JP2020198496A - 画像読取装置及び画像読取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で受光光量の減衰の少ない画像取り込み装置、方法を提供することを目的とする。【解決手段】画像読取装置は、撮像部１と、該撮像部１へ光を案内する光路を構成する光学要素２と、を収容し、一の面に開口４を有する筐体３と、この筐体３の前記開口４を覆い、一部の光線を反射し、他の光線を透過するハーフミラー５と、このハーフミラー５へ筐体３の外側から光を照射する光源６とを有し、前記ハーフミラー５は、撮像対象面７に対して傾斜して配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、画像読取装置及び画像読取方法に関する。

物体に表示された固有のコードの光学的な読取装置に関連して、特許文献１、２に開示された技術がある。
特許文献１に記載されたコード読取装置は、撮像装置が設けられた筐体の内部に、物体に対して４５度の角度でハーフミラーを配置するとともに、このハーフミラーに前記物体とは異なる方向から光を照射する光源を設け、撮像対象を照明するとともにコードを読み取る構成を採用している。
特許文献２に記載された画像入力装置は、筐体の表面に設けた対物レンズの内側にハーフミラー、光源を設け、撮像対象で反射した光線を対物レンズ〜ハーフミラーを経由して固体撮像素子で読み取る構成を採用している。

特開２００４−１２７２１６号公報 特開２００４−０６４４９９号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、筐体の一の面の全体にわたる開口を斜めに横断する大面積のハーフミラーが必要であるため、重量が大きく、コストがかかるという課題があり、また、透明板の一部にコーティングを施して一部をハーフミラー化することによって適切に光線透過領域と光線反射領域とを設けようとすると、設計、製作が難しくなるという課題がある。

また特許文献２にあっては、撮像対象から撮像素子へ到る光学経路に、ハーフミラー以外に透明板、対物レンズその他の光学要素が介在するため、受光光量が減衰することが避けられない。

この発明は、簡単な構成で受光光量の減衰の少ない画像取り込み装置、方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第１態様にかかる画像読取装置は、撮像部と、該撮像部へ光を案内する光路を構成する光学要素と、を収容し、一の面に開口を有する筐体と、この筐体の前記開口を覆い、一部の光線を反射し、他の光線を透過するハーフミラーと、このハーフミラーへ筐体の外側から光を照射する光源とを有し、前記ハーフミラーは、撮像対象面に対して傾斜して配置されたことを特徴とする。

本発明の第２態様にかかる画像読取方法は、撮像部と、光を案内する光路を形成する光学要素とを収容し、一の面に開口を有する筐体を撮像対象面に向けて配置する工程と、前記開口を覆うハーフミラーを前記撮像対象面に対して傾斜した方向へ向けて配置する工程と、光源から照射した光線を前記ハーフミラーで反射させて前記撮像対象面へ照射する工程と、前記撮像対象面で反射し、前記ハーフミラーを透過した光線を前記撮像部が受光する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、画像読取装置の受光光量の減衰を少なくすることができる。

本発明の画像読取装置の最小構成例を示す断面図である。 本発明の画像読取方法の最小構成例を示す流れ図である。 本発明の第１実施形態の外観を示す斜視図である。 図３の幅方向中央部の横断面図である。 本発明の第１実施形態の平面図である。 図４の要部の拡大図である。 第１実施形態の光路の説明図である。 図７の要部の拡大図である。 画像読取装置の比較例の光路の説明図である。

図１を参照して、本発明にかかる画像読取装置の最小構成例を説明する。
符号１は、撮像部であり、入力された光を電気信号に変換する。符号２は光学要素、例えば反射鏡、レンズであって、前記撮像部１へ光を案内して結像させる。装置筐体（筐体）３は、前記撮像部１と、該撮像部１へ光を案内する光路を構成する光学要素２とを収容し、一の面に開口４を有する。ハーフミラー５は、前記装置筐体３の前記開口４を覆い、一部の光線を反射し、他の光線を透過する。このハーフミラー５へは、装置筐体３の外側から、光源６が光を照射する。前記ハーフミラー５は、撮像対象面７に対して傾斜して配置されている。前記撮像対象面７は、例えば、文字、バーコード等の図形が表示されたシートや物品の表面である。

図１の構成を有する画像読取装置にあっては、光源６からハーフミラー５へ図中矢印６ａで示すように光を供給し、この光がハーフミラー５の表面で反射して、図中矢印７ａで示すように撮像対象面７に照射される。また撮像対象面７に照射された光線の一部は、その表面で反射し、矢印７ｂ方向のハーフミラー５へ入射し、一部がハーフミラー５を通過して、装置筐体３内の光学要素２により撮像部１へ結像する。この結果、撮像対象面７の表面で反射した光が撮像部１により電気信号に変換され、出力され、撮像対象面７の表面を読取ることができる。

