JPH08122679A

JPH08122679A - 光走査用アクチュエータ

Info

Publication number: JPH08122679A
Application number: JP6260566A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Terada; 勝己寺田; Yoshinori Ota; 好紀太田; Masataka Ito; 正孝伊藤; Akira Osanai; 皓小山内; Masaki Iwata; 正樹岩田; Hidenobu Kubo; 日出信久保
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP3450466B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、簡易な構造で光ビームを走査させ、
軽量小型化及び低コストを実現する光ビーム走査装置の
光走査用アクチュエータを提供することを目的とする。【構成】本発明は、バーコード読取り用の走査ビームと
なる光ビームを反射するミラー部２と、形状記憶合金薄
膜からなり加熱することにより所定方向に屈曲する屈曲
部３ａ，３ｂと、電流を通電させるための電極４ａ，４
ｂとで構成される光走査用アクチュエータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームをバーコード
等に照射し、その反射光からバーコードとして記載され
る情報を読み取る光ビーム走査装置の光走査用アクチュ
エータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物品に貼付されたタッグに記載
されるバーコードにレーザ光等の光ビームを照射して、
その反射光から該物品に関する種々の情報を読み取る光
ビーム走査装置がある。

【０００３】この光ビーム走査装置は、半導体レーザ等
から発光された光ビームを走査させて、バーコードを読
み取る。従来、光ビームを走査させるものとして、円筒
の側面に多数の鏡を設け回転させる、いわゆるポリゴン
ミラーが広く利用されている。このポリゴンミラーは、
中心軸にモータが繋がれており所定の回転数で回転させ
て、半導体レーザから側面のミラーに光ビームが照射さ
れる。その反射光が、別に設けた複数の反射ミラーに反
射されて、複数の平行した走査ビーム（走査パターン）
として外部に照射される。

【０００４】前記ポリゴンミラーと前記反射ミラーの角
度を微妙に変えることにより、複数の方向の複数の走査
パターンが生成できる。また、特開平６−２３６４５０
号公報には、ポリゴンミラーに代わって、マグネットと
ばねによる往復運動を利用した光走査用アクチュエータ
が記載されている。

【０００５】この光走査用アクチュエータは、図１６に
示すように柔軟なプラスチック材料を平ばね１０１と
し、その一端に反射ミラー１０２を設け、他端には永久
磁石１０３を設けている。その永久磁石１０３の近傍若
しくは対向する位置に電磁石１０４を配置している。そ
して永久磁石１０３側に支持部材１０５を設けて本体に
固定し、回動可能な構造になっている。前記反射ミラー
１０２の近傍には、反射ミラー１０２に向かってレーザ
ビームを照射するための半導体レーザ素子１０６が配置
されている。この様な構成によって、電磁石１０４によ
り生じさせた磁界によって、永久磁石１０３が反発（若
しくは吸引）されて振れ、平ばね１０１が撓む。そして
電磁石１０４の磁界が消えると共に平ばね１０１の弾性
力によって撓みが戻る方向に振れる。

【０００６】よって電磁石１０４に断続的に電流を流し
て、磁界の発生のタイミングを制御することにより反射
ミラー１０２が往復運動（回動）する。この往復運動す
る反射ミラー１０２にレーザを照射させて、走査ビーム
を生成している。

【０００７】この特開平６−２３６４５０号公報に記載
される光走査用アクチュエータは、一方向にのみスキャ
ンする構成であるが、特開平４−２２６４１３号公報に
は、図１７及び図１８に示すようなラスター形走査パタ
ーンを描画するように、水平方向と垂直方向の直交する
２方向に光ビームを走査できる光走査用アクチュエータ
が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなポリゴ
ンミラーを利用する光走査装置は、半導体レーザ素子
と、集光レンズと、ポリゴンミラー及びその回転駆動部
と、複数の反射ミラーにより構成されている。このよう
に必要となる構成部品数が多く、装置の軽量化や小型化
が難しい。また装置構成が複雑になるため、走査方向等
の調整が難しくなっている。さらに、回転駆動部にかか
る消費電力も多い。

