光検出装置、光学装置及び光学的情報読取装置
【課題】 対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行うモジュールを、小型化する。
【解決手段】 光検出装置４３において基板５１のうち第１面にフォトダイオードを設け、基板５１の上記第１面と反対側の第２面に、フォトダイオードが受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極５３を設け、基板５１の、上記第１面とも上記第２面とも異なる第３面に、上記第２面に設けた出力電極５３に接するように切り欠き部５４を設け、切り欠き部５４の内面に、出力電極５３に接続する電極を設けた。
【解決手段】 光検出装置４３において基板５１のうち第１面にフォトダイオードを設け、基板５１の上記第１面と反対側の第２面に、フォトダイオードが受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極５３を設け、基板５１の、上記第１面とも上記第２面とも異なる第３面に、上記第２面に設けた出力電極５３に接するように切り欠き部５４を設け、切り欠き部５４の内面に、出力電極５３に接続する電極を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受光素子を備え、受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力する光検出装置、このような光検出装置を基板上に備える光学装置、および、このような光学装置を備え、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーコードあるいは二次元コードと呼ばれるコード記号は、光反射率の低い黒バー（あるいは単に「バー」）と光反射率の高い白バー（あるいはスペース）のモジュールで構成される画像である。
一般に、物品に関する情報をこのようなコード記号により表し、そのコード記号を物品に印刷又は貼付しておき、そのコード記号を光学的情報読取装置で読み取る方法がよく知られている。使用分野は、スーパーマーケットを始めとする小売店等に配置されるＰＯＳ（Point of sales）システムが代表的であるが、その他、物流、郵便、イベント会場管理や医療・化学検査など幅広い分野に及んでいる。
【０００３】
そして、光学的情報読取装置には大別して、レーザを使用するレーザコードスキャナと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いたカメラを使用するエリアセンサスキャナがある。これらのうちレーザコードスキャナは、エリアセンサスキャナに比べ、歴史が長く技術が蓄積しており、信頼度が高い。
【０００４】
このレーザコードスキャナには、光源として半導体レーザ素子を用いて光束（レーザ光）により読取対象物を走査し、その反射光から情報を復号する小型の光走査モジュールが搭載されている。そして、この光走査モジュールには、走査のためレーザ光を偏向させる方式として、多面ミラー（ポリゴンミラー）を回転させる方式や、一枚のミラーを揺動させる走査ミラー方式が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、半導体レーザ等の発光素子から光を出射し、ポリゴンミラーの一面にて読取対象物へ向けて反射させるバーコード読取装置が記載されている。特許文献２には、発光ユニットから出射されるレーザビームをシーソ式に振動する振動ミラーにより読取対象物へ向けて反射させる光学的情報読取装置が記載されている。
これらの装置においては、読取対象物に多くの光束を当てるため、前者は多くの反射面を有するポリゴンミラーを搭載し、後者は一面のミラーを振動させている。読取対象物に当たる光束の多さは、コード記号をデコードした時の精度にも関わり、多くの光束を当てた方が良好なデコードが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５９０５８号公報
【特許文献２】特許第４３３１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のようなデコード精度もさることながら、光学的情報読取装置に搭載する、光ビームの走査及び反射光の検出を行う光走査モジュールの小型化及び薄型化も、大きな課題となっている。これは、従来のように、光走査モジュールがハンド式スキャナのような情報読取の専用機に搭載されるだけでなく、ハンディターミナルやスマートフォンなど、多機能の電子機器にさらに追加して光走査モジュールを搭載する場面が増えているためである。
【０００８】
特許文献２に記載の技術を用いた光走査モジュールも、公開された当時は世界最小と認識されていたが、現在ではさらなる小型化が要求されている。
そして、この小型化を試みる際に問題となるのは、モジュールの光学機能である。すなわち、モジュールを小型化しても、十分な強度を有する光束が内部を行き来する構造とできなければ、読取対象物を走査する光束の強度が弱くなり、デコード精度の低下に繋がってしまう。
【０００９】
この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行う光学装置や、このような機能を有するモジュールを使用する光学的情報読取装置を、小型化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記の目的を達成するため、基板の第１面に受光素子を設け、その基板の上記第１面と反対側の第２面に上記受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極を設けた光検出装置において、上記基板の、上記第１面とも上記第２面とも異なる第３面に、上記第２面に設けた上記出力電極に接するように切り欠き部を設け、その切り欠き部の内面に、上記出力電極に接続する電極を設けたものである。
【００１１】
このような光検出装置において、上記第３面を、上記第１面と略垂直な面とするとよい。
【００１２】
また、この発明の光学装置は、接続電極を設けた回路基板を有し、上記のいずれかの光検出装置を、上記切り欠き部が、上記出力電極と接続すべき回路基板上の接続電極と対向するように、かつ上記第１面が上記回路基板の上記接続電極を設けた面と略垂直になるように配置し、上記切り欠き部に充填された導電材料により、上記出力電極と上記回路基板上の接続電極とが電気的に接続されるようにしたものである。
【００１３】
このような光学装置において、読取対象物に光を照射する照射手段と、上記読取対象物からの反射光を、上記光検出装置の上記基板が備える受光素子に入射させるための光学部材とを設け、上記光学部材に入射してから上記受光素子に入射するまでの上記反射光の光路が、上記回路基板の上記接続電極を設けた面と略平行となるようにするとよい。
【００１４】
また、この発明の光学的情報読取装置は、これらのいずれかの光学装置を備えた、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による光検出装置又は光学装置を用いることにより、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行うモジュールを、小型化することができる。また、この発明の光学的情報読取装置によれば、上記のような光検出装置又は光学装置を利用して、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の光学装置の実施形態である光走査モジュールの斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ方向から見た正面図である。
【図３】図２の３−３線における断面図である。
【図４】図１に示した光走査モジュールが備える光検出装置の斜視図である。
【図５】光走査モジュールにおける光検出装置の配置を模式的に示す図である。
【００１７】
【図６】従来の表面実装タイプの光検出装置の配置を示す図である。
【図７】図１に示した光走査モジュールが備えるレーザ光源ユニットの斜視図である。
【図８Ａ】クリップを用いてレーザ光源ユニットをモジュール筐体へ固定する手順の説明図である。
【図８Ｂ】その続きの図である。
【図８Ｃ】その続きの図である。
【図８Ｄ】その続きの図である。
【図９】レーザ光源ユニットを台座に固定した状態の平面図である。
【図１０Ａ】レーザ光源ユニットが固定されたモジュール筐体へ回路基板を取り付ける手順の説明図である。
【図１０Ｂ】その続きの図である。
【００１８】
【図１１】図１に示した光走査モジュールの、コイルから支持軸及び振動ミラー保持部材に至る部分の断面を模式的に示す図である。
【図１２】比較例における図１１と対応する断面を示す図である。
【図１３Ａ】図１に示した光走査モジュールが備えるレンズが有するパワーについて説明するための図である。
【図１３Ｂ】その別の図である。
【図１４】そのレンズを通過したレーザ光が形成するスポットの形状を示す図である。
【図１５】そのレンズの形状を示す図である。
【図１６Ａ】比較例におけるレンズのパワーについて説明するための、図１３Ａと対応する図である。
【図１６Ｂ】同じく図１３Ｂと対応する図である。
【図１７】図１５に示した形状のレンズの製造方法について説明するための図である。
【図１８】この発明の光学的情報読取装置の実施形態であるコードスキャナの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔光学装置の実施形態：図１乃至図１６Ｂ〕
まず、この発明の光検出装置を備えた光学装置の実施形態である光走査モジュールについて説明する。
図１に、この光走査モジュールの斜視図を、図２に図１の矢視Ａ方向から見た正面図を、図３に図２の３−３線における断面図をそれぞれ示す。なお、図３において、モジュール筐体２以外については断面を表すハッチングは省略した。
【００２０】
この光走査モジュール１は、その外装を、図１及び図２に示すように、モジュール筐体２と回路基板３とを、２本のネジ４，４でネジ留めすることにより固定して構成している。
このうちモジュール筐体２は、ＺＤＣ２と呼ばれる亜鉛合金によってダイキャスト製法で形成されており、全体の外形として縦（Ｄ）１４ｍｍ、横（Ｗ）２０．４ｍｍ、高さ（Ｈ）３．４ｍｍの大きさを有する。亜鉛合金に代えて、アルミニウム又はアルミニウム合金あるいはマグネシウム合金を用いてもよい。なお、このような金属で形成するのは、充分な精度と強度が得られることと、後述するＬＳＩに対するシールド効果を得るためである。シールド効果を別に考慮する場合には、強化プラスチックなどの樹脂で形成してもよい。
【００２１】
そして、モジュール筐体２には、後述するようにレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２に固定するためのクリップ１５を挿入するためのスリット５と、走査用のレーザビームを出射させ、また検出すべき反射光を入射させるための開口部６を設けている。なお、図３において、モジュール筐体２のうち符号２ａで示す部分が他の部分と分離したように表われているが、この部分は、図２の３−３線より上側の部分で他の部分と繋がっている。
【００２２】
また、回路基板３には、レーザ光源ユニット１０の端子１３を通すための貫通孔７と、後述するように振動ミラー３１の支持軸３４及びその軸受け３３を貫通させるための貫通孔とを設けている。なお、後者の貫通孔は、図１においてはカバー３８により覆った状態で示しており、図には表われていない。
また、モジュール筐体２と回路基板３とは、図３に示すように、その内部に多数の部品を備えている。次に図３を参照しつつこれらについて説明する。なお、図３に表われる構成要素のうち重要なものについては追って詳述するため、図３を用いての各部の説明は概略に留める。
【００２３】
まず、モジュール筐体２は、対象物にレーザ光を照射する照射手段の光源として、レーザ光源ユニット１０を備える。このレーザ光源ユニット１０は、薄型パッケージレーザとして構成し、その一端部付近に、レーザ光を出力するレーザ光源である半導体レーザ体１１を備える。また、側面にはフランジ状の１対の突起部１２，１２を備え、クリップ１５，１５により、それぞれモジュール筐体２上に設けた台座の端部の、対応する突起部に圧着している。なお、台座の端部の突起部については、図３には表われていない。また、レーザ光源ユニット１０は、半導体レーザ体１１と反対側の端部に、４本の端子１３を設け、これを回路基板３に設けた貫通孔７を通して光走査モジュール１の外部に露出させ、外部からレーザ光源ユニット１０を駆動するための駆動信号を入力できるようにしている。
