JPH07301756A

JPH07301756A - 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: JPH07301756A
Application number: JP6120620A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Umeda; 秀信梅田; Hiroshi Goto; 博史後藤; Kenji Takemura; 賢治武村; Masahiro Yoneda; 匡宏米田; Atsushi Irie; 篤入江; Kiyotoshi Okura; 清俊大倉; Norimasa Yamanaka; 規正山中; Masaaki Ikeda; 正哲池田; Hiromi Totani; 浩巳戸谷; Koichi Imanaka; 行一今仲
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】あらゆる方向に走査密度の高い走査パターン
が得られる光走査装置を提供する。【構成】光ビームｒを出射する光源１とポリゴンミラ
ー３の回転軸Ｐ方向つまり垂直方向（Ｚ軸方向）に光ビ
ームｒを走査する光スキャナ２と走査された光ビームｒ
を水平方向に走査するポリゴンミラー３とポリゴンミラ
ー３により走査された光ビームｒを垂直方向に反射させ
る固定ミラー５とより光走査装置Ａを構成し、ポリゴン
ミラー３の外周域にＺ軸に対して一定の角度で固定ミラ
ー５を複数枚配置する。光スキャナ２によって光ビーム
ｒを走査させ、光スキャナ２の走査速度より十分大きな
角速度でポリゴンミラー３を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は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用いられる光走査装
置、特に光ビームの２次元走査が可能な光走査装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】光ビームを走査してバーコ
ードを読み取るバーコードスキャナにおいては、読み取
り性能向上のため、従来より種々の走査方式の工夫がな
されている。例えば、バーコードの局部的な傷や汚れに
よる読み取りミスを回避し、正確にバーコードを読み取
ることができるようにするため、図２６に示すように光
ビームｒを平行な多段の走査ライン１０１に沿って走査
させるようにしたラスタ走査方式のポリゴンスキャナが
ある。

【０００３】このラスタ走査方式のポリゴンスキャナ１
０２にあっては、図２７に示したように回転軸Ｐに対し
ポリゴンミラー１０２ａ外周の各ミラー面１０３にそれ
ぞれ異なる傾きを持たせたポリゴンミラー１０２ａを回
転させながら、各ミラー面１０３に光ビームｒを反射さ
せて光ビームｒを走査させ、比較的容易な構造で実現す
ることができる。しかしながら、このようなラスタ走査
方式のポリゴンスキャナ１０２にあっては、バーコード
が一定方向すなわちバーコードの配列方向が光ビームｒ
の走査方向と略平行となる方向に設置されていなけれ
ば、バーコード全域にわたって光ビームｒが走査され
ず、バーコードの読み取りができないという問題があっ
た。また、ラスタ幅を広くすると走査ライン１０１間の
間隔が大きくなり、バーコードの一部に傷や汚れがある
と、バーコードの読み取りに誤差を生じるという問題点
があった。

【０００４】また、バーコードの設置方向によらず光ビ
ームｒが確実にバーコード上を平行に走査されるよう、
ホログラムディスクや複数のミラーを用いて放射状やＸ
字状の光走査パターンに沿って光ビームｒを走査させる
ようにしたものがある。

【０００５】例えば図２８に示すように、ポリゴンミラ
ー１０２ａのミラー面１０３外周に平面状の固定ミラー
１０４を回転軸Ｐに対して一定の角度で傾斜させて多数
配置し、光源１０５から出射させた光ビームｒをポリゴ
ンミラー１０２ａで反射させたのち、固定ミラー１０４
でさらにＺ軸方向に反射させることにより、図２９に示
すような多方向あるいは放射線状の走査ライン１０６を
得ることができる。このとき、ポリゴンミラー１０２ａ
の各ミラー面１０３に異なる傾斜を持たせることにして
おけば、多方向あるいは放射線状に多段の走査ラインを
得ることができる。

【０００６】また、図３０に示すように、回転軸Ｐに対
して傾斜を有する回転可能な反射ミラー１０７の外周に
固定ミラー１０４を円周状に配置し、光源１０５から出
射させた光ビームｒを反射ミラー１０７で反射させたの
ち、固定ミラー１０４でさらにＺ軸方向に反射させるよ
うにしたものある。

【０００７】このように光ビームｒを多方向ないし放射
状に走査できるようにしたバーコードスキャナは、バー
コードの設置方向によらず比較的確実に読み取りができ
るので、主にスーパーマーケットのレジ等、バーコード
の方向が一定しない用途で用いられている。しかしなが
ら、このようなバーコード読み取り装置にあっても、ま
だ走査ラインの本数が少なく、走査ラインの間隔も大き
いためバーコードの読み取りに誤差を生じやすかった。
また、走査ラインの本数を多くしようとすれば固定ミラ
ーを数多く配置しなければならず、あるいは走査幅が狭
くなってしまうという問題点があった。

【０００８】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、走査ライン
密度の高い光ビームをあらゆる方向に走査させ、いかな
る方向に配置されたバーコードの読み取りも可能でしか
も小型の光走査装置を提供することにある。併せて、当
該光走査装置の応用分野を明らかにし、例えば符号情報
の設置方向にかかわりなく確実に符号情報を読み取るこ
とができる符号情報読み取り装置等を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の光走査装
置は、光ビームを走査する光走査手段と、前記光走査手
段により走査された光ビームを反射する回転ミラーと、
前記回転ミラーの周囲に配置され前記回転ミラーにより
反射された光ビームを反射する複数の固定ミラーとを備
え、前記光走査手段により走査された光ビームを前記回
転ミラーにより反射させ、さらに前記回転ミラーにより
反射された光ビームを前記固定ミラーによって反射させ
て光ビームを２次元的に走査させるようにしたことを特
徴としている。

