(57)【要約】    【課題】  イメージセンサにおいて周辺部に配置される受光素子と中央部に配置される受光素子とで同等の入射光量を得ることができる撮像装置を提供する。    【解決手段】  受光センサ（イメージセンサ）２３の受光素子５８にそれぞれ対応する開口６０ａ、６０ｂが形成されたマスキング板６０を受光素子５８上に配置する。該マスキング板６０の各開口の大きさは、図２（Ａ）で示すようにイメージセンサの中央部で小さく、図２（Ｂ）で示すように周辺部で大きくなるように形成されているため、小さな開口６０ａが設けられる中央部の受光素子５８での入射光量が下がり、大きな開口６０ｂが設けられる周辺部の受光素子５８での入射光量が下がらない。これにより、図４（Ａ）に示す中央部に配置される受光素子５８と、図４（Ｂ）に示す周辺部に配置される受光素子５８とで同等の入射光量を得ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電荷を蓄積して画素を構成する複数の受光素子と、
前記受光素子に対応してそれぞれ設けられ、前記受光素子に集光する複数のレンズと、を有し所定のサイクルで前記複数の受光素子からの順次読み出された信号を出力するイメージセンサを備える撮像装置において、
前記受光素子上に、該受光素子にそれぞれ対応する開口が形成された光遮断手段であって、各開口の大きさが前記イメージセンサの中央部で小さく、周辺部で大きくなるように形成された光遮断手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入射光量に応じた電荷を蓄積して画素を構成する複数の受光素子と、
前記受光素子に対応してそれぞれ設けられ、前記受光素子に集光する複数のレンズと、を有し所定のサイクルで前記複数の受光素子からの順次読み出された信号を出力するイメージセンサを備える撮像装置において、
前記受光素子の内の中央部分のみに光の透過を制限する光遮断手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記光遮断手段が、受光素子にそれぞれ対応する開口の形成されたマスキング板から構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２の撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１の撮像装置を備えることを特徴とする光学情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の受光素子から成るイメージセンサ、リニアセンサを備える撮像装置、及び、該撮像装置を用いて情報コードを読み取る光学情報読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、光学情報読取装置等で、イメージセンサを備える撮像装置が用いられている。該イメージセンサは、入射光量に応じた電荷を蓄積してマトリクス状に配置された画素を構成する受光素子（フォトダイオード）と、受光素子に対応してそれぞれ設けられ、受光素子に集光する複数のマイクロレンズとを備える。画像は、結像レンズを介して、該イメージセンサの受光面（受光素子）に結像される。
【０００３】
係る撮像装置の光学系で、結像レンズは、周辺光量比、コサイン４乗則により、イメージセンサの中心部に対して周辺部の光量が落ち込む。
【０００４】
更に撮像装置の光学系において、各受光素子に光を集めるマイクロレンズで射出瞳シェーディングが生じる。この現象を図９を参照して説明する。イメージセンサの各画素１５０を構成する受光素子１５８上には集光用のマイクロレンズ１５２が配置されている。ここで、図９（Ａ）に示すようにイメージセンサの中心部に配置される受光素子１５８のマイクロレンズ１５２に対しては、マイクロレンズ１５２の中心軸との平行線に近い角度θ１で光りが入射するのに対して、図９（Ｂ）に示すようにイメージセンサの周辺部に配置される受光素子１５８のマイクロレンズ１５２に対しては、マイクロレンズ１５２の中心軸との平行線から大きな角度θ２で光りが入射する。これにより、図９（Ａ）中に示す中心部の受光素子１５８に対して、図９（Ｂ）中に示す周辺部の受光素子１５８の光量が低下する。特許文献１、特許文献２には、シューディング補正手段を備える画像読み取り装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２７５００３号公報
【特許文献２】特開平１０−２５７３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イメージセンサの周辺部での光量低下に対応するため、結像レンズの射出瞳距離を長く設計する等の対策が成されているが、特にバーコードなどの横長の一次元コードをエリアセンサを備えた光学情報読取装置で読み取る際には、エリアセンサで周辺部の光量が低下してバーコード両端での光量が不足し、読み取れなくなることがあった。
【０００６】
