光学情報読取装置
【課題】 読取対象までの距離を判定する機能を備えたものであって、そのための構成を簡単で安価に済ませる。
【解決手段】
読取口１ｃを有する本体ケース内に、読取対象Ｒに記録された二次元コードＱを読取るための受光センサ３、結像レンズ４、照明部などを設け、更に、平行光線からなる距離判定用のスポット光Ｓを照射するスポット光照射部６を設ける。読取対象Ｒまでの距離Ｌが変化することに伴って、受光センサ３の撮影視野Ｆ中におけるスポット光Ｓの相対的な大きさが変動する。制御回路は、トリガスイッチがオン操作されると、読取対象Ｒにスポット光Ｓが照射された状態での画像を取込み、その大きさから距離Ｌを判定してシャッタ速度を設定する。引続き、スポット光Ｓの照射を停止し照明光を照射して受光センサ３による二次元コードＱの画像の取込みを行い、デコード処理を実行する。
【解決手段】
読取口１ｃを有する本体ケース内に、読取対象Ｒに記録された二次元コードＱを読取るための受光センサ３、結像レンズ４、照明部などを設け、更に、平行光線からなる距離判定用のスポット光Ｓを照射するスポット光照射部６を設ける。読取対象Ｒまでの距離Ｌが変化することに伴って、受光センサ３の撮影視野Ｆ中におけるスポット光Ｓの相対的な大きさが変動する。制御回路は、トリガスイッチがオン操作されると、読取対象Ｒにスポット光Ｓが照射された状態での画像を取込み、その大きさから距離Ｌを判定してシャッタ速度を設定する。引続き、スポット光Ｓの照射を停止し照明光を照射して受光センサ３による二次元コードＱの画像の取込みを行い、デコード処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記されたバーコードや二次元コード等の情報コードを光学的に読取る光学情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーコードや二次元コード等の情報コードを読取るためのハンディタイプの光学情報読取装置においては、近年、使い勝手の良さから、読取対象から離れた位置から読取りができるものが供されてきている。このものは、例えば、手持ち可能に構成された本体ケース内に、ＣＣＤエリアセンサなどの受光センサ、結像レンズを有する結像光学部、ＬＥＤなどの照明装置等を備えて構成される。そして、ユーザが、本体ケースの先端部の読取口を読取対象に向けた状態で、トリガスイッチを操作すると、照明装置により読取対象（バーコード）に対して照明光が照射され、その反射光が読取口から入射され、結像レンズを介して受光センサにより撮像されるようになっている。
【０００３】
ところで、この種の光学情報読取装置にあっては、照明光の強度や撮像素子の露光時間等の関係から、読取りに適切となる読取距離（装置から読取対象までの距離）にある程度の範囲がある。読取対象までの距離が例えばその範囲から遠い側に外れていると、光量不足となってしまうため、２度，３度と読取動作を繰返さなければならなくなるといった事態を招く。そこで、従来では、装置から読取対象までの距離を非接触で測定する手段を備えたものが考えられている。
【０００４】
第１の従来例として、三角測量の原理を用いて装置から読取対象までの距離を測定する測距センサを設け、この測距センサの検出信号に基づいて、照明光（レーザービーム）の径が適正となるように制御を行うものが考えられている（例えば特許文献１参照）。また、第２の従来例として、読取対象に向けてレーザ光を出射し、その反射光が戻ってくるまでの時間を測定することに基づいて、読取対象までの距離が適切な読取範囲内にあるかどうかを判断するようにしたものが考えられている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１８１９９５号公報
【特許文献２】特開平６−１６２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記第１の従来例においては、比較的高価な測距センサを用いるためにコストアップを招いてしまうと共に、測距センサを搭載するためのスペースが必要となって大型化を招く不具合があった。また、上記第２の従来例においては、レーザ光の速度が非常に速いため、実際にその微小な時間を測定しようとしても、誤差が大きくなり、実用に耐え得るものではなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、読取対象までの距離を判定する機能を備えたものであって、そのための構成を簡単で安価に済ませることができる光学情報読取装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の光学情報読取装置は、結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記された情報コードを光学的に読取るものにあって、前記読取機構の撮影視野内において前記読取対象に対し平行光線からなる距離判定用のスポット光を照射するスポット光照射手段と、前記読取対象にスポット光を照射した状態の画像を前記読取機構により撮影させるスポット光画像取込み動作実行手段と、このスポット光画像取込み動作実行手段による撮影画像から前記スポット光の大きさを検出することに基づいて前記読取対象までの距離を判定する距離判定手段とを設けたところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００８】
これによれば、スポット光照射手段から照射されるスポット光が、拡がりのほとんどない（或いは少ない）平行光線からなることにより、スポット光照射手段から読取対象までの距離が変動しても、読取対象に照射されるスポット光の絶対的な大きさの変動はごく少ないものとなる。これに対し、読取機構は一定の画角を有しており、その視野が、読取対象までの距離が遠ざかるにつれて次第に大きくなるので、撮影画像中のスポット光の相対的な大きさ（視野内に占める割合）が小さくなることになる。
【０００９】
従って、スポット光画像取込み動作実行手段によって、読取対象にスポット光を照射した状態の画像を読取機構により撮影させるようにすれば、距離判定手段により、撮影画像中のスポット光の大きさに基づいて読取対象までの距離を判定することが可能となる。この場合、測距センサを設けるような場合と比較して、高価なセンサを用いずに済むので、構成が簡単で安価に済ませることができる。また、レーザ光が反射して戻ってくるまでの微小な時間を測定するものと比べて誤差も小さく、十分な確かさで距離を判定することができる。
【００１０】
このとき、上記スポット光照射手段を、光源と集光レンズとを含んで構成すると共に、その集光レンズの焦点位置に前記光源を配置した構成とすることができる（請求項２の発明）。これによれば、いわゆるテレセントリック光学系を構成し、平行光線を得るに効果的となる。
【００１１】
また、この種の光学情報読取装置は、一般に、情報コードの読取時に読取対象に照明光を照射する照明手段を備えるものとなっているが、上記スポット光照射手段により照射されるスポット光の色を、照明光の色と異なるものとすることができる（請求項３の発明）。これによれば、距離判定用のスポット光を、その色によって照明光などの他の光と明確に区別することが可能となる、
上記スポット光照射手段を、結像レンズの画角に沿って読取機構の撮影視野内の隅部にスポット光を照射するように構成することもできる（請求項４の発明）。これによれば、情報コードを読取るに際しての邪魔になりにくい位置にスポット光を照射することができる。
【００１２】
本発明においては、工場出荷時に、撮影画像におけるスポット光の大きさとその際の前記読取対象までの距離との関係を少なくとも１ポイント記憶させる記憶手段を設け、距離判定手段を、その記憶手段に記憶された関係を用いて距離を判定するように構成することができる（請求項５の発明）。これによれば、組立て時において、スポット光照射手段と読取機構との間での組付け位置の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができ、より正確に距離を判定することができるようになる。
【００１３】
そして、上記距離判定手段により判定された距離が、情報コードの読取りに不適切な距離である場合に、その旨を報知する報知手段を設けることができる（請求項６の発明）。これによれば、報知手段により、ユーザに対し、読取対象までの距離が情報コードの読取りに不適切である旨を知らせることができ、読取対象までの距離を適切なものに変更した上での再度の読込みの実行を促すことができる。
【００１４】
尚、上記距離判定手段により判定された距離の利用法としては、他にも、距離に応じてシャッタ速度を調整（距離が遠いほど撮像素子における露光時間を長くする）したり、可変焦点機構（結像光学系のレンズやミラーを自在に移動できる機構）を備えたものでは合焦位置を調整したり、照明光の強度が可変のものでは距離に応じて照明光の強度を調整（距離が遠いほど照明光の強度を高くする）したりすることができる。いずれも、読取対象までの距離に応じた、情報コードの良好な読取りを行うことができるようになる。
【００１５】
また、読取機構による画像の取込み動作としては、スポット光画像取込み動作実行手段によるスポット光画像の取込みをまず行い、その後に、スポット光の照射を停止した状態で情報コードの画像取込みを実行するという、いわば２段階で行うことができる（請求項７の発明）。これによれば、スポット光の大きさの検出及び情報コードの読取りの各々を確実に行なうことができる。
【００１６】
