JPH07230052A

JPH07230052A - 光スキャナ及び光走査装置並びに当該光走査装置を用いた光センサ装置、符号情報読み取り装置及びｐｏｓシステム

Info

Publication number: JPH07230052A
Application number: JP6113515A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ikeda; 正哲池田; Hiroshi Goto; 博史後藤; Kenji Takemura; 賢治武村; Hidenobu Umeda; 秀信梅田; Masahiro Yoneda; 匡宏米田; Atsushi Irie; 篤入江; Kiyotoshi Okura; 清俊大倉; Norimasa Yamanaka; 規正山中; Hiromi Totani; 浩巳戸谷
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-08-29
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: EP0661660A3; EP0661660A2; US5536926A; JP3636742B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐衝撃性、耐振動性に優れた光スキャナを提
供する。【構成】少なくとも曲げ変形モードを有する弾性変形
部３の一端に弾性変形部３の中心軸Ｐにほぼ左右対称と
なった可動部５を設け、弾性変形部３の他端には弾性変
形部３に振動を印加するための振動入力部４を設ける。
振動入力部４には可動部５を振動させるための駆動源２
を設ける。ゴムなどの跳ね返り係数の小さい材質ででき
たケース状のストッパ１１内に、可動部５がその上下左
右すべての方向に弾性変形部３の弾性限界値内で自由に
可動できるように、貫通穴１３に弾性変形部３を通し
て、可動部５をストッパ１１内に納める。また、ストッ
パ１１には可動部５に設けたミラー面６で光源から出射
された光ビームαが反射されるように開口部１４を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光スキャナ及び光走査装
置並びに当該光走査装置を用いた光センサ装置、符号情
報読み取り装置及びＰＯＳシステムに関する。具体的に
いうと、本発明は、レーザビームプリンタ、バーコード
スキャナ、ビーム走査方式のエリアセンサなどにおいて
光を線状に走査させる光スキャナ及び光走査装置等に関
する。

【０００２】

【従来の技術】出願人らは新規な原理に基づく小型で安
価な光スキャナを開発しており、これらの光スキャナは
特開平４−９５９１７号において開示されている。図１
に示すものはその一例を示す概略斜視図であって、光ス
キャナＡは、薄板状の振動子１と圧電振動子や磁歪振動
子等の微小振動を発生する小形の駆動源２とから構成さ
れている。振動子１は、図１に示すような形状をしてお
り、少なくとも曲げ変形モードを有するトーションバー
状の弾性変形部３の一端に振動入力部４を設け、他端に
可動部５を設けたものであって、これらはシリコンウエ
ハから一体として作成されている。可動部５は弾性変形
部３の軸心Ｐに対してほぼ左右対称な形状となってお
り、その表面には表面加工されたミラー面６が形成され
ている。

【０００３】しかして、駆動源２より弾性変形部３の曲
げ変形モードの共振周波数ｆ_Bと等しい周波数の振動を
振動入力部４へ印加すると、弾性変形部３が当該弾性変
形モードで振動し、可動部５を曲げ方向（θ_B方向）に
振動させ、可動部５を曲げ方向（θ_B方向）に回動させ
る。このとき可動部５のミラー面６に光ビームαが照射
されていると、反射された光ビームαは可動部５の回動
角の２倍の走査角で走査される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の光スキャナＡにあっては外部から強い衝撃や振動を受
けた場合、例えば光スキャナＡが落下したり、駆動源２
から予期しえない振動が入力されたりした場合などに
は、弾性変形部３の塑性変形や光スキャナＡの各部、特
に弾性変形部３の破損が生じていたため、所定の走査角
が得られず、また光ビームαが走査されないなど光スキ
ャナの走査特性に著しい変化を生じていた。

【０００５】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、外部からの
激しい衝撃や振動に伴って生じるかかる走査特性の変化
を防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光スキャナは、
少なくとも１つの弾性変形モードを有する弾性変形部
と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印加された振動
を前記弾性変形部に伝える振動入力部と、前記弾性変形
部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾性変形モード
に応じて回動する可動部と、前記振動入力部に振動を印
加する加振源を備えた光スキャナにおいて、前記可動部
の可動領域を制限するためのストッパを備えたことを特
徴としている。

【０００７】このとき、前記可動部に設けた光ビームを
反射するためのミラー面の面積が前記可動部の面積より
も小さく、前記ミラー面以外の部分において前記可動部
と前記ストッパとが接触するようにすることができる。

【０００８】また、前記可動部を囲むように設けたスト
ッパに、前記可動部のミラー面へ光源から出射させた光
ビームを入射させ、前記ミラー面で反射された光ビーム
を通過させるための窓を設けることととしてもよい。

【０００９】さらに、前記可動部に開口した少なくとも
１つの穴と、前記穴に挿入した可動停止棒とからストッ
パを構成することができる。

【００１０】また、前記可動部の先端に、前記ストッパ
と接触する可動停止部を設けることとしてもよい。

【００１１】前記可動部もしくは前記可動停止部にくび
れ部を設け、当該くびれ部の外周域に前記ストッパを設
けることとしてもよく、さらに、前記弾性変形部の外周
域に前記ストッパを設けることとしてもよい。

【００１２】これらの光スキャナにあっては、少なくと
も前記ストッパの前記可動部と接触する部分又は前記可
動停止部と接触する部分もしくは前記弾性変形部と接触
する部分を跳ね返り係数の小さな材質により構成するこ
ととしてもよく、前記可動部の可動範囲を前記弾性変形
部の弾性限界値よりも小さくなるように制限するのが好
ましい。