【００２４】
次に、モジュール筐体２は、レーザ光源ユニット１０が備えた半導体レーザ体１１が出射するレーザ光を、楕円形のビームスポットを形成するレーザビームとして投射するための投射光学系を構成する光学素子として、ミラー２１と、レンズ２２と、アパーチャ２３を備える。
【００２５】
このうちミラー２１は、レーザビームの光路の向きを変えるための固定のミラーである。レンズ２２は、コリメートレンズと、互いに直交するＸ方向とＹ方向の一方のみについてパワーを有するシリンダレンズとの両方のパワーを持つレンズである。そして、半導体レーザ体１１が出力する放射状のレーザ光は、このレンズ２２を通ることにより、コリメートレンズのパワーにより円形のスポットを有する平行光に、シリンダレンズのパワーによりさらに楕円形のスポットを有するビームに変換される。アパーチャ２３は、レンズ２２を通過したビームの端部をカットし、所望の径に絞るためのものである。
【００２６】
そして、アパーチャ２３を通ったレーザビームは、矢印Ｃで示すようにシーソ式に振動する振動ミラー３１により反射され、符号Ｓで示す光路で開口部６から外部に出射される。このことにより、レーザビームで出射先にある走査対象物を往復走査することができる。
【００２７】
また、モジュール筐体２は、金属、樹脂又はガラス製の振動ミラー３１を振動させるための構成として、振動ミラー３１を前面部に固着した樹脂製の振動ミラー保持部材３２と、支持軸３４と、コイル３６とを備えている。また、振動ミラー保持部材３２は樹脂製の軸受け３３により支持軸３４を回転軸として回動可能に保持され、振動ミラー３１を取り付けた側と反対側に、可動磁石（永久磁石）３５が固着されている。また、コイル３６には、その巻回方向に垂直な方向にヨーク３７が貫通している。図３では、コイル３６及びヨーク３７を、ヨーク３７の中心付近で切断した断面が表われている。
【００２８】
そして、可動磁石３５とヨーク３７とは、非作動状態（コイル３６に通電していない状態）のとき、互いに平行になるストレート形状であり、その平行な方向に直交する方向のヨーク３７の断面積が、可動磁石の同じ方向の断面積より小さい。コイル３６の不図示の端子は、回路基板３に接続され、回路基板３から制御信号が供給される。
【００２９】
また、ヨーク３７はコイル３６のボビンを兼ねた絶縁部材を介して、モジュール筐体２の側壁部と内壁部に形成された一対のスリット８，８に差し込んで固定されている。このヨーク３７の配置すなわちコイル３６の配置は、磁力を考慮してはじめに調整し、その位置に固定する。
【００３０】
また、振動ミラー保持部材３２の可動磁石３５は、コイル３６から僅かに離間して配置される。そして、その支持軸３４は、滑り軸受けとなっている軸受け３３によって覆われ、その軸方向の上下両面を支持軸３４に嵌合する不図示のスライダによって緩く保持している。したがって、振動ミラー保持部材３２は、支持軸３４に対してその軸線方向に所定の範囲で移動自在に支持され、微少な振幅運動が可能に構成されている。
【００３１】
なお、スライダは樹脂ワッシャで構成され、非接触でかつ干渉防止の役目をなし、振動ミラー保持部材３２はフローティング状態になっている。その状態でコイル３６に異なる向きの電圧を交互に印加すると、コイル３６と可動磁石３５との電磁誘導の働きによって、振動ミラー３１が支持軸３４を中心にシーソ式に振動する。
【００３２】
また、モジュール筐体２は、走査対象物からの反射光も、開口部６から入射させる。そして、入射した反射光は、振動ミラー３１によって反射され、集光パワーを有する受光レンズ４１に入射する。振動ミラー３１の振動の位相によらず（どの角度を走査している場合でも）、受光レンズ４１に対しては同じ角度から光が戻ってくるため、振動ミラー３１が振動していてもこの点は特に問題とならない。
【００３３】
反射光が受光レンズ４１を通過した先には、レーザ光源ユニット１０が出力するレーザビームの波長の光を選択的に透過させるフィルタ４２を設けており、走査ビームの反射光以外の周囲からの入射光をカットする。例えば、レーザビームとして波長６５０ｎｍ（ナノメートル）のビームを用いる場合、フィルタ４２としては波長６５０ｎｍのビームを選択的に透過させるフィルタを用いればよい。赤外線レーザを用いる場合には、その波長の赤外線を選択的に透過させる赤外（ＩＲ）フィルタを用いればよい。
【００３４】
そして、反射光がフィルタ４２を通過した後の、受光レンズ４１の焦点付近に、フォトダイオードを備えた光検出装置４３を、回路基板３上に搭載して設けている。すなわち、受光レンズ４１とフィルタ４２は、モジュール筐体２に固定されているが、光検出装置４３はこれらとは異なり図１及び図２で上側の回路基板３に固定されている。
【００３５】
この光検出装置４３は、フォトダイオードを備えた受光面の反対側の面に設けた電極から、フォトダイオードが受光した光量に応じた電気信号を出力する。従って、例えば黒バーと白バーとが交互に配置されたコード記号上を走査したレーザビームの反射光が光検出装置４３に入射すると、反射率の低い黒バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは低レベルの電気信号を、反射率の高い白バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは高レベルの電気信号を、光検出装置４３の出力として得ることができる。このため、光検出装置４３が出力する電気信号を回路基板３により取り出して解析することにより、バーの配置を推定し、コード記号が意味する情報を読み取ることができる。
【００３６】
以上説明してきた光走査モジュール１において、特徴的な部分は主に次の４つである。
（１）光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造
（２）レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付けの手順及びその取り付け構造
（３）振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置
（４）レンズ２２の機能及び構造
そこで、これらの点について、より詳細な図面を用いつつ順次説明する。
【００３７】
〔光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造：図４乃至図６〕
まず、光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造について説明する。
図４は、光検出装置４３の斜視図である。図５は、光走査モジュール１における光検出装置４３の配置を模式的に示す図である。
光検出装置４３は、図４に示すように、基板５１上に、受光素子として図５に表われるフォトダイオード（ＰＤ）５５を設け、その上を、ＰＤ５５を保護するための透明な樹脂等による被覆材５２で被覆して構成している。すなわち、ＰＤ５５は、基板５１の被覆材５２を設けた側の面に設けている。
【００３８】
また、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面と反対側の面には、ＰＤ５５が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の一対の出力電極５３，５３を設けている。ＰＤ５５とこの出力電極５３，５３との接続については、適宜公知の構成を採用すればよいので、ここではその図示及び説明は省略する。
また、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面とも出力電極５３を設けた面とも異なる、出力電極５３を設けた面と隣接する面には、出力電極５３と接するように切り欠き部５４を設け、切り欠き部５４の内部には、出力電極５３に接続する電極を設けている。
【００３９】
図４では、切り欠き部５４の内部に設けた電極には、出力電極５３と同じハッチングを付して示している。しかし、切り欠き部５４の内部に設ける電極を出力電極５３と同じ工程で形成することは必須ではないし、これらの材料が同じである必要もない。また、切り欠き部５４の内部全面に電極を設ける必要はない。
ただし、出力電極５３が複数ある場合には、切り欠き部５４及びその内部の電極は、出力電極５３毎に、対応する出力電極５３と接続するように、かつ異なる出力電極５３同士は接続しないように設ける。
また、切り欠き部５４は、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面には達しないように設けることが好ましい。被覆材５２による被覆に悪影響を及ぼす可能性があるためである。
【００４０】
以上のような光検出装置４３を回路基板３上に搭載する場合、出力電極５３及び切り欠き部５４を、回路基板３上で出力電極５３と接続すべき接続電極であるパッド電極３ａと図４に示すように位置合わせして配置し、出力電極５３とパッド電極３ａとをハンダ５６により接続する。
このとき、切り欠き部５４の内部にもハンダ５６を充填することにより、切り欠き部５４の内部に設けた電極を介して、出力電極５３とパッド電極３ａとの間の接続を、容易かつ信頼性よく確保することができる。
【００４１】
図５に示す例では、ハンダ５６を、切り欠き部５４だけでなく出力電極５３もほぼ覆うように設けているが、これは、出力電極５３とパッド電極３ａとの接続面積増加と、光検出装置４３と回路基板３との間の接着力の強化を意図したものである。しかし、ハンダの使用量を低減したい場合には、切り欠き部５４の内部にハンダを充填するだけでも接続は可能である。
【００４２】
以上のような光検出装置４３及び回路基板３への取り付け構造を用いることにより、小型の光検出装置を、その受光面が回路基板３に垂直になるように、容易に取り付けることができる。従って、図５に示すように、外部から入射し、光検出装置４３のＰＤ５５に入射させるための最初の光学部材である振動ミラー３１により反射された反射光を、（図５では省略した受光レンズ４１及びフィルタ４２を介して）回路基板３のパッド電極３ａを設けた面と平行な光路で、光検出装置４３の受光面に入射させることができる。
【００４３】
また、光検出装置４３のように、基板５１の背面に出力電極５３を設けた光検出装置は、基板５１に複数のＰＤ５５を設けて被覆材５２で覆い、さらに出力電極５３も設けた後で、個別の光検出装置４３に切り離すことにより、安価かつ小型のものを量産することができる。切り欠き部５４についても、基板を切り離す前に穴を開け、内部を電極材料でメッキすることにより形成することができる。
【００４４】
なお、基板５１の背面に出力電極５３を設けた光検出装置は従来から表面実装タイプの装置として知られていたが、このタイプの装置では、出力電極を回路基板上の接続電極と対向させて回路基板に搭載することが前提となっていた。
図６に、このような従来の表面実装タイプの光検出装置２４３の配置を示す。
図６に示すように、従来の光検出装置２４３の場合、受光部は回路基板２０３の接続電極を設ける面と平行にならざるを得ず、この面と平行に反射光の光路を設定するとすると、反射光を受光部に入射させるためには、途中に反射ミラー２５０を設けて光路の向きを変える必要があった。
【００４５】
このため、部品点数が増加すると共に、回路基板２０３と垂直な向きにある程度の光路長を確保する必要があり、モジュール筐体２０２を含む光走査モジュールの厚さ（回路基板と垂直な向きのサイズ）を薄くすることが難しかった。
また、従来から、受光部を回路基板と垂直に配置できるようにした光検出装置も知られていたが、これは、電極をリード線により形成したものであり、部品点数や製造工程の問題により、小型化は、上記の光検出装置２４３の場合よりも難しかった。
【００４６】
これに対し、図４及び図５に示した構造であれば、光検出装置４３自体のサイズの小型化も容易であり、さらに、回路基板３のパッド電極３ａを設けた面と平行な光路で、光検出装置４３の受光面に入射させることができるので、この点でも光走査モジュール１の厚さを薄くすることができる。従って、この構造は、光走査モジュール１の小型化に極めて有用であると言える。
