JP2005234653A - 光学式読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コードパターンの形成が容易でかつ高精度であり、生産性の高い回転ローラを備えた光学式読取装置を提供する。
【解決手段】 外枠部材１０内部に中空透明の回転ローラ２０を回転自在に納め、この回転ローラ２０内部に外枠部材１０に固定支持される読取光学部を納めた光学式読取装置１において、
回転ローラ２０の内周面に回転ローラ２０と共に回転する透明な円筒部材１３を設け、円筒部材１３は外側の端面に線状溝１３ａを周期的配列状に有し、内側の端面は傾斜状に形成して反射面１３ｃとし、
回転ローラ２０内部にはコード光源３４と、コード光源３４からの光を円筒部材１３の線状溝１３ａが形成された端面に導く導光体を設け、
コード光源３４の光は導光体を介して円筒部材１３の線状溝１３ａが形成された端面に入射し、円筒部材１３の反射面１３ｃで全反射して読取光学部で読取られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は人の指紋や印刷物などの被検体を光学的に読取る光学式読取装置に関し、より詳細には透明な回転ローラを介して被検体の像を読取る光学式読取装置に関する。

現在、特定の人物を認証する方法として、各人の有する身体的特徴を利用した生体認証が用いられるようになってきている。その中でも、人の指紋を利用する指紋認証は、比較的安価な構成で安定した本人認証が可能なことから、広く普及してきている。指紋認証は通常、認証の対象となる人の指紋パターンを画像データとして予め記憶させておき、認証時に指紋パターンをスキャンして画像データとして読取り、記憶している画像データと照合することにより行われる。

指紋の読取りを行う光学式読取装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、外枠部材の指紋パターンの読取り位置に透明で中空状の回転ローラを設け、この回転ローラの内部に回転ローラを介して被検者の指に光を照射する光源と、回転ローラを介して被検者の指で反射した光を受光するアレイ状の受光部を配置した構造のものがある。
このような構造の光学式読取装置は、回転ローラの上に指が置かれると、光源から照射された光が指の腹において反射し、この反射光がアレイ状の受光部に入射して１次元の画像データに変換されるので、被検者が回転ローラを所定方向に回転させることにより、指の指紋の１次元データが順次読み取られ、読取り終了後に指紋パターンを表す２次元画像データが取得される。
特開２０００−０１３５６３号公報

またこのような光学式読取装置は、正確な指紋パターンの２次元画像を得るためには指の移動量を測定して画像を補正する必要があるため、指の移動量と等しい回転ローラの回転量を検出する必要がある。そこで従来の光学読取装置においては、回転ローラの回転量を検出するため、回転ローラの一端の外周面に規則的な白黒の濃淡パターン、あるいは規則的な間隔で形成された溝からなるコードパターンを設け、回転ローラの上に置かれた指の像と共にこのコードパターンの像を受光部で受光する構成となっている。このコードパターンのピッチは既知であるので、受光部側で再現されたコードパターンのコードの数を算出することで、回転ローラの回転量を検出することが可能となっている。

ところで、従来このようなコードパターンは回転ローラの周面に対して印刷を施す、あるいは溝加工を施すことにより設けられていた。しかし、印刷によりコードパターンを設けると、回転ローラを成形した後、回転ローラ一個毎に印刷を施す工程が必要となり、大量生産には向かず、あるいは専用設備が必要となり生産コストの増加を招いてしまう。また金型による成形加工の際にコードパターンとなる溝を設ける場合、円筒状の金型の周面に精密なパターン形状を加工する必要があり、技術的な困難性が伴うと共に、コードパターンが離型可能なパターンに限定されてしまい、回転ローラの回転検出に必要なコードパターンの要求に十分応えられない可能性がある。