図２を参照して、本発明にかかる画像読取方法の最小構成例を説明する。なお図２に示す各工程（ステップ）Ｓ１〜Ｓ４において、図１に示す画像読取装置の構成要素を必要に応じて引用しながら説明する。
ステップＳ１ 開口４を有する装置筐体３を撮像対象面７に向ける。
ステップＳ２ 開口４に設けられたハーフミラー５を撮像対象面７に対して傾斜した方向、例えば４５度に向ける。
ステップＳ３ ハーフミラー５で反射させて光を撮像対象面７へ照射する。
ステップＳ４ 撮像対象面７で反射した光線をハーフミラー５を経由して装置筐体３内へ導き、光学要素２によって撮像部１へ案内する。

図２の構成を有する画像読取方法にあっては、光源６からハーフミラー５へ供給された光がハーフミラー５の表面で反射して、図１に矢印７ａで示すように撮像対象面７に照射され、反射して、矢印７ｂで示すように反対方向のハーフミラー５へ入射し、一部がハーフミラー５を通過して、筐体３内の光学要素２により撮像部１へ入射し、電気信号が出力される。

図３〜図９を参照して本発明の一実施形態を説明する。なお図３〜図９において、図１と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
図３は、一実施形態の画像読取装置の外観を示し、符号３は装置筐体である。装置筐体３には、図３の鉛直方向に対して傾けられた開口４が形成されている。図示例の開口４は、鉛直方向に対して４５度傾けて設けられ、この開口４は、ハーフミラー５によって密閉されている。すなわち、ハーフミラー５は、一部の入射光を反射し、他の一部の入射光を透過させる光学的作用を有するとともに、開口４を覆って装置筐体３を密閉する蓋としての機能を有している。すなわちハーフミラー５は、ガラス等の透明な材料から構成された基板５ａの一方の面（装置筐体３の外側を向く面）は、コーティングによってハーフミラー層５ｂが形成され、他方の面（装置筐体３の内側を向く面）には、ＡＲ（antireflection）コーティングによって、光吸収層５ｃが形成されている。

また、装置筐体３を平面視した図５に示すように、前記ハーフミラー５の幅Ｌ１は、撮像部１の撮像可能範囲（撮像可能幅）Ｌより大きく設定されている。
また前記開口４（ハーフミラー５）の上方位置には、光源６が設けられて、前記ハーフミラー５へ向けて鉛直下方へ光線を出力する。

次いで、図４を参照して装置筐体３の内部の構造を説明する。撮像部１は、例えばＣＣＤ(Charged-coupled devices)であって、光学要素２、より具体的には、反射鏡２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、および、レンズ２ｅ、により案内されて入射した光を電気信号に変換する。すなわち、ハーフミラー５を通過して入射した光は、反射鏡２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、および、レンズ２ｅを有する読取光路７ｃより撮像部１に取り込まれる。前記撮像部１、反射鏡２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、および、レンズ２ｅは、装置筐体３内に取り付けられた構造体８により支持されている。

前記構造体８は、図４に示すように、断面視において、全体としてクランク状に屈曲している。詳細には、装置筐体３のハーフミラー５が設けられた側（図４の左側）から所定距離にわたって水平状をなし、ハーフミラー５が設けられた側と反対側から所定距離離れた箇所で上方へ屈曲し、さらに、装置筐体３の右側へ水平状に形成されている。

前記構造体８には、開口部８ａが設けられている。前記光学要素２の内、反射鏡２ａは、ほぼ前記ハーフミラー５と正対する位置にあって、ハーフミラー５から入射した光線を反射鏡２ｂへ案内し、この反射鏡２ｂで反射した光線は、反射鏡２ｃ〜反射鏡２ｄを経由して、前記開口部８ａを通ってほぼ水平方向へ導かれる。さらに、前記開口部８ａを通った光は、レンズ２ｅにより結像され、反射鏡２ｆで反射して撮像部１へ入射する。

また前記装置筐体３の他の側面（図４右側の側面）は、板状の蓋３ａによって塞がれ、ボルト３ｂによって装置筐体３に固定されている。すなわち、ボルト３ｂを緩めて蓋３ａを取り外すことにより側面が開口状態とされ、組立て、保守、点検等に際して、装置筐体３の内部の光学要素２等の構成部品に外部からアクセスすることができるよう構成されている。

上記構成の画像読取装置にあっては、図６、図７に示すように、光源６からハーフミラー５へ図中矢印６ａで示すように光を出力すると、この光がハーフミラー５の表面で反射して、図中矢印７ａで示すように撮像対象面７に照射される。また撮像対象面７に照射された光線の一部は、その表面で反射し、矢印７ｂの方向のハーフミラー５へ入射し、一部がハーフミラー５を通過し、鎖線７ｃで示す範囲が読取光路７ｃとなって、装置筐体３内の光学要素２を経由して撮像部１へ案内される。この結果、撮像対象面７の表面で反射した光が撮像部１により電気信号に変換され、出力される。

