(57)【要約】【課題】  結像光学部の焦点位置を変更するための焦点切替機構を備えたものにあって、そのための構成を簡単で且つ比較的小型に済ませ、しかも応答性の高いものとする。【解決手段】  受光センサ３の前方に、第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５を光軸Ｏ方向に移動可能に有する結像光学部４を設ける。レンズ２４、２５は、磁性体を有するレンズ保持枠に保持される。筒体内に永久磁石からなるレンズ保持機構を設け、第１のレンズ２４は、位置ａ１，ａ２のどちらかに停止し保持され、第２のレンズ２５は、位置ｂ１，ｂ２のどちらかに停止し保持される。レンズ２４，２５を移動させるための第１，第２のコイル及び駆動回路を設ける。制御回路は、二次元コードＱの読取り（デコード）に失敗したときに、レンズ２４，２５を夫々独立して移動（２点間での位置変位）させ、結像光学部４の焦点位置を４段階に変更する【選択図】  図１
2006221349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学部及び受光センサを有し、読取対象に記された情報コードを光学的に読取る読取機構を備えると共に、前記結像光学部の焦点位置を変更するための焦点切替機構を備える光学情報読取装置であって、
前記結像光学部は、受光光軸上の２点間を移動可能な第１のレンズと、この第１のレンズと前記受光センサとの間に配置され受光光軸上の２点間を移動可能な第２のレンズとを有して構成され、
前記焦点切替機構は、前記第１のレンズを移動させる第１の駆動手段と、前記第２のレンズを移動させる第２の駆動手段とを有して構成されると共に、
前記受光センサにより撮像された画像データからの情報コードの読取りが失敗したときに、前記第１及び／又は第２の駆動手段を制御して前記結像光学部の焦点位置を自動で切替える制御手段を備えることを特徴とする光学情報読取装置。
【請求項２】
前記焦点切替機構は、前記第１及び第２の駆動手段の非通電状態で、前記第１及び第２のレンズを移動された位置に保持するレンズ保持手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
【請求項３】
前記レンズ保持手段は、前記第１及び第２のレンズに夫々設けられた磁性体を吸引するための永久磁石を有して構成されていることを特徴とする請求項２記載の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記第１のレンズ及び第２のレンズが少なくとも停止位置に近づいた際に夫々空気制動室を形成するように構成されており、前記第１のレンズ及び第２のレンズの移動時に前記空気制動室内の空気が圧縮されることによって制動力が発生されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項５】
前記各駆動手段は、前記レンズを保持するレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸と、前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動するために駆動源によって回転されるリードスクリューと、前記レンズ保持枠に取付けられ、前記リードスクリューに噛合するラックギア部及びこのラックギア部を該リードスクリューに向けて付勢する付勢手段を有し該リードスクリューの回転に伴い前記レンズ保持枠を光軸方向に移動させるラックとを備えて構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記結像光学部の焦点位置の１回の切替時に、前記第１及び第２の駆動手段のいずれか一方のみを動作させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項７】
照明光源及び照明用レンズを有し前記読取対象に対して照明光を照射するための照明機構を備え、前記照明用レンズは、前記第１又は第２のレンズと連結されて一体的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項８】
前記読取機構における画角と、前記照明機構による照明範囲とが、前記第１又は第２のレンズの移動及びそれに伴う前記照明用レンズの移動により、相似的に変化するように構成されていることを特徴とする請求項７記載の光学情報読取装置。
【請求項９】
光源及びマーカ用レンズを有し前記読取対象に対し読取位置を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射機構を備え、前記マーカ用レンズは、前記第１又は第２のレンズと連結されて一体的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項１０】
前記読取機構における画角と、前記マーカ光照射機構によるマーカ光の照射視野角とが、前記第１又は第２のレンズの移動及びそれに伴う前記マーカ用レンズの移動により、相似的に変化するように構成されていることを特徴とする請求項９記載の光学情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学部及び受光センサを有し、読取対象に記された情報コードを光学的に読取る読取機構を備えると共に、前記結像光学部の焦点位置を変更するための焦点切替機構を備える光学情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学情報例えばバーコードや二次元コードを読取るためのハンディタイプの光学情報読取装置は、例えば手持ち可能に構成された本体ケース内に、受光センサ、結像レンズを有する結像光学部、照明装置等からなる読取機構を備えて構成されている。これにて、照明装置により、本体ケースの先端部の読取口から読取対象（例えばバーコードが記された商品ラベル）に対して照明光を照射し、その反射光を読取口から入射して、結像光学部を介して受光センサにより撮像するようになっている。