本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、コードパターンの形成が容易でかつ高精度であり、生産性の高い回転ローラを備えた光学式読取装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明に係る光学式読取装置は、外枠部材内部に中空透明の回転ローラを回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納めた光学式読取装置において、上記回転ローラの内周面に回転ローラと共に回転する透明な円筒部材を設け、該円筒部材は外側の端面に円筒部材の径方向に対して傾斜した線状溝を周期的配列状に有し、内側の端面は傾斜状に形成して反射面とし、上記回転ローラ内部にはコード光源と、該コード光源からの光を上記円筒部材の線状溝が形成された端面に導く導光体を設け、上記コード光源の光は上記導光体を介して上記円筒部材の線状溝が形成された端面に入射し、上記円筒部材の反射面で全反射して上記読取光学部で読取られることを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、上記読取光学部は上記回転ローラを透過して入射した光を集光するレンズアレイと、該レンズアレイによって集光された光を受光するラインセンサとからなり、上記レンズアレイの一端部近傍は上記円筒部材の内周面と対向し、上記コード光源から発せられ上記円筒部材を透過した光は、上記レンズアレイの上記円筒部材の内周面と対向する端部近傍において集光され、上記ラインセンサに入射することを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、外枠部材内部に中空透明の回転ローラを回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納めた光学式読取装置において、上記回転ローラの内周面に回転ローラと共に回転する透明な円筒部材を設け、該円筒部材は外側の端面に円筒部材の径方向に対して傾斜した線状溝を周期的配列状に有し、上記回転ローラ内部にはコード光源と、該コード光源からの光を上記円筒部材の線状溝が形成された端面に導く導光体と、上記円筒部材を透過した上記コード光源の光を上記読取光学部に集光するレンズ体とを設けたことを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、上記円筒部材は内側の端面に上記回転ローラの長手方向に延出する延出部を有し、該延出部の先端部は傾斜状に形成して反射面とし、上記レンズ体は上記円筒部材を透過して反射面で全反射した上記コード光源の光を上記読取光学部に集光するラインレンズ部を有することを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、上記読取光学部は上記円筒部材の線状溝の径方向外側部分を通過した光と径方向内側部分を通過した光の光量からそれぞれ回転信号を形成することを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、上記円筒部材は外側の端面に上記線状溝の略中央を横断して全周に渡って形成された円状溝を有することを特徴として構成されている。

また本発明に係る光学式読取装置は、上記円筒部材の線状溝は断面略Ｖ字状に形成されることを特徴として構成されている。

本発明に係る光学式読取装置によれば、回転ローラの内周面に円筒部材を設け、円筒部材は外側の端面に線状溝を周期的配列状に有し、内側の端面は傾斜状に形成して反射面とし、回転ローラ内部にはコード光源と、導光体を設け、コード光源の光は導光体を介して円筒部材の線状溝が形成された端面に入射し、円筒部材の反射面で全反射して読取光学部で読取られることから、線状溝からなるコードパターンを射出成形により形成可能となるので生産性を高めることができる。特に円筒部材を回転ローラと一体成形することにより製造工程が減りより生産性を高めることができる。また線状溝からなるコードパターンを回転ローラの回転軸と直交する平面に対して形成することとしたので、金型の加工が容易になると共に離型の問題も生じなくなる。また、円筒部材を透過させることでコードパターンを読み込む構成としたので、光量を低減させても光学的にコントラストの高いパターンが得られる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、読取光学部はレンズアレイとラインセンサとからなり、レンズアレイの一端部近傍は円筒部材の内周面と対向し、コード光源から発せられ円筒部材を透過した光は、レンズアレイの円筒部材の内周面と対向する端部近傍において集光されてラインセンサに入射することから、被検体読取り側と回転検出側でレンズアレイ及びラインセンサを兼用することができるので、部品点数を減少させることができ製造コストを低下させることができる。また、被検体の像とコードパターンが一つのラインセンサで読取られるので、読取情報と回転情報を一つのデータにまとめることができ、データの処理が容易となると共にその同期性を保つことができる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、回転ローラの内周面に円筒部材を設け、この円筒部材は外側の端面に線状溝を有し、回転ローラ内部にはコード光源と、導光体と、円筒部材を透過した光を集光するレンズ体とを設けたことから、レンズアレイとは別に設けたレンズ体によりコード光源からの光を集光することで、円筒部材の内側にレンズアレイが必要なくなり円筒部材及び回転ローラの小型化が可能となり、光学式読取装置の小型化が可能となる。またこのようなレンズ体によれば、レンズアレイに生じる明るさのムラが生じず、より正確にコードパターンを読取ることができる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、円筒部材は内側の端面に延出部を有し、この延出部の先端部は傾斜状に形成して反射面とし、レンズ体は円筒部材を透過して反射面で全反射したコード光源の光を読取光学部に集光するラインレンズ部を有することから、レンズ体本体とは別にラインレンズ部でコード光源の光を読取光学部に集光することで、回転ローラの機構余裕等に起因する回転ローラの軸方向へのずれを検出可能となり、取得された画像パターンの補正が容易となる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、読取光学部は円筒部材の線状溝の径方向外側部分を通過した光と径方向内側部分を通過した光の光量からそれぞれ回転信号を形成することから、線状溝が径方向に対して傾斜しているので線状溝の径方向外側部分を通過した光と径方向内側部分を通過した光の光量はそれぞれ異なり、時間変化で見ると各回転信号は互いに異なる位相を有した周期波形状となるので、この各回転信号の位相の関係から回転ローラの回転方向が検出可能となる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、円筒部材は外側の端面に線状溝の略中央を横断して全周に渡って形成された円状溝を有することから、回転ローラの機構余裕等に起因する回転ローラの軸方向へのずれを検出可能となり、取得された画像パターンの補正が容易となることに加え、線状溝の径方向外側部分と径方向内側部分が円状溝によって分断され、回転信号を形成するための光が明確に二分されるので回転信号がより正確な状態を表す信号となる。

