JP2001059721A - 変位測定装置 - Google Patents

変位測定装置

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JP2001059721A JP23660099A JP23660099A JP2001059721A JP 2001059721 A JP2001059721 A JP 2001059721A JP 23660099 A JP23660099 A JP 23660099A JP 23660099 A JP23660099 A JP 23660099A JP 2001059721 A JP2001059721 A JP 2001059721A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の反射率が悪いカードでもカード上のエン
ボスを正確に読み取ることができる変位測定装置を提供
することを課題とする。 【解決手段】 凸部又は凹部によってキャラクタが表面
上に形成されたカード１０７上でカード１０７の表面に
対して交差する方向に設けられた遮光板(手段)９０と、
遮光板９０の一方の側に設けられ、カード１０７へ線状
の光を照射する光照射手段１００と、遮光板９０の他方
の側に設けられ、カード１０７表面での正反射光、拡散
光のうち少なくとも一方を受ける受光手段１２０と、線
状の光の線方向と交差する方向にカード１０７、光照射
手段の１００うち少なくとも一方を搬送する搬送手段１
１０とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カードに表面上に
形成された凸部又は凹部の高さ方向の変位分布を検出す
る変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検物表面の高さ方向の変位分布を検出
する装置として図２３に示すような構成の光学式表面変
位検出装置がある。
【０００３】図において、１は線状の光を出射する線状
光源である。この線状光源１は、図２４に示すように、
光源３と、この光源３を収納し、端面に線状光源生成手
段であるスリット５が形成された円筒状のカバー７とか
ら構成されている。
【０００４】図２３に戻って、線状光源１から出射した
線状光は、走査手段としての回転ミラー９を介して、被
検物１１に照射される。被検物１１での反射光は線状の
光の線方向に対して複数個に分割されたPSD(半導体位置
検出素子)アレイ１３に入射し、被検物１１表面の変位
分布が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、図２５に示すよ
うな構成のカード２１が普及されている。２３は磁気情
報が記録された磁気ストライプ、２５は凸部又は凹部に
よって形成されたキャラクタ列(図２５においては、123
45678910、コニカタロウ、H11.5.21)を示す。
【０００６】上記構成の光学式表面変位検出装置を用い
て、カード２１表面の凸部又は凹部(表面の高さ方向の
変位)を読む場合、カード２１に印刷等が施され、カー
ド２１の表面の光の反射率が低くなっていると、凸部又
は凹部が正確に読めない問題点がある。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、光の反射率が悪いカードでもカード
上の凸部又は凹部を正確に読み取ることができる変位測
定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、凸部又は凹部によってキャラクタが
表面上に形成されたカード上で前記カードの表面に対し
て交差する方向に設けられた遮光手段と、該遮光手段の
一方の側に設けられ、前記カードへ線状の光を照射する
光照射手段と、前記遮光手段の他方の側に設けられ、前
記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも一
方を受ける受光手段と、前記線状の光の線方向と交差す
る方向に前記カード、前記光照射手段のうち少なくとも
一方を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする変
位測定装置である。
【０００９】凹部によりキャラクタが形成されている場
合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位
置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比
べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多
くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が
変わって受光手段に至る。
【００１０】よって、光の反射率の悪いカードでも平面
部と凹部との判別が容易になる。又、凸部によりキャラ
クタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカード
の凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反
射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮
光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心
の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【００１１】よって、光の反射率の悪いカードでも平面
部と凹部との判別が容易になる。請求項２記載の発明
は、請求項１記載の光照射手段は、シリンドリカルレン
ズを有し、直線状の１つの光を前記カードに照射するこ
とを特徴とする変位測定装置である。
【００１２】シリンドリカルレンズを用いることで、コ
ストダウンがはかれる。請求項３記載の発明は、請求項
１記載の発明の光照射手段は、マイクロレンズアレイを
有し、略直線上に並んだ複数のスポット光を前記カード
に照射することを特徴とする変位測定装置である。
【００１３】光源に大きな強度分布があった場合、一つ
一つのスポット光の強度をレンズ面積等で個別に調整で
き、均一なスポット光を照射できる。又、マイクロレン
ズアレイを用いることで、カードの平面部か凸部又は凹
部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径に
よって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明のカードは、平面部と、凹部とか
らなり、前記平面部で反射した光は前記遮光手段で遮ら
れ、前記凹部で反射した光が前記受光手段に向かうよう
に前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴
とする変位測定装置である。
【００１５】平面部で反射した正反射光は前記遮光手段
で遮られ、前記凹部で反射した正反射光が前記受光手段
に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設し
たこにより、正反射光が来たなら凹部、そうでないなら
平面部とできるので、平面部と凹部との判別が容易とな
る。
【００１６】請求項５記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明の前記カードは、平面部と、凹部
とからなり、前記平面部での拡散光は前記遮光手段で遮
られ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かう
ように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを
特徴とする変位測定装置である。
【００１７】平面部での拡散光は前記遮光手段で遮ら
れ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かうよ
うに前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこによ
り、拡散光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とで
き、平面部と凹部との判別が容易となる。
【００１８】又、正反射光に比べて拡散光は一様にある
立体角で広がる。よって、受光手段の位置の自由度が大
きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は
凸部との判別が可能となる。
【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明の前記光照射手段からの線状の光
の幅は、前記凸部又は凹部の幅より小さいことを特徴と
する変位測定装置である。
【００２０】光照射手段からの線状の光の幅を凸部又は
凹部の幅(好ましくは最小幅)より小さくしたことによ
り、線状の光が凸部又は凹部に当たっていて、平面部に
は当っていない状況をつくり得る。
【００２１】よって、凸部又は凹部であるか、平面部で
あるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向
上する。請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいず
れかに記載の発明の前記受光手段は、前記線状の光の線
方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(m
は1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向に
n(nは2以上の整数)個配設されたPSDアレイのいずれかで
あることを特徴とする変位測定装置である。
【００２２】受光手段は、前記線状の光の線方向にn(n
