JP4507304B2 - 変位測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カードに表面上に形成された凸部又は凹部の高さ方向の変位分布を検出する変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検物表面の高さ方向の変位分布を検出する装置として図２３に示すような構成の光学式表面変位検出装置がある。
【０００３】
図において、１は線状の光を出射する線状光源である。
この線状光源１は、図２４に示すように、光源３と、この光源３を収納し、端面に線状光源生成手段であるスリット５が形成された円筒状のカバー７とから構成されている。
【０００４】
図２３に戻って、線状光源１から出射した線状光は、走査手段としての回転ミラー９を介して、被検物１１に照射される。
被検物１１での反射光は線状の光の線方向に対して複数個に分割されたPSD(半導体位置検出素子)アレイ１３に入射し、被検物１１表面の変位分布が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、図２５に示すような構成のカード２１が普及されている。
２３は磁気情報が記録された磁気ストライプ、２５は凸部又は凹部によって形成されたキャラクタ列(図２５においては、12345678910、コニカタロウ、H11.5.21)を示す。
【０００６】
上記構成の光学式表面変位検出装置を用いて、カード２１表面の凸部又は凹部(表面の高さ方向の変位)を読む場合、カード２１に印刷等が施され、カード２１の表面の光の反射率が低くなっていると、凸部又は凹部が正確に読めない問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光の反射率が悪いカードでもカード上の凸部又は凹部を正確に読み取ることができる変位測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、凸部又は凹部によってキャラクタが表面上に形成されたカード上で前記カードの表面に対して交差する方向に設けられた遮光手段と、該遮光手段の一方の側に設けられ、前記カードへ線状の光を照射する光照射手段と、前記遮光手段の他方の側に設けられ、前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光手段と、前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段と、を有し、前記受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)個配設されたPSDアレイのいずれかであり、前記受光手段の受光位置の違いにより前記凸部又は凹部の変位を測定することを特徴とする変位測定装置である。
【０００９】
凹部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【００１０】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【００１１】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn個配設されたPSDアレイのいずれかを用いることで、受光光の強度のみならず、受光光の明るさの中心の位置情報を得ることができ、平面部と、凹部又は凸部との読取精度が向上する。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光照射手段は、シリンドリカルレンズを有し、直線状の１つの光を前記カードに照射することを特徴とする変位測定装置である。
【００１２】
シリンドリカルレンズを用いることで、コストダウンがはかれる。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の光照射手段は、マイクロレンズアレイを有し、略直線上に並んだ複数のスポット光を前記カードに照射することを特徴とする変位測定装置である。
【００１３】
光源に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をレンズ面積等で個別に調整でき、均一なスポット光を照射できる。
又、マイクロレンズアレイを用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、前記平面部で反射した光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする変位測定装置である。
【００１５】
平面部で反射した正反射光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した正反射光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、正反射光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とできるので、平面部と凹部との判別が容易となる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、前記平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする変位測定装置である。
【００１７】
平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、拡散光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とでき、平面部と凹部との判別が容易となる。
【００１８】
又、正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は凸部との判別が可能となる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段からの線状の光の幅は、前記凸部又は凹部の幅より小さいことを特徴とする変位測定装置である。
【００２０】
光照射手段からの線状の光の幅を凸部又は凹部の幅(好ましくは最小幅)より小さくしたことにより、線状の光が凸部又は凹部に当たっていて、平面部には当っていない状況をつくり得る。
【００２１】
よって、凸部又は凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向上する。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の前記遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることを特徴とする変位測定装置である。
【００２４】
遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカード表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部と凹部又は凸部との読取精度が向上する。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の前記遮光手段は、前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように前記カード以外の部分に当接される当接部を有することを特徴とする変位測定装置である。
【００２６】
前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように カード以外の部分に当接される当接部を有することにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカードと干渉することがなくなり、平面部と凹部又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例は、具体的には、エンボスにより形成された凹凸のキャラクタを有するカードの一方の面を変位測定の対象としたものである。
【００５４】
カード本来の平面部と凹部又は凸部(カードの一方の面の本来の平面部に対する凹部又は凸部)とから形成されたキャラクタ或いは凹部又は凸部で形成されたキャラクタ等として説明する。
【００５５】
(1) 第１の実施の形態例
第１の実施の形態例を説明する構成図である図１を用いて説明する。
【００５６】
図において、カード１０７に対して交差する方向(本実施の形態例では、略直交する方向)には、遮光手段としての遮光板９０が設けられている。
遮光板９０の一方の側に設けられた光照射手段１００は、光源としての半導体レーザダイオード(以下、LDという)１０１と、LD１０１から出射したレーザ光を平行光とするコリメータレンズ１０３と、コリメータレンズ１０３で平行光とされた光を一方向に集光し、カード１０７上に直線状の光として照射するシリンドリカルレンズ１０５とからなっている。
【００５７】
カード１０７は、搬送ベルト１０９、従動ローラ１１１,駆動ローラ１１３とからなる搬送手段１１０により、線状の光の線方向と交差する方向(図において矢印I方向)へ搬送されるようになっている。
【００５８】
カード１０７の表面は、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂによりキャラクタが形成されている。
遮光板９０の他方の側には、受光手段１２０が設けられている。
【００５９】
受光手段１２０は、カード１０７の表面での正反射光、拡散光のうちどちらか一方(本実施の形態例では拡散光)を集光する集光レンズ１２１と、複数のアレイ状の受光素子(本実施の形態例では、PSD)１２３とからなっている。
【００６０】
このPSD１２３の受光面１２３ａは、図２に示すように、線状の光の線方向にN個(本実施の形態例では5)のPSDからなっている。
尚、本実施の形態例では、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの最小幅(t)より小さくなるように設定した。
【００６１】
一般に、読み取り対象であるエンボスにより形成された凹部１０７ｂの幅は0.8mm程度であり、線状の光の幅は0.8mm以下が好ましく、0.1mm以下がさらに好ましい。
【００６２】
図１に戻って、１３０はPSD１２３の分割された各受光面１２３ａからのアナログ信号を切り換える素子切換手段、１３１はPSD１１５のアナログ信号を増幅するアンプ、１３２はアンプ１３１で増幅された各PSD１２３の信号をサンプリングし、一時的に保存するサンプルホールド手段である。
【００６３】
１３５はサンプリングされたサンプルホールド手段１３２からのアナログ信号を二値化する二値化手段、１３７は二値化された信号と、キャラクタパターンテーブル１３９に記録されたデータとを参照・比較し、キャラクタを判別するキャラクタ判定手段である。
【００６４】
１４１は搬送手段１１０に設けられた光電スイッチ１４３を用いて、カード１０７が搬送されたか、否かを検知するカード検知手段、１４５はカード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を制御するカード搬送制御手段である。
【００６５】
１５１はLD駆動手段１３３,素子切換手段１３０,キャラクタ判定手段１３７を制御する読取制御手段、１４３は、キャラクタ判定手段１３７、カード搬送制御手段１４５、読取制御手段１５１を制御する全体制御手段である。
