(57)【要約】【課題】従来の走査モジュールは、小型化を図る際に部品の配置の設計指針が明らかではなく、部品の追加や試行錯誤で部品を取り付け、調整するなど設計に無駄があり、製造時のコストの悪化や性能の劣化が生じている。【解決手段】レーザ光を照射する光源ユニットと、対象物に向けて光源ユニットからのレーザ光を走査出射し、対象物に反射した戻り光を反射し集光する走査ミラーと、集光された戻り光を受光して検出信号を生成する受光手段とを実装し、走査開口面からレーザ光を走査出射及び戻り光を取り込むハウジングを備えて、走査開口面の垂線と走査ミラーの中心と受光手段の中心とを結ぶ直線とで成す角度が約６０度になる位置に走査ミラーを実装する光走査モジュールである。【選択図】    図７
2009048081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、
前記光源手段からの出射光を対象物に向けて走査させる走査手段と、
前記対象物からの戻り光を反射し、且つ集光させる反射集光手段と、
前記反射集光手段によって反射かつ集光された戻り光を受光する受光手段と、
前記光源手段、前記走査手段、前記反射集光手段及び前記受光手段が取り付けられると共に、前記走査手段からの出射光及び前記対象物からの反射光を透過可能とさせる走査開口面を有するハウジングと、
を備え、
前記走査開口面の垂線と、前記反射集光手段の中心と前記受光手段の中心とを結ぶ直線とで成す角度が約６０度になるように、前記反射集光手段が前記ハウジングに取り付けられることを特徴とする光走査モジュール。
【請求項２】
前記反射集光手段は、凹面状の反射ミラーで構成されることを特徴とする請求項１記載の光走査モジュール。
【請求項３】
前記走査開口面の垂線方向から当該走査開口面を見たときに、当該走査開口面は前記走査手段によって走査される出射光の走査方向に長辺をもつ矩形状に形成され、
前記受光手段は、前記走査開口面の走査方向の側方に配設されることを特徴とする請求項２記載の光走査モジュール。
【請求項４】
前記光源手段も前記走査開口面の走査方向の側方に配設させることを特徴とする請求項３記載の光走査モジュール。
【請求項５】
前記受光手段と前記光源手段は、走査方向に直交する方向に沿って配設されることを特徴とする請求項４記載の光走査モジュール。
【請求項６】
前記受光手段は、光電変換面を有するフォトディテクタで構成されることを特徴とする請求項１記載の光走査モジュール。
【請求項７】
前記受光手段は、フォトディテクタと、当該フォトディテクタの前面に配設される視野絞りと、で構成されることを特徴とする請求項１記載の光走査モジュール。
【請求項８】
前記受光手段は、フォトディテクタと、当該フォトディテクタの前面に配設されるバンドパスフィルタとで構成されることを特徴とする請求項１記載の光走査モジュール。
【請求項９】
光源手段と、
前記光源手段からの出射光を対象物に向けて走査させる走査手段と、
前記対象物からの戻り光を反射させ、かつ集光させる反射集光手段と、
前記反射集光手段によって反射かつ集光させられた戻り光を受光する受光手段と、
前記光源手段、前記走査手段、前記反射集光手段及び前記受光手段が取り付けられると共に、前記走査手段からの出射光及び前記対象物からの反射光を透過可能とさせる走査開口面を有するハウジングと、
を備え、
前記走査開口面の垂線と、前記受光手段の垂線とで成す角度が略６０度になるように、前記反射集光手段が前記ハウジングに取り付けられることを特徴とする光走査モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を光学的に読み取る光走査モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バーコード等のシンボル情報を光学的に読み取る装置として、光源に半導体レーザ素子を用いて、光束（レーザ光）を走査させて出射し、その戻り光から記載される情報を生成するバーコード読み取り装置が普及している。ここでは、シンボル情報としては、光学的情報認識のために規定されたバーコード等を指し示すが、他にも、自動車や人物等の陰影情報であっても、さらには、走査型レーザ顕微鏡により観測したい試料における物体情報等も含まれる。
【０００３】
このようなバーコード読み取り装置に搭載されるレーザ光を走査する光走査モジュールは、携帯端末の高性能化の影響を受け、小型軽量化及びモジュール化が図られ、無線通信機能をもつ携帯機器や配送等に用いられる移動端末等に広く用いられるようになっている。
【０００４】
このような技術として、例えば、特許文献１，２等が知られている。
【０００５】
この特許文献１は、レトロコレクティブと呼ばれるレーザ走査光学系のモジュール化を図ったものである。すなわち、走査する平板ミラーを用いてレーザ光を出射し、戻り光を集光ミラーによりフォトディテクタに取り込む構成である。入射光を２枚のミラーを用いて折り返すことで小型化を実現している。
【０００６】
特許文献２は、集光素子として集光ミラーではなく集光レンズを用いて取り込む構成である。取り込まれた光は、走査ミラーにより略９０度折り曲げられ、集光レンズからフォトディテクタに向かうよう配置されている。この技術は、走査開口面近傍に集光レンズを配置して、レーザ光源と平行に並べることで読み取りの改善を図ろうとしたものである。
【０００７】
以上のように、走査機構を小型化してモジュール化すると、例えば、無線機能つきの携帯端末への搭載が可能となる。その結果、従来では使用ができなかった屋外や自動車・航空機等の移動手段内であっても検品処理や物体認証の自動化が可能となる。すると、製品の適用分野が広がって利便性を著しく向上させることができる。
【０００８】
こうした光走査モジュールは、携帯端末などあらゆる形態にて、宅配や物流、食品業界等に普及している。また、同モジュールの技術を物体認識センサ等として応用することで、例えば、車間センサや安全・防犯装置等への応用も可能となっている。
【特許文献１】米国特許番号  ＵＳ６，３６０，９４９
【特許文献２】米国特許番号  ＵＳ６，３０３，９２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の光走査モジュールについて、与えられた空間に対する読み取りの性能という観点からすると、必ずしも最適化されてはいなかった。すなわち、以下の式（１）〜式（３）で示されるように、モジュールの単位容積あたりの信号雑音比に注目して、与えられた空間の有効活用度R1 を定義すると、この有効活用度 R1 が最適ではなかった。  
（空間の有効活用度 R1）＝（信号雑音比 SNR1 ）／（モジュールの容積 V1）  …式（１）  
（信号雑音比 SNR1）＝（取り込まれる光量S1）／（ノイズ量 N1）  …  式（２）  
（モジュールの容積V1）＝（モジュールの幅W0）×（モジュールの奥行きD0）×（モジュールの高さH0）  …  式（３）  
例えば、特許文献１では、光線を複雑に折り返して集光面からフォトディテクタに至る直線を入射軸とほぼ平行に配置する。この配置により、小さなスペースに部品を配置することができ、モジュール化が実現する、即ち、モジュール容積 V1 を小さくできる。
【００１０】
しかしながら、複雑に折り返した光を通すための空間を集光面の横に設ける必要が生じ、走査開口面付近の多くの体積が集光面やフォトディテクタの光路、部品に占められてしまう。その結果、戻り光を取り込む走査ミラーの受光面積が小さくなり、取り込める光量 S1 も少なくなる。その結果、読み取りの性能、すなわち、信号雑音比 SNR1 の劣化は著しいものとなっている。この点において、空間の有効活用度 R1 が最適なものであるとはいえなかった。
【００１１】
さらに、特許文献２については、集光面からフォトディテクタに至る直線は、入射軸とほぼ９０度の角度を成すよう折り返し、集光レンズを用いることで光を取り込んでいる。このような構成としたことで小型化でき、モジュール化が可能となっている。
【００１２】
