説明

バーコード・スキャナ及びバーコード走査方法

【課題】走査動作中、迅速に連続的にいくつかのオブジェクトを走査することが可能なバーコード・スキャナ及び画像ベースのバーコードの走査方法を提供する。
【解決手段】画像に焦点を合わせるためのレンズ・アレイと、撮像素子であって、異なる焦点距離に位置する画像が、前記レンズ・アレイの異なる部分上に入射するように、前記レンズ・アレイにより画像が、前記撮像素子上に合焦するように、前記レンズ・アレイに対して配置され、配向される撮像素子と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バーコード・スキャナに関し、特に、画像ベースの走査のための焦点範囲を増大するためのバーコード・スキャナ及びバーコード走査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
画像ベースのスキャナは、バーコードの画像を取り込み、処理することにより動作する。対照的に、従来のレーザ・バーコード・スキャナは、走査空間内の種々の角度で種々の方向に追跡している走査ラインを追跡することにより動作するので、走査空間内のバーコードが種々の位置に位置していても、種々の方向を向いていても良好に走査することができる。種々の位置で、種々の方向でバーコードを提示することができるので、ユーザにとって非常に使い勝手が良くなり、効率も良くなる。このように、種々の位置で、また種々の方向でバーコードを提示することができるということは非常に望ましいことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
画像ベースのスキャナで良好に走査するためには、許容できる焦点で画像を取り込まなければならない。撮像素子の画像の焦点は、撮像素子と、画像を生成するオブジェクトと、撮像素子上にオブジェクトからの光を集束させるために使用する1つまたは複数のレンズの焦点距離との間の距離により変化する。従来の写真は、多くの場合、レンズの焦点距離を変化させることにより、焦点を合わせるためのこの問題を処理している。このような焦点距離の変化は、相互に調整可能な素子を使用することにより行われ、このような調整は、許容できる合焦が得られるまで行うことができる。走査動作中、迅速に連続的にいくつかのオブジェクトを走査することができることは非常に望ましいことであるが、レンズ素子を調整することにより焦点を合わせるのは時間がかかり、このような調整を行わなければならないために何らかの遅延が起こると、バーコードを走査することができる速度が低減する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、バーコードのようなあるオブジェクトを撮像装置からのいくつかの異なる距離のうちの1つの距離のところに提示することができ、それでもオブジェクトが撮像装置の少なくとも一部に合焦しているかのように見えるように、固定レンズまたはレンズ・アレイを配置することにより、このような問題および他の問題を解決する。一実施形態の場合には、撮像装置は、レンズまたはレンズ・アレイ、および撮像装置の一方の側面が、レンズ・アレイにより近くなり、他方の側面がレンズ・アレイからより遠くなるように軸からずれて装着されている検出器を含む。それ故、オブジェクトが結像しているレンズ・アレイからの距離は、検出器を横切る方向の位置により異なる。
【0005】
他の実施形態の場合には、多焦点レンズまたはレンズ・アレイを使用しているので、レンズに対して異なる位置に位置するオブジェクトは、レンズから異なる距離のところで結像する。さらに他の実施形態の場合には、近距離、中間距離および遠距離のところに合焦している多くのレンズ素子を含む検出器に隣接しているレンズの重複しているアレイは、検出器を何回も横切って相互に隣接している組合せ内に配置されている。検出器の向きおよびレンズの配置および向きの多くの他の組合せも使用することができる。
【0006】
以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見れば、本発明および本発明の他の機能および利点をよりよく理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一態様による画像ベースのバーコード・スキャナである。
【図2】本発明の一態様による多焦点レンズ・アレイを使用している撮像装置である。
