JP4058474B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元コードやバーコード等の情報コードを読取る光学的情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の光学的情報読取装置は、情報コードが印刷された紙（ラベル）などの読取対象に対し、ＬＥＤ等からなる照明部から読取口を通して照明光を照射し、その読取対象からの反射光を該読取口を通して受光センサにより受光することに基づき、情報コードを読取るようになっている。ところで、近年では、光学的情報読取装置により、例えば携帯電話機の液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画面上に表示された情報コードを読取るといった使い方が考えられている。この場合、ＬＥＤ等からなる一般的な照明部では、液晶表示装置の表面に配置された透明プラスチックやガラス製の保護層に照明光が写り込んでしまい、良好な読取りができない不具合がある。
【０００３】
これに対し、特開２０００-２９８６９８号公報には、鏡面を有する読取対象に対しては、照明部として面光源を採用することが有効であることが開示されている。また、特開２０００-５６１０７号公報には、ノートパソコン等の液晶表示装置のバックライトに、プリズムシートを含んだ構造を採用することが開示されている（図９参照）。さらに、特開２０００-１８７２１３号公報にも、同様のプリズムシートを使用したバックライトの構造が開示されている。このようなプリズムシートを使用した面光源により、全面的に均等な照明光を得ると共に高輝度化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、情報コードが表示された液晶表示装置を読取対象とする場合にも、良好な読取りを行うことができる光学的情報読取装置として、照明部に面光源を採用すると共に、その面光源の構造として特開２０００-５６１０７号公報に示されたプリズムシートを使用する構成が考えられる。具体的には、図８及び図９に示すような構成である。
【０００５】
即ち、ケース１の上面部には読取口２が設けられ、そのケース１内には、結像レンズ及びＣＣＤセンサ等からなる受光部３が設けられると共に、照明部としての面光源４が設けられる。この場合、前記受光部３の読取光軸は、読取口２面の垂線に対してやや傾いており、また、前記面光源４は、受光部３の視野Ｖの外縁に沿って平行に配置され、以て、受光部３及び面光源４を最もコンパクトに配置するようにしている。これにて、面光源４により、読取口２の上方に配置された読取対象５（例えば携帯電話機の液晶表示装置）に照明光を照射し、その反射光を受光部３により受光して情報コードを読取るものである。
【０００６】
このとき、前記面光源４は、図９に示すように、蛍光灯等の光源６、この光源６からの光を導く矩形プレート状の導光板７、この導光板７の裏面側に設けられる反射層８、導光板７の表面側に設けられるプリズムシート９等から構成される。そして、前記プリズムシート９は、表裏両面に断面三角形状の多数のプリズム条９ａ，９ｂが整列状態に形成され、それらプリズム条９ａ，９ｂは、その延びる方向が、５〜６０度の角度で交差する（ねじれる）ように形成されている。これにより、図１０にも示すように、プリズムシート９の表面からは、導光板７からの光が該導光板７の法線方向（板面と直交する方向）に指向されて出射されるようになっている。
【０００７】
しかしながら、上記したプリズムシート９を用いた面光源４は、バックライト用に適したものであることから、指向性の方向から少しずれた角度では急激に照明光量が減少する事情があり、上記図８に示す構成では、面光源４からの出射光の指向性が、読取口２の方向からずれたものとなるので、十分な照明光量が得られず、良好な読取りが行えなくなる欠点が生ずる。
【０００８】