しかしながら、信号雑音比 SNR1 に注目すると、比較的寸法の大きな集光レンズを走査開口面近辺に配置する必要があるため、走査ミラーを小さくする必要が生じる。その結果、小型化が実現できた比率を超えて、取り込める光量 S1 が小さくなっている。すなわち、モジュールの容積 V1 は確かに減らせるものの、取り込める光量 S1 がその比率以上に減ってしまうために、モジュールの空間の有効活用度 R1 が悪くなっている。よって、モジュール化は実現するが、与えられた空間に対する信号雑音比 SNR1が必ずしも最適化されているとはいえず、最適な部品の配置とはいえない。これは小型化にともなって読み取りの性能が犠牲になっていることを意味している。
【００１３】
以上のように、近年、小型化・モジュール化が進んでいるにも関わらず、小型化をする程度を超えて性能の劣化が著しくなっていた。すなわち、光走査モジュールとして使うことのできる空間の有効活用度 R1 を考慮することなく小型化だけを進めると、小型化をした以上に性能の劣化が大きくなって読み取りの性能に支障をきたすという問題が生じていた。
【００１４】
また、詳細は後述するが前述の構成における部品の配置では、ノイズ光等の影響を受けやすく、太陽光下など屋外で使用すると性能が著しく劣化する等といった問題も生じていた。
【００１５】
従来の光走査モジュールにおいては、狭い領域にこれらの部品をどのように配置すべきか、という設計の指針が明らかではなかった。そのため、部品の位置や配置、ミラーやレンズ等の組み合わせが無数に生じ、いたずらに追加の反射ミラーを配置したり、試行錯誤で部品を傾けて調整をするなど、設計に無駄が生じており、その無駄のために製造や調整コストが悪化したり、性能の劣化が生じたりしていた。
【００１６】
そこで本発明は、簡易な構成で低コストであり、小型・軽量化を実現しつつ良好な信号雑音比でシンボルが有する情報を認識する光走査モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実施形態は、上記目的を達成するために、光源手段と、前記光源手段からの出射光を対象物に向けて走査させる走査手段と、前記対象物からの戻り光を反射し、且つ集光させる反射集光手段と、前記反射集光手段によって反射かつ集光された戻り光を受光する受光手段と、前記光源手段、前記走査手段、前記反射集光手段及び前記受光手段が取り付けられると共に、前記走査手段からの出射光及び前記対象物からの反射光を透過可能とさせる走査開口面を有するハウジングと、を備え、前記走査開口面の垂線と、前記反射集光手段の中心と前記受光手段の中心とを結ぶ直線とで成す角度が約６０度になるように、前記反射集光手段が前記ハウジングに取り付けられる光走査モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な構成で低コストであり、小型・軽量化を実現しつつ良好な信号雑音比でシンボルが有する情報を認識する光走査モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１乃至図４を参照して、本願発明による第１の実施形態について説明する。ここで、図１は本実施形態に係る光走査モジュールの外観構成を示し、図２は光走査モジュールの外装部材であるハウジングを除いたときの正面斜め右上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視図、図３は光走査モジュールのハウジングを除いたときの正面斜め左上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視図、図４は光走査モジュールのハウジングを除いたときの上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、光走査モジュール１は、ハウジング２がシャーシ部材２ａと、上蓋となり、制御回路等が搭載された基板ユニット２ｂとで構成され、１立方インチ程度以下の容積となっている。
【００２１】
シャーシ部材２ａは、後述する各種ユニット及び部材を一体的にサポートし、また図示しない下面に外部機器に対する据付面を有している。シャーシ部材２ａには、図示しない取り付けねじ穴が設けられており、任意の情報機器等の内部に取り付けることができる。例えば、あるシステムの携帯端末、ハンドヘルドスキャナ、ＰＯＳコンピュータ、携帯機器及び、通信機器等、種々の情報機器内に実装することができる 。
【００２２】
基板ユニット２ｂには、コネクタ１７が設けられており、図示しない外部のコンピュータ等に接続して、外部機器の制御により、バーコード等の読み取りを実施することができる。例えば、外部コンピュータからコネクタを介して電力を供給し、所定のトリガ信号を送信する。このトリガ信号により走査ミラー１３が揺動され、走査レーザ光が走査開口面より出射される。ユーザは、走査開口面をバーコードに向けて走査レーザ光を出射させる。そのバーコードで反射した読み取り情報が含まれる戻り光を、走査開口面を通して受光して、バーコードが表す情報を読み取り再生する。
【００２３】
このような光走査モジュールを所望する機器内に組み込むことで、簡易にバーコードの読み取り機能や物体検出等の機能を付加することができる。従って、製造者は電子機器に容易に搭載でき、ユーザに読み取り操作を行うだけで種々の情報が入力できる高度な付加機能を提供することができる。
【００２４】
次に、図１乃至図５を参照して光走査モジュールの内部構成について詳細に説明する。  
前述したように、光走査モジュール１は、ハウジング２内に収容されており、ハウジング２は、シャーシ部材２ａと基板ユニット２ｂとで構成される。ハウジング２には、後述する走査レーザ光を出射し、反射光である戻り光を取り込むための走査開口面（窓）が開口されている。シャーシ部材２ａ上には、主として、光源ユニット３と、曲げミラー１２と、絞り部５と、走査ユニット６と、受光検出ユニット７が実装される。
【００２５】
光源ユニット３は、光源手段としてのレーザダイオード（ＬＤ）９と、レーザダイオード９からのレーザ光を平行光化するコリメータレンズ１１と、レーザダイオード９及びコリメータレンズ１１を収容する収容部１０と、で構成される。  
レーザダイオード９は、例えば、ＣＤプレーヤ等で広く採用されている外形φ５．６ｍｍ、波長６５０ｎｍの仕様を用いることで、極めて安価でありながら視認性の高い光源を得ることができる。
【００２６】
コリメータレンズ１１は、ＬＤ出射絞り１０ａの形状は、あらかじめ定められたバーコード等の対象物について読み取りが最適となるように設定されている。具体的には、コリメータレンズ１１は、光走査モジュールの走査開口面から約２００ｍｍ程度に焦点を結ぶように調整されている。
【００２７】
収容部１０には、レーザダイオード９から照射されてコリメータレンズ１１により平行光化されたレーザ光の光束断面を絞り、所望のスポットサイズに生成するＬＤ出射絞り１０ａが形成されている。このＬＤ出射絞り１０ａは０．４ｍｍから１．２ｍｍ程度の矩形の開口となっている。勿論、この開口サイズに限定されるものではなく、設計に従い適宜変更することができる。  
さらに、光源ユニット３にレーザ光を反射により曲げて走査ユニット６に向かわせる曲げミラー１２を含むことにより、レーザ光出射系が構築される。  
この構成により、レーザダイオード９から照射されたレーザ光は、コリメータレンズ１１により平行光化され、ＬＤ出射絞り１０ａを通って所望のスポットサイズに形成され、さらに曲げミラー１２で反射して、走査ユニット６に出射される。
【００２８】
走査ユニット６は、走査ミラー１３に形成された平板状の反射ミラーとしての平面ミラー１３ｂと、走査ミラー１３を揺動可能に支持する回動軸１３ｃと、走査ミラー１３を往復揺動する回動駆動部２２（図５参照）とで構成される。走査ミラー１３は、これらの鏡面１３ａ，１３ｂの位置関係を維持したまま回動する。平面ミラー１３ｂは走査手段の一部を構成するものであって、後述する凹面ミラー１３ａの略中央に形成されている。
【００２９】
回動駆動部２２は、例えば、図示しない回動動力機構と制動弾性部材とを有し、走査手段の一部構成する。制動弾性部材は、例えば金属製の板バネで構成され、回動軸１３ｃを回動中心とする走査角の最大値を制限するよう位置や弾性率等が設定されている。これにより、平面ミラー１３ｂは所定の角度で往復的に揺動する。この平面ミラー１３ｂによって反射させられる曲げミラー１２からのレーザ光は、走査開口面の通過後に反復的に走査され、走査レーザ光としてバーコードに向けて出射される。
【００３０】