【００１０】本発明の第２の光走査装置は、光ビームを
走査する光走査手段と、前記光走査手段により走査され
た光ビームの一部を反射する回転ミラーと、前記光走査
手段により走査された光ビームの一部を反射する固定ミ
ラーとを備え、前記光走査手段により走査された光ビー
ムを前記回転ミラー及び前記固定ミラーにより反射させ
て、光ビームを２次元的に走査させるようにしたことを
特徴としている。

【００１１】このとき、前記回転ミラーに、前記光走査
手段により走査された光ビームを通過させる光通過部を
設け、当該光通過部を通過した光ビームを前記固定ミラ
ーに反射させることとしてもよい。

【００１２】また、前記光走査手段により光ビームを２
次元的に走査させ、前記光走査手段の走査領域のうち一
部領域内に前記回転ミラーを配置し、当該走査領域のう
ち別な一部領域内に前記固定ミラーを配置することとし
てもよい。

【００１３】また、本発明の第３の光走査装置は、光ビ
ームを反射する反射面を表裏に設けた反射部を有する光
走査手段と、当該反射部のいずれか一方の反射面で反射
された光を反射する第１のミラーと当該反射部の残る反
射面で反射された光を反射する第２のミラーとを備え、
前記光走査手段の反射部により走査された２本の光ビー
ムを第１のミラー及び第２のミラーでそれぞれ反射させ
て、それぞれの光ビームを２次元的に走査させることを
特徴としている。

【００１４】このときには、前記反射面に向けて光ビー
ムを出射する２つの光源と、前記２つの光源を切り替え
る制御手段を備えるのが望ましい。また、前記第１のミ
ラーは回転ミラーとし、前記第２のミラーを固定ミラー
とするのが好ましい。

【００１５】これらの光走査装置にあっては、共振型光
スキャナを用いることができ、共振型光スキャナは、光
ビームを反射させるミラー部と振動入力部とを少なくと
も１つの共振振動モードを有する弾性変形部で連結した
振動子と、前記振動入力部に振動を印加する駆動源とか
らなる共振型光スキャナとするのがよい。また、ガルバ
ノミラーを用いることができる。

【００１６】また、回転ミラーとしてはポリゴンミラー
や平板状ミラーを回転させる構造のものを用いることが
できる。また、複数の平板状ミラーを設けることとして
もよい。

【００１７】本発明の光センサ装置は、本発明の光走査
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、本発明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】さらに、本発明のＰＯＳシステムは、本発
明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
したことを特徴としている。

【００２０】

【作用】本発明の第１の光走査装置にあっては、光走査
手段によって走査された光ビームを回転ミラーによって
反射させ、さらに回転ミラーの周囲に配置された固定ミ
ラーにより再び反射させているので、回転ミラーによる
光ビームの走査方向を各固定ミラーによって変化させる
ことができ、さらに各方向の走査ビームを光走査手段に
よってラスタ走査化することができ、あらゆる方向に高
い走査密度で光ビームを走査させることができる。しか
も、そのラスタ密度は回転ミラーの形状等によって制約
されることなく光走査手段のみによって決まるので、走
査幅等に影響することなく、ラスタ密度を高くできる。

【００２１】また、本発明の第２の光走査装置にあって
は、光走査手段によって走査された光ビームの一部を回
転ミラーによって反射させ、また光走査手段によって走
査された光ビームの一部を複数の固定ミラーによって反
射させているので、回転ミラーによる走査光ビームと固
定ミラーによる走査光ビームとを組み合わせることがで
き、特に回転ミラーの回転軸方向を含むあらゆる方向に
光ビームを高い走査密度で走査させることができる。例
えば、回転ミラーに走査された光ビームを通過させる光
通過部を設ければ回転ミラーによって光走査と固定ミラ
ーによる光走査とを時間的に組み合わせることができ、
２次元的に光ビームを走査できる光走査手段のいずれか
一方の走査領域に一部に回転ミラーを配置し、残る走査
領域内に固定ミラーを複数個配置すれば固定ミラーによ
る光走査と回転ミラーによる光走査とを空間的に組み合
わせることができ、いずれの場合も回転ミラーによる走
査パターンと固定ミラーによる走査パターンを重ね合わ
せることができる。

【００２２】さらに、本発明の第３の光走査装置にあっ
ては、光ビームを反射する反射面を表裏に設けた反射部
を有する光走査装置によって走査された２本の光ビーム
を、第１のミラーと第２のミラーによってそれぞれ反射
させているので、あらゆる方向に光ビームを高い走査密
度で走査させることができる。このとき、１本の光ビー
ムを回転ミラーで反射させ、残る１本の光ビームを固定
ミラーで反射させることにすれば、回転ミラーの回転軸
方向にも光ビームを走査させることができ、異なる２つ
の走査パターンを組み合わせることができる。

【００２３】したがって、バーコード等の走査対象物が
いかなる方向に設置されていても、対象物の全長にわた
って確実に光ビームを走査させることができる。

【００２４】本発明の光走査装置に用いる光走査手段と
しては、例えば共振型光スキャナを適用することができ
る。この共振型光スキャナとして、光ビームを反射させ
るミラー部と振動入力部とを少なくとも１つの共振振動
モードを有する弾性変形部で連結した振動子と、前記振
動入力部に振動を印加する駆動源とからなる光スキャナ
を用いれば、さらに光走査装置を小型化することができ
る。

