JPH06176182A - 可撓性光学支持体を備えたプリオブジェティブスキャナ - Google Patents

可撓性光学支持体を備えたプリオブジェティブスキャナ

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JPH06176182A
JPH06176182A JP5133709A JP13370993A JPH06176182A JP H06176182 A JPH06176182 A JP H06176182A JP 5133709 A JP5133709 A JP 5133709A JP 13370993 A JP13370993 A JP 13370993A JP H06176182 A JPH06176182 A JP H06176182A
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objective lens
light emitter
optical
lens
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リー ヤジュン
Jerome Swartz
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Boris Metlitsky
メトリツキー ボリス
Joseph Katz
カッツ ジョセフ
Askold Stratienco
ストラティエンコ アスクロッド
Hal Charych
チャリック ハル
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、小型且つ軽量で、符号化デ
ータを走査する操作が容易なスキャナを提供することに
ある。 【構成】 本発明は、前部から光を放射する発光器と、
該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
レンズと、該対物レンズを発光器の前方に移動可能に取
り付ける可撓性部材とを有しており、該可撓性部材が発
光器からの光に対して対物レンズの横方向移動を可能に
し、光により前記表面を走査すべく、発光器による光の
放射中に対物レンズを横方向に往復移動させる手段を更
に有していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バーコード等の情報を
光学的に読み取る光学式スキャナに関する。より詳しく
は、本発明は、情報を横切って光ビームを走査させる移
動ミラーを必要としない小型軽量スキャナに関する。
【0002】
【従来の技術】今や、バーコードリーダ等の光学式リー
ダ(読取り器)は全く普通のものとなっている。一般
に、バーコードは一連の符号化記号からなり、各記号は
一連の明暗領域(一般に長方形の形態をなす)からな
る。暗領域(バー)の幅及び/又はバー間の明間隔の幅
は符号化情報を表示している。バーコードリーダは、コ
ードに光を当ててコードから反射された光を感知し、コ
ード記号の幅及び間隔を検出し且つ符号化データを得
る。
【0003】バーコード読取り形式のデータ入力装置
は、広範囲に適用されるデータ入力の効率及び精度を向
上させる。このような装置においてデータ入力が容易で
あると、より頻繁且つ詳細なデータ入力を行うことがで
き、例えば、進行中の仕事の効率的な在庫管理、トラッ
キング等が行える。しかしながら、これらの利益を得る
には、ユーザすなわち従業員は、バーコードリーダをい
つでも進んで使用しなければならない。従って、バーコ
ードリーダは操作が容易且つ便利でなくてはならない。
【0004】種々の走査装置(スキャナ)が知られてお
り、特に進歩した形式の1つのリーダとして、レーザビ
ームのような光ビームを記号を横切って走査させる光学
式スキャナがある。米国特許第4,251,798 号、第4,360,
798 号、第4,369,361 号、第4,387,297 号、第4,593,18
6 号、第4,496,831 号、第4,409,470 号、第4,460,120
号、第4,607,156 号、第4,673,803 号、第4,736,095
号、第4,758,717 号、第4,816,660 号、第4,808,804
号、第4,816,661 号、第4,760,248 号、第4,871,904
号、第4,806,742 号、第4,845,350 号並びに米国特許出
願第07/148,669号及び第07/147,708号(これらの全ての
特許及び特許出願は本発明の譲受人が所有するものであ
り、ここに参考として掲示する)に例示された形式のレ
ーザスキャナ装置及び構成部品は、一般に、光反射率の
異なる部分をもつ表示例えばバーコード記号(特に、Un
iversal Product Code(UPC)形式のバーコード記
号)を、手持ち形又は静止形スキャナから或る作業距離
又は読取り距離をおいて読み取るように設計されてい
る。
【0005】一般的な光学式スキャナ装置の場合には、
レーザ等の光源が光ビームを発生し、該光ビームは、作
業距離において或るサイズをもつビームスポットを形成
するように光学的に修正され、且つ光学部品により光路
に沿って作業距離の近くに位置するバーコード記号に指
向されて該記号から反射される。記号を横切って延び且
つ僅かに通過する視界をもつ光検出器が、記号から反射
される可変強度の光を検出し且つこの検出光を表示する
電気信号を発生する。走査部品は光路内に配置される。
走査部品は、記号を横切ってビームスポットを掃引(ス
イープ)させ且つ記号を横切って通過する走査線をトレ
ースするか、又は光検出器の視野を走査するか、或いは
これらの両方を行う。
【0006】スキャナに連結され又は内蔵されたデジタ
イザがアナログ信号を処理し、パルス信号を発生する。
このパルス信号は、パルス間の幅及び間隔がバーの幅及
びバー間の間隔に対応する。デジタイザはエッジ検出器
又は波形形成回路として機能し、デジタイザにより設定
される閾値が、アナログ信号のどの位置がバーエッジを
表すかを決定する。デジタイザからのパルス信号がデコ
ーダに加えられる。デジタイザからの信号のパルス幅及
び間隔をデコーダが最初に決定する。次にデコーダが幅
及び間隔を分析して、適合バーコードメッセージを見出
し且つ符号化する。これは、適当なコード規格により定
められているような適合文字及びシーケンスを認識する
分析を含んでいる。これはまた、走査された記号が一致
する特定規格の初期認識をも含んでいる。この規格の認
識は、一般に自動識別と呼ばれているものである。
【0007】特定の適用におけるバーコードリーダで
は、光学式スキャナを手持ち形ユニットの形態(より詳
しくはピストルの形態)にする必要がある。ユーザはス
キャナを目標に向け、引金を操作してバーコードの走査
を付勢する。これらの手持ち形ユニットにおいては、可
視レーザダイオード(visible laser diode 、以下、
「VLD」と表す)が光ビームを放射する。像(イメー
ジ)を横切ってビームを走査するため、ビームがミラー
から反射され、ミラーが振動の態様で移動される。ミラ
ーの振動により、反射されたビームが所望のパターンで
前後に走査される。例えば米国特許第4,251,798 号に
は、各辺に平面鏡が設けられた回転多角形であって、各
ミラーが記号を横切る走査線をトレースする回転多角形
が開示されている。米国特許第4,387,297 号及び第4,40
9,470 号の両方に開示された技術は、ミラーが取り付け
られた駆動軸の回りで交互に周方向に反復往復駆動され
る平面鏡を用いている。米国特許第4,816,660 号には、
全体として凹面鏡部分及び全体として平面鏡部分からな
る多ミラー構造が開示されている。この多ミラー構造
は、これが取り付けられた駆動軸の回りで交互に周方向
に反復往復駆動される。
【0008】上記形式の光学式スキャナにおいては、ミ
ラー及び該ミラーを振動させる手段が、手持ち形スキャ
ナのサイズ及び重量を増大させる。長時間使用する場合
には、大型で重い手持ち形ユニットは疲労を生じさせ
る。スキャナの使用により疲労が生じるか或いは不便で
あると、ユーザはスキャナを操作したがらなくなり、バ
ーコード装置が意図するデータ収集目的が失われる。
【0009】上記形式のスキャナに伴う他の問題は、走
査視界及びビームが情報に衝突する位置でのスポットサ
イズに関するものである。バーコードの読取りのような
走査に用いる場合には、走査面上でのビームのスポット
サイズを走査情報の全長に亘って本質的に一定に維持す
ることが重要である。レーザは、レーザビームと呼ばれ
る幅狭の放射コードを放射する。ビーム断面は、レーザ
ビームが伝搬するとき(より詳しくは、レンズによる合
焦(フォーカシング)の後)に変化する。最小ビーム径
は「ビームウエスト」と呼ばれている。従来技術におい
ては、一般に、走査エレメント(例えば可動ミラー)
は、焦点を合わされたビーム(合焦ビーム)を走査すべ
く対物レンズの後ろに配置される。このような走査は、
「ポストオブジェクティブ」走査と呼ばれている。この
ようなスキャナの対物レンズはビームよりも僅かに大き
くするだけでよく、走査ミラーはビーム径より僅かに小
さくできる。しかしながら、ミラーの回転により、ビー
ムの焦点の湾曲走査すなわち弧状走査が形成される。こ
の湾曲走査視界は、ビームの焦点が、走査される情報の
平面内に実際に出入りするように移動すること、及び情
報の平面に衝突するビームの一部が変化することを意味
する。従って、スポットサイズが、情報面上の走査線に
沿って実質的に点から点へと変化する。スポットサイズ
のこのような変化は、光検出器により検出される光の反
射強度を変化させ、これにより走査される情報が変化す
るため、反射変化の正確な検出が妨げられる。
【0010】米国特許第4,578,571 号に例示された形式
の非レーザ走査装置においては、非レーザ光放射ダイオ
ード、光学組立体、光検出器、及び電子プリアンプリフ
ァイア/フィルタ回路の全てが共通支持体に固定的に取
り付けられており、この共通支持体は、上記全ての構成
部品を走査すべきバーコード記号上で前後に連帯的に移
動させるべく往復駆動される片持ち形バイモルフに連結
されている。共通的に取り付けられた非レーザ装置の全
ての構成部品の大きな体積及び重いマスのため、駆動装
置は多量の電力を消費する。これは、例えば電池を電源
として作動する場合のように電力消費を最少に維持しな
ければならない場合において全く実用的でない。また、
電力の浪費を避けるため、非ミラー形装置の1つ以上の
構成部品を互いに移動させることは、光学的整合(アラ
イメント)の問題から好ましいものとは考えられていな
い。
【0011】光源、光学系、光検出器、走査部品、導電
体を含む光走査装置用構成部品は、共通組立体内に一緒
に取り付けて、コンパクトで軽量の走査モジュールを構
成できる。そのような走査モジュールは、互換性のある
モジュラ態様で、種々の形状のハウジング内に取り付け
られている。例えば、ハウジングは手持ち形に構成で
き、その形状は、いわゆるフラッシュライト形の円筒
状、又はボックス状、又はガン形状である。ハウジング
は、オペレータの腕の後ろ側に取り付けることができ
(例えば米国特許第4,766,299 号参照)、又は一般にス
トラップ、クリップ又はグラブの助けを借りてオペレー
タの手の1本以上の指に取り付けることができる。ハウ
ジングは、カウンタトップワークステーション上に取り
付けることもできる。また、ハウジングは可動カート又
はショッピングカート、又は或る場合には静止設備に取
り付けることもできる。
【0012】一般譲渡された1988年5月11日付米
国特許出願第07/193,265号にはミラーレス光学式スキャ
ナが記載され、1991年5月13日付米国特許出願第
07/699,417号には、このようなスキャナをモジュラスキ
ャナコンポーネント装置内に組み込んで、種々の異なる
ハウジング形状をもつスキャナの使用を容易にしてい
る。
【0013】しかしながら、スキャナユニットのサイズ
及び重量を更に低減させ、特に便利なスキャナ装置を提
供することへの要望が依然として存在している。走査運
動を生じさせるのに必要な電力を最少にし且つ高走査速
度での作動を容易にするには、可動部品のマスはできる
限り小さくすべきである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
オペレータが持つときに小形且つ軽量で、符号化データ
を走査する操作が容易なスキャナを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、比較的低コストで耐久性のあ
る丈夫な走査装置を提供することにある。
【0015】重量を低減させ且つ高度の小形化を達成す
るため、本発明の特別な目的は光学式スキャナからミラ