受光検出ユニット７は、走査ミラー１３に形成された凹面ミラー１３ａと、ＰＤ視野絞り５ａが設けられた絞り部５と、バンドパスフィルタ８と、フォトディテクタ（ＰＤ）１６と、で構成される。これらのうち、絞り部５（ＰＤ視野絞り５ａ）と、バンドパスフィルタ８と、フォトディテクタ（ＰＤ）１６とで、受光手段を構成する。  
凹面ミラー１３ａは、反射集光手段を構成するものであって、走査ミラー１３の正面側に全面的に凹形の反射ミラーとして形成されている。
【００３１】
さらに、基板ユニット２ｂに搭載された後述する電子回路を介して接続されるコンピュータにより、これらの各ユニット及び構成部位の駆動及び信号処理が行われる。  
まず、ＬＤ出射絞り１０ａを通ったレーザ光は、曲げミラー１２に入射する。曲げミラー１２により偏向されたレーザ光は、往復揺動する走査ミラー１３の平面ミラー１３ｂに入射する。平面ミラー１３ｂに入射したレーザ光は、平面ミラー１３ｂの往復揺動により走査レーザ光として反射され、走査開口面を通過して、バーコードに照射される。この走査レーザ光は、出射光軸を回動角の中心とする走査を反復的に行う。
【００３２】
走査開口面から前方に出射されたレーザ光は、バーコードに入射し、反射・散乱される。反射・散乱された光は、出射光と同等の経路を広がりつつ戻り、走査開口面を通って戻り光として走査ミラー１３の凹面ミラー１３ａに入射する。
【００３３】
凹面ミラー１３ａに入射した戻り光は反射されると共に集光される。このとき、凹面ミラー１３ａと平面ミラー１３ｂとは走査ミラー１３に一体に形成されているため、走査ミラー１３の往復揺動に伴い、凹面ミラー１３ａも同様に往復揺動を行うものの、凹面ミラー１３ａによって反射される戻り光の集光位置はほぼ同一位置に維持される。集光位置の近傍に配置されるＰＤ視野絞り５ａは、バーコードからの正規の戻り光のみを通過させ、その他の光をノイズ光として遮断する。ＰＤ視野絞り５ａを通り抜けた戻り光は、バンドパスフィルタ８を通過した後、フォトディテクタ１６に入射する。
【００３４】
フォトディテクタ１６は、光電変換面（受光面）を有し、入射した光の強弱に応じた検出信号を生成する。検出信号は、基板ユニットに送出され、後述する電流・電圧変換や増幅、復号処理等、種々の処理が施される。検出信号の強弱は、取り込まれる光の強弱であり、バーコード等の対象物の陰影や形状の情報に対応しているので、あらかじめ規定されたバーコード等の規格と合致するか否かを判定して対象物の情報を取得したり、物体の有無や移動物体の検出を行う。  
次に、図５に基板ユニット２ａのブロック構成図を示し説明する。  
基板ユニット２ａには、入出力回路２５、電源回路２６、前述した走査ミラー１３を揺動する回動駆動部２２を駆動する駆動回路２７、レーザダイオード９を駆動する光源回路２８、フォトディテクタ１６の検出信号を増幅する増幅回路２９、増幅された検出信号を２値化する２値化回路３０及び、検出信号を情報信号に復号する復号回路３１等により構成される。また、基板ユニット２ａは、外部コンピュータ２１等とコネクタ１７（図１参照）と電気的に接続され、レーザダイオード９や回動駆動部２２に電源を供給して発光させ、又フォトディテクタ１６が検出した検出信号を受信する。
【００３５】
このような構成において、外部コンピュータ２１から駆動信号が基板ユニット２ａに送出されると、入出力回路２５と駆動回路２７を通して、回動駆動部２２に電気信号が送られる。回動駆動部２２は、図示しないコイルと磁石等を備え、揺動のための駆動力を生成し、走査ミラー１３を往復揺動させる。光源回路２８はレーザダイオード９に電力を供給し、前述したレーザ光を発光させる。レーザー光は、詳細を後述する走査ミラー１３等で反射したのち、走査開口面から走査レーザ光として出射される。バーコードで反射した戻り光は走査開口面を経てフォトディテクタ１６により、検出信号が生成される。この検出信号は、増幅回路に送出されて増幅され、さらに、２値化回路に送出されて２値化処理される。そして、２値化された検出信号は、復号回路により復号処理が行われ、バーコードのデータ等を生成する。このデータは入出力回路２５に接続されているコネクタ１７を通じて、光走査モジュールの出力として、外部コンピュータ２１に送信される。
【００３６】
本実施形態の光走査モジュールは、例えば、携帯情報端末に搭載された場合には、携帯情報端末のオペレーティングシステムから、光走査モジュールにバーコード等の読み取りに対応するコマンドを送ることで、バーコードの読み取りを行うことができる。読み取られたデータは、オペレーティングシステム側でデジタル信号として受信でき、簡易で汎用性のある情報処理システムを構築することができる。
【００３７】
次に、図６及び図７を参照して、シャーシ部材２ａ上に実装される各種ユニットの配置について説明する。  
収容部１０から出射されるレーザ光が走査開口面に対してほぼ垂直に出射されるように、収容部１０はシャーシ部材２ａに固定される。曲げミラー１２は、走査開口面に対して約３０度の角を成すように配置され、収容部１０から出射されたレーザ光を６０度折り曲げるようにして反射させる。
【００３８】
また、走査ミラー１３には、凹面ミラー１３ａと、平面ミラー１３ｂの２つの反射ミラー面が形成され、樹脂成型により一体の部品として成形されている。これらの反射ミラー面全体には、金の薄膜が蒸着されており、波長６５０ｎｍ近辺の光の反射率が９０％以上程度となっている。凹面ミラー１３ａと平面ミラー１３ｂは、樹脂成型によりほぼ平行に配置されている。そして凹面ミラー１３ａは、中心が走査開口面に対して約３０度の角を成すように配置されている。そして、平面ミラー１３ｂから出射されるレーザ光は、走査開口面の中央を通って走査開口面の垂線方向に出射される。前述したとおり、基板ユニット２ａにより走査ミラー１３の往復揺動が生じると、このレーザー光は走査開口面の垂線方向を中心として所望の角度で反復走査される。
【００３９】
この配置例では、凹面ミラー１３ａは、曲率半径が約２０ｍｍの凹面の球面となっており、焦点距離が約１０ｍｍとなっている。すなわち、詳細は後述するが、凹面ミラー１３ａとフォトディテクタ１６の配置を決めたとき、その位置に対象物からの焦点が近接するように焦点距離および凹面の形状が最適化されている。また、凹面ミラー１３ａの中央と、平面ミラー１３ｂとは、上方から見たとき、ほぼ平行となる角度に配置されている。この角度を中心に、平面ミラー１３ｂすなわち走査ミラー１３は回動動作を反復的に行う。
【００４０】
バーコードからの戻り光（入射光：図７参照）は、走査開口面から取り込まれ、約３０度の角度を持った凹面ミラー１３ａに入射する。次に、凹面ミラー１３ａで反射し、且つ集光した戻り光は、走査開口面の垂線に対して約６０度の角度で進む（図７参照）。そして、この６０度の角度関係を成す位置に、フォトディテクタ１６が配置されている。実際には、フォトディテクタ１６は、受光開口面（ＰＤ視野絞り５ａ）が設けられた遮光ケース内に配置される。この遮光ケース内部でフォトディテクタ１６の前方には、バンドパスフィルタ８が配置されている。
【００４１】
この遮光ケースは、射出成型で作られた合成樹脂部品であり、外側には蒸着による曲げミラー１２が設けられている。すなわち、遮光ケースと曲げミラー１２は一体化される。遮光ケース内部で戻り光の光路上に第１の取り付け面（図示なし）に接着されたバンドパスフィルタが固定され。その第１の取り付け面から数ｍｍ程度のギャップをあけて、第２の取り付け面（図示なし）に接着されたフォトディテクタ１６が固定されている。
【００４２】
次に図８乃至図１０を参照して、本実施形態と各比較例における、シャーシ部材２ａの大きさに対する戻り光の取り込み量の関係について説明する。  
図８には、第１の比較例として、従来から光走査モジュールの走査ミラーとして用いられている平面ミラー２３を示す。図９は、第２の比較例として図８に示した平面ミラー２３に加え、さらに集光のための凹面ミラー２４を配置した構成例を示す。図１０は、本実施形態における凹面ミラーを有する走査ミラー１３をシャーシ部材２ａに配置した構成を上から見た状態を概念的に示す図である。
【００４３】
図８において、線分ＡＢは前述した走査開口面の幅Ｗ１を、点Ｈは走査開口面の中心を、ＣＥは平面である走査ミラー面を、概念的にそれぞれ示している。前述した式（１）における空間の有効活用度 R1 を最適化するためには、走査開口面を通過した後の第１に当たる面は集光面であることが望ましい。
【００４４】
