JP2011065607A - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的情報読取装置において、撮像部を収めるスペース、外部インターフェイスのケーブルを収めるスペース、及び信号処理部の回路を収めるための複数枚の基板を収めるスペースを確保しつつ、全体のサイズを小型化すること。
【解決手段】基板として最も広い面積を有するＣＰＵやメモリを実装するメイン基板と、カメラモジュールと照明用ＬＥＤ部とマーカを有する撮像部とのサイズに基づいて筐体の全体の大きさを決定し、必要最小限の形状の光学的情報読取装置を実現している。メイン基板を筐体の内壁に近い位置に配置する。その他の各機能はサブ基板に機能的に分割し、枠体の周囲に配置すると共に、ケーブルとの接続部分を枠体内に収納することによって小型化するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は２次元コード等を光学的に読み取る光学的情報読取装置に係り、特に２次元撮像素子を用いた光学的情報読取装置の構造に関する。

物体の搬送ラインの傍らに光学的情報読取装置を配置し、搬送ラインに沿って移動する物体の表面に貼り付けられ、あるいは印字、刻印されたＱＲコード等の２次元コードやバーコードを読み取り、読み取った２次元コード等によって移動している物体を識別することはよく知られている。このような光学的情報読取装置として、２次元コード等を撮像する撮像部、撮像部からの電圧信号にアナログ処理やデジタル処理等を施し２次元コード等を解読する信号処理部を含む制御部、制御部の処理結果を外部へ出力するインターフェイス（以下、ＩＦという）等を有し、各部を構成する部品を筐体内に収納して構成したものがある（特許文献１）。

特開２００８−３３４６５号公報

このような光学的情報読取装置は、撮像部を収めるスペースの他、外部ＩＦのケーブルを収めるスペースと制御部の回路を収めるための複数枚の基板を収めるスペースの確保が必要であり、全体サイズの小型化を実現する上で、部品レイアウト設計は重要な工程である。部品レイアウト設計の際には、筐体内部で各部を構成する部品の位置決めをする構造、組み立て容易性、放熱対策、ノイズ耐性等も同時に考慮する必要がある。

本発明では上述した点を考慮した上で、筐体内における各部を構成する部品の配置密度を高め、小型化が可能な光学的情報読取装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の光学的情報読取装置は、読取対象を撮像する２次元撮像素子を有する撮像部と、前記撮像部からの信号を処理する信号処理部と、前記撮像素子及び信号処理部に電力を供給する電源部と、前記信号処理部及び電源部に接続されるケーブルと、を有する光学的情報読取装置であって、光透過窓を有する筐体と、前記筐体内に固定される挿脱自在の枠体と、を具備し、前記信号処理部及び電源部を前記枠体に固定すると共に、前記枠体内にケーブルの一端を収納し、前記筐体の前記光透過窓と前記枠体との間に前記撮像部を収納したものである。これにより２次元撮像素子を有する撮像部の特性を考慮したレイアウト、即ち光透過窓に撮像部を近接させることにより、撮像部前方の映り込みを配慮しながら小型化を実現することができる。又枠体により位置決め組み立てを容易とし、ケーブル収納スペースを確保し、安定してケーブルを接続することができる。枠体を用いることによって筐体内に部品取付けのための複雑な固定部品が少なくなり、筐体の組み立ての単純化により組み立て作業性を向上させることができる。工具等を筐体内に挿入する必要がなく、組み立てが容易となり、小型化を実現することができる。

ここで前記信号処理部及び電源部は、メイン基板とサブ基板から成り、メイン基板は、撮像部からの信号を処理する信号処理部の電子回路を実装した基板であり、前記サブ基板は、前記ケーブルの接続端子を実装し、通信回路部及び入出力インターフェイス回路が実装されたＩＯ基板と、各部に電源を供給する電源部を含む電源基板と、コネクタが実装され、前記メイン基板を接続する結合基板と、コードリーダの動作状態を表示する素子を実装した表示基板と、カメラモジュールで撮像する領域を照明するための照明素子を実装した照明基板とを平面状の導通手段によって連結したリジットフレキシブル基板によって構成され、前記ＩＯ基板、電源基板、結合基板及び表示基板は、前記枠体の周囲を取り巻くように配置し、電源基板の前面に照明基板が位置するように配置してもよい。

