コード読取装置
【課題】コードが形成されている読取対象物表面における光の反射特性が異なる場合でも、コードを高精度に読み取りことができるコード読取装置を提供する。
【解決手段】読取対象物表面にマーキングされたコードを読み取るコード読取装置において、読取開口部を有する筐体と、読取開口部を介してコードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、読取開口部を介して2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、第1光源手段の照明光が2次元エリアから反射した第1光源反射光および第2光源手段の照明光が2次元エリアから反射した第2光源反射光を受光する撮像手段と、第1光源反射光の画像と第2光源反射光の画像を差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、コード読取用画像に基づいてコードに対応する所定データを再生するデコーダ手段とを備えている。
【解決手段】読取対象物表面にマーキングされたコードを読み取るコード読取装置において、読取開口部を有する筐体と、読取開口部を介してコードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、読取開口部を介して2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、第1光源手段の照明光が2次元エリアから反射した第1光源反射光および第2光源手段の照明光が2次元エリアから反射した第2光源反射光を受光する撮像手段と、第1光源反射光の画像と第2光源反射光の画像を差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、コード読取用画像に基づいてコードに対応する所定データを再生するデコーダ手段とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体の表面に形成された2次元コードなどを光学的に読み取るコード読取装置に関し、より詳細には、コードを高精度に読み取ることができるように撮像手段および画像処理手段を改良したコード読取装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、製品や部品の管理情報を短時間で認識するために、製品や部品の番号、品名、価格などの情報を白黒等の縞模様で記号化した1次元または2次元コードが広く用いられている。これらのコードの模様は、異なる反射率を有するマークで表されており、例えば、1次元コードにおいては、線の幅の比の組み合わせで一連の数字や文字を表し、製品や部品の番号、名称、価格などの各種情報が上記数字や文字に置き換えられている。
【0003】
例えば、バーコードで表されたコードは、バーコードリーダと呼ばれる読取装置によって読み取られる。このバーコードリーダは、光をバーコードに当て、反射率の異なる白と黒の縞模様から返ってくる光を受けて、その反射光の強弱のパターンに基づいて元の数字に解読する装置である。この種のコード読取装置には、操作者が装置を手に持って利用する手持ち式のタイプと、読取窓の上をバーコードのついた製品等を通過させる定置式のタプがある。一般的に、前者のタイプには、光源として発光ダイオードが用いられ、後者のタイプにはレーザービームが光源として用いられている。
【0004】
このうち、手持ち式(ハンディタイプ)のコード読取装置は、POS(販売時点情報管理)システムとして、スーパーマーケット、デパート、コンビニエンスストア等で多用されている。図12は、一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。同図において、バーコードリーダ100の本体101は、横断面が『L』字状である略直方体形状をなしている。本体101の一端の先端部には、コードの読取部102が設けられ、本体101の他端の上面部には、読み取ったコードのデータの登録、抹消、表示、ガイダンス等の指令を入力するためのテンキー103、および所定事項を表示するための液晶パネル等からなる表示部104が設けられている。
【0005】
このコード読取装置100を使用する際、使用者は、本体101の他端を片手で把持して読取部102を読取対象であるコードに押し当て、本体101の側面部に設けられているトリガーボタン105を押す。すると、読取部102を介してコードが読み取られるので、使用者は、所定のテンキー103を押してそのコードのデータの登録、表示等の指令を入力する。
【0006】
この種のハンディタイプのコード読取装置では、従来、白黒等の模様で符号化された1次元コードや2次元コードが対象とされていた。ところが、近年、工業製品等を扱う分野では、金属やセラミックス、高分子化合物などの物体表面に直接マーキングされた2次元コードまたは1次元コードを読み取るための装置が開発されている。
【0007】
現在、このダイレクトパーツマーキング(DPMI : Direct Part Marking Identification)の手法には、ドットピーン(刻印)とレーザマーカとが存在している。このうちドットピーンは、製品表面を凹ませることによりマーキングするので、耐久性に優れ、消えない印字が形成されることが特徴であり、例えばエンジンブロック等の製品管理などに利用されている。
【0008】
【特許文献1】特開2000−298698号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来より、金属等の光沢面にダイレクトドットマーキングされたコードを読み取るために使用されるコード読取装置では、読取対象物であるコードを照射する手段として、斜方照明光を照射して画像を撮像する手段と、同軸落射照明光を照射して撮像する手段とが、各々用いられていた。このうち前者の撮像手段により生成された画像では、暗い背景に明るいコード部(ドット部)が写し出され、一方、後者の撮像手段により生成された画像では、明るい背景に暗いコード部が写し出されるようになっている。
【0010】
読取対象である金属の光の反射特性が一様であれば、その特性に応じていずれかの撮像手段を採用すればよいが、実際には、光の反射特性が異なる何種類もの金属等の表面上にマーキングされたコードを読み取る必要がある。そのため、従来のコード読取装置では、各撮像手段の適正条件に合致しなかった場合に、表面上の傷、ヘアラインなどの切削跡、鋳物肌、メッキ等の表面ムラの部分が撮像画像上でドット様の画像ノイズとして現れて画質を劣化し、コードの読み取りを正確に行うことができない、という問題があった。
