(57)【要約】【課題】光学コードから収集される光を最大化して、周辺光を排除するのに特に効率的でありながら、同時に小型サイズを維持して走査平面に対してほぼ平行な平面に光検出素子を配置できる、光学式コードリーダの光受信装置を提供する。【解決手段】光入射面３２と、光検出素子３０と結合する光出射面３３であって、入射面３２に対して垂直である光主射面３３と、入射面３２および出射面３４に対して傾斜している傾斜面３４とを有する、透明材料の中実体を備え、所望される視野内で入射面３２から入る光が全内反射によって出射面３３に集光されるように、光受信装置３１の各面３２〜３８，４０〜４２，４０’，４１’，４２’が相互に配置されている。【選択図】図６
2009507283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面（３２，５２）と、
光検出素子（３０）と結合する光出射面（３３，５３）であって、前記入射面（３２，５２）に対して垂直である光出射面（３３，５３）と、
前記入射面（３２，５２）および前記出射面（３３，５３）に対して傾斜している傾斜面（３４，５４）とを有する、透明材料の中実体を備えた、光学式コードリーダ（１）の光受信装置（３１，５１）であって、
所望される視野（α||，α⊥）範囲内で前記入射面（３２，５２）から入る光が、全内反射によって前記出射面（３３，５３）に集光されるように、光受信装置（３１，５１）の前記各面（３２〜３８，４０〜４２，４０’，４１’，４２’；５２〜５４，５６〜６０，６０’）が相互に配置されている、光受信装置（３１，５１）。
【請求項２】
請求項１において、走査線方向の受光角（θ||）が、走査線に対して垂直方向の受光角（θ⊥）よりも極めて大きい光受信装置（３１，５１）。
【請求項３】
請求項１または２において、前記入射面（３２，５２）は矩形または正方形である光受信装置（３１，５１）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、集束レンズが前記入射面（３２，５２）に一体に設けられている光受信装置（３１，５１）。
【請求項５】
請求項４において、前記集束レンズは、円柱レンズ、フレネルレンズまたは円環レンズである光受信装置（３１，５１）。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記透明材料はポリカーボネートまたはアクリル材料である光受信装置（３１，５１）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、前記光受信装置（３１，５１）の位置合わせ用および組立て用の素子（４３）が前記中実体に一体に設けられている光受信装置（３１，５１）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項において、前記入射面（５２）および前記出射面（５３）に対して垂直な２つの側面（６０，６０’）を備え、前記側面（６０，６０’）の出射面（５３）に対して平行な平面断面は放物線の一部である光受信装置（５１）。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項において、前記入射面（３２）および前記出射面（３３）に対して垂直な２つの側面にそれぞれ近接するように配置された複数の平坦面（４０，４１，４２；４０’，４１’，４２’）を両側に備え、前記近似する側面の出射面（３３）に対して平行な平面断面は放物線の一部である光受信装置（３１）。
【請求項１０】
請求項９において、前記中実体は、前記入射面（３２）に隣接し、前記入射面（３２）の法線（Ｙ）に対して４゜よりも大きい角度で傾斜する第１の一対の面（４０，４０’）と、前記第１の一対の面（４０，４０’）に隣接し、前記法線（Ｙ）に対して９゜よりも大きい角度で傾斜する第２の一対の面（４１，４１’）と、前記第２の一対の面（４１，４１’）に隣接し、前記法線（Ｙ）に対して１５゜よりも大きい角度で傾斜する第３の一対の面（４２，４２’）とを備えた光受信装置（３１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項において、前記中実体は、さらに、前記入射面（３２，５２）と前記傾斜面（３４，５４）との間に配置され、前記出射面（３３，５３）とは反対側に位置する面（３６，５６）を備えたる光受信装置（３１，５１）。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項において、前記放物線の一部のそれぞれの放物線の軸（Ａ，Ａ’）は前記入射面（３２，５２）の法線（Ｙ）に対してθ’＝ｓｉｎ−１（（ｓｉｎθ||）／ｎ）の角度で傾斜している光受信装置（３１，５１）。ここで、θ||は走査方向の所望される受光角を表し、ｎは前記透明材料の屈折率を表し、前記放物線部の一部の焦点（Ｆ，Ｆ’）は、前記入射面（３２，５２）とは逆の側における、対向面（４２，４２’，６０，６０’）の縁部に位置する。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項において、前記傾斜面（３４，５４）の前記出射面（３３，５３）に対する傾斜が４５゜未満である光受信装置（３１，５１）。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項において、前記出射面（３３，５３）に対して垂直方向における、前記傾斜面（３４，５４）の前記入射面（３２，５２）への射影は、前記入射面（３２，５２）の一部分のみである光受信装置（３１，５１）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項において、前記入射面（３２，５２）に対して垂直方向における、前記傾斜面（３４，５４）の前記出射面（３３，５３）への射影は、前記出射面（３３，５３）を超えている光受信装置（３１，５１）。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項において、前記出射面（３３）は、前記入射面（３２）に対して平行な面（３８）のみに支えられた片持ち式の構成である光受信装置（３１）。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一項において、前記出射面（５３）は前記入射面（５２）の端線と同一の高さにある光受信装置（５１）。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項において、前記透明材料は着色されている光受信装置（３１，５１）。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項において、前記中実体は射出成形によって得られる光受信装置（３１，５１）。
【請求項２０】
請求項１９において、前記入射面（３２，５２）および前記傾斜面（３４，５４）における表面仕上げは光学品質であり、前記出射面（３３，５３）の表面仕上げは光学高品質である光受信装置（３１，５１）。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）を備え、前記出力面（３２，５２）において光検出素子（３０）に対応している、光学式コードリーダ（１）の受信部。
【請求項２２】
請求項２１において、前記光受信装置（３１，５１）と前記光検出素子（３０）とは屈折率整合の接着剤によって接合される受信部。
【請求項２３】
請求項２１または２２において、複数の光受信装置（３１，５１）を備え、各光受信装置（３１，５１）がそれぞれ光検出素子（３０）に対応づけられている受信部。
【請求項２４】
請求項２１から２３のいずれか一項において、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の遮光部（７０）を備えた受信部。
【請求項２５】
請求項２３において、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の遮光部（７０）を備え、前記遮光部（７０）は前記複数の光受信装置（３１，５１）に共通である受信部。
【請求項２６】
請求項２５において、前記遮光部（７０）が、隣接する光受信装置（３１，５１）の間に延出する壁（７１）を備えた受信部。
【請求項２７】
請求項２４から２６のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）から離隔されている受信部。
【請求項２８】
