JP2010521028A - 小型光学コードリーダを備えた飲料メーカ - Google Patents

Abstract

結像用レンズとリニアセンサがバーコードに対して直線光路内（光路が曲がらない）にある小型バーコードリーダを提供する。バックフォーカスが短い広角レンズを使用することによって、バーコードとリニアセンサ間の距離を従来の数分の一に減少させることができる。さらに、最大画像高さとセンサの下方への突出量も、従来の数分の一に減少する。その結果、直線光路にもかかわらず、小型バーコードリーダは、飲料メーカの操作を妨げることがないように小さくなる。
【選択図】 図４

Description

この発明は飲料メーカに関し、より詳しくは、飲料調製用の光学コードを有する材料パッケージ(ingredient package)とともに使用される、バーコードリーダのような小型のコードリーダを内蔵した飲料メーカに関する。

図１は、コーヒーや紅茶を調製して分配するタイプの典型的な飲料調製機の概略図である。この機械Ｍは、水で満たされる給水タンクＴを有し、ウォータポンプＰはそのタンクＴから加熱器Ｈに水を注入する。実際の飲料は、粉末が入っているカートリッジＣ、または飲料を作るための同様なものを通してお湯を注入することによって作られる。バーコードのような光学コードＢが、そのカートリッジＣの下面に設けられ、そのカートリッジが機械に投入されたときに、バーコードリーダＲによって読み取られる。そのバーコードは、例えば、作られる飲料の説明やその調製方法の指示を与えることができる。

典型的なバーコードリーダＲは、リニアセンサＬ及びそのセンサにバーコードの焦点を合わせるレンズＮを有する。一般的に、そのレンズＮは２５ｍｍを超える焦点距離を有し、リニアセンサＬをバーコードから約１００ｍｍの距離に設置しなければならない。バーコードリーダＲはかなり長さがあるため、バーコードＢと略平行に横向きに設置され、そのバーコードリーダＲの側面でバーコードを読み取ることができるように、そのバーコードリーダに沿う長手方向に反射させるように光路を曲げるためにミラーＩを設けている。バーコードリーダＲがミラーＩを有さないと、それは垂直に配置され、装置内で飲料を受け取るカップの設置を妨げるであろう。しかし、図示の配置でも、そのバーコードリーダＲは大きくて扱いにくく、開放部に突出するので、装置の使用中に破損することがあった。

そのため、バーコードリーダが実質的にカートリッジの近傍から突出することなく、カートリッジの近傍の領域内で保持できるようにすることが望まれている。

この発明によれば、結像用レンズと、好ましくはリニアセンサとがバーコードに対して直線光路内にある（光路が曲がらない）小型バーコードリーダを提供する。バックフォーカスの短い広角レンズを使用することにより、バーコードとリニアセンサ間の距離を従来の数分の一に減少させることが可能である。さらに、最大画像高さとセンサの下方への突出量も、従来の数分の一に減少する。

その結果、直線状の光路にもかかわらず、小型バーコードリーダが飲料メーカの操作を妨げることがないように小さくなる。
前述の簡単な説明及びこの発明のさらなる目的、特徴および利点は、添付の図面を参照した、この発明の以下の好ましい実施例の詳細な説明によって明らかになるであろう。

コーヒーと紅茶を調製して分配する型のバーコードリーダを備えた従来の飲料調製機の概略図である。 この発明を具体化した小型バーコードリーダを図１におけるバーコードリーダに置き換えた飲料調製機の概略図である。 図１に示した従来のバーコードリーダＲの拡大概略図である。 この発明を具体化した小型バーコードリーダ１０の光学系の概略図である。 この発明を具体化した小型バーコード走査装置の第１実施例１０の模式的な平面図及び側面図である。 この発明による小型バーコード走査装置の第２実施例の平面図及び側面図である。

