光学情報読取装置
【課題】 遠距離から近距離まで一次元コードの読み取りができる光学情報読取装置を提供する。
【解決手段】 結像レンズ２７と受光センサ２３との間に、長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【解決手段】 結像レンズ２７と受光センサ２３との間に、長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品等に印刷又は貼り付けられているバーコード等の一次元コードの読み取りを行う光学情報読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紙などの基材にバーコードなどの一次元コードを印刷したものを物品や書類に取り付け、これを光学的に読み取り、物品の識別などを行う光学情報読取装置が知られている。係る一次元コードの光学情報読取装置は、レーザ光を線状にスキャンさせ、受光素子としてフォトダイオード等のラインセンサを用いる方式と、ＬＥＤを光源として、ＣＣＤセンサ（又はＣＭＯＳセンサ）等のエリアセンサを用いる方式とがある。一般的に、エリアセンサを用いる方式のほうが、可動部が無いことから、信頼性、耐久性に優れるとされている。特許文献１には、エリアセンサの角度を調整することで、読取深度の拡大を図ったバーコード読取装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１０３３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バーコードには、０．１２mm程度の高密度のものから、段ボール箱等に用いられる汚れても読み取り可能な物流用ＩＴＦコードのように、低密度で幅が広いものまで種々存在する。このため、一般に、ＣＣＤセンサ（又はＣＭＯＳセンサ）等のエリアセンサを用いる読取装置では、ベストフォカス面を装置の先端から離れた位置に設定し、且つ、読取深度を広げるために結像レンズの絞り径を小さくすることで対応している。しかしその弊害として、エリアセンサへの入射光量が減少し、Ｓ／Ｎ比が低下して読み取り性能が悪化するという課題があった。
【０００４】
これを回避する手段として、結像レンズを移動させるオートフォーカス機構を採用することも考え得るが、構造が複雑になり、可動部を設けることによって信頼性の低下が避けられない。
【０００５】
特許文献１に示されているように、エリアセンサを傾けて配置し、エリアセンサ上の受光部によってベストフォーカス位置が変わるようにすることで、広い読取深度を得ることが可能である。しかしながら、特許文献１の構成では、読取光軸に対してエリアセンサが傾くために、エリアセンサの単位面積（受光素子）当たりの受光量が低下し、Ｓ／Ｎ比が低下して読み取り性能が悪化し、読み取りが困難になる場合がある。また、ベストフォーカス位置と共に読み取り視野が移動、即ち、距離によってバーコードに対して読取口を当てる角度が変わるので、バーコードの何処に読取口を当てれば良いかが分かり難いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、遠距離から近距離まで一次元コードの読み取りができる光学情報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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、入射光を１の結像レンズ２７を通して１のエリアセンサ２３の受光面２３ｃ上に像を結ばせ、撮像された対象物の画像により一次元コードを読み取る光学情報読取装置１０であって：
前記結像レンズ２７とエリアセンサ２３との間に、少なくとも長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを設け、
前記遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと前記近距離用ミラー２５ｂの光軸２５Ｘとで角度が異なるように配置し、
前記遠距離用ミラー２５ａによる前記エリアセンサ２３での結像位置と、前記近距離用ミラー２５ｂによる前記エリアセンサ２３での結像位置とを異ならせ、
前記遠距離用ミラー２５ａと前記近距離用ミラー２５ｂとで反射され前記エリアセンサ２３に対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めし、
前記遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、前記近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の光学情報読取装置では、結像レンズとエリアセンサとの間に、長い光路を有する遠距離用ミラーと、短い光路を有する近距離用ミラーとを、遠距離用ミラーの光軸と近距離用ミラーの光軸とで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。ここで、遠距離用ミラーによるエリアセンサでの結像位置と、近距離用ミラーによるエリアセンサでの結像位置とを異ならせてあるので、遠距離用ミラーによる結像と近距離用ミラーによる結像とが重ならず、１のエリアセンサで複数のミラーを用いて撮像することが可能になる。また、遠距離用ミラーと近距離用ミラーとで反射され、エリアセンサに対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラーと該近距離用ミラーとをそれぞれ位置決めしてあるので、読取光軸に対してエリアセンサが傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、エリアセンサで鮮明な画像を撮像することができる。近距離用ミラーの光路の角度と、遠距離用ミラーの光軸の角度とが一定であるので、一次元コードに対しての光学情報読取装置の位置合わせが容易である。
【０００９】
請求項２の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーの光軸が上側に、近距離用ミラーの光軸が下側になるように配置されているので、遠距離の一次元コードを読み取る際には、光学情報読取装置を水平に近い状態で保持し、近距離の一次元コードを読み取る際には、光学情報読取装置を前傾させた状態で保持することで位置合わせできる。このため、光学情報読取装置の位置合わせが容易である。
【００１０】
請求項３の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えることができるので、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００１１】
請求項４の光学情報読取装置では、対象物までの距離を推定し、推定した距離に応じて、遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えるため、操作者による遠近の切り換え操作なしに、自動的に遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００１２】
請求項５の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明手段を点灯させ、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する該近距離用照明手段を点灯させる。このため、遠距離の一次元コードも近距離の一次元コードも適切に照明を行い読み取ることができる。
【００１３】
請求項６の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する遠距離用マーカ手段を点灯させ、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する近距離用マーカ手段を点灯させる。このため、遠距離の一次元コードを撮像する際も、近距離の一次元コードを撮像する際も光学情報読取装置の位置決めを適切に行うことができる。
【００１４】
請求項７の光学情報読取装置では、１の照明器で遠距離用ミラーの光軸及び近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する。そして、１のマーカ装置で遠距離用ミラーによる読取範囲及び近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する。このため、光学情報読取装置の構造を簡易化し、小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、本発明の光学情報読取装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、第１実施形態に係る光学情報読取装置の構成概要を図１のブロック図を参照して説明する。
バーコード等の一次元コードを読み取る光学情報読取装置１０は、筐体１４を備え、筐体１４の前方に読取口１２が、筐体１４内に回路部２０が設けられている。回路部２０は、主に、遠距離用照明２２ａ、近距離用照明２２ｂ、遠距離用マーカ装置２１ａ、近距離用マーカ装置２１ｂ、受光センサ２３、結像レンズ２７等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０、スイッチ４２、液晶表示器４６等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、電源スイッチ４１、電源回路４９等の電源系と、から構成されている。
