JP2010028376A - 読取用光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを光源に使用しつつ読取面での照射光量の分布が均一な光源装置を簡単に組み立てることができる読取用光源装置を提供する。
【解決手段】読取面に対向する面に照射開口２５を設けた筐体２１に、紫外線ＬＥＤ４９が設けられたＬＥＤ基板４３、及び、前記ＬＥＤ基板４３上に設けられ前記紫外線ＬＥＤ４９が放射する光を前記照射開口２５を通して前記読取面に向ける反射鏡４５を保持したホルダ４７を備えて読取用光源装置１７を構成し、前記ＬＥＤ基板４３、及び前記反射鏡４５を前記ホルダ４７に共締めすることにより、前記ＬＥＤ基板４３の紫外線ＬＥＤ４９及び前記反射鏡４５を、前記読取面での照射光量の分布が均一となる位置に位置出し可能にした。
【選択図】図４

Description

本発明は、バーコード等の読取面に光を照射する読取用光源装置に関する。

従来、郵便物上に記載されている宛名情報をＯＣＲによって読み取った後、この宛名情報をバーコード等のコード情報に変換し、このコード情報を郵便物の上に印字しておくことで、地方の郵便局等で、ＯＣＲを備える必要がなく、簡単なバーコードリーダを備えるだけで郵便物の区分処理を可能にした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
郵便物に印字されるバーコードは、郵便物の美観などのために、蛍光材若しくは燐光材を含有するインクが使用され、白色光下では人間の目には非常に見えにくくなっており、紫外線を照射することで可視状態となる。この紫外線を照射する光源装置には、蛍光管を光源に使ったブラックライトが用いられている。
特開平１０−２５８２５６号公報

上記の光源として、蛍光管に代えて紫外線ＬＥＤを用いた場合、一般に紫外線ＬＥＤは蛍光管よりも光量が低いため、バーコードの読み取りに十分な照射ができない事がある。そこで、バーコードに対して十分な紫外線を照射するために、集光光学系を用いて紫外線ＬＥＤが放射する光をバーコードの読取面に集める事が考えられる。
しかしながら、単にバーコードの読取面に光を集めただけでは、読取面での照射光量の分布が不均一となり、バーコードの全体が均一に可視状態とならない事から、該バーコードの読み取りに影響が生じる、という問題がある。
この問題を回避するために、読取面での照射光量の分布が均一となるように設計した位置に、紫外線ＬＥＤ、及び集光光学系を正確に配置すれば良いが、光源装置の生産性が悪くなる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤを光源に使用しつつ読取面での照射光量の分布が均一な光源装置を簡単に組み立てることができる読取用光源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、読取面に対向する面に照射開口を設けた筐体に、ＬＥＤが設けられたＬＥＤ基板、及び、前記ＬＥＤ基板上に設けられ前記ＬＥＤが放射する光を前記照射開口を通して前記読取面に向ける反射鏡を保持したホルダを備え、前記ＬＥＤ基板、及び前記反射鏡を前記ホルダに共締めすることにより、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ及び前記反射鏡を、前記読取面での照射光量の分布が均一となる位置に位置出し可能にしたことを特徴とする読取用光源装置を提供する。

また本発明は、上記本発明に係る読取用光源装置において、前記ＬＥＤ基板及び前記反射鏡を保持した前記ホルダを前記照射開口の両側に配置し、それぞれの前記ホルダに前記ＬＥＤ基板、及び前記反射鏡を共締めすることにより、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ及び前記反射鏡を、前記照射開口の両側から照射した光が前記読取面の近傍で交差しつつ照射光量の分布が均一となる位置に位置出し可能にし、照度深度が変わっても、照度の変動が少なくなることを特徴とする。

また本発明は、上記本発明に係る読取用光源装置において、複数の前記ＬＥＤ基板を連接して設け、それぞれの前記ＬＥＤ基板に亘って列状に前記ＬＥＤを配列し、前記ＬＥＤ基板のそれぞれには前記ＬＥＤを、隣の前記ＬＥＤ基板との連接部分を密にして配列したことを特徴とする。

また本発明は、上記本発明に係る読取用光源装置において、前記ホルダは、前記ＬＥＤ基板を保持する保持部を備え、この保持部の上下端部のそれぞれ、または、どちらか一方に折曲部を形成し、それぞれの折曲部を前記筐体の内側の面に面接触させた状態で前記ホルダを固定したことを特徴とする。