また本発明に係る光学式読取装置によれば、円筒部材の線状溝は断面略Ｖ字状に形成されることから、円筒部材の外側の端面のうち、線状溝が形成された部分に入射した光は表面で反射、散乱しやすくなり、線状溝が形成された部分では光の透過量が減少するので、コードパターンの像の明暗のコントラストが大きくなり、コードの有無の認識が容易となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず本発明の第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の斜視図、図２は本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の縦断面透視図、図３は本発明の第一の実施形態における円筒部材、光学読取部品、コード読取部品の構成を示す斜視図、図４は本発明の第一の実施形態における円筒部材を表す図、図５は本発明の第一の実施形態における線状溝の拡大断面図、図６は光学読取装置によって読取られた指紋パターンとコードパターンの一例を示す図、図７は本発明の第一の実施形態における線状溝とラインセンサ及び回転信号との関係を表す図である。

本実施形態では、光学式読取装置１によって被検者の指紋パターンを読取る場合について説明する。光学式読取装置１は、例えば建物の出入口に取付けられたり、携帯電話などに搭載されたりするものであり、図１に示すように外枠部材１０の内部に回転ローラ２０及び指紋パターンの読取りを行うための各読取光学部品を納めたものである。外枠部材１０にはその上部に開口状の読取窓１１が設けられており、ここから回転ローラ２０が外部に露出する。

回転ローラ２０は光が透過するようにアクリルなどの透明な材料によって成形されるものであり、図２に示すように内部に中空部２１を有する円筒状に形成され、その両端を軸受部材１２、１２によって回転自在に支持されている。軸受部材１２は外枠部材１０に固定される固定支持部１２ａと、この固定支持部１２ａの内側面に回転ローラ２０の内径と略同直径の円柱状に形成され、回転ローラ２０に内接して回転ローラ２０を回転自在とする回転支持部１２ｂから構成される。軸受部材１２は固定支持部１２ａが外枠部材１０に嵌合して外枠部材１０に固定される。この軸受部材１２は摩擦係数の低いポリオキシメチレン樹脂等の樹脂素材により成形される。また、回転ローラ２０と軸受部材１２の回転支持部１２ｂとの間にはグリスを塗布し、回転ローラ２０の回転を円滑にすると共に、回転ローラ２０の中空部２１の防塵性、防水性、防湿性を確保している。

また、回転ローラ２０の一方の端部近傍には、図２、図３に示すように円筒部材１３が内周面と一体的に設けられている。この円筒部材１３は回転ローラ２０の回転量を検出するためのものであり、回転ローラ２０同様、光が透過するようにアクリルなどの透明な材料で成形されるものである。この円筒部材１３の外側の端面には図４（ａ）に示すような線状溝１３ａが全周に渡って周期的配列で形成されている。この線状溝１３ａは円筒部材１３の径方向に対して傾斜するように形成されるものであり、また図５に示すように断面略Ｖ字状に形成される。
さらに円筒部材１３の外側の端面には、線状溝１３ａの略中央を横断する円状溝１３ｂが全周に渡って形成されている。この円状溝１３ｂにより、線状溝１３ａは略中央で二分されることとなる。

