JP6811559B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報コード等を光学的に読み取る光学的情報読取装置に関するものである。

従来、バーコードやＱＲコード（登録商標）などの情報コードを光学的に読み取る際、その情報コードが付された読取対象に対して撮像範囲の中心を示すマーカ光を照射することで、情報コードを読み取りやすくしている。しかしながら、マーカ光を利用して撮像範囲の中心を示す場合、実際の撮像範囲の中心とマーカ光の中心とは少なからずズレが生じるという問題がある。この問題は、読取対象と読取装置との距離が小さくなるほど顕著になる。この問題の一因としては、マーカ光の光軸と撮像範囲の中心となる光軸とを近づけようとした場合、受光センサおよびマーカ光源の大きさやそれぞれの実装に必要な領域に応じて受光センサとマーカ光源とを離して配置する必要があることがあげられる。

この問題を解決するため、例えば、下記特許文献１に開示される光学的情報読取装置が知られている。この光学的情報読取装置では、２つのマーカ光学系が受光センサの両側にそれぞれ設けられており、受光センサは、右側マーカ光学系と左側マーカ光学系との間で、かつ、右側マーカ光の光軸と左側マーカ光の光軸とを結ぶ仮想線上に位置するように配置されている。このため、右側マーカ光と左側マーカ光とを含むマーカ光全体の中心にあたる中心軸と受光センサの受光軸とを一致させることができるので、読取口と読取対象物との間の距離にかかわらず、読取可能範囲とその読取中心位置を正確に明示することができる。

特開２００９−０２０７２２号公報

しかしながら、上述のように複数のマーカ光照射部（マーカ光源）を必要とする構成では、部品点数の増加に起因する製造コスト増大だけでなく、２つのマーカ光学系を受光センサの両側に配置する必要があるために読取装置の小型化が困難になるという問題がある。

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、小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることが可能な光学的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、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、情報コード（Ｃ）を撮像可能な受光センサ（２３）と、読取口（１３）を介した前記情報コードからの反射光（Ｌｒ）を前記受光センサに向けて反射する反射ミラー（２４，２４ａ）と、前記反射ミラーにより反射された光を集光して前記受光センサに結像させる結像レンズ（２５）と、前記受光センサによる撮像範囲の中心を示すためのマーカ光（Ｌｍ）を照射するマーカ光照射部（２２）と、を備え、前記マーカ光照射部は、前記読取口に対して前記反射ミラーよりも離れた位置に設けられて、前記マーカ光の光軸（Ｌｇｍ）が前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸（Ｌｇｒ）に対して平行であって、前記マーカ光が前記反射ミラーの外縁に近づくように配置され、前記反射ミラーは、反射面の全面が前記受光センサによる撮像範囲に一致するように形成されることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、情報コード（Ｃ）を二次元的に撮像可能なエリアセンサとして構成される受光センサ（２３）と、前記情報コードからの反射光（Ｌｒ）を集光して前記受光センサに結像させる結像レンズ（２５）と、前記受光センサによる撮像範囲の中心を示すためのマーカ光（Ｌｍ）を照射するマーカ光照射部（２２，６１，７１）と、前記マーカ光照射部から照射された前記マーカ光を前記受光センサによる撮像範囲に向けて反射する反射素子（５１，６４，７２）と、を備え、前記反射素子は、反射した前記マーカ光の光軸（Ｌｇｍ）と前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸（Ｌｇｒ）とが平行となって近づくように、前記受光センサの撮像範囲外であって前記結像レンズに近づけられ、かつ、前記結像レンズよりも前記情報コードに近くなる位置にて配置されることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１，２の発明では、マーカ光照射部は、読取口に対して反射ミラーよりも離れた位置に設けられて、マーカ光の光軸が受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸に対して平行であって、マーカ光が反射ミラーの外縁に近づくように配置される。これにより、マーカ光の光軸と撮像範囲の中心となる光軸との距離に関して、受光センサおよびマーカ光照射部の大きさやそれぞれの実装に必要な領域等の影響をなくすことができる。すなわち、マーカ光が反射ミラーの外縁近傍を通るためにその反射ミラーの大きさに応じてマーカ光の光軸と撮像範囲の中心となる光軸との距離が決まるので、光学的情報読取装置の小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

請求項３の発明では、マーカ光照射部は、マーカ光が反射ミラーの外縁のうち結像レンズに近い縁部に対して近づくように配置される。このため、マーカ光は、撮像範囲の中心となる光軸よりも受光センサが実装される基板面に近づくように照射されるので、基板面に直交する方向における光学系の高さを小さくすることができ、光学的情報読取装置の更なる小型化を図ることができる。

