JP2001060245A - カードリーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンボス等による凸部又は凹部と、平面部と
で、光の反射率が大きく変化しているカードや、カード
全体の反射率が低いカードのエンボス等による凸部又は
凹部による情報を読み取ることができるカードリーダを
提供することを課題とする。 【解決手段】 LD(光源)１０１から出射した光をシリン
ドリカルレンズ(線状光生成手段)１０５を用いてカード
１０７表面に対して線状の光を照射し、カード１０７表
面での反射光を受光部が少なくとも線状の光の線方向に
対して複数個に分割されたPSD(受光素子)１１５に導
き、カード１０７表面の高さ方向の変位分布を検出する
カードリーダであって、PSD１１５から得られた光信号
のレベルに応じて、PSD１１５から得られる光信号のレ
ベルが所定レベル以上になるようにPSD１１５の光強
度、PSD１１５の増幅率のうち、少なくともどちらか一
方を制御するフィードバック手段１２２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カードに施された
エンボス等による凸部又は凹部の高さ方向の変位分布を
検出するカードリーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】被検物表面の高さ方向の変位分布を検出
する装置として図１３に示すような構成の光学式表面変
位検出装置がある。

【０００３】図において、１は線状の光を出射する線状
光源である。この線状光源１は、図１４に示すように、
光源３と、この光源３を収納し、端面に線状光源生成手
段であるスリット５が形成された円筒状のカバー７とか
ら構成されている。

【０００４】図１３に戻って、線状光源１から出射した
線状光は、走査手段としての回転ミラー９を介して、被
検物１１に照射される。被検物１１での反射光は線状の
光の線方向に対して複数個に分割されたPSD(半導体位置
検出素子)アレイ１３に入射し、被検物１１表面の変位
分布が検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の光学式表面
変位検出装置を用いて、カードのエンボス等による凸部
又は凹部を読む場合、カードの平面部が光の反射率の高
い色であって、エンボス等による検出対象である凸部又
は凹部に黒等の光反射率の低い着色がなされていると、
エンボス等による凸部又は凹部の検出が難しいという問
題点がある。

【０００６】又、カード全面が黒とか鏡面であるなど、
全体の反射率が低い場合、エンボス等による凸部又は凹
部の検出が難しいという問題点がある。本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンボス
等による凸部又は凹部と、平面部とで、光の反射率が大
きく変化しているカードや、カード全体の反射率が低い
カードのエンボス等による凸部又は凹部による情報を読
み取ることができるカードリーダを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、光源から出射した光を線状光生成手
段を用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記
カード表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の
光の線方向に対して複数個に分割された受光素子に導
き、前記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカ
ードリーダであって、前記受光素子から得られた光信号
のレベルに応じて、受光素子から得られる光信号のレベ
ルが所定レベル以上になるように前記光源の光強度、前
記受光素子の増幅率のうち、少なくともどちらか一方を
制御する手段を設けたことを特徴とするカードリーダで
ある。

【０００８】受光素子から得られた光信号のレベルに応
じて、受光素子から得られる光信号のレベルが所定レベ
ル以上になるように前記光源の光強度、前記受光素子の
増幅率のうち、少なくともどちらか一方を制御する手段
を設けたことにより、エンボス等による凸部又は凹部
と、平面部とで、光の反射率が大きく変化しているカー
ドや、カード全体の反射率が低いカードのエンボス等に
よる凸部又は凹部による情報を読み取ることができる。

【０００９】請求項２記載の発明は請求項１記載の発明
の前記受光素子が、m×n分割(mは線状の光の線方向に対
して交差する方向で1以上の整数、nは線状の光の線方向
に沿った方向で2以上の整数)のアレイ状PDであることを
特徴とするカードリーダである。

【００１０】受光素子をm×n分割(mは線状の光の線方向
に対して交差する方向で1以上の整数、nは線状の光の線
方向に沿った方向で2以上の整数)のアレイ状PDとしたこ
とで、コストを下げることができる。

【００１１】又、光を検出するアレイ状のPDの位置は明
確なので、アレイ状のPDの各素子の出力のばらつきのよ
うなものが生じず、ばらつき調整が不要となる。請求項
３記載の発明は、請求項２記載の発明の前記受光素子を
二分割アレイ状(2×n分割)のPDとし、該PDの各素子の受
光面に入射する光の幅と、前記PDの受光面に入射する光
の前記カードの凸部又は凹部による移動幅とを、前記PD
の各受光面の幅と略等しくしたことを特徴とするカード
リーダである。

【００１２】前記受光素子を二分割アレイ状(2×n分割)
のPDとし、該PDの各素子の受光面に入射する光の幅と、
前記PDの受光面に入射する光の前記カードの凸部又は凹
部による移動幅とを、前記PDの各受光面の幅と略等しく
したことにより、分割PDの各素子の出力をA,Bとした場
合、(A-B)/(A+B)なる演算を行なうと、入射光が受光素
子のどこにあたっているかがわかる。