は2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の
整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn個配設さ
れたPSDアレイのいずれかを用いることで、受光光の強
度のみならず、受光光の明るさの中心の位置情報を得る
ことができ、平面部と、凹部又は凸部との読取精度が向
上する。
【００２３】請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の
いずれかに記載の発明の前記遮光手段は前記カードの表
面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表
面に当接されることを特徴とする変位測定装置である。
【００２４】遮光手段は前記カードの表面と略交差する
方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接される
ことにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いIC
チップが設けられても、遮光手段はカード表面に追従し
て移動し、遮光を行なうので、平面部と凹部又は凸部と
の読取精度が向上する。
【００２５】請求項９記載の発明は、請求項１乃至７の
いずれかに記載の発明の前記遮光手段は、前記カードと
対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成する
ように前記カード以外の部分に当接される当接部を有す
ることを特徴とする変位測定装置である。
【００２６】前記カードと対向する端面と前記カード表
面との間に隙間を形成するようにカード以外の部分に当
接される当接部を有することにより、カードがたわんだ
り、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手
段はカードと干渉することがなくなり、平面部と凹部又
は凸部との読み取りを行なうことができる。
【００２７】請求項１０記載の発明は、凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカードに対して
線状の光を照射する光照射手段と、前記カード表面での
正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光手
段と、前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カー
ド、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬
送手段と、を有し、前記受光手段は、受光面が二分割さ
れたPDアレイを有し、カードの平面部からの光が二分割
受光面の一方の受光面を照射し、凸部又は凹部からの光
が二分割受光面の両方を照射するように設けたことを特
徴とする変位測定装置である。
【００２８】カードの平面部からの光が二分割受光面の
一方の受光面を照射し、凸部又は凹部からの光が二分割
受光面の両方を照射するように、逆に、カードの平面部
からの光が二分割受光面の両方の受光面を照射し、凸部
又は凹部からの光が二分割受光面の一方の受光面を照射
するようにすれば、二分割された受光面の出力をそれぞ
れA,Bとし、(A-B)/(A+B)の値をとることで、光の強弱に
関係しない信号が得られ、カードの表面の光の反射率が
低くなっていても、凸部又は凹部を正確に読める。
【００２９】又、(A-B)/(A+B)の割り算を行なう回路が
複雑で高価になる場合は、A又はBの出力が常に一定にな
るように光源にAPC(オートパワーコントール)をかけ、
(A-B)の値のみ出力する。これで、擬似的に割り算と同
じような結果を得ることができる。
【００３０】更に、受光面の分割を非対称とすれば、よ
り感度が高くなる。請求項１１記載の発明は、凸部又は
凹部によってキャラクタが表面上に形成されたカードに
対して線状の光を照射する光照射手段と、前記カード表
面での正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける
受光手段と、前記線状の光の線方向と交差する方向に前
記カード、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送
する搬送手段と、を有し、前記受光手段は、受光面が３
分割されたPDアレイを有することを特徴とする変位測定
装置である。
【００３１】カード上に印刷等で反射率の異なる2つの
部分(例えば、黒い部分と白い部分)が形成されている場
合、平面部であっても凸部又は凹部と誤判断する恐れが
あるが、３分割された受光面の出力をA,B,Cとし、((A+
C)-B)/(A+B+C)の値をとることで、凸部又は凹部の付近
で反射率が大きく変化しても、その影響を受けずに凹凸
に応じた出力がされるので、誤判断が少なくなる。
【００３２】又、((A+C)-B)/(A+B+C)の割り算を行う代
りに、(A+C)又はBの出力が一定となるように光源にAPC
(オートパワーコントール)をかける。そして、(A+C)-B
の値のみ出力する。これで、擬似的に、割り算と同じよ
うな出力結果が得られる。特に(A+C)を一定とすること
は、カード上の様々な紋様による反射率の変化を受けに
くくする。この点では請求項１０記載の発明よりはるか
に効果が高い。
【００３３】又、凹凸の激しい変化に対し、((A+C)-B)
の値のみ出力するようにしているが、これだけで凹凸の
変化により出力が大きく変化し、平面と凹凸の比較をす
ることが容易となる。
【００３４】請求項１２記載の発明は、請求項１０又は
１１記載の発明の前記光照射手段は、光源と、前記光源
から出射され、平行な光束にされた平行光束内に設けら
れ、該平行光束を二つの光束に分ける遮光板と、前記二
つの光束を前記カード上に集光するレンズとを有するこ
とを特徴とする変位測定装置である。
【００３５】カードの平面部と、凹部又は凸部とのう
ち、どちらか一方上で二つの光束が合うようにすれば、
離れた他方上では、２本の光束となる。よって、受光面
が２分割や３分割された受光素子を用いることで、凸部
又は凹部を検出できる。
【００３６】そして、平面部で集光するようにした場
合、受光面が３分割されたPDを用いることにより、カー
ド上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、黒い
部分と白い部分)が形成されても、３分割された受光面
の真中の受光面に光が集光され、誤判断がなくなる。
【００３７】尚、このような光学系は、読み取り光学系
の距離と、２つのビーム間の距離が比例するテレセント
リックな光学系がより好ましい。請求項１３記載の発明
は、請求項１１記載の発明の前記光照射手段は、平行な
光束を出射する二つの光源と、前記二つの光束を前記カ
ード上に集光する二つのレンズとを有することを特徴と
する変位測定装置である。
【００３８】カードの平面部と、凹部又は凸部のうち、
どちらか一方上で集光するようにすれば、他方上では、
２本の光束となる。よって、受光面が２分割や３分割さ
れた受光素子を用いることで、凸部又は凹部を検出でき
る。
【００３９】そして、平面部で集光するようにした場
合、受光面が３分割されたPDを用いることにより、カー
ド上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、黒い
部分と白い部分)が形成されても、３分割された受光面
の真中の受光面に光が集光され、誤判断がなくなる。
【００４０】１つの光源でテレセントリックな光学系を
実現する場合には、設計がやや難しくなるが、光源をそ
れぞれ設けたことにより、安価で精度のよいテレセント
リック的な振る舞いをする光学系を実現できる。
【００４１】請求項１４記載の発明は、凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカードに対して
線状の光を照射する光照射手段と、前記カード表面での
正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光手
段と、前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カー
ド、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬
送手段と、を有し、前記光照射手段は、マイクロレンズ
アレイを有し、略直線上に並んだスポット光を前記カー
ドに照射し、前記受光手段は、前記スポット光に対応し
たマイクロレンズアレイと、該各マイクロレンズアレイ
に対応し、受光面が同心円状に多分割されたPDとを有す
ることを特徴とする変位測定装置である。
【００４２】マイクロレンズアレイのそれぞれのレンズ
からの光束を受光面が同心円状の二分割以上のPDを用い
て、ビームサイズ法で検出することにより、受光光の変
化が大きく、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部
との判別が容易になる。
【００４３】請求項１５記載の発明は、凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカードに当接さ
れる接触型変位検出センサを有する接触手段と、前記カ
ード、前記接触手段のうち少なくとも一方を搬送する搬
送手段と、を有することを特徴とする変位測定装置であ
る。
【００４４】カードの平面部と凸部又は凹部とを直接検
出することにより、光の反射率の悪いカードでも平面部
と凹部との判別が容易になる。接触型変位検出センサと
しては、請求項１６記載の発明のように、その接触子の
位置により抵抗値が変化するものや、請求項１７記載の
発明のように、その接触子の位置により静電容量が変化
するものがある。
