JP5307201B2 - 光学式識別モジュール・デバイス、及び、そのデバイスを有する光学式読み取り装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年３月１６日に出願された、台湾特許出願番号１００１０８９６４の利益を主張し、当該出願の対象は参照によって本明細書に組み入れられている。

本発明は、光学式識別の技術分野、並びに、より具体的には、光学式識別モジュール・デバイス、及び、そのデバイスを有する光学式読み取り装置に関する。

文書の読み取りにおいて、便宜、楽しみ、及び、効率を増すための直接的アプローチは、様々な文書に印刷された画像に光学式識別コードを埋め込むこと、及び、画像の一部に相当する光学式識別コードを読み取る光学式読み取りペンを使用することであり、その結果、出力デバイスは、読み取り光学式識別コードに従って、例えば、音声出力を作り出するために操作され、それにより読み取りを効果的に支援する音声を使用する。

図１は、先行技術の光学式読み取りペン１００の断面図である。図１に示す様に、光学式読み取りペン１００は、光学式識別モジュール１１０、主回路基板１３０、及び、ペン・ハウジング１５０から成る。光学式識別モジュール１１０は、ピン・ヘッダ１２５を介して、主回路基板１３０にはんだ付けされる。光学式識別モジュール１１０及び主回路基板１３０は、光学式読み取りペン１００を完全に形成するために、ペン・ハウジング１５０内に取り付けられる。

光学式識別モジュール１１０は、プラスティック・ハウジング１１１を含む。光チャンネル１２３がプラスティック・ハウジング１１１内に画成される。光チャンネル１２３に対応する、クリッピング・ホルダ（clipping holder）１１３が、凸レンズ１１５を固定するために配置される。センシング回路基板１１７が、クリッピング・ホルダ１１３に対応する底部にあるモジュール１１０に配置される。受光部１１９は、凸レンズ１１５に対応するセンシング回路基板１１７の１つの側に配置される。センシング回路基板１１７の、もう１つの側は、２つの赤外ＬＥＤ１２１に、はんだ付けする為の４つの溶接穴を有する。

操作において、赤外ＬＥＤ１２１は、この様に、反射光を作り出すために、赤外光を文書表面に放射する。反射光は、光チャンネル１２３を通過し、かつ焦点を合わせ、さらに、受光部１１９に伝えられるために凸レンズ１１５に達する。焦点が合った反射光を受けた後、受光部１１９は、それを識別可能な、ディスプレイ信号に変える。

赤外ＬＥＤ１２１により放射された光を、操作において、文書表面に焦点を合わせるため、赤外ＬＥＤ１２１を、センシング回路基板１１７にはんだ付けする前に、赤外ＬＥＤ１２１の２本のピンをある角度に曲げる必要があり、このことが、作業時間とコストを増やす。加えて、曲げ角度は、プラスティック・ハウジング１１１の形状に合わせる必要があり、ペン・ハウジング１５０の大きさと形状は、光学式識別モジュール１１０により制約され、それ故、ペン・ハウジング１５０の大きさを小さくすることは出来ず、又は、その形状を変えることは出来ない。さらに、従来の光学式識別モジュール１１０は、ピン・ヘッダ１２５を介して、主回路基板１３０にはんだ付けされており、このことも、コストを増やす。

先行技術において、別のアプローチは、プラスティック・ハウジングに、赤外ＬＥＤを固定的に保持するために、熱収縮チューブを使用することである。しかし、この様な方法は、各熱収縮チューブが異なった収縮をするので、その結果、加工コストを増やす。それ故、前述の問題点を軽減する、及び／又は、取り除くため、改善されたモジュールを提供することは有益がある。

本発明の目的は、よりコンパクトである様に、光学式読み取り装置の体積を減らすことが出来、コストと加工時間をも減らすことができる、光学式識別モジュール・デバイスと、そのデバイスを有する光学式読み取り装置を提供することである。