【００１６】
まず、光学系から説明する。図２は、光学系の配置関係の説明図であり、図２（Ａ）は、光学情報読取装置１０を側方から見ており、図２（Ｂ）は上方から見ている。
受光センサ２３は、読取口１２から３０cm〜１０cmの相対的に離れたバーコードＢａ、及び、読取口１２から１０cm未満の相対的に近いバーコードＢｂに照射されて反射した反射光を結像レンズ２７及び遠距離用ミラー２５ａ、近距離用ミラー２５ｂを介して受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳ等の固体撮像素子である受光素子を縦５１２、横６４０個の２次元に配列したイメージセンサが、これに相当する。結像レンズ２７は、読取口１２を介して外部から入射する入射光を集光して受光センサ２３の受光面２３ｃに像を結像可能な結像光学系として機能するもので、例えば、鏡筒とこの鏡筒内に収容される複数の集光レンズとにより構成されている（図中では１枚の凸レンズとして表す）。
【００１７】
遠距離用ミラー２５ａの光軸（結像レンズ２７の受光軸と交差する光軸）Ｘａは、水平方向よりもやや上を指向するように設定されている。近距離用ミラー２５ｂの光軸（結像レンズの受光軸と交差する光軸）Ｘｂは、水平方向よりもやや下を指向し、前傾するように設定されている。一方、発光ダイオードから成る遠距離用照明２２ａは、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って、読取口１２から３０cm〜１０cmの相対的に離れたバーコードＢａを照明するように設定されている。発光ダイオードから成る近距離用照明２２ｂは、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って読取口１２から１０cm未満の相対的に近いバーコードＢｂを照明するように設定されている。レーザダイオードから成る遠距離用マーカ装置２１ａは、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を照射するよう構成されている。レーザダイオードから成る近距離用マーカ装置２１ｂは、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を照射するよう構成されている。
【００１８】
結像光学系について、図３を参照して更に詳細に説明する。
図３中では、遠距離用ミラー２５ａ及び近距離用ミラー２５ｂを用いない場合の受光センサ２３への入射光を鎖線で示している。ここで、結像レンズ２７の焦点距離ｆを１０mmとする。結像レンズ２７の物体側主点から対象物（バーコード）の距離をＳ、結像レンズ２７の像側主点から受光センサ２３までの距離をＳ’とすると次の数１が成立する。
【数１】
【００１９】
一方、結像レンズ２７から近距離バーコードＢｂまでの距離Ｓ１を１００mmとすると、結像レンズ２７から受光センサ２３までの距離Ｓ１’は、１１．１１１１mmに設定することになる。ここで、結像レンズ２７から近距離用ミラー２５ｂまでの距離Ｓ１１’、近距離用ミラー２５ｂから受光センサ２３までの距離Ｓ１２’が、次の数２を満たす必要がある。
【数２】
【００２０】
結像レンズ２７から遠距離バーコードＢａまでの距離Ｓ２を２００mmとすると、結像レンズ２７から受光センサ２３までの距離Ｓ２’は、１０．５２６３２mmに設定することになる。ここで、結像レンズ２７から遠距離用ミラー２５ａまでの距離Ｓ２１’、遠距離用ミラー２５ａから受光センサ２３までの距離Ｓ２２’が、次の数３を満たす必要がある。
【数３】
【００２１】
更に、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとの角度θ１、遠距離用ミラー２５ａの鏡面と近距離用ミラー２５ｂの鏡面との成す角度θ１’が、ほぼ等しい（θ１≒θ１’） 必要がある。
【００２２】
なお、遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３での結像位置と、近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３での結像位置とを異ならせてある。これにより、遠距離用ミラー２５ａによる結像と近距離用ミラー２５ｂによる結像とが重ならず、１の受光センサ２３で複数のミラーを用いて撮像することが可能になる。
【００２３】
更に、遠距離用ミラー２５ａと近距離用ミラー２５ｂとで反射され受光センサ２３に対してそれぞれ入射する入射光がほぼ垂直（９０±１０°）になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めしてある。これにより、読取光軸に対して受光センサ２３が傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、受光センサ２３で鮮明な画像を撮像することができる。
【００２４】
図１に戻り、マイコン系の構成概要を説明する。マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、制御回路４０、スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、その名の通り、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０およびメモリ３５と中心に構成されるもので、前述した光学系によって撮像された画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。また制御回路４０は、当該光学情報読取装置１０の全体システムに関する制御も行っている。
【００２５】
光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定ゲインで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されると、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データは、メモリ３５に入力されて蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。
【００２６】
制御回路４０は、光学情報読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるもので、メモリ３５とともに情報処理装置を構成し得るもので情報処理機能を有する。この制御回路４０には、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、電源スイッチ４１、スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等が接続されている。
【００２７】
第１実施形態の光学情報読取装置１０は、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作により、メモリ３５への画像データの取り込み、メモリ３５の画像データからのデコードを開始し、デコード結果をホストコンピュータ５０側へ出力する。
【００２８】
第１実施形態では、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作で、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとが切り換えられるように構成されている。更に、スイッチ４２の設定で、読取対象物までの距離を推測し、自動的に遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとを切り換え得るように構成されている。この距離推測について説明する。
【００２９】
図４（Ａ）は、縦軸に周囲照度を取り、横軸に距離を取った照明光量のグラフである。照明光量は距離の自乗に比例して減衰する。
照明光量から引き下ろされた矢印は、照明光有りの画像（照明有り画像＝周囲光量＋照明光量）と、照明光無しの画像（照明無し画像＝周囲光量）との光量差を示している。例えば、矢印（２）と矢印（３）とで光量差が同じでも、周囲光量によって距離が異なっていることが分かる。また、矢印（１）での光量差が矢印（３）とで光量差よりも大きく、距離が近いことが分かる。
【００３０】
図４（Ｂ）は、周囲照度とバーコードまでの距離とに応じた受光レベルの説明図である。ここで、バーコードを読み取りを行うと、図中でバーコードの線間の白部分（光量大）で山となり、バーコードの線部分の黒（光量小）で谷となる。破線は、照明光無しの場合の信号レベルの変化を、実線は照明光有りの場合の信号レベルの変化を表している。
【００３１】
周囲照度が明るい場合には、受光センサ２３で取り込んだ信号の振幅は大いが、距離が近い場合には照明光有り無しでのレベル差が大きく、距離が遠いとレベル差が小さくなる。一方、周囲照明が暗い場合には、受光センサ２３で取り込んだ信号の振幅は小さいが、距離が近い場合には照明光有り無しでのレベル差が大きく、距離が遠いとレベル差が小さくなる。この原理を用いて、第１実施形態の光学情報読取装置１０は、対象物までの距離の推測を行う。
【００３２】