バーコードで反射した戻り光が線分ＡＢの幅を持って走査開口面から取り込まれる。バーコードまでの距離が、光走査モジュールのサイズより十分に大きいとみなすと、戻り光はほぼ平行光とみなすことができる。ここで幅ＡＢの光はすべて平面ミラーＣＥにより反射されるものとする。線分ＡＢの幅を持つ光が、平面ミラーＣＥに入射して、線分ＩＪの幅を持って反射するものとする。ここで反射ミラーを平面としたので、光の幅ＡＢは反射後も変わらない。従って走査開口面から入射したすべての光を取り込むためには、線分ＩＪの程度の受光面サイズを持つフォトディテクタを配置する必要がある。すなわち、光の取り込み量を最大化しようとすると、フォトディテクタの受光面サイズと反射ミラーのサイズは、走査開口面に同等あるいはそれ以上のサイズとなる。従って、内部の構成部位に占める実装スペースは大きくなってしまう。
【００４５】
また、図９は従来例において、平面ミラー２３に加え、凹面ミラー２４をも配置した例を示している。この場合、点Ｇに配置されるフォトディテクタ１６の受光面サイズを小さくすることができる。しかしながら、図９に２ａで外枠を示すように、必要となるシャーシ部材２ａのサイズは、図９の外枠２ａ程度とする必要がある。ここで、線分ＡＢの戻り光をできるかぎり多く取り込もうとすると、平面ミラーＣＥを大きくしなければならず、これに伴い凹面ミラーＩＪも大きくしなければならない。つまり線分ＡＢと線分ＩＪとは同等程度の寸法が必要となり、これらの部材が実装スペースに占める割合が大きくなってしまう。すると、走査開口面の幅Ｗ１がシャーシ部材２ａの幅Ｗ０の半分程度となり、その幅における戻り光しか取り込めない。
【００４６】
これに対し、図１０に示すように、本実施形態では走査ミラー１３に凹面鏡面１３ａを設けることで、戻り光を反射し、且つ集光する機能を併せ持っている。ここでは、点Ｇがフォトディテクタの中心位置である。バーコードから戻ってくる光を最初に取り込む位置に、走査ミラー１３の凹面ミラー１３ａを配置したことで、反射した光が一点に集光するため、必要なスペースを小さくでき、戻り光の取り込み幅（取り込む光量に相当）である線分ＡＢを劣化させることなく、シャーシ部材２ａを小さくすることができる。すなわち、シャーシ部材２ａの幅Ｗ０を、走査開口面の幅Ｗ１程度にまで小型化できる。
【００４７】
図９と図１０を比較すると明らかなように、バーコードから戻ってくる光を最初に反射させるミラーを凹面とする方が、光の取り込み幅ＡＢを短くさせることなく、光走査モジュールのスペースを小さくすることでき、ひいては光走査モジュールの容積 V1 を小さくすることができる。又は、同等なスペースが使えるのであれば、取り込める光量 S1 を格段に増加させることができる。
【００４８】
例えば、図１０に示すシャーシ部材２ａのスペースを図９に示すシャーシ部材２ａのスペースと同等程度まで拡げた場合、図１０における光走査モジュールの凹面ミラーの集光面の幅、即ち線分ＣＥを、図９の平面ミラーの反射面ＣＥに対してほぼ２倍にすることができ、取り込める光量をほぼ倍増できる。これにより、信号雑音比SNR1 が大幅に改善される。これは図９の例では、線分ＣＥ（平面ミラー）、ＩＪ（凹面ミラー）という同等サイズの部品を２つ配置する必要があったところ、図１０に示す本実施形態では１つの部品を配置するだけで、同等の光量でもってバーコードからの戻り光を受光できるからである。即ち、本実施形態による光走査モジュールは、シャーシ部材２ａの幅Ｗ０とほぼ同等程度の光を取り込むことが可能となる。
【００４９】
次に、図１１は、第３の比較例の概念図であって、図９における凹面ミラー２４に換わって集光レンズ４１を配置した例である。この配置例では、図９と同様に、入射した光ＡＢをすべて取り込むためには、線分ＡＢと同等あるいはそれ以上のサイズの平面ミラーＣＥと、同等サイズの集光レンズＩＪを配置しなければならない。従って、同等サイズの大型の部品を２つ配置した分、シャーシ部材２ａのスペースは大きくなってしまう。逆にシャーシ部材２ａのスペースを小さくしようとすると、それに伴い光の取り込み幅ＡＢも小さくなってしまう。すなわち、シャーシ部材２ａの幅Ｗ０に対し、走査開口面の幅Ｗ１が半分程度となってしまう。
【００５０】
このように、図９又は図１１のいずれの比較例の配置においても、バーコードからの戻り光を最初に取り込むミラーとして、平面状のミラーを用いることで、走査モジュールの容積が大きくなる、もしくは信号雑音比SNR1が悪くなってしまう。これに対して、図１０に示す本実施形態では、バーコードからの戻り光を最初に取り込むミラーとして、凹面状のミラーを用いることで、走査モジュールの容積を大きくすることなく、信号雑音比SNR1を向上させることができ、結果的に空間の有効活用度 R1 が大きく改善される。走査開口面の面積Ｈ１×Ｗ１は光走査モジュールの前面の面積Ｈ０×Ｗ０を超えることはないが、本願発明によれば、走査開口面の面積Ｈ１×Ｗ１を光走査モジュールの面積Ｈ０×Ｗ０にほぼ近づけることが可能となって、ほぼ限界程度に性能の改善ができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態による光走査モジュールは、バーコードからの戻り光を最初に取り込むミラーが凹面（集光面）となっており、走査開口面の幅Ｗ１×高さＨ１による面積に照射される戻り光のほとんどを取り込むことができる。これにより、信号雑音比 SNR1 が従来品に比べて大幅に改善されている。また、真空蒸着法を用いて樹脂成型部品上に凹形鏡面を作成することにより、別部品の鏡を接着する場合に比べて、部品コスト及び組み立てコスト等が低くなる。
【００５２】
次に、バーコードからの戻り光を最初に取り込む光学素子として凹面ミラー１３ａを採用した光走査モジュールにおけるフォトディテクタ１６や曲げミラー１２の配置位置について説明する。図１２に、一般的な光走査モジュールの正面に設けられる走査開口面を示す。
【００５３】
走査レーザ光は、走査開口面内を矢印で示したように往復移動して走査される。従って、光走査モジュールを小型化する場合、走査開口面は、走査範囲を囲うように小さくすることになるから、走査方向に長い矩形状となる。図１２に示す縦横がＨ１×Ｗ１で示されるような形状であり、Ｗ１＞Ｈ１である。
【００５４】
次に、フォトディテクタ１６走査開口面近辺への配置のしかたについて考察する。  
フォトディテクタ１６の厚みをＴ１とする。  
まず、フォトディテクタ１６を、図１２に示す走査開口面の内部に配置した場合、前述したように、戻り光にけられが発生して信号 S1 が劣化するので望ましくない。従って、フォトディテクタ１６は走査開口面の外側に配置することが、信号雑音比SNR1を劣化させない点で望ましい。
【００５５】
図１３は、フォトディテクタ１６を走査開口面の上下方向の下部に配置した例である。  
走査開口面の上下にフォトディテクタ１６を配置すると、厚みＴ１が増すので、光走査モジュールの前面の面積は、概して（Ｈ１＋Ｔ１）×Ｗ１となる。
【００５６】
次に、図１４は、フォトディテクタ１６を走査開口面の左右方向、即ち、走査方向の端側に配置した例である。この配置においては、光走査モジュールの前面の面積が、概して、Ｈ１×（Ｗ１＋Ｔ１）となる。光走査モジュールの前面の面積の増加分を図１３の例と図１４の例とで比較すると、Ｗ１＞Ｈ１としたので、増加分をできるだけ小さくするためには、フォトディテクタ１６を走査開口面に向かって、走査開口面の左右いずれかに配置するほうが有利である。即ち、（Ｈ１＋Ｔ１）×Ｗ１＞Ｈ１×（Ｗ１＋Ｔ１）となって、走査開口面の左右いずれか一方に配置、言い換えると、走査開口面の走査方向の側方に配置したほうが無駄なスペースが少なくてすむ。
【００５７】
従って、図１４に示す配置例に従うと、信号雑音比 SNR1 の信号成分 S1 を維持したまま、光走査モジュールの容積 V1  の増加を抑えることができ、空間の有効活用度 R1  を最大にすることができる。
【００５８】
以上のように、フォトディテクタ１６の配置について説明したが、光源ユニット３についてもまったく同様の関係が成り立つ。即ち、レーザダイオード９（収容部１０）も走査開口面における走査方向の側方に配置すると、空間の有効活用度 R1 を最大にすることができる。特に、レーザダイオード９又は曲げミラー１２を、フォトディテクタ１６に近接した位置に配置すると、無駄な空きスペースをさらに減らすことができ、空間の有効活用度 R1 をさらに向上できる。