ーを省略することにある。本発明の他の目的は、ビーム
を走査すべく実際に移動する構成部品のマスを低減する
ことにある。このマスの低減により、走査運動に要する
電力を低減でき且つ高走査周波数でスキャナを作動でき
る。
【0016】本発明の他の目的は、走査エレメントの運
動により形成される湾曲視界により光学的な符号化情報
の表面上にビームが衝突する箇所でのビームスポットサ
イズの変化を自動的に補償するように光学系及び走査装
置を設計することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの特徴によ
れば、発光器と、該発光器からの光を走査すべき表面上
に合焦させる対物レンズとを有するミラーレス光学式ス
キャナが提供される。可撓性部材が発光器の前方に対物
レンズを移動可能に取り付ける。可撓性部材は発光器か
らの光に対して対物レンズの横方向移動を可能にする。
このスキャナは、発光器からの光により前記表面を走査
すべく、発光器による光の放射中に対物レンズを横方向
に往復移動させる手段を更に有している。
【0018】対物レンズを支持するのに可撓性部材を使
用する目標走査は、小型軽量のスキャナを提供する。ま
た、移動部品(移動コンポーネンツ)のマスが小さいた
めに、低電力作動及び高走査速度での作動を可能にす
る。対物レンズは、ガラス又はプラスチックからなる集
光レンズで形成できるけれども、サイズ及びマスを一層
低減させるにはフレネルレンズを使用することもでき
る。
【0019】レンズを支持する可撓性部材として、多数
の構造体を使用できる。例えば、1対のコンボリュート
形ダイアフラムばね又はいわゆるスパイダばねによりレ
ンズを支持することもできる。好ましい形態において
は、可撓性部材は、マイラーフィルムで作られた1対の
可撓性ストリップで構成される。レンズは、マイラーの
平ストリップの可動端の縁部の間に支持される。ストリ
ップの両端部は、例えばシャーシ上の一位置のような相
対固定構造体に固定される。レンズを取り付ける可撓性
手段をマイラーフィルムのストリップ構造にすることに
より、比較的安価で耐久性のある可撓性構造体が得られ
る。
【0020】本発明はまた、必要な開口絞りを形成する
多数の構造を有している。一実施例においては、レンズ
支持構造体の一部が孔(開口絞り)を形成している。こ
のため、開口絞りはレンズと共に往復移動する。別の実
施例は、固定位置の開口絞りを有している。固定の開口
絞り板は、レンズの前方、又はレーザダイオードの前部
と対物レンズの後面との間に取り付けることができる。
【0021】レンズを横方向に往復移動させる手段は多
数の形態に構成できるけれども、永久磁石と、該永久磁
石に近接した固定位置に保持されるコイルで構成するの
が好ましい。電磁石に交流電流信号を加えると、電磁石
は永久磁石に作用する磁界を発生して永久磁石及びこれ
に取り付けられたレンズを振動させる。この磁気駆動装
置は非常に小さく且つ軽量にできるため、低電力の駆動
信号に応答して高周波数で作動する。
【0022】本発明の第2の特徴は、発光させ且つ表面
を横切って光を走査させる光学式走査装置を改良するこ
とである。この改良は、走査装置の光学部品を往復移動
できるように取り付ける少なくとも1つの可撓性ストリ
ップを設けたことにある。この走査装置はまた、光が表
面を横切って走査するように光学部品を横方向に移動さ
せる手段を有している。往復移動するように取り付けら
れる光学部品は、対物レンズ又は発光器のいずれでもよ
い。
【0023】本発明の他の実施例によれば、二次元走査
が提供される。二次元スキャナにおいては、ベースとな
る一次元スキャナ自体が、第2可撓性支持構造体(例え
ば、別の可撓性マイラーフィルムストリップ)上に可動
組立体として取り付けられる。可動組立体には第2永久
磁石が取り付けられ、第2電磁石が第2交流電流信号に
応答して可動組立体を第2方向に往復移動させる。
【0024】本発明の一実施例はコイル/ボビンを有し
ており、ボビン内には可撓性部材が同心状に取り付けら
れている。この可撓性部材はレーザダイオードを支持す
る。レーザダイオードには永久磁石が取り付けられる。
永久磁石は、可視レーザダイオードレーザダイオード形
発光器を包囲する円形磁石の形態をなしている。コイル
に加えられる交流電流により、永久磁石にはトルクが作
用する。この結果、可撓的に取り付けられた発光器がそ
の可撓性取付け構造体内で振動する。
【0025】本発明は、発光器及び可撓性取付け手段を
取り付けるための多数の構造を有している。例えば、レ
ーザダイオードの発光器及び対物レンズを可撓的に取り
付けるマイラーストリップを用いた実施例では、2つの
板が一体にボルト留めされ、ダイオード及びマイラース
トリップの固定端がクランプされる。本発明の他の特徴
は、光学的符号化情報を光のビームが走査するときの光
のビームのスポットサイズの変化を最小にすべく、自動
補償により情報の目標走査をする方法にある。この方法
は、レーザビームをつくり、該レーザビームを、対物レ
ンズを通してウエストに合焦させることからスタートす
る。合焦したビームのウエストが弧状の走査視界を通っ
て走査するように、対物レンズをビームに対して横方向
に往復移動させる。光学的符号化情報は対物レンズから
或る距離に位置決めされる。この距離は、弧状の走査視
界を通る走査中に、光の合焦ビームのウエストが、光学
的符号化情報の端部において、光学的符号化情報の平面
を通るようにする距離である。合焦したビームウエスト
は、弧状の走査視界の中央において光学的符号化情報の
後ろに位置する。
【0026】本発明の方法の好ましい実施例において
は、レーザビームは、該レーザビームを対物レンズに通
して、該レーザビームを対物レンズから或る距離に位置
する焦点に合焦させることにより、ウエストに合焦され
る。往復移動されると、対物レンズは光のビームの光路
を横切る弧を通って前後に移動される。光学的符号化情
報は、レンズを偏向させて、ビームを光学的符号化情報
のいずれかの端部に向けるときに、ビームのウエスト
が、光学的符号化情報の両端部において該情報の平面と
交差するように位置決めされる。従って、走査視界のこ
れらの位置において、レンズと情報の表面との間の光の
ビームの長さは光学装置の像距離に等しい。
【0027】本発明の別の特徴として、本発明は、移動
可能に取り付けられた発光器に接続する平ワイヤの可撓
性ケーブルを提供する。発光器は、上記のように往復移
動できるように取り付けられる。或いは、可動発光器
は、モータの出力軸に取り付けられるレーザダイオード
等で構成できる。
【0028】更に別の特徴として、本発明の走査モジュ
ールは走査ユニットに組み込むことができる。走査ユニ
ットは、上記モジュールの1つを有しており、異なる反
射率をもつ符号化表示が形成された表面を光学的に走査
するための移動ビームを形成する。この走査ユニットは
また、走査表面から反射される光を検出して、これに比
例する電気信号をつくり出す光検出器を有している。
【0029】本発明の他の目的、利点及び新規な特徴
は、以下の説明により当業者に明らかになるであろう
し、本発明の実施により体得できるであろう。本発明の
これらの目的及び利点は、特に、特許請求の範囲に記載
された装置及びこれらの組合せにより実現及び達成され
るであろう。
【0030】
【実施例】図1には、本発明のミラーレス走査ユニット
1が示されている。可視レーザダイオードすなわちVL
D11のような発光器(ライトエミッタ)が光ビームを
放射し、走査線を発生する。VLD11は、モータの枢
動軸に、又は振動運動を生じさせることができる任意の
材料手段に取り付けることができる。
【0031】走査ユニット1の好ましい実施例において
は、VLD11は、回転可能すなわち枢動可能な軸13
の上端部に取り付けられている。軸13は、スキャナの
ベース50に枢着されている。軸13は任意の既知の形
式の支持体上に取り付けるか、ベース50のプラスチッ
ク本体内で回転できるように取り付けることができる。
VLD11及び軸13は一体となって、VLD形発光器
からの光ビームを走査する移動組立体10を形成する。
移動組立体10はまた、カラー12と、軸13に取り付
けられたレバーアーム14を有している。レバーアーム
14の端部に加えられる力は、後述のようにして組立体
10の振動運動を生じさせる。
【0032】カラー12は、VLD11を移動組立体1
0に固定する。好ましい実施例においては、VLD11
は、これが軸13の枢軸線上に有効に配置され且つ軸1
3の軸線に対して垂直な方向に光を放射できるように、
軸13の頂部に固定されている。VLD及び軸の他の構
成も可能である。例えば、軸線からオフセットした位置
にVLDを配置することもできる。また、カラーが、軸
に対して或る角度をなしてVLDを支持するように構成
ることもできる。
【0033】図2は、軸13の軸線に対するVLD11
の運動及び発光(光放射)の関係を示している。軸の軸
線の回りの短い回転弧「o」は、VLD11の前後の枢
動振動を表している。VLD11は、バーコード(図示
せず)のような目標に向かう方向「l(エル)」に光を
放射する。組立体10のVLD11が、小さな回転弧
「o」の範囲に亘って前後に振動すると、放射光「l」
は目標像を横切って前後に走査する。一般に、目標像
は、変化する反射特性(情報を表す)をもつ表示であ
る。例えば、像コードは一連のバーからなり、これらの
バー間には間隔が設けられていて、バーと間隔とが一緒
になってバーコード記号を形成している。
【0034】図1に示すように、3本の細いワイヤ15
が、一方の側のVLD11のリード線を他方の側の静止
ホルダ17に接続している。好ましい実施例において
は、ワイヤ15又はケーブルがカラー12の頂部の中間
固定点16に取り付けられる。固定点16は移動組立体
10及び軸13の振動軸線上に位置しており、この固定
点16では直線速度がゼロになるためリード線に作用す
る張力が最小になる。ワイヤにより振動VLDに可撓性
接続する限り、別の構成として、ワイヤに緩い弛みをも
たせるか、コイル状に形成する。図27〜図29に関連
して後述する実施例においては、ワイヤは、可撓性を有
する平らなワイヤケーブルで構成されている。
【0035】軸13の軸線の回りで移動組立体10を振
動させる力を付与するのに種々の装置を使用できる。図
示の実施例においては、組立体の振動は、いわゆる誘導
磁化モータ(induced magnetization motor 、以下、I
MMという)により発生される。IMM形モータは、一
般譲渡された「走査構造(SCANNING ARRANGEMENT) 」と
いう名称に係る1990年5月8日付米国特許出願第07
/520,464号に記載されており、該米国特許出願を参考と
してここに掲示する。この米国特許出願では、IMMが
走査ミラーを振動させる。IMM形モータでは、固定位
置のコア及びコイルと可動永久磁石との組合せにより復
元力が与えられる。可撓性のある平ワイヤケーブルを用
いた実施例においては、この平ワイヤも復元力を与え
る。回転軸に取り付けられたレバーアーム14の端部に
永久磁石が取り付けられる場合には、力は、軸の軸線の
回りのトルクの形態をとる。
【0036】本発明によるIMMの実施例においては、
コア21がボビンを有しており、該ボビンの回りにコイ
ル23が捲回されている。コアとコイルとは本質的に同
心状で、サイズ及び重量を最小にしている。永久磁石2
5は移動組立体10のレバーアーム14の端部に堅固に
取り付けられている。軸13の軸線から一定の距離を隔
てて永久磁石25が配置されているため、永久磁石25
を介してレバーアーム14に加えられる磁力が、軸13
の軸線の回りのトルクを発生する。
【0037】残留磁化を防止するため、コア21は軟鋼
で作られており、この場合は磁気的に中性である。コイ
ル23を通る電流が存在しないときは、レバーアーム1
4を貫通して移動組立体10に取り付けられた、軸線方
向の磁気を帯びた永久磁石25は、該磁石25がコア2
1の軟鋼に引きつけられることにより、コア21の中心
軸線の上方に位置する。従って、コイル23を通って電
流が流れなければ、移動組立体10はその回転弧「o」
の中心にある休止位置に戻る(すなわち、真っ直ぐ前方
を向く)。
【0038】コイル23を通して電流が流されると、コ
イル23の磁界と永久磁石25の磁界との間の相互作用
により、磁石25(移動組立体10に取り付けられてい
る)は釣合い移動組立体10から移動される。しかしな
がら、この移動の結果としてコア21が強く磁化される
ようになり、従って、永久磁石25及び組立体10を休
止位置に戻そうとする力(異なる2つの磁極による現
象)が創出される。この力の大きさは、コイル23を通
る電流の大きさ、永久磁石25とコア面との間のエアギ
