(57)【要約】【課題】投光系の実装体積を小さくすると共に、バーコードシンボルへの照射光の分布を均一化する。【解決手段】バーコードリーダ１０は、バーコードシンボル２０上に照射光を放射する複数のＬＥＤ１１ａ…１１ｄと、バーコードシンボル２０上からの反射光が受光レンズ１２を介して結像されるＣＣＤ１３とを備える。各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部に拡散用のＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄをそれぞれ被せる。各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄは、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄからの照射光がバーコードシンボル２０上で均一な照射分布面を形成するようにその照射光を拡散させる拡散特性をもつ。各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄの組み合わせによる照射光のバーコードシンボル２０上での合成光量分布は、バーコードシンボル２０上の中央部Ｃ１から両端部Ｅ１、Ｅ２に亘りなだらかな山形の分布をもつ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーコードシンボル上に照射光を放射する投光光源と、前記バーコードシンボル上からの反射光を受光する受光部とを備え、該受光部の受光信号に基づき前記バーコードシンボルを読み取るバーコードリーダにおいて、
前記光源からの照射光が前記バーコードシンボル上で均一な照射分布面を形成するように該照射光を拡散させる拡散手段を有し、
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部に設けられることを特徴とするバーコードリーダ。
【請求項２】
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部に被せる拡散用キャップで構成され、該拡散用キャップは、前記投光光源からの照射光をその照射面上で一つの山形の光量分布をもつように拡散させる拡散特性を有することを特徴とする請求項１記載のバーコードリーダ。
【請求項３】
前記投光光源は、複数のＬＥＤから構成され、該各ＬＥＤの照射部に前記拡散用キャップを被せることを特徴とする請求項２記載のバーコードリーダ。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤは、前記バーコードシンボル上に相対する位置に配列され、前記拡散用キャップは、前記バーコードシンボル上の中央側に相対する位置に配置される該ＬＥＤが該バーコードシンボル上の端部側に相対する位置に配置される該ＬＥＤよりもその照射光の広がり角が広くなるように該各ＬＥＤの配置個所に応じて異なる拡散特性を有することを特徴とする請求項３記載のバーコードリーダ。
【請求項５】
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部上に形成される拡散用凹凸部で構成されることを特徴とする請求項１記載のバーコードリーダ。
【請求項６】
前記受光部は、固体撮像素子で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバーコードリーダ。
【請求項７】
投光光源からバーコードシンボル上に照射光を投光し、該バーコードシンボル上からの反射光を撮像素子で受光し、該撮像素子の受光信号に基づき前記バーコードシンボルを読み取るバーコードリーダ用投光光源の拡散方法であって、
前記投光光源の照射部上に前記照射光を拡散する拡散手段を形成し、
前記拡散手段により前記バーコードシンボル上で前記光源からの照射光が均一な照射分布面を形成するように該照射光を拡散させることを特徴とするバーコードリーダ用投光光源の拡散方法。
【請求項８】
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部に被せる拡散用キャップで構成され、該拡散用キャップは、前記投光光源からの照射光をその照射面上でその中央部からその両端部に亘って一つの山形の照射分布をもつように拡散させる拡散特性をもつことを特徴とする請求項７記載のバーコードリーダ用投光光源の拡散方法。
【請求項９】
前記投光光源は、複数のＬＥＤから構成され、該各ＬＥＤの照射部に前記拡散用キャップを被せることを特徴とする請求項８記載のバーコードリーダ用投光光源の拡散方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバーコードリーダを搭載したことを特徴とするＰＯＳシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコードリーダ及びこれで用いる投光光源の拡散方法に関し、とくに固定式ＣＣＤバーコードリーダで用いる投光ＬＥＤの拡散方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バーコードリーダは、例えば店舗のレジに配置されるＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｓａｌｅｓ）システム等に搭載され、商品等に印刷されたＪＡＮ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）やＵＰＣ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｃｏｄｅ）等の規格化されたバーコードからそのバーの太さ、間隔に応じて国コード、製造コード、品種コード等のバーコード情報を読み取るものである。