【０００９】また、特開平６−２３６４５０号公報に記
載される光走査用アクチュエータは、一端が空間上に支
持されるばねの弾性力を利用しているため、ハンドタイ
プのバーコード読取装置に用いられた場合には、手によ
るぶれ振動がばねに加わり易く、読取りに影響を及ぼす
恐れがある。そのため、作業者はぶれ振動が発生しない
ように慎重に読取り作業を行わなければならない。また
永久磁石の磁力が走査の振幅に大きく影響するため、小
型で長期間に渡って磁力を維持する磁石が要求される。

【００１０】また、この光走査用アクチュエータも同様
に、平ばね、永久磁石、電磁石及びその駆動回路等の必
要となる構成部品数が多い。そこで本発明は、簡易な構
造で光ビームを走査させ、軽量小型化及び低コストを実
現する光ビーム走査装置の光走査用アクチュエータを提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、光ビームをバーコードに照射し、その反射
光からバーコードとして記載される情報を読み取る光ビ
ーム走査装置の走査光ビームを生成する光走査用アクチ
ュエータにおいて、平面性を保持し、発光素子から照射
される光ビームを反射するミラー部と、前記ミラー部と
一体的に接続される所定形状に記憶される形状記憶合金
からなる屈曲部と、前記屈曲部に所定電流を通電させ、
所定形状に変形させるための電極パットとで構成され、
前記屈曲部の屈曲動作に応じて振れるミラー部が反射す
る光ビームを走査させる光走査用アクチュエータを提供
する。

【００１２】

【作用】以上のような構成の光走査用アクチュエータ
は、屈曲部が任意の電流（パルス信号）を通電されて発
生する熱により所定方向に屈曲され、該屈曲部に連結さ
れるミラー部が振られる。そして半導体レーザ素子から
発光された光ビームが振り動作するミラー部により反射
され、外部に走査光りビームとして照射される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には、本発明による第１実施例として
の光走査用アクチュエータの外観構成を示し説明する。

【００１４】この光走査用アクチュエータ１は、形状記
憶合金（Shape memory alloy：ＳＭＡ）薄膜をからな
り、図示しない半導体レーザ素子から発光された光ビー
ムを反射するミラー部２と、加熱することにより所定方
向に屈曲するように形状記憶された屈曲部３ａ，３ｂ
と、該屈曲部に電流を通電させるための電極４ａ，４ｂ
とで構成される。本実施例では形成の関係上、光走査用
アクチュエータ１の全体が形状記憶合金により形成して
いるが、本発明においては、屈曲部のみに形状記憶合金
が用いられればよい。

【００１５】前記ミラー部２は、反射率が１００％に近
く、光ビーム反射面２ａの平面度が１／５λ以下で、動
作中でも反射面の歪みがなく、この平面度も維持される
ものが望ましい。前記屈曲部３ａ，３ｂは、例えば、Ｔ
i Ｎi ＳＭＡ薄膜からなる形状記憶合金があり、本実施
例では、電流を流すことにより発生する通電加熱（ジュ
ール熱）を利用して屈曲動作させるものである。

【００１６】この光走査用アクチュエータ１の形成方法
は、半導体薄膜形成技術を用いている。つまり、ベース
（下型）にスパッタリング若しくはＣＶＤ若しくは蒸着
等によりＴi Ｎi 薄膜を積層形成し、結晶欠陥をなくす
ために再結晶化させるアニール処理を施す。このＴi Ｎ
i 薄膜を前記ベースと剥離して、図１（ａ）若しくは図
１（ｅ）に示すような形状に切り出す。また、切り出す
形状に精密度が要求される場合や大きさが微小な場合に
は、ベースに形成された状態でフォトリソグラフィ技術
を用いて、エッチングを行い、その後、剥離して、光走
査用アクチュエータ１を形成してもよい。

【００１７】その後、屈曲部３を図１（ｄ）に示すよう
に曲げて、雰囲気温度４５０℃、１６時間程度の高真空
熱処理を行い、所定屈曲するように形状記憶処理する。
本実施例では、種々の膜厚の前記屈曲部３を形成した
が、短い加熱時間と振動回数及び振幅の大きさ等の条件
で比較すると、膜厚７μｍが最も変位が大きく好適す
る。この膜厚７μｍのＴi Ｎi ＳＭＡ薄膜は、固有振動
数４５Ｈｚとなる。この固有振動数は、式（１）に示す
ようにアクチュエータの膜厚、形状、材料のヤング率
（動作条件）で求まる。例えば、「片持ち梁」の形状と
すると、その固有振動数ｆ_R は、