ここで前記結合基板は、前記枠体の上部に保持されており、前記コネクタを介して前記メイン基板と接続した後、前記メイン基板を前記枠体に固定することによって結合基板を挟み込んで固定するようにしてもよい。

ここで前記撮像部は、２次元撮像素子をレンズホルダ内に配置したカメラモジュールと、前記カメラモジュールの鏡筒の側方より下方にずらせて配置され、読取対象を照射する一対の照明手段と、前記カメラモジュールの側方より上方にずらせて配置され、前記カメラモジュールの撮像位置を示す一対の照準用マーカと、を具備するようにしてもよい。

ここで前記レンズホルダの鏡筒の先端に筒状の弾性部材を設け、更にその表面を樹脂材料としてもよい。

ここで前記筐体は、マグネシウム材料から成り、前記筐体の内壁に貼り付けられた亜鉛テープと、中心に開口を有し、前記亜鉛テープに貼り付けされた銅テープと、を有するものであり、前記メイン基板は、前記筐体の内壁に突出し、前記亜鉛テープと接触する接触子を有するようにしてもよい。

ここで前記筐体は、マグネシウム材料から成るものであり、前記筐体の内側よりねじを取付け、前記ねじに接触するニッケル皮膜を有する接触子を前記メイン基板に実装してもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、基板として最も広い面積を有するＣＰＵやメモリを実装するメイン基板と、カメラモジュールと照明用ＬＥＤ部と照準用マーカを有する撮像部とのサイズに基づいて筐体の全体の大きさを決定し、必要最小限の形状の光学的情報読取装置を実現している。又メイン基板を筐体の内壁に近い位置に配置すると共に、その他の各機能はサブ基板に機能的に分割し、枠体の周囲に配置し、ケーブルとの接続部分を枠体内に収納することによって小型化を実現することができる。

図１は本発明の実施の形態による２次元コードリーダの斜視図である。 図２Ａは本実施の形態による２次元コードリーダの組み立て斜視図（その１）である。 図２Ｂは本実施の形態による２次元コードリーダの組み立て斜視図（その２）である。 図３は本実施の形態による２次元コードリーダのメイン基板とサブ基板及び撮像部の電子回路部を示すブロック図である。 図４Ａはサブ基板の一方の面の詳細を示す図である。 図４Ｂはサブ基板の他方の面の詳細を示す図である。 図５Ａはケースと各基板の接続状態を示す概念図である。 図５Ｂはケースとカメラホルダとの接続状態を示す概念図である。 図６は枠体を取り除いた状態でのサブ基板の各基板の配置を示す斜視図である。 図７は枠体と電源基板との接続状態を示す斜視図である。 図８は枠体と結合基板、メイン基板の接続状態を示す斜視図である。 図９Ａは枠体と表示基板、ＬＥＤスペーサの接続状態を示す斜視図である。 図９Ｂは枠体と表示基板、ＬＥＤスペーサ及びシートの組立状態を示す斜視図である。 図１０はケースと枠体及びＩＯ基板の各基板の接続状態を示す斜視図である。 図１１はサブ基板の各基板を取付けた枠体の下方からの斜視図である。 図１２はケースの内部におけるケーブルとＩＯ基板の端子との接続状態を示す断面図である。 図１３は本実施の形態による２次元コードリーダの中央横断面の斜視図である。 図１４は本実施の形態による２次元コードリーダの中央横断面図である。 図１５は撮像部の視野範囲とＬＥＤの照明を示す概略図である。 図１６は従来のコードリーダと印字面の配置を示す図である。 図１７はコードリーダを角度α１傾けた状態を示す図である。 図１８はコードリーダを角度α２傾けた状態を示す図である。 図１９Ａはレンズフードにスポンジを取付けた状態を示す概略図である。 図１９Ｂは本実施の形態によるレンズフードの構成を示す概略図である。 図２０はケース１１にカメラホルダを取付けた状態を示す正面図である。 図２１は図２０のＡ−Ａ線断面図である。 図２２は中央で縦断としたときの斜視図である。 図２３はカバーとメイン基板及びその接続部を示す正面図である。 図２４Ａはカバーとその裏面に取付けられる亜鉛テープ及び銅テープを示す斜視図である。 図２４Ｂはケースの裏面を示す図である。 図２５はケースと基板との接続状態を示す断面図である。