請求項２１から２７のいずれか一項において、前記遮光部（７０）の位置合わせ用および組立て用の要素（７２）が、前記遮光部（７０）に一体に設けられている受信部。
【請求項２９】
請求項２４から２８のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、フィルタを収容するように、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の前記入射面（３２，５２）を超えて延出する受信部。
【請求項３０】
請求項２４から２９のいずれか一項において、前記遮光部（７０）はプラスチック材料から作製されている受信部。
【請求項３１】
請求項２４から３０のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、連続する２つの走査線の間の区切りを表す、走査には不用な部分をセンサ（７４）に偏向するミラー（７３）を搭載する受信部。
【請求項３２】
請求項２４から３０のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、連続する２つの走査線の間の区切りを表す、走査には不用な部分のセンサ（７４）を搭載する受信部。
【請求項３３】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）を備えた光学式コードリーダ（１）。
【請求項３４】
請求項３１に記載の受信部を備え、前記ミラー（７３）は前記コードリーダ（１）の走査部に突出している光学式コードリーダ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式コードリーダ、詳細にはバーコードリーダの光受信装置、ならびに受信部および受信部を有する光学式コードリーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、光学式コードリーダ、特に黒および白またはカラーのバーコードの読取り装置では、例えばレーザ光ビームまたは適切な平行光学系を介して視準される視準されていない光源からのビームなどの視準光のビーム（必ずしも可視領域内ではない）が、走査平面と呼ばれる平面において移動される。この移動により、光学コードを横切る走査線が生じる。走査線によって照射された光学コードによって拡散される光は光検出素子によって検出され、光検出素子はこれを時系列の電気信号に変換する。この電気信号の輝度は、例えばバーコードの場合はバーおよび空間である光学コードの要素を表す。
【０００３】
電気信号の品質、つまり光学コードの復号化を行うために光学コードの要素を区別する能力は、光学信号の大きさ、すなわち光検出素子に入射する光の強度ならびに信号対雑音比に依存する。ここで、雑音という語は、光学コード走査から入っては来ない光、概して周辺光と呼ばれる光を意味する。
【０００４】
上記光検出素子は、典型的には、受信光学系を有する。この受信光学系は、光学コードによって拡散されて光検出素子によって収集される光量を増大させ、同時に周辺光の検出を回避するものである。
【０００５】
公知の解決手段は、典型的には、雑音を減らすために受信光学系の入射開口からの距離を増大してコードリーダの視野を走査線付近の可能な限り狭いエリアに縮小し、かつ集光面積、すなわち受信光学系の入射開口を増大してより強い光学信号を収集することにより、光検出素子が範囲を定める立体角を低減することを規定している。視野という語は、光検出素子によって受信光学系を介して「光学的に範囲を定める」領域、すなわち光検出素子が受信光学系を介して光を受け入れる領域を意味する。
【０００６】
しかしながら、公知の解決手段の規定は、コードリーダの受信部のサイズ増大を伴い、高度に小型化されたコードリーダの製造には適さない。さらに、光検出素子の高感度表面の寸法は、電子受信回路の通過帯域に影響を与える。高感度表面を増大すれば通過帯域は縮小されて、これにより最大読取り速度は低下する。
【０００７】
非特許文献１には、他の「非画像」光コレクタの中でも、光入射開口および光出射開口を画定しかつ三次元のケース（３Ｄ）では放物線の一部の軸（ＣＰＣの軸）を中心とする回転から達成される反射面を備える複合放物集光器すなわちＣＰＣについて記述している。図２４の長手方向断面を参照して、反射面Ｒを生成する放物線の一部は、光出射開口Ａｏｕｔの縁における焦点Ｆと、ＣＰＣの軸Ｘと共に所望される受光角に等しい角θｉｎを形成する軸Ａとを有する。「受光角」という語は、出射開口Ａｏｕｔ上の反射面Ｒによって反射される光線によってＣＰＣの軸Ｘと共に形成される最大角度を意味する。実際に、概説した上記幾何学的条件においては、入射開口Ａｉｎから受光角θｉｎよりも小さい角度で入る光は実質的に出射開口Ａｏｕｔ内で完全に反射され、入射開口Ａｉｎから受光角θｉｎより大きい角度で入る光は実質的に入射開口Ａｉｎから完全に後方反射される。入射光線のエリアと出射光線のエリアとの比として定義されるＣＰＣの集光度は、二次元の場合（２Ｄ）は、入射開口Ａｉｎのエリアと出射開口Ａｏｕｔのエリアとの比として与えられる理論上の最大集光度に等しく、３Ｄの場合はかなり近い。２Ｄの場合のＣＰＣは、断面が直前に説明したものに一致するトラフ状（谷形状）に整形される。
【非特許文献１】W.T.Welford、R.Winston共著「High Collection Nonimaging Optics」Academic Press, Inc.、１９８９年、第４．３段落および４．４段落
【０００８】
先に述べた文献の段落５．２は、全内反射（ＴＩＲ）の原理を活用する、先に述べたものに類似する幾何学的配置を有するＣＰＣについても記述している。このようなＣＰＣ（図２５にその長手方向断面が示されている）は、屈折率ｎを有する透明材料製である中実体からなる。入射開口Ａｉｎに入射する光は、そこでスネルの法則に従ってＣＰＣ内へ屈折され、屈折光線の角度は、スネルの法則に従って入射光線の角度と関係づけられ、かつ空気と接触しているＣＰＣに関する、単位屈折率を有する関係式θｔ＝ｓｉｎ−１（（ｓｉｎθｉ）／ｎ）によるＣＰＣ材料の屈折率と関係づけられる。ＣＰＣ内で屈折される光は、上記光が上記光に対する法線と共に、空気と接触しているＣＰＣに関する式θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）によって与えられる臨界角よりも大きい角度を形成すれば、ＣＰＣの放物面Ｒ’によって内面反射される。入射開口Ａｉｎにおける屈折を考慮するために、発生する放物線の一部の軸Ａ’の、ＣＰＣの軸Ｘ’に対する勾配は角度θ’＝ｓｉｎ−１（（ｓｉｎθｉｎ）／ｎ）でなければならない。
【０００９】
ＴＩＲを活用するこの中実ＣＰＣの場合も、集光器は、受光角θｉｎの２倍に等しい視野内で極めて高い集光度を有し、視野を超える入射光の入射開口Ａｉｎから出射開口Ａｏｕｔまでの光透過は急速にゼロまで下がる。
【００１０】
図２４と図２５を比較すると分かるように、２つの図は軸Ｘ、Ｘ’に沿ったＣＰＣのサイズが同一であり、かつ出射開口Ａｏｕｔのサイズが同一である。屈折率ｎを有する材料製の中実ＣＰＣの場合の入射開口Ａｉｎのサイズは（図２５）、反射面を有する中空ＣＰＣの場合の入射開口Ａｉｎのサイズ（図２４）よりも大きく、正確には、２Ｄの場合でｎ倍、および３Ｄの場合でｎ２倍大きい。
【００１１】
反対の視点から言えば、入射開口Ａｉｎが同一であれば、中実のＣＰＣの場合の出射開口Ａｏｕｔのサイズは、中空のＣＰＣの場合よりも、それぞれ２Ｄおよび３Ｄの場合で屈折率ｎまたはその２乗に等しい係数だけ小さい。
【００１２】
特許文献１は、バーコードリーダにおいて受信光学系として使用される、上述のような３Ｄ  ＣＰＣを開示している。３Ｄ  ＣＰＣは、その長手軸を中心とする回転対称性を有するため、円形状断面の視野を有するが、これは、視野が走査線を完全かつ限定してカバーするために可能な限り延長されなければならない光学コードの読取りにおける周辺光の除外には適さない。
【特許文献１】米国特許第 ５３５７１０１号
【００１３】
本願の主請求項の前提部分の基礎を成すEP 1 207 489 A2は、透明材料製の中実体を備える、走査モジュール用の楔形の受信チャンバについて記載する。この中実体は、光学コードに面する前面と、上記前面に対して垂直な上面または下面であって、光検出素子が配置される上面または下面と、前記前面と前記上面または下面との間に位置し、反射面となり傾斜面と、上記前面から離れた箇所で収束し、反射面を設けることのできるほぼ直角三角形状の側面とを有する。