【0011】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コードが形成されている読取対象物表面における光の反射特性が異なる場合でも、コードを高精度に読み取りことができ、かつ設定および使用が簡易化されたコード読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の上記目的は、読取対象物の表面にマーキングされたコードを光学的に読み取るコード読取装置において、読取開口部を有する筐体と、前記読取開口部を介して前記コードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、前記読取開口部を介して前記2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、前記第1光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第1光源反射光、および前記第2光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第2光源反射光を前記読取開口部を介して受光する撮像手段と、前第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段とを備えていることにより、達成される。
【0013】
また、上記目的は、前記撮像手段がカラーカメラであるとともに、前記第1光源手段の照明光と前記第2光源手段の照明光とがそれぞれ異なる色の光であり、前記カラーカメラが前記第1光源手段および前記第2光源手段から同時に照射された前記照明光の反射光を撮像し、かつ、前記画像処理部が前記カラーカメラの撮像画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを生成することにより、効果的に達成される。
【0014】
また、上記目的は、前記第1光源手段および前記第2光源手段の照明光の色がそれぞれ赤、緑、青のうちのいずれかであることにより、効果的に達成される。
【0015】
また、上記目的は、前記第1照明手段と前記読取開口部との間に、前記第1照明手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、前記光学フィルタが少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有することにより、効果的に達成される。
【0016】
さらに、上記目的は、前記画像処理部が前記筐体内に配設されていることにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るコード読取装置によると、読取対象であるコードに対して照明光を落射方向から照射して撮像した画像と、コードに対して斜方向から照明光を照射して撮像した画像とを差分処理して、コード読取用画像を生成するようにした。これにより、読取対象物の光沢面のノイズが除去されたコード読取用画像が生成され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0018】
また、撮像手段をカラーカメラとし、かつ、第1光源手段(落射方向)と第2光源手段(斜方向)に異なる色の照明光を用いて落射方向と斜方向から同時に照射したまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより、照明方向別の画像を得られるようにした。これにより、1つのコードに対する撮像回数が1回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コードの移動に伴う被写体ボケや読取装置の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【0019】
さらに、第1光源手段と読取開口部との間に、第1光源手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを設け、撮像手段の視野と交わる光学フィルタの中央部に孔部を穿設した。これにより、第2光源手段から照射された照明光の一部が読取対象で反射した後、第1光源手段で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下に述べる各実施形態は、金属等からなる読取対象物の表面上にダイレクトパーツマーキング(DPMI : Direct Part Marking Identification)によって設けられたドット状のコードを読み取るハンディタイプのコード読取装置に、本発明を適用したものである。
【0021】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る本発明の実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。同図において、コード読取装置1は、使用者が片手で把持して操作可能な断面L字形状に形成された筐体2を有し、該筐体2の一端側には読取開口部2aが形成され、かつ、屈曲部には画像キャプチャー用のトリガーボタン3が設けられている。読取対象物(金属板等)4の表面上にマーキングされたコード5は、この読取開口部2aを通してコード読取装置1により光学的に読み取られる。
【0022】
コード読取装置1は、筐体2の内部に、読取開口部2aを介してコード5を含む2次元エリアに落射方向から照明光6Lを照射する落射光源(第1光源)6と、読取開口部2aを介して上記2次元エリアに斜方向から照明光7Lを照射する斜方光源(第2光源)7と、上記2次元エリアに照射された照明光の反射光を受光する撮像部8と、該撮像部8により撮像された画像を処理する画像処理部9とを備えている。
【0023】
撮像部8は、CCD型やMOS型などのカラーカメラであり、該カラーカメラに撮像画像の焦点を合わせるレンズ8aを有し、読取開口部2aの略中央部の上方に配されている。なお、撮像部8から下方に延びている2本の長点線は、撮像部8の視野8Vの外縁を示すものであり、この視野8Vは、読取開口部2aより僅かに小さくなるように設定されている。また、撮像部8のカメラ光軸は、落射方向に対して約10°傾いていることが好ましいく、これにより、受光部のゴースト像の映り込みを視野8Vの外に外すことができる。
【0024】
