JP6104436B1 - 光走査モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】従来の光走査モジュールの構造に対して、外寸を変えずに受光ミラーの受光面積を大きくすること。【解決手段】回路基板３０の第１基板面３１ａ（光走査モジュール１の内部に位置する実装面）に、光検出装置１００およびＬＳＩ１１０が搭載される。回路基板３０は、第１基板面３１ａがモジュール筐体２０に対向するように、モジュール筐体２０に固定される。このとき、回路基板３０は、光走査モジュール１の背面側のカバーとしての役割も兼ね、第１基板面３１ａの反対面である第２基板面３１ｂが光走査モジュール１の背面となる。【選択図】図２

Description

本発明は、バーコード等の走査対象物をレーザビームにより走査し、反射光から走査対象物の情報を読み取る光走査モジュールに関する。

従来から、物の自動認識手段として、光反射率の異なる部分で情報を表記したバーコードが広く使用されている。光走査モジュールは、レーザコードスキャナに搭載され、バーコード等の走査対象物をレーザビームにより走査し、走査対象物からのレーザ反射光を受光ミラーによりフォトダイオードに絞り、電気信号に変換してデコードすることにより、走査対象物の情報を読み取る（特許文献１参照）。

特開２００９−２５９０５８号公報

近年、ハンディターミナル、スマートフォン等の電子機器に光走査モジュールを搭載する場面が増えているため、光走査モジュールの小型化への要求が高まっている。

また、光走査モジュールの読み取り性能として、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を大きく取ることが極めて重要である。

従来の光走査モジュールは、小型化により、受光ミラーの受光面積が小さくなってしまうため、Ｓ／Ｎ比が低くなり、読み取り性能が劣化してしまう。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、従来の光走査モジュールの構造に対して、外寸を変えずに受光ミラーの受光面積を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができる光走査モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る光走査モジュールは、正面に開口部が設けられ、凹部が設けられた金属製の筐体、レーザビームを出射する光源部、前記光源部から出射されたレーザビームを平行光に近いレーザビームに変換するコリメート部、前記コリメート部で変換されたレーザビームを前記開口部から外部に照射させて走査対象物を走査する走査部、前記走査対象物で反射したレーザビームを集光反射する受光ミラー部、および、前記受光ミラー部で集光反射したレーザビームを受光して光電変換により電気信号に変換する光検出部、アナログの前記電気信号をデジタル信号に変換するＬＳＩを有する、光走査モジュールであって、前記光源部および前記コリメート部が前記筐体に固定され、電子部品を実装する回路基板が、背面側に配置されるように前記筐体に取り付けられ、前記光検出部が、前記回路基板の、前記光走査モジュールの内部に位置する基板面に取り付けられ、前記ＬＳＩが、前記回路基板の、前記光走査モジュールの内部に位置する基板面に取り付けられ、かつ、外周の少なくとも４面が前記筐体の金属面に囲まれるように前記筐体の凹部に収納される。

本発明によれば、回路基板を光走査モジュールの上面に配置する従来の構造に対して、光走査モジュールの外寸を変えずに、受光ミラーの受光面積を大きくすることができるので、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができ、レーザモジュールの読み取り性能を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る光走査モジュールの斜視図 本発明の一実施の形態に係る光走査モジュールの分解斜視図 本発明の一実施の形態に係る光走査モジュールの六面図 本発明の一実施の形態に係る光走査モジュールのモジュール筐体の六面図 本発明の一実施の形態に係るレーザ光源ユニットの斜視図 本発明の一実施の形態に係る固定具によるレーザ光源ユニットの固定構造を説明する図 本発明の一実施の形態に係るコリメートレンズユニットの斜視図 本発明の一実施の形態に係るコリメートレンズユニットの正面図 本発明の一実施の形態に係るコリメートレンズユニットの固定構造を説明する図

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜光走査モジュールの構成＞
まず、本実施の形態に係る光走査モジュール１の構成について図１から図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る光走査モジュール１の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る光走査モジュール１の分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係る光走査モジュール１の六面図である（（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図）。図４は、本実施の形態に係る光走査モジュール１のモジュール筐体２０の六面図である（（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図）。なお、以下の説明において、光走査モジュール１のレーザビームが照射される面を正面とする。