【特許文献２】欧州特許出願公開第１２０７４８９号
【００１４】
このような受信チャンバは、斜壁と、側壁に反射面を設ける場合は側壁も、ミラー処理（mirror treatment）を必要とする。楔形の機能は、光検出素子を光の入射窓に対して垂直な平面に配置できるように、光線の光路を９０゜曲げることである。しかし、集光機能については記載されておらず、集光機能があったとしても、いずれにしても不十分な機能である。実際に、使用される光検出素子は大型であり、その結果、受信回路の通過帯域は縮小され、最大読取り速度は低い。そして、光検出素子のパッケージが受信チャンバの内部に突き出していることから、受信チャンバの前面から入る光線の一部は高感度表面ではなくこのパッケージに当たる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の基本的な技術的課題は、光学コードから収集される光を最大化して、周辺光を排除するのに特に効率的でありながら、同時に小型サイズを維持して走査平面に対してほぼ平行な平面に光検出素子を配置できる、光学式コードリーダの光受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１構成は光学式コードリーダの光受信装置に関し、光入射面と、少なくとも一部が光検出素子と結合する光出射面であって、入射面にほぼ垂直である光主射面と、入射面および出射面の両方に対して傾斜している傾斜面とを有する、透明材料の中実体を備え、所望される視野内で入射面から入る光が全内反射によって出射面に集光されるように、光受信装置の前記各面が互いに配置されている。
【００１７】
この構成によれば、特に効率的な集光器の製造が可能になり、出射面、すなわち光検出素子と結合する面は、寸法が特に小さい。これにより、同様に寸法が小さい光検出素子の使用が可能になるため、受信回路の通過帯域は大きくなり、よって読取り性能は高速つまり高周波数になる。さらに、この構成によれば、光受信装置の容易な製造が可能になり、好ましくは射出成形によって製造され、受信チャンバの壁のミラー処理は不要である。
【００１８】
好ましくは、光受信装置の走査線方向の受光角は、走査線に対して垂直方向の受光角より極めて大きい。
【００１９】
詳細には、入射面は矩形または正方形である。このようにして、出射面、すなわち対応する光検出素子の視野は、走査線による光学コードの読取りに適する。
【００２０】
好ましくは、さらに、集束レンズは入射面に一体に製造される。
このようにして、製造工程が単純化されるのみでなく、レンズが装置と一体成形されるため、光検出素子が配置される出射面に対するレンズの正しい位置合わせも保証される。
【００２１】
さらに好ましくは、上記レンズは円柱レンズ、フレネルレンズまたは円環レンズである。
このようなタイプのレンズは、一方向に広く、これとは垂直な方向には狭い視野を提供するので、検出される周辺光が最小化される。これにより信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が最大化されるため、走査線による光学コードの読取りに特に適する。
【００２２】
より詳細には、前記入射面は、好ましくは曲率半径が５ｍｍ未満の円柱形状であり、さらに好ましくは曲率半径が４ｍｍの円柱形状である。ここで、この円柱形状の軸は走査平面に平行であり、断面はほぼ正方形であって好ましくは幅がほぼ５ｍｍである。
【００２３】
一般的には、透明材料はポリカーボネートまたはアクリル材料であり、好ましくはＰＭＭＡである。
【００２４】
このような材料は比較的高い屈折率、約１．５を有する。したがって、同一形状であるがミラー型表面を有する中空の光受信装置に比べて、出射面の面積はほぼ１．５倍縮小される。
【００２５】
好ましくは、突起状のピン、溝またはフィンなどの、コードリーダの光受信装置の位置合わせ用および組立て用の要素が、中実体に一体に製造される。
このようにして、コードリーダの光受信装置の正しい位置合わせが保証される。詳細には、コードリーダのプリント基板（ＰＣＢ）の孔にピンを単純に係合するのみで、位置合わせが行われる。
【００２６】
好ましくは、光受信装置の本体は、入射面および出射面に対してほぼ垂直な２つの側面を備え、各側面の出射面に対してほぼ平行な平断面は、放物線部分である。
このようにして、光受信装置の集光性能を最大限に活用できる。
【００２７】
代わりに、光学的効率は劣るが、光受信装置を製造するモールドの生産を単純にする別の実施形態では、光受信装置の本体は、入射面および出射面に対してほぼ垂直な２つの側面に接近するように配置された複数の平坦面を備え、前記接近する各側面の出射面に対してほぼ平行な平坦面は、放物線部分である。
【００２８】
さらに詳細には、光受信装置の本体は、入射面に隣接し、入射面の法線に対して４゜よりも大きい角度、好ましくは約５゜で傾斜している第１の一対の面と、この第１の一対の面に隣接し、入射面の法線に対して９゜よりも大きい角度、好ましくは約１０゜で傾斜している第２の一対の面と、この第２の一対の面に隣接し、入射面の法線に対して１５゜よりも大きい角度、好ましくは約２０゜で傾斜している第３の一対の面とを備える。
【００２９】
好ましくは、光受信装置の本体は、さらに、入射面と上記傾斜面との間に配置され、出射面とはほぼ反対側に位置する面を備える。
【００３０】
出射面とはほぼ反対側に位置する面は、出射面に対して好ましくは４゜未満、さらに好ましくは約２゜で傾斜してもよく、これにより、光受信装置がモールドから容易に取り出される。
【００３１】
有利な実施形態では、上記放物線部分のそれぞれの放物線の軸は入射面の法線に対してθ’＝ｓｉｎ−１（（ｓｉｎθ||）／ｎ）の角度で傾斜している。ここで、θ||は走査方向の所望される受光角を表し、ｎは透明材料の屈折率を表す。放物線部分の焦点は、入力面とは逆の側における、対向面の縁にある。
【００３２】
傾斜面の出射面に対する傾斜は、好ましくは４５゜未満であり、さらに好ましくは約４０゜である。
【００３３】
透明材料として使用可能なプラスチック材料が約１．５の屈折率を有し、これにより約４０゜の臨界角を有することから、上述の傾斜面の傾斜は、所望される視野内で入射面から入る光が、入射面の集束レンズの集光効果も考慮して、その傾斜面によって内側に反射されることを保証する。
【００３４】
好ましくは、出射面に対して垂直方向における、傾斜面の入射面への射影は、入射面の一部分のみに相当する。
このようにして、走査線に対して垂直方向の所望される受光角の範囲外にある光線が傾斜面に当たって出射面に方向付けられることは回避される。これにより、光受信装置の効率が向上する。
【００３５】
同様に、入射面に対して垂直方向における、傾斜面の出射面への射影は、出射面を超えている。
この構成により、走査線に対して垂直方向の所望される受光角の範囲外にある光線の一部が、傾斜面に当たったとして出射面に方向付けられることは回避される。これにより、光受信装置の効率が向上する。
【００３６】
一実施形態では、出射面は、入射面に対して平行な面のみに支えられた片持ち式である。
このようにして、光受信装置は、片持ち式によって形成されたくぼみに光検出素子を受け入れることができる。これにより、コートリーダの光受信装置および光検出素子のアセンブリの体積が最小限に抑えられる。
【００３７】
この構成が入射面における円柱レンズとともに採用されると、くぼみは、所望される視野内で出射面に向かう光路は阻止せず、むしろ、所望される視野外の光路を効果的に阻止する。
【００３８】
別の実施形態では、極めて薄型の光検出素子、またはコードリーダのサポート、さらに詳細にはＰＣＢに嵌込まれる光検出素子に特に適している。ここで、出射面は入射面の端と同一の高さにある。
【００３９】
透明材料は、光受信装置が同時に、光学的な長波長通過フィルタ、または帯域通過フィルタ、好ましくは５８０〜７００ｎｍの通過帯域を有する帯域通過フィルタを実現するように、着色されてもよい。５８０〜７００ｎｍの通過帯域を有する帯域通過フィルタは、光学式コードリーダには一般的である赤色光領域（６３０〜６７０ｎｍ）の動作波長に適している。
【００４０】
好ましくは、入射面および傾斜面における仕上げ面粗さは、好ましくは２μｍ未満の光学品質（光学研磨）であり、出射面の仕上げ粗さは、好ましくは１０μｍ未満の高品質（鏡面仕上げ）である。
【００４１】
本発明の第２構成は光学式コードリーダの受信部に関し、少なくとも１つの上述の光受信装置を備え、光受信装置は、出射面において光検出素子と対応している。
