情報端末装置
【課題】所望の距離にある第１の被写体と、第１の被写体より近距離にある第２の被写体を極めて容易に撮像できる情報端末装置を提供する。
【解決手段】撮像レンズ２２と、撮像素子２１と、映像メモリ１２と、カメラ制御ユニット１１と、通信手段３１とを有し、撮像レンズは、第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部６１と、第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部６２とを有する多焦点レンズであり、第１のレンズ部を通る光も第２のレンズ部を通る光も撮像素子の全面に入射するように構成され、カメラ制御ユニットは、第１の被写体を撮像する場合に、第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、第２の被写体を撮像する場合に、第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正する。
【解決手段】撮像レンズ２２と、撮像素子２１と、映像メモリ１２と、カメラ制御ユニット１１と、通信手段３１とを有し、撮像レンズは、第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部６１と、第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部６２とを有する多焦点レンズであり、第１のレンズ部を通る光も第２のレンズ部を通る光も撮像素子の全面に入射するように構成され、カメラ制御ユニットは、第１の被写体を撮像する場合に、第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、第２の被写体を撮像する場合に、第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話（ＰＨＳを含む）、テレビジョンやビデオなどの家電機器のリモコン装置、パソコンカメラ、および監視カメラなどの画像入力機能を持つ情報端末装置に関し、詳しくは、所望の静止画像や動画像とともに、デジタルコードまたは文字の近接静止画像を高い精度で読みとり、そのまま表示するか、あるいは読み取り結果を認識し、その認識したデジタルコードまたは文字の情報に基づいて各種処理を行うことができる情報端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの画像入力機能を持った情報端末装置においては、たとえば、使用者自身の映像や風景の映像など所望の映像とともに、デジタルコードの１種であるバーコードなどの近接画像を読みとることがきわめて有用であることが多い。このようなバーコードは、たとえばメールアドレス、ホームページアドレス、電話番号、ＦＡＸ番号、会社名、所属、役職名など多くの情報を表すことができるので、これらのバーコードを上記所望の画像と組み合わせて使用することによって、きわめて有用なコミュニケーションが実現できる。
【０００３】
上記バーコードの読みとりは、従来は専用の読みとり用スキャナーを用いて行われていた。また、パソコンなどの画像入力機器を用いてバーコードを読みとった例もあるが、この場合は、たとえば使用者や風景の像など、近距離（たとえばほぼ０．３ｍ）から遠方の所望の距離にある被写体（このような被写体を本明細では第１の被写体と記す）の撮像に用いる画像入力用のレンズ（以下、第１のレンズと記す）を用いて、バーコードの読みとりも行っていた。
【０００４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記読みとり用スキャナーを用いる方法は、実用上きわめて複雑であり、また、使用者や風景など第１の被写体の撮像を行う上記第１のレンズを用いてバーコードの読みとりを行うと、解像度が不十分であるため、特に２次元バーコードなどの複雑な情報を読みとって認識することは困難であった。
【０００６】
このような問題に対処するため、本発明者は、所望の距離にある第１の被写体と当該第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体（上記第１の被写体より近距離にある被写体を本明細書では第２の被写体と記す）を、上記第１のレンズおよび上記第２の被写体を撮像するための接写用の第２のレンズを用いて、それぞれ結像させる携帯型情報端末装置を提案した（特願２０００−２４５２６６）。この携帯型情報端末装置によって、上記従来の技術は著しく改善され、使用者自身や風景など、近距離から遠距離にある第１の被写体の撮像のみではなく、バーコードなど第１の被写体より近距離にある第２の被写体の撮像も、容易かつ高い精度で行なうことが可能になった。
