(57)【要約】【課題】            従来よりも符号認識率が優れた、符号読み取り装置用の光学モジュールを提供する。【解決手段】        被撮影面を撮影する光学モジュールであって、被撮影面に対して開口する開口部を有する導光管と、導光管を介して開口部から被撮影面に光を照射する光照射手段と、被撮影面から導光管内へ反射した反射光を通過させる絞り孔を形成する絞り部材と、絞り部材によって形成される絞り孔を通過した反射光を受光するセンサーと、を備えており、センサーは、開口部から見て絞り部材よりも遠位に設けられており、絞り部材は、開口部から見て光照射手段よりも遠位に設けられており、導光管の内側の表面は、光を透過させずに反射させる反射材料からなる光学モジュールとした。【選択図】          図１Ａ
2019174867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮影面を撮影する光学モジュールであって、
前記被撮影面に対して開口する開口部を有する導光管と、
前記導光管を介して前記開口部から被撮影面に光を照射する光照射手段と、
前記被撮影面から前記導光管内へ反射した反射光を通過させる絞り孔を形成する絞り部材と、
前記絞り部材によって形成される絞り孔を通過した反射光を受光するセンサーと、
を備えており、
前記センサーは、前記開口部から見て前記絞り部材よりも遠位に設けられており、
前記絞り部材は、前記開口部から見て前記光照射手段よりも遠位に設けられており、
前記導光管の内側の表面は、光を透過させずに反射させる反射材料からなることを特徴とする、光学モジュール。
【請求項２】
前記反射材料は、金属であることを特徴とする、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記光照射手段、前記絞り部材及び前記センサーは、前記導光管の軸方向から見て前記導光管の内側に位置するように設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記光照射手段は、前記導光管の軸方向において、前記開口部側とは反対側の端部寄りに、かつ前記絞り部材に近接して設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記導光管の開口部側の端部は、円筒が斜めに切断された形状であることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項６】
導光管の前記開口部側端部の円筒の軸に対する切断面の角度が４５度であることを特徴とする請求項５に記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記導光管内には、前記光照射手段からの照射光を前記導光管内で反射させる反射部材が設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記反射部材は、前記照射光の向きを変える反射板である事を特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記反射部材は、前記照射光を透過させつつ拡散反射させるディフューザーである事を特徴とする、請求項７に記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記導光管の内側の表面には、光を拡散反射させる凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１１】
前記光照射手段は赤外光を照射することを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１２】
前記開口部と前記センサーとの間に、所定波長の光を透過させるフィルタを備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１３】
前記絞り部材と前記センサーの間にレンズを備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１４】
前記センサーは前記絞り部材に対して、遠近方向の位置調節が可能であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１５】
前記開口部から見て前記センサーよりも遠位側に集積回路が備えられていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１６】
前記光照射手段を複数備えていることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１７】
前記複数の光照射手段の少なくとも２つがそれぞれ異なる波長の光を照射するものであることを特徴とする、請求項１６に記載の光学モジュール。
【請求項１８】
前記被撮影面を、前記複数の光照射手段のそれぞれが照射する光の波長の違いに対応して、異なる複数の画像として撮影する
ことを特徴とする、請求項１７記載の光学モジュール。
【請求項１９】
被撮影面を撮影する光学モジュールの製造方法であって、
前記被撮影面に対して開口する開口部と、光を透過させずに反射させる反射材料からなる内壁と、を有する導光管に、
前記被撮影面に光を照射する光照射手段を組み込み、
前記開口部から見て前記光照射手段よりも遠い位置に、前記被撮影面から前記導光管内へ反射した反射光を通過させる絞り孔を形成する絞り部材を組み込み、
前記開口部から見て前記絞り部材よりも遠い位置に、前記絞り部材によって形成される絞り孔を通過した前記被撮影面からの反射光を受光するセンサーを付加する
