JP2003323583A - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横方向に細長い細帯状の照明光を照射するも
のにあって、読取対象に照射される照明光を読取性が高
く且つ視認性の良好なものとし、しかもそのための構成
を比較的簡単で安価に済ませる。 【解決手段】 一次元撮像素子とその前方に配置された
結像レンズとから結像光学系を構成する。結像レンズの
左右部に、２個のＬＥＤ１６ａを横に配列した照明光源
１６、円筒面から構成される照明用レンズ１７、それら
の間に配置された横長なスリット１８ｂを有する絞り１
８からなる照明部１５を設ける、照明光軸Ｃを結像レン
ズの読取光軸と同一平面内に配置する。絞り１８によ
り、照明光のうち、照明用レンズ１７の収差に起因して
縦方向に拡散する不要な拡散光Ｌ′が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一次元コード例え
ばバーコード等を読取る光学的情報読取装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】光学的情報読取装置例
えば手持ち式のバーコードリーダにおいては、図７及び
図８に示すように、ケース１内の先端側に、結像レンズ
２及び一次元撮像素子（ラインセンサ）３を有すると共
に、前記結像レンズ２の左右に位置して、横方向に並ぶ
１個又は複数個のＬＥＤ４とその前方に配置された照明
用レンズ５とからなる一対の照明部６が設けられてい
る。このとき、各照明部６は、その照明光軸が前記結像
レンズ２の読取光軸Ｏに対してやや傾斜するように、互
いにやや内側を向くように配設されている。

【０００３】これにて、図８に示すように、照明部６に
より、ケース１の先端の読取窓１ａから、バーコードが
記録された読取対象（商品に付されたラベル等）に対し
て、照明光が射出され、その反射光を結像レンズ２によ
って結像して一次元撮像素子３に取込むようになってい
る。この場合、図９に示すように、前記照明用レンズ５
は、柱状（いわゆるかまぼこ形）をなすのであるが、光
入射面５ａが、縦方向を軸とした凹面状の円筒面（シリ
ンドリカル面）とされ、光射出面５ｂが、横方向を軸と
した円筒面とされており、ＬＥＤ４からの光を集光及び
／又は拡散して横方向に細長い細帯状の照明光（光線を
細線Ｌで示す）とするようになっている。

【０００４】しかしながら、上記した照明部６にあって
は、照明用レンズ５が有する収差によって、次のような
不具合を生じていた。即ち、図１０に光線の一部を細線
Ｌで示すように、照明部６を側面側から見た場合、照明
用レンズ５から放射される照明光が、遠方になるほど上
下方向に拡散してしまい、その分読取りに寄与する光量
が減って読取性が低下し、また視認性の悪化を招いてい
た。特に、光学系（読取窓１ａ）と読取対象との間の距
離が長い場合には、視認性が悪化してバーコードが狙い
にくくなる問題が生ずる。

【０００５】尚、このような収差による問題点を解決す
るために、照明用レンズを、複数枚のレンズを組合わせ
て構成したり、あるいは、非球面形状でより小さい収差
のレンズを採用することも考えられる。ところが、これ
では、構成が複雑となったり高価となったりするため、
バーコードリーダに採用するには必ずしも適切であると
は言えなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、読取対象に照射される照明光を読取性
が高く且つ視認性の良好なものとすることができ、しか
もそのための構成を比較的簡単で安価に済ませることが
できる光学的情報読取装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的情報読取装置は、照明光源及び照明
用レンズにより射出される横長な照明光の光軸を、結像
レンズの光軸及び一次元撮像素子を含む光学的平面内に
配置すると共に、照明光源と照明用レンズとの間に絞り
を設けたところに特徴を有する（請求項１の発明）。

【０００８】これによれば、照明用レンズが収差を有す
るものであっても、照明光源と照明用レンズとの間に設
けられた絞りによって、照明光のうち遠方において拡散
する不要な光を除去することが可能となる。従って、読
取対象に照射される照明光を読取性が高く且つ視認性の
良好なものとすることができる。しかも、特別な照明用
レンズを採用することもなく、絞りを付加するといった
簡単な構成で済み、安価に済ませることができるもので
ある。

【０００９】また、照明光の光軸が結像光学系の光軸と
光学的に同一平面に配置されるので、読取対象と照明光
学系との距離に関係なく、常に結像光学系による読取位
置に適切に照明光を照射することができる。尚、光学的
に同一平面とは、物理的に同一平面であることは勿論、
光路がミラー等により曲折されていて物理的には平面と
いえない場合でも、読取対象に照明光が照射される直前
の照明光の光軸と、その読取対象を反射して結像レンズ
により結像される反射光の反射直後の光軸とが同一の平
面にあれば、光学的に同一平面にあるということができ
る。