あるいは、スポット光画像取込み動作実行手段により取込んだ画像から、情報コードの読取りを併せて行うように構成することができる（請求項８の発明）。これによれば、一度の画像取込みにより、スポット光の大きさの検出及び情報コードの読取りの双方を行うことができ、効率的となる。尚、この際、バーコードのような一次元コードを読取る場合には、スポット光の存在しない部分（水平方向の走査線）で読取りを行えば良い。また、二次元コードを読取る場合、スポット光が二次元コードの一部に掛かっても、誤り訂正（データ復元）機能等を用いることにより、誤り訂正可能なレベルであれば読取りが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を手持ち式（ガンタイプ）の二次元コード読取装置に適用した第１の実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。
まず、図５及び図６を参照して、本実施例に係る光学情報読取装置たる二次元コード読取装置の全体構成について述べる。図５に示すように、二次元コード読取装置の本体ケース１は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状をなす主部１ａの下面側後部寄りに、ユーザが片手で把持して操作することが可能なグリップ部１ｂを一体的に有して構成されている。前記本体ケース１（主部１ａ）の先端面部には、矩形状をなし透光性を有する読取口１ｃが設けられている。また、前記グリップ部１ｂの上端部には、読取指示用のトリガスイッチ２が設けられている。
【００１８】
前記本体ケース１（主部１ａ）内の先端側部分には、商品に付されたラベルやカタログ等の読取対象Ｒ（図１、図６参照）に記録された情報コードたる例えばＱＲコード等の二次元コードＱ（図１参照）を読取るための読取機構が設けられる。図６にも示すように、この読取機構は、受光センサ３、結像光学系を構成する結像レンズ４、照明手段としての照明部５（図６にのみ図示）等から構成されている。そして、本体ケース１内の先端側部分には、後述する距離判定用のスポット光Ｓを照射するスポット光照射手段としてのスポット光照射部６が設けられる。
【００１９】
前記受光センサ３は、例えばＣＣＤエリアセンサからなり、本体ケース１（主部１ａ）内の中央部に前記読取口１ｃを向いて配設されている。また、前記結像レンズ４は、前記受光センサ３の前方に配設されている。詳しい図示及び説明は省略するが、この結像レンズ４は、鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成されている。このとき、結像レンズ４の光軸Ｏ（図１参照）は、前記読取口１ｃ面の中心を直交するように延びており、前記受光センサ３は光軸Ｏの延長線上にその中心を一致させるように配設されている。尚、この読取機構（結像レンズ４）は一定の画角θ（図１参照）を有している。
【００２０】
前記照明部５は、詳しく図示はしないが、照明光源となる複数個のＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光及び拡散する照明用レンズとを、前記結像レンズ４の周囲部（上部を除く）に、前記読取口１ｃに向けて複数組配設して構成されている。これにて、照明部５によって読取口１ｃを通して読取対象Ｒに記された二次元コードＱに照明光が照射され、二次元コードＱからの反射光が読取口１ｃを通して入射され、前記結像レンズ４を介して受光センサ３上に結像され、以て、二次元コードＱの画像が取込まれる（撮影される）ようになっているのである。尚、前記照明光は、例えば白色光とされている。
【００２１】
そして、前記スポット光照射部６は、次のように構成されている。即ち、図１及び図２にも示すように、スポット光照射部６は、例えばＬＥＤやレーザダイオードからなる光源７と、その前部に配置される集光レンズ８とを備えている。このとき、図２に示すように、集光レンズ８は、光源７側の入射面が平面状に構成されていると共に、出射面が球面状に構成されている。また、集光レンズ８の焦点位置に光源７が配置されている。これにて、いわゆるテレセントリック光学系が構成され、スポット光照射部６は、断面が円形状の、拡がりのほとんど無い（或いは少ない）平行光線からなるスポット光Ｓを出射するようになっている。
【００２２】
このスポット光照射部６は、前記結像レンズ４の近傍に読取口１ｃを向いて配設され、図１に示すように、結像レンズ４の画角に沿ってスポット光Ｓを出射するようになっている。これにて、スポット光Ｓは、読取対象Ｒに対し、受光センサ３の撮影視野Ｆの常に左上部の隅部に位置して照射されるようになっている。尚、本実施例では、スポット光照射部６は、上記照明光とは異なる色である、例えば緑色のスポット光Ｓを出射するようになっている。
【００２３】
このとき、図１に示すように、スポット光照射部６により照射されるスポット光Ｓは、平行光線であるため、スポット光照射部６（本体ケース１）から読取対象Ｒまでの距離が変動しても、読取対象Ｒに照射されるスポット光Ｓの絶対的な大きさの変動はごく少ないものとなる。これに対し、読取機構（結像レンズ４）は一定の画角θを有しており、受光センサ３の撮影視野Ｆが、読取対象Ｒまでの距離が遠ざかるにつれて次第に大きくなるので、撮影画像（撮影視野Ｆ）中のスポット光Ｓの相対的な大きさ（視野Ｆ内に占める割合）が小さくなることになる。
【００２４】
具体的には、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間の距離が比較的近い距離Ｌ１（例えば１００ｍｍ）の場合には、撮影視野Ｆの左上部に照射されるスポット光Ｓは、撮影視野Ｆ内において相対的に径の大きいものとなり、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間が中間的な距離Ｌ２（例えば２００ｍｍ）の場合には、スポット光Ｓは中間的な大きさ（径）となり、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間が比較的遠い距離Ｌ３（例えば３００ｍｍ）の場合には、スポット光Ｓは比較的小さな大きさ（径）となる。
【００２５】
尚、図１の下部においては、上記読取対象Ｒまでの距離の異なる３種類の撮影画像を模式的に示しているが、これらの図では、便宜上、撮影視野Ｆの中央部分に二次元コードＱが撮影されている様子を示している。そして、本実施例では、このスポット光照射部６は、前記トリガキー２がオン操作されたときに、スポット光Ｓを照射（点灯）し、引続き行われる受光センサ３による二次元コードＱの画像取込み（撮影）時には消灯されるようになっている。電源オン時に、二次元コードＱの画像取込み（撮影）時を除いて常時（或いは間欠的に）スポット光Ｓを照射する構成としても良い。
【００２６】
また、図５に示すように、本体ケース１（主部１ａ）内の後部側には、図６に示す各回路等が実装されている回路基板９が設けられている。さらに、図６のみに図示するように、本体ケース１の外面部（主部１ａの上面部）には、ユーザが各種入力指示を行うための操作スイッチ１０、報知用のＬＥＤ１１、液晶表示器１２などが設けられている。本体ケース１内には報知用のブザー１３や外部との通信を行うための通信インタフェイス１４、駆動電源となる二次電池１５なども設けられている。
【００２７】
図６は、本実施例の二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示しており、前記回路基板９には、マイコンを主体として構成され、全体の制御やデコード処理等を行う制御回路１６が設けられている。この制御回路１６には、前記トリガスイッチ２及び操作スイッチ１０からの信号が入力されるようになっていると共に、制御回路１６は、前記受光センサ３、照明部５、スポット光照射部６を制御するようになっており、以て、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像の取込み動作を実行するようになっている。また、この制御回路１６は、前記ＬＥＤ１１、ブザー１３、液晶表示器１２を制御し、通信インタフェイス１４を介して外部（管理コンピュータ等）とのデータ通信を実行する。
【００２８】
さらに、前記回路基板９には、増幅回路１７、Ａ／Ｄ変換回路１８、メモリ１９、特定比検出回路２０、同期信号発生回路２１、アドレス発生回路２２などが実装され、これらも前記制御回路１６により制御されるようになっている。これにて、受光センサ３による撮像信号が、増幅回路１７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１８にてデジタル信号に変換されて画像データとしてメモリ１９に記憶される。またこのとき、特定比検出回路２０にて画像データ中の特定パターンが検出されるようになっている。前記受光センサ３及び特定比検出回路２０、アドレス発生回路２２には、同期信号発生回路２１から同期信号が与えられるようになっている。
【００２９】
さて、後の作用説明でも述べるように、本実施例では、前記制御回路１６は、主としてそのソフトウエア的構成（プログラムの実行）により、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した状態の画像を受光センサ３により撮影させるスポット光画像取込み動作を実行させるようになっていると共に、その撮影画像からスポット光Ｓの撮影視野Ｆ内における相対的な大きさ（例えばスポット光Ｓが占める円領域の直径方向の画素数）を検出し、その大きさ（直径）に基づいて読取対象Ｒまでの距離を判定するようになっている。従って、制御回路１６が、本発明にいうスポット光画像取込み動作実行手段及び距離判定手段として機能するようになっている。
【００３０】
この場合、本実施例では、トリガスイッチ２がオン操作されると、スポット光照射部６によるスポット光Ｓの照射（点灯）が行われ、その状態（照明部５はオフ（消灯）状態）で、受光センサ３により画像が取込まれ、引続き、スポット光Ｓの照射が停止された状態で照明部５がオン（点灯）されて受光センサ３による二次元コードＱの画像の取込みが行われるようになっている。つまり、２段階の画像取込み動作が実行されるようになっている。
