(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム（２０１）と、
光ビームを発するための前記フレーム（２０１）に取り付けられた光源アセンブリ（２０８）と、
光ビームの入射を反射させるように前記フレーム（２０１）上に往復振動動作可能に取り付けられた走査ミラー（２１１）と、
該走査ミラー（２１１）を往復的に振動させ、該ミラーから反射された入射光ビームを掃引するように前記フレーム（２０１）に取り付けられた駆動装置（２２０）と、
を備える、表示記号（２２８）を電気光学的に読み取るための装置の走査モジュール（２００）であって、
ａ）前記フレーム（２０１）は、第１平面内にあるプリント回路基板（２０７）と、開口部を有し前記第１平面に対し平行で該第１平面よりも上方に位置する第２の平面内にある上面（２０５）とを含んでおり、
ｂ）上下に配置された一対のビーム反射ミラー（２１３、２１５）が設けられ、上方に位置する前記反射ミラー（２１５）は前記フレーム（２０１）の背面側において前記上面（２０５）よりも高い位置に取り付けられ、下方に位置する前記反射ミラー（２１３）は、前記フレーム（２０１）の前記背面側から離れた位置にある前記フレーム（２０１）の前方側において前記上面（２０５）よりも下方に取り付けられており、前記下方に位置する前記反射ミラー（２１３）は、前記走査ミラー（２１１）から反射された光ビーム（２０９）を、前記上面（２０５）内の開口部を通って前記上方に位置する反射ミラー（２１５）へ反射させるように作用し、前記上方に位置する反射ミラー（２１５）は、前記下方に位置する反射ミラー（２１３）から反射された光ビームを前記上面（２０５）の上方において、前記フレーム（２０１）の外部に、読み取られるべき前記表示記号（２２８）に向けて反射させるように作用する
ことを特徴とする走査モジュール（２００）。
【請求項２】
前記光源アセンブリ（２０８）が前記上面（２０５）と前記プリント回路基板（２０７）との間で、モジュールの背面側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記走査ミラー（２１１）は、前記上面（２０５）と前記プリント回路基板（２０７）との間で、モジュールの背面側に取り付けられた平面ミラーであることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記駆動装置は、前記上面（２０５）と前記プリント回路基板（２０７）との間で、モジュールの背面側に取り付けられた電磁コイルを含むことを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記反射鏡のそれぞれは平面ミラーであることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記表示記号（２２８）から反射された光を検出する一対のセンサー（２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂ）を備え、該センサー（２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂ）は、前記上面（２０５）と前記プリント回路基板（２０７）との間で、モジュールの前方側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
各前記センサーは、一対の集光レンズを含むものであることを特徴とする請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記フレーム（２０１）は、ほぼ平行六面体であることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコード・シンボル読取装置のような電気光学的読取装置又は走査装置に関し、より具体的には、コンパクトなバーコード読取装置の読取部の近くにある、比較的に長い、単一の走査線を必要とする用途に使用するための走査モジュールにおける光路の設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バーコード・シンボル読取装置のような電気光学的読取装置は、現在では非常に一般的になっている。一般に、バーコード・シンボルは、普通は矩形の形状の一つ或いはそれ以上の明るい領域と暗い領域の列で成り立っている。暗い領域の幅すなわちバー、及び／又は明るい領域の幅すなわちバーの間にあるスペースが、シンボルの情報をコード化する。
【０００３】