【０００３】
この場合、光学情報の読取距離（読取口から読取対象までの距離）は、装置に組込まれている結像光学部の光学特性（主として焦点距離）により予め決まったものとなり、従って、ユーザは、読取対象に対して装置（読取口）を所定の読取距離（ある程度の幅を有する）に位置させて読取作業を行うようになっている。これに対して、近年では、結像光学部の焦点位置を可変とする機構を設けることにより、一台の装置での読取可能距離の範囲を広げ、ユーザの利便を図ることが考えられている。
【０００４】
その具体例として、対物撮像レンズとＣＣＤ検出素子との間に、厚みの異なる複数個（１２個）の光学部品（シム）を円板の外周に沿って取付けてなる集束円板を設け、その円板を回転させることによって、使用する光学部品をいずれかに選択して焦点長を切替える構成のものが考えられている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００３−５０７７７８号公報（図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の焦点切替機構のような集束円板を設ける構成では、厚みの相違する複数個の光学部品が必要となり、部品数が多くなると共に全体が大型化する欠点があった。また、焦点位置を切替える際には、光学部品（シム）を順番に選択していく方式であるため、応答に時間がかかる不具合もある。さらには、この種の光学情報読取装置では、それほど多段階に焦点位置を変更する必要はなく、過剰品質であり、集束円板に高い位置決め精度が要求される等の事情もあった。
【０００６】
尚、デジカメやビデオカメラ等においては、ベストフォーカス位置を切替えるために、ズームレンズや可変焦点レンズを搭載したものがある。ところが、この種の可変焦点レンズは、光量を確保するために絞りが大きく、線形的にベストフォーカスを移動させるものであるため、これを光学情報読取装置に適用した場合には、目的のフォーカス位置にレンズを移動させ、読取るまでに時間がかかり、読取速度が大幅に低下するものとなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、結像光学部の焦点位置を変更するための焦点切替機構を備えたものにあって、そのための構成を簡単で且つ比較的小型に済ませることができ、しかも応答性の高いものとすることができる光学情報読取装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の光学情報読取装置は、結像光学部の焦点位置を変更するための焦点切替機構を備えたものにあって、前記結像光学部は、受光光軸上の２点間を移動可能な第１のレンズと、この第１のレンズと受光センサとの間に配置され受光光軸上の２点間を移動可能な第２のレンズとを有して構成され、前記焦点切替機構は、前記第１のレンズを移動させる第１の駆動手段と、前記第２のレンズを移動させる第２の駆動手段とを有して構成されると共に、前記受光センサにより撮像された画像データからの情報コードの読取りが失敗したときに、前記第１及び／又は第２の駆動手段を制御して前記結像光学部の焦点位置を自動で切替える制御手段を備えるところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００９】
これによれば、第１の駆動手段によって第１のレンズが結像光軸上の２点間を移動され、第２の駆動手段によって第２のレンズが結像光軸上の２点間を移動され、それら２個のレンズの位置の組合せにより、結像光学部の４種類の異なる焦点位置を得ることができる。この結果、読取可能距離の範囲を広げることができる。この場合、４種類の異なる焦点位置を得るために、光軸上に２個のレンズを設けるだけで済むので、部品数が少なく、コンパクトに配置することができる。そして、２個のレンズの２点間の位置を切替えるだけなので、短時間で焦点位置の変更を行うことができ、制御手段による制御も簡単で、応答性の高いものとすることができる。焦点位置の変更が自動で行われるので、ユーザの操作も簡単となる。
【００１０】
このとき、前記焦点切替機構に、第１及び第２の駆動手段の非通電状態で、第１及び第２のレンズを移動された位置に保持するレンズ保持手段を設けることができる（請求項２の発明）。これにより、第１及び第２のレンズの停止時にはそれらの位置を保持するための電力が不要となるので、消費電力を少なく抑えることができる。より具体的には、レンズ保持手段を、第１及び第２のレンズに夫々設けられた磁性体を吸引するための永久磁石を設けて構成すれば（請求項３の発明）、レンズ保持手段を簡単な構成で済ませることができる。
【００１１】
本発明においては、第１のレンズ及び第２のレンズが少なくとも停止位置に近づいた際に夫々空気制動室を形成するように構成し、第１のレンズ及び第２のレンズの移動時にその空気制動室内の空気が圧縮されることによって制動力が発生されるように構成することができる（請求項４の発明）。これにより、簡単な構成で、レンズの移動時の衝撃力を緩和することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記第１及び第２の駆動手段を、前記レンズを保持するレンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸と、前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動するために駆動源によって回転されるリードスクリューと、前記レンズ保持枠に取付けられ、前記リードスクリューに噛合するラックギア部及びこのラックギア部を該リードスクリューに向けて付勢する付勢手段を有し該リードスクリューの回転に伴い前記レンズ保持枠を光軸方向に移動させるラックとを備えて構成することができる（請求項５の発明）。これによれば、リードスクリューを駆動源によって回転させることにより、レンズ保持枠ひいてはレンズを移動させることができ、このとき、ラックギア部をリードスクリューに向けて付勢する付勢手段を設けたことにより、ラックがガタなくリードスクリューと噛合うようになる。