【００５９】
光源ユニット３は、レーザダイオードやコリメータレンズなど比較的大きな部品が必要となる。これらの部品を走査ミラー１３の前方（走査ミラー１３と走査開口面との間）に配置すると、前述したように、けられが発生するために信号雑音比 SNR1 の劣化を招く。従って、空間の有効活用度 R1 を最大化するためには、光源ユニット３は、バーコードからの戻り光の光路外に配置することが必要となる。そこで、レーザダイオード９を含む収容部１０を走査ミラー１３の背面側（走査開口面側から見て、走査ミラー１３よりも奥側）に配置し、走査ミラー１３の斜め前面側に、収容部１０の正面サイズよりも小さな曲げミラー１２を配置する。そして、収容部１０からの出射光を曲げミラー１２で偏向させることで、光量のけられが発生することなく、小さなスペースですむので、空間の有効活用度 R1 が向上する。
【００６０】
前述した配置例と併せて、曲げミラー１２とフォトディテクタ１６は、互いに近接した配置であって、走査開口面に向かって走査開口面の走査方向の端部近辺に配置することがよいということが導き出される。ここで、本実施形態である図１に示す走査開口面の正面側から見ると、図１５に示す配置となっている。
【００６１】
次に、シャーシ部材２ａに配置された走査ミラー１３における走査開口面に対する凹面ミラー１３ａの傾きについて、詳細に説明する。  
図１６Ａ、１６Ｂは第１の比較例として一般的な光走査モジュールの配置例を上から見た状態を概念的に示した図であり、凹面ミラー１３ａの傾きが小さい場合である。図１７は、第２の比較例であり、凹面ミラー１３ａの傾きが大きい場合である。これに対して、図１８は、本実施形態における配置例を上から見た状態を概念的に示した図である。これらの図において、線分ＡＢが走査開口面に対応しており、線分ＤＥは凹面ミラーを平面とみなして略記したものとする。なお、フォトディテクタの光電変換面の中心位置をＧで示している。
【００６２】
まず、図１６Ａを用いて凹面ミラー１３ａの傾きが小さい例について述べる。  
走査開口面において幅ＡＢの戻り光が取り込まれ、ＨＦの方向に沿って入射し、線分ＤＥとして示される凹面ミラー１３ａに入射する。入射した光は、凹面ミラー１３ａによって反射される。凹面ミラー１３ａにおける入射角と反射角は等しいので、ＨＦに沿って入射した戻り光は、概して、凹面ミラー１３ａの法線を挟んでＦＢ方向に進むように反射される。
【００６３】
ここで、四角形ＡＢＥＤ内の線分ＦＢ上にフォトディテクタを配置すると、前述のとおり戻り光にけられが発生してしまうので望ましくない。また、線分ＢＥから外側に遠く延出した位置にフォトディテクタを配置すると、図１６Ｂに示すように、三角形ＤＥＧの内部には、けられが生じるため他の構成部位を配置できない。この結果、四角形ＡＢＥＤに加えて三角形ＤＥＧは、その内部に構成部位を配置できない、いわばデッドスペースとなってしまう。従って、フォトディテクタの位置Ｇを点Ｂに近づけて、三角形ＤＥＧを小さくし、なおかつ、四角形ＡＢＥＤの面積も小さくすることが、デットスペースを小さくする上で望ましい。
【００６４】
ここで、点Ｂが線分ＣＥの延長線上にあるとき、デットスペース四角形ＡＢＥＤの面積は、幾何的な関係から、以下の式（４）で表される。  
四角形ＡＢＥＤ ＝ 四角形ＡＢＣＤ＋三角形ＣＥＤ    
＝ ＡＢ＾２／（２× ｔａｎ２θ１）      …  式（４）  
θ１は、図中において黒丸で表示している。
【００６５】
このθ１は走査開口面に対する凹面ミラー１３ａの傾き角ＣＤＥであって、θ１＝０〜９０度以下としてよい。式（４）から、ｔａｎ２θ１はθ１ の増加関数であるから、四角形ＡＢＥＤの面積は凹面ミラー１３ａの傾き角θ１の減少関数となっている。つまり、凹面ミラー１３ａの傾き角θ１を増加させていくと、光の取り込み幅ＡＢを維持しつつ、デッドスペースである四角形ＡＢＥＤを小さくすることが可能である。これはすなわち、取り込まれる光量 S1 を劣化させることなく、前述した光走査モジュールの容積 V1 を小さくすることが実現できることを示している。このとき、最適化の極限においては、点Ｂは点Ｃに一致する。
【００６６】
次に、図１７を用いて、凹面ミラー１３ａの傾き角が大きい場合について説明する。  
線分ＡＢは、走査開口面に対応しており、線分ＤＥは走査ミラー面１３ａを概念的に示したものである。凹面ミラー１３ａの傾き角が大きい場合は、図１６Ａに示した四角形ＡＢＣＤのような矩形のスペースは生じないので、図１７では、説明の便宜上、図１６Ａとの対応付けのために、点Ａと点Ｄ、点Ｂと点Ｃは一致させるように表記した。
【００６７】
入射した戻り光は、線分ＡＢの幅でＨＦ方向に沿って取り込まれる。凹面ミラーＤＥによって反射された光は、入射角と反射角が等しくなるように反射するため、凹面ミラーＤＥの法線を挟んで、概して、ＦＧ方向に進むことになる。
【００６８】
前述と同様な考察により、線分ＦＧ上にフォトディテクタをおくと、けられが発生して入射光量 S1 が下がり、信号の劣化を招き、空間の有効活用度 R1 は劣化してしまう。他方、線分ＢＥよりも外側にフォトディテクタを配置し、そのフォトディテクタの位置をＧで表すと、フォトディテクタに至るスペースである三角形ＤＥＧの内部には他の部品等を置くことができず、デッドスペースが増加して光走査モジュールの容積 V1 を増加させてしまう。
【００６９】
従って、フォトディテクタＧは、線分ＢＥの近傍に配置することが望ましい。点Ｇは図１７に示したように線分ＢＥ上に位置する。前述したと同様に、幾何学的な関係からデットスペース三角形ＡＢＥの面積を求めると次式（５）になる。
【００７０】
三角形ＡＢＥ  ＝ ＡＢ×ＢＥ／２  
＝  ＡＢ＾２  ×ｔａｎθ１ ／２      …  式（５）  
θ１は図中において黒丸で表示している。ここで、ｔａｎθ１ は、θ１が０度〜９０度の範囲において、θ１ の増加関数であるから、三角形ＡＢＥの面積を最小化するためには凹面ミラーＤＥの傾き角θ１を小さくすることが望ましい。θ１を小さくしていくと、極限値において、フォトディテクタの中心位置Ｇは点Ｃに一致する。このとき、取り込める光量の幅ＡＢを維持しているにもかかわらず、必要となるスペースが最小化されており、空間の有効活用度 R1 が最大化される。
【００７１】
図１６Ａ，１６Ｂ及び図１７で示した配置例に基づけば、フォトディテクタ１６の中心Ｇは、点Ｃに一致するとき、無駄な空間を最小にすることができる。この状態を図１８に示した。ここで線分ＡＢに平行であって、ＤＥの中点Ｆを通る線分ＦＩを引いておく。
【００７２】
図１８に示すとおり、点Ｆは線分ＡＢの中央Ｈを通る線分ＡＢの垂線上にあるので、三角形ＦＡＢは二等辺三角形となる。つまり、ＢＦ＝ＡＦ、角ＦＢＡ＝角ＢＡＦ＝角ＢＦＩ＝θ１となる。すると、角θ１は、角ＨＦＩ＝９０度を三分割する角度であるから、３０度となる。
【００７３】
さらに、凹面ミラー１３ａの線分ＤＥの中央の点Ｆと、フォトディテクタ１６の光電変換面の中心Ｇを結ぶ直線ＦＧは、走査開口面ＡＢに対して３０度の角度を持つ。そして、走査開口面ＡＢの中央Ｈを通る走査開口面の垂線ＦＨと、フォトディテクタ１６の光電変換面の中心Ｇを結ぶ直線ＦＧとで成す角は６０度になっている。  
このとき、三角形ＡＢＥの面積は最も小さくなる。つまり、構成部位などを配置できないとするデッドスペースの面積が最も小さくなる。
【００７４】
また、この実施形態の場合、走査開口面ＡＢの中央Ｈを通る走査開口面の垂線ＦＨと、フォトディテクタ１６の光電変換面の垂線ＦＧとで成す角も、６０度になる。この場合も三角形ＡＢＥの面積は最も小さくなり、デッドスペースの面積を最小にすることができる。
【００７５】
また、フォトディテクタ１６はＧＦ方向に向いており、ベクトルＧＦを時計の針と同方向に１２０度回転させたとき、ベクトルＦＨの方向、すなわち、走査開口面の垂線ベクトルに一致する。
【００７６】
このように本実施形態では、図１８に示すように、走査開口面に対して凹面ミラーとフォトディテクタを上述したような所定の角度をもって配置することで、取り込む光量 S1 の劣化が無いにも関わらず、必要とされる空間を極小化することができ、空間の有効活用度 R1 を最大化できる最適な角度関係となる。いいかえると光の取り込み量を劣化させることなく、光走査モジュールの奥行きＤ０を極小化することができる。図１に示された本実施形態の光走査モジュールは、まさに、内部の部品の角度関係が図１８のような配置となっており、空間の有効活用度 R1 が最適化されている。