一方、円筒部材１３の内側の端面は図４（ｂ）に示すように、先細となる傾斜状の反射面１３ｃが形成されている。この傾斜状の反射面１３ｃは、外側の端面から入射し円筒部材１３内部を透過して内側の端面に到達した光を全反射させ、下方向に光路を変更させる働きをする。
なお、この円筒部材１３は回転ローラ２０の成形時に回転ローラ２０と一体成形してもよく、あるいは回転ローラ２０とは別に成形し、あとから回転ローラ２０の内周面に取付けるようにしてもよい。

また、回転ローラ２０の中空部２１には、図３に示すように被検者の指紋パターンを読取るための読取光学部品である発光部３１、３１、レンズアレイ３２、及び受光部３３が納められている。
発光部３１は回転ローラ２０の中央線に対して対称となる位置に１つずつ設けられるものである。この発光部３１は光を発光する光源３１ａと、この光源３１ａが設けられる発光側基板３１ｂと、光源３１ａから発せられた光を上方に拡散させる導光体３１ｃから構成される。
本実施形態では光源３１ａとしてＬＥＤを用いており、このＬＥＤが回転ローラ２０の長手方向に沿って２個配置される。なお、光源３１ａには蛍光灯、ハロゲンランプなどを用いてもよい。また導光体３１ｃは透明な樹脂などで形成されたものであり、回転ローラ２０の長手方向に沿って光源３１ａ及び発光側基板３１ｂの上に載置される。光源３１aから発せられた光は、導光体３１ｃを透過する際に拡散して回転ローラ２０の長手方向の各位置において略同じ光強度になり、透明の回転ローラ２０を透過して外枠部材１０の読取窓１１から外部に照射される。

レンズアレイ３２は直径３００μｍ程度のロッドレンズが所定ピッチで一列に配列されたものであり、外枠部材１０の読取窓１１の真下にくるように、かつロッドレンズの配列が回転ローラ２０の長手方向に沿うように配置され、円筒部材１３と対向する位置にもこのレンズアレイ３２は設けられる。なおロッドレンズとは、断面円形で中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有するオプティカルファイバーである。このレンズアレイ３２は光源３１ａから発せられ被検体において反射した光をレンズアレイ３２の下部に配置された受光部３３に結像する。

受光部３３はラインセンサ３３ａと、このラインセンサ３３ａが設けられる受光側基板３３ｂから構成される。ラインセンサ３３ａは多数の受光素子が所要の読取分解に対応した間隔で一列に配列されたものである。ラインセンサ３３ａを配置した受光側基板３３ｂは、レンズアレイ３２の下部に、回転ローラ２０の長手方向に沿うように配置されている。レンズアレイ３２によって結像された光はラインセンサ３３ａにおいて光電変換され、さらに受光側基板３３ｂで取り込まれて１次元の画像データが得られる。
このように、各読取光学部品を回転ローラ２０の中空部２１に納めることにより、実装体積を小さくすることができ、光学式読取装置１を小型化することが可能となるので、携帯電話等の小型の電子機器への搭載により適したものとなる。

さらに、回転ローラ２０の中空部２１内であって、円筒部材１３よりも外側の位置には、図２、図３に示すように、回転ローラ２０の回転検出に用いるコード読取部品たるコード光源３４とコード導光体３５が配置されている。本実施形態ではコード光源３４としてＬＥＤを用いており、回転ローラ２０の回転中心からずれた位置に配置される。なお、コード光源３４には蛍光灯、ハロゲンランプなどを用いてもよい。またコード導光体３５はアクリルなどの透明な樹脂で形成されたものであり、コード光源３４上に載置されコード光源３４上部から円筒部材１３の外側の端面の上端付近の位置まで延出しており、コード光源３４から発せられた光を円筒部材１３の線状溝１３ａが形成された端面に導く。

コード光源３４から発せられた光は、コード導光体３５内を全反射しながら円筒部材１３の線状溝１３ａが形成された端面に到達し、円筒部材１３内を透過して内側の反射面１３ｃに到達する。そしてこの反射面１３ｃにおいて全反射して光路が下方向に変わってレンズアレイ３２に入射し、ラインセンサ３３ａに集光されて光電変換され、受光側基板３３ｂで取り込まれる。
ここで図５に示すように、コード光源３４からの光が円筒部材１３の外側の端面から円筒部材１３に入射する際に、線状溝１３ａが形成されていない平面部に到達した光は、大部分が反射せずそのまま入射するので、ほぼそのままの光強度で円筒部材１３内を透過する。一方、線状溝１３ａが形成された部分に到達した光は、線状溝１３ａは断面Ｖ字状であるので線状溝１３ａの表面で大部分の光が屈折して光路が外れ、円筒部材１３を透過する光の光強度は弱まる。これにより、最終的にラインセンサ３３ａで光電変換され、ラインセンサ３３ａで取り込まれて得られる画像データには、図６に示すように、線状溝１３ａの有無と同じコントラストの明暗を有するコードパターンが再現される。そしてこの再現されたコードパターンのコードの数を算出することにより、回転ローラ２０の回転量を検出することが可能となる。