【００１３】
さらに本発明においては、制御手段を、結像光学部の焦点位置の１回の切替時に、第１及び第２の駆動手段のいずれか一方のみを動作させるように構成することができる（請求項６の発明）。これによれば、駆動手段を動作させる際の駆動電流を小さく済ませることができ、消費電力を抑えることができる。
【００１４】
そして、照明光源及び照明用レンズを有し読取対象に対して照明光を照射するための照明機構を備えるものにあっては、照明用レンズを、第１又は第２のレンズと連結させて一体的に移動するように構成することができる（請求項７の発明）。これにより、結像光学部の焦点位置に変動とそれに応じた照明機構による照明範囲の変更とを、一括して行うことが可能となる。このとき、読取機構における画角と、照明機構による照明範囲とが、第１又は第２のレンズの移動及びそれに伴う照明用レンズの移動により、相似的に変化するように構成すれば（請求項８の発明）、常に、読取機構における画角に対する適切な照明範囲を得ることができる。
【００１５】
光源及びマーカ用レンズを有し読取対象に対し読取位置を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射機構を備えるものにあっては、マーカ用レンズを、第１又は第２のレンズと連結させて一体的に移動するように構成することができる（請求項９の発明）。これにより、結像光学部の焦点位置に変動とそれに応じたマーカ光の照射視野角の変更とを、一括して行うことが可能となる。このとき、読取機構における画角と、マーカ光照射機構によるマーカ光の照射視野角とが、第１又は第２のレンズの移動及びそれに伴うマーカ用レンズの移動により、相似的に変化するように構成すれば（請求項１０の発明）、常に、読取機構における画角に対する適切なマーカ光の照射視野角を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を手持ち式（ガンタイプ）の二次元コード読取装置に適用したいくつかの実施例について、図面を参照しながら説明する。
＜１＞第１の実施例
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図８を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、図７及び図８を参照して、本実施例に係る光学情報読取装置たる二次元コード読取装置の全体構成について述べる。図７に示すように、二次元コード読取装置の本体ケース１は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状をなす主部１ａの下面側後部寄りに、ユーザが片手で把持して操作することが可能なグリップ部１ｂを一体的に有して構成されている。前記本体ケース１（主部１ａ）の先端面部には、矩形状をなし透光性を有する読取口１ｃが設けられている。また、前記グリップ部１ｂの上端部には、読取指示用のトリガスイッチ２が設けられている。
【００１８】
前記本体ケース１（主部１ａ）内の先端側部分には、商品に付されたラベルやカタログ等の読取対象Ｒ（図８参照）に記録された情報コードたる例えばＱＲコード等の二次元コードＱ（図１にのみ模式的に図示）を読取るための読取機構が設けられる。図８にも示すように、この読取機構は、例えばＣＣＤエリアセンサからなる受光センサ３、結像光学部４、読取対象Ｒ（二次元コードＱ）に対して照明光を照射するための照明機構５（図７では図示省略）、前記読取対象Ｒに対して読取位置（読取範囲）を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射機構６などから構成されている。
【００１９】
そのうち受光センサ３は、本体ケース１（主部１ａ）内の中央部に前記読取口１ｃを向いて配設されており、その前方に前記結像光学部４が配設されている。この結像光学部４は、複数枚のレンズを備えて構成され、その詳細については後述する。そして、これも後述するように、本実施例では、結像光学部４の焦点位置を変更するための焦点切替機構８（図８参照）が設けられるようになっている。前記照明機構５は、詳しく図示はしないが、照明光源となるＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光及び拡散する照明用レンズとを、前記結像光学部４の周囲部（上部を除く）に、前記読取口１ｃに向けて複数組配設して構成されている。
【００２０】
また、前記マーカ光照射機構６は、例えば光源となるレーザダイオード７を備えると共に、そのレーザダイオード７の前部に位置して、コリメートレンズ、マーカ光のパターンを形成するフォログラム、絞りを順に備えて構成されている。このマーカ光照射機構６は、前記結像光学部４の上部に位置して読取口１ｃを向いて水平やや斜め下向きに配設されており、読取口１ｃを通してマーカ光を照射するようになっている。図示は省略するが、このマーカ光は、例えば、受光センサ３の撮影視野に対応したやや横長の長方形の４つの角部を示すＬ字状の光と、その中心を示す十字状の光とからなっている。尚、このマーカ光照射機構６は、装置の電源オン時には、受光センサ３による二次元コードＱの画像取込み（撮影）時を除いて、常にマーカ光を照射（点灯）するようになっている。