以下図面を参照しつつ本発明の実施の形態による２次元撮像素子を有するコードリーダについて説明する。図１はこの実施の形態による２次元コードリーダ１の斜視図であり、図２Ａ，図２Ｂはその組み立て斜視図である。この２次元コードリーダ１は、例えば高さ２４ｍｍ、幅３９ｍｍ、奥行き３２ｍｍ程度の略直方体形状の小型の光学的情報読取装置であって、２次元バーコードが印字又は刻印された商品や製造物の搬送ラインに隣接して設置され、２次元バーコードに記録された情報を読み取るものである。

これらの図に示すように本実施の形態の２次元コードリーダ１は、筐体１０内にメイン基板２０とサブ基板３０を有し、これらの基板は筐体１０に固定された枠体４０の周囲に保持されている。筐体１０はケース１１とケーブルブッシュ１２、カバー１３、透明のガラス板１４及び裏面の開口を閉じる柔軟な後述のシート１５によって密閉された直方体状に構成されている。ケース１１は上面に開口１１ａを有し、前面にはガラス板１４が取付けられる光透過窓１１ｂ、裏面に表示用の表示窓１１ｃが形成された部材である。ケース１１の底面板の内側には、カメラホルダを位置決めするためのボス１１ｄ，１１ｅ、ねじ止め用の開口１１ｆ，１１ｇ、枠体４０の保持用のボス１１ｈ等が設けられている。この実施の形態では、ケース１１及びカバー１３は軽量化を図ると共に加工を容易にするため、マグネシウムによるダイカストにより構成されている。そしてケース１１のガラス板１４とケース１１内の枠体４０との間隙には、カメラホルダ５０が取付けられる。カバー１３には内向きに２本の脚部１３ａ，１３ｂが設けられ、夫々枠体４０，ケース１１とのねじ止めに用いられる。

図３はメイン基板２０、サブ基板３０を含む電子回路部分の詳細を示すブロック図である。メイン基板２０はカメラモジュール５２からの信号を処理する信号処理部の電子回路を実装した基板である。メイン基板２０は図２Ａに示すように、ＣＰＵ２１やＳＤＲＡＭ２２、フラッシュＲＯＭ２３等を実装し、各素子間をシステムバスで接続している。メイン基板２０は基板として最も広い面積を要し、発熱するためカバー１３に最も接近して取付けられている。ここでＣＰＵ２１とカバー１３との間には、双方に接触する放熱ゴム２４を設けて放熱効果を向上させるようにしてもよい。又メイン基板２０の上面にはカバー１３と電気的に接続するための接続部２５が設けられる。接続部２５の詳細については後述する。

サブ基板３０は電源部、及びその他のブロックを機能毎に分離した複数の基板をフレキシブル基板によって連結したリジットフレキシブル基板によって構成されている。フレキシブル基板は平面状の導通手段である。図４Ａは一方の面（枠体に取り付けした際、外側となる面）、図４Ｂは他方の面（枠体に取り付けした際、内側となる面）から見たサブ基板３０の詳細を示す。サブ基板３０は図４Ａ，図４Ｂに示すように、ＩＯ基板３１、電源基板３２、結合基板３３、表示基板３４、及び照明基板３５から成り立っている。ＩＯ基板３１は外部機器と通信回路や入出力インターフェイス回路が実装された基板であり、ケーブル６０のうちシリアル・ＩＯ信号を接続するための端子３１ａを実装し、ケース１１に固定するためのねじ孔３１ｂを有している。電源基板３２は各部に電源を供給するインダクタ３２ａや電源ＩＣを含む電源部、照明となるＬＥＤのドライバ部、及び照準用マーカとなるＬＤ素子等を駆動するドライバ部を含む基板である。結合基板３３はスタッキングコネクタ３３ａが実装され、メイン基板２０とサブ基板３０とを連結するための基板である。表示基板３４は２次元コードリーダ１の動作状態等を表示する表示用のＬＥＤ群３４ａや、入力のためのスイッチ３４ｂ，３４ｃ、位置決め孔３４ｄ，３４ｅを有している。更に照明基板３５は一対のＬＥＤ３５ａ，３５ｂを実装する基板である。ＬＥＤ３５ａ，３５ｂはカメラモジュール５１で撮像する領域を照明するための照明手段を構成している。

また、サブ基板３０は、図４Ａ，図４Ｂに示すように、ケーブル接続端子やインダクタのような背の高い素子を内側の面に配置することにより、枠体内にケーブルの先端部分を収納し易くすると共に、サブ基板３０を枠体４０の周囲に取り付けて筐体に納める際に、枠体と筐体との間の距離を近づけることが可能となる。