【００３１】
また、１段目の画像取込み動作によりスポット光画像が取込まれると、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出されて、その大きさに基づいて読取口１ｃから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定されるのであるが、このとき、予め、工場出荷時において、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさとその際の前記読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係が、例えば２ポイントについて測定され、その関係が記憶手段としてのメモリ１９に記憶されるようになっている。後述するように、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定するにあたっては、メモリ１９に予め記憶されているその関係が用いられるようになっている。
【００３２】
そして、本実施例では、前記制御回路１６は、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌに応じて、２段目の二次元コードＱの画像取込み動作におけるシャッタ速度（画像センサ３における露光時間）を制御するようになっている。この場合、距離Ｌが遠いほど、露光時間を長くすることは勿論である。さらに本実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離（遠過ぎる或いは近過ぎる）である場合に、前記ブザー１３の鳴動及び液晶表示器１２の表示により、その旨を報知するようになっている。従って、ブザー１３及び液晶表示器１２等から本発明にいう報知手段が構成されるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成の作用について、図３、図４も参照して述べる。まず、図４のフローチャートは、上記した、工場出荷時において、スポット光Ｓの撮影視野Ｆ中の大きさとその際の読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係を、例えば２ポイントについて測定してメモリ１９に記憶させる際の、制御回路１６が実行する処理手順を示している。
【００３４】
即ち、まずステップＳ１では、例えばダミーの読取対象Ｒを本体ケース１の読取口１ｃからの距離が既知の第１の位置（例えば距離Ｌが１００ｍｍ）に配置した状態で、受光センサ３による、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した画像の取込み動作が実行される。次のステップＳ２では、取込んだ撮影画像データからスポット光Ｓの大きさ（例えば直径方向の画素数）が求められる。ステップＳ３では、距離Ｌと検出された大きさとがメモリ１９に記憶される。
【００３５】
ステップＳ４では、例えばダミーの読取対象Ｒを第２の位置（例えば距離Ｌが３００ｍｍ）に配置した状態で、上記ステップＳ１と同様に、受光センサ３による、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した画像の取込み動作が実行される。以下同様に、ステップＳ５では、取込んだ撮影画像データからスポット光Ｓの大きさが求められ、ステップＳ６では、距離Ｌと検出された大きさとがメモリ１９に記憶され、この処理が終了する。
【００３６】
ここで、図１から明らかなように、スポット光Ｓの撮影視野Ｆ中の大きさ（直径方向の画素数）ｘと、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの距離Ｌとは、ほぼ反比例の関係にあり、例えば、Ｌ＝ａ＋ｂ／ｘ（但しａ、ｂは定数）の式で表すことができる。従って、大きさｘと距離Ｌとの関係が２ポイントについて判っていれば、簡単な連立方程式により定数ａ、ｂの値を算出することができ、距離Ｌと大きさｘとの関係を求めることができるのである。これにより、組立て時において、スポット光照射部６と結像レンズ４等との間での位置あるいは角度の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができるようになるのである。
【００３７】
さて、上記のように構成された本実施例の二次元コード読取装置において、ユーザが、読取対象Ｒに記された二次元コードＱを読取らせるにあたっては、本体ケース１を読取対象Ｒから適当な（任意の）距離だけ離し、且つ、読取口１ｃがその読取対象Ｒ（二次元コードＱ）に向いた状態とする。そして、その状態でトリガスイッチ２をオン操作するようにする。図３のフローチャートは、トリガスイッチ２がオン操作されたときに、制御回路１６が実行する二次元コードＱの読取りの処理手順を示している。
【００３８】
即ち、トリガスイッチ２がオン操作されると、まずステップＳ１１にて、受光センサ３による１段目の画像取込み動作（露光）が実行される。このときには、読取対象Ｒにスポット光Ｓのみが照射され、照明光はオフしているので、受光センサ３には、読取対象Ｒにスポット光Ｓが写り込んだ画像が取込まれることになる。ステップＳ１２では、取込まれた画像データから、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出され、上記したように、その大きさから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定される。
【００３９】
次のステップＳ１３では、求められた距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに適切な範囲内にあるかどうかが判断される。読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離（遠過ぎる或いは近過ぎる）である場合には（ステップＳ１３にてＮｏ）、ステップＳ１９にて、ブザー１３の鳴動及び液晶表示機１２の表示によりＮＧの報知がなされる。適切な距離であれば（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、ステップＳ１４にて、その距離Ｌに応じて、２段目の画像取込み時における受光センサ３のシャッタ速度（露光時間）が設定される。
【００４０】
引続き、ステップＳ１５にて、受光センサ３による２段目の画像取込み動作（露光）が実行される。このとき（露光時のみ）には、スポット光Ｓがオフされると共に照明部５により照明光がオンされるので、読取対象Ｒに照明光が照射されその反射光（二次元コードＱの撮影画像）が受光センサ３に取込まれることになる。また、上記ステップＳ１４にて、距離Ｌに応じた適切なシャッタ速度が設定されているので、画像の取込みが良好に行われるようになる。
【００４１】
ステップＳ１６では、その画像データから二次元コードＱのデコード処理が実行される。ステップＳ１７では、デコードが成功したかどうかが判断され、デコードに成功した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１８にて、例えばＬＥＤ１１の点灯などによりＯＫの報知がなされ、処理が終了する。デコードに失敗した場合には（ステップＳ１７にてＮｏ）、ステップＳ１９にて、ＮＧの報知がなされて処理が終了する。
【００４２】
このように本実施例によれば、スポット光照射部６から読取対象Ｒに向けて照射されるスポット光Ｓを、拡がりのほとんどない平行光線から構成することにより、スポット光照射部６（読取口１ｃ）から読取対象Ｒまでの距離Ｌが変動すると、それに伴って、読取対象Ｒに対するスポット光Ｓの受光センサ３の撮影視野Ｆに対する大きさが変動することを利用して、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定するように構成した。
【００４３】
この場合、距離Ｌを判定するための構成として、光源７と集光レンズ８とから構成されるスポット光照射部６を設けるだけで済むので、前述した第１の従来例のような別途に比較的高価な測距センサを設けるような場合と比較して、構成が簡単で安価に済ませることができる。また、前述した第２の従来例のようなレーザ光が反射して戻ってくるまでの微小な時間を測定するものと比べて、距離の測定誤差も小さく、十分な確かさで距離Ｌを判定することができるものである。
【００４４】
そして、本実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌに応じて、二次元コードＱの読取時の適切なシャッタ速度（露光時間）が設定されるので、画像の取込みを良好に行うことができる。しかも、距離Ｌが二次元コードＱの読取りに不適切な場合には、ユーザに対し、その旨を知らせることができ、読取対象Ｒまでの距離を適切なものに変更した上での再度の読込みの実行を促すことができる。
【００４５】
また、特に本実施例では、受光センサ３による画像の取込み動作として、スポット光Ｓの画像の取込みをまず行い、その後に、スポット光Ｓの照射を停止した状態で二次元コードＱの画像取込みを実行するという、いわば２段階の画像取込み動作を行うようにしたので、スポット光Ｓの大きさの検出及び二次元コードＱの読取りの各々を確実に行なうことができるといったメリットも得ることができる。さらには、工場出荷時において、スポット光Ｓの大きさとその際の読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係を、２ポイントについて測定してメモリ１９に記憶させるようにしたので、組立て時において、スポット光照射部６と結像レンズ４等との間での位置あるいは角度の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができ、より正確な距離判定を行うことができる。