【００１３】即ち、位置精度を高い分解能で検出できる
PSDと同様な働きをするものであり、PSDを用いる場合に
比べコストを下げることができる。請求項４記載の発明
は、光源から出射した光を線状光生成手段を用いてカー
ド表面に対して線状の光を照射し、前記カード表面での
反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の線方向に対
して複数個に分割された受光素子に導き、前記カード表
面の高さ方向の変位分布を検出するカードリーダであっ
て、前記光源の強度、前記受光素子の増幅率のうち、少
なくともどちらか一方を周期的に変動させることを特徴
とするカードリーダである。

【００１４】光源の強度、前記受光素子の増幅率のう
ち、少なくともどちらか一方を周期的に変動させること
により、エンボス等による凸部又は凹部と、平面部との
光の反射率が大きく変化しているカードのエンボス等に
よる凸部又は凹部による情報を読み取ることができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、光源から出射した
光を線状光生成手段を用いてカード表面に対して線状の
光を照射し、前記カード表面での反射光を受光部が少な
くとも前記線状の光の線方向に対して複数個に分割され
た受光素子に導き、前記カード表面の高さ方向の変位分
布を検出するカードリーダであって、前記受光素子の各
受光面の幅を前記カード表面上の検出対象である凸部又
は凹部の幅以下としたことを特徴とするカードリーダで
ある。

【００１６】受光素子の各受光面の幅を前記カード表面
上の検出対象である凸部又は凹部の幅以下としたことに
より、カード表面上の検出対象である凸部又は凹部以外
の反射率の高い部分からの光が反射率の低いカード表面
上の検出対象である凸部又は凹部からの光に重ならない
ので、カードの反射率の高い部分に影響されることな
く、反射率の低い部分を識別できる。

【００１７】請求項６記載の発明は、光源から出射した
光を線状光生成手段を用いてカード表面に対して線状の
光を照射し、前記カード表面での反射光を受光部が少な
くとも前記線状の光の線方向に対して複数個に分割され
た受光素子に導き、前記カード表面の高さ方向の変位分
布を検出するカードリーダであって、前記受光素子を半
導体位置検出素子とし、前記半導体位置検出素子の各受
光面の線状の光と交差する方向の幅の異なる部分を設
け、幅の広い部分に前記カードの凸部又は凹部からの反
射光が当たるようにしたことを特徴とするカードリーダ
である。

【００１８】前記受光素子を半導体位置検出素子とし、
前記半導体位置検出素子の各受光面の線状の光と交差す
る方向の幅の異なる部分を設け、幅の広い部分に前記カ
ードの凸部又は凹部からの反射光が当たることにより、
少しの受光光の位置変動でも検知しやすくなる。

【００１９】又、幅の広い部分で反射率の低い凸部又は
凹部からの反射光を検出し、幅の狭い部分で反射率の高
い凸部又は凹部以外の部分からの光を検出することによ
り、SN比や感度のアンバランスを補正できる。

【００２０】幅の広い方に前記カードの凸部又は凹部か
らの反射光が当たることにより、光の反射率が高い凸部
又は凹部以外の部分からの反射光に影響されることな
く、反射率の低い部分からの反射光を検出することがで
きる。

【００２１】請求項７記載の発明は、光源から出射した
光を線状光生成手段を用いてカード表面に対して線状の
光を照射し、前記カード表面での反射光を受光部が少な
くとも前記線状の光の線方向に対して複数個に分割され
た受光素子に導き、前記カード表面の高さ方向の変位分
布を検出するカードリーダであって、前記受光素子を半
導体位置検出素子とし、前記半導体位置検出素子の各受
光面にマスクを設けて、前記各受光面の線状の光と交差
する方向の両端部の幅を異ならせ、幅の広い方に前記カ
ードの凸部又は凹部からの反射光が当たるようにしたこ
とを特徴とするカードリーダである。

【００２２】幅の広い部分で反射率の低い凸部又は凹部
からの反射光を検出し、幅の狭い部分で反射率の高い凸
部又は凹部以外の部分（例えば、平面部）からの光を検
出することにより、SN比や感度のアンバランスを補正で
きる。

【００２３】幅の広い方に前記カードの凸部又は凹部か
らの反射光が当たることにより、光の反射率が高い凸部
又は凹部以外の部分からの反射光に影響されることな
く、反射率の低い部分からの反射光を検出することがで
きる。

【００２４】請求項８記載の発明は、光源から出射した
光を線状光生成手段を用いてカード表面に対して線状の
光を照射し、前記カード表面での反射光を受光部が少な
くとも前記線状の光の線方向に対して複数個に分割され
た受光素子に導き、前記カード表面の高さ方向の変位分
布を検出するカードリーダであって、前記光源に、波長
が異なる複数の光源を用いたことを特徴とするカードリ
ーダである。