【０００７】
本発明は、上記携帯型情報端末装置の使用をさらに容易にするために行なわれたものであって、上記第１および第２の被写体を極めて容易かつ高い精度で撮像することができる情報端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の携帯型の情報端末装置は、撮像レンズと、当該撮像レンズによって形成された映像を取り込む撮像素子と、当該撮像素子によって取り込まれた映像を格納する映像メモリと、カメラ制御ユニットと、通信手段とを有し、上記撮像レンズは、所望の距離にある第１の被写体を撮像するに適した第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部と、上記第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部とを有する多焦点レンズであり、上記第１のレンズ部を通る光が上記撮像素子の全面に入射し、かつ、上記第２のレンズ部を通る光も上記撮像素子の全面に入射するように構成され、上記カメラ制御ユニットは、上記第１の被写体を撮像する場合に、上記第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、上記第２の被写体を撮像する場合に、上記第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人物など第１の被写体の画像に加えて、バーコードなどのデジタルコードおよび文字などの第２の被写体を近接撮像し、その内容を、容易かつ高い精度で認識および送信することが可能になった。しかも、第１および第２のレンズ部が一体化されて多焦点の撮像レンズが構成されているので、第１および第２の被写体を撮像する際に、二つの撮像レンズを用いて、第１および第２の被写体をそれぞれ撮影した場合とは異なり、二つの撮像レンズが取り付けられた円盤を回転させたり、両撮像レンズをスライドさせたりして、レンズを切り替えあるいは交換する操作が不要である。これにより、撮像を極めて容易かつ迅速に行うことができ、装置自体も、さらに軽量かつコンパクトになって携帯にも有利になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の情報端末装置においては、近距離（たとえば０．３ｍ）から無限遠の所望距離にある第１の被写体と、それより近い距離に配置された第２の被写体を、それぞれ第１および第２のレンズ部によって撮像して撮像素子に取り込み、さらに映像メモリに格納する。第１の被写体の撮像に用いる第１の焦点距離を持った第１のレンズ部とは異なる第２の焦点距離を持つ第２レンズ部によって、第２の被写体の撮像を行なっているので、従来よりはるかに高い解像度が得られる。しかも、第１および第２のレンズ部が、同一の面に配置されて、撮像レンズが一体化して構成されている。そのため、二つの撮像レンズを用いて、第１および第２の被写体をそれぞれ撮影した場合とは異なり、二つの撮像レンズが取り付けられた円盤を回転させたり、両撮像レンズをスライドさせたりして、レンズを切り替えあるいは交換する操作は不要である。第１および第２のレンズ部の切り替えは、撮像素子の画面を分割することによって容易かつ迅速に行なうことができ、実用上極めて有利である。また、撮像対象を第１の被写体と第２の被写体間で切り替えることによって撮像素子の同じ画面を用いても実効的にレンズの切り替えは可能である。第１および第２のレンズ部が配置される上記面としては、上記撮像レンズの光軸に直交する面であることが最も好ましい。
【００１１】