そうかといって、面光源４を読取口２の方向に向けて配置すると、装置の大型化を招くことに加え、プリズムシート９の表面の凹凸による光の乱反射によって、角度によっては液晶表示装置（読取対象５）の表面にぎらぎらとした光が写り込んでしまい、情報コードの読取りが不可能となってしまう不具合を招くことになる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明手段に面光源を用いたものにあって、表面が鏡面状とされた読取対象に関しても十分に良好な読取りを行うことができる光学的情報読取装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光学的情報読取装置は、読取口に対して傾斜して配置された面光源を照明手段に用いたものにあって、面光源の出射面部に少なくとも２枚のプリズムシートを設け、それら２枚のプリズムシートを、プリズム条の延びる方向が互いに交差した形態で、プリズム条形成面を相互に内側を向けた積層状態とし、且つ表面側のプリズムシートのプリズム条の延びる方向が読取口面とほぼ平行となるように配設することにより、面光源から出射される照明光の指向性が読取口に向くように構成すると共に、上記表面側のプリズムシートを、プリズム条形成面に断面ほぼ三角形状をなす等角プリズムを整列状態に有するものとし、そのプリズム条を形成する２つの面のうち一方の面が、読取口面とほぼ平行に配置されることにより、該一方の面に入射された光が読取口面に向けて出射されるように構成している（請求項１の発明）。
【００１１】
これによれば、積層状態とされた２枚のプリズムシートのうち内側のプリズムシートにより、光源からの光が集光され、拡散されて表面側のプリズムシートに入射される。そして、表面側のプリズムシートから出射される光は、複数方向（２方向）に指向性をもって出射されるのであるが、そのうち一方向を読取口に向けることにより、読取対象に対する十分な照明光量を得ることができる。またこのとき、プリズムシートの凹凸面が表面に現れず、出射面が平坦面とされるので、乱反射によって読取対象の表面にぎらぎらした光が写り込むことを防止することができる。さらには、面光源は読取口に対して傾斜して配置されるので、大型化を抑えることができる。しかも、簡単な構成のプリズムシートで本発明を実現することができる。
【００１２】
この場合、上記２枚のプリズムシートは、プリズム条の延びる方向がほぼ９０度の角度で交差するように配設されていることが望ましく（請求項２の発明）、これにより、裏面側のプリズムシートからある角度で出射された光を、表面側のプリズムシートにより別の方向に曲げるようにして出射することができ、全面的に均等な光を出射することが可能となる。
【００１４】
このとき、表面側のプリズムシートの具体的構成として、各プリズム条の断面を、頂角がほぼ直角の二等辺三角形状とすることができる（請求項３の発明）。あるいは、表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面を、頂角が鋭角状の三角形状とすることができ（請求項４の発明）、これにより、一方の面に対する光の入射量を多くして読取口に向けて出射される光量をより多くすることができる。さらには、表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面を、頂角が鋭角状のほぼ三角形状とし、そのプリズム条を形成する２つの面のうち一方を連続する複数の平面又は曲面で形成する構成としても良く（請求項５の発明）、これにより、読取口に向けて出射される光量をより一層多くすることができる。
【００１５】
さらに、表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面を、頂角が鋭角状のほぼ三角形状とする場合には、他方の面を、プリズムシートの出射面に対してほぼ垂直とすることができる（請求項６の発明）。これによれば、他方の面に対する光の入射が少なくなり、読取口面以外の方向に向けて出射される光をより少なくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。尚、ここでは、光学的情報読取装置として、固定タイプの二次元コードリーダに本発明を適用した場合を具体例としており、この二次元コードリーダは、情報コードとしてＱＲコード等の二次元コードや、バーコード等の一次元コードの読取りが可能とされている。また、本実施例では、読取対象として、例えば携帯電話機の液晶表示装置の画面に表示された情報コードを読取る場合を例としている。
【００１７】
まず、図２は、本実施例に係る光学的情報読取装置１１の全体の構成を概略的に示している。この光学的情報読取装置１１の外殻を構成するケース１２の上面中央部には、読取口１３が設けられており、このケース１２内には、照明手段たる面光源１４や、受光手段たる受光部１５が設けられる。また、ケース１２内には、全体の制御を行う制御回路や、信号処理回路等を搭載した回路基板１６も設けられている。
【００１８】
