JP6453158B2 - 撮像装置及び光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

この発明は、撮像装置及び光学的情報読取装置に関する。

近年、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、撮像用レンズ、照明用のＬＥＤ（Light Emitting Diode）、高密度実装回路基板等の小型化が進んだことにより、画像を撮像するための撮像部の小型化が可能となってきている。

しかしながら、例えば、バーコードや２次元コードなどの、読取対象物上に形成された光学的情報を読み取るための光学的情報読取装置に搭載する撮像装置を考えた場合、読取位置あるいは読取範囲（すなわち撮像手段による撮像の位置又は範囲）の目安を示すためのエイマ光を投光する機能を、撮像装置内に設けることがしばしば要求される。従って、このような用途の撮像装置の小型化を考える場合、撮像部と、エイマ光の投光部とをバランスよく小型化することが求められる。

この分野における先行技術として、例えば特許文献１には、第１基板上にイメージセンサとエイミング用光源とを設け、第２基板上に照明用光源を設け、第１基板と第２基板とを積層してイメージングモジュールを構成することにより、モジュールの小型化を図る技術が開示されている。

米国特許出願公開第２００３／００８９７７６号明細書

ところで、エイマ光は、読取位置あるいは読取範囲の目安をガイドするという役割を果たすため、視覚的に認識しやすいシャープな形状を、光源からある程度の距離で読取対象物上に形成することが求められる。このためには、エイマ光はなるべくコリメート性の高い光であることが要求される。しかし、光源から投光レンズまでの距離が短いと、コリメート性の高い光を、適切な形状のガイドを形成できるような形状で投光することは難しい。そしてこのため、エイマ光の投光部をある一定程度以上に小型化することは難しいという問題があった。

なお、上述のような光学的情報読取装置以外の装置に撮像装置を搭載する場合であっても、エイマ光の投光部を備える撮像装置が求められる場合には、小型化を試みる際に同様な問題が発生する。
この発明は、このような制約を考慮しつつ、エイマ光の投光部を備えた撮像装置を小型化すると共に、その撮像装置を搭載する装置も小型化できるようにすることを目的とする。

以上の目的を達成するため、この発明の撮像装置は、エイマ光用光源を備える第１基板と、上記エイマ光用光源から発せられる光をエイマ光として投光するための投光光学系と、イメージセンサを備える第２基板とを設け、上記第２基板を、上記第１基板よりも、上記エイマ光の投光方向の前方であって、且つ上記エイマ光として投光される光の光路以外の位置に設け、上記エイマ光用光源から発せられる光の投光範囲を規制するアパーチャと、上記第１基板と上記第２基板との間に配置されるスペーサとを設け、上記アパーチャと上記スペーサとが一体成形されているものである。

このような撮像装置において、上記第１基板よりも、上記エイマ光の投光方向の前方であって、且つ上記エイマ光として投光される光の光路以外の位置に、照明用光源を設けるとよい。
さらに、上記照明用光源が上記第２基板上に設けられているとよい。

また、上記第１基板と上記第２基板とが筐体に格納され、上記筐体は金属で形成され、上記アパーチャ及び上記スペーサは樹脂で形成されているとよい。
また、上記エイマ光用光源から投光される光がインコヒーレントである場合にこれらの構成が特に有用である。
また、上記の各撮像装置において、上記第１基板と上記第２基板とが電気的に接続され、上記第１基板上に設けた制御手段が、上記エイマ光用光源と上記イメージセンサとを制御するようにするとよい。

また、この発明の光学的情報読取装置は、上記のいずれかの撮像装置と、上記撮像装置が撮像した画像を解析する解析手段とを備え、上記イメージセンサが撮像した上記読取対象物の画像を解析することにより上記読取対象物上の光学的情報を読み取るものである。

上記の構成によれば、エイマ光の投光部を備えた撮像装置を小型化することができる。また、その撮像装置を搭載する装置の小型化を図ることもできる。

この発明の一実施形態である撮像装置の外観を示す斜視図である。 図１に示した撮像装置を２−２線の位置で切断した状態を示す斜視断面図である。 図１に示した撮像装置上に設けた配線の概略構成を示す図である。 図１に示した撮像装置における各部の配置を、機能毎に模式的に示す図である。 図１に示した撮像装置におけるエイマ光投光部のサイズ及び特性について説明するための図である。 比較例のエイマ光投光部のサイズ及び特性について説明するための図である。 図１に示した撮像装置の撮像部のサイズについて説明するための図である。 図１に示した撮像装置の照明部のサイズについて説明するための図である。 照明部の別の構成例について説明するための図である。 この発明の光学的情報読取装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施形態の変形例である撮像装置の構成を示す、図４と対応する図である。 この発明の実施形態の別の変形例である撮像装置の構成を示す、図４と対応する図である。