【００６６】
次に、上記構成の動作を説明する。
カード１０７が搬送手段１１０上にセットされると、光電スイッチ１４３が応動し、カード検知手段１４１はカード搬送制御手段１４５にカードが１０７がセットされたことを知らせる。
【００６７】
カード搬送制御手段１４５は、カード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印I方向へ搬送する。
【００６８】
又、全体制御手段１４３は、カード搬送制御手段１４５が作動すると、読取制御手段１５１を介してLD駆動手段１３３を駆動し、LD１０１を点灯させる。
図３に示すように、カード１０７へ照射された線状の光のうち、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光はPSD１２３の受光面１２３ａのA′に至り、凹部１０７ｂで反射した光はPSD１２３の受光面１２３ａのB′に至り、受光位置が異なる。
【００６９】
従って、平面部１０７ａで反射した光と、凹部１０７ｂで反射した光とでは、PSD１１５からの出力が異なり、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂであるかが判断できる。
【００７０】
尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、PSD１２３の受光面１２３ａでの受光位置が異なることにより、判別可能である。
【００７１】
素子切換手段１３０でPSD１２３の各素子を切り換えることにより、カード１０７の表面の高さ方向の一次元変位分布データが得られる。
又、搬送手段１１０を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送することにより、カード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位分布データが得られる。
【００７２】
PSD１２３の各出力信号は、アンプ１３１で増幅され、サンプルホールド手段１３２でサンプリングされ、一時的に保存される。
サンプルホールド手段１３２に保存されたカード１０７の表面の高さ方向の変位分布データは二値化手段１３５により二値化され、キャラクタ判定手段１３７が、二値化されたデータと、キャラクタパターンテーブル１３９のデータとを比較・参照してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成されたキャラクタの判定を行なう。以上が元になる光学系である。
【００７３】
上記構成によれば、凹部でキャラクタが形成されている場合、遮光手段９０の先端部をカード１０７の表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部１０７ｂでの正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段９０でより多くカットされ、PSD１２３に至る光束の中心角が、大きく変わり、PSD１２３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７４】
よって、光の反射率の悪いカード１０７でも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部でキャラクタが形成されている場合、遮光手段９０の先端部をカード１０７の凸部近傍に位置するように設けると、平面部１０７ａでの正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段９０より多くカットされ、PSD１２３に至る光束の中心角が大きく変わり、PSD１２３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７５】
よって、光の反射率の悪いカード１０７でも平面部と凸部との判別が容易になる。
又、シリンドリカルレンズ１０５を用いることで、コストダウンがはかれる。
【００７６】
更に、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの最小幅(t)より小さくなるように設定したことにより、線状の光が凹部１０７ｂに当たっている場合、平面部１０７ａにはほとんど当たらない。
【００７７】
よって、凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部１０７ｂの読取精度が向上する。
更に、本実施の形態例では、カード１０７上で拡散した光で、キャラクタを判定するようにしたが、カード１０７上での正反射光を用いても、キャラクタを判定することができる。
【００７８】
又、更に、PSD１２３の代わりに、図４に示すように、線状の光の線方向にn(図においては7)、線方向と交差する方向にm(図においては2)分割されたPD(フォトダイオード)１２３′でもよい。
【００７９】
(2) 第２の実施の形態例
図５を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８０】
図５は図１において矢印I方向から見た図に相当する。本実施の形態例は、シリンドリカルレンズの変わりに凸レンズがアレイ状に設けられたマイクロレンズアレイ２０１を用いた点である。
【００８１】
上記構成によれば、LD(光源)１０１に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をマイクロレンズアレイ２０１の個々のレンズ面積等で調整でき、均一なスポット光を照射できる。
【００８２】
又、マイクロレンズアレイ２０１を用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【００８３】
(3) 第３の実施の形態例
図６を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態例では、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光は遮光板９０で遮られ(図６(a)参照)、凹部１０７ｂで反射した光のみが受光手段１２０に向かう(図６(b)参照)ように、遮光板９０をカード１０７の表面と接するか接しないか程度のカード表面と略同じ位置くらいに配設している。
【００８５】
又、光出射手段１００による入射を充分に小さくすることが好ましい。例えば、好ましくは45°以下である。
【００８６】
よって、受光手段１２０では、正反射光が来たなら凹部１０７ｂ、そうでないなら平面部１０７ａであるので、カード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂとの判別が容易となり、受光素子に図７に示すような線状の光の線方向にn(図においては6)分割させてはいるが、線状の光の線方向には、分割されていないアレイ状のPD(フォトダイオード)２１０を用いることが可能となる。
【００８７】
又、集光のためのレンズとしては、NAの小さいものを用いることができ、又、焦点深度が深くてもよい。
【００８８】
尚、上記実施の形態例では、正反射光を用いたが、拡散光であってもよい。
正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、拡散光を用いた場合には、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部、凸部との判別が可能となる。
【００８９】
(4) 第４の実施の形態例
図８を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９０】
本実施の形態例は、遮光板９０である。遮光板９０はガイド２５０により、カード１０７の表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの１０７表面に自重でもって当接されるようになっている。
【００９１】
この場合、遮光板９０をプラスチック製ろするのがカード１０７の表面とのすべりをよくする.で好ましい。
【００９２】
上記構成によれば、遮光板９０はカード１０７の表面に当接されることにより、カード１０７がたわんだり、カード１０７表面に薄いICチップ１０７ｃが設けられても、遮光板９０はカード１０７表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部１０７ａと凹部１０７ｂとの読取精度が向上する。
【００９３】
(5) 第５の実施の形態例
図９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態例も、遮光板９０である。遮光板９０′は、カード１０７以外の部分に当接する当接部９０ａ′を有し、カード１０７と対向する端面９０ｂ′とカード表面との間に隙間２６０を形成するようにした。
【００９５】
上記構成によれば、遮光板９０′と、カード１０７表面との間に隙間２６０を形成するようにしたことにより、カード１０７がたわんだり、カード１０７表面に薄いICチップ１０７ｃが設けられても、遮光板９０はカード１０７と干渉することがなくなり、平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【００９６】
(6) 第６の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１０を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態例のPD２８０は、線状の光の線方向と交差する方向に対して非対称な受光面２８０ａ,２８０ｂからなる二分割された受光素子である。カード１０７の凹部１０７ｂ又は凸部からの光が一方の受光面２８０ａを照射し、平面部１０７ａからの光が両方の受光面２８０ａ,２８０ｂを照射するようにし、二分割された受光面２８０ａ,２８０ｂの出力をそれぞれA,Bとし、(A-B)/(A+B)の値をとることで、光の強弱に関係しない信号が得られ、カード１０７の表面の光の反射率が低くなっていても、凹部又は凸部によるキャラクタを正確に読める。
【００９８】
尚、本実施の形態例では、カード１０７の凹部１０７ｂ又は凹部ａからの光が両方の受光面２８０ａ,２８０ｂを照射し、平面部１０７ａからの光が一方の受光面２８０ａを照射するようにしてもよい。
【００９９】
更に、受光面の分割を非対称としたことにより、より感度が高くなる。
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではない。例えば、図１１に示すように、ハーフミラー２８３を用いて、光照射手段と受光手段との光路を一部共用する再帰光学系であってもよい。
【０１００】
(7) 第７の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１２を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態例のPD２９０は、(a)図に示すように、三分割された受光面２９０ａ,２９０ｂ,２９０ｃを有している。
そして、受光面２９０ａ,２９０ｂ,２９０ｃの出力をA,B,Cとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の値が、例えば、所定の値より小さければ平面部、所定の値以上であれば凹部１０７ｂ又は凸部と判断される。