【００４２】
好ましくは、光受信装置と光検出素子とは屈折率整合タイプの接着剤によって接合される。
【００４３】
屈折率整合タイプの接着剤によって、光受信装置と空気、および空気と光検出素子との境界面における反射損失を回避できる。
【００４４】
好ましくは、受信部は複数の光受信装置を備え、各光受信装置が光検出素子に対応づけられている。
【００４５】
複数の光検出素子を設けることによって、受信部全体によって収集されるコードにより拡散される光量を増大させることができる。
【００４６】
光受信装置および光検出素子から構成されるモジュールの数は、受信部の体積を最小化して合計信号を最大化するという相反要件を考慮して選択される。
【００４７】
受信部は、好ましくは上記少なくとも１つの光受信装置の遮光部を備え、上記少なくとも１つの光受信装置および光検出素子が周辺光、特にコードリーダの放射および走査の部分によって放射される光から遮光される。
このようにして、特に光学コードの至近距離からの読取りにおいて、光検出素子のＳ／Ｎ比は向上し、光検出素子の視野の望ましくない増加が回避される。
【００４８】
光受信装置が複数存在する場合、遮光部は、好ましくは複数の光受信装置に共通である。
このような場合、遮光部は、好ましくは、隣接する光受信装置の間に延設する壁を備え、光受信装置と対応する光検出素子とが隣接する光受信装置と対応する光検出素子とから遮光される。
【００４９】
ＴＩＲ特性を保持するために、遮光部は光受信装置から離隔されている。
同様の目的のために、突起状のピン、フィンまたは溝などのコードリーダ内の位置合わせ用および組立て用の要素が、遮光部に一体に設けられる。
【００５０】
有利な実施形態では、さらに、遮光部は光受信装置の入射面を超えて延設され、フィルタ、好ましくは光学的な長波長通過フィルタまたは帯域通過フィルタを収容する。
【００５１】
好ましくは、遮光部はプラスチック、または、例えば黒もしくは陽極酸化された薄型不透明の金属の板から製造される。
【００５２】
遮光部が金属製である場合、効果的にＰＣＢに直接溶接されることができ、体積および費用は最小限に抑えられる。
【００５３】
有利な実施形態では、さらに、遮光部は、連続する２つの走査線間の区切りを表す、走査には不用な部分をセンサに方向付けるミラーを搭載する。
【００５４】
有利な実施形態では、さらに、このミラーはコードリーダの走査部内に突き出し、これにより受信部と走査部とは部分的に侵入し合い、走査線に対して垂直方向のコードリーダの寸法が縮小される。
【００５５】
代わりに、遮光部が、連続する２つの走査線間の区切りを表す、走査には不要な部分のセンサを搭載してもよい。
【００５６】
本発明の第３構成は光学式コードリーダに関し、上述の少なくとも１つの光受信装置を備える。
【００５７】
以下、添付の図面に基づき、幾つかの実施形態および例を参照して本発明をより詳しく説明する。諸図を通じて、対応するエレメントは類似の参照符号で示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
図１から３には、小型光学式コードリーダ１が示されている。このコードリーダ１のサイズは、４０ｍｍ×３０ｍｍ×２２ｍｍ（容積約２７ｃｍ３）である。
【００５９】
コードリーダ１は、第１のＰＣＢ（プリント基板）２および第２のＰＣＢを備える。この第２のＰＣＢは、剛性および可撓性を備えており、４つの剛性部すなわち回路３，４，５，６から構成され、これら剛性部は３つの可撓性接続部７、８、９によって互いに接続されている。可撓性接続部７、８、９によって第２のＰＣＢが曲げられるので、回路３、４、５、６は所定の角度を成して配置され（図２）、かつ第１のＰＣＢ２と共に直方体の６つの面のうちの４つを構成する。
【００６０】
第１のＰＣＢ２上に、レーザエミッタ１０によって放射されるレーザビームを走査する装置が形成される。この走査装置は、モータ１２によって回転駆動されるポリゴンミラー１１と、モータ１２を駆動する電子機器とを備える。
【００６１】
図示のさらに詳細に説明しないこの走査装置が単なる例示であることは明らかである。例えば、回転ポリゴンミラー１１は、スタック型コードを読み取るために傾斜の異なる複数の面を有してもよく、もしくは振動式平面ミラーによって置換されてもよく、またはレーザエミッタ１０、もしくは適切な視準光学系を設けるならば別の光エミッタ（例えばＬＥＤ）によって放射されるレーザビームの別の走査装置がさらに用いられてもよい。例えば走査エンジンが用いられてもよい。
【００６２】
第２のＰＣＢの後方の回路３は、コードリーダ１の入力／出力回路（Ｉ／Ｏ）である。後方という用語は、後に使用する他の用語と同様に、単に説明を容易にするために、図１から３における方向性に関連して使用されるものである。第２のＰＣＢの後方の回路３は、可撓性接続部７を介して、組立て後のコードリーダ１では側面に位置する回路４に接続されている。
【００６３】
側方の回路４は、レーザエミッタ１０の駆動回路である。第２のＰＣＢのこの側方の回路４は、可撓性接続部８を介して、組立て後のコードリーダ１では上部内側に位置する（図２）第３の回路５に接続されている。
【００６４】
第２のＰＣＢの上部内側の回路５上には後述する受信部が構成され、この受信部は、複数の光検出素子３０と、対応する複数の光受信装置３１と、光検出素子３０を駆動し、場合によっては放射信号の前処理をも行う電子機器（図示せず）とを備える、ここで、光検出素子３０は、詳細にはフォトダイオードである。
【００６５】
第２のＰＣＢの後方の回路（Ｉ／Ｏ）３は、さらに、可撓性接続部９を介して、読取り用および／または復号用の電子機器を搭載する回路６に接続されている。これら電子機器は、組立て後のコードリーダ１では上部外側に位置する（図２）。
【００６６】
図４から明らかなように、ＰＣＢ２の各孔１６を通るねじ１４およびワッシャ１５によって、第１のＰＣＢ２は支持ベース１３に固定される。これらのねじのうちの１つ（図４では前方のねじ）において、ＰＣＢ２と支持ベース１３との間に弾性リング１７が配置される。
【００６７】
図示の実施形態のように、レーザエミッタ１０がＰＣＢ２ではなく支持ベース１３に固定されている場合、弾性リング１７が、ねじ１４の締まりの度合いを調節することによって、エミッタ１０によるレーザビームの放射平面に対するＰＣＢ２の傾斜を調節できる。これにより、回転ポリゴンミラー１１と走査レーザ光線との間、およびレーザビームの放射平面と第２のＰＣＢの上部内側の回路５上に構成された光受信光学系の視野線（line of view）との間の最適な位置合わせが可能になる。
【００６８】
さらに、弾性リング１７は、ねじ１４の締付け動作のもとで弾性的に変形し、支持ベース１３で振動が生じた場合に、この振動がＰＣＢ２に伝達される際に一部でも吸収される。
【００６９】
同様の弾性リングを別のねじ１４に設けてもよい。
【００７０】
支持ベース１３には、その４つの角の近傍にポスト１８ａ、１８ａ、１８ｂ，１８ｂが設けられる。詳細には、支持ベース１３の対角線に沿って２つのポスト１８ａが配置され、それらポスト１８ａの高さは、支持ベース１３のもう一つの対角線に沿って配置される２つのポスト１８ｂの高さよりも低い。第２のＰＣＢの上部内側の回路５は、高さが低い方のポスト１８ａ上に搭載され、受信回路５の孔２０ａを通るねじ１９ａによって、回路５に固定される。第２のＰＣＢの上部外側の回路６は、高さが高い方のポスト１８ｂ上に搭載され、回路６の孔２０ｂを通るねじ１９ｂによって、回路６に固定される。
【００７１】
第１のＰＣＢ２は、適切な複数のコネクタに係合するフラット・フレキシブル・ケーブル（ＦＦＣ）２１によって、第２のＰＣＢ、詳細にはその上部外側の回路６に接続される。上記コネクタのうち、第２のＰＣＢの上部外側の回路６に設けられたコネクタ２２は図２に示されているが、第１のＰＣＢ２に設けられたコネクタは、その裏側に位置するため示されていない。
【００７２】
電力供給用および信号入力／出力用のケーブル２３が、支持ベース１３に接続されている。
【００７３】