引き続き、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとを切り換える処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、自動切替が設定されているか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、手動切り換えが設定されている場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、設定に従い読み取りを行う（Ｓ１４）。即ち、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りが設定されている場合には、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作に応じて、遠距離用マーカ装置２１ａにより、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を表示し、遠距離用照明２２ａで遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って照明を行い、遠距離用ミラー２５ａからの反射光を受光センサ２３で受光しデコードを行う。ここで、受光センサ２３からの画像データの取り込みは、図２を参照して上述したように、遠距離用ミラー２５ａからの反射光が入射される範囲に限定して行われる。
【００３３】
一方、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りが設定されている場合には、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作に応じて、近距離用マーカ装置２１ｂにより、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を表示し、近距離用照明２２ｂで近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って照明を行い、近距離用ミラー２５ｂからの反射光を受光センサ２３で受光しデコードを行う。ここで、受光センサ２３からの画像データの取り込みは、図２を参照して上述したように、近距離用ミラー２５ｂからの反射光が入射される範囲に限定して行われる。なお、遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂは、視認できない程の高速で点灯・消灯を繰り返しており、受光センサ２３の露光中は遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離読みマーカ装置２１ｂは消灯している。
【００３４】
他方、スイッチ４２の操作で、自動切替が設定されている場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、近距離用マーカ装置２１ｂを点灯し（Ｓ２２）、操作者に位置合わせを促し、近距離用照明２２ｂを点灯することなく受光センサ２３を露光し、バーコードの白レベルを取り込むことで（Ｓ２４）、周囲光量を測定する（なお、受光センサ２３を露光する際には近距離用マーカ装置２１ｂは消灯させる）。引き続き、近距離用照明２２ｂを点灯し（Ｓ２６）、受光センサ２３を露光し、バーコードの白レベルを取り込むことで（Ｓ２８）、周囲光量に近距離用照明２２ｂの光量を加えた光量を測定する。次に、取り込んだ受光センサ２３の信号からバーコードのデコードを行う（ここでは、受光センサ２３の受光面２３ｃで、上述した近距離用ミラー２５ｂからの反射光が入射される範囲に限定して行う：Ｓ３０）。そして、デコードが行えたかを判断し（Ｓ３２）、デコードが成功すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。他方、デコードに失敗すると（Ｓ３２：Ｎｏ）、上記Ｓ２８で求めた（周囲光量に近距離用照明２２ｂの光量を加えた光量）から上記Ｓ２４で求めた（周囲光量）を引くことで、近距離用照明２２ｂの光量を算出する（Ｓ３４）。そして、近距離用照明２２ｂの光量が予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判断し、しきい値よりも小さい場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、バーコードまでの距離が近いのでＳ２２に戻り、近距離用ミラー２５ｂを用いてデコードを繰り返す。他方、しきい値よりも大きい場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、バーコードまでの距離が遠いので、遠距離用マーカ装置２１ａ及び遠距離用照明２２ａ側に切り換え（Ｓ３８）、Ｓ２８に戻り、デコードを行う。ここで、遠距離用マーカ装置２１ａへの切り換えの際に、該遠距離用マーカ装置２１ａを数回点滅させてから切り換え、読取深度から外れていることを告知してから切り換えを行う。なお、上述したしき値は、製品毎にばらつきが出るので、製品出荷時にキャリブレーションを行い個々に設定する。
【００３５】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、結像レンズ２７と受光センサ２３との間に、長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。また、遠距離用ミラー２５ａと近距離用ミラー２５ｂとで反射され受光センサ２３に対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度（９０°±１０°）になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めしてあるので、読取光軸に対して受光センサ２３が傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、受光センサ２３で鮮明な画像を撮像することができる。
【００３６】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａが上側に、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂが下側になるように配置されているので、遠距離の一次元コード（例えば、段ボール箱に付けられた物流用ＩＴＦコード）を読み取る際には、光学情報読取装置１０を水平に近い状態で保持し、近距離の一次元コード（例えば、テーブル上のバーコード表）を読み取る際には、光学情報読取装置１０を前傾させた状態で保持することで位置合わせできる。このため、光学情報読取装置１０の位置合わせが容易である。
【００３７】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、対象物までの距離を推定し、推定した距離に応じて、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えるため、操作者による遠近の切り換え操作なしに、自動的に遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００３８】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラー２５ａの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明２２ａを点灯させ、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラー２５ｂの光軸に沿って対象物を照明する該近距離用照明２２ｂを点灯させる。このため、遠距離の一次元コードも近距離の一次元コードも適切に照明を行い読み取ることができる。
【００３９】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲を対象物に表示する遠距離用マーカ装置２１ａを点灯させ、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲を対象物に表示する近距離用マーカ装置２１ｂを点灯させる。第１実施形態では、遠距離を撮像する際の遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと、近距離を撮像する際の近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとが、角度が固定されているため、該光軸Ｘａに沿って遠距離用マーカ装置２１ａで遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲を対象物に表示することができ、また、該光軸Ｘｂに沿って近距離用マーカ装置２１ｂで近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲を対象物に表示することができる。このため、遠距離の一次元コードを撮像する際も、近距離の一次元コードを撮像する際も光学情報読取装置１０の位置決め（角度調整）を容易に行うことができる。
【００４０】
上述した第１実施形態の遠距離読みモードと近距離読みモードとの手動切り換えでは、初期設定として、近距離読みモードを設定しておき、例えば、物流ＩＴＦラベルを読み取らせるときの遠距離読みモードに切り換えるようにする。切り換え方法としては、例えば、スイッチ（トリガースイッチ）４２をダブルクリックした際に、遠距離読みモードに切り換えるようにできる。
【００４１】
或いは、上述したようにバーコードまでのおおよその距離を求め、光学情報読取装置が読取深度を超える程離れていると判断した場合に、遠距離用マーカ装置２１ａ及び／又は、近距離用マーカ装置２１ｂを点滅し、モードの切り換えは手動で行わせるようにも設定できる。更に、遠距離読みモードと近距離読みモードとの使用頻度を光学情報読取装置内に記憶しておき、次回使用の際には、使用頻度の多い側を自動設定するようにも構成できる。更に、上述した第１実施形態では、照明を２組設けたが、広範囲を照明するエリア照明を１台のみ備えるように構成することもできる。