【０１０２】
上記構成によれば、カード１０７の平面部１０７ａ上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、(a),(b)図に示すような黒い部分と白い部分)が形成されている場合、(b)図に示すような非対称な二分割のPD２８０を用いると、(A-B)/(A+B)の値が大きくなり平面部１０７ａであっても凸部１０７ｂ又は凹部と誤判断される可能性が生じるが、受光面が三分割されたPD２９０を用いることにより、受光面の出力をABCとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の値をとることで、誤判断されにくくなる。
【０１０３】
(8) 第８の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１３を用いて説明する。尚、第６,７の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態例では、図１１で示す再帰光学系に、三分割のPD２９０を用い、更に、コリメータレンズ１０３と、シリンドリカルレンズ１０５との間に、平行光束を二つの光束に分ける遮光板３００を設けている。
【０１０５】
そして、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束となるようにしている。
【０１０６】
よって、受光面が２分割や３分割された受光素子を用いることで、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とを検出できる。
特に、本実施の形態例のように、三分割のPD２９０を用いた方が、感度よく検出できる。
【０１０７】
又、((A+C)-B)/(A+B+C)の割り算をしなくとも、APCにより(A+C)の値が一定になるようにすることにより、感度よく平面部と凹部又は凸部とを検出できる。
そして、カードの白黒の模様などによる影響も少ない。
【０１０８】
又、図１４に示すように、第７の実施の形態例においては、カード１０７の凹部１０７ａ又は凸部に反射率の異なる縞模様があった場合、PD２９０の真中の受光面２９０ｂに光が集中する場合もあり、平面部１０７ａと誤判断する場合も考えられる。
【０１０９】
しかし、本実施の形態例では、凹部１０７ａ又は凸部で反射した光は、二本の光束となるので、受光面２９０ａ及び２９０ｃに入射し、凹部１０７ａ又は凸部と判断できる。
【０１１０】
又、本実施の形態例の光学系は、読み取り光学系の距離と、受光光の二つのビーム間の距離が比例するようなテレセントリックな光学系が好ましい。
(9) 第９の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１５を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１１１】
本実施の形態例では、光照射手段を二つ設けている。すなわち、LD１０１、コリメータレンズ１０３、シリンドリカルレンズ１０５からなる光照射手段と、LD１０１′、コリメータレンズ１０３′、シリンドリカルレンズ１０５′からなる光照射手段である。
【０１１２】
そして、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束となるようにしている。
【０１１３】
よって、第８の実施の形態例と同様に、受光面が２分割や３分割された受光素子を用いることで、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とを検出できる。
【０１１４】
又、第８の実施の形態例のように、１つの光源でテレセントリックな光学系を実現するためには、コストが高くなるが、本実施の形態例では、光源であるLD１０１,１０１′をそれぞれ設けたことにより、安価で精度のよいテレセントリックな光学系と似た振る舞いをする光学系を実現できる。
【０１１５】
(10) 第１０の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１６を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１１６】
図１６(a)に示すように、コリメータレンズ１０３で平行光束とされ、ハーフミラー２８３を透過した光は、マイクロレンズアレイ３１１により、カード１０７上に略直線上に並んだスポット光を照射する。
【０１１７】
カード１０７上で反射した光は、マイクロレンズアレイ３１１を介してハーフミラー２８３で反射し、マイクロレンズアレイ３１３で集光され、PD３１５上に入射する。
【０１１８】
本実施の形態例のPD３１５は、図１６(b)に示すように、受光面３１５ａ,３１５ｂが同心円状に分割された二分割PDである。
そして、PD３１５の受光面３１５ａ,３１５ｂの出力をビームサイズ法（(A-B)/(A+B))で検出している。
【０１１９】
上記構成によれば、ビームサイズ法で検出することにより、受光光の変化が大きく、光の反射率の悪いカードでもカード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部との判別が容易になる。
【０１２０】
(11) 第１１の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１７,図１８を用いて説明する。尚、第1の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１２１】
４００はカードに接するように設けられ、略直線状に配設された複数の接触型変位検出センサ４０１を有する接触手段である。
尚、接触型変位検出センサ４０１の配設方向は、搬送手段１１０によるカード１０７の搬送方向と交差する方向である。
【０１２２】
本実施の形態例の接触型変位検出センサは、図１８(a)に示すように、アーム４１７は中央部のシャフト４１１によって回転可能に支持され、一方の端部にはカード１０７上を転動するローラ４１３が、他方の端部には、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａが当接可能となっている。
【０１２３】
図１７に戻って、カード１０７が搬送手段１１０上にセットされると、光電スイッチ１４３が応動し、カード検知手段１４１はカード搬送制御手段１４５にカードが１０７がセットされたことを知らせる。
【０１２４】
カード搬送制御手段１４５は、カード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印I方向へ搬送する。
【０１２５】
カード１０７が矢印I方向に搬送されると、図１８(a)から理解されるように接触手段４００の接触型変位検出センサ４０１がカード１０７上に当接する。
カード１０７の凹部１０７ｂ内にローラ４１３が落ち込むと、アーム４１７がシャフト４１１を中心として回転し、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａを押す。
【０１２６】
よって、ローラ４１３がカードの平面部１０７ａ上にあるときと、凹部１０７ｂにあるときとでは、接触子４１５ａの位置によって抵抗値が変化し、その抵抗値に応じてポジションセンサ４１５の出力が異なり、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂであるかが判断できる。
【０１２７】
尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、ポジションセンサ４１５の出力が異なることにより、判別可能である。
【０１２８】
各ポジションセンサ４１５の出力を取り込むことにより、カード１０７の表面の高さ方向の一次元変位分布データが得られる。
又、搬送手段１１０を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送することにより、カード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位分布データが得られる。
【０１２９】
ポジションセンサ４１５の各出力信号は、アンプ１３１で増幅され、サンプルホールド手段１３２でサンプリングされ、一時的に保存される。
サンプルホールド手段１３２に保存されたカード１０７の表面の高さ方向の変位分布データは二値化手段１３５により二値化され、キャラクタ判定手段１３７が、二値化されたデータと、キャラクタパターンテーブル１３９のデータとを比較・参照してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成されたキャラクタの判定を行なう。
【０１３０】
上記構成によれば、カード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部とを直接機械的に検出することにより、光を利用した検出のように反射率の良し悪しいといった要因によらず、平面部と凹部又は凸部との判別が容易になる。
【０１３１】
又、反り等があって平面性の悪いカード１０７でも平面部と凹部又は凹部との判別が容易となる。
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではない。上記実施の形態例では、接触型変位検出センサ４０１として、ポジションセンサ４１５を用いた例で説明を行ったが、他に、リニアエンコーダであってもよいし、更に、図１８(b)に示すように、対向する二つの電極４２１,４２３を有し、一方の電極４２１を剛性の高い支持板４２５で支持し、他方の電極４２３を弾性を有する支持板(フレキシブルコード)４２７で支持するとともに、カード１０７上に当接させ、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとで、電極４２１と電極４２３との間の静電容量が変化することで、出力が異なる接触型変位検出センサ４０１であってもよい。
【０１３２】
(12) 第１２の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１３３】
本実施の形態例は、図１９に示すように、フレキシブル基板４５１の下面（一方の面)に、カード１０７に当接する複数の微小スイッチ（接触型変位検出センサ)４５３を二次元状に配設し、フレキシブル基板４５１の上面（他方の面)を圧縮空気４５５が充填された空気袋４５９を用いて均一な圧力でフレキシブル基板４５１を押圧するものである。
【０１３４】
上記構成によれば、カード１０７が平面部１０７ａと凹部１０７ｂとからなっている場合、カード１０７の平面部１０７ａの微小スイッチ４５３はONとなり、凹部１０７ｂの微小スイッチ４５３はOFFとなる。
【０１３５】
又、カード１０７が平面部１０７ａと凸部とからなっている場合、カード１０７の平面部１０７ａの微小スイッチ４５３はOFFとなり、凹部１０７ｂの微小スイッチ４５３はONとなる。
【０１３６】
この二次元のデータを処理することで、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部又は凸部との判別が容易になる。
又、反り等があって平面性の悪いカード１０７でも平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１３７】