【００２５】また、回転ミラーとしては、例えばポリゴ
ンミラーや平板状ミラーを回転させる構造のものを用い
ることができる。また、平板状ミラーを回転させること
にすれば、光走査装置の構造を簡単にすることができ、
しかも安価に製造することができる。このとき、複数の
平板状ミラーを備えることとすれば走査速度を向上させ
ることができる。

【００２６】このように本発明にあっては、あらゆる方
向の走査パターンを得ることできる小型でかつ安価な光
走査装置を得ることができる。このような光走査装置を
光センサ装置に用いることにより、物体の形状（例え
ば、偏平な形状）やその向き等にかかわらず、確実に物
体の有無や位置、形状などの情報を検知することができ
る。

【００２７】また、上記光センサ装置をバーコード、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
符号情報を読み取る符号情報読み取り装置に用いること
により、符号情報の向きがいずれの方向を向いていても
光ビームを符号情報に沿って走査させることができ、確
実に符号情報を読み取ることができる。よって、符号情
報読み取り装置やそれを用いたＰＯＳシステム等の信頼
性を向上させることができる。

【００２８】

【実施例】図１に本発明の一実施例である光走査装置Ａ
の概略構成図を示す。１は発光ダイオードや半導体レー
ザなどの発光素子とレンズのような光学素子からなる光
源、２は光源から出射された光ビームｒをポリゴンミラ
ーの回転軸Ｐ方向つまり垂直方向（Ｚ軸方向）に走査さ
せるための光スキャナ、３は光スキャナにより走査され
た光ビームｒを水平方向に走査させるためのポリゴンミ
ラーである。ポリゴンミラー３は平面正多角形状をして
おり、その外周面にはミラー面４がほぼ垂直に形成され
ており、直流サーボーモータ（図示せず）などによって
一定の角速度で回転される。ポリゴンミラー３の外周域
には、平面状の固定ミラー５が複数枚連続的に配置され
ていて、それぞれの固定ミラー５はＺ軸に対してほぼ同
じ角度で配置されている。光スキャナ２には例えば各種
の共振型光スキャナを用いることができ、光源１から出
射された光ビームｒは光スキャナ２のミラー部により反
射され、ミラー面４の上端から下端にわたって一定の走
査角θで垂直方向に走査される。

【００２９】しかして、光源１から光ビームｒが出射さ
れると、光ビームｒは光スキャナ２のミラー部によって
反射されるとともに垂直方向に走査されてポリゴンミラ
ー３に入射される。ポリゴンミラー３に入射された光ビ
ームｒはミラー面４で反射されて複数の固定ミラー５の
全体を端から端まで走査され、さらに固定ミラー５で反
射されて光ビームｒは垂直方向に反射されるとともに走
査される。このとき、光スキャナ２の走査速度よりも十
分大きな角速度でもってポリゴンミラー３を回転させて
おくと、ミラー面４で反射された光ビームｒはほぼ水平
方向（ＸＹ平面内）に走査され、水平方向に走査された
光ビームｒは各固定ミラー５で順次垂直方向に反射さ
れ、固定ミラー５毎に走査方向が異なるので、図２に示
すように多方向ないしは放射線状の走査間隔の狭い走査
ライン６を得ることができる。

【００３０】さらに、走査ライン６の走査間隔は光スキ
ャナ２の走査速度とポリゴンミラー３の回転速度とを調
整することにより、ポリゴンミラー３の面数を多くする
ことなく走査ライン６の走査密度を高めることができ
る。従って、従来にあってはポリゴンミラー１０２ａの
各ミラー面１０３にそれぞれ異なる傾斜を持たせる必要
があったが、この光走査装置Ａにあってはポリゴンミラ
ー３のミラー面４を傾斜させる必要もないのでポリゴン
ミラー３の構造を簡単にすることができ、光走査装置の
コストを低くすることができる。

【００３１】図３（ａ）に示した一部に傷や汚れがある
バーコード７のように符号情報を読み取ることができる
有効な領域幅Ｗが狭い場合には、図３（ｂ）に示すよう
に一本の走査ライン６ａが有効な領域を走査する確率は
低く、従来のポリゴンスキャナ１０２にあっても図３
（ｃ）に示すように走査ライン１０１の走査間隔は有効
な領域幅Ｗよりも広く、正確に符号情報を読み取ること
は困難であった。しかし、本発明の光走査装置Ａを応用
したバーコードリーダなどにあっては図３（ｄ）に示す
ようにバーコードラインの全幅にわたって連続的に走査
できるため、確実に符号情報を読み取ることができる有
効な領域幅Ｗを走査し、バーコード７の読み取り誤差を
少なくすることができる。

【００３２】また、光走査装置Ａにあっては多方向に光
ビームｒを走査させることができるので、バーコード７
があらゆる方向を向いて配置されたとしても、走査ライ
ン６とバーコード７のシンボルとが平行になる確率が少
なく、確実にバーコード７を読み取ることができる。

【００３３】図４（ａ）（ｂ）に示すものはそれぞれ、
同上の光走査装置Ａに用いられる共振型光スキャナ２Ａ
を示す平面図及び断面図であって、光スキャナ２Ａはガ
ラス基板８にシリコンからなる角枠状をしたプレート９
が貼り合わされて構成されている。プレート９の開口部
９ａのほぼ中央には薄板状のミラー部１０が軸心Ｑの回
りにねじれ変形するねじれ変形モードを有する細幅の弾
性変形部１１によって両持ち状に支持されている。プレ
ート９及び弾性変形部１１並びにミラー部１０はシリコ
ンウエハから一体として形成されており、ミラー部１０
の裏面はイオン注入などにより導電性を有しており可動
電極１２としての機能を果たす。また、ミラー部１０の
下側には微小な距離を隔てて固定電極１３が形成されて
おり、可動電極１２と固定電極１３との間に弾性変形部
１１のねじれ変形モードの共振周波数と等しい周波数の
交流電圧を印加して可動電極１２と固定電極１３との間
に静電引力を起こさせることにより、ミラー部１０を一
定の回動角で振動させることができる。したがって、光
源１から出射された光ビームｒをミラー部１０で反射さ
せることにより一定の走査角θで光ビームｒを走査させ
ることができる。このような光スキャナ２Ａを用いるこ
とによって、光走査装置Ａの小型化を図ることができ
る。

