JP4973236B2 - 光学情報読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学情報コードを読み取るための光学情報読取装置に関するものである。

従来より、光学情報読取装置においては、紙や商品等に印刷された情報コード（バーコードや２次元コード）を読み取るため、ＬＥＤによる照明光を読取口から情報コードに照射しその反射光を当該読取口内の受光センサ等で受光することによって当該情報コードによる光学情報を読取可能にしている。ここで、発光ダイオードを回路基板に実装し、該発光ダイオードからの光を反射鏡で反射させて情報コードを照明する光学情報読取装置が、例えば、特許文献１等に開示されている。
特開２００３−３２３５８４号公報

情報コードの読み取りを確実にするには、照明光量を高めることが有効であるが、照明光量を上げるためには、発光ダイオードの数を増やす必要がある。ここで、基板に発光ダイオードを実装する場合には、発光ダイオードの数に応じて実装基板を大型化させる必要がある。しかしながら、現在、光学情報読取装置の小型化が求められており、実装基板を大型化させることには限界がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、面積の小さな発光ダイオード実装基板を用いて、高い照明光量を実現できる光学情報読取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１は、光学的情報Ｂに光を照射する光照射手段２０を有する光学情報読取装置１０において、
前記光照射手段２０は、
基板２４の表面２４Ａおよび裏面２４Ｂに背中合せになるように各々実装された第１および第２の発光ダイオード２２Ａ、２２Ｂと、
前記基板２４の表面２４Ａに実装された前記第１の発光ダイオード２２Ａからの光を前記光学的情報Ｂに向けて反射させる第１の反射鏡２６Ａと、
前記基板２４の裏面２４Ｂに実装された前記第２の発光ダイオード２２Ｂからの光を前記光学的情報Ｂに向けて反射させる第２の反射鏡２６Ｂと、
より成り、前記第１の反射鏡２６Ａからの反射光および前記第２の反射鏡２６Ｂからの反射光によって前記光学的情報Ｂに光を照射し、
前記第１の反射鏡２６Ａと前記第２の反射鏡２６Ｂとが、想定される光学的情報の位置において、均一な照射分布になるように配置されていることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、基板の表面と裏面に発光ダイオードを実装するため、片面にのみ実装するのと比較して２倍以上の発光ダイオードを実装することができ、同一面積の実装基板で照明光量を２倍以上にすることが可能である。ここで、基板の表面に実装された第１の発光ダイオードからの光を第１の反射鏡で光学的情報に向けて反射させ、基板の裏面に実装された第２の発光ダイオードからの光を第２の反射鏡で光学的情報に向けて反射させるため、基板の表面と裏面に実装した発光ダイオードからの光を光学的情報側へ照射することができる。

請求項２の発明では、少なくとも２個の光照射手段と光照射手段との間に結像レンズが配置されているため、光照射手段からの照明光を結像レンズで妨げることが無く、各光照射手段からの光を光学的情報で反射させ、結像レンズで効率的に集光することが可能である。

ラインセンサ、（又はエリアセンサ）からなる受光センサは、結像レンズ等の結像光学系を用いると、センサの中心から離れ周囲に成るほど高い受光量が必要になる。
請求項３の発明では、一方の光照射手段に備えられた内側（結像レンズ側）の第１の反射鏡の反射光と、他方の光照射手段に備えられた外側（筐体側）の第２の反射鏡の反射光とが重なるように設定されているため、読取面の外周を照明する外側の第２の反射鏡からの反射光に、内側を照明する第１の反射鏡からの反射光を重ね、読取面の外周を明るくする。これにより読取面の外周で撮像な必要な明るさを得ることができ、特に、横方向に長いバーコードを読み取る際に、バーコードの両端付近を明るくして、読み取りが確実に行えるように成る。

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態に係る光学情報読取装置について図を参照して説明する。まず、第１実施形態に係る光学情報読取装置１０の構成概要を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、光学情報読取装置１０のハウジング等の構成概要を示す縦断面図である。