【０００３】
このバーコードリーダには、光源にレーザを用いてそのレーザビームをバーコードの一端からその他端にかけて所定走査パターンで走査させ、その反射光を光検出器で受光し、その受光信号に基づきバーコード情報を読み取るレーザ走査式バーコードリーダや、光源に投光系としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  Ｄｉｏｄｅ）を用いてその光をバーコード上に照射し、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）上に結像させ、そのＣＣＤ出力に基づきバーコード情報を読み取る固定式ＣＣＤバーコードリーダ等が知られている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−０５４５７０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１１９７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した固定式ＣＣＤバーコードリーダは、実装体積の小さいところに設置することが要求され、小型化が強く望まれ、このため、とくに投光系の実装体積を小さくし、なおかつバーコードシンボルの照射光の分布を均一化することが要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、投光系の実装体積を小さくすると共に、バーコードシンボルへの照射光の分布を均一化することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、バーコードシンボル上に照射光を放射する投光光源と、前記バーコードシンボル上からの反射光を受光する受光部とを備え、該受光部の受光信号に基づき前記バーコードシンボルを読み取るバーコードリーダにおいて、前記光源からの照射光が前記バーコードシンボル上で均一な照射分布面を形成するように該照射光を拡散する拡散手段を有し、前記拡散手段は、前記投光光源の照射部に設けられることを特徴とする。
【０００９】
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部に被せる拡散用キャップで構成され、該拡散用キャップは、前記投光光源からの照射光をその照射面上で山形の光量分布をもつように拡散させる拡散特性を有することが好ましい。
【００１０】
前記投光光源は、複数のＬＥＤから構成され、該各ＬＥＤの照射部に前記拡散用キャップを被せることが好ましい。前記複数のＬＥＤは、前記バーコードシンボル上に相対する位置に配列され、前記拡散用キャップは、前記バーコードシンボル上の中央側に相対する位置に配置される該ＬＥＤが該バーコードシンボル上の端部側に相対する位置に配置される該ＬＥＤよりもその照射光の広がり角が広くなるように該各ＬＥＤの配置個所に応じて異なる拡散特性を有してもよい。
【００１１】
前記拡散手段は、前記投光光源の照射部上に形成される拡散用凹凸部で構成されてもよい。
【００１２】
前記受光部は、固体撮像素子で構成されてもよい。固体撮像素子は、例えばＣＣＤを例示できるが、その他のタイプのものでもよい。
【００１３】
本発明にかかるバーコードリーダ用投光光源の拡散方法は、投光光源からバーコードシンボル上に照射光を投光し、該バーコードシンボル上からの反射光を撮像素子で受光し、該撮像素子の受光信号に基づき前記バーコードシンボルを読み取るバーコードリーダの照射光拡散方法であって、前記投光光源の照射部上に前記照射光を拡散する拡散手段を形成し、前記拡散手段により前記バーコードシンボル上で前記光源からの照射光が均一な照射分布面を形成するように該照射光を拡散させることを特徴とする。
【００１４】
本発明にかかるＰＯＳシステムは、上記のいずれかに記載のバーコードリーダを搭載したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるバーコードリーダ及びこれで用いる投光光源の拡散方法の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。本実施形態は、ＰＯＳシステム等に搭載される固定式ＣＣＤバーコードリーダに適用したものである。
【００１６】
図１は、本実施形態のバーコードリーダ１０の全体構成を示す。図１に示すバーコードリーダ１０は、その内部に搭載される光学系として、バーコード情報を読み取るべきバーコードシンボル２０上に向けて照射光を放射する投光光源である複数個（図中の例では４個）のＬＥＤ１１ａ…１１ｄと、バーコードシンボル２０上からの反射光を受光する受光レンズ１２と、この受光レンズ１２を介し該反射光を結像しそのバーコードシンボル画像を担う電気信号に変換して出力するＣＣＤ１３とを備えた構成で、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部に、その照射光の進行方向を空間的に多くの方向に変えるように光学的に拡散（拡散透過又は拡散反射）させる拡散特性をもつ拡散手段として、所定の光学材料から成る複数の拡散用のＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを個別に被せている。