【００４５】請求項１８記載の発明は、凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカード上に当接
されるように設けられ、少なくとも前記キャラクタが形
成された部分には、複数の接触型変位検出センサが二次
元状に配設された接触手段を有することを特徴とする変
位測定装置である。
【００４６】カードの平面部と凸部又は凹部とを直接検
出することにより、光の反射率の悪いカードでも平面部
と凹部又は凸部との判別が容易になる。凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカード上に当接
されるように設けられ、少なくとも前記キャラクタが形
成された部分には、複数の接触型変位検出センサが二次
元状に配設された接触手段を有することにより、検出が
一度にでき、前記カード、前記接触手段のうち少なくと
も一方を搬送する搬送手段が不要となる。
【００４７】請求項１９記載の発明は、凸部又は凹部に
よってキャラクタが表面上に形成されたカードに対して
指向性を有する光を照射する光照射手段と、前記カード
の凸部又は凹部以外の平面部での正反射光を集光する集
光レンズと、前記集光レンズを介して前記カードの表面
と略共役な位置に設けられ、前記集光レンズで集光され
た正反射光が入射する受光手段とを有することを特徴と
する変位測定装置である。
【００４８】カードに対して照射された光のうち、カー
ドの凸部又は凹部以外の平面部で反射した光は集光レン
ズで集光され受光手段に向かい、凸部又は凹部で反射し
た光は、特に、エンボスで形成された凸部又は凹部のよ
うにその表面の断面形状が略円弧状である場合等平面部
の平面と異なる曲面である場合には、受光手段以外のと
ころへ向かう。
【００４９】従って、受光手段が光が受光されない場
合、あるいは受光信号が小さくなった部分をカード上の
凸部又は凹部としてその有無を判別できる。請求項２０
記載の発明は、請求項１９記載の発明の前記光照射手段
は、線状の光を照射し、前記受光手段は、アレイである
ことを特徴とする請求項１９記載の変位測定装置であ
る。
【００５０】線状の光を用い、アレイ状のPDで反射光を
受けることで、カード上の直線上の多数の箇所を同時に
測定することができる。請求項２１記載の発明は、請求
項１９又は２０記載の発明の前記集光レンズが捕える拡
散光強度に対して、前記カードの凸部又は凹部以外の平
面部での正反射光強度が大きくなるようにしたことを特
徴とする変位測定装置である。
【００５１】光をカード上に照射した場合、反射光に
は、カードの表面の法線に対して、照射した入射光と等
角に反射する正反射光と、拡散光とがある。そして、平
面部での拡散光と、凸部又は凹部での拡散光とは、理想
的にはどの方向にも同じ強度である(実際には、多少指
向性があるのが普通であり全く同じではない)ので、凸
部又は凹部での拡散光は集光レンズを介して受光手段に
入射する。一方、凸部又は凹部での正反射光は集光レン
ズからはずれ、受光手段に入射されない。
【００５２】本発明では、平面部での正反射光の強度
を、凸部又は凹部での拡散光の強度に対して大きくした
ことにより、平面部と凸部又は凹部との判別が可能とな
る。尚、それらの強度の差を大きくすることにより判別
が容易となる。
【００５３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例は、
具体的には、エンボスにより形成された凹凸のキャラク
タを有するカードの一方の面を変位測定の対象としたも
のである。
【００５４】カード本来の平面部と凹部又は凸部(カー
ドの一方の面の本来の平面部に対する凹部又は凸部)と
から形成されたキャラクタ或いは凹部又は凸部で形成さ
れたキャラクタ等として説明する。
【００５５】(1) 第１の実施の形態例(請求項１,２,６,
７に対応) 第１の実施の形態例を説明する構成図である図１を用い
て説明する。
【００５６】図において、カード１０７に対して交差す
る方向(本実施の形態例では、略直交する方向)には、遮
光手段としての遮光板９０が設けられている。遮光板９
０の一方の側に設けられた光照射手段１００は、光源と
しての半導体レーザダイオード(以下、LDという)１０１
と、LD１０１から出射したレーザ光を平行光とするコリ
メータレンズ１０３と、コリメータレンズ１０３で平行
光とされた光を一方向に集光し、カード１０７上に直線
状の光として照射するシリンドリカルレンズ１０５とか
らなっている。
【００５７】カード１０７は、搬送ベルト１０９、従動
ローラ１１１,駆動ローラ１１３とからなる搬送手段１
１０により、線状の光の線方向と交差する方向(図にお
いて矢印I方向)へ搬送されるようになっている。
【００５８】カード１０７の表面は、平面部１０７ａ
と、凹部１０７ｂによりキャラクタが形成されている。
遮光板９０の他方の側には、受光手段１２０が設けられ
ている。
【００５９】受光手段１２０は、カード１０７の表面で
の正反射光、拡散光のうちどちらか一方(本実施の形態
例では拡散光)を集光する集光レンズ１２１と、複数の
アレイ状の受光素子(本実施の形態例では、PSD)１２３
とからなっている。
【００６０】このPSD１２３の受光面１２３ａは、図２
に示すように、線状の光の線方向にN個(本実施の形態例
では5)のPSDからなっている。尚、本実施の形態例で
は、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの最小幅(t)より小
さくなるように設定した。
【００６１】一般に、読み取り対象であるエンボスによ
り形成された凹部１０７ｂの幅は0.8mm程度であり、線
状の光の幅は0.8mm以下が好ましく、0.1mm以下がさらに
好ましい。
【００６２】図１に戻って、１３０はPSD１２３の分割
された各受光面１２３ａからのアナログ信号を切り換え
る素子切換手段、１３１はPSD１１５のアナログ信号を
増幅するアンプ、１３２はアンプ１３１で増幅された各
PSD１２３の信号をサンプリングし、一時的に保存する
サンプルホールド手段である。
【００６３】１３５はサンプリングされたサンプルホー
ルド手段１３２からのアナログ信号を二値化する二値化
手段、１３７は二値化された信号と、キャラクタパター
ンテーブル１３９に記録されたデータとを参照・比較
し、キャラクタを判別するキャラクタ判定手段である。
【００６４】１４１は搬送手段１１０に設けられた光電
スイッチ１４３を用いて、カード１０７が搬送された
か、否かを検知するカード検知手段、１４５はカード検
知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動
ローラ１１３を制御するカード搬送制御手段である。
【００６５】１５１はLD駆動手段１３３,素子切換手段
１３０,キャラクタ判定手段１３７を制御する読取制御
手段、１４３は、キャラクタ判定手段１３７、カード搬
送制御手段１４５、読取制御手段１５１を制御する全体
制御手段である。
【００６６】次に、上記構成の動作を説明する。カード
１０７が搬送手段１１０上にセットされると、光電スイ
ッチ１４３が応動し、カード検知手段１４１はカード搬
送制御手段１４５にカードが１０７がセットされたこと
を知らせる。
【００６７】カード搬送制御手段１４５は、カード検知
手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ロ
ーラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印
I方向へ搬送する。
【００６８】又、全体制御手段１４３は、カード搬送制
御手段１４５が作動すると、読取制御手段１５１を介し
てLD駆動手段１３３を駆動し、LD１０１を点灯させる。
図３に示すように、カード１０７へ照射された線状の光
のうち、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光は
PSD１２３の受光面１２３ａのA′に至り、凹部１０７ｂ
で反射した光はPSD１２３の受光面１２３ａのB′に至
り、受光位置が異なる。
【００６９】従って、平面部１０７ａで反射した光と、
凹部１０７ｂで反射した光とでは、PSD１１５からの出
力が異なり、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂで
あるかが判断できる。
【００７０】尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａ
と、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説
明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、PSD１
２３の受光面１２３ａでの受光位置が異なることによ
り、判別可能である。
【００７１】素子切換手段１３０でPSD１２３の各素子
を切り換えることにより、カード１０７の表面の高さ方
向の一次元変位分布データが得られる。又、搬送手段１
１０を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送すること
により、カード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位
分布データが得られる。
【００７２】PSD１２３の各出力信号は、アンプ１３１
で増幅され、サンプルホールド手段１３２でサンプリン
グされ、一時的に保存される。サンプルホールド手段１
３２に保存されたカード１０７の表面の高さ方向の変位
分布データは二値化手段１３５により二値化され、キャ
ラクタ判定手段１３７が、二値化されたデータと、キャ
ラクタパターンテーブル１３９のデータとを比較・参照
してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成されたキャラ
クタの判定を行なう。以上が元になる光学系である。
【００７３】上記構成によれば、凹部でキャラクタが形
