JP2010170429A

JP2010170429A - 光学式情報読取装置

Info

Publication number: JP2010170429A
Application number: JP2009013560A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Mizuno; 勉水野; Yo Tanaka; 葉田中; Ryuji Nagaoka; 隆二長岡; Yinggang Bu; 穎剛卜; Ryota Aozuka; 亮太青塚; Yuki Hattori; 友紀服部; Yoshinori Teramae; 欣則寺前
Original assignee: Shinshu University NUC; Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Shinshu University NUC; Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: JP4677625B2

Abstract

【課題】単純な構成で小型化が可能な光学的情報読取装置を提供する。
【解決手段】光学的情報読取装置１Ａは、光を出射する発光部２と、発光部２から出射された光を反射するミラー３が設けられた可動子４０Ａを有し、可動子４０Ａを回転駆動するミラー駆動部４Ａと、一方の端部に可動子４０Ａが固定され、可動子４０Ａを回転可能に支持する板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを備える。ミラー駆動部４Ａは、一方の板状ねじり棒バネ３０ａが、ミラー３と垂直な向きに配置される共に、他方の板状ねじり棒バネ３０ｂが、ミラー３と平行な向きに配置され、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂが直角に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーコードや２次元コード等の光反射率が異なるパターンで構成される読取対象を光走査し、読取対象からの反射光を受光して光電変換した信号から情報を読み取る光学的情報読取装置に関するものである。

光学式情報読取装置として、商品の品名や価格等の情報を示すバーコードを読み取るバーコードリーダが、流通業界や小売業界で広く使用されている。このようなバーコードリーダは、携帯型と定置型に大別され、携帯型のバーコードリーダでは、小型化、駆動電圧の低電圧化、高耐久性が求められる。

携帯型のバーコードリーダの中で、光ビーム走査方式と称されるバーコードリーダは、レーザダイオード等の光源によって出射されるレーザ光をビーム状にし、この光ビームを反射するミラーを回転あるいは振動させることで光ビームを偏向し、バーコードを走査する。そして、バーコードからの反射光を集光し、受光センサで受光して電気信号に変換する。この得られた電気信号をＡ／Ｄ変換してコード化し、バーコード読取情報として出力する。

このように、ミラーを回転または振動させて光を走査する機構としては、ミラーを板バネで支持する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、シャフトをミラーの回転軸とした構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、ミラーや板バネ、駆動部を含めて半導体の製造プロセスを用いて製造したＭＥＭＳ型と称される機構が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−３１５２４５号公報ＷＯ０３／０１９４６３特開平１０−１２３４４９号公報

しかし、板バネによるミラーの支持機構では、ミラーの回転動作の中心と光線の走査原点が遠くになってしまい、ミラー面精度の要求が高くなり作成が困難となる。また、板バネによる支持機構では、回転軸と光線の走査原点が遠いことで、装置が大型化する。

シャフトによるミラーの支持機構では、軸と軸受が必要であり、軸と軸受けの摩擦や成形上発生するわずかな寸法の違い（公差）による衝突で走査時に音が発生する。寸法精度の要求を高くすると、音の発生は抑えられるが製作が困難になる。

ＭＥＭＳ型では、ミラーの面に対して垂直な方向に積層して構成要素を形成するため、ミラーの面に対して垂直な方向には薄型化が可能となる。一方、ミラーの面に沿った方向には小型化が困難で、バーコードリーダに適用する場合、配置に制約が多い。また、共振周波数が数ｋＨｚと非常に大きいので、読み取った信号の高速信号処理が必要となり、信号処理部のコストが高くなる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、単純な構成で小型化が可能な光学的情報読取装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、光を出射する発光部と、発光部から出射された光を反射するミラーが設けられた可動子を有し、可動子を回転駆動するミラー駆動部と、一方の端部に可動子が固定され、可動子を回転可能に支持するねじり棒バネを備え、ミラー駆動部は、２本以上のねじり棒バネが、可動子が回転するときに変位するねじれ方向以外への変位を阻害する配置で設けられる光学的情報読取装置である。

