JP4801876B2

JP4801876B2 - 光学式読取装置

Info

Publication number: JP4801876B2
Application number: JP2003311220A
Authority: JP
Inventors: 信幸山中
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP2005077982A

Description

本発明は、カード、小切手、通帳等の被写体に光を照射し画像を取り込む光学式読取装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、光学式読取装置の照明装置の改良に関する。

被写体に光を照射し、その反射光を受光素子に集光して画像を取り込む光学式読取装置が利用されている（例えば、特許文献１参照）。この種の光学式読取装置で利用される照明装置１００としては、例えば図８に示すように所定の間隔をおいて複数配置したＬＥＤ１０１と、これらＬＥＤ１０１を配置したＬＥＤ基板１０２と、このＬＥＤ基板１０２を固定するケース１０３と、ＬＥＤ１０１から照射した拡散する照射光を平行光に収束させるシリンドリカルレンズ１０４と、ＬＥＤ１０１の照度むらを抑制する拡散部材１０５とを備えている。複数のＬＥＤ１０１を直線状に配置することにより、この照明装置１００を線光源として利用することができる。

そして、ＬＥＤ１０１から拡散光が発せられてシリンドリカルレンズ１０４を透過して平行光に収束され被写体に照射される。被写体に照射された光線は媒体上面で反射する。この反射光は、例えばＣＣＤなどの受光素子に入射して電気信号に変換される。

特開平６−３１８７３４号公報

しかしながら、上述した照明装置１００では複数の点光源であるＬＥＤ１０１からの光線をシリンドリカルレンズ１０４および拡散部材１０５のみを通して被写体に照射しているので、線状光にむらを生じ易い。すなわち、ＬＥＤ１０１のある部分が明るくなると共にＬＥＤ１０１の間は暗くなってしまい、線状光の長手方向に明るい箇所と暗い箇所とが順に現れるようになることがある。照明装置１００に光線むらが生ずると、取り込んだ被写体の画像にもむらが現れてしまう。

そこで、本発明は、複数のＬＥＤを使用しながらも照度むらの発生を抑制できる光学式読取装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、照明装置からの照射光を被写体に照射し、該被写体からの反射光をレンズを介して受光素子に集光する光学式読取装置において、照明装置は、ＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板上にピッチＡで所定の間隔をおいて複数配置されたＬＥＤと、このＬＥＤからの拡散する出射光を平行光に収束させるシリンドリカルレンズと、前記平行光を拡散する拡散部材と、複数のＬＥＤとシリンドリカルレンズとの間で出射光を分光させるプリズムシートと、ＬＥＤ基板を固定するケースとを備え、前記複数のＬＥＤと前記被写体との間に前記複数のＬＥＤ側から前記プリズムシート、前記拡散部材の順に配置されると共に、前記プリズムシートには前記複数のＬＥＤの配列方向に直交する多数の溝が備えられ該溝は各頂点及び各谷底が角度９０°の波面を有し、且つプリズムシートはシリンドリカルレンズのＬＥＤ側部と被写体側部との間に挟まれ該シリンドリカルレンズに当接して位置決めされると共に該シリンドリカルレンズを介してケースに固定され、前記ピッチＡで複数配置されたＬＥＤの出射光が前記プリズムシートを通過し分光されることにより見かけ上のピッチＡ／２で２倍数のＬＥＤが配置されたように１つのＬＥＤの出射光が２つに分光される距離で前記プリズムシートと前記ＬＥＤとが配置されるようにしている。

したがって、ＬＥＤから発せられた拡散光はプリズムシートにより分光されるので、ＬＥＤのある部分とＬＥＤの間の部分とに光が均質に拡散される。この拡散された光線がシリンドリカルレンズに入射されるので、被写体を照明する光線の照度むらを抑制することができる。つまり、プリズムシート１０によって、図４に示すように見かけ上のＬＥＤ（図中、二点鎖線で示す）の数を実際のＬＥＤ（図中、実線で示す）の数の２倍にすることができるので、射出される線状光の明暗のピッチを実際のＬＥＤのピッチＡから半分のＡ／２にすることができる。これにより、線状光のむらの発生を抑制することができる。