成されている場合、遮光手段９０の先端部をカード１０
７の表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部
１０７ｂでの正反射光、拡散光に比べて、平面部での正
反射光、拡散光は遮光手段９０でより多くカットされ、
PSD１２３に至る光束の中心角が、大きく変わり、PSD１
２３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７４】よって、光の反射率の悪いカード１０７で
も平面部と凹部との判別が容易になる。又、凸部でキャ
ラクタが形成されている場合、遮光手段９０の先端部を
カード１０７の凸部近傍に位置するように設けると、平
面部１０７ａでの正反射光、拡散光に比べて、凸部での
正反射光、拡散光は遮光手段９０より多くカットされ、
PSD１２３に至る光束の中心角が大きく変わり、PSD１２
３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７５】よって、光の反射率の悪いカード１０７で
も平面部と凸部との判別が容易になる。又、シリンドリ
カルレンズ１０５を用いることで、コストダウンがはか
れる。
【００７６】更に、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの
最小幅(t)より小さくなるように設定したことにより、
線状の光が凹部１０７ｂに当たっている場合、平面部１
０７ａにはほとんど当たらない。
【００７７】よって、凹部であるか、平面部であるかが
容易に検出でき、凹部１０７ｂの読取精度が向上する。
更に、本実施の形態例では、カード１０７上で拡散した
光で、キャラクタを判定するようにしたが、カード１０
７上での正反射光を用いても、キャラクタを判定するこ
とができる。
【００７８】又、更に、PSD１２３の代わりに、図４に
示すように、線状の光の線方向にn(図においては7)、線
方向と交差する方向にm(図においては2)分割されたPD
(フォトダイオード)１２３′でもよい。
【００７９】(2) 第２の実施の形態例(請求項３に対応) 図５を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一
部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８０】図５は図１において矢印I方向から見た図
に相当する。本実施の形態例は、シリンドリカルレンズ
の変わりに凸レンズがアレイ状に設けられたマイクロレ
ンズアレイ２０１を用いた点である。
【００８１】上記構成によれば、LD(光源)１０１に大き
な強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度
をマイクロレンズアレイ２０１の個々のレンズ面積等で
調整でき、均一なスポット光を照射できる。
【００８２】又、マイクロレンズアレイ２０１を用いる
ことで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するの
に、受光手段に到達したビームの径によって判定するビ
ームサイズ法を用いることもできる。
【００８３】(3) 第３の実施の形態例(請求項４,５に対
応) 図６を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一
部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８４】本実施の形態例では、カード１０７の平面
部１０７ａで反射した光は遮光板９０で遮られ(図６(a)
参照)、凹部１０７ｂで反射した光のみが受光手段１２
０に向かう(図６(b)参照)ように、遮光板９０をカード
１０７の表面と接するか接しないか程度のカード表面と
略同じ位置くらいに配設している。
【００８５】又、光出射手段１００による入射を充分に
小さくすることが好ましい。例えば、好ましくは45°以
下である。
【００８６】よって、受光手段１２０では、正反射光が
来たなら凹部１０７ｂ、そうでないなら平面部１０７ａ
であるので、カード１０７の平面部１０７ａと凹部１０
７ｂとの判別が容易となり、受光素子に図７に示すよう
な線状の光の線方向にn(図においては6)分割させてはい
るが、線状の光の線方向には、分割されていないアレイ
状のPD(フォトダイオード)２１０を用いることが可能と
なる。
【００８７】又、集光のためのレンズとしては、NAの小
さいものを用いることができ、又、焦点深度が深くても
よい。
【００８８】尚、上記実施の形態例では、正反射光を用
いたが、拡散光であってもよい。正反射光に比べて拡散
光は一様にある立体角で広がる。よって、拡散光を用い
た場合には、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カ
ードに反り等があっても平面部と凹部、凸部との判別が
可能となる。
【００８９】(4) 第４の実施の形態例(請求項８に対応) 図８を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一
部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９０】本実施の形態例は、遮光板９０である。遮
光板９０はガイド２５０により、カード１０７の表面と
略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの１０７
表面に自重でもって当接されるようになっている。
【００９１】この場合、遮光板９０をプラスチック製ろ
するのがカード１０７の表面とのすべりをよくする.で
好ましい。
【００９２】上記構成によれば、遮光板９０はカード１
０７の表面に当接されることにより、カード１０７がた
わんだり、カード１０７表面に薄いICチップ１０７ｃが
設けられても、遮光板９０はカード１０７表面に追従し
て移動し、遮光を行なうので、平面部１０７ａと凹部１
０７ｂとの読取精度が向上する。
【００９３】(5) 第５の実施の形態例(請求項９に対応) 図９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一
部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９４】本実施の形態例も、遮光板９０である。遮
光板９０′は、カード１０７以外の部分に当接する当接
部９０ａ′を有し、カード１０７と対向する端面９０
ｂ′とカード表面との間に隙間２６０を形成するように
した。
【００９５】上記構成によれば、遮光板９０′と、カー
ド１０７表面との間に隙間２６０を形成するようにした
ことにより、カード１０７がたわんだり、カード１０７
表面に薄いICチップ１０７ｃが設けられても、遮光板９
０はカード１０７と干渉することがなくなり、平面部１
０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部との読み取りを行なうこ
とができる。
【００９６】(6) 第６の実施の形態例(請求項１０に対
応) 図１０を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同
一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【００９７】本実施の形態例のPD２８０は、線状の光の
線方向と交差する方向に対して非対称な受光面２８０
ａ,２８０ｂからなる二分割された受光素子である。カ
ード１０７の凹部１０７ｂ又は凸部からの光が一方の受
光面２８０ａを照射し、平面部１０７ａからの光が両方
の受光面２８０ａ,２８０ｂを照射するようにし、二分
割された受光面２８０ａ,２８０ｂの出力をそれぞれA,B
とし、(A-B)/(A+B)の値をとることで、光の強弱に関係
しない信号が得られ、カード１０７の表面の光の反射率
が低くなっていても、凹部又は凸部によるキャラクタを
正確に読める。
【００９８】尚、本実施の形態例では、カード１０７の
凹部１０７ｂ又は凹部ａからの光が両方の受光面２８０
ａ,２８０ｂを照射し、平面部１０７ａからの光が一方
の受光面２８０ａを照射するようにしてもよい。
【００９９】更に、受光面の分割を非対称としたことに
より、より感度が高くなる。尚、本発明は、上記実施の
形態例に限定するものではない。例えば、図１１に示す
ように、ハーフミラー２８３を用いて、光照射手段と受
光手段との光路を一部共用する再帰光学系であってもよ
い。
【０１００】(7) 第７の実施の形態例(請求項１１に対
応) 図１２を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同
一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【０１０１】本実施の形態例のPD２９０は、(a)図に示
すように、三分割された受光面２９０ａ,２９０ｂ,２９
０ｃを有している。そして、受光面２９０ａ,２９０ｂ,
２９０ｃの出力をA,B,Cとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の値
が、例えば、所定の値より小さければ平面部、所定の値
以上であれば凹部１０７ｂ又は凸部と判断される。
【０１０２】上記構成によれば、カード１０７の平面部
１０７ａ上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例え
ば、(a),(b)図に示すような黒い部分と白い部分)が形成
されている場合、(b)図に示すような非対称な二分割のP
D２８０を用いると、(A-B)/(A+B)の値が大きくなり平面
部１０７ａであっても凸部１０７ｂ又は凹部と誤判断さ
れる可能性が生じるが、受光面が三分割されたPD２９０
を用いることにより、受光面の出力をABCとし、((A+C)-
B)/(A+B+C)の値をとることで、誤判断されにくくなる。
