光学式反射型情報読み取りセンサおよび電子機器
【課題】小型化、高精度化が可能で生産性の良い光学式反射型情報読み取りセンサおよびそのような光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器を提供する。
【解決手段】光学式反射型情報読み取りセンサ１は、情報読み取り用の光を発光する発光素子部２と、発光素子部２が発光した光を照射光ＬＢｅとして光学式反射型情報読み取りセンサ１の外部に配置された被検出物５の被検出情報面５ｓに照射する発光レンズ部３と、被検出情報面５ｓに照射された光の反射光としての拡散反射光ＬＢｄを結像させる受光レンズ部８と、結像された拡散反射光ＬＢｄを受光する受光素子部７とを１つの筐体９に収納してあり、被検出情報面５ｓに表されたバーコードなどの被検出情報としての被検出情報パターン５ｐを検出する。
【解決手段】光学式反射型情報読み取りセンサ１は、情報読み取り用の光を発光する発光素子部２と、発光素子部２が発光した光を照射光ＬＢｅとして光学式反射型情報読み取りセンサ１の外部に配置された被検出物５の被検出情報面５ｓに照射する発光レンズ部３と、被検出情報面５ｓに照射された光の反射光としての拡散反射光ＬＢｄを結像させる受光レンズ部８と、結像された拡散反射光ＬＢｄを受光する受光素子部７とを１つの筐体９に収納してあり、被検出情報面５ｓに表されたバーコードなどの被検出情報としての被検出情報パターン５ｐを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーコードなどの被検出情報を示す被検出情報面に光を照射してその反射光を検出することにより被検出情報を検出する光学式反射型情報読み取りセンサおよびそのような光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バーコード読み取りを目的としたセンサ（光学式情報読み取りセンサ）が知られている。従来のセンサは、ほとんどが一次元バーコード読み取り用であり、二次元バーコード読み取りにはＣＣＤなどの二次元構造を有したイメージセンサを用いるのが一般的である。したがって、ＣＣＤなどの固体撮像素子を利用した場合にはカメラ撮影に近く、レンズ構成なども複雑になり高価な部品となってしまう。また、光の入らないところでは対象物を検出することができないために、プリンタなどの内部の暗い場所における検出はできない。
【０００３】
また、従来のバーコードセンサ（例えば、特許文献１参照。）には複数の部品が個別に実装されており、この個別実装の位置バラつきが原因でバーコード読み取り精度が低下してしまうという問題がある。この問題を解決するために、バーコード自身のデータ情報以外に読み取り精度向上のために位置決め情報を持ったデータを加えた形状とすることが提案されている。しかしながら、バーコードに本来のデータ情報以外の内容を追加することはバーコードの大型化、バーコードセンサの大型化につながってしまう。また、この方式では二次元バーコードへの適用は困難である。
【特許文献１】特開平８−２４０７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバーコードセンサは複数の発光部品や受光部品、レンズ、周辺回路を別々に組み立てて一つの製品（バーコードセンサ）としており、バーコードセンサ自身が大きくなってしまうことと併せて実装誤差による特性変化などが大きいといった問題がある。バーコードセンサが大型であるために、電子機器の内部にバーコードセンサを用いた様々なバーコード読み取り機能を導入しようとしても困難である。また、小型ＣＣＤイメージセンサを用いた二次元バーコード読み取り装置の場合は、小型化は可能でも非常に高価な装置となってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に照射光を照射する発光レンズ部と、被検出情報面からの反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを１つの筐体に収納することにより、小型化、高精度化が可能で生産性の良い光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、被検出情報面からの拡散反射光を受光することから、被検出情報面の状態に影響されない光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを他の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、発光レンズ部としてトロイダルレンズを用いることから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となる光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを他の目的とする。
【０００８】
また、本発明は、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器とすることにより、被検出情報の検出精度が高い電子機器を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサは、情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に前記発光素子が発光した光を照射光として照射する発光レンズ部と、前記被検出情報面に照射された光の反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを備える光学式反射型情報読み取りセンサであって、前記発光素子部、前記発光レンズ部、前記受光レンズ部、および前記受光素子部を一つの筐体に収納してあることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、１次元情報または２次元情報としての被検出情報を高精度に読み取ることができる光学式反射型情報読み取りセンサとなる。
【００１１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記反射光は、拡散反射光であることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、鏡面反射光を用いずに反射光を検出できることから、被検出情報面の表面状態に大きな影響を受けずに被検出情報を安定して検出することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記照射光は、前記被検出情報面の垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、拡散反射光を確実に発生させ検出精度を向上させることが可能となり、信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部は、前記被検出情報面と平行な位置に受光面を配置してあることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、拡散反射光を正確に検出することが可能となり、高精度の光学式反射型情報読み取りセンサとすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部は、１次元受光素子アレイを備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、容易かつ精度良く１次元の被検出情報を検出することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部および前記受光素子部を走査させることにより、または前記被検出情報面を走査させることにより、２次元の被検出情報を読み取る構成としてあることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、容易かつ精度良く２次元の被検出情報を検出することが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光レンズ部は、前記被検出情報が有する１列情報の全てに前記照射光を照射するトロイダルレンズとしてあることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、被検出情報の１列情報の全てに照射光を照射することから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定してあることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、１列情報への照射光を均一化させることが可能となり、高精度での情報読み取りが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部に対応するレンズ中央部の幅を前記１列情報の端部に対応するレンズ端部の幅より小さくしてあることを特徴とする。
【００２６】
この構成により、レンズ中央部を通る照射光はレンズ端部を通る照射光より光量が少なくなることから、１列情報に照射される照射光の強度を均一化し、被検出情報面での光強度を均等にすることが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記照射光は、前記１列情報の列方向と交差する行方向での前記被検出情報の単位長と同程度の幅を有する構成としてあることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、被検出情報の１列情報の読み取りを確実に行なうことが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部と前記発光レンズ部との間の距離と前記発光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比に対して、前記受光素子部と前記受光レンズ部との間の距離と前記受光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比は近似してあることを特徴とする。