図３はカバー２４を示す。カバー２４は、支持ベース１３に結合されて、コードリーダ１の保護ケーシングを構成している。カバー２４には、コードリーダ１の組立て後の状態において受信部ならびに放射部および走査部に面する放射および受信用窓２５が設けられている。この窓は、エミッタ１０によって放射されて回転ポリゴンミラー１１によって走査されるレーザ光を出力させ、このような走査されたレーザ光によって照射されることで光学コードによって発散される光を入力させる。放射および受信用窓２５は、周辺光を遮断する光学的なローパスフィルタ（すなわち、長い波長の光を通過させる）、または例えば５８０〜７００ｎｍの通過帯域を有するバンドパスフィルタを内蔵しているかまたは備える。別の実施形態では、ベース１３およびカバー２４から構成されるこのケーシングを省略して、コードリーダ１の第１のＰＣＢ２は、任意の装置内に直接、好ましくは衝撃および振動から保護するための上述の弾性リング１７が介装されて、固定される。ケーシングが設けられない場合、レーザエミッタ１０およびポスト１８ａ、１８ｂは第１のＰＣＢ２上に直接固定され、放射および受信用窓２５ならびにフィルタが存在する場合はそれも、例えば接着によって第１のＰＣＢ２と第２のＰＣＢの上部内側の回路５との間に固定される。なお、このように第１のＰＣＢ２と上部内側の回路５との間に固定されるフィルタは、ケーシング１３、２４が使用される場合にも、放射および受信用窓２５に設ける代わりとして採用されてもよい。
【００７４】
上述のように２つのＰＣＢのうちの一方が曲げられるコードリーダ１の製造は、組立て前においては、コードリーダ１を平らに置き、容易に、保護、パッケージおよび保管し、さらに出荷することができるため、効果的である。可撓性接続部７、８、９によって、また、コードリーダ１の光学系の周りの電子機器の配置が特に小型になる。
【００７５】
なお、ＰＣＢを単一にしてもよい。このＰＣＢ上には発光回路が設けられ、可撓性接続部によって後方の回路３または側方の回路４に接続される。
【００７６】
当業者にとっては明らかであるが、図示のコードリーダ１は、光走査装置（図示の実施形態ではポリゴンミラー１１）のサイズが最小化されて、各面に入射するレーザスポットのサイズの大きさにまで光走査装置の各面の大きさが低減されることから、コードリーダ１は小型コードリーダにとって最適な構成である非逆反射型である。
【００７７】
より詳細には、ポリゴンミラー１１の各面のサイズは、典型的には、ポリゴンミラー１１の回転軸に対して垂直方向においては、入射レーザスポットの幅の約３倍であり、回転軸方向においては、入射レーザスポットの幅の約２倍である。
【００７８】
先に述べたように、第２のＰＣＢの上部内側の回路５に形成される受信部は、典型的にはフォトダイオードである光検出素子３０である。図１の実施形態では光検出素子３０は４つであるが、４よりも小さくても大きくてもよい。例えば、光検出素子３０は１つであってもよい。
【００７９】
受信部は、さらに、複数の光受信装置３１を備え、各光受信装置３１は光検出素子３０に結合されている。
【００８０】
光受信装置３１および光検出素子３０で構成される複数のモジュールを、受信部の体積を最小にしながら合計信号は最大にするという相反要件を考慮して選択される数にすることで、受信部によって収集される全てのコードによって拡散される光量を増大させることが可能である。したがって、小さい利得の増幅で十分であり、これにより電気雑音が小さくなる。
【００８１】
光受信装置３１は、光検出素子３０の効率を最大化するように、光コードによって拡散される全ての光を光受信装置３１に対応する光検出素子３０のみに可能な限り最大限に収集するように設計されている。なお、光学コードは、上述の走査装置で形成される走査線によって照射される。
【００８２】
図５は光受信装置３１／光検出素子３０のモジュールを示し、このモジュールは、例えばレーザビームのような読取り光ビームによって形成される、光学コード（図示せず）の平面上の走査線Ｓに面する。光受信装置３１はアスペクト比の低い視界を有するべきである。
【００８３】
図５は、走査平面における視野角α||と、走査線に対して垂直方向の視野角α⊥とを示す。光学コードの平面における視野は、角の丸みがかなり大きい矩形であり、ほぼ楕円形である。
【００８４】
また、図５には、走査平面における受光角θ||および走査線に対して垂直方向の受光角θ⊥も示されている。これら受光角θ||、受光角θ⊥は、それぞれ、視野角α||、α⊥の半分である。
【００８５】
図６において、本発明の第１実施形態にかかる光受信装置３１が、対応する光検出素子３０と共に斜視図で示され、図７は走査線に対して垂直方向の断面図、図８は走査線に対して平行な断面図で示されている。光受信装置３１は、例えば、ポリカーボネート（ｎ＝１．５８）またはアクリル樹脂材料、典型的にはＰＭＭＡ（ｎ＝１．４９）である高屈折率を有する透明材料の中実体からなる。
【００８６】
光受信装置３１の本体は不規則な形態であり、使用時に読取り光学コードに面する光入射面３２と、光入射面３２に対してほぼ垂直であって、使用時に光検出素子３０の感光面の少なくとも一部に面して、より詳細にはこの感光面の少なくとも一部に隣接する光出射面３３と、入射面３２および出射面３３の両方に対して傾斜する傾斜面３４とを備える。
【００８７】
光入射面３２は円柱形であり、約４ｍｍの曲率半径、走査平面に平行な軸および一辺が約５ｍｍのほぼ正方形の断面を有する。代わりに、入射面３２は平坦であってもよい。この場合、光学的に円柱レンズと等価であるフレネルレンズまたは円環レンズを組み込む。
【００８８】
傾斜面３４は、入射面３２の中心における法線Ｙに対して角度αで傾斜される。角度αは、好ましくは４５゜未満であり、さらに好ましくは４０゜である。
【００８９】
傾斜面３４はほぼ出射面３３に隣接するが、小さい接合面３５が間に存在してもよい。傾斜面は、また、図６および７では頂部に位置する頂面３６を介して、入射面３２に結合される。この頂面３６は、入射面３２に対してほぼ垂直である。頂面３６は、好ましくは、射出成形によって製造される際に光受信装置３１のモールドからの取り出しをより容易にするために、法線Ｙに対して図示の方向または反対方向に僅かな角度βだけ傾斜している。角βの絶対値は、例えば０゜から４゜である。
【００９０】
図６から８に示すように、出射面３３は入射面３２の中間部分の位置に配置され、出射面３３は、面３７および面３８を介して、入射面３２に結合されている。ここで、面３７は、図６および７における下部に示されており、入射面３２に隣接し、かつ入射面３２に対してほぼ垂直である（絶対値約１゜の僅かな角γで傾斜してもよい）。面３８は、図６および７の左側下部に示されており、出射面３３に隣接し、かつ入射面３２にほぼ平行である。
【００９１】
したがって、出射面３３は面３８のみに支えられた片持ち式であって、出射面３３と面３８とが光検出素子３０を受け入れるのに適したくぼみ３９を画定する。これにより、光受信装置３１−光検出素子３０アセンブリの体積を最小限にできる。
【００９２】
さらに、出射面３３は入射面３２の中間部分の位置に配置されることから、法線Ｙに垂直な方向における、傾斜面３４の入射面３２上への射影は入射面３２を超えず、図６および７の上側部分のみに射影が納まっている。一方、法線Ｙに平行な方向における、傾斜面３４の射影は、光出射面３３を超えている（図７の右方向に越えている）。
【００９３】
図８の断面図を参照すると、走査線に対して平行な平面において、光受信装置３１は、さらに、その両側方にそれぞれ第１の面４０、４０’、第２の面４１、４１’、および第３の面４２、４２’を備える。第１の面４０、４０’は、入射面３２に隣接し、その中心において入射面３２の法線Ｙに対して角δで傾斜している。角δは、４゜よりも大きく、好ましくは約５゜である。第２の面４１、４１’は、第１の面４０、４０’に隣接し、法線Ｙに対して角εで傾斜している。角εは、９゜よりも大きく、好ましくは約１０゜である。第３の面４２、４２’は、第２の面４１、４１’に隣接し、法線Ｙに対して角ζで傾斜している。角ζは、１５゜よりも大きく、好ましくは約２０゜である。光受信装置３１の両側方の面４０、４１、４２および４０’、４１’、４２’は、全体として収束している。
【００９４】
さらに、面４０、４１、４２の走査線に対して平行な断面（図８）は、焦点Ｆを有する放物線の一部に接近している。この焦点Ｆは，傾斜面３４と反対側の第３の面４２’との間の縁に位置し、この焦点Ｆの接線Ａが入射面３２の中心における法線Ｙとｓｉｎ−１（（ｓｉｎθ||）／ｎ）に等しい角θ’をなす。ここで、θ||は、走査方向に平行な所望の受光角を表し、ｎは、光受信装置３１の本体の透明材料の屈折率を表す。
【００９５】
同様に、面４０’、４１’、４２’の断面は、焦点Ｆ’を有する放物線の一部に接近している。この焦点Ｆ’は、傾斜面３４と反対側の第３の面４２との間の縁に位置し、この焦点Ｆ’の接線Ａ’が同様に法線Ｙに対して傾斜される。
【００９６】
