JPH0944626A - イメージセンサの照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージセンサに用いられる照明装置におい
て、装置を小型化すると共に、より安価な光源を使用し
て被写体表面をムラなく均一に照明できるようにする。 【解決手段】 被写体７を照明するための複数の光源手
段（ＬＥＤ等の小光源）４を光路誘導ガイド５の周囲に
設けて被写体７の表面に対して平行な方向から発光する
ように配置し、アクリル等で作成した光路誘導ガイド５
の内側表面に山型のギザ模様または四角錐等の凹凸模様
の光拡散面６を設ける。これにより照明ムラを低減し、
装置全体の小型化を可能にし、コストも低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬貨等の円形物の
被写体表面に光を照射して、被写体表面からの反射光を
受光して画像を読取るイメージセンサのための照明装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、硬貨等の円形物の被写体表面に光
を照射して、被写体の画像（パターン）を読取るイメー
ジセンサの照明装置としては、被写体の上方に配設され
たリング形状の光源を用いて、被写体に対して垂直方向
から照明光を照射し、被写体の近傍で拡散効果を持たせ
た反射板により光路を変えることにより、照明ムラを低
減して被写体表面を均一に照明して画像を読取るように
したものがある。

【０００３】図９は、上述のような従来のイメージセン
サの照明装置の一例の全体構成を断面的に示している。
図９において、装置本体１１内には、被写体１７の表面
からの反射光を対物レンズ１３を介して受光して被写体
表面の画像を読取るイメージセンサ１２と、被写体１７
の表面を照明するための図１０に示すようなリング形状
のキセノンランプ（ｘｅｎｏｎ ｌａｍｐ）１４とが配
設されており、底面部は被写体１７の表面をガラス板２
０を介して照明するために開口されている。さらに、装
置本体１１の下部には、キセノンランプ１４からの照明
光を被写体１７の近傍で拡散させるための反射部材（リ
フレクタ）が、キセノンランプ１４及び底面の開口部に
周設して設けられている。

【０００４】反射部材は、筒状笠型の外側面で照明光を
ガイドし、内側面で反射光を受光する光ガイド部材１８
を有し、更に光ガイド部材１８の外側面に沿った円錐中
空状のガイド面１９を有すると共に、その下部でキセノ
ンランプ１４からの照明光を反射して被写体１７を照明
する反射面１６を有する反射ガイド部材１５で成ってお
り、光ガイド部材１８は反射ガイド部材１５の中空部に
同心状に配置されている。光ガイド部材１８の外側面と
反射ガイド部材１５の上部のガイド面１９との間の空隙
部は円錐台形状に形成されており、この空隙部がキセノ
ンランプ１４からの照明光の光路となっている。そし
て、反射ガイド部材１５の下部の反射面１６が逆円錐台
形状に形成されており、上記光路を通った照明光が反射
面１６で反射され、その反射光がガラス板２０を通して
被写体１７を照明する構造となっている。

【０００５】このような構成の照明装置では、キセノン
ランプ１４の照明光は、被写体１７の表面に対して上方
の垂直方向から照射され、図中の矢印Ｒ１，Ｒ２に示す
ように、反射ガイド部材１５と光ガイド部材１８との間
の円錐台形状の空隙部を通った後に反射ガイド部材１５
の反射面１６で反射されて拡散され、拡散された反射光
がガラス板２０を介して被写体１７の表面に照射され
る。そして、被写体１７の表面からの反射光が、光ガイ
ド部材１８の中空部を通って対物レンズ１３を介してイ
メージセンサ１２で受光され、イメージセンサ１２によ
って被写体表面の画像が光学的に読取られるようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したキ
セノンランプ１４と光ガイド部材１８，反射ガイド部材
１５とを組み合わせた照明装置では、光源を被写体１７
に近づけると反射ガイド部材１５及び光ガイド部材１８
の設置スペースが無くなり、均一に照明することが困難
になるので、光源から被写体１７までの光路長を長くし
ている。そのため、光源から被写体１７までの垂直方向
の距離（図９中の“Ｌｈ”）が、光路長及びキセノンラ
ンプ１４の放電部の長さによって制限され、照明装置全
体の小型化が困難であるという欠点があった。