光走査モジュール１は、モジュール筐体２０に、回路基板３０、固定具５０およびモジュールカバー１２０を取り付けることにより、縦（Ｄ）１５．２ｍｍ、横（Ｗ）２１．２ｍｍ、高さ（Ｈ）１１．５ｍｍの大きさの略矩形の外形が形成される。光走査モジュール１の内部には、レーザ光源ユニット４０、コリメートレンズユニット６０、折返ミラー７０、振動ミラー駆動装置８０、受光ミラー９０、光検出装置１００、ＬＳＩ（Large-Scale Integration）１１０が備えられる。光走査モジュール１の正面には、走査用のレーザビームを照射させ、また検出すべき反射光を入射させるための開口部１ａが形成される。

モジュール筐体２０は、ＺＤＣ２と呼ばれる亜鉛合金によってダイキャスト製法で形成される。なお、亜鉛合金に代えて、アルミニウム又はアルミニウム合金あるいはマグネシウム合金でモジュール筐体２０を形成してもよい。このように、金属でモジュール筐体２０を形成することにより、充分な精度と強度を得ることができるとともに、ＬＳＩ１１０に対するシールド効果を得ることができる。

モジュール筐体２０には、回路基板３０を取り付けるための突起１１ａ、１１ｂおよびネジ穴１１ｃ、固定具５０を取り付けるための突起１２ａ、１２ｂおよびネジ穴１２ｃ、１２ｄ、受光ミラー９０を取り付けるための突起１３ａ、１３ｂ、モジュールカバー１２０を取り付けるためのネジ穴１４ａ、１４ｂが形成される。また、モジュール筐体２０には、コリメートレンズユニット６０を圧入するための貫通孔１５、コリメートレンズユニット６０の位置調整時に使用する貫通孔１６ａ、１６ｂ、ＬＳＩ１１０を収納するための凹部１７、反射光が通過するための貫通孔１８が形成される。

回路基板３０は、樹脂等の非伝導素材で形成された板状の部品であり、各種のチップ状電子部品およびそれらを繋ぐ金属配線等を高密度に実装する。回路基板３０には、サブ基板３０ａが取り付けられる。また、回路基板３０の第１基板面３１ａ（光走査モジュール１の内部に位置する実装面）に、光検出装置１００およびＬＳＩ１１０が搭載される。また、回路基板３０には、切欠孔３２ａ、貫通孔３２ｂ、３２ｃが形成される。また、回路基板３０には、レーザ光源ユニット４０の端子４２を通すための４つの貫通孔３３が形成される。

回路基板３０の切欠孔３２ａに、モジュール筐体２０の突起１１ａを圧入し、回路基板３０の貫通孔３２ｂに、モジュール筐体２０の突起１１ｂを圧入し、回路基板３０の貫通孔３２ｃを貫入したネジをモジュール筐体２０のネジ穴１１ｃに螺入することにより、回路基板３０は、第１基板面３１ａがモジュール筐体２０に対向するように、モジュール筐体２０に固定される。このとき、回路基板３０は、光走査モジュール１の背面側のカバーとしての役割も兼ね、第１基板面３１ａの反対面である第２基板面３１ｂが光走査モジュール１の背面となる。

レーザ光源ユニット４０は、薄型のパッケージレーザとして構成される。レーザ光源ユニット４０には、レーザ光源である半導体レーザ体４１（レーザダイオードチップ）がマウントされ、４本の端子４２が形成される。端子４２は、回路基板３０の貫通孔３３を通して光走査モジュール１の外部に露出される。端子４２には、外部からレーザ光源ユニット４０を駆動するための駆動信号が入力される。なお、レーザ光源ユニット４０の形状の詳細については後述する。

