JPH0589276A

JPH0589276A - 凹凸パターン読取装置

Info

Publication number: JPH0589276A
Application number: JP3252360A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Komatsu; 保雄小松; Kazuhisa Ishikawa; 和寿石川; Katsushige Yanagisawa; 克重柳沢
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: JP2711191B2

Abstract

(57)【要約】【目的】構造簡素な凹凸パターン読取装置を実現する。【構成】基準面部材２により形成された基準面に当接も
しくは極く近接して、基準面に沿った所定の方向へ送ら
れる読取対象物０の表面０１に形成されている凹凸パタ
ーンを読み取る装置であって、円環状の光源装置４から
の光を、反射面部材４の反射面により反射して、凹凸パ
ターンを斜めに照明し、凹凸パターンの像を結像レンズ
系３により、１次元もしくは２次元の撮像素子１の受光
面上に結像させて読取を行なう。光源装置４の中心軸は
結像レンズ系４の光軸Ａｘと略合致する。反射面部材５
は基準面に近接して設けられ、結像レンズ系光軸Ａｘに
軸対称で結像レンズ３に向かって開く形状の反射面をリ
ング状に有しする。光源装置の内側に、結像レンズ系光
軸を中心軸に略合致させて設けられた遮光部材６は、光
源装置４からの直接光が基準面に照射されるのを防止す
るとともに、撮像素子１への迷光を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、凹凸パターン読取装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近来一般に普及した各種のカードは一般
にプラスチックで形成され、カードの持ち主の名前や番
号等がエンボスによりカード表面の凹凸として記録され
る。この例のように、物品の表面に凹凸で形成された
「凹凸パターン」を自動的に読み取って、凹凸パターン
の照合等を行なうことが意図されている。

【０００３】凹凸パターンの自動読取は、一般に、凹凸
パターンの像をＣＣＤ等の撮像素子の受光面上に結像さ
せて行なうが、凹凸パターンを際立たせるために、凹凸
パターンに対する照明は、凹凸パターンの形成された面
に体して斜めに光を当てる、所謂「暗視野照明」が行な
われる。

【０００４】凹凸パターンを読み取る装置としては、従
来、光ファイバー束を用いて上記暗視野照明を行なうも
のが知られている（特開昭５９−１９７９８６号公
報）。この装置は、光ファイバー束により暗視野照明を
行なうが、これを実現するための光ファイバー束の作製
は必ずしも容易でない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、カード表
面等に形成された凹凸パターンを確実かつ良好に読み取
りできる、新規な凹凸パターン読取装置の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の凹凸パターン
読取装置は「基準面に当接もしくは極く近接して、基準
面に沿った所定の方向へ送られる読取対象物の表面に形
成されている凹凸パターンを読み取る」装置であって、
撮像素子と基準面部材と結像レンズ系と光源装置と反射
面部材と遮光部材とケーシングと組付け手段とを有す
る。

【０００７】「撮像素子」は、１次元もしくは２次元の
ものを用いることができる。従って撮像素子は具体的に
はラインセンサーもしくはエリアセンサーである。

【０００８】「基準面部材」は、読取対象物に対する基
準面を形成するためのものであり、透明である。読取対
象物は、読取りの際、この基準面部材により形成される
基準面に当接もしくは極く近接して、基準面に沿った所
定の方向へ送られる。

【０００９】「結像レンズ系」は、基準面と撮像素子受
光面とを結像関係とし、基準面に当接もしくは極く近接
した凹凸パターンの像を撮像素子受光面上に結像する。

【００１０】「光源装置」は、円環状の構造を持ち、円
環の中心軸を結像レンズ系の光軸に実質的に合致させて
配備される。

【００１１】「反射面部材」は、基準面に近接して設け
られ、「結像レンズ系光軸に軸対称で結像レンズ系に向
かって開く形状の反射面」をリング状に有し、光源装置
からの光を反射して読取対象物を斜めに照射する。

【００１２】「遮光部材」は、円筒状であって、光源装
置の内側に、結像レンズ系光軸を中心軸に略合致させて
設けられ、光源装置からの直接光が基準面に照射される
のを防止するとともに、撮像素子への迷光を遮断する。

【００１３】「ケーシング」は、上記撮像素子・基準面
部材・結像レンズ系・光源装置・反射面部材・遮光部材
を内蔵して一体化する。

【００１４】「組付け手段」は、撮像素子・基準面部材
・結像レンズ系・光源装置・反射面部材・遮光部材をケ
ーシングに組付ける。

【００１５】以上が請求項１の装置の構成であり、この
発明の基本的な構成である。

【００１６】光源装置と反射面部材の位置関係および、
反射面部材の反射面形状は、読取対象物に照射される照
明光の傾き角が０〜２０度となるように、定めるのが好
ましい（請求項２）。