【００１８】

【数１】で求まる。ここで、ｔ：膜厚、Ｌ：梁の長さ、Ｅ：ヤン
グ率、ρ：密度である。例えば、Ｔi Ｎi のヤング率を
Ｅ〜１００ＧＰａと仮定し、ρ＝６．５、ｔ＝７μｍ、
Ｌ＝１ｃｍとして代入すると、固有振動数は、ｆ_R 〜４
４Ｈｚを得ることができる。

【００１９】このアクチュエータは、固有振動数で振動
させることにより振動振幅を大きく得ることができる。
また応答速度は、ＳＭＡ薄膜の放熱の時定数で決まって
おり、短い加熱時間と長い放熱時間を得るために、図１
５に示すように、デューティ比１０％程度のパルス信号
が駆動信号として好適する。

【００２０】従って、膜厚７μｍのＴi Ｎi ＳＭＡ薄膜
を４５Ｈｚ、デューティ比１０％のパルス信号で駆動さ
せると、屈曲部３の曲り角度（屈曲振動角）は、約３０
度となった。

【００２１】また本実施例では図１（ｂ）に示すよう
に、光ビーム反射面２ａと屈曲部３をＴi Ｎi で一体的
に形成したが、図１（ｃ）に示すようにミラー部２の表
面に反射率や平面度の改善を図るための別の薄膜、金属
膜と硝子等からなる光ビーム反射面２ｂを形成してもよ
い。

【００２２】また図１（ｆ）に示すように、高振動数が
得られるように屈曲部３の表面に凹凸を形成し、ＳＭＡ
薄膜の放熱効果の改善を図ってもよい。この凹凸を作る
には、ＳＭＡ薄膜を形成するベース（基板）の表面を荒
らしておけばよい。

【００２３】そして通常、この光走査用アクチュエータ
１の屈曲角度は、形状記憶合金を使用しているため、雰
囲気温度に影響され易く、適正な屈曲角度を維持させる
ためには、雰囲気温度を一定に保つか、屈曲角度を雰囲
気温度に応じて補正する必要がある。雰囲気温度を一定
に保つ手法としては、光走査用アクチュエータ１を搭載
する装置側にヒートシンクを設けたり、装置本体（ハウ
ジング）に冷却用の孔を形成する。

【００２４】本実施例では、図２に示すように、光走査
用アクチュエータ１の電極４ａ，４ｂ部分を温度により
定常的に曲げることができる、例えば、バイメタルから
なる補正台５に取り付ける。そして、補正台５近傍にサ
ーミスタを設けて、雰囲気温度を関知し、その温度に応
じて補正台５を曲げて、常に光走査用アクチュエータ１
の適正な屈曲角度にして、光ビームの走査範囲や走査ラ
インの直線性を維持させている。

【００２５】次に図３（ａ）には、前述した光走査用ア
クチュエータを搭載する光ビーム走査装置の概略的な第
１の構成例を示し説明する。図３（ｂ）は、光ビーム走
査装置を正面から見た図である。

【００２６】図２に示したように、光走査用アクチュエ
ータ１が補正台５を介して、絶縁体からなる固定具６に
より装置本体に固定されている。前記光走査用アクチュ
エータ１のミラー部２の前面側近傍で、発光した光ビー
ムが該ミラー部２で反射して、外部に照射できる位置に
半導体レーザ素子７が配置される。この半導体レーザ素
子７は、発光素子制御回路８により発光タイミングが制
御される。

【００２７】また、前記光走査用アクチュエータ１及び
前記補正台５は、光走査用アクチュエータ駆動部９によ
るパルス信号及び補正信号により駆動制御される。ま
た、装置前面の半導体レーザ素子７の上方に受光素子１
０が設けられる。この受光素子１０は、半導体レーザ素
子７から照射されバーコードで反射した反射光を受光し
て光電変換し、接続される受光信号処理回路１１に送出
する。受光信号処理回路１１は、受光した信号から情報
を取り出している。また、前記補正台５には、補正する
ために必要な雰囲気温度を関知するためのサーミスタ１
２が設けられている。

