JP3872180B2

JP3872180B2 - バーコードリーダ

Info

Publication number: JP3872180B2
Application number: JP20988797A
Authority: JP
Inventors: 直樹棚井; 俊樹喜多
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1139422A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物などに取り付けて用いる定置式のバーコードリーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、バーコードリーダは小型化の要請が強い。バーコードリーダには、投光と受光の光路が一部重なる同軸型と投光と受光の光路が重ならない非同軸型とがある。該非同軸型のバーコードリーダの一例を図６（ａ）に示す。
【０００３】
図６（ａ）において、レーザ（図示せず）から出射されたレーザ光Ｌは，ポリゴンミラー（回転多面鏡）１０１によって反射されると共に走査されて、バーコードＢに照射される。バーコードＢで反射された反射光Ｌ１は、受光レンズ１０２によって集光されて、ＰＤ（ホトダイオード）のような受光素子１０３に入射する。かかる非同軸型のバーコードリーダＢＲは、レーザからバーコードＢへ向かうレーザ光Ｌの光路と、バーコードＢから受光素子１０３へ向かう反射光Ｌ１の光路とが異なり、同軸型に比べ、光路に起因するデッドスペースが小さいことから、小型化し易いという利点がある。
また、該従来例は、筐体１１０の側壁１１１とポリゴンミラー１０１とを平行に配置しているので、部品の配置がし易く、筐体１１０内のデッドスペースを小さくできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バーコードリーダは、バーコードＢからの正反射光Ｌ１０が受光素子１０３に入射するのを避け、拡散反射光Ｌ１によってバーコードＢを読み取る。そのため、該従来例ではバーコードリーダＢＲの被取付面（底面）１１２を構造物１２０に対して斜めに取り付ける必要があるうえ、このように傾斜させている以上、結果的に、設置空間が大きくなる。
【０００５】
また、レーザ光Ｌに対して投光面１０６を斜めにしないと、レーザ光Ｌの干渉やノイズによってレーザ光Ｌのパワーが不安定になる。ここで、投光面１０６を斜めにするのは、製作上面倒であるばかりでなく、バーコードリーダの大型化を招いて、設置空間の効率が悪くなったりする。
【０００６】
一方、図６（ｂ）のように、ミラー１０５を用いて、バーコードリーダＢＲから斜めにレーザ光Ｌが出射されるようにしたバーコードリーダＢＲがある。この従来例では、バーコードリーダＢＲを斜めに取り付ける必要がないなどの利点があるものの、ポリゴンミラー１０１の設置空間とは別に、走査したレーザ光Ｌを反射させる空間が必要になるので、バーコードリーダＢＲが大型化する。
【０００７】
また、ミラー１０５を設けたので、ミラー１０５の取付角度を精度良く取り付ける機構が必要であり、また、ミラー１０５の固定時に、ミラー１０５を固定する力によってミラー１０５が歪んだり、あるいは、取付後にミラー１０５の表面に埃が付着したりするおそれがある。すなわち、光学部品が増加した分だけ、バーコードリーダＢＲの精度や信頼性の低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたもので、その主目的は、正反射成分が入射するのを極力抑制し得ると共に、小型化を図り得るバーコードリーダを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成を、本発明の実施形態を示す図１（ａ）を用いて説明する。