本発明の一態様において、光学式識別モジュール・デバイスが提供される。光学式識別モジュール・デバイスは、ライトパイプ、レンズ・ホルダ、レンズ、センシング回路基板、及び、少なくとも１つの発光ダイオードを含む。ライトパイプは、透明な材料でできている。少なくとも１つの光源コンテナ、及び、光源コンテナから伸びている、少なくとも１つの誘導凹部が、ライトパイプの１つの側(side)に配置される。第１の光チャンネルが、ライトパイプ内に画成される。少なくとも１つの係合バンプと、係合バンプと一直線に並んでいる、少なくとも１つの分離バンプが、レンズ・ホルダの１つの側(side)に配置される。係合バンプは、対応して、誘導凹部に係合する。第１の光チャンネルに対応する、第２の光チャンネルが、レンズ・ホルダ内に画成され、かつレンズは第２の光チャンネル内に配置される。第２の光チャンネルに対応する位置ではんだ付けされた受光部を有するセンシング回路基板は、レンズ・ホルダの底部に配置される。少なくとも１つの発光ダイオードは、少なくとも１つの光源コンテナ内に置かれた発光体と、発光体から伸びた２本のピンを有する。２本のピンは、少なくとも１つの分離バンプの２つの側(side)に沿って、センシング回路基板に電気的に接続される。

発明の別の態様において、光学式読み取り装置が提供される。光学式読み取り装置は、光学式識別モジュール・デバイス、及び、主回路基板を含む。光学式識別モジュール・デバイスは、ライトパイプ、レンズ・ホルダ、レンズ、センシング回路基板、及び、少なくとも１つの発光ダイオードを含む。ライトパイプは、透明な材料でできている。第１の光チャンネルは、ライトパイプ内に画成される。レンズ・ホルダは、ライトパイプと係合する。第１の光チャンネルに対応する第２の光チャンネルは、レンズ・ホルダ内に画成され、そしてレンズは、第２の光チャンネル内に配置される。第２の光チャンネルに対応する位置ではんだ付けされた受光部を有するセンシング回路基板は、レンズ・ホルダの底部に配置される。プラグ部分は、回路基板の１つの側(side)に形成される。プラグ部分に配置された複数のゴールドフィンガ は、受光部に電気的に接続される。少なくとも１つの発光ダイオードは、ライトパイプの２つの側(side)に置かれた発光体と、発光体から伸びた２本のピンを有する。２本のピンは、センシング回路基板に電気的に接続される。センシング回路基板が電気的に主回路基板に接続されるように、センシング回路基板のプラグ部分が、主回路基板に、縦方向に挿入出来るように、スロットが主回路基板内に画成される。

本発明の他の目的、効果、及び、新規の特徴は、添付の図面と併せた時、以下の詳細な記述から、より明らかになるであろう。

先行技術の光学式読み取りペンの断面図である。 本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイスの分解図である。 本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイスの斜視図である。 図３の光学式識別モジュール・デバイスの、Ａ−Ａ‘線で切断した、断面図である。 本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイスを有する、光学式読み取り装置の概略図である。

図２は、本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイス２００の分解図である。図３は、光学式識別モジュール・デバイス２００の斜視図である。図４は、図３の光学式識別モジュール・デバイスの、Ａ−Ａ‘線で切断した、断面図である。図２，３、及び、４に示す様に、光学式識別モジュール・デバイス２００は、ライトパイプ２１０、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）２２０、レンズ・ホルダ２３０、レンズ２７０、及び、センシング回路基板２５０を含む。この実施態様において、少なくとも１つの発光ダイオード２２０は、ライトパイプ２１０の２つの側に、それぞれ、置かれた、２つの発光ダイオード２２０１、２２０２であることが好ましい。

ライトパイプ２１０は、透明な材料でできている。ライトパイプ２１０は、好ましくは、上部が下部より小さい、中空の円筒に一体に形成されたＡＢＳ材料製である。少なくとも１つの光源コンテナ２０１と、光源コンテナ２０１から伸びている、少なくとも１つの誘導凹部(guiding recess)２０３が、ライトパイプ２１０の１つの側に配置される。第１の光チャンネル２０７が、ライトパイプ２１０内に画成される。ライトパイプ２１０の下部に、２つのグルーブ（groove）２０５が配置される。好ましくは、２つのグルーブ２０５は、ライトパイプ２１０の下部に一体に形成され、かつ対称的に配置される。この実施態様において、少なくとも１つの光源コンテナ２０１は、ライトパイプ２１０の２つの側に取り付けられた２つの光源コンテナ２０１１、２０１２を含み、そして少なくとも１つの誘導凹部２０３は、２つの光源コンテナ２０１１、２０１２からそれぞれ伸びた２つの誘導凹部２０３１、２０３２を含む。