請求項１の発明では、反射ミラーは、反射面の全面が受光センサによる撮像範囲に一致するように形成されるため、撮像範囲を変えることなく反射ミラーの大きさを小さくできるので、マーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレをより小さくすることができる。

請求項４の発明では、マーカ光照射部は、受光センサと同じ基板に実装されており、マーカ光照射部から照射されたマーカ光を当該マーカ光の光軸が受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸に対して平行であって反射ミラーの外縁に近づくように反射するマーカ光用反射ミラーが設けられている。これにより、マーカ光照射部と受光センサとを同じ基板に実装しても、反射ミラーの大きさに応じてマーカ光の光軸と撮像範囲の中心となる光軸との距離が決まるので、マーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくしつつ、光学的情報読取装置の更なる小型化を図ることができる。

請求項５の発明では、マーカ光照射部から照射されたマーカ光を受光センサによる撮像範囲に向けて反射する反射素子が設けられ、この反射素子は、反射したマーカ光の光軸と受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸とが平行となって近づくように、受光センサの撮像範囲外であって結像レンズに近づけられ、かつ、結像レンズよりも情報コードに近くなる位置に配置される。これにより、マーカ光の光軸と撮像範囲の中心となる光軸との距離に関して、受光センサおよびマーカ光照射部の大きさやそれぞれの実装に必要な領域等の影響をなくすことができる。すなわち、結像レンズの近くであれば撮像範囲が狭いため、反射素子を撮像範囲内となることなくその撮像範囲の中心となる光軸に近づけやすいので、光学的情報読取装置の小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

請求項６の発明では、反射素子は、入射面および出射面と、入射面から入射したマーカ光をその光軸が撮像範囲の中心となる光軸に対して平行となるように出射面に向けて内部反射する反射面とを有し、入射面および出射面の少なくとも一方に設けられる曲率に応じてマーカ光を集光してコリメートするコリメートレンズとして構成される。これにより、反射素子がマーカ光に関してコリメートレンズとしての機能と反射レンズとしての機能を兼備するので、マーカ光照射部ではコリメートレンズが不要となり、部品点数が削減されて光学的情報読取装置の小型化を図ることができる。

請求項７の発明では、反射素子は、出射面の曲率が入射面の曲率よりも大きくなるように形成される。入射面が平面で出射面が曲面であるレンズは、入射面が曲面で出射面が平面であるレンズと比較して、マーカ光照射部における絞りの位置から曲面までの距離が長くなる。すなわち、レンズを出射面の曲率が入射面の曲率よりも大きくなるように形成することで、出射面の曲率が入射面の曲率よりも小さくなるように形成される場合と比較して、マーカ光照射部における絞りの位置に対してより遠くにレンズがある場合と等価になる。また、マーカ光がコリメートされて出射されたとしても、マーカ光が読取対象に照射されたときのスポット径は、レンズから読取対象までの距離とマーカ光照射部における絞りの径が一定であれば、絞りの位置からレンズまでの距離が長くなるほど小さくなり、マーカ光が明るくなる。したがって、出射面の曲率を入射面の曲率よりも大きくすることで、スポット径が小さくなることからマーカ光を明るくでき、マーカ光の視認性を向上させることができる。

請求項８の発明では、内部反射する反射面を有するレンズとして構成される反射素子の出射面には、反射面にて内部反射されたマーカ光を所定のパターンとなるように回折する回折光学素子が設けられる。これにより、所定のパターンとして形成されるマーカ光を撮像範囲の外縁を示すように照射する場合でも、そのマーカ光として機能する所定のパターンの中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