バーコード・シンボル読取装置は、シンボルを照らし、反射力の異なる光の領域から反射された光を感知して、対応する領域の幅とスペースを検出し、コード化された情報を引き出す。バーコード読み取り形式のデータ入力システムは、広域にわたる様々な用途においてデータ入力の効率と正確さを向上させる。これらのシステムにおけるデータ入力が容易になることで、より常習的で詳細なデータ入力、例えば効率的な在庫リストを提供したり、進行中の仕事を追跡するようなことが円滑になる。しかしながら、これらの利点を実現させるためには、ユーザー又は従業員が一貫して読取装置を使用する気がなければならない。それゆえ、読取装置の操作は簡単で便利でなくてはならない。
【０００４】
様々な走査装置が知られている。特に利点のある読取装置の1つの形式は、シンボルを横切るレーザービームのような光のビームを走査させる光学的スキャナである。本発明の譲受人が所有し、引用によりここに組み入れる米国特許第４，３８７，２９７号及び同第４，７６０，２４８号において例示されているレーザー・スキャナのシステム及び構成部品は、一般に異なる光反射性の部分を持つ表示記号、すなわちバーコード・シンボル、特に万国製品コード（ＵＰＣ）形式のものを、特定の動作範囲や読み取り距離で、手持ち式又は定置型スキャナによって読み取るように設計されている。
【０００５】
当業者に公知のレーザービーム走査システムにおいては、単一のレーザー光ビームが、レンズ又は他の光学部品により、表面上にバーコード・シンボルを有するターゲットに向かって、光路に沿って指向される。移動ビーム式スキャナは、光源自体、或いは光ビームの経路に配置されたミラーなどの走査用構成要素の動きにより、シンボルを横切る一つの線又は一連の線として光ビームを繰り返し走査することによって作動する。走査用構成要素は、シンボルを横切ってビームスポットを掃引させ、シンボルのパターンを横切る走査線をトレースするか、又はスキャナの視野を走査するか、或いはその両方を行うものとすることができる。走査する光ビームを生成するために、光学的又は光学機械式手段によってレーザービームを動かすことができる。ビームを振らせる（ミラーのような光学素子を動かすことなどにより）か、光源自体を動かすことによって、このような動きを達成することができる。米国特許第５，４８６，９４４号は、電磁作動による反復振動を行うようにミラーが可撓性素子上に取り付けられた走査モジュールについて説明する。Ｋｒｉｃｈｅｖｅｒ他に付与された米国特許第５，１４４，１２０号は、レーザービームの走査を行うために、軸周りで、或いは平面内で繰り返し往復運動をするように駆動装置に取り付けられたレーザー、光学手段、及びセンサ構成要素について説明する。
【０００６】
別の形式のバーコード・スキャナとしては、ビームを動かし又は振らせるために機械的運動を用いるのではなく、光ビームを振らせてバーコード・シンボルを走査するために電子手段を用いるものがある。例えば、規則的な順序で一度に一回作動される、密に間隔をおいて配置された線形配列の光源を、バーコード・シンボルに伝え、単一の光源で走査されたビームを擬態することができる。また、単一の線形配列の光源の代わりに、多数の線形配列を用い、多数の走査線を生成することもできる。このような形式のバーコード読取装置は、Ｍｅｔｌｉｔｓｋｙ他に付与された米国特許第５，２５８，６０５号に開示されている。
【０００７】
バーコード読み取りシステムはまた、シンボルにおいて反射或いは散乱された光を検出するセンサすなわち光検出器を含む。光検出器すなわちセンサは、シンボルにおいて反射或いは散乱された光の一部を捕捉し、検出し、電気信号に変換することを保証する視野を有するように、スキャナ内で光路上に配置される。幾つかの異なる発光ダイオードの配置が、米国特許第５，６３５，７００号、第５，６８２，０２９号、及び第６，２１３，３９９号で説明されている。
逆反射光の集光に関しては、共に引用によりここに組み入れる米国特許第４，８１６，６６１号においてＫｒｉｃｈｅｖｅｒ他により、或いは米国特許第４，４０９，４７０号においてＳｈｅｐａｒｄ他により説明され、また、１９９６年１０月９日に出願された米国特許第６，１１４，７１２号において説明されている、反復的に振動するミラーのような単一の光学部品が、ターゲットの表面を横切ってビームを走査させ、集光された光を検出器へ指向させるものがある。通常、ミラーの表面は、できる限り多くの入射光を受けるように比較的に大きい。ミラーは、小さい検出器の表面に光を合焦させることができるので、検出器は小さなものでよいが、小さな検出器は信号対雑音比を増加させる。
【０００８】
もちろん、低いエネルギー消費及び高い周波数応答のためには、小さい走査素子が好ましい。しかしながら、走査素子が十分に小さくなり過ぎると、走査ミラーの領域を、受け取った光のためのアパーチャとして使用することができなくなる。一つの解決策は、走査されたレーザー・スポットがカバーする全体の領域から光信号を受け取る凝視検出システム（非逆反射システム）である。