【図3】本発明の一態様によるアレイの隣接レンズ間の焦点距離を変えるレンズのアレイを使用している撮像装置である。
【図4】本発明の一態様による焦点距離を変えるレンズのアレイの詳細図である。
【図5】本発明の一態様による画像ベースのバーコード走査のプロセスである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1は、本発明の一態様によるスキャナ100である。スキャナ100は、バーコード106のようなオブジェクトから反射した光が、スキャナ100内に入ることができるようにするために、ハウジング102内に配置されている走査窓104を備えるハウジング102を使用している。スキャナ100は、バス114により通信しているプロセッサ108、メモリ110、および記憶装置112を使用している。スキャナ100は、また、走査空間118内のオブジェクトの画像を取り込むための撮像装置116も使用している。撮像装置116は、複数の構成のうちの1つの構成で組み立てられていて、レンズ・アレイ120のような固定焦点レンズまたはレンズ・アレイおよび検出器122を備える。また、撮像装置116は、それ自身のプロセッサ124、高速メモリ126およびフラッシュ・メモリ128のような記憶装置も含むことができる。撮像装置116の種々の電子素子は、バス130を通して適切に通信する。走査空間118内のオブジェクト132から反射した光がスキャナ内に入ると、この光の一部がレンズ・アレイを通して撮像装置116内に入り、検出器122上に入射する。オブジェクトの画像は、検出器122上で形成され、この画像は、検出器からの距離により許容できるように合焦している場合もあるし、または合焦していない場合もある。走査空間118内のオブジェクトの位置決めをより容易にし、より柔軟にするために、撮像装置116のような撮像装置は、バーコードのようなオブジェクトを検出器122に対して位置決めすることができる比較的広い範囲の距離を提供し、許容できる焦点内に画像を生成するように計算されたいくつかの構成のうちの1つにより設計される。この例の場合には、検出器122は、レンズ・アレイ122の面に対して平行に位置していないで、代わりにこの面に対してある角度で位置していて、そのため、検出器122の第1の縁部134が、レンズ・アレイ120に最も近くなり、検出器122の第2の縁部136がレンズ・アレイ120から最も遠くなり、検出器122に沿った位置が、最も遠い縁部136から最も近い縁部134に移動するにつれ、次第にレンズ・アレイに近づくことになる。それ故、画像または画像の一部の焦点は、検出器の一方の側面から他方の側面に移動し、そのため走査空間118内の異なる位置に位置するオブジェクトは、検出器122のある部分上に焦点の合った画像を生成する可能性がより大きくなる。このような可能性は特に大きくなる。何故なら、ユーザまたはオペレータが慎重にオブジェクトをしっかりと保持しようとした場合でも、若干オブジェクトがシフトし、バーコードの画像が検出器122を横切って移動する傾向があるからであり、そのため、画像の焦点が合っている検出器122の一部に入射することになる。
【0009】
走査空間118内の近距離領域138、中間距離領域140および遠距離領域142をそれぞれ見ることができる。近距離領域138内のオブジェクトは、検出器122の縁部136に近いところに合焦画像を生成する傾向があり、遠距離領域142内のオブジェクトは、検出器122の縁部134に近いところに合焦画像を生成する傾向がある。合焦画像を検出し、処理することができるように、チェック中の検出器122の異なる領域を含む検出器122から複数の画像を取り込むことができる。
【0010】
図2は、スキャナ100または類似のスキャナ内で撮像装置116の代わりに使用することができる他の撮像装置200である。撮像装置200は、レンズ202と、検出器204と、プロセッサ206と、高速メモリ208と、フラッシュ・メモリ210と、バス212とを含む。この例の場合には、検出器204は、レンズ202の面に平行に配向される。レンズ202は、それぞれ近距離焦点領域216、中間距離焦点領域218および遠距離焦点領域220を有する三焦点レンズである。検出器204は、レンズ202の異なる領域216、218、220の方向に配向されている視野を見るために制御することができるので、これらの視野の少なくともいくつかは、近距離、中間距離および遠距離のところでオブジェクトに対して許容できる合焦を得る。代替的にまたは追加的に、特にユーザまたはオペレータが、走査窓を横切ってオブジェクトを移動する走査動作の通過において、全検出器204上で複数の画像を取り込むことができる。走査中のオブジェクトが走査窓を横切って移動すると、オブジェクトは、合焦領域216、218、220を横切って移動し、それにより近距離、中間距離および遠距離のところで画像の焦点が合うことになる。オブジェクトが窓の上を通過している時に、重複して画像を取り込むと、取り込んだ画像のうちの少なくとも1つが許容できる合焦が得られる可能性がかなり高い。