【００２８】次に、図４は前記光走査用アクチュエータ
１の形状を変えた第２の構成例を示す。ここでは、光走
査用アクチュエータ１と半導体レーザ素子７の配置関係
のみを示し、以外の構成部材は図３と同等であるものと
する。

【００２９】この光走査用アクチュエータ１は、通常状
態でＶ字形状（若しくはＵ字形状）に曲げられており、
加熱により、ミラー部２が図示する範囲で振れる。前記
光走査用アクチュエータ１は、補正台５を介して、絶縁
体からなる固定具６により装置本体に固定してもよい。

【００３０】次に図５には、このような光走査用アクチ
ュエータを駆動するための駆動部の構成例を示し、図６
には光走査用アクチュエータを駆動するパルス信号の一
例を示し説明する。

【００３１】この光走査用アクチュエータ駆動部は、バ
ーコード読取り開始を指示する走査許可信号の入力によ
り、所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生回路
２１と、発生したパルス信号の波形を生成するパルス波
形制御回路２２と、所定電流電圧まで増幅する増幅器２
３と、増幅されたパルス信号により走査を行う光走査用
アクチュエータ１と、光走査用アクチュエータ１の振れ
状態を検出する変位測定回路２４と、変位測定回路２４
により検出された変位量に基づき、光走査用アクチュエ
ータ１の振れ幅を補正するための制御信号を前記パルス
波形制御回路２２に送出し、且つ動作継続許可信号を装
置本体側に出力する走査幅制御回路２５とで構成され
る。

【００３２】この様に構成された光走査用アクチュエー
タ駆動部の駆動用パルス信号について説明する。通常の
方形波のパルス信号で光走査用アクチュエータ１を駆動
した場合の速度は、図６（ａ）に示すように正弦波形の
ように速度ωが変化する。

【００３３】しかし、バーコードを読み取るための光ビ
ームの走査は、一定速度で行われることが好ましい。従
って、本実施例では、図６（ｂ）に示すように走査する
場合に一定速度で振れ、戻る際には従来の正弦波の速度
で戻るように設定する。そのために、図６（ｃ）に示す
ような電流波形のパルス信号を供給する。この電流波形
のパルス信号により光走査用アクチュエータ１の振れ動
作開始の立ち上がりを急俊に行うことができる。

【００３４】前述した第１実施例では、光走査用アクチ
ュエータ１の屈曲が一方向であるため、一般にいうラス
タスキャンが出来ない。そこで図７には、第２実施例と
して、２次元方向に屈曲可能な光走査用アクチュエータ
の構成例を示し説明する。図７（ａ）は、２つの光走査
用アクチュエータを組み合わせて互いに直交する方向に
屈曲できるように構成したものである。

【００３５】つまり、前述した光走査用アクチュエータ
１の電極部４ａ，４ｂを該光走査用アクチュエータ１の
屈曲方向と直交方向に屈曲するアクチュエータ２６の固
着部に固着し、直交方向に屈曲する構成例である。この
構成により、別個の屈曲動作が可能となり、走査用アク
チュエータ１が水平方向（列方向）に光ビームを走査
し、アクチュエータ２６が垂直方向（行方向）に光ビー
ムを走査することができる。これらの走査の組み合せに
より、種々の方向の走査が可能になる。

【００３６】図７（ｂ）示す走査用アクチュエータ１
は、両側に２対づつ屈曲部３ａ，３ｃ、屈曲部３ｂ，３
ｃを設けて、片側に流れる電流を変えることによって、
それぞれの屈曲する角度を変えて捩じれを生じさせて２
次元の走査を実現するものである。すなわち、通常の水
平方向走査の場合には、屈曲部３ａ，３ｂにパルス信号
を印加し（スイッチＳ１及びＳ２は共にオン若しくはオ
フ）、駆動させる。

【００３７】そして、スイッチＳ１及びＳ２は共にオン
の場合に、スイッチＳ１をオン（スイッチＳ２はオフ）
してパルス信号を印加すると、屈曲部３ａ，３ｃにそれ
ぞれ電流Ｉ１，Ｉ２が流れて発生した熱により屈曲し、
屈曲部３ｂには電流Ｉ１と電流Ｉ２の和（電流Ｉ３）が
流れ、屈曲部３ｂが屈曲する。しかし、屈曲部３ｄには
電流が流れないため、結果的に屈曲部３ｂの屈曲を妨げ
ることとなり、屈曲部３ａ，３ｃよりも屈曲部３ｂが曲
がらずに、ｍ方向に捩じれて、振幅することになる。