上記第１のレンズ部としては平面形状が円形若しくは多角形のレンズ、第２のレンズ部としては平面形状が環状（ドーナツ形）のレンズをそれぞれ用い、この環状の第２のレンズ部が、上記第１のレンズ部の外縁部に接し、この第１のレンズ部と同心すなわち第１および第２のレンズ部の光軸が一致する同心円型構造とすると、極めて好ましい結果が得られる。第１および第２のレンズ部の配置を逆にして、第２のレンズ部の平面形状を円形若しくは多角形として内側に配置し、第１のレンズ部を環状として外側に配置してもよいことはいうまでもない。 このような多焦点の撮像レンズは、図１３（Ａ）に示したように、ガラス製の長焦点レンズ６５および短焦点レンズ６６を用意し、図１３（Ｂ）に示したように、上記長焦点レンズ６５の中央部６５ａと短焦点レンズ６６の周辺部６６ｂを組み合わせればよい。これにより、図１３（Ｃ）に示したように、上記長焦点レンズ６５の円形の中央部６５ａを第１のレンズ部６１とし、短焦点レンズ６６の環状の周辺部６６ｂを第２のレンズ部６２とする撮像レンズが得られる。なお、上記のように、両レンズの関係を逆にして、上記長焦点レンズ６５の環状の周辺部を第２のレンズ部とし、短焦点レンズ６６の円形の中央部を第１のレンズ部とする、多焦点の撮像レンズを構成してもよい。
【００１２】
なお、本発明において使用される撮像レンズは、焦点距離が互いに異なる第１および第２のレンズ部を有していればよいのであるから、上記のように焦点距離が互いに異なる二つのガラス製のレンズをそれぞれ別途作製して、両者を合体させるばかりではなく、例えばアクリル樹脂などのプラスチックを成形加工して、一体化された第１および第２のレンズ部を同時に作製してもよい。前者の場合は、第１および第２のレンズ部の間の境界は、明確な線状になるが、後者の場合は、第１および第２のレンズ部の境界部は連続的になって、明確な境界線は形成されないが、実用上の支障はない。
【００１３】
また、内側のレンズ部の平面形状は、円形のみではなく、楕円形若しくは多角形であってもよい。これらの多角形の角部が丸みを有していてもよいことは、いうまでもない。本明細書では、これらの円形、楕円形および多角形を総称して、円形若しくは多角形と記した。同様に外側の環状のレンズの平面形状に関しても、円環状だけではなく、外縁形状および内縁形状が円形以外にも、楕円形若しくは多角形であってもよい。これらの多角形の角部が丸みを有していてもよいことは、いうまでもない。さらに、例えば、外縁形状が多角形で、内縁形状が円形のように、外縁形状と内縁形状が互いに異なっていてもよい。本明細書では、これらの形状を総称して、環状と記した。上記のように、これら内側のレンズ部と外側の環状のレンズ部の光軸は、互いに一致して配置される。
【００１４】
また、第１および第２のレンズ部の平面形状を半円形、半楕円形若しくは多角形とし、両レンズ部の直線部分が互いに接するように配置しても、好ましい結果が得られる。この場合も、上記のように、ガラス製の二つのレンズ部をそれぞれ別途作製した後に一体化してもよく、プラスチックを成形加工して、一体化された両レンズ部を同時に形成してもよい。上記のように、プラスチックを成形加工した場合は、第１および第２のレンズ部の境界部は連続的になって明確な直線にならないが、実用上支障はない。さらに、各レンズ部の平面形状も、上記のように半円形のみではなく、半楕円形や多角形としてもよいことはいうまでもなく、本明細書では、これらを総称して半円形若しくは多角形と記した。
【００１５】
上記撮像素子の結像部にそれぞれ形成された、上記第１および第２の被写体にそれぞれ対応する第１および第２の映像は、上記映像メモリに格納されて、それぞれ第１および第２の映像信号とされる。これらの第１および第２の映像は、それぞれ例えば使用者などの動画像およびバーコードなどの静止画像として上記映像メモリに格納することができる。
【００１６】
上記第２の被写体は、例えば１次元若しくは２次元のバーコード等のデジタルコードまたは文字であり、この場合は、このデジタルコードまたは文字を解読する手段および上記デジタルコードまたは文字を解読した後、解読完了を報知または表示する手段を有し、さらに、解読された上記デジタルコードまたは文字の情報にもとづいて、所望の通信を行なう手段を具備することができる。
【００１７】
上記撮像レンズと撮像素子の間には、上記第１のレンズ部と第２のレンズ部を切り替えるための光学シャッターを配置することができ、このような光学シャッターとしては、液晶を用いたシャッターが実用上すぐれている。また、上記第２の被写体を撮像する際に、上記撮像素子の走査タイミングと同期して、フラッシュ光を発光させる機構を有することができる。第２の被写体は極めて近接していることが多いが、撮像する際に上記撮像素子の走査タイミングと同期してフラッシュ光を発光させるようにすれば、使用者などの影の発生は効果的に防止されて鮮明な映像を得ることができ、第２の被写体の撮像に有用である。なお、上記フラッシュ光としては、通常の写真撮影用フラッシュから得られるフラッシュ光のみではなく、赤外線を発するフラッシュおよび紫外線を発するフラッシュから、それぞれ得られるフラッシュ光を用いることができ、本明細書では、これらを総称してフラッシュ光と記す。