【００４６】
図７は、本発明の第２の実施例を示すものである。この実施例が上記第１の実施例と異なるところは、受光センサ３による２段階の画像取込み動作を実行することに代えて、一度の画像取込み動作を実行し、その撮影画像データに基づいて、スポット光Ｓの大きさの検出を行うと共に、二次元コードＱの読取り（デコード）処理を併せて行うように構成した点にある。また、この実施例では、受光センサ３として、カラー読取が可能なＣＣＤエリアセンサを採用するようにしている。
【００４７】
ここで、周知のように、二次元コードＱであるＱＲコードは、リードソロモン符号による誤り訂正（データ復元）機能を有しており、例えば面積の最大３０％が汚れていたり、破損したりしていても、読取りが可能とされている。この実施例では、そのような誤り訂正機能を利用するものである。
【００４８】
図７のフローチャートは、トリガスイッチ２がオン操作されたときに、制御回路１６が実行する二次元コード（ＱＲコード）Ｑの読取りの処理手順を示している。このときも、ユーザは、本体ケース１を読取対象Ｒから適当な（任意の）距離だけ離した状態で、読取口１ｃが読取対象Ｒの二次元コードＱに向くように位置合せを行い、トリガスイッチ２をオン操作する。
【００４９】
トリガスイッチ２がオン操作されると、まず、ステップＳ２１にて、受光センサ３による画像取込み動作（露光）が実行される。このときには、読取対象Ｒにスポット光Ｓが照射されていると共に、照明光がオンするようになっている。従って、受光センサ３には、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像にスポット光Ｓが写り込んだ画像が撮影されることになる。ステップＳ２２では、受光センサ３の撮影画像データから、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出され、その大きさから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定される。尚、この場合、スポット光Ｓは照明光とは異なる色（緑色）に構成されているので、照明光がオンしていてもスポット光Ｓの検出は可能である。
【００５０】
次のステップＳ２３では、求められた距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに適切な範囲内にあるかどうかが判断される。読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離である場合には（ステップＳ２３にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされる。適切な距離であれば（ステップＳ２３にてＹｅｓ）、以下、二次元コードＱのデコード処理が実行されるのであるが、ここでは、まずステップＳ２４にて、誤り訂正機能によるデータ復元が可能かどうかが判断される。
【００５１】
このとき、二次元コードＱの画像の一部に、スポット光Ｓの一部分が重なることがあると、その部分が汚れと同様に正しく読取れなくなる虞がある。このステップＳ２４では、二次元コードＱのデコード処理を一部実行し、誤り訂正機能によるデータ復元が可能なレベルであるかどうかが判断されるのである。誤り訂正機能によるデータ復元が不可能であると判断された場合には（ステップＳ２４にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされる。
【００５２】
誤り訂正機能によるデータ復元が可能であると判断された場合には（ステップＳ２４にてＹｅｓ）、ステップＳ２５にて、二次元コードＱのデコード処理が実行される。ステップＳ２６では、デコードが成功したかどうかが判断され、デコードに成功した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２７にて、ＯＫの報知がなされ、処理が終了する。デコードに失敗した場合には（ステップＳ２６にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされて処理が終了する。
【００５３】
このような第２の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定する機能を備えたものであって、そのための構成を簡単で且つ安価に済ませることができるという優れた効果を奏する。そして、それに加え、一度の画像取込みにより、スポット光Ｓの大きさの検出及び二次元コードＱの読取りの双方を行うことができ、効率的な動作を行うことができるものである。
【００５４】
尚、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張、変更が可能である。
即ち、上記各実施例では、本発明の光学情報読取装置を、情報コードとしての二次元コードＱ、特にＱＲコードの読取りに適用したが、他の種類の二次元コードの読取りに適用したり、バーコードなどの一次元コードの読取りに適用したりすることもできる。この場合、バーコードのような一次元コードに関して、一度の画像取込みにより、スポット光Ｓの大きさ検出及び情報コードの読取りを行う際には、スポット光Ｓの存在しない部分（水平方向の走査線）に沿ってバーコードの読取り（デコード）を行えば良く、同様に実施することができる。
【００５５】
また、上記各実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌを、読取りに適切な距離であるかどうかの判断、あるいは、シャッタ速度（露光時間）の調整に利用するようにしたが、例えば、可変焦点機構（結像光学系のレンズやミラーを自在に移動できる機構）を備えたものでは合焦位置を調整したり、照明光の強度が可変のものでは距離に応じて照明光の強度を調整（距離が遠いほど照明光の強度を高くする）したりすることができる。いずれも、読取対象までの距離に応じた、情報コードの良好な読取りを行うことができるようになる。
【００５６】
さらには、上記第１の実施例では、トリガスイッチ２のオン操作時に２段階の画像取込み動作を行うようにしたが、トリガスイッチを２段階での押圧操作可能に構成し、第１段の押圧操作（いわゆる半押し状態）でスポット光Ｓを照射するようにし、第２段の押圧操作により画像取込みを実行するように構成することも可能である。スポット光Ｓを常時（２段目の画像取込み動作時を除く）照射するように構成しても良い。スポット光Ｓの形状としても、棒状や四角形状など、種々の変形が考えられる。スポット光Ｓは、点滅光であっても良い。
【００５７】
その他、例えば本発明の光学情報読取装置は、ガンタイプのものに限らず、ハンディタイプのものや、ＦＡシステムなどに固定的に組込まれるもの（読取対象側の位置が変動するもの）であっても良く、また、読取対象に対して読取位置や読取範囲を示すためのマーカ光を照射する構成を付加しても良い等、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、読取対象までの距離の変化に伴ってスポット光の大きさが変動する様子を示す図
【図２】スポット光照射部の構成を示す平面図
【図３】二次元コードの読取りの処理手順を示すフローチャート
【図４】工場出荷時においてスポット光の大きさとその際の読取対象までの距離との関係を測定して記憶させる際の処理手順を示すフローチャート
【図５】二次元コード読取装置の構成を概略的に示す縦断側面図
【図６】二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施例を示す図３相当図
【符号の説明】
【００５９】
図面中、１は本体ケース、１ｃは読取口、２はトリガスイッチ、３は受光センサ、４は結像レンズ、５は照明部、６はスポット光照射部（スポット光照射手段）、７は光源、８は集光レンズ、１６は制御回路（スポット光画像取込み動作実行手段、距離判定手段）、１９はメモリ（記憶手段）、Ｒは読取対象、Ｑは二次元コード（情報コード）、Ｓはスポット光を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記されたバーコードや二次元コード等の情報コードを光学的に読取る光学情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーコードや二次元コード等の情報コードを読取るためのハンディタイプの光学情報読取装置においては、近年、使い勝手の良さから、読取対象から離れた位置から読取りができるものが供されてきている。このものは、例えば、手持ち可能に構成された本体ケース内に、ＣＣＤエリアセンサなどの受光センサ、結像レンズを有する結像光学部、ＬＥＤなどの照明装置等を備えて構成される。そして、ユーザが、本体ケースの先端部の読取口を読取対象に向けた状態で、トリガスイッチを操作すると、照明装置により読取対象（バーコード）に対して照明光が照射され、その反射光が読取口から入射され、結像レンズを介して受光センサにより撮像されるようになっている。
【０００３】
ところで、この種の光学情報読取装置にあっては、照明光の強度や撮像素子の露光時間等の関係から、読取りに適切となる読取距離（装置から読取対象までの距離）にある程度の範囲がある。読取対象までの距離が例えばその範囲から遠い側に外れていると、光量不足となってしまうため、２度，３度と読取動作を繰返さなければならなくなるといった事態を招く。そこで、従来では、装置から読取対象までの距離を非接触で測定する手段を備えたものが考えられている。
【０００４】