【００４７】
なお、図４に示した例では、光検出装置４３を天地を気にせず回路基板３に搭載できるよう、出力電極と接する２つの面に切り欠き部５４を設けたが、切り欠き部５４は、少なくとも１つの面に設ければ足りる。また、図４に示した例では、光検出装置４３は直方体状であったが、これに限られることはない。切り欠き部５４を設けた面と、ＰＤ５５を設けた面（受光面）とが略垂直であれば、回路基板３上に搭載した状態で、受光面を、回路基板の接続電極を設けた面と略垂直に配置することができ、上述した効果を得られる。
【００４８】
〔レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付け：図７乃至図１０Ｂ〕
まず、レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付けの手順及びその取り付け構造について説明する。
図７は、レーザ光源ユニット１０の斜視図、図８Ａ乃至図８Ｄは、クリップ１５を用いてレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２へ固定する手順の説明図、図９はレーザ光源ユニット１０を台座６０に固定した状態の平面図、図１０Ａ及び図１０Ｂはレーザ光源ユニット１０が固定されたモジュール筐体２へ回路基板３を取り付ける手順の説明図である。なお、図８Ａ乃至図８Ｄにおいて、レーザ光源ユニット１０については断面線は省略した。
【００４９】
図３の説明でも述べたが、レーザ光源ユニット１０は、図７に示すように、一端部付近に半導体レーザ体１１を、側面にはフランジ状の１対の突起部１２，１２を、半導体レーザ体１１と反対側の端部に４本の端子１３を、それぞれ備える。端子１３は、光走査モジュール１を構成した状態では回路基板３を突き抜けて上方へ突出するよう、屈曲した構造となっている。このことにより、レーザ光源ユニット１０を搭載するためにその後方に必要なスペースを低減している。
【００５０】
また、図示の都合上断面線は省略したが、図８Ａ〜図８Ｄには、図３において２つのクリップ１５，１５の中央付近を結ぶ線の位置における、図３の下側から見た断面図により、クリップ１５，１５を用いてレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２へ固定する手順を示している。従って、図８Ａ〜図８Ｄにおいて、図の奥側から手前側に向けてレーザ光が出力され、この向きが、ミラー２１によって偏向されてレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きとなる。
【００５１】
図８Ａからわかるように、モジュール筐体２には、台座６０が形成されており、この上にレーザ光源ユニット１０を配置する。また、台座６０には、中央に溝６１が、両端部に一対の突起部６２，６２が形成されている。
そして、レーザ光源ユニット１０を台座６０に配置する場合には、図で上側からレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２に挿入し、図８Ｂに示すように、レーザ光源ユニット１０の突起部１２より下側の（回路基板３と反対側に位置する）部分１４が、台座６０の溝６１に嵌るようにする。符号１４で示す箇所の幅は、溝６１と概ね同じ幅とし、レーザ光源ユニット１０が、台座６０の上で、溝６１と平行な向き、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにのみ移動できるようにしている。
【００５２】
また、レーザ光源ユニット１０を台座６０上に配置した状態では、レーザ光源ユニット１０の突起部１２，１２と、台座６０の突起部６２，６２とは、互いに平面で接する状態となっている。
そして、この状態で、第１の固定手段である弾性を有するクリップ１５，１５を、図８Ｂで左右から、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路に垂直な向きから挿入し、治具７０，７０により、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように下方及び側方から押圧することにより、図８Ｄに示すように、クリップ１５，１５で、レーザ光源ユニット１０の突起部１２，１２と、台座６０の突起部６２，６２とを挟み込んでこれらが分離しないように固定することができる。この固定を行う段階では、レーザ光源ユニット１０の、レンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きの位置は、さほど気にする必要はない。
【００５３】
図９は、この状態でのレーザ光源ユニット１０の取り付け位置を示す平面図である。
なお、図８Ａ乃至図８Ｄで左側のクリップ１５は、モジュール筐体２の側面に設けたスリット５を通して挿入することができ、図で右側のクリップ１５は、モジュール筐体２の底面に設けた空隙９（図３参照）から挿入することができる。
【００５４】
また、クリップ１５によりレーザ光源ユニット１０を台座６０に固定した状態では、レーザ光源ユニット１０は、図８Ｄで左右方向及び上下方向には移動しない。しかし、図で奥から手前、又は手前から奥の方向については、この移動を規制する部材がない。従って、突起部１２，１２と突起部６２，６２とがクリップ１５，１５により押さえつけられることによる摩擦力に抗する程度の力を加えることにより、レーザ光源ユニット１０に、台座６０の上を、図で奥から手前、又は手前から奥の方向に移動させることができる。
そこで、この状態で、レーザ光源ユニット１０を移動させることにより、半導体レーザ体１１からレンズ２２までの光路長を調整し、半導体レーザ体１１をレンズ２２の焦点付近に配置して、レンズ２２により適正なサイズのビームスポットが得られるようにすることができる。
【００５５】
なお、突起部１２，１２と、突起部６２，６２は、その長手方向、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにおいて幅を略一定にしておけば、レーザ光源ユニット１０を、台座６０の上を滑らせて移動させても、突起部によりクリップ１５，１５が外側に押し出されて外れたり、クリップ１５，１５が挟み込む突起部の幅が狭くなって固定力が弱まったりすることはない。
【００５６】
また、モジュール筐体２に振動ミラー３１を装着する前に、レーザ光源ユニット１０の配置を行えば、振動ミラー３１の位置に焦点調節用ミラー（図示せず）を挿入して、レンズ２２及びアパーチャ２３を通して射出されるレーザビームを反射させて外部へ導き、レーザビーム測定器（図示せず）を用いて、そのレーザビームの直径を精密に測定しながら、レーザ光源ユニット１０を移動させてその位置決めをすることができる。焦点調節用ミラーは、調整終了後に取り外せばよい。
【００５７】
以上による調整の終了後、第２の固定手段である接着剤１６，１６により、クリップ１５，１５と、レーザ光源ユニット１０側の突起部１２，１２及び台座６０側の突起部６２，６２とをそれぞれ固定し、レーザ光源ユニット１０が、他の向きだけでなく、レンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにも移動しないようにする（この接着剤１６，１６は、図３では図示を省略している）。
【００５８】
また、接着剤による固定を行い、モジュール筐体２に、振動ミラー３１等も含めて必要な部品を全て取り付けた後で、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、回路基板３を、図１に示したネジ４，４によりモジュール筐体２に組み付ける（図１０Ａ及び図１０Ｂは、図９の１０−１０線にの位置での各部の断面を示している）。このとき、レーザ光源ユニット１０の端子１３には、回路基板３に設けた貫通孔７を貫通させる。そして、ハンダ１７により、端子１３を回路基板３上の図示しない電極と接続すると共に、貫通孔７を埋める。
【００５９】
なお、モジュール筐体２の製造誤差等により、位置調整後のレーザ光源ユニット１０の位置には、個体によるばらつきが発生する。従って、レーザ光源ユニット１０の位置が多少ずれても端子１３に貫通孔７を貫通させられるよう、貫通孔７の径は、端子１３の断面より若干大きくしておくとよい。
また、回路基板３には、モジュール筐体２に組み付けた状態でレーザ光源ユニット１０の真上に位置する箇所に、光検出装置４３が出力するアナログ電気信号をデジタルデータに変換するためのアナログＬＳＩ６３を設けることにより、スペースの有効活用を図っている。
【００６０】
以上説明してきたレーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付け方法及び取り付け構造によれば、レーザ光源ユニット１０を、クリップ１５，１５により台座６０に固定した状態で、レンズ２２へ近づける方向へも、レンズ２２から遠ざける方向へも、同じように移動させることができる。
従って、特許文献２に記載のように、鏡筒穴に対して発光ユニットを圧入して光源の位置合わせを行う場合に比べ、調整が容易であり、また正確な調整も可能である。
【００６１】
すなわち、圧入の場合、一度押し込んで光源をコリメートレンズに近づけてしまうと、その後レンズから離す方向への調整ができない。従って、押し込み操作を、目標点を通り過ぎないように注意深く行う必要があるし、安全を考慮して目標点の若干手前で調整をやめざるを得ないこともある。
しかし、図７乃至図１０Ｂを用いて上述した構成及び手順であれば、レーザ光源ユニット１０をレンズ２２へ近づけ過ぎた場合でも再度遠ざける調整を容易に行うことができるため、行き過ぎを恐れることなくレーザ光源ユニット１０を調整できると共に、目標点からの誤差が十分小さくなるまで繰り返し調整することも可能である。
【００６２】
また、構造が複雑化することもなく、全体のサイズを小型化したとしても、部品を安価かつ精密に製造することもできる。
また、台座６０に、レーザ光源ユニット１０を嵌める溝６１を設けたことにより、調整時にレーザ光源ユニット１０が、調整に不要な、レンズ２２の光軸を通る光路と異なる向きに移動してしまうことを容易に防止できる。
【００６３】
また、突起部１２，１２と、突起部６２，６２とを設けたことにより、図８Ａ〜図８Ｄに示したように治具により簡単にクリップ１５，１５を挿入できるため、固定工程を簡単に行うことができる。
さらに、台座６０をモジュール筐体２の端部に設ければ、少なくとも１つは、モジュール筐体２の側面にクリップ１５を挿入するための空隙を設けることができ、底面にその空隙を設ける場合に比べ、設計上の制約を低減することができる。
【００６４】
〔振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置：図１１及び図１２〕
次に、振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置について説明する。
図１１は、光走査モジュール１の、コイル３６から支持軸３４及び振動ミラー保持部材３２に至る部分の断面を模式的に示す図である。図１２は、比較例におけるこれと対応する断面を示す図である。ただし、これらの図においては、図示の都合上、モジュール筐体の断面については、支持軸３４，２３４の固定部付近のみ示している。
【００６５】
光走査モジュール１においては、図１１に示すように、回路基板３の、支持軸３４と対応する位置に開口部８０を設け、この開口部８０に、支持軸３４及び軸受け３３の一端を貫通させる構造としている。また、支持軸３４の他端は、モジュール筐体２に固定している。
このような構造を採用したことにより、光走査モジュール１の厚さ（支持軸３４の長手方向のサイズ）に制約されることなく、軸受け３３のサイズを決定することができる。
【００６６】
図１２に示す比較例のように、支持軸２３４及び軸受け２３３を光走査モジュールの内部に収める場合、光走査モジュールの厚さが薄くなった場合に、軸受け部の長さを十分に取ることができず、軸受け２３３と支持軸２３４との位置関係がずれて、振動ミラー保持部材２３２の、支持軸２３４を中心とする回転がゆらぎ易くなる（振動ミラー保持部材２３２の回転軸が支持軸２３４からずれ易くなる）危険がある。