【００３０】
この構成により、発光素子部または受光素子部の位置ズレによる影響を受けにくい高精度の光学式反射型情報読み取りセンサとなる。
【００３１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部および前記受光素子部は、単一のリードフレームを適用してボンディング接続され、それぞれ１次樹脂封止部により個別に樹脂封止され、前記１次樹脂封止部相互間を２次樹脂封止部による樹脂封止により遮光してあることを特徴とする。
【００３２】
この構成により、発光素子および受光素子の位置精度を上げることが可能となり、また、それぞれ相互に影響を受けない独立した光学系とすることが可能となることから、被検出情報を高精度で検出することが可能な光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００３３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記２次樹脂封止部は、前記照射光および前記反射光を透過させる透光部を有することを特徴とする。
【００３４】
この構成により、周囲からのノイズ光を排除することが可能となり、高精度で被検出情報を検出することが可能となる。
【００３５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記透光部は、スリット形状としてあることを特徴とする。
【００３６】
この構成により、迷光を確実に排除することが可能となり、高精度で被検出情報を検出することが可能となる。
【００３７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部はＣＭＯＳイメージセンサ、前記発光素子部はＬＥＤで構成してあることを特徴とする。
【００３８】
この構成により、容易かつ安価に生産可能な光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００３９】
また、本発明に係る電子機器は、光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器であって、前記光学式反射型情報読み取りセンサは、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサであることを特徴とする。
【００４０】
この構成により、被検出情報の検出精度を向上させた光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器とすることが可能となり、被検出情報の活用度が高く信頼性の高い電子機器とすることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、構成部材を１つの筐体に収納することから、小型化および高精度化が可能で、生産性が高いという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、拡散反射光を検出することから、被検出情報面の状態に影響されないという効果を奏する。
【００４３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、発光レンズ部としてトロイダルレンズを用いることから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となるという効果を奏する。
【００４４】
また、本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサを搭載することから、被検出情報の検出精度が高いという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造および情報読み取りの原理を図１、図２に基づいて説明する。
【００４７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造の概略を側面から透視的に見た状態を示す透視側面図である。
【００４８】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１は、情報読み取り用の光を発光する発光素子部２と、発光素子部２が発光した光を照射光ＬＢｅとして光学式反射型情報読み取りセンサ１の外部に配置された被検出物５の被検出情報面５ｓに照射する発光レンズ部３と、被検出情報面５ｓに照射された光の反射光としての拡散反射光ＬＢｄを結像させる受光レンズ部８と、結像された拡散反射光ＬＢｄを受光する受光素子部７とを備える。
【００４９】
発光素子部２、発光レンズ部３、受光素子部７、受光レンズ部８は、１つの筐体９に収納してある。要部を１つの筐体９にまとめて収納、配置してあることから、小型化が可能となり、また要部相互間の位置合わせ精度を向上させることが可能となる。つまり、この構成とすることにより、被検出情報面５ｓに表されたバーコードなどの被検出情報（１次元情報または２次元情報）としての被検出情報パターン５ｐ（図２参照）を高精度に読み取ることが可能な光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５０】
発光素子部２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）により構成してある。また、受光素子部７は、イメージセンサにより構成してある。イメージセンサとしては、特にＣＭＯＳイメージセンサが検出精度、生産性、およびコストの観点から好ましい。
【００５１】
発光レンズ部３は、発光素子部２の前面に配置されて発光素子部２から発光された光を絞って照射光ＬＢｅに変換する。照射光ＬＢｅは、被検出情報面５ｓで入射角と等しい反射角で反射する鏡面反射光ＬＢｒと、被検出情報面５ｓの垂直方向へ拡散する拡散反射光ＬＢｄとを構成する。
【００５２】
受光レンズ部８は、受光素子部７の前面に配置されて被検出情報面５ｓで反射された拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７に結像する。鏡面反射光ＬＢｒは、被検出情報面５ｓ（被検出物５）の材質や表面形状による影響を大きく受ける。本実施の形態では、鏡面反射光ＬＢｒを用いずに反射光（拡散反射光ＬＢｄ）を検出することから、被検出情報面５ｓの表面状態に大きな影響を受けずに被検出情報５ｐを安定して検出することが可能となる。
【００５３】
なお、鏡面反射光ＬＢｒを排除した状態で拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７に結像するために、発光素子部２および発光レンズ部３の配置を調整する。つまり、照射光ＬＢｅは、被検出情報面５ｓの垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角θを有するように構成してある。この構成により、拡散反射光ＬＢｄを確実に発生させて検出精度を向上させることが可能となり、信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５４】
また、受光素子部７の受光面は、被検出情報面５ｓと平行な位置に配置してある。この構成により、拡散反射光ＬＢｄを正確に検出することが可能となり、高精度の光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５５】
なお、発光レンズ部３の形状をトロイダルレンズとすることにより、被検出情報面５ｓに照射される照射光ＬＢｅは、図上での座標Ｚ方向への広がりを有する帯状のスポットビーム形状とすることが可能となる。また、座標Ｘ方向、Ｙ方向においては、上述したとおり照射光ＬＢｅ、拡散反射光ＬＢｄとして適宜の方向性を有するように構成することができる。なお、照射光ＬＢｅの座標Ｚ方向への広がり（帯状の長さ方向）は、被検出情報面５ｓ（被検出情報）が有する１列情報の全てに照射光ＬＢｅが照射されるように構成してある（図２参照。）。
【００５６】
したがって、発光レンズ部３の形状をトロイダルレンズとすることにより、発光素子部２を少ない個数（例えば１個）のＬＥＤで構成しても、被検出情報面５ｓの１列情報の全てに照射光ＬＢｅを照射することが可能となる。つまり、発光素子部２を小型化することが可能となる。発光素子部２からの光を１列情報の全てに照射するように発光素子部２を動かす機構を必要としないので、小型化が可能となり、生産性を向上させて安価に製造することが可能となる。
【００５７】
また、受光素子部７および受光レンズ部８を発光素子部２および発光レンズ部３と一体にすることから、さらに小型化、高精度化を図ることが可能となる。
【００５８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【００５９】
被検出情報面５ｓの表面には被検出情報としての被検出情報パターン５ｐが２次元情報（例えば、Ｘ方向およびＺ方向）として形成してある。照射光ＬＢｅは、上述したとおり座標Ｚ方向へ広がりを有する帯状のスポットビーム形状として構成され、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光ＬＢｅが照射されるように構成してあることから、被検出情報面５ｓの表面に照射された照射光ＬＢｅは、１列情報の全てに対応するように検出照射光領域ＳＡを構成する。
【００６０】