ャップサイズ、コア21のサイズ及び材料等に基づいて
いる。加えられる電流の磁極を反転すると、IMM内で
作用する磁力の方向が反転する。従って、コイル23に
加えられる電流が正弦波のような周期的AC信号の形態
をとる場合には、誘導磁力により、永久磁石25及びこ
れに取り付けられた移動組立体10が振動運動される。
【0039】図1の実施例にはIMMが好ましいが、他
の構成でも必要な振動運動を生じさせることができる。
例えば、VLD11はモータの回転軸に取り付けること
ができる(例えば図28を参照)。また、IMMを使用
する場合、VLDの他の取付け構造及びIMMへの移動
組立体の他の取付け構造も本発明の範囲内にある。例え
ば、図示の軸及びレバーアーム構造に代えて、永久磁石
及びVLDの両方を、直接ボビンコイルに固定された可
動すなわち可撓性ブリッジ支持体に取り付け、永久磁石
及びVLDを、ボビンコイルに加えられる周期的AC信
号に応答して一体に横方向に振動させるように構成する
こともできる。
【0040】バーコードのような光学的符号化情報を読
み取るスキャナとして使用する場合には、スキャナにフ
ォトダイオード31のような光検出器を設けることもで
きる。図1に示すように、スキャナベース50の前部に
は、走査された像により反射されるVLD11からの光
がフォトダイオード31の感光領域に衝突する位置及び
方向にフォトダイオード31が支持されている。フォト
ダイオード31は、例えばバーコードラベルのような目
標から反射された光量を受け、反射された光を電流に変
換する。フィルタ、前置増幅器及び増幅段は、スキャナ
ベース50の底部に取り付けられたプリント回路板60
上に設けることもできる。前置増幅器及び増幅段は、フ
ォトダイオード31からの電流を、デジタイザ及び別の
ユニット内に収容される残余の処理回路に送られるべき
電気信号に変換する。
【0041】ユニットの一方の側にはトリガボタン33
が取り付けられている。ユーザは、ボタン33を操作し
てユニットを付勢する。実際に製造される実施例では、
ミラーレス走査ユニット1の寸法は、1(長さ)×1.25
(高さ)×0.625 (幅)インチ(それぞれ約25.4×31.8
×15.9mm)に過ぎない。このミラーレス走査ユニットを
収容するハウジングの外形寸法は、1.1(長さ)×1.4
(高さ)×0.7 (幅)インチ(それぞれ約28.0×35.6×
17.8mm)である。ミラーレススキャナ1を作動させるに
は、13.5mA及び3.5Vを要するに過ぎない。走査角は±2
0°であり、ユニットの重量は1オンス(約27.5g)であ
る。このような小さなスキャナユニットは、普通の指輪
のようにして容易に指に付けることができ、従ってオペ
レータの手(前記指を含む)を完全に自由にすることが
できる。
【0042】作業範囲すなわち複号ゾーン(デコードゾ
ーン)は、作業範囲の開始のためVLDを再合焦させ、
フォトダイオードの前方にフレネルレンズを設け、又は
より高い感度及び作動領域をもつフォトダイオードを用
いることにより変えることができる。図3はミラーレス
スキャナの第2実施例を示すものである。図3のスキャ
ナ1′は、全体として図1のスキャナ1と同じであり、
各図面におけるスキャナの同じ部品は同じ参照番号で示
されている。図3に示すように、2本の細いワイヤ1
5′が、フォトダイオード31′のリード線を静止ホル
ダ17′に接続している。ワイヤ15′は、VLD11
からのワイヤ15と同様に、カラー12の頂部の中間固
定点16に取り付けられている。
【0043】図3において、フォトダイオード31′は
VLD11と一緒に振動する。フォトダイオード31′
はVLD11の直ぐ下で移動組立体10の前部に配置さ
れている。フォトダイオード31′は、軸13の軸線回
りの短い回転弧に亘って前後に振動する。従って、リセ
プタフォトダイオード31′は、振動する発光器すなわ
ちVLD11の運動に厳格に追随する。
【0044】前述のように、レーザダイオードVLD1
1自体すなわちVLD11及び光検出器31′は、一軸
線の回りで回転して走査又は掃引作用をする。別の好ま
しい実施例では、本発明は、VLDの前部に取り付けら
れた合焦レンズを、VLDに対してダイオードの光放射
出口からのビーム光路を横切る方向に移動させる。レン
ズは単独で移動でき、その場合には、本発明ではレンズ
の前方又は後方の固定開口絞りを設ける。或いは、開口
絞りをレンズに取り付けて、レンズと一緒に移動するよ
うに構成できる。
【0045】図4を参照すると、支持体122上にはレ
ーザダイオード32が静止して取り付けられている。ダ
イオード32は、光軸130に沿って光を放射する。放
射された光は、光線124、126により概略的に示す
広角扇形レーザビームの形態をなす。扇形ビームは、ダ
イオードの出口平面に対して平行で且つ光軸130に対
して垂直に延びる両直交平面内で異なる角度で拡散す
る。ダイオード32から光軸130に沿って測定した焦
点距離Fの固定距離において、合焦レンズ36がホルダ
128内に取り付けられている。ホルダ128は、光軸
130上に中心をもつ開口を有しており、該開口は開口
絞り38として機能する。
【0046】ホルダ128は、図5に示すように永久磁
石ケーシング132内に延びている。ホルダ128は、
1対のコンボリュート形ダイアフラム懸架ばね134、
136により磁石ケーシング132上に支持されてい
る。ケーシング132内で且つ該ケーシング132のN
極とS極との間において、ボイスコイル138がホルダ
128を包囲している。
【0047】コイル138を電気的に付勢すると、該コ
イルに発生する電磁吸引力及び反発力により、ホルダ1
28、従ってレンズ36及び開口絞り38が、光軸13
0に対して垂直な平面内で連帯的に前後に往復移動す
る。光軸130から一方の端制限位置にかけて測定した
ときのレンズ36及び開口絞り38の偏向をDで示すも
のとすると、光線140により示される偏向レーザビー
ムは角度距離A=tan -1(D/F)だけ変位される。
【0048】図6は、コンボリュート形ばね134、1
36の別の実施例を示すものであり、湾曲脚144を備
えたいわゆる「スパイダ」ばね142を使用することも
できる。図7は、レンズ36及び開口絞り38を、ダイ
オード32の出口平面に対して平行な平面内で往復変位
させる別の構成を示している。レンズ36はブリッジ支
持体150(図9に示す)上に取り付けられている。こ
のブリッジ支持体150は、E形板ばね156、158
(図8参照)の中央の2つの脚152、154の間の距
離に跨がっており且つこれらの脚152、154により
支持されている。オーバーヘッド支持フレーム170に
は、板ばね156の外側の脚160、162及び板ばね
158の外側の脚164、166が静止して連結されて
いる。
【0049】ブリッジ支持体150は光軸130上に中
心をもつ開口を有しており、該開口は開口絞り38とし
て機能する。ブリッジ支持体150には、一端にN極、
他端にS極をもつ永久磁石ストリップ172が支持され
ており、各磁極を1対の駆動コイル174、176が包
囲している。作動に際し、各駆動コイルが電気的に付勢
される。コイルと磁極N、Sとの間の磁気的相互作用に
より電磁吸引力及び反発力が発生され、これにより、ブ
リッジ支持体150が光軸130に対して垂直な平面内
で往復変位される。図9は、この構造が中央の非変位位
置にあるところを示している。これに対し、以下に説明
する図10の実施例は変位位置を示している。E形ばね
の中央脚152、154の上端部のみが変位しているこ
とに留意すべきである。レンズ36と、開口絞り38と
の組合せとダイオード32との間には実質的に一定の距
離が維持されている。この構成は、レンズの往復変位範
囲の全体に亘って、基準面にレーザビームの適正な焦点
を維持する。
【0050】前の実施例と同様に、レンズ及び開口絞り
の変位により、ダイオードにより放射されたレーザビー
ムが、角度A=tan -1(D/F)で偏向される。ビーム
スポットは、レンズの曲率中心の回りの弧に沿って移動
される。ばねの脚長さすなわち剛さ(剛性)を異ならせ
ることにより、ビームスポットを、所望の方法で記号を
横切って移動させることができる。例えば、ビームスポ
ットは直線に沿って移動される。
【0051】レンズ及び開口絞りを変位させるのに、電
磁手段以外の手段を使用することもできる。図10は、
図9と同じ構成であるが、磁石ストリップ172の代わ
りにプレート180がブリッジ支持体に連結されてい
る。プレート180は、駆動バー184が枢着されたラ
グ182を有している。バー184は、往復移動を生じ
させるための、純粋の機械的駆動手段、電気−機械的駆
動手段、又は圧電基板すなわち電気エネルギを機械エネ
ルギに変換すべく作動する変換器に連結できる。
【0052】他の変更例では、ばねの中央脚152、1
54は或るバイメタル材料で作り、他の脚を別のバイメ
タル材料で作ることができる。こうすれば、全ての脚を
加熱することにより、外側脚に対して中央脚を変位でき
る。図7〜図10の実施例では、開口絞り38がレンズ
36と一緒に移動するので、レーザビームの出力は走査
線の端部において低下する。なぜならば、非合焦レーザ
ビームの強度が光軸130上で最も明るくなるからであ
る。走査線の端部における出力の損失は、ビームの出力
又は開口絞りの後面から反射する光を電気的に検出する
ことにより、及びレーザダイオードへの供給電流を調節
することにより補償して、一定の出力を維持することが
できる。
【0053】図11には別のアプローチが示されてお
り、このアプローチでは、開口絞り38がレンズ36と
レーザダイオード32との間の点で静止して保持され、
合焦レンズ36のみが往復変位される。レンズ36が光
軸130から変位しているときには、レーザビームがレ
ンズ36の中心を通らないため、偏向すなわち走査角A
が増幅される。光軸130から外れてレンズ36を通る
光は光学的収差が大きいけれども、バーコード読取りへ
の適用にとって重大ではないことが判明している。
【0054】移動構造体、すなわち、レンズ単独、レン
ズと開口絞りとを一緒にしたもの、レンズと、開口絞り
と、ダイオードとを連帯させたもの、及びレンズと、開
口絞りと、ダイオードと、光検出器とを連帯させたもの
のマスが小さいと、装置を低出力用の共振(resonance)
で、並びに共振のない状態で作動させることができる。
移動構造体のマスが小さいことにより、40回/秒以上
のオーダの非常に高速の走査速度が得られる。
【0055】図12及び図13の実施例では、対物レン
ズは発光器の前方で或る弧の範囲に亘って横方向に往復
移動する。可撓性支持構造体は、発光器の前方で対物レ
ンズを移動可能に取り付ける。好ましい形態において
は、可撓性支持構造体は2枚のマイラーフィルムストリ
ップで構成するが、他の可撓性エレメントを使用するこ
ともできる。2枚のマイラーフィルムストリップにより
形成された可撓性支持体は、発光器からの光に対して対
物レンズの横方向移動を可能にする。レンズは2枚のス
トリップの可動端部の間に取り付けられ、ストリップの
両端部は固定支持点(例えばスキャナのシャーシ)に取
り付けられている。従って、ストリップが撓むと、或る
弧に亘ってレンズを横方向に移動させる。対物レンズ
は、原動力に応答して横方向に往復移動される。発光器
により光が放射されている間に、対物レンズが或る弧に
亘って往復移動すると、光に表面(バーコードラベルを
支持する表面等)を走査させる。
【0056】図示の実施例では、永久磁石と電磁石との
組合せにより、組立体の振動が与えられる。図1〜図3
に関して説明したIMM形モータにおいては、固定位置
のコア及びコイルと、可動永久磁石との組合せにより復
元力が付与される。図12及び図13の実施例において
は、可撓性支持構造体が復元力を供給する。従って、永
久磁石が引きつけられる鋼のような材料からなる電磁石
用の重いコアを使用する必要がない。
【0057】図12及び図13をより詳細に参照すれ
ば、2片のマイラーフィルム215、217により支持
されたレンズホルダ213内に集光レンズ211が配置
されている。より詳しくは、各マイラーフィルムストリ
ップ215、217の可動前端部において、該ストリッ
プの縁部には円形のレンズホルダ213が取り付けられ
ている。これに対し、図7〜図11の実施例では、可撓
性ばねストリップの平らな側面にレンズホルダが連結さ
れている。マイラーストリップ215、217の反対側
の端部はシャーシ218に固定される。例えば、図12
には上下のクランプブロック207、205が示されて
いる。各ブロックの後面の少なくとも一部はシャーシ2
18に取り付けられる。ボルト206、204を緊締す
ると、可撓性マイラーストリップ215、217の端部
上にクランプブロック207、205を圧縮し、これら