【００６７】
しかし、図１１に示した構造であれば、このような問題はなく、光走査モジュール１の厚さが薄い場合でも、振動ミラー保持部材３２を、支持軸３４を中心として安定して回転させることができる。従って、軸受け部のサイズの制約に捕らわれず、光走査モジュール１を小型化することができる。
【００６８】
なお、光走査モジュール１においては、図１１に示すように、回路基板３の、モジュール筐体２と反対側の面に、開口部８０から突出した支持軸３４及び軸受け３３を覆うように、カバー３８を設けている。このカバー３８は、ハンダ３９により回路基板３に固定されている。
このようなカバー３８を設けることにより、振動ミラー保持部材３２の軸受け部への異物や湿気の侵入を防止することができる。軸受け部に異物や湿気が侵入すると、支持軸３４と軸受け３３との間の滑らかな回転を阻害するため、カバー３８によりこれを防止することは有用である。しかし、カバー３８は必須ではない。また、回路基板３への固定も、接着剤、ネジ等の固定具、あるいは回路基板３への嵌め込みなど、任意の固定手段により行うことができる。
【００６９】
また、図１１に示した例では、回路基板３に開口部８０を設けたが、支持軸３４を固定位置と反対側に延ばした場合にぶつかる面に開口部を設ければよく、それが回路基板であることは必須ではない。
また、開口部８０を貫通させる軸受け３３は、任意の厚さに構成してよい。すなわち、軸受け機能を果たすために最小限の肉厚とする必要はない。そして、開口部８０の径を、そこを貫通する軸受け３３の径とほぼ同じでわずかに大きい径とすれば、万一振動ミラー保持部材３２の回転軸が支持軸３４からずれた場合でも開口部８０によって軸受け３３を含む振動ミラー保持部材３２を支え、ずれの拡大を防止することができる。
【００７０】
〔レンズ２２の機能及び構造：図１３乃至図１７〕
次に、レンズ２２の機能及び構造について説明する。
図１３Ａ及びＢは、レンズ２２が有するパワーについて説明するための図、図１４はレンズ２２を通過したレーザ光が形成するスポットの形状を示す図、図１５はレンズ２２の形状を示す図、図１６Ａ及び図１６Ｂはそれぞれ比較例におけるレンズのパワーについて説明するための図１３Ａ及び図１３Ｂと対応する図、図１７はレンズ２２の製造方法について説明するための図である。
【００７１】
光走査モジュール１を、バーコードや二次元バーコードのようなバー状のモジュールを配置したコード記号の読み取りに用いる場合、コード記号をスキャンするビーム光のスポットは、真円より、コード記号の長手方向と長軸の合った楕円であることが好ましい。バーの汚れや擦れの影響を低減できるためである。
そこで、光走査モジュール１においては、前述したように、楕円のスポットを得られるよう、レンズ２２として、コリメートレンズと、互いに直交するＸ方向とＹ方向の一方のみについてパワーを有するシリンダレンズとの両方のパワーを持つレンズを用いている（Ｘ軸もＹ軸も、光軸に垂直な軸である）。
【００７２】
より具体的な形状として、図１３Ａ及び図１３Ｂに、レンズ２２の、光軸及びＸ軸を含む平面での断面と、光軸及びＹ軸を含む平面での断面の形状を、それぞれ示す。
この図からわかるように、レンズ２２は、その一方の面２２ａを、Ｘ軸方向の断面が平面で、Ｙ軸方向の断面は凹面の形状としてシリンダレンズのパワーを持たせ、他方の面２２ｂを、Ｘ軸方向の断面とＹ軸方向の断面が双方凸面となるようにしてコリメートレンズのパワーを持たせている。
【００７３】
そして、適切な位置に配置されたレーザ光源ユニット１０の半導体レーザ体１１から出射され、このレンズ２２を通ったレーザ光は、図１４に示すように、Ｙ軸方向が長軸となる楕円形のビームスポットを形成する。そしてその後、アパーチャ２３により端部のビームスポットプロファイルが安定しない部分がカットされ、振動ミラー３１により反射されて外部へ射出される。
【００７４】
ここで、レンズ２２は、図１５に示すように、アパーチャ２３の開口部２３ａと同形状の長方形状とし、そのサイズを、開口部２３ａより若干大きいサイズとしている。このサイズとしたのは、レンズ２２を通過したレーザビームが、開口部２３ａより大きいサイズでアパーチャ２３に到達するようにするためである。従って、ビームが拡がりを有するＹ軸方向については、開口部２３ａより小さいサイズとすることも可能である。
【００７５】
レンズ２２を通過したレーザビームの端部は開口部２３ａを通過せずにアパーチャ２３によりカットされるため、レンズ２２のサイズはこの程度あれば走査ビームの品質には影響しない。一方、レンズは製造時には通常はまず円形で製造されるが、開口部２３ａの長辺に合わせた径のレンズを用いると、レンズを配置するために、短辺方向にも同じだけの幅が必要となり、スペースの無駄が生じる。
従って、開口部２３ａと同形状のレンズ２２を用いることにより、このスペースの無駄を低減し、光走査モジュール１に貢献できる。
【００７６】
また、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す比較例のようにコリメートレンズ２２２とシリンドリカルレンズ２２３を設ける場合より、レンズ２２のように１枚のレンズでこれらを合わせたパワーを実現する方が、レンズの枚数低減により配置スペースを削減することができる。
なお、レンズ２２の形状を開口部２３ａに合わせるためには、初めから長方形状のレンズを製造してもよい。例えば、図１７に示すように、多数のレンズを組み合わせた形状にモールド成形したレンズ板を個別のレンズのサイズにカットすることにより、長方形状のレンズを安価に製造することができる。
【００７７】
また、レンズ２２は、向きによってパワーが異なるため、モジュール筐体２に装着する際、正しい向きで装着しなければならない。この点、点対称である円形であると正しい向きを容易に把握することができないが、長方形であれば、Ｘ軸とＹ軸をそれぞれ短辺と長辺に合わせてカットすることにより、装着時に容易に向きを合わせることができ、工数削減に寄与することができる。
【００７８】
〔光学的情報読取装置の実施形態：図１８〕
次に、以上説明してきた光走査モジュール１を備えた光学的情報読取装置の実施形態について説明する。
図１８は、その光学的情報読取装置の実施形態であるコードスキャナ１００の構成を示すブロック図である。
【００７９】
このコードスキャナ１００は、光反射率が周囲と異なるモジュールである白バー及び黒バーが配列されたコード記号であるバーコードを読み取る装置である。そして、図１８に示すように、光走査モジュール１と、デコード部１２０とを備える。
このうち光走査モジュール１は、図１乃至図１７を用いて説明してきた光走査モジュールである。光走査手段２５は、レーザ光源ユニット１０から振動ミラー３１までの、走査ビームを出力する光学系を示す。光検出装置４３は、図３等に示した光検出装置４３である。
【００８０】
そして、光走査手段２５が出力するビームが読取対象物上に形成されたバーコードＢにより反射された反射光の強度に応じた電気信号を、光検出装置４３が出力電極５３を介して回路基板３上のパッド電極３ａに出力すると、その信号は回路基板３上のアナログＬＳＩ６３に入力される。
【００８１】
このアナログＬＳＩ６３は、図１８に示す通り、ＩＶ変換部１１１，プリアンプ１１２，フィルタ処理部１１３，二値化回路１１４を有し、光検出装置４３が出力する電気信号を処理し、バーコード記号のデコードに供するパルス列を出力する回路である。
より具体的には、まずＩＶ変換部１１１が、光検出装置４３のフォトダイオードから出力される電流信号を電圧信号に変換する。次にプリアンプ１１２が、ＩＶ変換部１１１によって変換された電圧信号を増幅する。このＩＶ変換部１１１とプリアンプ１１２とによって、電流信号を電圧信号に変換して増幅する増幅部を構成している。
【００８２】
その後、プリアンプ１１２から出力された信号に対してフィルタ処理部１１３でノイズ除去処理を行い、二値化回路１１４に入力する。二値化回路１１４は、低域通過（ローパス）フィルタやロジック回路で構成され、バーコード記号のバーの並びに対応した、白バー部と黒バー部の位置を示すパルス列を出力する。
このパルス列を、デコード部１２０に入力することにより、白バーと黒バーの配列の情報を取得し、その配列の意味する情報に変換することができる。
コードスキャナ１００が、デコード部１２０が取得した情報をパーソナルコンピュータやハンディターミナル等の外部の情報処理装置に出力する手段を有していてもよい。また、デコード部１２０がコードスキャナ１００の外部に存在してもよい。
【００８３】
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成や、読取対象のコード記号の種類等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
また、この発明の光学的情報読取装置は、据え置き型の装置としても、手持ち型の装置としても、構成することができる。また、光走査モジュール１をはじめとするこの発明の光学装置は、光学的情報読取装置に適用すると好適なものであるが、他の装置に適用することを妨げられることはない。光検出装置や光源固定方法についても同様である。
【００８４】
また、以上述べてきた構成及び変形例は、矛盾しない範囲で個別に適用したり適宜組み合わせて適用したりすることも可能である。特に、（１）〜（４）として列挙した特徴は、個別に適用したとしても、十分にその効果を発揮することができる。一部の特徴のみを適用する場合、（１）〜（４）として列挙した特徴を適用しない箇所については、比較例や従来例として説明した構成を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明による光検出装置又は光学装置を用いることにより、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行うモジュールを、小型化することができる。また、この発明の光学的情報読取装置によれば、上記のような光検出装置又は光学装置を利用して、装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…光走査モジュール、２…モジュール筐体、３…回路基板、４…ネジ、５…スリット、６…開口部、７…貫通孔、８…スリット、９…空隙、１０…レーザ光源ユニット、１１…半導体レーザ体、１２…突起部、１３…端子、１５…クリップ、２１…ミラー、２２…レンズ、２３…アパーチャ、３１…振動ミラー、３２…振動ミラー保持部材、３３…軸受け、３４…支持軸、３５…可動磁石、３６…コイル、３７…ヨーク、３８…カバー、３９…ハンダ、４１…受光レンズ、４２…フィルタ、４３…光検出装置、５１…基板、５２…被覆材、５３…出力電極、５４…切り欠き部、５５…ＰＤ、６０…台座、６１…溝、６２…突起部、６３…アナログＬＳＩ、７０…治具、８０…開口部、１００…コードスキャナ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受光素子を備え、受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力する光検出装置、このような光検出装置を基板上に備える光学装置、および、このような光学装置を備え、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーコードあるいは二次元コードと呼ばれるコード記号は、光反射率の低い黒バー（あるいは単に「バー」）と光反射率の高い白バー（あるいはスペース）のモジュールで構成される画像である。
一般に、物品に関する情報をこのようなコード記号により表し、そのコード記号を物品に印刷又は貼付しておき、そのコード記号を光学的情報読取装置で読み取る方法がよく知られている。使用分野は、スーパーマーケットを始めとする小売店等に配置されるＰＯＳ（Point of sales）システムが代表的であるが、その他、物流、郵便、イベント会場管理や医療・化学検査など幅広い分野に及んでいる。
【０００３】
そして、光学的情報読取装置には大別して、レーザを使用するレーザコードスキャナと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いたカメラを使用するエリアセンサスキャナがある。これらのうちレーザコードスキャナは、エリアセンサスキャナに比べ、歴史が長く技術が蓄積しており、信頼度が高い。