したがって、１列情報の全てに対応する帯状の検出照射光領域ＳＡからの拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７で検出することが可能となる。また、Ｘ方向への広がり（帯状での帯幅方向）を抑制していることから、被検出情報面５ｓで隣接する他の１列情報への影響を低減することが可能となり、１列情報の読み取りを高精度で確実に行なうことが可能となる。つまり、照射光ＬＢｅは、１列情報の列方向と交差する行方向（帯幅方向）での被検出情報の単位長Ｗｕと同程度の幅Ｗｄを有する構成としてある。なお、被検出情報の単位長Ｗｕと照射光ＬＢｅの行方向での幅Ｗｄは、異ならせて図示してあるが、１列情報が読み取り可能であれば同一でも良く、また、どのような値であっても良い。
【００６１】
受光素子部７、受光レンズ部８は、検出照射光領域ＳＡからの拡散反射光ＬＢｄを確実に受光して検出できるように、検出照射光領域ＳＡに対応する受光が可能な１次元受光素子アレイで構成することが好ましい。この構成により、容易かつ精度良く１次元の被検出情報（１列情報の全て）を一括して検出でき、さらには２次元の被検出情報を検出することができる（図３、図４参照。）。
【００６２】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取り態様を図３、図４に基づいて説明する。
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取りの概略を説明する説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【００６４】
基本的には、図１に示した構成と同様であるので、詳細な説明は適宜省略する。図１で示したとおり、照射光ＬＢｅは被検出情報の１列情報の全てに照射され検出照射光領域ＳＡを構成する。したがって、発光素子部２および受光素子部７を走査方向ＳＤｅで走査させることにより、２次元情報として構成してある被検出情報面５ｓの被検出情報パターン５ｐを検出することが可能となる。なお、このとき、被検出情報面５ｓは固定してある。つまり、光学式反射型情報読み取りセンサ１を走査させることにより、２次元情報としての被検出情報（被検出情報パターン５ｐ）を検出することが可能となる。
【００６５】
また、光学式反射型情報読み取りセンサ１を固定しておき、被検出物５（被検出情報面５ｓ）を走査方向ＳＤｓで走査させることによっても、２次元情報として構成してある被検出情報面５ｓの被検出情報パターン５ｐを検出することが可能となる。
【００６６】
このような走査機構を採用した構成とすることにより、容易かつ精度良く２次元情報を検出することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用して有効なトロイダルレンズの実施例を図５ないし図８に基づいて説明する。
【００６８】
図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサを適用した場合、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光が照射される状態を説明する説明図である。図６は、図５に示した被検出情報が有する１列情報の列方向と交差する行方向で照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【００６９】
基本的には、図１、図３に示した構成と同様である。Ｚ方向が、被検出情報の１列情報の方向となっている。したがって、発光素子部２が発光した光はトロイダルレンズ３ｔを通過して被検出情報面５ｓに照射光ＬＢｅとして照射され、帯状の検出照射光領域ＳＡ（図２、図４参照。）を構成する。つまり、図５では、左右方向が帯状の長さ方向に対応している。また、図６では、左右方向が帯状の幅方向に対応している。
【００７０】
検出照射光領域ＳＡは被検出情報の１列情報をムラなく検出するために均一な光強度を有する帯状であることが望ましい。したがって、トロイダルレンズ３ｔのレンズ形状を最適化する必要がある。例えば、レンズ焦点距離をレンズ中心部での距離Ｌｆａとすれば検出照射光領域ＳＡは中心部が細く、両端が太い形状となり、正常な形をした帯状を得ることができない。また、レンズ端部に対応する距離Ｌｆｃをレンズ焦点距離とすれば検出照射光領域ＳＡの両端が細くなり、中心部分が太くなってしまう。
【００７１】
したがって、距離Ｌｆａと距離Ｌｆｃの平均値に対応する距離Ｌｆｂをレンズ焦点距離としてトロイダルレンズ３ｔのレンズ形状を決定する。つまり、被検出情報の１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定する。
【００７２】
この構成により、検出照射光領域ＳＡの太さ（帯状の幅方向）の均一性を向上させることができる。
【００７３】
なお、距離Ｌｆｂを基準としてレンズ形状を設計するが、適宜の幅を有する帯状としておくことにより、光学式反射型情報読み取りセンサ１（発光素子部２、受光素子部７など）の位置ズレによる検出精度への影響を低減することが可能となる。つまり、図６で示す検出照射光領域ＳＡは、被検出情報の行方向での単位長Ｗｕ（図２参照。）と同程度の幅Ｗｄ（図２参照。）を有する構成としてある。この構成により、１列情報の読み取りを確実に行なうことが可能となる。
【００７４】
図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの照射光および拡散反射光の関係を説明する説明図であり、（Ａ）は照射光の状態を、（Ｂ）は拡散反射光の状態を示す概略側面図である。
【００７５】
被検出情報面５ｓが有する被検出情報の１列情報の列方向で中央部付近と両端における検出ムラを低減するためには、中央部に対応する位置の照射光ＬＢｅａの強度と両端部に対応する位置の照射光ＬＢｅｂの強度とを調整して、受光素子部７（１次元受光素子アレイ７ａ）に届く拡散反射光ＬＢｄａ（照射光ＬＢｅａに対する反射光）、ＬＢｄｂ（照射光ＬＢｅｂに対する反射光）が１列情報の列方向で均等な強度を持つように構成することが好ましい。図７について説明した特性を実現するトロイダルレンズ３ｔの構造を図８に示す。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用するトロイダルレンズの実施例を示す説明図であり、（Ａ）はトロイダルレンズを凸部側から見た状態での平面図、（Ｂ）は（Ａ）での矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）での矢符Ｃ方向から見た正面図である。
【００７７】
発光素子部２から発光された照射光ＬＢｅａと照射光ＬＢｅｂの被検出情報面５ｓに対する角度、拡散反射光ＬＢｄａと拡散反射光ＬＢｄｂの１次元受光素子アレイ７ａに対する入射角度から、照射光ＬＢｅａは照射光ＬＢｅｂに比較して強度（光強度）を小さくする必要がある（図７参照。）。
【００７８】
したがって、１列情報の中央部に対応するレンズ中央部３ｔａの幅を１列情報の端部に対応するレンズ端部３ｔｂの幅より小さくしてある。この構成により、レンズ中央部３ｔａを通る照射光ＬＢｅａは、レンズ端部３ｔｂを通る照射光ＬＢｅｂより相対的に小さくすることが可能となり、照射光ＬＢｅａと照射光ＬＢｅｂとの強度を均等化することができ、１次元受光素子アレイ７ａの受光面での光強度の分布を均等化することができる。
【００７９】
図９は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの発光素子部／受光素子部による位置ズレの影響を低減する実装構造を説明する説明図である。
【００８０】
基本的には、図１に示した構成と同様であるので、詳細な説明は適宜省略する。
【００８１】
例えば、発光素子部２がＸｓ（ｍｍ）位置ズレした場合、被検出情報面５ｓ上のスポット位置ズレはＸｓ・（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）（ｍｍ）となる。さらにこのスポット位置ズレは、受光素子部７上で、Ｘｓ・〔（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）〕・〔（受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ）／（受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂ）〕（ｍｍ）となる。
【００８２】
受光素子部７上でのスポット位置ズレを小さくするためには、被検出情報面５ｓ上のスポット位置ズレが拡大されないことが必要である。つまり、〔（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）〕・〔（受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ）／（受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂ）〕＝１であること、あるいは１に近い値であることが必要となる。
【００８３】
したがって、発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ：発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ＝受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ：受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂとしてあること、あるいは略近い値としてあることが好ましい。つまり、発光素子部２と発光レンズ部３との間の距離Ｌｅａと発光レンズ部３と被検出情報面５ｓとの間の距離Ｌｅｂとの比に対して、受光素子部７と受光レンズ部７との間の距離Ｌｄａと受光レンズ部７と被検出情報面５ｓとの間の距離Ｌｄｂとの比は近似させてある。