前記受光部１５は、詳しく図示はしないが、ＣＣＤセンサ等からなる受光センサや、その前部に配置された結像レンズなどを備えて構成されており、この場合、ケース１２内の下部の図で右側寄りに位置して、上方やや斜め左方向を向いて配設されている。このとき、受光部１５の視野Ｖ（細線で示す）は、前記読取口１３のほど同等に構成され、その読取光軸が、読取口１３面の垂線に対してやや傾いている。
【００１９】
また、前記面光源１４は、ケース１２内の図で左寄り部に、前記視野Ｖの外縁に沿ってほぼ平行に、つまり図で右斜め上向きに配置され、従って、前記読取口１３に対して傾斜状に配置されている。この場合、面光源１４は、読取口１３面の垂線に対して角度θだけ傾いている。この面光源１４の詳細については後述する。
【００２０】
これにて、前記読取口１３の上部に、読取対象１７が配置された状態で、面光源１４により、読取口１３を通して読取対象１７（情報コードが表示された液晶表示装置の画面）に照明光が照射され、読取対象１７からの反射光が、読取口１３を通して受光部１５により受光され、もって情報コードが読取られるようになっている。
【００２１】
ここで、前記面光源１４について、図１、図３〜図５も参照して述べる。図３はこの面光源１４の全体構成を示しており、この面光源１４は、組付けのベースとなる反射ケース１８、光源となる複数個（１個のみ図示）のＬＥＤ１９、矩形プレート状をなす導光板２０、この導光板２０の裏面側（図で下面側）に設けられた反射フィルム２１、前記導光板２０の表面側（図で上面側）に設けられた拡散フィルム２２、この拡散フィルム２２の表面側に設けられたこの場合２枚のプリズムシート２３，２４を備えて構成される。尚、２枚のプリズムシートを区別する際には、表面側（出射面側）に位置するものを表面側プリズムシート２３、その内側に位置するものを内側プリズムシート２４と称することとする。
【００２２】
そのうち複数個のＬＥＤ１９は、前記導光板２０の図３で右側の端面部分に対応して設けられており、このＬＥＤ１９から発せられた光が、導光板２０内に導かれ、その表面から出射されるようになっている。その際、導光板２０内に導入された光の一部が反射フィルム２１によって表面側に反射されるようになっている。導光板２０の表面から出射された光は、拡散フィルム２１により拡散されて内側プリズムシート２４に入射される。
【００２３】
さて、前記プリズムシート２３，２４は、次のように構成されている。即ち、これらプリズムシート２３，２４は、図４、図５にも示すように、夫々片面に多数のプリズム条２３ａ，２４ａを整列状態に有しており、それらプリズム条２３ａ，２４ａは、断面が三角形状をなす等角プリズムとされている。このとき、本実施例では、図１，図５に示すように、プリズム条２３ａ，２４ａの断面は、頂角αが直角（９０度）の二等辺三角形状をなしている。
【００２４】
そして、これらプリズムシート２３，２４は、プリズム条２３ａ，２４ａ形成面を相互に内側に向けた、つまり表面側プリズムシート２３はプリズム条２３ａ形成面を裏面側（下側）に向け、内側プリズムシート２４はプリズム条２４ａ形成面を表面側（上側）に向けた積層状態に配置される。このとき、表面側プリズムシート２３は、各プリズム条２３ａの延びる方向ａ（図４（ｂ）参照）が図３等で前後方向とされ、内側プリズムシート２４は、各プリズム条２４ａの延びる方向ｂ（図４（ａ）参照）が図３等で左右方向とされ、以てプリズム条２３ａ，２４ａの延びる方向ａ，ｂが９０度の角度で互いに交差する。
【００２５】
更に、図２に示すように、このように構成された面光源１４は、ＬＥＤ１９配置側を下側とした傾斜状にケース１２内に組込まれ、従って、表面側プリズムシート２３の各プリズム条２３ａの延びる方向ａが、図で前後方向であって前記読取口１３面とほぼ平行となるようになっている。
【００２６】
これにて、拡散フィルム２２から出射された光は、内側プリズムシート２４により集光、拡散されて、図５（ａ）に矢印で示すように、その出射面（プリズム条２４ａ形成面）から、側方から見て斜め約４５度の指向性をもって出射される。そして、その光が表面側プリズムシート２３に入射され、図１及び図５（ｂ）に矢印で示すように、表面側プリズムシート２３により屈折されて、その表面（平坦な出射面）から、複数の方向すなわち矢印Ａ及びＢ方向に強い指向性をもって出射されるようになっているのである。尚、矢印Ａ及びＢ方向以外の照明光も存在することは勿論である。
【００２７】