【００１３】また、これらのストッパにあっては、前記
可動部の動作状況を検出するための動作状況検出手段を
備えることができる。この動作状況検出手段は、例えば
前記ストッパに発光素子及び受光素子を備え、発光素子
から出射された光ビームを前記可動部に照射し、前記可
動部で反射された光ビームを前記受光素子で受光するこ
とにより、前記可動部の動作状況を検出することができ
る。また、前記ストッパのくびれ部もしくは弾性変形部
を挟んで対向する位置に発光素子と受光素子とを備え、
当該発光素子から出射された光ビームと前記受光素子に
向けて照射し、当該くびれ部もしくは弾性変形部によっ
て遮光されることによる受光量の変化を前記受光素子で
検知することもできる。あるいは、前記ストッパと前記
可動部に対向して設けた一対の電極間の静電容量の大き
さの変化により、前記可動部の動作状況を検出すること
としてもよい。

【００１４】このとき、動作状況検出手段によって走査
位置を検出することができる。

【００１５】本発明の第１の光走査装置は、前記動作状
況検出手段を設けた光スキャナを備え、前記加振源を駆
動することによって光ビームを走査させる光走査装置で
あって、前記動作状況検出手段の出力に基づいて、前記
光ビームの走査状況をフィードバック制御することを特
徴としている。また、本発明の第２の光走査装置は前記
動作状況検出手段の出力に基づいて、前記光ビームの走
査状況を表示する表示器やアラームなどの出力部を設け
たことを特徴としている。

【００１６】さらに、本発明の第３の光走査装置は、上
記の光スキャナを備え、前記加振源を駆動することによ
って光ビームを走査させる光走査装置であって、当該光
走査装置に加わった衝撃や振動が前記光スキャナに加わ
らないように、衝撃や振動を吸収するためのダンパを介
して前記光スキャナを被実装部に実装したことを特徴と
している。

【００１７】本発明の光センサ装置は、上記の各光走査
装置と、光ビームを出射する光源と、光強度を検出する
受光素子と、受光素子から出力される電気信号を処理す
る信号処理手段とを備え、前記光源から出射された光ビ
ームを前記光走査装置により走査し、物体からの反射光
を検知して物体の有無や形状などの情報を検知すること
を特徴としている。

【００１８】また、本発明の符号情報読み取り装置は、
検知対象となる物体がバーコード、多段バーコード、マ
トリックス化された２次元コード等の符号情報を有する
物体であって、上記の光センサ装置を用いて前記符号情
報を読み取るようにしたことを特徴としている。

【００１９】また、本発明のＰＯＳシステムは、上記符
号情報読み取り装置を少なくとも１台以上備え、物品に
添付された符号情報を読み取り、その符号情報を予め外
部の第１のメモリ部に保存されている物品名称や販売価
格等の商品情報と照合し、その照合結果内容を外部に表
示すると共に第２のメモリ部に格納させるようにしたこ
とを特徴としている。

【００２０】

【作用】本発明の光スキャナにあっては、可動部の可動
領域を制限するためのストッパを設けているので、当該
光スキャナに強度の衝撃や振動が加わり、弾性変形部の
弾性限界値を越えるような動き（振動）が可動部に生じ
た場合でもストッパによりその振動が抑えられる。この
ため、弾性変形部が塑性変形を生じたり、弾性変形部に
破損を生じることがない。したがって、光スキャナの走
査特性に変化を生じることがなく、耐衝撃性、耐振動性
に強い光スキャナを提供することができる。

【００２１】また、光ビームを反射させるために設けた
ミラー面を可動部より小さくし、ミラー面以外の可動部
においてストッパと接触させるようにしているので、可
動部とストッパとの接触によりミラー面が傷つけられ、
ミラー面が劣化することもない。このため、長期にわた
り安定な光ビームを走査させることができる。

【００２２】また、光ビームを走査させるために、可動
部を囲むように設けたストッパに光ビームを可動部のミ
ラー面へ入射させ、ミラー面で反射された光ビームを通
過させるための窓を設けてやればよい。

【００２３】また、可動部に開口した少なくとも１つの
穴と、この穴に挿入した可動停止棒とからストッパを構
成すれば、簡単にストッパを備えることができる。

【００２４】また、可動部の先端に、ストッパと接触す
る可動停止部を設けることにより、可動部のミラー面に
入射する光ビームあるいはミラー面で反射された光ビー
ムのの光路を広く確保することができる。このため、光
ビームの光路を確保するための制約が少なくなり、光走
査装置や光センサ装置などの構造を簡単にすることがで
きる。もちろん、ミラー面とストッパとは接触しないの
で、長期にわたり安定に光ビームを走査することができ
る。

【００２５】このとき、可動部もしくは可動停止部にく
びれ部を設け、くびれ部の外周域にストッパを設けれ
ば、ストッパの構造を簡単にし、部品点数の削減や製造
コストの低減を図ることができる。また、弾性変形部の
外周域にストッパを設けても、ストッパの構造を簡単す
ることができる。

【００２６】これらの光スキャナにおいて、ストッパの
少なくとも可動部とストッパとが接触する部分や可動停
止部とストッパと接触する部分あるいは弾性変形部とス
トッパとが接触する部分について、跳ね返り係数の小さ
な材質によって構成すると、可動部などがストッパと接
触した際の衝撃を緩和することができ、より効果的に衝
撃等から光スキャナを保護することができる。さらに、
可動部の可動範囲を弾性変形部の弾性限界値よりも小さ
くなるように制限すると、確実に弾性変形部の塑性変形
を防ぐことができる。

【００２７】また、ストッパに可動部の動作状況を検出
するための動作状況検出手段を備えているので、可動部
の異常振動や走査位置を把握することができる。このた
め、走査位置を表示する表示器や強い衝撃や振動に対す
るアラームなどの機能を付加したり、光ビームの走査状
況をフィードバック制御することができる。したがっ
て、これらの光スキャナを用いることにより、小型で耐
衝撃性、耐振動性に強く、しかも高性能の光走査装置を
提供することができる。