レンズ・ホルダ２３０は、円筒状の上部と立方体状の下部を持つ、空洞の基部である。少なくとも１つの、係合バンプ(engaging bump)２３３が、ライトパイプ２１０の誘導凹部２０３と、対応して、係合するように、レンズ・ホルダ２３０の１つの側に配置される。係合バンプ２３３と一直線に並んでいる、少なくとも１つの分離バンプ(separating bump)２３９もまた、レンズ・ホルダ２３０の側に配置される。第１の光チャンネル２０７に対応する第２の光チャンネル２３７が、レンズ・ホルダ２３０内に画成される。複数の位置決めプラグ２３１が、レンズ・ホルダ２３０の底部に形成される。この好ましい実施態様において、少なくとも１つの係合バンプ２３３は、２つの誘導凹部２０３１、２０３２とそれぞれ係合する、２つの係合バンプ２３３１、２３３２を含み、そして少なくとも１つの分離バンプ２３９は、２つの係合バンプ２３３１，２３３２とそれぞれ一直線に並んでいる、２つの分離バンプ２３９１、２３９２を含む。

２つのタング（tongue）２３５が、ライトパイプ２１０を、レンズ・ホルダ２３０に、固定的に取り付けるため、２つのグルーブ２０５と、それぞれ係合するように、レンズ・ホルダ２３０の上部に配置される。レンズ・ホルダ２３０は、不透明なプラスティック材料で一体に形成することが出来る。

少なくとも１つの発光ダイオード２２０に由来する反射光をフィルタリングするために、ライト・ゲート（light gate）２４１が、第２の光チャンネル２３７内に配置される。レンズ２７０は、第２の光チャンネル２３７内に配置される。レンズ２７０は凸レンズである。

センシング回路基板２５０は、レンズ・ホルダ２３０の底部に配置され、第２の光チャンネル２３７に対応する位置に、はんだ付けされた受光部２５３を有する。受光部２５３は、反射光を識別可能なディスプレイ信号に変換するために、少なくとも１つの発光ダイオード２２０に由来する反射光を受ける。複数の位置決めプラグ２３１を、それぞれ挿入するために、複数の位置決めプラグ穴２５１が、センシング回路基板２５０内に画成される。

プラグ部分２５７は、回路基板２５０の１つの側に配置される。複数のゴールドフィンガ２５９が、主回路基板に挿入され、はんだ付けされるために、プラグ部分２５７に配置される。ゴールドフィンガ２５９は、受光部２５３に電気的に接続される。

少なくとも１つの発光ダイオード２２０は、好ましくは、赤外発光ダイオードである。少なくとも１つの発光ダイオード２２０は、発光体２２３と、発光体２２３から伸びている２本のピン２２１を有する。発光体２２３は、少なくとも１つの光源コンテナ２０１内に置かれる。２本のピン２２１は、少なくとも１つの分離バンプ２３９の２つの側に沿って、センシング回路基板２５０に、電気的に接続される。複数の溶接穴(welding hole)２５５は、少なくとも１つの発光ダイオード２２０の２本のピン２２１を挿入し、はんだ付けするため、センシング回路基板２５０内に画成される。

図３は、本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイス２００の斜視図である。光学式識別モジュール・デバイス２００の外側構造を図示する、図３に示す様に、発光体２２３は、少なくとも１つの光源コンテナ２０１内に取り付けられている。ライトパイプ２１０は透明な材料でできているので、発光体２２３により作られた赤外光は、反射光を作るように、少なくとも１つの光源コンテナ２０１を通過し、かつ文書面に到達することが出来る。