【００２５】光の波長が異なれば、反射率も異なる。互
いに波長が異なる複数の光源を用いることにより、カー
ドのエンボス等による凸部又は凹部の色による反射率等
の変化に対し、適当な波長の光源を適宜選択して、カー
ドのエンボス等による凸部又は凹部による情報を読み取
ることができる。

【００２６】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明の前記光源から前記カードまでの光路系と、前記カー
ドから前記受光素子までの光路系とのうち、少なくとも
一方の光路系に光アイソレータを設けたことを特徴とす
るカードリーダである。

【００２７】光アイソレータを用いることにより、光路
を共通化でき、コストダウンが図れ、又、室内照明や太
陽光等の外乱光に強くなり、SN比が向上する。請求項１
０記載の発明は、光源から出射した光を線状光生成手段
を用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カ
ード表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光
の線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、
前記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカード
リーダであって、前記複数個に分割された受光素子から
同時に光信号を取り出すことを特徴とするカードリーダ
である。

【００２８】受光素子から同時に光信号を取り出すこと
により、低い周波数で全体を制御できる。そのため、信
号をデジタル化し、カードのエンボス等の凸部又は凹部
による情報を判断する場合、より効率的な処理プログラ
ムを組むことができる。

【００２９】又、光の前記カード表面上での大きさを前
記凸部又は凹部の幅以下とすることが、SN比のよい信号
を得ることができ、平面部との光の反射率が大きく変化
しているカードのエンボス等による凸部又は凹部による
情報を読み取ることができる点より望ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】(1) 第１の実施の形態例(請求項
１,２に対応) 第１の実施の形態例を説明する構成図である図１を用い
て説明する。

【００３１】図において、１０１は光源としての半導体
レーザダイオード(以下、LDという)、１０３はLD１０１
から出射したレーザ光を平行光とするコリメータレン
ズ、１０５はコリメータレンズ１０３で平行光とされた
光を一方向に集光し、カード１０７上に線状の光として
照射するシリンドリカルレンズである。

【００３２】カード１０７は、搬送ベルト１０９、従動
ローラ１１１,駆動ローラ１１３とからなる搬送手段１
００により、線状の光の線方向と交差する方向(図にお
いて矢印I方向)へ搬送されるようになっている。

【００３３】カード１０７の表面は、図２に示すよう
に、カード１０７の平面部１０７ａに形成されたエンボ
スの凸部１０７ｂにより、キャラクタ(本実施の形態例
では数字の10)が形成されている。

【００３４】尚、本実施の形態例のカード１０７の色は
光の反射率の高い白色で、エンボスの凸部１０７ｂの頭
頂部には、光の反射率が低い黒色の着色が施されてい
る。図１に戻って、カード１０７の表面での反射光は、
集光レンズ１１１で集光され、アレイ状のPSD１１５に
至る。

【００３５】このPSD１１５の受光面１１５ａは、図２
に示すように、線状の光の線方向に複数(本実施の形態
例では5分割)に分割されている。図１に戻って、１２０
はPSD１１５の分割された各受光面１１５ａからのアナ
ログ信号を切り換える素子切換手段、１２１はPSD１１
５のアナログ信号を増幅するアンプ、１２２はアンプ１
２１で増幅された信号のレベルが所定レベル以上になる
ように、LD１０１を駆動するLD駆動手段１２３を制御す
るフィードバック手段である。

【００３６】１２５は増幅されたアナログ信号を二値化
する二値化手段、１２７は二値化された信号と、キャラ
クタパターンテーブル１２９に記録されたデータとを参
照・比較し、キャラクタを判別するキャラクタ判定手段
である。

【００３７】１３１は搬送手段１００に設けられた光電
スイッチ１３３を用いて、カード１０７が搬送された
か、否かを検知するカード検知手段、１３５はカード検
知手段１３１からの信号を受け、搬送手段１００の駆動
ローラ１１３を制御するカード搬送制御手段である。

【００３８】１４１はLD駆動手段１２３,素子切換手段
１２０,キャラクタ判定手段１２７を制御する読取制御
手段、１４３は、キャラクタ判定手段１２７、カード搬
送制御手段１３５、読取制御手段１４１を制御する全体
制御手段である。

【００３９】次に、上記構成の動作を説明する。カード
１０７が搬送手段１００上にセットされると、光電スイ
ッチ１３３が応動し、カード検知手段１３１はカード搬
送制御手段１３５にカードが１０７がセットされたこと
を知らせる。

【００４０】カード搬送制御手段１３５は、カード検知
手段１３１からの信号を受け、搬送手段１００の駆動ロ
ーラ１１３を駆動し、セットされたカード１０７を矢印
I方向へ搬送する。