【００３８】よって、スイッチＳ１及びＳ２のオン・オ
フと流す電流値によって、屈曲部に捩じれを生じさせ
て、２次元の走査が可能になる。次に、図７（ｃ）に
は、前述した図７（ｂ）と同様の考え方で屈曲部の幅を
変えることにより、屈曲部に捩じれを生じさせるもので
ある。

【００３９】すなわち、幅の異なる屈曲部３ａ，３ｂと
屈曲部３ｃ，３ｄとそれぞれのパルス信号用電源Ｖ１，
Ｖ２による２つの回路が絶縁層２７を介して、構成され
る。この走査用アクチュエータ１は、パルス信号用電源
Ｖ１，Ｖ２が同じパルス信号を印加すると、水平方向の
走査するように屈曲部３ａ〜３ｄが屈曲し、パルス信号
用電源Ｖ１のみを印加すると、屈曲部３ｃの方が屈曲す
る角度が大きくなるため、ミラー部２がｎ方向に捩じれ
て屈曲することになる。その逆に、パルス信号用電源Ｖ
２のみを印加すると、ミラー部２がｋ方向に捩じれて屈
曲することになる。

【００４０】よって、いずれかのパルス信号用電源から
パルス信号を印加することにより、屈曲部に捩じれを生
じさせて、２次元の走査が可能になる。次に、図７
（ｄ）には、走査用アクチュエータ１が、電気的に絶縁
する柔軟な樹脂等からなる隔離板２８を挟んで、捩じれ
るように曲がるアクチュエータ２９が設けられる。

【００４１】このアクチュエータ２９は、加熱によって
先端側２９ａと電極側２９ｂが捩じれる形状になるよう
に記憶された形状記憶合金からなり、隔離板２８と共に
捩じれ、結果的に走査用アクチュエータ１のミラー部２
が傾斜した状態になる。

【００４２】図７（ｆ）には、異なる屈曲角度が形状記
憶された第１の屈曲部３ｅと、第２の屈曲部３ｆとが絶
縁層を挟んで積層形成された構成例である。この構成に
より２種類の走査範囲が実現できる。また、図７（ａ）
乃至（ｄ）を組み合わせることにより、２次元の走査も
可能になる。

【００４３】次に図８には、互いに一方の屈曲部に形状
記憶させた２つのアクチュエータ３０，３１を電気的に
絶縁する柔軟な樹脂等からなる中間板３２の両面側から
張り合わせた構造の走査用アクチュエータ１を示す。

【００４４】この走査用アクチュエータ１は、アクチュ
エータ３０ａ側とアクチュエータ３１ｂ側とを張り合わ
せたものであり、形状記憶する屈曲部３３と屈曲部３４
とが中間板３２を挟んで対角的に配置される。

【００４５】この構成により、両方の屈曲部３３，３４
を屈曲させると水平方向の走査が行え、いずれか一方の
屈曲部のみを屈曲させる走査用アクチュエータ１に捩じ
れ生じて２次元の走査が可能になる。

【００４６】次に図９（ａ）には、２つの枠とミラー部
とこれらを支持する屈曲部により構成される走査用アク
チュエータを示す。図９（ｂ）には、同図（ａ）のＡＢ
断面を示す。

【００４７】この走査用アクチュエータにおいては、外
側の第１枠４１と内側の第２枠４２とが対向する２辺の
中心で矢印のように捩じれにより回動する形状記憶合金
からなる屈曲部４３ａ，４３ｂに支持される。そして、
第２枠４２とミラー部４４は、第２枠４２の屈曲部４３
ａ，４３ｂに支持されない２辺の中心で屈曲部４５ａ，
４５ｂに支持される。

【００４８】それぞれの屈曲部４３ａ，４３ｂと屈曲部
４５ａ，４５ｂを駆動することにより、２次元の走査が
可能になる。次に、図１０には、１つの枠４６内に屈曲
部４７ａ，４７ｂにより支持されるミラー部４８と、前
記枠４６をミラー部４８の走査方向と直交する方向に屈
曲する屈曲部４９及び電極５０により構成される走査用
アクチュエータを示す。