【００２８】また、本発明の第３の光走査装置にあって
は光走査装置に加わった衝撃や振動が光スキャナに加わ
らないように、衝撃や振動を吸収するためのダンパを介
しているので、光スキャナに加わる衝撃等を和らげ、衝
撃等により振動子が駆動源から脱離したりするのを防
ぎ、さらに衝撃や振動に強くすることができる。

【００２９】このように本発明にあっては、衝撃や振動
に強い光走査装置を得ることができる。このような光走
査装置を用いることにより、物体を形状を認識する光セ
ンサ装置やバーコード、多段バーコード、マトリックス
化された２次元コード等の符号情報を読み取る符号情報
読み取り装置あるいはそれを用いたＰＯＳシステム等の
機械的信頼性を向上させることができる。

【００３０】

【実施例】図２（ａ）（ｂ）に示すものは、それぞれ本
発明による光スキャナＢを示す斜視図及び一部破断した
断面図である。光スキャナＢは、薄板状の振動子１と圧
電振動子や磁歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆
動源２と振動子１を構成する可動部５の過度な振動を抑
制するためのストッパ１１とから構成されている。振動
子１は、図１に示すような形状をしており、少なくとも
曲げ変形モードを有するトーションバー状の弾性変形部
３の一端に振動入力部４を設け、他端に可動部５を設け
たものであって、これらはシリコンウエハから一体とし
て作成されている。可動部５は弾性変形部３の軸心Ｐに
対してほぼ左右対称な形状となっている。また、その表
面には表面加工されたミラー面６が可動部５のほぼ全面
に形成されている。

【００３１】支持部１２により振動子１とほぼ平行に配
設されたストッパ１１側面に開口された貫通孔１３に弾
性変形部３が挿入されるとともにストッパ１１内に可動
部５が納められていて、ストッパ１１は例えば図３
（ａ）（ｂ）に示すように可動部５の上下左右方向など
その他すべての方向について、それぞれ弾性変形部３の
弾性限界値内で可動部５が振動できるように、中空にな
ったケース状に作成されている。もちろん、弾性限界値
より小さい範囲内で振動できるようにストッパ１１を作
成してもよい。また、光源からの光ビームαがミラー面
６へ入射して、ミラー面６で反射された光ビームαの出
射を妨げられないように、ストッパ１１には可動部５の
ミラー面６に対応して開口部１４が設けられている。

【００３２】しかして、駆動源２から弾性変形部３の曲
げ振動モードの共振周波数ｆ_Bに等しい振動を振動入力
部４へ印加すると、弾性変形部３が当該弾性変形モード
で振動し、可動部５を曲げ方向（θ_B方向）に振動さ
せ、可動部５を曲げ方向（θ_B方向）に回動させる。ま
た、可動部５のミラー面６に開口部１４から光ビームα
が照射されると、反射された光ビームαは可動部５の回
動角の２倍の走査角で走査される。このとき、外部から
弾性変形部３の弾性限界値以上の振動を起こすような、
例えば図３（ａ）に示すように可動部５の上下方向に衝
撃や振動が加わったとしても、ストッパ１１の上下内面
に可動部５が接触して可動部５は停止させられ弾性限界
値以上には振動しない。また、図３（ｂ）に示すように
可動部５の左右方向に衝撃や振動が加わったとしても、
ストッパ１１の左右内面に可動部５が接触して停止させ
られ可動部５は左右方向の弾性限界値以上には振動しな
い。このため振動子１の破損を防ぐことができ、弾性変
形部３は塑性変形を起こすこともない。また、弾性変形
部３の軸心Ｐ方向に弾性変形部３が撓んだとしても、ス
トッパ１１によって撓みが制限され弾性変形部３は破損
されることもない。したがって、このような光スキャナ
Ｂにあっては、耐衝撃性、耐振動性が向上し、光ビーム
αの走査異常を生じることが少なくなる。

【００３３】本発明のストッパ１１の材質は特に限定さ
れないが、跳ね返り係数の十分小さな材質を用いると、
可動部５がストッパ１１に接触した際の衝撃が緩和でき
るのでより効果的である。例えばゴムシートやプラスチ
ックなどを用いるのが好ましい。また、図示はしないが
剛性のある材質でできたケースの内面をゴムシートなど
跳ね返り係数の小さな材質で覆うことにしてもよい。

【００３４】また、図４（ａ）（ｂ）に示すように剛性
の材質からなるケース（図示せず）内に例えばバネ１５
や片持ち状の弾性梁１６例えば板バネのような機械的に
衝撃を吸収できるストッパ１１を可動部５の上下左右方
向に配置させることとしてもよい。

【００３５】図５に示すものは、本発明の別な実施例で
ある光スキャナＣの振動子１を一部破断した斜視図であ
る。この可動部５の表面に設けられたミラー面６の周縁
に接触部１７が設けられている。図２に示す光スキャナ
Ｂでは、可動部５の全面にミラー面６が形成されている
ので、可動部５がストッパ１１の内面に接触してミラー
面６に傷が付きミラー面６が荒れ、反射された光ビーム
αに劣化を生じる。そこで、このようにミラー面６の周
縁に接触部１７を設けてミラー面６が直接ストッパ１１
に接触しないようにすることにより、ミラー面６の荒れ
を防止し、長期の使用でも劣化の少ない反射された光ビ
ームαを得ることができる。