ことを特徴とする、光学モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号が記された撮影対象を光学的に読み取って各種処理を行う装置に使用される、光学モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮影対象の表面に印刷された符号化情報を光学的な手法によって読み取り、当該符号化情報に基づいて音声を再生するような学習教材、玩具等が知られている（例えば特許文献１を参照）。また、表面に位置情報を含む符号が設けられた媒体と、該符号を光学的に読み取り可能な描画用デバイスを用いて、前記媒体上に前記描画用デバイスで記載した文字や図形等を、前記符号を読み取る事により電子的に入力可能にする装置も知られている（例えば特許文献２を参照）。
【０００３】
上記のような光学的な読み取り装置については、読み取り対象に照射光を供給する光源、撮影対象の表面からの反射光を読み取る光学センサー、該光学センサーが読み取った情報を処理する処理部、が設けられている事が一般的であり、これに加えて外部機器へ情報の送信を行う送信部をもつ装置等も公知となっている（例えば特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６１０５９号公報
【特許文献２】特表２００３−５２８３８７号公報
【特許文献３】特表２００９−５４３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような読み取り装置を使用する場合、符号すなわちコード化された情報の読み取りの精度を高めること、換言すれば光学センサーが正しく符号を認識する確率を高くすることが技術的課題となる。
【０００６】
いわゆる電子ペン等の筆記具型の読み取り装置を用いて筆記した文字や図形等を認識するような場合には、使用者は読み取り装置を筆記具と同じ要領で、被撮影面に対して傾けて用いるのが一般的である。電子ペンの先には、画像センサーが設けられ、使用者は被撮影面に電子ペンの先を当接し、なぞるようにして電子ペンに画像を認識させる。このような状態では、通常、ペンを傾けることで、画像センサーの視軸が被撮影面の法線に対して傾くことになる。そのため、被撮影面の法線に対して電子ペンが傾いた方向とは逆方向の領域が遠方となり、暗く撮影されるため、符号の認識率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、読み取り装置を用いて筆記を行う場合、連続して符号を読み取って筆記の軌跡を認識する必要があるが、露光時間が長いと符号が歪んでしまい、認識率が低下する。このため、一瞬の露光でセンサーが符号を読み取ることができるような光量を確保する必要があるが、通常のＬＥＤや電流ではこれが困難な場合があった。
【０００８】
本発明は、上記のような状況に鑑みて、従来よりも符号認識率が優れた、符号読み取り装置用の光学モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明にかかる光学モジュールは、被撮影面を撮影する光学モジュールであって、前記被撮影面に対して開口する開口部を有する導光管と、前記導光管を介して前記開口部から被撮影面に光を照射する光照射手段と、前記被撮影面から前記導光管内へ反射した反射光を通過させる絞り孔を形成する絞り部材と、前記絞り部材によって形成される絞り孔を通過した反射光を受光するセンサーと、を備えており、前記センサーは、前記開口部から見て前記絞り部材よりも遠位に設けられており、前記絞り部材は、前記開口部から見て前記光照射手段よりも遠位に設けられており、前記導光管の内側の表面は、光を透過させずに反射させる反射材料からなることを特徴とする。
【００１０】
ここでいう「絞り部材」は、前記センサーへ向かう前記被撮影面からの反射光を絞り込む機能を有する絞り孔を形成するものであればよく、絞りの大小を調節する機能を有していなくともよい。
【００１１】
なお、前記反射材料からなる導光管内側の表面は、前記導光管そのものを反射材料とすることによって形成されても良いし、前記導光管の内側に反射材料をコーティングして形成されてもよい。また、前記反射材料として、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属を用いてもよい。
【００１２】
上述したような特徴により、前記光照射手段からの照射光、および前記被撮影面からの反射光が、前記導光管を通過する際に減衰することを抑止でき、このような特徴を有さないものに比べて前記センサーに到達する光量を多くすることができる。このため、前記センサーが前記被撮影面の符号を読み取り可能な明るさを確保しつつ、前記絞り部材によって形成される絞り孔の直径を小さくすることができる。そうすることにより、センサーの被写界深度を深くすることができ、光学モジュールが被撮影面に対して傾けられた場合であっても、符号の認識率の低下を抑止することが可能になる。
【００１３】
さらに、上述したような特徴により、前記導光管の外側の光が前記導光管内に透過することも防止することができるため、前記センサーが光学モジュールの外側からの光を受光することを抑止できる。このため、光学モジュールが搭載される物品のデザインの自由度を高くすることもできる。
【００１４】
また、前記光照射手段、前記絞り部材及び前記センサーは、前記導光管の軸方向から見て前記導光管の内側に位置するように設けられるようにしてもよい。このような構成により、前記光学モジュール全体の幅を前記導光管の直径と同じにでき、幅方向にコンパクト化することができる。このため、前記光学モジュールが搭載される電子ペン等を細く設計することも可能になる。
【００１５】
また、前記光照射手段は、前記導光管の軸方向において、前記開口部側とは反対側の端部寄りに、かつ前記絞り部材に近接して設けられていてもよい。
【００１６】