【００２１】
これにて、ユーザは、読取対象Ｒに記された二次元コードＱが、マーカ光で示される読取位置（読取範囲）に入るように本体ケース１の位置合せを行い、トリガスイッチ２のオン操作を行うようにすれば、照明機構５によって、読取口１ｃを通して読取対象Ｒに記された二次元コードＱに照明光が照射され、二次元コードＱからの反射光が読取口１ｃを通して入射され、前記結像光学部４によって受光センサ３上に結像され、以て、二次元コードＱの画像が取込まれるようになっている。
【００２２】
このとき、結像光学部４の光学特性（主として焦点距離）によって、情報コードの読取りが良好に行えるような、装置（読取口１ｃ）から読取対象Ｒまでの距離（焦点位置）が決まってくる。この場合、例えば、結像光学部４の焦点位置（ベストフォーカス）の近傍（前後）に全体で１００〜２００ｍｍ程度の幅をもつ範囲が、読取りに適した範囲とされ、その範囲を外れると、読取り（情報コードのデコード）が不可能となる。尚、図８には、受光センサ３の受光光軸をＯで示している。
【００２３】
また、図７に示すように、前記本体ケース１（主部１ａ）内の後部側には、図８に示す各回路等が実装されている回路基板９が設けられている。さらに、図８のみに図示するように、本体ケース１の外面部（主部１ａの上面部）には、ユーザが各種入力指示を行うための操作スイッチ１０、報知用のＬＥＤ１１、液晶表示器１２などが設けられている。前記操作スイッチ１０は、後述する読取距離の初期値を設定するための手段として機能する。また、本体ケース１内にはエラー報知等を行うためのブザー１３や、外部との通信を行うための通信インタフェイス１４、駆動電源となる二次電池１５等も設けられている。
【００２４】
図８は、本実施例の二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示しており、前記回路基板９には、マイコンを主体として構成され、全体の制御やデコード処理等を行う制御回路１６が設けられている。この制御回路１６には、前記トリガスイッチ２及び操作スイッチ１０からの信号が入力されるようになっていると共に、制御回路１６は、前記受光センサ３、照明機構５、マーカ光照射機構６、後述する焦点切替機構８を制御するようになっており、以て、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像の取込み動作を実行するようになっている。また、この制御回路１６は、前記ＬＥＤ１１、ブザー１３、液晶表示器１２を制御し、通信インタフェイス１４を介して外部（管理コンピュータ等）とのデータ通信を実行する。
【００２５】
さらに、前記回路基板９には、増幅回路１７、Ａ／Ｄ変換回路１８、メモリ１９、特定比検出回路２０、同期信号発生回路２１、アドレス発生回路２２などが実装され、これらも前記制御回路１６により制御されるようになっている。これにて、受光センサ３による撮像信号が、増幅回路１７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１８にてデジタル信号に変換されて画像データとしてメモリ１９に記憶される。またこのとき、特定比検出回路２０にて画像データ中の特定パターンが検出されるようになっている。前記受光センサ３及び特定比検出回路２０、アドレス発生回路２２には、同期信号発生回路２１から同期信号が与えられるようになっている。尚、前記メモリ１９は、不揮発性メモリを含んで構成されている。
【００２６】
ここで、本実施例における結像光学部４及び焦点切替機構８について、図１ないし図６も参照して詳述する。図３及び図４に示すように、結像光学部４は、鏡筒と称される筒体２３内に、第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５の２枚（２組）のレンズを有して構成される。そのうち筒体２３は、例えばプラスチック等の非磁性材料からなり、全体として受光光軸Ｏ方向を軸方向とした円筒状をなしている。また、図４（ａ）に示すように、この筒体２３の内周面には、レンズ２４，２５を回り止め状態にすると共に、軸方向に案内するためのガイド溝部２３ａが軸方向に延びて形成されている。尚、この筒体２３は、二分割されたものを組合せて構成される。
【００２７】
そして、筒体２３の内周部には、先端部（受光センサ３から遠い側、図で左側）及び基端部（受光センサ３に近い側、図で右側）に夫々位置して、リング状をなす第１及び第２の永久磁石２６及び２７が設けられていると共に、軸方向中間部に位置してやはりリング状をなす中間永久磁石２８が設けられている。このとき、各永久磁石２６〜２８は、図４（ｂ）に示すように、全て、先端面側がＳ極、基端面側がＮ極に着磁されており、図４（ｂ）に矢印Ｂで示す方向に磁束（磁力線）を発生させるようになっている。後述するように、これら永久磁石２６〜２８がレンズ保持機構を構成するようになっている。
【００２８】
一方、前記第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５は、夫々、レンズ保持枠２９に保持されて設けられるようになっている。図５に第１のレンズ２４を代表させて示すように、レンズ保持枠２９は、一定の緩衝機能を有する材料例えばプラスチック材料からなり、薄肉な円筒状をなす胴部の両端部に鍔状部を有するいわゆるボビン形状をなすように構成されている。前記第１，第２のレンズ２４，２５は、例えばプラスチック，ガラス等から薄型のほぼ円柱状（凸レンズ形状）に構成され、夫々レンズ保持枠２９の内周部に固定されている。尚、第１，第２のレンズ２４，２５は、夫々単独のレンズであっても良いし、複数枚のレンズの組合せ（レンズ群）であっても良い。
【００２９】