さらに、電源基板３２のフレキシブル基板との接続部分３２ｂに切欠け部分を設けてフレキシブル基板の長さを確保することにより、サブ基板３０を枠体の周囲に取り付けた際、フレキシブル基板３２ｃの曲げのゆとりを確保しながら、コンパクトなサイズの直方体形状を構成することが可能となる。

さて本実施の形態では、全ての基板とモジュールを直接又は間接的にケース１１に強固に固定している。図５Ａ，図５Ｂはその連結状態を示す概念図である。ここで図中太線で示す固定手段ＦＣ１〜ＦＣ７は、例えばねじ止め等の強固な結合方法による固定手段であることを示している。又図中実線で示す結合手段ＮＣ１〜ＮＣ４は構造的な結合手段であり、結合程度は標準的なものである。結合手段ＮＣ１〜ＮＣ４は、例えばスタッキングコネクタ、開口とボスによる結合及び部材の形状による位置決めと結合により実現することができる。又図中破線で示す仮止め手段ＴＣ１〜ＴＣ３は、製造の際に位置決め及び仮止めするための手段を示している。仮止め手段ＴＣ１〜ＴＣ３は、例えばフック等によるもので仮止め機能を有するが、結合力は最も弱いものである。

さて図５Ａに示すように、ケース１１には枠体４０とＩＯ基板３１が固定手段ＦＣ１，ＦＣ２によって夫々固定され、電源基板３２が固定手段ＦＣ３によって枠体４０に固定される。又メイン基板２０は固定手段ＦＣ４によって枠体４０に固定される。ＩＯ基板３１、電源基板３２及び表示基板３４は仮止め手段ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３によって夫々枠体４０に仮止めされる。結合基板３３は結合手段ＮＣ１によりメイン基板２０に連結される。ＩＯ基板３１等のサブ基板と枠体４０との結合を緩やかにし遊びを設けることで、結合基板３３を介して連結されたメイン基板２０を枠体４０に固定する際の、位置決めや組み立てが容易となる。又表示基板３４は連結手段ＮＣ２によりＬＥＤスペーサ３６に連結され、ＬＥＤスペーサ３６は連結手段ＮＣ３によってケース１１に連結されている。尚図中には明示していないが、前述したようにサブ基板３０を構成する各基板はフレキシブル基板によって連結されている。

又図５Ｂに示すようにカメラホルダ５０は固定手段ＦＣ５によりケース１１に固定され、更に傾き方向を規制する連結手段ＮＣ４によって連結される。カメラの光学系のアライメントは精度が要求されるため、ケース１１に直接固定することにより位置ずれ、角度ずれが生じにくくなるようにしている。又照明基板３５が固定手段ＦＣ７によりカメラホルダ５０に固定される。又カメラホルダ５０内部にはカメラモジュール５１が仮止め手段ＴＣ４により仮止めされ、固定手段ＦＣ６によって固定される。

次に本実施の形態の２次元コードリーダ１の内部構造について、図を用いてより詳細に説明する。まず枠体４０とメイン基板２０、サブ基板３０との接続状態について図６〜図１０を用いて説明する。枠体４０は図７〜図１０に示すように略直方体状の部材であって、電源基板３２を取付けるためのフック４１ａ，４１ｂ、その裏面に表示基板３４を取付けるための一対のフック４２ａ，４２ｂ、電源基板３２の取付用のねじ孔４３ａ，４３ｂ、メイン基板２０を固定するためのねじ孔４４ａ，４４ｂ、ケース１１に枠体４０を固定するためのねじ孔４５ａ，４５ｂ、ＩＯ基板３１を取付けるための一対のフック４６ａ，４６ｂ、ケーブル６０を挿入するためのＵ字状の切欠き４７等が設けられている。

サブ基板３０は枠体４０の周囲に配置し、その上部にメイン基板２０を配置する。図６は枠体４０を取り除いた状態でのサブ基板３０の配置を示す斜視図である。図２Ａ及び図６に示すように、ＩＯ基板３１、電源基板３２、結合基板３３及び表示基板３４が枠体４０の周囲を取り巻くように配置される。より詳しくは、枠体４０の上部には結合基板３３が位置し、枠体４０の正面には電源基板３２が位置し、電源基板３２と対称な位置に表示基板３４が位置し、枠体４０の下部にＩＯ基板３１が位置するようにサブ基板３０を配置する。更に電源基板３２の前方に照明基板３５が位置するように配置している。