更に、キャラクタの二次元の検出が一度にでき、前記カードや前記接触手段を搬送する搬送手段を不要とすることができる。
(13) 第１３の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図２０を用いて説明を行う。
【０１３８】
図において、カード５０７には凸部５０７ａが形成されている。
光照射手段５０１は、具体的な構成を図面上省略しているが、例えば、第１の実施の形態例のようの光照射手段１００と同様に、指向性を有し、紙面に対して垂直な方向に延びる線状の光をカード５０７上へ照射する。カード５０７の平面部５０７ｂで反射した正反射光は集光レンズ５０３で集光され、受光手段としてのアレイ状PD５０５へ入射するようになっている。
【０１３９】
又、判別は受光手段の出力が低下したところを凹部又は凸部として判定する。
【０１４０】
そして、アレイ状PD５０５は、集光レンズ５０３を介してカード５０７の表面と共役な位置に設けられている。
アレイ状PD５０５の受光面は、図２１に示すように、線状の光の線方向にn(図においては7)分割されている。
【０１４１】
このような構成では、カード１０７に対して照射された光は、図２２に示すようになる。
即ち、図２２(a)に示すように、カード５０７の平面部５０７ｂで反射した光は、常に拡散する拡散光P1と、正反射光P2とに分けられる。
【０１４２】
又、図２２(b)に示すように、カード５０７の凸部５０７ａで反射した光は、常に拡散する拡散光P1′と、平面部５０７ｂでの正反射光P1と異なる方向に向かう正反射光P2′とに分けられる。
【０１４３】
従って、本実施の形態例では、集光レンズ５０３で集光されアレイ状PD５０５へ入射する光は、平面部５０７ｂで反射した光では、正反射光P2と、拡散光P1の一部であり、凸部５０７ａで反射した光では、拡散光P1′の一部である。
【０１４４】
よって、光量の関係がP2>P1′であれば、カード上の凸部５０７ａを判別できる。
尚、本実施の形態例では、カード５０７の面が多少傾いていても、集光レンズ５０３がある程度の面積を有していれば、カード５０７とアレイ状PD５０５とが像の結合関係で共役関係にあるので、正反射光はアレイ状PD５０５へ入射する。
【０１４５】
ここで、カード５０７から集光レンズ５０３までの距離をR、集光レンズ５０３の有効面積(光軸と直行する面に投影した光学面の面積)をSとし、カード５０７上での拡散率をγ1とし、それぞれの光の光量をPnで表すと、
【０１４６】
【数１】
【０１４７】
又、カード５０７上での正反射率をγ2とすると、
P2=γ2P0 …(2)
従って、P2>P1とすると、凸部の判別ができる。具体的には、信号のSN比等を考慮すると、P2-P1>「電気的に処理できる一定値」にする。
【０１４８】
更に、正反射した箇所が黒等の正反射率が小さくなる箇所での正反射光P2Bに対して、白等の拡散率の大きなP1Wを小さくすることも好ましい態様であり、この場合、P2B-P1W>「一定値」であればよい。このような関係であると、どのような色、反射率のカードでも凸部の判定が可能となる。
【０１４９】
(1)式を代入して、
【０１５０】
【数２】
【０１５１】
となるようにカード５０７から集光レンズ５０３までの距離であるRと、レンズの有効面積であるSとを調整することで、凸部の判別を容易に行なうことができる。
【０１５２】
更に、本実施の形態例では、照射手段５０１は線状の光を カード１０７へ照射し、アレイ状のPD５０５で受ける構成としたことにより、カード１０７上の多数の箇所を同時に測定することができる。
【０１５３】
尚、上記実施の形態例１〜１３においては、カード上の凸部又は凹部はエンボスによって形成した例を説明したが、カード上に形成する凹部又は凸部はエンボス以外の手法によっても形成可能なことは言うまでもない。
【０１５４】
又、本発明のおいて凸部又は凹部によって形成されたキャラクタ(列)とは、カードの片面を見たときの状態を表したものであって、カードの両面を見たときにエンボスのキャラクタ(列)は施された場合のように、キャラクタ(列)が凹凸によって形成されたものを本発明に含むことは勿論である。
【０１５５】
尚、上記実施の形態例の説明において、「交差する方向」とは、好ましくは略直交する方向である。
【０１５６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、凹部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【０１５７】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【０１５８】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn個配設されたPSDアレイのいずれかを用いることで、受光光の強度のみならず、受光光の明るさの中心の位置情報を得ることができ、平面部と、凹部又は凸部との読取精度が向上する。
請求項２記載の発明によれば、シリンドリカルレンズを用いることで、コストダウンがはかれる。
【０１５９】
請求項３記載の発明によれば、光源に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をレンズ面積等で個別に調整でき、均一なスポット光を照射できる。
【０１６０】
又、マイクロレンズアレイを用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【０１６１】
請求項４記載の発明によれば、平面部で反射した正反射光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した正反射光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、正反射光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とできるので、平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１６２】
請求項５記載の発明によれば、平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、拡散光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とでき、平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１６３】
又、正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は凸部との判別が可能となる。
【０１６４】
請求項６記載の発明によれば、光照射手段からの線状の光の幅を凸部又は凹部の幅(好ましくは最小幅)より小さくしたことにより、線状の光が凸部又は凹部に当たっていて、平面部には当っていない状況をつくり得る。
【０１６５】
よって、凸部又は凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向上する。
【０１６６】
請求項７記載の発明によれば、遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカード表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部と凹部又は凸部との読取精度が向上する。
【０１６７】
請求項８記載の発明によれば、前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように カード以外の部分に当接される当接部を有することにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカードと干渉することがなくなり、平面部と凹部又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例を説明する構成図である。
【図２】図１のPSDの受光面を説明する図である。
【図３】図１での動作を説明する図である。
【図４】他の実施の形態例を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態例を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態例を説明する図である。
【図７】第３の実施の形態例の受光素子を説明する図である。
【図８】第４の実施の形態例を説明する図である。
【図９】第５の実施の形態例を説明する図である。
【図１０】第６の実施の形態例の他の例を説明する図である。
【図１１】他の形態例を説明する図である。
【図１２】第７の実施の形態例を説明する図である。
【図１３】第８の実施の形態例を説明する図である。
【図１４】効果を説明する図である。
【図１５】第９の実施の形態例を説明する図である。
【図１６】第１０の実施の形態例を説明する図である。
【図１７】第１１の実施の形態例を説明する図である。
【図１８】図１７の接触型変位検出センサを説明する図である。
【図１９】第１２の実施の形態例を説明する図である。
【図２０】第１３の実施の形態例を説明する図である。
【図２１】図２０のアレイ状PDを説明する図である。
【図２２】図２０のカード上の反射を説明する図である。
【図２３】従来例を説明する図である。
【図２４】図２３の線状光源を説明する図である。
【図２５】カードを説明する図である。
【符号の説明】
９０ 遮光板(遮光手段)
１００ 光照射手段
１０１ LD(光源)
１０５ シリンドリカルレンズ
１０７ カード
１０７ａ 平面部
１０７ｂ 凹部又は凸部
１１０ 搬送手段
１２０ 受光手段
１２３ PSD(受光素子)
【発明の属する技術分野】
本発明は、カードに表面上に形成された凸部又は凹部の高さ方向の変位分布を検出する変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検物表面の高さ方向の変位分布を検出する装置として図２３に示すような構成の光学式表面変位検出装置がある。
【０００３】
図において、１は線状の光を出射する線状光源である。
この線状光源１は、図２４に示すように、光源３と、この光源３を収納し、端面に線状光源生成手段であるスリット５が形成された円筒状のカバー７とから構成されている。
【０００４】
図２３に戻って、線状光源１から出射した線状光は、走査手段としての回転ミラー９を介して、被検物１１に照射される。
被検物１１での反射光は線状の光の線方向に対して複数個に分割されたPSD(半導体位置検出素子)アレイ１３に入射し、被検物１１表面の変位分布が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、図２５に示すような構成のカード２１が普及されている。
２３は磁気情報が記録された磁気ストライプ、２５は凸部又は凹部によって形成されたキャラクタ列(図２５においては、12345678910、コニカタロウ、H11.5.21)を示す。
【０００６】