【００４１】又、全体制御手段１４３は、カード搬送制
御手段１３５が作動すると、読取制御手段１４１を介し
てLD駆動手段１２３を駆動し、LD１０１を点灯させる。
図３に示すように、カード１０７へ照射された線状の光
のうち、カード１０７の平面部１０７ａで反射した光は
PSD１１５の受光面１１５ａのA′に至り、エンボスの凸
部１０７ｂで反射した光はPSD１１５の受光面１１５ａ
のB′に至り、受光位置が異なる。

【００４２】従って、平面部１０７ａで反射した光と、
エンボスの凸部１０７ｂで反射した光とでは、PSD１１
５からの出力が異なり、平面部１０７ａであるか、エン
ボスの凸部１０７ｂであるかが判断できる。

【００４３】尚、本実施の形態例では、平面部１０７ａ
と、エンボスの凸部１０７ｂとの例で説明を行なった
が、平面部１０７ａとエンボスの凹部とでも、PSD１１
５の受光面１１５ａでの受光位置が異なることにより、
判別可能である。

【００４４】素子切換手段１２０でPSD１１５の各素子
を切り換えることにより、カード１０７の表面の高さ方
向の一次元変位分布データが得られる。又、搬送手段１
００を用いて矢印I方向へカード１０７を搬送すること
により、カード１０７表面の高さ方向の二次元の変位分
布データが得られる。

【００４５】PSD１１５の出力は、アンプ１２１で増幅
され、フィードバック手段１２２に入力される。フィー
ドバック手段１２２は、個々の信号に対して、受光素子
からの光信号のレベルが所定レベル以上になるように
（例えば、所定レベル以上の所定のレベル域になるよう
に）、その光信号のレベルと所定レベル又は他の基準レ
ベルとの大小を判別し、小さい場合は、LD駆動手段１２
３を介して、LD１０１の光量を大きくし、再度読み取
る。

【００４６】得られたカード１０７の表面の高さ方向の
変位分布データは二値化手段１２５により二値化され、
キャラクタ判定手段１２７が、二値化されたデータと、
キャラクタパターンテーブル１２９のデータとを比較・
参照してカード１０７上のエンボスの凸部１０７ｂで形
成されたキャラクタの判定を行なう。

【００４７】上記構成によれば、PSD(受光素子)１１５
から得られた個々の光信号のレベルに応じて、PSD１１
５から得られる個々の光信号のレベルが所定レベル以上
になるようにLD(光源)１０１の光量(光強度)を制御する
フィードバック手段１２２を設けたことにより、エンボ
スの凸部１０７ｂと、平面部１０７ａとの光の反射率が
大きく変化しているカード１０７のエンボスを読み取る
ことができる。

【００４８】尚、本発明は、上記実施の形態例に限定す
るものではない。上記実施の形態例のフィードバック手
段１２２はLD１０１の光量を変化させたが、アンプ１２
１の増幅率を変化させてもよいし、又、LD１０１の光量
とアンプ１２１の増幅率とを変化させてもよい。

【００４９】フィードバック手段１２２は、PSD１１５
の各素子の出力信号を検知し記憶しておき、次の走査時
には、記憶した値を基にLD１０１の光量を制御してもよ
い。 (2) 第２の実施の形態例(請求項２に対応) 図４を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と本実
施の形態例との相違点は、PSDをPDに代えた点であるの
で、全体構成の説明は省略する。

【００５０】(a)図に示すようにm×n分割(mは線状の光
の線方向に対して交差する方向で1以上の整数、nは線状
の光の線方向に沿った方向で、2以上の整数:図において
は2×8分割)のアレイ状のPD１１５′を用いる。

【００５１】そして、カード１０７の平面部１０７ａで
反射した光は、A′の行に、エンボスの凸部１０７ｂで
反射した光はB′の行に当たるようにPD１１５′を設け
る。この場合、A′の行にも、B′の行にも光が入射しな
い場合、フィードバック手段１２２は、カード１０７の
平面部１０７ａ及びエンボスの凸部１０７ｂが光の反射
率が低いと判断し、LD１０１の光量、アンプ１２１の増
幅率とのうち、少なくともどちらか一方を大きくする。

【００５２】又、(b)図に示すように、1×8分割のアレ
イ状のPD１１５″でもよい。この場合、フィードバック
手段１２２により、カード１０７の平面部１０７ａ及び
エンボスの凸部１０７ｂが光の反射率が低いと判断し、
LD１０１の光量、アンプ１２１の増幅率とのうち、少な
くともどちらか一方を大きくしても、PD115″の受光強
度が増えない場合は、エンボスの凸部１０７ｂと判断す
る。

【００５３】(3) 第３の実施の形態例(請求項３に対応) 図５を用いて説明する。尚、第２の実施の形態例と本実
施の形態例との相違点は、二分割PDの信号処理であるの
で、全体構成の説明は省略する。