【００８４】
上述した位置関係となるように発光素子部２、発光レンズ部３、受光素子部７、受光レンズ部８相互間の距離を確定することにより、発光素子部２、受光素子部７の位置ズレによる影響を受けにくい高精度の光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００８５】
また、発光素子部２と受光素子部７とを１つのパッケージに実装した構造とすることにより、発光素子部２の位置ズレと受光素子部７の位置ズレを同程度とすることが可能となり、上述した位置関係がある場合は、位置ズレが相殺され位置ズレの影響を打ち消すことができる。
【００８６】
つまり、単一のリードフレーム１０を適用して、発光素子部２および受光素子部７を搭載（ボンディング接続）し、発光素子部２および受光素子部７それぞれを１次樹脂封止部１１ｅ（発光素子部２に対応）、１１ｄ（受光素子部７に対応）により分割した状態で個別に樹脂封止する。なお、発光素子部２および受光素子部７は、相互の電気的影響を排除するために異なるリードピンに載置され、適宜相互に絶縁してあることが好ましい。なお、同図では、単一のリードフレーム１０であることを明示するために単一の板状体を図示しているが、実際にはリードフレーム１０上に形成された互いに異なるリードピンに接続されている。
【００８７】
また、発光素子部２からの光は、直接受光素子部７へ届くことのないようにする必要がある。したがって、１次樹脂封止部１１ｅと、１次樹脂封止部１１ｄとの間および１次樹脂封止部１１ｅ、１１ｄの周囲に、遮光性の２次樹脂封止部１２を形成して樹脂封止する。つまり、発光素子部２および受光素子部７は、それぞれ独立した光学系とすることができることから、被検出情報を高精度で検出することができる光学式反射型情報読み取りセンサ１となる。なお、照射光ＬＢｅおよび拡散反射光ＬＢｄの光路には、照射光ＬＢｅおよび拡散反射光ＬＢｄを透過させる適宜の透光部１２ｗが形成してある。
【００８８】
透光部１２ｗは、２次樹脂封止部１２の封止樹脂を配置しないでスリット形状とすることにより、迷光（ノイズ光）を排除することが可能となり、高精度で信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることが可能となる。また、発光素子部２の前面部、受光素子部７の前面部にスリット形状の透光部１２を構成することから、発光レンズ部３および受光レンズ部８による収差を減少させて、より精度の高い検出を行なうことができる。
【００８９】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１を例えばプリンタなどの電子機器（不図示）に内蔵、搭載し、例えばインクタンクに付与されたバーコードなどの被検出情報を高精度に検出する構成とすることにより、インクタンクの種類を読み取らせてインクタンクの設定ミスなどを防止することが可能となる。つまり、実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１を電子機器に搭載することにより、被検出情報の活用度が高く、信頼性を向上させた電子機器とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造の概略を側面から透視的に見た状態を示す透視側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取りの概略を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサを適用した場合、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【図６】図５に示した被検出情報が有する１列情報の列方向と交差する行方向で照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの照射光および拡散反射光の関係を説明する説明図であり、（Ａ）は照射光の状態を、（Ｂ）は拡散反射光の状態を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用するトロイダルレンズの実施例を示す説明図であり、（Ａ）はトロイダルレンズを凸部側から見た状態での平面図、（Ｂ）は（Ａ）での矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）での矢符Ｃ方向から見た正面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの発光素子部／受光素子部による位置ズレの影響を低減する実装構造を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 光学式反射反射型情報読み取りセンサ
２ 発光素子部
３ 発光レンズ部
３ｔ トロイダルレンズ
３ｔａ レンズ中央部
３ｔｂ レンズ端部
５ 被検出物
５ｓ 被検出情報面
５ｐ 被検出情報パターン
７ 受光素子部
８ 受光レンズ部
９ 筐体
１１ １次樹脂封止部
１２ ２次樹脂封止部
１２ｗ 透光部
ＬＢｅ、ＬＢｅａ、ＬＢｅｂ 照射光
ＬＢｄ、ＬＢｄａ、ＬＢｄｂ 拡散反射光
ＬＢｒ 鏡面反射光
Ｌｅａ 発光素子部・発光レンズ部間距離
Ｌｅｂ 発光レンズ部・被検出情報面間距離
Ｌｄａ 受光素子部・受光レンズ部間距離
Ｌｄｂ 受光レンズ部・被検出情報面間距離
ＳＤｅ、ＳＤｓ 走査方向
ＳＡ 検出照射光領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーコードなどの被検出情報を示す被検出情報面に光を照射してその反射光を検出することにより被検出情報を検出する光学式反射型情報読み取りセンサおよびそのような光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バーコード読み取りを目的としたセンサ（光学式情報読み取りセンサ）が知られている。従来のセンサは、ほとんどが一次元バーコード読み取り用であり、二次元バーコード読み取りにはＣＣＤなどの二次元構造を有したイメージセンサを用いるのが一般的である。したがって、ＣＣＤなどの固体撮像素子を利用した場合にはカメラ撮影に近く、レンズ構成なども複雑になり高価な部品となってしまう。また、光の入らないところでは対象物を検出することができないために、プリンタなどの内部の暗い場所における検出はできない。
【０００３】
また、従来のバーコードセンサ（例えば、特許文献１参照。）には複数の部品が個別に実装されており、この個別実装の位置バラつきが原因でバーコード読み取り精度が低下してしまうという問題がある。この問題を解決するために、バーコード自身のデータ情報以外に読み取り精度向上のために位置決め情報を持ったデータを加えた形状とすることが提案されている。しかしながら、バーコードに本来のデータ情報以外の内容を追加することはバーコードの大型化、バーコードセンサの大型化につながってしまう。また、この方式では二次元バーコードへの適用は困難である。
【特許文献１】特開平８−２４０７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバーコードセンサは複数の発光部品や受光部品、レンズ、周辺回路を別々に組み立てて一つの製品（バーコードセンサ）としており、バーコードセンサ自身が大きくなってしまうことと併せて実装誤差による特性変化などが大きいといった問題がある。バーコードセンサが大型であるために、電子機器の内部にバーコードセンサを用いた様々なバーコード読み取り機能を導入しようとしても困難である。また、小型ＣＣＤイメージセンサを用いた二次元バーコード読み取り装置の場合は、小型化は可能でも非常に高価な装置となってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に照射光を照射する発光レンズ部と、被検出情報面からの反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを１つの筐体に収納することにより、小型化、高精度化が可能で生産性の良い光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、被検出情報面からの拡散反射光を受光することから、被検出情報面の状態に影響されない光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを他の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、発光レンズ部としてトロイダルレンズを用いることから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となる光学式反射型情報読み取りセンサを提供することを他の目的とする。
【０００８】
また、本発明は、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器とすることにより、被検出情報の検出精度が高い電子機器を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサは、情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に前記発光素子が発光した光を照射光として照射する発光レンズ部と、前記被検出情報面に照射された光の反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを備える光学式反射型情報読み取りセンサであって、前記発光素子部、前記発光レンズ部、前記受光レンズ部、および前記受光素子部を一つの筐体に収納してあることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、１次元情報または２次元情報としての被検出情報を高精度に読み取ることができる光学式反射型情報読み取りセンサとなる。