上記構成の光学式表面変位検出装置を用いて、カード２１表面の凸部又は凹部(表面の高さ方向の変位)を読む場合、カード２１に印刷等が施され、カード２１の表面の光の反射率が低くなっていると、凸部又は凹部が正確に読めない問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光の反射率が悪いカードでもカード上の凸部又は凹部を正確に読み取ることができる変位測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、凸部又は凹部によってキャラクタが表面上に形成されたカード上で前記カードの表面に対して交差する方向に設けられた遮光手段と、該遮光手段の一方の側に設けられ、前記カードへ線状の光を照射する光照射手段と、前記遮光手段の他方の側に設けられ、前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光手段と、前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段と、を有し、前記受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)個配設されたPSDアレイのいずれかであり、前記受光手段の受光位置の違いにより前記凸部又は凹部の変位を測定することを特徴とする変位測定装置である。
【０００９】
凹部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【００１０】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【００１１】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn個配設されたPSDアレイのいずれかを用いることで、受光光の強度のみならず、受光光の明るさの中心の位置情報を得ることができ、平面部と、凹部又は凸部との読取精度が向上する。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光照射手段は、シリンドリカルレンズを有し、直線状の１つの光を前記カードに照射することを特徴とする変位測定装置である。
【００１２】
シリンドリカルレンズを用いることで、コストダウンがはかれる。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の光照射手段は、マイクロレンズアレイを有し、略直線上に並んだ複数のスポット光を前記カードに照射することを特徴とする変位測定装置である。
【００１３】
光源に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をレンズ面積等で個別に調整でき、均一なスポット光を照射できる。
又、マイクロレンズアレイを用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、前記平面部で反射した光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする変位測定装置である。
【００１５】
平面部で反射した正反射光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した正反射光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、正反射光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とできるので、平面部と凹部との判別が容易となる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、前記平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする変位測定装置である。
【００１７】
平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、拡散光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とでき、平面部と凹部との判別が容易となる。
【００１８】
又、正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は凸部との判別が可能となる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記光照射手段からの線状の光の幅は、前記凸部又は凹部の幅より小さいことを特徴とする変位測定装置である。
【００２０】
光照射手段からの線状の光の幅を凸部又は凹部の幅(好ましくは最小幅)より小さくしたことにより、線状の光が凸部又は凹部に当たっていて、平面部には当っていない状況をつくり得る。
【００２１】
よって、凸部又は凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向上する。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の前記遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることを特徴とする変位測定装置である。
【００２４】
遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカード表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部と凹部又は凸部との読取精度が向上する。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の前記遮光手段は、前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように前記カード以外の部分に当接される当接部を有することを特徴とする変位測定装置である。
【００２６】
前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように カード以外の部分に当接される当接部を有することにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカードと干渉することがなくなり、平面部と凹部又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例は、具体的には、エンボスにより形成された凹凸のキャラクタを有するカードの一方の面を変位測定の対象としたものである。
【００５４】
カード本来の平面部と凹部又は凸部(カードの一方の面の本来の平面部に対する凹部又は凸部)とから形成されたキャラクタ或いは凹部又は凸部で形成されたキャラクタ等として説明する。
【００５５】
(1) 第１の実施の形態例
第１の実施の形態例を説明する構成図である図１を用いて説明する。
【００５６】
図において、カード１０７に対して交差する方向(本実施の形態例では、略直交する方向)には、遮光手段としての遮光板９０が設けられている。
遮光板９０の一方の側に設けられた光照射手段１００は、光源としての半導体レーザダイオード(以下、LDという)１０１と、LD１０１から出射したレーザ光を平行光とするコリメータレンズ１０３と、コリメータレンズ１０３で平行光とされた光を一方向に集光し、カード１０７上に直線状の光として照射するシリンドリカルレンズ１０５とからなっている。
【００５７】
カード１０７は、搬送ベルト１０９、従動ローラ１１１,駆動ローラ１１３とからなる搬送手段１１０により、線状の光の線方向と交差する方向(図において矢印I方向)へ搬送されるようになっている。
【００５８】
カード１０７の表面は、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂによりキャラクタが形成されている。
遮光板９０の他方の側には、受光手段１２０が設けられている。
【００５９】
受光手段１２０は、カード１０７の表面での正反射光、拡散光のうちどちらか一方(本実施の形態例では拡散光)を集光する集光レンズ１２１と、複数のアレイ状の受光素子(本実施の形態例では、PSD)１２３とからなっている。
【００６０】
このPSD１２３の受光面１２３ａは、図２に示すように、線状の光の線方向にN個(本実施の形態例では5)のPSDからなっている。
尚、本実施の形態例では、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの最小幅(t)より小さくなるように設定した。
【００６１】
一般に、読み取り対象であるエンボスにより形成された凹部１０７ｂの幅は0.8mm程度であり、線状の光の幅は0.8mm以下が好ましく、0.1mm以下がさらに好ましい。
【００６２】
図１に戻って、１３０はPSD１２３の分割された各受光面１２３ａからのアナログ信号を切り換える素子切換手段、１３１はPSD１１５のアナログ信号を増幅するアンプ、１３２はアンプ１３１で増幅された各PSD１２３の信号をサンプリングし、一時的に保存するサンプルホールド手段である。
【００６３】
１３５はサンプリングされたサンプルホールド手段１３２からのアナログ信号を二値化する二値化手段、１３７は二値化された信号と、キャラクタパターンテーブル１３９に記録されたデータとを参照・比較し、キャラクタを判別するキャラクタ判定手段である。
【００６４】
１４１は搬送手段１１０に設けられた光電スイッチ１４３を用いて、カード１０７が搬送されたか、否かを検知するカード検知手段、１４５はカード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を制御するカード搬送制御手段である。
【００６５】
１５１はLD駆動手段１３３,素子切換手段１３０,キャラクタ判定手段１３７を制御する読取制御手段、１４３は、キャラクタ判定手段１３７、カード搬送制御手段１４５、読取制御手段１５１を制御する全体制御手段である。
【００６６】
次に、上記構成の動作を説明する。
カード１０７が搬送手段１１０上にセットされると、光電スイッチ１４３が応動し、カード検知手段１４１はカード搬送制御手段１４５にカードが１０７がセットされたことを知らせる。
【００６７】
カード搬送制御手段１４５は、カード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印I方向へ搬送する。
【００６８】
又、全体制御手段１４３は、カード搬送制御手段１４５が作動すると、読取制御手段１５１を介してLD駆動手段１３３を駆動し、LD１０１を点灯させる。
図３に示すように、カード１０７へ照射された線状の光のうち、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光はPSD１２３の受光面１２３ａのA′に至り、凹部１０７ｂで反射した光はPSD１２３の受光面１２３ａのB′に至り、受光位置が異なる。
【００６９】
従って、平面部１０７ａで反射した光と、凹部１０７ｂで反射した光とでは、PSD１１５からの出力が異なり、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂであるかが判断できる。
【００７０】
尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、PSD１２３の受光面１２３ａでの受光位置が異なることにより、判別可能である。
【００７１】
素子切換手段１３０でPSD１２３の各素子を切り換えることにより、カード１０７の表面の高さ方向の一次元変位分布データが得られる。