【００５４】本実施の形態例のPD１１５′は、(a)図に
示すように、二分割アレイ状(2×n分割)である。そし
て、(b)図に示すように、PD１１５′の各素子の受光面
に入射する光の幅(W)と、PD１１５′の受光面に入射す
る光のカード１１７のエンボスの凸部１０７ｂによる移
動幅(T)とを、PD１１５′の各受光面の幅(D)と略等しく
している。

【００５５】そして、分割PDの各素子の出力をA,Bとし
た場合、(A-B)/(A+B)なる演算を行なうと、入射光がPD
のどこにあたっているかがわかる。即ち、PSDと同様な
働きをするものであり、PSDを用いる場合に比べコスト
を下げることができる。

【００５６】(4) 第４の実施の形態例(請求項４に対応) 図６及び図７を用いて説明する。尚、第１の実施の形態
例と本実施の形態例との相違点は、図６に示すようにフ
ィードバック手段の有無であるので、全体構成の説明は
省略する。

【００５７】本実施の形態例では、カード１０７の搬送
速度に応じて、高い周波数で、周期的にLD１０１の光強
度を図７(a),(b)のように変化させるものである。周波
数は、最小のエンボスの凸部１０７ｂで反射した光がPS
D１１５に当たる間に光強度の変化が最低、光強度の段
階数と等しい回数以上検出できるような周波数とするの
が好ましい。

【００５８】LD１０１の出力は、図６のように連続的で
も、図７のようにデジタル的でもよい。例えば、赤色レ
ーザ光に対し、カード１０７の黒と白とでは、検出でき
る光の強度が1:20ぐらいの開きがある場合がある。その
際、予めLD１０１の光強度を調整し、その比を1:20の二
段階で駆動する。そうすると、反射率の低いエンボスの
凸部１０７ｂに対しても、強い光が照射され、強度の強
い反射光が発生し、エンボスの位置を検出することがで
きる。

【００５９】又、反射率の高い所は、強い光が来ると、
反射光の強度が増し、出力が飽和する。この時、飽和し
たデータはカットする。飽和してカットしても、次の1/
20の強度の光が来たときには支障なく読める。

【００６０】このような二つの情報を合成することによ
り、エンボスの凸部１０７ｂと、平面部１０７ａとの光
の反射率が大きく変化しているカードのカード１０７上
のキャラクタが判別できる。

【００６１】尚、LD１０１の光強度を代える段階は、更
に多段階であってもよい。更に、カード１０７の搬送速
度に応じて、高い周波数で、周期的にアンプ１２１の増
幅率を変化させてもよいし、又、LD１０１の光量とアン
プ１２１の増幅率とを変化させてもよい。

【００６２】(5) 第５の実施の形態例(請求項５に対応) 図８を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と本実
施の形態例との相違点は、PSD１１５の受光面１１５ａ
であるので、全体構成の説明は省略する。

【００６３】カード１０７のエンボスの凸部１０７ｂに
よるキャラクタが文字である場合、エンボスの凸部１０
７ｂの幅は小さく、平面部１０７ａの面積が相対的に広
くなる。つまり、図８(a)に示すように、平面部１０７
ａで反射した光LPは、PSD１１５の受光面１１５ａの幅
いっぱいに広がるが、エンボスの凸部１０７ｂで反射し
た光LEはPSD１１５の各受光面１１５ａの幅より狭くな
ることがある。

【００６４】又、エンボスの凸部１０７ｂの幅が狭いの
で、PSD１１５上でエンボスの凸部であるという光信号
強度も小さくなる。このため、図８(a)に示すように、
平面部１０７ａからの反射光LPと、エンボスの凸部１０
７ｂからの反射光LEとが同一受光面１１５ａ上にある場
合、判別しにくくなる。

【００６５】よって、図８(b)に示すように、PSD１１５
の各受光面１１５ａの幅(W)をカード１０７のエンボス
の凸部１０７ｂの幅以下とする。この時、収差の少ない
集光レンズ(例えば、組み合わせレンズや非球面レンズ)
１１１を用いれば、効果は更に高くなる。

【００６６】このような構成とすることで、平面部１０
７ａからの反射光LPに影響されることなく、エンボスの
凸部１０７ｂを判別できるようになる。尚、上記実施の
形態例では、エンボスの凸部１０７ｂで説明を行なった
が、エンボスの凹部にも適用できることは言うでもな
い。

【００６７】(6) 第６の実施の形態例(請求項６に対応) 図９を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と本実
施の形態例との相違点は、PSD１１５の受光面１１５ａ
であるので、全体構成の説明は省略する。

【００６８】図に示すように、PSD１１５の受光面上
で、頭頂部に黒色に着色されたカード１０７のエンボス
の凸部１０７ｂからの反射光が当たる部分(LEZ)と、白
色のカード１０７の平面部１０７ａからの反射光が当た
る部分(LPZ)とは、だいたい決まっている。

【００６９】又、エンボスの凸部１０７ｂからの反射光
は、平面部１０７ａからの反射光に比べて光強度がはる
かに小さい。一方、PSD１１５は、光が当たっている部
分から両端に付いている電極までの抵抗値の値により、
電流値が異なることを利用して位置を検出するものであ
る。