【００３４】また、本発明の光走査装置Ａには図５に示
すような光スキャナ２Ｂを適用することができる。光ス
キャナ２Ｂはガルバノミラーと呼ばれるものであって、
振動型モータ１４の駆動軸に取り付けられたミラー部１
５をモータ１４によって軸心Ｒの回りに回動運動させ、
ミラー部１５によって光を反射させることにより光ビー
ムｒを走査させることができる。なお、後述の共振型光
スキャナ２Ｃを用いることもできる。

【００３５】図６に示すものは本発明の別な実施例であ
る光走査装置Ｂを示す概略構成図である。光走査装置Ｂ
は、光源１と光源１から出射された光ビームｒを走査す
る光スキャナ２と光ビームｒを反射する反射ミラー１６
と反射ミラー１６によって反射された光ビームｒを垂直
方向（Ｚ軸方向）に反射する複数枚の固定ミラー５とよ
り構成されている。反射ミラー１６には回転軸Ｐ方向に
対して角度を有する平面状のミラー面１７が形成されて
おり、反射ミラー１６は直流サーボーモータ（図示せ
ず）などによって一定の角速度で回転されている。反射
ミラー１６外周には円周状にＺ軸に対してほぼ同じ角度
で複数個の固定ミラー５が配置されている。

【００３６】しかして、光源１から光ビームｒが出射さ
れると、光ビームｒは光スキャナ２のミラー部によって
反射されるとともに走査されて反射ミラー１６に入射さ
れる。反射ミラー１６に入射された光ビームｒはミラー
面１７で反射されて固定ミラー５上を走査される。さら
に、走査された光ビームｒは、固定ミラー５で反射さ
れ、光ビームｒは再び垂直方向に反射される。このと
き、光スキャナ２の走査速度よりも十分大きな角速度で
もって反射ミラー１６を回転させておくと、ミラー面１
７で反射された光ビームｒは、各固定ミラー５で順次走
査されながらＺ軸方向に反射され、図７に示すように放
射線状に走査間隔の狭い走査ライン１８を得ることがで
きる。なお、この光走査装置Ｂにあっては、反射ミラー
１６外周域のほぼ全周に固定ミラー５を設けているの
で、光走査装置Ａに比べると光ビームの走査幅を長くで
き、あるいは放射状パターンの走査方向を増加させるこ
とができる。また、ラスタ幅は光スキャナ２の走査速度
により任意に調整できる。

【００３７】また、図８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Ｃを示す概略構成図であっ
て、光スキャナ２によって垂直方向に走査された光ビー
ムｒは反射ミラー１９によってほぼ水平方向に反射さ
れ、反射ミラー１９の外周域に配置された固定ミラー５
に入射される。反射ミラー１９は平板状のミラー２０か
ら構成されており、サーボモータ等によって一定の角速
度で回転されている。したがって、反射ミラー１９の角
速度と光スキャナ２の走査速度とを調整することによ
り、図９に示すような多方向の走査密度の濃い走査パタ
ーン２１を得ることができる。このように平板状のミラ
ー２０から反射ミラー１９を構成することにより、光走
査装置Ｃの構造を簡単にすることができ、ポリゴンミラ
ー３を使用する場合に比べて非常に安価に光走査装置Ｃ
を作成することができる。

【００３８】さらに、図１０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Ｄを示す概略構成図であ
って、反射ミラー２２は平面十字状に作成されており、
２枚の平板状ミラー２３を交差させて作成されていて、
反射ミラー２２の主面（計８面）はミラー面２３ａとな
るように構成されている。このように、複数の平面状の
ミラー２３を組み合わせて反射ミラー２２を構成するこ
とによって、反射ミラー２２が一回転する間に光ビーム
ｒが固定ミラー５上を走査する回数が多くなり、さらに
走査速度を向上させることができる。もちろん、図８に
示す反射ミラー１９の両面にミラー面２０を形成するこ
ととしても走査速度を向上させることができる。

【００３９】ところで本発明の出願人らは、走査密度の
高い全方向読み取り用の全く新しい方式の小型の光走査
装置Ｅを開発し、特許出願中である。図１１（ａ）
（ｂ）に示すものはそれぞれ当該光走査装置Ｅの概略平
面図及び概略正面図であって、この光走査装置Ｅは、図
１１に示すように共振型光スキャナ２と回転多面ミラー
３１とから構成されている。この回転多面ミラー３１は
平面正ｎ角形状の鼓状をしており、その中央外周面には
回転軸Ｐと平行になった垂直ミラー面３２が多数形成さ
れていて、垂直ミラー面３２の上端及び下端にはそれぞ
れ、外周方向に傾斜した上部ミラー面３３及び下部ミラ
ー面３４が形成されている。回転多面ミラー３１は一定
の角速度で回転されており、しかして光源１から出射さ
れた光ビームｒは光スキャナ２によって回転多面ミラー
３１の回転軸Ｐ方向に走査され、走査された光ビームｒ
は回転多面ミラー３１の上部ミラー面３３、垂直ミラー
面３２及び下部ミラー面３４で反射される。従って、光
スキャナ２の走査速度及び回転多面ミラー３１の回転速
度を調整することにより、図１２に示すように、走査領
域のほぼ中央付近で水平方向（Ｘ軸方向）に走査密度の
高い全方向の走査パターンを得ることができる。しかも
この光走査装置Ｅにあっては、上述した光走査装置Ａ〜
Ｄのように回転多面ミラー３１の外周域に固定ミラー５
を配置する必要がないため光走査装置Ｅを非常に小型化
することが可能である。