【０００７】本発明は上述のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的は、装置を小型化できると共
に、より安価な光源を使用して被写体表面の照明をムラ
なく均一にすることができるイメージセンサの照明装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体に光を
照射し、前記被写体からの反射光によって画像を読取る
イメージセンサのための照明装置に関するものであり、
本発明の上記目的は、前記被写体の周囲から前記被写体
の表面に対して平行な方向から光を照明する複数の光源
手段と、リングの内周壁に光拡散面を有し、リングの外
周部に配設された前記各光源手段からの照明光を前記被
写体の表面近傍まで誘導すると共に、前記光拡散面にて
光を拡散させて前記被写体の表面に照射するリング状の
光路誘導ガイドとを具備することによって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るイメージセンサの照
明装置は、複数の光源手段により被写体の外周囲から照
明光を被写体の表面に対してそれぞれ平行方向に照明す
るように構成する。さらに、リングの外周部に配設され
た上記各光源手段からの照明光をリング状の光路誘導ガ
イドにより被写体の表面近傍まで誘導し、光路誘導ガイ
ドの内周壁に形成された光拡散面によって光を拡散して
被写体の表面に照射するように構成する。このような構
成とすることにより、光源から被写体までの光路長が短
くなり、装置を小型化できる。また、光拡散面によって
光が拡散されるので、照明光を被写体の表面に対して均
一にムラなく照射することができる。さらに、光源手段
としてはＬＥＤ（発光ダイオード）等の安価な小型で小
容量の光源を用いれば良いので、製造コストを低減する
ことができる。

【００１０】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施
例について詳細に説明する。図１は本発明のイメージセ
ンサの照明装置の一例の全体構成を示す断面構造図であ
り、装置本体１には、被写体７の表面からの反射光をレ
ンズ等の光学系３を介して受光し、被写体７の画像を読
取るイメージセンサ２と、被写体７の外周囲から被写体
７の表面に対してそれぞれ平行な方向に照明光を照射す
る複数の光源手段４と、各光源手段４からの照明光を被
写体７の表面近傍まで誘導するリング状の光路誘導ガイ
ド５とが配設されている。光源手段４と光路誘導ガイド
５とで発光部１Ａを形成し、この発光部１Ａが装置本体
１の底部に設けられている。光路誘導ガイド５は、各光
源手段４からの照明光を被写体７まで効率よく伝播する
ためのもので、透明若しくは半透明な樹脂（アクリル樹
脂，メタクリル樹脂，ＭＭＡ樹脂，ポリカーボネート樹
脂，ポリスチレン，ＡＳ樹脂等）、ガラス等を素材とし
ている。また、光路誘導ガイド５の内周壁には、各光源
手段４からの照明光を拡散させて、被写体７の表面にム
ラなく照射するための光拡散面６が形成されている。

【００１１】図２は、図１の発光部１Ａの構成例を示し
ており、光源手段４は、光路誘導ガイド５の外周壁に沿
って等間隔で周設されている。本実施例では、光源手段
４として複数個（例えば４〜４０個）のＬＥＤ（発光ダ
イオード）を使用しており、各光軸が光路誘導ガイド５
の中心を通るように各ＬＥＤを配置している。光拡散面
６は、山型のギザ模様等を光路誘導ガイド５の内側表面
に加工したもので、光拡散面６の内側エリア（光路誘導
ガイド５の中空部）に被写体７が置かれるようになって
いる。