【００３６】図６に示すものは、本発明のさらに別な実
施例である光スキャナＤのストッパ２１の構造を示す概
略図である。可動部５の左右両端の接触部１７には、可
動部５の軸心方向に長軸を有する長孔状のストップ穴２
２が開口されていて、ストップ穴２２にはストップ棒２
３が挿入されている。この光スキャナＤにあっては、強
い衝撃や振動が加えられ、弾性変形部３の弾性限界値よ
り大きな振動が与えられても、挿入されたストップ棒２
３がストップ穴２２の内周面に接触し、可動部５の振動
が制御させられることとなり、第１の実施例と同様に弾
性変形部３の塑性変形が抑えられ、光ビームαの走査異
常を少なくすることができる。このように、上記各実施
例の光スキャナにあっては、強度な衝撃、振動による振
動子１の破損や塑性変形を防止することができる。

【００３７】図７及び図８に示す光スキャナＥ、Ｆは、
上記の光スキャナＢに可動部５の走査位置や振動状況な
どを検出できる動作状況検出手段２４を備えたものであ
る。図７に示す光スキャナＥにおいては、可動部５の下
面にも鏡面加工を施してミラー面２５を形成させてあっ
て、ケース状のストッパ１１の内面に発光ダイオード
（ＬＥＤ）などの発光素子２６と、ミラー面２５で反射
された光ビームβを受光する半導体位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）等の受光素子２７とが配設されている。しかして、
駆動源２より弾性変形部３に印加された振動により可動
部５が曲げ変形モードθ_Bで振動すると、発光素子２６
から出射された光ビームβはミラー面２５で反射されて
走査され、反射された光ビームβは受光素子２７で受光
される。したがって、このとき受光素子２７で受光した
光ビームβの位置を検出することにより、可動部５の走
査位置を知ることができる。もちろん、受光素子２７で
受光した受光信号を解析することにより、可動部５の振
動状況を把握することも可能である。

【００３８】また、図８に示す光スキャナＦにあって
は、可動部５の下面に形成された可動電極２８と、可動
電極２８と対向してケース状のストッパ１１の内面に形
成された固定電極２９との間にコンデンサＣが構成され
ている。しかして、駆動源２より弾性変形部３に印加さ
れた振動により可動部５が曲げ変形モードθ_Bで振動す
ると、可動電極２８と固定電極２９との間の距離が変化
し、コンデンサＣの静電容量の大きさが変化する。した
がって、このコンデンサＣの静電容量を求めることによ
り、可動部５の走査位置や振動状況を知ることができ
る。

【００３９】図９に示すものは、本発明の一実施例であ
るバーコードリーダや光センサなどに用いられる光走査
装置Ｇを示す概略構成図であって、図１０（ａ）（ｂ）
に光走査装置Ｇにおける光スキャナの取り付け部の概略
斜視図及び断面図を示す。光走査装置Ｇは、例えば図８
に示すような動作状況検出手段２４を備えた光スキャナ
Ｅと動作状況検出手段２４の出力信号を処理する信号処
理部３１と可動部５の走査位置や振動状況を検出して振
動子１の動作状態を外部へ知らせるための機能を有する
出力部３２とから構成されている。この出力部３２に
は、例えば可動部５に異常な衝撃や振動が加わった場合
に警告をするアラーム３３や光源から出射された光ビー
ムαの走査角度を表示するためのＬＥＤ３４その他の表
示器３５を備えており、可動部５の振動状況や光ビーム
αの走査状況を表示したりすることができる。したがっ
て、光走査装置Ｇの作動中に、異常な衝撃や振動が加わ
ればアラーム３３からの警報により光走査装置Ｇの作動
を中止したり、ＬＥＤ３４の表示によって光ビームの走
査状況を目視により確認することができる。

【００４０】また、光スキャナＥは図１０に示すように
ダンパ３６によって周囲を囲まれた台座上３７に装着さ
れていて、ダンパ３６によって外部からの衝撃や振動が
吸収され、直接光スキャナＥに衝撃等が加わるのを防ぐ
ことができるものである。このため、光スキャナＥの振
動子１、特に弾性変形部３の破損やストッパ１１の破
損、また、振動子１の駆動源２からの脱離など光スキャ
ナＥの破損を防ぐことができる。このダンパ３６の材質
も特に問わないが、跳ね返り係数の十分小さなものであ
ればよく、例えば、ゴムシート、綿などを用いることが
できる。さらに、ダンパ３６はスプリングや片持ち状に
配設された梁例えば板バネのような構造とすることもで
き、スプリングや梁によって支持された台座３７上に光
スキャナＥを取り付けることとしてもよい。

【００４１】このように各種の表示機能や警告機能を備
え、操作性、利便性などに優れた高性能の光走査装置を
提供することができる。

【００４２】また、図１１に示すように、動作状況検出
手段２４から出力された出力信号を処理して、振動子１
を振動させるための電圧を駆動源２に印加する駆動部３
８をフィードバック制御することのできる信号処理部３
９を設けた光走査装置Ｈとすることもできる。この光走
査装置Ｈにあっては、光ビームαの走査状況を把握し
て、走査状況に応じて駆動源２を駆動することによりよ
り一層安定した走査（走査角度）が可能となる。

【００４３】図１２に示すものは、本発明のさらに別な
実施例である光スキャナＩを示す斜視図であって、光ス
キャナＩが装着されるダンパ３６上に可動部５の左右両
側を挟むようにしてストッパ４１が設けられている。な
お、可動部５下面には可動部５が振動しやすいように重
り部４２が設けられている。このストッパ４１は、可動
部５先端の左右両側に設けられた翼状のストップ部４３
を納めるようにして側面コの字状の凹部４４が設けられ
ており、凹部４４の内面はゴムシートやプラスチックな
どの跳ね返り係数の十分小さな材質４５で覆われてい
る。ストッパ４１全体を跳ね返り係数の十分小さな材質
で形成することとしてもよく、ダンパ３６と一体として
形成することもできる。このストッパ４１の凹部４４
は、弾性変形部３の弾性限界値以上に振動を生じさせな
いように形成されており、上下方向（Ｘ軸方向）に弾性
限界値以上の振動が加わった場合には、ストップ部４３
の上面及びストップ部４３の下面とストッパ４１の上下
内面が接触して可動部５が停止させられる。また、左右
方向（Ｙ軸方向）に弾性限界値以上の振動が加わった場
合には、左右のストップ部４３側端部とストッパ４１の
内側面とが接触して可動部５が停止させられる。さら
に、軸心方向（Ｚ軸方向）に弾性変形部３が座屈した場
合には、ストップ部４３の端部とストッパ４１の内面が
接触して可動部５が停止させられる。このようにして、
衝撃などによる振動から光スキャナＩを保護することが
できる。