また、本実施形態における円筒部材１３では、回転ローラ２０の回転方向も検出可能である。上述したように、コード光源３４から発せられた光は、円筒部材１３の端面を透過、反射し、ラインセンサ３３ａに入射する。すなわち端部近傍の一定範囲のラインセンサ３３ａの画素がコード光源３４からの光の読取りに割り当てられている。なおここでは図７（ａ）に示すように、ラインセンサ３３ａの１０画素がコード光源３４からの光の読取りに割り当てられ、円筒部材１３の端面の幅に対応するものとして説明する。
ここで、線状溝１３ａは径方向に対して傾斜状に形成されているので、ラインセンサ３３ａの各画素に入射する光の光量は各画素ごとに異なり、また各画素に入射する光の光量は円筒部材１３の回転に伴って連続的に変化する。そこで、径方向内側に対応する画素に入射する光の光量の平均と、径方向外側に対応する画素に入射する光の光量の平均とを算出し、これを時間変化で捉えると、図７（ｂ）に示すようにそれぞれ位相の異なる略正弦波状の回転信号となる。この両回転信号の位相差は、円筒部材１３の回転方向によって決定するので、この位相差の違いから円筒部材１３、すなわち回転ローラ２０の回転方向を検出することが可能となる。

また、本実施形態においては線状溝１３ａの中心を円状溝１３ｂが横断しており、線状溝１３ａは径方向外側の部分と内側の部分が明確に分断されているので、径方向外側を透過する光と内側を透過する光も明確に分断される。これにより、例えば図７（ａ）のように分断された径方向外側３画素を透過する光の光量の平均と、径方向内側３画素を透過する光の光量の平均から回転信号を作成することで、両回転信号は互いに略９０度位相が異なる略正弦波状となる。ここで、回転ローラ２０が軸方向にずれた場合、円状溝１３ｂに対応するラインセンサ３３ａの画素もずれる。そこで、この画素のずれを検出することで回転ローラ２０の軸方向へのずれ量も判明し、画像パターンの軸方向のずれを補正することができる。

以上、本発明の第一の実施形態について説明した。上記実施形態においては、コード光源３４から発せられ円筒部材１３を透過、全反射した光をレンズアレイ３２によって集光することとした。しかし、レンズアレイ３２を用いず、集光用のレンズを別に設ける構成も可能である。以下、集光用のレンズを別に設けた第二の実施形態について説明する。図８は本発明の第二の実施形態における円筒部材、光学読取部品、コード読取部品の構成を示す斜視図、図９は本発明の第二の実施形態における光学式読取装置の縦断面透視図である。

本実施形態における光学式読取装置１は上記第一の実施形態で説明したものと同様、外枠部材１０の内部に回転ローラ２０と各読取光学部品を納めたものであり、回転ローラ２０の一方の端部近傍には図８、図９に示すように、円筒部材１３が回転ローラ２０の内周面と一体的に設けられている。この円筒部材１３の外側の端面には線状溝１３ａ及び円状溝１３ｂが全周に渡って形成されている。また、円筒部材１３の内側の端面は回転ローラ２０の長手方向に対して垂直に形成されており、円筒部材１３の外側の端面から入射した光は、円筒部材１３内を透過して内側の端面からそのまま出射する。

また、この回転ローラ２０の中空部２１内であって、円筒部材１３よりも外側の位置には、コード光源３４とコード導光体３５が配置されている。さらに本実施形態においては、円筒部材１３の内側の位置にレンズ体３６が設けられている。このレンズ体３６は円筒部材１３の上端付近と対向する部分に入射レンズ面３６ａを有し、円筒部材１３を透過した光はこのレンズ体３６の入射レンズ面３６ａに入射して平行光となる。またこの入射レンズ面３６ａの内側部分には、傾斜状に形成された反射面３６ｂを有し、入射レンズ面３６ａで平行光とされた光はこの反射面３６ｂで全反射して下方向に光路が変更される。さらに、この反射面３６ｂの下部には出射レンズ面３６ｃを有し、反射面３６ｂで下方向に光路が変更された光はこの出射レンズ面３６ｃによって、レンズ体３６の下方に配置されているラインセンサ３３ａに集光される。

