ、破損しない程度と定義する）よりも大きく揺動した場合には、出射ミラー面１３から出射レーザ光のスポットが外れるようにしている。つまり、出射ミラー面１３の横幅（図３Ｃの左右方向）の長さは、走査ミラー１２の揺動角が所定の範囲内で回動している間、出射レーザ光スポットが出射ミラー面１３から外れない程度の長さに設定している。
Since the
走査ミラー１２は、射出成型により、出射ミラー面１３、集光ミラー面１２ａ、反射散乱面１４ａ，１４ｂ等を一体的に形成した樹脂成形部品として構成されている。尚、走査ミラー１２の後方には、さらに、軸受１０と、走査ミラー１２に回動軸１１まわりの回動力を伝えるための駆動部３が接着により固定されている。
The
この駆動部３は、図３Ｄに示すように、駆動コイル１６と、板ばね１９と、支持ばね保持部材１７、ヨーク上に配置されたマグネット１８と、により構成される。本実施形態では、走査ミラー１２側に駆動コイル１６を、ハウジング２ａ側にマグネット１８をそれぞれ固定し、駆動コイル１６に後述する回路基板より所定の駆動パルスを印加することで電磁力を発生させて走査ミラー１２を揺動させる、いわゆるムービングコイル方式の駆動モータである。反対に、走査ミラー側にマグネット、ハウジング側に駆動コイルを配置した、いわゆるムービングマグネット方式の駆動モータといった公知の駆動モータも採用することが可能である。
As shown in FIG. 3D, the
このように、駆動部３におけるマグネット１８と駆動コイル１６の位置を適正に配置し、且つ所定の駆動パルスを駆動コイルに印加することで、駆動部３にトルクが発生し、走査ミラー１２を回動（揺動）させることができる。出射ミラー面１３で反射して出射されたレーザ光（出射光）は、図１Ｂに示すハウジング２ａに設けられた走査開口面Ｌ（図２参照）を通過して外部に出射される。この出射ミラー面１３で反射されるレーザ光の光軸方向が走査開口面の垂線方向に対して略一致するときの走査ミラーの角度を基準（揺動角０°、かつ、走査角０°）として、その基準からの走査ミラーの機械的な回動角度を揺動角と称する。揺動角は、ある基準位置からの走査ミラーの機械的な角度変動量であるのに対し、出射角は、出射光の光学的な角度変動量を示す。幾何光学によれば光の入射角と反射角は一致するので、走査角は揺動角の２倍となる。例えば図１Ａで、走査ミラーを基準位置から±１０度回転させると、出射光（走査光）は±２０度変動する。
In this way, by properly arranging the positions of the
また図２に示す走査開口面Ｌ（走査幅）は、出射ミラー面１３が揺動する角度により規定され、その角度は衝突による走査ミラー１２及び駆動部３への破損を防止する範囲内に設定されている。
Further, the scanning aperture L (scanning width) shown in FIG. 2 is defined by an angle at which the
ここで反射散乱面１４ａ，１４ｂについて、さらに詳細に説明する。
図３Ｂ，３Ｃにおいて、走査ミラー１２は、Ｚ軸方向に沿って延びる軸１１を中心に揺動可能とする。よって、出射ミラー面１３と集光ミラー面１２ａが揺動する方向は、Ｙ軸方向に沿った左右となる。出射ミラー面１３と集光ミラー面１２ａの揺動方向における境界部分１５ａ，１５ｂを越えて反射散乱面１４ａ，１４ｂが設けられている。
Here, the reflection /
3B and 3C, the
より詳細に説明すると、図３Ａにおいて、平坦な出射ミラー面１３が集光ミラー面１２ａから突出するように形成されている。その出射ミラー面１３と集光ミラー面１２ａとの間を、出射ミラー面１３の垂線に対する角度θ、例えば３０°を超える程度の傾斜で繋がるように形成される平坦な面が反射散乱面１４ａ，１４ｂとなる。この反射散乱面１４ａ，１４ｂの表面は、微細な凹凸に加工されている。
More specifically, in FIG. 3A, the flat
走査ミラー１２を樹脂成形で形成する際に用いる金型構造において、成型時に金型から走査ミラー１２を離型する方向が、出射ミラー面１３に対して略９０°となるように設定されている。このとき、集光ミラー面１２ａに対して凸形状となっている出射ミラー面１３の部分の周囲については、離型性を高めるため、３０°以上の抜き勾配としての傾斜部を施している。そして、この傾斜部の表面には砂目地状の加工が施されている。
In the mold structure used when the
本実施形態では、走査ミラーの成型後に、出射ミラー面１３と集光ミラー面１２ａと抜き勾配の傾斜部にそれぞれ、金の真空蒸着を施し、この抜き勾配の傾斜部における傾斜面を反射散乱面１４ａ，１４ｂとして利用している。
In this embodiment, after forming the scanning mirror, each of the
この走査ミラー１２が揺動している際に、半導体レーザ素子２３からのレーザ光が入射されると、図３Ｃに示すように、レーザ光のスポットは出射ミラー面１３内を移動する。このレーザ光のスポットは、走査ミラー１２が設計仕様で決められている所定の角度範囲内で揺動していれば継続される。しかし、外部からの衝撃や外部の環境変化など何らかの理由で走査ミラー１２が所定の角度範囲を超えて回動した場合には、レーザ光のスポットは、出射ミラー面１３の外側に設けられた反射散乱面１４ａ，１４ｂに照射される。
受光部６は、ハウジング２ａ上に固定されており、バンドパスフィルタ３３と受光開口部３１と光検出器３２等により構成される。
When laser light from the
The
バンドパスフィルタ３３は、半導体レーザ素子２３から出射されるレーザ光の波長を基準として設定される。本実施形態では、波長が６５０ｎｍ近傍の光のみを通過させるように設定されている。このため、読み取り対象となるシンボルマークで反射した光（戻り光）は、レーザ光のみがバンドパスフィルタ３３を透過し、それ以外の波長の光は遮断される。
The
これにより、戻り光のみがバンドパスフィルタ３３を通過し、受光開口面３１を経由して光検出器３２に入射する。光検出器３２は、光電変換面を有し、入射する光の強弱に応じた光電流を生成する。光検出器３２は、図４に示す基板上に形成される制御部である電気回路４１に接続されている。光検出器３２により生成された光電流は、電気回路４１に取り込まれて、電流／電圧変換や増幅、復号処理等、種々の処理がなされる。尚、光検出器３２に入射する光の強弱は、シンボルマーク等の読み取り対象物の反射率や形状の陰影の情報に対応している。
As a result, only the return light passes through the
従って、戻り光から生成された信号レベルの変化が、予め設定された規格（信号レベル変化）と合致するか否かを判定することにより、バーコードとして印刷された情報を取得することができる。また情報だけではなく、物体の有無を検出することもできる。 Therefore, it is possible to obtain information printed as a bar code by determining whether or not the change in the signal level generated from the return light matches a preset standard (signal level change). In addition to information, it is also possible to detect the presence or absence of an object.
次に、本実施形態の光走査モジュールにおける回路構成について説明する。
図４は、本実施形態における基板上に形成される制御部である電気回路のブロック図である。
電気回路４１には、光源部４２、駆動部４３及び、受光部４４等が電気的に接続されている。さらに、電気回路４１は図示しないコネクタ等を介して外部機器に接続可能であり、本実施形態ではコンピュータ５１が接続される。光走査モジュール１とコンピュータ５１との間で、プログラムやデータの通信を行っている。
Next, a circuit configuration in the optical scanning module of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a block diagram of an electric circuit which is a control unit formed on the substrate in the present embodiment.
The
電気回路４１は、光源回路４５、駆動回路４７、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換回路４８、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路４９、走査制御回路４６、復号回路５０等を備えている。光源回路４５は、走査制御回路４６からの光源駆動信号ＯＤ１に基づき、光源部４２の半導体レーザ素子２３に対して光源駆動電圧ＶＥ１を印加し、レーザ光を発光させる。駆動回路４７は、走査制御回路４６からの駆動信号ＤＲ１に基づき、走査ミラー１２の駆動部４３に対して駆動パルスＤＰ１を印加し、走査ミラー１２を揺動させる。電流／電圧変換回路４８は、受光部４４の光検出器３２が受光した際に発生する光電流ＰＩ１を電圧に変換し、アナログ／デジタル変換回路４９は、その電圧をデジタル信号ＤＳ１に変換する。
The
走査制御回路４６は、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）等からなり、上述した光源部４２、駆動部４３などの構成部位全体を制御する。復号回路５０は、マイクロプロセッサや不揮発メモリ等により構成される。例えば、戻り光から生成された光電流ＰＩ１の信号の取り込みや、その信号に基づくバーコード情報の復号などの所望する機能を実現するためのソフトウェアを電気回路の外部機器（例えば、コンピュータ５１）から書き込むことができる。
The
このように構成された電気回路４１において、コンピュータ５１から読み取りを指示するトリガー信号ＴＧ１が入力されると、復号回路５０から走査開始信号ＳＥ１が走査制御回路４６に出力される。走査制御回路４６は駆動回路４７に対して駆動信号ＤＲ１を出力する。駆動回路４７は、この駆動信号ＤＲ１に基づいて駆動パルスＤＰ１を駆動部４３に出力して駆動部４３に対して駆動力を発生させる。この駆動力により、走査ミラー１２が回動軸１１周りに反復的に揺動する。
In the
また、走査制御回路４６は、光源回路４５に対して光源駆動信号ＯＤ１を出力する。光源回路４５は光源駆動信号ＯＤ１に基づいて、光源駆動電圧ＶＥ１を光源部４２の半導体レーザ素子２３に出力する。半導体レーザ素子２３は、印加された光源駆動電圧ＶＥ１に基づいてレーザ光を発生する。
Further, the
バーコード等の読み取り対象物からの反射光は、戻り光として、受光部４４の光検出器３２によって受光され、反射光の光強度に応じた電流が発生する。この電流は、電流／電圧変換回路４８にて電圧値に変換され、アナログ／デジタル変換回路４９にてデジタル値に変換される。そして、復号回路５０にて、情報が復号化される。
Reflected light from a reading object such as a bar code is received as return light by the
本実施形態の光走査モジュールにおける走査ミラーの制御方法について説明する。
図５Ａでは、走査ミラー１２が基準位置（回動角度０°）にあるときの出射レーザ光の光軸を示している。この走査ミラーが基準位置にあるときは、上述したように、出射ミラー面１３で反射される出射レーザ光の光軸は、走査開口面Ｌの垂直方向に一致している。
A method for controlling the scanning mirror in the optical scanning module of this embodiment will be described.
FIG. 5A shows the optical axis of the emitted laser light when the
この状態で、図６に示すように、走査ミラー１２の駆動部３にＷ１、Ｗ２で示される正負の駆動パルス（幅）を交互に印加することで、走査ミラー１２が揺動して左スキャンさせたり（図５Ｂ）、右スキャンさせたりする（図５Ｃ）ことができる。このようなスキャン状態で、出射ミラー１３で反射され出射される出射レーザ光は、直線上を左右に往復走査する。
In this state, as shown in FIG. 6, by alternately applying positive and negative drive pulses (widths) indicated by W1 and W2 to the
しかし図５Ａに示すように、出射ミラー面１３と走査ミラー１２の回動軸１１には、一定の距離のオフセットが生じている。このため、走査ミラー１２の回動に伴い、出射ミラー面１３上において出射レーザ光の入射位置（光スポット）が移動することとなる。
However, as shown in FIG. 5A, an offset of a certain distance occurs between the
図６に示したように、パルス幅Ｗ１、Ｗ２で正負を変えた駆動パルスを駆動コイル２０与えると、図５Ｂ、図５Ｃに示したように、反時計周りの左スキャン、時計周りの右スキャンが生じる。その結果、図８に示すように、出射光の走査角は反復的に変動する。駆動部３の質量により慣性モーメントを有することから、走査角［度］の変動は駆動パルスの変動に対して位相遅れが発生する。しかしながら、走査制御回路４６によって、その位相遅れを調整することが可能であり、駆動部分の慣性モーメントに応じて適正に補正された値となっている。
As shown in FIG. 6, when the
この補正により、駆動パルスとデータの取り込みのタイミング（後述する有効走査領域に相当するタイミング）が適正に維持され、安定的にデータを取り込むことができる。また、これとは反対に有効走査領域以外に相当するタイミングについても、位相遅れの値を適宜設定することで、把握することが可能となる。 By this correction, the drive pulse and data capturing timing (timing corresponding to an effective scanning area described later) is properly maintained, and data can be stably captured. On the contrary, the timing corresponding to other than the effective scanning region can be grasped by appropriately setting the phase delay value.