【００１７】
ここで、本実施形態のバーコードリーダで用いる投光ＬＥＤの拡散方法の原理を図２〜図５に基づき説明する。
【００１８】
図２は、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部に、ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを付けない場合の照射光の光量分布を説明するものである。一般に、受光部にＣＣＤ１３を備えたバーコードリーダ１０の場合、その投光光源としてＬＥＤ１１ａ…１１ｄが用いられる。このＬＥＤ１１ａ…１１ｄは、通常、照射光の角度、その光量、及びその光量分布にバラツキがある。このため、図２（ｃ）に示すバーコードリーダ１０の光学構成において、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄを組み合わせて使用した場合、図２（ａ）の波形１や、図２（ｂ）の波形２に示すように、ＣＣＤ１３上の中央部Ｃ２からその両端部Ｅ３、Ｅ４に亘って、全般的に光量分布ムラが発生している。これは、個々のＬＥＤ１１ａ…１１ｄの単体での光量分布にバラツキがあるためである。
【００１９】
その対策として、図３は、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部にそれそれＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを付けない場合と付けた場合の各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄ単体での光量分布を説明するものである。図３（ａ）は、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部にＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを付けない場合を示す。この場合、各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｄ単体の照射光の光量分布は、その照射面（バーコードシンボル面）上の中央部からその両端部に亘ってその光量分布ピーク点を示す山が複数（図中の例では３つ）みられ、従って不均一な分布照射面を形成している。
【００２０】
これに対し、図３（ｂ）は、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの照射部にＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを付けた場合を示す。この場合、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄ単体の照射光の光量分布は、各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄ単体の拡散特性によって、その照射面（バーコードシンボル面）上の中央部からその両端部にかけてその光量分布ピーク点を示す山は１つでなだらかな山形の分布となり、従って均一な分布照射面を形成している。言い換えると、本実施形態のバーコードリーダ１０で用いる各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄは、単体ではこのよう均一な分布照射面を形成可能な拡散特性をもつように構成されている。
【００２１】
このように均一な分布照射面を形成可能な拡散特性をもつＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを複数個（図中の例では４個）組み合わせて用いる場合、照射面上に形成される光量分布は、４個のＬＥＤ１４ａ…１４ｄの各々の光量分布が合成されたものとなる。
【００２２】
このため、本実施形態では、図４に示すように、４個のＬＥＤ１１ａ…１１ｄの配置場所に応じてその各々に被せるＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄの拡散特性を異ならせている。すなわち、４個のＬＥＤ１１ａ…１１ｄのうち、外側２個のＬＥＤ１１ａ、１１ｄに付けるＬＥＤキャップ１４ａ、１４ｄの拡散特性は、図４（ａ）に示すように互いに同特性で照射光の広がり角α１が狭く、その照射面（バーコードシンボル面）上での光量分布ａ、ｄの中心部から端部までの幅（範囲）が狭くなるように構成される。これに対し、内側２個のＬＥＤ１１ｂ、１１ｃに付けるＬＥＤキャップ１４ｂ、１４ｃの拡散特性は、図４（ｂ）に示すように互いに同特性で照射光の広がり角α２が広く、その照射面上での光量分布ｂ、ｃの中心部から端部までの幅が広くなるように構成される。
【００２３】