次に、上記構成の作用について述べる。上記構成の面光源１４にあっては、その表面部（出射面部）に２枚のプリズムシート２３，２４を設けたことにより、低消費電力で高輝度が得られると共に、全面的に均等な照明光を得ることができる。そして、上記したように、表面側プリズムシート２３から出射される出射光は、図１等の矢印Ａ及びＢの２方向に強い指向性をもって出射されるのであるが、その指向性の方向のうち一方（矢印Ａ方向）が、読取口１３の方向（読取口１３面の垂線方向）にほぼ一致している。
【００２８】
このため、従来例で示した面光源４のような、出射光に面と垂直な方向に強い指向性をもたせていて読取対象５に対する十分な照明光量が得られなかったものと異なり、読取対象１７に対する十分な照明光量を得ることができるのである。そして、このとき、表面側プリズムシート２３は、平坦面側が照明光の出射面とされているので、プリズムシート２３の凹凸面が表面に現れず、読取対象１７が表面が鏡面状の液晶表示装置の画面であっても、乱反射によって読取対象１７の表面にぎらぎらした光が写り込むことを防止することができる。
【００２９】
この結果、本実施例によれば、照明手段に面光源１４を用いたものにあって、表面が鏡面状とされた読取対象１７に関しても十分に良好な読取りを行うことができるという優れた効果を得ることができる。また、プリズムシート２３，２４自体の構成も簡単なもので済ませることができる。更には、面光源１４（及び受光部１５）は読取口１３に対して傾斜して配置されるので、コンパクトに配置することができて全体の大型化を抑えることができるものである。
【００３０】
図６は、本発明の第２の実施例を示すものであり、この第２の実施例が上記第１の実施例と異なる点は、表面側のプリズムシート３１の構成にある。即ち、この表面側プリズムシート３１は、やはり片面（内側の面）に多数のプリズム条３１ａを整列状態に有して構成され、本実施例では、それら各プリズム条３１ａは、その断面が、頂角αが鋭角状の直角三角形状（いわばのこぎり刃状）をなしている。
【００３１】
従って、プリズム条３１ａを構成する一方の面３２が、内側プリズムシート２４側を向く面とされ、他方の面３３が、表面側プリズムシート３１の出射面に対して垂直な面とされている。尚、プリズム条３１ａの延びる方向は、やはり前後方向とされ、内側プリズムシート２４の各プリズム条２４ａの延びる方向ｂとは９０度の角度で交差している。
【００３２】
この構成においては、内側プリズムシート２４から出射される光が、主として一方の面３２に入射されて屈折し、その光のうち大部分が、出射面で屈折されて矢印Ａ方向に出射されるようになり、一方の面３２に入射された光の一部のみが、他方の面３３側で反射して矢印Ｂ方向に出射されるという指向性を呈するようになる。これにより、無駄な方向（矢印Ｂ方向）に出射される光を減らして、矢印Ａ方向つまり読取口１３に向けて出射される光量をより多くすることができ、より効果的となるものである。
【００３３】
図７は、本発明の第３の実施例を示すものであり、この第３の実施例においても、表面側のプリズムシート４１の構成が上記第１，第２の実施例と異なっている。即ち、この表面側プリズムシート４１の内側に設けられるプリズム条４１ａは、その断面が、頂角αが鋭角状のほぼ直角三角形状をなすのであるが、このとき、プリズム条４１ａを構成する他方の面４３が、表面側プリズムシート４１の出射面に対して垂直な面とされ、内側プリズムシート２４からの光が主として入射される一方の面４２は、全体的に凸となるような連続する２つの平面つまり、基端側の平面４２ａと先端側の平面４２ｂとから構成されている。
【００３４】
これにより、内側プリズムシート２４から平面４２ａに入射された光は、屈折されて矢印Ａ方向に出射されるようになり、平面４２ｂに入射された光は、やはり屈折してそのほとんどが矢印Ａ´方向に出射されるという指向性を呈するようになる。この場合、矢印Ａ´方向は、矢印Ａ方向からややずれているだけなので、ほとんどの出射光が読取口１３に向かうようになって、読取口１３に向けて出射される光量をより一層多くすることができるものである。
【００３５】
尚、上記第３の実施例では、一方の面４２を連続する複数（２つ）の平面４２ａ，４２ｂから構成したが、全体として凸状となる曲面から構成しても、同様の作用、効果を得ることができる。また、上記第１〜第３の実施例では、内側プリズムシート２４のプリズム条２４ａを、頂角が９０度の二等辺三角形状としたが、これについては様々な変形が可能であり、また表面側プリズムシートに応じてその形状（頂角など）を変更するようにしても良い。
【００３６】