【００４９】この走査用アクチュエータは、捩じれるよ
うに形状記憶された屈曲部４７ａ，４７ｂによりミラー
部４８を水平方向に走査させ、前記枠４６ごと屈曲部４
９により垂直方向に屈曲させることによって、ミラー部
４８の２次元の走査が可能になる。

【００５０】次に前述した走査用アクチュエータ１のミ
ラー部の変形例について説明する。図１１（ａ）には、
ミラー部２がバーコードに照射され戻ってくる反射光を
集光機能を有するカップ状に凹んだ集光部５２と、バー
コードに光ビームを走査して照射するための平坦部５３
を有している走査用アクチュエータ５１を示す。図１１
（ｂ）には、その走査用アクチュエータ５１を側面から
見た図を示す。

【００５１】図１２には、この走査用アクチュエータ５
１を取り付けた光ビーム走査装置の構成例を示す。ここ
で、図１２に示す走査用アクチュエータの構成部材で図
３に示した部材と同等のものには同じ参照符号を付し
て、その説明を省略する。

【００５２】この走査用アクチュエータ５１の駆動は、
図１に示した走査用アクチュエータ１と同等の動作を行
う。但し、バーコードからの反射光は、集光部５２で集
光され、上方に設けられた受光素子の受光面に入射され
る。また、図３に示したように走査用アクチュエータ５
１に補正台５及びサーミスタ１２を設けてもよい。

【００５３】よって、この構成により、受光系の構成が
簡単になる。また図１３には、前述した図７乃至図１０
に示した２次元に走査可能な走査用アクチュエータを搭
載した光ビーム走査装置の構成例を示し説明する。ここ
で、図７（ａ）に示したアクチュエータ２６を搭載した
例とする。

【００５４】このアクチュエータ２６は、水平方向に光
ビームを走査する走査用アクチュエータ１をミラー部に
相当する位置に設けており、該アクチュエータ２６を動
作させて垂直方向に光ビームを走査させる。この様な構
成により２次元に光ビームを走査できる。また、図３に
示したようにアクチュエータ２６に補正台５及びサーミ
スタ１２を設けてもよい。

【００５５】また、本実施例では、電流（パルス信号）
を屈曲部に流し、屈曲部の抵抗成分から発生する熱によ
り屈曲動作を行っているが、形状記憶合金は熱に反応し
て動作するものであるため、電流に限らず、図１４に示
すように１つ若しくは複数の発光素子を配置して、屈曲
部３にレーザ光等のスポット状の光を照射し、光の強度
により屈曲の度合いを制御してもよい。

【００５６】また、図７，図８に示した光走査用アクチ
ュエータは、図１（ａ）の形状のものを用いて説明した
が、図１（ｅ）の形状のものを用いて構成してもよい。
なお、本実施例の実施形態において、今後バーコードス
キャナとして、固有周波数２０Ｈｚの振動が選択された
場合に、ＳＭＡ薄膜の膜厚が３μｍとなるが、強度的に
単独膜では形成できなくなるため、樹脂等の強度に優れ
る基板を張り付けて形成しても良い。

【００５７】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。（１）バーコードに照射すべき光ビームを生成する光
ビーム生成手段と、前記光ビーム生成手段から照射され
る光ビームを反射するミラー部と、前記ミラー部と直線
的に一体に接続される所定形状に記憶される形状記憶合
金からなる屈曲部と、前記屈曲部に所定電流を通電さ
せ、所定形状に変形させるための電極パットとで構成さ
れ、前記屈曲部の屈曲動作に応じて振れるミラー部が反
射する光ビームを走査させる光走査用アクチュエータ
と、前記光走査用アクチュエータの屈曲部を所定の屈曲
動作させる光走査用アクチュエータ駆動手段と、前記ミ
ラー部により走査された光ビームがバーコードに照射さ
れ、その反射光を受光し光電変換する受光手段と、前記
受光手段からの出力信号からバーコードとして記載され
る情報を読み取る受光信号処理回路と、を具備すること
を特徴とする光ビーム走査装置。