また、請求項１記載の発明は、プリズムシートはシリンドリカルレンズに当接して位置決めされている。したがって、プリズムシートの位置決め作業を簡易化することができる。しかも、プリズムシートの位置決めの精度を高めて光線の照度むらを確実に抑制することができるようになる。

以上説明したように、請求項１記載の光学式読取装置によれば、ＬＥＤから発せられた拡散光はプリズムシートにより分光されるので、ＬＥＤのある部分とＬＥＤの間の部分とに光が均質に拡散される。この拡散された光線がシリンドリカルレンズに入射されるので、被写体を照明する光線の照度むらを抑制することができる。よって、取り込んだ被写体における画像のむらの発生を抑えて高画質での取り込みを実現することができる。また、プリズムシートによって、図４に示すように見かけ上のＬＥＤ（図中、二点鎖線で示す）の数を実際のＬＥＤ（図中、実線で示す）の数の２倍にすることができるので、射出される線状光の明暗のピッチを実際のＬＥＤ３のピッチＡから半分のＡ／２にすることができる。これにより、線状光のむらの発生を抑制することができる。

また、請求項１記載の光学式読取装置によれば、プリズムシートはシリンドリカルレンズに当接して位置決めされているので、プリズムシートの位置決め作業を簡易化することができる。しかも、プリズムシートの位置決めの精度を高めて光線の照度むらを確実に抑制することができるようになる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１から図６に、本発明の光学式読取装置１の実施形態の一例を示す。この光学式読取装置１は、図３に示すように照明装置１１からの照射光を被写体４に照射し、該被写体４からの反射光をレンズ５を介して受光素子６に集光するものである。そして、照明装置１１は、図１に示すように所定の間隔をおいて複数配置したＬＥＤ３と、このＬＥＤ３からの拡散する出射光を平行光に収束させるシリンドリカルレンズ８と、複数のＬＥＤ３の照度むらを抑制する拡散部材９と、複数のＬＥＤ３とシリンドリカルレンズ８との間で出射光を分光させるプリズムシート１０とを備えるようにしている。

また、照明装置１１は、複数のＬＥＤ３が配置されるＬＥＤ基板７と、このＬＥＤ基板７を固定するケース２とを備えている。光源としては高い輝度を得ることができる白色のＬＥＤ３を用いている。ただし、ＬＥＤ３は一般に高価であることから、コストを低減するためには必要十分な光量が得られる範囲内で極力少ない点数とされていることが好ましい。本実施形態では、複数たとえば８個のＬＥＤ３をＬＥＤ基板７上に一列に均等間隔で配置している。

プリズムシート１０は、図４および図５に示すようにＬＥＤ３の配列方向に直交する多数の溝を備えたフレネルレンズ形状としている。本実施形態では、プリズムシート１０の入射面１０ａを平面とすると共に、射出面１０ｂに溝を形成している。射出面１０ｂの各頂点１０ｃおよび谷底１０ｄは各々９０度を形成し、また各傾斜面１０ｅはＬＥＤ３の配列方向に対して４５度を形成している。

このプリズムシート１０によれば、図４に示すように見かけ上のＬＥＤ３（図中、二点鎖線で示す）の数を実際のＬＥＤ３（図中、実線で示す）の数の２倍にすることができるので、射出される線状光の明暗のピッチを実際のＬＥＤ３のピッチＡから半分のＡ／２にすることができる。これにより、線状光のむらの発生を抑制することができる。また、このプリズムシート１０ではＬＥＤ３の配列方向に直交する方向には形状が一定であるため分光や集光は行われない。