【０００４】
このレーザコードスキャナには、光源として半導体レーザ素子を用いて光束（レーザ光）により読取対象物を走査し、その反射光から情報を復号する小型の光走査モジュールが搭載されている。そして、この光走査モジュールには、走査のためレーザ光を偏向させる方式として、多面ミラー（ポリゴンミラー）を回転させる方式や、一枚のミラーを揺動させる走査ミラー方式が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、半導体レーザ等の発光素子から光を出射し、ポリゴンミラーの一面にて読取対象物へ向けて反射させるバーコード読取装置が記載されている。特許文献２には、発光ユニットから出射されるレーザビームをシーソ式に振動する振動ミラーにより読取対象物へ向けて反射させる光学的情報読取装置が記載されている。
これらの装置においては、読取対象物に多くの光束を当てるため、前者は多くの反射面を有するポリゴンミラーを搭載し、後者は一面のミラーを振動させている。読取対象物に当たる光束の多さは、コード記号をデコードした時の精度にも関わり、多くの光束を当てた方が良好なデコードが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５９０５８号公報
【特許文献２】特許第４３３１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のようなデコード精度もさることながら、光学的情報読取装置に搭載する、光ビームの走査及び反射光の検出を行う光走査モジュールの小型化及び薄型化も、大きな課題となっている。これは、従来のように、光走査モジュールがハンド式スキャナのような情報読取の専用機に搭載されるだけでなく、ハンディターミナルやスマートフォンなど、多機能の電子機器にさらに追加して光走査モジュールを搭載する場面が増えているためである。
【０００８】
特許文献２に記載の技術を用いた光走査モジュールも、公開された当時は世界最小と認識されていたが、現在ではさらなる小型化が要求されている。
そして、この小型化を試みる際に問題となるのは、モジュールの光学機能である。すなわち、モジュールを小型化しても、十分な強度を有する光束が内部を行き来する構造とできなければ、読取対象物を走査する光束の強度が弱くなり、デコード精度の低下に繋がってしまう。
【０００９】
この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行う光学装置や、このような機能を有するモジュールを使用する光学的情報読取装置を、小型化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記の目的を達成するため、基板の第１面に受光素子を設け、その基板の上記第１面と反対側の第２面に上記受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極を設けた光検出装置において、上記基板の、上記第１面とも上記第２面とも異なる第３面に、上記第２面に設けた上記出力電極に接するように切り欠き部を設け、その切り欠き部の内面に、上記出力電極に接続する電極を設けたものである。
【００１１】
このような光検出装置において、上記第３面を、上記第１面と略垂直な面とするとよい。
【００１２】
また、この発明の光学装置は、接続電極を設けた回路基板を有し、上記のいずれかの光検出装置を、上記切り欠き部が、上記出力電極と接続すべき回路基板上の接続電極と対向するように、かつ上記第１面が上記回路基板の上記接続電極を設けた面と略垂直になるように配置し、上記切り欠き部に充填された導電材料により、上記出力電極と上記回路基板上の接続電極とが電気的に接続されるようにしたものである。
【００１３】
このような光学装置において、読取対象物に光を照射する照射手段と、上記読取対象物からの反射光を、上記光検出装置の上記基板が備える受光素子に入射させるための光学部材とを設け、上記光学部材に入射してから上記受光素子に入射するまでの上記反射光の光路が、上記回路基板の上記接続電極を設けた面と略平行となるようにするとよい。
【００１４】
また、この発明の光学的情報読取装置は、これらのいずれかの光学装置を備えた、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による光検出装置又は光学装置を用いることにより、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行うモジュールを、小型化することができる。また、この発明の光学的情報読取装置によれば、上記のような光検出装置又は光学装置を利用して、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の光学装置の実施形態である光走査モジュールの斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ方向から見た正面図である。
【図３】図２の３−３線における断面図である。
【図４】図１に示した光走査モジュールが備える光検出装置の斜視図である。
【図５】光走査モジュールにおける光検出装置の配置を模式的に示す図である。
【００１７】
【図６】従来の表面実装タイプの光検出装置の配置を示す図である。
【図７】図１に示した光走査モジュールが備えるレーザ光源ユニットの斜視図である。
【図８Ａ】クリップを用いてレーザ光源ユニットをモジュール筐体へ固定する手順の説明図である。
【図８Ｂ】その続きの図である。
【図８Ｃ】その続きの図である。
【図８Ｄ】その続きの図である。
【図９】レーザ光源ユニットを台座に固定した状態の平面図である。
【図１０Ａ】レーザ光源ユニットが固定されたモジュール筐体へ回路基板を取り付ける手順の説明図である。
【図１０Ｂ】その続きの図である。
【００１８】
【図１１】図１に示した光走査モジュールの、コイルから支持軸及び振動ミラー保持部材に至る部分の断面を模式的に示す図である。
【図１２】比較例における図１１と対応する断面を示す図である。
【図１３Ａ】図１に示した光走査モジュールが備えるレンズが有するパワーについて説明するための図である。
【図１３Ｂ】その別の図である。
【図１４】そのレンズを通過したレーザ光が形成するスポットの形状を示す図である。
【図１５】そのレンズの形状を示す図である。
【図１６Ａ】比較例におけるレンズのパワーについて説明するための、図１３Ａと対応する図である。
【図１６Ｂ】同じく図１３Ｂと対応する図である。
【図１７】図１５に示した形状のレンズの製造方法について説明するための図である。
【図１８】この発明の光学的情報読取装置の実施形態であるコードスキャナの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔光学装置の実施形態：図１乃至図１６Ｂ〕
まず、この発明の光検出装置を備えた光学装置の実施形態である光走査モジュールについて説明する。
図１に、この光走査モジュールの斜視図を、図２に図１の矢視Ａ方向から見た正面図を、図３に図２の３−３線における断面図をそれぞれ示す。なお、図３において、モジュール筐体２以外については断面を表すハッチングは省略した。
【００２０】
この光走査モジュール１は、その外装を、図１及び図２に示すように、モジュール筐体２と回路基板３とを、２本のネジ４，４でネジ留めすることにより固定して構成している。
このうちモジュール筐体２は、ＺＤＣ２と呼ばれる亜鉛合金によってダイキャスト製法で形成されており、全体の外形として縦（Ｄ）１４ｍｍ、横（Ｗ）２０．４ｍｍ、高さ（Ｈ）３．４ｍｍの大きさを有する。亜鉛合金に代えて、アルミニウム又はアルミニウム合金あるいはマグネシウム合金を用いてもよい。なお、このような金属で形成するのは、充分な精度と強度が得られることと、後述するＬＳＩに対するシールド効果を得るためである。シールド効果を別に考慮する場合には、強化プラスチックなどの樹脂で形成してもよい。
【００２１】
そして、モジュール筐体２には、後述するようにレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２に固定するためのクリップ１５を挿入するためのスリット５と、走査用のレーザビームを出射させ、また検出すべき反射光を入射させるための開口部６を設けている。なお、図３において、モジュール筐体２のうち符号２ａで示す部分が他の部分と分離したように表われているが、この部分は、図２の３−３線より上側の部分で他の部分と繋がっている。
【００２２】
また、回路基板３には、レーザ光源ユニット１０の端子１３を通すための貫通孔７と、後述するように振動ミラー３１の支持軸３４及びその軸受け３３を貫通させるための貫通孔とを設けている。なお、後者の貫通孔は、図１においてはカバー３８により覆った状態で示しており、図には表われていない。
また、モジュール筐体２と回路基板３とは、図３に示すように、その内部に多数の部品を備えている。次に図３を参照しつつこれらについて説明する。なお、図３に表われる構成要素のうち重要なものについては追って詳述するため、図３を用いての各部の説明は概略に留める。
【００２３】
まず、モジュール筐体２は、対象物にレーザ光を照射する照射手段の光源として、レーザ光源ユニット１０を備える。このレーザ光源ユニット１０は、薄型パッケージレーザとして構成し、その一端部付近に、レーザ光を出力するレーザ光源である半導体レーザ体１１を備える。また、側面にはフランジ状の１対の突起部１２，１２を備え、クリップ１５，１５により、それぞれモジュール筐体２上に設けた台座の端部の、対応する突起部に圧着している。なお、台座の端部の突起部については、図３には表われていない。また、レーザ光源ユニット１０は、半導体レーザ体１１と反対側の端部に、４本の端子１３を設け、これを回路基板３に設けた貫通孔７を通して光走査モジュール１の外部に露出させ、外部からレーザ光源ユニット１０を駆動するための駆動信号を入力できるようにしている。
【００２４】
次に、モジュール筐体２は、レーザ光源ユニット１０が備えた半導体レーザ体１１が出射するレーザ光を、楕円形のビームスポットを形成するレーザビームとして投射するための投射光学系を構成する光学素子として、ミラー２１と、レンズ２２と、アパーチャ２３を備える。
【００２５】
このうちミラー２１は、レーザビームの光路の向きを変えるための固定のミラーである。レンズ２２は、コリメートレンズと、互いに直交するＸ方向とＹ方向の一方のみについてパワーを有するシリンダレンズとの両方のパワーを持つレンズである。そして、半導体レーザ体１１が出力する放射状のレーザ光は、このレンズ２２を通ることにより、コリメートレンズのパワーにより円形のスポットを有する平行光に、シリンダレンズのパワーによりさらに楕円形のスポットを有するビームに変換される。アパーチャ２３は、レンズ２２を通過したビームの端部をカットし、所望の径に絞るためのものである。
【００２６】
そして、アパーチャ２３を通ったレーザビームは、矢印Ｃで示すようにシーソ式に振動する振動ミラー３１により反射され、符号Ｓで示す光路で開口部６から外部に出射される。このことにより、レーザビームで出射先にある走査対象物を往復走査することができる。
【００２７】
また、モジュール筐体２は、金属、樹脂又はガラス製の振動ミラー３１を振動させるための構成として、振動ミラー３１を前面部に固着した樹脂製の振動ミラー保持部材３２と、支持軸３４と、コイル３６とを備えている。また、振動ミラー保持部材３２は樹脂製の軸受け３３により支持軸３４を回転軸として回動可能に保持され、振動ミラー３１を取り付けた側と反対側に、可動磁石（永久磁石）３５が固着されている。また、コイル３６には、その巻回方向に垂直な方向にヨーク３７が貫通している。図３では、コイル３６及びヨーク３７を、ヨーク３７の中心付近で切断した断面が表われている。
【００２８】
そして、可動磁石３５とヨーク３７とは、非作動状態（コイル３６に通電していない状態）のとき、互いに平行になるストレート形状であり、その平行な方向に直交する方向のヨーク３７の断面積が、可動磁石の同じ方向の断面積より小さい。コイル３６の不図示の端子は、回路基板３に接続され、回路基板３から制御信号が供給される。