【００５８】（２）バーコードに照射すべき光ビーム
を生成する光ビーム生成手段と、前記光ビーム生成手段
から照射される光ビームを反射するミラー部と、前記ミ
ラー部と、予め定めた形状に曲げられ、一体的に接続さ
れる所定形状が記憶される形状記憶合金からなる屈曲部
と、前記屈曲部に所定電流を通電させ、所定形状に変形
させるための電極パットとで構成され、前記屈曲部の屈
曲動作に応じて振れるミラー部が反射する光ビームを走
査させる光走査用アクチュエータと、前記光走査用アク
チュエータの屈曲部を所定の屈曲動作させる光走査用ア
クチュエータ駆動手段と、前記ミラー部により走査され
た光ビームがバーコードに照射され、その反射光を受光
し光電変換する受光手段と、前記受光手段からの出力信
号からバーコードとして記載される情報を読み取る受光
信号処理回路と、を具備することを特徴とする光ビーム
走査装置。

【００５９】（３）バーコードに照射すべき光ビーム
を生成する光ビーム生成手段と、前記光ビーム生成手段
から照射される光ビームを反射するミラー部と、前記ミ
ラー部と一体的に接続される所定形状に記憶される形状
記憶合金からなる第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部に
所定電流を通電させ、所定形状に変形させるための第１
の電極パットとで構成される第１の光走査用アクチュエ
ータと、前記第１の電極パットに固着し、平面性を保持
する電極パット固着部と、前記電極パット固着部と一体
的に接続され、前記振れ動作方向と直交する方向に屈曲
する第２の屈曲部と、前記第２の屈曲部に所定電流を通
電させ、所定形状に変形させるための第２の電極パット
と構成される第２の光走査用アクチュエータとで構成さ
れ、光ビームを前記第１の光走査用アクチュエータによ
る水平走査方向と、前記第２の光走査用アクチュエータ
による垂直走査方向とにより、２次元に走査する光走査
用アクチュエータと、前記第１，第２の光走査用アクチ
ュエータの屈曲部を、それぞれに所定の屈曲動作させる
光走査用アクチュエータ駆動手段と、前記ミラー部によ
り走査された光ビームがバーコードに照射され、その反
射光を受光し光電変換する受光手段と、前記受光手段か
らの出力信号からバーコードとして記載される情報を読
み取る受光信号処理回路と、を具備することを特徴とす
る光ビーム走査装置。

【００６０】（４）前記（１）乃至（３）記載の光走
査用アクチュエータの屈曲部は、計上記憶合金からな
り、その膜厚は、Ｔi Ｎi 膜で７μｍが好適する。（５）前記（１）乃至（３）記載の光走査用アクチュ
エータの雰囲気温度の放熱を行うために、該アクチュエ
ータが搭載される光ビーム走査装置のハウジングに冷却
用孔を形成する。

【００６１】（６）前記（１）乃至（３）記載の光走
査用アクチュエータは、固有振動数で振動させることに
より振動振幅を大きく得する。（７）前記（１）乃至（３）記載の光走査用アクチュ
エータの応答速度は、ＳＭＡ薄膜の放熱の時定数で決ま
っており、前記光走査用アクチュエータ駆動手段が出力
するパルス信号は、短い加熱時間と長い放熱時間を得る
ためにデューティ比１０％以下のパルス信号を駆動信号
として用いる。

【００６２】（５）前記（１）乃至（３）記載の光走
査用アクチュエータ駆動手段は、パルス信号の電流値若
しくはパルス信号のデューティ比を可変することにより
走査幅を可変する。（６）前記（１）乃至（３）記載の光走査用アクチュ
エータの屈曲部を屈曲角度が異なる屈曲部（層）を多層
化することにより、複数の走査幅になる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、形
状記憶合金からなる屈曲部を印加する電流制御により反
射ミラーを振れ動作させた簡易な構造で光ビームを走査
させ、軽量小型化及び低コストを実現する光ビーム走査
装置の光走査用アクチュエータを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例としての光走査用アク
チュエータの外観構成を示す図である。

【図２】補正台に取り付けられた光走査用アクチュエー
タの構成を示す図である。

【図３】図３（ａ）は、光走査用アクチュエータを搭載
する光ビーム走査装置の概略的な第１の構成例を示す
図、図３（ｂ）は、光ビーム走査装置を正面から見た図
である。

