JPH06268820A - イメージスキャナの照明構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】イメージスキャナにおいて従来よりも光源数を
半減できる新規な照明構造を実現する。 【構成】複数の光源１００と照明される媒体の配備位置
との間に分光板２００を有し、分光板２００は、光源１
００の配列ピッチに比して細かい鋸歯状の断面形状を有
し、各光源からの光を光源配列方向へ所定の分離角：α
で分離するように構成され、分光板２００を通過した光
の、光源１００の配列方向に於ける強度分布の周期：ξ
が、実質的に光源配列ピッチ：ｄの１／２となる位置：
Ｒに媒体の配備位置を定めたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はイメージスキャナの照
明構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】カードやコイン等の媒体を、複数の光源
からの光で照明し、被照射部の媒体像をイメージセンサ
上に結像させて媒体上の情報を読取るイメージスキャナ
が知られている。

【０００３】媒体上の情報を的確に読取るには、媒体表
面が可及的に均一に照明される必要がある。このような
均一照明を実現するため、従来は同一ランクのＬＥＤ等
の光源を密に配列して照明を行っている。このため、光
源部を構成する光源の数が多くなり、イメージスキャナ
のコスト低減に対する大きな障害となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、イメージスキャナに
おいて従来よりも光源数を半減できる新規な照明構造の
提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は「略等間隔に
配備された複数の光源からの光で媒体表面を照射し、被
照射部の媒体像をイメージセンサに結像させて媒体上の
情報を読取るイメージスキャナ」において、媒体表面を
照明する照明構造であって、略等間隔に配備された複数
の光源と照明される媒体の配備位置との間に「分光板」
を有する。

【０００６】「分光板」は、光源の配列ピッチに比して
細かい鋸歯状の断面形状を有し、各光源からの光を光源
配列方向へ所定の「分離角」で分離するように構成され
る。そして、照明される媒体の配備位置は、「分光板を
通過した光の、光源配列方向に於ける強度分布の周期
が、実質的に光源配列ピッチの１／２となる位置」に定
められる。

【０００７】複数個の光源の個々としては後述する実施
例におけるように「ＬＥＤ」が好適であるが、これに限
らず、半導体レーザー等の他の光源を用いることも出来
る。場合によっては、離れた位置に配置された光源から
の光を複数の光ファイバーで導き、各光ファイバー端部
を略等間隔に配したものを用いることもできる。この場
合には、等間隔に配備された各光ファイバー端部が光源
を構成する。

【０００８】また、等間隔に配列された複数の光源によ
る「光源列」は単数列でも良いが、光源列を２列、媒体
の配備位置における照明位置に関して対称的に設けても
よく（請求項２）、この場合、２列の光源列の光源の配
置を互いに１／２ピッチずらし、個々の光源の配列が
「千鳥状」となるようにしてもよい（請求項３）。

【０００９】

【作用】図２に於いて、符号１００は光源を示し、符号
２００は分光板を示している。光源１００は、図示のよ
うに発散性の光束を放射するが、その強度は図の上方へ
向かう部分が最も強い。

【００１０】分光板２００は透明な材質で形成され、そ
の片面に「稜角：βのプリズムを密に並べた」様な「畝
状」の凹凸（凹凸の形状は、図面に直交する方向へ一様
である）を形成されている。換言すれば、分光板２００
は「鋸歯状」の断面形状を有する。

【００１１】光源１００から分光板２００に入射した光
束は、上記畝状の凹凸の各面で屈折され、分光板２００
の他方の面（上方の面）から射出する際に再度屈折され
る。このため、分光板２００から射出する光は、図２の
「斜め左右方向」へ向かう光の成分が多くなる。

【００１２】分光板２００から射出する光で、図示の位
置に配備された面Ａを照射してみると、面Ａ上の照度分
布は、図中に示すように光源１００の発光部から図の直
上へ向かう線（光源１００の光軸Ｌという）に関して対
称的になり、この照度分布の極大は、光源１００の光軸
Ｌと分光板２００の射出面との交点から、光源１００の
光軸に対称的に互いに角：αをもって広がる２直線Ｌ
１，Ｌ２と面Ａとの交点の位置に現れる。