【００１１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記反射光は、拡散反射光であることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、鏡面反射光を用いずに反射光を検出できることから、被検出情報面の表面状態に大きな影響を受けずに被検出情報を安定して検出することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記照射光は、前記被検出情報面の垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、拡散反射光を確実に発生させ検出精度を向上させることが可能となり、信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部は、前記被検出情報面と平行な位置に受光面を配置してあることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、拡散反射光を正確に検出することが可能となり、高精度の光学式反射型情報読み取りセンサとすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部は、１次元受光素子アレイを備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、容易かつ精度良く１次元の被検出情報を検出することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部および前記受光素子部を走査させることにより、または前記被検出情報面を走査させることにより、２次元の被検出情報を読み取る構成としてあることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、容易かつ精度良く２次元の被検出情報を検出することが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光レンズ部は、前記被検出情報が有する１列情報の全てに前記照射光を照射するトロイダルレンズとしてあることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、被検出情報の１列情報の全てに照射光を照射することから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定してあることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、１列情報への照射光を均一化させることが可能となり、高精度での情報読み取りが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部に対応するレンズ中央部の幅を前記１列情報の端部に対応するレンズ端部の幅より小さくしてあることを特徴とする。
【００２６】
この構成により、レンズ中央部を通る照射光はレンズ端部を通る照射光より光量が少なくなることから、１列情報に照射される照射光の強度を均一化し、被検出情報面での光強度を均等にすることが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記照射光は、前記１列情報の列方向と交差する行方向での前記被検出情報の単位長と同程度の幅を有する構成としてあることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、被検出情報の１列情報の読み取りを確実に行なうことが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部と前記発光レンズ部との間の距離と前記発光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比に対して、前記受光素子部と前記受光レンズ部との間の距離と前記受光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比は近似してあることを特徴とする。
【００３０】
この構成により、発光素子部または受光素子部の位置ズレによる影響を受けにくい高精度の光学式反射型情報読み取りセンサとなる。
【００３１】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記発光素子部および前記受光素子部は、単一のリードフレームを適用してボンディング接続され、それぞれ１次樹脂封止部により個別に樹脂封止され、前記１次樹脂封止部相互間を２次樹脂封止部による樹脂封止により遮光してあることを特徴とする。
【００３２】
この構成により、発光素子および受光素子の位置精度を上げることが可能となり、また、それぞれ相互に影響を受けない独立した光学系とすることが可能となることから、被検出情報を高精度で検出することが可能な光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００３３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記２次樹脂封止部は、前記照射光および前記反射光を透過させる透光部を有することを特徴とする。
【００３４】
この構成により、周囲からのノイズ光を排除することが可能となり、高精度で被検出情報を検出することが可能となる。
【００３５】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記透光部は、スリット形状としてあることを特徴とする。
【００３６】
この構成により、迷光を確実に排除することが可能となり、高精度で被検出情報を検出することが可能となる。
【００３７】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサでは、前記受光素子部はＣＭＯＳイメージセンサ、前記発光素子部はＬＥＤで構成してあることを特徴とする。
【００３８】
この構成により、容易かつ安価に生産可能な光学式反射型情報読み取りセンサとすることができる。
【００３９】
また、本発明に係る電子機器は、光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器であって、前記光学式反射型情報読み取りセンサは、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサであることを特徴とする。
【００４０】
この構成により、被検出情報の検出精度を向上させた光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器とすることが可能となり、被検出情報の活用度が高く信頼性の高い電子機器とすることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、構成部材を１つの筐体に収納することから、小型化および高精度化が可能で、生産性が高いという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、拡散反射光を検出することから、被検出情報面の状態に影響されないという効果を奏する。
【００４３】
また、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサによれば、発光レンズ部としてトロイダルレンズを用いることから、被検出情報の１列情報を一括して読み取ることが可能となるという効果を奏する。
【００４４】
また、本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る光学式反射型情報読み取りセンサを搭載することから、被検出情報の検出精度が高いという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造および情報読み取りの原理を図１、図２に基づいて説明する。
【００４７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造の概略を側面から透視的に見た状態を示す透視側面図である。
【００４８】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１は、情報読み取り用の光を発光する発光素子部２と、発光素子部２が発光した光を照射光ＬＢｅとして光学式反射型情報読み取りセンサ１の外部に配置された被検出物５の被検出情報面５ｓに照射する発光レンズ部３と、被検出情報面５ｓに照射された光の反射光としての拡散反射光ＬＢｄを結像させる受光レンズ部８と、結像された拡散反射光ＬＢｄを受光する受光素子部７とを備える。
【００４９】
発光素子部２、発光レンズ部３、受光素子部７、受光レンズ部８は、１つの筐体９に収納してある。要部を１つの筐体９にまとめて収納、配置してあることから、小型化が可能となり、また要部相互間の位置合わせ精度を向上させることが可能となる。つまり、この構成とすることにより、被検出情報面５ｓに表されたバーコードなどの被検出情報（１次元情報または２次元情報）としての被検出情報パターン５ｐ（図２参照）を高精度に読み取ることが可能な光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５０】
発光素子部２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）により構成してある。また、受光素子部７は、イメージセンサにより構成してある。イメージセンサとしては、特にＣＭＯＳイメージセンサが検出精度、生産性、およびコストの観点から好ましい。
【００５１】