【００４２】
[第１実施形態の改変例]
図６を参照して第１実施形態の改変例について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態では、遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂが、レーザダイオードにより構成された。これに対して、第１実施形態の改変例では、遠距離用マーカ装置２８ａ及び近距離用マーカ装置２８ｂが発光ダイオードにより構成されている。第１実施形態の改変例では、より視認性が良い遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂを構成することができる。
【００４３】
[第２実施形態]
図７を参照して本発明の第２実施形態に係る光学情報読取装置について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離の読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離の読み取りとを行った。これに対して、第２実施形態の改変例では、更に、光軸Ｘｍを備える中距離用のミラー２５ｂを有している。第２実施形態では、更に、距離に応じて適切な読み取りが実現できる。
【００４４】
[第３実施形態]
図８を参照して本発明の第３実施形態に係る光学情報読取装置について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って照明する遠距離用照明２２ａ、マーカ光を照射する遠距離用マーカ装置２１ａ、及び、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って照明する近距離用照明２２ｂ、マーカ光を照射する近距離用マーカ装置２１ｂをそれぞれ備えた。これに対して、第３実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａ及び近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って対象物を広範囲に照明する１台の照明器２２と、遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲及び近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲のマーカ光を対象物に投影する１台のマーカ装置２１とを備える。
【００４５】
第３実施形態の光学情報読取装置では、１台の照明器２２で遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａ及び近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って対象物を照明する。そして、１台のマーカ装置２１で遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲及び近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲のマーカ光を対象物に投影する。このため、光学情報読取装置の構造を簡易化し、小型化が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述した実施形態では、近距離用照明の点灯・消灯で距離の推測を行ったが、遠距離用照明を用いることも、或いは、遠距離用マーカ装置、近距離用マーカ装置の点灯・消灯で距離を測定することも可能である。また、第２実施形態の光学情報読取装置では、ミラーを３個備えたが、ミラーを４個以上備えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学情報読取装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図３】結像光学系の設定についての説明図である。
【図４】図４（Ａ）は、縦軸に周囲照度を取り、横軸に距離を取った照明光量のグラフであり、図４（Ｂ）は、周囲照度とバーコードまでの距離とに応じた信号レベルの説明図である。
【図５】第１実施形態の光学情報読取装置での画像取り込み及びデコード処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の改変例に係る光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 光学情報読取装置
１２ 読取口
２１ マーカ装置
２１ａ 遠距離用マーカ装置
２１ｂ 近距離用マーカ装置
２２ 照明器
２２ａ 遠距離用照明
２２ｂ 近距離用照明
２３ 受光センサ
２５ａ 遠距離用ミラー
２５ｂ 近距離用ミラー
２７ 結像レンズ
４０ 制御回路
Ｘａ 遠距離用ミラーの光軸
Ｘｂ 近距離用ミラーの光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品等に印刷又は貼り付けられているバーコード等の一次元コードの読み取りを行う光学情報読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紙などの基材にバーコードなどの一次元コードを印刷したものを物品や書類に取り付け、これを光学的に読み取り、物品の識別などを行う光学情報読取装置が知られている。係る一次元コードの光学情報読取装置は、レーザ光を線状にスキャンさせ、受光素子としてフォトダイオード等のラインセンサを用いる方式と、ＬＥＤを光源として、ＣＣＤセンサ（又はＣＭＯＳセンサ）等のエリアセンサを用いる方式とがある。一般的に、エリアセンサを用いる方式のほうが、可動部が無いことから、信頼性、耐久性に優れるとされている。特許文献１には、エリアセンサの角度を調整することで、読取深度の拡大を図ったバーコード読取装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１０３３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バーコードには、０．１２mm程度の高密度のものから、段ボール箱等に用いられる汚れても読み取り可能な物流用ＩＴＦコードのように、低密度で幅が広いものまで種々存在する。このため、一般に、ＣＣＤセンサ（又はＣＭＯＳセンサ）等のエリアセンサを用いる読取装置では、ベストフォカス面を装置の先端から離れた位置に設定し、且つ、読取深度を広げるために結像レンズの絞り径を小さくすることで対応している。しかしその弊害として、エリアセンサへの入射光量が減少し、Ｓ／Ｎ比が低下して読み取り性能が悪化するという課題があった。
【０００４】
これを回避する手段として、結像レンズを移動させるオートフォーカス機構を採用することも考え得るが、構造が複雑になり、可動部を設けることによって信頼性の低下が避けられない。
【０００５】
特許文献１に示されているように、エリアセンサを傾けて配置し、エリアセンサ上の受光部によってベストフォーカス位置が変わるようにすることで、広い読取深度を得ることが可能である。しかしながら、特許文献１の構成では、読取光軸に対してエリアセンサが傾くために、エリアセンサの単位面積（受光素子）当たりの受光量が低下し、Ｓ／Ｎ比が低下して読み取り性能が悪化し、読み取りが困難になる場合がある。また、ベストフォーカス位置と共に読み取り視野が移動、即ち、距離によってバーコードに対して読取口を当てる角度が変わるので、バーコードの何処に読取口を当てれば良いかが分かり難いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、遠距離から近距離まで一次元コードの読み取りができる光学情報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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、入射光を１の結像レンズ２７を通して１のエリアセンサ２３の受光面２３ｃ上に像を結ばせ、撮像された対象物の画像により一次元コードを読み取る光学情報読取装置１０であって：
前記結像レンズ２７とエリアセンサ２３との間に、少なくとも長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを設け、
前記遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと前記近距離用ミラー２５ｂの光軸２５Ｘとで角度が異なるように配置し、
前記遠距離用ミラー２５ａによる前記エリアセンサ２３での結像位置と、前記近距離用ミラー２５ｂによる前記エリアセンサ２３での結像位置とを異ならせ、
前記遠距離用ミラー２５ａと前記近距離用ミラー２５ｂとで反射され前記エリアセンサ２３に対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めし、