第１の従来例として、三角測量の原理を用いて装置から読取対象までの距離を測定する測距センサを設け、この測距センサの検出信号に基づいて、照明光（レーザービーム）の径が適正となるように制御を行うものが考えられている（例えば特許文献１参照）。また、第２の従来例として、読取対象に向けてレーザ光を出射し、その反射光が戻ってくるまでの時間を測定することに基づいて、読取対象までの距離が適切な読取範囲内にあるかどうかを判断するようにしたものが考えられている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１８１９９５号公報
【特許文献２】特開平６−１６２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記第１の従来例においては、比較的高価な測距センサを用いるためにコストアップを招いてしまうと共に、測距センサを搭載するためのスペースが必要となって大型化を招く不具合があった。また、上記第２の従来例においては、レーザ光の速度が非常に速いため、実際にその微小な時間を測定しようとしても、誤差が大きくなり、実用に耐え得るものではなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、読取対象までの距離を判定する機能を備えたものであって、そのための構成を簡単で安価に済ませることができる光学情報読取装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の光学情報読取装置は、結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記された情報コードを光学的に読取るものにあって、前記読取機構の撮影視野内において前記読取対象に対し平行光線からなる距離判定用のスポット光を照射するスポット光照射手段と、前記読取対象にスポット光を照射した状態の画像を前記読取機構により撮影させるスポット光画像取込み動作実行手段と、このスポット光画像取込み動作実行手段による撮影画像から前記スポット光の大きさを検出することに基づいて前記読取対象までの距離を判定する距離判定手段とを設けたところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００８】
これによれば、スポット光照射手段から照射されるスポット光が、拡がりのほとんどない（或いは少ない）平行光線からなることにより、スポット光照射手段から読取対象までの距離が変動しても、読取対象に照射されるスポット光の絶対的な大きさの変動はごく少ないものとなる。これに対し、読取機構は一定の画角を有しており、その視野が、読取対象までの距離が遠ざかるにつれて次第に大きくなるので、撮影画像中のスポット光の相対的な大きさ（視野内に占める割合）が小さくなることになる。
【０００９】
従って、スポット光画像取込み動作実行手段によって、読取対象にスポット光を照射した状態の画像を読取機構により撮影させるようにすれば、距離判定手段により、撮影画像中のスポット光の大きさに基づいて読取対象までの距離を判定することが可能となる。この場合、測距センサを設けるような場合と比較して、高価なセンサを用いずに済むので、構成が簡単で安価に済ませることができる。また、レーザ光が反射して戻ってくるまでの微小な時間を測定するものと比べて誤差も小さく、十分な確かさで距離を判定することができる。
【００１０】
このとき、上記スポット光照射手段を、光源と集光レンズとを含んで構成すると共に、その集光レンズの焦点位置に前記光源を配置した構成とすることができる（請求項２の発明）。これによれば、いわゆるテレセントリック光学系を構成し、平行光線を得るに効果的となる。
【００１１】
また、この種の光学情報読取装置は、一般に、情報コードの読取時に読取対象に照明光を照射する照明手段を備えるものとなっているが、上記スポット光照射手段により照射されるスポット光の色を、照明光の色と異なるものとすることができる（請求項３の発明）。これによれば、距離判定用のスポット光を、その色によって照明光などの他の光と明確に区別することが可能となる、
上記スポット光照射手段を、結像レンズの画角に沿って読取機構の撮影視野内の隅部にスポット光を照射するように構成することもできる（請求項４の発明）。これによれば、情報コードを読取るに際しての邪魔になりにくい位置にスポット光を照射することができる。
【００１２】
本発明においては、工場出荷時に、撮影画像におけるスポット光の大きさとその際の前記読取対象までの距離との関係を少なくとも１ポイント記憶させる記憶手段を設け、距離判定手段を、その記憶手段に記憶された関係を用いて距離を判定するように構成することができる（請求項５の発明）。これによれば、組立て時において、スポット光照射手段と読取機構との間での組付け位置の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができ、より正確に距離を判定することができるようになる。
【００１３】
そして、上記距離判定手段により判定された距離が、情報コードの読取りに不適切な距離である場合に、その旨を報知する報知手段を設けることができる（請求項６の発明）。これによれば、報知手段により、ユーザに対し、読取対象までの距離が情報コードの読取りに不適切である旨を知らせることができ、読取対象までの距離を適切なものに変更した上での再度の読込みの実行を促すことができる。
【００１４】
尚、上記距離判定手段により判定された距離の利用法としては、他にも、距離に応じてシャッタ速度を調整（距離が遠いほど撮像素子における露光時間を長くする）したり、可変焦点機構（結像光学系のレンズやミラーを自在に移動できる機構）を備えたものでは合焦位置を調整したり、照明光の強度が可変のものでは距離に応じて照明光の強度を調整（距離が遠いほど照明光の強度を高くする）したりすることができる。いずれも、読取対象までの距離に応じた、情報コードの良好な読取りを行うことができるようになる。
【００１５】
また、読取機構による画像の取込み動作としては、スポット光画像取込み動作実行手段によるスポット光画像の取込みをまず行い、その後に、スポット光の照射を停止した状態で情報コードの画像取込みを実行するという、いわば２段階で行うことができる（請求項７の発明）。これによれば、スポット光の大きさの検出及び情報コードの読取りの各々を確実に行なうことができる。
【００１６】
あるいは、スポット光画像取込み動作実行手段により取込んだ画像から、情報コードの読取りを併せて行うように構成することができる（請求項８の発明）。これによれば、一度の画像取込みにより、スポット光の大きさの検出及び情報コードの読取りの双方を行うことができ、効率的となる。尚、この際、バーコードのような一次元コードを読取る場合には、スポット光の存在しない部分（水平方向の走査線）で読取りを行えば良い。また、二次元コードを読取る場合、スポット光が二次元コードの一部に掛かっても、誤り訂正（データ復元）機能等を用いることにより、誤り訂正可能なレベルであれば読取りが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を手持ち式（ガンタイプ）の二次元コード読取装置に適用した第１の実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。
まず、図５及び図６を参照して、本実施例に係る光学情報読取装置たる二次元コード読取装置の全体構成について述べる。図５に示すように、二次元コード読取装置の本体ケース１は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状をなす主部１ａの下面側後部寄りに、ユーザが片手で把持して操作することが可能なグリップ部１ｂを一体的に有して構成されている。前記本体ケース１（主部１ａ）の先端面部には、矩形状をなし透光性を有する読取口１ｃが設けられている。また、前記グリップ部１ｂの上端部には、読取指示用のトリガスイッチ２が設けられている。
【００１８】
前記本体ケース１（主部１ａ）内の先端側部分には、商品に付されたラベルやカタログ等の読取対象Ｒ（図１、図６参照）に記録された情報コードたる例えばＱＲコード等の二次元コードＱ（図１参照）を読取るための読取機構が設けられる。図６にも示すように、この読取機構は、受光センサ３、結像光学系を構成する結像レンズ４、照明手段としての照明部５（図６にのみ図示）等から構成されている。そして、本体ケース１内の先端側部分には、後述する距離判定用のスポット光Ｓを照射するスポット光照射手段としてのスポット光照射部６が設けられる。
【００１９】
前記受光センサ３は、例えばＣＣＤエリアセンサからなり、本体ケース１（主部１ａ）内の中央部に前記読取口１ｃを向いて配設されている。また、前記結像レンズ４は、前記受光センサ３の前方に配設されている。詳しい図示及び説明は省略するが、この結像レンズ４は、鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成されている。このとき、結像レンズ４の光軸Ｏ（図１参照）は、前記読取口１ｃ面の中心を直交するように延びており、前記受光センサ３は光軸Ｏの延長線上にその中心を一致させるように配設されている。尚、この読取機構（結像レンズ４）は一定の画角θ（図１参照）を有している。
【００２０】
前記照明部５は、詳しく図示はしないが、照明光源となる複数個のＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光及び拡散する照明用レンズとを、前記結像レンズ４の周囲部（上部を除く）に、前記読取口１ｃに向けて複数組配設して構成されている。これにて、照明部５によって読取口１ｃを通して読取対象Ｒに記された二次元コードＱに照明光が照射され、二次元コードＱからの反射光が読取口１ｃを通して入射され、前記結像レンズ４を介して受光センサ３上に結像され、以て、二次元コードＱの画像が取込まれる（撮影される）ようになっているのである。尚、前記照明光は、例えば白色光とされている。