【００７７】
さらに、図１８において、空間の有効活用度R1 を最適化すると、フォトディテクタ１６の向きＧＦが、戻り光軸に対してほぼ１２０度の角度を持つことになる。このような配置とすることで、本実施形態の光走査モジュールは、さらに、新たな効果が生じている。これについて以下に説明する。例えば、比較例として、従来技術におけるフォトディテクタの配置の例を図１９に示す。参考として平面ミラー２３と集光面である凹面ミラー２４を概念的に示した。
【００７８】
バーコードからの正規の反射・散乱光に加え、図１９に示すような不要なノイズ光が直接、フォトディテクタ１６の光電変換面に入り込む。こうしたノイズN1 は、信号雑音比 SNR1 を低下させるものであるから、読み取りの性能の劣化を招いている。特に太陽光下、室内の蛍光灯照明下、倉庫の特殊光源等の下において、外光がノイズ光として入射すると性能の劣化が著しい。光走査モジュールは、任意の携帯機器等に組み込まれて、あらゆる外光環境下において使用されるものであるから、使用される外光環境によって性能に大きく変化するようだと、製品の用途が著しく制約されてしまう。
【００７９】
また、光走査モジュールを一般の機器に組み込むとき、防塵等を目的として、走査開口面近傍に透明な樹脂あるいはガラスのウィンドウを設けて、光走査モジュール内部を密封することが通常行われる。ウィンドウは、通常、数％の反射率を持つので、平面ミラーからの出射光の一部がそのウィンドウに反射してノイズ光となりフォトディテクタによって受光されると、ノイズN1が増加し信号雑音比SNR1が劣化してしまうという問題が生じる。
【００８０】
特に、ウィンドウは、外装設計の要求を優先して設計されることがあるため、あるいはすでに設計が完了していることがあるため、光走査モジュールのノイズ光対策が十分でないと、光走査モジュールを搭載してからでないと使用が可能かどうかわからないという問題が発生する。あるいは、外部のユーザーが光走査モジュールを購入して自社の機器の内部に配置しようとしてウィンドウの設計をしようとする際にレーザー光学系や光ノイズについて理解をしている必要が生じ、開発期間や設計コストが悪化する一因となる。
【００８１】
図２０に示す本願実施形態の光走査モジュールのフォトディテクタの配置によれば、図１９に示すような従来例に対し、ノイズ光対策が格段に改善されている。すなわち、本願発明によれば、フォトディテクタ１６の光電変換面は、ハウジング２の内部であり、かつ走査ミラー１３に向かうように配置される。つまりフォトディテクタ１６の向きが、戻り光軸に対してほぼ１２０度の角度を持つように配置される。従って、走査開口面から入り込んだノイズ光が直接フォトディテクタ１６に入り込みにくい、好適な角度配置となっている。これにより、レーザー光学系や光ノイズに比較的詳しくないユーザーであっても、本願発明の光走査モジュールを購入してウィンドウ等の外装設計を行うことができる。
【００８２】
さらに、フォトディテクタ１６の最適な角度配置について考察するために図２１Ａと図２１Ｂを用いて説明する。  
図２１Ａは、光走査モジュール内の２ヶ所（配置１と配置２）に配設されるフォトディテクタと、ノイズ光との関係を示す概略図である。配置１は本実施形態を示したものであって、フォトディテクタの光電変換面に垂直な方向であるベクトルＡ１は走査ミラー１３に向かっている。また、配置２は比較例として従来技術を示したものであって、フォトディテクタの光電変換面に垂直な方向であるベクトルＡ２は走査開口面に向かっている。さらに、ベクトルＢ１は、走査開口面に垂直であって走査開口面の中心から光走査モジュールの外側を向く方向を示す。
【００８３】
また、図２１Ｂは、ベクトルＢ１とベクトルＡ１，Ａ２との成す角θ２と、θ３とを表したものである。  
配置２の場合、ベクトルＡ２とベクトルＢ１はほぼ平行な角度関係となっている。ノイズ光は、ベクトルＢ１とはほぼ反対向きにハウジング内に入り込むため、ノイズ光はフォトディテクタに入り込みやすくなり、信号雑音比SNR1を劣化させてしまう。
【００８４】
これに対し、配置１の場合、つまり本実施形態の場合、ベクトルＡ１とベクトルＢ１とは鈍角の関係になっている。具体的には、ベクトルＡ１とベクトルＢ１の成す角θ３は、１２０度になっている（図１８参照）。このためノイズ光は、ベクトルＢ１とはほぼ反対向きにハウジング内に入り込んでくるものの、フォトディテクタ１６に入り込みにくくなっている。
【００８５】
図２２は、図２１Ａの構成において、本願発明の光走査モジュールのフォトディテクタの配置例をさらに拡大し、バンドパスフィルタも加えた配置例を示している。  
この配置例では、ＰＤ視野絞り５ａとバンドパスフィルタ８とが隣接し、これらと１ｍｍ程度の空間を設けてフォトディテクタ１６が配置されている。
【００８６】
凹面ミラー１３ａによって集光させられた正規の戻り光は、絞り部５のＰＤ視野絞り５ａ内で焦点を結び、通過していく。透過された戻り光はフォトディテクタ１６によって受光される。一方、ＰＤ視野絞り５ａ以外の位置に差し込むノイズ光は、ＰＤ視野絞り５ａによって完全に遮断される。さらに、たとえＰＤ視野絞り５ａに入り込む光があったとしても、凹面ミラー１３ａの角度範囲以外から入射されるノイズ光は、正規の戻り光の入射角度とは異なるため、空間を逃げるようにして進み、フォトディテクタ１６の光電変換面に到達しない。即ち、フォトディテクタ１６の配置位置や、フォトディテクタ１６と絞り部５との間の空間は、ノイズ光が最適にフォトディテクタに入射されないように設定されている。この受光開口面としてのＰＤ視野絞り５ａと、当該ＰＤ視野絞り５ａから離間させたフォトディテクタ１６の配置、さらに前述した鈍角となる角度関係により、ノイズ光を良好に遮断することができる。本実施形態における光走査モジュールの構成部位の配置は、前述した図３及び図７等に示されている。
【００８７】
また、バンドパスフィルタ８は、図２１Ａに示すように、レーザダイオードから照射されたレーザ光の波長と同一の光のみを通過させて、フォトディテクタ１６の光電変換面に導く。従って、レーザ光以外の波長の光については、ノイズ光として良好に遮断される。  
前述した特許文献１等では、フォトディテクタ１６の受光面（光電変換面）が走査開口面を向くような配置となっている。従って、構造上、走査開口面から入り込んだノイズ光を遮断しきれない角度配置である。
【００８８】
本実施形態では、絞り部５は、曲げミラー１２と共に前述した遮光ケースに一体成型されており、１部品化されている。すなわち、この遮光ケースが成型されたのち、遮光ケースの曲げミラー設置部分に蒸着によりミラー面が形成される。次に、遮光ケース内にバンドパスフィルタとフォトダイオード１６を組み込み、接着固定した構造になっている。シャーシ部材２ａへの組み付け時には、この遮光ケースを接着するだけで、曲げミラーと走査開口面等の角度関係が簡易に達成できる。尚、図２１においては省略したが、実際の光走査モジュールでは、図２２に示すように、６５０ｎｍ近傍の光のみを通すバンドパスフィルタ８がＰＤ視野絞り５ａの内側から塞ぐように貼りつけられている。
【００８９】
以上説明した角度関係になるように、フォトディテクタ１６の光電変換面や受光開口面であるＰＤ視野絞り５ａを配置すると、光走査モジュールの体積 V1 を減らすことができるだけでなく、信号成分 S1を増加させることができ、さらにノイズ光等のノイズ成分 N1 を低減することができる。前述した式（１）、式（２）で示されるすべてのパラメータが同時に改善され、空間の有効活用度 R1 を格段に改善することが可能となる。
【００９０】
さらに組み立ても容易であって、部品コスト・組み立てコストも低くなるように設計されている。  
さらに、製造時に発生する組み立て誤差の許容範囲が広くなり、且つ組み立ての容易性は維持される。例えば、凹面ミラー１３ａ及びフォトディテクタ１６の角度関係がほぼ同等のものであれば、その他の部品の位置が数ｍｍ程度ずれていても問題なく効果を奏する。また、ＰＤ視野絞り５ａやフォトディテクタ１６の光電変換面は、通常２〜５ｍｍ程度の大きさを有する。従って、製造時の誤差により光学部品等を数ｍｍ程度、ずれて配置されてしまったとしても、戻り光のスポット径から見れば、何ら支障なく同様な効果を奏することができる。