第１実施形態に係る光学的情報読取装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第１実施形態におけるマーカ光照射部と反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第２実施形態におけるマーカ光照射部と反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第３実施形態におけるマーカ光照射部と反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第４実施形態におけるマーカ光照射部と反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第４実施形態の変形例におけるマーカ光照射部と反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第５実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用反射ミラーとの位置関係を示す説明図である。 第５実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用反射ミラーとの位置関係を図７に対してＹ方向から見た状態にて示す説明図である。 第６実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用レンズとの位置関係を示す説明図である。 第６実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用レンズとの位置関係を図９に対してＹ方向から見た状態にて示す説明図である。 図９のマーカ光用レンズを拡大して示す断面図である。 図１２（Ａ）は、入射面が平面で出射面が曲面であるレンズにてマーカ光をコリメートする状態を説明する説明図であり、図１２（Ｂ）は、入射面が曲面で出射面が平面であるレンズにてマーカ光をコリメートする状態を説明する説明図である。 図１３（Ａ）は、絞りがレンズに対して比較的遠くにある場合のマーカ光のスポット径を説明する説明図であり、図１３（Ｂ）は、絞りがレンズに対して比較的近くにある場合のマーカ光のスポット径を説明する説明図である。 第７実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用レンズとの位置関係を示す説明図である。 第７実施形態における受光センサおよびマーカ光照射部とマーカ光用レンズとの位置関係を図１４に対してＹ方向から見た状態にて示す説明図である。 図１４のマーカ光用レンズを拡大して示す断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る光学的情報読取装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光学的情報読取装置１０は、一次元コードや二次元コード等の情報コードを光学的に読み取る情報コードリーダとして構成されている。ここで、一次元コードとしては、例えば、ＪＡＮコード、ＥＡＮ、ＵＰＣ、ＩＴＦコード、ＣＯＤＥ３９、ＣＯＤＥ１２８、ＮＷ−７等からなるいわゆるバーコードが想定される。また、二次元コードとしては、例えば、ＱＲコード、データマトリックスコード、マキシコード、Ａｚｔｅｃコード等の方形状の情報コードが想定される。

この光学的情報読取装置１０は、図示しないケースの内部に回路部２０が収容されてなるものであり、回路部２０は、主に、照明光源２１、マーカ光照射部２２、受光センサ２３等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系とを備えている。

光学系は、投光光学系と、受光光学系とに分かれている。投光光学系は、照明光源２１とマーカ光照射部２２とから構成されている。照明光源２１は、照明光Ｌｆを発光可能な照明光源として機能するもので、例えば、ＬＥＤとこのＬＥＤの出射側に設けられるレンズとから構成されている。なお、図２では、便宜上、照明光源２１の図示を省略している。

マーカ光照射部２２は、受光センサ２３による撮像範囲の中心を示すマーカ光Ｌｍを照射可能なマーカ光源として機能するもので、例えば、ＬＥＤとこのＬＥＤの出射側に設けられるレンズとから構成されている。なお、図１では、情報コードＣが付された読取対象Ｒに向けて照明光Ｌｆおよびマーカ光Ｌｍを照射する例を概念的に示している。

受光光学系は、受光センサ２３、反射ミラー２４、結像レンズ２５などによって構成されている。受光センサ２３は、例えば、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子である受光素子を二次元に配列したエリアセンサとして情報コードＣを撮像可能に構成されるものであり、受光した情報コードの各セル（パターン）ごとに反射光Ｌｒの強度に応じた電気信号を出力するように構成されている。この受光センサ２３は、図２に示すように、結像レンズ２５を介して入射する入射光を受光可能に基板２０ａに実装されている。

図２に示すように、反射ミラー２４は、外部から読取口１３を介して入射する情報コードＣからの反射光Ｌｒを受光センサ２３に向けて反射するように機能するもので、図略のホルダにより結像レンズ２５とともに保持されている。特に、本実施形態では、反射ミラー２４は、反射光Ｌｒを受光センサ２３に向けて略直角に反射するように構成されている。なお、図１では、便宜上、反射光Ｌｒの反射方向を簡略化して図示しており、反射ミラー２４の図示を省略している。

結像レンズ２５は、反射ミラー２４により反射された光を集光して受光センサ２３の受光面２３ａに像を結像可能な結像光学系として機能するものである。本実施形態では、反射ミラー２４にて反射された情報コードＣからの反射光Ｌｒを結像レンズ２５で集光し、受光センサ２３の受光面２３ａにコード像を結像させている。

マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、制御回路４０、操作部４２、液晶表示器４３、ブザー４４、バイブレータ４５、発光部４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、その名の通り、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０およびメモリ３５を中心に構成されるもので、上述した光学系によって撮像された情報コードの画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。また制御回路４０は、当該光学的情報読取装置１０の全体システムに関する制御も行っている。

光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定の増幅率で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されると、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データ（画像情報）は、生成されてメモリ３５に入力されると、所定のコード画像情報格納領域に蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。

メモリ３５は、半導体メモリ装置で、例えばＲＡＭ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）やＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）がこれに相当する。このメモリ３５のうちのＲＡＭには、上述したコード画像情報格納領域のほかに、制御回路４０が算術演算や論理演算等の各処理時に利用する作業領域や読取条件テーブルも確保可能に構成されている。またＲＯＭには、情報コードを光学的に読み取るための読取処理を実行可能な読取用プログラムや、照明光源２１、受光センサ２３等の各ハードウェアを制御可能なシステムプログラム等が予め格納されている。