発光レンズ部３は、発光素子部２の前面に配置されて発光素子部２から発光された光を絞って照射光ＬＢｅに変換する。照射光ＬＢｅは、被検出情報面５ｓで入射角と等しい反射角で反射する鏡面反射光ＬＢｒと、被検出情報面５ｓの垂直方向へ拡散する拡散反射光ＬＢｄとを構成する。
【００５２】
受光レンズ部８は、受光素子部７の前面に配置されて被検出情報面５ｓで反射された拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７に結像する。鏡面反射光ＬＢｒは、被検出情報面５ｓ（被検出物５）の材質や表面形状による影響を大きく受ける。本実施の形態では、鏡面反射光ＬＢｒを用いずに反射光（拡散反射光ＬＢｄ）を検出することから、被検出情報面５ｓの表面状態に大きな影響を受けずに被検出情報５ｐを安定して検出することが可能となる。
【００５３】
なお、鏡面反射光ＬＢｒを排除した状態で拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７に結像するために、発光素子部２および発光レンズ部３の配置を調整する。つまり、照射光ＬＢｅは、被検出情報面５ｓの垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角θを有するように構成してある。この構成により、拡散反射光ＬＢｄを確実に発生させて検出精度を向上させることが可能となり、信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５４】
また、受光素子部７の受光面は、被検出情報面５ｓと平行な位置に配置してある。この構成により、拡散反射光ＬＢｄを正確に検出することが可能となり、高精度の光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００５５】
なお、発光レンズ部３の形状をトロイダルレンズとすることにより、被検出情報面５ｓに照射される照射光ＬＢｅは、図上での座標Ｚ方向への広がりを有する帯状のスポットビーム形状とすることが可能となる。また、座標Ｘ方向、Ｙ方向においては、上述したとおり照射光ＬＢｅ、拡散反射光ＬＢｄとして適宜の方向性を有するように構成することができる。なお、照射光ＬＢｅの座標Ｚ方向への広がり（帯状の長さ方向）は、被検出情報面５ｓ（被検出情報）が有する１列情報の全てに照射光ＬＢｅが照射されるように構成してある（図２参照。）。
【００５６】
したがって、発光レンズ部３の形状をトロイダルレンズとすることにより、発光素子部２を少ない個数（例えば１個）のＬＥＤで構成しても、被検出情報面５ｓの１列情報の全てに照射光ＬＢｅを照射することが可能となる。つまり、発光素子部２を小型化することが可能となる。発光素子部２からの光を１列情報の全てに照射するように発光素子部２を動かす機構を必要としないので、小型化が可能となり、生産性を向上させて安価に製造することが可能となる。
【００５７】
また、受光素子部７および受光レンズ部８を発光素子部２および発光レンズ部３と一体にすることから、さらに小型化、高精度化を図ることが可能となる。
【００５８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【００５９】
被検出情報面５ｓの表面には被検出情報としての被検出情報パターン５ｐが２次元情報（例えば、Ｘ方向およびＺ方向）として形成してある。照射光ＬＢｅは、上述したとおり座標Ｚ方向へ広がりを有する帯状のスポットビーム形状として構成され、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光ＬＢｅが照射されるように構成してあることから、被検出情報面５ｓの表面に照射された照射光ＬＢｅは、１列情報の全てに対応するように検出照射光領域ＳＡを構成する。
【００６０】
したがって、１列情報の全てに対応する帯状の検出照射光領域ＳＡからの拡散反射光ＬＢｄを受光素子部７で検出することが可能となる。また、Ｘ方向への広がり（帯状での帯幅方向）を抑制していることから、被検出情報面５ｓで隣接する他の１列情報への影響を低減することが可能となり、１列情報の読み取りを高精度で確実に行なうことが可能となる。つまり、照射光ＬＢｅは、１列情報の列方向と交差する行方向（帯幅方向）での被検出情報の単位長Ｗｕと同程度の幅Ｗｄを有する構成としてある。なお、被検出情報の単位長Ｗｕと照射光ＬＢｅの行方向での幅Ｗｄは、異ならせて図示してあるが、１列情報が読み取り可能であれば同一でも良く、また、どのような値であっても良い。
【００６１】
受光素子部７、受光レンズ部８は、検出照射光領域ＳＡからの拡散反射光ＬＢｄを確実に受光して検出できるように、検出照射光領域ＳＡに対応する受光が可能な１次元受光素子アレイで構成することが好ましい。この構成により、容易かつ精度良く１次元の被検出情報（１列情報の全て）を一括して検出でき、さらには２次元の被検出情報を検出することができる（図３、図４参照。）。
【００６２】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取り態様を図３、図４に基づいて説明する。
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取りの概略を説明する説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【００６４】
基本的には、図１に示した構成と同様であるので、詳細な説明は適宜省略する。図１で示したとおり、照射光ＬＢｅは被検出情報の１列情報の全てに照射され検出照射光領域ＳＡを構成する。したがって、発光素子部２および受光素子部７を走査方向ＳＤｅで走査させることにより、２次元情報として構成してある被検出情報面５ｓの被検出情報パターン５ｐを検出することが可能となる。なお、このとき、被検出情報面５ｓは固定してある。つまり、光学式反射型情報読み取りセンサ１を走査させることにより、２次元情報としての被検出情報（被検出情報パターン５ｐ）を検出することが可能となる。
【００６５】
また、光学式反射型情報読み取りセンサ１を固定しておき、被検出物５（被検出情報面５ｓ）を走査方向ＳＤｓで走査させることによっても、２次元情報として構成してある被検出情報面５ｓの被検出情報パターン５ｐを検出することが可能となる。
【００６６】
このような走査機構を採用した構成とすることにより、容易かつ精度良く２次元情報を検出することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用して有効なトロイダルレンズの実施例を図５ないし図８に基づいて説明する。
【００６８】
図５は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサを適用した場合、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光が照射される状態を説明する説明図である。図６は、図５に示した被検出情報が有する１列情報の列方向と交差する行方向で照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【００６９】
基本的には、図１、図３に示した構成と同様である。Ｚ方向が、被検出情報の１列情報の方向となっている。したがって、発光素子部２が発光した光はトロイダルレンズ３ｔを通過して被検出情報面５ｓに照射光ＬＢｅとして照射され、帯状の検出照射光領域ＳＡ（図２、図４参照。）を構成する。つまり、図５では、左右方向が帯状の長さ方向に対応している。また、図６では、左右方向が帯状の幅方向に対応している。
【００７０】
検出照射光領域ＳＡは被検出情報の１列情報をムラなく検出するために均一な光強度を有する帯状であることが望ましい。したがって、トロイダルレンズ３ｔのレンズ形状を最適化する必要がある。例えば、レンズ焦点距離をレンズ中心部での距離Ｌｆａとすれば検出照射光領域ＳＡは中心部が細く、両端が太い形状となり、正常な形をした帯状を得ることができない。また、レンズ端部に対応する距離Ｌｆｃをレンズ焦点距離とすれば検出照射光領域ＳＡの両端が細くなり、中心部分が太くなってしまう。
【００７１】
したがって、距離Ｌｆａと距離Ｌｆｃの平均値に対応する距離Ｌｆｂをレンズ焦点距離としてトロイダルレンズ３ｔのレンズ形状を決定する。つまり、被検出情報の１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定する。
【００７２】
この構成により、検出照射光領域ＳＡの太さ（帯状の幅方向）の均一性を向上させることができる。
【００７３】
なお、距離Ｌｆｂを基準としてレンズ形状を設計するが、適宜の幅を有する帯状としておくことにより、光学式反射型情報読み取りセンサ１（発光素子部２、受光素子部７など）の位置ズレによる検出精度への影響を低減することが可能となる。つまり、図６で示す検出照射光領域ＳＡは、被検出情報の行方向での単位長Ｗｕ（図２参照。）と同程度の幅Ｗｄ（図２参照。）を有する構成としてある。この構成により、１列情報の読み取りを確実に行なうことが可能となる。
【００７４】
図７は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの照射光および拡散反射光の関係を説明する説明図であり、（Ａ）は照射光の状態を、（Ｂ）は拡散反射光の状態を示す概略側面図である。
【００７５】
