(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射したレーザ光を可動ミラーで反射させ、前記可動ミラーを揺動させることで前記レーザ光を被照射対象に走査し、且つ該被照射対象からの戻り光を前記可動ミラーに反射させて受光素子に取り込むバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構であって、
揺動中心軸によって揺動自在に支持した前記可動ミラーと、該可動ミラーに固設した磁性体と、該磁性体の磁束に鎖交するコイルとを具備し、
該コイルが、
中間タップを有し、該中間タップを境に分離した可動ミラー揺動用の駆動コイルと、起電力検出コイルとからなることを特徴とするバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子から出射したレーザ光を被照射対象であるバーコードに走査するためのバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構に関し、特に、可動ミラーを駆動するコイルの効率化を図る改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、店舗や工場等の多くでは、デジタル情報を表すバーコードを物品に付し、これを光学的に走査して情報を読み取ることで、商品の販売管理や製品の生産管理等を行っている。一般にこの種のバーコードは、バーコードに光を照射し、その反射光の強弱を光電変換することで、その検出信号の組み合わせから情報を読み取る。
【０００３】
すなわち、図４の概念図に示すように、発光素子１からの光を発光レンズ３で絞り、この光をスキャンミラー（可動ミラー）５のミラー７で反射し、被照射対象であるバーコード９に照射する。バーコード９の全域に亘って光を照射する為、ミラー７を揺動させる。揺動は、ミラー７に取り付けた磁性体（マグネット）１１を駆動コイル１３内に嵌挿し、駆動コイル１３に例えば一定周期で正負の電流を流すことで、駆動コイル１３に対しマグネット１１を吸着・反発させ、揺動支点１５を支軸にしてミラー７を揺動させる。
【０００４】
一方、バーコード９面に照射した光は、乱反射しながらもバーコードの白黒による光量変化をもって再びミラー７に戻り、そこで反射された光は集光レンズ１７により集光され、受光素子１９により光量変化を電気的に変換して出力する。なお、読み取り精度向上の為、受光素子１９の前面にはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１を設けて発光光周波数以外の不要な光の採光を防止している。
【０００５】
斯かる読み取り方式を装置化したものとして図５に示すバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構が提供されている。
この可動ミラー駆動機構の構成は、図例の如く、筐体２３内に設けた揺動自在な可動ミラー５と、この可動ミラー５に固設したマグネット１１と、このマグネット１１に磁力を作用させて可動ミラー５を揺動させる駆動コイル１３と、可動ミラー５に反射した発光素子１からのレーザ光を筐体２３の外部へ出射させ且つバーコード９からの戻り光を筐体２３内に取り込む投受光開口部２５と、戻り光を受光する受光素子１９とを備える。
そして、筐体２３を図示しないフレーム内に収めることでバーコードリーダを構成していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、可動ミラー駆動機構は、駆動コイルに交番電流（例えば２０Ｈｚ程度）を流すことで可動ミラーを揺動させる。ところで、可動ミラーの揺動系は固有の共振周波数を有する。したがって、可動ミラーの揺動は、この共振周波数で駆動すれば駆動エネルギーが少なく、最も効率的となる。ところが、可動ミラーの揺動系は、共振周波数が例えば２０Ｈｚとなるように設計条件を設定した場合であっても、実際には揺動系の質量バランスや摩擦抵抗等の機械的損失によって、目的の共振周波数からずれたものとなることが多い。このような揺動系をその固有共振周波数と異なる設計周波数で駆動すれば、本来以上の駆動エネルギーが必要になり、その上、揺動動作が不安定となり、可動ミラーが正規の振れ角で揺動しない事態が発生する。このような状況となれば、バーコードへの走査が不安定となり、バーコード読み取り精度を低下させる問題が生じる。
そこで、駆動コイルに対して相対移動するマグネットによって生じる図６に示す逆起電力を検知し、この逆起電力から可動ミラーの駆動周波数を得、可動ミラーの揺動状態に応じたタイミングで駆動コイルに駆動電流を流す駆動制御が行われている。従来、この種の制御を行うための逆起電力の検知は、図７に示す一つの駆動コイルを共用することで行っていた。つまり、一つの駆動コイルで駆動及び駆動周波数の検出を行っていた。