のストリップの端部をシャーシ218に対して固定関係
に保持する。
【0058】2枚のマイラーストリップ215、217
の間でシャーシ218に取り付けられたばねボルト21
9は、このスキャナの発光器として機能するVLD23
2を支持している。レンズホルダ213の前部を貫通す
る開口238は、開口絞りとして機能する。図12及び
図13の実施例では、コア221がボビンを有してお
り、該ボビンの回りにはコイル223が捲回されてい
る。これらのコア及びコイルは、サイズ及び重量を最小
にすべく全体として同心状に配置される。レンズホルダ
213の前部には永久磁石225が接着されており、シ
ャーシ218に取り付けられたアーム240が、電磁石
のコイル223及びボビンコア221を、可動永久磁石
225に近接させて支持している。交流信号がコイルを
駆動する。コイル223により発生される磁界が、永久
磁石225に駆動力を加える。コイル223に供給され
る交流により永久磁石225が振動されると、集光レン
ズ211の後ろに取り付けられたVLD232からのレ
ーザビームが、集光レンズ211の往復移動により偏向
される。ビームの偏向角は、±20°の大きさにでき
る。
【0059】コア221は、前述のIMMにおけるよう
に必ずしも軟鋼で作る必要はない。コア221は任意の
適当な軽量材料で作ることができる。コイル223を通
って流れる電流が存在しないときは、2枚のマイラーフ
ィルムストリップ215、217の弾性により、対物集
光レンズ211がその中央休止位置に戻される(すなわ
ち、真っ直ぐ前方を向く)。
【0060】コイル223を通って電流が誘導される
と、コイル223の磁界と永久磁石225の磁界との間
の相互作用により、レンズ211と一緒に永久磁石22
5を釣合い位置から移動させる力が創出される。このよ
うな運動の結果として、永久磁石225及びレンズを休
止位置に戻そうとする各マイラーストリップによりばね
力がつくり出される。加える電流の極性を反転させる
と、磁力の方向が反転される。従って、コイル223に
加えられる電流が、正弦波のような周期的AC信号、パ
ルス信号、三角波等の形態をとる場合には、誘導磁力に
より永久磁石225及びこれと一緒に取り付けられた対
物集光レンズ211の振動運動が引き起こされる。マイ
ラーストリップ215、217は前後に曲がり、レンズ
211を1つの弧に亘って往復移動させる。弧の半径
は、レンズ211と、クランプブロック205、207
が最初にストリップ215、217の端部を保持する点
との間の距離に等しい。例えば図13の実施例におい
て、固定端すなわち曲率半径の中心は、クランプブロッ
ク205、207の前面に一致する。
【0061】図14及び図15は、図12及び図13に
示した一次元走査装置を論理的に更に発展させたミラー
レス二次元走査装置を示している。二次元スキャナにお
いては、図12及び図13に示した全組立体と同様に、
シャーシ318と可動レンズとの全組立体350も、マ
イラーストリップの別のストリップのような少なくとも
1つの可撓性支持体により移動可能に支持されている。
付加的な磁石/コイル組立体を使用して、単レンズ装置
を、第1組立体により作られる移動方向とは異なる第2
方向において前後に押す。二方向の往復移動がラスタ走
査パターンを形成する。
【0062】より詳しくは、図14及び図15の実施例
は、固定シャーシ410及び可動組立体350を有して
いる。可動組立体350は図12及び図13の全実施例
と本質的に同じであるが、可動組立体350はマイラー
フィルム415からなる可撓性ストリップに取り付けら
れている。対物集光レンズ311が、2片のマイラーフ
ィルム315、317により支持されたレンズホルダ3
13内に配置されている。レンズホルダ313は、スト
リップ315、317の前端部の縁部に取り付けられて
いる。マイラーストリップ315、317の反対側の端
部が可動組立体350のシャーシ318に固定されてい
る。マイラーストリップ315、317は、レンズ31
1が図14において左から右に向かって水平弧に沿って
往復移動できる方向に撓むように配向されている。2枚
のマイラーストリップ315、317の間でシャーシ3
18に取り付けられたばねボルト318が、このスキャ
ナの発光器として機能するVLD332を支持してい
る。
【0063】可動組立体350を支持するフィルムスト
リップ415は、図15で左から右に往復移動できる方
向に撓むように配向されている。フィルムストリップ4
15が撓むと全組立体350が短い弧に沿って回転し、
これにより、放射された光ビームを垂直方向に走査させ
る。コア321はボビンを有しており、該ボビンの回り
にはコイル323が捲回されている。これらのコア及び
コイルはサイズ及び重量が最小になるように全体として
同心状に配置されている。永久磁石325は、ホルダ3
13及び/又はマイラーフィルムストリップ317の前
部に接着されている。可動組立体350のシャーシ31
8に取り付けられたアーム340は、電磁石のコイル3
23及びボビンコア321を、可動永久磁石325に近
接した位置に支持している。コア321は任意の適当な
軽量材料で作ることができる。コイル323に電流が流
されないときは、可動組立体350内の2枚のマイラー
フィルムストリップ315、317の弾性により、集光
レンズ311をその水平な中央の休止位置に戻す(すな
わち真っ直ぐ前方に向ける)。
【0064】コイル323を通って電流が誘導される
と、コイル323と永久磁石325との間の相互作用に
より、対物集光レンズ311と一緒に永久磁石325を
その釣合い位置から水平方向に移動させる力が発生され
る。このような運動の結果、2枚のマイラーストリップ
315、317の各々によりばね力が形成され、このば
ね力は、永久磁石325及びレンズ311を休止位置に
戻そうとする。加えられる電流の極性を反転させると、
磁力の方向が反転する。従って、コイル323に加えら
れる電流が、正弦波のような周期的AC信号、パルス信
号、三角波等の形態をとる場合には、誘導磁力により、
永久磁石325及びこれと一緒に取り付けられた対物集
光レンズ311が、図14で左から右へと水平方向に振
動される。マイラーストリップ315、317は前後に
曲がり、レンズ311を1つの弧に沿って往復移動させ
る。
【0065】コア421もボビンを有しており、該ボビ
ンの回りにはコイル423が捲回されている。これらの
コア及びコイルはサイズ及び重量が最小になるように全
体として同心状に配置されている。永久磁石425は、
可動組立体350のシャーシ318の後部に接着されて
いる。固定位置シャーシ410は、電磁石のコイル42
3及びボビンコア421を可動永久磁石425に近接し
て支持する。
【0066】コア421は任意の適当な軽量材料で作る
ことができる。コイル423を通って流れる電流が存在
しないときは、マイラーフィルムストリップ415の弾
性により、組立体350がその休止位置(図15に示す
ような垂直位置)に戻される。コイル423を通って電
流が誘導されると、コイル423の磁界と永久磁石42
5の磁界との間の相互作用により、組立体350と一緒
に永久磁石425を釣合い位置からボビン及びコイルに
向かう方向又は離れる方向に移動させる力が創出され
る。このような運動の結果として、永久磁石425及び
組立体350を垂直休止位置に戻そうとするマイラース
トリップによりばね力が作り出される。加える電流の極
性を反転させると、磁力の方向が反転される。従って、
コイル423に加えられる電流が、正弦波のような周期
的AC信号、パルス信号、三角波等の形態をとる場合に
は、誘導磁力により、永久磁石425及びこれと一緒に
取り付けられた対物集光レンズ311が、可動組立体3
50内で図15の前後方向に振動運動される。
【0067】図16及び図17は、レーザビームが平面
上のバーコード記号上を走査するときのビームスポット
の変化の自動補正効果を示すものである。VLDは、対
物レンズの光軸に沿って又は平行に光ビームを放射す
る。レンズは、レンズから一定距離だけ後方の位置に光
ビームを合焦させる。VLDからのビームがレンズ開口
内に維持される限り、レンズの移動によるレンズの光軸
のあらゆる運動により、合焦ビーム及びその焦点の対応
する運動が生じる。従って、図4〜図11の実施例によ
り与えられるレンズの平面運動により、例えばバーコー
ドのような情報面上の合焦ビームの平面走査が行われ
る。図12〜図15の実施例におけるレンズの弧状運動
により、図18及び図19に示すような湾曲走査視界が
作られる。
【0068】レーザは、レーザビームと呼ばれる幅狭の
放射コアを放射する。ビームの断面は、レーザビームが
伝搬するとき、より詳しくはレンズによりレーザビーム
が合焦された後に変化する。最小の断面位置は「ビーム
ウエスト」と呼ばれ、焦点に生じる。バーコードの読取
りのような走査に適用する場合に、走査面上のビームの
スポットサイズを、走査される情報の全長に亘って実質
的に一定に維持することが重要である。スポットサイズ
が変化すると、光検出器により検出される光反射の強度
も変化し、これにより、走査した情報が変化するため反
射変化の正確な検出が妨げられる。また、スポットサイ
ズの変化により性能が低下し且つ読取り誤差が生じる。
【0069】図4〜図11の実施例により行われる平面
走査は、走査面の長さに亘って本質的に一定のビームス
ポットサイズを維持する。例えば、走査面が、レンズか
らその焦点距離だけ間隔を隔てられると、ビームウエス
トが走査面に表れ、レンズが移動するときに、走査の間
中、ウエストが走査面上に留まる。しかしながら、湾曲
走査視界を形成する走査は、走査される情報面の平面の
内外に移動するビームの焦点及びウエストを引き起こ
す。この結果、ビームが走査面に衝突する点でのビーム
の直径が走査に沿って変化する。また、ビームが走査の
外端部に近づくとき、ビームは大きな角度で走査面に衝
突するので、衝突スポットが長くなる。
【0070】例えば、図16に示す走査を考察すると、
レンズの焦点距離はビームウエストの湾曲走査視界の半
径になり、「Z」はビームウエストと情報平面との間の
距離を表す。走査の外端部では、ウエストは情報平面の
前方にあり、ビームの幅広の非合焦部分が大きな角度で
情報面に衝突する。従って、衝突スポットは大きい。走
査の中心では、焦点及びウエストは情報面の後ろに位置
する。この場合にも、実際には焦点の甘いビームが情報
面に衝突する。一般に、中心におけるZは、走査の端部
におけるZより短く、このため中心の方が衝突スポット
が小さい。しかしながら、中心位置のスポットは、ウエ
スト自体の衝突により形成されるスポットより依然とし
て大きい。ウエストは、走査の中心と各端部との間の位
置で情報面を通る。これらの位置では衝突スポットが最
小になる。図17のグラフに示すように、弧状走査視界
は、走査の中心から各端部にかけて、スポットサイズが
大きく変化する。
【0071】スポットサイズの変化を小さくするため現
在提案されていることは、レーザビームが情報の端部を
走査するときにZ=0となるように、レンズの焦点距離
及び偏向角、及びレンズと情報面との間の間隔を選択す
ることにより自動補償をすることである。図18に示す
ように、そのように補償された走査により、中心位置に
は、次式により与えられる面積をもつスポットが形成さ
れるであろう。
【0072】 (d1 =直径) 走査情報の中心位置と一端との間の走査位置1において
は、スポットの面積は、 となり、走査情報の端部(ここではZ=0である)にお
いては、スポットの面積は、 となる。なぜならば、走査中は0<θ2 <θ3 、 cosθ
3 < cosθ2 <1、及び1/ cosθ3 >1/ cosθ2
1であり、d1 >d2 >d3 だからである。従って、レ
ーザビームのパラメータを適正に選択するならば、これ
らの2つのファクタが補償する。換言すれば、ダイオー
ドがその極端角度位置にあるとき、レーザビームは、そ
のウエストが目標平面に位置する。上記ビーム面積の式
から分かるように、移動によるビーム直径(分子)の変
化は、分母(cos θ)の変化により部分的に補償され、
従って、図19のグラフに示すように、スポットサイズ
を比較的一定に維持する。
【0073】図20及び図21は本発明の別の実施例を
示すものであり、この実施例は、図12及び図13に示
す実施例と同様なものである。しかしながら、図20及
び図21の実施例はよりコンパクトな取付け構造を有す
る。この実施例では、2枚のアルミニウム板542a、
542bからなるレーザホルダ542内にレーザダイオ
ード532が取り付けられている。アルミニウム板54
2a、542bは、ねじ543a、543bによりダイ
オード532の回りで一体にクランプされている。ねじ