このようにレンズ体３６を別に設け、レンズアレイ３２ではなくレンズ体３６を用いて光を集光することにより、光学式読取装置１をより小型に構成することが可能となる。すなわち、上記実施形態においては、円筒部材１３の内側にもレンズアレイ３２を設けてこのレンズアレイ３２により回転検出用の光をラインセンサ３３ａに集光することとしていた。しかし、レンズアレイ３２は入射した光を等倍の正立像として結像させるために所定の長さが必要となり、その小型化に限界がある。このことから、円筒部材１３及び回転ローラ２０の小型化も限界が生じる。

一方、本実施形態のように円筒部材１３の内側にレンズ体を別部材として設けることにより、円筒部材１３の内側でレンズアレイ３２が干渉することがなくなるので、円筒部材１３、及び回転ローラ２０をより小型化することが可能となる。
また、このようなレンズ体３６を用いると、結合される像は倒立像となるが、回転検出用の光はラインセンサ３３ａに集光された像が倒立像であっても問題ないため、特に支障は生じない。またこのような通常のレンズを用いることで、レンズアレイ３２で集光した像に生じる明るさのムラが生じず、より正確にコードパターンを再現することができる。

ところで、回転ローラ２０は回転自在となるために、両端面が軸受部材１２、１２と密接するのではなく、両部材間に幾分かの間隙が機構余裕として必要となる。しかし機構余裕により、被検者が回転ローラ２０を操作した際、回転ローラ２０が軸方向にずれてしまうことがある。このように回転ローラ２０が軸方向にずれると、回転ローラ２０を介して得られる画像パターンも同様にずれを有するようになる。この画像パターンのずれを補正するためには、回転ローラ２０のずれを検出する必要がある。
しかし、本実施形態における光学式読取装置１においては、レンズ体３６はラインセンサ３３ａに対して定位置に固定されており、回転ローラ２０が軸方向にずれてもラインセンサ３３ａに対するレンズ体３６の位置は変化せず、また回転ローラ２０は円筒部材１３を透過してレンズ体３６に入射する光の光軸と略平行にずれるので、回転ローラ２０が軸方向にずれてもレンズ体３６とレンズ体３６に入射する光との関係はほとんど変化しない。従って回転ローラ２０が軸方向にずれても、レンズ体３６によって光が集光されるラインセンサ３３ａの画素はずれないので、レンズ体３６のみでは回転ローラの軸方向のずれを検出できない。

そこで、画像パターンのずれを補正するため、本実施形態における光学読取装置１も回転ローラ２０の回転量と共に、回転ローラ２０の軸方向のずれを検出する機能も有することが望ましい。この機能は図１０に示すように、円筒部材１３の内側の端面に設けられた延出部１４と、レンズ体３６の内側部分に設けられたラインレンズ部３７によって実現される。
延出部１４は円筒部材１３の内側端面の周縁部から回転ローラ２０の長手方向に延出し、この延出部１４の先端部は傾斜状に形成され反射面１４ａを構成している。またラインレンズ部３７は、レンズ体３６と一体的に形成されるものであり、上面及び下面に凸レンズ面を有し、上方からの光をラインセンサ３３ａに集光する。

そして、上述の延出部１４を設けることで、コード光源３４から発せられコード導光体３５を介して円筒部材１３に入射した光の一部は、周縁部に設けられた延出部１４を透過する。延出部１４を透過した光は先端部の反射面１４ａにおいて全反射して下方向に光路が変わり、ラインレンズ部３７によってラインセンサ３３ａに集光される。ここで、回転ローラ２０が軸方向にずれた場合、これに伴って延出部１４も軸方向にずれるため、延出部１４を透過して反射面１４ａで全反射する光も軸方向にずれる。これにより、ラインレンズ部３７によって光が集光されるラインセンサ３３ａの画素もずれる。よって、この画素のずれを検出することで回転ローラ２０の軸方向へのずれ量も判明し、画像パターンの軸方向のずれを補正することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態では指紋パターンを読取る場合について説明したが、光学式読取装置１で読取る被検体はこれに限られず、通常のスキャナ同様に紙面上に印刷された文字や画像の読取りなど、他の物体の読取りにも広く用いることが可能である。