又、搬送手段１１０を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送することにより、カード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位分布データが得られる。
【００７２】
PSD１２３の各出力信号は、アンプ１３１で増幅され、サンプルホールド手段１３２でサンプリングされ、一時的に保存される。
サンプルホールド手段１３２に保存されたカード１０７の表面の高さ方向の変位分布データは二値化手段１３５により二値化され、キャラクタ判定手段１３７が、二値化されたデータと、キャラクタパターンテーブル１３９のデータとを比較・参照してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成されたキャラクタの判定を行なう。以上が元になる光学系である。
【００７３】
上記構成によれば、凹部でキャラクタが形成されている場合、遮光手段９０の先端部をカード１０７の表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部１０７ｂでの正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段９０でより多くカットされ、PSD１２３に至る光束の中心角が、大きく変わり、PSD１２３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７４】
よって、光の反射率の悪いカード１０７でも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部でキャラクタが形成されている場合、遮光手段９０の先端部をカード１０７の凸部近傍に位置するように設けると、平面部１０７ａでの正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段９０より多くカットされ、PSD１２３に至る光束の中心角が大きく変わり、PSD１２３に入る光の重心が大きく変わる。
【００７５】
よって、光の反射率の悪いカード１０７でも平面部と凸部との判別が容易になる。
又、シリンドリカルレンズ１０５を用いることで、コストダウンがはかれる。
【００７６】
更に、線状の光の幅(T)を凹部１０７ｂの最小幅(t)より小さくなるように設定したことにより、線状の光が凹部１０７ｂに当たっている場合、平面部１０７ａにはほとんど当たらない。
【００７７】
よって、凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部１０７ｂの読取精度が向上する。
更に、本実施の形態例では、カード１０７上で拡散した光で、キャラクタを判定するようにしたが、カード１０７上での正反射光を用いても、キャラクタを判定することができる。
【００７８】
又、更に、PSD１２３の代わりに、図４に示すように、線状の光の線方向にn(図においては7)、線方向と交差する方向にm(図においては2)分割されたPD(フォトダイオード)１２３′でもよい。
【００７９】
(2) 第２の実施の形態例
図５を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８０】
図５は図１において矢印I方向から見た図に相当する。本実施の形態例は、シリンドリカルレンズの変わりに凸レンズがアレイ状に設けられたマイクロレンズアレイ２０１を用いた点である。
【００８１】
上記構成によれば、LD(光源)１０１に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をマイクロレンズアレイ２０１の個々のレンズ面積等で調整でき、均一なスポット光を照射できる。
【００８２】
又、マイクロレンズアレイ２０１を用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【００８３】
(3) 第３の実施の形態例
図６を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態例では、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光は遮光板９０で遮られ(図６(a)参照)、凹部１０７ｂで反射した光のみが受光手段１２０に向かう(図６(b)参照)ように、遮光板９０をカード１０７の表面と接するか接しないか程度のカード表面と略同じ位置くらいに配設している。
【００８５】
又、光出射手段１００による入射を充分に小さくすることが好ましい。例えば、好ましくは45°以下である。
【００８６】
よって、受光手段１２０では、正反射光が来たなら凹部１０７ｂ、そうでないなら平面部１０７ａであるので、カード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂとの判別が容易となり、受光素子に図７に示すような線状の光の線方向にn(図においては6)分割させてはいるが、線状の光の線方向には、分割されていないアレイ状のPD(フォトダイオード)２１０を用いることが可能となる。
【００８７】
又、集光のためのレンズとしては、NAの小さいものを用いることができ、又、焦点深度が深くてもよい。
【００８８】
尚、上記実施の形態例では、正反射光を用いたが、拡散光であってもよい。
正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、拡散光を用いた場合には、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部、凸部との判別が可能となる。
【００８９】
(4) 第４の実施の形態例
図８を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９０】
本実施の形態例は、遮光板９０である。遮光板９０はガイド２５０により、カード１０７の表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの１０７表面に自重でもって当接されるようになっている。
【００９１】
この場合、遮光板９０をプラスチック製ろするのがカード１０７の表面とのすべりをよくする.で好ましい。
【００９２】
上記構成によれば、遮光板９０はカード１０７の表面に当接されることにより、カード１０７がたわんだり、カード１０７表面に薄いICチップ１０７ｃが設けられても、遮光板９０はカード１０７表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部１０７ａと凹部１０７ｂとの読取精度が向上する。
【００９３】
(5) 第５の実施の形態例
図９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態例も、遮光板９０である。遮光板９０′は、カード１０７以外の部分に当接する当接部９０ａ′を有し、カード１０７と対向する端面９０ｂ′とカード表面との間に隙間２６０を形成するようにした。
【００９５】
上記構成によれば、遮光板９０′と、カード１０７表面との間に隙間２６０を形成するようにしたことにより、カード１０７がたわんだり、カード１０７表面に薄いICチップ１０７ｃが設けられても、遮光板９０はカード１０７と干渉することがなくなり、平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【００９６】
(6) 第６の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１０を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態例のPD２８０は、線状の光の線方向と交差する方向に対して非対称な受光面２８０ａ,２８０ｂからなる二分割された受光素子である。カード１０７の凹部１０７ｂ又は凸部からの光が一方の受光面２８０ａを照射し、平面部１０７ａからの光が両方の受光面２８０ａ,２８０ｂを照射するようにし、二分割された受光面２８０ａ,２８０ｂの出力をそれぞれA,Bとし、(A-B)/(A+B)の値をとることで、光の強弱に関係しない信号が得られ、カード１０７の表面の光の反射率が低くなっていても、凹部又は凸部によるキャラクタを正確に読める。
【００９８】
尚、本実施の形態例では、カード１０７の凹部１０７ｂ又は凹部ａからの光が両方の受光面２８０ａ,２８０ｂを照射し、平面部１０７ａからの光が一方の受光面２８０ａを照射するようにしてもよい。
【００９９】
更に、受光面の分割を非対称としたことにより、より感度が高くなる。
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではない。例えば、図１１に示すように、ハーフミラー２８３を用いて、光照射手段と受光手段との光路を一部共用する再帰光学系であってもよい。
【０１００】
(7) 第７の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１２を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態例のPD２９０は、(a)図に示すように、三分割された受光面２９０ａ,２９０ｂ,２９０ｃを有している。
そして、受光面２９０ａ,２９０ｂ,２９０ｃの出力をA,B,Cとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の値が、例えば、所定の値より小さければ平面部、所定の値以上であれば凹部１０７ｂ又は凸部と判断される。
【０１０２】
上記構成によれば、カード１０７の平面部１０７ａ上に印刷等で反射率の異なる2つの部分(例えば、(a),(b)図に示すような黒い部分と白い部分)が形成されている場合、(b)図に示すような非対称な二分割のPD２８０を用いると、(A-B)/(A+B)の値が大きくなり平面部１０７ａであっても凸部１０７ｂ又は凹部と誤判断される可能性が生じるが、受光面が三分割されたPD２９０を用いることにより、受光面の出力をABCとし、((A+C)-B)/(A+B+C)の値をとることで、誤判断されにくくなる。
【０１０３】
(8) 第８の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１３を用いて説明する。尚、第６,７の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態例では、図１１で示す再帰光学系に、三分割のPD２９０を用い、更に、コリメータレンズ１０３と、シリンドリカルレンズ１０５との間に、平行光束を二つの光束に分ける遮光板３００を設けている。
【０１０５】
そして、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束となるようにしている。
【０１０６】
よって、受光面が２分割や３分割された受光素子を用いることで、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とを検出できる。
特に、本実施の形態例のように、三分割のPD２９０を用いた方が、感度よく検出できる。
【０１０７】
又、((A+C)-B)/(A+B+C)の割り算をしなくとも、APCにより(A+C)の値が一定になるようにすることにより、感度よく平面部と凹部又は凸部とを検出できる。