制御回路４０は、光学的情報読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるもので、メモリ３５とともに情報処理装置を構成し得るもので情報処理機能を有する。この制御回路４０は、受光センサ２３によって撮像されてメモリ３５に記憶される情報コードのコード画像について解読処理（デコード）を行うように機能する。また、制御回路４０は、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、操作部４２、液晶表示器４３、ブザー４４、バイブレータ４５、発光部４６、通信インタフェース４８等が接続されている。

操作部４２は、複数のキーによって構成され、使用者のキー操作に応じて制御回路４０に対して操作信号を与える構成をなしており、制御回路４０は、操作部４２から操作信号を受けたとき、その操作信号に応じた動作を行うように構成されている。液晶表示器４３は、公知の液晶表示パネルによって構成されており、制御回路４０によって表示内容が制御されるようになっている。ブザー４４は、公知のブザーによって構成されており、制御回路４０からの動作信号に応じて所定の音を発生させるように構成されている。バイブレータ４５は、携帯機器に搭載される公知のバイブレータによって構成されており、制御回路４０からの駆動信号に応じて振動を発生させるように構成されている。発光部４６は、例えばＬＥＤであって、制御回路４０からの信号に応じて点灯するように構成されている。通信インタフェース４８は、外部（例えばホスト装置）との間でのデータ通信を行うためのインタフェースとして構成されており、制御回路４０と協働して通信処理を行う構成をなしている。

次に、マーカ光照射部２２と反射ミラー２４との位置関係について図２を参照して詳述する。
図２に示すように、マーカ光照射部２２は、撮像範囲の中心とマーカ光の中心とのズレを小さくするため、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍが受光センサ２３による撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行であって、光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが可能な限り小さくなるように配置されている。なお、本実施形態では、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとが基板２０ａの基板面に対してほぼ平行となるように構成されている。

このため、本実施形態では、マーカ光照射部２２は、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の上縁（反射ミラー２４の外縁のうち結像レンズ２５から最も離れた縁部）に近づくように配置されている。さらに、マーカ光照射部２２は、当該マーカ光照射部２２が受光センサ２３による撮像範囲に入り込まないようにするため、読取口１３に対して反射ミラー２４よりも離れた位置となるように、基板２０ａと異なる基板２０ｂに実装されている。

すなわち、マーカ光照射部２２は、読取口１３に対して反射ミラー２４よりも離れた位置に設けられて、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍが受光センサ２３による撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行であって、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の上縁（外縁）に近づくように配置される。

このような構成により、マーカ光照射部２２と受光センサ２３とを同じ基板に実装する必要もないので、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離Ｘに関して、受光センサ２３およびマーカ光照射部２２の大きさやそれぞれの実装に必要な領域等の影響をなくすことができる。すなわち、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の上縁近傍を通るために、その反射ミラー２４の大きさに応じてマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが決まるので、光学的情報読取装置１０の小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

なお、マーカ光照射部２２は、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の上縁に近づくように配置されることに限らず、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の左縁や右縁など上縁と異なる外縁の一部に近づくように配置されてもよい。このようにしても、その反射ミラー２４の外縁近傍をマーカ光Ｌｍが通ることで、その反射ミラー２４の大きさに応じてマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが決まるので、光学的情報読取装置１０の小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る光学的情報読取装置について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、本第２実施形態では、マーカ光照射部２２は、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の下縁（外縁のうち結像レンズ２５に近い縁部）に対して近づくように配置される点が、上記第１実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

このため、マーカ光Ｌｍは、撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒよりも受光センサ２３が実装される基板２０ａの基板面に近づくように照射されるので、その基板面に直交する方向における光学系の高さを小さくすることができ、光学的情報読取装置１０の更なる小型化を図ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る光学的情報読取装置について、図４を参照して説明する。
図４に示すように、本第３実施形態では、反射ミラー２４ａは、その反射面２４ｂの全面が受光センサ２３による撮像範囲にほぼ一致するように形成される点が、上記第１実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

このように、反射ミラー２４ａにおける反射面２４ｂの全面が受光センサ２３による撮像範囲にほぼ一致するように形成される場合には、受光センサ２３による撮像範囲を変えることなく反射ミラー２４ａの大きさを小さくできるので、光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが上記第１実施形態よりも小さくなり、マーカ光Ｌｍの中心と撮像範囲の中心とのズレをより小さくすることができる。

