JP2776715B2

JP2776715B2 - 光学読取装置

Info

Publication number: JP2776715B2
Application number: JP4350649A
Authority: JP
Inventors: 宏石川; 和男長谷川
Original assignee: ARUPUSU DENKI KK
Current assignee: ARUPUSU DENKI KK
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH06176181A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、媒体に表示されるバー
コード等の光学的マークを読み取る光学読取装置に係わ
り、特に読み取り深度の深い光学式読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学読取装置である光学式バーコードリ
ーダは、例えば特開平２ー７７８９０号公報に開示され
ており、このような従来の光学読取装置の構成を図５か
ら図７に基づいて説明する。

【０００３】図５は一般の光学読取装置の概略構成図、
図６は従来の光学読取装置の構成を示す断面図、図７は
バーコードの本体から離れた位置での検出状態を示す要
部断面図である。

【０００４】図５に示すように、一般に光学読取装置で
あるペン式バーコードスキャナーは、先端部１ａを有す
るケース１を備え、このケース１の基端部側には図示し
ない装置本体に接続するためのケーブル１ｂが配されて
いる。上記先端部１ａには開口部２が設けられ、スイッ
チ３を操作することにより、上記開口部２から光が発せ
られ情報記録媒体であるバーコード上に入射されるよう
になっている。そしてバーコードすなわちバーまたはス
ペースからの反射光量の違いによって、例えば商品に貼
られたこのバーコードを電気的に識別して、商品ごとの
売上げや在庫の量などの管理に使用するものである。

【０００５】光学読取装置のケース１の内部に配された
反射型フォトセンサーには、図６に示すように発光側レ
ンズ７と受光側レンズ８とを一体化したレンズ体６を保
持固定するために設けられた断面が小判型で筒状に形成
された枠体９が配設されている。この枠体９のレンズ６
と開口部２の間には、情報記録媒体５との間で反射光を
検出するために開けられた透光用の第２の開口部９ａが
設けられている。

【０００６】この枠体９の第２の開口部９ａの側には、
レンズ６を位置決め固定するための保持体１７が圧入固
定されており、この保持体１７は発光側および受光側レ
ンズ７、８と同種で遮光性を有するプラスチック材で形
成されている。そして，上記枠体９の一端は導電性の基
板４４で塞がれていて、この基板４４の枠体９側の表面
にＬＥＤで構成された発光素子１６とフォトダイオード
で構成された受光素子８０とが接続固定されている。

【０００７】受光側レンズ７の光軸ａと受光側レンズ８
の光軸ｂとは、互いに平行に配置されており、受光素子
８０が受光側レンズ８の光軸ｂの線上に配置され、発光
素子１６が発光側レンズ７の光軸ａに対して受光素子８
０とは反対の方向へ偏倚して配置されている。

【０００８】この発光側レンズ７は、収差補正が不完全
であって収差が生じる非球面レンズあるいは球面レンズ
で構成されている。そして、少なくともコマ収差を生じ
させるように配置された発光側レンズ７は、発光側レン
ズ７から投光されて受光側レンズ８を介して受光素子８
０へ導かれる正反射光量の比率が低くなるような構成と
なっている。