〔撮像装置の実施形態：図１乃至図７Ｂ〕
まず、この発明の撮像装置の一実施形態について説明する。図１及び図２は、その構造の概略を示す図である。図１は撮像装置の外観を示す斜視図、図２は、図１の撮像装置を２−２線の位置で切断した状態を示す斜視断面図である。
なお、図２は、図１における上面（図１に最も大きく表れる面）側から見た断面を示し、図１における背面側（撮像用レンズ１０７を設けた面と反対側の、第１基板１０１を設けた側の面）が下側に来るように図示している。
説明を簡単にするため、以後の説明において図１における上側（すなわち上面側）を「上側」、第１基板１０１が設けられる側を「背面側」、撮像用レンズ１０８ａが設けられる側を「正面側」と呼ぶことにする。しかし、実際に撮像装置１０を使用する際の向きがこの向きでなくてよい（例えば上側筐体１２２を下側にして使用してもよい）ことは、言うまでもない。

図１及び図２に示す撮像装置１０は、大まかに、撮像範囲内の画像を撮像する機能を備える撮像部と、撮像対象物上に撮像範囲を示すマークを形成するためのエイマ光を投光する機能を備えるエイマ光投光部と、撮像範囲内の撮像対象物を照明する照明光を投光する機能を備える照明部と、撮像部が撮像した画像のデータを出力する機能を備える出力部とを備える。そして、読取対象物上に形成されたコード記号や文字等の光学的情報を読み取る光学的情報読取装置や、タブレット型をはじめとする種々のパーソナルコンピュータ（特に業務用のもの）、スマートフォン（特に業務用のもの）、データコレクタ、定置式スキャナなどの種々の装置に、撮像手段として搭載可能な装置である。なおもちろん、これらの全ての装置に搭載可能であることは必須ではない。

この撮像装置１０は、筐体１２０の内部に、第１基板１０１と第２基板１０２とを、スペーサ１０３を介して配置して構成したものである。第１基板１０１及び第２基板１０２はそれぞれ、電子回路を搭載したいわゆるプリント基板であり、ここでは容易に変形しないリジッド基板としている。また、第１基板１０１と第２基板１０２とは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）により電気的に接続されている。

筐体１２０は、ダイキャスト法により金属を鋳造して製造したものであり、下側筐体１２１と、撮像装置１０の上側の面に位置する蓋に当たる上側筐体１２２とに分かれている。下側筐体１２１と上側筐体１２２とは、それぞれ２箇所のねじ孔１２１ａ，１２１ａ，１２２ａ，１２２ａを備え、これらのねじ孔を通る不図示の２本のねじによりねじ止めされている。

また、第１基板１０１は、正面側にエイマ光用光源１０４及びプロセッサ１１２を備え、背面側に接続端子１１３ａ〜１１３ｃを備える。
このうちエイマ光用光源１０４は、エイマ光として投光するための光を発する光源であり、ここではインコヒーレントな光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いている。また、図２には表れないが、第１基板１０１上には、エイマ光用光源１０４を駆動するための駆動回路１０４ａも設けられている（図４参照）。

ここで、エイマ光とは、イメージセンサ１０７により撮像可能な位置又は範囲の目安を示すために、読取対象物上にその位置又は範囲を示すマークを形成できるように投光される光である。撮像装置１０は、このエイマ光用光源１０４が発する光を、後述するアパーチャ１０５及びエイマ光用レンズ１０６を通して投光することにより、撮像対象物上にライン状のマークを形成することができる。

プロセッサ１１２は、撮像装置１０の各部の動作を制御するための制御手段であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成することができる。この場合、ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとしてＲＯＭに記録された所要のプログラムを実行することにより、必要な制御機能を実現する。また、プロセッサ１１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）など、専用のハードウェアにより構成してもよい。

接続端子１１３ａ〜１１３ｃ（以後、特に個体を区別する必要がない場合は符号「１１３」を用いる）は、撮像装置１０を外部装置と接続するための端子である。撮像装置１０を搭載する光学的情報読取装置等の装置は、この接続端子１１３を介して、撮像装置１０に対して撮像の実行を指示したり、撮像条件を指定したり、撮像装置１０から撮像で得られた画像データを取得したりすることができる。

一方、第２基板１０２は、正面側に、イメージセンサ１０７及び照明用光源１０９を備え、背面側にコンデンサ１１１を備える。また、第２基板１０２は、第１基板１０１よりも正面側、すなわち、エイマ光の投光方向の前方に位置している。しかし、第２基板１０２は、第１基板１０１よりもサイズが小さく、エイマ光の投光を妨害しないように、エイマ光用光源１０４から発せられエイマ光として投光される光の光路以外の部分に配置している。