特に、本実施形態では、上記第１実施形態と比較して、反射ミラー２４ａが結像レンズ２５に対してより近づくように配置されている。これにより、反射ミラー２４ａにおける反射面２４ｂの全面が受光センサ２３による撮像範囲にほぼ一致するように形成されることで、反射ミラー２４ａの大きさをさらに小さくでき、光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとの距離Ｘをさらに小さくすることができる。

なお、反射ミラー２４ａの反射面２４ｂの全面を受光センサ２３による撮像範囲にほぼ一致させる本実施形態の特徴的構成は、他の実施形態にも適用することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る光学的情報読取装置について、図５を参照して説明する。
本第４実施形態では、マーカ光照射部２２は、受光センサ２３と同じ基板２０ａに実装されており、マーカ光用反射ミラー２６が新たに設けられる点が、上記第１実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

図５に示すように、マーカ光照射部２２は、基板２０ａの基板面に対して直交する方向にマーカ光Ｌｍを照射するように基板２０ａに実装されている。そして、マーカ光用反射ミラー２６は、マーカ光照射部２２から照射されたマーカ光Ｌｍを、その光軸Ｌｇｍが受光センサ２３による撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行であって反射ミラー２４の上縁に近づくように反射するように配置されている。

これにより、マーカ光照射部２２と受光センサ２３とを同じ基板２０ａに実装しても、反射ミラー２４の大きさに応じてマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが決まるので、マーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくしつつ、光学的情報読取装置１０の更なる小型化を図ることができる。

なお、マーカ光用反射ミラー２６は、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の上縁に近づくように配置されることに限らず、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の左縁や右縁など上縁と異なる外縁の一部に近づくように配置されてもよい。このようにしても、その反射ミラー２４の外縁近傍をマーカ光Ｌｍが通ることで、その反射ミラー２４の大きさに応じてマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離Ｘが決まるので、マーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくしつつ、光学的情報読取装置１０の更なる小型化を図ることができる。

特に、図６に示すように、マーカ光用反射ミラー２６は、マーカ光Ｌｍが反射ミラー２４の下縁（外縁のうち結像レンズ２５に近い縁部）に対して近づくように配置されてもよい。この場合には、マーカ光Ｌｍは、撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒよりも受光センサ２３が実装される基板２０ａの基板面に近づくように照射されるので、その基板面に直交する方向における光学系の高さを小さくすることができ、光学的情報読取装置１０の更なる小型化を図ることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る光学的情報読取装置について、図７および図８を参照して説明する。
本第５実施形態では、反射ミラー２４を廃止して、マーカ光Ｌｍを受光センサ２３による撮像範囲に向けて反射する反射素子としてマーカ光用反射ミラー５１が新たに設けられる点が、上記第１実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

本実施形態では、図７および図８に示すように、受光センサ２３は読取モジュール用の基板２０ｃに実装されており、その撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒが基板２０ｃの基板面に対してほぼ直交するように配置されている。この基板２０ｃは、読取モジュール５０に組み込まれて、外部から読取口１３を介して入射する情報コードＣからの反射光Ｌｒが受光センサ２３にて受光されるように配置されている。

本実施形態では、マーカ光照射部２２は、読取モジュール５０の一要素として構成されている。マーカ光照射部２２は、結像レンズ２５近傍であって、マーカ光Ｌｍが結像レンズ２５の出射側に対して光軸Ｌｇｒと交差することなく照射されるように配置されている。

マーカ光用反射ミラー５１は、反射したマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとが平行となって近づくように、受光センサ２３の撮像範囲外であって結像レンズ２５に近づけられて配置されている。より具体的には、マーカ光用反射ミラー５１は、図７にて示すように、Ｙ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが一致し、図８にて示すように、Ｘ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが距離ΔＸずれてマーカ光Ｌｍを反射するように配置されている。結像レンズ２５近傍では、受光センサ２３の撮像範囲が狭いため、マーカ光用反射ミラー５１を受光センサ２３にて撮像されることなく光軸Ｌｇｒに対して近づけやすくなり、光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとの距離ΔＸが小さくなる。

このように、本実施形態では、マーカ光照射部２２から照射されたマーカ光Ｌｍを受光センサ２３による撮像範囲に向けて反射する反射素子としてマーカ光用反射ミラー５１が設けられ、このマーカ光用反射ミラー５１は、反射したマーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと受光センサ２３による撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとが平行となって近づくように、受光センサ２３の撮像範囲外であって結像レンズ２５に近づけられて配置される。