特許文献１、２に開示されているシューディング補正手段では、周辺部の光量を上げるため、中央の輝度と周辺の輝度との差を見て、画像信号のゲインを調整している。係るシューディング補正を実現するためには、イメージセンサの内部に高価なＤＳＰ（デジタル  シグナル  プロセッサ）を実装する必要があり、イメージセンサの価格を押し上げ、さらに、光学情報読取装置の小型化が進んでいる中で、イメージセンサを大型化させるという課題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、イメージセンサにおいて周辺部に配置される受光素子と中央部に配置される受光素子とで同等の入射光量を得ることができる撮像装置及び該撮像装置を備える光学情報読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、入射光量に応じた電荷を蓄積して画素を構成する複数の受光素子５８と、
前記受光素子５８に対応してそれぞれ設けられ、前記受光素子５８に集光する複数のレンズ５２と、を有し所定のサイクルで前記複数の受光素子５８からの順次読み出された信号を出力するイメージセンサ２３を備える撮像装置において、
前記受光素子５８上に、該受光素子にそれぞれ対応する開口６０ａ、６０ｂが形成された光遮断手段６０であって、各開口の大きさが前記イメージセンサの中央部で小さく、周辺部で大きくなるように形成された光遮断手段６０を備えることを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、入射光量に応じた電荷を蓄積して画素を構成する複数の受光素子５８と、
前記受光素子５８に対応してそれぞれ設けられ、前記受光素子５８に集光する複数のレンズ５８と、を有し所定のサイクルで前記複数の受光素子からの順次読み出された信号を出力するイメージセンサ２３を備える撮像装置において、
前記受光素子５８の内の中央部分のみに光の透過を制限する光遮断手段６０を設けたことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の撮像装置では、イメージセンサの受光素子にそれぞれ対応する開口が形成された光遮断手段を受光素子上に配置する。該光遮断手段の各開口の大きさはイメージセンサの中央部で小さく、周辺部で大きくなるように形成されているため、開口の大きさが小さい中央部の受光素子での入射光量が減り、開口の大きさが大きな周辺部の受光素子での入射光量が減らない。これにより、中央部に配置される受光素子と周辺部に配置される受光素子とで同等の入射光量を得ることができる。
【００１１】
請求項２の撮像装置では、光の透過を制限する光遮断手段をイメージセンサの受光素子の内の中央部分にのみ配置する。光遮断手段の設けられている中央部分の受光素子での入射光量が減り、光遮断手段の設けられていない周辺部の受光素子での入射光量が減らない。これにより、中央部に配置される受光素子と周辺部に配置される受光素子とで同等の入射光量を得ることができる。
【００１２】
請求項３の撮像装置では、光遮断手段が、受光素子にそれぞれ対応する開口の形成されたマスキング板から構成される。このため、マスキング板の開口で光りの透過を確実に制限することができる。
【００１３】
請求項４では、中央部に配置される受光素子と周辺部に配置される受光素子とで同等の入射光量を得ることができる撮像装置を用いるため、撮像範囲の周囲部でも確実に情報コードを読み取ることができ、特に、バーコードのように横に長い情報コードであっても、両端（周辺部）で入射光量が減らないので、確実に読み取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[第１実施形態]
以下、本発明の撮像装置を備える光学情報読取装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、第１実施形態に係る光学情報読取装置の構成概要を図１のブロック図を参照して説明する。
バーコードＢを読み取る光学情報読取装置１０には、回路部２０が設けられている。回路部２０は、主に、発光ダイオード２１、集光レンズ２４、受光センサ２３、結像レンズ２７等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０、操作スイッチ２２、液晶表示器４６等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、電源スイッチ４１、電源回路４９等の電源系と、から構成されている。
【００１５】
まず、光学系から説明する。発光ダイオード２１は、帯状の照明光Ｌｆを照射可能な光照射器として機能するもので、拡散レンズと凸レンズとを組み合わせた集光レンズ２４により集光させる。受光センサ２３は、読取対象物Ｒや２次元コードＱに照射されて反射した反射光Ｌｒを結像レンズ２７を介して受光可能に構成されるもので、例えば、フォトダイオード型Ｃ−ＭＯＳ等の固体撮像素子である受光素子を１００万個オーダでｍ行ｎ列の２次元に配列したイメージセンサが、これに相当する。結像レンズ２７は、外部から入射する入射光を集光して受光センサ２３の受光面２３ａに像を結像可能な結像光学系として機能するもので、例えば、鏡筒とこの鏡筒内に収容される複数の集光レンズとにより構成されている。
【００１６】