【００１３】照射面が面Ａから遠のいて面Ｂになると、
上記２直線Ｌ１，Ｌ２と面Ｂとの交点位置に現れる照度
分布（破線で示す）の極大位置は、面Ａにおける極大位
置よりも間隔が広がったものとなる。光源１００の光軸
に関して対称的に現れる照度分布の極大を与える上記２
直線Ｌ１，Ｌ２のなす角：αを「分離角」と呼ぶ。

【００１４】分離角：αの大きさは、分離板２００の
「鋸歯状断面」をなす部分の前記「稜角：β」および分
離板２００の材質の「屈折率」で定まるものであり、分
離板２００の材質をポリカーボネートとし、稜角：βを
９０度とすると分離角：αは略６０度となる。

【００１５】分光板２００に形成された鋸歯状断面を有
する凹凸のピッチは、原理的には任意であるが、上記凹
凸のピッチがある程度大きくなると、図２の状態から分
光板２００を図の左右方向へずらした場合に、光軸Ｌの
両側に分離した光強度の極大の方向が光軸Ｌに対して非
対称となる。しかるに、上記凹凸のピッチを小さくする
と、分離した光強度の極大は常に光源の光軸Ｌに対して
対称的となる。この発明において、分光板が「光源の配
列ピッチに比して細かい鋸歯状の断面形状を有する」と
は、光源との位置関係に依らず、任意の光源から放射さ
れて分光板を通過した光束が、上記光源の光軸に対して
対称的に分離するように凹凸のピッチが定められている
ことを意味する。

【００１６】図１は、分光板２００における鋸歯状断面
をなす凹凸の形成方向（図の左右方向）へ、同じ種類の
光源１００を間隔：ｄで配列した状態を示している。カ
ードやコイン等の媒体を読取のために「配備する位置」
と分光板２００との距離を図示の如くＲとすると、距離
Ｒを、 Ｒ・ｔａｎ（α／２）＝３ｄ／４ が満足されるように設定すれば、この位置における光強
度の分布は、光源１００の配列方向へ、図示のように滑
らかな凹凸を描いて変化し、その極大の周期：ξは上記
配列方向に、光源配列ピッチ：ｄの１／２となる。請求
項３のように、２列の光源列を用い、各光源列における
光源の配置を、互いに１／２ピッチずらして、所謂「千
鳥状」の光源配列とすると媒体の配備位置における光強
度分布の極大の周期はｄ／４になる。

【００１７】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。図３
（ａ）に示す装置は請求項２記載の発明を、「媒体」で
あるカード１３上のバーコード等の情報を読み取るため
の「イメージスキャナ」に適用した実施例である。ガイ
ド板１，２は所定の間隙を隔してカード通路３を形成す
る。ガイド板２にはイメージスキャナ４が一体化され、
その照明読取り用のスリット６が、図面に直交する方向
を長手方向としてカード通路３に向けて開口している。
カード１３は上記カード通路３を図面に直交する方向へ
搬送されつつ、スリット６部分で情報を読取られる。

【００１８】イメージスキャナ４の上部は、照明用光源
と分光板１１とを搭載したケーシング５ａにより構成さ
れ、下部は、レンズ８とＣＣＤラインセンサ等のイメー
ジセンサ９を搭載し、上記ケーシング５ａと係合一体化
されたケーシング５ｂにより構成される。

【００１９】照明用光源は、光源である同ランクのＬＥ
Ｄ７を図面に直交する方向へ複数個配列して成る「光源
列」を２列に配列して構成されている。各光源列に於け
るＬＥＤ７の配列は略等間隔で、配列ピッチ：ｄは４．
６ｍｍである。照明用光源のすぐ上に配備された分光板
１１は、ポリカーボネートにより「シート状」に形成さ
れ、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）のスリット６
に対応してスリット１１Ｃを形成されている。