【0011】
図3は、スキャナ100または類似のスキャナで撮像装置116の代わりに使用することができるさらに他の撮像装置300である。撮像装置300は、レンズ・アレイ302と、検出器304と、プロセッサ306と、高速メモリ308と、フラッシュ・メモリ310と、バス312とを含む。この例の場合には、検出器304は、レンズ302の面に平行に配向されている。レンズ302は、標準単焦点レンズであってもよい。撮像装置300は、さらに、検出器304に隣接して位置するレンズ・アレイ314を備える。レンズ・アレイ314は、異なる距離のところに交互に合焦するように、また検出器304の異なる領域に合焦させるように配置されている複数の小型レンズを備える。撮像装置300は、さらに、レンズ・アレイ314が生成した画像をカラー化するために、1つの素子が、レンズ・アレイ314の各レンズに対応している赤、緑および青の要素を備えることができるフィルタのアレイ416を備える。レンズ・アレイ314内の各レンズは、それが向いている検出器の領域上に画像要素を生成する。それ故、画像要素のアレイが、各画像要素が、近距離、中間距離および遠距離のところに合焦している状態で、検出器304上に生成される。完全な合焦画像を生成するために、アレイ314により合焦している画像要素が提供する画像情報を取り込み、処理することができる。
【0012】
あるアプローチの場合には、これらの領域上に入射している画像要素を取り込むために、検出器304の類似の領域の各組を同時に作動することができる。それ故、近距離焦点レンズを通過するすべての画像要素を取り込むことができ、中間焦点レンズを通過するすべての画像要素を取り込むことができ、遠距離焦点レンズを通過するすべての画像要素を取り込むことができる。取り込んだ画像要素を処理し、結合することができ、画像の1つの組は、許容できる焦点内に位置する可能性がある。さらに、画像を取り込む人間のユーザおよびオペレータが提示した任意のオブジェクトが、オペレータの通常の若干の自身では気が付かない動きのために若干移動する場合がある。レンズ・アレイ314内のレンズが小型であり、これらのレンズが画像要素に合焦する領域も同様に小さい場合には、迅速に連続的に取り込んだ一連の画像が、各レンズを通して合焦しているオブジェクトの各部分の要素を含んでいる可能性が非常に高い。このように連続的に取り込んだ画像をチェックし、処理することにより、許容できる合焦画像要素の完全な画像を組み立てることができる。このような技術による1つの特殊な利点は、走査窓にバーコードの一方の側面のほうが他方の側面より近く、バーコードの一方の側面は近距離のところに合焦し、バーコードの他方の側面は遠距離のところに合焦するように、大型で斜めのバーコードの場合に得られる。各焦点距離のところで画像要素を収集することにより、近距離焦点内のバーコードのこれらの部分に対する近距離焦点画像要素を使用することができ、遠距離焦点内のバーコードのこれらの部分に対する遠距離焦点画像要素を使用することができる。
【0013】
人間のオペレータの動きによるほかに、レンズ・アレイは、また比較的遅い速度で、運動機構316により移動したり、振動する場合もある。このような移動または振動は、レンズ・アレイ上に入射している画像に対してレンズ素子を移動し、走査のために提示されたオブジェクトが移動していない場合でも、複数の距離のところで画像要素が焦点を確実に結ぶのを容易にする。
【0014】
図4は、アレイ314の詳細図である。アレイ314は、所望の結果を得るために計算した所望のパターンにより組織された近距離焦点、遠距離焦点および中間距離焦点のところに複数の小型レンズを備える。この例の場合には、遠距離(FAR)、中間距離(MID)および近距離(NEAR)焦点要素はアレイ314に沿って対角線方向に移動するので、遠距離、中間距離および近距離レベルのレンズの隣接する比較的長いシーケンスが形成される。この配置により、バーコードが少し移動すると、バーコードから反射した光がバーコードの比較的長い範囲に沿って、遠距離、中間距離および近距離焦点レンズと確実に交差することを容易にし、そのため走査空間内のどこにバーコードが位置していようとも、シーケンスのうちの1つが生成したものにより良好な合焦が得られる可能性が高い。