【００４４】図１３（ａ）に示すものは本発明のさらに
別な実施例である光スキャナＪを示す斜視図であって、
図１３（ｂ）に示すものはその光スキャナＪの振動子１
を示す斜視図である。可動部５の先端には上下左右方向
の弾性限界値以上の振動を防ぐためのストップ部４３が
設けられており、可動部５の下面には重り部４２が設け
られている。光スキャナＪを装着するダンパ３６上に
は、ストップ部４３を納めるように窪みや貫通孔のよう
な空所４８が設けられた揺れストッパ４６が設けられて
いる。したがって、可動部５の上下左右方向の弾性限界
値以上の振動は、ストップ部４３が揺れストッパ４６内
面に接触することによって制御されることになる。ま
た、可動部５の幅よりも狭く、弾性変形部３の弾性変形
を妨げないよう弾性変形部３の両側を挟むようにして抜
けストッパ４７が設けられている。したがって、弾性変
形部３の軸心方向の座屈は、可動部５の端面が抜けスト
ッパ４７の背面に接触することによって制御される。

【００４５】この光スキャナＪにあっては、上下左右方
向の振動を防ぐ揺れストッパ４６と軸心方向の座屈を防
ぐ抜けストッパ４７とに構成を分けたために、例えば図
２に示す光スキャナＢのようなストッパ１１や図１２に
示す光スキャナＪのストッパ４１に比べて構造が簡単に
なり、ストッパの形状、部品数の削減を図ることができ
る。このため光スキャナや光走査装置の小型化や組立性
の向上を図ることができ、コストの削減をすることがで
きる。

【００４６】また、可動部５の先端にストップ部４３と
揺れストッパ４６とを配置し、弾性変形部３の両側を挟
むようにして抜けストッパ４７を配置しているので、可
動部５に入射する光ビーム及び可動部５で反射された光
ビームαの光路を広くかつ容易に確保することもでき
る。したがって、このような光スキャナＪを用いること
により、バーコードリーダや光センサ装置などの光走査
装置における構造上の制約が少なくなり、簡単に光走査
装置に応用することが可能になる。

【００４７】また、図１４に示すものはさらに本発明の
別な実施例である光スキャナＫを示す一部破断した斜視
図であって、可動部５先端に設けられたストップ部４３
にはくびれ部４９が形成されている。この光スキャナＫ
にあっては、くびれ部４９の周囲を囲むようにして角枠
状のストッパ５０が設けられており、ストッパ５０によ
って弾性限界値以上の上下左右方向の振動を抑えること
ができるとともに軸心方向の弾性変形部３の大きな座屈
も抑えることができる。このようにくびれ部４９が形成
されたストップ部４１の周囲にストッパ５０を設け、１
つのストッパ５０に揺れストッパ４６の機能と抜けスト
ッパ４７の機能とを兼ね備えることにより、さらにスト
ッパ５０の構造を簡単にすることができると共に可動部
５の周囲を広く解放することができる。

【００４８】これらの光スキャナＪ、Ｋにあっても、図
７及び図８に示す光スキャナＥ、Ｆと同様に可動部５の
走査位置等を検出できる動作状況検出手段２４を備える
ことができる。図１５（ａ）（ｂ）に示すものはそれぞ
れ、本発明のさらに別な実施例である光スキャナＬを示
す一部破断した拡大斜視図であって、光スキャナＪに動
作状況検出手段２４を備えたものである。図１５（ａ）
に示すようにストップ部４３上方の揺れストッパ４６内
面には反射型の光マイクロスイッチ５１が備えられてい
て、光マイクロスイッチ５１の出射部から出射された光
信号はストップ部４３によって反射され、反射された光
信号は光マイクロスイッチ５１の受光部により受光され
る。したがって、受光された光信号に応じた光マイクロ
スイッチ５１の出力信号を検出することにより、ストッ
プ部４３すなわち可動部５の異常な振動を検知すること
ができ、あるいは可動部５の走査状況を把握することが
できる。また、図１５（ｂ）に示すように、抜けストッ
パ４７の内側面には弾性変形部３を挟んで対向する位置
に透過型の光マイクロスイッチ５２が上下に複数個備え
られていて、光マイクロスイッチ５２の出射部５２ａか
ら出射された光信号はその一部が弾性変形部３によって
遮られ、残る光信号が弾性変形部３を挟んで対向する位
置に設けられた受光部（図示せず）により受光される。
したがって、受光した光信号に応じた光マイクロスイッ
チ５２の出力信号を検出することにより、弾性変形部３
つまり可動部５の異常な振動を検知することができ、あ
るいは可動部５の走査状況を把握することができる。ま
た、光スキャナＫのストッパ５０に反射型光マイクロス
イッチ５１及び／又は透過型マイクロスイッチ５２を備
えることにより可動部５の動作状況を検出することがで
きる。

【００４９】もちろんこの光スキャナＬにおいても、図
９に示す光走査装置Ｇのように光マイクロスイッチ５
１、５２の出力信号を信号処理部３１によって信号処理
を施し、可動部５の振動状況や光ビームαの走査状況を
出力部３２に表示させたりすることができる。また、図
１１に示す光走査装置Ｈのように光マイクロスイッチ５
１、５２の出力信号に基づいて、駆動部３８をフィード
バック制御することも可能である。