第２基板１０２上のイメージセンサ１０７は、後述の撮像用レンズ１０８ａにより受光面上に形成された画像を撮像する撮像手段であり、受光面上に２次元的に配列された各画素で受光した光を、電気信号に変換して出力する。このイメージセンサ１０７としては、例えばＣＭＯＳ方式のものを用いることができるが、これには限られない。またここでは、イメージセンサ１０７は、各画素から得られるアナログの電気信号を、撮像された画像の内容を示す適当な形式のデジタル画像データに変換して出力する機能も備えるとする。しかし、画情報をアナログ信号のまま出力する構成とすることも妨げられない。

照明用光源１０９は、概ねイメージセンサ１０７が撮像する範囲全体を照明するための照明光として投光するための光を発する光源である。照明用光源１０９としてもＬＥＤを用いている。また、図２には表れないが、第２基板１０２上には、照明用光源１０９を駆動するための駆動回路１０９ａも設けられている（図４参照）。
コンデンサ１１１は、照明用光源１０９を駆動するための電力を蓄積し、照明用光源１０９に供給する機能を備える蓄電手段である。

スペーサ１０３は、第１基板１０１と第２基板１０２とを、一定の間隔を空けて略平行に配置するための位置決めに用いる位置決め部材である。図２では、スペーサ１０３は、図で右側の、エイマ光の光路上まで広がる部分と、図で左側のＬ字型の部分とに分かれた状態で表れる。しかし、スペーサ１０３は、筐体１２０の上側及び下側の端部付近においては、第１基板１０１と第２基板１０２との間隙を全て埋めるように形成されている。

すなわち、スペーサ１０３は、概ね筐体１２０の内周に沿った、第１基板１０１と第２基板１０２との間隔分の長さを有する筒状の外形を有し（ただし、図２で右側のねじ穴１２１ａ付近の筐体１２０の内面のふくらみと干渉しないようにするための切り欠き部を有する）、その筒内に、図２の中央付近から右側に現れるような内部構造を有する形状となっている。この内部構造のうち、柱部１０３ａは、第２基板１０２の端部を支えるためのものである。
そして、第２基板１０２を背面側から筐体１２０に奥まで挿入してその支持部１２１ｃ等に突き当て、スペーサ１０３も同じく背面側から第２基板１０２に突き当たるまで挿入し、さらに第１基板１０１を背面側からスペーサ１０３に突き当て、これらを相互に接着して固定することにより、各部材の位置決めをすることができる。なお、接着に代えてねじ止めにより固定を行ってもよい。

また、スペーサ１０３の内部構造には、アパーチャ１０５も含まれる。このアパーチャ１０５は、エイマ光用光源１０４から発せられる光の投光範囲を規制するための規制手段である。図２の例では、スペーサ１０３（のうちアパーチャ１０５として機能する部分）に貫通孔を設けることにより、投光範囲を、その貫通孔を通過可能な範囲のみに規制している。図２の例では、エイマ光により撮像対象物上にライン状のマークを形成すべく、光が通過可能な範囲をこれと対応するライン状の範囲に規制するため、長方形のスリット状の貫通孔を形成している。

以上のスペーサ１０３は、図２の例では、アパーチャ１０５として機能する部分も含め、樹脂により一体として成形したものである。アパーチャ１０５に設ける貫通孔のサイズや形状は、エイマ光により形成されるマークのサイズや形状に与える影響が大きい。したがって、なるべくサイズ誤差の少ない材料及び方法で製造することが望ましい。

この点で、例えばアパーチャ１０５を下側筐体１２１と一体成形する場合と比べ、スペーサ１０３と一体成形した方が好適である。なぜなら、下側筐体１２１を含む筐体１２０は、強度の観点から金属で形成することが望ましいが、一般に、金属の成形は、樹脂の成形よりも精度が落ちる。スペーサ１０３は、このような制約なく、精度の高い樹脂成形により形成できるため、アパーチャ１０５もスペーサ１０３と一体に成形することにより、容易にサイズ誤差の少ないアパーチャ１０５を得ることができる。

なお、アパーチャ１０５を単体で樹脂成形により形成することも考えられるが、この場合、アパーチャ１０５を筐体に取り付ける工程が必要となるし、部品点数も増加する。さらに、一般に、樹脂の部品を固定する場合、金属部品を固定する場合よりも多数のねじが必要になる。従って、ねじ孔のスペースを考慮すると、全体として部品サイズが大きくなってしまうという問題がある。スペーサ１０３とアパーチャ１０５を一体成形すれば、このような問題も起こらない。