【００４０】しかしながら、この光走査装置Ｅにあって
は、全方向の走査ラインといえども垂直方向（Ｙ軸方
向）の走査ラインは少なく、例えば、回転多面ミラー３
１の回転速度を低下させたとしても、例えば図１３に示
すように斜め方向の走査ラインしか得られず、バーコー
ドなどの符号情報を確実に読み取ることは困難であっ
た。そこで垂直方向の走査ラインを増やすことによっ
て、さらに確実に符号情報を読み取ることのできる小型
の光走査装置を開発した。

【００４１】図１４（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走査装置Ｆの概
略平面図及び概略正面図であって、３５は光スキャナ２
によって走査された光ビームｒを水平方向に反射する回
転多面ミラー、３６は回転多面ミラー３５によっては反
射されなかった光を回転多面ミラー３５と同じ方向へ向
けて反射する平面状の固定ミラーである。この光走査装
置Ｆにあっては、光スキャナ２によって走査された光ビ
ームｒの一部が回転多面ミラー３５によって反射されな
いよう回転多面ミラー３５に光通過部３７を設け、回転
多面ミラー３５に当ることなく通過した光ビームｒが固
定ミラー３６で反射するようにしてある。この光通過部
３７は例えば光走査装置Ｅの回転多面ミラー３１の一部
を切り欠くことによって設けることができる。もちろ
ん、光通過部３７以外の回転多面ミラー３５において
は、光ビームｒは上部ミラー面３３、垂直ミラー面３２
及び下部ミラー面３４で反射される。しかして、回転多
面ミラー３５の角速度と光スキャナ２の走査速度とを調
整することにより、光スキャナ２によって走査された光
ビームｒの一部は回転多面ミラー３５で反射され、多方
向に走査されて斜め方向及び水平方向の走査ライン４４
が得られる。また、回転多面ミラー３５で反射されなか
った光ビームｒは固定ミラー３６で反射されて垂直方向
に走査されて垂直走査ライン４５が得られ、図１５に示
すように多方向に走査密度の濃い走査パターンを得るこ
とができる。したがって、この光走査装置Ｆにあって
は、特にバーコードが垂直方向に配置されたとしても、
確実にバーコードを読み取ることができる。

【００４２】また、図１６（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走査装置Ｇ
を示す概略平面図及び概略構成図である。光走査装置Ｇ
は、光源１と光源１から出射された光ビームｒを水平方
向及び垂直方向の２次元的に走査させる光スキャナ２と
光スキャナ２によって走査された光ビームｒを反射させ
る鼓状をした回転多面ミラー３１と固定ミラー３６とか
ら構成されている。回転多面ミラー３１は水平方向の走
査領域のほとんどをカバーするようにして配置されてお
り、また、固定ミラー３６は水平方向の残る走査領域に
配置されている。すなわち、光スキャナ２によって水平
方向にラスタ走査されたほとんどの光ビームｒは回転多
面ミラー３１によって反射され、光スキャナ２によって
水平方向にラスタ走査された光ビームｒのうち回転多面
ミラー３１で反射されなかった光ビームｒは固定ミラー
３６によって反射される。

【００４３】図１７に示すものはこの光走査装置Ｇに用
いられる光スキャナ２の一例を示す斜視図である。本発
明の出願人らは弾性変形部（トーションバー）の弾性共
振振動を利用した小型の光スキャナ２Ｃを開発し特許出
願中である（例えば特開平４−９５９１７号公報）。こ
の光スキャナ２Ｃはその一例を示すものであって、光ス
キャナ２Ｃは薄板状のプレート３７と圧電振動子や磁歪
振動子などの駆動源３８とから構成されている。プレー
ト３７は、軸心Ｒに沿って曲げ変形する曲げ変形モード
及び軸心Ｒの回りにねじれ変形するねじれ変形モードを
有する長い細幅の弾性変形部３９の下端に、駆動源３８
からの振動を入力する弾性入力部４０が一体として設け
られ、弾性変形部３９の上端には光ビームｒをスキャン
させるためのミラー部４１が一体として設けられてい
る。しかして、駆動源３８から弾性入力部４０に曲げ変
形モードの共振周波数ｆ_Bと等しい周波数の振動を印加
すると、図１８（ａ）に示すようにミラー部４１が軸心
Ｓの回りに大きな回動角θ_Bで駆動され、ミラー部４１
に入射された光ビームｒは走査角２θ_Bで走査される。
また、ねじれ変形モードの共振周波数ｆ_Tと等しい周波
数の振動を印加すると、図１８（ｂ）に示すようにミラ
ー部４１が軸心Ｒの回りに大きな回動角θ_Tで駆動さ
れ、ミラー部４１に入射された光ビームｒは走査角２θ
_Tで走査される。したがって、駆動源３８から曲げ変形
モードの共振周波数ｆ_Bと等しい周波数の振動及びねじ
れ変形モードの共振周波数ｆ_Tと等しい周波数の振動を
同時に印加することによって、光ビームｒを水平方向及
び垂直方向に２次元的に走査することができる。