また本発明は、上記本発明に係る読取用光源装置において、前記反射鏡の反射面を前記ＬＥＤの放射面を覆う凹面に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、筐体の中に設けられたホルダに、ＬＥＤが設けられたＬＥＤ基板、及び、ＬＥＤが放射する光を照射開口を通して読取面に集める反射鏡を共締めすることにより、これらＬＥＤ及び反射鏡を照射開口に対して位置出し可能にする構成としたため、ＬＥＤ基板及び反射鏡をホルダに組み付けるだけで、これらが読取面での照射光量の分布が均一となる位置に位置出しされるから組み立てが容易となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る郵便物読取システム１の構成を模式的に示す図である。この図に示すように、郵便物読取システム１は、搬送面３に沿って郵便物５を搬送しつつ、この郵便物５の上面７に不可視に印字されたバーコードに紫外光を照射することで、当該バーコードを可視化し、このバーコードを撮影し読取可能にするシステムである。
具体的には、郵便物読取システム１は、郵便物５を搬送する上流側搬送装置９及び下流側搬送装置１１と、搬送面３から離間した位置に対向配置され郵便物５の上面７に紫外光を照射する読取用光源装置１７と、この読取用光源装置１７による紫外線照射箇所を撮影するラインカメラ１９とを備えている。

また、読取用光源装置１７の筐体２１には、郵便物５の上面７と対向する対向面２３に、紫外光を照射する照射開口２５が形成されている。照射開口２５は、郵便物５の上面７までの最短の距離が距離Ｌ１（例えば６ｍｍ）以上とするように配置されている。
また照射開口２５から放射された紫外光は、照射開口２５の直下に搬送面３に沿って距離Ｌ２に亘る照射範囲Ｒ（図６）に照射されるように成されている。
上記ラインカメラ１９は、照射開口２５を通る鉛直線３３上に配置され、照射開口２５を通して、郵便物５の上面７に印字されたバーコードを撮影する。

図２は読取用光源装置１７の平面及び側面を示す図であり、図３は読取用光源装置１７の底面図である。また、図４は読取用光源装置１７を右側面からみた透視図である。
読取用光源装置１７の筐体２１は、搬送方向と直交する方向、すなわち、郵便物５の幅方向に延び上面が開口した箱形に形成されている。上面の開口３４には、上記ラインカメラ１９を備えた撮影ユニットなどが取付けられる。
筐体２１の片方の端部３５には、制御基板３７が配置され、この制御基板３７には各種回路やコネクタ、スイッチ類が設けられている。
図３に示すように、筐体２１の底面を構成する上記対向面２３にはスリット状の開口が上記照射開口２５として形成され、この照射開口２５が紫外線透過性の前面ガラス３９で覆われている。

図２及び図４に示すように、照射開口２５の両側には、それぞれ複数（本実施形態では７個）の光源ユニット４１が一列に配列されている。
光源ユニット４１は、図４に示すように、紫外線ＬＥＤ４９が搭載されたＬＥＤ基板４３と、この紫外線ＬＥＤ４９が放射する光を照射開口２５を通して郵便物５の上面７に集める反射鏡４５と、これらＬＥＤ基板４３及び反射鏡４５を保持するホルダ４７と、紫外線ＬＥＤ４９を駆動する駆動回路が実装されたＬＥＤ駆動回路基板５１とを備えている。
ＬＥＤ駆動回路基板５１は、ＬＥＤ基板４３の上側に一部をオーバーラップさせた状態で棒状の支持材５３で支持固定されており、読取用光源装置１７の高さ方向へのＬＥＤ駆動回路基板５１の突出量が抑えられた構成とされている。

ホルダ４７は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性素材から形成され、上記ＬＥＤ基板４３が載置される板状の保持部５５を備え、この保持部５５の上端部及び下端部が、それぞれ折り曲げられて折曲部５７、５９が形成されている。ホルダ４７を筐体２１に組み付けたときには、ホルダ４７の折曲部５７、５９が筐体２１の内側面及び底面に面で接触した状態となり、これにより、紫外線ＬＥＤ４９の発熱が折曲部５７、５９を介して筐体２１に良好に伝熱される。