非逆反射光集光においては、反射されたレーザー光は、走査のために用いられたものと同じ光学部品によっては集光されない。反対に、検出器は、走査ビームとは独立しており、通常は大きな視野を有するように構成され、反射光は、検出器の表面を横切ってトレースするようになる。回転ミラーのような走査光学部品は、射出光ビームを扱うだけでよいので、該走査光学部品をさらに小さく作ることができる。一方、検出器は、走査される領域における全ての場所からの入射光ビームを受け取るために相対的に大きくなければならない。
【０００９】
電子回路及びソフトウェアが、走査されたシンボルによって表示されたデータのデジタル表示に電気信号を復号する。例えば、光検出器によって生成されたアナログ電気信号を、デジタイザによって、バーとスペースの物理的な幅に対応する幅のパルス幅変調されたデジタル信号に変換することができる。或いは、ソフトウェア復号器によって、アナログ電気信号を直接処理することができる。例として、米国特許第５，５０４，３１８号を参照されたい。
バーコード読み取りシステムの復号過程は、通常、以下のように機能する。センサすなわち光検出器からのアナログ信号は、雑音を取り除き、ダイナミックレンジに適合させ、或いは信号の非均一性を補償するために、回路及び／又はソフトウェアによって、まずフィルターにかけられ、処理される。次に、アナログ信号からサンプルを取り、該サンプルをデジタルデータに変換するために、アナログ・デジタル変換器にかけることができる。例として、引用によりここに組み入れる米国特許第６，１７０，７４９号を参照されたい。代わりに、信号の形をデジタル化するために、アナログ回路を使用することができる。
【００１０】
ミラーとモーターの種々の形状を、望ましい走査パターンでビームを動かすために用いることができる。長い走査線を生成するスキャナは、米国特許第５，６２１，２０３号において説明されている。米国特許第４，２５１，７９８号は、各々の側面に平面ミラーを持つ回転多角体で、各ミラーがシンボルを横切る走査線を掃引するようにするものを開示している。米国特許第４，３８７，２９７号及び第４，４０９，４７０号は、共に、ミラーを取り付けた駆動軸まわりで周方向に交互に、反復的かつ往復動を行うように駆動される平面ミラーを採用している。米国特許第４，８１６，６６０号は、ほぼ凹形のミラー部分とほぼ平面状のミラー部分とで構成されるマルチ・ミラー構造を開示している。マルチ・ミラー構造は、反復的かつ往復動的に、マルチ・ミラー構造が取り付けられている駆動軸のまわりで周方向に交互に駆動される。米国特許第６，２４７，６４７号は、コントローラによって、多数の線、或いは単一の線のいずれかの走査パターンを提供する構成について説明している。上述の全ての米国特許は、引用によりここに組み入れられる。
【００１１】
上述された形式の電気光学的スキャナにおいて、レーザー光源、光学系、ミラー構造、ミラー構造を振動させる駆動装置、光検出器及び対応する信号処理と復号回路の構成要素の実装は、全てがスキャナの寸法と重さを増加させる。長期使用を伴う用途では、大きくて重い手持ち式のスキャナは、ユーザーを疲労させる。スキャナの使用が、疲労又はその他の不便さを生み出すことになれば、ユーザーはスキャナを使いたがらなくなる。スキャナを一貫して使用することを嫌がるような事態になれば、バーコード・システムが意図しているようなデータ集光目的を挫折させることになる。また、ノートブック、携帯用デジタル端末、ポケットベル、携帯電話、その他のポケットサイズの機器のような小型でコンパクトな装置に適合する、互換性があり、コンパクトで、軽量なモジュールの必要性がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、バーコード読取装置開発の当面の目的は、読取装置をできる限り小型化することであり、走査モジュールの寸法と重さを更に減らし、比較的薄くすなわち平らな走査モジュールを提供して、単一の走査線を読取装置に近い寸法まで長くできるようにする必要性が依然として存在する。走査を行うのに必要とされる電力を最小限にするために、可動構成部品の質量をできる限り少なくすべきである。
特定のモジュールを種々の異なる用途において使用できるように、走査エンジンをモジュール化することも望ましい。このような用途のために必要な全ての走査部品を含む、特にコンパクトで軽量なモジュールを開発する必要性が存在する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、モジュールに近接する長い走査線を射出することができるバーコード読取装置において使用するモジュールを提供することである。