前記各レンズ保持枠２９の胴部の外周部には、例えば鉄等の磁性材料から断面が矩形状をなすリング状に構成された磁性体３０が固着されている。このとき、図５に示すように、前記磁性体３０には、その外周面の一部に、若干だけ外周側に突出し前記筒体２３のガイド溝部２３ａに嵌合する突起部３０ａが一体に設けられている。
【００３０】
前記第１のレンズ２４は、レンズ保持枠２９に保持された状態で、筒体２３内の第１の永久磁石２６と中間永久磁石２８との間に位置して設けられる。このとき、磁性体３０の突起部３０ａが、筒体２３のガイド溝部２３ａに嵌合することにより、第１のレンズ２４の回り止めが図られると共に、ガイド溝部２３ａによって光軸Ｏ方向に沿ってガイドされるようになっている。これにて、第１のレンズ２４は、その先端側の面（レンズ保持枠２９の一方の鍔状部）が第１の永久磁石２６に当接される位置（図１に示す位置ａ１）と、基端側の面（レンズ保持枠２９の他方の鍔状部）が中間永久磁石２８に当接される位置（図１に示す位置ａ２）との間で、光軸Ｏ方向に移動（摺動）可能とされている。
【００３１】
同様に、前記第２のレンズ２５は、レンズ保持枠２９に保持された状態で、筒体２３内の中間永久磁石２８と第２の永久磁石２７との間に位置して設けられる。このとき、やはり磁性体３０の突起部３０ａが、筒体２３のガイド溝部２３ａに嵌合することにより、第２のレンズ２５の回り止めが図られると共に、ガイド溝部２３ａによって光軸Ｏ方向に沿ってガイドされるようになっている。これにて、第２のレンズ２５は、その先端側の面（レンズ保持枠２９の一方の鍔状部）が中間永久磁石２８に当接される位置（図１に示す位置ｂ１）と、基端側の面（レンズ保持枠２９の他方の鍔状部）が第２の永久磁石２７に当接される位置（図１に示す位置ｂ２）との間で、光軸Ｏ方向に移動（摺動）可能とされている。
【００３２】
この場合、第１のレンズ２４は、磁性体３０が第１の永久磁石２６又は中間永久磁石２８のいずれかの吸引力を受けることにより、位置ａ１，ａ２のどちらかに停止し、その位置に保持されるようになっている。また、第２のレンズ２５は、磁性体３０が中間永久磁石２８又は第２の永久磁石２７のいずれかの吸引力を受けることにより、位置ｂ１，ｂ２のどちらかに停止し、その位置に保持されるようになっている。尚、本実施例では、図１にのみ示すように、位置ａ１，ａ２間の距離が、位置ｂ１，ｂ２間の距離の約２倍とされるようになっている。
【００３３】
そして、図３及び図４に示すように、前記筒体２３の外周部には、第１の永久磁石２６と中間永久磁石２８との間の位置に対応して、第１のレンズ２４を移動させる第１の駆動手段としての第１のコイル３１が巻装されていると共に、中間永久磁石２８と第２の永久磁石２７との間の位置に対応して、第２のレンズ２５を移動させる第２の駆動手段としての第２のコイル３２が巻装されている。
【００３４】
このとき、第１のレンズ２４は、通常時（第１のコイル３１の非通電状態）には、磁性体３０が第１の永久磁石２６又は中間永久磁石２８に吸引されていることによって、一方の位置ａ１又はａ２に停止しており、第１のコイル３１に所定の向きに通電されると、コイル３１が発生する磁界によって磁性体３０が第１の永久磁石２６又は中間永久磁石２８から反発し、第１のレンズ２４がその停止位置から引離され、他方の位置ａ２又はａ１に移動されるようになっている。
【００３５】
同様に、第２のレンズ２５は、通常時（第２のコイル３２の非通電状態）には、一方の位置ｂ１又はｂ２に停止しており、第２のコイル３２に所定の向きに通電されることによって第２のレンズ２５が停止位置から引離され、他方の位置ｂ２又はｂ１に移動されるようになっている。尚、この移動の際に、レンズ２４，２５（レンズ保持枠２９）は、いずれかの永久磁石２６〜２８に衝接するようになるが、比較的軟質なレンズ保持枠２９の鍔状部によってその衝撃が緩和される。
【００３６】
これら第１及び第２のコイル３１及び３２への通電制御は、前記制御回路１６により、図４（ａ）に示す駆動回路３３を介してなされるようになっている。この駆動回路３３は、前記制御回路１６からの駆動信号を、第１の反転回路３４を介して前記コイル３１，３２の一方の端子に与えると共に、第２の反転回路３５及び第３の反転回路３６を介して前記コイル３１，３２の他方の端子に与えるように構成され、また、前記制御回路１６からのイネーブル信号（ＥＮａ，ＥＮｂ）が前記第１及び第３の反転回路３４及び３６に与えられるようになっている。さらに、各コイル３１，３２において、端子間には定電圧化を図るためのツェナーダイオード３７が設けられている。
【００３７】
このような構成により、例えば、図４（ｂ）に示すように、第１のレンズ２４が位置ａ１にある状態で、第１のコイル３１に図示の向きに駆動電流を流すと、第１のレンズ２４（磁性体３０）に矢印Ａ方向の力が作用し、位置ａ２に移動されるのである。尚、このとき、制御回路１６による、各コイル３１，３２に対する駆動信号の出力（通電）は、各コイル３１，３２の駆動電流の大きさを監視することにより制御され、図６に示すように、駆動電流が落込んだ時点で、レンズ２４，２５の移動が完了した判断して、駆動信号の出力が停止されるようになっている。
【００３８】
これにて、前記第１及び第２のレンズ２４及び２５を夫々独立して自在に光軸Ｏ方向に移動（２点間での位置変位）させることにより、結像光学部４の焦点位置を変更する焦点切替機構８が構成されている。この場合、図１及び図３に示すように、結像光学部４の焦点位置を４段階に変更することが可能となる。
【００３９】