図７Ａ（ａ）〜図７Ａ（ｅ）は、走査開口面側から走査ミラー１２を見た図であって、基準位置から左スキャンして、また基準位置に戻ってくるまでの出射レーザ光のスポット１３ａを示している。図７Ａ（ａ）〜図７Ａ（ｅ）に示すように、出射レーザ光のスポット１３ａは、出射ミラー面１３上を反復するように移動する。尚、正常な状態であれば、右スキャンに振り切った場合でも、出射レーザ光のスポット１３ａは出射ミラー面１３の端からはみ出て、反射散乱面１４ａに達することはない。
FIGS. 7A (a) to 7A (e) are views of the
図８は、走査ミラー１２に正負の駆動パルスを与えたときの、走査角度と時間との関係を示している。ここで、走査角度が２０°から−２０°までの変位が図５Ｂに示す左スキャンであり、走査角度−２０°から２０°までの変位が図５Ｃに示す右スキャンに対応する。
FIG. 8 shows the relationship between the scanning angle and time when positive and negative drive pulses are applied to the
そして、図９には、図８で示すように走査ミラー１２を反復的に揺動させたときの光検出器３２の受光量の時間変化を示している。この図から分かるように、左スキャン及び右スキャンのそれぞれの中央、即ち、基準位置における光検出器３２の受光量は大きく、左スキャンの始端（右スキャンの終端）と、左スキャンの終端（右スキャンの始端）といった、走査角度の絶対値が大きいときの光検出器３２の受光量は小さくなる。
FIG. 9 shows the change over time in the amount of light received by the
これは、読み取り対象となるバーコードは平坦な面であるため、走査角の絶対値が大きくなると、一般に光のけられやコサインｎ乗則など、周辺光量落ちと呼ばれる現象が生じる。そのため、走査範囲の中で中央付近においては、得られる光量が最大となり、走査範囲の両端において光量が減少する。 This is because the barcode to be read is a flat surface, and when the absolute value of the scanning angle increases, a phenomenon called a drop in the amount of peripheral light, such as light scattering and cosine n-law, generally occurs. Therefore, the amount of light obtained is maximized near the center of the scanning range, and the amount of light decreases at both ends of the scanning range.
さらに、反復的な振れとなる走査の両端では、走査方向が反転するように切り替えられる。つまり、その両端では、速度が停止するまで下がるため、適正な周波数の信号が得られない。これらの理由により、走査の両端は、バーコード等の読み取りに使うことができない。その結果、対象物からの反射光を取り込むのに、安定で有効な領域Ａ１，Ａ２が基準位置を中心に、各スキャンの中央近辺に存在することになる。以下、この領域を有効走査領域Ａ１，Ａ２と称する。 Furthermore, the scanning direction is switched so that the scanning direction is reversed at both ends of the scanning that causes repetitive shake. That is, at both ends, the speed decreases until the speed stops, so that a signal with an appropriate frequency cannot be obtained. For these reasons, both ends of the scan cannot be used for reading a barcode or the like. As a result, stable and effective areas A1 and A2 for capturing the reflected light from the target object exist around the center of each scan centering on the reference position. Hereinafter, these areas are referred to as effective scanning areas A1 and A2.
図１０は、図９に示された光量変化を光検出器で取り込んで、電流／電圧変換やアナログ／デジタル変換等の処理を行い、さらに、二値化した後の信号を示したものである。この二値化において、前述した有効走査領域Ａ１，Ａ２における戻り光から生成された信号が取り込まれるように閾値が設定されているものの、有効走査領域Ａ１，Ａ２における信号が「１」として判断されていることが分かる。これに対して、有効走査領域Ａ１，Ａ２以外、特に走査角度が大きくなる左スキャン及び右スキャンの始端、終端近辺で受光した戻り光から生成された信号は、受光量が小さいため、本来「１」と判断されるべきところが「０」と判断される。以上が、光走査モジュールが安定的に設計仕様通りに駆動しているときの状態である。 FIG. 10 shows a signal after the change in the amount of light shown in FIG. 9 is captured by a photodetector, current / voltage conversion, analog / digital conversion, and the like are performed and binarized. . In this binarization, although the threshold value is set so that the signal generated from the return light in the effective scanning areas A1 and A2 is taken in, the signal in the effective scanning areas A1 and A2 is determined as “1”. I understand that On the other hand, signals other than the effective scanning areas A1 and A2, particularly the signals generated from the return light received in the vicinity of the start and end of the left scan and the right scan where the scanning angle is large, have a small amount of received light. ”Is determined as“ 0 ”. The above is the state when the optical scanning module is stably driven as designed.
しかし、実際の使用現場においては、光走査モジュールに対して、温度や湿度などの環境変化が影響して、走査ミラー１２の走査角が大きく変動する場合がある。
However, in the actual use site, the scanning angle of the
上述したように、温度や湿度等が変動して設計仕様の範囲を超えた場合や経年変化により駆動部３に含まれるバネ１９の弾性が劣化するなどの変化が生じる。この変化は、これまでと同じ所定の駆動パルスを駆動部３に印加しているにも関わらず、正規な左右スキャンの端（走査方向の切り返し位置）で停止せずにオーバーランして、走査ミラー１２の揺動角が所定以上に回動してしまう現象が発生する。
As described above, changes occur when the temperature, humidity, etc. fluctuate and exceed the design specification range, or when the elasticity of the
図７Ｂ（ａ）〜図７Ｂ（ｅ）は、このような現象が発生した場合における出射ミラー面１３上の出射レーザ光のスポット１３ａの変動を示している。この図７Ｂは、図７Ａと同様に、走査ミラーが基準位置から左スキャンを行い、最大揺動角度に達した後、再度、基準位置に復帰するまでの過程を示している。
FIG. 7B (a) to FIG. 7B (e) show fluctuations in the
前述したように、回転軸中心と出射ミラー面１３との間には、オフセットが設けられていることから、出射ミラー面１３上におけるスポットの移動量は、揺動角の増減に対応する。つまり、揺動角が基準位置に対して最大となった時に、出射レーザ光のスポット１３ａも基準位置からの変動量が最大となる。
As described above, since the offset is provided between the rotation axis center and the
図７Ｂ（ｃ）には、最も走査ミラー１２の揺動角度が大きくなった状態を示し、そのときの出射レーザ光のスポット１３ａは、出射ミラー面１３から外側に外れ、出射ミラー面１３の左エッジ１５ａを超えて反射散乱面１４ａ上に至る。その出射レーザ光は、反射散乱面１４ａで発散的に反射され、その一部が受光部６の光検出器３２にて受光される。この時の光検出器３２の受光量は、対象物からの反射光を受光したときの受光量とは異なり、著しく大きな値となる。
FIG. 7B (c) shows a state in which the swing angle of the
図１１は、揺動角度が大きくなった場合の光検出器３２の受光量変化を示す。尚、この図１１において、走査角が大きくなったところに相当するボトム部分の信号が一部抜けて図示されていないが、これは信号値が大きく変化して、記載できる範囲を超えているため図示できないことを意味する。
FIG. 11 shows a change in the amount of light received by the
つまり、走査ミラー１２の揺動角（走査角）が所定の範囲を超えると、反射散乱面１４ａ，１４ｂによる散乱光が光検出器３２に直接取り込まれる。反射散乱面１４ａ，１４ｂと光検出器３２の距離は近いため、光検出器３２が受光する散乱光の光量は非常に多く、光信号の値は非常に大きな値となることを示している。他方、走査角が所定の範囲を超えない正常動作のときは、前述した図９の場合と同様の値をとる。
That is, when the swing angle (scanning angle) of the
このように、光検出器３２で受光する光信号という観点からすると、走査角が所定の範囲を超えるか否かによって、光検出器３２における光信号は大きく変動し、走査角の変化を検出するに十分な変動量となっている。つまり、本来安定している状態であれば、図９に示すように、各スキャンの始端及び／終端では光検出器の受光量が最も少なくなる部分（時間）であるのに対し、この散乱光が後述する光信号を二値化する際の閾値以上に光量が大きいため、散乱光が入射したか否かの判断を迅速に行うことができる。
Thus, from the viewpoint of the optical signal received by the
図１２には、図１１に示した光信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換して所定の閾値に基づき二値化した二値化信号を示している。また、図１３は、駆動パルスとデジタル信号のタイミングと位相の遅れを概念的に示すタイミングチャートである。 FIG. 12 shows a binarized signal obtained by binarizing the optical signal shown in FIG. 11 by analog / digital (A / D) conversion based on a predetermined threshold. FIG. 13 is a timing chart conceptually showing the timing and phase delay of drive pulses and digital signals.
図１２から分かるように、左スキャン、右スキャンの各終了端周辺を示す２値化信号“０”の中に、反射散乱面１４ａ，１４ｂからの反射光に相当する２値化信号“１”（それぞれ左エッジ検出信号Ｂ１、右エッジ検出信号Ｂ２と称する）が現れる。
As can be seen from FIG. 12, the binarized signal “1” corresponding to the reflected light from the reflection /
この左エッジ検出信号Ｂ１及び右エッジ検出信号Ｂ２を検出するには、左スキャンを実行させる駆動パルス及び右スキャンを実行させる駆動パルスからのディレイ量を調整することで、左スキャン終端、右スキャン終端の時間帯を特定する。そして、その時間帯において、左エッジ検出信号及び右エッジ信号が出現するか否かを検出すれば良い（図１３参照）。 In order to detect the left edge detection signal B1 and the right edge detection signal B2, the left scan end and the right scan end are adjusted by adjusting the delay amount from the drive pulse for executing the left scan and the drive pulse for executing the right scan. Specify the time zone. Then, it is only necessary to detect whether the left edge detection signal and the right edge signal appear in the time zone (see FIG. 13).
次に、左エッジ検出信号Ｂ１と右エッジ検出信号Ｂ２の検出方法について説明する。
図１３は、駆動パルスと二値化信号の関係を示すタイミングチャートである。走査ミラー１２は停止している状態の時には、走査範囲の中位位置に停止しているため、図示したように駆動パルスを印加した後、左右のエッジ検出信号を得るまでには、時間の遅れ（位相の遅れＤ１）が生じている。
Next, a method for detecting the left edge detection signal B1 and the right edge detection signal B2 will be described.
FIG. 13 is a timing chart showing the relationship between the drive pulse and the binarized signal. When the
駆動パルスＷ１，Ｗ２を与えると、走査ミラー１２は、連続的に左スキャン及び右スキャンを行い、出射光がバーコード上を横切るように走査する。そして、バーコードからの反射光が光検出器３２によって受光される。その反射光の受光量に応じた二値化信号は、有効走査領域Ａ１，Ａ２においてバーコードに関する情報として取得される。
When the driving pulses W1 and W2 are given, the
さらに、有効走査領域Ａ１，Ａ２のそれぞれの後に続くエッジ検出信号Ｂ１，Ｂ２により、走査ミラー１２の挙動に関する情報が取得される。駆動パルスに対応するデジタル信号が取得されるまでには、位相の遅れＤ１が生じている。この位相の遅れＤ１については、走査制御回路内において、慣性モーメント等の駆動部の設計に基づいて値が適正になるように微調整を行う。従来技術においては、有効走査領域Ａ１，Ａ２以外の二値化信号部分の情報については、全く利用されていなかったが、本願発明では有効走査領域Ａ１，Ａ２以外の領域において、左エッジ検出信号と右エッジ検出信号を検出するために用いている。
Further, information regarding the behavior of the
次に、走査制御回路の観点から、前述した左エッジ検出信号及び右エッジ検出信号の処理について詳細に説明する。
図４に示したように、電気回路４１は走査制御回路４６を有している。走査制御回路４６は、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）等からなり、不揮発メモリ、各種レジスタ等を有する。デジタル・シグナル・プロセッサの内部の不揮発メモリには、製品仕様等に基づいて、Ｃ言語やアセンブリ言語等で書かれたソフトウェアをコンパイルしたデータや調整値が書き込まれている。
Next, the processing of the left edge detection signal and the right edge detection signal described above will be described in detail from the viewpoint of the scanning control circuit.