本発明の光学的情報読取装置では、発光部から出射されてミラーで反射される光を、ミラーを回転動作することで偏向して、バーコードや２次元コード等の光の反射率の異なるパターンで構成される読取対象を走査する。

ミラーが設けられた可動子は、ねじり棒バネの一方の端部に固定され、片持ち支持される構成である。一方、可動子を２本以上のねじり棒バネで支持する構成とし、かつ２本以上のねじり棒バネを、可動子が回転するときに変位するねじれ方向以外への変位を阻害する配置とすることで、ミラーが回転する方向以外への変位が抑えられる。

本発明の光学的情報読取装置によれば、ミラーが設けられた可動子をねじり棒バネで回転可能に支持することで、ミラーの回転動作の中心と光線の走査原点が近づけられる。また、ねじり棒バネの一方の端部に可動子を固定して片持ち支持構成とすることで、ねじり棒バネの両端側を固定端とするための支持機構が不要である。よって、装置の小型化が可能である。

また、ねじり棒バネのねじれ方向への変位で回転軸を形成するので、回転動作のためのしゅう動部分が不要で、摩擦による音の発生の問題が生じない。

更に、可動子をねじり棒バネで片持ち支持する構成とすることで、ミラーを回転させて振動させるときの共振周波数（固有振動数）を低く抑えることが可能となり、読み取りに適した速度でミラーを回転駆動することができる。

また、可動子を２本以上のねじり棒バネで支持する構成とし、かつ、２本以上のねじり棒バネを、可動子が回転するときに変位するねじれ方向以外への変位を阻害する配置とすることで、ミラーが回転する方向以外への変位が抑えられ、読取対象を確実に走査可能となる。

第１の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図である。第１の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す斜視図である。第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図である。第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の平面図である。第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の側面図である。第１の実施の形態における板状ねじり棒バネの一例を示す構成図である。２本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の実施例を示す構成図である。ｘ方向に荷重を加えたときのミラー駆動部の応力解析結果を示す説明図である。ｘ方向とｙ方向に荷重を加えたときのミラー駆動部の応力解析結果を示す説明図である。ミラーの倒れ角度及びｚ方向変位を示す説明図である。第２の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図である。第２の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図である。第３の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図である。第３の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図である。第３の実施の形態の光学的情報読取装置の変形例を示すミラー駆動部の平面図である。第３の実施の形態の光学的情報読取装置の変形例を示すミラー駆動部の平面図である。３本の棒状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第１の実施例を示す構成図である。３本の棒状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第２の実施例を示す構成図である。３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第１の実施例を示す構成図である。３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第２の実施例を示す構成図である。３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第３の実施例を示す構成図である。板状ねじり棒バネの変形例を示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の光学的情報読取装置の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光学的情報読取装置の構成例＞
図１は、第１の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図、図２は、第１の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す斜視図である。また、図３は、第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図、図４は、第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の平面図、図５は、第１の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の側面図である。

第１の実施の形態の光学的情報読取装置１Ａは、例えば、表示部１１ａ及び操作部１１ｂ等を備えた携帯型のバーコードリーダ１１に実装され、発光部２から出射された光を反射するミラー３の角度を変えるミラー駆動部４Ａを備える。ミラー駆動部４Ａは、可動子４０Ａと固定子４１Ａを備え、ミラー３が取り付けられた可動子４０Ａが、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂで回転可能に支持される構成である。

光学的情報読取装置１Ａは、発光部２から出射されてミラー３で反射される光を、ミラー３を回転動作させることで偏向して、バーコードＢや２次元コード等の光の反射率の異なるパターンで構成される読取対象を走査する。

また、光学的情報読取装置１Ａは、読取対象を走査した光の反射光を受光部５で受光して、光電変換した信号から情報を読み取る。

発光部２は、半導体レーザ（ＬＤ）等で構成される光源２０と、光源２０から所定の放射角で放射された光を集光するレンズ２１と、レンズ２１で集光された光を絞るアパーチャ２２が筐体１０に取り付けられ、光源２０から放射された光を集光または平行光化したビーム光を出射する。