一般的に、光照射手段から被撮影面までの距離が短いほど、被撮影面におけるセンサーの感知範囲（以下、被撮影領域という）内で暗い箇所と明るい箇所の差が大きく生じる。特に光学モジュールが被撮影面に対して傾いた状態においては、傾けられた方向とは逆方向の領域が暗く撮影されるため、符号の認識率を下げる要因となる。しかし、上記のように光照射手段から被撮影面までの距離を遠くすることで、このような明るさの差を小さくすることができる。そして、導光管内での光の減衰を抑止できるという構成により、被撮影面から光照射手段を遠ざけても必要な光量が確保できるため、符号の認識率の低下をより効果的に抑止することが可能になる。
【００１７】
また、前記導光管の開口部側の端部は、円筒が斜めに切断された形状であってもよい。さらに当該円筒の軸に対する切断面の角度が４５度であってもよい。
【００１８】
光学モジュールが筆記具型の読み取り装置に搭載された場合には、当該読み取り装置は筆記具と同様に傾けて用いられ、その最大角度は概ね４５度となる。したがって、被撮影面のうち、被撮影面の法線に対して光学モジュールの中心軸が傾いている側の領域は光照射手段の照射面からの距離が近く、被撮影面の法線に対して光学モジュールの中心軸が傾いている側の反対領域は光照射手段の照射面からの距離が遠くなる。このため、本来であれば、被撮影面に光量のムラが生じることが多い。しかしながら、上記構成のように、光学モジュールが傾けて使用されることに対応して導光管が斜めに切断されていることで、被撮影面は、斜めに切断された導光管の内壁にある程度カバーされる。つまり、光学モジュールの中心軸が傾いている側の反対領域は光照射手段の照射面からの距離が遠くなるが、導光管の内壁に沿って導光される結果、照度の低下が抑制され、光のムラが低減される。
【００１９】
また、前記導光管内には、前記光照射手段からの照射光を前記導光管内で反射させる反射部材が設けられていてもよい。ここで、前記反射部材は、前記照射光の向きを変える反射板であってもよいし、前記照射光を透過させつつ拡散反射させるディフューザーであってもよい。
【００２０】
このような構成によって、前記照射手段からの照射光は、前記導光管内で反射されたうえで被撮影面に到達する。これによって、照射光が直接被撮影面に照射されることで生じるハイライトを防止でき、ハイライトが原因で符号を認識できなくなるという不具合を抑止することが可能になる。
【００２１】
また、前記導光管の内側の表面には、光を散乱させる凹凸が形成されていてもよい。
【００２２】
このような構成にすることで、照射光が前記導光管内で拡散反射され、被撮影領域内の明るさにムラが無い像を撮影することができ、符号の認識率を高くすることができる。
【００２３】
また、前記光照射手段は赤外光線を照射するものであってもよい。照射光を赤外光線としておくことで、被撮影面からの反射光に読み取り対象の符号以外のノイズが混ざることを抑制できる。
【００２４】
また、前記光学モジュールは前記開口部と前記センサーとの間に、所定波長の光を透過させるフィルタを備えていてもよい。
【００２５】
被撮影面からは、前記光照射手段からの照射光以外に外光の反射光も反射されるが、所定波長の光のみを透過させるようにすれば、そのような外光の影響により、符号を正しく認識できなくなることを防止できる。
【００２６】
また、前記光学モジュールは前記絞り部材と前記センサーの間にレンズを備えていてもよい。前記絞り部材によって形成される穴の径を極小にしてピンホールとしてもよいが、前記絞り部材と前記センサーの間に前記レンズを設けることで、前記センサーに、より明るい像を認識させることができるようになり、符号の認識率を向上させることができる。
【００２７】
また、前記センサーは前記絞り部材に対して、遠近方向の位置調節が可能であってもよい。このようにしておくことで、光学モジュールの製造後にピント調整が可能になる。
【００２８】
さらに、前記光学モジュールは、前記開口部から見て前記センサーよりも遠位側に集積回路が備えられていてもよい。このような構成により、前記センサーの裏側のスペースを活用して、光学モジュール自体に情報処理機能を持たせることが可能になる。
【００２９】
また、前記光照射手段は複数備えられていてもよい。光照射手段の数を増やすと、光量を増やすことができる。さらに、複数の光照射手段を、前記導光管の軸方向から見て、円周上に均等な距離の位置に設けることで、被撮影面における照射光の照射ムラを低減することができる。これによって、符号の認識率を向上させることが可能になる。
【００３０】
なお、前記複数の光照射手段の少なくとも２つが、それぞれ異なる波長の光を照射するものであってもよい。このような構成にしておくことで、例えば一の波長の照射光により撮影された符号が正しく認識されない場合であっても、異なる波長の光により撮影された符号であれば正しく認識されるような場合には、符号の読み取りエラーを防止することができる。
【００３１】
また、前記光学モジュールは、前記被撮影面を、前記複数の光照射手段のそれぞれが照射する光の波長の違いに対応して、異なる複数の画像として撮影するものであってもよい。
【００３２】
例えば、照射される波長の違いに応じて吸収率が異なるインクを用いて符号が付された被撮影面に、異なる波長の複数の光を照射すると、照射光はそれぞれの波長に応じて吸収されるため、それぞれの照射光に応じた異なる像を撮影することができる。このように照射光の波長の違いによって認識される符号が異なること、及びその認識のされ方から、所定の光吸収特性を有するインクを用いて符号が印されているか否かを判別することができ、これを活用することで実施品の真贋判定が可能な読み取り装置を提供することができる。
【００３３】