本発明の別の目的は、多数の光検出器を有する非逆反射性の走査モジュールを提供することである。
本発明の更に別の目的は、走査線上における位置の関数として光出力を調整する集光光学系を走査モジュール内に設けることである。
関連した目的は、別個の光学部品を用いて、より薄く、小さく、軽量でもある非逆反射性の電子光学的走査モジュールを提供する一方で、少なくとも２０ｍｍ2のコレクタ領域を提供することである。
本発明の更に別の目的は、モジュールの基板を形成するプリント回路基板と共に製造することができる階段形状の形状因子を有するモジュールを生成することである。
【００１４】
本発明のその他の目的、利点及び新規な特徴は、本発明を実施することに加えて、以下の詳細な説明を含む本開示から当業者には明らかであろう。本発明は、好適な実施の形態に関して以下に説明するが、本発明がそれらに制限されないことを理解すべきである。本発明の教示に接する当業者は、ここに開示され、特許請求された本発明の範囲内にあり、本発明が顕著な利用可能性を持つことになる他の分野における更に別の用途、変更及び実施の形態を認識できるであろう。
【００１５】
簡単に、そして一般的な表現をすれば、本発明は、異なる光反射性の部分を有し、走査モジュールから距離をおいたターゲット上にある表示記号を読み取るためのバーコード読取装置において用いられる走査モジュールを提供するものであり、この走査モジュールは、ほぼ平面状の基板と、該基板に直交する平面状の側面とを有する支持体と、支持体に取り付けられた、光ビームを生成するためのレーザー光源と、光源からの光ビームが走査ミラーによって第１光路に沿って支持体に取り付けられた反射ミラーに向けられ、その光ビームが第２光路に沿って走査モジュールの外側へターゲットに向かって指向されるように、光源と間隔をあけて支持体に取り付けられ、配置された走査ミラーとを含む。更に、支持体の側面にほぼ平行な走査パターンで、読まれるべき表示記号を横切って光ビームを動かすように、走査ミラーを動かす駆動装置と、支持体に取り付けられた、ターゲットからの反射光を直接受け取り、その反射光を電気信号に変換するための少なくとも一つのセンサとを含む。
【００１６】
本発明の別の態様によると、光ビームを射出するための光源が取り付けられた光学的走査モジュールと、光ビームを受け取り、走査されるバーコード・シンボルに向けられる走査ビームを、射出された走査ビームがターゲットに向かう途上で横切るモジュールの両側より長くなるようにそこから生成する走査アセンブリとが提供される。
本発明の更に別の態様によると、およそ４２ｍｍ×２４ｍｍ×１１ｍｍの面積を有するほぼ矩形で、階段形状で、平行六面体のモジュールの形状因子をもつ小型の光学的走査モジュールが提供される。第１の実施形態において、大きな方の側面の一つ（すなわち、好ましくは４２ｍｍ×２４ｍｍの側面）上に、光ビームを射出する光源と、光ビームを受け取り、読まれるべき表示記号に向けられる走査ビームをそこから生成する走査アセンブリと、シンボルからの反射光を受け取り、その反射光を検出器に指向させるように配置された光検出器及び集光光学系の少なくとも一つとが取り付けられる。
【００１７】
本発明の特色と考えられる新規な特徴は、請求請求の範囲に特に述べられている。しかしながら、本発明自体は、その構造とその作動方法の両方について、その付加的な目的と利点と共に、以下の具体的な実施の形態の説明を添付の図と関連づけて読むことにより、最もよく理解されるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、バーコード・シンボルを読み取るために、上記の特定された特許及び特許出願において一般的に説明された形式のバーコード読取装置に関する。本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語「バーコード・シンボル」は、広く解釈され、交互配置されたバーとスペースから構成されるシンボルのパターンだけではなく、ドット又はマトリックス配列のパターンのような他の図形パターン、及び、手短に言えば、異なる光反射性又は表面特性の部分を有し、コード化された情報に用いられ、ここに開示された形式の装置で読み取られ、復号されることが可能なコントラストのある検出信号特性をもたらす表示記号も含むように意図されている。
【００１９】