【００２９】
また、ヨーク３７はコイル３６のボビンを兼ねた絶縁部材を介して、モジュール筐体２の側壁部と内壁部に形成された一対のスリット８，８に差し込んで固定されている。このヨーク３７の配置すなわちコイル３６の配置は、磁力を考慮してはじめに調整し、その位置に固定する。
【００３０】
また、振動ミラー保持部材３２の可動磁石３５は、コイル３６から僅かに離間して配置される。そして、その支持軸３４は、滑り軸受けとなっている軸受け３３によって覆われ、その軸方向の上下両面を支持軸３４に嵌合する不図示のスライダによって緩く保持している。したがって、振動ミラー保持部材３２は、支持軸３４に対してその軸線方向に所定の範囲で移動自在に支持され、微少な振幅運動が可能に構成されている。
【００３１】
なお、スライダは樹脂ワッシャで構成され、非接触でかつ干渉防止の役目をなし、振動ミラー保持部材３２はフローティング状態になっている。その状態でコイル３６に異なる向きの電圧を交互に印加すると、コイル３６と可動磁石３５との電磁誘導の働きによって、振動ミラー３１が支持軸３４を中心にシーソ式に振動する。
【００３２】
また、モジュール筐体２は、走査対象物からの反射光も、開口部６から入射させる。そして、入射した反射光は、振動ミラー３１によって反射され、集光パワーを有する受光レンズ４１に入射する。振動ミラー３１の振動の位相によらず（どの角度を走査している場合でも）、受光レンズ４１に対しては同じ角度から光が戻ってくるため、振動ミラー３１が振動していてもこの点は特に問題とならない。
【００３３】
反射光が受光レンズ４１を通過した先には、レーザ光源ユニット１０が出力するレーザビームの波長の光を選択的に透過させるフィルタ４２を設けており、走査ビームの反射光以外の周囲からの入射光をカットする。例えば、レーザビームとして波長６５０ｎｍ（ナノメートル）のビームを用いる場合、フィルタ４２としては波長６５０ｎｍのビームを選択的に透過させるフィルタを用いればよい。赤外線レーザを用いる場合には、その波長の赤外線を選択的に透過させる赤外（ＩＲ）フィルタを用いればよい。
【００３４】
そして、反射光がフィルタ４２を通過した後の、受光レンズ４１の焦点付近に、フォトダイオードを備えた光検出装置４３を、回路基板３上に搭載して設けている。すなわち、受光レンズ４１とフィルタ４２は、モジュール筐体２に固定されているが、光検出装置４３はこれらとは異なり図１及び図２で上側の回路基板３に固定されている。
【００３５】
この光検出装置４３は、フォトダイオードを備えた受光面の反対側の面に設けた電極から、フォトダイオードが受光した光量に応じた電気信号を出力する。従って、例えば黒バーと白バーとが交互に配置されたコード記号上を走査したレーザビームの反射光が光検出装置４３に入射すると、反射率の低い黒バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは低レベルの電気信号を、反射率の高い白バーの位置からの反射光を受光したタイミングでは高レベルの電気信号を、光検出装置４３の出力として得ることができる。このため、光検出装置４３が出力する電気信号を回路基板３により取り出して解析することにより、バーの配置を推定し、コード記号が意味する情報を読み取ることができる。
【００３６】
以上説明してきた光走査モジュール１において、特徴的な部分は主に次の４つである。
（１）光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造
（２）レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付けの手順及びその取り付け構造
（３）振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置
（４）レンズ２２の機能及び構造
そこで、これらの点について、より詳細な図面を用いつつ順次説明する。
【００３７】
〔光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造：図４乃至図６〕
まず、光検出装置４３の構造及びその回路基板３への取り付け構造について説明する。
図４は、光検出装置４３の斜視図である。図５は、光走査モジュール１における光検出装置４３の配置を模式的に示す図である。
光検出装置４３は、図４に示すように、基板５１上に、受光素子として図５に表われるフォトダイオード（ＰＤ）５５を設け、その上を、ＰＤ５５を保護するための透明な樹脂等による被覆材５２で被覆して構成している。すなわち、ＰＤ５５は、基板５１の被覆材５２を設けた側の面に設けている。
【００３８】
また、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面と反対側の面には、ＰＤ５５が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の一対の出力電極５３，５３を設けている。ＰＤ５５とこの出力電極５３，５３との接続については、適宜公知の構成を採用すればよいので、ここではその図示及び説明は省略する。
また、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面とも出力電極５３を設けた面とも異なる、出力電極５３を設けた面と隣接する面には、出力電極５３と接するように切り欠き部５４を設け、切り欠き部５４の内部には、出力電極５３に接続する電極を設けている。
【００３９】
図４では、切り欠き部５４の内部に設けた電極には、出力電極５３と同じハッチングを付して示している。しかし、切り欠き部５４の内部に設ける電極を出力電極５３と同じ工程で形成することは必須ではないし、これらの材料が同じである必要もない。また、切り欠き部５４の内部全面に電極を設ける必要はない。
ただし、出力電極５３が複数ある場合には、切り欠き部５４及びその内部の電極は、出力電極５３毎に、対応する出力電極５３と接続するように、かつ異なる出力電極５３同士は接続しないように設ける。
また、切り欠き部５４は、基板５１の、ＰＤ５５を設けた面には達しないように設けることが好ましい。被覆材５２による被覆に悪影響を及ぼす可能性があるためである。
【００４０】
以上のような光検出装置４３を回路基板３上に搭載する場合、出力電極５３及び切り欠き部５４を、回路基板３上で出力電極５３と接続すべき接続電極であるパッド電極３ａと図４に示すように位置合わせして配置し、出力電極５３とパッド電極３ａとをハンダ５６により接続する。
このとき、切り欠き部５４の内部にもハンダ５６を充填することにより、切り欠き部５４の内部に設けた電極を介して、出力電極５３とパッド電極３ａとの間の接続を、容易かつ信頼性よく確保することができる。
【００４１】
図５に示す例では、ハンダ５６を、切り欠き部５４だけでなく出力電極５３もほぼ覆うように設けているが、これは、出力電極５３とパッド電極３ａとの接続面積増加と、光検出装置４３と回路基板３との間の接着力の強化を意図したものである。しかし、ハンダの使用量を低減したい場合には、切り欠き部５４の内部にハンダを充填するだけでも接続は可能である。
【００４２】
以上のような光検出装置４３及び回路基板３への取り付け構造を用いることにより、小型の光検出装置を、その受光面が回路基板３に垂直になるように、容易に取り付けることができる。従って、図５に示すように、外部から入射し、光検出装置４３のＰＤ５５に入射させるための最初の光学部材である振動ミラー３１により反射された反射光を、（図５では省略した受光レンズ４１及びフィルタ４２を介して）回路基板３のパッド電極３ａを設けた面と平行な光路で、光検出装置４３の受光面に入射させることができる。
【００４３】
また、光検出装置４３のように、基板５１の背面に出力電極５３を設けた光検出装置は、基板５１に複数のＰＤ５５を設けて被覆材５２で覆い、さらに出力電極５３も設けた後で、個別の光検出装置４３に切り離すことにより、安価かつ小型のものを量産することができる。切り欠き部５４についても、基板を切り離す前に穴を開け、内部を電極材料でメッキすることにより形成することができる。
【００４４】
なお、基板５１の背面に出力電極５３を設けた光検出装置は従来から表面実装タイプの装置として知られていたが、このタイプの装置では、出力電極を回路基板上の接続電極と対向させて回路基板に搭載することが前提となっていた。
図６に、このような従来の表面実装タイプの光検出装置２４３の配置を示す。
図６に示すように、従来の光検出装置２４３の場合、受光部は回路基板２０３の接続電極を設ける面と平行にならざるを得ず、この面と平行に反射光の光路を設定するとすると、反射光を受光部に入射させるためには、途中に反射ミラー２５０を設けて光路の向きを変える必要があった。
【００４５】
このため、部品点数が増加すると共に、回路基板２０３と垂直な向きにある程度の光路長を確保する必要があり、モジュール筐体２０２を含む光走査モジュールの厚さ（回路基板と垂直な向きのサイズ）を薄くすることが難しかった。
また、従来から、受光部を回路基板と垂直に配置できるようにした光検出装置も知られていたが、これは、電極をリード線により形成したものであり、部品点数や製造工程の問題により、小型化は、上記の光検出装置２４３の場合よりも難しかった。
【００４６】
これに対し、図４及び図５に示した構造であれば、光検出装置４３自体のサイズの小型化も容易であり、さらに、回路基板３のパッド電極３ａを設けた面と平行な光路で、光検出装置４３の受光面に入射させることができるので、この点でも光走査モジュール１の厚さを薄くすることができる。従って、この構造は、光走査モジュール１の小型化に極めて有用であると言える。
【００４７】
なお、図４に示した例では、光検出装置４３を天地を気にせず回路基板３に搭載できるよう、出力電極と接する２つの面に切り欠き部５４を設けたが、切り欠き部５４は、少なくとも１つの面に設ければ足りる。また、図４に示した例では、光検出装置４３は直方体状であったが、これに限られることはない。切り欠き部５４を設けた面と、ＰＤ５５を設けた面（受光面）とが略垂直であれば、回路基板３上に搭載した状態で、受光面を、回路基板の接続電極を設けた面と略垂直に配置することができ、上述した効果を得られる。
【００４８】
〔レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付け：図７乃至図１０Ｂ〕
まず、レーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付けの手順及びその取り付け構造について説明する。
図７は、レーザ光源ユニット１０の斜視図、図８Ａ乃至図８Ｄは、クリップ１５を用いてレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２へ固定する手順の説明図、図９はレーザ光源ユニット１０を台座６０に固定した状態の平面図、図１０Ａ及び図１０Ｂはレーザ光源ユニット１０が固定されたモジュール筐体２へ回路基板３を取り付ける手順の説明図である。なお、図８Ａ乃至図８Ｄにおいて、レーザ光源ユニット１０については断面線は省略した。
【００４９】
図３の説明でも述べたが、レーザ光源ユニット１０は、図７に示すように、一端部付近に半導体レーザ体１１を、側面にはフランジ状の１対の突起部１２，１２を、半導体レーザ体１１と反対側の端部に４本の端子１３を、それぞれ備える。端子１３は、光走査モジュール１を構成した状態では回路基板３を突き抜けて上方へ突出するよう、屈曲した構造となっている。このことにより、レーザ光源ユニット１０を搭載するためにその後方に必要なスペースを低減している。
【００５０】
また、図示の都合上断面線は省略したが、図８Ａ〜図８Ｄには、図３において２つのクリップ１５，１５の中央付近を結ぶ線の位置における、図３の下側から見た断面図により、クリップ１５，１５を用いてレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２へ固定する手順を示している。従って、図８Ａ〜図８Ｄにおいて、図の奥側から手前側に向けてレーザ光が出力され、この向きが、ミラー２１によって偏向されてレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きとなる。
【００５１】