図１及び図２の説明に戻ると、筐体１２０のうち、下側筐体１２１には、エイマ光用レンズ１０６、撮像用レンズ１０８ａ及び照明用レンズ１１０が装着されている。
このうちエイマ光用レンズ１０６は、発散光を平行光に変換するパワーを有するコリメートレンズであり、エイマ光用光源１０４から発せられた（その後アパーチャ１０５を通った）光を、エイマ光として外部へ投光するためのエイマ光用投光光学系を構成する。

既に述べたように、撮像対象物までの距離によらずエイマ光により撮像対象物上に鮮明なマークを形成するためには、エイマ光がある程度精度のよい平行光線であることが重要である。このような平行光線を得るためにエイマ光用レンズ１０６が持つべきパワーは、エイマ光用光源１０４からアパーチャ１０５までの距離と、アパーチャ１０５からエイマ光用レンズ１０６までの距離とに基づき定めるとよい。

また、照明用レンズ１１０は、弱い集光パワーを有する凸レンズであり、照明用光源１０９から発せられた光を、照明光として外部へ投光するための照明光用投光光学系を構成する。既に述べたように、照明光は概ねイメージセンサ１０７が撮像する範囲全体を照明するための光である。照明用レンズ１１０は、この撮像範囲全体を概ね均一に照らせるよう、照明用光源１０９から発せられた光を、放射角を狭めて投光するためのものである。照明用レンズ１１０が持つべきパワーは、照明用光源１０９から照明用レンズ１１０までの距離と、照明用光源１０９における光の放射角とに基づき定めるとよい。照明用光源１０９の放射角が小さい場合、照明用レンズ１１０に代えて、パワーのない透明部材による風防を用いることもできる。

なお、いずれの投光光学系についても、１枚のレンズではなく複数枚のレンズで構成したり、ミラーやプリズム等を追加して設けたりすることも妨げられない。
また、以上のエイマ光用レンズ１０６及び照明用レンズ１１０は、さほど高い位置決め精度を求められないため、下側筐体１２１への装着は、接着剤による接着や、ねじ止め等により行うことができる。

一方、撮像用レンズ１０８ａは、外部から入射する光（撮像対象物からの反射光）をイメージセンサ１０７の受光面上に結像させるためのレンズである。図では１枚のレンズとして示しているが、複数枚のレンズの組み合わせであってもよい。この撮像用レンズ１０８ａについては、光軸の位置やイメージセンサ１０７からの距離を精密に定める必要がある。そこで、下側筐体１２２に設けたシリンダ状の嵌め込み部１２１ｂの内径とほぼ一致するサイズの外形を持つシリンダ１０８ｂに予め撮像レンズ１０８ａを固定したレンズユニット１０８を予め作成しておき、そのレンズユニット１０８を嵌め込み部１２１ｂに適切な深さまで徐々に挿入することにより、位置決め及び固定を行うようにしている。

次に、図３に、撮像装置１０上に設けた配線の概略構成を示す。
既に述べたように、制御装置１０において、各部の動作を制御するためのプロセッサ１１２は、第１基板１０１上に設けられている。そして、プロセッサ１１２は、エイマ光用光源１０４の駆動回路１０４ａと、イメージセンサ１０７と、照明用光源１０９の駆動回路１０９ａとを制御する。
このうち駆動回路１０４ａは、エイマ光用光源１０４の点灯と消灯及び発光光量を制御する機能を備えるが、第１基板１０１上にあるため、プロセッサ１１２から駆動回路１０４ａへ制御信号を供給するための信号線１３１は、第１基板１０１上に設けている。

一方、駆動回路１０９ａは、照明用光源１０９の点灯と消灯及び発光光量を制御する機能を備え、第２基板１０２上にある。イメージセンサ１０７も第２基板１０２上にある。このため、プロセッサ１１２からこれらの各部へ制御信号を供給するための信号線１３２，１３３は、第１基板１０１上の配線を、ＦＰＣ１１４内の配線と接続し、これをさらに第２基板１０２上に設けた配線に接続することにより設けている。第１基板１０１及び第２基板１０２とＦＰＣ１１４との間の接続は、このような配線の電気的接続が可能であり、かつ容易に脱落が起こらない方法を適宜採用して行う。このような接続は、例えば、異方導電性接着剤を用いて接着することにより実現可能である。

また、撮像装置１０には、プロセッサ１１２と、イメージセンサ１０７と、接続端子１１３に接続された外部装置とが相互に通信するためのシリアルバス１３４と、当該外部装置がプロセッサ１１２との間で信号を送受信できるようにするための信号線１３５と、イメージセンサ１０７から当該外部装置へ撮像で得たデジタル画像データをプロセッサ１１２を通さずに出力するための画像バス１３６とを設けている。シリアルバス１３４は、例えばＩ２Ｃ（アイツーシー）規格のものを、画像バス１３６は、例えばＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）規格のものを用いることができる。