受光部５は、読取対象を走査した光の反射光で、ミラー３で反射された光を反射する反射ミラー５０と、反射ミラー５０で反射された光を受光し、光電変換して出力するフォトダイオード（ＰＤ）５１を備える。

ミラー駆動部４Ａは、上述したミラー３と、ミラー３が取り付けられたフレーム４２Ａと、フレーム４２Ａに取り付けられた永久磁石４３Ａを備えて、可動子４０Ａが構成される。また、ミラー駆動部４Ａは、ボビン４４Ａに巻かれるコイル４５Ａを備えて、固定子４１Ａが構成される。

ミラー３は、本例ではガラスで構成される。なお、ミラー３は、金属または樹脂等で構成しても良い。フレーム４２Ａは、本例では金属で構成され、平板状の支持部４２０ａの一方の端部に、支持部４２０ａに対して垂直な方向に突出するミラー取付部４２０ｂが一体に形成される。また、フレーム４２Ａは、支持部４２０ａの他方の端部に、支持部４２０ａに対して垂直で、ミラー取付部４２０ｂと同じ方向に突出するマグネット取付部４２０ｃが一体に形成される。可動子４０Ａは、フレーム４２Ａの前面側となるミラー取付部４２０ｂにミラー３が固着され、背面側となるマグネット取付部４２０ｃに永久磁石４３Ａが固着される。

図６は、第１の実施の形態における板状ねじり棒バネの一例を示す構成図で、図６（ａ）は、板状ねじり棒バネの正面図、図６（ｂ）は、板状ねじり棒バネのＡ−Ａ断面図である。板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、金属材料または樹脂材料の板バネで構成され、長さＬ方向の一方の端部が、図５等に示すようにフレーム４２Ａの支持部４２０ａに固着され、他方の端部が筐体１０に固着される。これにより、可動子４０Ａは、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂにより筐体１０に片持ち支持される。板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂの両端は、固定の強度を増すため、幅Ｗを拡げた構成とすると共に、応力集中を防ぐため、幅Ｗを拡げる部位を円形としている。

板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、例えば、体心立方構造をもつβ型チタン合金で、例えば、Ｔｉ₃（Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ）＋Ｏと表示される組成を有する合金である。なお、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂとフレーム４２Ａは接着により固定されるが、接着の強度を増すため、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂとフレーム４２は、同じ材質で構成することが望ましい。板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、金属材料であれば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、りん青銅、高強度銅合金ＫＡ１０２５等で構成しても良い。また、樹脂材料であれば、一般の樹脂材料に比べて弾性変形の許容幅が大きい超弾性プラスチック等で構成しても良い。

２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、ミラー３の反射面に対して垂直な方向に沿って並列される。ミラー３側に配置される一方の板状ねじり棒バネ３０ａは、幅Ｗ方向の面が、ミラー３の反射面に対して垂直な向きに固定され、永久磁石４３Ａ側に配置される他方の板状ねじり棒バネ３０ｂは、幅Ｗ方向の面が、ミラー３の反射面に対して平行な向きに固定される。これにより、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、直角に配置される。なお、上述した２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂの配置は一例であり、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを、ミラー３の反射面に対して垂直または平行以外の向きとした配置でも良い。また、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを、直角以外の例えばＶ型に配置しても良い。

１本の板状のねじり棒バネで可動子を片持ち支持する構造では、ねじり棒バネのねじれと曲げの２つの振動モードがあるため、ミラーで反射された光が２次元方向にぶれる欠点がある。また、２本の板状のねじり棒バネで可動子を片持ち支持する構成でも、２本のねじり棒バネを平行に配置した構成では、ねじれと曲げの２つの振動モードがあるため、ミラーで反射された光が２次元方向にぶれる欠点がある。

このため、板状のねじり棒バネで可動子を支持する構成では、ねじり棒バネが２本以上必要で、かつ、２本以上のねじり棒バネを、直角やＹ型等、平行な方向以外で配置する必要がある。