次に組み立ての詳細について説明する。まず図７に示すように、枠体４０の一方の面に外側より電源基板３２を下部のフック４１ａ，４１ｂに挿入して仮止めし、ねじ孔４３ａ，４３ｂへのねじ止めによって固定する。枠体４０の上部には図８に示すように結合基板３３を配置し、枠体４０の裏面には図９Ａ，図９Ｂに示すように表示基板３４をフック４２ａ，４２ｂにより仮止めする。更に表示基板３４の外側よりＬＥＤスペーサ３６の図示しないボスを位置決め孔３４ｄ，３４ｅに合わせて連結する。

ＬＥＤスペーサ３６は表示用ＬＥＤ群３４ａが設けられる位置に多数の開口３６ａが形成され、又押ボタンスイッチ３４ｂ，３４ｃに対応する位置に基板に垂直な方向に湾曲できるようなＵ字状の切欠き３６ｂ，３６ｃが形成されている。ＬＥＤスペーサ３６はケース１１の表示窓１１ｃの内側の枠に入り込むことにより、表示窓１１ｃの位置に取付けられる。そうすれば表示窓１１ｃに貼り付けられたシート１５を介してＬＥＤの表示を確認したり、スイッチを操作することができる。

図１０は筐体１０のケース１１内に固定されるＩＯ基板３１と枠体４０を示す。ＩＯ基板３１は端子３１ａが枠体４０内に向けて配置され、枠体４０の下面にフック４６ａ，４６ｂに内側より仮止めされる。端子３１ａには図示しないケーブルが接続され、ケーブルはＵ字状の切欠き４７より外部に取り出される。そしてＩＯ基板３１はねじ孔３１ｂを通してねじ止めによってケース１１に固定される。このねじ止めによってケース１１とサブ基板３０とを確実に固定すると共にフレームグラウンドをとるようにしている。

図１１は枠体４０にサブ基板の各基板を取付けた状態を下方から示す斜視図である。この図では枠体４０の底面にＩＯ基板３１が取付けられ、一方の側面に表示基板３４が取付けられ、これと反対側前方に照明基板３５が位置している状態を示している照明基板はカメラホルダにねじ止めされる。

ここで図１２はケーブル６０の端子をＩＯ基板３１の端子３１ａに接続した状態を示す断面図である。これらの図に示すように枠体４０の内部でケーブル６０の端子を接続している。又ケーブル６０の一部のラインはノイズ軽減のためのフェライトリング６１ａを貫通させている。更にこのラインの端部にはメイン基板２０に設けられたコネクタ２６に接続するためのコネクタ６１ｂが設けられている。

メイン基板２０は図８に示すように結合基板３３のコネクタ３３ａ及びコネクタ２６を介してケーブル６０のＵＳＢ用コネクタ６１ｂに接続した後、枠体４０の上部よりねじ止めによって固定される。又メイン基板２０のＣＰＵ２１上にはカバー１３と接触するように放熱ゴム２４が設けられる。

次にカメラホルダ５０について説明する。図１３は本実施の形態による２次元コードリーダ１の斜視図、図１４はその中央横断面図である。カメラホルダ５０は図２Ｂ、図１３、図１４に示すように、円筒形状のレンズ鏡筒５２と、その外周にレンズフード５３が取付けられ、更にやや上方の左右には一対のＬＤからなる照準用マーカ５４ａ，５４ｂが配置されたものである。ここでレンズフード５３の下方の左右には照明基板３５上に実装されているＬＥＤ３５ａ，３５ｂが配置される。そして図１５に示すように、２次元コードリーダ１は検出対象物の面に対してわずかに傾けて設置する。そしてＬＥＤ３５ａ，３５ｂをレンズフード５３よりやや下方に配置しておけば、検出対象となる２次元コードを撮像する際に照明用ＬＥＤ３５ａ．３５ｂから照射された光の正反射光は撮像範囲に入りにくくなり、撮像画像に映り込む可能性を少なくすることができる。