As shown in FIG. 4, the
図１４に示すフローチャート及び図４に示す構成を参照して、走査制御回路４６の動作について説明する。
電気回路４１に電源が投入されると、各回路が起動する。走査制御回路４６は、まず、起動時に初期パラメータを設定した後（ステップＳ１）、前述した走査開始信号を監視して、トリガー信号の有無に応じた動作を行う（ステップＳ２）。
The operation of the
When the
次に、駆動パルスの生成処理を行う（ステップＳ３）。この処理は、具体的には、トリガー信号を受け取った場合、その直後から一定期間、前述した駆動パルスを生成して、駆動部３に印加して、走査ミラー１２の回動動作を行う。その後、光源駆動信号が光源回路４５に入力され、生成された光源駆動電圧が光源部４２に供給される。光源部４２は、レーザ光を走査ミラー１２の出射ミラー面１３に出射する。走査ミラー１２は、走査駆動しており、出射ミラー面１３から走査するレーザ光がバーコードに向かって照射される。
Next, drive pulse generation processing is performed (step S3). More specifically, in this process, when a trigger signal is received, the drive pulse described above is generated for a certain period immediately after that, and applied to the
次に、バーコードで反射したレーザ光を戻り光として取り込み、取得されたデータを出力する（ステップＳ４）。具体的には、図４において前述したように、外部のコンピュータ５１等からトリガー信号を受け取ると、受光部４４の光検出器３２が検出した信号を取得して予め定めた閾値を参照して、二値化信号を生成する。さらに、駆動パルスのカウンタ値から一定時間Ｄ１だけ遅らせて、さらに有効走査領域の幅Ａ１，Ａ２を反映させて、復号開始信号を生成する。即ち、復号開始信号は、図１３に示した有効走査領域のタイミングを復号回路５０に知らせるための信号である。
Next, the laser beam reflected by the barcode is taken in as return light, and the acquired data is output (step S4). Specifically, as described above with reference to FIG. 4, when a trigger signal is received from the
走査制御回路４６から復号回路５０に、復号開始信号と二値化信号が出力される。この位相遅れのパラメータＤ１は、前述したとおり、駆動パルスに対する走査ミラーの応答の遅れを設定するためのものである。具体的には、前述の走査ミラー部分の回動部分の慣性モーメントに対応して設定されたものであって、回動部分の機械設計が決まった段階で決まるパラメータである。この位相遅れの値Ｄ１は、予め適切に調整がなされている。そして、走査ミラーの左スキャン、右スキャンのタイミングに同期した信号が発生して、前述の有効走査領域のタイミングを復号回路に伝えるものである。復号回路は、二値化信号の取り込みのためのバッファ等を有する。
A decoding start signal and a binarized signal are output from the
図１４に示したように、データの取り込み・出力（ステップＳ４）処理を行なった後、走査制御回路４６は、操作の終了処理を行なう（ステップＳ５）。ここで終了するか否かの判断を行う（ステップＳ６）、引き続き、読み取りを行う場合には（ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、走査開始信号の監視を行う。読み取りを終了する場合は（ＹＥＳ）、リターンをして制御を上位に返す。
As shown in FIG. 14, after performing the data capture / output (step S4) processing, the
図１５に示すフローチャートを参照して、復号回路５０の動作について説明する。
復号回路５０は、電源を投入した後、パラメータ及びバッファの初期化を行い（ステップＳ１１）、さらに復号開始信号に対応する入カポートの状態を繰り返し取り込み、復号開始信号の状態を監視する（ステップＳ１２）。
The operation of the
After the power is turned on, the
次に、復号開始信号がオンされると、オン期間の間、二値化信号の時間変化をバッファに取り込み（ステップＳ１３）、復号開始信号の入力ポートの状態がオフになったか否かを監視する（ステップＳ１４）。ここで、オフになると（ＹＥＳ）、復号処理に移行する（ステップＳ１５）。この復号処理は、バッファに取り込まれた二値化データに対して、復号を試みる。この復号処理は、走査有効領域以外の時間の範囲内程度に完了する。 Next, when the decoding start signal is turned on, the time change of the binarized signal is taken into the buffer during the on period (step S13), and it is monitored whether the state of the input port of the decoding start signal is turned off. (Step S14). Here, when turned off (YES), the process proceeds to a decoding process (step S15). This decoding process attempts to decode the binarized data fetched into the buffer. This decoding process is completed within a time range other than the effective scanning area.
次に、適正に復号されたか否かを判断し（ステップＳ１６）、適正に復号されたならば（ＹＥＳ）、復号回路はバーコード等の対象物から得られた情報を復号データとして外部のコンピュータ等に出力する（ステップＳ１７）。一方、復号に成功しなかった場合には（ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、その二値化信号を破棄して、データを初期化し、再度ステップＳ１２における復号開始信号を監視する状態に戻る。 Next, it is determined whether or not the data is properly decoded (step S16). If the data is properly decoded (YES), the decoding circuit uses the information obtained from the object such as a barcode as decoded data as an external computer. (Step S17). On the other hand, if the decoding is not successful (NO), the process returns to step S11, the binarized signal is discarded, the data is initialized, and the process returns to the state of monitoring the decoding start signal in step S12 again.
以上説明した復号回路５０の動作は、各処理が順次行われるように説明したが、実際には、これらの処理が同時又は並列的に実行することができる。例えば、走査制御回路４６と復号回路５０は、独立した集積回路であって、異なるクロックにより、各回路の処理は独自に並列的に実行される。駆動回路及び光源回路についても同様である。
Although the operation of the
次に、図１６に示すフローチャートを参照して、図１４に示した走査制御回路４６におけるパラメータの初期設定の動作について詳細に説明する。
Next, with reference to a flowchart shown in FIG. 16, an operation for initial setting of parameters in the
まず、左スキャン・右スキャンのための駆動パルス幅について、最小値Ｗ１_min，Ｗ２_min，最大値Ｗ１_max，Ｗ２_max，初期値Ｗ１_ini，Ｗ２_ini等が設定される。さらに、出力ポートも初期化されて回路基板の状態を一意に規定する（ステップＳ２１）。他にも、処理状態の初期設定Status1＝１、位相遅れＤ１の設定、二値化の閾値Ｔｈ１の設定、有効走査領域幅Ａ１，Ａ２の設定、出力ポートの初期化などを行う。 First, minimum values W1_min, W2_min, maximum values W1_max, W2_max, initial values W1_ini, W2_ini, and the like are set for drive pulse widths for left scan and right scan. Further, the output port is also initialized to uniquely define the state of the circuit board (step S21). In addition, initial setting Status1 = 1, setting of phase delay D1, setting of binarization threshold Th1, setting of effective scanning area widths A1 and A2, initialization of output ports, and the like are performed.
ここで駆動パルス幅Ｗ１，Ｗ２の値は、初期値Ｗ１_ini，Ｗ２_iniに設定される。この駆動パルスの幅は、図６で示したように、駆動コイルの印加電圧のパルス幅に対応している。そして、走査制御回路４６のクロック数等から換算して、駆動パルスの周期Ｌ１やレーザ光の走査の周期が所望の値となるように各パラメータが適正に設定されている。駆動パルス幅の最小値、最大値は、駆動パルスの幅を変動させるとき、その範囲を制限するためのものである。
Here, the values of the drive pulse widths W1 and W2 are set to initial values W1_ini and W2_ini. The drive pulse width corresponds to the pulse width of the voltage applied to the drive coil, as shown in FIG. Then, each parameter is appropriately set so that the drive pulse period L1 and the scanning period of the laser light are set to desired values in terms of the number of clocks of the
次に、駆動パルス生成用の変数の設定を行う（ステップＳ２２）。即ち、左エッジ検出フラグＦ１＝０、右エッジ検出フラグＦ２＝０、駆動パルスの出力状態を示すフラグＰ１＝０、駆動パルスのパルス幅等を計るためのカウンタＮ１＝０、さらに初期パルス幅の設定Ｗ１＝Ｗ１_ini、Ｗ２＝Ｗ２_ini等の駆動パルスの生成（図１４に示すステップＳ３）に用いるパラメータが初期状態に設定される（ステップＳ２３）。 Next, a variable for generating a drive pulse is set (step S22). That is, the left edge detection flag F1 = 0, the right edge detection flag F2 = 0, the flag P1 = 0 indicating the output state of the drive pulse, the counter N1 = 0 for measuring the pulse width of the drive pulse, and the initial pulse width Parameters used for generating drive pulses (step S3 shown in FIG. 14) such as setting W1 = W1_ini and W2 = W2_ini are set to an initial state (step S23).
その後、データの取り込み・出力（図１４に示すステップＳ４）のためのパラメータとして、データ取得用バッファ等のクリア及びデータ取り込みフラグCap１＝０が初期化される（ステップＳ２３）。さらに、処理状態を示すパラメータStatus１を次の状態に遷移するように番号（Status１→２）を書き換え（ステップＳ２４）、リターンする。 Thereafter, clearing of the data acquisition buffer and the data capture flag Cap1 = 0 are initialized as parameters for data capture / output (step S4 shown in FIG. 14) (step S23). Further, the number (Status1 → 2) is rewritten so that the parameter Status1 indicating the processing state transitions to the next state (step S24), and the process returns.
ここで、処理状態を示すパラメータStatus１について説明する。
図１７に示すように、Status１は、０以上の整数値を取り、値に応じて走査制御回路４６、即ち、光走査モジュールの状態が一意に規定されている。本実施形態においては、１：パラメータの初期化前の状態、２：トリガー信号待ちの状態、３：バーコードの読み取りを実行している状態、４：読み取りの走査を終了した状態、５：予備のパラメータに設定されている。各状態の詳細の一例においては、図１７の説明の項に記載する。勿論、これらの設定に限定されるものではなく、設計や仕様に応じて適宜変更することは可能である。
Here, the parameter Status1 indicating the processing state will be described.
As shown in FIG. 17, Status1 takes an integer value of 0 or more, and the state of the
この例では、図１４に示した各処理ルーチンにおいて、これらのパラメータを確認した後、各処理を実行する。例えば、処理状態Status１＞１とならない限り、パラメータの初期化等が完了していないため、後段の処理には移行せず、誤動作等が防止される。 In this example, in each processing routine shown in FIG. 14, after confirming these parameters, each processing is executed. For example, unless the processing status Status1> 1, parameter initialization or the like is not completed, so that the processing does not proceed to the subsequent stage, and malfunction or the like is prevented.
次に、図１８に示すフローチャートを参照して、図１４に示したステップＳ２における走査開始信号の監視の動作について説明する。
まず、パラメータStatus１が１を越えた設定値か否かにより処理状態を判断する（ステップＳ３１）。ここで判断した処理状態が１以下であれば（ＮＯ）、まだ初期設定が完了せず、後段の処理への移行は不適切であると判断して、図１４におけるパラメータの初期設定にリターンする。一方、Status１が１を越えた設定値であり、初期設定は完了した状態で後段への移行が適切と判断されたならば（ＹＥＳ）、次に走査制御回路の入力ポートの状態を取得する（ステップＳ３２）。具体的には、電圧レベルが閾値を超えていないか（Ｌｏｗ）、超えているか（Ｈｉｇｈ）を取得して、内部のレジスタ等に保存する。
Next, referring to the flowchart shown in FIG. 18, the operation of monitoring the scanning start signal in step S2 shown in FIG. 14 will be described.