【０００９】この発光側レンズ７の開口数（ＮＡ）の最
大値は、受光側レンズ８の開口数（ＮＡ）の最大値に対
して比較的大きな値に設定されている。

【００１０】そして、開口部２に一番近い位置での検知
面１００で収束された投光スポットは、この照らされて
いる範囲Ｗ内の照度分布が平均化された照光状態となる
ように構成されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光学
読取装置においては、光学情報の読み取り深度は単一の
発光側レンズ７のコマ収差を利用して得られるにすぎな
いので、その深度には限度があり、その一定限度を越え
ると、即ち光学的マークを読み取る操作で、図７に示す
ように読取点Ｘが開口部２よりかなり離れてしまうと所
望の分解能が得られず、符号の読み取りエラーが生じて
しまうという問題点があった。本発明は、読み取り深度
が深く、且つ広範囲にわたり十分な分解能で光学情報を
読み取ることが出来る実用的な光学読み取り装置を得る
ことを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的読取装置においては、少なくとも２
つの発光素子と、それぞれの素子に対応し、光軸方向に
おいて互いに異なる位置にて発光素子からの光の焦点を
結び、且つ各々の焦点位置間で収差により照度を一定に
保つように配置形成されてなる発光側レンズと、これら
発光側レンズを通り、合焦点付近の対象物から反射され
る光を受光する受光側レンズと、受光側レンズを通った
光を検知する受光素子とからなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】少なくとも２つの発光素子を設け、各々に対応
して、光軸方向において互いに異なる位置にて発光素子
からの光をむすぶように焦点距離の異なる発光側レンズ
を設けることにより、発光側レンズ全体としての読み取
り深度が深くなり、且つ各発光側レンズのコマ収差によ
り各々の焦点位置間で照度がほぼ一定に保てるようにな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明をバーコードスキャナーに適用
した場合の第１実施例を図１〜図４に基づいて説明す
る。尚、従来の光学読み取り装置に用いられる同一部
品、（構成）には同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００１５】図１に示すように、本発明によるバーコー
ドスキャナーは、ケース１と、このケース１の先端部１
ａにある開口部２と、この開口部２の近傍に焦点を結ぶ
ように光を収束する第１の発光側レンズ４と、この第１
の発光側レンズ４とつながる第２の発光側レンズ５と、
上記第１の発光側レンズ４に入射する光を発生する発光
素子１６と、上記第２の発光側レンズ５に入射する光を
発生する発光素子１８と、上記第１の発光側レンズ４と
上記第２の発光側レンズ５との間に配された受光側レン
ズ１０とを有しており、発光素子１６、１８はこれらの
レンズを挟んで上記開口部２の反対側に配された基板４
４上に設けられている。そして、この実施例では、発光
側レンズ４、５は同一位置にあるが各々の焦点距離が異
なるので、これら発光素子１６、１８からの光は開口部
２近傍の互いの異なる位置で焦点を結ぶようになってい
る。上記第１の発光側レンズ４と上記第２の発光側レン
ズ５の間に配された受光側レンズ１０は、図２に示すよ
うに、上記第１の発光側レンズ４と上記第２の発光側レ
ンズ５と上記受光側レンズ１０とは一体成形レンズ体７
０により一体に形成されている。上記受光側レンズ１０
で収束された光を電気信号に変換する受光素子８０は、
発光素子１６、１８が配された基板４４上に同一列に配
されている。一体成形されたレンズ体７０は、ケース１
内の枠体９で固定されていて、第２の開口部９ａにより
開口数（ＮＡ）の値が規定されている。上記第１の発光
素子１６は第１の発光側レンズ４の光軸ａ上からケース
１外周方向の基板４４上に偏倚して配され、上記第２の
発光素子１８は第２の発光側レンズ５の光軸ｃからケー
ス１外周方向の基板４４上に偏倚して配されている。こ
れら発光素子１６、１８が光軸ａ，ｃから偏倚して配さ
れた事により、読取点Ｘ’で結んだスポットは少なくと
もコマ収差が生じるようになっている。上記第１の発光
側レンズ４の焦点位置と上記第２の発光側レンズ５の焦
点位置とが光軸方向において互いに異なっていて、同時
に開口部２からバーコード上に第１のスポット３０と第
２のスポット４０を結ぶようになっている。そして，受
光側レンズ４，５の各焦点位置が受光側レンズ１０のほ
ぼ光軸上に配置形成されている。上記スポット３０、４
０はバーコードから反射された光を電気信号に変換でき
るように受光素子８０が検知できる読み取り深度Ｗ’、
即ち分解可能領域内にあり，このように個々のレンズの
コマ収差による読み取り深度が確保されるとともに，焦
点位置がずらされていることによりほぼ一定の照度が確
保されている。