より詳細には、図８に示すように、光源から照明光の一部は、矢印６ａで示すように、ハーフミラー５に４５度の角度で入射して、撮像対象面７の法線（７ｂ）の方向へ反射され、撮像対象面７を照明する。また、撮像対象面７で法線７ｂの方向へ反射した光線は、ハーフミラー５を通過して装置筐体３内の光学要素２へ入射する。図示の一実施形態にあっては、前記ハーフミラー５が法線７ｂに対して４５度傾斜して配置されている。

また、ハーフミラー５を通過した光は、反射鏡２ａ、２ｂによって装置筐体３の下部で横方向へ反射した後、反射鏡２ｃによって上方へ反射し、されに、反射鏡２ｄによって装置筐体３の横方向へ反射してレンズ２ｅ、反射鏡２ｆを経由して撮像部１に入射するから、装置筐体３の長さ（図４の左右方向の長さ）を折り返し利用して、十分に長い光路を確保することができ、柔軟に光学要素を選択して光路を設計することができる。

一実施形態の画像読取装置による効果について、図９に示す比較例と対比して説明する。
まず、図９により比較例の画像読取装置について説明する。
この装置は、撮像部１、光学要素２を収容する装置筐体３Ａの端部に開口４を有する。ガラス等により構成された板状の透明板９は、前記開口４を覆い、装置筐体３Ａ内を密閉している。前記透明板９の前方（撮像対象面７側）には、さらに筐体３Ａが延び、その内部にハーフミラー５と、このハーフミラー５へ上方から光を入射させる光源６とが設けられている。
この比較例にあっては、撮像対象面７で反射した光線がハーフミラー５と透明板９とを通過して光学要素２へ入射するから、ハーフミラー５のみを通過する一実施形態に比して反射光の減衰量が大きく、最終的に撮像部１に取り込まれる光量が少なくなる。

なお、光学要素としての反射鏡、レンズの数、配置は一実施形態に限定されるものではない。またハーフミラー５の傾斜角度が一実施形態に限定されるものでないのはもちろんである。また撮像対象面は平面に限られるものではなく、曲面であってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、画像読取装置および画像読取方法に利用することができる。

１ 撮像部
２ 光学要素
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ 反射鏡
２ｅ レンズ
３、３Ａ 装置筐体（筐体）
４ 開口
５ ハーフミラー
５ａ 基板
５ｂ ハーフミラー層
５ｃ 光吸収層
６ 光源
６ａ 矢印
７ 撮像対象面
７ａ、７ｂ 矢印（法線）
７ｃ 読取光路
８ 構造体
８ａ 開口部

Claims (8)

1. 撮像部と、該撮像部へ光を案内する光路を構成する光学要素と、を収容し、一の面に開口を有する筐体と、
   この筐体の前記開口を覆い、一部の光線を反射し、他の光線を透過するハーフミラーと、
   このハーフミラーへ筐体の外側から光を照射する光源と、
   を有し、
   前記ハーフミラーは、撮像対象面に対して傾斜して配置された、
   画像読取装置。
2. 前記ハーフミラーの外面にハーフミラー処理層が形成され、前記ハーフミラーの内面に反射防止層が形成された、
   請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記ハーフミラーは、前記撮像対象面に対して４５度傾斜して配置された、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の画像読取装置。
4. 前記光源は、前記撮像対象面の法線と直交する方向に配置された、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記光路を構成する光学要素は、前記ハーフミラーを透過した光の光路と平行な第１の光路に対して平行な第２の光路を経由して前記撮像部へ光を入射させ、前記第１の光路と第２の光路との間には、これらの間で光を案内する反射鏡が設けられた、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記筐体は、略長方体状をなし、該長方体状の筐体の一の面に前記撮像対象面に対して傾斜して設けられた面に前記開口を有し、該開口を前記ハーフミラーによって覆ったことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記撮像対象面に対して傾斜して設けられた面は、前記長方体の一の面から突出した凸部に設けられ、
   前記光源は、前記一の面の外側に設けられて前記ハーフミラーへ光を照射する、
   請求項６に記載の画像読取装置。
8. 撮像部と、光を案内する光路を形成する光学要素とを収容し、一の面に開口を有する筐体を撮像対象面に向けて配置する工程と、
   前記開口を覆うハーフミラーを前記撮像対象面に対して傾斜した方向へ向けて配置する工程と、
   光源から照射した光線を前記ハーフミラーで反射させて前記撮像対象面へ照射する工程と、
   前記撮像対象面で反射し、前記ハーフミラーを透過した光線を前記撮像部が受光する工程と、
   を有する画像読取方法。

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