固定具５０は、ポリカーボネートやポリアセタール等の樹脂で形成され、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に固定する。固定具５０には、貫通孔５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが形成される。なお、貫通孔５１ｃ、５１ｄの代わりに、切り欠きを形成しても良い。固定具５０の貫通孔５１ａ、５１ｂに、モジュール筐体２０の突起１２ａ、１２ｂを圧入し、固定具５０の貫通孔５１ｃ、５１ｄを貫入したネジをモジュール筐体２０のネジ穴１２ｃ、１２ｄに螺入することにより、固定具５０は、モジュール筐体２０に固定される。また、ネジの締結力に起因する固定具５０の押圧力により、レーザ光源ユニット４０もモジュール筐体２０に固定される。なお、固定具５０によるレーザ光源ユニット４０の固定構造の詳細については後述する。

コリメートレンズユニット６０は、コリメートレンズおよびアパーチャにより、半導体レーザ体４１から出力された放射状のレーザビームを、円形のスポットを有する平行光に近いレーザビームに変換する。コリメートレンズユニット６０は、モジュール筐体２０の貫通孔１５に圧入されてモジュール筐体２０に固定される。なお、コリメートレンズユニット６０の形状および固定構造の詳細については後述する。

折返ミラー７０は、ポリカーボネートやポリアセタール等の樹脂で形成され、コリメートレンズユニット６０のコリメートレンズを通過したレーザビームの光路を振動ミラー駆動装置８０の方向に変える。折返ミラー７０には、貫通孔７１ａ、７１ｂ、突起７２が形成される。折返ミラー７０の貫通孔７１ａ、７１ｂに受光ミラー９０の突起９２ａ、９２ｂを圧入することにより、折返ミラー７０は、受光ミラー９０を介してモジュール筐体２０に固定される。

振動ミラー駆動装置８０は、レーザビーム走査用の金属、樹脂又はガラス製の振動ミラー８１と、振動ミラー８１を前面部に固着した樹脂製の振動ミラー保持部材８２と、その振動ミラー保持部材８２の背面側に固着された可動磁石（永久磁石）（図示せず）と、振動ミラー保持部材８２を回動可能に支持するピン状の支持軸８３と、コイルユニット８４と、から構成される。コイルユニット８４のコイルの端子は、サブ基板３０ａに接続され、コイルにはサブ基板３０ａを介して回路基板３０から制御信号が供給される。

振動ミラー８１は、折返ミラー７０で反射したレーザビームの光路を変え、開口部１ａから外部にレーザビームを照射させる。コイルに異なる向きの電圧を交互に印加すると、コイルと可動磁石との電磁誘導の働きによって、振動ミラー８１が支持軸８３を中心にシーソ式に振動する。これにより、レーザビームで照射先にある走査対象物を往復走査することができる。また、振動ミラー８１は、走査対象物で反射され、開口部１ａから入射された反射光の光路を受光ミラー９０の方向に変える。

受光ミラー９０は、ポリカーボネートやポリアセタール等の樹脂で形成され、振動ミラー駆動装置８０の振動ミラー８１により反射された反射光を集光し、かつ、その光路を光検出装置１００の方向に変える。受光ミラー９０には、貫通孔９１ａ、９１ｂ、突起９２ａ、９２ｂが形成される。受光ミラー９０の貫通孔９１ａ、９１ｂにモジュール筐体２０の１３ａ、１３ｂを圧入することにより、受光ミラー９０はモジュール筐体２０に固定される。また、受光ミラー９０には、折返ミラー７０で反射したレーザビームを通過させるための通光孔９３が形成される。

光検出装置１００は、受光ミラー９０からの反射光を受光面で受光して光電変換による電気信号を生成するフォトダイオードを備え、受光面の反対面である接続面が回路基板３０の第１基板面３１ａと対向するように、回路基板３０に搭載される。このとき、接続面に設けられた電極が第１基板面３１ａ上の電極と接続する。光検出装置１００は、フォトダイオードが受光する光の強度に応じた電気信号をＬＳＩ１１０に出力する。