本発明は、棒状の受光レンズ１０の光軸１Ｌを含み、かつ、受光レンズ１０の長手方向Ｘ（図５）に沿った平面からなる光軸面１Ｆに、回転多面鏡２０の回転中心の軸線２Ｓが、直交ないしは略直交するように配置されたバーコードリーダに関し、バーコードリーダの筐体３における投受光用の窓３５を有する前面壁３４に対向する対向壁の裏面３０（以下、「被取付面３０」という）に対し、光軸面１Ｆを一方に傾けて受光レンズ１０を配置すると共に、該光軸面１Ｆと回転中心の軸線２Ｓとの交差角が垂直に近づく方向に回転多面鏡２０を傾けて配置したことを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明において、「受光レンズの光軸」とは、受光レンズの２つの光学表面の曲率中心を結んだ線をいう。また、「光軸面１Ｆに回転多面鏡２０の回転中心の軸線２Ｓが直交ないし略直交するように配置された」としたのは、図６（ｂ）のような配置ではないことを明確にするためであり、図１（ａ）の光軸面１Ｆと軸線２Ｓとの交差角度が９０°に近いということを要件としているものではない。「被取付面３０」とは、構造物等に取り付けることのできる面という意味で、実際にバーコードリーダが取り付けられているか否かとは無関係であり、投受光用の窓３５を有する前面壁３４に対向する対向壁の裏面３０をいう。また、本発明において、「光軸面１Ｆと軸線２Ｓとの交差角が垂直に近づく方向に前記回転多面鏡２０を傾けて」とは、回転多面鏡２０と受光レンズ１０とが同じ側（方向）に傾いていることを意味する。
【００１１】
換言すれば、本発明は、回転多面鏡２０の回転中心の軸線２Ｓに垂直な面２１と、棒状の受光レンズ１０における光軸１Ｌを連ねた光軸面１Ｆとを平行ないし略平行に配置したバーコードリーダであって、該バーコードリーダの筐体３の側壁３１に対して、前記垂直な面２１および光軸面１Ｆを同じ方向に傾けて、回転多面鏡２０および受光レンズ１０を配置したことを特徴とする。
なお、「回転多面鏡２０の前記垂直な面２１と光軸面１Ｆとを平行ないし略平行に配置した」としたのは、図６（ｂ）のような配置ではないことを明確にするためであり、図１（ａ）の回転多面鏡２０の前記垂直な面２１と光軸面１Ｆとが平行に近いということを要件としているものではない。
【００１２】
本発明によれば、被取付面３０を構造物１２０等に対して傾斜させなくても、正反射光Ｌ１０が受光レンズ１０に入射するおそれがないので、バーコードリーダＢＲの設置空間が小さくなる。また、回転多面鏡２０からの光を別のミラーによって反射させる必要がないから、つまり、走査した光Ｌを反射させる空間を設ける必要がないので、バーコードリーダＢＲが小型になる。更に、受光レンズ１０および回転多面鏡２０が同じ方向に傾いていることで、筐体３内にデッドスペースが小さくなるので、バーコードリーダＢＲが小型になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１（ａ）および図２〜図５は第１実施形態を示す。
図２に示すように、バーコードリーダは板状のベース（対向壁）３２と蓋３３とで略直方体のケース（筐体）３を構成しており、前記蓋３３には投受光窓（投受光用の窓）３５が設けられている。該投受光窓３５を有する前面壁３４には、前記ベース３２が対向している。前記ベース３２および蓋３３には、それぞれ、バーコードリーダを取り付けるための取付ボルト（図示せず）を挿通する取付ボルト挿通孔３２ａ，３３ａが形成されており、したがって、ベース３２の裏面は、図１（ａ）および図４の被取付面３０を構成している。前記図２のベース３２上には樹脂製の取付部材５を介して、投光装置２、受光装置１、フレキシブル基板４４およびプリント基板４１，４２が取り付けられている。
【００１４】
図３に示すように、前記取付部材５は、ビス５ａ（図４）によって板状のベース３２に締結される底板部５０と、該底板部５０から立上る第１ないし第４取付部５１〜５４とが一体に成形されてなる。第１および第２取付部５１，５２には、係合孔５５が設けられており、該係合孔５５に図２のプリント基板４１，４２が係合して取り付けられている。第３取付部５３には、受光装置１を取り付ける第１取付孔５６および第２取付孔５７が形成されている。第４取付部５４は傾斜面５４ａを形成していると共にビス挿通孔５８を有している。該第４取付部５４の傾斜面５４ａには、図４のポリゴンミラー（回転多面鏡）２０を回転自在に支持する支持板２２が、前記ビス挿通孔５８に挿通したビス５９によって第４取付部５４に締結されて固定されている。したがって、支持板２２およびポリゴンミラー２０は、被取付面３０に対して傾いている。
【００１５】