また、このプリズムシート１０はシリンドリカルレンズ８に当接して位置決めされている。ＬＥＤ３とプリズムシート１０との距離は、図４に示すように１つのＬＥＤ３の出射光が２つに分光される長さに設定している。シリンドリカルレンズ８は、ＬＥＤ側部２４と被写体側部２５との別部材を備えている。これらＬＥＤ側部２４と被写体側部２５とが合わさって断面略円形状のシリンドリカルレンズ８を形成している。

プリズムシート１０はシリンドリカルレンズ８の各部２４，２５の間に挟まれて設けられている。このため、ＬＥＤ３はＬＥＤ基板７を介してケース２に固定されると共にプリズムシート１０はシリンドリカルレンズ８を介してケース２に固定されるので、ＬＥＤ３とプリズムシート１０との位置決めを容易かつ正確に行うことができる。

さらに本実施形態の光学式読取装置１は、ＬＥＤ３からの照射光を透過させるガラス板１２と、被写体４の上面４ａで反射された反射光の向きをレンズ５のある方向へと変える反射鏡１３と、反射鏡１３で反射された反射光を集光するレンズ５と、レンズ５からの光線を電気信号に変換する受光素子６とを備えている。画像取込みが可能な被写体４は例えばカード、小切手、通帳等である。受光素子６としてはライン形受光素子を使用している。

ガラス板１２は、ＬＥＤ３と被写体４との間に位置するように、媒体通路に向かって突出形成されたケース２の外側の媒体ガイド部２ａに固定されている。反射鏡１３は、ケース２内にねじ１５で固定されたブラケット１６の上部１６ａに貼り付けられている。ブラケット１６の上部１６ａは、媒体上面４ａからの反射光をレンズ５に向けるべくレンズ５に向かって適切な角度で折り曲げられている。照明装置１１は、ホルダ１７によってケース２に固定されている。ホルダ１７は、光学式読取装置１のケース２の内側にねじ１４で固定されている。レンズ５の前段には反射光の光量を絞る絞り２３が設けられている。

この光学式読取装置１の制御装置は、受光素子６からの画像信号を制御するものであって、増幅器１８、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１９、シェーディング処理回路２０、中間調処理回路２１及び白基準メモリ２２から構成されている。シェーディング処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１９からの画像信号を白基準メモリ２２内の白基準レベルに基づいて判断し、白基準レベルを越えた白色よりも反射率が高い部分を白としてシェーディング補正を行う。中間調処理回路２１は擬似中間調処理（２値化処理）やモアレ除去を行う。白基準メモリ２２は、ＬＥＤ３によるシェーディングに応じた白基準レベルを格納している。

以上のように構成された本実施形態の光学式読取装置１の動作を以下に説明する。

被写体４が媒体通路を通過して媒体ガイド部２ａの近傍まで搬送されると、図示しないセンサがこの被写体４を検出する。この検出信号を受けるとＬＥＤ３が発光する。

ＬＥＤ３からの照射光は、図１に示すようにシリンドリカルレンズ８のＬＥＤ側部２４に入射され、図４に示すようにプリズムシート１０により分光される。分光された光線はシリンドリカルレンズ８の被写体側部２５に入射され平行光に収束される。この平行光は照明装置１１の下端に設けられた拡散部材９で拡散されて、照射むらの抑制された線状光として照明装置１１から出射される。

線状光はガラス板１２を通過して媒体上面４ａで反射する。この反射光は、反射鏡１３によって反射された後、レンズ５の光軸に沿って受光素子６に入射して電気信号に変換される。受光素子６で変換された画像信号は、増幅器１８により増幅されてＡ／Ｄ変換器１９によりＡ／Ｄ変換され、シェーディング処理回路２０においてシェーディング補正される。シェーディング処理回路２０からの画像信号は、中間調処理回路２１により擬似中間調処理（２値化処理）やモアレ除去をされる。これらの結果、媒体上面４ａに形成されたインク文字やバーコード等の画像が読み取られ、データとして取り込まれる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態ではＬＥＤ３として白色ＬＥＤを使用しているが、これには限られず他の色のＬＥＤであっても良い。