【００１７】円環状の光源装置は「リング状ランプ」で
もよいし（請求項３）、あるいは「基板上にＬＤもしく
はＬＥＤを円環状に配列したもの」でも良く（請求項
４）、リング状ランプとしては、例えばリング状の蛍光
灯やリング状のキセノンランプ等を用いることができ
る。リング状ランプを用いる場合には、ランプから全方
向へ放射される光束を有効に暗視野照明に寄与させるた
めに、リング状の反射傘を用いても良い。

【００１８】また、ＬＥＤやＬＤを基板上に円環状に配
列した光源装置の場合、光源装置と反射面部材との間に
リング状の光学系を設け、この光学系が、「光源装置に
おける各ＬＤもしくは各ＬＥＤの光を、ＬＤもしくはＬ
ＥＤの配列方向に均一化する光学特性を持つ」ようにす
ることができる（請求項５）。

【００１９】また請求項３または４の装置においては、
光源装置と反射面部材との間にリング状の光学系を設
け、この光学系が、「結像レンズ系光軸を含む平面内
で、光源装置からの光束の発散性を抑制する」光学特性
を持つようにすることができる（請求項６）。

【００２０】上記反射面部材は、これを、「傾斜した周
縁端面部に反射膜を形成された板状透明体」として構成
し、反射面部材の一方の面を基準面として形成し、反射
面部材が基準面部材を兼ねるようにしても良い（請求項
７）。さらに、反射面部材の反射面に、「多数の溝を、
結像レンズ系光軸に軸対称に形成」しても良い（請求項
８）。

【００２１】

【作用】光源装置を点灯させると光は反射面部材により
反射され、基準面に対して傾いた光となって基準面に当
接もしくは極く近接した読取対象物を斜めに照明する。
このとき、光源装置からの直接光は遮光部材により読取
対象物に対して遮断される。凹凸パターンは、照明光に
対して斜めに照明されるので、凹凸のエッジの部分が明
るく照明されて凹凸パターンを際立たせられる。

【００２２】照明された凹凸パターンの像は、撮像素子
受光面上に結像レンズ系により結像され、撮像素子によ
り読み取られて信号化されるが、このとき読み取りに影
響するような迷光は、遮光部材により撮像素子に対して
遮断される。

【００２３】凹凸パターンを照明する光の傾き角（基準
面に対してなす角）が大きく、照明光が基準面に対して
直交に近い状態になるほど、暗視野照明は悪化する。暗
視野照明で、凹凸パターンを良好に際立たせるために
は、上記「傾き角」は０ないし２０度の範囲が良い。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して、具体的な実施例を説
明する。

【００２５】図１は、この発明の１実施例を示してい
る。この実施例は、前述したカード表面の凹凸パターン
を自動読取りするための装置である。図１（ａ）は、説
明図的断面図、図１（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ断面
図である。

【００２６】図において符号７をもって示すケーシング
は、この実施例において直方体の箱状であって、長手方
向の一方が開放されており、この開放された端部が基準
面部材２により閉ざされている。基準面部材２は透明な
板であり、この実施例ではガラス板である。基準面部材
２の外表面は基準面をなし、読み取るべき凹凸パターン
を形成されたカード０（読取対象物）は、凹凸パターン
を形成された側の面０１を基準面に当接もしくは極く近
接させて、矢印方向へ送られる。

【００２７】ケーシング７の最奥部には、２次元の撮像
素子１が支持体８２によりケーシング７に組付けられて
いる。また、撮像素子１と基準面部材２との間には、結
像レンズ系３が支持部材８１によりケーシング７に組付
けられている。結像レンズ系３は鏡筒に組み込まれ、上
記鏡筒が支持部材８１の嵌合孔に摺動可能に嵌め込まれ
ている。結像レンズ系３は、支持部材８１に対し光軸Ａ
ｘ方向へ摺動により位置を調整され、基準面と撮像素子
１の受光面を結像関係とする状態において、適宜の方法
で支持部材８１に固定される。

【００２８】基板４０上に多数のＬＥＤ４１を円環状に
配列して成る光源装置１は、ＬＥＤの円環配列における
中心軸が、結像レンズ系３の光軸Ａｘと実質的に合致す
るようにして、ケーシング７に組込まれている。さら
に、支持部材８１には中空円筒状の遮光部材６が嵌め込
み固定されている。上記説明から明らかなように、支持
部材８１と支持体８２とは、共に組み付け手段である。