図２は、この発明を実施した小型バーコードリーダ１０を図１のバーコードリーダＲに置き換えた飲料調製機の概略図である。図１と同じ符号により特定される全ての要素は同一である。バーコードリーダ１０はユーザの操作範囲外の保護された位置にあり、カートリッジＣの突出する占有スペース内に制限されることに留意されたい。

図３は、図１に示した従来のバーコードリーダＲの拡大概略図である。図１に示したように、バーコードがミラーＩの上方にあることが分かるであろう。既に説明した要素に加えて、バーコードリーダＲは、バーコードを照明するＬＥＤ Ｄ 及び投影レンズＪを有する。従来技術に基づくバーコードリーダ及びこの発明を実施した小型バーコードリーダの物理的特性を以下の表１に要約する。

従来のバーコードリーダにおいて、その結像用レンズＮの焦点距離は２６．８３ｍｍであり、典型的な３０度の画角を有している。バックフォーカスｂ、すなわちレンズＮとリニアセンサＬ間の距離は４２ｍｍであり、バーコードとセンサＬ間の全距離ａ（図ではミラーまでの距離のみとして表示）は１０２ｍｍに維持されなければならない。そのため、飲料メーカのオペレータにより使用される部分に入る下方ではなく横方向（図１において）にバーコードリーダＲが突出できるように、ミラーＩを設けることが必要である。従来の光学系では、バーコードの画像の最大高さは１４．３ｍｍであり、センサＬの高さ寸法ｃは２８．６ｍｍである。

表１においてレンズの画角を参照する。この画角がセンサ上の画像とレンズの焦点距離の直線寸法に関連することが分かるであろう。この発明の背景において、これは画像高さ方向のイメージセンサの画角であり、ここではセンサの「幅」とも称する。レンズはここでは「広角」又は「標準」と称してもよい。標準レンズはおよそ３０度の画角であるのが分かるであろう。実質的にそれより大きな画角を有するレンズは「広角」レンズと見做され、実質的にそれより小さい画角を有するレンズは「望遠」レンズと見做される。表１を参照すると、従来の飲料メーカ用のバーコードリーダは標準レンズを備えていることが分かるであろう。

図４はこの発明を実施した小型バーコードリーダ１０の光学系の概略図である。好ましい実施例においては、焦点距離が６．３１ｍｍで画角が６６度の広角レンズ１２が使用される。レンズ１２とイメージセンサ１４との間のバックフォーカスｂは僅か７．６ｍｍであり、レンズ１２の広い光学的な視野はそれをバーコードＢにより近く設置するのを可能にし、その結果、イメージセンサとバーコードＢ間の総距離ａがわずか３２ｍｍになる。これは飲料メーカのオペレータ領域（カップの破線による描画で示される）に小型バーコードリーダが大きく突出することなく、バーコードＢとレンズ１２との間の直線状光路を維持するのを可能にする。さらに、レンズ１２により作り出される画像の最大高さは僅か４ｍｍであり、幅が僅か８ｍｍのセンサ１４を使用することが可能になる。

走査装置１０の十分なコンパクト化を達成するために、図４におけるバーコードＢとイメージセンサ１４との間の総距離ａが約５０ｍｍ以下であることが好ましい。表１における右側の２つの欄は、総距離ａが約５０ｍｍ以下で十分コンパクトな構成を実現する２つの他の実施例ＸとＹの寸法を示している。実施例Ｘは焦点距離が８．３４ｍｍで画角が４２度のレンズを使用する。それは第１実施例と同じ最大画像サイズであり、同じセンサを使用できる。より小さな画角のレンズを設計し製造することも容易である。

他の実施例Ｙにおいて、そのレンズの焦点距離は１２．８ｍｍまで増加し、従来と同じサイズの画像及びセンサを使用する。しかし、広角レンズによって、およそ５０ｍｍ以下の距離ａを維持することが可能である。