【００２１】
そして、前記スポット光照射部６は、次のように構成されている。即ち、図１及び図２にも示すように、スポット光照射部６は、例えばＬＥＤやレーザダイオードからなる光源７と、その前部に配置される集光レンズ８とを備えている。このとき、図２に示すように、集光レンズ８は、光源７側の入射面が平面状に構成されていると共に、出射面が球面状に構成されている。また、集光レンズ８の焦点位置に光源７が配置されている。これにて、いわゆるテレセントリック光学系が構成され、スポット光照射部６は、断面が円形状の、拡がりのほとんど無い（或いは少ない）平行光線からなるスポット光Ｓを出射するようになっている。
【００２２】
このスポット光照射部６は、前記結像レンズ４の近傍に読取口１ｃを向いて配設され、図１に示すように、結像レンズ４の画角に沿ってスポット光Ｓを出射するようになっている。これにて、スポット光Ｓは、読取対象Ｒに対し、受光センサ３の撮影視野Ｆの常に左上部の隅部に位置して照射されるようになっている。尚、本実施例では、スポット光照射部６は、上記照明光とは異なる色である、例えば緑色のスポット光Ｓを出射するようになっている。
【００２３】
このとき、図１に示すように、スポット光照射部６により照射されるスポット光Ｓは、平行光線であるため、スポット光照射部６（本体ケース１）から読取対象Ｒまでの距離が変動しても、読取対象Ｒに照射されるスポット光Ｓの絶対的な大きさの変動はごく少ないものとなる。これに対し、読取機構（結像レンズ４）は一定の画角θを有しており、受光センサ３の撮影視野Ｆが、読取対象Ｒまでの距離が遠ざかるにつれて次第に大きくなるので、撮影画像（撮影視野Ｆ）中のスポット光Ｓの相対的な大きさ（視野Ｆ内に占める割合）が小さくなることになる。
【００２４】
具体的には、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間の距離が比較的近い距離Ｌ１（例えば１００ｍｍ）の場合には、撮影視野Ｆの左上部に照射されるスポット光Ｓは、撮影視野Ｆ内において相対的に径の大きいものとなり、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間が中間的な距離Ｌ２（例えば２００ｍｍ）の場合には、スポット光Ｓは中間的な大きさ（径）となり、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの間が比較的遠い距離Ｌ３（例えば３００ｍｍ）の場合には、スポット光Ｓは比較的小さな大きさ（径）となる。
【００２５】
尚、図１の下部においては、上記読取対象Ｒまでの距離の異なる３種類の撮影画像を模式的に示しているが、これらの図では、便宜上、撮影視野Ｆの中央部分に二次元コードＱが撮影されている様子を示している。そして、本実施例では、このスポット光照射部６は、前記トリガキー２がオン操作されたときに、スポット光Ｓを照射（点灯）し、引続き行われる受光センサ３による二次元コードＱの画像取込み（撮影）時には消灯されるようになっている。電源オン時に、二次元コードＱの画像取込み（撮影）時を除いて常時（或いは間欠的に）スポット光Ｓを照射する構成としても良い。
【００２６】
また、図５に示すように、本体ケース１（主部１ａ）内の後部側には、図６に示す各回路等が実装されている回路基板９が設けられている。さらに、図６のみに図示するように、本体ケース１の外面部（主部１ａの上面部）には、ユーザが各種入力指示を行うための操作スイッチ１０、報知用のＬＥＤ１１、液晶表示器１２などが設けられている。本体ケース１内には報知用のブザー１３や外部との通信を行うための通信インタフェイス１４、駆動電源となる二次電池１５なども設けられている。
【００２７】
図６は、本実施例の二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示しており、前記回路基板９には、マイコンを主体として構成され、全体の制御やデコード処理等を行う制御回路１６が設けられている。この制御回路１６には、前記トリガスイッチ２及び操作スイッチ１０からの信号が入力されるようになっていると共に、制御回路１６は、前記受光センサ３、照明部５、スポット光照射部６を制御するようになっており、以て、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像の取込み動作を実行するようになっている。また、この制御回路１６は、前記ＬＥＤ１１、ブザー１３、液晶表示器１２を制御し、通信インタフェイス１４を介して外部（管理コンピュータ等）とのデータ通信を実行する。
【００２８】
さらに、前記回路基板９には、増幅回路１７、Ａ／Ｄ変換回路１８、メモリ１９、特定比検出回路２０、同期信号発生回路２１、アドレス発生回路２２などが実装され、これらも前記制御回路１６により制御されるようになっている。これにて、受光センサ３による撮像信号が、増幅回路１７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１８にてデジタル信号に変換されて画像データとしてメモリ１９に記憶される。またこのとき、特定比検出回路２０にて画像データ中の特定パターンが検出されるようになっている。前記受光センサ３及び特定比検出回路２０、アドレス発生回路２２には、同期信号発生回路２１から同期信号が与えられるようになっている。
【００２９】
さて、後の作用説明でも述べるように、本実施例では、前記制御回路１６は、主としてそのソフトウエア的構成（プログラムの実行）により、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した状態の画像を受光センサ３により撮影させるスポット光画像取込み動作を実行させるようになっていると共に、その撮影画像からスポット光Ｓの撮影視野Ｆ内における相対的な大きさ（例えばスポット光Ｓが占める円領域の直径方向の画素数）を検出し、その大きさ（直径）に基づいて読取対象Ｒまでの距離を判定するようになっている。従って、制御回路１６が、本発明にいうスポット光画像取込み動作実行手段及び距離判定手段として機能するようになっている。
【００３０】
この場合、本実施例では、トリガスイッチ２がオン操作されると、スポット光照射部６によるスポット光Ｓの照射（点灯）が行われ、その状態（照明部５はオフ（消灯）状態）で、受光センサ３により画像が取込まれ、引続き、スポット光Ｓの照射が停止された状態で照明部５がオン（点灯）されて受光センサ３による二次元コードＱの画像の取込みが行われるようになっている。つまり、２段階の画像取込み動作が実行されるようになっている。
【００３１】
また、１段目の画像取込み動作によりスポット光画像が取込まれると、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出されて、その大きさに基づいて読取口１ｃから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定されるのであるが、このとき、予め、工場出荷時において、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさとその際の前記読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係が、例えば２ポイントについて測定され、その関係が記憶手段としてのメモリ１９に記憶されるようになっている。後述するように、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定するにあたっては、メモリ１９に予め記憶されているその関係が用いられるようになっている。
【００３２】
そして、本実施例では、前記制御回路１６は、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌに応じて、２段目の二次元コードＱの画像取込み動作におけるシャッタ速度（画像センサ３における露光時間）を制御するようになっている。この場合、距離Ｌが遠いほど、露光時間を長くすることは勿論である。さらに本実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離（遠過ぎる或いは近過ぎる）である場合に、前記ブザー１３の鳴動及び液晶表示器１２の表示により、その旨を報知するようになっている。従って、ブザー１３及び液晶表示器１２等から本発明にいう報知手段が構成されるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成の作用について、図３、図４も参照して述べる。まず、図４のフローチャートは、上記した、工場出荷時において、スポット光Ｓの撮影視野Ｆ中の大きさとその際の読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係を、例えば２ポイントについて測定してメモリ１９に記憶させる際の、制御回路１６が実行する処理手順を示している。
【００３４】
即ち、まずステップＳ１では、例えばダミーの読取対象Ｒを本体ケース１の読取口１ｃからの距離が既知の第１の位置（例えば距離Ｌが１００ｍｍ）に配置した状態で、受光センサ３による、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した画像の取込み動作が実行される。次のステップＳ２では、取込んだ撮影画像データからスポット光Ｓの大きさ（例えば直径方向の画素数）が求められる。ステップＳ３では、距離Ｌと検出された大きさとがメモリ１９に記憶される。
【００３５】