【００７０】そこで、受光面１１５ａのエンボスの凸部
１０７ｂからの反射光が当たる部分(LEZ)の幅(W1)を平
面部１０７ａからの反射光が当たる部分(LPZ)の幅(W2)
より広くして光を多く取り込み、かつ、素子の抵抗値を
下げ、少しの光の位置変動でも電流値が大きく変わり、
検出しやすくする。

【００７１】PSD１１５の出力の線形性は失われるが、
しきい値を余裕を持って設定でき、エンボスの凸部１０
７ｂと平面部１０７ａとの差を検出しやすくなる。又、
弱い光を多く取り込むことで、ノイズに強くなる。

【００７２】更に、幅の広い部分でエンボスの凸部１０
７ｂからの反射光を検出し、幅の狭い部分で平面部１０
７ａからの光を検出することにより、SN比や感度のアン
バランスを補正できる。

【００７３】幅の広い方にエンボスの凸部１０７ｂから
の反射光を当てることにより、光の反射率が高い平面部
１０７ａからの反射光に影響されることなく、反射率の
低い部分からの反射光を検出することができる。

【００７４】さらに、幅の狭いエンボスの凸部１０７ｂ
からの反射光も、受光面１１５ａの幅が広いことから確
実に受光面１１５ａに当たる。 (7) 第７の実施の形態例(請求項７に対応) 図１０を用いて説明する。尚、第１の実施の形態例と本
実施の形態例との相違点は、PSD１１５の受光面１１５
ａであるので、全体構成の説明は省略する本実施の形態
例では、PSD１１５のの各受光面１１５ａにマスク２０
１を設けて、各受光面１１５ａの線状の光と交差する方
向の両端部の幅を異ならせ、幅の広い方にカード１０７
のエンボスの凸部１０７ｂからの反射光(LE)を当てるよ
うにしている。

【００７５】このような構成とすることにより、平面部
１０７ａからの強い反射光(LP)に影響されることなく、
エンボスの凸部１０７ｂからの反射光(LE)を検出するこ
とができる。

【００７６】又、第６の実施の形態例より低コストです
む。 (8) 第８の実施の形態例(請求項８に対応) 図１１を用いて説明する。

【００７７】本実施の形態例では、第１の光学系３００
と、第２の光学系３００′とを有している。第１の光学
系３００は、光源としての半導体レーザダイオード(以
下、LDという)１０１と、LD１０１から出射したレーザ
光を平行光とするコリメータレンズ１０３と、コリメー
タレンズ１０３で平行光とされた光を一方向に集光し、
カード１０７上に線状の光として照射するシリンドリカ
ルレンズ１０５と、カード１０７の表面での反射光を集
光する集光レンズ１１１と、LD１０１の波長と同じ光が
通過するバンドパスフィルタ２５１と、アレイ状のPSD
１１５とで構成される。

【００７８】又、第２の光学系３００′は、第１の光学
系３００の１０１と異なる波長のLD１０１′と、LD１０
１′から出射したレーザ光を平行光とするコリメータレ
ンズ１０３′と、コリメータレンズ１０３′で平行光と
された光を一方向に集光し、カード１０７上に線状の光
として照射するシリンドリカルレンズ１０５′と、カー
ド１０７の表面での反射光を集光する集光レンズ１１
１′と、LD１０１′の波長と同じ光が通過するバンドパ
スフィルタ２５１′と、アレイ状のPSD１１５′とで構
成される。

【００７９】エンボスの凸部の色によって、例えば一方
の波長のLD１０１からのレーザ光に対する反射率が小さ
なエンボスの凸部１０７ｂであっても、波長の異なる他
方のLD１０１′からのレーザ光に対しては、反射率を高
くし得る。よって、互いに波長の異なる光を発生する２
以上の複数の光源を用いることにより、少なくとも１つ
の光源からの光に対しては種々の色のエンボスの凸部１
０７ｂでの反射率を高くすることができる。そのような
光源又は光学系をエンボスの凸部１０７ｂの色に応じて
選択することにより、或いは複数の光源又は光学系を共
に使用して、反射率の高い光源又は光学系からのデータ
を選択することによりエンボスの凸部１０７ｂからの反
射光を良好に検出することができる。

【００８０】(9) 第９の実施の形態例(請求項９に対応) 図１２を用いて説明する。尚、図１１と同一部分は、同
一符号を付し、説明は省略する。

【００８１】本実施の形態例も、波長の異なる二つのLD
１０１,１０１′を有している。そして、LD１０１,１０
１′からの出射光を光アイソレータ(例えば、回折格子,
プリズム等)４０１を用いて、同一光路上に合成してい
る。