図５（Ａ）及び（B）は、この発明を具体化した小型バーコード走査装置の第１実施例１０の概略平面図及び側面図である。走査装置１０は回路基板２２と、レンズ１２及びイメージセンサ１４を支持するケース２４とを有する。また、２個のＬＥＤ２６、２６が左方（図５において）へ照射してバーコードを照明するように、回路基板２２に取り付けられている。

回路基板２２は、センサ１４の駆動回路、信号処理回路、バーコードパターン認識回路、ＬＥＤ駆動回路、および制御回路を備えている。処理目的のため、その回路基板はＣＰＵを内蔵するＡＳＩＣを含むとよい。また、この飲料調製機の制御回路もそのＡＳＩＣに内蔵してもよい。

ケース２４は、約１３ｍｍの長さ（図５における左右寸法）、約２０ｍｍの幅（図５(Ａ)における高さ寸法）及び約８ｍｍの高さ（図５（Ｂ）における高さ寸法）であるのが望ましい。それはプラスチックのような適宜な材料で作られる。それは、レンズ１２とセンサ１４を要求される所定の関係に維持する。レンズ１２はプラスチック製が望ましく、センサ１４はＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサが望ましい。

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明による小型バーコードセンサ２０’の第２実施例の平面図と側面図である。図６において、図５の各部と同様な部分は同じ符号で示される。主な違いは、センサ１４が図５の回路基板２２と同ではない回路基板２２’に搭載されていることである。傾斜したミラー２８がイメージセンサ１４’への折り曲げ光路を作るために設けられている。バーコードリーダ２０’の寸法は本質的にバーコードリーダ２０の寸法と同様である。

バーコードリーダ２０は、ケース２４の遠端（右端）がバーコードから約３４ｍｍになるように取り付けられ、バーコードリーダ２０’は、ケース２４の遠端がバーコードから約３３ｍｍになるように取り付けられる。

この発明の好ましい実施例を説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲によって規定されるこの発明の範囲及び特徴から逸脱することなく、種々の追加、変更、置き換えが可能であろう。

Claims (14)

1. 限定された空間を有する器具に使用する光学コードのための小型走査装置であって、
   光学コードからセンサに至る光路内に光学センサと結像用レンズとを備え、前記レンズが広角レンズであって、前記コードと共に直線状の光路内にあることを特徴とする小型走査装置。
2. 前記光学センサも、前記光学コードと共に直線状の光路内にある請求項１に記載の小型走査装置。
3. 請求項１に記載の小型走査装置において、前記光路に略平行な回路基板を備え、前記レンズが前記基板上の直立した位置に搭載され、前記センサが前記基板上に搭載されていて該基板と略平行な検知面を有し、前記レンズから前記コードと反対方向に離れた前記センサ上に反射鏡を備え、該反射鏡が、近接する前記センサの方へ光路を曲げるように前記レンズに対して傾斜していることを特徴とする小型走査装置。
4. 前記レンズが約３０度より大きい画角を有する請求項１に記載の小型走査装置。
5. 前記レンズが約４０度より大きい画角を有する請求項１に記載の小型走査装置。
6. 前記レンズが約６５度の画角を有する請求項５に記載の小型走査装置。
7. 前記センサの横寸法が約２９ｍｍ未満である請求項１に記載の小型走査装置。
8. 前記センサの横寸法が略８ｍｍである請求項７に記載の小型走査装置。
9. 前記コードと前記センサとの間の距離が略１００ｍｍ未満である請求項１に記載の小型走査装置。
10. 前記コードと前記センサとの間の距離が略５０ｍｍ未満である請求項１に記載の小型走査装置。
11. 前記コードと前記センサとの間の距離が略３０ｍｍである請求項１０に記載の小型走査装置。
12. 前記レンズと前記センサとの間の距離が略４０ｍｍである請求項１に記載の小型走査装置。
13. 前記レンズと前記センサとの間の距離が略２５ｍｍ未満である請求項１２に記載の小型走査装置。
14. 前記レンズと前記センサとの間の距離が略７．５ｍｍである請求項１３に記載の小型走査装置。
    
    

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