しかしながら、一つのコイルを共用するため、小型化には適するものの、駆動に必要なコイル巻き数に対して、逆起電力の検出に必要なコイル巻き数が数倍多いため、一つのコイルを用いて両機能を満足させる場合には、少なくとも逆起電力の検出に必要な分を巻く必要があり、駆動力を得る観点からすると無駄な巻き数が必要になった。また、一つのコイルを共用するため、それぞれの目的に適した線径を選択することができず、それぞれのコイルの最適化に限界があり、高効率のコイルを得ることができなかった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、一つのコイルを駆動用と起電力検出用とに共用した場合に比べ、コイル全体の最適化が可能となるバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明のバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構は、発光素子から出射したレーザ光を可動ミラーで反射させ、前記可動ミラーを揺動させることで前記レーザ光を被照射対象に走査し、且つ該被照射対象からの戻り光を前記可動ミラーに反射させて受光素子に取り込むバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構であって、揺動中心軸によって揺動自在に支持した前記可動ミラーと、該可動ミラーに固設した磁性体と、該磁性体の磁束に鎖交するコイルとを具備し、該コイルが、中間タップを有し、該中間タップを境に分離した可動ミラー揺動用の駆動コイルと、起電力検出コイルとからなることを特徴とする。
【００１２】
このバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構では、磁性体と磁束の鎖交するコイルに、中間タップを設け、この中間タップを境に、コイルを可動ミラー揺動用の駆動コイルと、起電力検出コイルとに分離したので、目的の異なるコイルをそれぞれ最適な巻き数に最適化することができる。この場合、駆動コイルは、起電力検出コイルより少ない巻き数とし、大電流を流して大きな駆動力が得られるようにする。また、起電力検出コイルは、駆動コイルより多い巻き数とし、大きな起電力が得られるようにする。これにより、従来のように一つのコイルを両方の機能に用いた場合に比べ、コイルの効率を高めることができる。さらにこの構成は、中間タップを設けるので、一種の線径の巻き数を連続的に巻くのみで、それぞれの目的に最適な巻き数のコイルを容易に得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構の断面図、図２は図１のコイルの拡大断面図、図３は起電力検出コイルによって検出した起電力の波形を表す説明図である。
【００１４】
本実施の形態によるバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構３１は、筐体３３と、この筐体３３内に設けた発光素子３５と、筐体３３内に設けた揺動自在な可動ミラー３７と、可動ミラー３７に固設した磁性体であるマグネット３９と、このマグネット３９に磁力を作用させて可動ミラー３７を揺動させるコイル４１と、可動ミラー３７に反射した発光素子３５からのレーザ光を筐体３３の外部へ出射させ且つ被照射対象であるバーコード４３からの戻り光を筐体３３内に取り込む投受光開口部４５と、可動ミラー３７に反射した戻り光を受光する受光素子４７とを備えてなる。
【００１５】
可動ミラー３７は、揺動中心軸４９によって揺動自在となる。この可動ミラー３７に固設したマグネット３９は、磁束がコイル４１に鎖交する。したがって、可動ミラー３７が揺動すると、コイル４１に対する磁束が変化し、コイル４１には電磁誘導によって起電力が誘起する。この起電力の大きさは、コイル４１を貫く磁束の変化する割合と、コイル４１の巻き数との相乗積に比例する。
【００１６】
コイル４１は、図２に示すように、可動ミラー揺動用の駆動コイル５１と、この駆動コイルと一体に巻かれ駆動コイル５１より線径が小さく且つ巻き数が多い起電力検出コイル５３とからなる二重コイルとなっている。また、本実施の形態によるコイル４１は、駆動コイル５１を、起電力検出コイル５３の外側に巻回した二重巻き構造となっている。
【００１７】
バーコードリーダ用可動ミラー駆動機構３１では、駆動コイル５１に、例えば一定周期で正負の電流（交番電流）を流すことで、駆動コイル５１に対しマグネット３９を吸着・反発させ、揺動中心軸４９を支軸にして可動ミラー３７が揺動する。そして、可動ミラー３７の揺動により、コイル４１に対する磁束が変化すると、図３に示す波形の起電力が起電力検出コイル５３に誘起する。この起電力を検知して得た波形から可動ミラー３７の駆動周波数、すなわち、固有共振周波数を得ることができる。
【００１８】
バーコードリーダ用可動ミラー駆動機構３１は、この起電力検出コイル５３にて得た駆動周波数に基づき、図示しない制御手段によってフィードバック制御を行いながらその駆動周波数のタイミングで駆動コイル５１に駆動電流を流す。これにより、それぞれの可動ミラーごとに異なる駆動周波数のバラツキを吸収して、最も効率の良い、消費電力の少ない状態での可動ミラー３７の駆動が可能となる。