図５は、上記のような拡散特性をもつＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄをＬＥＤ１４ａ…１４ｄの照射部に設けた本実施形態のバーコードリーダ２０の光量分布特性を説明するものである。図５（ｃ）に示すバーコードリーダ１０の光学配置において、ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄを個々の被せたＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄはそれぞれ所定角度傾けて配置される。この各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄからの照射光の光量分布ａ…ｄは、図５（ｃ）に示すように、照射面（バーコードシンボル面）上で、それぞれ隣接部分が重畳するように形成される。
【００２４】
その結果、図５（ｂ）に示すように、全体としては、各光量分布ａ…ｄがそれぞれ合成された合成光量分布（Ａ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）となる。この合成光量分布（Ａ）は、同図（ｂ）に示すように、中央部に緩やかな山が１つ形成されたパターンとなり、全体として均一な分布照射面が形成される。一方、受光レンズ１２の受光分布特性（Ｂ）は、同図（ｂ）に示すように、中央部に緩やかな谷が１つ形成されたパターンとなっている。
【００２５】
従って、この受光レンズ１２を通過後のＣＣＤ１３上での分布特性は、図５（ａ）に示すように、中央部に緩やかな山が形成された上記ＬＥＤ１１ａ…１１ｄの合成光量分布（Ａ）と、中央部に緩やかな谷が形成された受光レンズ１２の受光分布特性（Ｂ）とが互いに合成された分布特性（Ａ＋Ｂ）となり、両者の中央部の山と谷が互いに相殺して全体的に平らな分布特性が得られる。
【００２６】
上記のようにＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄによりＬＥＤ１１ａ…１１ｄ単体で持つ光量分布ムラを均一にすることで、複数のＬＥＤ１１ａ…１１ｄを組み合わせても、光の分布を一定にする効果が得られる。これにより、各ＬＥＤ１１ａ…１１ｄから放射した光を各ＬＥＤキャップ１４ａ…１４ｄで拡散して均一な照射分布面を作り、バーコードシンボル２０に光量ムラの無い光を照射し、その分布が均一化された反射光を受光レンズ１２を介してＣＣＤ１３上に結像させることができる。
【００２７】
従って、本実施形態によれば、各投光ＬＥＤの照射部にＬＥＤキャップを設けることで、バーコードシンボル上に照射する光量分布が均一になり、これによりＣＣＤへの光量ムラが無くなり、読取り精度が大幅に向上するようになる。また、ＬＥＤの照射部にＬＥＤキャップを被せるだけで済むため、例えばＬＥＤの周辺部に拡散板を付ける空間も不要となり、とくに高密度実装を実現する場合に有利となる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、ＬＥＤの光量分布を均一にする拡散方法（拡散手段）として、上記拡散特性をもつＬＥＤキャップを設けた場合を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限らない。
【００２９】
例えば、ＬＥＤの照射部外観は通常光沢面となっているが、その光沢部をやすり等で傷を付けて凹凸面を形成し、その照射部外観を利用して照射光の進行方向を空間的に多くの方向に変えて拡散させるように構成してもよい。また、ＬＥＤの照射部を加工する際に用いる照射部用の金型に予めシボ面（所定の凹凸面）を設け、そのシボ面に応じてＬＥＤの照射面上に凹凸面を形成し、その照射面外観を利用して照射光の進行方向を空間的に多くの方向に変えて拡散させるように構成してもよい。この場合、各ＬＥＤの拡散特性は、前述したＬＥＤキャップを設けた場合と同様にその配置場所に応じて照射光の広がり角と光量分布幅が異なるように構成することが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投光系の実装体積を小さくすると共に、バーコードシンボルへの照射光の分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるバーコードリーダの全体構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤキャップを付けない場合のバーコードシンボル面上での照射光の光量分布を説明する図である。
【図３】ＬＥＤ単体の光量分布を説明する図で、（ａ）は、ＬＥＤキャップを付けない場合の光量分布を示す図、（ｂ）は、ＬＥＤキャップを付けない場合の光量分布を示す図である。
【図４】（ａ）は、外側２個のＬＥＤの広がり角と分布を説明する図、（ｂ）は、内側２個のＬＥＤの広がり角と分布を説明する図である。
【図５】（ａ）は、受光レンズ透過後の分布特性を示す図、（ｂ）は、４個のＬＥＤの合成光量分布と受光レンズの受光分布特性を示す図、（ｃ）は、４個のＬＥＤの各光量分布を示す図である。
【符号の説明】
１０  バーコードリーダ
１１ａ…１１ｄ  ＬＥＤ
１２  受光レンズ
１３  ＣＣＤ
１４ａ…１４ｄ  ＬＥＤキャップ
２０  バーコードシンボル
【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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