前記フレキシブル基板４４は、取付部材５の表面から支持板２２の表面（一方の面）２２ａに沿って敷設され、該支持板２２の表面２２ａから裏面（他方の面）２２ｂにわたって折り返すようにして配設されて、更に、第４取付部５４の裏側の垂直面５４ｂに沿って配設されている。該フレキシブル基板４４は、取付部材５の表面においては、ポリゴンミラー２０、受光装置１およびプリント基板４１，４２と、ベース３２との間に配設されている。なお、第４取付部５４の垂直面５４ｂにおけるフレキシブル基板４４の上には、バーコードリーダの作動状態を示す表示部（ＬＥＤ）６０や、入力操作を行う入力部６１が設けられている。
【００１６】
前記投光装置２は、レーザを内蔵した投光部２３から出射されたレーザ光を、図２のポリゴンミラー２０の反射面を回転させることにより走査して、走査したレーザ光をバーコードＢ（図１）に向かって照射するものである。なお、前記ポリゴンミラー２０は、図示しないモータによって回転する。
【００１７】
前記受光装置１は、バーコードＢ（図１）で反射された反射光を、図５（ａ）に示す受光レンズ１０によって集光し、該受光レンズ１０で集光されたレーザ光Ｌ１を受光素子１１が受光して光電変換するものである。図５（ｂ）に示すように、受光装置１は、取付ブラケット１２の上に、基板１３および遮光部材１４が積み重ねて配置されており、受光レンズ１０の光軸１Ｌ上にはバンドパスフィルタ１５および受光素子１１が配置されている。ここで、図５（ａ）に示すように、前記受光レンズ１０は棒状であり、該受光レンズ１０の光軸１Ｌを含み、かつ、棒状の受光レンズ１０の長手方向（走査方向）Ｘに沿った平面を光軸面１Ｆと定義する。
なお、図５（ｂ）の二点鎖線で示すように、受光装置１の側面は、金属箔からなるシールド１６で覆われていると共に、遮光部材１４の部分においてはシールド１６が二重になっている。
【００１８】
図５（ａ）に示す受光レンズ１０に一体に形成した取付ピン１０ａが、図２の第３取付部５３の第１取付孔５６に嵌合すると共に、図５（ａ）の前記取付ブラケット１２に形成した取付雌ネジ１２ａが、図２の第２取付孔５７においてビス５７ａで固定されて、受光装置１が取付部材５を介してベース３２に固定されている。前記第２取付孔５７は長孔になっており、受光装置１の取付角度が調節できるようになっている。
【００１９】
かかる取付構造によって、図５（ａ）の受光レンズ１０は、取付ピン１０ａを中心に矢印Ｃ方向に若干傾けた状態で、図４のポリゴンミラー２０に近接した状態で第３取付部５３に固定されている。すなわち、ポリゴンミラー２０の端面（回転中心の軸線２Ｓに垂直な面）２１と、受光レンズ１０の光軸面１Ｆとが、平行ないし略平行で、かつ、本体ケース３の側壁３１に対して同じ方向に傾いた状態で、ポリゴンミラー２０および受光レンズ１０が配置されている。
換言すれば、ポリゴンミラー２０の回転中心の軸線２Ｓが光軸面１Ｆに直交ないし略直交するように、ポリゴンミラー２０および受光レンズ１０が配置されており、かつ、被取付面３０に対し、光軸面１Ｆを一方に傾けて受光レンズ１０が配置されていると共に、前記ポリゴンミラー２０の軸線２Ｓと光軸面１Ｆとの交差角が垂直に近づくようにポリゴンミラー２０が傾けて配置されている。
【００２０】
このように、受光レンズ１０およびポリゴンミラー２０を同じ方向に傾けて配置することにより、前述のように、バーコードリーダの小型化を図り得ると共に、バーコードリーダの設置空間を小さくすることができる。
【００２１】
ここで、受光レンズ１０およびポリゴンミラー２０は、図１（ａ），（ｂ）のように、投受光窓３５に近づくに従い、受光レンズ１０の光軸面１Ｆとポリゴンミラー２０とが互いに近づくように傾けるのが好ましいのであるが、図１（ａ）のように、光軸面１Ｆの傾きの方がポリゴンミラー２０の傾きよりも大きく設定するのが更に好ましい。以下、その理由を光軸１Ｌと正反射光Ｌ１０とのなす角度Ａを同一に設定した図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００２２】
ポリゴンミラー２０は支持板２２に支持されており、該支持板２２は大きいので、ポリゴンミラー２０の傾きが大きいとデッドスペースが大きくなる。一方、受光レンズ１０自体は短く、受光レンズ１０の後方の受光素子１１は小さいので、受光レンズ１０の傾きを大きくしても、差程デッドスペースが大きくならない。したがって、光軸面１Ｆの傾きを、ポリゴンミラー２０の傾きよりも大きく設定することで、更なる小型化を図り得る。