なお、本発明に係る光学モジュールは、被撮影面に対して開口する開口部と、光を透過させずに反射させる反射材料からなる内壁と、を有する導光管に、前記被撮影面に光を照射する光照射手段を組み込み、前記開口部から見て前記光照射手段よりも遠い位置に、前記被撮影面から前記導光管内へ反射した反射光を通過させる絞り孔を形成する絞り部材を組み込み、前記開口部から見て前記絞り部材よりも遠い位置に、前記絞り部材によって形成される絞り孔を通過した前記被撮影面からの反射光を受光するセンサーを付加する方法によって製造されてもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、従来よりも符号認識率が優れた、符号読み取り装置用の光学モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明の実施例１に係る光学モジュールの全体を表す斜視図である。
【図１Ｂ】実施例１に係る光学モジュール１の平面図である。
【図２】図１ＢのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の光学モジュール１のセンサー周辺の断面図である。
【図４】実施例１に係る光学モジュール１の照射光の反射の仕方を示す図である。
【図５Ａ】実施例１に係る光学モジュール１を組み込んだ、符号読み取り機能を有する筆記デバイスの一例を表す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの縦断面図である。
【図６】本発明の使用例に係る、ドットコード（符号）が印刷された被撮影対象の表面を表す図である。
【図７Ａ】筆記デバイス５１と被撮影面との位置関係を示す図である。
【図７Ｂ】光学モジュール１と被撮影面との位置関係を示す図である。
【図８Ａ】実施例１に係る光学モジュール１の変形例を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａの長手方向の断面図である。
【図９】実施例２に係る光学モジュール１の縦断面図である。
【図１０】図９のＢ―Ｂ断面を簡略化した図である。
【図１１】実施例２に係る光学モジュール１によって読み取られる、撮影対象の表面を示す図である。
【図１２】実施例２において用いられる特殊インクの光吸収特性を示す図である。
【図１３Ａ】カーボンインクと特殊インクによって構成されたドットコードに対して、赤外線ＬＥＤ２１５Ａから光が照射された場合に撮影される像を示す図である。
【図１３Ｂ】カーボンインクと特殊インクによって構成されたドットコードに対して、赤外線ＬＥＤ２１５Ｂから光が照射された場合に撮影される像を示す図である。
【図１３Ｃ】カーボンインクと特殊インクによって構成されたドットコードに対して、赤外線ＬＥＤ２１５Ｃから光が照射された場合に撮影される像を示す図である。
【図１４Ａ】実施例３に係るマーカーホルダー５２の右側面図である。
【図１４Ｂ】マーカーホルダー５２の縦断面図である。
【図１４Ｃ】実施例３に係るマーカーホルダー５２の使用方法を示す図である。
【図１５Ａ】実施例３に係るイレイサー５３の全体を表す斜視図である。
【図１５Ｂ】イレイサー５３の底面図である。
【図１６】光学モジュール１の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。以下の実施例に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３７】
＜実施例１＞
＜構成の説明＞
まず、本実施例に係る光学モジュール１の構成について説明する。図１Ａは、本実施例に係る光学モジュール１の全体を表す斜視図、図１Ｂは本実施例に係る光学モジュール１の長手方向の図である。図２は図１ＢのＡ−Ａ断面図である。図１、および図２に示すように、本実施例に係る光学モジュール１は、大別すると導光管部１１とセンサー部１２の２つの部材からなり、この２つを結合させることにより形成されている。具体的には、導光管部１１に雌ねじ部１１Ａ、センサー部１２に雄ねじ部１２Ａが形成され、雌ねじ部１１Ａと雄ねじ部１２Ａを螺合させることで結合されている。
【００３８】
導光管部１１はステンレスの平板を円筒状（例えば外径５ｍｍ）に成形した導光管１１０と、それに固定された反射光誘導部１１９によって構成されており、センサー部１２と結合されている雌ねじ部１１Ａとは反対の端部に開口部１１１を有している。そして当該開口部１１１は、斜め４５度に円筒を切断した形状を有している。
【００３９】
ここで、導光管１１０はステンレスの平板を円筒状に成形したものであるため、導光管１１０の内側表面は金属面である。すなわち、導光管１１０はその内側の表面が反射材料で形成されている。
【００４０】
図２に示すように、導光管部１１の雌ねじ部１１Ａ側の端部近傍には、開口部１１１に対して遠い方から順に、絞り部材１１２、赤外線フィルタ１１３、光照射手段としての赤外線ＬＥＤ１１５、ディフューザー１１６が、近接して配置されている。そして、反射光誘導部１１９により反射光誘導路１１４が形成され、絞り部材１１２により、絞り孔１１２Ａが形成される。
【００４１】
なお、これらの各要素のうち、絞り部材１１２、赤外線フィルタ１１３は反射光誘導部１１９に設けられており、赤外線ＬＥＤ１１５は後述するセンサー部１２のフレキシブルプリント基板１２４に搭載されている。そして、ディフューザー１１６は、導光管１１０の内周に沿って導光管部１１内の赤外線ＬＥＤ１１５の開口部１１１側の端部に近接した位置に設けられている。
【００４２】
反射光誘導路１１４は、開口部側から絞り孔側へ向かって僅かに径が減少する空間となっており、反射光誘導部１１９の開口部１１１側の端部は、赤外線ＬＥＤ１１５からの照射光が直接絞り孔１１２Ａへ向かわないようにするための遮光部１１９Ａを兼ねる形状となっている。
【００４３】
ディフューザー１１６は例えば乳白色のアクリルで形成されており、赤外線ＬＥＤ１１５からの照射光は、ディフューザー１１６の内部を拡散反射しながら開口部１１１に向かい、被撮影面に照射される（図４参照）。
【００４４】