即ち、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、第１のレンズ２４が受光センサ３に近い位置ａ２にあり且つ第２のレンズ２５が受光センサ３に近い位置ｂ２にある状態（この状態をパターン（１）と称する）では、結像光学部４の焦点位置が最も遠くなる。図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、第１のレンズ２４が受光センサ３に近い位置ａ２にあり且つ第２のレンズ２５が受光センサ３から遠い位置ｂ１にある状態（この状態をパターン（２）と称する）では、結像光学部４の焦点位置が２番目に遠くなる。
【００４０】
図１（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、第１のレンズ２４が受光センサ３から遠い位置ａ１にあり且つ第２のレンズ２５が受光センサ３に近い位置ｂ２にある状態（この状態をパターン（３）と称する）では、結像光学部４の焦点位置が３番目に遠くなる。図１（ｄ）及び図３（ｄ）に示すように、第１のレンズ２４が受光センサ３から遠い位置ａ１にあり且つ第２のレンズ２５が受光センサ３から遠い位置ｂ１にある状態（この状態をパターン（４）と称する）では、結像光学部４の焦点位置が最も近くなる。
【００４１】
さて、後の作用説明でも述べるように、前記制御回路１６は、そのソフトウエア的構成（読取制御プログラムの実行）により、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像を受光センサ３により撮影させる読取り動作を実行させるようになっている。そして、これと共に、二次元コードＱの読取り（デコード）に失敗したときに、前記焦点切替機構８を制御して結像光学部４の焦点位置（レンズ２４，２５のパターン）を自動で切替えて、再度読取り動作を実行させるようになっている。従って、制御回路１６が、制御手段として機能する。
【００４２】
このとき、本実施例では、予め、読取距離の初期値がユーザの操作スイッチ１０の操作により設定可能とされている。制御回路１６には、その初期値に応じてレンズ２４，２５の初期位置がパターン（１）〜（４）のいずれかに設定され、例えば装置の電源オン時に常に初期位置に戻されるようになっている。また、各レンズ２４，２５の現在位置は、不揮発性メモリに常に記憶・更新されるようになっている。
【００４３】
そして、制御回路１６は、結像光学部４の焦点位置を自動で切替えるにあたっては、図２に示すように、初期位置毎に決められた順序でレンズ２４，２５のパターンの切替を行うようになっている。例えば、レンズ２４，２５の初期位置がパターン（１）である場合には、その位置で読取りに失敗したときに、パターン（２）に切替えて再度読取り動作を実行させる。その位置でも読取りに失敗したときに、パターン（３）に切替えて再度読取り動作を実行させ、更にその位置でも読取りに失敗したときに、パターン（４）に切替えて再度読取り動作を実行させる。尚、全ての位置（パターン）での読取りが失敗した場合には、読取不能と判断し、エラー報知を行うようになっている。
【００４４】
上記構成の二次元コード読取装置において、ユーザが読取対象Ｒに記された二次元コードＱを読取らせるにあたっては、本体ケース１を、読取対象Ｒから適当な（任意の）距離だけ離し、且つ、読取口１ｃをその読取対象Ｒに向けてマーカ光による位置合せを行った状態で、トリガスイッチ２を押圧操作するようにする。すると、制御回路１６により、二次元コードＱの読取動作が実行される。この読取動作は、上述のように、マーカ光が消灯された状態で照明機構５によって読取口１ｃを通して読取対象Ｒに記された二次元コードＱに照明光が照射され、二次元コードＱからの反射光が読取口１ｃを通して入射され、結像光学部４の第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５を順に通して受光センサ３に結像されることにより行われる。
【００４５】
このとき、結像光学部４の第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５は、予め設定された読取距離の初期値に応じて初期位置（パターン（１）〜（４）のいずれか）に位置しており、そのパターンに応じた焦点位置とされる。従って、実際の読取対象Ｒまでの距離が、結像光学部４の焦点位置に応じたものであれば、読取りが適切に行われるようになる。これに対し、実際の読取対象Ｒまでの距離が結像光学部４の現在の焦点位置から外れた状態、例えば、レンズ２４，２５の初期位置がパターン（１）となっているにもかかわらず、読取対象Ｒまでの距離が比較的近い状態で、ユーザが読取動作を行わせようとした場合、適切な読取距離（焦点位置）から外れることになって、読取りが失敗する。
【００４６】
制御回路１６は、読取りが失敗した場合には、焦点切替機構８の第１，第２のコイル３１，３２を駆動制御し、レンズ２４，２５の位置（パターン）つまり焦点位置を自動で切替え、再度、読取り動作を実行する。このときのレンズ２４，２５の位置（パターン）の変更は、図２に示すように行われる。これにより、結像光学部４の４種類の異なる焦点位置のうち適切な焦点位置での読取が行われるようになり、従って、読取対象Ｒまでの距離がいずれの距離にあっても常に適切な焦点位置が得られて良好な読取りを行うことができ、全体としての読取可能距離の範囲を大幅に広げることができるのである。
【００４７】
このように本実施例によれば、結像光学部４を、光軸Ｏ上の２点間を移動可能な第１及び第２のレンズ２４及び２５を設けて構成すると共に、焦点切替機構８を、それら第１及び第２のレンズ２４及び２５を夫々独立して移動させるように構成したので、それら２個のレンズ２４，２５の位置の組合せにより、結像光学部４の４種類の異なる焦点位置を得ることができ、読取可能距離の範囲を広げることができた。このとき、４種類の異なる焦点位置を得るために、２個のレンズ２４，２５を設けるだけで済むので、部品数が少なく、コンパクトに配置することができる。そして、２個のレンズ２４，２５の２点間の位置を切替えるだけなので、短時間で焦点位置の変更を行うことができ、制御回路１６による制御も簡単で、応答性の高いものとすることができる。焦点位置の変更が自動で行われるので、ユーザの操作も簡単となる。
