JPH01190069A - 光情報読み取り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ディスク、光テープ、光カード等に記録さ
れた光情報の読み取り装置に係り、特に光情報記録をラ
イン状に正反射光、または透過光により読み取る光情報
読み取り機構に関するものである。

（従来の技術） 第５図は、従来の光カードリーグの光情報読み取り機構
の構成原理図であり、同図においてｌはＬＥＤ等の光源
、２は集光レンズ２ａ、シリンドリカルレンズまたはト
ーリックレンズ２ｂで構成される照明レンズ系、３は媒
体である光カード。

４は結像レンズ、５はＣＣＤのごとき光センサ、６は読
み取りライン、Ｌａは照射光、Ｌｂは読み取りライン６
からの射出光である。光カード３上の記録ピットは例え
ば数個ないし数百側を１つの情報単位としてアレイ状に
配列され、この配列は結像レンズ４によって光センサ５
の受光面上に投影される。光センサ５は例えば前記配列
と平行な走査方向を有する一次元センサであって前記記
録ピットの配列、即ちピットパターンの投影像の光量の
強弱を電気的に走査して電気信号に変換する。光カード
３は図示しないカード搬送機構によって前記光センサ５
の走査方向とほぼ直角な副走査方向に連続または間欠的
に搬送され、次々に異なる記録ピットパターンが前記光
センサ５の面上に投影される。

このような手順で光カード３の面上を２次元的に走査す
ることにより、光カード３の面上の必要な領域の情報読
み出しが記録ピットの反射率又は透過率の差として読み
出される。

尚、照明レンズ系２の構成要素であるシリンドリカルレ
ンズ２ｂは副走査方向に広がっている光線Ｌａを読み取
りライン６上に集光させ、読み取りライン６上の明るさ
を向上させている。

（発明が解決しようとする問題点） 近年光カードの読み取り装置には、読み取りスピードの
高速化の要求が高まっている。カードの読み取りが第９
図に示すごとくカードの記録面を、何回かに分けてライ
ン状に読み取ることを考えると、読み取りスピードの高
速化のためには読み取りライン６の長さαが長いほど一
度に読み込む情報量は多くなり、読み取り回数を減らす
ことができ、読み取りスピードの増大につながる。また
、一般的に光センサ５の読み取りスピードはそこに入射
する光線の総光量に比例し、その光量は読み取りライン
６からの射出光Ｌｂの強さと結像レンズ４の開口角に比
例する。

従って、読み取りスピードを上げようとした場合照明レ
ンズ系２には次のような性質が必要となる。

（１）副走査方向に広がる光については読み取りライン
６上に集光し、その開口角は結像レンズ４の開口角と同
等であること、即ち読み取りライン６の反射部分は正反
射になっているため照明レンズ系２の開口角が結像レン
ズ４の開口角より小さい場合には結像レンズの実質的な
開口角もそれに応じて小さくなり、逆の場合にはもれ光
が発生して結像レンズ４に入射する光線の強度が下がる
。

（２）主走査方向に広がる光線については読み取りライ
ン６を照射した後結像レンズ４に入射する。結像レンズ
４に入射する光は、充分な光量を確保するためにライン
上の一点を発する光線のうち少なくとも一本は結像レン
ズ４の主点を通過するような入射角をもつことが望まし
い。

以上の性質を保ちながら読み取りライン６の長さ文を長
くすることを考える。一般に結像レンズ４は高精度なも
のが要求されるのでコスト的にも径は大きくできない、
そのため第６図のごとく読み取りライン６の最端からの
射出光の結像レンズ４への入射角が結像レンズ４の開口
角を超えることもありうる。第６図においてθは読み取
りライン６の最端からの射出光の結像レンズ４への入射
角、いうなれば照明レンズの主走査方向の開口角であり
、φは結像レンズ４の開口角である。

−例として、両角度が等しいとした場合を第７図に示す
、このとき開口角φ、θが同じであって、しかも集光点
が主走査方向と副走査方向で違う状態となる。これを−
枚のシリンドリカルレンズまたはトーリックレンズで行
おうとしたものを第８図に示す、このとき図中のψはシ
リンドリカルレンズまたはトーリックレンズの副走査方
向の開口角である０両開口角は異なってしまい第６図の
状態は実現できない。