好ましい実施の形態として、本発明の実施を、図１に示されるモジュールに類似する、レーザー走査式のバーコード読取装置のモジュールにおいて説明する。図1のモジュール装置は、一般的には、Ｄｖｏｒｋｉｓ他に付与され、Ｓｙｍｂｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社に譲渡され、引用によりここに組み入れられる米国特許第５，３６７，１５１号において開示された形式のものであり、また、米国ニューヨーク州ＨｏｌｔｓｖｉｌｌｅのＳｙｍｂｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から部品番号ＳＥ１０００又はＳＥ１２００として商業的に入手可能であるバーコード読取装置の形態にも類似している。代わりに、又はそれに加えて、共にＳｙｍｂｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社に譲渡された、Ｓｗａｒｔｓ他に付与された米国特許第４，３８７，２９７号及び第４，７６０，２４８号、又はＳｈｅｐａｒｄ他に付与された米国特許第４，４０９，４７０号の特徴を、図１に示すバーコード読取装置の構成において使用することが可能である。米国特許第４，７６０，２４８号、第４，３８７，２９７号、及び４，４０９，４７０号は、引用によりここに組み入れる。
【００２０】
図１に示されるモジュール２００は、全体として矩形平行六面体形状の一体のフレーム又はアセンブリ２０１から形成され、前壁２０２、側壁２０３、２０４、好ましくは上部が開放された上面２０５、及び電気部品を取り付けることができるプリント回路基板２０７に囲まれた底面（図示せず）を有し、上面２０５の上をレーザービーム２０６が走査経路２１６に沿って走査される。レーザーダイオード・アセンブリ２０８が、該レーザーダイオード・アセンブリ２０８のアパーチャ２１０を通って射出される光ビーム２０９を生成するようにフレーム２０１上に取り付けられる。光ビーム２０９は、走査ミラー２１１に向けられ、該走査ミラーからアセンブリの前壁２０２に取り付けられた反射ミラー２１３（縁部だけが示されている）に経路２１２に沿って反射され、走査が行われる。次にビームは、反射ミラー２１３から光路２１４に沿って反射ミラー２１５へ反射される。そして、ビームはミラー２１５から反射され、表面２０５の上を、モジュール２００の外側へ、光路２０６に沿ってターゲット２１２の方向に向けられる。
【００２１】
光は、シンボルにおいて散乱又は反射され、後方に光検出器が置かれた集光レンズ２１７、２１８に向けられる。
この図はまた、駆動コイル２２０及び可動ミラーアセンブリ２１９を示しており、該ミラーアセンブリ２１９は、ミラー２１１を支持し、駆動コイルの電流の変化に対応して動く。
レーザーダイオード・アセンブリ２０８を、特定の用途に応じて、連続的「定出力」モード、パルス状のモード、又は異なる出力レベルの変調モードで作動させることができる。レーザーダイオードにモニター用ダイオードを組み合わせた閉ループフィードバック回路を使用して、所定の出力電力レベルにレーザーダイオードを維持する回路を設けることも知られている。
【００２２】
レーザーダイオード２０８に関連する光学サブアセンブリは、用途に応じて、次のレンズ形式の合焦レンズ及び／又は開口絞りを含むことができる。すなわち、球面対称ガラス又はプラスチックレンズ、屈折率勾配型レンズ、フレネルレンズ、二焦点光学レンズ、或いは多焦点光学レンズ、並びに、円筒形の光学素子のような、光軸周りに回転対称及び非回転対称の非球面ガラス又はプラスチックレンズ、レンズの直径自体が機能的にシステムの開口絞りとして働くレンズシステム、或いはフレネル「ゾーンプレート」光学系を含むが、それに制限されることはないホログラム光学素子である。
【００２３】
次に、図２に示される、異なった方向から見た別の実施の形態を参照すると、レーザービームが平面ミラーのような光学素子２１１に向けられるようになっており、該光学素子が動くことによって、モジュール２００の外側のターゲット面に向かう走査ビーム２１６となるようにビームを屈折させる。このビーム２１６は光学サブアセンブリによって合焦され、ミラー２１１に従ってターゲット面上のバーコード・シンボル２２８のバーを通って走査経路２１６に沿って動くスポットを、ターゲット面上に形成する。
光学素子２１１は、交流がコイル２２０に導入されると振動を引き起こすアセンブリ２１９に取り付けられる。その振動は、回転軸Ａまわりの円弧に沿った素子２１１の動きをもたらす。
【００２４】
走査ミラー２１１は、軸のまわりで振動するように取り付けられ、この振動は、永久磁石２２１と駆動電磁コイル２２０との間の相互作用によってもたらされる。適切な駆動信号が、ＰＣＢ２０７及びコイルの電気接点を介してコイルに与えられる。