シリアルバス１３４と画像バス１３６は、ＦＰＣ１１４を経由するが、第１基板１０１及び第２基板１０２上の配線との接続は、信号線１３２，１３３の場合と同様である。
以上のような配線を設けることにより、第１基板１０１上のプロセッサ１１２から、第１基板１０１及び第２基板１０２に分散して設けた各部の動作を、特に不都合なく制御することができる。

ここで、図４に、以上説明してきた撮像装置１０における各部の配置を、機能毎に整理して模式的に示す。図４に示すのは、撮像装置１０を上面側から見た場合の配置である。
図４に表れるように、撮像装置１０においては、第１基板１０１と、第１基板１０１より正面側（図で上側、エイマ光の光路方向の前方である）に設けた第２基板１０２との２枚の基板を設けている。そして、第１基板１０１上にエイマ光用光源１０４を設けるとともに、第２基板を、エイマ光用光源１０４から発せられ、アパーチャ１０５及びエイマ光用レンズ１０６を通してエイマ光として投光される光を遮らないよう、その光路以外の位置に設けられている。

このような構成としたことにより、エイマ光用光源１０４とアパーチャ１０５とエイマ光用レンズ１０６とを備えるエイマ光投光部１３１を、撮像装置１０の、図３で上下方向のほぼ全領域を使って設けることができる。従って、エイマ光用光源１０４からエイマ光用レンズ１０６までの光路長を、品質のよいコリメート光が得られるように十分な長さで取った場合でも、撮像装置１０のサイズを、概ねその光路長程度に抑え、撮像装置１０の小型化を図ることができる。

ここで、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、エイマ光投光部の光路長とエイマ光の品質との関係について説明する。
図５Ａは、撮像装置１０におけるエイマ光投光部１４１の特性について説明するための図、図５Ｂは、比較例のエイマ光投光部の特性について説明するための図である。

まず、図５Ｂに示すように、エイマ光投光部において、エイマ光用光源３０４からエイマ光用レンズ３０６までの光路長Ｌ２が十分取れない場合、エイマ光用光源３０４としてＬＥＤを用いると、エイマ光用レンズ３０６のパワーをどのように調整しても、エイマ光用レンズ３０６を通過したエイマ光のビームがある程度の広がりを持つことは避けられない。これは、ＬＥＤが発する光はインコヒーレントであり、かつ発光面のサイズも大きいため、焦点距離の小さいレンズを用いると、収差が発生し、発散してしまうためである。実際に問題となるのは、アパーチャ３０５からエイマ光用レンズ３０６までの光路長Ｗ２であるが、Ｌ２が小さい場合、必然的にＷ２も小さくなる。
図５Ｂに示したのは、Ｌ２＝５．５ｍｍ、Ｗ２＝３．０ｍｍ、エイマ光用レンズ３０６の曲率Ｒ２＝１．８ｍｍ、エイマ光用レンズ３０６の素材がＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate：ポリメタクリル酸メチル）である場合の例である。

一方、図５Ａに示すように、エイマ光投光部１４１において、エイマ光用光源１０４からエイマ光用レンズ１０６までの光路長Ｌ１が十分取れる場合、アパーチャ１０５からエイマ光用レンズ１０６までの光路長Ｗ２も十分確保でき、焦点距離の大きいエイマ光用レンズ１０６を用いることができる。この場合、収差の影響は小さく、エイマ光用レンズ１０６を通過したエイマ光を、コリメート性の高い光とすることができる。

エイマ光用レンズ１０６の素材にＰＭＭＡを用いる場合、Ｗ２が９ｍｍ程度確保できれば、エイマ光として問題ない品質の平行光線を得ることができる。なお、エイマ光は、目印のマークを形成するための光であるから、厳密なコリメート性までは求められない。
撮像装置１０においては、図５Ａに示したように、Ｌ１＝１１．７ｍｍ、Ｗ１＝９．２ｍｍ、エイマ光用レンズ３０６の曲率Ｒ２＝４．７ｍｍ、エイマ光用レンズ１０６の素材はＰＭＭＡとしている。また、アパーチャ３０５と第１基板３０１との間の距離Ａ１は２．３ｍｍである。

ここで図４に戻ると、撮像装置１０において、イメージセンサ１０７は第２基板１０２上に設けている。このため、イメージセンサ１０７と撮像用レンズ１０８ａとを含む撮像部１４２は、第２基板１０２の前方側に配置していることになる。従って、撮像部１４２における撮像用レンズ１０８ａからイメージセンサ１０７までの光路長は、上述のＬ１よりもかなり短くなることになる。