First, the processing status is determined based on whether or not the parameter Status1 is a set value exceeding 1 (step S31). If the processing state determined here is 1 or less (NO), the initial setting is not yet completed, it is determined that the shift to the subsequent processing is inappropriate, and the process returns to the parameter initial setting in FIG. . On the other hand, if Status1 is a set value exceeding 1, and the initial setting is completed and it is determined that shifting to the subsequent stage is appropriate (YES), then the state of the input port of the scanning control circuit is acquired ( Step S32). Specifically, whether the voltage level does not exceed the threshold (Low) or exceeds (High) is acquired and stored in an internal register or the like.
次に、走査開始信号ＳＥ１の入力ポートの状態がオンか否かを判断する（ステップＳ３３）。入力ポートがオンかオフかは、電圧レベルのＨｉｇｈ、Ｌｏｗに対応しているが、限定されるものではなく、システムの設計により適宜、定義してもよい。ここで、走査開始信号がオン（ＳＥ１＝１）であると判断された場合には（ＹＥＳ）、処理状態を示すパラメータStatus１を後段の状態（Status１＝３）に移行し（ステップＳ３４）、リターンする。一方、走査開始信号がオフである場合は（ＮＯ）、ＳＥ１を０に切り換えた後、終了処理を行う状態（Status１＝４）に移行し（ステップＳ３５）、リターンする。これにより、走査開始信号ＳＥ１を検出している期間のみ、後段の読み取り等の処理状態に移行する。 Next, it is determined whether or not the state of the input port of the scanning start signal SE1 is on (step S33). Whether the input port is on or off corresponds to the high and low voltage levels, but is not limited and may be appropriately defined depending on the system design. If it is determined that the scanning start signal is ON (SE1 = 1) (YES), the parameter Status1 indicating the processing state is shifted to the subsequent state (Status1 = 3) (step S34), and a return is made. To do. On the other hand, when the scanning start signal is OFF (NO), after switching SE1 to 0, the state shifts to a state (Status1 = 4) in which an end process is performed (step S35), and returns. As a result, only in a period during which the scanning start signal SE1 is detected, the processing state such as the subsequent reading is shifted.
次に、図１９に示すフローチャートを参照して、図１４に示したステップＳ３２における駆動パルスの処理の動作について説明する。
まず、処理状態を示すパラメータStatus１を確認する。即ち、パラメータStatus１＞２か否かを判断する（ステップＳ４１）。この判断で、パラメータStatus１＞２であれば（ＹＥＳ）、走査開始信号ＳＥ１を受信し処理状態が適正であると判断して、駆動パルスの生成処理（ステップＳ４２）に移行し、後述する駆動パルスの生成処理後に、リターンする。一方、パラメータStatus１＞２でなければ（ＮＯ）、走査開始信号ＳＥは未受信で処理状態が適正ではないと判断して、駆動パルスを生成することなく、リターンする。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 19, the operation of the drive pulse processing in step S32 shown in FIG. 14 will be described.
First, the parameter Status1 indicating the processing state is confirmed. That is, it is determined whether or not the parameter Status1> 2 (step S41). If the parameter Status1> 2 is determined in this determination (YES), the scanning start signal SE1 is received, the processing state is determined to be appropriate, and the process proceeds to a drive pulse generation process (step S42), which will be described later. Return after the generation process. On the other hand, if the parameter Status1> 2 is not satisfied (NO), the scanning start signal SE is not received and it is determined that the processing state is not appropriate, and the process returns without generating a drive pulse.
ここで、図２０に示すフローチャート、図６及び図７を参照して、図１９に示したステップＳ４１における駆動パルス生成について説明する。
駆動パルスの生成にあたり、前述した駆動パルスの周期Ｌ１、左スキャンの駆動パルス幅Ｗ１、右スキャンの駆動パルス幅Ｗ２、タイマ値Ｎ１等に相当するレジスタを予め定義する。これのパラメータは、ステップＳ１において、すでに電気回路４１が起動すると共に初期化されているものとする。
Here, the drive pulse generation in step S41 shown in FIG. 19 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 20 and FIGS.
In generating the drive pulse, registers corresponding to the drive pulse period L1, the left scan drive pulse width W1, the right scan drive pulse width W2, the timer value N1, and the like are defined in advance. These parameters are assumed to have already been initialized when the
駆動パルスの生成処理は、まず、タイマ値Ｎ１が周期Ｌ１の前半（Ｎ１≧Ｌ１／２）であるか否かを判断する（ステップＳ５１）。この判断でタイマ値Ｎ１が周期Ｌ１の前半であれば（ＹＥＳ）、タイマ値Ｎ１がＬ１／４−Ｗ１／２からＬ１／４＋Ｗ１／２の間にあるか否かを判断する（ステップＳ５２）。 In the drive pulse generation process, first, it is determined whether or not the timer value N1 is the first half of the cycle L1 (N1 ≧ L1 / 2) (step S51). If the timer value N1 is the first half of the cycle L1 in this determination (YES), it is determined whether the timer value N1 is between L1 / 4−W1 / 2 and L1 / 4 + W1 / 2 (step S52).
このステップＳ５２の判断において、タイマ値Ｎ１がＬ１／４−Ｗ１／２からＬ１／４＋Ｗ１／２の間にある場合は（ＹＥＳ）、駆動パルスの出力状態を示すパラメータＰ１を左スキャンの状態（Ｐ１＝−１）に設定する（ステップＳ５４）。即ち、タイマ値Ｎが周期の１／４である点を中心としてパルス幅Ｗ１の範囲にある時は、左スキャンパルス生成のための設定を行う。一方、ステップＳ５２の判断において、タイマ値Ｎ１がＬ１／４−Ｗ１／２からＬ１／４＋Ｗ１／２の間にはない場合は（ＮＯ）、駆動パルスの出力状態を示すパラメータＰ１をパルスなしの状態（Ｐ１＝０）に設定する（ステップＳ５５）。 If it is determined in step S52 that the timer value N1 is between L1 / 4−W1 / 2 and L1 / 4 + W1 / 2 (YES), the parameter P1 indicating the output state of the drive pulse is set to the left scan state (P1). = -1) (step S54). That is, when the timer value N is in the range of the pulse width W1 centering on the point where the period is 1/4, the setting for generating the left scan pulse is performed. On the other hand, if it is determined in step S52 that the timer value N1 is not between L1 / 4−W1 / 2 and L1 / 4 + W1 / 2 (NO), the parameter P1 indicating the output state of the drive pulse is set to the no-pulse state. (P1 = 0) is set (step S55).
また、ステップＳ５１の判断で、タイマ値Ｎ１が周期Ｌ１の前半ではない、即ち後半であれば（ＮＯ）、タイマ値Ｎ１が３Ｌ１／４−Ｗ２／２から３Ｌ１／４＋Ｗ２／２の間にあるか否かを判断する（ステップＳ５３）。 If it is determined in step S51 that the timer value N1 is not the first half of the cycle L1, that is, if it is the second half (NO), is the timer value N1 between 3L1 / 4−W2 / 2 and 3L1 / 4 + W2 / 2? It is determined whether or not (step S53).
この判断で、タイマ値Ｎ１が３Ｌ１／４−Ｗ２／２から３Ｌ１／４＋Ｗ２／２の間にある場合には（ＹＥＳ）、駆動パルスの出力状態を示すパラメータＰ１を右スキャンの状態（Ｐ１＝＋１）に設定する（ステップＳ５６）。一方、タイマ値Ｎ１が３Ｌ１／４−Ｗ２／２から３Ｌ１／４＋Ｗ２／２の間にない場合には（ＮＯ）、駆動パルスの出力状態を示すパラメータＰ１を駆動パルスなしの状態（Ｐ１＝０）に設定する（ステップＳ５７）。 In this determination, when the timer value N1 is between 3L1 / 4−W2 / 2 and 3L1 / 4 + W2 / 2 (YES), the parameter P1 indicating the output state of the drive pulse is set to the right scan state (P1 = + 1). (Step S56). On the other hand, when the timer value N1 is not between 3L1 / 4−W2 / 2 and 3L1 / 4 + W2 / 2 (NO), the parameter P1 indicating the output state of the drive pulse is set to the state without the drive pulse (P1 = 0). (Step S57).
即ち、次のようになる。 That is, it is as follows.
（１）N1 ≦ L1/2 且つ L1/4-W1/2 ≦ N1 ≦ L1/4+W1/2 → Ｐ１＝−１
（２）N1 ≦ L1/2 且つ N1＜ L1/4-W1/2 → Ｐ１＝０
（３）N1 ≦ L1/2 且つ N1 ＞ L1/4+W1/2 → Ｐ１＝０
（４）N1 ＞ L1/2 且つ 3L1/4-W2/2 ≦ N1 ≦ 3L1/4+W2/2 → Ｐ１＝１
（５）N1 ＞ L1/2 且つ N1 ＜ 3L1/4-W2/2→ Ｐ１＝０
（６）N1 ＞ L1/2 且つ N1 ＞ 3L1/4+W2/2 → Ｐ１＝０
次に、パラメータＰ１を設定した後、駆動回路４７から駆動部４３に駆動パルスＤＰ１を出力する（ステップＳ５８）。即ち、駆動回路４７は、２つのポートを用いて、図６に示したように、左スキャン（Ｐ１＝−１）の状態と、右スキャン（Ｐ１＝＋１）の状態であれば、それぞれ駆動電圧が反転するように、また、それ以外の状態（Ｐ１＝０）であれば駆動電圧がゼロとなるように駆動信号ＤＲ１を出力する。このように、状態が３つとなるため、電気回路４１上において、２つの出力ポートの状態ＤＲ１に応じて駆動パルスＤＰ１が生成される。
(1) N1 ≤ L1 / 2 and L1 / 4-W1 / 2 ≤ N1 ≤ L1 / 4 + W1 / 2 → P1 = -1
(2) N1 ≦ L1 / 2 and N1 <L1 / 4-W1 / 2 → P1 = 0
(3) N1 ≦ L1 / 2 and N1> L1 / 4 + W1 / 2 → P1 = 0
(4) N1> L1 / 2 and 3L1 / 4-W2 / 2 ≦ N1 ≦ 3L1 / 4 + W2 / 2 → P1 = 1
(5) N1> L1 / 2 and N1 <3L1 / 4-W2 / 2 → P1 = 0
(6) N1> L1 / 2 and N1> 3L1 / 4 + W2 / 2 → P1 = 0
Next, after setting the parameter P1, the drive pulse DP1 is output from the
さらに、タイマ値Ｎ１に１を加算した後（ステップＳ５９）、そのタイマ値Ｎ１が周期Ｌ１の時間を越えたか否か判断する（ステップＳ６０）。この判断で、タイマ値Ｎ１が周期Ｌ１の時間に満たない場合には（ＹＥＳ）、そのままリターンし、Ｎ１がＬ１以上であれば（ＮＯ）、タイマ値Ｎ１をクリア（Ｎ１＝０）して（ステップＳ６１）、制御フローを上位のフローチャートにリターンする。 Further, after adding 1 to the timer value N1 (step S59), it is determined whether or not the timer value N1 has exceeded the period L1 (step S60). In this determination, if the timer value N1 is less than the period L1 (YES), the process returns as it is, and if N1 is equal to or greater than L1 (NO), the timer value N1 is cleared (N1 = 0) ( Step S61), the control flow is returned to the upper flowchart.
次に、図２１に示すフローチャートを参照して、図１４に示したステップＳ４におけるデータの取り込み・出力の処理について説明する。
まず、処理状態を示すパラメータStatus１を確認する。即ち、Status１＞２か否かを判断する（ステップＳ７１）。この判断において、Status１＞２でなければ（ＮＯ）、まだ初期化が完了していない状態、又はトリガー信号を受け取っていない状態であり、データは出力しないものと判断し（ＮＯ）、処理を終了して制御を上位にリターンする。一方、Status１＞２である場合は、データの取り込み処理が適正であると判断し（ＹＥＳ）、前述した光検出器３２により生成されたデジタル信号を取得する（ステップＳ７２）。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 21, the data capture / output processing in step S4 shown in FIG. 14 will be described.