【００２９】ケーシング７の内壁と基準面部材２の内表
面とで構成される隅の部分には、反射面部材５が組付け
られている。反射面部材５は、上記光軸Ａｘに関して軸
対称で、結像レンズ系３に向かって開くリング状の反射
面を有している。この例において、反射面の形状は光軸
Ａｘを軸とする円錐面である。

【００３０】光源装置４の基板４０や反射面部材５は、
それ自体が組み付け手段を構成し、基板４０や反射面部
材５は、それ自体の外周面部分でケーシング７に固定さ
れている。

【００３１】図２の（ａ）は、結像レンズ系の側から基
準面側を見た状態を示している。鎖線は、光源装置のＬ
ＥＤの発光部を連ねてできる円環である。図２（ｂ）
は、結像レンズ系光軸を含む平面で装置を仮想的に切断
した状態における基準面部材近傍の状態を示している。

【００３２】反射面部材５のリング状の反射面の傾き角
θは５１度に設定されている。光源装置の発光部Ｄ点か
ら放射される光の発散角は２αで、αは６度である。発
光部Ｄからの光束は発散しつつ、反射面部材５の反射面
に入射し反射されると、基準面部材２に入射し、これを
透過して、図示されない読取対象物の凹凸パターンの形
成された面を斜めに照明する。Ａ点，Ｂ点，Ｃ点におけ
る照明光の傾き角は、それぞれθ_A＝１０度，θ_B＝１２
度，θ_C＝１８度であり、良好な暗視野照明が実現され
る。また、光源装置からの光のうち、読取対象物の暗視
野照明に直接寄与しない光は遮光部材６により遮断さ
れ、読取りにおける迷光として作用することがない。

【００３３】図１に戻ると、読取時には光源装置４を点
灯させて、カード０を矢印方向へ送り、凹凸パターンの
像を撮像素子１の受光面上に結像させ、適当なタイミン
グで受光面上の像を取り込んで信号化すれば良い。この
例では、撮像素子としてエリアセンサーを用いている
が、ラインセンサーを用いる場合には、ラインの長さ方
向を図１で図面に直交する方向（基準面に平行で、カー
ドの送り方向に直交する方向）に向け、カードを送りつ
つ連続して読み込みを行なえば良い。上記実施例装置に
より、凹凸パターンの極めて良好な読取を実現できた。

【００３４】以下、変形実施例を説明する。図１に示し
た実施例の場合、光源装置を構成するＬＥＤの間隔が大
きかったり、あるいは、光源装置が反射面部材に近接し
て配設されたような場合、個々のＬＥＤの照明光が基準
面上で互いに分離して、ＬＥＤの配列に対応して、照明
光強度の「むら」が生じることが考えられる。

【００３５】このような問題を解決する簡単な方法とし
ては、摺りガラスや乳白樹脂板等の拡散手段を光源装置
と反射面部材との間に設ける方法が考えられるが、この
方法では照明光量が減少してしまう。、このような照明
光量の減少なしで照明光強度の「むら」を解決するに
は、図３（ａ）に示すような、リング状の光学系９０
を、光源装置と反射面部材の間に設ければ良い。光学系
９０は「シリンダーレンズをその母線方向（パワーを持
たない方向）を半径方向にして円環状に配列したもの」
である。光学系９０を図３（ｂ）に示すように、光学系
９０の対称軸を光源装置の中心軸と略合致させて設ける
ことにより、個々のＬＥＤ４１の発光光束をＬＥＤの配
列方向（円環状配列における、円環の円周方向）に広げ
ることにより、光束同士を重なり合わせて均一な照明を
実現できる。

【００３６】上記シリンダーレンズに代えて、リング状
の光学系の円環上の断面形状を図３（ｃ）に示すような
台形形状としても良い。この場合、リング状の光学系は
台形プリズムをリング状に配列したものになる。

【００３７】リング状の光学系として、図３（ｄ）に示
すような断面形状をもった光学系９１を用いることもで
きる。この光学系９１を、その中心軸を光源装置の中心
軸と合致させて、光源装置と反射面部材との間に配備す
ると、結像レンズ系光軸を含む面内において、光源から
の光束の発散性を抑制することができる。従って、例え
ば、光源装置としてリング状の蛍光灯を用いたような場
合に、光源装置から反射面部材に入射する光束を有効に
増加させることが可能になる。