光源ユニット４１のＬＥＤ基板４３には、図５の概念図に示すように、複数の紫外線ＬＥＤ４９が一列に配置されており、この光源ユニット４１が連接されることで、紫外線ＬＥＤ４９が各光源ユニット４１に亘って列状に配置されることとなる。それぞれの光源ユニット４１においては、この一列に配置された紫外線ＬＥＤ４９の両端部５０ほど、紫外線ＬＥＤ４９の配置間隔が狭められて密に配置されている。これにより、光源ユニット４１同士の連接部分５２で、隣り合う紫外線ＬＥＤ４９の間に所定の隙間５４が生じたとしても、この隙間５４での光量の減少が抑えられ、光量分布が均一なライン状の光源が得られる。

紫外線ＬＥＤ４９は、それぞれ例えば波長３６５ｎｍにピークを持つスペクトルの紫外線を放射するものであり、上面が発光面として形成されており、放射光の光軸がＬＥＤ基板４３の実装面に対して略垂直な方向に配置される。
上記反射鏡４５は、図４に示すように、その反射面４５Ａが紫外線ＬＥＤ４９の発光面を覆う位置まで延び出して構成されている。これにより、紫外線ＬＥＤ４９から放射された光の大部分が反射面４５Ａに入射して反射されことから、郵便物５の上面７に向けられる光量が増加し、発光量の小さな紫外線ＬＥＤ４９でも十分な照射光量が得られる。
ただし、この郵便物５の上面７での照射光量の分布が不均一であると、バーコードの撮影画像に不鮮明な部分が生じ、該バーコードの読み取りに影響が生じる場合がある。そこで、本実施形態では、照射光量の分布を均一にする構成としており、以下、かかる構成について詳述する。

図６は、光源ユニット４１が放射する光を模式的に示す図である。
照射開口２５の両側に配置された上記光源ユニット４１は、それぞれ照射開口２５から距離Ｌ１を隔てた直下に、照射光量が均一になる照射範囲Ｒを形成するように設定されている。照射範囲Ｒは、その幅Ｗ（図１に示す距離Ｌ２に相当）がラインカメラ１９の撮影範囲よりも大きく設定され、また、厚みの異なる郵便物５の読み取りに対応すべく、照射範囲Ｒは深度Ｄ（本実施形態では３ｍｍ）を有している。この深度Ｄの上限位置であるワーク上限は、郵便物５の上面７の上限位置に対応し、ワーク下限は郵便物５の上面７の下限位置に対応する。

このような照射範囲Ｒを構成するためには、上記反射鏡４５の形状や配置、紫外線ＬＥＤ４９の配置を適切に行う必要があり、反射鏡４５で反射した光が１点に集光する構成であると上記のように幅Ｗ、及び深度Ｄを有する照射範囲Ｒにおいて照度が均一にならず、また、光量も同じにならないため、反射面４５Ａにて反射された光が、ある程度の拡がりを持った光線となるように構成する必要がある。また、上述の通り、反射鏡４５の反射面４５Ａは、紫外線ＬＥＤ４９を十分に覆う形状として照射光量を高める必要がある。さらには、ラインカメラ１９での撮影が阻害されないように、照射開口２５を挟んで対向する反射鏡４５の配置間隔Ｅが照射範囲Ｒの幅Ｗよりも大きい必要がある。
これに加え、照射開口２５は、反射鏡４５で反射された光が幅Ｗの照射範囲Ｒに亘り無駄なく照射されるような開口の幅に形成されることが必要である。

これらの条件を満たすために、本実施形態では、紫外線ＬＥＤ４９の発光面を覆う反射鏡４５の反射面４５Ａが該紫外線ＬＥＤ４９の放射光を照射範囲Ｒで集光するのではなく、該照射範囲Ｒ全体を照射する形状に形成している。これにより、照射範囲Ｒで均一な光量分布が得られる。また、本実施形態では、照射開口２５の両側の光源ユニット４１は、それぞれ照射範囲Ｒで照射光を交差させることで、光量分布をより均一とし照度ムラのない照射が実現されている。