落射光源6および斜方光源7は、高輝度LEDアレイなどで構成され、両者は異なる色を発光するようになっている。特に、これらの照明光6L,7Lに用いる色は、3原色(赤色、緑色、青色)のいずれかであることが好ましく、本実施形態では、斜方光源7に赤色光を発光するLEDを用い、一方、落射光源6に緑色の照明光を発光するLEDを用いている。なお、斜方光源7は、照明光7Lの入射角(コード5の表面と入射光束のなす角度)が35〜55°であることが好ましく、特に45°であることが望ましい。
【0025】
このような構成を有するコード読取装置1では、コード5がマーキングされた読取対象物4の表面に対して筐体2の読取開口部2aを略平行に近接させた状態で、トリガーボタン3を引くことにより、落射光源6および斜方光源7から読取開口部2aを介して読取対象物4に向けて照明光6L,7Lの照射がなされ、読取対象物4からの反射光が読取開口部2aを介して撮像部8により受光されて、コード5を含む2次元エリアの画像が撮像されるようになっている。
【0026】
図2は、斜方照明光の光路を示す説明図であり、図3は、その斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図2に示すように、斜方光源7から照射される斜方照明光7Lのうち、ドット状の凹部が形成されたコード5で反射した光は、撮像部8に受光され、一方、コード5の周辺の読取対象物4の表面で反射した光は、撮像部8に受光されない。したがって、斜方照明光7Lの反射光を捉えた画像は、図3に示すように、概ねコード5が白く写り、コード5の周辺の読取対象物4の表面が黒く写っている。ところが、読取対象物4の表面上に形成された切削跡等の傷も白く写ってしまい、矩形状コード5の鮮明度が全体的に低くなっている。
【0027】
図4は、落射照明光の光路を示す説明図であり、図5は、その落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図4に示すように、落射光源6から照射される落射照明光6Lのうち、コード5の周辺の読取対象物4の表面で反射した光は、撮像部8に受光され、一方、コード5で反射した光は、撮像部8に受光されない。したがって、落射照明光6Lの反射光を捉えた画像は、図5に示すように、概ねコード5が黒く写り、コード5の周辺の読取対象物4の表面が白く写っている。ところが、読取対象物4の表面上に形成された切削跡等の傷も薄黒く写ってしまい、特に矩形状コード5の上辺部の鮮明度が低くなっている。
【0028】
図6は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
同図において、斜方照明光7Lおよび落射照明光6Lを照射されたコード(マーク)5を含む読取対象物4がカラーカメラ(撮像部)8によって撮像され、該撮像画像は、筐体2内に設けられた画像処理部9に送られる。
【0029】
画像処理部9では、まず、カラーカメラ8によって撮像された撮像画像を色成分に基づいて分離し、色別画像(R(赤色光)画像,G(緑色光)画像,B(青色光)画像)を生成する。本実施形態では、図3に示した画像が、斜方照明光7L(赤色発光)の反射光に基づいて生成された画像A(R画像)であり、かつ、図5に示した画像が、落射照明光6L(緑色発光)の反射光に基づいて生成された画像B(G画像)である。
【0030】
次に、各照明光6L,7Lの色成分に基づいて生成された画像Aおよび画像Bを、以下の[数式1]に基づいて差分処理し、コード5を読み取るための解読画像を生成する。
[数式1]
C=(A*Offs_A)−(B*Offs_B)
IF C>255 THEN C=255
IF C<0 THEN C=0
ここで、『A』は、所定位置の画像Aにおけるピクセル値(0〜255)であり、『Offs_A』は、撮像部8の設定に依存するオフセット値(0.1〜2.0)である。また、『B』は、同位置の画像Bにおけるピクセル値(0〜255)であり、『Offs_B』は、上記設定に依存するオフセット値(0.1〜2.0)である。さらに、『C』は、上記差分処理の結果として得られるピクセル値である。
【0031】
画像処理部9によって生成された解読画像は、該画像データに基づいてコード5に記録されたデータを再生するデコード部(図示せず)に出力され、コード5に対応する所定のデータが再生される。
【0032】
図7は、2つの画像A,Bを差分処理することにより生成された解読画像である。この解読画像と図3および図5の色別画像とを比較すると、図7の解読画像では、読取対象物4の表面上に形成された切削跡などの傷も消えて、コード5がより鮮明に表示されていることがわかる。
【0033】
なお、本実施形態では、斜方照明光7Lを赤色発光とし、かつ、落射照明光6Lを緑色発光としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜方照明光7Lと落射照明光6Lとで異なる色の照明光を用いるのであれば、その発光色および組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【0034】
以上のように、本実施形態に係るコード読取装置1では、読取対象物4の表面に形成されたコード5について、落射照明光6Lの反射光に基づく画像Bと、斜方照明光7Lの反射光に基づく画像Aとを生成し、この2つの画像A,Bを差分処理することにより、鮮明度の高い解読画像を生成するようになっている。これにより、解読画像における読取対象物4の光沢面のノイズが除去され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0035】
また、本実施形態に係るコード読取装置1では、撮像部8をカラーカメラとし、かつ、落射光源6と斜方光源7に異なる色の照明光を用いて、これらの光源6,7を同時に発光させたまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより照明方向別の画像A,Bを生成するようにした。これにより、1つのコード5に対する撮像回数が1回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コード5の移動に伴う被写体ボケやコード読取装置1の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【0036】