従って、例えば黒バーと白バーとが交互に配置されたコード記号上を走査したレーザビームの反射光が光検出装置１００に入射すると、光検出装置１００は、反射率の低い黒バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは低レベルの電気信号を、反射率の高い白バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは高レベルの電気信号を出力する。このため、光検出装置１００から出力された電気信号を解析することにより、バーの配置を推定し、コード記号が意味する情報を読み取ることができる。

ＬＳＩ１１０は、光検出装置１００から出力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換し、デコーダ（図示せず）に出力する。回路基板３０がモジュール筐体２０に固定された状態で、ＬＳＩ１１０は、モジュール筐体２０の凹部１６に収納され、外部に突出しない。しかも、ＬＳＩ１１０は、外周の少なくとも４面が金属面によって囲まれ、望ましいシールドがなされ、他の電子機器が発生する電磁波ノイズの影響を受けなくなる。

モジュールカバー１２０は、ポリカーボネートやポリアセタール等の樹脂で形成される。モジュールカバー１２０には、貫通孔１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが形成される。モジュールカバー１２０の貫通孔１２１ｃに、折返ミラー７０の突起７２を圧入し、モジュールカバー１２０の貫通孔１２１ａ、１２１ｂを貫入したネジをモジュール筐体２０のネジ穴１４ａ、１４ｂに螺入することにより、モジュールカバー１２０はモジュール筐体２０に固定される。

以上のように構成された光走査モジュール１では、レーザ光源ユニット４０の半導体レーザ体４１から出力されたレーザビームが、コリメートレンズユニット６０のコリメートレンズを通過して平行光に近いレーザビームとなり、折返ミラー７０で反射され、さらにシーソ式に振動する振動ミラー８１により反射され、開口部１ａから外部に照射される。これにより、レーザビームで照射先にある走査対象物を往復走査することができる。なお、レーザビームの光路は、光走査モジュール１の底面に平行となる。

走査対象物からの反射光は、開口部１ａから入射され、振動ミラー８１によって反射され、さらに受光ミラー９０で集光反射され、光検出装置１００のフォトダイオードの受光面で受光される。レーザビームは、振動ミラー８１の振動の位相によらず、受光ミラー９０に対して同じ角度から反射光として戻ってくるため、振動ミラー８１が振動していても問題とならない。なお、光走査モジュール１の底面に対する反射光の光路の高さは略一定である。

以上のように、本実施の形態では、光検出装置１００およびＬＳＩ１１０が第１基板面３１ａに取り付けられた回路基板３０を光走査モジュール１の背面に配置する。これにより、回路基板を光走査モジュールの上面に配置する従来の構造に対して、光走査モジュールの外寸を変えずに、受光ミラー９０の受光面積を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができる。

例えば、光走査モジュール１の高さが１１．５ｍｍ、モジュール筐体２０の底板の厚みが０．８ｍｍｍ、電子部品を実装した回路基板３０の厚みが３ｍｍの場合、従来のように回路基板３０を光走査モジュール１の上面に配置すると、受光ミラー９０の最大高さは７．７（＝１１．５−３−０．８）ｍｍとなる。一方、本実施の形態では、回路基板３０を光走査モジュール１の背面に配置することにより、モジュール筐体２０の底板の厚みおよびモジュールカバー１２０の厚みが０．８ｍｍｍの場合、受光ミラー９０の最大高さは９．９（＝１１．５−０．８−０．８）ｍｍとなり、従来に比べて、Ｓ／Ｎ比を約１．２９倍に改善することができる。

また、本実施の形態によれば、光走査モジュール１の背面に回路基板３０を立てて配置することにより、端子４２を折り曲げずに、半導体レーザ体４１のレーザ出射方向が光走査モジュール１の正面および背面（回路基板３０の第２基板面３１ｂ）と垂直になるようにレーザ光源ユニット４０を配設することができる。これにより、折返ミラー７０のみを配設すれば、半導体レーザ体４１から出射されたレーザビームを振動ミラー８１に当てることができるので、光走査モジュール１の部品点数の増加を抑えることができる。