漸進性の傾斜を有する面の数は、上述の場合は３つとしたが、２つでもよい。放物線状にさらに近づけるために４つ以上でもよい。当然ながら、放物線状の２つの曲面をそれぞれ設けることも可能である。
【００９７】
光受信装置３１は、さらに、一体的に形成された１対のピン４３を備える。これらピンによって、光受信装置３１は、コードリーダ１の第２のＰＣＢの上部内側の回路５内の孔４４（図９および１０）において、または異なる支持面において、所定の位置に固定される。
【００９８】
このようなピン４３、または溝もしくはフィンなどのピンに相当する組立て要素を設けることは、くぼみ３９を設けることと同様に、光検出素子３０が既に製造または組み立てられているＰＣＢにピン４３が挿入される際の、光受信装置３１の出射面３３と光検出素子３０の高感度表面との正しい位置合わせに役立つ。
【００９９】
２つの装置３０、３１は、屈折率整合タイプの接着剤によって互いに結合されてもよいこの接着剤は、光検出素子３０上に付着される液状性が高く透明度の高い接着剤であり、一旦光受信装置３１に付けられて凝固するか、または紫外線（ＵＶ）ランプによって凝固される。本接着剤は、光受信装置３１を構成する材料の屈折率にほぼ等しく、かつ典型的にはＰＭＭＡで製造される光検出素子３０のパッケージの屈折率にもほぼ等しい屈折率を有する。このようにして、光受信装置３１の材料から空気への光路、さらに空気から光検出素子３０の材料への光路における、空気の屈折率が異なるために生じる反射（フレネル反射）が回避される。このような反射は、各光路において約４％であるため、損失合計は約８％になる。屈折率整合タイプの接着剤によって、このような損失を省くことができる。
【０１００】
先述のように、光受信装置３１の形状は、射出成形から容易に取得できるものである。入射面３２および傾斜面３４における仕上げ面粗さは、好ましくは２μｍ未満の光学品質（光学研磨）であり、出射面３３の仕上げ面粗さは、好ましくは１０μｍ未満の高品質仕上げ（鏡面仕上げ）である。
【０１０１】
上述の構成を有する光受信装置３１の動作は、以下の通りである。
【０１０２】
図１１を参照して、光入射面３２は円柱レンズである。この入射面３２は、光学コードによって走査線に対して垂直方向（すなわち、走査線がバーコードに直角に交差する場合はバーおよびスペースに沿った方向）に発散された光を、入射面３２の法線Ｙの方向に収束させて傾斜面３４上に集める。
【０１０３】
傾斜面３４は、全内部反射によって、このような光を出射面３３の方向、つまり光検出素子３０上に、屈折させる。傾斜面３４の傾斜角αが４０゜〜４５゜であるため、光学コードから直接入ってくる光つまり法線Ｙに対して平行な光が、傾斜面３４となす角度は、常にその臨界角θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）よりも大きい。傾斜面３４の法線に対する臨界角θｃは、ポリカーボネート（ｎ＝１．５８）の場合は約３９゜であり、ＰＭＭＡ（ｎ＝１．４９）の場合は約４２゜である。
【０１０４】
傾斜面３４の傾斜角αのこれらの値は、入射面３２で実現されるレンズによって生じる収束に基づく光受信装置３１内の光線の傾斜を考慮するのが適切である。この傾斜は、光受信装置３１の下側部分（図１１における下側部分）において、傾斜面３４の垂線に対する光の角度を低減させる。
【０１０５】
さらに、図１２および１３を参照して、先述のような放物線の一部に接近する走査線の両側方における面４０、４１、４２および４０’、４１’、４２’も傾斜面３４において光を集中させる。傾斜面３４、ここでも、出射面３３に、つまり光検出素子３０上に光を屈折させる。走査線に対して平行方向に受光角に近い角度θ||で（図１３）入射する場合にも、光が入射面３２上に入射して、屈折される。
【０１０６】
図１４および１５を参照して、入射面３２上に走査線に垂直方向で入射する光でも受光角θ⊥の範囲外の光は、周辺光または雑音を表し、出射面３３に到達せず、つまり光検出素子３０によって検出されない。
【０１０７】
実際に、このような光は、入射面３２によって傾斜面３４上へ集められて、傾斜面３４からくぼみ３９を形成する接合面３８上に屈折されるか（図１４における最上の光線）、入射面３２によって傾斜面３４上に集められるが、その角度が臨界角θｃよりも小さいために全内部反射される代わりに傾斜面３４から光受信装置３１の外側に透過されるか（図１４における最下の光線）、入射面３２によって直接接合面３８上に集められるか（図１５における最下の光線）、または、いずれにしても光検出素子３０の高感度表面上に到達しないようにそらされるか（図１５における中間の光線）である。たとえ光検出素子３０の高感度表面上に到達しても、最少部分のみである（図１５における最上の光線）。
【０１０８】
要約すると、上述の光受信装置３１はＴＩＲ特性を活用し、入射面３２上に入射する光を所望の視野内で出射面３３上に集める、特に高い効率を有する集光器を具現化する。また、光受信装置３１が透明材料製の中実体から作製されているため、集光度が高く、反射壁を有する中空の集光器よりも高い。
【０１０９】
したがって、光検出素子３０は、感応面積を縮小し、これにより受信回路は高周波帯域として、光学コードを高速で読み取る能力を備えることができる。
【０１１０】
より詳細には、先述の好ましい実施形態にかかる光受信装置は、全体としてほぼ放物状の漸進を有する側面４０、４１、４２および４０’、４１’、４２’が存在するため、入射面３２上にほぼ直角に入射する光の収集効率が８０％を超えており、走査平面において２５゜未満の角度で入射面３２上に入射する光の収集効率は７０％超であり、走査平面において２５゜を超える角度で入射面３２上に入射する光の収集効率はほぼゼロである。すなわち、走査方向の受光角θ||は約２５゜である。
【０１１１】
走査平面に対して垂直方向では、受光角θ⊥は十分に小さく、この方向における入射面３２から出射面３３への光透過曲線は約６゜のＦＷＨＭ（半値全幅）を有する。これらを達成できるのは、入射面３２上に一体化された円柱レンズ、ならびに傾斜面３４およびくぼみ３９を形成する接合面３８に起因する。
【０１１２】
光受信装置３１の全体的な集光比は、約２０：１である。したがって、特に小さい光検出素子３０の使用が可能であり、これにより受信回路の通過帯域は大きいため、光学コードの読取り能力が高速になる。
【０１１３】
図１６は、本発明の第２実施形態にかかる光受信装置５１を示す。第１実施形態の光受信装置３１の部品と同一のものを指す場合には、光受信装置３１の部品の参照符号の数字に２０を加えた数字の参照符号を用いる。
【０１１４】
光受信装置５１における上述の第１実施形態との相違点は、出射面が入射面５２の端部（図１６では下部）とほぼ同一の高さに配置され、図１６では下部である面５７によって入射面５２に結合されている点である。接合面５７および上面５６は、やはり、モールドからの光受信装置５３の取り出しを容易にするために僅かな傾斜を有する。
【０１１５】
出射面５３と接合面５７とが互いに傾斜しないならば、これら５３，５７は、表面仕上げが相違する可能性を除いて幾何学的には区別できないものになり、光出射窓５３は光受信装置の一面の一部において特定できる。
【０１１６】
この実施形態でもやはり、傾斜面５４の入射面５２上への射影は入射面５２の一部、さら詳細には中間部分に相当し、傾斜面５４の射影は出射面５３を超えている。
【０１１７】
傾斜面５４は、入射面５２にほぼ平行な面５８を介して出射面５３と接合する。傾斜面５４は、また、入射面５２と接合するが、入射面５２にほぼ垂直な面５６のみではなく、入射面５２にほぼ平行な面５９も介して接合する。
【０１１８】
このように、第１実施形態とは異なり、くぼみ３９は設けられず、光受信装置５１は、極めて肉薄の光検出素子３０との結合、またはコードリーダ１の第２のＰＣＢの受信回路５内に嵌込まれているか、もしくは受信部の別のサポートに嵌込まれる素子との結合に適する。
【０１１９】
さらに、側面４０、４１、４２および４０’、４１’、４２’は放物状の断面を有する２つの面６０、６０’のみでもよく、この実施形態ではアプローチ面（近接面）を設けてもよいことが理解される。
【０１２０】
図１７から２０を参照して、光受信装置５１の動作およびパフォーマンスは、第１実施形態の光受信装置３１と全く同様であることが理解されるであろう。所望の視野内で入射面５２上に入射する光（図１７、１８）は傾斜面５４上に集められて出射面すなわち窓５３上に屈折され、所望の視野外で入射面５２上に入射する光（図１９、２０）は、接合面５８および５９によって、または入射面５２の入射角がその臨界角θｃよりも小さいことから傾斜面５４自体によって光受信装置５１の外側に透過される。