すなわち、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを直角に配置することで、ミラー３に対して垂直な向きに配置される板状ねじり棒バネ３０ａは、ミラー３の面に対して平行な方向に比較して、垂直な方向には撓みにくく、ミラー３の面に対して垂直な方向への変形が規制される。一方、ミラー３に対して平行な向きに配置される板状ねじり棒バネ３０ｂは、ミラー３の面に対して垂直な方向に比較して、平行な方向には撓みにくく、ミラー３の面に対して平行な方向への変形が規制される。

従って、例えば２本の板状ねじり棒バネを直角に配置すると、回転方向であるねじれ方向の剛性は小さく、かつ、他の曲げ方向の剛性を大きく、ねじれ方向以外への変形を阻害することができる。これにより、２本の板状ねじり棒バネ３０ａと板状ねじり棒バネ３０ｂの間に回転軸Ｏが形成され、コイル４５Ａに通電することで、可動子４０Ａは、回転軸Ｏを中心に回転動作を行う。

図７は、２本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の実施例を示す構成図で、図７（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図７（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図７（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図７（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。以下に、共振周波数の目標値を５０Ｈｚ前後に設定したミラー駆動部の実施例について説明する。以下の説明では、ミラー３の幅方向をｘ軸、ミラー３の面に垂直な方向をｙ軸、ミラー３の高さ方向をｚ軸と称す。

板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂは、図６に示す形状で、長さＬ＝２．７ｍｍとした。板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂの断面形状は長方形で、幅Ｗ＝０．２ｍｍ、厚さＴ＝０．０３ｍｍとした。材質は、本実施例では、Ｔｉ₃（Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ）＋Ｏと表示される組成を有する合金とした。

また、ミラー３は、長さ９．３ｍｍ、高さ２．６ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍとし、比重２．５５ｇ／ｃｍ³、質量０．０３４ｇである。永久磁石４３Ａは、長さ１．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍ、厚さ１．８ｍｍとし、比重７．５ｇ／ｃｍ³、質量０．０７７ｇである。コイル４５Ａは、長さ３ｍｍ、高さ２ｍｍ、厚さ０．６ｍｍとした。フレーム４２Ａの材質は、ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂとの接着を考慮して、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂと同じ材質とした。可動子４０Ａの質量は、可動子４０Ａの体積と、永久磁石４３Ａの密度（７．５ｇ／ｃｍ³）と、ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂ及びフレーム４２を構成する材質の密度（５．６ｇ／ｃｍ³）から算出すると、０．０８９ｇであった。

以上の条件で、応力解析のためにある起磁力における静推力を求めると、起磁力ＮＩ＝５６．２Ａのとき、ｘ方向における静推力は、最小でＦｘ＝３．５ｍＮであった。また、ｙ方向における静推力は、最大でＦｙ＝１．４７ｍＮであった。以上のことから、応力解析での荷重の目安は、ｘ方向でＦｘ＝３．５ｍＮ、ｙ方向でＦｙ＝１．４７ｍＮとした。

図８は、ｘ方向に荷重を加えたときのミラー駆動部の応力解析結果を示す説明図で、図８（ａ）は、応力特性を示す側面図、図８（ｂ）は、たわみ特性を示す平面図である。図８では、ｘ方向に荷重を加え、重力Ｇの向きを−ｚ方向としたときのミラー駆動部４Ａにおける応力解析結果を示す。ここで、図８（ａ）では、応力の大小をグラデーションで模式的に表しており、グラデーションの濃い部分が応力の高い部分である。また、図８（ｂ）では、たわみ量の大小をグラデーションで模式的に表しており、グラデーションの濃い部分がたわみ量の大きい部分である。

本実施例では、重力Ｇは−ｚ方向にかかっており、可動子４０Ａの重心ｇが回転軸Ｏ上にあるように設計した。荷重は、永久磁石４３Ａの上部０．１×０．１ｍｍの部分に、ｘ方向に３．９ｍＮを加えた。

以上の条件では、最大応力は１４１．３Ｎ／ｍｍ²で、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂの固定端Ｐ１に発生した。板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを構成する材質の耐力は、本例では９００Ｎ／ｍｍ²であり、安全率を求めると６．４である。また、ミラー３の最大たわみはδｍ＝０．８１ｍｍであり、ミラー３の走査角を求めると１０．０３°であった。