また、紫外線ＬＥＤ４９からＬＥＤ基板４３の垂直方向に放射された光は、反射鏡４５で反射されて照射範囲Ｒに向かうこととなるが、このとき、図６に示すように、ＬＥＤ基板４３の傾斜角度θを大きくし、反射鏡４５から出る反射光６５の向きが鉛直方向に近づけるほど、照射範囲Ｒでの深度Ｄを深く取れる。
しかしながら、上記傾斜角度θを大きくし過ぎると、対向する反射鏡４５の配置間隔Ｅが小さくなる。この配置間隔Ｅは、上述の通り、照射範囲Ｒの幅Ｗよりも大きくする必要があるため、結果として、反射鏡４５の反射面４５Ａを小さくし、該反射面４５Ａの下端部４５Ｂが、対向した反射鏡４５側に延出する量を抑える必要が生じるが、そうすると、反射面４５Ａで反射される光量が減少し、照射範囲Ｒでの光量が低下する。
これとは逆に、反射面４５Ａの下端部４５Ｂが、これと対向した反射鏡４５側に延出する量を大きくして反射面４５Ａで反射される光量を増加させることができるものの、そうすると、対向する反射鏡４５の配置間隔Ｅを照射範囲Ｒの幅Ｗよりも大きく取るために、傾斜角度θを小さくする必要があり、所望の深度Ｄが得られなくなる。

そこで、本実施形態では、照射範囲Ｒ（照射開口２５）に対する紫外線ＬＥＤ４９及び反射面４５Ａの位置を規定し、照射範囲Ｒで均一な光量分布が得られるような反射面４５Ａの形状、及び、ＬＥＤ基板４３の傾斜角度θの範囲の中で、さらに、照射範囲Ｒの深度Ｄが所望の値以上となり、かつ、対向する反射鏡４５の配置間隔Ｅが照射範囲Ｒの幅Ｗよりも大となる条件が満たされるように、反射面４５Ａの形状、及び、ＬＥＤ基板４３の設置角度θを規定している。

図４に示すように、ホルダ４７の下端側の折曲部５９は上記傾斜角度θで折曲げられており、該ホルダ４７が筐体２１に取付けられたときには保持部５５が上記傾斜角度θで傾斜する。このホルダ４７の保持部５５に、ＬＥＤ基板４３及び反射鏡４５が保持されることで、これらが傾斜角度θで保持される。
上述の通り、照射範囲Ｒで略均一な光量の分布を得るためには、傾斜角度θの他にも、照射範囲Ｒに対する紫外線ＬＥＤ４９及び反射面４５Ａの位置が重要であり、これらの位置にずれが生じると、照射範囲Ｒで略均一な光量の分布を得ることができない。

本実施形態では、図４に示すように、ＬＥＤ基板４３、及び反射鏡４５が共締め用の螺旋６０でホルダ４７に共締め固定される構成とされている。そして、この共締めにより、ＬＥＤ基板４３（紫外線ＬＥＤ４９）、及び反射鏡４５（反射面４５Ａ）の相対的な位置が位置決めされ、また、これらのホルダ４７に対する取付け位置が、照射範囲Ｒでの照射光量の分布を均一にする位置に位置出しされるように構成されている。
また、照射開口２５の両側に配置された光源ユニット４１のそれぞれで同様に構成されている。すなわち、それぞれの光源ユニット４１においては、ホルダ４７にＬＥＤ基板４３、及び反射鏡４５を共締めすることにより、紫外線ＬＥＤ４９及び反射鏡４５が、それぞれの光源ユニット４１からの光が照射範囲Ｒで交差しつつ照射光量の分布を均一とする位置に位置出しされる構成とされている。

このように本実施形態においては、紫外線ＬＥＤ４９が設けられたＬＥＤ基板４３、及び反射鏡４５をホルダ４７に共締めすることにより、紫外線ＬＥＤ４９及び反射鏡４５が、照射範囲Ｒでの照射光量の分布を均一とする位置に位置出しされる構成としたため、このＬＥＤ基板４３、及び反射鏡４５をホルダ４７に組み付けるだけで、照射範囲Ｒでの照射光量の分布が均一となるから、組み立てが容易となる。

特に、本実施形態によれば、照射開口２５の両側にそれぞれ光源ユニット４１を配置し、それぞれの光源ユニット４１においては、ホルダ４７にＬＥＤ基板４３、及び反射鏡４５を共締めすることにより、紫外線ＬＥＤ４９及び反射鏡４５が、それぞれの光源ユニット４１からの光が照射範囲Ｒで交差しつつ照射光量の分布を均一とする位置に位置出しされる構成としたため、照射範囲Ｒでの照度むらを抑え照射光量が均一であり、また、照射光量が大きな光源を簡単に組み立てることができる。