図8は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。この変形例では、トリガーボタン3を引くことにより、落射光源6および斜方光源7のうちの一方が作動し、読取対象物4の画像が撮像部8により撮像され、その後、一方の光源が停止して他方の光源が作動し、読取対象物4の画像が撮像部8により撮像される。そして、この2つの撮像画像A,Bは、それぞれ画像処理部9に送られる。この画像処理部9では、撮像画像Aおよび撮像画像Bを、上述した[数式1]に基づいて差分処理し、コード5を読み取るための解読画像を生成する。
【0037】
以上のような構成により、本変形例では上述した第1実施形態と同様に、鮮明度の高い解読画像が得られることはもとより、カラー撮像に限定されることなく、例えばモノクロ撮像を採用することができるので、構成部品の低コスト化を図ることができる。
【0038】
[第2実施形態]
図9は、本発明の第2実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。なお、同図において、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0039】
本実施形態に係るコード読取装置1´では、落射光源6と読取開口部2aとの間に、光学フィルタ10が配設されているという点で、上述した第1実施形態とは相違している。この光学フィルタ10は、落射照明光6Lのみを通過させるように構成されたものであり、その中央部には孔部10aが穿設されている。この孔部10aは、撮像部8がコード5に反射した斜方照明光7Lを捉えることができるように設けられたものである。したがって、少なくとも撮像部8の視野8Vと交わる光学フィルタ10の部位には、この孔部10aが形成されている。
【0040】
図10は、落射光源6と読取開口部2aとの間に光学フィルタ10を設けて撮像された鏡面の画像であり、図11は、この光学フィルタ10を設けずに撮像された鏡面の画像である。これらの図を比較すると、図11の画像は、図10の画像に比べて光点の数が多いことがわかる。すなわち、この結果は、斜方照明光7Lの一部が読取対象で反射した後、落射光源6で再反射することにより生じる偽像が、光学フィルタ10によってカットされている、ということを意味している。
【0041】
以上のような構成を有する本実施形態に係るコード読取装置1´では、上述した第1実施形態と同様の作用効果が得られることはもとより、落射光源6と読取開口部2aとの間に、落射照明光6Lを通過させる光学フィルタ10を備えたことにより、斜方照明光7Lが落射光源6で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。この結果、偽像によるコードの誤認識の発生を減少することができ、より高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0042】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の第1実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。
【図2】斜方照明光の光路を示す説明図である。
【図3】斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図4】落射照明光の光路を示す説明図である。
【図5】落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図6】第1実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
【図7】画像処理された読取対象物の画像である。
【図8】第1実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。
【図10】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けて撮像された鏡面の画像である。
【図11】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けずに撮像された鏡面の画像である。
【図12】一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0044】
1 コード読取装置
2 筐体
2a 読取開口部
4 読取対象物(金属板)
5 コード(ダイレクトマーキング)
6 落射光源(第1光源)
6L 落射照明光
7 斜方光源(第2光源)
7L 斜方照明光
8 撮像部
8V 視野
9 画像処理部
10 光学フィルタ
10a 孔部
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体の表面に形成された2次元コードなどを光学的に読み取るコード読取装置に関し、より詳細には、コードを高精度に読み取ることができるように撮像手段および画像処理手段を改良したコード読取装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、製品や部品の管理情報を短時間で認識するために、製品や部品の番号、品名、価格などの情報を白黒等の縞模様で記号化した1次元または2次元コードが広く用いられている。これらのコードの模様は、異なる反射率を有するマークで表されており、例えば、1次元コードにおいては、線の幅の比の組み合わせで一連の数字や文字を表し、製品や部品の番号、名称、価格などの各種情報が上記数字や文字に置き換えられている。
【0003】
例えば、バーコードで表されたコードは、バーコードリーダと呼ばれる読取装置によって読み取られる。このバーコードリーダは、光をバーコードに当て、反射率の異なる白と黒の縞模様から返ってくる光を受けて、その反射光の強弱のパターンに基づいて元の数字に解読する装置である。この種のコード読取装置には、操作者が装置を手に持って利用する手持ち式のタイプと、読取窓の上をバーコードのついた製品等を通過させる定置式のタプがある。一般的に、前者のタイプには、光源として発光ダイオードが用いられ、後者のタイプにはレーザービームが光源として用いられている。
【0004】
このうち、手持ち式(ハンディタイプ)のコード読取装置は、POS(販売時点情報管理)システムとして、スーパーマーケット、デパート、コンビニエンスストア等で多用されている。図12は、一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。同図において、バーコードリーダ100の本体101は、横断面が『L』字状である略直方体形状をなしている。本体101の一端の先端部には、コードの読取部102が設けられ、本体101の他端の上面部には、読み取ったコードのデータの登録、抹消、表示、ガイダンス等の指令を入力するためのテンキー103、および所定事項を表示するための液晶パネル等からなる表示部104が設けられている。