【００１０】このとき、前記絞りを、結像レンズの光軸
及び一次元撮像素子を含む光学的平面の垂直方向、つま
り横長な照明光の縦方向にのみ作用するように構成すれ
ば（請求項２の発明）、所期の目的を達成するに十分で
あり、また長手方向には絞りが機能しないので、徒に光
量を低下させずに済ませることができる。

【００１１】また、照明光源、照明用レンズ、絞りの組
合せを、結像レンズの光軸に対して対称的に設けること
ができ（請求項３の発明）、これにより、読取対象に照
射される照明光の十分な光量を確保することができて効
果的となる。この場合さらに、前記照明光源を、絞りの
長手方向と平行に配列された複数の発光手段を備えて構
成すれば（請求項４の発明）、照明光の光量をより高め
ることができ、より効果的となる。

【００１２】そして、前記照明用レンズを、その光入射
面及び光射出面が、平面、球面、円筒面、トロイダル面
のいずれか又はそれらの組合せからなるようにし、前記
絞りを、その照明用レンズの収差によって発散する光を
遮るように設ければ（請求項５の発明）、照明用レンズ
を比較的単純な形状で製造しやすいものとすることがで
き、安価に済ませることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、手持ち式（ハン
ディタイプ）のバーコードリーダに適用した一実施例に
ついて、図１ないし図４を参照しながら説明する。本実
施例に係る光学的情報読取装置たるバーコードリーダ
は、図４に一部示すように、ユーザが片手で持って操作
可能な大きさの縦長形状をなすケース１１内の先端側
に、後述するように、図示しないラベル等の読取対象に
記録されたバーコードを読取るための、結像光学系及び
照明光学系からなる光学機構（読取機構）１２を備えて
構成されている。このケース１１の先端には、横長な矩
形状をなし透光性を有する読取窓１１ａが設けられてい
る。

【００１４】また、図示はしないが、前記ケース１１内
には、全体の制御及びデコード処理等を行う制御回路、
外部との通信を行うための通信回路、駆動電源となる二
次電池等が設けられている。さらに、これも図示はしな
いが、ケース１１の上面部には、表示部やキー操作部が
設けられ、ケース１１の側面部には、トリガスイッチが
設けられている。

【００１５】ここで、前記光学機構１２について述べ
る。前記結像光学系は、ケース１１内の中央部に横長に
配設された例えばＣＣＤラインセンサからなる一次元撮
像素子１３と、この一次元撮像素子１３の前方に配置さ
れた結像レンズ１４とを備えて構成されている。この場
合、この結像レンズ１４の光軸即ち読取光軸Ｏは、読取
窓１１ａの中心を該読取窓１１ａ面に直交する状態で延
びている。また、結像光学系の視野Ｆ（外縁を二点鎖線
で示す）は、前記読取窓１１ａの大きさとほぼ同等に設
定されている。尚、詳しい図示及び説明は省略するが、
前記結像レンズ１４は、鏡筒内に１枚又は複数枚のレン
ズを配設して構成される。

【００１６】そして、前記照明光学系は、前記結像レン
ズ１４の左右部に、読取光軸Ｏに対して対称的に配設さ
れた一対の照明部１５から構成される。これら各照明部
１５は、図１〜図３にも示すように、照明光源１６の前
面側に、照明用レンズ１７を配すると共に、それら照明
光源１６と照明用レンズ１７との間に絞り１８を設けて
構成される。これら照明光源１６、照明用レンズ１７、
絞り１８の詳細については後述する。

【００１７】これにて、照明部１５は、照明光源１６か
ら発せられた光が、照明用レンズ１７により集光及び／
又は拡散されて縦方向に細い帯状の照明光として射出さ
れ、以て、前記読取窓１１ａから前方に照明光を照射す
るようになっている。このとき、各照明部１５の照明光
軸Ｃ（図１，図２参照）は、前記読取光軸Ｏに対し互い
に内側にやや傾斜されており、これと共に、照明光軸Ｃ
が、前記結像レンズ１４の読取光軸Ｏ及び一次元撮像素
子１３を含む光学的平面と、同一の光学的平面上に位置
されるようになっている。