【００１９】
このバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構３１では、マグネット３９と磁束の鎖交するコイル４１を、可動ミラー揺動用の駆動コイル５１と、この駆動コイル５１と一体に巻かれ駆動コイル５１より線径が小さく且つ巻き数が多い起電力検出コイル５３とからなる二重コイルとした。これにより、異なるコイルのそれぞれを最適化することが可能になる。すなわち、駆動コイル５１は、起電力検出コイル５３より少ない巻き数且つ太い線径とすることで、大電流を流して大きな駆動力を得ることができるようになる。また、起電力検出コイル５３は、駆動コイル５１より細い線径且つ多い巻き数とすることで、大きな起電力を得ることができるようになる。この結果、従来のように一つのコイルを両方の機能に用いた場合に比べ、それぞれのコイルの無駄を排除してコイル４１全体として高効率且つ小型のコイルとすることができる。
【００２０】
また、起電力を検出するために、駆動コイル５１より多くの巻き数が必要となる起電力検出コイル５３を、検出効率の高い内側、すなわち、駆動コイル５１の内側に配設することで、起電力検出コイル５３の巻き数の低減が可能となる。つまり、駆動コイル５１を内側に設けた場合より巻き線の総容積が少なくなる。これにより、コイル４１全体としての小型化が可能になる。
【００２１】
本発明を用いてバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構のコイルを最適化した実施例の結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003716764.tif 000002
【００２３】
本発明を用いることにより、例えば０．０４７グラムの可動ミラーを２０Ｈｚで駆動する場合、駆動コイルを線径φ０．０５ｍｍの巻き線で２９０回巻き、起電力検出コイルを線径φ０．０４ｍｍの巻き線で６１２回巻くことで、コイルを最適化できることが知見できた。
【００２４】
なお、上記の実施の形態では、駆動コイル５１と起電力検出コイル５３とを分離して巻くことで二重コイル４１を構成する場合を例に説明したが、本発明に係るバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構は、コイルに中間タップを設け、この中間タップを境に、可動ミラー揺動用の駆動コイルと、起電力検出コイルとを分離するものであってもよい。
この場合において、駆動コイルは、起電力検出コイルより少ない巻き数とし、大電流を流して大きな駆動力が得られるようにする。また、起電力検出コイルは、駆動コイルより多い巻き数とし、大きな起電力が得られるようにする。これにより、一つのコイルを両方の機能に用いた場合に比べ、コイルの効率を高めることができる。さらにこの構成によれば、中間タップを設けるので、一種の線径の巻き数を連続的に巻くのみで、それぞれの目的に最適な巻き数のコイルを容易に得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構によれば、磁性体と磁束の鎖交するコイルに、中間タップを設け、この中間タップを境に、コイルを可動ミラー揺動用の駆動コイルと、起電力検出コイルとに分離したので、目的の異なるコイルをそれぞれに最適化することができ、無駄を排除して高効率且つ小型のコイルとすることができる。この結果、バーコードリーダの読み取り信頼性を高め、且つ小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構の断面図である。
【図２】図１のコイルの拡大断面図である。
【図３】起電力検出コイルによって検出した起電力の波形を表す説明図である。
【図４】従来の光読み取り方式を説明する概念図である。
【図５】従来のバーコードリーダ用可動ミラー駆動機構の断面図である。
【図６】共用コイルによって検出した逆起電力の波形を表す説明図である。
【図７】図６のコイルの断面図である。
【符号の説明】
３１…バーコードリーダ用可動ミラー駆動機構、３５…発光素子、３７…可動ミラー、３９…マグネット（磁性体）、４１…コイル、４３…バーコード（被照射対象）、４７…受光素子、４９…揺動中心軸、５１…駆動コイル、５３…起電力検出コイル
【図１】
0003716764.tif 000003
【図２】
0003716764.tif 000004
【図３】
0003716764.tif 000005
【図４】
0003716764.tif 000006
【図５】
0003716764.tif 000007
【図６】
0003716764.tif 000008
【図７】
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