【0005】
このコード読取装置100を使用する際、使用者は、本体101の他端を片手で把持して読取部102を読取対象であるコードに押し当て、本体101の側面部に設けられているトリガーボタン105を押す。すると、読取部102を介してコードが読み取られるので、使用者は、所定のテンキー103を押してそのコードのデータの登録、表示等の指令を入力する。
【0006】
この種のハンディタイプのコード読取装置では、従来、白黒等の模様で符号化された1次元コードや2次元コードが対象とされていた。ところが、近年、工業製品等を扱う分野では、金属やセラミックス、高分子化合物などの物体表面に直接マーキングされた2次元コードまたは1次元コードを読み取るための装置が開発されている。
【0007】
現在、このダイレクトパーツマーキング(DPMI : Direct Part Marking Identification)の手法には、ドットピーン(刻印)とレーザマーカとが存在している。このうちドットピーンは、製品表面を凹ませることによりマーキングするので、耐久性に優れ、消えない印字が形成されることが特徴であり、例えばエンジンブロック等の製品管理などに利用されている。
【0008】
【特許文献1】特開2000−298698号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来より、金属等の光沢面にダイレクトドットマーキングされたコードを読み取るために使用されるコード読取装置では、読取対象物であるコードを照射する手段として、斜方照明光を照射して画像を撮像する手段と、同軸落射照明光を照射して撮像する手段とが、各々用いられていた。このうち前者の撮像手段により生成された画像では、暗い背景に明るいコード部(ドット部)が写し出され、一方、後者の撮像手段により生成された画像では、明るい背景に暗いコード部が写し出されるようになっている。
【0010】
読取対象である金属の光の反射特性が一様であれば、その特性に応じていずれかの撮像手段を採用すればよいが、実際には、光の反射特性が異なる何種類もの金属等の表面上にマーキングされたコードを読み取る必要がある。そのため、従来のコード読取装置では、各撮像手段の適正条件に合致しなかった場合に、表面上の傷、ヘアラインなどの切削跡、鋳物肌、メッキ等の表面ムラの部分が撮像画像上でドット様の画像ノイズとして現れて画質を劣化し、コードの読み取りを正確に行うことができない、という問題があった。
【0011】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コードが形成されている読取対象物表面における光の反射特性が異なる場合でも、コードを高精度に読み取りことができ、かつ設定および使用が簡易化されたコード読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の上記目的は、読取対象物の表面にマーキングされたコードを光学的に読み取るコード読取装置において、読取開口部を有する筐体と、前記読取開口部を介して前記コードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、前記読取開口部を介して前記2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、前記第1光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第1光源反射光、および前記第2光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第2光源反射光を前記読取開口部を介して受光する撮像手段と、前第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段とを備えていることにより、達成される。
【0013】
また、上記目的は、前記撮像手段がカラーカメラであるとともに、前記第1光源手段の照明光と前記第2光源手段の照明光とがそれぞれ異なる色の光であり、前記カラーカメラが前記第1光源手段および前記第2光源手段から同時に照射された前記照明光の反射光を撮像し、かつ、前記画像処理部が前記カラーカメラの撮像画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを生成することにより、効果的に達成される。
【0014】
また、上記目的は、前記第1光源手段および前記第2光源手段の照明光の色がそれぞれ赤、緑、青のうちのいずれかであることにより、効果的に達成される。
【0015】
また、上記目的は、前記第1照明手段と前記読取開口部との間に、前記第1照明手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、前記光学フィルタが少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有することにより、効果的に達成される。
【0016】
さらに、上記目的は、前記画像処理部が前記筐体内に配設されていることにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るコード読取装置によると、読取対象であるコードに対して照明光を落射方向から照射して撮像した画像と、コードに対して斜方向から照明光を照射して撮像した画像とを差分処理して、コード読取用画像を生成するようにした。これにより、読取対象物の光沢面のノイズが除去されたコード読取用画像が生成され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0018】
また、撮像手段をカラーカメラとし、かつ、第1光源手段(落射方向)と第2光源手段(斜方向)に異なる色の照明光を用いて落射方向と斜方向から同時に照射したまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより、照明方向別の画像を得られるようにした。これにより、1つのコードに対する撮像回数が1回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コードの移動に伴う被写体ボケや読取装置の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【0019】