【０１０３】(8) 第８の実施の形態例(請求項１２に対
応) 図１３を用いて説明する。尚、第６,７の実施の形態例
と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略
する。
【０１０４】本実施の形態例では、図１１で示す再帰光
学系に、三分割のPD２９０を用い、更に、コリメータレ
ンズ１０３と、シリンドリカルレンズ１０５との間に、
平行光束を二つの光束に分ける遮光板３００を設けてい
る。
【０１０５】そして、カード１０７の平面部１０７ａ
と、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上
で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束
となるようにしている。
【０１０６】よって、受光面が２分割や３分割された受
光素子を用いることで、平面部１０７ａと、凹部１０７
ｂ又は凸部とを検出できる。特に、本実施の形態例のよ
うに、三分割のPD２９０を用いた方が、感度よく検出で
きる。
【０１０７】又、((A+C)-B)/(A+B+C)の割り算をしなく
とも、APCにより(A+C)の値が一定になるようにすること
により、感度よく平面部と凹部又は凸部とを検出でき
る。そして、カードの白黒の模様などによる影響も少な
い。
【０１０８】又、図１４に示すように、第７の実施の形
態例においては、カード１０７の凹部１０７ａ又は凸部
に反射率の異なる縞模様があった場合、PD２９０の真中
の受光面２９０ｂに光が集中する場合もあり、平面部１
０７ａと誤判断する場合も考えられる。
【０１０９】しかし、本実施の形態例では、凹部１０７
ａ又は凸部で反射した光は、二本の光束となるので、受
光面２９０ａ及び２９０ｃに入射し、凹部１０７ａ又は
凸部と判断できる。
【０１１０】又、本実施の形態例の光学系は、読み取り
光学系の距離と、受光光の二つのビーム間の距離が比例
するようなテレセントリックな光学系が好ましい。 (9) 第９の実施の形態例(請求項１３に対応) 図１５を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同
一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【０１１１】本実施の形態例では、光照射手段を二つ設
けている。すなわち、LD１０１、コリメータレンズ１０
３、シリンドリカルレンズ１０５からなる光照射手段
と、LD１０１′、コリメータレンズ１０３′、シリンド
リカルレンズ１０５′からなる光照射手段である。
【０１１２】そして、カード１０７の平面部１０７ａ
と、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上
で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束
となるようにしている。
【０１１３】よって、第８の実施の形態例と同様に、受
光面が２分割や３分割された受光素子を用いることで、
平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とを検出でき
る。
【０１１４】又、第８の実施の形態例のように、１つの
光源でテレセントリックな光学系を実現するためには、
コストが高くなるが、本実施の形態例では、光源である
LD１０１,１０１′をそれぞれ設けたことにより、安価
で精度のよいテレセントリックな光学系と似た振る舞い
をする光学系を実現できる。
【０１１５】(10) 第１０の実施の形態例(請求項１４に
対応) 図１６を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同
一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【０１１６】図１６(a)に示すように、コリメータレン
ズ１０３で平行光束とされ、ハーフミラー２８３を透過
した光は、マイクロレンズアレイ３１１により、カード
１０７上に略直線上に並んだスポット光を照射する。
【０１１７】カード１０７上で反射した光は、マイクロ
レンズアレイ３１１を介してハーフミラー２８３で反射
し、マイクロレンズアレイ３１３で集光され、PD３１５
上に入射する。
【０１１８】本実施の形態例のPD３１５は、図１６(b)
に示すように、受光面３１５ａ,３１５ｂが同心円状に
分割された二分割PDである。そして、PD３１５の受光面
３１５ａ,３１５ｂの出力をビームサイズ法（(A-B)/(A+
B))で検出している。
【０１１９】上記構成によれば、ビームサイズ法で検出
することにより、受光光の変化が大きく、光の反射率の
悪いカードでもカード１０７の平面部１０７ａと凹部１
０７ｂ又は凸部との判別が容易になる。
【０１２０】(11) 第１１の実施の形態例(請求項１５,
１６,１７に対応) 図１７,図１８を用いて説明する。尚、第1の実施の形態
例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省
略する。
【０１２１】４００はカードに接するように設けられ、
略直線状に配設された複数の接触型変位検出センサ４０
１を有する接触手段である。尚、接触型変位検出センサ
４０１の配設方向は、搬送手段１１０によるカード１０
７の搬送方向と交差する方向である。
【０１２２】本実施の形態例の接触型変位検出センサ
は、図１８(a)に示すように、アーム４１７は中央部の
シャフト４１１によって回転可能に支持され、一方の端
部にはカード１０７上を転動するローラ４１３が、他方
の端部には、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａ
が当接可能となっている。
【０１２３】図１７に戻って、カード１０７が搬送手段
１１０上にセットされると、光電スイッチ１４３が応動
し、カード検知手段１４１はカード搬送制御手段１４５
にカードが１０７がセットされたことを知らせる。
【０１２４】カード搬送制御手段１４５は、カード検知
手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ロ
ーラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印
I方向へ搬送する。
【０１２５】カード１０７が矢印I方向に搬送される
と、図１８(a)から理解されるように接触手段４００の
接触型変位検出センサ４０１がカード１０７上に当接す
る。カード１０７の凹部１０７ｂ内にローラ４１３が落
ち込むと、アーム４１７がシャフト４１１を中心として
回転し、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａを押
す。
【０１２６】よって、ローラ４１３がカードの平面部１
０７ａ上にあるときと、凹部１０７ｂにあるときとで
は、接触子４１５ａの位置によって抵抗値が変化し、そ
の抵抗値に応じてポジションセンサ４１５の出力が異な
り、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂであるかが
判断できる。
【０１２７】尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａ
と、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説
明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、ポジシ
ョンセンサ４１５の出力が異なることにより、判別可能
である。
【０１２８】各ポジションセンサ４１５の出力を取り込
むことにより、カード１０７の表面の高さ方向の一次元
変位分布データが得られる。又、搬送手段１１０を用い
て矢印I方向へカード１０７を搬送することにより、カ
ード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位分布データ
が得られる。
【０１２９】ポジションセンサ４１５の各出力信号は、
アンプ１３１で増幅され、サンプルホールド手段１３２
でサンプリングされ、一時的に保存される。サンプルホ
ールド手段１３２に保存されたカード１０７の表面の高
さ方向の変位分布データは二値化手段１３５により二値
化され、キャラクタ判定手段１３７が、二値化されたデ
ータと、キャラクタパターンテーブル１３９のデータと
を比較・参照してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成
されたキャラクタの判定を行なう。
【０１３０】上記構成によれば、カード１０７の平面部
１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部とを直接機械的に検出
することにより、光を利用した検出のように反射率の良
し悪しいといった要因によらず、平面部と凹部又は凸部
との判別が容易になる。
【０１３１】又、反り等があって平面性の悪いカード１
０７でも平面部と凹部又は凹部との判別が容易となる。
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではな
い。上記実施の形態例では、接触型変位検出センサ４０
１として、ポジションセンサ４１５を用いた例で説明を
行ったが、他に、リニアエンコーダであってもよいし、
更に、図１８(b)に示すように、対向する二つの電極４
２１,４２３を有し、一方の電極４２１を剛性の高い支
持板４２５で支持し、他方の電極４２３を弾性を有する
支持板(フレキシブルコード)４２７で支持するととも
に、カード１０７上に当接させ、カード１０７の平面部
１０７ａと、凹部１０７ｂとで、電極４２１と電極４２
３との間の静電容量が変化することで、出力が異なる接
触型変位検出センサ４０１であってもよい。
【０１３２】(12) 第１２の実施の形態例(請求項１８