図８では、ｘ方向の荷重のみを考慮したが、上述したように、可動子４０Ａが１０°傾いたときにｙ方向の推力が−１．４７ｍＮ発生するという結果が得られており、ｙ方向の荷重を考慮する必要がある。また、光学的情報読取装置１Ａがあらゆる方向となっても、バーコードを読み取ることができることが望まれる。そこで、ｘ方向の荷重に加えて、ｙ方向に荷重を−１．４７ｍＮ加え、更に、重力の向きを変化させて応力解析を行った。

図９は、ｘ方向とｙ方向に荷重を加えたときのミラー駆動部の応力解析結果を示す説明図で、図９（ａ）は、応力特性を示す側面図、図９（ｂ）は、たわみ特性を示す平面図である。図９では、ｘ方向とｙ方向に荷重を加え、重力Ｇの向きを−ｙ方向としたときのミラー駆動部４Ａにおける応力解析結果を示す。

荷重は、永久磁石４３Ａの上部０．１×０．１ｍｍの部分に、ｘ方向に３．１ｍＮ、ｙ方向に−１．４７ｍＮを加えた。

最大応力は１４７．６Ｎ／ｍｍ²で、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂの固定端Ｐ１に発生した。この値は、ｘ方向にのみ荷重を加え、重力Ｇの向きを−ｚ方向とした場合と比較して４．５％大きくなった。安全率を求めると６．１である。また、ミラー３の最大たわみはδｍ＝０．８０９１ｍｍであり、ミラー３の走査角を求めると１０．０２°であった。

板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを用いたミラー駆動部４Ａの応力解析結果を、以下の表１に示す。図１０は、ミラーの倒れ角度及びｚ方向変位を示す説明図である。ここで、ミラー駆動部４Ａの運動方程式は、以下の（１）式で表される。また、（１）式より、固有振動数は、以下の（２）式で表される。ここに、Ｔ：トルク（Ｎ・ｍ）、Ｊ：慣性モーメント（ｋｇ・ｍ²）、Ｃ：減衰定数（Ｎ・ｓ・ｍ／ｒａｄ）、Ｋ：ねじりバネ定数（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）である。

ｙ方向の推力を考慮すると、ｘ方向の推力は、ｘ方向にだけ荷重を加えた場合と比較して小さな推力でミラー３を半角で約１０°走査することが可能である。

また、ｙ方向の推力を考慮することで、荷重を加えたとき、ミラー３のｚ方向への変位、ミラー３の倒れ角度が大きくなる傾向にある。しかし、ミラー３の倒れ角度は非常に小さく、読取対象までの距離を３０ｃｍと仮定しても、最大で０．０７ｍｍ程度のずれしか生じないので、ミラーのｚ方向への変位及び倒れ角度は許容範囲に収めることができる。また、重力の向きを変えても、ミラー３を±１０°走査させるのに必要な推力及び固有振動数は大きく変化しないことがわかる。

以上の応力解析結果から、２本の板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂを直角に配置し、かつ、可動子４０Ａを片持ち支持とした構成では、共振周波数（固有振動数）を目標とする５０Ｈｚに近づけることができた。したがって、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂのバネ定数と、可動子４０Ａの慣性モーメントから決定される共振周波数で駆動することが可能となり、低消費電力化を実現することができる。

なお、板状ねじり棒バネ３０ａ，３０ｂ及び可動子４０Ａ等の寸法及び質量等は、上述した実施例１に限定されるものではないが、実施例１を目安とすることで、ミラー駆動部４Ａの小型化及び軽量化が可能である。例えば、実施例１に基づくミラー駆動部では、外形寸法を約１０×７×３ｍｍ程度とすることができた。ミラー駆動部を小型化できれば、発光部や受光部を含めた光学的情報読取装置全体の小型化が可能で、また、光学的情報読取装置を備えたバーコードリーダの小型化が可能となる。