543a、543bはまた、板542a、542bの間
にマイラーフィルム515、517をクランプしてい
る。この結果、1対のクランプ板542a、542b
は、可撓性のある両マイラーストリップ515、517
の固定端及びレーザダイオード532を保持している。
レンズホルダ513はマイラーフィルム515、517
の対向端部に接着されている。レンズホルダ513はプ
ラスチックレンズ511を支持している。レンズホルダ
513を貫通している開口538は、開口絞りとして機
能する。
【0074】マイラーフィルム517はまた、該マイラ
ーフィルム517及び/又はレンズホルダ513の前端
部に接着された永久磁石525をも支持している。シャ
ーシ540上には軟鉄コア521が植立されており、該
コア521はコイル523が巻回されるボビンとして機
能する。交流電力を加える間にコイル523により形成
される磁界により、永久磁石525には振動力が付与さ
れる。この振動力により、永久磁石525、レンズ51
1及びレンズホルダ513が、レーザホルダ542によ
り保持されたレーザダイオード532に対して往復移動
される。
【0075】プラスチック光学系は、レーザビームの照
射による温度変化に対して敏感である。しかしながら、
図20及び図21の構造においては、プラスチック光学
系は、レーザビームが照射されているときはいつでもフ
ァンのように移動し、この移動により、熱がレーザビー
ムから空気に消散される。レーザビームの経路を横切っ
て横方向に振動できるようにレンズ511を支持するマ
イラーフィルムのような可撓性フィルムストリップを用
いた本発明の種々の実施例においては、大きな開口絞り
(1.5 mm)が使用される。大きな開口絞りは、ビームト
ランケーションの変動が走査モジュールの処理能力(ス
ループット)に与える影響を低減する。より詳しくは、
大きな開口絞りは、各走査の両端部において0.8 mWのレ
ーザ出力を保証する。小さな開口絞りは作動範囲を増大
させるけれども、電子任号の信号対雑音(S/N)比の
低下を招く。このような実施例に単一検出器を使用(例
えば、図29〜図31参照)すると、走査モジュールを
用いた光学式リーダの性能も制限される。作動範囲は、
より複雑な受光構造を用いることにより増大される。
【0076】レーザビームの経路を横切って横方向に振
動できるようにレンズを支持するマイラーフィルムのよ
うな可撓性フィルムストリップを用いた本発明の種々の
実施例の性能を決定するため、多数の実験及び詳細な光
学的分析を行った。これらの実験及び分析から、次のよ
うな多数の観察が引き出された。光学的性能を向上させ
るため、開口絞りは、レンズと共に往復移動されるレン
ズホルダの一部として形成するのではなく、固定位置に
移動しなければならない。この構造の1つの長所は、レ
ンズホルダのマスが小さくなることである。図22は、
固定開口絞りを用いた第1実施例を示す。
【0077】図22の実施例は図13に示した実施例と
本質的に同じである。しかしながら、レンズホルダ51
3′はその前側の全体が開放しており、開口絞りが形成
されるプレートは設けられていない。図22の実施例に
おいては、可動レンズ及びレンズホルダの前方にプレー
ト239が固定して取り付けられている。例えば、電磁
石のボビンによりプレート239を支持してもよい。こ
の走査モジュールの開口絞り238′は固定プレート2
39を貫通して形成されている。
【0078】光学的分析によれば、集光レンズは、15
mmの直径及び4mmの中心厚さを有する厚いレンズであ
る。このレンズのマスは1g より大きい。マイラーフィ
ルムストリップモータの長さは0.620 から1.1 インチ
(約15.7〜27.9mm)に増大するので、走査モジュールの
リニア寸法は40%増大する。レーザ放射照度のプロフ
ァイル及び開口のピークは光軸上(オンアクシス)に留
まるけれども、図22の実施例は、cos4θの法則により
依然として処理能力に22%の変動を呈する。
【0079】開口絞りの孔径が小さくなると、結果とし
て生じるオンアクシス収差は小さくなるけれども、非点
収差のようなオフアクシス収差は大きくなる。これらの
収差をバランスさせるには、何らかの非球面ファクタを
導入しなければならない。処理能力の残留変動をなくす
ため、図23に示すようにレンズの後ろに固定開口(固
定開口絞り)を配置できる。図23の実施例は、開口が
形成されたプレート239′がレーザダイオードとレン
ズとの間の固定位置に配置されている点を除き、図22
の実施例と同じである。
【0080】図23に示す構造では、入射レーザビーム
のピーク放射照度及び開口中心は、振動レンズの位置の
如何に係わらず常に同じ軸線(光軸)上にある。従っ
て、処理能力は一定になり且つ固定サイズの円形開口に
より捕捉できる最大値を達成する。可撓性フィルムスト
リップを用いた各実施例においては、集光レンズをフレ
ネルレンズにすることもできる。フレネルレンズは一般
に小さく、従って、加えられた電磁力に応答して移動で
きる小さなマスを有する。可動対物レンズとして、他の
マイクロオプティックレンズを使用することもできる。
【0081】図24〜図26は本発明の更に別の実施例
の断面図であり、この実施例では、レンズ、駆動磁石組
立体及びレーザダイオードの全てが共通軸線上に配置さ
れており且つ可撓性部材がレーザダイオードを支持して
いる。サイズを非常に小型化できるため、この形式の構
造を用いるモジュールを非常に制限された空間環境内に
配置することが可能になる。
【0082】図24に示されたモジュールは、電磁コイ
ル623と、可視レーザダイオードすなわちVLD63
2と、永久リング磁石625と、集光レンズ611と、
可撓性部材615と、孔638を備えたレンズホルダ6
13とを有している。可撓性部材は、マイラー又はカプ
タン等のプラスチックからなる平ストリップ、又は非磁
性金属(例えばベリリウム−銅合金)からなる平ストリ
ップである。可撓性部材615は、コイル623が巻回
されたボビン621の前部に取り付けられている。可撓
性部材615は、該部材615の中央に取り付けられた
円筒状の永久磁石625を支持している。この永久磁石
625は、その中央部に小型VLD632を支持してい
る。レンズホルダ613はコイル623の前部の近くに
取り付けられており、ばねを介してコイルボビン621
に連結されている。
【0083】図示のように、レンズホルダ613は2片
(ツーピース)構造を有している。前方の片はレンズ6
11を支持し、後方の片はボビン621に連結されてい
る。ホルダ613の2つの片はサイズが異なっており、
例えば摺動構造又は螺合構造により一方の片を他方の片
内に入れ子式に嵌入できる。これらの2片を入れ子式に
一体化すると、レンズ611とVLD632との間の距
離を小さくできる。これはまた、モジュールの前方の距
離(レンズ611がVLD632からの光を合焦させる
距離)を変化させる。特定の走査用例に合うようにモジ
ュールの焦点を調節するには、モジュールがこの前方の
所望の距離にレーザビームを合焦させるまで、技術者
が、ばねにより付与される伸長力に抗して、ホルダの2
つの片を入れ子式に移動させる。次に、技術者は、例え
ばホルダ613の2片の間に透明接着剤を射出するか、
2片を一体に融着することにより、これらの2片を固定
する。
【0084】円筒状永久磁石625は、そのN極とS極
との間の軸線がコイルの軸線に対して垂直になるように
整合される。例えば、磁石625の軸線は図24の平面
に対して垂直にすることができる。コイル623に電流
を流して磁界を生じさせると、該コイルの磁界と円筒状
永久磁石625の磁界との相互作用により、磁石625
の軸線とコイル623の軸線とを整合させるトルクが生
じる。このトルクにより、可視レーザダイオード632
を支持する可撓性部材615が捩じられて、戻り力が発
生する。コイル623に供給される電流がAC電流の場
合には、電流の変化のために、コイルにより発生される
磁界が変化する。これらの変化は、可撓性部材による戻
り力と協働してレーザダイオード632を振動させる。
振動するVLD632からのレーザビームは、レンズを
通過した後、走査線を形成する。磁石625の軸線が図
24の平面に対して垂直な場合には、この結果として得
られる走査線は該平面に入り且つ該平面から出て通過す
る。
【0085】図25及び図26の実施例は、図24の上
記実施例と同様のものである。しかしながら、図25の
実施例では、プラスチック(又は金属)の可撓性部材6
15′は、ボビン621′の後部に取り付けられてい
る。図26の実施例では、図24の実施例と同様に、プ
ラスチック(又は金属)の可撓性部材615が、周囲に
コイル623が巻回されたボビン621の前部に取り付
けられている。可撓性部材615は、該可撓性部材の中
央に取り付けられたリング部材625′を支持してい
る。しかしながら、図26の実施例では、小型VLD6
32を支持するリング625′は磁石でも、磁石でなく
てもよい。小型VLD632の後部には、円筒状磁石6
25″が取り付けられている。
【0086】図24〜図26に示す実施例と同様な実施
例において、可撓性部材、ダイオード及び永久磁石につ
いて他の構成にすることもできる。例えば、可撓性部材
の一方の側に円筒状磁石を取り付け、他方の側にレーザ
ダイオードを取り付けることもできる。他の構成とし
て、磁石に対向するようにして可撓性部材に取り付けら
れたレーザダイオード組立体を設けることができる。
【0087】図24〜図26に示すような全ての実施例
において、単一の可撓性ストリップの代わりに二重可撓
性部材又は十字形(クロス)可撓性部材を用いることが
できる。図27は、図1の実施例と同様な本発明の実施
例を示す。しかしながら、図27の実施例では、可視レ
ーザダイオード(VLD)11へのリードワイヤ接続を
形成すべく、ワイヤリード線が、しばしば「フレックス
ケーブル」と呼ばれている平らな可撓性マルチワイヤケ
ーブル15′に置換されている。一般に、「フレックス
ケーブル」は、ワイヤが埋入されたカプタン材料からな
る平ストリップで構成できる。可撓性のあるマルチワイ
ヤケーブル15′は、レーザダイオードの振動中の反復
撓みによる破壊を受け難い耐久性のある接続部を形成し
ている。また、マルチワイヤケーブルは、装置の作動に
必要な復帰力の一部又は全部を与える。
【0088】マルチワイヤケーブルは任意の芯線数に形
成でき、一般に可撓性のある平ワイヤケーブルからな
る。構造が充分な可撓性を与えるものである限り、可撓
性のある他の任意のワイヤケーブルを使用できる。ま
た、図28は可撓性のある平ワイヤケーブルを用いたビ
ームスキャナモジュールの一実施例を示し、図29は、
このビームスキャナモジュールを組み込んだ手持ち形バ
ーコードリーダを示している。図29に示す手持ち形装
置は手持ち形ハウジングを有しており、該ハウジングに
は、米国特許第4,496,831 号に開示されたものと同様な
軽量、高速の小型走査モータ1220が収容されてい
る。このバーコードリーダでは、ハウジング1250
は、懐中電灯又はボールペンのハウジングのように円筒
状である。走査モジュール及び関連電子部品のサイズが
小さいため、ハウジング1250は1インチ(約2.5 c
m)以下の直径にできる。
【0089】ベース1214は走査モータ1220を支
持している。プリント回路板1248はトリガ1260
の押下げにより作動されるスイッチ1262と、レーザ
の操作及びモータ作動の制御に必要な駆動信号を与える
制御回路1224とを支持している。モータ1220の
出力軸1222は、回路板1248の開口を通って延び
ている。モータ1220は、出力軸1222が延びてい
る軸線の回りの各方向に360°以下の弧の長さで、出
力軸1222を周方向に交互に反復駆動する。米国特許
第4,496,831 号には、モータ1220及びその関連制御
回路1224の構造、機能及び作動の詳細が示されてい
る。
【0090】モータ1220の軸1222の端部にはU
形又は円形の支持構造体1226が取り付けられてい
る。例えば、図28には、レーザ発光器(レーザエミッ
タ)及び光学組立体1228を包囲する円形支持体12
26′が示されている。可撓性のある平ワイヤケーブル
1215は、レーザ発光器及び光学組立体1228と回
路板1248とを電気的に接続している。
【0091】図29の光学式リーダにおいては、U形構
造体1226がレーザ発光器及び光学組立体1228を
支持している。モータ1220が出力軸1222を周方
向に交互に駆動するので、サブ組立体1228及び支持
構造体1226は連帯的に振動し且つ軸1222と共に
回転する。サブ組立体1228は、長い中空チューブ1
230と、該チューブ1230の一方の軸線方向端部領
域に固定されたレーザダイオード1232と、チューブ
1230の反対側の端部領域に取り付けられたレンズバ