一方、図３に示すように、センサー部１２には赤外線センサー１２１が搭載されており、赤外線センサー１２１よりも導光管部１１に近い側にはレンズ１２２が設けられている。そして、赤外線センサー１２１よりも導光管部１１から遠い側に、集積回路１２３を搭載したフレキシブルプリント基板１２４が設けられている。
【００４５】
赤外線センサー１２１は例えば赤外線ＣＭＯＳセンサーである。レンズ１２２は、赤外線センサー１２１に向かって被撮影面からの反射光を集光するレンズである。集積回路１２３には、演算処理部（図示せず）が搭載されている。
【００４６】
フレキシブルプリント基板１２４の一方の端部には集積回路１２３が搭載されており、もう一方の端部には導光管部１１内に位置する赤外線ＬＥＤ１１５が搭載されている。そして、フレキシブルプリント基板１２４のＬＥＤ１１５が搭載されている部分は、外径が導光管１１０の内径とほぼ同じとなる円環状に形成されている。
【００４７】
なお、センサー部１２と導光管部１１とは上述のようにねじ結合されているため、これらを相対的に回動させることによって、赤外線センサー１２１と絞り孔１１２Ａとの間の距離を変化させることが可能である。これにより、光学モジュール１のピント調節を行うことができる。
【００４８】
ここで、本実施例に係る光学モジュール１は、図１６に示すように、例えば次のようにして製造される。まず、ステンレスの平板を円筒状に成形した導光管１１０の開口部とは反対側からフレキシブルプリント基板１２４に搭載された赤外線ＬＥＤ１１５を挿入する（Ｓ１０１）。さらに、絞り部材１１２及び赤外線フィルタ１１３を備える反射光誘導部１１９の反射光誘導路１１４が設けられている部分を、導光管１１０の開口部とは反対側から挿入する（Ｓ１０２）。そのうえで、反射光誘導部１１９を例えば接着剤などを用いて導光管１１０に固定し、導光管部１１を形成する（Ｓ１０３）。次に、赤外線センサー１２１を備えるセンサー部１２と導光管部１１をネジ結合し（Ｓ１０４）、さらにフレキシブルプリント基板１２４と赤外線センサー１２１を接続する（Ｓ１０５）。
【００４９】
＜使用方法の一例＞
次に、本実施例における光学モジュール１の各要素の働きについて説明する。光学モジュール１は、例えば図５に示すように、いわゆる電子ペンのような筆記デバイス５１に搭載され、筆記デバイス５１のペン先５１１の周囲を撮影するように、ペン先５１１の近傍に配置される。図５Ａは筆記デバイス５１の斜視図、図５Ｂは筆記デバイス５１の縦断面図である。
【００５０】
筆記デバイス５１は、例えば図６に示すような位置情報などを含むドットコードが印字された撮影対象６に、文字や図形などを筆記するために用いられ、その際に当該ドットコードを光学モジュール１によって読み取り、電子的に処理することにより、筆記された文字や図形を電子的に入力するという機能を有している。なお、本実施例における光学モジュール１は、演算処理部を備える集積回路１２３を有しており、光学モジュール１自体が情報処理機能を有している。
【００５１】
光学モジュール１の赤外線ＬＥＤ１１５は所定波長の赤外線を、所定の時間（例えば、１００分の１秒）毎に瞬間的に照射する。照射された光は、ディフューザー１１６の内部を拡散反射しながら開口部１１１に向かい、撮影対象６のドットコードが印字された面に照射される。ここで、導光管１１０はステンレスによって形成されているため、照射光は導光管の内壁において略１００％反射し、導光管に吸収されたり、外部へ透過する透過光の量は極めて少ない。
【００５２】
このように赤外線ＬＥＤ１１５が所定間隔で瞬間的に光を照射することにより、筆記デバイス５１で筆記を行っている最中、即ち光学モジュール１が撮影対象６に対して動いている状態であっても、ドットコードを認識することが可能となる。なお、赤外線ＬＥＤ１１５が瞬間的な発光でも十分な光量を照射するためには、抵抗値は可能な限り小さく設定されることが望ましい。
【００５３】
撮影対象６のドットコードは赤外線を吸収するインクまたはカーボンで印字されており、ドットコードに吸収されずに反射した光は開口部１１１から導光管１１０へ進入する。そして、反射光は導光管１１０を介して、反射光誘導路１１４、赤外線フィルタ１１３、絞り孔１１２Ａ、レンズ１２２、を順に通過した後に赤外線センサー１２１によって受光される。
【００５４】
以上のようにして、被撮影面のドットコードすなわち符号が光学モジュール１によって読み取られるが、このような符号の読み取り処理は赤外線ＬＥＤ１１５の発光のタイミングに合わせて、所定の時間毎に行われる。
【００５５】
ここで、センサーによる符号の認識率は、被写界深度の大きさ、撮影された像の明るさ、被撮影領域内の明るさの均一性等の影響を受けるため、これらを改善することで、認識率を向上させることができる。
【００５６】
ところで、筆記デバイス５１で筆記を行う際には、一般的には筆記面に対して垂直では無く、水平方向に傾けた状態で用いられるのが通常であるため、図７に示すように、筆記デバイス５１の軸Ａと被撮影面とで傾斜角θが形成される。図７Ａは、筆記デバイス５１と被撮影面との位置関係を示す図、図７Ｂは光学モジュール１と被撮影面との位置関係を示す図である。
【００５７】
筆記デバイス５１が被撮影面に対して垂直に位置する場合、すなわち上記の傾斜角θが９０度の場合には、被撮影領域内の所定の部位ａと部位ｂのそれぞれから見た赤外線センサー１２１までの距離ＬａとＬｂの差（Ｌａ−Ｌｂ）は最も小さくなる。
【００５８】
一方、筆記デバイス５１が水平方向へ傾きを有する場合、すなわち傾斜角θが９０度から変化した場合には、９０度からの差が大きくなるほど、被撮影領域内の部位ａと部位ｂのそれぞれから見た赤外線センサー１２１までの距離ＬａとＬｂの差（Ｌａ−Ｌｂ）は大きくなっていく。
【００５９】
そして、このＬａ−Ｌｂの値が大きくなるほど、被撮影領域の全範囲にピントを合わせるためには大きな被写界深度を確保する必要がある。大きな被写界深度を得るためには、絞り値を大きくする、すなわち絞り孔１１２Ａを小さくすれば良いが、そうすると撮影される像がその分だけ暗くなってしまう。