本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の斜視図である。 本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の縦断面透視図である。 本発明の第一の実施形態における円筒部材、光学読取部品、コード読取部品の構成を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態における円筒部材を表す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第一の実施形態における線状溝の拡大断面図である。 光学読取装置によって読取られた指紋パターンとコードパターンの一例を示す図である。 本発明の第一の実施形態における線状溝とラインセンサ及び回転信号との関係を表す図である。 本発明の第二の実施形態における円筒部材、光学読取部品、コード読取部品の構成を示す斜視図である。 本発明の第二の実施形態における光学式読取装置の縦断面透視図である。 回転ローラのずれ検出機能を有する光学式読取装置の縦断面透視図である。

符号の説明

１ 光学式読取装置
１０ 外枠部材
１１ 読取窓
１２ 軸受部材
１２ａ 固定支持部
１２ｂ 回転支持部
１３ 円筒部材
１３ａ 線状溝
１３ｂ 円状溝
１３ｃ 反射面
１４ 延出部
１４ａ 反射面
２０ 回転ローラ
２１ 中空部
３１ 発光部
３１ａ 光源
３１ｂ 発光側基板
３１ｃ 導光体
３２ レンズアレイ
３３ 受光部
３３ａ ラインセンサ
３３ｂ 受光側基板
３４ コード光源
３５ コード導光体
３６ レンズ体
３６ａ 入射レンズ面
３６ｂ 反射面
３６ｃ 出射レンズ面
３７ ラインレンズ部

Claims (7)

1. 外枠部材内部に中空透明の回転ローラを回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納めた光学式読取装置において、
   上記回転ローラの内周面に回転ローラと共に回転する透明な円筒部材を設け、該円筒部材は外側の端面に円筒部材の径方向に対して傾斜した線状溝を周期的配列状に有し、内側の端面は傾斜状に形成して反射面とし、
   上記回転ローラ内部にはコード光源と、該コード光源からの光を上記円筒部材の線状溝が形成された端面に導く導光体を設け、
   上記コード光源の光は上記導光体を介して上記円筒部材の線状溝が形成された端面に入射し、上記円筒部材の反射面で全反射して上記読取光学部で読取られることを特徴とする光学式読取装置。
2. 上記読取光学部は上記回転ローラを透過して入射した光を集光するレンズアレイと、該レンズアレイによって集光された光を受光するラインセンサとからなり、上記レンズアレイの一端部近傍は上記円筒部材の内周面と対向し、上記コード光源から発せられ上記円筒部材を透過した光は、上記レンズアレイの上記円筒部材の内周面と対向する端部近傍において集光され、上記ラインセンサに入射することを特徴とする請求項１記載の光学式読取装置。
3. 外枠部材内部に中空透明の回転ローラを回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納めた光学式読取装置において、
   上記回転ローラの内周面に回転ローラと共に回転する透明な円筒部材を設け、該円筒部材は外側の端面に円筒部材の径方向に対して傾斜した線状溝を周期的配列状に有し、
   上記回転ローラ内部にはコード光源と、該コード光源からの光を上記円筒部材の線状溝が形成された端面に導く導光体と、上記円筒部材を透過した上記コード光源の光を上記読取光学部に集光するレンズ体とを設けたことを特徴とする光学式読取装置。
4. 上記円筒部材は内側の端面に上記回転ローラの長手方向に延出する延出部を有し、該延出部の先端部は傾斜状に形成して反射面とし、上記レンズ体は上記円筒部材を透過して反射面で全反射した上記コード光源の光を上記読取光学部に集光するラインレンズ部を有することを特徴とする請求項３記載の光学式読取装置。
5. 上記読取光学部は上記円筒部材の線状溝の径方向外側部分を通過した光と径方向内側部分を通過した光の光量からそれぞれ回転信号を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式読取装置。
6. 上記円筒部材は外側の端面に上記線状溝の略中央を横断して全周に渡って形成された円状溝を有することを特徴とする請求項５記載の光学式読取装置。
7. 上記円筒部材の線状溝は断面略Ｖ字状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学式読取装置。

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