【００２３】
また、レーザ光Ｌのスポット径によって読取深度Ｄが決まるとすると、図１（ａ），（ｂ）において読取深度Ｄは一定である。一方、投受光窓３５からバーコードＢまでの距離によって実際の深度Ｄ１，Ｄ２が決まるので、ポリゴンミラー２０の傾きが小さい程、実際の読取深度が大きくなる（Ｄ１＞Ｄ２）。
【００２４】
また、図１（ａ）のように、前記受光レンズ１０を傾けた側に、ポリゴンミラー２０を配置する方が、バーコードＢの高さの振れ（バーコードＢを読み取り得る高さの範囲）が小さくなるので、使用者が使い易くなる。
【００２５】
また、本実施形態では、図５（ｂ）のように受光装置１の下部の右側を切欠したような形状として、図５（ｂ）または図４に示すように、受光装置１におけるポリゴンミラー２０の反対側を被取付面３０に略垂直に設定しており、こうすることによって、受光装置１とプリント基板４２との間のデッドスペースを小さくすることができる。
なお、ここにいう「略垂直に設定」とは、受光装置１のプリント基板４２側の下部１ａを切欠したような形状にして、受光装置１の下部１ａが受光レンズ１０の部分に比べてプリント基板４２に向かって差程突出しないように設定したという意味であり、これによって、受光装置１とプリント基板４２との干渉を防止してバーコードリーダの小型化を図ることができる。
【００２６】
また、フレキシブル基板４４を支持板２２の表面２２ａから裏面２２ｂにわたって折り返すように配設すると共に、表面２２ａから本体ケース３のベース３２上に設けた底板部５０の表面に沿って、前記フレキシブル基板４４を配設することで、支持板２２の裏側やポリゴンミラー２０、受光装置１およびプリント基板４１，４２の下方の空間を有効に利用できる。したがって、バーコードリーダＢＲの小型化を図り得る。
なお、表示部６０および入力部６１は、フレキシブル基板４４における第４取付部５４の垂直な垂直面５４ｂに沿った部分に設けられているので、斜めに傾いていないから、見易く、かつ、操作し易い。
なお、「フレキシブル基板」とは、たとえば、ポリイミドの薄板に金属導体を印刷した基板のように折り曲げて用いることのできるプリント配線基板をいう。
【００２７】
また、底板部５０を有する樹脂製の取付部材５を介して、各基板４１，４２，４４を取り付けているので、本体ケース３のベース３２と各基板４１，４２，４４との絶縁距離（沿面距離）が大きくなるから、バーコードリーダの小型化が容易になる。なお、１つの取付部材５に各基板４１，４２，４４、受光装置１および投光装置２を取り付けているので、バーコードリーダの組立作業も容易になる。
【００２８】
また、本実施形態では、投光部２３と蓋３３との間に、熱伝導性に優れた伝熱部材６を介挿しており、該伝熱部材６を介して投光部２３内のレーザからの熱を本体ケース３における被取付面３０とは異なる前面壁３５に逃がしているので、本体ケース３の前面壁３５から空気中に熱が逃げる。そのため、本体ケース３内に熱がこもりにくいから、バーコードリーダが小型であっても、放熱性が良い。なお、伝熱部材６としては、金属粉を含有したゴムや樹脂の弾性部材を用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転多面鏡を傾けて取り付けたので被取付面を構造物などに対して傾斜させて取り付けなくても、正反射光が受光素子に入射するおそれがないから、バーコードリーダの設置空間が小さくなる。また、回転多面鏡と受光レンズを同じ方向に傾けているので、筐体内のデッドスペースが小さくなると共に、回転多面鏡からの光をミラーによって反射する必要もないので、走査した光を反射させる空間を設ける必要がないから、バーコードリーダが小型になる。
また、回転多面鏡を傾けて設置しているので、走査した光が投光窓を斜めに透過するから、レーザ光の干渉やノイズによってレーザ光のパワーが不安定になるおそれもない。
さらに、回転多面鏡からの走査光をミラーを用いて反射させていないので、該ミラーに起因してバーコードリーダの精度や信頼性が低下するおそれもない。
【００３０】