次に、マイコン系の構成概要を説明する。マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、制御回路４０、操作スイッチ２２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、その名の通り、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０およびメモリ３５と中心に構成されるもので、前述した光学系によって撮像された画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。また制御回路４０は、当該光学情報読取装置１０の全体システムに関する制御も行っている。
【００１７】
光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定ゲインで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されると、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データ（画像情報）は、メモリ３５に入力されて蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。
【００１８】
制御回路４０は、光学情報読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるもので、メモリ３５とともに情報処理装置を構成し得るもので情報処理機能を有する。この制御回路４０には、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、電源スイッチ４１、操作スイッチ２２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等が接続されている。
【００１９】
図２は、フォトダイオード型Ｃ−ＭＯＳイメージセンサから成る受光センサ２３の各画素を構成する受光素子（フォトダイオード）５８の説明図であり、図３は、該受光センサ２３に設けられるマスキング板６０の平面図である。
図２に示すように、イメージセンサにマトリクス状に形成される各画素５０を構成する受光素子５８は、基板５６の直下に形成され、該基板５６の上面には、配線パターン５４が形成されている。受光素子５８に対向するように、該受光素子５８上にマイクロレンズ５２が設けられている。該マイクロレンズ５２の直下には、図３に示すマスキング板６０が設けられる。図２（Ａ）中に示すように、受光センサ（イメージセンサ）２３の中央部に設けられる画素用のマイクロレンズ５２の直下には、相対的に小さな開口径の開口６０ａが設けられ、周辺部に設けられる画素用のマイクロレンズ５２の直下には、相対的に大きな開口径の開口６０ｂが設けられている。
【００２０】
第１実施形態の光学情報読取装置では、受光センサ（イメージセンサ）２３の受光素子５８にそれぞれ対応する開口６０ａ、６０ｂが形成されたマスキング板６０を受光素子５８上に配置する。該マスキング板６０の各開口の大きさは、図２（Ａ）で示すようにイメージセンサの中央部で小さく、図２（Ｂ）で示すように周辺部で大きくなるように形成されているため、小さな開口６０ａが設けられる中央部の受光素子５８での入射光量が減り、大きな開口６０ｂが設けられる周辺部の受光素子５８での入射光量が減らない。これにより、図４（Ａ）に示す中央部に配置される受光素子５８と、図４（Ｂ）に示す周辺部に配置される受光素子５８とで同等の入射光量を得ることができる。
【００２１】
更に、第１実施形態の光学情報読取装置１０では、中央部に配置される受光素子５８と周辺部に配置される受光素子５８とで同等の入射光量を得ることができる撮像装置を用いるため、撮像範囲の周囲部でも確実に情報コードを読み取ることができ、特に、バーコードのように横に長い情報コードであっても、両端（周辺部）で入射光量が減らないので、確実に読み取ることができる。
【００２２】
[第２実施形態]
引き続き、本発明の第２実施形態に係る光学情報読取装置の撮像装置について図４及び図５を参照して説明する。第２実施形態では、受光センサの構成を除き、第１実施形態と同様な構成であるため受光センサの構成に関してのみ図４及び図５を参照して説明する。
図４は、フォトダイオード型Ｃ−ＭＯＳイメージセンサから成る受光センサの各画素を構成する受光素子（フォトダイオード）５８の説明図であり、図５は、該受光センサ２３に設けられるマスキング板６０の平面図である。
図５に示すように受光センサ２３の中央部には、開口６０ｃの形成されたマスキング板６０が配置されている。即ち、図４（Ａ）中に示すように、受光センサ（イメージセンサ）２３の中央部に設けられる画素用のマイクロレンズ５２の直下には、マスキング板６０の開口６０ｃが設けられ、図４（Ｂ）に示す周辺部に設けられる画素用のマイクロレンズ５２にはマスキング板６０が設けられていない。
【００２３】
第２実施形態の光学情報読取装置では、光の透過を開口２０ｃで制限するマスキング板６０をイメージセンサ２３の受光素子５８の内の中央部分にのみ配置する。図４（Ａ）に示すマスキング板６０の設けられている中央部分の受光素子５８での入射光量が減り、図４（Ｂ）に示すマスキング板６０の設けられていない周辺部の受光素子５８での入射光量が減らない。これにより、図４（Ａ）に示す中央部に配置される受光素子５８と、図４（Ｂ）に示す周辺部に配置される受光素子５８とで同等の入射光量を得ることができる。