バーコード、ＱＲコード等の光学情報を読み取る光学情報読取装置１０は、主に、縦長のほぼ矩形箱状なすハウジング１２を備える。ハウジング１２は、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂からなる成形部品で、その一端側に、ハウジング１２の裏面方向に前傾するように「首曲がり形状」をなす読取口１２ａを備えている。この読取口１２ａは、受光センサ３８に入射する入射光を導入可能な開口部である。該読取口１２ａの内側には、赤色のＬＥＤ（発光ダイオード）２２Ａ、２２Ｂと、該ＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂを実装するＬＥＤ実装基板２４と、ＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂからの光を反射する第１反射鏡２６Ａ、第２反射鏡２６Ｂと、第１反射鏡２６Ａ、第２反射鏡２６Ｂからの反射光を拡散するレンチキュラーレンズ（トタン板状レンズ）から成る拡散レンズ２８とを備える照明器２０が設けられている。照明器２０からの光が読取対象物Ｒに貼付されたバーコードＢで反射し、結像レンズ３６を介して受光センサ３８に集光される。

このハウジング１２の他端側には、二次電池５０が収容されている。ハウジング１２の表面側には液晶表示器４２を取付可能な開口部も形成されており、光学情報読取装置１０の使用者が液晶表示器４２に表示する表示内容を視覚的に把握可能に構成してある。ハウジング１２の内部には、制御用ＩＣチップ４４等を実装する電子部品用の実装基板４０が設けられている。

受光センサ３８は、読取対象物ＲやバーコードＢに照射されて反射した反射光を結像レンズ３６を介して受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子から成る。結像レンズ３６は、外部から読取口１２ａを介して入射する入射光を集光して受光センサ３８の受光面に像を結像可能な結像光学系として機能するもので、例えば、鏡筒とこの鏡筒内に収容される複数の集光レンズとにより構成されている。受光センサ３８からの画像信号の出力により、制御用ＩＣチップ４４は光学的情報（バーコードＢ）のデコードを行う。

図４は第１実施形態の照明器２０による照明原理を示す説明図である。ＬＥＤ実装基板２４の表面２４ＡにＬＥＤ２２Ａが実装され、裏面２４ＢにＬＥＤ２２Ｂが実装、即ち、背中合せに一対（少なくとも２個）のＬＥＤ２２Ａ、ＬＥＤ２２ＢがＬＥＤ実装基板２４に実装される。ＬＥＤ実装基板２４の表面２４ＡのＬＥＤ２２Ａからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａ側に対向するように配置された第１反射鏡２６Ａで、バーコードＢに向けて反射される。同様に、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４ＢのＬＥＤ２２Ｂからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４Ｂ側に対向するように配置された第２反射鏡２６Ｂで、バーコードＢに向けて反射される。

引き続き、実際の照明器２０の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２は図１中の読取口を拡大して示す断面図であり、図３は、図２中のＣ矢視図である。図３中に示すように、照明器２０は、結像レンズ３６を挟んで配置された一対（少なくとも２個）の照明器２０α、２０βから成る。即ち、一対の照明器２０αと照明器２０βとの間に結像レンズ３６が配置される。ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａ側には、光の照射方向に２個、横方向に４個、合計８個のＬＥＤ２２Ａが実装されている。図２中に示すように、該８個のＬＥＤ２２Ａと背中合わせに、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４Ｂ側に８個のＬＥＤ２２Ｂが実装されている。ＬＥＤ実装基板２４の表面２４ＡのＬＥＤ２２Ａからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａ側に対向するように配置された第１反射鏡２６Ａで、バーコードＢに向けて反射され、拡散レンズ２８で拡散され、バーコードＢ側へ照射される。同様に、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４ＢのＬＥＤ２２Ｂからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４Ｂ側に対向するように配置された第２反射鏡２６Ｂで、バーコードＢに向けて反射され、拡散レンズ２８で拡散され、バーコードＢ側へ照射される。バーコードＢからの反射光は、結像レンズ３６を介して受光センサ３８に集光される。ここで、第１実施形態の光学情報読取装置１０では、第１反射鏡２６Ａと第２反射鏡２６Ｂとが、想定される光学的情報面の位置において、均一な照度分布となるように配置されている。