図１に示される走査モーター駆動装置１２は、例示的なものであり、一次元又は二次元のレーザービームの走査動作を行うあらゆる形式の機械装置と置き換えることができる。例えば、スキャナのモーター駆動装置は、米国特許第５，５８１，０６７号及び第５，３６７，１５１号に開示された形態のいずれを含むこともでき、両特許を引用によりここに組み入れる。このように、静的光学アセンブリを、種々のスキャナの設計において部品として使用することができる。
【００２５】
シンボルから反射された光は、集光レンズ２２２の後方に取り付けられた個別の装置として示される光検出器２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂにより受けられる。
図１及び図２のサブアセンブリ又は装置を、固定式或いは携帯可能なあらゆる形式のバーコード読取装置において実装することができる。
光検出器の出力信号は、電気的結合４２によってＰＣＢ２０７内の適切な電子部品に伝えられる。
光検出器の焦点深度を増すために、光検出器の前に光マスク用アパーチャを用いることができるが、適切に光検出器自体の領域を特定することによって、アパーチャなしで同じ効果を達成することができる。
【００２６】
別の好適な実施の形態において、走査ミラーを振動させるために用いられるモーター駆動装置の形式は、不平衡ミラーアセンブリを支持するマイラーの板ばねであってもよい。ミラーアセンブリは、永久磁石が振動力を与えるＡＣコイルによって駆動されて撓曲するマイラーの板ばねに取り付けられる。
更に別の形態は、ミラーが、好ましくは非常に小さい寸法の適切な駆動モーターによって直接往復駆動される、米国出願連続番号第０８／５０６，５７４号及び第０８／６３１，３６４号に述べられているような「微小機械加工」ミラーアセンブリである。更に別の形態は、ミラーが、互いに角度をなした複数の面を有する中実体から構成される、米国特許第４，２５１，７９８号の導入部において述べられているような公知の回転多角形状のミラーを使用するものである。中実体が回転すると、多角形の連続する回転面によってビームが走査される。一つの実施の形態においては、以下に更に詳細に説明するように、一次元走査にはマイラーのモーターを使用することができ、二次元走査には（上述の）Ｖ型の緊張バンド素子を用いることができる。
【００２７】
好適なレーザー１８は、従来のスルーホール技術によってＰＣＢに取り付けられた半導体レーザーである。発光ダイオードは、マイラーの板ばねモーターのＡＣコイルのようなＳＭＤデバイス（「表面実装デバイス」）であることが好ましい。このことは、従来技術のスキャナで用いられるような、隔離、手付けはんだ、或いはソケットの必要性を取り除く。典型的には、レーザーは、標準パッケージされたエッジエミッタレーザーである。コストを最小限にするためには、レーザーの合焦は調節可能ではなく、レーザーは、成形部材の一部として成形された肩部と接触する取付けフランジに簡単に取り付けられるようにする。この構成は、レーザーを、成形された合焦レンズ２０に対して十分正確に配置し、安価なスキャナで十分な性能を提供する。合焦レンズが肩部５４と同じ構成部品の一部として成形されるという事実は、不適切な合焦を引き起こすことがある許容誤差の累積を最小限にする。
【００２８】
図面の図２に示されるように、レーザー２０８は、ＰＣＢ２２６内に直接簡単に取り付けられた、下方に延びる導線２２７を有する。これにより、手付けはんだはなくなるが、所望ならば、はんだを用いることができる。
集光光学系２２２上に結像する光が光検出器４０に向けて下方に反射されるように、該集光光学系に反射性のコーティングを施すことができる。また、このコーティングは、発光ダイオードのハウジングとして働く成形部材の部分６２を覆うこともできる。このことは、光学アセンブリをその領域において不透明にさせ、アパーチャ３６及びフィルター３８を経由するもの以外の、あらゆる光が発光ダイオードに達することを防ぐ。
【００２９】
この反射性のコーティングはまた、他の機能を与えることもできる。典型的には、コーティングは、金、アルミニウム、又はクロムのような金属の薄いフィルムである。これのフィルムは導電性である。従って、このフィルムは、光検出器４０に対する電磁妨害シールドとしても働く。発光ダイオードを保護するために表面コーティングを使用することで、通常のＥＭＩシールドを省くことができ、これにより、別個のシールドのコスト及びアセンブリ内にシールドを取り付けるための労力の双方を排除する。
【００３０】
成形部材の突起部６６をＰＣＢ内の小さなソケット６８まで延ばすことによって、コーティングが電気的に接地される。代わりに、突起部６６を、基板内のメッキしたスルーホールに圧入してもよい。