【００２４】
[第３実施形態]
引き続き、本発明の第３実施形態に係る光学情報読取装置の撮像装置について図６を参照して説明する。第１実施形態では、マスキング板６０の開口の大きさを変えた。第３実施形態では、図６に示すように、マスキング板６０を構成する格子６０Ｋの太さを、中央部で太く、周辺部で細くすることで開口の大きさを調整してある。
【００２５】
[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態に係る光学情報読取装置の撮像装置について図７を参照して説明する。第１〜第３実施形態では、光量の調整にマスキング板を用いた。これに対して、第４実施形態では、マイクロレンズ５２の表面に黒色印刷５９を施すことで光量を調整する。即ち、該黒色印刷５９の開口５９ａの大きさは、図７（Ａ）で示すようにイメージセンサの中央部で小さく、図７（Ｂ）で示すように周辺部で大きくなるように形成されているため、小さな開口５９ａが設けられる中央部の受光素子５８での入射光量が減り、大きな開口５９ｂが設けられる周辺部の受光素子５８での入射光量が減らない。これにより、図７（Ａ）に示すイメージセンサの中央部に配置される受光素子５８と、図７（Ｂ）に示す周辺部に配置される受光素子５８とで同等の入射光量を得ることができる。
【００２６】
[第５実施形態]
本発明の第３実施形態に係る光学情報読取装置の撮像装置について図８を参照して説明する。第１〜第３実施形態では、イメージセンサにマスキング板を適用した。これに対して、第５実施形態では、図８に示すように、バーコード等の一次元コードを読み取る光学情報読取装置のリニアセンサ７０にマスキング板１６０を適用する。リニアセンサ７０はマイクロレンズを備えない。開口１６０ａを備えるマスキング板１６０は、リニアセンサ７０の中央部に設けられ、リニアセンサ７０の中央部の受光センサ７８での光量を制限する。
【００２７】
第５実施形態の光学情報読取装置では、マスキング板１６０の設けられている中央部分の受光素子７８での入射光量が減り、マスキング板１６０の設けられていない周辺部の受光素子７８での入射光量が減らない。これにより、中央部に配置される受光素子７８と、周辺部に配置される受光素子７８とで同等の入射光量を得ることができる。これにより、バーコードの両端（リニアセンサの周辺部）で入射光量が減らないので、確実に読み取ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
上述した実施形態では、マスキング板の開口の形状を矩形状に形成したものを図示したが、開口の形状は円形、楕円形、小判形等種々の形を適用できる。また、上述した実施形態では、イメージセンサとして、フォトダイオード型Ｃ−ＭＯＳイメージセンサを用いる例を例示したが、本発明は、フォトゲート型Ｃ−ＭＯＳイメージセンサにも、また、他の方式のＣ−ＭＯＳイメージセンサにも、更にはＣＣＤにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学情報読取装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る光学情報読取装置の受光センサ（イメージセンサ）の各画素を構成する受光素子の説明図であり、図２（Ａ）はイメージセンサの中央部の受光素子を、図２（Ｂ）は周辺部の受光素子を示している。
【図３】第１実施形態の受光センサに設けられるマスキング板の平面図である。
【図４】第２実施形態に係る光学情報読取装置の受光センサ（イメージセンサ）の各画素を構成する受光素子の説明図であり、図４（Ａ）はイメージセンサの中央部の受光素子を、図４（Ｂ）は周辺部の受光素子を示している。
【図５】第２実施形態の受光センサに設けられるマスキング板の平面図である。
【図６】第３実施形態の受光センサに設けられるマスキング板の平面図である。
【図７】第４実施形態に係る光学情報読取装置の受光センサ（イメージセンサ）の各画素を構成する受光素子の説明図であり、図７（Ａ）はイメージセンサの中央部の受光素子を、図７（Ｂ）は周辺部の受光素子を示している。
【図８】第５実施形態の受光センサに設けられるマスキング板の平面図である。
【図９】従来技術の受光センサ（イメージセンサ）の各画素を構成する受光素子の説明図であり、図９（Ａ）はイメージセンサの中央部の受光素子を、図９（Ｂ）は周辺部の受光素子を示している。
【符号の説明】
【００３０】
１０  光学情報読取装置
２３  受光センサ（イメージセンサ）
４０  制御回路
Ｂ  バーコード
５０  画素
５２  マイクロレンズ
５８  受光センサ
６０  マスキング板
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  開口
７０  リニアセンサ
７８  受光センサ
１６０  マスキング板
１６０ａ  開口
【図１】
2008198017.tif 000003
【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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