【００４４】しかして、光源１から光ビームｒが出射さ
れると、光ビームｒは光スキャナ２のミラー部４１によ
って反射されるとともに例えば曲げ変形モードによって
垂直方向に走査される。また、ねじれ変形モードによっ
て水平方向にラスタ走査されるほとんどの光ビームｒは
回転多面ミラー３１に入射され、回転多面ミラー３１に
入射された光ビームｒは上部ミラー面３３や垂直ミラー
面３２及び下部ミラー面３４で反射されて再び水平方向
に走査される。一方、水平方向にラスタ走査されたが回
転多面ミラー３１で反射されなかった光ビームｒは固定
ミラー３６に入射され、固定ミラー３６で反射されると
ともに垂直方向に走査される。このとき、光スキャナ２
のねじれ変形モードの走査速度（共振周波数θ_T）より
も曲げ変形モードの走査速度（共振周波数θ_B）を十分
に大きくし、また、曲げ変形モードの走査速度よりも十
分大きな角速度でもって回転多面ミラー３１を回転させ
ておくと、図１９に示すように走査密度の濃いあらゆる
方向の走査パターンを得ることができ、垂直方向にも多
数の走査ラインを得ることができる。なお、回転多面ミ
ラー３１と固定ミラー３６の配置位置を変えて固定ミラ
ー３６に入射される光ビームｒを多くするとさらに垂直
方向の走査ライン４５を多くすることができる。

【００４５】またこの光スキャナ２Ｃは非常に小型であ
るので、光走査装置Ｇを非常に小さくすることができ、
駆動源３８として圧電素子を用いると、さらに光走査装
置Ｇの小型化を図ることができる。

【００４６】図２０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Ｈを示す概略平面図である。この
光スキャナ２においては、光スキャナ２のミラー面４１
の裏面にあっても光ビームｒを反射できるようにミラー
面４２が形成されている。また、光走査装置Ｈにあって
は２つの光源１，４３が備えられていて、制御部４４に
よっていずれかの光源１，４３のみから光ビームｒが出
射されるように制御されている。

【００４７】しかして、光源１から出射された光ビーム
ｒは光スキャナ２の表面のミラー面４１において反射さ
れるとともに垂直方向に走査されながら、回転多面ミラ
ー３１に入射される。また、光源４３から出射された光
ビームｒは光スキャナ２の裏面のミラー面４１において
反射されるとともに垂直方向に走査されながら、固定ミ
ラー３６に入射される。このとき回転多面ミラー３１を
一定の角速度で回転させておくと、回転多面ミラー３１
で反射された光ビームｒは多方向に走査され、固定ミラ
ー３６で反射された光ビームｒは垂直方向に走査される
ことになる。したがって、光スキャナ２の走査位置と光
源１及び光源４３からの光ビームｒの出射時間とを時分
割的に調整することにより、図２１に示すように垂直方
向にも走査ラインのある走査密度の濃いあらゆる方向の
走査パターンを得ることができる。

【００４８】このように光走査装置Ｆ〜Ｈにあっては、
走査領域全体にわたって水平方向や斜め方向あるいは垂
直方向のあらゆる方向の走査密度の高い走査パターンを
得ることができ、特に多面回転ミラーの弱点であった垂
直方向走査を強化することができるので、バーコードの
配置方向によらずバーコードの読み取りが確実に行なう
ことができる。また、回転多面ミラー３１，３５と小型
の光スキャナ２とを組合せることでよく、比較的構造が
簡単で、しかもコストを必要とせず小型の光走査装置を
提供することができる。

【００４９】図２２は本発明の光センサ装置Ｉの一実施
例を示すブロック図である。この光センサ装置Ｉは、上
記のような本発明の光走査装置例えば光走査装置Ａ、半
導体レーザ素子等の発光素子５１とレンズのような光学
素子５２からなる光源１、フォトダイオード等の受光素
子５３、発光素子５１を駆動して光ビームｒを出射させ
る駆動回路５４、光走査装置Ａの光スキャナ２を駆動す
る駆動回路５５、受光素子５３からの受光信号を電気的
に処理する信号処理回路５６および駆動回路５４、５５
と信号処理回路５６を制御する制御部５７から構成され
ている。この光センサ装置Ｉにあっては、発光素子５１
から出射された光ビームｒは光走査装置Ａ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２次元状の走
査パターンに沿って走査される。このとき検知領域内に
物体５８が存在すると、物体５８で反射した光ビームｒ
が受光素子５３で検知される。そして、光ビームｒを受
光した受光素子５３から出力される受光信号を信号処理
回路５６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５８が存在するか否か、さらに物体５８の形
状等が検出される。しかも、光ビームｒの走査パターン
が変化するので、光ビームｒを多様な走査方向に走査す
ることができ、小さな物体５８や偏平な形状の物体５８
なども精度良く検知できるようになる。

【００５０】図２３に示すものは本発明の光センサ装置
Ｊの他例であって、光ビームｒの走査位置をモニターす
る光走査位置検知回路５９を備えている。例えば、光走
査位置検知回路５９は、光走査装置Ａの光スキャナ２の
駆動信号及びポリゴンミラー３の回転位置を検出するエ
ンコーダなどの出力信号をモニターすることによって光
ビームｒの走査位置（走査方向）を検出する。あるい
は、例えば光走査装置Ｇの光スキャナ２Ｃの弾性変形部
３９近傍に歪ゲージ等の歪み検出用センサを設けてミラ
ー面４１の回転角を検知し、エンコーダの出力信号と歪
検出用センサの出力から光ビームｒの走査位置を検知す
るようにしてもよい。しかして、光走査位置検知回路５
９により受光素子５３が受光した瞬間の光ビームｒの走
査位置を知れば、走査領域内の物体５８の存在している
位置が分かるので、物体５８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。