【００６０】
この点、本実施例における導光管１１０はその内側の表面が反射材料で形成されており、照射光及び反射光の減衰が効果的に防止されるため、赤外線センサー１２１が被撮影領域の像を認識可能となる明るさを維持しつつ、絞り孔１１２Ａの直径を小さくすることが可能である。これによって、大きな被写界深度を得ることができるため、筆記デバイス５１を被撮影面に対して傾けて用いても被撮影領域の広い範囲にわたってピントを合わせることができ、認識率の低下を抑止することができる。
【００６１】
なお、明るさを確保するために、光照射手段を被撮影面の近くに配置しようとしても、光照射手段から被撮影面までの距離が短いほど、被撮影領域内の所定の部位ａと部位ｂのそれぞれから見た光照射手段までの距離ＤａとＤｂの差（Ｄａ−Ｄｂ）が大きくなり、これによって被撮影領域内において明るさの差が生じてしまう（図７Ｂを参照）。そうすると、符号の認識率を下げる要因となる。
【００６２】
この点、本実施例に係る光学モジュール１は、光照射手段の赤外線ＬＥＤ１１５が、導光管の開口部とは反対側の雌ねじ部１１Ａ近傍に、即ち被撮影面からできるだけ離れた位置に配置される構造となっている。こうすることで、ＤａとＤｂの差（Ｄａ−Ｄｂ）を小さくすることができ、被撮影領域における光の当たり方のムラを低減できる。
【００６３】
また、導光管１１０内にディフューザー１１６を設けることによって、照射光を拡散させた上で被撮影面に照射するため、赤外線センサー１２１は明るさにムラの無い均一な像を受光することができ、認識率を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施例における光学モジュール１は、図２に示すように、全ての構成要素が導光管１１１の軸方向から見て導光管１１１の内側に位置するように設けられているため、全体の幅が導光管１１１の直径と略同じに収まっている。このように光学モジュール１が幅方向においてコンパクトな構成であるため、これが搭載される筆記デバイス５１が太くなることを抑止できる。
【００６５】
＜変形例＞
なお、本実施例においては赤外線ＬＥＤの数は１つであるが、この数を２つ以上にしてもよい。光照射手段の数が増えるほど、被撮影面を明るく、ムラなく撮影できる。
【００６６】
また、本実施例において、導光管１１０はステンレスの平板を円筒状に成形したものであったが、例えば円筒状に成形した樹脂の内側にアルミメッキ処理を施したものであってもよい。このようにすれば、導光管の内側の表面は反射材料で形成されることになる。
【００６７】
また、本実施例においては、導光管部１１の開口部１１１の切断面の角度は導光管部１１の軸に対して４５度であったが、必ずしもこの角度である必要はなく、例えば３０度、４０度、５０度、６０度などとしてもよい。使用者の筆記時の癖などに合わせて、適宜設計可能である。
【００６８】
また、導光管部１１の開口部１１１は、斜めではなく、導光管部１１の軸に垂直に切断された形状であってもよい（図８Ａ、図８Ｂを参照）。このような構成であれば、筆記デバイス５１がどの方向に傾けられても、比較的同じように被撮影領域を撮影することができるため、筆記デバイス５１を保持する向きを限定する必要がない。
【００６９】
また、本実施例ではセンサーとしてＣＭＯＳセンサーを用いているが、これに替えてＣＣＤセンサー等の他のタイプのセンサーを用いてもよい。
【００７０】
また、本実施例では、赤外線センサー１２１と絞り部材１１２との間にレンズ１２２を備える構成となっていたが、レンズ１２２を備えない構成であってもよい。レンズ１２２を備えることでセンサー１２１により明るい像を認識させることが可能であるが、光量が十分であればレンズ１２２は必ずしも必要ではなく、レンズ１２２を省略することでコストを抑えることができる。
【００７１】
また、光学モジュール１の製造方法についても上記のものに限られず、例えばフレキシブルプリント基板１２４に、赤外線ＬＥＤ１１５だけでなく、赤外線センサー１２１も予め搭載しておいてもよいし、さらにこれを予めセンサー部１２と結合しておいてもよい。
【００７２】
＜実施例２＞
＜構成の説明＞
以下、本発明に係る第２の実施例について図９〜１３図に基づいて説明する。なお、本実施例は実施例１と比べて、外観が同じであり、内部も構成を同じくする部分があるため、そのような部分については実施例１の場合と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図９は本実施例に係る光学モジュール１の縦断面図であり、図１０は図９のＢ―Ｂ断面を簡略化した図である。本実施例に係る光学モジュール１は、実施例１と同様に導光管部１１とセンサー部１２とをねじ結合させることにより形成されている。
【００７４】
導光管１１０の内側の表面（内壁）には、全体にわたって無数の細かな凹凸（シボ）が設けられており、このシボによって照射光が導光管内部で拡散反射されるため、被撮影領域をムラなく均一に照らすことができる。
【００７５】
図９、図１０に示すように、導光管部１１の雌ねじ部１１Ａ側の端部近傍には、開口部１１１に対して遠い方から順に、絞り部材１１２、赤外線フィルタ１１３、光照射手段としての赤外線ＬＥＤ２１５ａ〜２１５ｃ、反射板２１６が、近接して配置されている。
【００７６】
反射板２１６は、円筒状の部材の一方の端部を、円筒の中心に向かって折り曲げたような形状をした反射筒２１１の、折り曲げられた部分に該当する。反射筒２１１の材質は例えばステンレスなどの金属である。
【００７７】