【００４８】
そして、本実施例では、コイル３１，３２非通電状態で、３個の永久磁石２６〜２８によって第１及び第２のレンズ２４及び２５を移動された位置に保持する構成としたので、レンズ保持手段を簡単な構成で済ませることができると共に、第１及び第２のレンズ２４及び２５の停止時にはそれらの位置を保持するための電力が不要となるので、消費電力を少なく抑えることができるといった利点を得ることができる。
【００４９】
＜２＞第２〜第４の実施例、その他の実施例
図９〜図１１は、順に本発明の第２〜第４の実施例を示している。尚、以下に述べる各実施例も、上記第１の実施例と同様に、本発明を光学情報読取装置たるガンタイプの二次元コード読取装置に適用したものであるため、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して新たな図示及び詳しい説明を省略することとし、以下、異なる点を中心に述べることとする。
【００５０】
図９は、本発明の第２の実施例を示すものであり、結像光学部４１の構成が上記第１の実施例と異なっている。この結像光学部４１は、やはり、筒体２３の内周側に、リング状の永久磁石２６〜２８を備えると共に、第１及び第２のレンズ２４及び２５を移動可能に備え、更に、筒体２３の外周側に、第１及び第２のコイル３１及び３２を巻装して構成されている。
【００５１】
そして、本実施例では、内周側に第１及び第２のレンズ２４及び２５を保持し外周側に磁性体３０が固着される円筒ボビン状のレンズ保持枠４２に、先端面側及び後端面側に若干量だけ立上る立上り壁部４２ａが一体に設けられている。この立上り壁部４２ａは、前記各永久磁石２６〜２８の内周部に僅かな隙間を存して嵌り込むような円筒状をなしている。これにて、第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５（レンズ保持枠４２の鍔状部）が少なくともいずれかの永久磁石２６〜２８に当接する停止位置に近づいた際に、永久磁石２６〜２８と、レンズ保持枠４２（磁性体３０）と、筒体２３の内周面との間に空気制動室４３が構成されるようになっている。
【００５２】
これにて、例えば図示のように第１のレンズ２４が矢印Ｃ方向（位置ａ１）に移動される際に、第１の永久磁石２６の基端側の面と、第１のレンズ２４のレンズ保持枠４２の先端側の面と、筒体２３の内周面との間に形成される空気制動室４３において、その内部の空気が圧縮されることによって制動力が発生されるようになる。このような第２の実施例によれば、簡単な構成で、レンズ２４，２５の移動時の衝撃力を緩和することができるものである。
【００５３】
図１０は、本発明の第３の実施例を示すものであり、結像光学部の構成及び焦点切替機構の駆動手段の構成が上記第１の実施例と異なっている。即ち、結像光学部５１は、受光センサ３の前部に、第１のレンズ２４及び第２のレンズ２５を備えて構成されるのであるが、各レンズ２４，２５は夫々レンズ保持枠５２により保持されている。これらレンズ保持枠５２は、共に、その左右両側部において、受光光軸Ｏと平行に延びて設けられた２本のガイド軸５３，５３により光軸Ｏ方向にスライド移動自在に支持されている。
【００５４】
そして、左側のガイド軸５３の更に左側には、駆動源としての第１のステッピングモータ５４により回転される第１のリードスクリュー５５が設けられ、第１のレンズ２４を保持するレンズ保持枠５２には、そのリードスクリュー５５に噛合するラックギア部（図示せず）を有するラック５６が設けられている。このとき、図示はしないが、ラックギア部は、ばね等の付勢手段によりリードスクリュー５５に向けて付勢されている。これにて、第１のレンズ２４を光軸Ｏ方向に移動させる第１の駆動手段が構成されている。
【００５５】
同様に、右側のガイド軸５３の更に右側には、駆動源としての第２のステッピングモータ５７により回転される第２のリードスクリュー５８が設けられ、第２のレンズ２５を保持するレンズ保持枠５２には、そのリードスクリュー５８に噛合するラックギア部及びこのラックギア部を該リードスクリュー５８に向けて付勢する付勢手段（いずれも図示せず）を有するラック５９が設けられている。これにて、第２のレンズ２５を光軸Ｏ方向に移動させる第２の駆動手段が構成されている。前記ステッピングモータ５４，５７は、制御回路１６により制御される。
【００５６】
これによれば、各リードスクリュー５５，５８が夫々ステッピングモータ５４，５７によって回転されることにより、レンズ保持枠５２ひいてはレンズ２４，２５を移動させることができる。またこのとき、ラックギア部をリードスクリュー５５，５８に向けて付勢する付勢手段を設けたことにより、ラック５６，５９がガタなくリードスクリュー５５，５８と噛合うようになる。
【００５７】
図１１は、本発明の第４の実施例を示すものである。この第３の実施例では、結像光学部６１は、受光センサ３の前部に、第１のレンズ６２及び第２のレンズ６３を備えて構成される。そして、結像光学部６１の左右部位には、読取対象に対して照明光を照射するための２組の照明機構６４が左右対称的に設けられている。各照明機構６４は、照明光源としての複数個のＬＥＤ６５、その前部に設けられＬＥＤ６５からの光を集光するかまぼこ型レンズ６６、かまぼこ型レンズ６６からの光を前方に向けてほぼ直角に折曲げる反射鏡６７、この反射鏡６７の前方に配置された第１及び第２の照明用レンズ６８及び６９から構成されている。
【００５８】