ここで２次元コードリーダの撮像画像への映り込みの影響について上下にＬＥＤを有する従来のコードリーダと比較して説明する。図１６に示すように、コードリーダ１００は、上下両側にＬＥＤ照明１０１ａ，１０１ｂを備え、２次元コード１０２等の印字面に対して、光学ユニット１０３及び撮像素子１０４の光軸Ｌを直交させて取り付けたものとする。この場合、上下のＬＥＤ照明から照射された光の正反射光が、撮像素子１０４の視野範囲に入っており、撮像素子１０４で受光されることになる。即ち正反射光が映像に映り込んでしまう。この場合、非常に強い光が撮像画像に含まれるため、正確な２次元コード等の読取は困難となる。

そこで、図１７に示すように、コードリーダを、２次元コード等１０２の印字面に対して傾斜させて取り付ける場合を考える。図示のように取り付け角度α１だけ傾斜させると、ＬＥＤ１０１ｂからの照明は撮像範囲から外れるが、ＬＥＤ１０１ａからの照明は依然撮像範囲に入射される。図１８に示すように、取り付け角度α２まで傾斜させると、ＬＥＤ１０１ａ、１０１ｂからの照射された光の正反射光は撮像範囲外となる。このようにコードリーダの取り付け角度をより大きくするといったようにコードリーダ取り付けの制約が大きくなる。

そこで図１４，図１５に示すように本実施の形態では、照準用ＬＥＤ３５ａ，３５ｂを下方にのみ配置するので、取り付け自由度を確保し易くなる。また上方にはＬＥＤ用のスペースを設けず、照準用マーカ５４ａ，５４ｂのスペースとすることにより、機能性を配慮した小型化の実現が可能となる。

ここで照準用マーカ５４は夫々の光軸が互いに内向きに取付けられており、２次元コードリーダ１を検出物体に対して所定距離の位置に配置したときに２本のレーザビームのスポットが一致する。従ってスポットが一致するように距離を設定することで２次元コードリーダ１と検出物体との間隔を適切な距離とすることができる。又照準用マーカ５４は光軸を互いに外向きに取付けるようにしてもよく、この場合には視野の幅を示すことができる。

カメラホルダ５０は図２Ｂに示すように、ケース１１の底面板のボス１１ｄにより保持され、更に下方よりねじ止めによって固定される。

ここでレンズフード５３とガラス板１４との間に空隙があれば自己照明（ＬＥＤ３５ａ、３５ｂ）の迷光によりフレアが発生する。このため従来は鏡筒の前にスポンジを張ったり摺動性のあるプラスチック材を設けて隙間を埋めることにより、フレアを防いでいた。しかしスポンジ１１１により隙間を埋めた場合には、ケース１１に挿入する際にスポンジが収縮するため挿入自体は容易であるが、図１９Ａに示すように所定の位置に配置してもガラス板１４に押されて変形したままとなり、外観が損なわれることがある。一方スポンジを変形させずに挿入しようとすれば、組み立ての難易度が上昇する。又摺動性のある樹脂材料で空隙を埋める場合には、外観が損なわれることはない。しかし組み立て時に収縮しないため、薄すぎれば隙間を生じ、厚すぎればガラス板１４に圧力が加えるため、圧力があまり加わることなく隙間を完全に埋めるように厚さを決定することが難しい。

そこで本実施の形態では図１９Ｂに示すように、円筒形のレンズフード５３の先端部分に円筒の弾性部材、例えばスポンジ５３ａを設け、更にスポンジ５３ａの表面は容易に摺動するため樹脂フィルム、例えばポリエチレンフィルム５３ｂを設けた。

こうして構成されたカメラホルダ５０のケース１１への取付けについて説明する。ケース１１の光透過窓１１ｂにガラス板１４を取付け、更に上部よりカメラホルダ５０を挿入し、ボス１１ｄによって所定位置に位置決めした後、下部よりねじ止め固定する。図２０はカメラホルダ５０を取付けた状態を示す正面図である。このときレンズフード５３は表面が円滑なポリエチレンフィルム５３ｂとなっており、その内側が柔軟なスポンジ５３ａであるため、スポンジ５３ａが収縮しつつガラス板１４の裏面を摺動して所定位置に固定される。このため変形したままでカメラホルダ５０を取付けられることはなく、レンズフード５３はガラス板１４の裏面に確実に保持されることとなる。このとき図２１にＡ−Ａ線断面図、図２２にその斜視図を示すようにカメラホルダのレンズフード５３の上部にはＬ字形のアーム５５をケース１１の裏面に接触させて位置決めしている。カメラホルダ５０は図２１に示すフレキシブルカード電線５６を介してメイン基板２０と接続される。アーム５５は内側にあるフレキシブルカード電線５６をガラス板１４を介して見えないようにすると共に、カメラホルダ５０の傾きを防止するようにしている。