【０１２１】
図９および１０を再度参照して、遮光部（スクリーン）７０が光受信装置３１（５１）に対応して、さらに詳細には複数の光検出素子３０（５０）に対応している。遮光部７０は、光受信装置３１および光検出素子３０を、周辺光と、エミッタおよび走査装置によって放射される光とから遮る。この周辺光は、遮光部がなければ入射面３２（５２）以外の面に直接入射される可能性がある。
【０１２２】
このようにして、特に至近距離の光学コードの読取りにおいて、光検出素子３０（５０）のＳ／Ｎ比は向上し、光検出素子３０（５０）の視野の望ましくない増加が回避される。
【０１２３】
遮光部７０は、プラスチック、または、例えば黒もしくは陽極酸化処理された肉薄不透明の金属のシートから製造される。遮光部７０が金属製である場合、効果的にコードリーダ１の第２のＰＣＢの上部内側の回路５に直接溶接されてもよい。これにより、受信部の体積および費用が最小限に抑えられる。
【０１２４】
遮光部７０は、隣接する光受信装置３１（５１）の間に延設され、これら装置３１を互いに遮光する複数の壁７１を備える。
【０１２５】
全内反射に基づく光受信装置３１（５１）の動作を確保するために、遮光部７０は、光受信装置３１（５１）から離隔されている必要がある。
【０１２６】
上部内側の回路５上に遮光部７０を容易に組立て、かつこのような離隔された関係を保証するために、遮光部にはピン７２、または突起、フィンもしくは溝などのピンに相当する位置合わせ用および組立て用の要素が設けられる。
【０１２７】
さらに、遮光部７０の側壁は、光受信装置３１を越えて延設されてもよく、光学的な帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）または長波長通過フィルタ（ローパスフィルタ）を例えば接着によってこの延設部に固定するように、ハウジングが設けられる。
【０１２８】
遮光部７０上には、有利な実施形態では、平面ミラー７３が配置されている。この平面ミラー７３は、ポリゴンミラー１１および光受信装置３１／光検出素子３０のモジュールの後段において第２のＰＣＢ（図１）の上部内側の回路５に配置されるセンサ７４と協働し、連続する２つの走査線間の区切りを表す信号、いわゆる走査信号を供給する。より詳細には、図２１を参照して、レーザエミッタ１０によって放射されるレーザスポットがポリゴンミラー１１の隣接する２面間の境界である角に接近すると、ポリゴンミラー１１は角では必要な光学平面を有しないため、偏向ビーム７５は走査線には役に立たなくなる。こうして、偏向ビーム７５は走査信号の発生に活用され、このビームはミラー７３に入射して、ミラー７３がこのビームをセンサ７４に偏向する。
【０１２９】
上述の配置によって、コードリーダ１の走査線に対する垂直方向の寸法が縮小される。コードリーダ１を側面図で表す図２２から分かるように、センサ７４はコードリーダ１の内部においてポリゴンミラー１１とほぼ同一高さになるまで突出する。したがって、走査部と受信部とは部分的に相互に侵入つまり干渉している。
【０１３０】
図２３は、走査信号を取得する変形例を示すが、効果は少し劣る。この変形例によれば、従来のとおりセンサ７４は走査部内に回転ポリゴンミラー１１に面して配置され、偏向ミラーは設けられていない。この場合、光受信装置３１／光検出素子３０のモジュールはセンサ７４とは別の空間において（図２３の上部）維持されなければならないため、コードリーダ１の体積は大きくなる。
【０１３１】
以上、光受信装置３１、５１および対応する受信部を図１から３の小型光学式コードリーダに関連して説明したが、これらがその他のタイプおよび形状の光学式コードリーダに効果的に使用されることは理解されるべきである。
【０１３２】
これに対して、上述のコードリーダの好ましい実施形態は、それ自体が革新的なその他の構成を有することも理解されるべきである。このような構成には、２つのＰＣＢのうちの一方を曲げることのできる構成、および弾性リングを介する位置合わせ調整によって固定される能力、ならびに受信部と走査部の間の空間的中間位置における走査信号検出素子（ミラーおよびセンサ）の配置が含まれる。
【０１３３】
本発明のコードリーダ１によれば、リニアコード、詳細にはバーコードおよびスタック型コード（例えば、ＰＤＦ４１７）のみでなく、文字を含む二次元コードを読み取ることも可能である点は理解されるべきである。ただし、二次元コードを読み取る場合には、走査線に対して垂直方向の第２の走査機構が設けられて走査線のラスタを構成する必要がある。しかし、いずれにしても、ラスタパターンの拡張は光受信装置３１の視野内に入ることから、二次元コードの読み取りも可能である。第２の走査機構としては、例えば、ポリゴンミラー１１の複数の面の傾斜を異ならせるもの、第２の振動鏡、または例えばコンベアベルト上で運ばれる物体の光学コードの場合におけるコードリーダ１と光学コードとの相対移動などがある。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施形態にかかる小型光学式コードリーダの斜視図であり、部分的に組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図２】図１のコードリーダの組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図３】図１のコードリーダが組み立てられて保護ケーシングに収められた状態を示す斜視図である。
【図４】図１のコードリーダの走査部を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の各実施形態かかる光受信装置の視野を、走査線に関して示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる光受信装置の斜視図である。
【図７】図６の光受信装置の垂直断面図である。
【図８】図６の光受信装置の水平断面図である。
【図９】本発明による受信部の分解斜視図である。
【図１０】本発明による受信部の分解斜視図である。
【図１１】図６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１２】図６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１３】図６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１４】図６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１５】図６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態にかかる光受信装置の斜視図である。
【図１７】図１６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１８】図１６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図１９】図１６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図２０】図１６の光受信装置におけるある光線の経路を示す図である。
【図２１】図１のコードリーダの上面図である。
【図２２】図１のコードリーダの略側面図である。
【図２３】図１のコードリーダの変形例の略側面図である。
【図２４】従来の中空ＣＰＣを示す断面図である。
【図２５】従来の中実ＣＰＣを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１            光学式コードリーダ
３０          光検出素子
３１（５１）  光受信装置
３２（５２）  光入射面
３３（５３）  光主射面
３４（５４）  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月7日(2008.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面（３２，５２）と、
光検出素子（３０）と結合する光出射面（３３，５３）であって、前記入射面（３２，５２）に対して垂直である光出射面（３３，５３）と、