【００８２】又、カード１０７からの反射光は、光アイ
ソレータ(例えば、回折格子,プリズム等)４０３を用い
て分離し、それぞれPSD１１５,１１５′へ入射させてい
る。このような構成においても、第８の実施の形態例と
同様に、エンボスの凸部１０７ｂからの反射光を良好に
検出することができる。

【００８３】更に、光アイソレータ４０１,４０３を用
いることにより、光路を共通化でき、コストダウンが図
れ、又、外乱光に強くなり、SN比が向上する。尚、本発
明は、上記各実施の形態例に限定するものではない。上
記各実施の形態例においては、受光素子PDやPSDからの
信号は、時系列的に取り出していたが、同時に信号を取
り出してもよい。

【００８４】このようにすれば、信号の処理に支障をき
たし、凸部又は凹部の検出が難しくなる高い周波数で装
置を駆動することが不要となり、低い周波数で全体を制
御でき、信号を処理する時間的余裕もできる。

【００８５】以上の実施の形態例では、エンボスによる
凸部又は凹部による情報を検出する例を示したが、本発
明はエンボスによるものに限定されることなく、カード
表面上に形成された凸部又は凹部を検出するものであれ
ば本発明に含まれることはいうまでもない。

【００８６】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、受光素子から得られた光信号のレベルに応じ
て、受光素子から得られる光信号のレベルが所定レベル
以上になるように前記光源の光強度、前記受光素子の増
幅率のうち、少なくともどちらか一方を制御する手段を
設けたことにより、エンボス等による凸部又は凹部と、
平面部とで、光の反射率が大きく変化しているカード
や、カード全体の反射率が低いカードのエンボス等によ
る凸部又は凹部による情報を読み取ることができる。

【００８７】請求項２記載の発明によれば、受光素子を
m×n分割(mは線状の光の線方向に対して交差する方向で
1以上の整数、nは線状の光の線方向に沿った方向で2以
上の整数)のアレイ状PDとしたことで、コストを下げる
ことができる。

【００８８】又、光を検出するアレイ状のPDの位置は明
確なので、アレイ状のPDの各素子の出力のばらつきのよ
うなものが生じず、ばらつき調整が不要となる。請求項
３記載の発明によれば、前記受光素子を二分割アレイ状
(2×n分割)のPDとし、該PDの各素子の受光面に入射する
光の幅と、前記PDの受光面に入射する光の前記カードの
凸部又は凹部による移動幅とを、前記PDの各受光面の幅
と略等しくしたことにより、分割PDの各素子の出力をA,
Bとした場合、(A-B)/(A+B)なる演算を行なうと、入射光
が受光素子のどこにあたっているかがわかる。

【００８９】即ち、位置精度を高い分解能で検出できる
PSDと同様な働きをするものであり、PSDを用いる場合に
比べコストを下げることができる。請求項４記載の発明
によれば、光源の強度、前記受光素子の増幅率のうち、
少なくともどちらか一方を周期的に変動させることによ
り、エンボス等による凸部又は凹部と、平面部との光の
反射率が大きく変化しているカードのエンボス等による
凸部又は凹部による情報を読み取ることができる。

【００９０】請求項５記載の発明によれば、受光素子の
各受光面の幅を前記カード表面上の検出対象である凸部
又は凹部の幅以下としたことにより、カード表面上の検
出対象である凸部又は凹部以外の反射率の高い部分から
の光が反射率の低いカード表面上の検出対象である凸部
又は凹部からの光に重ならないので、カードの反射率の
高い部分に影響されることなく、反射率の低い部分を識
別できる。

【００９１】請求項６記載の発明によれば、前記受光素
子を半導体位置検出素子とし、前記半導体位置検出素子
の各受光面の線状の光と交差する方向の幅の異なる部分
を設け、幅の広い部分に前記カードの凸部又は凹部から
の反射光を当てることにより、少しの受光光の位置変動
でも検知しやすくなる。

【００９２】又、幅の広い部分で反射率の低い凸部又は
凹部からの反射光を検出し、幅の狭い部分で反射率の高
い凸部又は凹部以外の部分からの光を検出することによ
り、SN比や感度のアンバランスを補正できる。

【００９３】幅の広い方に前記カードの凸部又は凹部か
らの反射光を当てることにより、光の反射率が高い凸部
又は凹部以外の部分からの反射光に影響されることな
く、反射率の低い部分からの反射光を検出することがで
きる。

【００９４】請求項７記載の発明によれば、幅の広い部
分で反射率の低い凸部又は凹部からの反射光を検出し、
幅の狭い部分で反射率の高い凸部又は凹部以外の部分か
らの光を検出することにより、SN比や感度のアンバラン
スを補正できる。

【００９５】幅の広い方に前記カードの凸部又は凹部か
らの反射光を当てることにより、光の反射率が高い凸部
又は凹部以外の部分からの反射光に影響されることな
く、反射率の低い部分からの反射光を検出することがで
きる。