前記遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、前記近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の光学情報読取装置では、結像レンズとエリアセンサとの間に、長い光路を有する遠距離用ミラーと、短い光路を有する近距離用ミラーとを、遠距離用ミラーの光軸と近距離用ミラーの光軸とで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。ここで、遠距離用ミラーによるエリアセンサでの結像位置と、近距離用ミラーによるエリアセンサでの結像位置とを異ならせてあるので、遠距離用ミラーによる結像と近距離用ミラーによる結像とが重ならず、１のエリアセンサで複数のミラーを用いて撮像することが可能になる。また、遠距離用ミラーと近距離用ミラーとで反射され、エリアセンサに対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラーと該近距離用ミラーとをそれぞれ位置決めしてあるので、読取光軸に対してエリアセンサが傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、エリアセンサで鮮明な画像を撮像することができる。近距離用ミラーの光路の角度と、遠距離用ミラーの光軸の角度とが一定であるので、一次元コードに対しての光学情報読取装置の位置合わせが容易である。
【０００９】
請求項２の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーの光軸が上側に、近距離用ミラーの光軸が下側になるように配置されているので、遠距離の一次元コードを読み取る際には、光学情報読取装置を水平に近い状態で保持し、近距離の一次元コードを読み取る際には、光学情報読取装置を前傾させた状態で保持することで位置合わせできる。このため、光学情報読取装置の位置合わせが容易である。
【００１０】
請求項３の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えることができるので、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００１１】
請求項４の光学情報読取装置では、対象物までの距離を推定し、推定した距離に応じて、遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えるため、操作者による遠近の切り換え操作なしに、自動的に遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００１２】
請求項５の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明手段を点灯させ、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する該近距離用照明手段を点灯させる。このため、遠距離の一次元コードも近距離の一次元コードも適切に照明を行い読み取ることができる。
【００１３】
請求項６の光学情報読取装置では、遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する遠距離用マーカ手段を点灯させ、近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する近距離用マーカ手段を点灯させる。このため、遠距離の一次元コードを撮像する際も、近距離の一次元コードを撮像する際も光学情報読取装置の位置決めを適切に行うことができる。
【００１４】
請求項７の光学情報読取装置では、１の照明器で遠距離用ミラーの光軸及び近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する。そして、１のマーカ装置で遠距離用ミラーによる読取範囲及び近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する。このため、光学情報読取装置の構造を簡易化し、小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、本発明の光学情報読取装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、第１実施形態に係る光学情報読取装置の構成概要を図１のブロック図を参照して説明する。
バーコード等の一次元コードを読み取る光学情報読取装置１０は、筐体１４を備え、筐体１４の前方に読取口１２が、筐体１４内に回路部２０が設けられている。回路部２０は、主に、遠距離用照明２２ａ、近距離用照明２２ｂ、遠距離用マーカ装置２１ａ、近距離用マーカ装置２１ｂ、受光センサ２３、結像レンズ２７等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０、スイッチ４２、液晶表示器４６等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、電源スイッチ４１、電源回路４９等の電源系と、から構成されている。
【００１６】
まず、光学系から説明する。図２は、光学系の配置関係の説明図であり、図２（Ａ）は、光学情報読取装置１０を側方から見ており、図２（Ｂ）は上方から見ている。
受光センサ２３は、読取口１２から３０cm〜１０cmの相対的に離れたバーコードＢａ、及び、読取口１２から１０cm未満の相対的に近いバーコードＢｂに照射されて反射した反射光を結像レンズ２７及び遠距離用ミラー２５ａ、近距離用ミラー２５ｂを介して受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳ等の固体撮像素子である受光素子を縦５１２、横６４０個の２次元に配列したイメージセンサが、これに相当する。結像レンズ２７は、読取口１２を介して外部から入射する入射光を集光して受光センサ２３の受光面２３ｃに像を結像可能な結像光学系として機能するもので、例えば、鏡筒とこの鏡筒内に収容される複数の集光レンズとにより構成されている（図中では１枚の凸レンズとして表す）。
【００１７】
遠距離用ミラー２５ａの光軸（結像レンズ２７の受光軸と交差する光軸）Ｘａは、水平方向よりもやや上を指向するように設定されている。近距離用ミラー２５ｂの光軸（結像レンズの受光軸と交差する光軸）Ｘｂは、水平方向よりもやや下を指向し、前傾するように設定されている。一方、発光ダイオードから成る遠距離用照明２２ａは、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って、読取口１２から３０cm〜１０cmの相対的に離れたバーコードＢａを照明するように設定されている。発光ダイオードから成る近距離用照明２２ｂは、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って読取口１２から１０cm未満の相対的に近いバーコードＢｂを照明するように設定されている。レーザダイオードから成る遠距離用マーカ装置２１ａは、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を照射するよう構成されている。レーザダイオードから成る近距離用マーカ装置２１ｂは、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を照射するよう構成されている。
【００１８】
結像光学系について、図３を参照して更に詳細に説明する。
図３中では、遠距離用ミラー２５ａ及び近距離用ミラー２５ｂを用いない場合の受光センサ２３への入射光を鎖線で示している。ここで、結像レンズ２７の焦点距離ｆを１０mmとする。結像レンズ２７の物体側主点から対象物（バーコード）の距離をＳ、結像レンズ２７の像側主点から受光センサ２３までの距離をＳ’とすると次の数１が成立する。
【数１】
【００１９】
一方、結像レンズ２７から近距離バーコードＢｂまでの距離Ｓ１を１００mmとすると、結像レンズ２７から受光センサ２３までの距離Ｓ１’は、１１．１１１１mmに設定することになる。ここで、結像レンズ２７から近距離用ミラー２５ｂまでの距離Ｓ１１’、近距離用ミラー２５ｂから受光センサ２３までの距離Ｓ１２’が、次の数２を満たす必要がある。
【数２】
【００２０】
結像レンズ２７から遠距離バーコードＢａまでの距離Ｓ２を２００mmとすると、結像レンズ２７から受光センサ２３までの距離Ｓ２’は、１０．５２６３２mmに設定することになる。ここで、結像レンズ２７から遠距離用ミラー２５ａまでの距離Ｓ２１’、遠距離用ミラー２５ａから受光センサ２３までの距離Ｓ２２’が、次の数３を満たす必要がある。
【数３】
【００２１】
更に、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとの角度θ１、遠距離用ミラー２５ａの鏡面と近距離用ミラー２５ｂの鏡面との成す角度θ１’が、ほぼ等しい（θ１≒θ１’） 必要がある。
【００２２】
なお、遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３での結像位置と、近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３での結像位置とを異ならせてある。これにより、遠距離用ミラー２５ａによる結像と近距離用ミラー２５ｂによる結像とが重ならず、１の受光センサ２３で複数のミラーを用いて撮像することが可能になる。
【００２３】
更に、遠距離用ミラー２５ａと近距離用ミラー２５ｂとで反射され受光センサ２３に対してそれぞれ入射する入射光がほぼ垂直（９０±１０°）になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めしてある。これにより、読取光軸に対して受光センサ２３が傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、受光センサ２３で鮮明な画像を撮像することができる。