に対応) 図１９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同
一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。
【０１３３】本実施の形態例は、図１９に示すように、
フレキシブル基板４５１の下面（一方の面)に、カード
１０７に当接する複数の微小スイッチ（接触型変位検出
センサ)４５３を二次元状に配設し、フレキシブル基板
４５１の上面（他方の面)を圧縮空気４５５が充填され
た空気袋４５９を用いて均一な圧力でフレキシブル基板
４５１を押圧するものである。
【０１３４】上記構成によれば、カード１０７が平面部
１０７ａと凹部１０７ｂとからなっている場合、カード
１０７の平面部１０７ａの微小スイッチ４５３はONとな
り、凹部１０７ｂの微小スイッチ４５３はOFFとなる。
【０１３５】又、カード１０７が平面部１０７ａと凸部
とからなっている場合、カード１０７の平面部１０７ａ
の微小スイッチ４５３はOFFとなり、凹部１０７ｂの微
小スイッチ４５３はONとなる。
【０１３６】この二次元のデータを処理することで、光
の反射率の悪いカードでも平面部と凹部又は凸部との判
別が容易になる。又、反り等があって平面性の悪いカー
ド１０７でも平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１３７】更に、キャラクタの二次元の検出が一度に
でき、前記カードや前記接触手段を搬送する搬送手段を
不要とすることができる。 (13) 第１３の実施の形態例(請求項１９,２０,２１に対
応) 図２０を用いて説明を行う。
【０１３８】図において、カード５０７には凸部５０７
ａが形成されている。光照射手段５０１は、具体的な構
成を図面上省略しているが、例えば、第１の実施の形態
例のようの光照射手段１００と同様に、指向性を有し、
紙面に対して垂直な方向に延びる線状の光をカード５０
７上へ照射する。カード５０７の平面部５０７ｂで反射
した正反射光は集光レンズ５０３で集光され、受光手段
としてのアレイ状PD５０５へ入射するようになってい
る。
【０１３９】又、判別は受光手段の出力が低下したとこ
ろを凹部又は凸部として判定する。
【０１４０】そして、アレイ状PD５０５は、集光レンズ
５０３を介してカード５０７の表面と共役な位置に設け
られている。アレイ状PD５０５の受光面は、図２１に示
すように、線状の光の線方向にn(図においては7)分割さ
れている。
【０１４１】このような構成では、カード１０７に対し
て照射された光は、図２２に示すようになる。即ち、図
２２(a)に示すように、カード５０７の平面部５０７ｂ
で反射した光は、常に拡散する拡散光P1と、正反射光P2
とに分けられる。
【０１４２】又、図２２(b)に示すように、カード５０
７の凸部５０７ａで反射した光は、常に拡散する拡散光
P1′と、平面部５０７ｂでの正反射光P1と異なる方向に
向かう正反射光P2′とに分けられる。
【０１４３】従って、本実施の形態例では、集光レンズ
５０３で集光されアレイ状PD５０５へ入射する光は、平
面部５０７ｂで反射した光では、正反射光P2と、拡散光
P1の一部であり、凸部５０７ａで反射した光では、拡散
光P1′の一部である。
【０１４４】よって、光量の関係がP2>P1′であれば、
カード上の凸部５０７ａを判別できる。尚、本実施の形
態例では、カード５０７の面が多少傾いていても、集光
レンズ５０３がある程度の面積を有していれば、カード
５０７とアレイ状PD５０５とが像の結合関係で共役関係
にあるので、正反射光はアレイ状PD５０５へ入射する。
【０１４５】ここで、カード５０７から集光レンズ５０
３までの距離をR、集光レンズ５０３の有効面積(光軸と
直行する面に投影した光学面の面積)をSとし、カード５
０７上での拡散率をγ1とし、それぞれの光の光量をPn
で表すと、
【０１４６】
【数１】
【０１４７】又、カード５０７上での正反射率をγ2と
すると、 P2=γ2P0 …(2) 従って、P2>P1とすると、凸部の判別ができる。具体的
には、信号のSN比等を考慮すると、P2-P1>「電気的に処
理できる一定値」にする。
【０１４８】更に、正反射した箇所が黒等の正反射率が
小さくなる箇所での正反射光P2Bに対して、白等の拡散
率の大きなP1Wを小さくすることも好ましい態様であ
り、この場合、P2B-P1W>「一定値」であればよい。この
ような関係であると、どのような色、反射率のカードで
も凸部の判定が可能となる。
【０１４９】(1)式を代入して、
【０１５０】
【数２】
【０１５１】となるようにカード５０７から集光レンズ
５０３までの距離であるRと、レンズの有効面積であるS
とを調整することで、凸部の判別を容易に行なうことが
できる。
【０１５２】更に、本実施の形態例では、照射手段５０
１は線状の光を カード１０７へ照射し、アレイ状のPD
５０５で受ける構成としたことにより、カード１０７上
の多数の箇所を同時に測定することができる。
【０１５３】尚、上記実施の形態例１〜１３において
は、カード上の凸部又は凹部はエンボスによって形成し
た例を説明したが、カード上に形成する凹部又は凸部は
エンボス以外の手法によっても形成可能なことは言うま
でもない。
【０１５４】又、本発明のおいて凸部又は凹部によって
形成されたキャラクタ(列)とは、カードの片面を見たと
きの状態を表したものであって、カードの両面を見たと
きにエンボスのキャラクタ(列)は施された場合のよう
に、キャラクタ(列)が凹凸によって形成されたものを本
発明に含むことは勿論である。
【０１５５】尚、上記実施の形態例の説明において、
「交差する方向」とは、好ましくは略直交する方向であ
る。
【０１５６】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、凹部によりキャラクタが形成されている場
合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位
置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比
べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多
くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が
変わって受光手段に至る。
【０１５７】よって、光の反射率の悪いカードでも平面
部と凹部との判別が容易になる。又、凸部によりキャラ
クタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカード
の凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反
射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮
光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心
の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【０１５８】よって、光の反射率の悪いカードでも平面
部と凹部との判別が容易になる。請求項２記載の発明に
よれば、シリンドリカルレンズを用いることで、コスト
ダウンがはかれる。
【０１５９】請求項３記載の発明によれば、光源に大き
な強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度
をレンズ面積等で個別に調整でき、均一なスポット光を
照射できる。
【０１６０】又、マイクロレンズアレイを用いること
で、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、
受光手段に到達したビームの径によって判定するビーム
サイズ法を用いることもできる。
【０１６１】請求項４記載の発明によれば、平面部で反
射した正反射光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反
射した正反射光が前記受光手段に向かうように前記光照
射手段、前記遮光手段を配設したこにより、正反射光が
来たなら凹部、そうでないなら平面部とできるので、平
面部と凹部との判別が容易となる。
【０１６２】請求項５記載の発明によれば、平面部での
拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光の
みが前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記
遮光手段を配設したこにより、拡散光が来たなら凹部、
そうでないなら平面部とでき、平面部と凹部との判別が
容易となる。
【０１６３】又、正反射光に比べて拡散光は一様にある
立体角で広がる。よって、受光手段の位置の自由度が大
きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は
凸部との判別が可能となる。
【０１６４】請求項６記載の発明によれば、光照射手段
からの線状の光の幅を凸部又は凹部の幅(好ましくは最
小幅)より小さくしたことにより、線状の光が凸部又は
凹部に当たっていて、平面部には当っていない状況をつ
くり得る。
【０１６５】よって、凸部又は凹部であるか、平面部で
あるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向
上する。請求項７記載の発明によれば、受光手段は、前
記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交
差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線
状の光の線方向にn個配設されたPSDアレイのいずれかを
用いることで、受光光の強度のみならず、受光光の明る