また、本実施形態においては、ＬＥＤ基板４３のそれぞれに、隣の光源ユニット４１のＬＥＤ基板４３との連接部分５２を密にして紫外線ＬＥＤ４９を配列したため、紫外線ＬＥＤ４９の配列方向に沿って光量分布が均一なライン状の光源とすることができる。

さらに、本実施形態によれば、ホルダ４７には、ＬＥＤ基板４３を保持する保持部５５の上下端部のそれぞれに折曲部５７、５９が形成され、それぞれの折曲部５７、５９を筐体２１の内側の面に面接触させた状態でホルダ４７を固定する構成とした。この構成により、ＬＥＤ基板４３に設けられた紫外線ＬＥＤ４９の発熱が、２つの折曲部５７、５９を通じて筐体２１に伝熱されるから良好な放熱性が得られる。
なお、保持部５５の上下端部のそれぞれに折曲部５７、５９を形成する構成に代えて、上下端部のいずれか一方だけに折曲部５７、又は折曲部５９を形成する構成としても良い。

また本実施形態によれば、反射鏡４５の反射面４５Ａを紫外線ＬＥＤ４９の放射面を覆う凹面に形成しているため、紫外線ＬＥＤ４９が放射する光の多くを照射範囲Ｒに向けて照射し、該照射範囲Ｒの光量を高めることができる。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係る郵便物読取システムの構成を模式的に示す図である。 読取用光源装置の平面及び側面を示す図である。 読取用光源装置の底面図である。 読取用光源装置を右側面からみた透視図である。 光源ユニットのＬＥＤ基板上の紫外線ＬＥＤの配列を示す模式図である。 光源ユニットが放射する光を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 郵便物読取システム
５ 郵便物
１７ 読取用光源装置
１９ ラインカメラ
２１ 筐体
２５ 照射開口
３９ 前面ガラス
４１ 光源ユニット
４３ ＬＥＤ基板
４５ 反射鏡
４５Ａ 反射面
４７ ホルダ
４９ 紫外線ＬＥＤ
５１ ＬＥＤ駆動回路基板
５２ 連接部分
５５ 保持部
５７、５９ 折曲部
６０ 螺旋
６５ 反射光
１７ 読取用光源装置
Ｄ 深度
Ｅ 配置間隔
Ｒ 照射範囲
Ｗ 幅

Claims (5)

1. 読取面に対向する面に照射開口を設けた筐体に、
   ＬＥＤが設けられたＬＥＤ基板、及び、前記ＬＥＤ基板上に設けられ前記ＬＥＤが放射する光を前記照射開口を通して前記読取面に向ける反射鏡を保持したホルダを備え、
   前記ＬＥＤ基板、及び前記反射鏡を前記ホルダに共締めすることにより、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ及び前記反射鏡を、前記読取面での照射光量の分布が均一となる位置に位置出し可能にしたことを特徴とする読取用光源装置。
2. 前記ＬＥＤ基板及び前記反射鏡を保持した前記ホルダを前記照射開口の両側に配置し、
   それぞれの前記ホルダに前記ＬＥＤ基板、及び前記反射鏡を共締めすることにより、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ及び前記反射鏡を、前記照射開口の両側から照射した光が前記読取面の近傍で交差しつつ照射光量の分布が均一となる位置に位置出し可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の読取用光源装置。
3. 複数の前記ＬＥＤ基板を連接して設け、それぞれの前記ＬＥＤ基板に亘って列状に前記ＬＥＤを配列し、前記ＬＥＤ基板のそれぞれには前記ＬＥＤを、隣の前記ＬＥＤ基板との連接部分を密にして配列したことを特徴とする請求項１または２に記載の読取用光源装置。
4. 前記ホルダは、前記ＬＥＤ基板を保持する保持部を備え、この保持部の上下端部のそれぞれ、または、どちらか一方に折曲部を形成し、それぞれの折曲部を前記筐体の内側の面に面接触させた状態で前記ホルダを固定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の読取用光源装置。
5. 前記反射鏡の反射面を前記ＬＥＤの放射面を覆う凹面に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の読取用光源装置。

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