そして、カードの白黒の模様などによる影響も少ない。
【０１０８】
又、図１４に示すように、第７の実施の形態例においては、カード１０７の凹部１０７ａ又は凸部に反射率の異なる縞模様があった場合、PD２９０の真中の受光面２９０ｂに光が集中する場合もあり、平面部１０７ａと誤判断する場合も考えられる。
【０１０９】
しかし、本実施の形態例では、凹部１０７ａ又は凸部で反射した光は、二本の光束となるので、受光面２９０ａ及び２９０ｃに入射し、凹部１０７ａ又は凸部と判断できる。
【０１１０】
又、本実施の形態例の光学系は、読み取り光学系の距離と、受光光の二つのビーム間の距離が比例するようなテレセントリックな光学系が好ましい。
(9) 第９の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１５を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１１１】
本実施の形態例では、光照射手段を二つ設けている。すなわち、LD１０１、コリメータレンズ１０３、シリンドリカルレンズ１０５からなる光照射手段と、LD１０１′、コリメータレンズ１０３′、シリンドリカルレンズ１０５′からなる光照射手段である。
【０１１２】
そして、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とのうち、どちらか一方上で、二つの光が合うようにし、他方上では、２本の光束となるようにしている。
【０１１３】
よって、第８の実施の形態例と同様に、受光面が２分割や３分割された受光素子を用いることで、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂ又は凸部とを検出できる。
【０１１４】
又、第８の実施の形態例のように、１つの光源でテレセントリックな光学系を実現するためには、コストが高くなるが、本実施の形態例では、光源であるLD１０１,１０１′をそれぞれ設けたことにより、安価で精度のよいテレセントリックな光学系と似た振る舞いをする光学系を実現できる。
【０１１５】
(10) 第１０の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１６を用いて説明する。尚、第８の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【０１１６】
図１６(a)に示すように、コリメータレンズ１０３で平行光束とされ、ハーフミラー２８３を透過した光は、マイクロレンズアレイ３１１により、カード１０７上に略直線上に並んだスポット光を照射する。
【０１１７】
カード１０７上で反射した光は、マイクロレンズアレイ３１１を介してハーフミラー２８３で反射し、マイクロレンズアレイ３１３で集光され、PD３１５上に入射する。
【０１１８】
本実施の形態例のPD３１５は、図１６(b)に示すように、受光面３１５ａ,３１５ｂが同心円状に分割された二分割PDである。
そして、PD３１５の受光面３１５ａ,３１５ｂの出力をビームサイズ法（(A-B)/(A+B))で検出している。
【０１１９】
上記構成によれば、ビームサイズ法で検出することにより、受光光の変化が大きく、光の反射率の悪いカードでもカード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部との判別が容易になる。
【０１２０】
(11) 第１１の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１７,図１８を用いて説明する。尚、第1の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１２１】
４００はカードに接するように設けられ、略直線状に配設された複数の接触型変位検出センサ４０１を有する接触手段である。
尚、接触型変位検出センサ４０１の配設方向は、搬送手段１１０によるカード１０７の搬送方向と交差する方向である。
【０１２２】
本実施の形態例の接触型変位検出センサは、図１８(a)に示すように、アーム４１７は中央部のシャフト４１１によって回転可能に支持され、一方の端部にはカード１０７上を転動するローラ４１３が、他方の端部には、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａが当接可能となっている。
【０１２３】
図１７に戻って、カード１０７が搬送手段１１０上にセットされると、光電スイッチ１４３が応動し、カード検知手段１４１はカード搬送制御手段１４５にカードが１０７がセットされたことを知らせる。
【０１２４】
カード搬送制御手段１４５は、カード検知手段１４１からの信号を受け、搬送手段１１０の駆動ローラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印I方向へ搬送する。
【０１２５】
カード１０７が矢印I方向に搬送されると、図１８(a)から理解されるように接触手段４００の接触型変位検出センサ４０１がカード１０７上に当接する。
カード１０７の凹部１０７ｂ内にローラ４１３が落ち込むと、アーム４１７がシャフト４１１を中心として回転し、ポジションセンサ４１５の接触子４１５ａを押す。
【０１２６】
よって、ローラ４１３がカードの平面部１０７ａ上にあるときと、凹部１０７ｂにあるときとでは、接触子４１５ａの位置によって抵抗値が変化し、その抵抗値に応じてポジションセンサ４１５の出力が異なり、平面部１０７ａであるか、凹部１０７ｂであるかが判断できる。
【０１２７】
尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとから形成されたキャラクタの例で説明を行なったが、平面部１０７ａと凸部とでも、ポジションセンサ４１５の出力が異なることにより、判別可能である。
【０１２８】
各ポジションセンサ４１５の出力を取り込むことにより、カード１０７の表面の高さ方向の一次元変位分布データが得られる。
又、搬送手段１１０を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送することにより、カード１０７の表面の高さ方向の二次元の変位分布データが得られる。
【０１２９】
ポジションセンサ４１５の各出力信号は、アンプ１３１で増幅され、サンプルホールド手段１３２でサンプリングされ、一時的に保存される。
サンプルホールド手段１３２に保存されたカード１０７の表面の高さ方向の変位分布データは二値化手段１３５により二値化され、キャラクタ判定手段１３７が、二値化されたデータと、キャラクタパターンテーブル１３９のデータとを比較・参照してカード１０７上の凹部１０７ｂで形成されたキャラクタの判定を行なう。
【０１３０】
上記構成によれば、カード１０７の平面部１０７ａと凹部１０７ｂ又は凸部とを直接機械的に検出することにより、光を利用した検出のように反射率の良し悪しいといった要因によらず、平面部と凹部又は凸部との判別が容易になる。
【０１３１】
又、反り等があって平面性の悪いカード１０７でも平面部と凹部又は凹部との判別が容易となる。
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではない。上記実施の形態例では、接触型変位検出センサ４０１として、ポジションセンサ４１５を用いた例で説明を行ったが、他に、リニアエンコーダであってもよいし、更に、図１８(b)に示すように、対向する二つの電極４２１,４２３を有し、一方の電極４２１を剛性の高い支持板４２５で支持し、他方の電極４２３を弾性を有する支持板(フレキシブルコード)４２７で支持するとともに、カード１０７上に当接させ、カード１０７の平面部１０７ａと、凹部１０７ｂとで、電極４２１と電極４２３との間の静電容量が変化することで、出力が異なる接触型変位検出センサ４０１であってもよい。
【０１３２】
(12) 第１２の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図１９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と同一部分には、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１３３】
本実施の形態例は、図１９に示すように、フレキシブル基板４５１の下面（一方の面)に、カード１０７に当接する複数の微小スイッチ（接触型変位検出センサ)４５３を二次元状に配設し、フレキシブル基板４５１の上面（他方の面)を圧縮空気４５５が充填された空気袋４５９を用いて均一な圧力でフレキシブル基板４５１を押圧するものである。
【０１３４】
上記構成によれば、カード１０７が平面部１０７ａと凹部１０７ｂとからなっている場合、カード１０７の平面部１０７ａの微小スイッチ４５３はONとなり、凹部１０７ｂの微小スイッチ４５３はOFFとなる。
【０１３５】
又、カード１０７が平面部１０７ａと凸部とからなっている場合、カード１０７の平面部１０７ａの微小スイッチ４５３はOFFとなり、凹部１０７ｂの微小スイッチ４５３はONとなる。
【０１３６】
この二次元のデータを処理することで、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部又は凸部との判別が容易になる。
又、反り等があって平面性の悪いカード１０７でも平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１３７】
更に、キャラクタの二次元の検出が一度にでき、前記カードや前記接触手段を搬送する搬送手段を不要とすることができる。
(13) 第１３の実施の形態例（本発明の特許請求の範囲の記載には該当せず）
図２０を用いて説明を行う。
【０１３８】
図において、カード５０７には凸部５０７ａが形成されている。
光照射手段５０１は、具体的な構成を図面上省略しているが、例えば、第１の実施の形態例のようの光照射手段１００と同様に、指向性を有し、紙面に対して垂直な方向に延びる線状の光をカード５０７上へ照射する。カード５０７の平面部５０７ｂで反射した正反射光は集光レンズ５０３で集光され、受光手段としてのアレイ状PD５０５へ入射するようになっている。
【０１３９】
又、判別は受光手段の出力が低下したところを凹部又は凸部として判定する。
【０１４０】
そして、アレイ状PD５０５は、集光レンズ５０３を介してカード５０７の表面と共役な位置に設けられている。
アレイ状PD５０５の受光面は、図２１に示すように、線状の光の線方向にn(図においては7)分割されている。
【０１４１】
このような構成では、カード１０７に対して照射された光は、図２２に示すようになる。
即ち、図２２(a)に示すように、カード５０７の平面部５０７ｂで反射した光は、常に拡散する拡散光P1と、正反射光P2とに分けられる。
【０１４２】
又、図２２(b)に示すように、カード５０７の凸部５０７ａで反射した光は、常に拡散する拡散光P1′と、平面部５０７ｂでの正反射光P1と異なる方向に向かう正反射光P2′とに分けられる。
【０１４３】
従って、本実施の形態例では、集光レンズ５０３で集光されアレイ状PD５０５へ入射する光は、平面部５０７ｂで反射した光では、正反射光P2と、拡散光P1の一部であり、凸部５０７ａで反射した光では、拡散光P1′の一部である。
【０１４４】