First, the parameter Status1 indicating the processing state is confirmed. That is, it is determined whether Status1> 2 (step S71). In this determination, if Status1> 2 is not satisfied (NO), it is determined that the initialization has not been completed or the trigger signal has not been received, and no data is output (NO), and the process ends. The control is returned to the upper level. On the other hand, if Status1> 2, it is determined that the data capture process is appropriate (YES), and the digital signal generated by the above-described
具体的には、図４に示したように、受光部６から得られた光電流ＰＩ１は、電流／電圧変換や増幅やノイズ処理等が施された後、アナログ／デジタル変換が行われ、１０ビットのデジタル信号ＤＳ１に変換される。１０ビットのデジタル信号は、走査制御回路４６のポートを介して取り込まれる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the photocurrent PI1 obtained from the
次に、前述した図１６に示したステップＳ１の起動時のパラメータの初期設定処理において、二値化の閾値Ｔｈ１が設定されている。１０ビットのデジタル信号ＤＳ１は、適当な補正処理等を経た後、この閾値と大小関係を比較して、二値化処理が行われる（ステップＳ７３）。この二値化信号ＢＩ１は、パラメータとして保持される。この二値化信号ＢＩ１は、前述した駆動パルスＤＰ１の出力に対応していることから、対象物上でレーザ光のスポットを走査したときの反射光の強弱に対応している。 Next, the binarization threshold Th1 is set in the parameter initial setting process at the time of activation in step S1 shown in FIG. The 10-bit digital signal DS1 undergoes appropriate correction processing and the like, and is then binarized by comparing the threshold value with the magnitude relationship (step S73). This binarized signal BI1 is held as a parameter. Since this binarized signal BI1 corresponds to the output of the drive pulse DP1 described above, it corresponds to the intensity of reflected light when a spot of laser light is scanned on the object.
次に、復号開始信号の生成処理を行う（ステップＳ７４）。この生成処理は、タイマ値Ｎ１が有効走査領域Ａ１，Ａ２内に存在する場合には、復号開始信号の状態Ｓ０１を変え、二値化信号ＢＩ１が有効となっている走査領域のタイミングを復号回路５０に知らせるためのものである。具体的には、まず、図１３に示したように、二値化信号のためのタイマ値Ｎ２＝Ｎ１−Ｄ１を定義する。このタイマ値Ｎ２は、前述した駆動パルス用のタイマ値Ｎ１が位相遅れＤ１の値に一致したとき、Ｎ２＝０となるように定義されている。 Next, a decoding start signal generation process is performed (step S74). In the generation process, when the timer value N1 exists in the effective scanning areas A1 and A2, the state S01 of the decoding start signal is changed, and the timing of the scanning area in which the binarized signal BI1 is valid is determined by the decoding circuit. It is for informing 50. Specifically, first, as shown in FIG. 13, a timer value N2 = N1-D1 for a binarized signal is defined. This timer value N2 is defined so that N2 = 0 when the above-described timer value N1 for the drive pulse coincides with the value of the phase delay D1.
後述する式において必要があれば、Ｎ２をＮ１−Ｄ１に置き換えればよい。 N2 may be replaced with N1-D1 if necessary in the equations described below.
位相遅れＤ１は、前述した駆動パルスに対する走査ミラー１２の応答の遅れを調整するためのものである。即ち、図１３に示したように、駆動パルスに対して、取得される二値化信号の周期は共通するものの、タイミングずれが生じている。そこで、位相の遅れＤ１を定義しておくことで、そのタイミングずれを内部的に補正するためのパラメータとしている。例えば、周期の１／４の遅れが発生している場合は、位相の遅れＤ１＝（周期Ｌ１）／４として、この値近辺で微調整をすればよい。この値は、製品の出荷時に初期値として与えられている。有効走査領域Ａ１，Ａ２の値も、二値化信号の取り込みの範囲と位置が最適となるように初期値が設定されている。
The phase delay D1 is for adjusting the delay of the response of the
図１３に示すように、走査有効領域は、タイマ値Ｎ２を基準とすると、周期Ｌ１となっており、周期Ｌ１の１／４倍、３／４倍に相当する位置を中心に、幅Ａ１，Ａ２を有している。従って、タイマ値Ｎ２が、Ｌ１／４−Ａ１／２からＬ１／４＋Ａ１／２までの範囲にある場合はＳＯ１＝１に設定する。 As shown in FIG. 13, the effective scanning area has a period L1 with the timer value N2 as a reference, with a width A1, centering on a position corresponding to 1/4 times and 3/4 times the period L1. A2. Therefore, when the timer value N2 is in the range from L1 / 4−A1 / 2 to L1 / 4 + A1 / 2, SO1 = 1 is set.
さらに、タイマ値Ｎ２が、３Ｌ１／４−Ａ２／２から３Ｌ１／４＋Ａ２／２までの範囲にある場合は、ＳＯ１＝１に設定する。それ以外の範囲にある場合は、ＳＯ１＝０とする。即ち、タイマ値Ｎ２が周期Ｌ１の１／４倍の位置を中心とする有効走査領域Ａ１の範囲にある場合には、対象物の左スキャン中であると見なして、復号開始信号をオンにする（ＳＯ１＝１）。 Further, when the timer value N2 is in the range from 3L1 / 4-A2 / 2 to 3L1 / 4 + A2 / 2, SO1 = 1 is set. If it is in the other range, SO1 = 0. That is, when the timer value N2 is within the effective scanning area A1 centered on a position that is 1/4 times the period L1, it is assumed that the object is being scanned left and the decoding start signal is turned on. (SO1 = 1).
タイマ値Ｎ２が、Ｌ１／４−Ａ１／２からＬ１／４＋Ａ１／２までの範囲にある場合はＳＯ＝１に設定する。 さらに、タイマ値Ｎ２が、３Ｌ１／４−Ａ２／２から３Ｌ１／４＋Ａ２／２までの範囲にある場合は、ＳＯ１＝１に設定する。それ以外の範囲にある場合は、ＳＯ１＝０とする。即ち、次のようになる。
（１）L1/4-A1/2 ≦ N2 ≦ L1/4+A1/2 → ＳＯ１＝１
（２）3L1/4-A2/2 ≦ N2 ≦ 3L1/4+A2/2 → ＳＯ１＝１
（３）N2が上記（１），（２）の範囲以外 → ＳＯ１＝０
また、タイマ値Ｎ２が周期Ｌ１の３／４倍の位置を中心とする有効走査領域Ａ２の範囲にある場合には、対象物の右スキャン中であると見なして、復号開始信号をオンにする（ＳＯ１＝１）。それ以外の範囲にある場合には、光信号は対象物からのものではないと見なして、復号開始信号をオフにする（ＳＯ１＝０）。前述したように、復号回路５０は、ＳＯ１の状態を監視しており、有効走査領域Ａ１，Ａ２のタイミングに合わせて、二値化信号を取得して後号処理を行う。
When the timer value N2 is in the range from L1 / 4−A1 / 2 to L1 / 4 + A1 / 2, SO = 1 is set. Further, when the timer value N2 is in the range from 3L1 / 4-A2 / 2 to 3L1 / 4 + A2 / 2, SO1 = 1 is set. If it is in the other range, SO1 = 0. That is, it is as follows.
(1) L1 / 4-A1 / 2 ≤ N2 ≤ L1 / 4 + A1 / 2 → SO1 = 1
(2) 3L1 / 4-A2 / 2 ≤ N2 ≤ 3L1 / 4 + A2 / 2 → SO1 = 1
(3) N2 is outside the range of (1) and (2) above → SO1 = 0
Further, when the timer value N2 is within the effective scanning area A2 centering on a position that is 3/4 times the period L1, it is assumed that the object is being scanned right and the decoding start signal is turned on. (SO1 = 1). If it is in the other range, it is assumed that the optical signal is not from the object, and the decoding start signal is turned off (SO1 = 0). As described above, the
次に、エッジ検出信号の取得処理を行う（ステップＳ７５）。この取得処理においても、前述したタイマ値Ｎ２を参照して、左エッジ検出信号Ｂ１、右エッジ検出信号Ｂ２の取得を行う。具体的には、タイマ値Ｎ２が、Ｌ１／２−Ｂ３／２≦Ｎ２≦Ｌ１／２＋Ｂ３／２の範囲内にあり且つ、前述した二値化信号ＢＩ１がオンしている場合（ＢＩ１＝１）は、左エッジ検出フラグＦ１を＋１にする。また、二値化信号ＢＩ１がオフしている場合には（ＢＩ１＝０）は、左エッジ検出フラグを−１にする。 Next, an edge detection signal acquisition process is performed (step S75). Also in this acquisition process, the left edge detection signal B1 and the right edge detection signal B2 are acquired with reference to the timer value N2 described above. Specifically, when the timer value N2 is in the range of L1 / 2−B3 / 2 ≦ N2 ≦ L1 / 2 + B3 / 2 and the above-described binarized signal BI1 is on (BI1 = 1) Sets the left edge detection flag F1 to +1. When the binarized signal BI1 is off (BI1 = 0), the left edge detection flag is set to -1.
ここで、Ｂ３は、サンプル数であって、Ｄ１等よりも小さな値である。初期値としてＢ３＝０と設定されている。この値は、検出の感度を上げたい場合には、変更すればよい。例えば、Ｂ３＝２とすると、左エッジ検出を３回繰り返して実施するため、検出の感度を上げることができる。また、タイマ値Ｍは、Ｌ１を超えた時点で原点０にリセットされ、二値化信号用のタイマ値Ｎ２＝Ｎ１−Ｄ１も同時にリセットされる。尚、説明のため、計算式には、マイナス符号を用いたが、タイマ値Ｎ１は０からＬ１の値の範囲となるようにとる（周期Ｌ１を法とする剰余演算を行う）。
Here, B3 is the number of samples and is a value smaller than D1 or the like. As an initial value, B3 = 0 is set. This value may be changed to increase the detection sensitivity. For example, when B3 = 2, since the left edge detection is repeated three times, the detection sensitivity can be increased. The timer value M is reset to the
従って、タイマ値Ｎ１の大小比較をするとき、タイマ値やタイマ値と比較する値が負になったり、Ｌ１を超えたりする場合は、適宜、Ｌ１の整数倍を加除することで、０〜Ｌ１の範囲内となるよう適正化するものとする。また、タイマ値Ｎ２が、−Ｂ３／２から＋Ｂ３／２の範囲内にある場合であって、前述した二値化信号ＢＩ１がオンしている場合（ＢＩ１＝１）は、右エッジ検出フラグＦ２に１を設定する。
Therefore, when comparing the timer value N1, the timer value or the value to be compared with the timer value becomes negative or exceeds L1, and by appropriately adding an integer multiple of L1, 0 to L1 It shall be optimized so that it is within the range. When the timer value N2 is in the range of −B3 / 2 to + B3 / 2 and the above-described binarized signal BI1 is on (BI1 = 1), the right edge detection
また、二値化信号がオフになっている場合には、右エッジ検出フラグＦ２に−１に設定する。即ち、この処理では、図１３に示すように、タイマ値がエッジ検出信号の領域にある場合は、対応するフラグＦ１，Ｆ２の値を−１又は＋１に設定する。
各フラグの初期値は０であって、タイマ値がエッジ検出信号の領域内に存在しない場合には、フラグＦ１，Ｆ２の値は変更しない。従って、エッジを検出した時のみ、これらの値を０以外の値に変更する。後述するが、パルス幅Ｗ１，Ｗ２を変更する時には、これらのフラグの値が０以外の値を取ったときのみ変更される。
When the binarized signal is off, the right edge detection flag F2 is set to -1. That is, in this process, as shown in FIG. 13, when the timer value is in the edge detection signal area, the values of the corresponding flags F1 and F2 are set to −1 or +1.