さらに、本実施の形態では、光走査モジュール１の背面に回路基板３０を立てて配置し、かつ、レーザ光源ユニット４０の金属ベース面が光走査モジュール１の側面と平行になるようにレーザ光源ユニット４０を配設する。これにより、受光ミラー９０で集光反射した反射光の光路方向を回路基板３０の基板面と垂直にすることができるので、接続面が回路基板３０の第１基板面３１ａと対向するように光検出装置１００を回路基板３０に搭載した状態で、フォトダイオードが受光面で反射光を受光できる。

また、本実施の形態では、ＬＳＩ（アナログ信号処理部）を回路基板３０の第１基板面３１ａに配設することにより、モジュール筐体２０の金属領域と回路基板３０によって、ＬＳＩに影響を与える外部電磁波をシールドすることができ、増幅ノイズを最小限にすることができる。

＜レーザ光源ユニットの固定構造＞
次に、レーザ光源ユニット４０の形状の詳細、および、固定具５０によるレーザ光源ユニット４０の固定構造の詳細について、図５、図６を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係るレーザ光源ユニット４０の斜視図である。レーザ光源ユニット４０は、金属ベース４３と樹脂モールド部４４によって構成される。金属ベース４３には、ＧＮＤ（グランド）と放熱の機能がある。

金属ベース４３の一端部付近の表側には、半導体レーザ体４１がマウントされ、他端部には、４本の端子４２が形成される。

レーザ光源ユニット４０の側部には、金属ベース４３が樹脂モールド部４４からはみ出た部分であるフランジ状の１対の鍔部４５ａ、４５ｂが形成される。鍔部４５ａ、４５ｂは、その幅が０．５−０．７ｍｍという極めて小さい領域であるため、鍔部４５ａ、４５ｂに貫通孔を開けて、モジュール筐体２０にレーザ光源ユニット４０をネジ止めすることはできない。そこで、本実施の形態では、ネジの締結力に起因する固定具５０のレーザ光源ユニット４０（鍔部４５ａ、４５ｂ）に対する押圧力により、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に固定する。

図６は、本実施の形態に係る固定具５０によるレーザ光源ユニット４０の固定構造を説明する図である。図６（ａ）は、モジュール筐体２０にレーザ光源ユニット４０を載置する前の状態を示す図であり、図６（ｂ）は、モジュール筐体２０にレーザ光源ユニット４０を載置した後であって固定する前の状態を示す図であり、図６（ｃ）は、モジュール筐体２０にレーザ光源ユニット４０を固定した後の状態を示す図である。

モジュール筐体２０には、載置面２１ａ、２１ｂ、および、その間の凹部２２が形成される。載置面２１ａ、２１ｂは、光走査モジュール１の側面と平行に形成される。載置面２１ａ上には突起１２ａおよびネジ穴１２ｃ（図２参照）が形成され、載置面２１ｂ上には突起１２ｂおよびネジ穴１２ｄ（図２参照）が形成される。凹部２２は、その内面２３ａ、２３ｂ間の距離Ｗ１がレーザ光源ユニット４０の幅Ｗ２（鍔部４５ａの端面から鍔部４５ｂの端面までの長さ）よりも若干広くなるように形成される。

さらに、モジュール筐体２０には、凹部２２の中に、載置面２４ａ、２４ｂ、および、その間の凹部２５が形成される。載置面２４ａ、２４ｂは、載置面２１ａ、２１ｂと平行に形成される。凹部２５は、レーザ光源ユニット４０がモジュール筐体２０（載置面２４ａ、２４ｂ）に載置された際に、樹脂モールド部４４の裏側部分が干渉しないように形成される。

固定具５０は、ベースプレート５２の裏面５３の中央部分にＣ型スペーサ５４が形成された構成を採る。ベースプレート５２には、Ｃ型スペーサ５４の幅Ｗ３よりも外側に、貫通孔５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ（図２参照）が形成される。