図８Ａからわかるように、モジュール筐体２には、台座６０が形成されており、この上にレーザ光源ユニット１０を配置する。また、台座６０には、中央に溝６１が、両端部に一対の突起部６２，６２が形成されている。
そして、レーザ光源ユニット１０を台座６０に配置する場合には、図で上側からレーザ光源ユニット１０をモジュール筐体２に挿入し、図８Ｂに示すように、レーザ光源ユニット１０の突起部１２より下側の（回路基板３と反対側に位置する）部分１４が、台座６０の溝６１に嵌るようにする。符号１４で示す箇所の幅は、溝６１と概ね同じ幅とし、レーザ光源ユニット１０が、台座６０の上で、溝６１と平行な向き、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにのみ移動できるようにしている。
【００５２】
また、レーザ光源ユニット１０を台座６０上に配置した状態では、レーザ光源ユニット１０の突起部１２，１２と、台座６０の突起部６２，６２とは、互いに平面で接する状態となっている。
そして、この状態で、第１の固定手段である弾性を有するクリップ１５，１５を、図８Ｂで左右から、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路に垂直な向きから挿入し、治具７０，７０により、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように下方及び側方から押圧することにより、図８Ｄに示すように、クリップ１５，１５で、レーザ光源ユニット１０の突起部１２，１２と、台座６０の突起部６２，６２とを挟み込んでこれらが分離しないように固定することができる。この固定を行う段階では、レーザ光源ユニット１０の、レンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きの位置は、さほど気にする必要はない。
【００５３】
図９は、この状態でのレーザ光源ユニット１０の取り付け位置を示す平面図である。
なお、図８Ａ乃至図８Ｄで左側のクリップ１５は、モジュール筐体２の側面に設けたスリット５を通して挿入することができ、図で右側のクリップ１５は、モジュール筐体２の底面に設けた空隙９（図３参照）から挿入することができる。
【００５４】
また、クリップ１５によりレーザ光源ユニット１０を台座６０に固定した状態では、レーザ光源ユニット１０は、図８Ｄで左右方向及び上下方向には移動しない。しかし、図で奥から手前、又は手前から奥の方向については、この移動を規制する部材がない。従って、突起部１２，１２と突起部６２，６２とがクリップ１５，１５により押さえつけられることによる摩擦力に抗する程度の力を加えることにより、レーザ光源ユニット１０に、台座６０の上を、図で奥から手前、又は手前から奥の方向に移動させることができる。
そこで、この状態で、レーザ光源ユニット１０を移動させることにより、半導体レーザ体１１からレンズ２２までの光路長を調整し、半導体レーザ体１１をレンズ２２の焦点付近に配置して、レンズ２２により適正なサイズのビームスポットが得られるようにすることができる。
【００５５】
なお、突起部１２，１２と、突起部６２，６２は、その長手方向、すなわちレンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにおいて幅を略一定にしておけば、レーザ光源ユニット１０を、台座６０の上を滑らせて移動させても、突起部によりクリップ１５，１５が外側に押し出されて外れたり、クリップ１５，１５が挟み込む突起部の幅が狭くなって固定力が弱まったりすることはない。
【００５６】
また、モジュール筐体２に振動ミラー３１を装着する前に、レーザ光源ユニット１０の配置を行えば、振動ミラー３１の位置に焦点調節用ミラー（図示せず）を挿入して、レンズ２２及びアパーチャ２３を通して射出されるレーザビームを反射させて外部へ導き、レーザビーム測定器（図示せず）を用いて、そのレーザビームの直径を精密に測定しながら、レーザ光源ユニット１０を移動させてその位置決めをすることができる。焦点調節用ミラーは、調整終了後に取り外せばよい。
【００５７】
以上による調整の終了後、第２の固定手段である接着剤１６，１６により、クリップ１５，１５と、レーザ光源ユニット１０側の突起部１２，１２及び台座６０側の突起部６２，６２とをそれぞれ固定し、レーザ光源ユニット１０が、他の向きだけでなく、レンズ２２の光軸を通るビームの光路の向きにも移動しないようにする（この接着剤１６，１６は、図３では図示を省略している）。
【００５８】
また、接着剤による固定を行い、モジュール筐体２に、振動ミラー３１等も含めて必要な部品を全て取り付けた後で、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、回路基板３を、図１に示したネジ４，４によりモジュール筐体２に組み付ける（図１０Ａ及び図１０Ｂは、図９の１０−１０線にの位置での各部の断面を示している）。このとき、レーザ光源ユニット１０の端子１３には、回路基板３に設けた貫通孔７を貫通させる。そして、ハンダ１７により、端子１３を回路基板３上の図示しない電極と接続すると共に、貫通孔７を埋める。
【００５９】
なお、モジュール筐体２の製造誤差等により、位置調整後のレーザ光源ユニット１０の位置には、個体によるばらつきが発生する。従って、レーザ光源ユニット１０の位置が多少ずれても端子１３に貫通孔７を貫通させられるよう、貫通孔７の径は、端子１３の断面より若干大きくしておくとよい。
また、回路基板３には、モジュール筐体２に組み付けた状態でレーザ光源ユニット１０の真上に位置する箇所に、光検出装置４３が出力するアナログ電気信号をデジタルデータに変換するためのアナログＬＳＩ６３を設けることにより、スペースの有効活用を図っている。
【００６０】
以上説明してきたレーザ光源ユニット１０のモジュール筐体２への取り付け方法及び取り付け構造によれば、レーザ光源ユニット１０を、クリップ１５，１５により台座６０に固定した状態で、レンズ２２へ近づける方向へも、レンズ２２から遠ざける方向へも、同じように移動させることができる。
従って、特許文献２に記載のように、鏡筒穴に対して発光ユニットを圧入して光源の位置合わせを行う場合に比べ、調整が容易であり、また正確な調整も可能である。
【００６１】
すなわち、圧入の場合、一度押し込んで光源をコリメートレンズに近づけてしまうと、その後レンズから離す方向への調整ができない。従って、押し込み操作を、目標点を通り過ぎないように注意深く行う必要があるし、安全を考慮して目標点の若干手前で調整をやめざるを得ないこともある。
しかし、図７乃至図１０Ｂを用いて上述した構成及び手順であれば、レーザ光源ユニット１０をレンズ２２へ近づけ過ぎた場合でも再度遠ざける調整を容易に行うことができるため、行き過ぎを恐れることなくレーザ光源ユニット１０を調整できると共に、目標点からの誤差が十分小さくなるまで繰り返し調整することも可能である。
【００６２】
また、構造が複雑化することもなく、全体のサイズを小型化したとしても、部品を安価かつ精密に製造することもできる。
また、台座６０に、レーザ光源ユニット１０を嵌める溝６１を設けたことにより、調整時にレーザ光源ユニット１０が、調整に不要な、レンズ２２の光軸を通る光路と異なる向きに移動してしまうことを容易に防止できる。
【００６３】
また、突起部１２，１２と、突起部６２，６２とを設けたことにより、図８Ａ〜図８Ｄに示したように治具により簡単にクリップ１５，１５を挿入できるため、固定工程を簡単に行うことができる。
さらに、台座６０をモジュール筐体２の端部に設ければ、少なくとも１つは、モジュール筐体２の側面にクリップ１５を挿入するための空隙を設けることができ、底面にその空隙を設ける場合に比べ、設計上の制約を低減することができる。
【００６４】
〔振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置：図１１及び図１２〕
次に、振動ミラー保持部材３２の軸受け３３と支持軸３４の配置について説明する。
図１１は、光走査モジュール１の、コイル３６から支持軸３４及び振動ミラー保持部材３２に至る部分の断面を模式的に示す図である。図１２は、比較例におけるこれと対応する断面を示す図である。ただし、これらの図においては、図示の都合上、モジュール筐体の断面については、支持軸３４，２３４の固定部付近のみ示している。
【００６５】
光走査モジュール１においては、図１１に示すように、回路基板３の、支持軸３４と対応する位置に開口部８０を設け、この開口部８０に、支持軸３４及び軸受け３３の一端を貫通させる構造としている。また、支持軸３４の他端は、モジュール筐体２に固定している。
このような構造を採用したことにより、光走査モジュール１の厚さ（支持軸３４の長手方向のサイズ）に制約されることなく、軸受け３３のサイズを決定することができる。
【００６６】
図１２に示す比較例のように、支持軸２３４及び軸受け２３３を光走査モジュールの内部に収める場合、光走査モジュールの厚さが薄くなった場合に、軸受け部の長さを十分に取ることができず、軸受け２３３と支持軸２３４との位置関係がずれて、振動ミラー保持部材２３２の、支持軸２３４を中心とする回転がゆらぎ易くなる（振動ミラー保持部材２３２の回転軸が支持軸２３４からずれ易くなる）危険がある。
【００６７】
しかし、図１１に示した構造であれば、このような問題はなく、光走査モジュール１の厚さが薄い場合でも、振動ミラー保持部材３２を、支持軸３４を中心として安定して回転させることができる。従って、軸受け部のサイズの制約に捕らわれず、光走査モジュール１を小型化することができる。
【００６８】
なお、光走査モジュール１においては、図１１に示すように、回路基板３の、モジュール筐体２と反対側の面に、開口部８０から突出した支持軸３４及び軸受け３３を覆うように、カバー３８を設けている。このカバー３８は、ハンダ３９により回路基板３に固定されている。
このようなカバー３８を設けることにより、振動ミラー保持部材３２の軸受け部への異物や湿気の侵入を防止することができる。軸受け部に異物や湿気が侵入すると、支持軸３４と軸受け３３との間の滑らかな回転を阻害するため、カバー３８によりこれを防止することは有用である。しかし、カバー３８は必須ではない。また、回路基板３への固定も、接着剤、ネジ等の固定具、あるいは回路基板３への嵌め込みなど、任意の固定手段により行うことができる。
【００６９】
また、図１１に示した例では、回路基板３に開口部８０を設けたが、支持軸３４を固定位置と反対側に延ばした場合にぶつかる面に開口部を設ければよく、それが回路基板であることは必須ではない。
また、開口部８０を貫通させる軸受け３３は、任意の厚さに構成してよい。すなわち、軸受け機能を果たすために最小限の肉厚とする必要はない。そして、開口部８０の径を、そこを貫通する軸受け３３の径とほぼ同じでわずかに大きい径とすれば、万一振動ミラー保持部材３２の回転軸が支持軸３４からずれた場合でも開口部８０によって軸受け３３を含む振動ミラー保持部材３２を支え、ずれの拡大を防止することができる。
【００７０】
〔レンズ２２の機能及び構造：図１３乃至図１７〕
次に、レンズ２２の機能及び構造について説明する。
図１３Ａ及びＢは、レンズ２２が有するパワーについて説明するための図、図１４はレンズ２２を通過したレーザ光が形成するスポットの形状を示す図、図１５はレンズ２２の形状を示す図、図１６Ａ及び図１６Ｂはそれぞれ比較例におけるレンズのパワーについて説明するための図１３Ａ及び図１３Ｂと対応する図、図１７はレンズ２２の製造方法について説明するための図である。
【００７１】
光走査モジュール１を、バーコードや二次元バーコードのようなバー状のモジュールを配置したコード記号の読み取りに用いる場合、コード記号をスキャンするビーム光のスポットは、真円より、コード記号の長手方向と長軸の合った楕円であることが好ましい。バーの汚れや擦れの影響を低減できるためである。
そこで、光走査モジュール１においては、前述したように、楕円のスポットを得られるよう、レンズ２２として、コリメートレンズと、互いに直交するＸ方向とＹ方向の一方のみについてパワーを有するシリンダレンズとの両方のパワーを持つレンズを用いている（Ｘ軸もＹ軸も、光軸に垂直な軸である）。
【００７２】
より具体的な形状として、図１３Ａ及び図１３Ｂに、レンズ２２の、光軸及びＸ軸を含む平面での断面と、光軸及びＹ軸を含む平面での断面の形状を、それぞれ示す。