When the initial value of each flag is 0 and the timer value does not exist in the edge detection signal area, the values of the flags F1 and F2 are not changed. Therefore, these values are changed to a value other than 0 only when an edge is detected. As will be described later, when the pulse widths W1 and W2 are changed, they are changed only when the values of these flags take values other than 0.
図１３において、二値化信号に対して、タイマ値Ｎ２を基準にみると、周期Ｌ１の１／４倍、３／４倍を中心とした領域には有効走査領域Ａ１，Ａ２が存在し、周期Ｌ１の０／４倍、２／４倍を中心とした領域には、エッジ検出信号Ｂ１，Ｂ２が存在していることになる。従って、走査制御回路は、位相遅れＤ１と駆動パルスの周期Ｌ１を基準に、二値化信号ＢＩ１あるいはデジタル信号ＤＩ１を監視することで、対象物からの光信号と走査角の双方を検出して制御することが可能となる。 In FIG. 13, with respect to the binarized signal, when the timer value N2 is taken as a reference, effective scanning areas A1 and A2 exist in an area centering on 1/4 times and 3/4 times the period L1, Edge detection signals B1 and B2 are present in a region centered on 0/4 times and 2/4 times the period L1. Therefore, the scanning control circuit detects both the optical signal from the object and the scanning angle by monitoring the binarized signal BI1 or the digital signal DI1 with reference to the phase delay D1 and the drive pulse period L1. It becomes possible to control.
次に、復号開始信号・二値化信号の出力処理（ステップＳ７６）に移行する。このステップＳ７６においては、図２に示したように、二値信号である前述したＢＩ１の値と復号開始信号ＳＯ１の値に基づいて、それぞれ、二値化信号と復号開始信号の出力ポートの状態を変更して出力する。上位のルーチンにおいてこの処理が繰り返されると、対象物の輝度信号が、順次、復号回路５０に転送されることになる。このデータの取り込み・出力処理を完了した後、制御フローを上位のフローチャートにリターンする。
Next, the process proceeds to a decoding start signal / binarized signal output process (step S76). In step S76, as shown in FIG. 2, the states of the output ports of the binarized signal and the decoding start signal are based on the above-described BI1 value and decoding start signal SO1, which are binary signals, respectively. Change to output. When this process is repeated in the upper routine, the luminance signal of the object is sequentially transferred to the
次に、図２２に示すフローチャートを参照して、図１４に示したステップＳ５における駆動パルス出力の終了処理について説明する。
まず、処理状態を示すパラメータStatus１を監視する（ステップＳ８１）、具体的には、Status１≧４を判断する。前述したステップＳ２における走査開始信号の監視処理のように、走査開始信号は、常時、状態が監視されている。走査開始信号がオンしている間は、Status１＝３に設定されている。従って、Status１≧４の条件を満たしていないため、何も処理がなされずに制御フローを上位のフローチャートにリターンする。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 22, the drive pulse output end process in step S5 shown in FIG. 14 will be described.
First, the parameter Status1 indicating the processing state is monitored (step S81), specifically, Status1 ≧ 4 is determined. As in the scan start signal monitoring process in step S2, the scan start signal is constantly monitored for status. While the scanning start signal is on, Status1 = 3 is set. Accordingly, since the condition of Status1 ≧ 4 is not satisfied, no processing is performed and the control flow is returned to the upper flowchart.
一方、走査開始信号がオフされると、前述したように、Status１＝４に切り替わったならば（ＹＥＳ）、出力ポートの処理を行う（ステップＳ８２）。この処理は、復号開始信号と二値化信号の出力を初期状態（ＳＯ１＝０、ＢＩ１＝０）に戻して、復号回路の動作を終了させる。 On the other hand, when the scanning start signal is turned off, as described above, if the status is switched to Status1 = 4 (YES), the processing of the output port is performed (step S82). In this process, the output of the decoding start signal and the binarized signal is returned to the initial state (SO1 = 0, BI1 = 0), and the operation of the decoding circuit is terminated.
次に、終了処理に移行する（ステップＳ８３）。この終了処理においては、パラメータの初期化等を行い、必要に応じて信号を出力する。例えば、前述した左エッジ検出信号及び右エッジ検出信号の状態に応じた電気信号を外部のコンピュータ５１に出力する。これにより、外部のコンピュータ５１から光走査モジュール１の走査角が所定の値に達していることをモニタすることができる。例えば、走査角が所定の値に達していない場合、外部のコンピュータ５１の操作により必要なコマンドを送信して、光走査モジュール１における異常の有無を確認することができる。
Next, the process proceeds to an end process (step S83). In this termination processing, parameters are initialized and signals are output as necessary. For example, an electrical signal corresponding to the state of the left edge detection signal and the right edge detection signal described above is output to the
次に、処理状態を示すパラメータStatus１を２に戻す。即ち、前述したとおり、トリガー信号ＴＧ１の待ち状態となるように値を戻す（ステップＳ８３）。この後、処理を終了して制御フローを上位のフローチャートにリターンする（ステップＳ８４）。 Next, the parameter Status1 indicating the processing state is returned to 2. That is, as described above, the value is returned so that the trigger signal TG1 is waited (step S83). Thereafter, the process is terminated, and the control flow is returned to the upper flowchart (step S84).
以上説明したように、走査ミラー１２の揺動角を検出する専用の検出器（検出コイル等）を搭載しなくても、バーコードからの反射光を受光する光検出器を流用して、走査ミラー１２が所定の角度以上に揺動したことを検出することが可能となる。つまり、走査制御回路４６において、左エッジ検出信号と右エッジ検出信号の双方を検出したか、いずれか一方のみを検出したか、又はどちらも検出しなかったかを判断し、さらには、左エッジ検出信号や右エッジ検出信号のパルス幅がどの程度かなどを求める。これらの結果により、走査ミラー１２の揺動角（走査角）が所定の角度範囲を超えたか否か、どちらに揺動したときに所定の角度範囲を超えたのか、所定の角度範囲をどれだけ超えたのかを検出することが可能となる。
As described above, even if a dedicated detector (detection coil or the like) for detecting the swing angle of the
従って、従来の構成であれば、走査ミラーやその駆動部が所定の角度以上に大きくなると、破損等が発生する虞があるため、機械的にストッパを設けるなどの対応が必要であった。本実施形態においては、走査ミラーの振れ角度（角度範囲）を光学的に検出して、反射散乱面が破損され得る角度を下回るように制御することで容易に信頼性の高い光走査モジュールを実現することができる。角度検出に用いる反射面は出射ミラー面の両側に配置され、それらの位置検出もバーコードを読み取るための光検出器を用いているため、既存の構成部位に対して簡易な加工を施すだけで容易に実現させることができる。 Therefore, with the conventional configuration, if the scanning mirror or its driving unit becomes larger than a predetermined angle, damage or the like may occur. Therefore, a countermeasure such as mechanically providing a stopper is required. In this embodiment, a highly reliable optical scanning module is easily realized by optically detecting the deflection angle (angle range) of the scanning mirror and controlling it to be below the angle at which the reflection / scattering surface can be damaged. can do. Reflective surfaces used for angle detection are arranged on both sides of the exit mirror surface, and their position detection uses a photodetector to read barcodes, so simple processing is applied to existing components. It can be easily realized.
次に、本願発明の第２の実施形態に係る光学的振幅検出方法及び振幅制御方法を実現する光走査モジュールの概要について説明する。 Next, an outline of an optical scanning module that realizes the optical amplitude detection method and the amplitude control method according to the second embodiment of the present invention will be described.
図２３に示すように、本実施形態は、前述した第１の実施形態とは、走査の終了処理（ステップＳ９５）の最後のステップが追加された点が異なっている。即ち、図２２においてリターンする前に、駆動パルス幅の調整処理が追加されている。
即ち、処理状態を示すパラメータStatus１を監視する（ステップＳ８１）。走査開始信号がオフされ、Status１＝４に切り替わったならば（ＹＥＳ）、復号開始信号と二値化信号の出力を初期状態（ＳＯ１＝０、ＢＩ１＝０）に戻して、復号回路の動作を終了させる出力ポートの処理を行う（ステップＳ８２）。次に、パラメータの初期化等を行い、必要に応じて信号を出力する終了処理を行う（ステップＳ８３）。その後、トリガー信号ＴＧ１の待ち状態となるように、処理状態を示すパラメータStatus１を２に戻す（ステップＳ８３）。
As shown in FIG. 23, this embodiment is different from the first embodiment described above in that a final step of the scanning end process (step S95) is added. In other words, the drive pulse width adjustment process is added before returning in FIG.
That is, the parameter Status1 indicating the processing state is monitored (step S81). If the scanning start signal is turned off and Status1 = 4 is switched (YES), the decoding start signal and the output of the binarized signal are returned to the initial state (SO1 = 0, BI1 = 0), and the operation of the decoding circuit is performed. The output port to be terminated is processed (step S82). Next, parameters are initialized, and a termination process for outputting a signal is performed as necessary (step S83). Thereafter, the parameter Status1 indicating the processing state is returned to 2 so that the trigger signal TG1 is waited (step S83).
そして、駆動パルス幅の調整処理（ステップＳ９１）が行われ、制御フローを上位のフローチャートにリターンする。 Then, drive pulse width adjustment processing (step S91) is performed, and the control flow returns to the upper flowchart.
ここで、図２４に示すフローチャートを参照して、前記ステップＳ９１の駆動パルス幅の調整処理について説明する。
この駆動パルス幅の調整処理では、左エッジ検出フラグの値Ｆ１（フラグ値Ｆ１とする）、右エッジ検出フラグの値Ｆ２（フラグ値Ｆ２とする）に応じて、駆動パルス幅Ｗ１，Ｗ２の値を変更する。まず、左エッジ検出フラグの値Ｆ１＝−１であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。この判断で、フラグ値Ｆ１＝−１であれば（ＹＥＳ）、Ｗ１の値を（Ｗ１＋（Ｎ３−１）＊Ｗ１_ｍａｘ）／Ｎ３に置き換えて、フラグＦ１＝０に戻し（ステップＳ１０２）、次の右エッジ検出フラグにおけるフラグ値Ｆ２の確認（Ｆ２＝−１）を行う（ステップＳ１０５）。ここで、Ｎ３は、重みのパラメータであり、正の整数値として設定されている。このため、Ｎ３の値が大きい場合には、パルス幅Ｗ１が大きく変化する。即ち、Ｎ３の値を大きくすると、感度（追従性）が高くなる反面、安定性という観点では劣ることになる。このＮ３は、駆動パルス幅が安定して制御できるように予め適正化されている。
Here, with reference to the flowchart shown in FIG. 24, the drive pulse width adjustment processing in step S91 will be described.
In this drive pulse width adjustment processing, the values of the drive pulse widths W1 and W2 are set in accordance with the value F1 (flag value F1) of the left edge detection flag and the value F2 (flag value F2) of the right edge detection flag. To change. First, it is determined whether or not the left edge detection flag value F1 = −1 (step S101). In this determination, if the flag value F1 = -1 (YES), by replacing the value of W1 (W1 + (N3-1) * W1_max) / N3, the return flag F1 = 0 (step S102), the following The flag value F2 in the right edge detection flag is confirmed (F2 = -1) (step S105). Here, N3 is a weight parameter and is set as a positive integer value. For this reason, when the value of N3 is large, the pulse width W1 changes greatly. That is, if the value of N3 is increased, the sensitivity (following performance) is increased, but it is inferior in terms of stability. This N3 is optimized in advance so that the drive pulse width can be stably controlled.
