JPH083907B2 - 光情報読み取り機構 - Google Patents

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、光カード等の光記
録媒体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、従来の光カード等の光記録媒体の光情報読
み取り機構の構成原理図であり、同図において１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
は光記録媒体である光カード、４は結像レンズ、５はCC
D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。光記録
媒体である光カード３上の記録ピットは例えば数個ない
し数百個を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。光記録媒体である光
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記録媒体である光カード３の面上
を２次元的に走査することにより、前記光カード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） 近年光カード等の光記録媒体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。光記録
媒体の光カードの読み取りが第９図に示すごとく光記録
媒体の光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ｌ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ｌ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。

一例として、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
一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。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ｌ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１よりの照射光Laを照明レンズ系２を介
して光カード等の光記録媒体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と前記光記録媒
体である光カード３等の読み取りラインの長さｌとの関
係がｄｌ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ｌ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ｌ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LED、７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は光カード等の光記録媒体、４は結像
レンズ、５はCCD、６は読み取りラインである。読み取
りライン６の長さｌ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。LED1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。

LED1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。一方副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
強度を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、光カード等の光記録媒体の情報読み取
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光記録媒体に適用するこ
とも可能であり、ライン状の読み取りを行うならば光テ
ープ等の光記録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図は光記録媒体である光カ
ードの記録部分の説明図である。 １……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、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 ｌ……読み取りラインの長さ、ｄ……結像レンズ口径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、前記光記録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と前記光カード等の光記録媒体の読み取り
   ラインの長さｌとの関係がｄｌであることを特徴とす
   る光情報読み取り機構。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。