【００５１】また、本発明の光走査装置Ａ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６０を読み取る用途に用いることによ
り、図２４に示すように本発明の光走査装置Ａを用いた
符号情報読み取り装置Ｋとして用いることができる。制
御部５７は符号情報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６０の種類を入力できる
ようになっている。しかして、符号情報入力部から符号
情報６０の種類などが入力されると、符号情報６０に応
じて光走査装置Ａの光スキャナ２の走査速度やポリゴン
ミラー３の回転速度が制御部５７により制御される。ま
た、信号処理回路５６は受光素子５３から出力された電
気信号に電気的処理を施し、デコード部６１が信号処理
回路５６で処理された情報信号を解析して符号情報６０
を読み取る。このような符号情報読み取り装置Ｋを用い
ると、光ビームｒの走査パターンの方向が変化するの
で、バーコード等の符号情報６０がどのような方向に向
けて設置されていても、走査パターンの方向が変化する
うちに、光ビームｒの走査方向が符号情報６０の配列方
向と平行となる瞬間があり、その時に符号情報６０が読
み取られる。すなわち、走査パターンが変化して光ビー
ムｒの走査方向が変化するので、符号情報６０がどのよ
うな向きを向いていても、符号情報６０に対して平行に
光ビームｒを走査することができ、符号情報６０の設置
方向にかかわりなく確実に読み取ることができる。ま
た、符号情報６０の種類に応じて適切に光ビームｒを走
査することができるので、符号情報６０の効率的な読み
取りを行なうことができる。

【００５２】図２５は本発明のＰＯＳ（Point of Sale
s；販売時点管理）システムＬを示す概略ブロック図で
ある。このＰＯＳシステムＬ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Ｋを備え
ており、この符号情報読み取り装置Ｋにより物品に添付
されている符号情報６０を読み取る。また、コンピュー
タ６５に付属している第１のメモリ部６６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Ｋが物品の符号
情報６０を読み取ると、その符号情報６０が第１のメモ
リ部６６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Ｋと
対になったディスプレイ装置６７に表示されると共に第
２のメモリ部６６に格納される。第２のメモリ部６８に
格納された商品情報は必要に応じてプリンタ６９により
プリントアウトされる。

【００５３】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Ｌに本発明の光走査装置Ａを用い
た符号情報読み取り装置Ｋを使用することにより、符号
情報６０の読み取りを確実に行なえ、ＰＯＳシステムＬ
の信頼性を向上させることができる。

【００５４】ここで示したＰＯＳシステムＬは、商店な
どに設置されるＰＯＳシステムＬ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Ｐ
ＯＳシステムＬも可能となる。

【００５５】以上、あらゆる方向に光走査を行なうため
の小型・軽量・安価な光走査装置、およびその光走査装
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、図示した光スキャナの構造や形状に限定
されるものではない。

【００５６】

【発明の効果】本発明の光走査装置によれば、あらゆる
方向に光ビームを高い走査密度で走査させることができ
る。特に、第２や第３の発明の光走査装置にあっては、
回転ミラーの回転軸方向の走査ラインを得ることができ
る。したがって、バーコード等の走査対象物がいかなる
方向に設置されていても、対象物の全長にわたって確実
に光ビームを走査させることができる。

【００５７】光走査手段としては、例えば共振型光スキ
ャナを適用することができ、共振型光スキャナとして、
光ビームを反射させるミラー部と振動入力部とを少なく
とも１つの共振振動モードを有する弾性変形部で連結し
た振動子と、前記振動入力部に振動を印加する駆動源と
からなる光スキャナを用いれば、さらに光走査装置を小
型化することができる。

【００５８】また、回転ミラーとしては、例えばポリゴ
ンミラーや平板状ミラーを回転させる構造のものを用い
ることができる。また、平板状ミラーを回転させること
にすれば、光走査装置の構造を簡単にすることができ、
しかも安価に光走査装置を製造することができる。ま
た、多数の平板状ミラーを用いることとすれば走査速度
を向上させることができる。

【００５９】このように本発明にあっては、さまざまな
走査パターンを得ることできる小型でかつ安価な光走査
装置を得ることができる。このような光走査装置を光セ
ンサ装置に用いることにより、物体の形状（例えば、偏
平な形状）やその向き等にかかわらず、確実に物体の有
無や位置、形状などの情報を検知することができる。

【００６０】また、上記光センサ装置をバーコード、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
符号情報を読み取る符号情報読み取り装置に用いること
により、符号情報の向きがいずれの方向を向いていても
光ビームを符号情報に沿って走査させることができ、確
実に符号情報を読み取ることができる。よって、符号情
報読み取り装置やそれを用いたＰＯＳシステム等の信頼
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】同上の光走査装置における走査パターンを示す
図である。

【図３】（ａ）は汚れやかすれのあるバーコードを示す
図、（ｂ）は図３（ａ）のバーコードを走査ラインの少
ない走査をした場合の説明図、（ｃ）は図３（ａ）のバ
ーコードを従来例のポリゴンスキャナで走査した場合の
説明図、（ｃ）は図３（ａ）のバーコードを本発明の光
走査装置で走査した場合の説明図である。

【図４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の光走査装置に用
いることのできる光スキャナを示す平面図及び断面図で
ある。