しかし、近年、例えばＣＭＯＳイメージセンサにおいて、画素サイズの小さいセンサが開発されており、このようなイメージセンサを用いれば、焦点距離が短い撮像レンズ１０８ａを用いても、特に問題なく撮像が可能である。また、レンズ自体の小型化の技術も進歩しており、これらを組み合わせると、レンズユニット１０８も含めた撮像部１４２の全長を、Ｌ１よりも大幅に短くすることができる。
撮像装置１０においては、イメージセンサ１０７の画素数をＶＧＡ（６４０×４８０）、画素サイズを３μｍ、撮像レンズ１０８ａの焦点距離ｆを２．７ｍｍ、撮像部１４２の全長Ｌ３を５．３ｍｍとしている（図６参照）。

このため、イメージセンサ１０７をエイマ光用光源１０４と同じ第１基板１０１上に設けるのではなく、より前方に配置した第２基板１０２上に設けても、撮像部１４２の性能を十分に発揮することができる。たとえば、撮像装置１０の全長を、図５ＡのＬ１＝１１．７ｍｍに第１基板１０１の厚さを加えた長さとしつつ、第２基板１０２を、筐体１２０の前方側の端部から図６のＬ３＝５．３ｍｍだけ後方側の位置に配置することができる。
一方、このような配置としたことにより、第１基板１０１上の、第２の基板１０２と重なる位置に空きスペースができる。ここにプロセッサ１１２を配置することにより、第１基板１０１よりもさらに背面側に別基板を設けたり、第１基板１０１のサイズを大きくしたりしてプロセッサ１１２の配置スペースを確保する必要がなく、撮像装置１０を小型化することができる。

また、撮像装置１０において、照明用光源１０９も第２基板１０２上に設けている。このため、照明用光源１０９と照明用レンズ１１０とを含む照明部１４３は、第２基板１０２の前方側に配置していることになる。従って、照明部１４３における照明用光源１０９から照明用レンズ１１０までの光路長も、上述のＬ１よりもかなり短く、Ｌ３と同程度になる。

しかし、照明光は、エイマ光のようにコリメート性を要求されることはないため、コンパクトに形成することは容易である。撮像装置１０においては、照明部１４３の全長Ｌ４を５．３ｍｍ、照明用レンズ１１０の曲率Ｒ４を５．０ｍｍとしている（図７Ａ参照）。また、照明用光源１０９を構成するＬＥＤの発光色は、色温度３０００ＫのＷａｒｍＷｈｉｔｅとし、放射角は、強度５０％の視野角が１２０°になるようにしている。
このため、照明用光源１０９についても、上記のイメージセンサ１０７の場合と同様、第２基板１０２上に設けても、照明部１４３の性能を十分に発揮することができる。

なお、十分な光量の照明光を照射するためには、照明用光源１０９としてある程度消費電力の大きい光源を用いる必要がある。従って、その電力を確保するため、ある程度のサイズのコンデンサ１１１が必要となる。しかし、照明用光源１０９を第２基板１０２上に設けることによりできた、第１基板１０１と第２の基板１０２との間の空きスペースにこのコンデンサ１１１を配置することができる。このため、コンデンサ１１１の配置位置を別途確保する必要がなく、撮像装置１０を小型化することができる。

なお、照明部１４３は、照明用光源１０９として放射角の小さい光源を用いることにより、照明用レンズ１１０を省略した構成とすることができる。図７Ｂにその例を示す。図７Ｂに示す照明部１４３は、第２基板１０２上に照明用光源１４９を設けたのみであり、その全長Ｌ５は、２．０ｍｍである。また、照明用光源１４９を構成するＬＥＤの発光色は、色温度３０００ＫのＷａｒｍＷｈｉｔｅ、放射角は、強度５０％の視野角が６０°である。
このような構成の照明部を１４３用いても、図７Ａの場合と同様な照明が可能である。

〔光学的情報読取装置の実施形態：図８〕
次に、以上説明してきた撮像装置１０を備える、この発明の光学的情報読取装置の実施形態について説明する。なお、撮像装置１０を搭載可能な装置が光学的情報読取装置に限られないことは、上述した通りである。

図８は、その光学的情報読取装置の構成を示すブロック図である。
図８に示す光学的情報読取装置２００は、読取対象物上に周囲と反射率が異なるマークを配列して形成された光学的情報である、バーコードや二次元コードなどのコード記号を読み取るコード記号読取装置である。
光学的情報読取装置２００は、図１及び図２等を用いて説明した撮像装置１０を撮像手段として備え、撮像装置１０のイメージセンサ１０７により撮像して得た、コード記号２０を含む読取対象物の画像を、デコーダ２１０が取得して解析することにより、コード記号を読み取ることができる。コード記号に加えて、あるいはこれに代えて、任意の記号や文字を読み取ることができるようにしてもよい。