【００９１】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。  
図２３Ａは、本実施形態に係る光走査モジュールの外装部材を除いたときの斜め上方向から見た主な部品の配置を示した斜視図、図２３Ｂは、光走査モジュールの外装部材を除いたときの上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した図、図２３Ｃは光走査モジュールの外装部材を除いたときの側面方向から見た主な部品の配置を概念的に示した図である。尚、本実施形態の構成部位で前述した第１の実施形態（図２乃至図４）における構成部位と同等のものには、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態は、シャーシ部材２ａに実装される光源ユニット３と、曲げミラー１２と、絞り部５と、走査ユニット６と、受光検出ユニット７によるレーザ光の出射光路と戻り光の入射光路を略同一の高さになるように配置した構成である。前述した第１の実施形態では、曲げミラー上に受光手段（絞り部５とバンドパスフィルタ８とフォトディテクタ１６）を階層に配置して、曲げミラー１２と平面ミラー１３ｂとの間の出射光光路と、凹面ミラー１３ａとＰＤ視野絞り５ａ間の戻り光光路の高さが異なっていたが、本実施形態ではほぼ同じ高さにしている。
【００９３】
本実施形態は、曲げミラー１２を受光手段より光源ユニット３側に近づけて、シャーシ部材２ａ上に実装する。また、平面ミラー１３ｂの角度を凹面ミラー１３ａの中央に対して光源ユニット３側に薄くなるように傾けて設けることにより平面ミラー１３ｂによる偏向方向を換えている。図２３Ｂに示すように平面ミラー１３ｂを上から見ると楔形状になっている。この配置例では、レーザダイオード９から出射されたレーザ光が曲げミラー１２により略９０度に偏向され、平面ミラー１３ｂに出射される。平面ミラー１３ｂにおいても、走査の中心を略９０度で反射して、走査開口面から走査レーザ光として出射される。
【００９４】
従って、本実施形態では、第１の実施形態に比べて、曲げミラー１２と平面ミラー１３ｂへのレーザ光の入射角が浅くなるが、平面ミラー１３ｂの角度を変えることによって、走査方向を調整している。
【００９５】
本実施形態によれば、曲げミラー１２と受光手段とを近接した位置でシャーシ部材２ａ上に配置することでスペースをさらに、有効利用することができる。この配置により、第１の実施形態に対して曲げミラーと受光手段との階層構造が無くなるため、高さ方向のスペースをさらに削減することができ、特に薄型化に効果を奏することができる。
【００９６】
また、本願発明の観点から、改めて特許文献１、特許文献２等の先行技術を見ると、空間の有効活用度が最適化されていないということがわかる。これは、部品の配置には無数の組み合わせが生じるため設計が複雑化しがちであり、本願発明のように最適な部品の配置を見出すことが容易ではないことを示している。
【００９７】
例えば、レーザダイオードをシャーシ部材に配置する場合、立方体形状をしたハウジング内の８箇所のコーナー、６箇所の壁面等に、それぞれ、いろいろな角度を持って配置する選択枝がある。フォトディテクタを配置する場合にも、同様に、多数の配置の可能性がある。また、ミラー部品についても、凹面や平面、部品点数など、無数の選択枝がある。
【００９８】
仮に、これらの１つの部材について配置の方法が１０通りあるとして、レーザダイオード、フォトディテクタ、曲げミラー、走査ミラー、集光部材、バンドパスフィルタ等の６つ程度の主要な機能素子を配置する場合の数を見積もると、１０の６乗＝１００万通りの組み合わせが生じうる。さらに、上述説明した６０度等、角度の組み合わせも考慮すると、さらに、無限の組み合わせが発生してしまう。性能を改善しようとしてミラー等を追加するとさらに組み合わせが増加してしまう。したがって、先行技術は、確かにモジュール化には成功しているものの、設計の方向性を見出しているとは言い難い。さらに、従来技術において、通常の設計において検討される信号雑音比だけに注目すると、シャーシ部材やミラーの寸法を多少変えると設計の優劣がわからなくなってしまう。つまり部品の配置が劣っていてもシャーシ部材の寸法を大きくして、光の取り込み面積を大きくすると性能が変化してしまう。この場合、ユーザーは、比較的に大型の光走査モジュールを配置するスペースを設ける必要が生じるばかりか、部材コストの増加分までも負担することになる。
【００９９】
しかしながら、本願発明によれば、単位容積あたりの信号雑音比に注目することで、配置の基本構成について設計の優劣を明確化できる。すなわち、スペース等をも含めたコストパフォーマンスが従前の製品よりも優位にあるということが明確に示される。実際、本願発明によれば、部品の構成が複雑化しがちな従来機種に比較して、設計を非常にシンプルにしたにも関わらず性能が上回っているという、シンプルかつ機能的な光走査スキャナを提供することができる。この意味において、本願発明は、本質的に従来技術とは異なる設計思想や方向性に基づくものである。
【０１００】
尚、前述した第１，２の実施形態の光走査モジュールは、前述した態様のみに限定されるものではない。例えば、光走査モジュールは、ＪＡＮ、Ｃｏｄｅ３９、Ｃｏｄａｂａｒ、ＩＴＦ等のバーコードの読み取りに好適する。さらに、前述した図５に示した復号回路３１において、ソフトウェアを入れ替えるだけで、その他の用途に応用できることは明らかである。例えば、移動物体の認識等のためのソフトウェアを搭載することで、車載用の移動物体センサや危険防止のための物体検出センサとして使ってもよい。この場合、光源に赤外光を利用し、バンドパスフィルタとミラーの反射率等の設計を、赤外光の波長に合わせて用いる。本実施形態の光走査モジュールは、例えば、レーザ走査装置、バーコードリーダ、距離センサ、プリンタ、車間センサ、防犯センサ、走査型レーザ顕微鏡、携帯情報端末等に搭載することができる。
【０１０１】
また、読み取った光信号をデジタル化して、その信号をそのまま出力して形状センサーを構成してもよい。このようにすることで、図５に示す外部コンピュータ側において、形状情報を取得することが可能となり、より詳細なアプリケーションを構築できる。例えば、ステージに置かれた任意のサンプルについて、レーザ光を照射して微細な形状を読み取るための光走査モジュールとして使用することもできる。
【０１０２】
また、本願発明の観点から、改めて特許文献１、特許文献２等を見ると、明らかに空間の有効活用度が劣るということが認識できる。これは、部品の配置には無数の組み合わせが生じ、本願発明の部品の配置を見出すことは困難であることを示唆している。
【０１０３】
例えば、レーザーダイオードをシャーシ部材に配置する場合、立方体形状をしたハウジング内の８箇所のコーナー、６箇所の壁面等に、それぞれ、いろいろな角度を持って配置する選択枝がある。フォトディテクタを配置する場合にも、同様に、多数の配置の可能性がある。また、ミラー部品についても、凹面や平面など、多数の選択枝がある。
【０１０４】
仮に、これらの１つの部材について配置の方法が１０通りあるとして、レーザーダイオード、フォトディテクタ、曲げミラー、走査ミラー、集光ミラー、バンドパスフィルタ等の６つの主要な機能素子を配置する場合の数を見積もると、１０の５乗＝１０万通りの組み合わせが生じる。さらに、上述説明したとおり、６０度等の角度の組み合わせも考慮すると、さらに、無限の組み合わせが発生してしまう。したがって、本願発明は、先行技術の単なる組み合わせから容易に想到しうるものとは必ずしもいえないものである。
【０１０５】
なお、以上説明した本発明に係る光走査モジュールには、以下のような要旨も含まれている。  
（１）走査開口面を有するハウジング部と、  
前記ハウジング内において回動軸を有する回動部と、  
前記回動部に取り付けられた集光面と、  
前記ハウジング内に取り付けられ光電変換面を有する受光手段と、を有し、  
前記走査開口面の垂線と、前記光電変換面の垂線とが、前記回動軸回りに約６０度の角度を成すように、前記受光手段の向きが設定されていることを特徴とする光走査モジュール。
【０１０６】
（２）走査開口面を有するハウジング部と、  
前記ハウジング内において回動軸を有する回動部と、  