＜第２の実施の形態の光学的情報読取装置の構成例＞
図１１は、第２の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図、図１２は、第２の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図である。

第２の実施の形態の光学的情報読取装置１Ｂは、発光部２から出射された光を反射するミラー３の角度を変えるミラー駆動部４Ｂを備える。ミラー駆動部４Ｂは、可動子４０Ｂと固定子４１Ｂを備え、ミラー３が取り付けられた可動子４０Ｂが、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで回転可能に支持される構成である。

ミラー駆動部４Ｂは、上述したミラー３と、ミラー３が取り付けられたフレーム４２Ｂと、フレーム４２Ｂに取り付けられた永久磁石４３Ｂを備えて、可動子４０Ｂが構成される。また、ミラー駆動部４Ｂは、ボビン４４Ｂに巻かれるコイル４５Ｂを備えて、固定子４１Ｂが構成される。

フレーム４２Ｂは、本例ではプラスチックで構成され、可動子４０Ｂは、フレーム４２Ｂの前面側にミラー３が固着され、背面側に永久磁石４３Ｂが固着される。

棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、金属材料または樹脂材料の棒状の部材で構成され、長さ方向の一方の端部がフレーム４２Ｂに固着され、他方の端部が筐体１０に固着される。これにより、可動子４０Ｂは、棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにより筐体１０に片持ち支持される。

棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、金属材料であれば、上述したように、Ｔｉ₃（Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ）＋Ｏと表示される組成を有する体心立方構造をもつβ型チタン合金、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、りん青銅、高強度銅合金ＫＡ１０２５等で構成すると良い。また、樹脂材料であれば、超弾性プラスチック等で構成すると良い。

３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、１本の棒状ねじり棒バネ３１ａをミラー３側に配置すると共に、２本の棒状ねじり棒バネ３１ｂ，３１ｃを永久磁石４３Ｂ側に配置し、かつ、棒状ねじり棒バネ３１ｂ，３１ｃを、ミラー３の反射面に対して平行な方向に沿って並列して、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃが、三角形の頂点上に配置される。

１本のねじり棒バネで可動子を片持ち支持する構造では、ねじり棒バネのねじれと曲げの２つの振動モードがあるため、ミラーで反射された光が２次元方向にぶれる欠点がある。また、２本以上のねじり棒バネで可動子を片持ち支持する構成でも、複数本のねじり棒バネを直線上に配置した構成では、ねじれと曲げの２つの振動モードがあるため、ミラーで反射された光が２次元方向にぶれる欠点がある。

このため、複数本のねじり棒バネで可動子を支持する構成では、ねじり棒バネが３本以上必要で、かつ、少なくとも３本のねじり棒バネは、同一直線上以外で配置する必要がある。

すなわち、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを三角形の頂点上に配置することで、ミラー３の面に対して平行及び垂直な方向には撓みにくくなる。

従って、３本の棒状ねじり棒バネを三角形の頂点上に配置すると、回転方向であるねじれ方向の剛性は小さく、かつ、他の曲げ方向の剛性を大きく、ねじれ方向以外への変形を阻害することができる。これにより、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａと棒状ねじり棒バネ３１ｂと棒状ねじり棒バネ３１ｃの間に回転軸Ｏが形成され、コイル４５Ｂに通電することで、可動子４０Ｂは、回転軸Ｏを中心に回転動作を行う。なお、棒状ねじり棒バネの本数は３本に限るものではなく、３本以上であっても良い。

＜第３の実施の形態の光学的情報読取装置の構成例＞
図１３は、第３の実施の形態の光学的情報読取装置の全体構成例を示す平面図、図１４は、第３の実施の形態の光学情報読取装置の要部構成例を示すミラー駆動部の斜視図である。

第３の実施の形態の光学的情報読取装置１Ｃは、発光部２から出射された光を反射するミラー３の角度を変えるミラー駆動部４Ｃを備える。ミラー駆動部４Ｃは、可動子４０Ｃと固定子４１Ｃを備え、ミラー３が取り付けられた可動子４０Ｃが、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃで回転可能に支持される構成である。