一方、ステップＳ１０１において、フラグ値Ｆ１＝−１には該当しない場合（ＮＯ）、フラグ値Ｆ１＝１か否かを判断する（ステップＳ１０３）。この判断で、フラグ値Ｆ１＝＋１の時には（ＹＥＳ）、Ｗ１の値を（Ｗ１＋（Ｎ３−１）＊Ｗ１_ｍｉｎ）／Ｎ３に置き換えて、フラグ値Ｆ１＝０に戻し（ステップＳ１０４）、右エッジ検出フラグの確認（ステップ１０５）に移行する。一方、Ｆ１＝＋１ではない場合（ＮＯ）、即ち、フラグ値Ｆ１は、１又は−１ではなく、フラグ値Ｆ１＝０となる。このフラグ値Ｆ１＝０の時には、Ｗ１の値は維持されたまま、ステップＳ１０５に移行する。 On the other hand, if it is determined in step S101 that the flag value F1 does not correspond to −1 (NO), it is determined whether or not the flag value F1 = 1 (step S103). In this determination, when the flag value F1 = + 1 (YES), the value of W1 is replaced with (W1 + (N3-1) * W1_min) / N3 and returned to the flag value F1 = 0 (step S104), and the right edge is detected. The process proceeds to flag confirmation (step 105). On the other hand, if F1 is not +1 (NO), that is, the flag value F1 is not 1 or -1, but the flag value F1 = 0. When the flag value F1 = 0, the value of W1 is maintained and the process proceeds to step S105.
前述したＷ１の値の置き換えは、左エッジが検出されなかった場合（Ｆ１＝−１）には、Ｗ１の値は最大値Ｗ１_ｍａｘに近づくことになる。一方、左エッジが検出された場合（Ｆ１＝＋１）には、Ｗ１の値は、最小値Ｗ１_ｍｉｎに近づくことになる。最大値Ｗ１＿ｍａｘやＷ１＿ｍｉｎに近づく速度は、Ｎ３の値に依存するが、このＮ３の値は、予め初期値として最適化されている。さらに、左エッジの検出自体を行っていない場合は（Ｆ１＝０）、パルス幅Ｗ１は変更しない。これと同様の処理が右エッジ検出フラグＦ２に対しても実施される。 In the above-described replacement of the value of W1, when the left edge is not detected (F1 = −1), the value of W1 approaches the maximum value W1_max. On the other hand, when the left edge is detected (F1 = + 1), the value of W1 approaches the minimum value W1_min. The speed approaching the maximum values W1_max and W1_min depends on the value of N3, but this value of N3 is optimized as an initial value in advance. Further, when the left edge detection itself is not performed (F1 = 0), the pulse width W1 is not changed. Similar processing is performed for the right edge detection flag F2.
次に、ステップＳ１０５においては、右エッジ検出フラグにおけるフラグ値Ｆ２＝−１であるか否かの判断を行う。 Next, in step S105, it is determined whether or not the flag value F2 = −1 in the right edge detection flag.
この判断において、フラグ値Ｆ２＝−１の場合には（ＹＥＳ）、Ｗ２の値を（Ｗ２＋（Ｎ３−１）＊Ｗ２_ｍａＸ）／Ｎ３に置き換えて、フラグ値Ｆ２＝０に戻し（ステップＳ１０６）、走査の終了処理のサブルーチンにリターンする。一方、前記判断において、フラグ値Ｆ２＝−１ではなかった場合には（ＮＯ）、次に、フラグ値Ｆ２＝１か否かを判断する（ステップＳ１０７）。この判断でフラグ値Ｆ２＝１であれば、Ｗ２の値を（Ｗ２＋（Ｎ３−１）＊Ｗ２_ｍｉｎ）／Ｎ３に置き換えて、フラグ値Ｆ２＝０に戻し（ステップＳ１０８）、走査の終了処理のサブルーチンにリターンする。また、フラグ値Ｆ２＝１ではない場合には（ＮＯ）、即ち、フラグ値Ｆ２は、１又は−１ではなく、フラグ値Ｆ２＝０となる。このフラグ値Ｆ２＝０の時には、Ｗ２の値は維持されたまま、走査の終了処理のサブルーチンにリターンする。 In this determination, if the flag value F2 = −1 (YES), the value of W2 is replaced with (W2 + (N3-1) * W2_maX) / N3 and returned to the flag value F2 = 0 (step S106). The process returns to the scanning end processing subroutine. On the other hand, when the flag value F2 is not -1 in the above determination (NO), it is next determined whether or not the flag value F2 is 1 (step S107). If the flag value F2 = 1 in this determination, the value of W2 is replaced with (W2 + (N3-1) * W2_min) / N3 and returned to the flag value F2 = 0 (step S108), and the scanning end processing subroutine Return to When the flag value F2 = 1 is not satisfied (NO), that is, the flag value F2 is not 1 or -1, but the flag value F2 = 0. When this flag value F2 = 0, the value of W2 is maintained and the process returns to the scanning end processing subroutine.
前述したような一連の置き換え処理によって、左エッジが検出された場合は、左スキャンの駆動パルスの幅Ｗ１が最小値Ｗ１_ｍｉｎに近づく。一方、左エッジが検出されなかった場合には、駆動パルスの幅Ｗ１が最大値Ｗ１_ｍａｘに近づく。また、右エッジが検出された場合には、右スキャンの駆動パルスの帽Ｗ２が最小値Ｗ２_ｍｉｎに近づく。一方、右エッジが検出されなかった場合には、駆動パルスの幅Ｗ２が最大値Ｗ２_ｍａｘに近づく。さらに、エッジの検出自体を行っていない場合には、Ｗ１，Ｗ２の値は変更されず、そのまま維持される。 When the left edge is detected by the series of replacement processes as described above, the width W1 of the drive pulse for the left scan approaches the minimum value W1_min. On the other hand, when the left edge is not detected, the width W1 of the drive pulse approaches the maximum value W1_max. When the right edge is detected, the right scanning drive pulse cap W2 approaches the minimum value W2_min. On the other hand, when the right edge is not detected, the drive pulse width W2 approaches the maximum value W2_max. Further, when the edge detection itself is not performed, the values of W1 and W2 are not changed and are maintained as they are.
走査制御回路４６は、図１４のフローチャートに従った制御処理を繰り返し実行する。従って、走査ミラー１２に入射するレーザ光の移動範囲は、反射散乱面１４ａ，１４ｂのエッジの範囲に正確に収束する動作となる。即ち、走査ミラーの走査角の絶対値がハウジングに設けられた光学部品の位置に応じて調整されることとなり、走査ミラー１２の振幅が光学的に正確に制御されることになる。
The
走査角の情報という観点からは次のようにいうことができる。すなわち、走査角が所定の範囲を超えているかどうかという機械的な位置（走査角度）の情報（図５Ａ〜５Ｃ）は、反射散乱面１４ａ，１４ｂからの反射光の有無（反射光の時間変化）という形で光学的な情報に変換される。続いて、走査角の情報は、光検出器とアナログ回路を経由することで、走査の両端部におけるアナログ信号の強弱という形で、電気的な情報に変換される（図９、図１１）。さらに、アナログ／デジタル変換回路（図１０、図１２）と前述の判定処理を経由することにより、フラグＦ１，Ｆ２の変化というソフトウェア的な情報に変換される。ここで、フラグＦ１，Ｆ２の変化（時間）は、フラグが変化するタイマ値やパルス幅として取得できる（図１３）。他方、上述したように、駆動周波数（駆動パルスの時間変化、あるいは、走査速度）は設計によって規定されている（図６）。従って、フラグの変化という情報（時間）と駆動周波数（速度）から、走査角・位置（＝時間×速度）を光学的に正確に制御できることになる。
From the viewpoint of scanning angle information, the following can be said. That is, information on the mechanical position (scanning angle) indicating whether the scanning angle exceeds a predetermined range (FIGS. 5A to 5C) is the presence / absence of reflected light from the reflection /
また、レーザ光の入射位置は、前述したように、回転軸１１を中心に対して出射ミラー面１３のオフセット量と出射ミラー面１３の寸法によって規定されている。その位置関係は、回動動作中であっても、軸受部１０を介して部品位置が規定されることから、角度・位置関係が正確に規定される。従って、従来の検出コイルを用いた構成に比べると、位置関係が正確に規定されることから、走査角は格段に正確に制御できることになる。温度・湿度変化があった場合であっても、機械的な走査角を光学的に制御していることから、環境条件によって生じた変化を打ち消して補正するように機能する。
Further, as described above, the incident position of the laser beam is defined by the offset amount of the
さらに、本実施形態では、共振現象を必ずしも用いる必要がない。即ち、駆動周波数は前述したとおり、走査制御回路４６によって生成された駆動パルスの周波数によって制御されている。従って、必要であれば、駆動周波数を変更することも可能である。さらに、前述した走査の終了処理（ステップＳ５）に、動作異常処理を加えてもよい。即ち、駆動パルス幅Ｗ１，Ｗ２が、すでに最大値Ｗ１_ｍａｘ，Ｗ２_ｍａｘ程度であるにもかかわらず、左エッジ検出信号Ｂ１、右エッジ検出信号Ｂ２が取得できない時には、動作異常が生じているものとして、エラー信号を外部のコンピュータ５１に転送して、光源駆動信号ＯＤ１を切り替え、光源部４のレーザ光の出力を停止してもよい。
Furthermore, in this embodiment, it is not always necessary to use the resonance phenomenon. That is, the drive frequency is controlled by the frequency of the drive pulse generated by the
このように、本実施形態によれば、走査ミラー１２の揺動角が所定以上揺動したことを検出した場合には、駆動パルスの幅を制御して、走査ミラー１２の揺動角が所定以上揺動しないように制御することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、走査ミラー１２の揺動角が所定の値に達しない場合には、駆動パルスの幅を制御して、走査ミラー１２の揺動角が小さくなりすぎないように制御することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, when it is detected that the swing angle of the
尚、本実施形態では、反射散乱面１４の形成位置を、走査ミラー１２が破損しない程度の回動を検出できるような位置に形成したが、これに限定されない。例えば、走査角度の基準位置からの増加に伴い低下する光検出器３２の受光量が、データ取り込み用として使用できないほど低くなってしまう領域（走査角度）に達することを検出できるような位置に形成してもよい。
In the present embodiment, the reflection /
また、本実施形態では、走査ミラー１２を樹脂成型品とし、出射ミラー面１３の周囲に設けた抜き勾配をそのまま反射散乱面１４として利用しているため、走査ミラー１２の成型のし易さ（成型時の良品率の改善）と反射散乱面１４を形成するための工数減・部品点数減を両立できている。
In this embodiment, since the
以上説明した光走査モジュールについては、回転軸１１をハウジング２ａに固定し、軸受部１０を走査ミラー１２と一体化したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、回転軸１１を走査ミラー１２に固定し、軸受部１０をハウジング２ａに固定しても、走査ミラー１２の位置を正確に規定することができる。
In the optical scanning module described above, the rotating
また、走査ミラー１２の軸受部１０に付勢力を与えてもよい。これにより、走査ミラー１２の位置をより正確に規定することができるため、走査角の精度をより正確に制御することができる。
Further, an urging force may be applied to the bearing
また、本実施形態の光走査モジュールは、バーコード等のシンボルマークの読み取りに好適する。例えば、ＪＡＮ、ＥＡＮ、Ｃｏｄｅ３９、Ｃｏｄａｂａｒ、ＩＴＦ等のバーコードの読み取りに好適する。また、前述した復号回路５０に搭載されたソフトウェアを書き換えることで、あらゆる物体検出等に応用が可能である。例えば、自動車、人物等の移動の検出や、防犯・監視装置等を構成することができる。
Moreover, the optical scanning module of this embodiment is suitable for reading a symbol mark such as a barcode. For example, it is suitable for reading barcodes such as JAN, EAN, Code 39, Codabar, ITF. In addition, by rewriting the software installed in the
また、本発明の光走査モジュールは、あらゆる機器に搭載できる。例えば、無線装置、自動車、船舶、半導体製造装置、自動販売機、カード認識装置、ハンドヘルドバーコード読み取り装置等である。また、本実施形態においては、レーザ光を６５０ｎｍの波長としたが、必ずしもこの限りではない。即ち、４００ｎｍ近辺の光源としてもよいし、８００ｎｍ以上の赤外光を用いてもよい。この場合、前述したバンドパスフィルタやミラーの透過率・反射率等を使用波長に応じて変えればよい。この構成により、監視センサや、赤外用の特殊インクを用いた印刷物を自動認識する等の応用が可能となる。 Moreover, the optical scanning module of the present invention can be mounted on any device. For example, a wireless device, an automobile, a ship, a semiconductor manufacturing device, a vending machine, a card recognition device, a handheld barcode reader, and the like. In the present embodiment, the laser beam has a wavelength of 650 nm, but this is not necessarily the case. That is, a light source near 400 nm may be used, or infrared light of 800 nm or more may be used. In this case, what is necessary is just to change the transmittance | permeability, reflectance, etc. of the band pass filter mentioned above or a mirror according to a use wavelength. This configuration enables applications such as automatic recognition of printed matter using a monitoring sensor or infrared special ink.