【００１６】次に、上記構成を有するバーコードスキャ
ナーの動作について説明する。先ず、第１の発光素子１
６から発生した光は、第１の発光側レンズ４に入射され
る。上記第１の発光側レンズ４で光は収束され、ケース
１の開口部２の外側近傍に第１のスポット３０を結ぶ。
一方、第２の発光素子１８から発生した光は第２の発光
側レンズ５に入射される。第２の発光側レンズ５で光は
収束され、ケース１の開口部２の外側で、かつ第１の発
光側レンズ４から出た光による第１のスポット３０の位
置よりも開口部２から離れた位置に第２のスポット４０
を結ぶ。このバーコードスキャナーがバーコード上を走
査すると、検知面１００のスペースと黒色のバーからな
るバーコードの光の反射率の違いにより、その反射する
光量は異なる。バーコードが開口部２付近にある場合、
第１の発光側レンズ４による第１のスポット３０がバー
コード上に結ばれる。そして、バーコードのバーおよび
スペースの変化によって、光量の変化した反射光はケー
ス１の開口部２から受光側レンズ１０に入り、この受光
側レンズ１０によって収束され、受光素子８０に入射す
る。一方、第２の発光側レンズ５による第２のスポット
４０は、第１のスポット３０よりも開口部２から離れた
位置、例えば開口部２から数ｍｍの距離の位置に焦点を
結ぶ。開口部２付近にあるバーコード上では、集光され
て光強度が大きい第１のスポット３０と、まだ、焦点位
置まで遠いため、集光されず光強度が小さい第２の発光
側レンズ５から出た光の一部とがかさなり合っている。
同様にして、バーコードが開口部２付近から離れている
場合、第２の発光側レンズ５による第２のスポット４０
はバーコード上に結ばれる。そしてその反射光はケース
１の開口部２から発光側レンズ１０に入り、この受光側
レンズ１０によって収束され、受光素子８０に入射す
る。このとき開口部２付近から離れたところにあるバー
コード上では、集光されて光強度が大きい第２のスポッ
ト４０と、すでに焦点位置をすぎているため、集光され
ず、光強度が小さい第１の発光側レンズ４から出た光の
一部がかさなり合っている。したがって、第１の発光側
レンズによる光と第２の発光側レンズによる光は、読取
深度Ｗ’内において、光強度を一定にするように、互い
に光強度の不足分を補い合っている。

【００１７】この様に構成された実施例では、スポット
を生じさせる焦点が２箇所あり、読み取り深度Ｗ’内の
照度をほぼ一定に保つことが可能となり、読み取り深度
を従来例に比して十分長くすることが出来る。さらに、
２つ以上の発光素子があるため、発光素子を受光素子と
ほぼ同一面上で異なる位置に配置することが出来、同一
基板上で組立が簡単に行える。又、発光素子の主光軸上
に受光素子が来て照明効率が低下するという様なことも
ない。又、発光・受光素子側がほぼ同一面上なので、ほ
とんどの場合発光側レンズと受光側レンズも容易に同一
面上に配置することが出来るため、レンズの一体化も容
易である。

【００１８】次に、本発明の第２実施例を図３に基づい
て説明する。尚、従来例及び第１実施例で説明した部分
と同一機能の部分については同一符号を付して詳細な説
明を省略する。先ず、構成を説明すると、レンズで固定
する円筒状の枠体９の内壁には２つの圧入固定部２５、
２６があり、一体成形されたレンズ４、５、１０のう
ち、第１の発光側レンズ４と第２の発光側レンズ５の一
端が各々の圧入固定部２５、２６に固定される。この実
施例では第１の発光側レンズ４と第２の発光側レンズ５
の焦点距離は同じであるが、図３のように収束された読
み取りスポットの位置が異なるよう相対位置が光軸方向
にずれている。このような発光側レンズ４、５は一体成
形レンズ体９０にて一体に形成可能であるが、各々のレ
ンズ４、５を個別に作って組み合わせた構成にすること
も可能である。この第２の実施例においても、図１と図
２に基づいて説明した第１実施例と同様の作用・効果を
生じる。