ミラー駆動部４Ｃは、上述したミラー３と、ミラー３が取り付けられたフレーム４２Ｃと、フレーム４２Ｃに取り付けられた永久磁石４３Ｃを備えて、可動子４０Ｃが構成される。また、ミラー駆動部４Ｃは、ボビン４４Ｃに巻かれるコイル４５Ｃを備えて、固定子４１Ｃが構成される。

フレーム４２Ｃは、本例ではプラスチックで構成され、可動子４０Ｃは、フレーム４２Ｃの前面側にミラー３が固着され、背面側に永久磁石４３Ｃが固着される。

板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、金属材料または樹脂材料の板バネで構成され、長さ方向の一方の端部がフレーム４２Ｃに固着され、他方の端部が筐体１０に固着される。これにより、可動子４０Ｃは、板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより筐体１０に片持ち支持される。

板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、金属材料であれば、上述したように、Ｔｉ₃（Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ）＋Ｏと表示される組成を有する体心立方構造をもつβ型チタン合金、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、りん青銅、高強度銅合金ＫＡ１０２５等で構成すると良い。また、樹脂材料であれば、超弾性プラスチック等で構成すると良い。

３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、１本の板状ねじり棒バネ３２ａをミラー３側に配置すると共に、２本の板状ねじり棒バネ３２ｂ，３２ｃを永久磁石４３Ｃ側に配置し、かつ、板状ねじり棒バネ３２ｂ，３２ｃを、ミラー３の反射面に対して平行な方向に沿って並列して、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが、三角形の頂点上に配置される。更に、板状ねじり棒バネ３２ａに対して、板状ねじり棒バネ３２ｂ，３２ｃが平行な向きに配置される。

図１５及び図１６は、第３の実施の形態の光学的情報読取装置の変形例を示すミラー駆動部の平面図である。３本の板状ねじり棒バネを用いたミラー駆動部の変形例としては、図１５に示すように、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃをＹ型に配置しても良い。また、図１６に示すように、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを三角形状に配置しても良い。

何れの構成であっても、回転方向であるねじれ方向の剛性は小さく、かつ、他の曲げ方向の剛性を大きく、ねじれ方向以外への変形を阻害することができる。これにより、３本の板状ねじり棒バネ３２ａと板状ねじり棒バネ３２ｂと板状ねじり棒バネ３２ｃの間に回転軸Ｏが形成され、コイル４５Ｃに通電することで、可動子４０Ｃは、回転軸Ｏを中心に回転動作を行う。なお、板状ねじり棒バネの本数は３本に限るものではなく、３本以上であっても良い。

図１７は、３本の棒状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第１の実施例を示す構成図で、図１７（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図１７（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図１７（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図１７（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。

棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、長さＬ＝２．７ｍｍとした、棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの断面形状は、直径ｄ＝０．０８５ｍｍの円である。

ミラー３側に配置される棒状ねじり棒バネ３１ａは、ミラー３の裏面から０．０７５ｍｍの位置に配置し、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの配置は、１辺の長さが０．４ｍｍの正三角形の各頂点が、棒状ねじり棒バネの断面の中心となるように設計した。

また、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで支持される可動子４０Ｂは、ミラー３は、長さ９．３ｍｍ、高さ２．６ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍとし、質量０．０３４ｇである。永久磁石４３Ｂは、長さ１．８ｍｍ、高さ２．６ｍｍ、厚さ１．８ｍｍとし、質量０．０７７ｇである。フレーム４２Ｂは、長さ０．５ｍｍ、幅２．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。

図１８は、３本の棒状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第２の実施例を示す構成図で、図１８（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図１８（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図１８（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図１８（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。

ミラー３側に配置される棒状ねじり棒バネ３１ａは、ミラー３の裏面から０．２０６５ｍｍの位置に配置し、３本の棒状ねじり棒バネ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの配置は、１辺の長さが０．１ｍｍの正三角形の各頂点が、棒状ねじり棒バネの断面の中心となるように設計した。

図１９は、３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第１の実施例を示す構成図で、図１９（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図１９（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図１９（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図１９（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。