このように従来の方法では光強度を保持したままで読み
取りラインの長さ文を長くして一時に読み取る情報量を
増すには限界があり、読み取りスピードが上げられない
という問題があった。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するための手段について、本発明の実
施例を図示する第１図、第２図で説明すると、本発明は
ＬＥＤ等の光源ｌよりの照射光Ｌａを照明レンズ系２な
介して光カード等の媒体３上の反射率または透過率の差
によって作られるピットパターンに照射し、その正反射
光または透過光Ｌｂを結像レンズ４を介してＣＣＤ等の
光センサ５に入射せしめ前記媒体３のピットパターンを
ライン状に読み取る構成の光情報読み取り装置において
、前記照明レンズ系２は集光レンズ２ａ、主走査方向に
比べて副走査方向に屈折力の大なるレンズ２ｂ及び副走
査方向に比べて主走査方向に屈折力の大なるレンズ２ｃ
とで構成され、上記結像レンズ４はその径ｄと前記光カ
ード３の読み取りライン６の長さ１との関係がｄ≦えで
あることを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、添付図面第２図に図示のように照明レ
ンズ系２に含まれる、主走査方向に比べて副走査方向に
屈折力の大なるレンズ２ｂにより照明レンズ系２が読み
取りライン６上に副走査方向に広がる光線を集光し、か
つその開口角を結像レンズ４と同じにすることができ、
一方間走査方向に比べて主走査方向に屈折力の大なるレ
ンズ２Ｃを主走査方向に比べて副走査方向に屈折力の大
なるレンズ２ｂから距離をおいて設置することにより、
副走査方向に広がる光線と同等の開口角を持ちながら主
走査方向に広がる光が読み取りライン６上を余す所なく
照明し、その反射または透過光が結像レンズ４に入射す
るような照明系を構成することができる。さらにライン
６の最端を照明した光線の結像レンズ４への入射角が結
像レンズ４の開口角より大きくなっても照明レンズ系２
の副走査方向の開口角を動かすことなく副走査方向に比
べて主走査方向に屈折力の大なるレンズ２ｃの焦点距離
を短くしライン６に近づけることにより最適照明が実現
できる。

従って、ライン６の長さ認が結像レンズ４の径ｄより大
きくなっても適切な照明が可能となる。

読み取りライン６の長さλが長くなるか、または結像レ
ンズ４の径ｄが小さくなると、小型化または読み取り速
度の高速化が実現できる。

（実施例） 第１図、第２図は本発明の第１の実施例を示すもので、
既に説明した通りである。第３図は本発明の第２の実施
例を図示するもので、１はＬＥＤ７はコリメータレンズ
、２ｂは副走査方向のみ屈折力を有するシリンドリカル
レンズ、２ｃは主走査方向のみ屈折力を有するシリンド
リカルレンズ、３は光カード、４は結像レンズ、５はＣ
ＣＤ６は読み取りラインである。読み取りライン６の長
さａは結像レンズ４の径ｄのほぼ２倍となっている。こ
のように構成された光情報読み取り機構の動作を次に説
明する。ＬＥＤＩから出た光線はコリメータレンズ７に
より平行光となりシリンドリカルレンズ２ｂに入射する
。シリンドリカルレンズ２ｂは結像レンズ４と同じ開口
角を持っており、読み取りライン６上に焦点を合わせた
位置におかれている。このレンズ２ｂによって副走査方
向に広がっている光線は読み取りライン６上に集光する
よう進行する。光線は次にシリンドリカルレンズ２Ｃに
入射する。シリンドリカルレンズ２Ｃはその周縁に入射
した光が読み取りライン６の最端を通って結像レンズ４
に入射するような位置と開口角を持っている。このレン
ズ２ｃにより主走査方向に広がった光は読み取りライン
６上を照射した後結像レンズ４に入射する。

以上２つのシリンドリカルレンズ２ｂ、２ｃによりコリ
メータレンズ７を出た光はムダなく読み取りライン６上
に集光された後すべて結像レンズ４に入射する。結像レ
ンズ４に入射した光線はＣＣＤ５上に結像される。

以上、この例で読み取りライン６の長さが結像レンズ径
の２倍あるにもかかわらずコリメータレンズ７に入射し
た光が全てＣＣＤ５上に結像されることを示した。

第４図は、本発明の第３の実施例を説明する図であって
、各記号は第３図と同じものを使用している。この例に
おいてはシリンドリカルレンズ２ｂ、２ｃが集光レンズ
２ａの前側に配置されている、このように構成された光
情報読み取り機構の動作を次に説明する。