【００１９】更に、本発明の第３実施例を図４に基づい
て説明する。同様に、従来例、第１実施例及び第２実施
例で説明した部分と同一機能の部分については同一符号
を付して説明を省略する。上記枠体９には、第１の発光
素子１６から発せられ第１の発光側レンズ４を通り、情
報記録媒体にて反射して受光レンズ１０を通る光を受光
素子８０へと導く光路と、第２の発光素子１８から発せ
られ第２の発光側レンズ５を通り、情報記録媒体にて反
射して受光レンズ１０を通る光を受光素子８０へと導く
光路とを互いに遮断するための遮光枠３５が設けられて
いる。そして、この細長い遮光枠３５は受光素子８０の
近傍から各々のレンズ４、５、１０の接合部付近まで受
光側レンズ１０の光軸方向に平行に延びている。従っ
て、第１の発光素子１６からの光は第１の発光側レンズ
４のみに入射し、第２の発光側レンズ５には入射しな
い。一方、第２の発光素子１８からの光は、第２の発光
側レンズ５のみに入射する。そして、情報記録媒体にて
反射した光について、第１の発光素子１６からの光は第
１のレンズ４のみを通り、さらに受光側レンズ１０を通
り、受光素子８０に入射する。一方、第２の発光素子１
８からの光は第２の発光側レンズ５のみを通り、さらに
受光側レンズ１０を通り、受光素子８０に入射する。し
たがって上記遮光枠３５は受光素子８０に入射するオフ
セット光を除去し、信号処理回路を簡単にすることがで
きる。ここで、オフセット光とは、発光素子から出た光
が発光側レンズの発光素子のレンズ表面で反射し、受光
素子に入射する光をいう。このような遮光枠３５を用い
れば、受光素子へのオフセット光の入射を阻止出来るの
で、通常行っている回路側でオフセット光による信号分
を除去するオフセット回路を設ける必要がない。更に、
第３の実施例においても、第１及び第２の実施例と同様
の作用・効果を生じる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上のように２つの発光素子を
設け、各々に対応して光軸方向において異なる位置にて
発光素子からの光を結ぶ様に焦点距離の異なる発光側レ
ンズを設けることにより、読み取り深度を深くすること
が出来る。さらに、発光素子と受光素子とが略同一面上
に配置されており、発光素子の主光軸上に受光素子が来
て照明効果が定価することもない。又、発光側レンズと
受光側レンズを容易に同一面上に配置することが出来る
ため、レンズの一体化も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光読取装置の一実施例を示す要部断面
図である。

【図２】図１に示す光学読取装置の一部を構成するレン
ズの斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図４】（ａ）は本発明の第３の実施例を示す要部断面
図である。（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’から見たときの要
部断面図である。

【図５】一般の光学読取装置の組立概略図である。

【図６】従来の光学読取装置の要部断面図である。

【図７】図６に示す従来の光学読み取り装置における読
み取りスポットの離れた位置での検出状態を示す要部断
面図である。

【符号の説明】

４第１の発光側レンズ５第２の発光側レンズ１０受光側レンズ１６、１８発光素子８０受光素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの発光素子と、該各発光素子に対応し、光軸方向において互いに異なる
位置にて発光素子からの光の焦点を結び、且つ各々の焦
点位置間で収差により照度をほぼ一定に保つように配置
形成されてなる発光側レンズと、これら発光側レンズを通り、合焦点付近の対象物から反
射される光を受光する受光側レンズと、前記発光素子の取り付け面と略同一面上に配置され、受
光側レンズを通った光を検知する受光素子とからなる光
学読取装置。