このとき、前記第１のレンズ６２の左右部位に、第１の照明用レンズ６８，６８が一体的に連結され、その状態でレンズ保持枠７０に保持され、もって第１のレンズ組立体７１が構成されている。同様に、前記第２のレンズ６３の左右部位に、第２の照明用レンズ６９，６９が一体的に連結され、その状態でレンズ保持枠７０に保持され、もって第２のレンズ組立体７２が構成されている。これら第１及び第２のレンズ組立体７１及び７２は、夫々光軸Ｏ方向に２点間で移動可能に設けられている。
【００５９】
そして、各レンズ組立体７１，７２の左右両端部には、夫々永久磁石７３が取付けられ、それらの外側には、コ字形の鉄心７４に巻装されたコイル７５が夫々設けられ、もって、駆動手段としての４組の電磁石が構成されている。これら電磁石（コイル７５）は、制御回路１６により制御されるようになっている。
【００６０】
これにて、第１の照明用レンズ６８，６８が、第１のレンズ６２と一体的に移動され、第２の照明用レンズ６９，６９が、第２のレンズ６３と一体的に移動される。これにより、結像光学部６１の焦点位置に変動とそれに応じた照明機構６４による照明範囲の変更とを、一括して行うことが可能となる。このとき、読取機構（結像光学部６１）における画角と、照明機構６４による照明範囲とが、レンズ６２，６３の移動及びそれに伴う照明用レンズ６８，６９の移動により、相似的に変化するように構成すれば、常に、読取機構の画角に対する適切な照明範囲を得ることができる。
【００６１】
尚、本発明は、上記した各実施例に限定されるものではなく、下記のような拡張、変更が可能である。
即ち、図示はしないが、光源及びマーカ用レンズを有し読取対象Ｒに対し読取位置を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射機構を備えるものにあっては、上記第４の実施例と同様に、マーカ用レンズを、第１又は第２のレンズと連結させて一体的に移動するように構成することができる。
【００６２】
これにより、結像光学部の焦点位置に変動とそれに応じたマーカ光の照射視野角の変更とを、一括して行うことが可能となる。このとき、読取機構における画角と、マーカ光照射機構によるマーカ光の照射視野角とが、第１又は第２のレンズの移動及びそれに伴うマーカ用レンズの移動により、相似的に変化するように構成すれば、常に、読取機構における画角に対する適切なマーカ光の照射視野角を得ることができる。結像光学部のレンズ、照明用レンズ、マーカ用レンズの三者を一体的に移動させるように構成しても良いことは勿論である。
【００６３】
また、上記第１の実施例では、レンズ２４，２５の位置（パターン）を切替える際に、パターン（１）とパターン（４）との間での切替え、及び、パターン（２）とパターン（３）との間での切替えも含まれるようにしたが、本発明においては、結像光学部の焦点位置の１回の切替時に、第１及び第２の駆動手段のいずれか一方のみを動作させるように構成することができる。これによれば、駆動手段を動作させる際の駆動電流を小さく済ませることができ、消費電力を抑えることができる。
【００６４】
さらには、上記各実施例では、本発明の光学情報読取装置を、情報コードとしての二次元コードＱ、特にＱＲコードの読取りに適用したが、他の種類の二次元コードの読取りに適用したり、バーコードなどの一次元コードの読取りに適用したりすることもできる。その他、例えば本発明の光学情報読取装置は、ガンタイプのものに限らず、ハンディタイプのものや、ＦＡシステムなどに固定的に組込まれるもの（離れた位置から情報コードを読取るものであって読取対象側の位置が変動するもの）であっても良く、また、全体のハードウエア構成などについても様々な変更が可能である等、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、第１，第２のレンズの位置と焦点位置との関係を示す図
【図２】焦点切替機構によるレンズのパターンの切替の順序を示す図
【図３】結像光学部におけるレンズの位置の４種類のパターンを示す縦断側面図
【図４】結像光学部部分の縦断側面図であり、（ａ）は駆動回路を併せて示すもの、（ｂ）はコイル通電方向とレンズの移動方向との関係の一例を示す図
【図５】レンズがレンズ保持枠に保持された様子を示す斜視図
【図６】駆動回路における駆動信号と駆動電流との関係を示す図
【図７】二次元コード読取装置の構成を概略的に示す縦断側面図
【図８】二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図９】本発明の第２の実施例を示すもので、結像光学部部分の縦断側面図
【図１０】本発明の第３の実施例を示すもので、結像光学部及び駆動機構部分を概略的に示す斜視図
【図１１】本発明の第４の実施例を示すもので、読取機構部分の構成を概略的に示す横断平面図
【符号の説明】
【００６６】
図面中、１は本体ケース、３は受光センサ、４，４１，５１，６１は結像光学部、５，６４は照明機構、６はマーカ光照射機構、８は焦点切替機構、１０は操作スイッチ、１６は制御回路（制御手段）、２３は筒体、２４，６２は第１のレンズ、２５，６３は第２のレンズ、２６〜２８は永久磁石、２９，４２，５２，７０はレンズ保持枠、３０は磁性体、３１は第１のコイル（第１の駆動手段）、３２は第２のコイル（第２の駆動手段）、３３は駆動回路、４３は空気制動室、５３はガイド軸、５４，５７はステッピングモータ（駆動源）、５５，５８はリードスクリュー、５６，５９はラック、６５はＬＥＤ（照明光源）、６８，６９は照明用レンズ、７５はコイル（駆動手段）、Ｏは受光光軸、Ｑは二次元コード（情報コード）、Ｒは読取対象を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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