さの中心の位置情報を得ることができ、平面部と、凹部
又は凸部との読取精度が向上する。
【０１６６】請求項８記載の発明によれば、遮光手段は
前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けら
れ、カードの表面に当接されることにより、カードがた
わんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、
遮光手段はカード表面に追従して移動し、遮光を行なう
ので、平面部と凹部又は凸部との読取精度が向上する。
【０１６７】請求項９記載の発明によれば、前記カード
と対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成す
るように カード以外の部分に当接される当接部を有す
ることにより、カードがたわんだり、カード表面に薄い
ICチップが設けられても、遮光手段はカードと干渉する
ことがなくなり、平面部と凹部又は凸部との読み取りを
行なうことができる。
【０１６８】請求項１０記載の発明によれば、カードの
平面部からの光が二分割受光面の一方の受光面を照射
し、凸部又は凹部からの光が二分割受光面の両方を照射
するように、逆に、カードの平面部からの光が二分割受
光面の両方の受光面を照射し、凸部又は凹部からの光が
二分割受光面の一方の受光面を照射するようにすれば、
二分割された受光面の出力をそれぞれA,Bとし、(A-B)/
(A+B)の値をとることで、光の強弱に関係しない信号が
得られ、カードの表面の光の反射率が低くなっていて
も、凸部又は凹部を正確に読める。
【０１６９】又、(A-B)/(A+B)の割り算を行なう回路が
複雑で高価になる場合は、A又はBの出力が常に一定にな
るように光源にAPC(オートパワーコントール)をかけ、
(A-B)の値のみ出力する。これで、擬似的に割り算と同
じような結果を得ることができる。
【０１７０】更に、受光面の分割を非対称とすれば、よ
り感度が高くなる。請求項１１記載の発明によれば、カ
ード上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、黒
い部分と白い部分)が形成されている場合、平面部であ
っても凸部又は凹部と誤判断する恐れがあるが、３分割
された受光面の出力をA,B,Cとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の
値をとることで、凸部又は凹部の付近で反射率が大きく
変化しても、その影響を受けずに凹凸に応じた出力がさ
れるので、誤判断が少なくなる。
【０１７１】又、((A+C)-B)/(A+B+C)の割り算を行う代
りに、(A+C)又はBの出力が一定となるように光源にAPC
(オートパワーコントール)をかける。そして、(A+C)-B
の値のみ出力する。これで、擬似的に、割り算と同じよ
うな出力結果が得られる。特に(A+C)を一定とすること
は、カード上の様々な紋様による反射率の変化を受けに
くくする。この点では請求項１０記載の発明よりはるか
に効果が高い。
【０１７２】又、凹凸の激しい変化に対し、((A+C)-B)
の値のみ出力するようにしているが、これだけで凹凸の
変化により出力が大きく変化し、平面と凹凸の比較をす
ることが容易となる。
【０１７３】請求項１２記載の発明によれば、カードの
平面部と、凹部又は凸部とのうち、どちらか一方上で二
つの光束が合うようにすれば、離れた他方上では、２本
の光束となる。
【０１７４】よって、受光面が２分割や３分割された受
光素子を用いることで、凸部又は凹部を検出できる。そ
して、平面部で集光するようにした場合、受光面が３分
割されたPDを用いることにより、カード上に印刷等で反
射率の異なる2つの部分(例えば、黒い部分と白い部分)
が形成されても、３分割された受光面の真中の受光面に
光が集光され、誤判断がなくなる。
【０１７５】請求項１３記載の発明によれば、カードの
平面部と、凹部又は凸部のうち、どちらか一方上で集光
するようにすれば、他方上では、２本の光束となる。よ
って、受光面が２分割や３分割された受光素子を用いる
ことで、凸部又は凹部を検出できる。
【０１７６】そして、平面部で集光するようにした場
合、受光面が３分割されたPDを用いることにより、カー
ド上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、黒い
部分と白い部分)が形成されても、３分割された受光面
の真中の受光面に光が集光され、誤判断がなくなる。
【０１７７】１つの光源でテレセントリックな光学系を
実現する場合には、設計がやや難しくなるが、光源をそ
れぞれ設けたことにより、安価で精度のよいテレセント
リック的な振る舞いをする光学系を実現できる。
【０１７８】請求項１４記載の発明によれば、マイクロ
レンズアレイのそれぞれのレンズからの光束を受光面が
同心円状の二分割以上のPDを用いて、ビームサイズ法で
検出することにより、受光光の変化が大きく、光の反射
率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易にな
る。
【０１７９】請求項１５記載の発明によれば、カードの
平面部と凸部又は凹部とを直接検出することにより、光
の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易
になる。
【０１８０】請求項１８記載の発明によれば、カードの
平面部と凸部又は凹部とを直接検出することにより、光
の反射率の悪いカードでも平面部と凹部又は凸部との判
別が容易になる。
【０１８１】凸部又は凹部によってキャラクタが表面上
に形成されたカード上に当接されるように設けられ、少
なくとも前記キャラクタが形成された部分には、複数の
接触型変位検出センサが二次元状に配設された接触手段
を有することにより、検出が一度にでき、前記カード、
前記接触手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段
が不要となる。
【０１８２】請求項１９記載の発明によれば、カードに
対して照射された光のうち、カードの凸部又は凹部以外
の平面部で反射した光は集光レンズで集光され受光手段
に向かい、凸部又は凹部で反射した光は、特に、エンボ
スで形成された凸部又は凹部のようにその表面の断面形
状が略円弧状である場合等平面部の平面と異なる曲面で
ある場合には、受光手段以外のところへ向かう。
【０１８３】従って、受光手段が光が受光されない場
合、あるいは受光信号が小さくなった部分をカード上の
凸部又は凹部としてその有無を判別できる。請求項２０
記載の発明によれば、線状の光を用い、アレイ状のPDで
反射光を受けることで、カード上の直線上の多数の箇所
を同時に測定することができる。
【０１８４】請求項２１記載の発明によれば、光をカー
ド上に照射した場合、反射光には、カードの表面の法線
に対して、照射した入射光と等角に反射する正反射光
と、拡散光とがある。
【０１８５】そして、平面部での拡散光と、凸部又は凹
部での拡散光とは、理想的にはどの方向にも同じ強度で
ある(実際には、多少指向性があるのが普通であり全く
同じではない)ので、凸部又は凹部での拡散光は集光レ
ンズを介して受光手段に入射する。一方、凸部又は凹部
での正反射光は集光レンズからはずれ、受光手段に入射
されない。
【０１８６】本発明では、平面部での正反射光の強度
を、凸部又は凹部での拡散光の強度に対して大きくした
ことにより、平面部と凸部又は凹部との判別が可能とな
る。尚、それらの強度の差を大きくすることにより判別
が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例を説明する構成図である。
【図２】図１のPSDの受光面を説明する図である。
【図３】図１での動作を説明する図である。
【図４】他の実施の形態例を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態例を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態例を説明する図である。
【図７】第３の実施の形態例の受光素子を説明する図で
ある。
【図８】第４の実施の形態例を説明する図である。
【図９】第５の実施の形態例を説明する図である。
【図１０】第６の実施の形態例の他の例を説明する図で
ある。
【図１１】他の形態例を説明する図である。
【図１２】第７の実施の形態例を説明する図である。
【図１３】第８の実施の形態例を説明する図である。
【図１４】効果を説明する図である。
【図１５】第９の実施の形態例を説明する図である。
【図１６】第１０の実施の形態例を説明する図である。
【図１７】第１１の実施の形態例を説明する図である。
【図１８】図１７の接触型変位検出センサを説明する図
である。
【図１９】第１２の実施の形態例を説明する図である。
【図２０】第１３の実施の形態例を説明する図である。
【図２１】図２０のアレイ状PDを説明する図である。
【図２２】図２０のカード上の反射を説明する図であ
る。
【図２３】従来例を説明する図である。
【図２４】図２３の線状光源を説明する図である。
【図２５】カードを説明する図である。
【符号の説明】 ９０ 遮光板(遮光手段) １００ 光照射手段 １０１ LD(光源) １０５ シリンドリカルレンズ １０７ カード １０７ａ 平面部 １０７ｂ 凹部又は凸部 １１０ 搬送手段 １２０ 受光手段 １２３ PSD(受光素子)
フロントページの続き (72)発明者 荒井 則一 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 (72)発明者 坂野 誠 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 (72)発明者 馬場 信行 山梨県東八代郡御坂町二之宮920番地 株 式会社甲府コニカ内 Ｆターム(参考） 2F065 AA54 BB02 DD09 DD11 FF01 FF41 GG06 HH03 HH04 JJ01 JJ03 JJ05 JJ16 JJ24 LL04 LL08 LL10 LL30 LL46 MM03 NN02 PP15 QQ00 QQ01 QQ05 QQ21 2F069 AA63 AA66 BB40 GG07 GG58 GG62 GG63 GG65 HH30 JJ13 5B029 AA05 BB02 BB08 5B047 AA30 BC05