【００３８】上記実施例では、ケーシングとして、直方
体の箱状のものを示したが、ケーシングは勿論、円筒状
の物でも良い。このような円筒状のケーシングを用いる
場合、基準面部材として、図４に示すような厚い円形の
ガラス板２０周縁端面部に図４に示すようなテーパーを
付け、このテーパー部分に反射膜２２を形成し、これを
基準面部材を兼ねた反射面部材２１として用いることも
できる。勿論、ケーシングが直方体の箱状の場合にも、
このような基準面部材を兼ねた反射面部材を適宜変形し
て実施できることは言うまでもない。

【００３９】また、上記照明光強度の「むら」を解決す
る方法の別例として、図５（（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図）に示すように、反射面部材５０
の反射面に多数の溝５１を、結像レンズ系光軸に軸対称
に傘歯歯車状に形成してもよい。光源装置側からの光は
反射面により反射されるとき、溝５１の縁の部分で入・
反射面に直交する方向へ散乱されるので、上記「むら」
の軽減に有効である。勿論、図５に示す反射部材５１は
図３に示す各種光学系と組み合わせることができるのは
言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
凹凸パターン読取装置を提供できる。この装置は上記の
如き構成であるから、構成が簡素で容易に実施出来、凹
凸パターンを確実・良好に読み取ることができる。

【００４１】なお、上には読取対象物として凹凸パター
ンを有するカードの例を挙げたが、この発明の装置はカ
ードに限らず、硬貨等、表面に凹凸パターンを有するも
のであれば読取対象物として、凹凸パターン読取を実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。

【図２】図１の実施例による暗視野照明を説明する図で
ある。

【図３】別実施例の特徴部分を説明するための図であ
る。

【図４】他の実施例の特徴部分を説明するための図であ
る。

【図５】さらに他の実施例の特徴部分を説明するための
図である。

【符号の説明】

１撮像素子２基準面部材３結像レンズ系４光源装置５反射面部材６遮光部材７ケーシング８１組み付け手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準面に当接もしくは極く近接して、上記
基準面に沿った所定の方向へ送られる読取対象物の表面
に形成されている凹凸パターンを読み取る装置であっ
て、１次元もしくは２次元の撮像素子と、基準面を形成する透明な基準面部材と、上記基準面と上記撮像素子受光面とを結像関係とし、上
記凹凸パターンの像を上記撮像素子受光面上に結像する
結像レンズ系と、この結像レンズ系の光軸を中心軸とする円環状の光源装
置と、上記基準面に近接して設けられ、上記結像レンズ系光軸
に軸対称で上記結像レンズ系に向かって開く形状の反射
面をリング状に有し、上記光源装置からの光を反射し
て、読取対象物を斜めに照射する照明光とする反射面部
材と、上記光源装置の内側に、結像レンズ系光軸を中心軸に略
合致させて設けられ、上記光源装置からの直接光が基準
面に照射されるのを防止するとともに、撮像素子への迷
光を遮断する、円筒状の遮光部材と、ケーシングおよび、上記撮像素子・基準面部材・結像レ
ンズ系・光源装置・反射面部材・遮光部材を上記ケーシ
ングに組付ける組付け手段とを有することを特徴とす
る、凹凸パターン読取装置。
【請求項２】請求項１において、読取対象物に照射される照明光の傾き角が０〜２０度と
なるように、光源装置と反射面部材の位置関係および、
反射面部材の反射面形状を定めたことを特徴とする、凹
凸パターン読取装置。
【請求項３】請求項１において、光源装置がリング状ランプであることを特徴とする、凹
凸パターン読取装置。
【請求項４】請求項１において、光源装置が、基板上にＬＤもしくはＬＥＤを円環状に配
列したものであることを特徴とする、凹凸パターン読取
装置。
【請求項５】請求項４において、光源装置と反射面部材との間にリング状の光学系を有
し、この光学系が、上記光源装置を構成する各ＬＤもし
くは各ＬＥＤの光を、ＬＤもしくはＬＥＤの配列方向に
均一化する光学特性を持つことを特徴とする、凹凸パタ
ーン読取装置。
【請求項６】請求項３または４において、光源装置と反射面部材との間にリング状の光学系を有
し、この光学系が、結像レンズ系光軸を含む平面内で、
光源装置からの光束の発散性を抑制する光学特性を持つ
ことを特徴とする、凹凸パターン読取装置。
【請求項７】請求項１または２または３または４または
５または６において、反射面部材が、傾斜した周縁端面部に反射膜を形成され
た板状透明体であって、反射面部材の一方の面が基準面
として形成され、基準面部材を兼ねていることを特徴と
する、凹凸パターン読取装置。
【請求項８】請求項１または２または３または４または
５または６または７において、反射面部材の反射面に、多数の溝が、結像レンズ系光軸
に軸対称に形成されていることを特徴とする、凹凸パタ
ーン読取装置。