そして、上記各実施例では、２枚のプリズムシートを設けるようにしたが、プリズムシートを３枚以上（２枚の組を複数組）設けるようにしても良い。その他本発明は、固定タイプの光学的情報読取装置に限らず、ハンディ（手持ち）タイプの光学的情報読取装置に適用することもでき、また、受光手段としても反射鏡等を用いる構成としても良く、更には面光源の構成やケースの形状などについても、種々の変形が可能であるなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例を示すもので、面光源の出射面部における光の指向性を示す拡大縦断面図
【図２】 光学的情報読取装置の全体構成を概略的に示す正面図
【図３】 面光源の全体構成を示す正面図
【図４】 内側プリズムシート（ａ）及び表面側プリズムシート（ｂ）のプリズム条の配置を示す拡大斜視図
【図５】 内側プリズムシート（ａ）及び表面側プリズムシート（ｂ）の出射光の指向性を示す拡大図
【図６】 本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図７】 本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図８】 従来例を示すもので、図２相当図
【図９】 面光源の構造を示す斜視図
【図１０】 プリズムシートの出射光の指向性を示す拡大図
【符号の説明】
図面中、１１は光学的情報読取装置、１２はケース、１３は読取口、１４は面光源（照明手段）、１５は受光部（受光手段）、１７は読取対象、１９はＬＥＤ、２０は導光板、２２は拡散フィルム、２３，３１，４１は表面側プリズムシート、２４は内側プリズムシート、２３ａ，２４ａ、３１ａ，４１ａはプリズム条、３２，４２は一方の面、３３，４３は他方の面、４２ａ，４２ｂは平面、αは頂角を示す。

Claims (6)

1. 読取口を有するケースと、このケース内に設けられ前記読取口を通して読取対象に照明光を照射する照明手段と、前記ケース内に設けられ前記読取対象からの反射光を前記読取口を通して受光する受光手段とを備え、前記照明手段が、前記受光手段の視野の外側に、前記読取口面に対して傾斜して配置された面光源からなる光学的情報読取装置であって、
   前記面光源は、その出射面部に、片面に多数のプリズム条を有し照明光を散乱光に変えて出射する少なくとも２枚のプリズムシートを有して構成され、
   それら２枚のプリズムシートは、プリズム条の延びる方向が互いに交差した形態で、プリズム条形成面を相互に内側を向けた積層状態とされ、且つ表面側のプリズムシートのプリズム条の延びる方向が前記読取口面とほぼ平行となるように配設されることにより、該面光源から出射される照明光の指向性が前記読取口に向くように構成されていると共に、
   前記表面側のプリズムシートは、そのプリズム条形成面に、断面ほぼ三角形状をなす等角プリズムを整列状態に有してなり、そのプリズム条を形成する２つの面のうち一方の面が、前記読取口面とほぼ平行に配置されることにより、該一方の面に入射された光が該読取口面に向けて出射されるように構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 前記２枚のプリズムシートは、プリズム条の延びる方向がほぼ９０度の角度で交差するように配設されていることを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
3. 前記表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面が、頂角がほぼ直角の二等辺三角形状をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の光学的情報読取装置。
4. 前記表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面が、頂角が鋭角状の三角形状をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の光学的情報読取装置。
5. 前記表面側のプリズムシートの各プリズム条の断面が、頂角が鋭角状のほぼ三角形状をなし、そのプリズム条を形成する２つの面のうち一方が、連続する複数の平面又は曲面で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学的情報読取装置。
6. 前記プリズム条を形成する２つの面のうち他方が、該プリズムシートの出射面に対してほぼ垂直であることを特徴とする請求項４又は５記載の光学的情報読取装置。

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