第１実施形態の光学情報読取装置１０では、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａと裏面２４ＢにＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂを実装するため、片面にのみ実装するのと比較して２倍のＬＥＤを実装することができ、同一面積の実装基板で照明光量を倍にすることが可能であり、小型の光学情報読取装置で高い照明光量を実現して、光学情報読取装置の小型化と共に読み取り性能を高めることができる。ここで、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａに実装されたＬＥＤ２２Ａからの光を第１反射鏡２６ＡでバーコードＢに向けて反射させ、裏面２４Ｂに実装されたＬＥＤ２２Ｂからの光を第２反射鏡２６ＢでバーコードＢに向けて反射させるため、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａと裏面２４Ｂに実装したＬＥＤからの光をバーコードＢ側へ照射することができる。

また、第１実施形態の光学情報読取装置１０では、一対の照明器２０αと照明器２０βとの間に結像レンズ３６が配置されているため、照明器２０α、２０βからの照明光を結像レンズ３６で妨げることが無く、各照明器２０α、２０βからの光をバーコードＢで反射させ、結像レンズ３６で効率的に集光することが可能である。

[第２実施形態]
引き続き、図５及び図６を参照して本発明の第２実施形態に係る光学情報読取装置１０について説明する。
図５は、第２実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図であり、図６は図５中のＤ矢視図である。第１実施形態では、第１反射鏡２６Ａ、第２反射鏡２６Ｂがバーコードの読み取り方向（横方向）に対して垂直、即ち、上下方向に対向するよう配置された。これに対して、第２実施形態では、第１反射鏡２６Ａ、第２反射鏡２６Ｂが横方向に対向するように配置される。

照明器２０は、第１実施形態と同様に結像レンズ３６を挟んで配置された一対（少なくとも２個）の照明器２０α、２０βから成る。即ち、一対の照明器２０αと照明器２０βとの間に結像レンズ３６が配置される。ＬＥＤ実装基板２４の表面（ここで、結像レンズ側を表面と呼ぶ）２４Ａ側には、３個のＬＥＤ２２Ａが実装されている。該３個のＬＥＤ２２Ａと背中合わせに、ＬＥＤ実装基板２４の裏面（ここで、ハウジング側を裏面と呼ぶ）２４Ｂ側に３個のＬＥＤ２２Ｂが実装されている。ＬＥＤ実装基板２４の表面２４ＡのＬＥＤ２２Ａからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａ側に対向するように配置された第１反射鏡２６Ａで、バーコードＢ側へ反射され、拡散レンズ２８で拡散され、バーコードＢ側へ照射される。同様に、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４ＢのＬＥＤ２２Ｂからの光は、ＬＥＤ実装基板２４の裏面２４Ｂ側に対向するように配置された第２反射鏡２６Ｂで、バーコードＢ側へ反射され、拡散レンズ２８で拡散され、バーコードＢ側へ照射される。バーコードＢからの反射光は、結像レンズ３６を介して受光センサ３８に集光される。

第２実施形態の光学情報読取装置１０では、ＬＥＤ実装基板２４の表面２４Ａと裏面２４ＢにＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂを実装するため、片面にのみ実装するのと比較して２倍のＬＥＤを実装することができ、同一面積の実装基板で照明光量を倍にすることが可能である。

[第３実施形態]
引き続き、図７を参照して本発明の第３実施形態に係る光学情報読取装置１０について説明する。
図７は、第３実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図である。第３実施形態は、図６を参照して上述した第２実施形態と同様の構成を有している。但し、第３実施形態では、ＬＥＤ実装基板２４の表面（結像レンズ側）２４Ａ側の第１反射鏡２６Ａを、ＬＥＤ２２Ａの光軸Ｘ１に対する角度θ１が４５度よりも大きな角度となるように調整してある。一方、ＬＥＤ実装基板２４の裏面（ハウジング１２側）２４Ｂ側の第２反射鏡２６Ｂを、ＬＥＤ２２Ｂの光軸Ｘ２に対する角度θ２が４５度よりも小さな角度となるように調整してある。これにより、一方の照明器２０αの第１反射鏡２６Ａの反射光と、他方の照明器２０βの第２反射鏡２６Ｂの反射光とが読取対象物Ｒ上で図中領域Ｅ１で重なる。同様に、他方の照明器２０βの第１反射鏡２６Ａの反射光と、一方の照明器２０αの第２反射鏡２６Ｂの反射光とが読取対象物Ｒ上で図中領域Ｅ２で重なる。