より具体的には、光学的情報読取装置２００は、撮像装置１０の他、デコーダ２１０、操作部２２１及び通知部２２２を備える。
このうち撮像装置１０は、デコーダ２１０上のＣＰＵ２１１の指示に従ってイメージセンサ１０７に撮像を行わせ、その撮像で得た画像の画像データを、接続端子１１３を介してデコーダ２１０に対して出力する。また、この撮像に当たっては、ＣＰＵ２１１の指示に従って、エイマ光を投光し、ユーザがそのエイマ光により読取対象物上に形成されるマークを目印に、読み取りたいコード記号２０がイメージセンサ１０７の撮像範囲内に入るように、光学的情報読取装置２００と読取対象物との位置あわせができるようにする。

また、デコーダ２１０は、ＣＰＵ２１１と、ＲＯＭ２１２と、ＲＡＭ２１３と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２１４とを備えている。
このうちＣＰＵ２１１は、ＲＡＭ２１３を作業領域としてＲＯＭ２１２に記憶された所要のプログラムを実行することにより、撮像装置１０、操作部２２１及び通知部２２２を含む光学的情報読取装置２００全体の動作を制御する。また、イメージセンサ１０７が撮像した画像の画像データに基づくコード記号２０のデコード、そのデコード結果の外部への出力あるいは蓄積、撮像装置１０におけるエイマ光及び照明光の光量調整などの処理も行う。

通信Ｉ／Ｆ２１４は、デコーダ２１０によるデコード結果を処理するＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のデータ処理装置と通信するためのインタフェースであり、有線無線を問わず任意の規格を採用可能である。また、通信Ｉ／Ｆ２１４から読み込んだデータに基づきデコーダ２１０に制御用パラメータの設定を行うことができるようにしてもよい。

操作部２２１は、ユーザの操作を受け付けるためのボタンやトリガ等の操作手段である。ここでは、コード記号の読み取り開始を指示するためのトリガを備えるとする。
通知部２２２は、ユーザへの各種通知を行うための通知手段である。具体的な通知の方法としては、ディスプレイによるメッセージやデータの表示、ランプの点灯や点滅、スピーカによる音の出力等が考えられるが、これに限られることはない。

〔変形例：図９〕
以上で本発明の実施形態の説明を終了するが、この発明において、各部の具体的な構成、サイズ、材質、配置、接続状態、製造方法等は、上述の実施形態で説明したものに限るものではない。
例えば、上述した実施形態において、スペーサ１０３とアパーチャ１０５とを一体成型する例について説明したが、スペーサ１０３とアパーチャ１０５とを別体として形成することも妨げられない。この場合、図２で柱部１０３ａよりも右側の領域にはスペーサ１０３を設けず、アパーチャ１０５を、下側筐体１２１に設けた取付け部にネジ等により取付ける構成であってもよい。

また、上述した実施形態において、照明用光源１０９をイメージセンサ１０７と同じ第２基板１０２上に設ける例について説明したが、このことは必須ではない。そもそも照明用光源１０９を含む照明部１４３を設けること自体必須ではないが、照明用光源１０９を設ける場合であっても、第２基板１０２以外の基板上に設けてもよい。

例えば、撮像装置を図９に示す構成とすることができる。図９は、この変形例の撮像装置における各部の配置を模式的に示す、図４と対応する図である。図９において、上述した実施形態と共通する箇所には図１乃至図３で用いたものと同じ符号を用い、その説明は省略する。以降の図面についても同様とする。
図９に示す撮像装置１０′においては、第２基板１５２のサイズを、図３の場合と異なり、概ね撮像部１４２を設けるのに必要な程度のサイズに縮小している。一方、第１基板１０１と第２基板１５２とを接続するＦＰＣ１５３は、一部に容易に変形しない硬化部１５３ａを設けたリジッドフレキシブル基板とし、その硬化部１５３ａ上に、照明用光源１０９及びコンデンサ１１１を設けている。したがって、照明部１４３も、硬化部１５３ａ上に形成される。

また、スペーサ１５４は、第２基板１５２のサイズ縮小に伴い、サイズの小さい第２基板１５２に効率よく力を加えられる形状とすると共に、第１基板１０１と硬化部１５３ａとの間にも一定の空間を確保できる形状としている。
以上の構成を備える撮像装置１０′であっても、上述した実施形態の場合と同様、エイマ光投光部１４１における光路長を確保しつつ、撮像装置１０′の小型化を実現できる。
なお、図９以外の構成であっても、照明用光源１０９を、第１基板１０１よりも、エイマ光の投光方向の前方であって、且つエイマ光として投光される光の光路以外の位置に設ければ、ある程度の小型化の効果は得られる。

また、リジッド基板としての第２基板１０２を設けず、イメージセンサ１０７を、ＦＰＣ１５３上に設けることも考えられる。
この場合、撮像装置を例えば図１０に示す構成とすることができる。図１０は、この変形例の撮像装置における各部の配置を模式的に示す、図４及び図９と対応する図である。