板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、長さＬ＝２．７ｍｍとした、板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの断面形状は長方形で、幅０．０８５ｍｍ、厚さ０．０３５ｍｍとした。

ミラー３側に配置される板状ねじり棒バネ３２ａは、ミラー３の裏面から０．１８９ｍｍの位置に配置し、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの配置は、１辺の長さが０．１ｍｍの正三角形の各頂点が、板状ねじり棒バネの断面の中心となるように設計し、板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが平行になるように配置した。

図２０は、３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第２の実施例を示す構成図で、図２０（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図２０（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図２０（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図２０（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。

３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの配置は、１辺の長さが０．１ｍｍの正三角形の各頂点が、板状ねじり棒バネの断面の中心となるように設計し、板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃがＹ型になるように配置した。

図２１は、３本の板状ねじり棒バネを備えたミラー駆動部の第３の実施例を示す構成図で、図２１（ａ）は、ミラー駆動部の平面図、図２１（ｂ）は、ミラー駆動部の要部平面図、図２１（ｃ）は、ミラー駆動部の平面図、図２１（ｄ）は、ミラー駆動部の側面図である。

ミラー３側に配置される板状ねじり棒バネ３２ａは、ミラー３の裏面から０．１８９ｍｍの位置に配置し、３本の板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの配置は、１辺の長さが０．１ｍｍの正三角形の各頂点が、板状ねじり棒バネの断面の中心となるように設計し、板状ねじり棒バネ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが三角形になるように配置した。

なお、棒状または板状ねじり棒バネ及び可動子等の寸法及び質量等は、上述した実施例２に限定されるものではないが、実施例２を目安とすることで、ミラー駆動部４Ｂ，４Ｃの小型化及び軽量化が可能である。例えば、実施例２に基づくミラー駆動部では、外形寸法を上述した実施例１と同等程度とすることができる。

＜板状ねじり棒バネの変形例＞
図２２は、板状ねじり棒バネの変形例を示す正面図である。板状ねじり棒バネ３３として、一直線状ではなく、屈曲した形状としても良い。図２４に示すような形状の板状ねじり棒バネ３３では、直線状の板バネと比較して、回転（ねじれ）方向の剛性が小さくなるので、走査に必要な推力やバネに発生する応力を低減することが可能となる。

本発明による光学的情報読取装置は、バーコードリーダや二次元コードリーダ等に利用することができ、装置の小型化を実現できる。

１Ａ〜１Ｃ・・・光学的情報読取装置、２・・・発光部、３・・・ミラー、４Ａ〜４Ｃ・・・ミラー駆動部、５・・・受光部、３０ａ，３０ｂ・・・板状ねじり棒バネ、３１ａ〜３１ｃ・・・棒状ねじり棒バネ、３２ａ〜３２ｃ・・・板状ねじり棒バネ、４０Ａ〜４０Ｃ・・・可動子

Claims

光を出射する発光部と、
前記発光部から出射された光を反射するミラーが設けられた可動子を有し、前記可動子を回転駆動するミラー駆動部と、
一方の端部に前記可動子が固定され、前記可動子を回転可能に支持するねじり棒バネを備え、
前記ミラー駆動部は、２本以上の前記ねじり棒バネが、前記可動子が回転するときに変位するねじれ方向以外への変位を阻害する配置で設けられる
ことを特徴とする光学的情報読取装置。
前記ミラー駆動部は、２本の板状のねじり棒バネが、互いが平行以外の向きで配置される
ことを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
前記ミラー駆動部は、２本の板状のねじり棒バネの一方が、前記ミラーと平行または垂直な向き、あるいは平行と垂直以外の向きで配置されると共に、他方の板状のねじり棒バネが、一方の前記板状のねじり棒バネに対して直角に配置される
ことを特徴とする請求項２記載の光学的情報読取装置。
前記ミラー駆動部は、３本以上の棒状のねじり棒バネが、同一直線上以外に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
前記ミラー駆動部は、３本以上の板状のねじり棒バネが、同一直線上以外に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。