ステップＳ４では、例えばダミーの読取対象Ｒを第２の位置（例えば距離Ｌが３００ｍｍ）に配置した状態で、上記ステップＳ１と同様に、受光センサ３による、読取対象Ｒにスポット光Ｓを照射した画像の取込み動作が実行される。以下同様に、ステップＳ５では、取込んだ撮影画像データからスポット光Ｓの大きさが求められ、ステップＳ６では、距離Ｌと検出された大きさとがメモリ１９に記憶され、この処理が終了する。
【００３６】
ここで、図１から明らかなように、スポット光Ｓの撮影視野Ｆ中の大きさ（直径方向の画素数）ｘと、読取口１ｃから読取対象Ｒまでの距離Ｌとは、ほぼ反比例の関係にあり、例えば、Ｌ＝ａ＋ｂ／ｘ（但しａ、ｂは定数）の式で表すことができる。従って、大きさｘと距離Ｌとの関係が２ポイントについて判っていれば、簡単な連立方程式により定数ａ、ｂの値を算出することができ、距離Ｌと大きさｘとの関係を求めることができるのである。これにより、組立て時において、スポット光照射部６と結像レンズ４等との間での位置あるいは角度の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができるようになるのである。
【００３７】
さて、上記のように構成された本実施例の二次元コード読取装置において、ユーザが、読取対象Ｒに記された二次元コードＱを読取らせるにあたっては、本体ケース１を読取対象Ｒから適当な（任意の）距離だけ離し、且つ、読取口１ｃがその読取対象Ｒ（二次元コードＱ）に向いた状態とする。そして、その状態でトリガスイッチ２をオン操作するようにする。図３のフローチャートは、トリガスイッチ２がオン操作されたときに、制御回路１６が実行する二次元コードＱの読取りの処理手順を示している。
【００３８】
即ち、トリガスイッチ２がオン操作されると、まずステップＳ１１にて、受光センサ３による１段目の画像取込み動作（露光）が実行される。このときには、読取対象Ｒにスポット光Ｓのみが照射され、照明光はオフしているので、受光センサ３には、読取対象Ｒにスポット光Ｓが写り込んだ画像が取込まれることになる。ステップＳ１２では、取込まれた画像データから、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出され、上記したように、その大きさから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定される。
【００３９】
次のステップＳ１３では、求められた距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに適切な範囲内にあるかどうかが判断される。読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離（遠過ぎる或いは近過ぎる）である場合には（ステップＳ１３にてＮｏ）、ステップＳ１９にて、ブザー１３の鳴動及び液晶表示機１２の表示によりＮＧの報知がなされる。適切な距離であれば（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、ステップＳ１４にて、その距離Ｌに応じて、２段目の画像取込み時における受光センサ３のシャッタ速度（露光時間）が設定される。
【００４０】
引続き、ステップＳ１５にて、受光センサ３による２段目の画像取込み動作（露光）が実行される。このとき（露光時のみ）には、スポット光Ｓがオフされると共に照明部５により照明光がオンされるので、読取対象Ｒに照明光が照射されその反射光（二次元コードＱの撮影画像）が受光センサ３に取込まれることになる。また、上記ステップＳ１４にて、距離Ｌに応じた適切なシャッタ速度が設定されているので、画像の取込みが良好に行われるようになる。
【００４１】
ステップＳ１６では、その画像データから二次元コードＱのデコード処理が実行される。ステップＳ１７では、デコードが成功したかどうかが判断され、デコードに成功した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１８にて、例えばＬＥＤ１１の点灯などによりＯＫの報知がなされ、処理が終了する。デコードに失敗した場合には（ステップＳ１７にてＮｏ）、ステップＳ１９にて、ＮＧの報知がなされて処理が終了する。
【００４２】
このように本実施例によれば、スポット光照射部６から読取対象Ｒに向けて照射されるスポット光Ｓを、拡がりのほとんどない平行光線から構成することにより、スポット光照射部６（読取口１ｃ）から読取対象Ｒまでの距離Ｌが変動すると、それに伴って、読取対象Ｒに対するスポット光Ｓの受光センサ３の撮影視野Ｆに対する大きさが変動することを利用して、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定するように構成した。
【００４３】
この場合、距離Ｌを判定するための構成として、光源７と集光レンズ８とから構成されるスポット光照射部６を設けるだけで済むので、前述した第１の従来例のような別途に比較的高価な測距センサを設けるような場合と比較して、構成が簡単で安価に済ませることができる。また、前述した第２の従来例のようなレーザ光が反射して戻ってくるまでの微小な時間を測定するものと比べて、距離の測定誤差も小さく、十分な確かさで距離Ｌを判定することができるものである。
【００４４】
そして、本実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌに応じて、二次元コードＱの読取時の適切なシャッタ速度（露光時間）が設定されるので、画像の取込みを良好に行うことができる。しかも、距離Ｌが二次元コードＱの読取りに不適切な場合には、ユーザに対し、その旨を知らせることができ、読取対象Ｒまでの距離を適切なものに変更した上での再度の読込みの実行を促すことができる。
【００４５】
また、特に本実施例では、受光センサ３による画像の取込み動作として、スポット光Ｓの画像の取込みをまず行い、その後に、スポット光Ｓの照射を停止した状態で二次元コードＱの画像取込みを実行するという、いわば２段階の画像取込み動作を行うようにしたので、スポット光Ｓの大きさの検出及び二次元コードＱの読取りの各々を確実に行なうことができるといったメリットも得ることができる。さらには、工場出荷時において、スポット光Ｓの大きさとその際の読取対象Ｒまでの距離Ｌとの関係を、２ポイントについて測定してメモリ１９に記憶させるようにしたので、組立て時において、スポット光照射部６と結像レンズ４等との間での位置あるいは角度の多少のずれが生じていても、そのような組付け誤差に対応することができ、より正確な距離判定を行うことができる。
【００４６】
図７は、本発明の第２の実施例を示すものである。この実施例が上記第１の実施例と異なるところは、受光センサ３による２段階の画像取込み動作を実行することに代えて、一度の画像取込み動作を実行し、その撮影画像データに基づいて、スポット光Ｓの大きさの検出を行うと共に、二次元コードＱの読取り（デコード）処理を併せて行うように構成した点にある。また、この実施例では、受光センサ３として、カラー読取が可能なＣＣＤエリアセンサを採用するようにしている。
【００４７】
ここで、周知のように、二次元コードＱであるＱＲコードは、リードソロモン符号による誤り訂正（データ復元）機能を有しており、例えば面積の最大３０％が汚れていたり、破損したりしていても、読取りが可能とされている。この実施例では、そのような誤り訂正機能を利用するものである。
【００４８】
図７のフローチャートは、トリガスイッチ２がオン操作されたときに、制御回路１６が実行する二次元コード（ＱＲコード）Ｑの読取りの処理手順を示している。このときも、ユーザは、本体ケース１を読取対象Ｒから適当な（任意の）距離だけ離した状態で、読取口１ｃが読取対象Ｒの二次元コードＱに向くように位置合せを行い、トリガスイッチ２をオン操作する。
【００４９】
トリガスイッチ２がオン操作されると、まず、ステップＳ２１にて、受光センサ３による画像取込み動作（露光）が実行される。このときには、読取対象Ｒにスポット光Ｓが照射されていると共に、照明光がオンするようになっている。従って、受光センサ３には、読取対象Ｒに記された二次元コードＱの画像にスポット光Ｓが写り込んだ画像が撮影されることになる。ステップＳ２２では、受光センサ３の撮影画像データから、撮影視野Ｆ中のスポット光Ｓの大きさが検出され、その大きさから読取対象Ｒまでの距離Ｌが判定される。尚、この場合、スポット光Ｓは照明光とは異なる色（緑色）に構成されているので、照明光がオンしていてもスポット光Ｓの検出は可能である。
【００５０】
次のステップＳ２３では、求められた距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに適切な範囲内にあるかどうかが判断される。読取対象Ｒまでの距離Ｌが、二次元コードＱの読取りに不適切な距離である場合には（ステップＳ２３にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされる。適切な距離であれば（ステップＳ２３にてＹｅｓ）、以下、二次元コードＱのデコード処理が実行されるのであるが、ここでは、まずステップＳ２４にて、誤り訂正機能によるデータ復元が可能かどうかが判断される。
【００５１】
このとき、二次元コードＱの画像の一部に、スポット光Ｓの一部分が重なることがあると、その部分が汚れと同様に正しく読取れなくなる虞がある。このステップＳ２４では、二次元コードＱのデコード処理を一部実行し、誤り訂正機能によるデータ復元が可能なレベルであるかどうかが判断されるのである。誤り訂正機能によるデータ復元が不可能であると判断された場合には（ステップＳ２４にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされる。
【００５２】