図１０に示す撮像装置１０″においては、図９の構成と異なり、第２基板１５２を設けない代わりに、ＦＰＣ１５３の硬化部１５３ｂを、図４の第２基板１０２に相当する範囲全体に亘って設けている。そして、その硬化部１５３ｂ上に、照明用光源１０９及びコンデンサ１１１に加え、イメージセンサ１０７も設けている。従って、照明部１４３及び撮像部１４２が、硬化部１５３ｂ上に形成される。また、スペーサ１５４は、第１基板１０１と硬化部１５３ｂとの間に一定の空間を確保できる形状としている。

以上の構成を備える撮像装置１０″であっても、上述した実施形態の場合と同様、エイマ光投光部１４１における光路長を確保しつつ、撮像装置１０″の小型化を実現できる。
図１０の構成においては、硬化部１５３ｂが、図４の構成における第２基板１０２の役割を果たすことになる。そして、ＦＰＣ１５３全体で見ると、第２基板１０２の役割に加え、第１基板１０１と第２基板とを電気的に接続するＦＰＣ１１２の役割を果たすことになる。

また、上述した実施形態においては、筐体１２０を金属により形成する例について説明したが、筐体１２０を樹脂により形成してもよい。この場合、アパーチャ１０５を含むスペーサ１０３と、上側筐体１２１あるいは下側筐体１２２とを、一体成型により形成するとよい。このようにすれば、部品点数及び製造工数を削減し、コストダウンを図ることができる。

また、以上説明してきた実施形態及び変形例の構成を、相互に矛盾しない限り、任意に組み合わせて適用してよいことは、もちろんである。また、特に断りがない限り、上述した実施形態あるいは変形例の構成の一部のみを取り出して、当該実施形態あるいは変形例と異なる構成の装置に適用することも妨げられない。

以上説明してきた撮像装置によれば、エイマ光の投光部を備えた撮像装置を小型化することができる。また、その撮像装置を撮像手段として用いれば、光学的情報読取装置をはじめとする、撮像手段を備える各種装置も小型化することができる。

１０，１０′，１０″：撮像装置、１０１：第１基板、１０２，１５２：第２基板、１０３，１５４：スペーサ、１０４：エイマ光用光源、１０４ａ：駆動回路、１０５：アパーチャ、１０６：エイマ光用レンズ、１０８ａ：撮像用レンズ、１０７：イメージセンサ、１０９，１４９：照明用光源、１０９ａ：駆動回路、１１０：照明用レンズ、１１１：コンデンサ、１１２：プロセッサ、１１３：接続端子、１１４，１５３：ＦＰＣ、１２０：筐体、１２１：下側筐体、１２１ａ，１２２ａ：ねじ孔、１２１ｂ：嵌め込み部、１２１ｃ：支持部、１２２：上側筐体、１３１〜１３３，１３５：信号線、１３４：シリアルバス、１３６：画像バス、１４１：エイマ光投光部、１４２：撮像部、１４３：照明部、１５３ａ，１５３ｂ：硬化部、２００：光学的情報読取装置、２１０：デコーダ、２１１：ＣＰＵ、２１２：ＲＯＭ、２１３：ＲＡＭ、２１４：通信Ｉ／Ｆ、２２１：操作部、２２２：通知部

Claims (8)

1. エイマ光用光源を備える第１基板と、
   前記エイマ光用光源から発せられる光をエイマ光として投光するための投光光学系と、
   イメージセンサを備える第２基板とを備え、
   前記第２基板は、前記第１基板よりも、前記エイマ光の投光方向の前方であって、且つ前記エイマ光として投光される光の光路以外の位置に設けられ、
   前記エイマ光用光源から発せられる光の投光範囲を規制するアパーチャと、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されるスペーサとを備え、前記アパーチャと前記スペーサとが一体成形されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１基板よりも、前記エイマ光の投光方向の前方であって、且つ前記エイマ光として投光される光の光路以外の位置に、照明用光源を設けることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記照明用光源が前記第２基板上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第１基板と前記第２基板とがフレキシブルプリント基板により電気的に接続され、
   前記照明用光源が前記フレキシブルプリント基板上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記第１基板と前記第２基板とが筐体に格納され、前記筐体は金属で形成され、前記アパーチャ及び前記スペーサは樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記エイマ光用光源から投光される光がインコヒーレントであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記第１基板と前記第２基板とが電気的に接続され、前記第１基板上に設けた制御手段が、前記エイマ光用光源と前記イメージセンサとを制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を解析する解析手段とを備え、前記イメージセンサが撮像した前記読取対象物の画像を解析することにより前記読取対象物上の光学的情報を読み取る光学的情報読取装置。

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