これらの組み立てを終えた後カバー１３を閉じ、図２Ｂに示すようにケース１１の下方より２本のねじで枠体４０と共に一体に密閉して固定する。尚図８，図１３，図１４には表示窓１１ｃに取付けられるシート１５を示している。

次にメイン基板２０の接触片２５について説明する。２次元コードリーダはノイズ耐性を向上させるため筐体として金属を採用し、シールドすることが行われている。ここで金属としてアルミニウム、亜鉛、マグネシウム等が考えられるが、小型軽量化や十分な強度を確保するためにマグネシウムが適している。そこでこの実施の形態ではケース１１、カバー１３をマグネシウムダイカストにより製造している。しかしメイン基板２０とマグネシウム材料とを接触子を介してそのまま接触させると、接触子は通常ニッケルメッキや錫メッキがなされているためイオン化傾向の差が大きく、水分が触れることで絶縁性酸化膜が生じる可能性がある。従ってこの実施の形態では、イオン化傾向の差が小さい金属同士を接触させることにより、絶縁性酸化膜の発生を防止するようにしている。

即ち本実施の形態では図２Ａ，図８及び図２３に示すように、メイン基板２０よりニッケルメッキ又は錫メッキされた接触片２５をＵ字状に湾曲させ、弾性を有するように上部に突出させる。これに対向するマグネシウムのカバー１３の底面の接触部分には、図２４Ａ，図２４Ｂに示すように亜鉛からなる亜鉛テープ１３ｃを貼り付け、カバー１３を取付けたときにこれらを接触させるようにしている。ここで亜鉛テープ１３ｃの上面に更に亜鉛テープ１３ｃよりやや小さい開口を有する銅テープ１３ｄを貼り付けておく。ここで銅はニッケルよりイオン化傾向の小さい金属として選択したものであり、銅テープ１３ｄの銅はマグネシウムとのイオン化傾向の差が大きく、絶縁性酸化膜が生じる場合にはまず銅テープ１３ｄとマグネシウムとの接触面が酸化するため、銅テープ１３ｄとマグネシウムカバー１３の接触面に絶縁性酸化膜が形成され尽くすまでは亜鉛テープ１３ｃとマグネシウムカバー１３の接触面に絶縁性酸化膜が生じない。このため長期間にわたって絶縁性酸化膜が生じずメイン基板２０とカバー１３とを電気的に接触させることができる。

又これに代えて図２５に示すようにカバー１３にねじ孔を設け、ニッケルメッキされたねじ１３ｅを内側よりねじ孔に取付け、更にニッケルメッキ又は錫メッキされた接触子１３ｆを介してメイン基板２０と接触させるようにしてもよい。こうすれば筐体にマグネシウム材料を用いても長期間にわたって腐食を防止し、ケースと基板との導通を確保して耐ノイズ性を保持することができる。

上述したようにこの実施の形態では、以下の点に考慮することによってデッドスペースの少ない小型の２次元コードリーダを実現している。
（１）撮像部を照明用ＬＥＤとレーザマーカをレンズ鏡筒の周囲に図１３，図１４のように配置し、この撮像部のサイズを筐体の１つの面のサイズとしている。
（２）基板として最も広い面積を有するＣＰＵやメモリを実装するメイン基板を筐体の内壁に近い位置に配置して放熱対策としている。そして撮像部のサイズとメイン基板のサイズに基づいて筐体の全体の大きさを決定し、必要最小限の大きさの光学的情報読取装置を実現している。
（３）その他の機能は信号分岐と個別の機能に基づいてサブ基板に機能的に分割し、枠体の周囲に配置する。更に図１４，図１３に示すようにケーブルの接続部分を枠体内に収納することによってデッドスペースを極力少なくして小型化を実現するようにしている。
（４）光学系のカメラモジュールを筐体内に固定し高精度な位置決めを可能としている。

尚この実施の形態では２次元コードリーダを例にして説明したが、本発明による光学的情報読取装置は２次元コードリーダに限らず、２次元の画像情報を読取る種々の光学的情報読取装置にも適用することができる。