前記回動部に取り付けられた集光面と、  
前記走査開口面を通って前記集光面から反射された光を受光する受光手段と、を有し、  
前記集光面の中心と前記受光手段の中心を結ぶ直線と、前記走査開口面の垂線とが、前記回動軸周りに約６０度の角度を成す位置に、前記フォトディテクタ１６が配置されていることを特徴とする光走査モジュール。
【０１０７】
（３）走査開口面を有するハウジング部と、  
前記ハウジング内において回動軸を有する回動部と、  
前記回動部に取り付けられた集光面と、  
前記走査開口面を通って前記集光面から反射された光を受光する受光手段と、を有し、  
前記集光面の中心から前記フォトディテクタの中心に向かうベクトルを、前記回動軸周りに６０度回したとき、前記走査開口面の法線ベクトルとの成す角が概して最小角となる位置に、前記フォトディテクタが配置されていることを特徴とする光走査モジュール。  
（４）前記第１項から第３項の光走査モジュールにおいて、さらに、  
前記ハウジング内で固定され、光を出射する光源と、  
前記ハウジング内で固定された第１の反射面と、  
前記集光面近傍に一体的に配置された第２の反射面と、を有し、  
前記光源から出射された光が、第１の反射面に反射し、次に第２の反射面に反射し、前記走査開口面から出射されることを特徴とする光走査モジュール。  
（５）光電変換面を有するフォトディテクタと、バンドパスフィルタと、一体的に射出成型された合成樹脂部品と、からなる光学部品において、  
前記合成樹脂部品が、反射面と、遮光ケースと、前記遮光ケースの外部に蒸着により形成された反射面と、前記遮光ケースに設けられた開口と、前記開口の内部の周囲近傍に設けられた第１の取り付け面と、前記第１の取り付け面からの空間と、前記空間近傍のさらに内側に設けられた第２の取り付け面と、で構成され、  
前記第１の取り付け面には前記バンドパスフィルタが、前記第２の取り付け面には前記フォトディテクタが、密着して固定されていることを特徴とする光学部品。
【０１０８】
（６）前記第４項の前記ハウジング部内に前記第５項の光学部品が固定され、前記第５項の反射面が前記第４項の第１の反射面を形成し、前記第５項の遮光ケースが前記４項のフォトディテクタ１６を形成するように、前記遮光ケースが配置されていることを特徴とする光走査モジュール。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、小型・軽量化に好適であって、なおかつ、信号雑音比が良好で物体の認識に好適である光走査モジュールを提供することができる。また、本実施形態により、部品点数が少なく、組み立てコストや調整コストが安価である光走査モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る光走査モジュールの外観構成を示す図である。
【図２】図２は光走査モジュールの外装部材を除いたときの正面斜め右上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視図である。
【図３】図３は光走査モジュールの外装部材を除いたときの正面斜め左上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視である。
【図４】図４は光走査モジュールの外装部材を除いたときの上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した斜視図である。
【図５】図５は、基板ユニットのブロック構成図である。
【図６】図６は、シャーシ部材上に実装される配置構成による出射光の光路について説明するための図である。
【図７】図７は、シャーシ部材上に実装される配置構成における戻り光の光路について説明するための図である。
【図８】図８は、第１の比較例として、従来から光走査モジュールの走査ミラーとして用いられている平面ミラーの例を示す図である。
【図９】図９は、第２の比較例として図８に示した平面ミラーに凹面ミラーを組み合わせて配置した構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態における凹面ミラーを有する走査ミラーをシャーシ部材に配置した構成を上から見た状態を概念的に示す図である。
【図１１】図１１は、第３の比較例として、図９における凹面ミラーに換わって集光レンズを配置した構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、一般的な光走査モジュールの正面に設けられる走査開口面近辺にフォトディテクタを配置した例について説明するための図である。
【図１３】図１３は、フォトディテクタを走査開口面の下部又は上部に配置した例について説明するための図である。
【図１４】図１４は、フォトディテクタを走査開口面の左右方向の端側に配置した例について説明するための図である。
【図１５】図１５は、フォトディテクタ及び曲げミラーを走査開口面の左右方向の端側に配置した例について説明するための図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第１の比較例として一般的な光走査モジュールの配置例を上から見た状態を概念的に示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａに示す第１の比較例において、フォトディテクタを線分ＢＥよりも外方に配置した場合の配置例を示す図である。
【図１７】図１７は、第２の比較例として一般的な光走査モジュールの配置例を上から見た状態を概念的に示した図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態における配置例を上から見た状態を概念的に示す図である。
【図１９】図１９は、一般的なフォトディテクタの光電変換面の垂線と走査開口面の法線とがほぼ０度の角度関係を成す構成例を示す図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態の光走査モジュールの内部配置について、角度関係の概念図を示す。
【図２１Ａ】図２１Ａは、フォトディテクタの最適な角度配置について比較するために概念的な配置を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、図２１ＡにおけるベクトルＡ１、ベクトルＡ２、ベクトルＢ１を抜粋し、これらのベクトルが作る角θ２、θ３が鋭角と鈍角となる関係について、さらに説明するための図である。
【図２２】図２２は、図２１Ａの構成にバンドパスフィルタも加えた配置例を示す図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本実施形態に係る光走査モジュールの外装部材を除いたときの斜め上方向から見た主な部品の配置を示した斜視図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、光走査モジュールの外装部材を除いたときの上方向から見た主な部品の配置を概念的に示した図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、光走査モジュールの外装部材を除いたときの側面方向から見た主な部品の配置を概念的に示した図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…光走査モジュール、２…ハウジング、２ａ…シャーシ部材、２ｂ…基板ユニット、３…光源ユニット、５…絞り部、５ａ…ＰＤ視野絞り、６…走査ユニット、７…受光検出ユニット、８…バンドパスフィルタ、９…レーザダイオード（ＬＤ）、１０…収容部、１０ａ…ＬＤ出射絞り、１１…コリメータレンズ、１２…曲げミラー、１３…走査ミラー、１３ａ…反射集光ミラー面（凹面ミラー）、１３ｂ…平面ミラー、１３ｃ…回動軸、１６…フォトディテクタ（ＰＤ）、１７…コネクタ、２１…外部コンピュータ、２２…回動駆動部、２３…平面ミラー、２４…凹面ミラー、２５…入出力回路、２６…電源回路、２７…駆動回路、２８…光源回路、２９…増幅回路、３０…２値化回路、３１…復号回路。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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