図１０に示すように、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃは、導光管１１０の内周に沿って設けられた反射筒２１１の内周部に当接するように、それぞれ円周上に等間隔で配置されている。そして、これら赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃから照射された光が、直接開口部１１１へと向かわないように、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃと開口部１１１との間を遮るようにして、反射板２１６が位置している。
【００７８】
このような構成により、照射光が直接撮影領域を照射しないようにし、ハイライトの発生を防ぐことができる。即ち、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃから照射された光は、反射板２１６と導光管１１０の内壁に設けられたシボによって導光管１１０内を拡散反射して開口部１１１に向かい、被撮影面に照射される。
【００７９】
そして、本実施例に係る赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃは、３つそれぞれが異なる波長の赤外線を照射するように設定されている。
【００８０】
なお、センサー部１２の構造については実施例１と同様であるため、記載を省略する。
【００８１】
＜使用方法の一例＞
本実施例に係る光学モジュール１も、実施例１のものと同じく筆記具型の符号読み取り装置に組み込まれて用いられる。筆記具型の符号読み取り装置の全体の構造、及び本実施例に係る光学モジュール１の組み込まれる位置も実施例１と同様である。
【００８２】
図１１は、本実施例に係る光学モジュール１によって読み取られる、撮影対象の表面を示している。被撮影面には図や写真が印刷されており、それに重なるようにドットコード（符号）が、特殊な光吸収特性を持つ特殊インクにより印刷されている。
【００８３】
図１２は、前記特殊インクの光吸収特性を示す図である。特殊インクは受光する赤外線の波長によって吸収率が変化する性質を有しており、本実施例において使用される赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃそれぞれの波長に対応する光の吸収率が図示されている。
【００８４】
特殊インクにより印刷された符号が、赤外線ＬＥＤ２１５Ａが照射する波長の赤外線λ１を受光した場合と、赤外線ＬＥＤ２１５Ｃが照射する波長の赤外線λ３を受光した場合とでは、λ３を受光した場合のほうが、符号がより鮮明に撮影される。
【００８５】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、カーボンインクと特殊インクによって構成されたドットコードに対して、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜Ｃから光が照射された場合に、それぞれ赤外線センサー１２１によってどのように撮影されるのかを示す図である。光の波長による吸収率の違いがほぼ見られないカーボンブラックにより印刷されたドットを基準にして、特殊インクにより印刷されたドットの見え方の違いが表れている。
【００８６】
図１３Ａに示すように、赤外線ＬＥＤ２１５Ａの照射光（γ１）を受光した場合は、特殊インクによるドットの当該照射光の波長に対する吸光率は基準となるカーボンブラックよりも低いため、ドットは薄く不鮮明に認識される。図１３Ｂに示すように、赤外線ＬＥＤ２１５Ｂの照射光（γ２）を受光した場合は、特殊インクによるドットの当該照射光の波長に対する吸光率は、基準とほぼ同じ程度であり、すべてのドットが同じように認識される。図１３Ｃに示すように、赤外線ＬＥＤ２１５Ｃの照射光（γ３）を受光した場合は、特殊インクによるドットの当該照射光の波長に対する吸光率は基準よりも高いため、ドットはより濃く鮮明に撮影される。
【００８７】
このように特殊インクでドットコードが印刷されている撮影対象に、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃによって異なる所定の波長の赤外線を照射した場合には、それぞれの照射光の波長に応じてドットコードの認識のされ方に違いが生じる。そして、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃのそれぞれの照射光に対応するドットコードの認識のされ方を特定しておくことが可能である。
【００８８】
以上のような事を利用して、例えば、正当な権限を有する者によって製造された撮影対象には、上記のような特殊インクにより符号を印刷するように決めておき、本実施例に係る光学モジュールを組み込んだ読み取り装置を用いて撮影対象を読み取ることにすれば、製品の真贋判定が可能になる。
【００８９】
すなわち、正当な権限を有する者によって製造された撮影対象を、本実施例に係る光学モジュールを組み込んだ装置を用いて読み込んだ場合、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃのそれぞれの照射光に対応する、３種のドットコードが認識できるはずである。このため、そのようなドットコードの違いが認識されない、あるいは所定の認識のされ方と大きく異なって認識されるような撮影対象は、正当な権限を有する者によって製造されたものではないと判断できる。
【００９０】
また、これと同様の判定基準を用いて、読み取り装置の真贋を判定することも可能である。すなわち、特殊なインクにより符号が印刷された正規の撮影対象を、判定対象となる読み取り装置に読み取らせればよい。
【００９１】
なお、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜Ｃそれぞれの照射光に対応するドットコードの認識のされ方の違いを確認する手法としては、例えば、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃを順番に断続的に発光させるようにしておいて、赤外線センサー１２１が認識したドットパターンに基づき電子的に判定を行うようにしてもよい。