成形部材５２のハウジング部分６２は、光フィルター３８を発光ダイオード４０上部の適所に保持するように働くだけでなく、該発光ダイオードを完全に取り囲み、これにより、迷光が該発光ダイオードに達するのを防ぐ。検出器の視野を制限し、周囲光の耐性を最大化するために、ハウジング内のアパーチャ３６を小さくしてもよい。アパーチャは、コレクター・ミラー２６に対して正確に配置される必要があり、最小限の大きさの視野の使用を可能にする。アパーチャとコレクター・ミラーは単一の部品として成形されるので、アパーチャとコレクター・ミラーの正確な相対的位置は容易に達成される。
【００３１】
不釣合ミラーの使用、すなわち、ミラーアセンブリに釣合錘が設けられていないものは、ミラーが、1秒あたり１００走査より大きい速度で駆動される形態において、特に適切である。不釣合ミラーの場合は、ミラーの可撓性ばねへの取り付け点が、ミラーアセンブリの質量の中心にないので、ミラーが休止している間は、重力が、より大きな質量を有するミラーアセンブリの側に相対的に大きな力を及ぼし、ミラーを重い方の側へ「垂れ」させ、可撓性ばねを引っ張る。もちろん、このような力の影響は、重力の力のベクトルに対するスキャナの配向に依存する。同じ「垂れ」の影響は、ミラーが相対的に低速で走査するときにも存在するので、このような用途においては、釣合のとれたミラーを使用することが好ましい。しかしながら、釣合のとれたミラーは、ミラー又はミラーアセンブリに付加的な質量を加えることを必要とし、そのことは、作動設計重量及び所要電力の観点からは欠点である。
【００３２】
高速作動（すなわち、１秒あたり１００走査より多い）の実施の形態においては、ばねの材料の組成、寸法、形状及び厚さを、所望の共振周波数を達成するように適切に選択することができる。例えば、およそ２００走査／秒での作動に対しては、４ミルの厚さを有するマイラーばねの選択が適切である。４００走査／秒での作動に対しては、およそ３ミルの厚さを有するステンレス鋼のばねが好ましい。
典型的には、従来の単一のレンズ設計を用いる場合、走査線の中間部分からの集光反射光の信号の強度は、走査線の縁部から集光されたものよりずっと強い。本発明の一つの実施の形態は、レンズ列を使用するものである。レンズ列は、２つ以上のレンズを有することができる。列の個別レンズの各々は、走査線の特定部分から信号を集める。各々のレンズの視野（ＦＯＶ）は、重なり合ってもよい。走査線に沿って所望の信号均一性を提供するために、各々のレンズの寸法及び配向を最適化することができる。
【００３３】
図３に示されるように、列の各々のレンズは、個別の検出器を有することができ、個別の検出器は増幅器に接続される。走査線に沿って信号均一性を最適化するために、各々の増幅器の増幅率を調整することができる。
個別のレンズのＦＯＶが重なり合っていない場合には、周囲光を減算することによって、全体のシステムの周囲光に対する耐性を改善させるように、これらのレンズからの信号を互いに結合することができる。例えば、ＡのＦＯＶがＣのＦＯＶと重なり合わない場合には、周囲光は各々のＦＯＶにわたってほぼ均一であると想定し、両者の信号が相殺されるようにすると、レーザー・スポットは両方のＦＯＶにおいて同時には存在しないので、周囲光は減少されるがレーザーの有効な信号分は減少されないようになる。適切な電子回路を用いて信号を逆にすることによって、発光ダイオードの信号の減算をリアルタイムで行うことができる。例えば、ＳＩＧＮＡＬ＝｜Ａ−Ｃ｜＋｜Ｂ−Ｄ｜によって定義される結合を用いることは、周囲光の寄与を減少させることになる。
【００３４】
走査角の関数としての信号均一性は、信頼できるバーコード読取装置の性能のために、大変重要である。集光光学系によって集められた信号の量は、走査角によって実質的に変化することがある。典型的には、信号は、入射ビーム角のコサインの４乗で変化する。このような信号の変化は、スキャナの性能を制限し、或いは、その影響を補償するために複雑な電子部品を必要とする場合がある。
典型的には、走査線の中間部分からの信号の強度は、縁部から集光された光からの信号の強度より、ずっと強い。コレクタ光学部品の設計の一つの実施の形態は、（軸上の）走査線の中間からの強い信号を、（軸外の）走査線の端部からの信号と同様の水準に均等化することによって、信号均一性を向上させることができる。
【００３５】