この図からわかるように、レンズ２２は、その一方の面２２ａを、Ｘ軸方向の断面が平面で、Ｙ軸方向の断面は凹面の形状としてシリンダレンズのパワーを持たせ、他方の面２２ｂを、Ｘ軸方向の断面とＹ軸方向の断面が双方凸面となるようにしてコリメートレンズのパワーを持たせている。
【００７３】
そして、適切な位置に配置されたレーザ光源ユニット１０の半導体レーザ体１１から出射され、このレンズ２２を通ったレーザ光は、図１４に示すように、Ｙ軸方向が長軸となる楕円形のビームスポットを形成する。そしてその後、アパーチャ２３により端部のビームスポットプロファイルが安定しない部分がカットされ、振動ミラー３１により反射されて外部へ射出される。
【００７４】
ここで、レンズ２２は、図１５に示すように、アパーチャ２３の開口部２３ａと同形状の長方形状とし、そのサイズを、開口部２３ａより若干大きいサイズとしている。このサイズとしたのは、レンズ２２を通過したレーザビームが、開口部２３ａより大きいサイズでアパーチャ２３に到達するようにするためである。従って、ビームが拡がりを有するＹ軸方向については、開口部２３ａより小さいサイズとすることも可能である。
【００７５】
レンズ２２を通過したレーザビームの端部は開口部２３ａを通過せずにアパーチャ２３によりカットされるため、レンズ２２のサイズはこの程度あれば走査ビームの品質には影響しない。一方、レンズは製造時には通常はまず円形で製造されるが、開口部２３ａの長辺に合わせた径のレンズを用いると、レンズを配置するために、短辺方向にも同じだけの幅が必要となり、スペースの無駄が生じる。
従って、開口部２３ａと同形状のレンズ２２を用いることにより、このスペースの無駄を低減し、光走査モジュール１に貢献できる。
【００７６】
また、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す比較例のようにコリメートレンズ２２２とシリンドリカルレンズ２２３を設ける場合より、レンズ２２のように１枚のレンズでこれらを合わせたパワーを実現する方が、レンズの枚数低減により配置スペースを削減することができる。
なお、レンズ２２の形状を開口部２３ａに合わせるためには、初めから長方形状のレンズを製造してもよい。例えば、図１７に示すように、多数のレンズを組み合わせた形状にモールド成形したレンズ板を個別のレンズのサイズにカットすることにより、長方形状のレンズを安価に製造することができる。
【００７７】
また、レンズ２２は、向きによってパワーが異なるため、モジュール筐体２に装着する際、正しい向きで装着しなければならない。この点、点対称である円形であると正しい向きを容易に把握することができないが、長方形であれば、Ｘ軸とＹ軸をそれぞれ短辺と長辺に合わせてカットすることにより、装着時に容易に向きを合わせることができ、工数削減に寄与することができる。
【００７８】
〔光学的情報読取装置の実施形態：図１８〕
次に、以上説明してきた光走査モジュール１を備えた光学的情報読取装置の実施形態について説明する。
図１８は、その光学的情報読取装置の実施形態であるコードスキャナ１００の構成を示すブロック図である。
【００７９】
このコードスキャナ１００は、光反射率が周囲と異なるモジュールである白バー及び黒バーが配列されたコード記号であるバーコードを読み取る装置である。そして、図１８に示すように、光走査モジュール１と、デコード部１２０とを備える。
このうち光走査モジュール１は、図１乃至図１７を用いて説明してきた光走査モジュールである。光走査手段２５は、レーザ光源ユニット１０から振動ミラー３１までの、走査ビームを出力する光学系を示す。光検出装置４３は、図３等に示した光検出装置４３である。
【００８０】
そして、光走査手段２５が出力するビームが読取対象物上に形成されたバーコードＢにより反射された反射光の強度に応じた電気信号を、光検出装置４３が出力電極５３を介して回路基板３上のパッド電極３ａに出力すると、その信号は回路基板３上のアナログＬＳＩ６３に入力される。
【００８１】
このアナログＬＳＩ６３は、図１８に示す通り、ＩＶ変換部１１１，プリアンプ１１２，フィルタ処理部１１３，二値化回路１１４を有し、光検出装置４３が出力する電気信号を処理し、バーコード記号のデコードに供するパルス列を出力する回路である。
より具体的には、まずＩＶ変換部１１１が、光検出装置４３のフォトダイオードから出力される電流信号を電圧信号に変換する。次にプリアンプ１１２が、ＩＶ変換部１１１によって変換された電圧信号を増幅する。このＩＶ変換部１１１とプリアンプ１１２とによって、電流信号を電圧信号に変換して増幅する増幅部を構成している。
【００８２】
その後、プリアンプ１１２から出力された信号に対してフィルタ処理部１１３でノイズ除去処理を行い、二値化回路１１４に入力する。二値化回路１１４は、低域通過（ローパス）フィルタやロジック回路で構成され、バーコード記号のバーの並びに対応した、白バー部と黒バー部の位置を示すパルス列を出力する。
このパルス列を、デコード部１２０に入力することにより、白バーと黒バーの配列の情報を取得し、その配列の意味する情報に変換することができる。
コードスキャナ１００が、デコード部１２０が取得した情報をパーソナルコンピュータやハンディターミナル等の外部の情報処理装置に出力する手段を有していてもよい。また、デコード部１２０がコードスキャナ１００の外部に存在してもよい。
【００８３】
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成や、読取対象のコード記号の種類等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
また、この発明の光学的情報読取装置は、据え置き型の装置としても、手持ち型の装置としても、構成することができる。また、光走査モジュール１をはじめとするこの発明の光学装置は、光学的情報読取装置に適用すると好適なものであるが、他の装置に適用することを妨げられることはない。光検出装置や光源固定方法についても同様である。
【００８４】
また、以上述べてきた構成及び変形例は、矛盾しない範囲で個別に適用したり適宜組み合わせて適用したりすることも可能である。特に、（１）〜（４）として列挙した特徴は、個別に適用したとしても、十分にその効果を発揮することができる。一部の特徴のみを適用する場合、（１）〜（４）として列挙した特徴を適用しない箇所については、比較例や従来例として説明した構成を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明による光検出装置又は光学装置を用いることにより、対象物を光ビームにより走査すると共にその反射光の検出を行うモジュールを、小型化することができる。また、この発明の光学的情報読取装置によれば、上記のような光検出装置又は光学装置を利用して、装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１…光走査モジュール、２…モジュール筐体、３…回路基板、４…ネジ、５…スリット、６…開口部、７…貫通孔、８…スリット、９…空隙、１０…レーザ光源ユニット、１１…半導体レーザ体、１２…突起部、１３…端子、１５…クリップ、２１…ミラー、２２…レンズ、２３…アパーチャ、３１…振動ミラー、３２…振動ミラー保持部材、３３…軸受け、３４…支持軸、３５…可動磁石、３６…コイル、３７…ヨーク、３８…カバー、３９…ハンダ、４１…受光レンズ、４２…フィルタ、４３…光検出装置、５１…基板、５２…被覆材、５３…出力電極、５４…切り欠き部、５５…ＰＤ、６０…台座、６１…溝、６２…突起部、６３…アナログＬＳＩ、７０…治具、８０…開口部、１００…コードスキャナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１面に受光素子を設け、該基板の前記第１面と反対側の第２面に前記受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極を設けた光検出装置であって、
前記基板の、前記第１面とも前記第２面とも異なる第３面に、前記第２面に設けた前記出力電極に接するように切り欠き部を設け、
該切り欠き部の内面に、前記出力電極に接続する電極を設けたことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記第３面は、前記第１面と略垂直な面であることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
接続電極を設けた回路基板を有し、
請求項１又は２に記載の光検出装置が、前記切り欠き部が、前記出力電極と接続すべき回路基板上の接続電極と対向するように、かつ前記第１面が前記回路基板の前記接続電極を設けた面と略垂直になるように配置されており、
前記切り欠き部に充填された導電材料により、前記出力電極と前記回路基板上の接続電極とが電気的に接続されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学装置であって、
読取対象物に光を照射する照射手段と、
前記読取対象物からの反射光を、前記光検出装置の前記基板が備える受光素子に入射させるための光学部材とを有し、
前記光学部材に入射してから前記受光素子に入射するまでの前記反射光の光路が、前記回路基板の前記接続電極を設けた面と略平行であることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光学装置を備えた、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置。
【請求項１】
基板の第１面に受光素子を設け、該基板の前記第１面と反対側の第２面に前記受光素子が受光した光量に応じた電気信号を出力するための平面状の出力電極を設けた光検出装置であって、
前記基板の、前記第１面とも前記第２面とも異なる第３面に、前記第２面に設けた前記出力電極に接するように切り欠き部を設け、
該切り欠き部の内面に、前記出力電極に接続する電極を設けたことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記第３面は、前記第１面と略垂直な面であることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
接続電極を設けた回路基板を有し、
請求項１又は２に記載の光検出装置が、前記切り欠き部が、前記出力電極と接続すべき回路基板上の接続電極と対向するように、かつ前記第１面が前記回路基板の前記接続電極を設けた面と略垂直になるように配置されており、
前記切り欠き部に充填された導電材料により、前記出力電極と前記回路基板上の接続電極とが電気的に接続されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学装置であって、
読取対象物に光を照射する照射手段と、
前記読取対象物からの反射光を、前記光検出装置の前記基板が備える受光素子に入射させるための光学部材とを有し、
前記光学部材に入射してから前記受光素子に入射するまでの前記反射光の光路が、前記回路基板の前記接続電極を設けた面と略平行であることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光学装置を備えた、光反射率が周囲と異なるモジュールが配列されたコード記号により示される情報を読み取る光学的情報読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−４３８５１（Ｐ２０１２−４３８５１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１４３０（Ｐ２０１０−１８１４３０）
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（３９１０６２８７２）株式会社オプトエレクトロニクス (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【出願人】（３９１０６２８７２）株式会社オプトエレクトロニクス (70)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]