これにより、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍと撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒとの距離ΔＸに関して、受光センサ２３およびマーカ光照射部２２の大きさやそれぞれの実装に必要な領域等の影響をなくすことができる。すなわち、結像レンズ２５の近くであれば撮像範囲が狭いため、マーカ光用反射ミラー５１を撮像範囲内となることなくその撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに近づけやすいので、光学的情報読取装置１０の小型化を阻害することなくマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係る光学的情報読取装置について、図９〜図１３を参照して説明する。
本第６実施形態では、マーカ光照射部２２およびマーカ光用反射ミラー５１に代えて、マーカ光照射部６１およびマーカ光用レンズ６４を採用する点が、上記第５実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

本実施形態では、図９〜図１１に示すように、読取モジュール６０の一要素として構成されるマーカ光照射部６１は、マーカ光用ＬＥＤ６２とマーカ光用絞り６３とを備え、マーカ光照射部２２と異なりマーカ光を集光してコリメールするためのレンズを備えないように構成されている。このため、マーカ光用ＬＥＤ６２から照射された光は、マーカ光用絞り６３にて絞られた状態で広がりながらマーカ光Ｌｍとしてマーカ光用レンズ６４に入射する。

マーカ光用レンズ６４は、入射面６５および出射面６６と、入射面６５から入射したマーカ光Ｌｍをその光軸Ｌｇｍが撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行となるように出射面６６に向けて内部反射する反射面６７とを有する反射素子として構成されている。マーカ光用レンズ６４は、入射面６５および出射面６６に設けられる曲率に応じてマーカ光Ｌｍを集光してコリメートするコリメートレンズとして構成されている。

マーカ光用レンズ６４は、上述したマーカ光用反射ミラー５１と同様に、受光センサ２３の撮像範囲外であって結像レンズ２５に近づけられて配置されている。より具体的には、マーカ光用レンズ６４は、図９にて示すＹ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが一致し、図１０にて示すＸ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが距離ΔＸずれてマーカ光Ｌｍを反射するように配置されている。

ここで、入射面６５および出射面６６の曲率について説明する。
入射面６５は、入射するマーカ光Ｌｍを集光することで反射面６７にて全反射するような曲率にて形成されている。出射面６６は、反射面６７にて反射されたマーカ光Ｌｍを集光することでコリメートするような曲率であって、入射面６５の曲率よりも大きくなるような曲率にて形成されている。

また、図１２（Ａ）に示すような入射面１１１ａが平面で出射面１１２ａが曲面であるレンズ１１０ａは、図１２（Ｂ）に示すような入射面１１１ｂが曲面で出射面１１２ｂが平面であるレンズ１１０ｂと比較して、マーカ光照射部１００における絞り１０１の位置から曲面までの距離が長くなる。すなわち、レンズを出射面の曲率が入射面の曲率よりも大きくなるように形成することで、出射面の曲率が入射面の曲率よりも小さくなるように形成される場合と比較して、マーカ光照射部１００における絞り１０１の位置に対してより遠くにレンズ１１０がある場合と等価になる。

また、マーカ光Ｌｍがコリメートされて出射されたとしても、マーカ光Ｌｍが読取対象に照射されたときのスポット径Ｄ（図１３の符号Ｄ１，Ｄ２参照）は、レンズ１１０から読取対象までの距離（図１３の符号Ｌ参照）とマーカ光照射部１００における絞り１０１の径（図１３の符号ｄ参照）が一定であれば、図１３（Ａ）（Ｂ）の開示および下記式（１）からわかるように、絞り１０１の位置からレンズ１１０までの距離Ｂ（図１３の符号Ｂ１，Ｂ２参照）が長くなるほど小さくなる。
Ｄ＝ｄ×Ｌ／Ｂ ・・・（１）

このようにマーカ光Ｌｍのスポット径Ｄが小さくなると、マーカ光Ｌｍが明るくなる。したがって、図１１に示すように、出射面６６の曲率を入射面６５の曲率よりも大きくすることで、スポット径Ｄが小さくなることからマーカ光Ｌｍを明るくできる。

このように、本実施形態では、反射素子として機能するマーカ光用レンズ６４は、入射面６５および出射面６６と、入射面６５から入射したマーカ光Ｌｍをその光軸が撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行となるように出射面６６に向けて内部反射する反射面６７とを有し、入射面６５および出射面６６に設けられる曲率に応じてマーカ光Ｌｍを集光してコリメートするコリメートレンズとして構成される。