Ｃ型スペーサ５４は、その幅Ｗ３が凹部２２の内面２３ａ、２３ｂ間の距離Ｗ１よりも若干狭く、レーザ光源ユニット４０の幅Ｗ２とほぼ同じになるように形成される。Ｃ型スペーサ５４両端の凸部５５ａ、５５ｂは、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に固定する際に、その端面５６ａ、５６ｂが鍔部４５ａ、４５ｂの表面４６ａ、４６ｂに当接するように形成される。なお、端面５６ａ、５６ｂは、裏面５３と平行に形成される。Ｃ型スペーサ５４の凸部５５ａ、５５ｂの間の凹部５７は、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に固定する際に、樹脂モールド部４４の表側部分が干渉しないように形成される。

レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に固定する場合、まず、鍔部４５ａ、４５ｂの裏面４７ａ、４７ｂが載置面２４ａ、２４ｂに当接するように、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に載置する（図６（ｂ））。

ここで、本実施の形態では、レーザ光源ユニット４０をモジュール筐体２０に載置した際の、載置面２１ａ、２１ｂと鍔部４５ａ、４５ｂの表面４６ａ、４６ｂとの距離Ｈ１よりも、ベースプレート５２の裏面５３とＣ型スペーサ５４の端面５６ａ、５６ｂとの距離Ｈ２が若干長くなるように、凸部５５ａ、５５ｂを形成する。

次に、固定具５０（Ｃ型スペーサ５４）を凹部２２内に挿入し、鍔部４５ａ、４５ｂの表面４６ａ、４６ｂに凸部５５ａ、５５ｂを当接させる。同時に、固定具５０の貫通孔５１ａ、５１ｂに、モジュール筐体２０の突起１２ａ、１２ｂを圧入する。このとき、Ｈ１よりＨ２が若干長いため、載置面２１ａ、２１ｂとベースプレート５２の裏面５３との間には、若干（例えば０．２ｍｍ）の隙間ができる。

この状態で、ボルトＸ１、Ｘ２を、貫通孔５１ｃ、５１ｄ（図２参照）から通して、ネジ穴１２ｃ、１２ｄに螺合させ、固定具５０をモジュール筐体２０に固定する（図６（ｃ））。このとき、Ｃ型スペーサ５４の剛性がベースプレート５２の剛性よりも高いため、ベースプレート５２の、Ｃ型スペーサ５４より外側の部分が撓みながら、裏面５３が載置面２１ａ、２１ｂに当接する。この撓みによって生じるトルク（撓みの復元力）は、Ｃ型スペーサ５４が鍔部４５ａ、４５ｂを押す圧力となる。

以上のように、本実施の形態によれば、Ｃ型スペーサ５４の押圧力により、鍔部４５ａ、４５ｂの面積が小さくても、モジュール筐体２０にレーザ光源ユニット４０を強く押しつけ、しっかりと固定することができる。また、固定具５０は、レーザ光源ユニット４０全体を覆う構造では無く、光走査モジュール１の側面の一部分を構成する役割も兼ねるので、光走査モジュール１の小型化を図ることができる。また、固定具５０を介して、半導体レーザ体４１から発生した熱を効率的かつ効果的に外気に放熱することができる。

なお、ベースプレート５２がＣ型スペーサ５４より大きいため、固定具５０がモジュール筐体２０に取り付けられることにより、ベースプレート５２がレーザ光源ユニット４０の密閉と防塵の役割を果たす。

また、本実施の形態では、光走査モジュール１の背面に回路基板３０を立てて配置しているので、ベースプレート５２の長さを、光走査モジュール１の外寸の高さまで長くすることができる。これにより、ベースプレート５２の両端に取付けられるボルトＸ１とボルトＸ２との距離を長くしてトルクを大きくすることができるので、ベースプレート５２の撓み量に対する、レーザ光源ユニット４０（鍔部４５ａ、４５ｂ）への押圧力の比率を大きくすることができる。

なお、上記実施の形態では、レーザコードスキャナの光走査モジュールに搭載されるレーザ光源ユニット（フレームレーザ）を固定する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、光ピックアップ装置等の他の機器に搭載されるレーザ光源ユニットを固定する場合にも適用することができる。