【００２０】図３（ｂ）に示すように、分光板１１のカ
ード通路側の面１１ｂは平滑面であるが、照明用光源の
各ＬＥＤ７に面する側の面１１ａには、前述の畝状の凹
凸が形成されている。この凹凸の配列方向（鋸歯状断面
を形成する方向）は、ＬＥＤ７の配列方向、即ち光源列
７Ａの方向である。また前記「稜角：β」は９０度であ
り、「分離角：α」は略６０度である。畝状の凹凸の配
列ピッチは、光源列におけるＬＥＤ７の配列ピッチの２
０％以下が好ましく、この例では０．５ｍｍに設定され
ている。

【００２１】図３（ｂ）には図示されていないが、ＬＥ
Ｄ７による他の１列の光源列が、スリット１１Ｃに関し
て光源列７Ａと対称に配備されていることは言うまでも
ない（図３（ａ）参照）。

【００２２】レンズ８の光軸ＡＸは、物体側に於いては
スリット６，１１ｃの長手方向及び幅方向の中央部に位
置し、像側においてはイメージセンサ９の受光域の中央
部に位置する。従って上記スリット６の位置にあるカー
ド１３を照明すれば、被照明部の像がイメージセンサ９
の受光域に結像するので、この状態でイメージセンサ９
を駆動すれば被照明部の情報を読取って信号化すること
ができる。

【００２３】分光板１１の平滑面１１ｂからスリット６
上のカード通路３までの距離：Ｒは６ｍｍである。ＬＥ
Ｄ７を全部均一光強度で発光させたとき、スリット６部
分における光強度の分布は、スリット６の長手方向に滑
らかな凹凸をもった分布となり、上記長手方向に於ける
極大は２．３ｍｍの周期で現れた。

【００２４】このことから、この実施例においては、Ｌ
ＥＤを４．６ｍｍピッチで配列してなる光源列２列を用
いているにもかかわらず、被照明部の照明は恰もＬＥＤ
のピッチを上記ピッチの１／２にしてＬＥＤの配列を密
にしたかのように行われ、極めて良好な均一照明が実現
された。

【００２５】変形例として、各光源列におけるＬＥＤ７
の配列を半ピッチ分ずらすと、さらに均一な照明が可能
である。

【００２６】なお、各光源列の両端部に「ミラー」を配
備し、「端部のＬＥＤから放射され分光板１１によりス
リット６の長手方向外側へ向けて分光される」光束を上
記ミラーで反射してスリット内部の照明に寄与させるよ
うにしても良い。また分光板は、畝状の凹凸の形成され
ている側の面を被照明部側にしても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によればイメー
ジスキャナにおける新規な照明構造を提供できる。この
発明の照明構造は上記の如く構成されているから、光源
の配列ピッチを「実際のピッチの２倍にした」かのように
媒体の照明を行うことができ、少ない光源数で高度に均
一な照明が可能であり、イメージスキャナのコンパクト
化および低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の特徴部分を説明するための図であ
る。

【図２】分光板の作用を説明するための図である。

【図３】１実施例を説明するための図である。

【符号の説明】

１００ 光源 ２００ 分光板 Ｌ 基準線 α 分離角 β 稜角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略等間隔に配備された複数の光源からの光
   で媒体表面を照射し、被照射部の媒体像をイメージセン
   サに結像させて媒体上の情報を読取るイメージスキャナ
   において、 上記複数の光源と照明される媒体の配備位置との間に分
   光板を有し、 上記分光板は、上記光源の配列ピッチに比して細かい鋸
   歯状の断面形状を有し、各光源からの光を光源配列方向
   へ所定の分離角で分離するように構成され、 上記分光板を通過した光の光源配列方向に於ける強度分
   布の周期が、実質的に光源の配列ピッチの１／２となる
   位置に、媒体の配備位置を定めたことを特徴とする照明
   構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の照明構造において、 等間隔に配列された複数の光源による光源列が２列、媒
   体の配備位置における照明位置に関して対称的に設けら
   れたことを特徴とするイメージスキャナの照明構造。
3. 【請求項３】請求項２記載の照明構造において２列の光
   源列の光源の配置が、互いに１／２ピッチずれているこ
   とを特徴とするイメージスキャナの照明構造。