これにより、マーカ光用レンズ６４がマーカ光Ｌｍに関してコリメートレンズとしての機能と反射レンズとしての機能を兼備するので、マーカ光照射部５２ではコリメートレンズが不要となり、部品点数が削減されて光学的情報読取装置１０の小型化を図ることができる。

特に、マーカ光用レンズ６４は、出射面６６の曲率が入射面６５の曲率よりも大きくなるように形成されるため、絞りの位置からレンズまでの距離が実質的に長くなり、スポット径が小さくなることからマーカ光Ｌｍを明るくできるため、マーカ光Ｌｍの視認性を向上させることができる。

なお、要求されるマーカ光の視認性等に応じて、マーカ光用レンズ６４は、入射面６５および出射面６６の少なくとも一方に設けられる曲率に応じてマーカ光Ｌｍを集光してコリメートするレンズ（反射素子）として構成されてもよい。例えば、マーカ光用レンズ６４は、要求されるマーカ光の視認性等に応じて、図１２（Ａ）に例示するように入射面が平面で出射面が曲面となるように形成されてもよいし、図１２（Ｂ）に例示するように入射面が曲面で出射面が平面となるように形成されてもよい。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係る光学的情報読取装置について、図１４〜図１６を参照して説明する。
本第７実施形態では、受光センサ２３による撮像範囲の外縁を示すように所定のパターンにて照射されるマーカ光の中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくするため、マーカ光照射部６１およびマーカ光用レンズ６４に代えて、マーカ光照射部７１およびマーカ光用レンズ７２を採用する点が、上記第６実施形態に係る光学的情報読取装置と主に異なる。

本実施形態では、図１４および図１５に示すように、読取モジュール７０の一要素として構成されるマーカ光照射部７１は、マーカ光Ｌｍとしてレーザ光を照射するレーザダイオード等により構成されている。

図１６に示すように、マーカ光用レンズ７２は、入射面７３および出射面７４と、入射面７３から入射したマーカ光Ｌｍをその光軸Ｌｇｍが撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒに対して平行となるように出射面７４に向けて内部反射する反射面７５とを有する反射素子として構成されている。また、マーカ光用レンズ７２では、マーカ光照射部７１からマーカ光Ｌｍがレーザ光として入射するため、入射面７３および出射面７４において集光用の曲面が不要となる。

特に、マーカ光用レンズ７２には、出射面７４に回折光学素子（回折格子）７６が一体に設けられている。この回折光学素子７６は、例えば、計算機合成ホログラムＣＧＨ等であって、反射面７５から入射する光を、その光軸Ｌｇｍを示す十字形状のマーカ光Ｌｍ１と光軸Ｌｇｍに対して対称な４つのマーカ光Ｌｍ２とに所定のパターンとして分光するように構成されている。特に、回折光学素子７６は、４つのマーカ光Ｌｍ２が受光センサ２３による撮像範囲の四隅を示すように構成されている。

このように構成されるマーカ光用レンズ７２は、上述したマーカ光用反射ミラー５１やマーカ光用レンズ６４と同様に、受光センサ２３の撮像範囲外であって結像レンズ２５に近づけられて配置されている。より具体的には、マーカ光用レンズ７２は、図１４にて示すＹ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが一致し、図１５にて示すＸ方向にて光軸Ｌｇｍと光軸Ｌｇｒとが距離ΔＸずれてマーカ光Ｌｍを反射するように配置されている。

このように、本実施形態では、内部反射する反射面７５を有するマーカ光用レンズ７２の出射面７４には、反射面７５にて内部反射されたマーカ光を所定のパターンとなるように回折する回折光学素子７６が設けられる。これにより、所定のパターンとして形成されるマーカ光Ｌｍ１，Ｌｍ２を撮像範囲の外縁を示すように照射する場合でも、そのマーカ光として機能する所定のパターンの中心と撮像範囲の中心とのズレを小さくすることができる。

なお、出射面７４に設けられる回折光学素子７６は、反射面７５から入射する光を、上述のようにマーカ光Ｌｍ１と４つのマーカ光Ｌｍ２とに所定のパターンとして分光（照射）するように構成されることに限らず、撮像範囲を視認させるために他のパターンとして照射するように構成されてもよい。また、回折光学素子７６は、上述したように出射面７４に対して一体成形されることに限らず、別体として形成されて後から出射面７４に組み付けられてもよい。

［他の実施形態］
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）上記各実施形態では、反射ミラー２４，２４ａおよびマーカ光照射部２２は、マーカ光Ｌｍの光軸Ｌｇｍおよび撮像範囲の中心となる光軸Ｌｇｒが基板２０ａの基板面に対してほぼ平行となるように配置されているが、これに限らず、光軸Ｌｇｍおよび光軸Ｌｇｒが基板２０ａの基板面に対して傾斜するように配置されてもよい。