【図４】図３に示した光走査用アクチュエータの形状を
変えた第２の構成例を示す図である。

【図５】光走査用アクチュエータを駆動するための駆動
部の構成例を示す図である。

【図６】光走査用アクチュエータを駆動するパルス信号
の一例を示す図である。

【図７】第２実施例として、２次元方向に屈曲可能な光
走査用アクチュエータの構成例を示す図である。

【図８】２次元方向に屈曲可能な光走査用アクチュエー
タの他の構成例を示す図である。

【図９】２つの枠とミラー部からなる２次元方向に屈曲
可能な光走査用アクチュエータの他の構成例を示す図で
ある。

【図１０】１つの枠とミラー部からなる２次元方向に屈
曲可能な光走査用アクチュエータの他の構成例を示す図
である。

【図１１】ミラー部に集光機能を有する走査用アクチュ
エータの構成例を示す図である。

【図１２】図１１に示した走査用アクチュエータを取り
付けた光ビーム走査装置の構成例を示す図である。

【図１３】２次元走査可能な走査用アクチュエータを取
り付けた光ビーム走査装置の構成例を示す図である。

【図１４】発光素子により走査用アクチュエータの屈曲
部を動作させる例を示す図である。

【図１５】本発明の走査用アクチュエータを駆動する振
動振幅とパルス信号のデューティ比の関係を示す図であ
る。

【図１６】従来の走査用アクチュエータの構成例を示す
図である。

【図１７】従来の走査用アクチュエータの構成及びラス
ター形走査パターンを示す図である。

【図１８】従来の走査用アクチュエータの構成及びラス
ター形走査パターンを示す図である。

【符号の説明】

１…光走査用アクチュエータ、２…ミラー部、２ａ…光
ビーム反射面、３，３ａ，３ｂ…屈曲部、４，４ａ，４
ｂ…電極、５…補正台、６…固定具、７…半導体レーザ
素子、８…発光素子制御回路、９…光走査用アクチュエ
ータ駆動部、１０…受光素子、１１…受光信号処理回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山内皓東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者岩田正樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者久保日出信東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームをバーコードに照射し、その反
射光からバーコードとして記載される情報を読み取る光
ビーム走査装置の走査光ビームを生成する光走査用アク
チュエータにおいて、平面性を保持し、発光素子から照射される光ビームを反
射するミラー部と、前記ミラー部と一体的に接続される所定形状に記憶され
る形状記憶合金からなる屈曲部と、前記屈曲部に所定電流を通電させ、所定形状に変形させ
るための電極パットとで構成され、前記屈曲部の屈曲動作に応じて振れるミラー部が反射す
る光ビームを走査させることを特徴とする光走査用アク
チュエータ。
【請求項２】前記光走査用アクチュエータの近傍の雰
囲気温度を検知する温度検知手段と、前記光走査用アクチュエータに固着され、検知した雰囲
気温度に応じて前記屈曲部の屈曲状態を補正し、前記ミ
ラー部の振れ動作による光ビームの走査を所定走査に保
持する温度補正手段とを、さらに具備することを特徴と
する請求項１記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項３】光ビームをバーコードに照射し、その反
射光からバーコードとして記載される情報を読み取る光
ビーム走査装置の走査光ビームを生成する光走査用アク
チュエータにおいて、平面性を保持し、発光素子から照射される光ビームを反
射するミラー部と、前記ミラー部と一体的に接続される
所定形状に記憶される形状記憶合金からなる第１の屈曲
部と、前記第１の屈曲部に所定電流を通電させ、所定形
状に変形させるための第１の電極パットとで構成される
第１の光走査用アクチュエータと、前記第１の電極パットに固着し、平面性を保持する電極
パット固着部と、前記電極パット固着部と一体的に接続
され、前記振れ動作方向と直交する方向に屈曲する第２
の屈曲部と、前記第２の屈曲部に所定電流を通電させ、
所定形状に変形させるための第２の電極パットと構成さ
れる第２の光走査用アクチュエータとを具備し、光ビームを前記第１の光走査用アクチュエータによる水
平走査方向と、前記第２の光走査用アクチュエータによ
る垂直走査方向とにより、２次元に走査する光走査用ア
クチュエータ。