【図５】同上の光走査装置に用いることのできる別な光
スキャナを示す斜視図である。

【図６】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７】同上の光走査装置における走査パターンを示す
図である。

【図８】本発明のさらに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９】同上の光走査装置における走査パターンを示す
図である。

【図１０】本発明のさらに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１１】（ａ）（ｂ）はそれぞれ先行技術である光走
査装置を示す概略平面図及び概略正面図である。

【図１２】同上の光走査装置おける走査パターンを示す
図である。

【図１３】同上の光走査装置における別な走査パターン
を示す図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに別な
実施例である光走査装置を示す概略平面図及び概略正面
図である。

【図１５】同上の光走査装置における走査パターンを示
す図である。

【図１６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに別な
実施例である光走査装置を示す概略平面図及び概略構成
図である。

【図１７】同上の光走査装置に用いられる光スキャナを
示す斜視図である。

【図１８】（ａ）は同上の光スキャナが曲げ変形モード
で回動する様子を示す図、（ｂ）は同上の光スキャナが
ねじれ変形モードで回動する様子を示す図である。

【図１９】同上の光走査装置における走査パターンを示
す図である。

【図２０】本発明のさらに別な実施例である光走査装置
を示す概略平面図である。

【図２１】同上の光走査装置における走査パターンを示
す図である。

【図２２】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２３】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２４】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２５】本発明によるＰＯＳシステムを示す概略ブロ
ック図である。

【図２６】従来例のポリゴンスキャナによる走査パター
ンを示す図である。

【図２７】従来例のポリゴンミラーを示す斜視図であ
る。

【図２８】従来例の光走査装置を示す概略構成図であ
る。

【図２９】同上の光走査装置における走査パターンを示
す図である。

【図３０】別な従来例である光走査装置を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ光スキャナ３ポリゴンミラー５、３６固定ミラー１６反射ミラー３１多面回転ミラー３２垂直ミラー面３３上部ミラー面３４下部ミラー面３７光通過部４１、４２ミラー面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】（ａ）は汚れやかすれのあるバーコードを示す
図、（ｂ）は図３（ａ）のバーコードを走査ラインの少
ない走査をした場合の説明図、（ｃ）は図３（ａ）のバ
ーコードを従来例のポリゴンスキャナで走査した場合の
説明図、（ｄ）は図３（ａ）のバーコードを本発明の光
走査装置で走査した場合の説明である。

フロントページの続き (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)発明者池田正哲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 (72)発明者今仲行一京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】光ビームを走査する光走査手段と、前記
光走査手段により走査された光ビームを反射する回転ミ
ラーと、前記回転ミラーの周囲に配置され前記回転ミラ
ーにより反射された光ビームを反射する複数の固定ミラ
ーとを備え、前記光走査手段により走査された光ビームを前記回転ミ
ラーにより反射させ、さらに前記回転ミラーにより反射
された光ビームを前記固定ミラーによって反射させて光
ビームを２次元的に走査させるようにしたことを特徴と
する光走査装置。
【請求項２】光ビームを走査する光走査手段と、前記
光走査手段により走査された光ビームの一部を反射する
回転ミラーと、前記光走査手段により走査された光ビー
ムの一部を反射する固定ミラーとを備え、前記光走査手段により走査された光ビームを前記回転ミ
ラー及び前記固定ミラーにより反射させて、光ビームを
２次元的に走査させるようにしたことを特徴とする光走
査装置。
【請求項３】前記回転ミラーに、前記光走査手段によ
り走査された光ビームを通過させる光通過部を設け、当
該光通過部を通過した光ビームを前記固定ミラーに反射
させることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】前記光走査手段により光ビームを２次元
的に走査させ、前記光走査手段による走査領域のうち一
部領域内に前記回転ミラーを配置し、当該走査領域の別
な一部領域内に前記固定ミラーを配置したことを特徴と
する請求項２に記載の光走査装置。
【請求項５】光ビームを反射する反射面を表裏に設け
た反射部を有する光走査手段と、当該反射部のいずれか
一方の反射面で反射された光を反射する第１のミラーと
当該反射部の残る反射面で反射された光を反射する第２
のミラーとを備え、前記光走査手段の反射部により走査された２本の光ビー
ムを第１のミラー及び第２のミラーでそれぞれ反射させ
て、それぞれの光ビームを２次元的に走査させることを
特徴とする光走査装置。
【請求項６】前記反射面に向けて光ビームを出射する
２つの光源と、前記２つの光源を切り替える制御手段を
備えたことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】前記第１のミラーは回転ミラーであり、
前記第２のミラーは固定ミラーであることを特徴とする
請求項５又は６に記載の光走査装置。
【請求項８】前記光走査手段は、共振型光スキャナで
あることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又
は７に記載の光走査装置。
【請求項９】前記共振型光スキャナは、光ビームを反
射させるミラー部と振動入力部とを少なくとも１つの共
振振動モードを有する弾性変形部で連結した振動子と、
前記振動入力部に振動を印加する駆動源とからなる共振
型光スキャナであることを特徴とする請求項８に記載の
光走査装置。
【請求項１０】前記光走査手段は、ガルバノミラーで
あることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又
は７に記載の光走査装置。
【請求項１１】前記回転ミラーは、ポリゴンミラーで
あることを特徴とする請求項１、２、３、４、７、８、
９又は１０に記載の光走査装置。
【請求項１２】前記回転ミラーは、平板状ミラーを回
転させる構造であることを特徴とする請求項１、２、
３、４、７、８、９又は１０に記載の光走査装置。
【請求項１３】複数の前記平板状ミラーを備えたこと
を特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２又は１３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１５】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１４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１６】請求項１５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。