（２）本発明は、情報コードを光学的に読み取る機能に加えて他の機能、例えば、無線通信媒体と無線通信する無線通信機能等を兼備する情報読取装置に適用することができる。

１０…光学的情報読取装置
１３…読取口
２０ａ…基板
２２…マーカ光照射部
２３…受光センサ
２４，２４ａ…反射ミラー
２５…結像レンズ
２６…マーカ光用反射ミラー
５１…マーカ光用反射ミラー（反射素子）
６１，７１…マーカ光照射部
６４，７２…マーカ光用レンズ（反射素子）
６５，７３…入射面
６６，７４…出射面
６７，７５…反射面
７６…回折光学素子
Ｌｍ…マーカ光
Ｌｒ…反射光

Claims (8)

1. 情報コードを撮像可能な受光センサと、
   読取口を介した前記情報コードからの反射光を前記受光センサに向けて反射する反射ミラーと、
   前記反射ミラーにより反射された光を集光して前記受光センサに結像させる結像レンズと、
   前記受光センサによる撮像範囲の中心を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射部と、
   を備え、
   前記マーカ光照射部は、前記読取口に対して前記反射ミラーよりも離れた位置に設けられて、前記マーカ光の光軸が前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸に対して平行であって、前記マーカ光が前記反射ミラーの外縁に近づくように配置され、
   前記反射ミラーは、反射面の全面が前記受光センサによる撮像範囲に一致するように形成されることを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 情報コードを撮像可能な受光センサと、
   読取口を介した前記情報コードからの反射光を前記受光センサに向けて反射する反射ミラーと、
   前記反射ミラーにより反射された光を集光して前記受光センサに結像させる結像レンズと、
   前記受光センサによる撮像範囲の中心を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射部と、
   を備え、
   前記マーカ光照射部は、前記読取口に対して前記反射ミラーよりも離れた位置に設けられて、前記マーカ光の光軸が前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸に対して平行であって、前記マーカ光が前記反射ミラーの周囲から当該反射ミラーの外縁に向かって近づくように配置され、
   前記反射ミラーは、前記受光センサの直上に配置されることを特徴とする光学的情報読取装置。
3. 前記マーカ光照射部は、前記マーカ光が前記反射ミラーの外縁のうち前記結像レンズに近い縁部に対して近づくように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的情報読取装置。
4. 前記マーカ光照射部は、前記受光センサと同じ基板に実装され、
   前記マーカ光照射部から照射された前記マーカ光を、当該マーカ光の光軸が前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸に対して平行であって前記反射ミラーの外縁に近づくように反射するマーカ光用反射ミラーを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置。
5. 情報コードを二次元的に撮像可能なエリアセンサとして構成される受光センサと、
   前記情報コードからの反射光を集光して前記受光センサに結像させる結像レンズと、
   前記受光センサによる撮像範囲の中心を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射部と、
   前記マーカ光照射部から照射された前記マーカ光を前記受光センサによる撮像範囲に向けて反射する反射素子と、
   を備え、
   前記反射素子は、反射した前記マーカ光の光軸と前記受光センサによる撮像範囲の中心となる光軸とが平行となって近づくように、前記受光センサの撮像範囲外であって前記結像レンズに近づけられ、かつ、前記結像レンズよりも前記情報コードに近くなる位置に配置されることを特徴とする光学的情報読取装置。
6. 前記反射素子は、入射面および出射面と、前記入射面から入射した前記マーカ光をその光軸が前記撮像範囲の中心となる光軸に対して平行となるように前記出射面に向けて内部反射する反射面とを有し、前記入射面および前記出射面の少なくとも一方に設けられる曲率に応じて前記マーカ光を集光してコリメートするコリメートレンズとして構成されることを特徴とする請求項５に記載の光学的情報読取装置。
7. 前記反射素子は、前記出射面の曲率が前記入射面の曲率よりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項６に記載の光学的情報読取装置。
8. 前記反射素子は、入射面および出射面と、前記入射面から入射した前記マーカ光をその光軸が前記撮像範囲の中心となる光軸に対して平行となるように前記出射面に向けて内部反射する反射面とを有するレンズとして構成され、
   前記出射面には、前記反射面にて内部反射された前記マーカ光を所定のパターンとなるように回折する回折光学素子が設けられることを特徴とする請求項５に記載の光学的情報読取装置。

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