【0015】
図5は、本発明の一態様によるバーコード走査のプロセス500である。プロセス500は、撮像装置116、200または300のうちの1つに類似している撮像装置を含む、図1のスキャナ100類似のスキャナにより適切に実行することができる。ステップ502において、バーコードは、固定焦点レンズ装置を使用して、拡大された被写界深度を提供するように構成されている撮像装置を備えるスキャナの視野内に入る。ステップ504において、バーコードはスキャナの視野内を移動するので、全バーコード、またはバーコードの要素が、それぞれ走査空間の近距離焦点領域、中間距離焦点領域および遠距離焦点領域内に入射する。例えば、バーコードを移動することによりこのような移動を行うことができるので、撮像素子の一方の側面が、近距離焦点に位置し、撮像素子の他方の側面が遠距離焦点に位置し、焦点が近距離焦点から遠距離焦点に次第に移動する状態で、その画像が撮像素子の一方の側面から他方の側面に移動する。他の例の場合には、多焦点レンズを横切ってバーコードを移動することにより、このような移動を行うことができるので、多焦点レンズの各段からの画像は、撮像素子上に入射する。他の例の場合には、このような動きは、それぞれが、撮像素子の小さなエリア上に撮像装置の視野内のオブジェクトの要素に焦点を合わせている複数のレンズを備える複数のレンズ・アレイを備える撮像素子の視野内にバーコードを入れることにより、また、近距離、中間距離および遠距離のところに焦点が合っているバーコードの要素が、撮像素子上に入射するように、バーコードを移動することにより行うことができる。一実施形態の場合には、バーコードの要素に複数のレンズ・アレイの焦点が確実に容易に合うように、複数のレンズ・アレイを撮像素子に対して移動または振動させることができる。ステップ506において、合焦画像および画像要素が識別され、取り込まれる。ステップ508において、バーコード情報を抽出するために1つまたは複数の取り込んだ画像が処理される。
【0016】
上記好ましい実施形態により本発明を開示してきたが、通常の当業者であれば、上記説明および添付の特許請求の範囲により種々様々な実施を行うことができることを理解されたい。
【産業上の利用可能性】
【0017】
本発明は、バーコード・スキャナに関し、特に、画像ベースの走査のための焦点範囲を増大するためのバーコード・スキャナ及びバーコード走査方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像に焦点を合わせるためのレンズ・アレイと、
撮像素子であって、異なる焦点距離に位置する画像が、前記レンズ・アレイの異なる部分上に入射するように、前記レンズ・アレイにより画像が、前記撮像素子上に合焦するように、前記レンズ・アレイに対して配置され、配向される撮像素子と、
を備える画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項2】
前記レンズ・アレイが、単焦点レンズを備え、前記撮像素子が、前記レンズ・アレイの面に対してある角度で配向され、従って前記撮像素子の近位縁部が、前記レンズ・アレイに最も近くなり、前記撮像素子の前記近位縁部に対向する前記撮像素子の遠位縁部が、前記レンズ・アレイから最も遠くなり、前記レンズ・アレイと前記撮像素子との間の距離が、前記近位縁部と前記遠位縁部との間で、前記撮像素子のある次元に沿って均一に増大する、請求項1に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項3】
前記レンズ・アレイが、多焦点レンズを備え、前記撮像素子が、前記レンズ・アレイの異なる位置に合焦している要素の前を前記バーコードが通過する時に、連続的に異なる距離のところに合焦している画像が、前記レンズ・アレイにより、前記撮像素子の異なる部分上に合焦するように配向される、請求項1に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項4】