【００２４】
図１に戻り、マイコン系の構成概要を説明する。マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、制御回路４０、スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、その名の通り、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０およびメモリ３５と中心に構成されるもので、前述した光学系によって撮像された画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。また制御回路４０は、当該光学情報読取装置１０の全体システムに関する制御も行っている。
【００２５】
光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定ゲインで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されると、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データは、メモリ３５に入力されて蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。
【００２６】
制御回路４０は、光学情報読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるもので、メモリ３５とともに情報処理装置を構成し得るもので情報処理機能を有する。この制御回路４０には、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、電源スイッチ４１、スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等が接続されている。
【００２７】
第１実施形態の光学情報読取装置１０は、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作により、メモリ３５への画像データの取り込み、メモリ３５の画像データからのデコードを開始し、デコード結果をホストコンピュータ５０側へ出力する。
【００２８】
第１実施形態では、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作で、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとが切り換えられるように構成されている。更に、スイッチ４２の設定で、読取対象物までの距離を推測し、自動的に遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとを切り換え得るように構成されている。この距離推測について説明する。
【００２９】
図４（Ａ）は、縦軸に周囲照度を取り、横軸に距離を取った照明光量のグラフである。照明光量は距離の自乗に比例して減衰する。
照明光量から引き下ろされた矢印は、照明光有りの画像（照明有り画像＝周囲光量＋照明光量）と、照明光無しの画像（照明無し画像＝周囲光量）との光量差を示している。例えば、矢印（２）と矢印（３）とで光量差が同じでも、周囲光量によって距離が異なっていることが分かる。また、矢印（１）での光量差が矢印（３）とで光量差よりも大きく、距離が近いことが分かる。
【００３０】
図４（Ｂ）は、周囲照度とバーコードまでの距離とに応じた受光レベルの説明図である。ここで、バーコードを読み取りを行うと、図中でバーコードの線間の白部分（光量大）で山となり、バーコードの線部分の黒（光量小）で谷となる。破線は、照明光無しの場合の信号レベルの変化を、実線は照明光有りの場合の信号レベルの変化を表している。
【００３１】
周囲照度が明るい場合には、受光センサ２３で取り込んだ信号の振幅は大いが、距離が近い場合には照明光有り無しでのレベル差が大きく、距離が遠いとレベル差が小さくなる。一方、周囲照明が暗い場合には、受光センサ２３で取り込んだ信号の振幅は小さいが、距離が近い場合には照明光有り無しでのレベル差が大きく、距離が遠いとレベル差が小さくなる。この原理を用いて、第１実施形態の光学情報読取装置１０は、対象物までの距離の推測を行う。
【００３２】
引き続き、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りとを切り換える処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、自動切替が設定されているか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、手動切り換えが設定されている場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、設定に従い読み取りを行う（Ｓ１４）。即ち、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離のバーコードの読み取りが設定されている場合には、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作に応じて、遠距離用マーカ装置２１ａにより、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って遠距離用ミラー２５ａによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を表示し、遠距離用照明２２ａで遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って照明を行い、遠距離用ミラー２５ａからの反射光を受光センサ２３で受光しデコードを行う。ここで、受光センサ２３からの画像データの取り込みは、図２を参照して上述したように、遠距離用ミラー２５ａからの反射光が入射される範囲に限定して行われる。
【００３３】
一方、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離のバーコードの読み取りが設定されている場合には、スイッチ（トリガースイッチ）４２の操作に応じて、近距離用マーカ装置２１ｂにより、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って近距離用ミラー２５ｂによる受光センサ２３への結像範囲、即ち、図２（Ｂ）に示すように撮像範囲を示すマーカ光を表示し、近距離用照明２２ｂで近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って照明を行い、近距離用ミラー２５ｂからの反射光を受光センサ２３で受光しデコードを行う。ここで、受光センサ２３からの画像データの取り込みは、図２を参照して上述したように、近距離用ミラー２５ｂからの反射光が入射される範囲に限定して行われる。なお、遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂは、視認できない程の高速で点灯・消灯を繰り返しており、受光センサ２３の露光中は遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離読みマーカ装置２１ｂは消灯している。
【００３４】
他方、スイッチ４２の操作で、自動切替が設定されている場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、近距離用マーカ装置２１ｂを点灯し（Ｓ２２）、操作者に位置合わせを促し、近距離用照明２２ｂを点灯することなく受光センサ２３を露光し、バーコードの白レベルを取り込むことで（Ｓ２４）、周囲光量を測定する（なお、受光センサ２３を露光する際には近距離用マーカ装置２１ｂは消灯させる）。引き続き、近距離用照明２２ｂを点灯し（Ｓ２６）、受光センサ２３を露光し、バーコードの白レベルを取り込むことで（Ｓ２８）、周囲光量に近距離用照明２２ｂの光量を加えた光量を測定する。次に、取り込んだ受光センサ２３の信号からバーコードのデコードを行う（ここでは、受光センサ２３の受光面２３ｃで、上述した近距離用ミラー２５ｂからの反射光が入射される範囲に限定して行う：Ｓ３０）。そして、デコードが行えたかを判断し（Ｓ３２）、デコードが成功すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。他方、デコードに失敗すると（Ｓ３２：Ｎｏ）、上記Ｓ２８で求めた（周囲光量に近距離用照明２２ｂの光量を加えた光量）から上記Ｓ２４で求めた（周囲光量）を引くことで、近距離用照明２２ｂの光量を算出する（Ｓ３４）。そして、近距離用照明２２ｂの光量が予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判断し、しきい値よりも小さい場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、バーコードまでの距離が近いのでＳ２２に戻り、近距離用ミラー２５ｂを用いてデコードを繰り返す。他方、しきい値よりも大きい場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、バーコードまでの距離が遠いので、遠距離用マーカ装置２１ａ及び遠距離用照明２２ａ側に切り換え（Ｓ３８）、Ｓ２８に戻り、デコードを行う。ここで、遠距離用マーカ装置２１ａへの切り換えの際に、該遠距離用マーカ装置２１ａを数回点滅させてから切り換え、読取深度から外れていることを告知してから切り換えを行う。なお、上述したしき値は、製品毎にばらつきが出るので、製品出荷時にキャリブレーションを行い個々に設定する。