＜コリメートレンズユニットの形状および固定構造＞
次に、コリメートレンズユニット６０の形状および固定構造の詳細について、図７から図９を用いて説明する。

図７は、本実施の形態に係るコリメートレンズユニット６０の斜視図である。図８は、本実施の形態に係るコリメートレンズユニット６０の正面図である。コリメータレンズユニット６０は、光軸方向に延びる円形筒状の鏡筒６１と、鏡筒６１内に内蔵されるコリメータレンズ（図示せず）と、鏡筒６１に装着されるアパーチャ６２と、から構成される。コリメータレンズは、レーザ光源ユニット４０から出射されたレーザビームを平行光に近いレーザビームに変換する。アパーチャ６２は、コリメータレンズを通過したレーザビームを整形する。

鏡筒６１には、２対（４本）の片持ち梁状のＬ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２が形成される。各Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２は、角柱状の基部の先端から略直角に凸形状の自由端部が形成されたＬ字型の同一形状を為す。

各Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２の自由端部の先端である自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２は、鏡筒６１の中心軸（光軸）Ｐと平行な同一平面Ｃ１上に存在する。各対のＬ型アーム６３ａ１とＬ型アーム６３ｂ１およびＬ型アーム６３ａ２とＬ型アーム６３ｂ２は、それぞれ、平面Ｃ１と垂直な、鏡筒６１の中心軸（光軸）Ｐを通る平面Ｃ２に対して対照である。Ｌ型アーム６３ａ１とＬ型アーム６３ａ２との間の距離は、Ｌ型アーム６３ｂ１とＬ型アーム６３ｂ２との間の距離と等しい。

図９は、本実施の形態に係るコリメートレンズユニット６０の固定構造を説明する図である。図９（ａ）は、コリメートレンズユニット６０を圧入する前のモジュール筐体２０の貫通孔１５部分を示す図であり、図９（ｂ）は、モジュール筐体２０の貫通孔１５にコリメートレンズユニット６０を圧入した後の状態を示す図である。

モジュール筐体２０の貫通孔１５には、コリメートレンズユニット６０が圧入された際に、自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２と当接する内面２６ａ、２６ｂ、および、鏡筒６１の円筒外周面６５と当接する内面２７ａ、２７ｂが形成される。なお、貫通孔１５の他の部分は、コリメートレンズユニット６０と干渉しないように形成されていれば良い。

ここで、鏡筒６１の円筒外周面６５と貫通孔１５の内面２７ａ、２７ｂとは、接線６６ａ、６６ｂと接線２８ａ、２８ｂで当接するものとすると、平面Ｃ１と接線６６ａ、６６ｂの距離Ｈ３よりも、内面２６ａ、２６ｂと接線２８ａ、２８ｂの距離Ｈ４が若干短くなるように、貫通孔１５を形成する。

これにより、コリメートレンズユニット６０を貫通孔１５の中に圧入した場合（図９（ｂ）、鏡筒６１の円筒外周面６５が接線６６ａ、６６ｂで貫通孔１５の内面２７ａ、２７ｂに当接すると供に、Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２が若干撓みながら、自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２で貫通孔１５の内面２６ａ、２６ｂと当接する。

Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２の撓みによって生じるトルク（撓みの復元力）は、鏡筒６１が内面２７ａ、２７ｂを押す圧力、および、Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２が自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２において内面２６ａ、２６ｂを押す圧力となる。この押圧力により、コリメートレンズユニット６０は、モジュール筐体２０に強く押しつけられて固定される。

このように、本実施の形態では、従来のリブを圧縮させて固定する構造とは異なり、片持ち梁状のＬ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２を変形させて固定する構造を採るので、公差の許容範囲を従来のものより大きくすることができる。例えば、Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２の長さが１〜２ｍｍの範囲内の場合、平面Ｃ１の垂直方向に対する自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２の公差が数百μｍであっても、自由端支点６４ａ１、６４ａ２、６４ｂ１、６４ｂ２にかかる圧力が数百グラムＦレベルとなる。

また、本実施の形態では、光走査モジュール１の背面に回路基板３０を立てて配置しているので、回路基板を光走査モジュールの上面に配置する従来の構造よりも、Ｌ型アーム６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２の長さを長くすることができる。