【００５０】図１６に示すものは、本発明のさらに別な
実施例である光走査装置Ｍを示す斜視図であって、例え
ば図１５に示す光スキャナＬが、光源からの光ビームや
可動部５によって反射された光ビームが遮られないよう
にしてケース５２内に納められている。光スキャナＬは
ゴムシートなどのダンパ３６上に載置されており、ケー
ス５２内面にはゴムやプラスチックなど外部からの衝撃
を吸収できるシート材が張り合わされている。ケース５
２全体をプラスチックなど衝撃を吸収できる材質で形成
することとしてもよい。このように予めケース５２内に
納めておくことにより光走査装置Ｍの取扱いを簡単に
し、光センサ装置やスキャナなどの符号読み取り情報装
置などに容易に組み込むことができる。また、このよう
に光スキャナＬをダンパ３６上に載置したり、衝撃を吸
収できる材質をケース５２内に張り合わせることによ
り、衝撃に強い光走査装置Ｍを提供することができる。

【００５１】さらに、図１７に示す光走査装置Ｎにあっ
てはケース５２外部にねじ込み式やソケット式などの取
り付け部５４が設けられている。さらに、取り付け部５
４には振動子１の駆動源２に駆動部３８からの駆動電圧
を印加するための入力端子や可動部５の動作状況を示す
出力信号を外部に取り出すための入出力端子などのコネ
クタ５３が設けられている。このようにコネクタ５３を
設けておくことにより容易に配線作業を行なうことがで
き、光走査装置Ｎの実装時間の短縮や作業性を向上させ
ることができる。また、容易に着脱可能な取り付け部５
４を設けてあるので、光走査装置Ｎの取り付け作業など
の作業性をさらに向上させるとともに光センサ装置など
への取り付けを確実に行なうことができる。

【００５２】図１８は本発明の光センサ装置Ｏの一実施
例を示すブロック図である。この光センサ装置Ｏは、上
記のような本発明の光走査装置６１、半導体レーザ素子
等の発光素子６２とレンズのような光学素子６３からな
る光源、フォトダイオード等の受光素子６４、発光素子
６２を駆動して光ビームαを出射させる駆動回路６５、
光走査装置の光スキャナ例えば本発明の光スキャナＢを
駆動する駆動回路６６、受光素子６４からの受光信号を
電気的に処理する信号処理回路６７および駆動回路６
５，６６と信号処理回路６７を制御する制御部６８から
構成されている。この光センサ装置Ｏにあっては、発光
素子６２から出射された光ビームαは光走査装置Ｏによ
り検知領域に向けて反射されると共に検知領域内で走査
される。このとき検知領域内に物体６９が存在すると、
物体６９で反射した光ビームαが受光素子６４で検知さ
れる。そして、光ビームαを受光した受光素子６４から
出力される受光信号を信号処理回路６７で信号処理及び
信号解析することにより検知領域内に物体６９が存在す
るか否か、さらに物体６９の形状等が検出される。

【００５３】図１９に示すものは本発明の光センサ装置
Ｐの他例であって、光ビームαの走査位置をモニターす
る光走査位置検知回路７０を備えている。例えば、光走
査位置検知回路７０は、光走査装置６１の動作状況位置
検出手段２４の出力信号をモニターすることによって光
ビームαの走査位置（走査方向）を検出する。しかし
て、光走査位置検知回路７０により受光素子６４が受光
した瞬間の光ビームαの走査位置を知れば、走査領域内
の物体６９の存在している位置が分かるので、物体６９
の位置、形状、寸法などを定量的に求めることができ、
寸法計測用スキャニングマイクロメータ等として用いる
ことができる。

【００５４】また、本発明の光走査装置６１をバーコー
ド、多段バーコード、マトリックス化された２次元コー
ド等の符号情報７２を読み取る用途に用いることによ
り、図２０に示すように本発明の光走査装置６１を用い
た符号読み取り情報装置Ｑとして用いることができる。
もっとも、受光素子６４では、バーコードのバーとスペ
ース等に応じた反射光を受光するので、信号処理回路６
７はこの受光信号からバーコード等を解読するための機
能を有している。また、制御部６８が符号情報７２入力
部を備えており、作業者などがバーコードラベル等の符
号情報７２の種類を入力できるようになっている。しか
して、符号情報入力部７１から符号情報７２の種類など
が入力されると、符号情報７２に応じて光走査装置６１
の光スキャナの走査速度が制御部６８により制御され
る。

【００５５】図２１は本発明のＰＯＳ（Point of Sale
s；販売時点管理）システムＲを示す概略ブロック図で
ある。このＰＯＳシステムＲは、１台もしくは２台以上
のバーコードリーダ等の符号情報読み取り装置７５を備
えており、この符号情報読み取り装置７５により物品に
添付されている符号情報７２を読み取る。また、コンピ
ュータ７６に付属している第１のメモリ部７７には、各
物品の物品名称、販売価格、在庫数等の商品情報が格納
されている。そして、符号情報読み取り装置Ｒが物品の
符号情報７２を読み取ると、その符号情報７２が第１の
メモリ部７７に保存されている商品情報と照合され、そ
の商品情報のうち所定の情報が各符号情報読み取り装置
Ｒと対になったディスプレイ装置７８に表示されると共
に第２のメモリ部７９に格納される。第２のメモリ部７
９に格納された商品情報は必要に応じてプリンタ８０に
よりプリントアウトされる。

【００５６】このような商品管理用や在庫管理用に用い
られるＰＯＳシステムＲに本発明の光走査装置６１を用
いた符号情報読み取り装置Ｐを使用することにより、取
扱い上の不注意などから符号情報読み取り装置Ｐを落と
した場合にでも容易には壊れず、ＰＯＳシステムＲの信
頼性を向上させることができる。