また、本発明の光走査モジュールによれば、従来から用いていた検出コイルやその検出回路等が不要である。従って、従来の構成に比べて、より小型の光走査モジュールを構成することができる。従って、携帯情報端末装置、携帯電話等、バッテリー駆動タイプの機器への搭載に好適する。 Further, according to the optical scanning module of the present invention, the conventionally used detection coil, its detection circuit, and the like are unnecessary. Therefore, a smaller optical scanning module can be configured as compared with the conventional configuration. Therefore, it is suitable for mounting on battery-driven devices such as portable information terminal devices and mobile phones.
さらに、本発明の光走査モジュールによれば、光走査モジュールの走査角を、より正確に検出して制御できる。従って、温度・湿度が変動する屋外環境での使用に好適する。例えば、宅配業、運送業や、屋外での営業活動で用いる情報機器への搭載に好適する。 Furthermore, according to the optical scanning module of the present invention, the scanning angle of the optical scanning module can be detected and controlled more accurately. Therefore, it is suitable for use in an outdoor environment where temperature and humidity vary. For example, it is suitable for mounting on information equipment used in home delivery, transportation, and outdoor sales activities.
以上説明したように、走査対象物の輝度信号の取得に用いられている光検出器を、走査ミラーの走査角の検出にも応用し、その光検出器からの出力に基づいて、走査ミラーの走査角を検出することが可能となる。そして、走査範囲（走査角）を検出するための検出コイル等の部品を新たに設ける必要がなくなり、部品点数の増加を防止することができる。 As described above, the photodetector used for acquiring the luminance signal of the scanning object is also applied to the detection of the scanning angle of the scanning mirror, and based on the output from the photodetector, It becomes possible to detect the scanning angle. Further, it is not necessary to newly provide a component such as a detection coil for detecting the scanning range (scanning angle), and an increase in the number of components can be prevented.
さらに、走査ミラーの走査角を、従来のような検出コイル等を用いた走査速度等の間接的な物理量ではなく、走査ミラーの揺動角の絶対位置を光学的に検出しているため、走査角・揺動角のばらつきや時間変動・経時変化を低減できる。これにより、温度・湿度等の環境変化の影響を受けにくくなる。 Furthermore, the scanning mirror scanning angle is not an indirect physical quantity such as a scanning speed using a conventional detection coil, but the absolute position of the scanning mirror swing angle is optically detected. It is possible to reduce variation in angle and swing angle, time variation and change with time. This makes it less susceptible to environmental changes such as temperature and humidity.
以上説明した光学的振幅検出方法及び振幅制御方法は、以下の発明を含んでいる。
（１）光源部から発せられたレーザ光を走査対象に向けて反射させる第１の反射面を有する出射ミラー部と、出射ミラー部を揺動させるミラー駆動部と、走査対象からの反射光を集光させ、かつ反射させる第２の反射面を有する戻りミラー部と、戻りミラー部で集光及び反射させられた走査対象からの反射光を受光する受光部と、出射ミラー部が所定の角度を超える揺動角に達した際に、光源部からのレーザ光が照射される位置に形成される第３の反射面と、を有する光学的走査装置における出射ミラーの揺動角検出方法において、光源からレーザ光を発光させるステップ１と、ミラー駆動部に駆動パルスを与えて出射ミラー部を揺動させるステップ２と、走査対象からの反射光を受光するステップ３と、受光した反射光量に基づき、デジタル信号を得るステップ４と、得られたデジタル信号の中から、出射ミラー部の揺動角を検出するための領域（揺動角検出領域）を抽出するステップ５と、揺動角検出領域から、第３の反射面からの反射光に対応する情報の有無を検出するステップ６と、を有することを特徴とする出射ミラーの揺動角検出方法。
（２）前記ステップ５の揺動角検出領域が、出射ミラーの揺動角が所定以上の光量落ちが発生する角度に達している範囲に設けられていることを特徴とする（１）項に記載の出射ミラー揺動角検出方法。
The optical amplitude detection method and amplitude control method described above include the following inventions.
(1) An exit mirror unit having a first reflecting surface that reflects laser light emitted from the light source unit toward the scanning target, a mirror driving unit that swings the output mirror unit, and reflected light from the scan target A return mirror unit having a second reflecting surface for condensing and reflecting, a light receiving unit for receiving reflected light from a scanning target condensed and reflected by the return mirror unit, and an output mirror unit at a predetermined angle In the method of detecting the oscillation angle of the output mirror in the optical scanning device, the third reflection surface formed at a position irradiated with the laser light from the light source unit when the oscillation angle exceeds Based on the
(2) The swing angle detection region in
（３）前記ステップ５の揺動角検出領域が、有効走査領域以外の領域であることを特徴とする請求項１記載の出射ミラー揺動角検出方法。
(3) The exit mirror swing angle detection method according to
（４）前記ステップ５において、揺動角検出領域から、第３の反射面からの反射光に相当する信号を検出しないとき、出射ミラー部の揺動角を増加させるように駆動パルスを切り替えることを特徴とする揺動角制御方法。
(4) In
（５）前記ステップ５において、揺動角検出領域から、第３の反射面からの反射光に相当する信号を検出したとき、出射ミラー部の揺動角を減少させるように駆動パルスを切り替えることを特徴とする揺動角制御方法。
(5) When the signal corresponding to the reflected light from the third reflecting surface is detected from the swing angle detection region in the
（６）前記（４）項及び（５）項に記載の揺動角制御方法において、駆動パルスの期間あるいは駆動電圧を変化させることで、駆動パルスを切り替えることを特徴とする揺動角制御方法。 (6) The swing angle control method according to (4) and (5), wherein the drive pulse is switched by changing a drive pulse period or drive voltage. .
１…光走査モジュール、２…ハウジング、３…駆動部、４…光源部、５…折り返しミラー部、６…受光部、１０…軸受部、１１…回転軸、１２…走査ミラー、１２ａ…集光ミラー面（戻りミラー部）、１３…出射ミラー面（出射ミラー部）、１４，１４ａ，１４ｂ…反射散乱面、２３…半導体レーザ素子、２４…コリメータレンズ、２５…折り返しミラー、２６…出射開口部、３２…光検出器。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記走査ミラーに設けられ、光源部から出射されたレーザ光を走査対象に向けて反射する第１の反射面を有する出射ミラー部と、
前記走査ミラーの前記出射ミラー部の周囲に設けられ、前記走査対象を含む外部からの戻り光を集光し、且つ反射する第２の反射面を有する戻りミラー部と、
前記戻りミラー部で集光されて反射された戻り光を受光する受光部と、
前記走査ミラーが所定の角度を超える揺動角に達して前記光源部からのレーザ光が前記出射ミラー部から外れて照射された際に、該外れたレーザ光が照射される位置に形成される第３の反射面と、
を有する光学的走査装置における出射ミラー部の揺動角検出方法において、
前記光源から前記レーザ光を発光させる発光ステップと、
前記ミラー駆動部に駆動力を与えて、前記出射ミラー部を揺動させるミラー揺動ステップと、
前記受光部によって戻り光を受光するステップと、
前記受光部での受光量から、第３の反射面からの反射光の有無を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする揺動角検出方法。 A mirror drive unit that swings the scanning mirror;
An emission mirror unit provided on the scanning mirror and having a first reflection surface that reflects the laser beam emitted from the light source unit toward the scanning target;
A return mirror portion provided around the exit mirror portion of the scanning mirror, and having a second reflecting surface for collecting and reflecting return light from the outside including the scanning target;
A light receiving unit that receives the return light collected and reflected by the return mirror unit;
When the scanning mirror reaches an oscillation angle exceeding a predetermined angle and the laser beam from the light source unit is irradiated off the emitting mirror unit, the scanning mirror is formed at a position where the laser beam is removed. A third reflecting surface;
In the method of detecting the swing angle of the exit mirror in the optical scanning device having
A light emitting step of emitting the laser light from the light source;
A mirror swinging step for swinging the exit mirror by applying a driving force to the mirror driver;
Receiving return light by the light receiving unit;
A detection step of detecting the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface from the amount of light received by the light receiving unit;
A rocking angle detection method characterized by comprising:
前記受光量に基づき、デジタル信号を得る第１のステップと、
得られた前記デジタル信号の中から、前記出射ミラー部の揺動角を検出するための揺動角検出領域を抽出する第２のステップと、
前記揺動角検出領域に基づき、前記第３の反射面からの反射光の有無を検出する第３のステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載の揺動角検出方法。 The detecting step includes
A first step of obtaining a digital signal based on the amount of received light;
A second step of extracting a swing angle detection region for detecting a swing angle of the exit mirror portion from the obtained digital signal;
A third step of detecting the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface based on the swing angle detection region;
The rocking angle detection method according to claim 1, comprising:
前記出射ミラー部を揺動するミラー駆動部と、
前記走査対象を含む外部からの戻り光を集光させ、且つ反射させる第２の反射面を有する戻りミラー部と、
前記戻りミラー部で集光及び反射させられた前記戻り光を受光する受光部と、
前記出射ミラー部が所定の角度を超える揺動角に達した際に、前記光源部からのレーザ光が照射される位置に形成される第３の反射面と、
を有する光学的走査装置における前記出射ミラー部の揺動角検出方法において、
前記光源部からレーザ光を発光させる発光ステップと、
前記ミラー駆動部を駆動させて、前記出射ミラー部を揺動させるミラー揺動ステップと、
前記戻り光を受光する受光ステップと、
受光した前記戻り光の光量から、前記第３の反射面からの反射光の有無を検出する検出ステップと、
前記第３の反射面からの反射光の有無に応じて、前記ミラー駆動部の駆動力を制御する駆動制御ステップと、
を有し、出射ミラー部の揺動角を制御することを特徴とする揺動角制御方法。 An exit mirror unit having a first reflecting surface for reflecting laser light emitted from the light source unit toward the scanning target;
A mirror driving unit that swings the output mirror unit;
A return mirror portion having a second reflecting surface for condensing and reflecting return light from the outside including the scanning target;
A light receiving portion for receiving the return light collected and reflected by the return mirror portion;
A third reflecting surface formed at a position where the laser beam from the light source unit is irradiated when the output mirror unit reaches a swing angle exceeding a predetermined angle;
In the method of detecting the swing angle of the exit mirror part in the optical scanning device having
A light emitting step of emitting laser light from the light source unit;
A mirror swinging step of driving the mirror drive unit to swing the exit mirror unit;
A light receiving step for receiving the return light;
A detection step of detecting the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface from the amount of received return light;
A drive control step of controlling the driving force of the mirror driving unit according to the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface;
And a swing angle control method characterized by controlling the swing angle of the exit mirror section.
受光した戻り光の光量に基づき、デジタル信号を得る第１のステップと、
得られたデジタル信号の中から、出射ミラー部の揺動角を検出するための領域（揺動角検出領域）を抽出する第２のステップと、
揺動角検出領域から、第３の反射面からの反射光の有無を検出する第３のステップと、
を有することを特徴とする請求項５記載の揺動角検出方法。 The detecting step includes
A first step of obtaining a digital signal based on the amount of return light received;
A second step of extracting a region (swing angle detection region) for detecting the swing angle of the exit mirror portion from the obtained digital signal;
A third step of detecting the presence or absence of reflected light from the third reflecting surface from the swing angle detection region;
The rocking angle detection method according to claim 5, further comprising:
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