さらに、第1光源手段と読取開口部との間に、第1光源手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを設け、撮像手段の視野と交わる光学フィルタの中央部に孔部を穿設した。これにより、第2光源手段から照射された照明光の一部が読取対象で反射した後、第1光源手段で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下に述べる各実施形態は、金属等からなる読取対象物の表面上にダイレクトパーツマーキング(DPMI : Direct Part Marking Identification)によって設けられたドット状のコードを読み取るハンディタイプのコード読取装置に、本発明を適用したものである。
【0021】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る本発明の実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。同図において、コード読取装置1は、使用者が片手で把持して操作可能な断面L字形状に形成された筐体2を有し、該筐体2の一端側には読取開口部2aが形成され、かつ、屈曲部には画像キャプチャー用のトリガーボタン3が設けられている。読取対象物(金属板等)4の表面上にマーキングされたコード5は、この読取開口部2aを通してコード読取装置1により光学的に読み取られる。
【0022】
コード読取装置1は、筐体2の内部に、読取開口部2aを介してコード5を含む2次元エリアに落射方向から照明光6Lを照射する落射光源(第1光源)6と、読取開口部2aを介して上記2次元エリアに斜方向から照明光7Lを照射する斜方光源(第2光源)7と、上記2次元エリアに照射された照明光の反射光を受光する撮像部8と、該撮像部8により撮像された画像を処理する画像処理部9とを備えている。
【0023】
撮像部8は、CCD型やMOS型などのカラーカメラであり、該カラーカメラに撮像画像の焦点を合わせるレンズ8aを有し、読取開口部2aの略中央部の上方に配されている。なお、撮像部8から下方に延びている2本の長点線は、撮像部8の視野8Vの外縁を示すものであり、この視野8Vは、読取開口部2aより僅かに小さくなるように設定されている。また、撮像部8のカメラ光軸は、落射方向に対して約10°傾いていることが好ましいく、これにより、受光部のゴースト像の映り込みを視野8Vの外に外すことができる。
【0024】
落射光源6および斜方光源7は、高輝度LEDアレイなどで構成され、両者は異なる色を発光するようになっている。特に、これらの照明光6L,7Lに用いる色は、3原色(赤色、緑色、青色)のいずれかであることが好ましく、本実施形態では、斜方光源7に赤色光を発光するLEDを用い、一方、落射光源6に緑色の照明光を発光するLEDを用いている。なお、斜方光源7は、照明光7Lの入射角(コード5の表面と入射光束のなす角度)が35〜55°であることが好ましく、特に45°であることが望ましい。
【0025】
このような構成を有するコード読取装置1では、コード5がマーキングされた読取対象物4の表面に対して筐体2の読取開口部2aを略平行に近接させた状態で、トリガーボタン3を引くことにより、落射光源6および斜方光源7から読取開口部2aを介して読取対象物4に向けて照明光6L,7Lの照射がなされ、読取対象物4からの反射光が読取開口部2aを介して撮像部8により受光されて、コード5を含む2次元エリアの画像が撮像されるようになっている。
【0026】
図2は、斜方照明光の光路を示す説明図であり、図3は、その斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図2に示すように、斜方光源7から照射される斜方照明光7Lのうち、ドット状の凹部が形成されたコード5で反射した光は、撮像部8に受光され、一方、コード5の周辺の読取対象物4の表面で反射した光は、撮像部8に受光されない。したがって、斜方照明光7Lの反射光を捉えた画像は、図3に示すように、概ねコード5が白く写り、コード5の周辺の読取対象物4の表面が黒く写っている。ところが、読取対象物4の表面上に形成された切削跡等の傷も白く写ってしまい、矩形状コード5の鮮明度が全体的に低くなっている。
【0027】
図4は、落射照明光の光路を示す説明図であり、図5は、その落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図4に示すように、落射光源6から照射される落射照明光6Lのうち、コード5の周辺の読取対象物4の表面で反射した光は、撮像部8に受光され、一方、コード5で反射した光は、撮像部8に受光されない。したがって、落射照明光6Lの反射光を捉えた画像は、図5に示すように、概ねコード5が黒く写り、コード5の周辺の読取対象物4の表面が白く写っている。ところが、読取対象物4の表面上に形成された切削跡等の傷も薄黒く写ってしまい、特に矩形状コード5の上辺部の鮮明度が低くなっている。
【0028】
図6は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
同図において、斜方照明光7Lおよび落射照明光6Lを照射されたコード(マーク)5を含む読取対象物4がカラーカメラ(撮像部)8によって撮像され、該撮像画像は、筐体2内に設けられた画像処理部9に送られる。
【0029】
画像処理部9では、まず、カラーカメラ8によって撮像された撮像画像を色成分に基づいて分離し、色別画像(R(赤色光)画像,G(緑色光)画像,B(青色光)画像)を生成する。本実施形態では、図3に示した画像が、斜方照明光7L(赤色発光)の反射光に基づいて生成された画像A(R画像)であり、かつ、図5に示した画像が、落射照明光6L(緑色発光)の反射光に基づいて生成された画像B(G画像)である。
【0030】
次に、各照明光6L,7Lの色成分に基づいて生成された画像Aおよび画像Bを、以下の[数式1]に基づいて差分処理し、コード5を読み取るための解読画像を生成する。
[数式1]
C=(A*Offs_A)−(B*Offs_B)
IF C>255 THEN C=255
IF C<0 THEN C=0