ＬＥＤＩから出た光源はシリンドリカルレンズ２ｂに入
射する。このレンズによりＬＥＤから出た副走査方向に
広がる光は適当に集光され、主走査方向に広がる光は直
進する。その後光線はシリンドリカルレンズ２ｃに入射
する。ここで主走査方向に広がる光は平行光になおされ
、副走査方向に広がる光は直進する。その後光線は集光
レンズ２ａに入射する。この集光レンズ２ａはそれ自身
から結像レンズ４までの距離と等しい焦点距離をもって
いるので、主走査方向に広がる平行光となっている光線
は結像レンズ４付近に集光する。

一方間走査方向に広がる光はすでにある程度集光されて
いるので集光レンズ２ａによりさらに集光され読み取り
ライン６上に集光し、その反射光が結像レンズ４に入射
する。結像レンズ４に入射した光はＣＣＤ５上に結像さ
れる。

以上この例でシリンドリカルレンズ２ｂ、２ｃのレンズ
系内の配置が変っても読み取りライン６の長さをのばす
効果が得られることを示した。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば照明レンズ
系内に主走査方向に比べ副走査方向に高い屈折力を有す
るレンズ及び副走査方向に比べ主走査方向に高い屈折力
を有するレンズを配置することにより、最もコストのか
かる結像レンズの径を広げることなく、また照明光の強
度な犠牲にすることなく、読み取りラインの長さをのば
すことができ、光カード情報読み取りの高速化を実現で
きる。更にこの発明によれば、照明レンズ系の大きさは
、副走査方向に比べ主走査方向に高い屈折力をもつレン
ズを読み取りラインに近づけることにより、読み取りラ
インの長さより少し大きければ充分であり、光学系全体
の小型化にも役立つ。

尚、本発明は光カード以外の媒体に適用することも可能
であり、ライン状の読み取りを行うならば光テープ等の
媒体であっても本発明の有効性は損なわれることはない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す側面図、第２図は
第１図の斜視図、第３図は本発明の第２実施例を示す斜
視図、第４図は第３実施例を示す斜視図、第５図は従来
の光情報読み取り機構の構成を示す側面図、第６図〜第
８図は読み取りラインの照明部分の説明図であって、第
６図は結像レンズの開口角が主走査方向に広がる照明光
の開口角より小さいもの、第７図は結像レンズの開口角
が主走査方向に広がる照明光の開口角と同じもの、第８
図は第７図の状態をトーリックレンズで実現しようとし
たときの説明図である。第９図はカード記録部分の説明
図である。 ｌ・・・光源　　　　　　　２・・・照明レンズ系２ａ
・・・集光レンズ　　　２ｂ・・・副走査方向に高倍率
なシリンドリカルレンズ ２ｃ・・・主走査方向に高倍率なシリンドリカルレンズ
　　　　　　　　　３・・・光カード４・・・結像レン
ズ１　　　５・・・光センサ６・・・読み取りライン　
　７・・・コリメータレンズＬａ・・・照射光　　　　
　Ｌｂ・・・射出光２・・・読み取りラインの長さ　ｄ
・・・結像レンズロ径出　　願　　人　　コパル電子株
式会社凸版印刷　株式会社 代理人　弁理士　　小　　林　　　　栄第１図 ｂ ２・・・照明レンズ系 ２ａ・・・集光レンズ Ｌａ　゛＝照射光　　　　　　　　　　　第　５　図Ｌ
ｂ・・・射出光 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの照射光を照明レンズを介して光カード等
   の光記録媒体上の反射率または透過率の差によって作ら
   れるピットパターンに照射し、その正反射光または透過
   光を結像レンズを介してＣＣＤ等の光センサに入射せし
   め、前記媒体のピットパターンをライン状に読み取る構
   成の光情報読み取り機構において、 前記照明レンズは、集光レンズと副走査方向に比べて主
   走査方向に屈折力が大なるレンズと、主走査方向に比べ
   て副走査方向に屈折力が大なるレンズとで構成され、上
   記結像レンズの径ｄと前記光カードの読み取りラインの
   長さｌとの関係がｄ≦ｌであることを特徴とする光情報
   読み取り機構。 ２、光源より読み取りライン方向へ順次に集光用凸レン
   ズ、二個のシリンドリカルレンズを配設してなる照明系
   レンズを有する請求項１記載の光情報読み取り機構。 ３、光源より読み取りライン方向へ順次にコリメータレ
   ンズ、二個のシリンドリカルレンズを配設してなる照明
   系レンズを有する請求項１記載の光情報読み取り機構。 ４、光源より読み取りライン方向へ順次に二個のシリン
   ドリカルレンズと集光レンズを配設してなる照明系レン
   ズを有する請求項１記載の光情報読み取り機構。