よって、光量の関係がP2>P1′であれば、カード上の凸部５０７ａを判別できる。
尚、本実施の形態例では、カード５０７の面が多少傾いていても、集光レンズ５０３がある程度の面積を有していれば、カード５０７とアレイ状PD５０５とが像の結合関係で共役関係にあるので、正反射光はアレイ状PD５０５へ入射する。
【０１４５】
ここで、カード５０７から集光レンズ５０３までの距離をR、集光レンズ５０３の有効面積(光軸と直行する面に投影した光学面の面積)をSとし、カード５０７上での拡散率をγ1とし、それぞれの光の光量をPnで表すと、
【０１４６】
【数１】
又、カード５０７上での正反射率をγ2とすると、
P2=γ2P0 …(2)
従って、P2>P1とすると、凸部の判別ができる。具体的には、信号のSN比等を考慮すると、P2-P1>「電気的に処理できる一定値」にする。
【０１４８】
更に、正反射した箇所が黒等の正反射率が小さくなる箇所での正反射光P2Bに対して、白等の拡散率の大きなP1Wを小さくすることも好ましい態様であり、この場合、P2B-P1W>「一定値」であればよい。このような関係であると、どのような色、反射率のカードでも凸部の判定が可能となる。
【０１４９】
(1)式を代入して、
【０１５０】
【数２】
となるようにカード５０７から集光レンズ５０３までの距離であるRと、レンズの有効面積であるSとを調整することで、凸部の判別を容易に行なうことができる。
【０１５２】
更に、本実施の形態例では、照射手段５０１は線状の光を カード１０７へ照射し、アレイ状のPD５０５で受ける構成としたことにより、カード１０７上の多数の箇所を同時に測定することができる。
【０１５３】
尚、上記実施の形態例１〜１３においては、カード上の凸部又は凹部はエンボスによって形成した例を説明したが、カード上に形成する凹部又は凸部はエンボス以外の手法によっても形成可能なことは言うまでもない。
【０１５４】
又、本発明のおいて凸部又は凹部によって形成されたキャラクタ(列)とは、カードの片面を見たときの状態を表したものであって、カードの両面を見たときにエンボスのキャラクタ(列)は施された場合のように、キャラクタ(列)が凹凸によって形成されたものを本発明に含むことは勿論である。
【０１５５】
尚、上記実施の形態例の説明において、「交差する方向」とは、好ましくは略直交する方向である。
【０１５６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、凹部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの表面(平面部)近傍に位置するように設けると、凹部での正反射光、拡散光に比べて、平面部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【０１５７】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、凸部によりキャラクタが形成されている場合、遮光手段の先端部をカードの凸部近傍に位置するように設けると、平面部での正反射光、拡散光に比べて、凸部での正反射光、拡散光は遮光手段でより多くカットされ、実効的な入射光線の中心の位置や角度が変わって受光手段に至る。
【０１５８】
よって、光の反射率の悪いカードでも平面部と凹部との判別が容易になる。
又、受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn個配設されたPSDアレイのいずれかを用いることで、受光光の強度のみならず、受光光の明るさの中心の位置情報を得ることができ、平面部と、凹部又は凸部との読取精度が向上する。
請求項２記載の発明によれば、シリンドリカルレンズを用いることで、コストダウンがはかれる。
【０１５９】
請求項３記載の発明によれば、光源に大きな強度分布があった場合、一つ一つのスポット光の強度をレンズ面積等で個別に調整でき、均一なスポット光を照射できる。
【０１６０】
又、マイクロレンズアレイを用いることで、カードの平面部か凸部又は凹部かを判別するのに、受光手段に到達したビームの径によって判定するビームサイズ法を用いることもできる。
【０１６１】
請求項４記載の発明によれば、平面部で反射した正反射光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した正反射光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、正反射光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とできるので、平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１６２】
請求項５記載の発明によれば、平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光のみが前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したこにより、拡散光が来たなら凹部、そうでないなら平面部とでき、平面部と凹部との判別が容易となる。
【０１６３】
又、正反射光に比べて拡散光は一様にある立体角で広がる。
よって、受光手段の位置の自由度が大きくなり、カードに反り等があっても平面部と凹部又は凸部との判別が可能となる。
【０１６４】
請求項６記載の発明によれば、光照射手段からの線状の光の幅を凸部又は凹部の幅(好ましくは最小幅)より小さくしたことにより、線状の光が凸部又は凹部に当たっていて、平面部には当っていない状況をつくり得る。
【０１６５】
よって、凸部又は凹部であるか、平面部であるかが容易に検出でき、凹部又は凸部の読取精度が向上する。
【０１６６】
請求項７記載の発明によれば、遮光手段は前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカード表面に追従して移動し、遮光を行なうので、平面部と凹部又は凸部との読取精度が向上する。
【０１６７】
請求項８記載の発明によれば、前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように カード以外の部分に当接される当接部を有することにより、カードがたわんだり、カード表面に薄いICチップが設けられても、遮光手段はカードと干渉することがなくなり、平面部と凹部又は凸部との読み取りを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例を説明する構成図である。
【図２】図１のPSDの受光面を説明する図である。
【図３】図１での動作を説明する図である。
【図４】他の実施の形態例を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態例を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態例を説明する図である。
【図７】第３の実施の形態例の受光素子を説明する図である。
【図８】第４の実施の形態例を説明する図である。
【図９】第５の実施の形態例を説明する図である。
【図１０】第６の実施の形態例の他の例を説明する図である。
【図１１】他の形態例を説明する図である。
【図１２】第７の実施の形態例を説明する図である。
【図１３】第８の実施の形態例を説明する図である。
【図１４】効果を説明する図である。
【図１５】第９の実施の形態例を説明する図である。
【図１６】第１０の実施の形態例を説明する図である。
【図１７】第１１の実施の形態例を説明する図である。
【図１８】図１７の接触型変位検出センサを説明する図である。
【図１９】第１２の実施の形態例を説明する図である。
【図２０】第１３の実施の形態例を説明する図である。
【図２１】図２０のアレイ状PDを説明する図である。
【図２２】図２０のカード上の反射を説明する図である。
【図２３】従来例を説明する図である。
【図２４】図２３の線状光源を説明する図である。
【図２５】カードを説明する図である。
【符号の説明】
９０ 遮光板(遮光手段)
１００ 光照射手段
１０１ LD(光源)
１０５ シリンドリカルレンズ
１０７ カード
１０７ａ 平面部
１０７ｂ 凹部又は凸部
１１０ 搬送手段
１２０ 受光手段
１２３ PSD(受光素子)
Claims (8)
- 凸部又は凹部によってキャラクタが表面上に形成されたカード上で前記カードの表面に対して交差する方向に設けられた遮光手段と、
該遮光手段の一方の側に設けられ、前記カードへ線状の光を照射する光照射手段と、
前記遮光手段の他方の側に設けられ、前記カード表面での正反射光、拡散光のうち少なくとも一方を受ける受光手段と、
前記線状の光の線方向と交差する方向に前記カード、前記光照射手段のうち少なくとも一方を搬送する搬送手段と、
を有し、
前記受光手段は、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)、線方向と交差する方向にm(mは1以上の整数)分割されたPD、前記線状の光の線方向にn(nは2以上の整数)個配設されたPSDアレイのいずれかであり、
前記受光手段の受光位置の違いにより前記凸部又は凹部の変位を測定することを特徴とする変位測定装置。 - 前記光照射手段は、シリンドリカルレンズを有し、直線状の１つの光を前記カードに照射することを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
- 前記光照射手段は、マイクロレンズアレイを有し、略直線上に並んだ複数のスポット光を前記カードに照射することを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
- 前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、
前記平面部で反射した光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部で反射した光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。 - 前記光照射手段で光を照射される前記カードの面は、平面部と、凹部とからなり、
前記平面部での拡散光は前記遮光手段で遮られ、前記凹部での拡散光が前記受光手段に向かうように前記光照射手段、前記遮光手段を配設したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。 - 前記光照射手段からの線状の光の幅は、前記凸部又は凹部の幅より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変位測定装置。
- 前記遮光手段は、前記カードの表面と略交差する方向に移動可能に設けられ、カードの表面に当接されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変位測定装置。
- 前記遮光手段は、前記カードと対向する端面と前記カード表面との間に隙間を形成するように、前記カード以外の部分に当接される当接部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変位測定装置。
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