レル1234とを有している。レンズバレルは合焦レン
ズ(図示せず)を収容している。必要ならば、レンズバ
レルに、ビーム直径及びこれによりスキャナの有効検出
スポットを形成する開口絞りを設けることができる。合
焦レンズは平凸レンズが好ましいけれども、球面レン
ズ、凸レンズ又は円柱レンズでもよい。米国特許第4,81
6,660 号には、サブ組立体1228が詳細に説明されて
いる。サブ組立体1228の固体レーザダイオード12
32は、非可視光範囲又は可視光範囲の入射レーザビー
ムを発生する。レンズは、ビーム断面すなわちビームス
ポットが、ハウジング1250に対する作動範囲内の距
離において或るウエストサイズをもつようにレーザビー
ムを合焦させる。合焦ビームは光路Aに沿って窓125
2を通る。軸1222が交互に反復振動する間、支持体
1226及びサブ組立体1228が同時に振動するの
で、ビームスポットは、符号化情報すなわちバーコード
記号を横切って弧状にスイープする。
【0092】バーコード記号から反射された光の一部
は、窓を通り、戻り光路Bに沿って光検出器1244に
戻る。光検出器1244は、反射されたレーザ光の戻り
部分の変化する強度を検出し、この検出した変化する光
の強度を表す電気アナログ信号を発生する。図示の実施
例では光検出器1246が回路板1246上に静止して
取り付けられているけれども、支持構造体1226上に
取り付けて、レーザ/光学サブ組立体1228と共に振
動するように構成することもできる。
【0093】回路板1246の両側に配置されたプリン
ト回路板1248、1250は、アナログ電気信号をデ
ジタルパルス信号に変換し且つ走査されたバーコード記
号を表すデータをデジタルパルス信号から引き出すため
の信号処理回路1252及びマイクロプロセッサ回路1
253を有している。信号処理回路及びマイクロプロセ
ッサは、マルチワイヤケーブル1254により電気的に
接続されている。別の構成として、モータ1220及び
レーザダイオード1232の作動を制御する制御回路に
加え、プリント回路板1248には、信号処理回路及び
マイクロプロセッサ制御回路を設けることもできる。ハ
ウジング1250の後部に配置されるバッテリパック1
258が、手持ち形バーコードスキャナの走査モータ及
び全ての回路に電力を供給する。
【0094】円筒状の手持ち形スキャナを用いて符号化
情報を走査するには、ユーザは、スキャナの先端部を情
報に向け、トリガボタン1260を付勢する。レーザダ
イオード1232が、符号化情報を走査するビームを放
射し、光検出器1244が、あらゆる走査記号を表すア
ナログ信号を出力する。信号処理回路1252内に設け
られたデジタイザは、アナログ信号を処理してパルス信
号を形成する(パルスの幅及び間隔は、バーの幅及びバ
ー同士の間隔に一致する)。デジタイザからのパルス信
号は、復号のためにマイクロプロセッサ1253に入力
される。マイクロプロセッサのデコーダは、先ず、デジ
タイザからの信号のパルス幅及び間隔を決定し、次にこ
れらの幅及び間隔を分析して、適合バーコードメッセー
ジを見い出し且つ復号化する。一般にケーブルは、復号
化された文字をデジタルデータを、関連するコンピュー
タ又は端末機器(図示せず)に伝達する。
【0095】図30及び図31には、バーコードを読み
取るためのガン形移動スポット光学式スキャナが示され
ている。図30に示すバージョンは図13の実施例と同
じ走査モジュールを使用し、図31に示すバージョンは
図25の実施例と同じ走査モジュール1159′を使用
している。これらの図面に示すように、バーコードリー
ダユニット1100は、ピストルグリップ1153を備
えたガンの形状をなす軽量プラスチックハウジング11
55を有している。ユーザは、トリガスイッチ1154
を付勢することにより、走査モジュール1159又は1
159′から光ビーム1151を放射させる。ガン形ハ
ウジング内には、光ビーム1151を放射する走査モジ
ュール1159又は1159′と、反射された光115
2を検出する光検出器1158とを収容している。ピス
トルグリップ1153内に取り付けられるバッテリ11
62は、手持ち形スキャナユニット1100のあらゆる
電気部品に電力を供給する。
【0096】プリント回路板1161は、ハウジング1
155の後部の近くに取り付けられている。プリント回
路板1161は、走査モジュール1159、1159′
のレーザダイオード及びコイルを駆動する信号を発生す
る制御回路1124を収容している。プリント回路板1
161はまた、アナログ電気信号をデジタルパルス信号
に変換し且つ走査されたバーコード信号を表すデータを
デジタルパルス信号から引き出すための信号処理回路1
126及びマイクロプロセッサ回路1140を収容して
いる。
【0097】ハウジング1155の前端部に設けられた
光伝達窓1156は、放射光ビームが出ていくこと、及
び記号1170から反射された光1152が入ってくる
ことを許容する。バーコードリーダ1100は、ユーザ
が、バーコードリーダ1100とバーコード記号117
0との間に一定の空間が形成される位置からガン形装置
をバーコード記号に向けるように設計されている。記号
が形成されている表面にリーダ1100の前部が触れる
ことはない。その代わりに、走査モジュール1159又
は1159′を作動して、記号を横切ってビームを走査
させる。
【0098】一般に、走査モジュール1159又は11
59′内のダイオードからの光はスペクトルの可視光部
分である。この結果、ユーザは、記号1170が形成さ
れている表面を横切ってビームが走査するとき、モジュ
ール内の光源からの光を見ることができる。ユーザは、
リーダ1100を正確に記号1170に向けるのにこの
可視光を利用する。
【0099】リーダ1100はポータブルコンピュータ
端末として機能させることもでき、このような実施例に
は、米国特許第4,409,470 号に開示されているようなキ
ーボード1148及びディスプレイ1149を設けるこ
とができる。図29〜図31には、本願に開示した走査
モジュールの3つの実施例を組み込んだ、バーコードを
読み取るための移動スポット光学式スキャナの2つの異
なる構造が示されている。本願に開示した種々の走査モ
ジュールは、本願に開示した構造又は広範囲の他の光学
式スキャナ構造で使用することができる。
【0100】本発明によるミラーレススキャナは、特別
小さく軽量で耐久性に優れた光学式スキャナを提供でき
ることは明らかである。焦点距離、偏向角及びレンズと
情報面との間の距離を適当に選択することにより、対物
レンズの走査がビームのスポットサイズの変化を自動的
に補償できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光器が往復移動する本発明のミラーレススキ
ャナの第1実施例を示す斜視図である。
【図2】発光器の振動の回転弧及び光が放射される方向
を示すグラフである。
【図3】光検出器も往復移動する本発明のミラーレスス
キャナの第2実施例を示す斜視図である。
【図4】本発明によるミラーレススキャナ装置の他の実
施例を示す側面図である。
【図5】図4の5−5線に沿う断面図である。
【図6】図4及び図5の実施例に使用する他のばねを示
す断面図である。
【図7】本発明によるミラーレススキャナ装置の他の実
施例を示す平面図である。
【図8】図7の実施例の端面図である。
【図9】図7の9−9線に沿う断面図である。
【図10】本発明によるミラーレススキャナ装置の他の
実施例を示す図9と同様な断面図である。
【図11】本発明によるミラーレススキャナ装置の更に
他の実施例を示す図9と同様な断面図である。
【図12】ビーム走査を行うべく、一定の弧に沿って対
物レンズを往復移動させる本発明の実施例を示す正面図
である。
【図13】図12のA−A線に沿う断面図である。
【図14】二次元走査を行う本発明の実施例を示す正面
図である。
【図15】図14のA−A線に沿う断面図である。
【図16】湾曲走査視界及び該視界が走査に沿う種々の
位置での実スポットサイズに与える効果を示す図面であ
る。
【図17】図16に示した走査視界の右半部についての
走査線に対するスポットサイズの変化を示すグラフであ
る。
【図18】平面上のバーコード記号上をレーザビームが
走査するときの、湾曲走査視界及び変化するビームスポ
ットサイズの自動補償の効果を示す図面である。
【図19】図18に示した走査視界の右半部についての
走査線に対するスポットサイズの変化を示すグラフであ
る。
【図20】ビーム走査を行うべく、一定の弧に沿って対
物レンズを往復移動させる、図12及び図13の実施例
と同様な本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図21】図20のA−A線に沿う断面図である。
【図22】固定開口を用いた図13の実施例と同様な本
発明の実施例を示す断面図である。
【図23】固定開口を用いた図13の実施例と同様な本
発明の実施例を示す断面図である。
【図24】本発明の更に別の実施例を示す断面図であ
る。
【図25】本発明の更に別の実施例を示す断面図であ
る。
【図26】本発明の更に別の実施例を示す断面図であ
る。
【図27】レーザダイオードへのリードワイヤ接続を与
える可撓性平ワイヤケーブルを用いた、図1の実施例と
同様な本発明の実施例を示す斜視図である。
【図28】レーザダイオードへのリードワイヤ接続を与
える可撓性平ワイヤケーブルを用いた本発明の他の実施
例を示す斜視図である。
【図29】本発明の走査モジュールの選択された一実施
例を組み込んだ、バーコードを読み取るための移動スポ
ット光学式スキャナを示す図面である。
【図30】本発明の走査モジュールの選択された一実施
例を組み込んだ、バーコードを読み取るための移動スポ
ット光学式スキャナを示す図面である。
【図31】本発明の走査モジュールの選択された一実施
例を組み込んだ、バーコードを読み取るための移動スポ
ット光学式スキャナを示す図面である。
【符号の説明】
1 ミラーレス走査ユニット 10 移動組立体 11 VLD(発光器) 15 ワイヤ 15′ 可撓性マルチワイヤケーブル 21 コア 23 コイル 31 フォトダイオード 31′ フォトダイオード 36 合焦レンズ 38 開口絞り 128 ホルダ 132 永久磁石ケーシング 134 ダイアフラム懸架ばね 136 ダイアフラム懸架ばね 142 スパイダばね 211 集光レンズ 215 マイラーフィルム 232 VLD 311 対物集光レンズ 350 可動レンズ組立体 515 マイラーフィルム 525 永久磁石 538 開口 613 レンズホルダ 615 可撓性部材 632 可視レーザダイオード 625 永久リング磁石(円筒状永久磁石) 1100 バーコードリーダユニット 1124 制御回路 1126 信号処理回路 1154 トリガスイッチ 1158 光検出器 1159 走査モジュール 1161 プリント回路板 1170 記号 1215 平ワイヤケーブル 1220 小型走査モータ 1250 ハウジング 1253 マイクロプロセッサ回路 1254 マルチワイヤケーブル 1258 バッテリパック 1260 トリガ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェローム スウォーツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 オールド フィールド クレイン ネッ ク ロード 19 (72)発明者 ボリス メトリツキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック アコーン レー ン 23 (72)発明者 ジョセフ カッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11790 ストーニー ブルック ハーロック メ ドー ドライヴ サウス 12 (72)発明者 アスクロッド ストラティエンコ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11772 パーチョーグ ブルック ストリート 15 アパートメント 3 (72)発明者 ハル チャリック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11733 イースト シトーケット アービー レ ーン 31

Claims (64)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前部から光を放射する発光器と、 該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
    レンズと、 該対物レンズを発光器の前方に移動可能に取り付ける可