前記スキャナが、走査窓を有するパスバイ・スキャナであり、前記レンズ・アレイおよび前記撮像素子が、前記オブジェクトが前記走査窓を通過した時に、前記走査用窓を通過したオブジェクトが、異なる距離のところに合焦している画像を生成するように配置される、請求項3に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項5】
前記レンズ・アレイが、前記複数のレンズ・アレイの異なるレンズにより、画像の要素が異なる距離のところで前記撮像素子上に合焦するように、異なる位置に合焦している別々のレンズの複数のレンズ・アレイを備える、請求項1に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項6】
前記レンズ・アレイが、近距離、中間距離および遠距離のところに合焦しているレンズ素子を備える、請求項1に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項7】
前記撮像素子の選択した部分が、前記レンズ・アレイの近距離レンズ、中間距離レンズ、および遠距離レンズによりそれぞれ合焦している画像要素を連続的に取り込むように作動される、請求項6に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項8】
前記検出器に対して前記レンズ・アレイを移動するための移動機構をさらに備える、請求項5に記載の画像ベースのバーコード・スキャナ。
【請求項9】
画像ベースのバーコードを走査するための方法であって、
異なる焦点距離のところに合焦している前記バーコードの画像が、撮像素子の異なる領域上に入射するように、画像ベースのバーコード・スキャナの視野内でバーコードを移動するステップと、
1つまたは複数の合焦画像を識別し、取り込むステップと、
バーコード情報を抽出するために、前記合焦画像を処理するステップと、
の各ステップを含む、ことを特徴とするバーコード走査方法。
【請求項10】
前記スキャナの視野内で前記バーコードを移動するステップが、前記撮像素子の焦点距離が、前記撮像素子の第1の縁部から対向縁部に向かって次第に変化するように、前記画像が前記レンズ・アレイの面に対してある角度に配向される撮像素子上に入射するように、前記バーコードを移動するステップを含む、請求項9に記載のバーコード走査方法。
【請求項11】
前記スキャナの前記視野内で前記バーコードを移動するステップが、前記バーコードが前記レンズ・アレイの異なる位置に合焦している要素の前を通過する時に、連続的に異なる距離のところに合焦している画像が、前記撮像素子上に入射するように、前記画像が前記レンズ・アレイの異なる位置に合焦している要素により連続的に合焦するように、前記バーコードを移動するステップを含む、請求項9に記載のバーコード走査方法。
【請求項12】
前記レンズ・アレイの前記異なる位置に合焦している要素が、近距離焦点要素、中間距離焦点要素、および遠距離焦点要素である、請求項11に記載のバーコード走査方法。
【請求項13】
前記スキャナの前記視野内で前記バーコードを移動するステップが、複数のレンズ・アレイの異なる位置に合焦している隣接レンズの視野内を通過する時に、前記バーコードの画像の要素が異なる位置に合焦するように、前記バーコードを移動するステップを含む、請求項9に記載のバーコード走査方法。
【請求項14】
前記複数のレンズの前記異なる位置に合焦している隣接レンズが、近距離焦点レンズ、中間距離焦点レンズおよび遠距離焦点レンズを含む、請求項13に記載のバーコード走査方法。
【請求項15】
近距離焦点レンズ、中間距離焦点レンズおよび遠距離焦点レンズにより、それぞれ合焦している前記バーコードの前記画像の要素を連続的に取り込むステップをさらに含む、請求項14に記載のバーコード走査方法。
【請求項16】
前記スキャナの前記視野内で前記バーコードを移動するステップが、前記撮像素子に対して前記複数のレンズ・アレイを移動するステップをさらに含む、請求項14に記載のバーコード走査方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−152881(P2010−152881A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−269411(P2009−269411)
【出願日】平成21年11月27日(2009.11.27)
【出願人】(391007161)エヌ・シー・アール・コーポレイション (85)
【氏名又は名称原語表記】NCR CORPORATION
【Fターム(参考)】