【００９２】
ここで、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜Ｃそれぞれの照射光を個別に照射あるいは認識するためには、発光させるＬＥＤを選択するための機構を読み取り装置に設けてもよいし、λ１〜λ３のいずれかのみを透過させるフィルタを用いてもよい。
【００９３】
なお、ここまでは一種類の特殊インクを用いてドットコードが印されている場合について説明してきたが、二種以上の特殊インクを用いて、あるいはカーボンインクと特殊インクを組み合わせて、ドットコードが印刷されていてもよい。
【００９４】
一種類の特殊インクのみを用いて真贋判定を行う場合には、認識されるドットの濃さの違い、すなわち同じドットについての明暗の差のみによって判断を行う必要があり、センサーによって認識される被撮影領域の明るさが十分でない場合には判定の精度が問題となる。
【００９５】
一方、複数のインクを用いてドットコードを印した場合には、異なる光吸収特性のドットの配置によって模様を形成することが可能であり、この模様の違いを判断することができるため、単にドットの明暗の差からインクの光吸収特性を判断するのに比べて、判定の精度を高くすることができる。
【００９６】
＜変形例＞
本実施形態における反射板２１６は、円筒状の部材の一方の端を円筒の中心部に向かって折り曲げて形成してあるため、導光管部１１の全周囲にわたって反射板２１６が存在する構成となっていたが、赤外線ＬＥＤ２１５Ａ〜２１５Ｃと開口部１１１を遮る部分にのみ対応する反射板を設けて、それ以外の部分については欠けた構成となっていても構わない。
【００９７】
また、本実施例において赤外線ＬＥＤは３つ配置されているが、この数を２つあるいは４つ以上としてもよい。
＜実施例３＞
【００９８】
実施例１、２に係る光学モジュール１は、ペンと一体になった筆記具デバイスに搭載されているが、光学モジュール１はこの他のデバイスにも搭載可能である。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは光学モジュール１が搭載されたマーカーホルダー５２を表し、図１５Ａ、図１５Ｂは光学モジュール１が搭載されたイレイサー５３を表している。
【００９９】
図１４Ｃに示すように、本実施例に係るマーカーホルダー５２は、ホワイトボードマーカーを保持するデバイスである。図１４Ａのマーカー保持部５２１に例えば市販のホワイトボードマーカーを差し込んで使用される。使用者は、マーカーホルダー５２を保持して、装着されたホワイトボードマーカーにより筆記を行う。なお、図１４Ｂはマーカーホルダー５２の縦断面図である。図１４Ｂに示すように、マーカーホルダー５２の先端部近傍に光学モジュール１が搭載されている。
【０１００】
ここで、筆記を行うホワイトボードに、例えばドットコードが印刷された透明なシートを貼り付けるなどして、符号が付された状態になっていると、当該符号を光学モジュール１によって読み取り、電子的に処理することにより、筆記された文字や図形を電子的に入力することが可能になる。
【０１０１】
図１５Ａは、本実施例に係るイレイサー５３の全体を表す斜視図であり、図１５Ｂはイレイサー５３を底部から見た図である。イレイサー５３は、通常のホワイトボード消しと同じように、字消し部５３１で、ホワイトボード上に筆記された文字や図形を擦ることにより当該文字や図形を消すことができる。そして、イレイサー５３には、図１５Ｂに示すように底部側（字消し部５３１側）に開口する形で光学モジュール１が搭載されている。
【０１０２】
このため、上述のように符号が付された状態のホワイトボードに筆記された文字や図形を擦って消すと、光学モジュール１によってホワイトボード上の符号を読み取り、電子的に処理することで、イレイサー５３の軌跡データを電子的に入力することが可能になる。
【０１０３】
ここで、上述のマーカーホルダー５２によって入力された筆記データを保持しておき、これに対して、イレイサー５３によって入力された軌跡データを上書きすることで、保持されている電子データ上においても、文字や図形を消去することが可能になる。
【０１０４】
以上のようにすれば、ホワイトボードを用いて筆記を行う場合に、ホワイトボード上の文字や図形をリアルタイムに更新しながら電子化することが可能になる。
【０１０５】
なお、マーカーホルダー５２、イレイサー５３ともに、電源をＯＦＦにしておくことで、光学モジュール１による読み取りを行わずに使用することも可能である。
【０１０６】
＜その他＞
上記実施例は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であり、上記実施例における構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１・・・光学モジュール
５・・・筆記デバイス
６・・・撮影対象
１１・・・導光管部
１２・・・センサー部
５１・・・ペン先
１１０・・・導光管
１１１・・・開口部
１１２・・・絞り部材
１１３・・・赤外線フィルタ
１１４・・・反射光誘導路
１１５、２１５・・・赤外線ＬＥＤ
１１６・・・ディフューザー
１１９・・・反射光誘導部
１２１・・・赤外線センサー
１２２・・・レンズ
１２３・・・集積回路
１２４・・・フレキシブルプリント基板
２１１・・・反射筒
２１６・・・反射板
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2019174867.tif 000023
【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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