【００９６】請求項８記載の発明によれば、光の波長が
異なれば、反射率も異なる。互いに波長が異なる複数の
光源を用いることにより、カードのエンボス等による凸
部又は凹部の色による反射率等の変化に対し、適当な波
長の光源を適宜選択して、カードのエンボス等による凸
部又は凹部による情報を読み取ることができる。

【００９７】請求項９記載の発明によれば、光アイソレ
ータを用いることにより、光路を共通化でき、コストダ
ウンが図れ、又、室内照明や太陽光等の外乱光に強くな
り、SN比が向上する。

【００９８】請求項１０記載の発明によれば、受光素子
から同時に光信号を取り出すことにより、低い周波数で
全体を制御できる。そのため、信号をデジタル化し、カ
ードのエンボス等の凸部又は凹部による情報を判断する
場合、より効率的な処理プログラムを組むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態例を説明する構成図である。

【図２】図１のカード表面を説明する図である。

【図３】図１での動作を説明する図である。

【図４】第２の実施の形態例を説明する図である。

【図５】第３の実施の形態例を説明する図である。

【図６】第４の実施の形態例を説明する図である。

【図７】図６におけるLDの出力波形を説明する図であ
る。

【図８】第５の実施の形態例を説明する図である。

【図９】第６の実施の形態例を説明する図である。

【図１０】第７の実施の形態例を説明する図である。

【図１１】第８の実施の形態例を説明する図である。

【図１２】第９の実施の形態例を説明する図である。

【図１３】従来例を説明する図である。

【図１４】図１３の線状光源を説明する図である。

【符号の説明】

１０１ LD(光源) １０５ シリンドリカルレンズ(線状光発生手段) １０７ カード １０７ａ 平面部 １０７ｂ エンボスの凸部 １１５ PSD(受光素子) １２２ フィードバック手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 信行 山梨県東八代郡御坂町二之宮920番地 株 式会社甲府コニカ内 Ｆターム(参考） 5B029 AA05 BB02 BB04 CC03 CC05 DD01 5B072 CC26 DD02 LL09 LL11 LL15 LL20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、 前記受光素子から得られた光信号のレベルに応じて、受
   光素子から得られる光信号のレベルが所定レベル以上に
   なるように前記光源の光強度、前記受光素子の増幅率の
   うち、少なくともどちらか一方を制御する手段を設けた
   ことを特徴とするカードリーダ。
2. 【請求項２】 前記受光素子が、m×n分割(mは線状の光
   の線方向に対して交差する方向で1以上の整数、nは線状
   の光の線方向に沿った方向で2以上の整数)のアレイ状PD
   であることを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
3. 【請求項３】 前記受光素子を二分割アレイ状(2×n分
   割)のPDとし、 該PDの各素子の受光面に入射する光の幅と、前記PDの受
   光面に入射する光の前記カードの凸部又は凹部による移
   動幅とを、前記PDの各受光面の幅と略等しくしたことを
   特徴とする請求項２記載のカードリーダ。
4. 【請求項４】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、 前記光源の強度、前記受光素子の増幅率のうち、少なく
   ともどちらか一方を周期的に変動させることを特徴とす
   るカードリーダ。
5. 【請求項５】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、 前記受光素子の各受光面の幅を前記カード表面上の検出
   対象である凸部又は凹部の幅以下としたことを特徴とす
   るカードリーダ。
6. 【請求項６】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、 前記受光素子を半導体位置検出素子とし、 前記半導体位置検出素子の各受光面の線状の光と交差す
   る方向に、幅の異なる部分を設け、 幅の広い部分に前記カードの凸部又は凹部からの反射光
   が当たるようにしたことを特徴とするカードリーダ。
7. 【請求項７】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、 前記受光素子を半導体位置検出素子とし、 前記半導体位置検出素子の各受光面にマスクを設けて、
   前記各受光面の線状の光と交差する方向に幅の異なる部
   分を設け、 幅の広い部分に前記カードの凸部又は凹部からの反射光
   が当たるようにしたことを特徴とするカードリーダ。
8. 【請求項８】 光源から出射した光を線状光生成手段を
   用いてカード表面に対して線状の光を照射し、前記カー
   ド表面での反射光を受光部が少なくとも前記線状の光の
   線方向に対して複数個に分割された受光素子に導き、前
   記カード表面の高さ方向の変位分布を検出するカードリ
   ーダであって、前記光源に、波長が異なる複数の光源を
   用いたことを特徴とするカードリーダ。
9. 【請求項９】 前記光源から前記カードまでの光路系
   と、前記カードから前記受光素子までの光路系とのう
   ち、少なくとも一方の光路系に光アイソレータを設けた
   ことを特徴とする請求項８記載のカードリーダ。
10. 【請求項１０】 前記複数個に分割された受光素子から
    同時に光信号を取り出すことを特徴とする請求項１乃至
    ９のいずれかに記載のカードリーダ。