【００１８】上記構成により、ユーザが、ケース１１の
読取窓１１ａを、横長のバーコードが記録された読取対
象に対してほぼ平行となるように配置させた状態で、読
取操作（トリガスイッチのオン操作）を行うことによ
り、両照明部１５により読取窓１１ａを通してバーコー
ドに横長な帯状の照明光が照射され、バーコードからの
反射光が読取窓１１ａを通して入射されて結像レンズ１
４を介して一次元撮像素子１３に結像され、以てバーコ
ードが読取られるようになっているのである。

【００１９】さて、前記照明部１５について、図１ない
し図３も参照して述べる。まず、本実施例では、前記照
明光源１６は、図２（ａ），図４等に示すように、図示
しない基板上に、発光手段たるＬＥＤ１６ａを、複数個
この場合２個横方向に並んで有して構成されている。ま
た、前記照明用レンズ１７は、合成樹脂から１枚のレン
ズとして構成され、基本的には柱状（かまぼこ形）をな
している。詳細には、図２に示すように、照明用レンズ
１７の光入射面１７ａは、縦方向を軸とした緩やかな円
弧をなす凹面状の円筒面とされ、光射出面５ｂが、横方
向を軸とした円筒面（シリンドリカル面）とされてい
る。

【００２０】そして、前記絞り１８は、図１，図２に示
すように、横長な板状の絞り板１８ａの縦方向中央部に
横長なスリット１８ｂを設けて構成され、前記照明光源
１６のすぐ前部に配置されている。このとき、前記２個
のＬＥＤ１６ａは、スリット１８ｂの長手方向と平行に
配列されていることになる。これにて、図１及び図２
（ｂ）に示すように、絞り１８により、照明光源１６
（ＬＥＤ１６ａ）から発せられた光が、縦方向、つまり
前記結像レンズ１４の読取光軸Ｏ及び一次元撮像素子１
３を含む光学的平面の垂直方向に絞られ、照明用レンズ
１７の有する収差によって上下に発散する光が遮られる
ようになっている。また、前記スリット１８ｂは、横方
向には十分な長さで形成されていて、横方向（前記光学
的平面の方向）には絞りが作用しないようになってい
る。

【００２１】上記構成のバーコードリーダにおいては、
上述のように、各照明部１５において、図２に示すよう
に、２個のＬＥＤ１６ａから放射された光を照明用レン
ズ１７が集光及び／又は拡散して横方向に細長く広がる
照明光（光線を細線Ｌで示す）として射出するようにな
っている。このとき、照明光源１６の前方に絞り１８が
設けられているので、図１及び図３に示すように、照明
光のうち、照明用レンズ１７の収差に起因して縦方向に
拡散する不要な拡散光が除去されるようになる。図１で
は、カットされる拡散光を二点鎖線Ｌ′で示している。
また、横方向には絞り１８は作用しないので、徒に照明
光の光量を低下させずに済ませることができる。尚、照
明光の光軸Ｃが結像光学系の光軸Ｏと光学的に同一平面
に配置されるので、常に結像光学系による読取位置に適
切に照明光を照射することができる。

【００２２】この結果、読取対象が比較的遠方にあって
も、図３（ｂ）に示すように、縦方向に細幅な照明光を
照射することができ、読取対象に照射される照明光を読
取性が高く、且つ、視認性が良好な狙いやすいものとす
ることができる。しかも、収差の小さい特別な照明用レ
ンズを採用することもなく、円筒面を組合せた比較的単
純な形状の照明用レンズ１７で済ませることができ、ま
た絞り１８を付加するといった簡単な構成で済むので、
安価に済ませることができるものである。

【００２３】このように本実施例によれば、横方向に細
長い細帯状の照明光を照射するものにあって、照明光が
遠方になるほど上下方向に拡散してしまう従来のものと
異なり、絞り１８により照明用レンズ１７の収差に起因
して縦方向に拡散する不要な拡散光を除去する構成とし
たので、読取対象に照射される照明光を読取性が高く且
つ視認性の良好なものとすることができ、しかもそのた
めの構成を比較的簡単で安価に済ませることができると
いう優れた効果を得ることができる。

【００２４】また、特に本実施例では、絞り１８を、横
長な照明光の縦方向にのみ作用するようにしたので、所
期の目的を達成しながらも、徒に光量を低下させずに済
ませることができる。さらに本実施例では、照明光源１
６を横方向に配列された複数個のＬＥＤ１６ａから構成
すると共に、明光源１６、照明用レンズ１７、絞り１８
の組合せを、結像レンズ１４の光軸Ｏに対して左右対称
的に設けたので、読取対象に照射される照明光の十分な
光量を確保することができる。しかも、本実施例では、
照明用レンズ１７を比較的単純な形状で製造しやすいも
のとすることができ、安価に済ませることができるとい
った利点も得ることができる。