図４は、図３の光学式識別モジュール・デバイスの、Ａ−Ａ‘線で切断した、断面図である。図４に示す様に、ライトパイプ２１０が、レンズ・ホルダ２３０と結合された後、第１の光チャンネル２０７と第２の光チャンネル２３７は、反射光路として、円筒状のチャンネルを形成する。少なくとも１つの発光ダイオード２２０から由来の反射光は、ライト・ゲート２４１により、フィルタリングされ、レンズ２７０により、焦点を合わされ、屈折され、受光部２５３に伝達される。

図５は、本発明の実施態様に従った、光学式識別モジュール・デバイスを有する、光学式読み取り装置５００の概略図である。光学式読み取り装置５００は、光学式識別モジュール・デバイス２００と主回路基板２６０を含む。

前述の様に、光学式識別モジュール・デバイス２００は、ライトパイプ２１０、レンズ・ホルダ２３０、レンズ２７０、センシング回路基板２５０、及び、少なくとも１つの発光ダイオード２２０を有する。ライトパイプ２１０は、透明な材料製である。第１の光チャンネル２０７が、ライトパイプ２１０内に画成される。レンズ・ホルダ２３０は、ライトパイプ２１０と係合する。第１の光チャンネル２０７に対応する第２の光チャンネル２３７が、レンズ・ホルダ２３０内に画成され、レンズ２７０は、第２の光チャンネル２３７内に配置される。第２の光チャンネル２３７に対応する位置にはんだ付けされた受光部２５３を有するセンシング回路基板２５０は、レンズ・ホルダ２３０の底部に配置される。プラグ部分２５７は、回路基板２５０の１つの側に形成される。プラグ部分２５７に配置された複数のゴールドフィンガ２５９は、受光部２５３に電気的に接続される。少なくとも１つの発光ダイオード２２０は、ライトパイプ２１０の２つの側に置かれた発光体２２３と、発光体から伸びた２本のピン２２１を有する。２本のピン２２１は、センシング回路基板２５０に電気的に接続される。

スロット２６１は主回路基板２６０内に画成され、回路基板２５０のプラグ部分２５７は、回路基板２５０を主回路基板２６０に電気的に接続するため、そこに、縦方向に挿入される。主回路基板２６０は、プラグ部分２５７の複数のゴールドフィンガ２５９に、それぞれはんだ付けするために、スロット２６１の横に配置された、複数の溶接点２６３を有する。

引き合いに出した様に、本発明は、補助のプラスティック・ハウジング、又は、熱収縮カバーを使用することなく、安定した光源と一定の外観を提供するために、発光ダイオード２２０を、固定的に取り付けるため、光源コンテナ２０１を使用する。加えて、センシング回路基板２５０のゴールドフィンガが、直接的に主回路基板２６０に固定的にはんだ付けされる時、加工と再加工を進めるのが容易であり、この場合、信号転送のためのピン・ヘッダ１２５は、効果的にコストを下げるために取り除かれる。さらに、センシング回路基板２５０は、直接的に主回路基板２６０に固定的にはんだ付けされるので、センシング回路基板２５０は、光学式読み取り装置５００の中央に位置することがなく、従って、センシング回路基板２５０の反対側のスペースを、１つ以上のセル(電池)、又は、バッテリを置くことに使うことができる。従って、スペースを高度に利用することにより、光学式読み取り装置５００の全体積が減る。

本発明が、その好ましい実施態様に関連して説明されたが、多くの、他の、考え得る、改良と変形が、以下の特許請求の範囲で請求されるように、本発明の精神と範囲を逸脱することなしに成し得ることは、言うまでもないことである。

Claims (12)