    撓性部材とを有しており、該可撓性部材が発光器からの
    光に対して対物レンズの横方向移動を可能にし、 光により前記表面を走査すべく、発光器による光の放射
    中に対物レンズを横方向に往復移動させる手段を更に有
    していることを特徴とするミラーレス光学式走査装置。
  2. 【請求項2】 前記可撓性部材が少なくとも1つの可撓
    性平ストリップを備えており、該可撓性ストリップの一
    端が固定位置に固定され、可撓性ストリップの可動端の
    縁部には対物レンズが取り付けられていることを特徴と
    する請求項1に記載のミラーレス光学式走査装置。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも1つの可撓性ストリップ
    がマイラーの平ストリップからなることを特徴とする請
    求項2に記載のミラーレス光学式走査装置。
  4. 【請求項4】 前記少なくとも1つの可撓性ストリップ
    が、対物レンズの両側に連結された2つの可撓性ストリ
    ップからなることを特徴とする請求項2に記載のミラー
    レス光学式走査装置。
  5. 【請求項5】 前記発光器が2つの可撓性ストリップの
    間に取り付けられた可視レーザダイオードであることを
    特徴とする請求項4に記載のミラーレス光学式走査装
    置。
  6. 【請求項6】 前記対物レンズが集光レンズからなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のミラーレス光学式走査
    装置。
  7. 【請求項7】 前記対物レンズがフレネルレンズからな
    ることを特徴とする請求項1に記載のミラーレス光学式
    走査装置。
  8. 【請求項8】 前記対物レンズを横方向に移動させる手
    段が、 可撓性部材により移動可能に取り付けられた対物レンズ
    に固定連結された永久磁石と、 該永久磁石に近接した固定位置に保持された電磁石とを
    備えており、該電磁石に交流信号を加えると、永久磁石
    に作用する磁界を形成して対物レンズを振動させること
    を特徴とする請求項1に記載のミラーレス光学式走査装
    置。
  9. 【請求項9】 前記可撓性部材及び対物レンズが往復移
    動できるように取り付ける屈曲可能手段を有しており、
    該屈曲可能手段による横方向移動は第1方向にあり、屈
    曲可能手段により与えられる往復移動は前記第1方向と
    は異なる第2方向にあり、 光が前記表面を二次元に横切って走査するように、対物
    レンズを第2方向に往復移動させる手段を更に有してい
    ることを特徴とする請求項1に記載のミラーレス光学式
    走査装置。
  10. 【請求項10】 前記対物レンズを第2方向に往復移動
    させる手段が、 屈曲可能手段に固定的に連結された永久磁石と、 該永久磁石に近接した固定位置に保持された電磁石とを
    備えており、該電磁石に交流信号を加えると、永久磁石
    に作用する磁界を形成して屈曲可能手段及び対物レンズ
    を第2方向に往復移動させることを特徴とする請求項9
    に記載のミラーレス光学式走査装置。
  11. 【請求項11】 前記発光器が、第2方向に往復移動す
    るように、屈曲可能手段に固定連結されていることを特
    徴とする請求項10に記載のミラーレス光学式走査装
    置。
  12. 【請求項12】 前記可撓性手段及び屈曲可能手段の各
    々が少なくとも1つの可撓性ストリップからなることを
    特徴とする請求項10に記載のミラーレス光学式走査装
    置。
  13. 【請求項13】 前記可撓性手段及び屈曲可能手段の少
    なくとも1つの可撓性ストリップがマイラーの平ストリ
    ップからなることを特徴とする請求項12に記載のミラ
    ーレス光学式走査装置。
  14. 【請求項14】 開口絞りを形成する手段を更に有して
    おり、該開口絞り形成手段が、走査すべき表面に衝突す
    る前記発光器からの光量を制限することを特徴とする請
    求項1に記載のミラーレス光学式走査装置。
  15. 【請求項15】 前記開口絞り形成手段が、対物レンズ
    を移動可能に取り付ける可撓性部材に取り付けられた孔
    からなり、該孔が対物レンズと一緒に往復移動すること
    を特徴とする請求項14に記載のミラーレス光学式走査
    装置。
  16. 【請求項16】 前記孔が、対物レンズの前方の位置に
    おいて、対物レンズを移動可能に取り付ける可撓性部材
    に取り付けられていることを特徴とする請求項15に記
    載のミラーレス光学式走査装置。
  17. 【請求項17】 前記開口絞り形成手段が、発光器に対
    する固定位置に取り付けられた孔からなることを特徴と
    する請求項14に記載のミラーレス光学式走査装置。
  18. 【請求項18】 前記孔の固定位置が対物レンズの前方
    にあることを特徴とする請求項17に記載のミラーレス
    光学式走査装置。
  19. 【請求項19】 前記孔の固定位置が発光器の前方と対
    物レンズとの間にあることを特徴とする請求項17に記
    載のミラーレス光学式走査装置。
  20. 【請求項20】 光を放射し且つ該光を1つの表面を横
    切って走査させる光学式走査装置において、 該走査装置の少なくとも1つの光学部品が往復移動でき
    るように前記光学部品を取り付ける少なくとも1つの可
    撓性ストリップと、 光が前記表面を横切って走査するように少なくとも1つ
    の光学部品を往復移動させる手段とを有していることを
    特徴とする光学式走査装置。
  21. 【請求項21】 前記少なくとも1つの光学部品がレン
    ズからなることを特徴とする請求項20に記載の光学式
    走査装置。
  22. 【請求項22】 前記レンズが集光レンズ又はフレネル
    レンズであることを特徴とする請求項21に記載の光学
    式走査装置。
  23. 【請求項23】 前記少なくとも1つの光学部品が発光
    器からなることを特徴とする請求項20に記載の光学式
    走査装置。
  24. 【請求項24】 前記発光器が可視レーザダイオードで
    あることを特徴とする請求項23に記載の光学式走査装
    置。
  25. 【請求項25】 1つの光軸を備えた対物レンズを更に
    有しており、 前記少なくとも1つの可撓性ストリップが該対物レンズ
    の光軸に沿う位置において発光器を支持しており、前記
    対物レンズが発光器からの光を合焦させ、 前記少なくとも1つの光学部品を横方向に移動させる手
    段が、 (i)前記発光器又は少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プに取り付けられた永久磁石と、 (ii)対物レンズの光軸の回りで同心状に配置された電
    磁石とを備えており、該電磁石が永久磁石に近接した固
    定位置に保持され、該電磁石に交流信号を加えると永久
    磁石に作用する磁界を形成して、前記少なくとも1つの
    可撓性ストリップに取り付けられた発光器を振動させる
    ことを特徴とする請求項23に記載の光学式走査装置。
  26. 【請求項26】 前記少なくとも1つの光学部品を横方
    向に移動させる手段が、 前記光学部品又は少なくとも1つの可撓性ストリップに
    取り付けられた永久磁石と、 永久磁石に近接した固定位置に保持された電磁石とを備
    えており、該電磁石に交流信号を加えると永久磁石に作
    用する磁界を形成して、前記少なくとも1つの可撓性ス
    トリップに取り付けられた少なくとも1つの光学部品を
    振動させることを特徴とする請求項20に記載の光学式
    走査装置。
  27. 【請求項27】 前記少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プがマイラーの平ストリップからなることを特徴とする
    請求項20に記載の光学式走査装置。
  28. 【請求項28】 前記少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プ及び少なくとも1つの光学部品が往復移動できるよう
    にこれらのストリップ及び光学部品を取り付ける少なく
    とも1つの可撓性ストリップを有しており、少なくとも
    1つの可撓性ストリップにより与えられる往復移動が第
    1方向にあり、少なくとも1つの第2可撓性ストリップ
    により与えられる往復移動が前記第1方向とは異なる第
    2方向にあり、 光が前記表面を二次元に横切って走査するように、前記
    少なくとも1つの第2光学部品を第2方向に横方向に移
    動させる手段を更に有していることを特徴とする請求項
    20に記載の光学式走査装置。
  29. 【請求項29】 前記少なくとも1つの光学部品を第2
    方向に横方向に移動させる手段が、 少なくとも1つの第2可撓性ストリップに固定連結され
    た永久磁石と、 永久磁石に近接した固定位置に保持された電磁石とを備
    えており、該電磁石に交流信号を加えると永久磁石に作
    用する磁界を形成して、前記少なくとも1つの第2可撓
    性ストリップに取り付けられた少なくとも1つの光学部
    品を往復移動させることを特徴とする請求項28に記載
    の光学式走査装置。
  30. 【請求項30】 前記少なくとも1つの光学部品がレン
    ズからなることを特徴とする請求項29に記載の光学式
    走査装置。
  31. 【請求項31】 発光器を有しており、該発光器が、第
    2方向に往復移動するように、少なくとも1つの第2可
    撓性ストリップに固定連結されていることを特徴とする
    請求項29に記載の光学式走査装置。
  32. 【請求項32】 前記少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プ及び少なくとも1つの第2可撓性ストリップの各々が
    マイラーの平ストリップからなることを特徴とする請求
    項29に記載の光学式走査装置。
  33. 【請求項33】 光学的符号化情報を光のビームが走査
    するときの光のビームのスポットサイズの変化を最小に
    すべく、自動補償により情報の目標走査をする方法にお
    いて、 光の平行ビームをつくる段階と、 該平行ビームを、対物レンズを通してウエストに合焦さ
    せる段階と、 合焦したビームのウエストが弧状の走査視界を通って走
    査するように、光の平行ビームに対して横方向に対物レ
    ンズを往復移動させる段階と、 光学的符号化情報を対物レンズから或る距離に位置決め
    して、前記弧状の走査視界を通る走査中に、光の合焦ビ
    ームのウエストが、光学的符号化情報の端部において、
    光学的符号化情報の平面を通り、合焦したビームウエス
    トが、弧状の走査視界の中央において光学的符号化情報
    の後ろに位置するようにする段階からなることを特徴と
    する走査方法。
  34. 【請求項34】 前記対物レンズを往復移動させる段階
    が、光の平行ビームの光路を横切る弧を通って対物レン
    ズを前後に移動させることからなることを特徴とする請
    求項33に記載の走査方法。
  35. 【請求項35】 前記平行ビームをウエストに合焦させ
    る段階が、平行ビームを対物レンズに通し、平行ビーム
    を対物レンズから或る距離にある焦点に合焦させること
    からなり、前記或る距離が前記対物レンズの焦点距離で
    あることを特徴とする請求項33に記載の走査方法。
  36. 【請求項36】 前記光学的符号化情報を位置決めする
    段階は、焦点が、光学的符号化情報の端部で光学的符号
    化情報の平面を通る対物レンズの偏向角において、レン
    ズと前記表面との間の光のビームの長さが対物レンズの
    焦点距離に等しくなるように、光学的符号化情報を位置
    決めすることからなることを特徴とする請求項35に記
    載の走査方法。
  37. 【請求項37】 発光器と、 該発光器からの光を、走査すべき表面上に合焦させる対
    物レンズと、 発光器を、対物レンズの光軸に沿う1つの位置に支持す
    る少なくとも1つの可撓性部材とを有しており、該可撓
    性部材が、対物レンズの光軸に対する発光器の往復移動
    を許容し、 対物レンズにより合焦された光に、前記表面の一部を横