【００２５】図５及び図６は、本発明の他の実施例を示
すものである。この実施例が、上記実施例と異なるとこ
ろは、各照明部２１に設けられる照明光源２２を、１個
の発光手段たるＬＥＤを備えて構成した点にある。この
ような構成としても、照明光源２２の前方に絞り１８を
設けることにより、照明光のうちの不要な光が除去され
るようになり、読取対象に照射される照明光を読取性が
高く且つ視認性の良好なものとし、しかもそのための構
成を比較的簡単で安価に済ませることができるものであ
る。

【００２６】尚、上記実施例では、結像レンズ１４の読
取光軸Ｏ及び一次元撮像素子１３を含む平面と、照明光
軸Ｃとを物理的にも同一平面に配置するようにしたが、
光路がミラー等により曲折されていて物理的には平面と
いえない場合でも、読取対象に照明光が照射される直前
の照明光の光軸と、その読取対象を反射して結像レンズ
により結像される反射光の反射直後の光軸とが同一の平
面にあれば、光学的に同一平面にあるということができ
る。

【００２７】また、上記した実施例では、絞り１８を長
孔状のスリット１８ｂから構成したが、絞りの形状とし
ては、円形、長方形、楕円形状など、様々な変形例が考
えられる。絞りを、複数枚の板から構成したり、絡線形
状に配置するようにしても良い。さらには、照明用レン
ズの形状としても、上記した円筒面だけに限らず、平
面、球面、トロイダル面等でも良くそれらの組合せでも
良い。その他、照明光源を構成する発光手段の数は３個
以上であっても良く、また、ＬＥＤ以外の発光手段を採
用することもできる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、照明部から照
射される照明光の光線の縦方向の拡がりの様子を、絞り
により除去される光線の様子と共に示す側面図

【図２】照明部の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）

【図３】照明部から照射される照明光の光線の様子
（ａ）、及びその先端部における照明光の強度分布
（ｂ）を示す図

【図４】バーコードリーダの先端側の光学系の配置を示
す概略的な横断平面図

【図５】本発明の他の実施例を示すもので、図２相当図

【図６】図４相当図

【図７】従来例を示すもので、図４相当図

【図８】結像系の視野及び照明光の範囲を示す平面図

【図９】図２相当図

【図１０】図３相当図

【符号の説明】

図面中、１１はケース、１１ａは読取窓、１２は光学機
構、１３は一次元撮像素子、１４は結像レンズ、１５，
２１は照明部、１６，２２は照明光源、１６ａはＬＥＤ
（発光手段）、１７は照明用レンズ、１７ａは光入射
面、１７ｂは光射出面、１８は絞り、１８ｂはスリッ
ト、Ｏは読取光軸、Ｃは照明光軸、Ｌは光線を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光源と、この照明光源からの光を集
   光及び／又は拡散して細長く広がる照明光として射出す
   る照明用レンズと、読取対象からの反射光を結像するた
   めの結像レンズと、この結像レンズによる像を取込む一
   次元撮像素子とを具備してなる光学的情報読取装置であ
   って、 前記照明光の光軸を、前記結像レンズの光軸及び一次元
   撮像素子を含む光学的平面と同一平面内に配置すると共
   に、 前記照明光源と前記照明用レンズとの間に絞りを設けた
   ことを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 【請求項２】 前記絞りは、前記光学的平面の垂直方向
   にのみ作用するように設けられることを特徴とする請求
   項１記載の光学的情報読取装置。
3. 【請求項３】 前記照明光源と照明用レンズと絞りとの
   組合せが、前記結像レンズの光軸に対し対称的に配設さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学的
   情報読取装置。
4. 【請求項４】 前記照明光源は、複数の発光手段を備え
   て構成され、それら発光手段は、前記絞りの長手方向と
   平行に配列されていることを特徴とする請求項３記載の
   光学的情報読取装置。
5. 【請求項５】 前記照明用レンズの光入射面及び光射出
   面は、平面、球面、円筒面、トロイダル面のいずれか又
   はそれらの組合せからなり、前記絞りは、該照明用レン
   ズの収差によって発散する光を遮るように設けられてい
   ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
   の光学的情報読取装置。