ここで、『A』は、所定位置の画像Aにおけるピクセル値(0〜255)であり、『Offs_A』は、撮像部8の設定に依存するオフセット値(0.1〜2.0)である。また、『B』は、同位置の画像Bにおけるピクセル値(0〜255)であり、『Offs_B』は、上記設定に依存するオフセット値(0.1〜2.0)である。さらに、『C』は、上記差分処理の結果として得られるピクセル値である。
【0031】
画像処理部9によって生成された解読画像は、該画像データに基づいてコード5に記録されたデータを再生するデコード部(図示せず)に出力され、コード5に対応する所定のデータが再生される。
【0032】
図7は、2つの画像A,Bを差分処理することにより生成された解読画像である。この解読画像と図3および図5の色別画像とを比較すると、図7の解読画像では、読取対象物4の表面上に形成された切削跡などの傷も消えて、コード5がより鮮明に表示されていることがわかる。
【0033】
なお、本実施形態では、斜方照明光7Lを赤色発光とし、かつ、落射照明光6Lを緑色発光としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜方照明光7Lと落射照明光6Lとで異なる色の照明光を用いるのであれば、その発光色および組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【0034】
以上のように、本実施形態に係るコード読取装置1では、読取対象物4の表面に形成されたコード5について、落射照明光6Lの反射光に基づく画像Bと、斜方照明光7Lの反射光に基づく画像Aとを生成し、この2つの画像A,Bを差分処理することにより、鮮明度の高い解読画像を生成するようになっている。これにより、解読画像における読取対象物4の光沢面のノイズが除去され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0035】
また、本実施形態に係るコード読取装置1では、撮像部8をカラーカメラとし、かつ、落射光源6と斜方光源7に異なる色の照明光を用いて、これらの光源6,7を同時に発光させたまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより照明方向別の画像A,Bを生成するようにした。これにより、1つのコード5に対する撮像回数が1回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コード5の移動に伴う被写体ボケやコード読取装置1の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【0036】
図8は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。この変形例では、トリガーボタン3を引くことにより、落射光源6および斜方光源7のうちの一方が作動し、読取対象物4の画像が撮像部8により撮像され、その後、一方の光源が停止して他方の光源が作動し、読取対象物4の画像が撮像部8により撮像される。そして、この2つの撮像画像A,Bは、それぞれ画像処理部9に送られる。この画像処理部9では、撮像画像Aおよび撮像画像Bを、上述した[数式1]に基づいて差分処理し、コード5を読み取るための解読画像を生成する。
【0037】
以上のような構成により、本変形例では上述した第1実施形態と同様に、鮮明度の高い解読画像が得られることはもとより、カラー撮像に限定されることなく、例えばモノクロ撮像を採用することができるので、構成部品の低コスト化を図ることができる。
【0038】
[第2実施形態]
図9は、本発明の第2実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。なお、同図において、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0039】
本実施形態に係るコード読取装置1´では、落射光源6と読取開口部2aとの間に、光学フィルタ10が配設されているという点で、上述した第1実施形態とは相違している。この光学フィルタ10は、落射照明光6Lのみを通過させるように構成されたものであり、その中央部には孔部10aが穿設されている。この孔部10aは、撮像部8がコード5に反射した斜方照明光7Lを捉えることができるように設けられたものである。したがって、少なくとも撮像部8の視野8Vと交わる光学フィルタ10の部位には、この孔部10aが形成されている。
【0040】
図10は、落射光源6と読取開口部2aとの間に光学フィルタ10を設けて撮像された鏡面の画像であり、図11は、この光学フィルタ10を設けずに撮像された鏡面の画像である。これらの図を比較すると、図11の画像は、図10の画像に比べて光点の数が多いことがわかる。すなわち、この結果は、斜方照明光7Lの一部が読取対象で反射した後、落射光源6で再反射することにより生じる偽像が、光学フィルタ10によってカットされている、ということを意味している。
【0041】
以上のような構成を有する本実施形態に係るコード読取装置1´では、上述した第1実施形態と同様の作用効果が得られることはもとより、落射光源6と読取開口部2aとの間に、落射照明光6Lを通過させる光学フィルタ10を備えたことにより、斜方照明光7Lが落射光源6で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。この結果、偽像によるコードの誤認識の発生を減少することができ、より高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【0042】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の第1実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。
【図2】斜方照明光の光路を示す説明図である。
【図3】斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図4】落射照明光の光路を示す説明図である。
【図5】落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図6】第1実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
【図7】画像処理された読取対象物の画像である。
【図8】第1実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。