【００５７】ここで示したＰＯＳシステムは、商店など
に設置されるＰＯＳシステムに有効であることはもちろ
んであるが、読み取りが確実になるので商品をベルトコ
ンベアなどで搬送し自動で読み取りさせる無人のＰＯＳ
システムも可能となる。

【００５８】以上、外部からの衝撃や振動に強い光スキ
ャナおよびその光スキャナを利用した光走査装置、さら
にはその光走査装置を応用した光センサ装置や符号情報
読み取り装置等について説明したが、ここで示した光走
査装置の構成等は一例であって、図示したストッパや光
スキャナあるいは光走査装置の構造や形状に限定される
ものではない。

【００５９】

【発明の効果】本発明の光スキャナにあっては、可動部
の可動領域を制限するためのストッパを設けているの
で、強い衝撃や振動が光スキャナに加わった場合でも、
可動部の動きが制限される。このため、可動部が弾性変
形部の弾性限界値を越えて動くことがなく、弾性変形部
の塑性変形を防ぎ、弾性変形部の破損を防ぐことができ
る。したがって、光ビームの走査特性に影響を与えるこ
とがなく、耐衝撃性、耐振動性に強い光スキャナを提供
することができる。

【００６０】また、光ビームを反射させるためのミラー
面を可動部より小さくして、ミラー面以外の可動部にお
いてストッパと接触させるようにしているので、ミラー
面が劣化することなく、長期にわたり安定な光ビームを
走査させることができる。

【００６１】また、可動部に開口した少なくとも１つの
穴と、この穴に挿入した可動停止棒とからストッパを構
成すれば、簡単にストッパを備えることができる。

【００６２】また、可動部の先端に、ストッパと接触可
動停止部を設けることにより、可動部のミラーへ入射す
る光ビームやミラー面で反射された光ビームの光路を広
く確保することができ、このため、光ビームの光路を確
保するための制約が少なくなり、光走査装置などの構造
を簡単にすることができる。もちろん、ミラー面とスト
ッパとは接触しないので、長期にわたり安定に光ビーム
を走査することができ

【００６３】このとき、可動部もしくは可動停止部にく
びれ部を設け、くびれ部の外周域にストッパを設けれ
ば、ストッパの構造を簡単にし、部品点数の削減や製造
コストの低減を図ることができる。また、弾性変形部の
外周域にストッパを設けても、ストッパの構造を簡単す
ることができる。

【００６４】また、ストッパの少なくとも可動部とスト
ッパとが接触する部分又は可動停止部とストッパとが接
触する部分もしくは弾性変形部とストッパとが接触する
部分について、跳ね返り係数の小さな材質によって構成
すると、可動部又は可動停止部もしくは弾性変形部がス
トッパと接触した際の衝撃を緩和することができ、より
効果的になる。さらに、可動部の可動範囲を弾性変形部
の弾性限界値よりも小さくすれば、弾性変形部が塑性変
形するのを確実に防ぐことができる。

【００６５】さらに、これらのストッパに動作状況検出
手段を設けてやると、走査位置を表示する表示器や強い
衝撃や振動に対するアラームなどの機能を付加したり、
光ビームの走査状況をフィードバック制御することがで
き、小型で耐衝撃性、耐振動性に強く、しかも高性能の
光走査装置を提供することができる。

【００６６】また、本発明の第３の光走査装置では光走
査装置に加わった衝撃や振動が光スキャナに加わらない
ように、衝撃や振動を吸収するためのダンパを介してい
るので、光スキャナに加わる衝撃等を和らげ、衝撃等に
より振動子が駆動源から脱離したりするのを防ぎ、さら
に衝撃や振動に強くすることができる。

【００６７】これらの光走査装置を用いることにより、
光センサやバーコードなどの符号情報を読み取る符号情
報読み取り装置あるいはそれを用いたＰＯＳシステムの
機械的信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例である光スキャナを示す概略斜視図であ
る。

【図２】（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の一実施例で
ある光スキャナを示す概略斜視図及びその一部破断した
断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれ振動子の上下方向の
弾性限界値を示す説明図及び左右方向の弾性限界値を示
す説明図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の別な実施例
である光スキャナのストッパの構造を示す概略図であ
る。

【図５】本発明のさらに別な実施例である光スキャナの
振動子を示す一部破断した斜視図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例である光スキャナの
ストッパの構造を示す概略図である。

【図７】本発明のさらに別な実施例である光スキャナの
一部破断した断面図である。

【図８】本発明のさらに別な実施例である光スキャナの
一部破断した断面図である。

【図９】本発明の一実施例である光走査装置を示す概略
構成図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は、それぞれ同上の光走査装置
における光スキャナの取り付け部の構造を示す斜視図及
び断面図である。

【図１１】本発明の別な実施例である光走査装置を示す
概略構成図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施例である光スキャナ
を示す斜視図である。

【図１３】（ａ）は本発明のさらに別な実施例である光
スキャナを示す斜視図、（ｂ）は同上の光スキャナを構
成する振動子の斜視図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施例である光スキャナ
を示す一部破断した斜視図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに別な
実施例である光スキャナを一部破断した拡大斜視図であ
る。