図４及び図５を参照すると、集光光学系アセンブリにおいて使用するためのレンズ設計を示しており、「軸上光線」によって示されるように、走査線の中間部分からの光線が、ある角度でレンズの第２面に入射する。光線は、全体の内部反射（ＴＩＲ）によってこの面から反射し、第２面の別の部分に再入射し、次に第２のＴＩＲを受け、反射されて該第２面から遠ざかる。「軸外光線」に示されるように、光線の一部はＴＩＲを受けず、この面を通り抜けて検出器に達することができる。しかしながら、正味の結果としては、検出器に達することができる光線の数は減り、その信号は弱くなる。光線が臨界角度より小さい角度で表面に入射する場合には（走査線の縁部からの「軸外光線」を示す図を参照されたい）、その光線は、ＴＩＲを受けずに該面を通過し、検出器に達することができる。
【００３６】
別の実施の形態において、本発明は、反射光を検出し、シンボルに対応する電気信号を生成するためのセンサを提供し、該センサは、ターゲット上のビームスポットの位置に対応する、ターゲットの第１及び第２の部分それぞれからの反射光を受けるように、選択的に作動可能な別個の第１及び第２の部分を含んでいる。
一つの実施の形態において、ターゲットの上部からの戻り光が第１の部分に向けられ、ターゲットの下部からの戻り光が第２の部分に向けられるように、センサが縦方向に配置される。この実施の形態は、ラスター走査ビームのような二次元のターゲットを走査するのに特に適している。
【００３７】
別の実施の形態において、ターゲットの右側からの戻り光が第１の部分に向けられ、ターゲットの左側からの戻り光が第２の部分に向けられるように、センサが横方向に配置される。
この結果、中間部から受けた信号が減少するのに対して、走査線の縁部から受けた信号から集光された光の信号の強さは増加する。
同様の手法は、レンズにより、ある特定の方向（例えば、走査線の中間）からの光がより少なく集光され、他（例えば、走査線の縁部）からの光がより多く集光されるように、集光光学系を設けることである。
【００３８】
図６に示す第２のレンズの設計を参照すると、このレンズの第２面は自由曲面を有し、図に示すように、好適な実施の形態においてこの自由曲面を正弦波形とすることができる。
走査線の中間部の、集光レンズの光学的軸線に沿った光線に対して、レンズは負の力を有し、その結果、光を分散させ、検出器上の光強度を減少させる。走査線の端部からの、ある角度でレンズに入射する光線に対して、レンズは正の力を有し、より多くの光線を集光し、光検知器上の光強度を増加させる。
【００３９】
上述した各々の特徴、或いは２つ又はそれ以上を合わせたものが、上述した形式とは異なる他の形式のスキャナ及びバーコード読取装置において有用な用途を見出すことができることがわかるであろう。
本発明は、電子光学的スキャナの走査モジュールにおいて具体化されるように図示され、説明されているが、様々な修正と構造的変更が本発明の精神と範囲から逸脱することなく可能であるため、示された詳細だけに限定されることは意図されていない。より具体的には、一つの実施の形態に関連して説明された特徴を、当業者に明らかな方法において適切なように、他の実施の形態に組み入れることができることがわかるであろう。
【００４０】
これ以上分析しなくとも、前述したことは、本発明の要旨を十分に示しているであろうから、第三者は、現行の知識を応用することによって、従来技術の観点から見て本発明の一般的な態様又は特定の態様の本質的な特性を十分に構成する特徴を省略することなしに、本発明を種々の用途に容易に適合させることが可能であり、それゆえ、そのような適合は、付属の特許請求の範囲の均等物の意義及び範囲の中に包含されるべきであり、かつ、包含されることを意図するものである。新規なものとして請求し、特許によって保護されることを望むことは、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の好適な実施の形態による光学的アセンブリの斜視図である。
【図２】本発明の第２の好適な実施の形態による光学的アセンブリの部分断面斜視図である。
【図３】本発明の別の実施の形態による光学的アセンブリにおいて、４つの別個の光検出器の使用を示す略図である。
【図４】本発明の一つの実施の形態における集光レンズの作動を示す。
【図５】本発明の一つの実施の形態における集光レンズの作動を示す。
【図６Ａ】本発明の一つの実施の形態における集光レンズを示す。
【図６Ｂ】図６Ａの集光レンズを異なる方向から見た図である。
【符号の説明】
２０６  レーザービーム
２０７  プリント回路基板
２０８  レーザーダイオード・アセンブリ
２０９  光ビーム
２１１  走査ミラー
２１６  走査ビーム
２１２、２１４  光路
２１３、２１５  反射ミラー
２１７、２１８  集光レンズ
２１９  可動ミラーアセンブリ
２２０  駆動コイル
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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