【図10】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けて撮像された鏡面の画像である。
【図11】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けずに撮像された鏡面の画像である。
【図12】一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0044】
1 コード読取装置
2 筐体
2a 読取開口部
4 読取対象物(金属板)
5 コード(ダイレクトマーキング)
6 落射光源(第1光源)
6L 落射照明光
7 斜方光源(第2光源)
7L 斜方照明光
8 撮像部
8V 視野
9 画像処理部
10 光学フィルタ
10a 孔部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
読取対象物の表面にマーキングされたコードを光学的に読み取るコード読取装置であって、
読取開口部を有する筐体と、
前記読取開口部を介して前記コードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、
前記読取開口部を介して前記2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、
前記第1光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第1光源反射光、および前記第2光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第2光源反射光を前記読取開口部を介して受光する撮像手段と、
前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、
前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段と
を備えていることを特徴とするコード読取装置。
【請求項2】
前記撮像手段は、カラーカメラであるとともに、前記第1光源手段の照明光と前記第2光源手段の照明光とは、それぞれ異なる色の光であり、
前記カラーカメラは、前記第1光源手段および前記第2光源手段から同時に照射された前記照明光の反射光を撮像し、かつ、
前記画像処理部は、前記カラーカメラの撮像画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを生成する請求項1に記載のコード読取装置。
【請求項3】
前記第1光源手段および前記第2光源手段の照明光の色は、それぞれ赤、緑、青のうちのいずれかである請求項2に記載のコード読取装置。
【請求項4】
前記第1照明手段と前記読取開口部との間に、前記第1照明手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、
前記光学フィルタは、少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有する請求項2まはた3に記載のコード読取装置。
【請求項5】
前記画像処理部は、前記筐体内に配設されている請求項1ないし4のいずれかに記載のコード読取装置。
【請求項1】
読取対象物の表面にマーキングされたコードを光学的に読み取るコード読取装置であって、
読取開口部を有する筐体と、
前記読取開口部を介して前記コードを含む2次元エリアに落射方向から照明光を照射する第1光源手段と、
前記読取開口部を介して前記2次元エリアに斜方向から照明光を照射する第2光源手段と、
前記第1光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第1光源反射光、および前記第2光源手段の照明光が前記2次元エリアから反射した第2光源反射光を前記読取開口部を介して受光する撮像手段と、
前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、
前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段と
を備えていることを特徴とするコード読取装置。
【請求項2】
前記撮像手段は、カラーカメラであるとともに、前記第1光源手段の照明光と前記第2光源手段の照明光とは、それぞれ異なる色の光であり、
前記カラーカメラは、前記第1光源手段および前記第2光源手段から同時に照射された前記照明光の反射光を撮像し、かつ、
前記画像処理部は、前記カラーカメラの撮像画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第1光源反射光の画像と前記第2光源反射光の画像とを生成する請求項1に記載のコード読取装置。
【請求項3】
前記第1光源手段および前記第2光源手段の照明光の色は、それぞれ赤、緑、青のうちのいずれかである請求項2に記載のコード読取装置。
【請求項4】
前記第1照明手段と前記読取開口部との間に、前記第1照明手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、
前記光学フィルタは、少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有する請求項2まはた3に記載のコード読取装置。
【請求項5】
前記画像処理部は、前記筐体内に配設されている請求項1ないし4のいずれかに記載のコード読取装置。
【図1】
【図2】
【図4】
【図6】
【図8】
【図9】
【図12】
【図3】
【図5】
【図7】
【図10】
【図11】
【図2】
【図4】
【図6】
【図8】
【図9】
【図12】
【図3】
【図5】
【図7】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−205228(P2009−205228A)
【公開日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−44085(P2008−44085)
【出願日】平成20年2月26日(2008.2.26)
【出願人】(000151601)株式会社東研 (18)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年2月26日(2008.2.26)
【出願人】(000151601)株式会社東研 (18)
【Fターム(参考)】
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