被検出情報面５ｓが有する被検出情報の１列情報の列方向で中央部付近と両端における検出ムラを低減するためには、中央部に対応する位置の照射光ＬＢｅａの強度と両端部に対応する位置の照射光ＬＢｅｂの強度とを調整して、受光素子部７（１次元受光素子アレイ７ａ）に届く拡散反射光ＬＢｄａ（照射光ＬＢｅａに対する反射光）、ＬＢｄｂ（照射光ＬＢｅｂに対する反射光）が１列情報の列方向で均等な強度を持つように構成することが好ましい。図７について説明した特性を実現するトロイダルレンズ３ｔの構造を図８に示す。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用するトロイダルレンズの実施例を示す説明図であり、（Ａ）はトロイダルレンズを凸部側から見た状態での平面図、（Ｂ）は（Ａ）での矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）での矢符Ｃ方向から見た正面図である。
【００７７】
発光素子部２から発光された照射光ＬＢｅａと照射光ＬＢｅｂの被検出情報面５ｓに対する角度、拡散反射光ＬＢｄａと拡散反射光ＬＢｄｂの１次元受光素子アレイ７ａに対する入射角度から、照射光ＬＢｅａは照射光ＬＢｅｂに比較して強度（光強度）を小さくする必要がある（図７参照。）。
【００７８】
したがって、１列情報の中央部に対応するレンズ中央部３ｔａの幅を１列情報の端部に対応するレンズ端部３ｔｂの幅より小さくしてある。この構成により、レンズ中央部３ｔａを通る照射光ＬＢｅａは、レンズ端部３ｔｂを通る照射光ＬＢｅｂより相対的に小さくすることが可能となり、照射光ＬＢｅａと照射光ＬＢｅｂとの強度を均等化することができ、１次元受光素子アレイ７ａの受光面での光強度の分布を均等化することができる。
【００７９】
図９は、本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの発光素子部／受光素子部による位置ズレの影響を低減する実装構造を説明する説明図である。
【００８０】
基本的には、図１に示した構成と同様であるので、詳細な説明は適宜省略する。
【００８１】
例えば、発光素子部２がＸｓ（ｍｍ）位置ズレした場合、被検出情報面５ｓ上のスポット位置ズレはＸｓ・（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）（ｍｍ）となる。さらにこのスポット位置ズレは、受光素子部７上で、Ｘｓ・〔（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）〕・〔（受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ）／（受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂ）〕（ｍｍ）となる。
【００８２】
受光素子部７上でのスポット位置ズレを小さくするためには、被検出情報面５ｓ上のスポット位置ズレが拡大されないことが必要である。つまり、〔（発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ）／（発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ）〕・〔（受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ）／（受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂ）〕＝１であること、あるいは１に近い値であることが必要となる。
【００８３】
したがって、発光素子部・発光レンズ部間距離Ｌｅａ：発光レンズ部・被検出情報面間距離Ｌｅｂ＝受光素子部・受光レンズ部間距離Ｌｄａ：受光レンズ部・被検出面間距離Ｌｄｂとしてあること、あるいは略近い値としてあることが好ましい。つまり、発光素子部２と発光レンズ部３との間の距離Ｌｅａと発光レンズ部３と被検出情報面５ｓとの間の距離Ｌｅｂとの比に対して、受光素子部７と受光レンズ部７との間の距離Ｌｄａと受光レンズ部７と被検出情報面５ｓとの間の距離Ｌｄｂとの比は近似させてある。
【００８４】
上述した位置関係となるように発光素子部２、発光レンズ部３、受光素子部７、受光レンズ部８相互間の距離を確定することにより、発光素子部２、受光素子部７の位置ズレによる影響を受けにくい高精度の光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることができる。
【００８５】
また、発光素子部２と受光素子部７とを１つのパッケージに実装した構造とすることにより、発光素子部２の位置ズレと受光素子部７の位置ズレを同程度とすることが可能となり、上述した位置関係がある場合は、位置ズレが相殺され位置ズレの影響を打ち消すことができる。
【００８６】
つまり、単一のリードフレーム１０を適用して、発光素子部２および受光素子部７を搭載（ボンディング接続）し、発光素子部２および受光素子部７それぞれを１次樹脂封止部１１ｅ（発光素子部２に対応）、１１ｄ（受光素子部７に対応）により分割した状態で個別に樹脂封止する。なお、発光素子部２および受光素子部７は、相互の電気的影響を排除するために異なるリードピンに載置され、適宜相互に絶縁してあることが好ましい。なお、同図では、単一のリードフレーム１０であることを明示するために単一の板状体を図示しているが、実際にはリードフレーム１０上に形成された互いに異なるリードピンに接続されている。
【００８７】
また、発光素子部２からの光は、直接受光素子部７へ届くことのないようにする必要がある。したがって、１次樹脂封止部１１ｅと、１次樹脂封止部１１ｄとの間および１次樹脂封止部１１ｅ、１１ｄの周囲に、遮光性の２次樹脂封止部１２を形成して樹脂封止する。つまり、発光素子部２および受光素子部７は、それぞれ独立した光学系とすることができることから、被検出情報を高精度で検出することができる光学式反射型情報読み取りセンサ１となる。なお、照射光ＬＢｅおよび拡散反射光ＬＢｄの光路には、照射光ＬＢｅおよび拡散反射光ＬＢｄを透過させる適宜の透光部１２ｗが形成してある。
【００８８】
透光部１２ｗは、２次樹脂封止部１２の封止樹脂を配置しないでスリット形状とすることにより、迷光（ノイズ光）を排除することが可能となり、高精度で信頼性の高い光学式反射型情報読み取りセンサ１とすることが可能となる。また、発光素子部２の前面部、受光素子部７の前面部にスリット形状の透光部１２を構成することから、発光レンズ部３および受光レンズ部８による収差を減少させて、より精度の高い検出を行なうことができる。
【００８９】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１を例えばプリンタなどの電子機器（不図示）に内蔵、搭載し、例えばインクタンクに付与されたバーコードなどの被検出情報を高精度に検出する構成とすることにより、インクタンクの種類を読み取らせてインクタンクの設定ミスなどを防止することが可能となる。つまり、実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサ１を電子機器に搭載することにより、被検出情報の活用度が高く、信頼性を向上させた電子機器とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの構造の概略を側面から透視的に見た状態を示す透視側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサによる２次元情報の読み取りの概略を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサの読み取り領域と被検出情報パターンとの関係を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサを適用した場合、被検出情報が有する１列情報の全てに照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【図６】図５に示した被検出情報が有する１列情報の列方向と交差する行方向で照射光が照射される状態を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの照射光および拡散反射光の関係を説明する説明図であり、（Ａ）は照射光の状態を、（Ｂ）は拡散反射光の状態を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサに適用するトロイダルレンズの実施例を示す説明図であり、（Ａ）はトロイダルレンズを凸部側から見た状態での平面図、（Ｂ）は（Ａ）での矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）での矢符Ｃ方向から見た正面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光学式反射型情報読み取りセンサでの発光素子部／受光素子部による位置ズレの影響を低減する実装構造を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 光学式反射反射型情報読み取りセンサ
２ 発光素子部
３ 発光レンズ部
３ｔ トロイダルレンズ
３ｔａ レンズ中央部
３ｔｂ レンズ端部
５ 被検出物
５ｓ 被検出情報面
５ｐ 被検出情報パターン
７ 受光素子部
８ 受光レンズ部
９ 筐体
１１ １次樹脂封止部
１２ ２次樹脂封止部
１２ｗ 透光部
ＬＢｅ、ＬＢｅａ、ＬＢｅｂ 照射光
ＬＢｄ、ＬＢｄａ、ＬＢｄｂ 拡散反射光
ＬＢｒ 鏡面反射光
Ｌｅａ 発光素子部・発光レンズ部間距離
Ｌｅｂ 発光レンズ部・被検出情報面間距離
Ｌｄａ 受光素子部・受光レンズ部間距離
Ｌｄｂ 受光レンズ部・被検出情報面間距離
ＳＤｅ、ＳＤｓ 走査方向
ＳＡ 検出照射光領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に前記発光素子が発光した光を照射光として照射する発光レンズ部と、前記被検出情報面に照射された光の反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを備える光学式反射型情報読み取りセンサであって、