前記入射面（３２，５２）および前記出射面（３３，５３）に対して傾斜している傾斜面（３４，５４）とを有する、透明材料の中実体を備えた、光学式コードリーダ（１）の光受信装置（３１，５１）であって、
走査線方向の受光角（θ||）、およびこの受光角（θ||）よりも小さい、走査線に対して垂直方向の受光角（θ⊥）の範囲内で前記入射面（３２，５２）から入る光が、全内反射によって前記出射面（３３，５３）に集光されるように、光受信装置（３１，５１）の前記各面（３２〜３８，４０〜４２，４０’，４１’，４２’；５２〜５４，５６〜６０，６０’）が相互に配置されている、光受信装置（３１，５１）。
【請求項２】
請求項１において、前記入射面（３２，５２）は矩形または正方形である光受信装置（３１，５１）。
【請求項３】
請求項１から２のいずれか一項において、集束レンズが前記入射面（３２，５２）に一体に設けられている光受信装置（３１，５１）。
【請求項４】
請求項３において、前記集束レンズは、円柱レンズ、フレネルレンズまたは円環レンズである光受信装置（３１，５１）。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記透明材料はポリカーボネートまたはアクリル材料である光受信装置（３１，５１）。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記光受信装置（３１，５１）の位置合わせ用および組立て用の素子（４３）が前記中実体に一体に設けられている光受信装置（３１，５１）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、２つの側面（６０，６０’）を備え、前記側面（６０，６０’）の出射面（５３）に対して平行な平面断面は放物線の一部である光受信装置（５１）。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項において、２つの側面にそれぞれ近接するように配置された複数の平坦面（４０，４１，４２；４０’，４１’，４２’）を両側に備え、前記近接する側面の出射面（３３）に対して平行な平面断面は放物線の一部である光受信装置（３１）。
【請求項９】
請求項８において、前記中実体は、前記入射面（３２）に隣接し、前記入射面（３２）の法線（Ｙ）に対して４゜よりも大きい角度で傾斜する第１の面（４０，４０’）と、前記第１の面（４０，４０’）に隣接し、前記法線（Ｙ）に対して９゜よりも大きい角度で傾斜する第２の面（４１，４１’）と、前記第２の面（４１，４１’）に隣接し、前記法線（Ｙ）に対して１５゜よりも大きい角度で傾斜する第３の面（４２，４２’）とを、両側に備えた光受信装置（３１）。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項において、前記中実体は、さらに、前記入射面（３２，５２）と前記傾斜面（３４，５４）との間に配置され、前記出射面（３３，５３）に対向する位置する面（３６，５６）を備えたる光受信装置（３１，５１）。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項において、前記放物線の一部のそれぞれの放物線の軸（Ａ，Ａ’）は前記入射面（３２，５２）の法線（Ｙ）に対してθ’＝ｓｉｎ−１（（ｓｉｎθ||）／ｎ）の角度で傾斜している光受信装置（３１，５１）。ここで、θ||は走査方向の所望される受光角を表し、ｎは前記透明材料の屈折率を表し、前記放物線部の一部の焦点（Ｆ，Ｆ’）は、前記入射面（３２，５２）とは逆の側における、対向面（４２，４２’，６０，６０’）の縁部に位置する。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項において、前記傾斜面（３４，５４）の前記出射面（３３，５３）に対する傾斜が４５゜未満である光受信装置（３１，５１）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項において、前記出射面（３２，５２）に対して垂直方向における、前記傾斜面（３４，５４）の前記入射面（３２，５２）への射影は、前記入射面（３２，５２）の一部分のみである光受信装置（３１，５１）。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項において、前記入射面（３２，５２）に対して垂直方向における、前記傾斜面（３４，５４）の前記出射面（３３，５３）への射影は、前記出射面（３３，５３）を超えている光受信装置（３１，５１）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項において、前記出射面（３３）は、前記入射面（３２）に対して平行な面（３８）のみに支えられた片持ち式の構成である光受信装置（３１）。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項において、前記出射面（５３）は前記入射面（５２）の端線と同一の高さにある光受信装置（５１）。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項において、前記透明材料は着色されている光受信装置（３１，５１）。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項において、前記中実体は射出成形によって製造されている光受信装置（３１，５１）。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）を備え、前記出力面（３２，５２）において光検出素子（３０）に対応している、光学式コードリーダ（１）の受信部。
【請求項２０】
請求項１９において、前記光受信装置（３１，５１）と前記光検出素子（３０）とは屈折率整合の接着剤によって接合される受信部。
【請求項２１】
請求項１９または２０において、複数の光受信装置（３１，５１）を備え、各光受信装置（３１，５１）がそれぞれ光検出素子（３０）に対応づけられている受信部。
【請求項２２】
請求項１９から２１のいずれか一項において、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の遮光部（７０）を備えた受信部。
【請求項２３】
請求項２１において、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の遮光部（７０）を備え、前記遮光部（７０）は前記複数の光受信装置（３１，５１）に共通である受信部。
【請求項２４】
請求項２３において、前記遮光部（７０）が、隣接する光受信装置（３１，５１）の間に延出する壁（７１）を備えた受信部。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）から離隔されている受信部。
【請求項２６】
請求項１９から２５のいずれか一項において、前記遮光部（７０）の位置合わせ用および組立て用の要素（７２）が、前記遮光部（７０）に一体に設けられている受信部。
【請求項２７】
請求項２２から２６のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、フィルタを収容するように、前記少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）の前記入射面（３２，５２）を超えて延出する受信部。
【請求項２８】
請求項２２から２７のいずれか一項において、前記遮光部（７０）はプラスチック材料から作製されている受信部。
【請求項２９】
請求項２２から２８のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、連続する２つの走査線の間の区切りを表す、走査には不用な部分をセンサ（７４）に偏向するミラー（７３）を搭載する受信部。
【請求項３０】
請求項２２から２８のいずれか一項において、前記遮光部（７０）は、連続する２つの走査線の間の区切りを表す、走査には不用な部分のセンサ（７４）を搭載する受信部。
【請求項３１】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光受信装置（３１，５１）を備えた光学式コードリーダ（１）。
【請求項３２】
請求項２９に記載の受信部を備え、前記ミラー（７３）は前記コードリーダ（１）の走査部に突出している光学式コードリーダ（１）。
【国際調査報告】
2009507283.tif 000028
2009507283.tif 000029
2009507283.tif 000030