また、上述した実施形態では、シリンドリカルレンズ８を構成するＬＥＤ側部２４と被写体側部２５とを別体にしているが、これには限られずこれらを一体にしても良い。この場合、例えば図７に示すように１本のシリンドリカルレンズ８の中央部に溝２６を形成して、溝２６よりＬＥＤ３側をＬＥＤ側部２４、被写体４側を被写体側部２５とする。そして、溝２６にプリズムシート１０を挿入して設置する。この場合もプリズムシート１０の設置と位置決めを容易かつ正確に行うことができる。

さらに、上述した実施形態では、シリンドリカルレンズ８を断面略円形状に形成しているが、これには限られず断面略半円形状であっても良い。集光効果を得られるように調整した被写体側部２５あるいはＬＥＤ側部２４のいずれか一方のみを設けて、その平面にプリズムシート１０を設置するようにする。この場合もプリズムシート１０の設置と位置決めを容易かつ正確に行うことができる。

そして、上述した各実施形態では、プリズムシート１０はシリンドリカルレンズ８に当接して位置決めされているが、これには限られず例えばケース２に当接して位置決めされるようにしても良い。

また、上述した実施形態では、プリズムシート１０をフレネルレンズ形状にしているが、このように物理的に光の屈折を生じさせるレンズには限られず材料自身の性質に依拠してＬＥＤ３の見かけ上のピッチを小さくするものとしても良い。例えば屈折率の異なる２つの材質（例えばポリカーボネートとこれに配合したガラス成分など）から成る部材を利用することにより、内部での拡散性を高め明暗のピッチを狭めることができる。

本発明の光学式読取装置の照明装置を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図とシリンドリカルレンズの分解図である。本実施形態の光学式読取装置の平面図である。図２に示した光学式読取装置のIII-III線における断面図である。ＬＥＤとプリズムシートとを示す正面図である。プリズムシートの一部を示す斜視図である。制御装置の構成を示すブロック図である。シリンドリカルレンズの他の実施形態を示す側面図である。従来の光学式読取装置の照明装置を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。

符号の説明

１光学式読取装置
３ＬＥＤ
４照射光
５レンズ
６受光素子
８シリンドリカルレンズ
９拡散部材
１０プリズムシート
１１照明装置

Claims

照明装置からの照射光を被写体に照射し、該被写体からの反射光をレンズを介して受光素子に集光する光学式読取装置において、前記照明装置は、ＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板上にピッチＡで複数配置されたＬＥＤと、このＬＥＤからの拡散する出射光を平行光に収束させるシリンドリカルレンズと、前記平行光を拡散する拡散部材と、前記複数のＬＥＤと前記シリンドリカルレンズとの間で前記出射光を分光させるプリズムシートと、前記ＬＥＤ基板を固定するケースとを備え、前記複数のＬＥＤと前記被写体との間に前記複数のＬＥＤ側から前記プリズムシート、前記拡散部材の順に配置されると共に、前記プリズムシートには前記複数のＬＥＤの配列方向に直交する多数の溝が備えられ該溝は各頂点及び各谷底が角度９０°の波面を有し、且つ前記プリズムシートは前記シリンドリカルレンズのＬＥＤ側部と被写体側部との間に挟まれ該シリンドリカルレンズに当接して位置決めされると共に該シリンドリカルレンズを介して前記ケースに固定され、前記ピッチＡで複数配置されたＬＥＤの出射光が前記プリズムシートを通過し分光されることにより見かけ上のピッチＡ／２で２倍数のＬＥＤが配置されたように１つのＬＥＤの出射光が２つに分光される距離で前記プリズムシートと前記ＬＥＤとが配置されることを特徴とする光学式読取装置。