また、受光レンズの光軸面の傾きを、回転多面鏡の傾きよりも大きくすれば、バーコードリーダの更なる小型化を図り得るだけでなく、回転多面鏡からのバーコードに入射する光の光路の傾きが小さくなって、実際の読取深度も大きくなる。
【００３１】
一方、受光レンズを傾けた側に回転多面鏡を配置すれば、バーコードの高さの振れが小さくなって、使い易くなる。この場合、受光装置における回転多面鏡とは反対側を被取付面に対して略垂直に近づく形状に切欠すれば、他の部品とのデッドスペースが小さくなって、バーコードリーダの更なる小型化を図り得る。
【００３２】
また、請求項６のように、フレキシブル基板を用いれば、該フレキシブル基板を狭い空間に配設することができるので、バーコードリーダの更なる小型化を図り得る。
【００３３】
また、底板部を有する樹脂製の取付部材を介して支持板、受光レンズおよび配線基板を筐体に固定すれば、絶縁距離が大きくなるので、バーコードリーダの小型化が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態を示すバーコードリーダの要部の概念図、（ｂ）は第２実施形態を示すバーコードリーダの要部の概念図である。
【図２】第１実施形態を示すバーコードリーダの拡大概略分解斜視図である。
【図３】ベースおよび樹脂製の取付部材を示す斜視図である。
【図４】バーコードリーダの拡大断面図である。
【図５】受光装置を示す拡大概略斜視図および断面図である。
【図６】従来のバーコードリーダを示す概念図である。
【符号の説明】
１：受光装置
１０：受光レンズ
１１：受光素子
１Ｌ：光軸
１Ｆ：光軸面
２：投光装置
２０：回転多面鏡
２１：端面（垂直な面）
２２：支持板
２Ｓ：軸線
３：筐体
３０：被取付面（対向壁の裏面）
３１：側壁
４１：プリント基板
４２：プリント基板
４４：フレキシブル基板
５：取付部材
５０：底板部
５１〜５４：取付部
Ｂ：バーコード
ＢＲ：バーコードリーダ

Claims

光を走査すると共に走査光をバーコードに照射する回転多面鏡と、バーコードで反射された反射光を集光する棒状の受光レンズとを備え、
前記受光レンズの光軸を含み、かつ、該棒状の受光レンズの長手方向に沿った平面からなる光軸面に、前記回転多面鏡の回転中心の軸線が、直交ないし略直交するように配置されたバーコードリーダであって、
該バーコードリーダの筐体における投受光用の窓を有する前面壁に対向する対向壁の裏面に対し、前記光軸面を一方に傾けて受光レンズを配置すると共に、該光軸面と前記回転中心の軸線との交差角が垂直に近づく方向に前記回転多面鏡を傾けて配置したバーコードリーダ。
光を走査すると共に走査光をバーコードに照射する回転多面鏡と、バーコードで反射された反射光を集光する棒状の受光レンズとを備え、
前記回転多面鏡の回転中心の軸線に垂直な面と、前記受光レンズの光軸を含み、かつ、該棒状の受光レンズの長手方向に沿った平面からなる光軸面とを平行ないし略平行に配置したバーコードリーダであって、
該バーコードリーダの筐体の側壁に対して、前記垂直な面および光軸面を同じ方向に傾けて前記回転多面鏡および受光レンズを配置したバーコードリーダ。
請求項１もしくは２において、
前記受光レンズの光軸面の傾きの方が、前記回転多面鏡の傾きよりも大きく設定されているバーコードリーダ。
請求項１もしくは２において、
前記受光レンズの光軸面を傾けた側に、前記回転多面鏡が配置されているバーコードリーダ。
請求項４において、
前記受光レンズからの光を受光して光電変換する受光素子と前記受光レンズを含む受光装置が、前記回転多面鏡に近接して配置されていると共に、前記受光装置における前記回転多面鏡の反対側が、前記筐体における投受光用の窓を有する前面壁に対向する対向壁の裏面に略垂直に設定されているバーコードリーダ。
請求項１もしくは２において、
前記回転多面鏡を回転自在に支持する支持板の一方の面から他方の面にわたってフレキシブル基板を折り返すように配設すると共に、前記支持板の一方の面から筐体の内面に沿って前記フレキシブル基板を折り曲げて配設したバーコードリーダ。
請求項１もしくは２において、
バーコードーダの筐体に固定された底板部と該底板部から立上る複数の取付部とを備えた樹脂製の取付部材を設け、該取付部材の取付部に、前記回転多面鏡を支持する支持板と、受光レンズと、配線基板とを取り付けたバーコードリーダ。