【図１６】本発明のさらに別な実施例である光走査装置
を示す斜視図である。

【図１７】本発明のさらに別な実施例である光走査装置
を示す斜視図である。

【図１８】本発明による光センサ装置を示す概略ブロッ
ク図である。

【図１９】本発明による光センサ装置の他例を示す概略
ブロック図である。

【図２０】本発明による符号情報読み取り装置を示す概
略ブロック図である。

【図２１】本発明によるＰＯＳシステムを示す概略ブロ
ック図である。

【符号の説明】

３弾性変形部５可動部６ミラー面１１ストッパ１４開口部２２ストップ穴２３ストップ棒３１信号処理部３２出力部４３ストップ部４６揺れストッパ４７抜けストッパ４９くびれ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅田秀信京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者米田匡宏京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者入江篤京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者大倉清俊京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者山中規正京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者戸谷浩巳京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの弾性変形モードを有す
る弾性変形部と、前記弾性変形部の一端に設けられ、印加された振動を前
記弾性変形部に伝える振動入力部と、前記弾性変形部の他端に設けられ、前記弾性変形部の弾
性変形モードに応じて回動する可動部と、前記振動入力部に振動を印加する加振源を備えた光スキ
ャナにおいて、前記可動部の可動領域を制限するための
ストッパを備えたことを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】前記可動部に設けた光ビームを反射する
ためのミラー面の面積が前記可動部の面積よりも小さ
く、前記可動部が前記ミラー面以外の部分において前記
ストッパと接触するようにしたことを特徴とする請求項
１に記載の光スキャナ。
【請求項３】前記可動部を囲むように設けたストッパ
に、前記可動部のミラー面へ光源から出射させた光ビー
ムを入射させ、前記ミラー面で反射された光ビームを通
過させるための窓を設けたことを特徴とする請求項１又
は２に記載の光スキャナ。
【請求項４】前記ストッパは、前記可動部に開口した
少なくとも１つの穴と、前記穴に挿入した可動停止棒と
からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ス
キャナ。
【請求項５】前記可動部の先端に、前記ストッパと接
触する可動停止部を設けたことを特徴とする請求項１に
記載の光スキャナ。
【請求項６】前記可動部もしくは前記可動停止部にく
びれ部を設け、当該くびれ部の外周域に前記ストッパを
設けたことを特徴とする請求項５に記載の光スキャナ。
【請求項７】前記ストッパを前記弾性変形部の外周域
に設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又
は６に記載の光スキャナ。
【請求項８】少なくとも前記ストッパの前記可動部と
接触する部分又は前記可動停止部と接触する部分又は前
記弾性変形部と接触する部分が、跳ね返り係数の小さな
材質により構成されていることを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６又は７に記載の光スキャナ。
【請求項９】前記可動部の可動範囲を前記弾性変形部
の弾性限界値よりも小さくなるように制限したことを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に記
載の光スキャナ。
【請求項１０】前記ストッパに、前記可動部の動作状
況を検出するための動作状況検出手段を備えたことを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９
に記載の光スキャナ。
【請求項１１】前記動作状況検出手段は前記ストッパ
に発光素子及び受光素子を備え、発光素子から出射され
た光ビームを前記可動部もしくは前記可動停止部に照射
し、前記可動部で反射された光ビームを前記受光素子で
受光することにより、前記可動部の動作状況を検出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光スキャナ。
【請求項１２】前記動作状況検出手段は前記ストッパ
の前記くびれ部もしくは前記弾性変形部を挟んで対向す
る位置に発光素子と受光素子とを備え、当該発光素子か
ら出射された光ビームを前記受光素子に向けて照射し、
当該くびれ部もしくは当該弾性変形部によって遮光され
ることによる受光量の変化を前記受光素子で検知するこ
とにより、前記可動部の動作状況を検出することを特徴
とする請求項１０に記載の光スキャナ。
【請求項１３】前記動作状況検出手段は前記ストッパ
と前記可動部もしくは前記可動停止部に対向して設けた
一対の電極間の静電容量の大きさの変化により、前記可
動部の動作状況を検出することを特徴とする請求項１０
に記載の光スキャナ。
【請求項１４】前記動作状況検出手段により、可動部
の走査位置を検出することを特徴とする請求項１０、１
１、１２又は１３に記載の光スキャナ。
【請求項１５】請求項１０、１１、１２、１３又は１
４に記載の光スキャナを備え、前記加振源を駆動するこ
とによって光ビームを走査させる光走査装置であって、前記動作状況検出手段の出力に基づいて、前記光ビーム
の走査状況をフィードバック制御することを特徴とする
光走査装置。
【請求項１６】前記動作状況検出手段を設けた請求項
１０、１１、１２、１３又は１４に記載の光スキャナを
備え、前記加振源を駆動することによって光ビームを走
査させる光走査装置であって、前記動作状況検出手段の出力に基づいて、前記光ビーム
の走査状況を表示する表示器やアラームなどの出力部を
設けたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の光ス
キャナを備え、前記加振源を駆動することによって光ビ
ームを走査させる光走査装置であって、衝撃や振動を吸収するためのダンパを介して前記光スキ
ャナを被実装部に実装したことを特徴とする光走査装
置。
【請求項１８】請求項１５、１６又は１７に記載の光
走査装置と、光ビームを出射する光源と、光強度を検出
する受光素子と、受光素子から出力される電気信号を処
理する信号処理手段とを備え、前記光源から出射された光ビームを前記光走査装置によ
り走査し、物体からの反射光を検知して物体の有無や形
状などの情報を検知することを特徴とする光センサ装
置。
【請求項１９】検知対象となる物体がバーコード、多
段バーコード、マトリックス化された２次元コード等の
符号情報を有する物体であって、請求項１８に記載の光
センサ装置を用いて前記符号情報を読み取るようにした
ことを特徴とする符号情報読み取り装置。
【請求項２０】請求項１９に記載の符号情報読み取り
装置を少なくとも１台以上備え、物品に添付された符号
情報を読み取り、その符号情報を予め外部の第１のメモ
リ部に保存されている物品名称や販売価格等の商品情報
と照合し、その照合結果内容を外部に表示すると共に第
２のメモリ部に格納させるようにしたことを特徴とする
ＰＯＳシステム。