【００３５】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、結像レンズ２７と受光センサ２３との間に、長い光路を有する遠距離用ミラー２５ａと、短い光路を有する近距離用ミラー２５ｂとを、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとで角度が異なるように配置してあるので、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物の撮像を行うことで、遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。また、遠距離用ミラー２５ａと近距離用ミラー２５ｂとで反射され受光センサ２３に対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度（９０°±１０°）になるように、該遠距離用ミラー２５ａと該近距離用ミラー２５ｂとをそれぞれ位置決めしてあるので、読取光軸に対して受光センサ２３が傾かず、単位面積当たりの受光量が低下しないため、受光センサ２３で鮮明な画像を撮像することができる。
【００３６】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａが上側に、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂが下側になるように配置されているので、遠距離の一次元コード（例えば、段ボール箱に付けられた物流用ＩＴＦコード）を読み取る際には、光学情報読取装置１０を水平に近い状態で保持し、近距離の一次元コード（例えば、テーブル上のバーコード表）を読み取る際には、光学情報読取装置１０を前傾させた状態で保持することで位置合わせできる。このため、光学情報読取装置１０の位置合わせが容易である。
【００３７】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、対象物までの距離を推定し、推定した距離に応じて、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離の対象物の撮像と、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えるため、操作者による遠近の切り換え操作なしに、自動的に遠距離から近距離までの広い距離範囲で一次元コードを読み取ることができる。
【００３８】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラー２５ａの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明２２ａを点灯させ、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラー２５ｂの光軸に沿って対象物を照明する該近距離用照明２２ｂを点灯させる。このため、遠距離の一次元コードも近距離の一次元コードも適切に照明を行い読み取ることができる。
【００３９】
第１実施形態の光学情報読取装置１０では、遠距離用ミラー２５ａを用いて遠距離の対象物を撮像する際に、遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲を対象物に表示する遠距離用マーカ装置２１ａを点灯させ、近距離用ミラー２５ｂを用いて近距離の対象物を撮像する際に、近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲を対象物に表示する近距離用マーカ装置２１ｂを点灯させる。第１実施形態では、遠距離を撮像する際の遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａと、近距離を撮像する際の近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂとが、角度が固定されているため、該光軸Ｘａに沿って遠距離用マーカ装置２１ａで遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲を対象物に表示することができ、また、該光軸Ｘｂに沿って近距離用マーカ装置２１ｂで近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲を対象物に表示することができる。このため、遠距離の一次元コードを撮像する際も、近距離の一次元コードを撮像する際も光学情報読取装置１０の位置決め（角度調整）を容易に行うことができる。
【００４０】
上述した第１実施形態の遠距離読みモードと近距離読みモードとの手動切り換えでは、初期設定として、近距離読みモードを設定しておき、例えば、物流ＩＴＦラベルを読み取らせるときの遠距離読みモードに切り換えるようにする。切り換え方法としては、例えば、スイッチ（トリガースイッチ）４２をダブルクリックした際に、遠距離読みモードに切り換えるようにできる。
【００４１】
或いは、上述したようにバーコードまでのおおよその距離を求め、光学情報読取装置が読取深度を超える程離れていると判断した場合に、遠距離用マーカ装置２１ａ及び／又は、近距離用マーカ装置２１ｂを点滅し、モードの切り換えは手動で行わせるようにも設定できる。更に、遠距離読みモードと近距離読みモードとの使用頻度を光学情報読取装置内に記憶しておき、次回使用の際には、使用頻度の多い側を自動設定するようにも構成できる。更に、上述した第１実施形態では、照明を２組設けたが、広範囲を照明するエリア照明を１台のみ備えるように構成することもできる。
【００４２】
[第１実施形態の改変例]
図６を参照して第１実施形態の改変例について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態では、遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂが、レーザダイオードにより構成された。これに対して、第１実施形態の改変例では、遠距離用マーカ装置２８ａ及び近距離用マーカ装置２８ｂが発光ダイオードにより構成されている。第１実施形態の改変例では、より視認性が良い遠距離用マーカ装置２１ａ及び近距離用マーカ装置２１ｂを構成することができる。
【００４３】
[第２実施形態]
図７を参照して本発明の第２実施形態に係る光学情報読取装置について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａを用いる遠距離の読み取りと、近距離用ミラー２５ｂを用いる近距離の読み取りとを行った。これに対して、第２実施形態の改変例では、更に、光軸Ｘｍを備える中距離用のミラー２５ｂを有している。第２実施形態では、更に、距離に応じて適切な読み取りが実現できる。
【００４４】
[第３実施形態]
図８を参照して本発明の第３実施形態に係る光学情報読取装置について説明する。
図２を参照して上述した第１実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａに沿って照明する遠距離用照明２２ａ、マーカ光を照射する遠距離用マーカ装置２１ａ、及び、近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って照明する近距離用照明２２ｂ、マーカ光を照射する近距離用マーカ装置２１ｂをそれぞれ備えた。これに対して、第３実施形態の光学情報読取装置では、遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａ及び近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って対象物を広範囲に照明する１台の照明器２２と、遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲及び近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲のマーカ光を対象物に投影する１台のマーカ装置２１とを備える。
【００４５】
第３実施形態の光学情報読取装置では、１台の照明器２２で遠距離用ミラー２５ａの光軸Ｘａ及び近距離用ミラー２５ｂの光軸Ｘｂに沿って対象物を照明する。そして、１台のマーカ装置２１で遠距離用ミラー２５ａによる読取範囲及び近距離用ミラー２５ｂによる読取範囲のマーカ光を対象物に投影する。このため、光学情報読取装置の構造を簡易化し、小型化が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述した実施形態では、近距離用照明の点灯・消灯で距離の推測を行ったが、遠距離用照明を用いることも、或いは、遠距離用マーカ装置、近距離用マーカ装置の点灯・消灯で距離を測定することも可能である。また、第２実施形態の光学情報読取装置では、ミラーを３個備えたが、ミラーを４個以上備えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学情報読取装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図３】結像光学系の設定についての説明図である。
【図４】図４（Ａ）は、縦軸に周囲照度を取り、横軸に距離を取った照明光量のグラフであり、図４（Ｂ）は、周囲照度とバーコードまでの距離とに応じた信号レベルの説明図である。