【００１２】図５（Ａ）〜（Ｈ）及び図６（Ａ）〜
（Ｄ）はそれぞれ光拡散面６の形状例を示しており、図
５（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ光拡散面６の形状を縦
状山型の繰り返しギザパターン及び横状山型の繰り返し
ギザパターンとした例であり、図５（Ｃ）及び（Ｄ）
は、それぞれ凸型の四角錐の繰り返しパターン及び凹型
の四角錐の繰り返しパターンとした例である。また、図
５（Ｅ）及び（Ｆ）は、それぞれ縦配列の凸型の半円柱
状の繰り返しパターン及び縦配列の凹型の半円柱状の繰
り返しパターンとした例であり、図５（Ｇ）及び（Ｈ）
は、それぞれ横配列の凸型の半円柱状の繰り返しパター
ン及び横配列の凹型の半円柱状の繰り返しパターンとし
た例である。さらに、図６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞ
れ凸型の球冠状の繰り返しパターン及び凹型の球冠状の
繰り返しパターンとした例であり、図６（Ｃ）及び
（Ｄ）は、それぞれ縦状波形の繰り返しパターン及び横
状波形の繰り返しパターンとした例である。このよう
に、リング状の光路誘導ガイド５の内側表面に繰り返し
パターンを形成することによって、内部を伝播して来た
各光源手段４からの照明光を拡散させることができる。

【００１３】図３は、図２のＸ−Ｘ線断面図であり、同
図を参照して照明光の照射状態を説明する。各ＬＥＤ４
からの照明光は、被写体７の周囲からその中心を通るよ
うに被写体表面に対して平行方向に照射され、光路誘導
ガイド５の内部を伝播し、光拡散面６の各形状面で屈折
して拡散される。拡散された照明光は、図中の破線で示
すような光分布となり、静止状態あるいは移動状態の被
写体７に対して均一な光が照射される。なお、図３の例
では光路誘導ガイド５の内径面は被写体面に対して垂直
であるが、図４に示すように光路誘導ガイド５の内径面
の角度を変えて、光分布を変えるようにしても良い。ま
た、各ＬＥＤ４の光軸も、被写体７の表面に対して必ず
しも平行である必要はなく、発光された照明光が平行方
向に進行するものであれば良い。

【００１４】図７は光路誘導ガイド５を設けなかった場
合の光分布を示しており、光路誘導ガイド５が無い場
合、図中に示すように、各ＬＥＤ４の光軸Ｂの近傍部分
だけが照明され、被写体エリアＡには明部ａ１と暗部ａ
２が生じる。一方、光路誘導ガイド５が有る場合、図８
に示すように、各ＬＥＤ４からの照明光は光軸Ｂを中心
として分散され、被写体エリアＡの全体がほぼ均一にム
ラなく照射される。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のイメー
ジセンサの照明装置によれば、被写体を照明するための
光源として複数の光源手段（例えばＬＥＤ）を光路誘導
ガイドの周囲に配置し、アクリル等で作成した光路誘導
ガイドの内側表面に山型のギザ或いは四角錐等の凹凸の
模様を設け、照明光を拡散させるようにしたので、光源
から被写体表面までの光路長が短くなり、照明装置全体
を小型化できると共にコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイメージセンサの照明装置の一例の全
体構成を示す断面構造図である。

【図２】本発明装置の発光部の構成例を示す斜視図であ
る。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面及び被写体エリアの光分布
例を示す図である。

【図４】本発明装置の光路誘導ガイド部の他の形状例及
び被写体エリアの光分布例を示す図である。

【図５】本発明装置の光路誘導ガイド部の光拡散面の形
状例を示す斜視図である。

【図６】図５の分図である。

【図７】本発明装置の光路誘導ガイド部が無い場合の光
分布例を示す図である。

【図８】本発明装置の光路誘導ガイド部が有る場合の光
分布例を示す図である。

【図９】従来のイメージセンサの照明装置の一例の全体
構成を示す断面構造図である。

【図１０】従来装置の光源の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】 １，１１ 装置本体 １Ａ 発光部 ２，１２ イメージセンサ ３ 光学系 ４ 光源手段 ５ 光路誘導ガイド ６ 光拡散面 ７ 被写体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体に光を照射し、前記被写体からの
   反射光によって画像を読取るイメージセンサのための照
   明装置において、前記被写体の周囲から前記被写体の表
   面に対して平行な方向から光を照明する複数の光源手段
   と、リングの内周壁に光拡散面を有し、リングの外周部
   に配設された前記各光源手段からの照明光を前記被写体
   の表面近傍まで誘導すると共に、前記光拡散面にて光を
   拡散させて前記被写体の表面に照射するリング状の光路
   誘導ガイドとを具備したことを特徴とするイメージセン
   サの照明装置。