    切って走査させるべく、発光器による光の放射中に、可
    撓性部材に支持された発光器を往復移動させる手段を更
    に有していることを特徴とするミラーレス光学式スキャ
    ナ。
  38. 【請求項38】 前記発光器を往復移動させる手段が、 (i)前記発光器に隣接して発光器又は可撓性部材に取
    り付けられた永久磁石と、 (ii)対物レンズの光軸の回りで同心状に配置された電
    磁石とを備えており、該電磁石が永久磁石に近接した固
    定位置に保持され、該電磁石に交流信号を加えると永久
    磁石に作用する磁界を形成して、可撓性部材に支持され
    た発光器を往復移動させることを特徴とする請求項37
    に記載のミラーレス光学式スキャナ。
  39. 【請求項39】 前部から光を放射する発光器と、 該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
    レンズと、 少なくとも1つの可撓性ストリップとを有しており、該
    可撓性ストリップの第1端部が対物レンズに取り付けら
    れていて、前記少なくとも1つの可撓性ストリップが発
    光器の前方で対物レンズを移動可能に支持し且つ発光器
    からの光に対して対物レンズの横方向移動を可能にし、 前記発光器に対して固定された位置に前記少なくとも1
    つの可撓性ストリップの第2端部を固定する手段と、 対物レンズにより合焦された光に、前記表面の一部を横
    切って走査させるべく、発光器による光の放射中に、対
    物レンズを横方向に往復移動させる手段とを更に有して
    いることを特徴とするミラーレス光学式走査装置。
  40. 【請求項40】 前記固定手段が1対の板を備えてお
    り、これらの板の間に前記少なくとも1つの可撓性スト
    リップの第2端部がサンドイッチされており、前記固定
    手段が、前記1対の板に圧縮力を加える手段を更に備え
    ていることを特徴とする請求項39に記載のミラーレス
    光学式走査装置。
  41. 【請求項41】 前記発光器が前記1対の板の間に配置
    され且つこれらの板により保持されていることを特徴と
    する請求項40に記載のミラーレス光学式走査装置。
  42. 【請求項42】 発光器と、 該発光器を駆動する電流を供給する回路とを有してお
    り、該回路が固定位置に取り付けられており、 発光器からの光のビームが、光の反射率の異なる表示が
    形成された表面を横切って前後に走査するように発光器
    の振動運動をつくり出す手段と、 前記回路と発光器との間に接続される複数のワイヤを収
    容している可撓性平ケーブルとを更に有していることを
    特徴とするミラーレス光学式走査装置。
  43. 【請求項43】 前記発光器の振動運動をつくり出す手
    段が、 発光器が取り付けられた回転可能な軸と、 該軸に取り付けられたレバーアームと、 発光器からの光のビームに所望の走査周波数で像を横切
    って前後に走査させるための発光器の振動運動をつくり
    出すべく、レバーアームを所望の走査周波数で前後に移
    動させる手段とからなることを特徴とする請求項42に
    記載のミラーレス光学式走査装置。
  44. 【請求項44】 前記発光器の振動運動をつくり出す手
    段が、走査作動中に1つの弧を通って前後に回転する回
    転軸を備えた走査モータを備えており、前記発光器が前
    記回転軸に取り付けられていることを特徴とする請求項
    42に記載のミラーレス光学式走査装置。
  45. 【請求項45】 異なる光反射率をもつ光学的符号化表
    示を読み取る装置において、 レーザビームを発生し且つ異なる光反射率をもつ光学的
    符号化表示が形成された表面を横切って前記レーザビー
    ムを走査させる発光/走査モジュールと、 光学的符号化表示から反射された光を受け且つ異なる光
    反射率に対応する電気信号をつくり出す手段とを有して
    おり、 前記発光/走査モジュールが、 前部から光を放射する発光器と、 該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
    レンズと、 該対物レンズを発光器の前方に移動可能に取り付ける可
    撓性部材とを備えており、該可撓性部材が発光器からの
    光に対して対物レンズの横方向移動を可能にし、 光により前記表面を走査すべく、発光器による光の放射
    中に対物レンズを横方向に往復移動させる手段を更に備
    えていることを特徴とする読取り装置。
  46. 【請求項46】 前記可撓性部材が少なくとも1つの平
    らな可撓性ストリップを備えており、該可撓性ストリッ
    プの一端が固定位置に固定され、可撓性ストリップの可
    動端の縁部には対物レンズが取り付けられていることを
    特徴とする請求項45に記載の装置。
  47. 【請求項47】 前記少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プがマイラーの平ストリップからなることを特徴とする
    請求項46に記載の装置。
  48. 【請求項48】 前記少なくとも1つの可撓性ストリッ
    プが、対物レンズの両側に連結された2つの可撓性スト
    リップからなることを特徴とする請求項46に記載の装
    置。
  49. 【請求項49】 前記対物レンズが集光レンズ又はフレ
    ネルレンズであることを特徴とする請求項46に記載の
    装置。
  50. 【請求項50】 開口絞りを形成する手段を更に有して
    おり、該開口絞り形成手段が、走査すべき表面に衝突す
    る前記発光器からの光量を制限することを特徴とする請
    求項45に記載の装置。
  51. 【請求項51】 前記開口絞り形成手段が、対物レンズ
    を移動可能に取り付ける可撓性部材に取り付けられた孔
    からなり、該孔が対物レンズと一緒に往復移動すること
    を特徴とする請求項50に記載の装置。
  52. 【請求項52】 前記孔が、対物レンズの前方の位置に
    おいて、対物レンズを移動可能に取り付ける可撓性部材
    に取り付けられていることを特徴とする請求項50に記
    載の装置。
  53. 【請求項53】 前記開口絞り形成手段が、発光器に対
    する固定位置に取り付けられた孔からなることを特徴と
    する請求項50に記載の装置。
  54. 【請求項54】 前記孔の固定位置が対物レンズの前方
    にあることを特徴とする請求項53に記載の装置。
  55. 【請求項55】 前記孔の固定位置が発光器の前方と対
    物レンズとの間にあることを特徴とする請求項56に記
    載の装置。
  56. 【請求項56】 前記可撓性部材及び対物レンズが往復
    移動できるように取り付ける屈曲可能手段を有してお
    り、該屈曲可能手段による横方向移動が第1方向にあ
    り、屈曲可能手段により与えられる往復移動が前記第1
    方向とは異なる第2方向にあり、 光が前記表面を二次元に横切って走査するように、対物
    レンズを第2方向に往復移動させる手段を更に有してい
    ることを特徴とする請求項45に記載の装置。
  57. 【請求項57】 異なる光反射率をもつ光学的符号化表
    示を読み取る装置において、 レーザビームを発生し且つ異なる光反射率をもつ光学的
    符号化表示が形成された表面を横切って前記レーザビー
    ムを走査させる発光/走査モジュールと、 光学的符号化表示から反射された光を受け且つ異なる光
    反射率に対応する電気信号をつくり出す手段とを有して
    おり、 前記発光/走査モジュールが、 発光器と、 該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
    レンズと、 発光器を、対物レンズの光軸に沿う1つの位置に支持す
    る少なくとも1つの可撓性部材とを有しており、該可撓
    性部材が、対物レンズの光軸に対する発光器の往復移動
    を許容し、 対物レンズにより合焦された光に、前記表面の一部を横
    切って走査させるべく、発光器による光の放射中に、可
    撓性部材に支持された発光器を往復移動させる手段を更
    に有していることを特徴とする読取り装置。
  58. 【請求項58】 前記発光器を往復移動させる手段が、 (i)前記発光器に隣接して発光器又は可撓性部材に取
    り付けられた永久磁石と、 (ii)対物レンズの光軸の回りで同心状に配置された電
    磁石とを備えており、該電磁石が永久磁石に近接した固
    定位置に保持され、該電磁石に交流信号を加えると永久
    磁石に作用する磁界を形成して、可撓性部材に支持され
    た発光器を往復移動させることを特徴とする請求項57
    に記載の装置。
  59. 【請求項59】 異なる光反射率をもつ光学的符号化表
    示を読み取る装置において、 レーザビームを発生し且つ異なる光反射率をもつ光学的
    符号化表示が形成された表面を横切って前記レーザビー
    ムを走査させる発光/走査モジュールと、 光学的符号化表示から反射された光を受け且つ異なる光
    反射率に対応する電気信号をつくり出す手段とを有して
    おり、 前記発光/走査モジュールが、 前部から光を放射する発光器と、 該発光器からの光を走査すべき表面上に合焦させる対物
    レンズと、 少なくとも1つの可撓性ストリップとを有しており、該
    可撓性ストリップの一端が対物レンズに取り付けられて
    いて、前記少なくとも1つの可撓性ストリップが発光器
    の前方で対物レンズを移動可能に支持し且つ発光器から
    の光に対して対物レンズの横方向移動を可能にし、 前記発光器に対して固定された位置に前記少なくとも1
    つの可撓性ストリップの他端を固定する手段と、 対物レンズにより合焦された光に、前記表面の一部を横
    切って走査させるべく、発光器による光の放射中に、対
    物レンズを横方向に往復移動させる手段とを更に有して
    いることを特徴とする読取り装置。
  60. 【請求項60】 前記固定手段が1対の板を備えてお
    り、これらの板の間に前記少なくとも1つの可撓性スト
    リップの前記他端がサンドイッチされており、前記固定
    手段が、前記1対の板に圧縮力を加える手段を更に備え
    ていることを特徴とする請求項59に記載の装置。
  61. 【請求項61】 前記発光器が前記1対の板の間に配置
    され且つこれらの板により保持されていることを特徴と
    する請求項60に記載の装置。
  62. 【請求項62】 異なる光反射率をもつ光学的符号化表
    示を読み取る装置において、 レーザビームを発生し且つ異なる光反射率をもつ光学的
    符号化表示が形成された表面を横切って前記レーザビー
    ムを走査させる発光/走査モジュールと、 光学的符号化表示から反射された光を受け且つ異なる光
    反射率に対応する電気信号をつくり出す手段とを有して
    おり、 前記発光/走査モジュールが、 発光器と、 発光器を駆動する電流を供給する回路とを備えており、
    該回路が固定位置に取り付けられており、 発光器からの光のビームが、光の反射率の異なる表示が
    形成された表面を横切って前後に走査するように発光器
    の振動運動をつくり出す手段と、 前記回路と発光器との間に接続される複数のワイヤを収
    容している平らな可撓性ケーブルとを更に有しているこ
    とを特徴とする装置。
  63. 【請求項63】 前記発光器の振動運動をつくり出す手
    段が、 発光器が取り付けられた回転可能な軸と、 該軸に取り付けられたレバーアームと、 発光器からの光のビームに所望の走査周波数で像を横切
    って前後に走査させるための発光器の振動運動をつくり
    出すべく、レバーアームを所望の走査周波数で前後に移
    動させる手段とからなることを特徴とする請求項62に
    記載の装置。
  64. 【請求項64】 前記発光器の振動運動をつくり出す手
    段が、走査作動中に1つの弧を通って前後に回転する回
    転軸を備えた走査モータを備えており、前記発光器が前
    記回転軸に取り付けられていることを特徴とする請求項
    62に記載の装置。
JP5133709A 1992-06-12 1993-06-04 可撓性光学支持体を備えたプリオブジェティブスキャナ Pending JPH06176182A (ja)

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