第３実施形態では、結像レンズ３６を用いるため、エリアセンサ、特にラインセンサからなる受光センサ３８では、センサの中心ＣＤから離れ周辺部になるほど高い受光量が必要になる（コサイン４乗則）。
第３実施形態の光学情報読取装置１０では、一方の照明器に備えられた内側（結像レンズ３６側）の第１反射鏡２６Ａの反射光と、他方の照明器に備えられた外側（ハウジング１２側）の第２反射鏡２６Ｂの反射光とが領域Ｅ１、Ｅ２で重なるように設定されているため、読取面の外周を照明する外側の第２反射鏡２６Ｂからの反射光に、内側を照明する第１反射鏡２６Ａからの反射光を重ね、読取面（読取対象物Ｒ）の周辺部を明るくする。これにより読取面の外周で撮像に必要な明るさを得ることができ、特に、横方向に長いバーコードＢを読み取る際に、バーコードＢの両端付近を明るくして、ラインセンサからなる受光センサ３８を用いて、読み取りが確実に行えるように成る。

[第４実施形態]
引き続き、図８を参照して本発明の第４実施形態に係る光学情報読取装置１０について説明する。
図８は、第４実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図である。
上述した第１〜第３実施形態では、ＬＥＤを基板に背中合せに一対（少なくとも２個）ずつ配置することでＬＥＤ個数当たりの基板面積が小さくなるようにした。これに対して、第４実施形態では、基板２４の表面２４Ａと裏面２４ＢとにＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂを対では無く、且つ、表面２４ＡのＬＥＤ２２Ａの数と裏面２４ＢのＬＥＤ２２Ｂの数とを変えることにより、照度分布を調整してある。

本発明の第１実施形態に係る光学情報読取装置のハウジング等の構成概要を示す部分縦断面図である。 図１中の読取口を拡大して示す断面図である。 図２中のＣ矢視図である。 第１実施形態の照明器による照明原理を示す説明図である。 第２実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図である。 図５中のＤ矢視図である。 第３実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図である。 第４実施形態の光学情報読取装置の読取口を示す断面図である。

符号の説明

１０…光学情報読取装置
１２…ハウジング（筐体）
２０…照明器（光照射手段）
２０α、２０β…照明器（光照射手段）
２２Ａ、２２Ｂ…ＬＥＤ
２４…ＬＥＤ実装基板
２６Ａ…第１反射鏡
２６Ｂ…第２反射鏡
２８…拡散レンズ
３６…結像レンズ
３８…受光センサ
Ｂ…バーコード（光学的情報）

Claims (3)

1. 光学的情報に光を照射する光照射手段を有する光学情報読取装置において、
   前記光照射手段は、
   基板の表面および裏面に背中合せになるように各々実装された第１および第２の発光ダイオードと、
   前記基板の表面に実装された前記第１の発光ダイオードからの光を前記光学的情報に向けて反射させる第１の反射鏡と、
   前記基板の裏面に実装された前記第２の発光ダイオードからの光を前記光学的情報に向けて反射させる第２の反射鏡と、
   より成り、前記第１の反射鏡からの反射光および前記第２の反射鏡からの反射光によって前記光学的情報に光を照射し、
   前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡とが、想定される光学的情報の位置において、均一な照射分布になるように配置されていることを特徴とする光学情報読取装置。
2. 前記光照射手段が少なくとも２個備えられ、
   光照射手段と光照射手段との間に結像レンズが配置されていることを特徴とする請求項１の光学情報読取装置。
3. 前記少なくとも２個の光照射手段が光学情報読取装置の筐体内に設けられ、
   前記第１の反射鏡が、前記基板の表面側であって、前記結像レンズ側に配置され、
   前記第２の反射鏡が、前記基板の裏面側であって、光学情報読取装置の筐体側に配置され、
   前記少なくとも２個の光照射手段のうち一方の光照射手段に備えられた第１の反射鏡の反射光と、前記少なくとも２個の光照射手段のうちの他方の光照射手段に備えられた第２の反射鏡の反射光とが少なくとも一部で重なるように設定されていることを特徴とする請求項２の光学情報読取装置。

Images