また、本実施の形態では、貫通孔１６ａからＬ型アーム６３ａ１とＬ型アーム６３ａ２との間、および、貫通孔１６ｂからＬ型アーム６３ｂ１とＬ型アーム６３ｂ２との間に、それぞれ、調整ピンを差し込み、これらの調整ピンを動かすことにより、モジュール筐体２０に圧入されたコリメートレンズユニット６０のフォーカス調整（鏡筒６１の中心軸Ｐ方向の位置調整）を容易に行うことができる。

なお、上記実施の形態では、コリメートレンズユニットに２対のＬ型アームを形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、Ｌ型アームを１対あるいは３対以上形成しても良い。また、上記実施の形態では、コリメートレンズユニットをレーザコードスキャナに搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、コリメートレンズユニットをレーザポインタ等の他の機器に搭載する場合にも適用することができる。

本発明は、レーザコードスキャナに搭載される小型の光走査モジュールに用いるのに好適である。

１ 光走査モジュール
２０ モジュール筐体
３０ 回路基板
３０ａ サブ基板
４０ レーザ光源ユニット
４１ 半導体レーザ体
４２ 端子
４３ 金属ベース
４４ 樹脂モールド部
４５ａ、４５ｂ 鍔部
５０ 固定具
５２ ベースプレート
５４ Ｃ型スペーサ
５５ａ、５５ｂ 凸部
６０ コリメートレンズユニット
６１ 鏡筒
６２ アパーチャ
６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２ Ｌ型アーム
７０ 折返ミラー
８０ 振動ミラー駆動装置
８１ 振動ミラー
９０ 受光ミラー
１００ 光検出装置
１１０ ＬＳＩ
１２０ モジュールカバー

Claims (4)

1. 正面に開口部が設けられ、
   凹部が設けられた金属製の筐体、レーザビームを出射する光源部、前記光源部から出射されたレーザビームを平行光に近いレーザビームに変換するコリメート部、前記コリメート部で変換されたレーザビームを前記開口部から外部に照射させて走査対象物を走査する走査部、前記走査対象物で反射したレーザビームを集光反射する受光ミラー部、および、前記受光ミラー部で集光反射したレーザビームを受光して光電変換により電気信号に変換する光検出部、アナログの前記電気信号をデジタル信号に変換するＬＳＩを有する、
   光走査モジュールであって、
   前記光源部および前記コリメート部が前記筐体に固定され、
   電子部品を実装する回路基板が、背面側に配置されるように前記筐体に取り付けられ、
   前記光検出部が、前記回路基板の、前記光走査モジュールの内部に位置する基板面に取り付けられ、
   前記ＬＳＩが、前記回路基板の、前記光走査モジュールの内部に位置する基板面に取り付けられ、かつ、外周の少なくとも４面が前記筐体の金属面に囲まれるように前記筐体の凹部に収納される、
   光走査モジュール。
2. 前記光源部は、レーザ光源である半導体レーザ体が金属ベースにマウントされた薄型のパッケージレーザとして構成されるレーザ光源ユニットであり、
   前記金属ベースに形成された端子が、前記レーザビームの光軸と平行に前記回路基板に接続され、
   前記レーザ光源ユニットは、前記レーザビームの光軸が前記回路基板の基板面に直交し、かつ、前記金属ベース面が前記光走査モジュールの側面と平行になるように配設される、
   請求項１に記載の光走査モジュール。
3. 前記コリメート部を通過したレーザビームの光路を前記走査部の方向に変える折返ミラー部を内部に有し、
   前記受光ミラー部は、前記筐体に取り付けられ、
   前記折返ミラー部は、前記受光ミラー部に取り付けられる、
   請求項１または２に記載の光走査モジュール。
4. サブ基板が、前記光走査モジュールの上面と平行になるように前記回路基板に取り付けられ、
   前記走査部のコイルユニットのコイル端子が前記サブ基板に接続される、
   請求項１から３のいずれかに記載の光走査モジュール。

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