誤り訂正機能によるデータ復元が可能であると判断された場合には（ステップＳ２４にてＹｅｓ）、ステップＳ２５にて、二次元コードＱのデコード処理が実行される。ステップＳ２６では、デコードが成功したかどうかが判断され、デコードに成功した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２７にて、ＯＫの報知がなされ、処理が終了する。デコードに失敗した場合には（ステップＳ２６にてＮｏ）、ステップＳ２８にて、ＮＧの報知がなされて処理が終了する。
【００５３】
このような第２の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、読取対象Ｒまでの距離Ｌを判定する機能を備えたものであって、そのための構成を簡単で且つ安価に済ませることができるという優れた効果を奏する。そして、それに加え、一度の画像取込みにより、スポット光Ｓの大きさの検出及び二次元コードＱの読取りの双方を行うことができ、効率的な動作を行うことができるものである。
【００５４】
尚、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張、変更が可能である。
即ち、上記各実施例では、本発明の光学情報読取装置を、情報コードとしての二次元コードＱ、特にＱＲコードの読取りに適用したが、他の種類の二次元コードの読取りに適用したり、バーコードなどの一次元コードの読取りに適用したりすることもできる。この場合、バーコードのような一次元コードに関して、一度の画像取込みにより、スポット光Ｓの大きさ検出及び情報コードの読取りを行う際には、スポット光Ｓの存在しない部分（水平方向の走査線）に沿ってバーコードの読取り（デコード）を行えば良く、同様に実施することができる。
【００５５】
また、上記各実施例では、判定された読取対象Ｒまでの距離Ｌを、読取りに適切な距離であるかどうかの判断、あるいは、シャッタ速度（露光時間）の調整に利用するようにしたが、例えば、可変焦点機構（結像光学系のレンズやミラーを自在に移動できる機構）を備えたものでは合焦位置を調整したり、照明光の強度が可変のものでは距離に応じて照明光の強度を調整（距離が遠いほど照明光の強度を高くする）したりすることができる。いずれも、読取対象までの距離に応じた、情報コードの良好な読取りを行うことができるようになる。
【００５６】
さらには、上記第１の実施例では、トリガスイッチ２のオン操作時に２段階の画像取込み動作を行うようにしたが、トリガスイッチを２段階での押圧操作可能に構成し、第１段の押圧操作（いわゆる半押し状態）でスポット光Ｓを照射するようにし、第２段の押圧操作により画像取込みを実行するように構成することも可能である。スポット光Ｓを常時（２段目の画像取込み動作時を除く）照射するように構成しても良い。スポット光Ｓの形状としても、棒状や四角形状など、種々の変形が考えられる。スポット光Ｓは、点滅光であっても良い。
【００５７】
その他、例えば本発明の光学情報読取装置は、ガンタイプのものに限らず、ハンディタイプのものや、ＦＡシステムなどに固定的に組込まれるもの（読取対象側の位置が変動するもの）であっても良く、また、読取対象に対して読取位置や読取範囲を示すためのマーカ光を照射する構成を付加しても良い等、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、読取対象までの距離の変化に伴ってスポット光の大きさが変動する様子を示す図
【図２】スポット光照射部の構成を示す平面図
【図３】二次元コードの読取りの処理手順を示すフローチャート
【図４】工場出荷時においてスポット光の大きさとその際の読取対象までの距離との関係を測定して記憶させる際の処理手順を示すフローチャート
【図５】二次元コード読取装置の構成を概略的に示す縦断側面図
【図６】二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施例を示す図３相当図
【符号の説明】
【００５９】
図面中、１は本体ケース、１ｃは読取口、２はトリガスイッチ、３は受光センサ、４は結像レンズ、５は照明部、６はスポット光照射部（スポット光照射手段）、７は光源、８は集光レンズ、１６は制御回路（スポット光画像取込み動作実行手段、距離判定手段）、１９はメモリ（記憶手段）、Ｒは読取対象、Ｑは二次元コード（情報コード）、Ｓはスポット光を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記された情報コードを光学的に読取る光学情報読取装置において、
前記読取機構の撮影視野内において前記読取対象に対し平行光線からなる距離判定用のスポット光を照射するスポット光照射手段と、
前記読取対象にスポット光を照射した状態の画像を前記読取機構により撮影させるスポット光画像取込み動作実行手段と、
このスポット光画像取込み動作実行手段による撮影画像から前記スポット光の大きさを検出することに基づいて前記読取対象までの距離を判定する距離判定手段とを具備することを特徴とする光学情報読取装置。
【請求項２】
前記スポット光照射手段は、光源及び集光レンズを具備して構成されると共に、前記集光レンズの焦点位置に前記光源が配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
【請求項３】
情報コードの読取時に前記読取対象に照明光を照射する照明手段を備え、前記スポット光の色が、前記照明光の色と異なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記スポット光照射手段は、前記結像レンズの画角に沿って読取機構の撮影視野内の隅部にスポット光を照射するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項５】
工場出荷時において、撮影画像における前記スポット光の大きさとその際の前記読取対象までの距離との関係を少なくとも１ポイント記憶させる記憶手段を備え、
前記距離判定手段は、前記記憶手段に記憶された関係を用いて距離を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記距離判定手段により判定された距離が、前記情報コードの読取りに不適切な距離である場合に、その旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項７】
前記スポット光画像取込み動作実行手段によるスポット光画像の取込みの後に、前記スポット光の照射を停止した状態で前記情報コードの画像取込みが実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項８】
前記スポット光画像取込み動作実行手段により取込んだスポット光画像から、情報コードの読取りが併せて行われることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項１】
結像レンズ及び受光センサを備えた読取機構により、読取対象に記された情報コードを光学的に読取る光学情報読取装置において、
前記読取機構の撮影視野内において前記読取対象に対し平行光線からなる距離判定用のスポット光を照射するスポット光照射手段と、
前記読取対象にスポット光を照射した状態の画像を前記読取機構により撮影させるスポット光画像取込み動作実行手段と、
このスポット光画像取込み動作実行手段による撮影画像から前記スポット光の大きさを検出することに基づいて前記読取対象までの距離を判定する距離判定手段とを具備することを特徴とする光学情報読取装置。
【請求項２】
前記スポット光照射手段は、光源及び集光レンズを具備して構成されると共に、前記集光レンズの焦点位置に前記光源が配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
【請求項３】
情報コードの読取時に前記読取対象に照明光を照射する照明手段を備え、前記スポット光の色が、前記照明光の色と異なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記スポット光照射手段は、前記結像レンズの画角に沿って読取機構の撮影視野内の隅部にスポット光を照射するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項５】
工場出荷時において、撮影画像における前記スポット光の大きさとその際の前記読取対象までの距離との関係を少なくとも１ポイント記憶させる記憶手段を備え、
前記距離判定手段は、前記記憶手段に記憶された関係を用いて距離を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記距離判定手段により判定された距離が、前記情報コードの読取りに不適切な距離である場合に、その旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項７】
前記スポット光画像取込み動作実行手段によるスポット光画像の取込みの後に、前記スポット光の照射を停止した状態で前記情報コードの画像取込みが実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項８】
前記スポット光画像取込み動作実行手段により取込んだスポット光画像から、情報コードの読取りが併せて行われることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２４４１３９（Ｐ２００６−２４４１３９Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５８９６３（Ｐ２００５−５８９６３）
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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