【図５】第１実施形態の光学情報読取装置での画像取り込み及びデコード処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の改変例に係る光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態の光学情報読取装置の光学系の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 光学情報読取装置
１２ 読取口
２１ マーカ装置
２１ａ 遠距離用マーカ装置
２１ｂ 近距離用マーカ装置
２２ 照明器
２２ａ 遠距離用照明
２２ｂ 近距離用照明
２３ 受光センサ
２５ａ 遠距離用ミラー
２５ｂ 近距離用ミラー
２７ 結像レンズ
４０ 制御回路
Ｘａ 遠距離用ミラーの光軸
Ｘｂ 近距離用ミラーの光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を１の結像レンズを通して１のエリアセンサの受光面上に像を結ばせ、撮像された対象物の画像により一次元コードを読み取る光学情報読取装置であって： 前記結像レンズとエリアセンサとの間に、少なくとも長い光路を有する遠距離用ミラーと、短い光路を有する近距離用ミラーとを設け、
前記遠距離用ミラーの光軸と前記近距離用ミラーの光軸とで角度が異なるように配置し、
前記遠距離用ミラーによる前記エリアセンサでの結像位置と、前記近距離用ミラーによる前記エリアセンサでの結像位置とを異ならせ、
前記遠距離用ミラーと前記近距離用ミラーとで反射され前記エリアセンサに対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラーと該近距離用ミラーとをそれぞれ位置決めし、
前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物の撮像を行うことを特徴とする光学情報読取装置。
【請求項２】
前記遠距離用ミラーの光軸が上側に、前記近距離用ミラーの光軸が下側になるように配置したことを特徴とする請求項１の光学情報読取装置。
【請求項３】
前記遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、前記近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換える切換手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記対象物までの距離を推定する距離推定手段を備え、
前記距離推定手段で推定した距離に応じて、前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、前記近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えることを特徴とする請求項３の光学情報読取装置。
【請求項５】
前記遠距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明手段と、前記近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する近距離用照明手段とを備え、
前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に該遠距離用照明手段を点灯させ、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に該近距離用照明手段を点灯させることを特徴とする請求項３又は請求項４の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記遠距離用ミラーによる読取範囲を前記対象物に投影する遠距離用マーカ手段と、前記近距離用ミラーによる読取範囲を前記対象物に投影する近距離用マーカ手段とを備え、
前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に該遠距離用マーカ手段を点灯させ、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に該近距離用マーカ手段を点灯させることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１の光学情報読取装置。
【請求項７】
前記遠距離用ミラーの光軸及び前記近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する１の照明器と、
前記遠距離用ミラーによる読取範囲及び前記近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する１のマーカ装置とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１の光学情報読取装置。
【請求項１】
入射光を１の結像レンズを通して１のエリアセンサの受光面上に像を結ばせ、撮像された対象物の画像により一次元コードを読み取る光学情報読取装置であって： 前記結像レンズとエリアセンサとの間に、少なくとも長い光路を有する遠距離用ミラーと、短い光路を有する近距離用ミラーとを設け、
前記遠距離用ミラーの光軸と前記近距離用ミラーの光軸とで角度が異なるように配置し、
前記遠距離用ミラーによる前記エリアセンサでの結像位置と、前記近距離用ミラーによる前記エリアセンサでの結像位置とを異ならせ、
前記遠距離用ミラーと前記近距離用ミラーとで反射され前記エリアセンサに対してそれぞれ入射する入射光が垂直又は垂直に近い角度になるように、該遠距離用ミラーと該近距離用ミラーとをそれぞれ位置決めし、
前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物の撮像を行うと共に、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物の撮像を行うことを特徴とする光学情報読取装置。
【請求項２】
前記遠距離用ミラーの光軸が上側に、前記近距離用ミラーの光軸が下側になるように配置したことを特徴とする請求項１の光学情報読取装置。
【請求項３】
前記遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、前記近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換える切換手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記対象物までの距離を推定する距離推定手段を備え、
前記距離推定手段で推定した距離に応じて、前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いる遠距離の対象物の撮像と、前記近距離用ミラーを用いる近距離の対象物の撮像とを切り換えることを特徴とする請求項３の光学情報読取装置。
【請求項５】
前記遠距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する遠距離用照明手段と、前記近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する近距離用照明手段とを備え、
前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に該遠距離用照明手段を点灯させ、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に該近距離用照明手段を点灯させることを特徴とする請求項３又は請求項４の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記遠距離用ミラーによる読取範囲を前記対象物に投影する遠距離用マーカ手段と、前記近距離用ミラーによる読取範囲を前記対象物に投影する近距離用マーカ手段とを備え、
前記切換手段が、前記遠距離用ミラーを用いて遠距離の対象物を撮像する際に該遠距離用マーカ手段を点灯させ、前記近距離用ミラーを用いて近距離の対象物を撮像する際に該近距離用マーカ手段を点灯させることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１の光学情報読取装置。
【請求項７】
前記遠距離用ミラーの光軸及び前記近距離用ミラーの光軸に沿って対象物を照明する１の照明器と、
前記遠距離用ミラーによる読取範囲及び前記近距離用ミラーによる読取範囲を対象物に投影する１のマーカ装置とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１の光学情報読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１５５７１（Ｐ２００９−１５５７１Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７６２４６（Ｐ２００７−１７６２４６）
【出願日】平成１９年７月４日（２００７．７．４）
【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２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月４日（２００７．７．４）
【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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