1. 光学式識別モジュール・デバイスであって、
   透明な材料製であるライトパイプであって、該ライトパイプの１つの側に配置された少なくとも１つの光源コンテナと、光源コンテナから伸びた少なくとも１つの誘導凹部を有するライトパイプ、但し、第１の光チャンネルがライトパイプ内に画成されている、；
   少なくとも１つの誘導凹部と対応して係合するための、レンズ・ホルダの１つの側に配置された、少なくとも１つの係合バンプと、少なくとも１つの係合バンプと一直線に並んでいる少なくとも１つの分離バンプとを有するレンズ・ホルダ、但し、第１の光チャンネルに対応する第２の光チャンネルがレンズ・ホルダ内に画成されている；
   第２の光チャンネル内に配置されているレンズ；
   レンズ・ホルダの底部に配置され、第２の光チャンネルに対応する位置にはんだ付けされた受光部を有する、センシング回路基板；及び、
   少なくとも１つの光源コンテナ内におかれた発光体と、発光体から伸びかつ少なくとも１つの分離バンプの２つの側に沿ってセンシング回路基板に電気的に接続された２本のピンとを有する、少なくとも１つの発光ダイオード
   を含む、
   光学式識別モジュール・デバイス。
2. ライトパイプが、その下方部に配置された２つのグルーブを有し、レンズ・ホルダが、ライトパイプをレンズ・ホルダに固定的に取り付けるように、２つのグルーブと対応して係合するために、その上方部に配置された２つのタングを有する、請求項１に記載のデバイス。
3. レンズ・ホルダが、その底部に取り付けられた、複数の位置決め・プラグを有し、複数の位置決め・プラグを対応して挿入するため、複数の位置決め・プラグ穴が、センシング回路基板にとりつけられている、請求項２に記載のデバイス。
4. 少なくとも１つの発光ダイオードが赤外光源である、請求項３に記載のデバイス。
5. ライトパイプがＡＢＳ材料で一体的に形成される、請求項３に記載のデバイス。
6. レンズが凸レンズである、請求項３に記載のデバイス。
7. 受光部が、反射光を識別可能なディスプレイ信号に変換するために、少なくとも１つの発光ダイオードに由来する反射光を受ける、請求項３に記載のデバイス。
8. 回路基板の１つの側が、複数のゴールドフィンガが、受光部に電気的に接続されるように、主回路基板に挿入され、かつはんだ付けされるために、複数のゴールドフィンガが回路基板に配置されたプラグ部分を有する、請求項３に記載のデバイス。
9. ライトパイプ内に第１の光チャンネルが画成された、透明な材料製であるライトパイプ；
   ライトパイプと係合し、かつ第１の光チャンネルに対応してレンズ・ホルダ内に第２の光チャンネルが画成されたレンズ・ホルダ；
   第２の光チャンネル内に配置されたレンズ；
   レンズ・ホルダの底部に配置され、かつ第２の光チャンネルに対応する位置にはんだ付けされた受光部と、センシング回路基板の１つの側に形成されたプラグ部分とを有するセンシング回路基板、但し、複数のゴールドフィンガがプラグ部分に配置され、かつ複数のゴールドフィンガが電気的に受光部に接続される；
   ライトパイプの１つの側に置かれた発光体と、発光体から伸び、センシング回路基板に電気的に接続された２本のピンとを有する、少なくとも１つの発光ダイオード；及び、
   センシング回路基板が電気的に主回路基板に接続されるように、センシング回路基板のプラグ部分が、主回路基板に、縦方向に挿入出来るように、スロットが主回路基板内に画成されている主回路基板、
   を含み、
   少なくとも１つの光源コンテナ、及び、光源コンテナから伸びている、少なくとも１つの誘導凹部が、ライトパイプの１つの側に配置される、
   光学式識別モジュール・デバイスを有する光学式読み取り装置。
10. 主回路基板が、プラグ部分の複数のゴールドフィンガに、それぞれはんだ付けするためのスロットの横に配置された、複数の溶接点を有する、請求項９に記載の光学式読み取り装置。
11. レンズ・ホルダが、少なくとも１つの誘導凹部と対応して係合するため、少なくとも１つの係合バンプを配置した１つの側と、少なくとも１つの係合バンプと一直線に並んだ、少なくとも１つの分離バンプを有する、請求項９に記載の光学式読み取り装置。
12. 少なくとも１つの発光ダイオードの発光体が、少なくとも１つの光源コンテナ内に置かれ、かつ２本のピンが、少なくとも１つの分離バンプの２つの側に沿って、センシング回路基板に電気的に接続される、請求項１１に記載の光学式読み取り装置。

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