前記発光素子部、前記発光レンズ部、前記受光レンズ部、および前記受光素子部を一つの筐体に収納してあることを特徴とする光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項２】
前記反射光は、拡散反射光であることを特徴とする請求項１に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項３】
前記照射光は、前記被検出情報面の垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角を有することを特徴とする請求項２に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項４】
前記受光素子部は、前記被検出情報面と平行な位置に受光面を配置してあることを特徴とする請求項３に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項５】
前記受光素子部は、１次元受光素子アレイを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項６】
前記発光素子部および前記受光素子部を走査させることにより、または前記被検出情報面を走査させることにより、２次元の被検出情報を読み取る構成としてあることを特徴とする請求項５に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項７】
前記発光レンズ部は、前記被検出情報が有する１列情報の全てに前記照射光を照射するトロイダルレンズとしてあることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項８】
前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定してあることを特徴とする請求項７に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項９】
前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部に対応するレンズ中央部の幅を前記１列情報の端部に対応するレンズ端部の幅より小さくしてあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１０】
前記照射光は、前記１列情報の列方向と交差する行方向での前記被検出情報の単位長と同程度の幅を有する構成としてあることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１１】
前記発光素子部と前記発光レンズ部との間の距離と前記発光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比に対して、前記受光素子部と前記受光レンズ部との間の距離と前記受光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比は近似してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１２】
前記発光素子部および前記受光素子部は、単一のリードフレームを適用してボンディング接続され、それぞれ１次樹脂封止部により個別に樹脂封止され、前記１次樹脂封止部相互間を２次樹脂封止部による樹脂封止により遮光してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１３】
前記２次樹脂封止部は、前記照射光および前記反射光を透過させる透光部を有することを特徴とする請求項１２に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１４】
前記透光部は、スリット形状としてあることを特徴とする請求項１３に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１５】
前記受光素子部はＣＭＯＳイメージセンサ、前記発光素子部はＬＥＤで構成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１６】
光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器であって、前記光学式反射型情報読み取りセンサは、請求項１ないし請求項１５のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサであることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
情報読み取り用の光を発光する発光素子部と、被検出情報を表す被検出情報面に前記発光素子が発光した光を照射光として照射する発光レンズ部と、前記被検出情報面に照射された光の反射光を結像させる受光レンズ部と、結像された反射光を受光する受光素子部とを備える光学式反射型情報読み取りセンサであって、
前記発光素子部、前記発光レンズ部、前記受光レンズ部、および前記受光素子部を一つの筐体に収納してあることを特徴とする光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項２】
前記反射光は、拡散反射光であることを特徴とする請求項１に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項３】
前記照射光は、前記被検出情報面の垂直方向に対して１０度ないし４５度の傾斜角を有することを特徴とする請求項２に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項４】
前記受光素子部は、前記被検出情報面と平行な位置に受光面を配置してあることを特徴とする請求項３に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項５】
前記受光素子部は、１次元受光素子アレイを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項６】
前記発光素子部および前記受光素子部を走査させることにより、または前記被検出情報面を走査させることにより、２次元の被検出情報を読み取る構成としてあることを特徴とする請求項５に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項７】
前記発光レンズ部は、前記被検出情報が有する１列情報の全てに前記照射光を照射するトロイダルレンズとしてあることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項８】
前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部と端部との中間に対応させて焦点距離を設定してあることを特徴とする請求項７に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項９】
前記トロイダルレンズは、前記１列情報の中央部に対応するレンズ中央部の幅を前記１列情報の端部に対応するレンズ端部の幅より小さくしてあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１０】
前記照射光は、前記１列情報の列方向と交差する行方向での前記被検出情報の単位長と同程度の幅を有する構成としてあることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１１】
前記発光素子部と前記発光レンズ部との間の距離と前記発光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比に対して、前記受光素子部と前記受光レンズ部との間の距離と前記受光レンズ部と前記被検出情報面との間の距離との比は近似してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１２】
前記発光素子部および前記受光素子部は、単一のリードフレームを適用してボンディング接続され、それぞれ１次樹脂封止部により個別に樹脂封止され、前記１次樹脂封止部相互間を２次樹脂封止部による樹脂封止により遮光してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１３】
前記２次樹脂封止部は、前記照射光および前記反射光を透過させる透光部を有することを特徴とする請求項１２に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１４】
前記透光部は、スリット形状としてあることを特徴とする請求項１３に記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１５】
前記受光素子部はＣＭＯＳイメージセンサ、前記発光素子部はＬＥＤで構成してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサ。
【請求項１６】
光学式反射型情報読み取りセンサを搭載した電子機器であって、前記光学式反射型情報読み取りセンサは、請求項１ないし請求項１５のいずれか一つに記載の光学式反射型情報読み取りセンサであることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３１０８０６（Ｐ２００７−３１０８０６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４１６５６（Ｐ２００６−１４１６５６）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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