本発明は２次元撮像素子を用いて２次元コード等を光学的に読み取る光学的情報読取装置であり、物体の搬送ラインの傍らに光学的情報読取装置を配置し、搬送ラインに沿って移動する物体の表面に貼り付けられ、あるいは印字、刻印された２次元コードやバーコードを読み取り、読み取った２次元コード等によって搬送移動している物体を識別する用途に好適に用いることができる。

１ ２次元コードリーダ
１０ 筐体
１１ ケース
１１ａ 開口
１１ｂ 光透過窓
１１ｃ 表示窓
１２ ケーブルブッシュ
１３ カバー
１３ａ，１３ｂ 脚部
１３ｃ 亜鉛テープ
１３ｄ 銅テープ
１３ｅ ねじ
１３ｆ 接触子
１４ ガラス板
１５ シート
２０ メイン基板
２１ ＣＰＵ
２２ ＳＤＲＡＭ
２３ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ
２４ 放熱ゴム
２５ 接触片
２６ コネクタ
３０ サブ基板
３１ ＩＯ基板
３２ 電源
３３ 結合基板
３４ 表示基板
３５ 照明基板
３６ ＬＥＤスペーサ
４０ 枠体
５０ カメラホルダ
５１ カメラモジュール
５２ レンズ鏡筒
５３ レンズフード
５３ａ スポンジ
５３ｂ ポリエチレンフィルム
６０ ケーブル

Claims (7)

1. 読取対象を撮像する２次元撮像素子を有する撮像部と、
   前記撮像部からの信号を処理する信号処理部と、
   前記撮像素子及び信号処理部に電力を供給する電源部と、
   前記信号処理部及び電源部に接続されるケーブルと、を有する光学的情報読取装置であって、
   光透過窓を有する筐体と、
   前記筐体内に固定される挿脱自在の枠体と、を具備し、
   前記信号処理部及び電源部を前記枠体に固定すると共に、前記枠体内にケーブルの一端を収納し、前記筐体の前記光透過窓と前記枠体との間に前記撮像部を収納した光学的情報読取装置。
2. 前記信号処理部及び電源部は、メイン基板とサブ基板から成り、
   メイン基板は、撮像部からの信号を処理する信号処理部の電子回路を実装した基板であり、
   前記サブ基板は、
   前記ケーブルの接続端子を実装し、通信回路部及び入出力インターフェイス回路が実装されたＩＯ基板と、
   各部に電源を供給する電源部を含む電源基板と、
   コネクタが実装され、前記メイン基板を接続する結合基板と、
   ２次元コードリーダの動作状態を表示する素子を実装した表示基板と、
   カメラモジュールで撮像する領域を照明するための照明素子を実装した照明基板とを平面状の導通手段によって連結したリジットフレキシブル基板によって構成され、
   前記ＩＯ基板、電源基板、結合基板及び表示基板は、前記枠体の周囲を取り巻くように配置し、電源基板の前面に照明基板が位置するように配置した請求項１記載の光学的情報読取装置。
3. 前記結合基板は、前記枠体の上部に保持されており、前記コネクタを介して前記メイン基板と接続した後、前記メイン基板を前記枠体に固定することによって結合基板を挟み込んで固定するようにした請求項２記載の光学的情報読取装置。
4. 前記撮像部は、
   ２次元撮像素子をレンズホルダ内に配置したカメラモジュールと、
   前記カメラモジュールの鏡筒の側方より下方にずらせて配置され、読取対象を照射する一対の照明手段と、
   前記カメラモジュールの側方より上方にずらせて配置され、前記カメラモジュールの撮像位置を示す一対の位置決め用マーカと、を具備する請求項１記載の光学的情報読取装置。
5. 前記レンズホルダの鏡筒の先端に筒状の弾性部材を設け、更にその表面を樹脂材料とした請求項２記載の光学的情報読取装置。
6. 前記筐体は、マグネシウム材料から成り、
   前記筐体の内壁に貼り付けられた亜鉛テープと、
   中心に開口を有し、前記亜鉛テープに貼り付けされた銅テープと、を有するものであり、
   前記メイン基板は、前記筐体の内壁に突出し、前記亜鉛テープと接触する接触子を有する請求項３記載の光学的情報読取装置。
7. 前記筐体は、マグネシウム材料から成るものであり、
   前記筐体の内側よりねじを取付け、前記ねじに接触するニッケル皮膜を有する接触子を前記メイン基板に実装した請求項３記載の光学的情報読取装置。

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