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凸部又は凹部によってキャラクタが表面
    上に形成されたカード上で前記カードの表面に対して交
    差する方向に設けられた遮光手段と、 該遮光手段の一方の側に設けられ、前記カードへ線状の
    光を照射する光照射手段と、 前記遮光手段の他方の側に設けられ、前記カード表面で
    の正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光
    手段と、 前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前
    記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段
    と、 を有することを特徴とする変位測定装置。
  2. 【請求項２】 前記光照射手段は、シリンドリカルレン
    ズを有し、直線状の１つの光を前記カードに照射するこ
    とを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
  3. 【請求項３】 前記光照射手段は、マイクロレンズアレ
    イを有し、略直線上に並んだ複数のスポット光を前記カ
    ードに照射することを特徴とする請求項１記載の変位測
    定装置。
  4. 【請求項４】 前記カードは、平面部と、凹部とからな
    り、 前記平面部で反射した光は前記遮光手段で遮られ、 前記凹部で反射した光が前記受光手段に向かうように前
    記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とす
    る請求項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。
  5. 【請求項５】 前記カードは、平面部と、凹部とからな
    り、 前記平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、 前記凹部での拡散光が前記受光手段に向かうように前記
    光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする
    請求項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。
  6. 【請求項６】 前記光照射手段からの線状の光の幅は、
    前記凸部又は凹部の幅より小さいことを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。
  7. 【請求項７】 前記受光手段は、前記線状の光の線方向
    にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1
    以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn(n
    は2以上の整数)個配設されたPSDアレイのいずれかであ
    ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
    変位測定装置。
  8. 【請求項８】 前記遮光手段は、前記カードの表面と略
    交差する方向に移動可能に設けられ、 カードの表面に当接されることを特徴とする請求項１乃
    至７のいずれかに記載の変位測定装置。
  9. 【請求項９】 前記遮光手段は、 前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙
    間を形成するように、前記カード以外の部分に当接され
    る当接部を有することを特徴とする請求項１乃至７のい
    ずれかに記載の変位測定装置。
  10. 【請求項１０】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカードに対して線状の光を照射する光
    照射手段と、 前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも
    一方を受ける受光手段と、 前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前
    記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段
    と、 を有し、 前記受光手段は、受光面が二分割されたPDアレイを有
    し、 カードの平面部からの光が二分割受光面の一方の受光面
    を照射し、凸部又は凹部からの光が二分割受光面の両方
    を照射するように設けたことを特徴とする変位測定装
    置。
  11. 【請求項１１】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカードに対して線状の光を照射する光
    照射手段と、 前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも
    一方を受ける受光手段と、 前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前
    記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段
    と、 を有し、 前記受光手段は、受光面が３分割されたPDアレイを有す
    ることを特徴とする変位測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記光照射手段は、 光源と、 前記光源から出射され、平行な光束にされた平行光束内
    に設けられ、該平行光束を二つの光束に分ける遮光板
    と、 前記二つの光束を前記カード上に集光するレンズとを有
    することを特徴とする請求項１０又は１１記載の変位測
    定装置。
  13. 【請求項１３】 前記光照射手段は、 二つの光源と、 前記二つの光源からのそれぞれの光束を前記カード上に
    集光する二つのレンズとを有することを特徴とする請求
    項１１記載の変位測定装置。
  14. 【請求項１４】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカードに対して線状の光を照射する光
    照射手段と、 前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも
    一方を受ける受光手段と、 前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前
    記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段
    と、 を有し、 前記光照射手段は、マイクロレンズアレイを有し、略直
    線上に並んだスポット光を前記カードに照射し、 前記受光手段は、前記スポット光に対応したマイクロレ
    ンズアレイと、該各マイクロレンズアレイに対応し、受
    光面が同心円状に多分割されたPDとを有することを特徴
    とする変位測定装置。
  15. 【請求項１５】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカードに当接される接触型変位検出セ
    ンサを有する接触手段と、 前記カード、前記接触手段のうち少なくとも一方を搬送
    する搬送手段と、 を有することを特徴とする変位測定装置。
  16. 【請求項１６】 前記接触型変位検出センサは、接触子
    の位置により抵抗値が変化することを特徴とする請求項
    １５記載の変位測定装置。
  17. 【請求項１７】 前記接触型変位検出センサは、接触子
    の位置により静電容量が変化することを特徴とする請求
    項１５記載の変位測定装置。
  18. 【請求項１８】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカード上に当接されるように設けら
    れ、少なくとも前記キャラクタが形成された部分には、
    複数の接触型変位検出センサが二次元状に配設された接
    触手段を有することを特徴とする変位測定装置。
  19. 【請求項１９】 凸部又は凹部によってキャラクタが表
    面上に形成されたカードに対して指向性を有する光を照
    射する光照射手段と、 前記カードの凸部又は凹部以外の平面部での正反射光を
    集光する集光レンズと、 前記集光レンズを介して前記カードの表面と略共役な位
    置に設けられ、前記集光レンズで集光された正反射光が
    入射する受光手段と、 を有することを特徴とする変位測定装置。
  20. 【請求項２０】 前記光照射手段は、前記カードの凸部
    又は凹部の幅より幅の狭い線状の光を照射し、 前記受光手段は、アレイであることを特徴とする請求項
    １９記載の変位測定装置。
  21. 【請求項２１】 前記集光レンズが捕える拡散光強度に
    対して、前記カードの凸部又は凹部以外の平面部での正
    反射光強度が大きくなるようにしたことを特徴とする請
    求項１９又は２０記載の変位測定装置。
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