【００１８】
上記撮像素子からの飽和電流を検出する手段と、当該検出する手段からの信号にもとづいて、上記撮像素子の駆動回路を駆動させる手段を具備することができる。これは、光の蓄積時間を長くすることによって、感度を向上させるものであって、撮像素子が出す飽和電子を利用することにより、適切な蓄積時間を検知することができる。また、所望の色フィルタを用いて上記第２の被写体を撮像する手段を具備することも実用上有用であり、これにより、第２の被写体を高いコントラストで撮像することができる。上記第２の被写体を撮像して得られた映像を、所望の色に合わせて信号処理する手段を具備するようにすれば、映像のコントラスト向上に有効である。
【００１９】
上記第２の被写体が蛍光を発する場合は、蛍光物質を活性化する励起光を照射しながら撮像し、得られた映像の信号と上記励起光を照射することなしに撮像して得られた映像の信号の差から、上記第２の被写体の映像を求めることができる。このようにすれば、励起光の照射によって発光するインクなどによって形成されたバーコードなどの検出に極めて有用である。上記励起光としては、使用された蛍光物質の発する光より短波長の光（例えば紫外線）が用いられ、上記蛍光物質が赤外領域の光を発する場合は、可視光に近い赤外光を用いることができる。
【００２０】
また、液晶表示手段をさらに設けて、上記第２のレンズ部の光軸が上記液晶表示手段の画面の側にあるようにすれば、液晶表示手段が有する照明装置を、被写体の照明に用いることができる。なお、本発明は、携帯電話、ＰＨＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）およびＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などに用いることができる。
【００２１】
第２の被写体を撮像する際に、被写体までの距離の設定が不正確であると、良好な結果を得るのが困難である。しかし、所望の通信を行なうためのアンテナを具備し、当該アンテナを格納した際における当該アンテナの外部における長さによって、上記第２のレンズと上記第２の被写体の間の距離を制御し、上記長さと距離が等しいようにすれば、極めて容易かつ迅速に第２の被写体までの距離を正確に設定できる。
【実施例】
【００２２】
［実施例１］ 図１および図２を用いて本発明の第１の実施例を説明する。本実施例においては、撮像レンズ２２を構成するガラス製の第１および第２のレンズ部６１、６２の境界は直線であり、半円形の第１のレンズ部６１の下縁部に、半円形の第２のレンズ部６２の上縁部を接して配置した。第１のレンズ部６１の焦点距離は５ｍｍであり、図２（Ａ）に示したように、近傍にある被写体（たとえば距離０．３ｍにある携帯電話の利用者の顔など）や遠距離の風景など、所望の第１の被写体８１を撮像素子２１の第１の領域に第１の像９１として結像させた。また、第２のレンズ部６２の焦点距離は４．３ｍｍであり、たとえばデジタルコードの１種であるバーコードなど、上記第１の被写体より近距離にある第２の被写体８２の像を、撮像素子２１の第２の領域に第２の像９２として結像させた。
【００２３】
すなわち、上記第１のレンズ部６１を用いて第１の被写体８１を撮像し、駆動回路１４によって撮像素子２１を動作させて、第１の像９１の映像信号を撮像素子２１から取り出した。得られた第１の被写体８１の映像信号を、カメラ制御ユニット（以下「ＣＣＵ」と略称）１１によって処理した後、動画像または静止画像として映像メモリ１２に蓄積した。なお、本実施例において、第１のレンズ部６１の主面と撮像素子２１との間隔は５ｍｍ〜５．１ｍｍとした。また、図２（Ａ）に示したように、撮像レンズ２２の第１および第２のレンズ部６１、６２の周りにはシールド６３を配置して、第２のレンズ部６２を通過する光が、撮像素子２１における第１の像９１の結像部に到達するのを防止した。
【００２４】
次に、距離約３０ｍｍの位置にある２次元バーコードを、第２の被写体８２として撮像した。まず、第２のレンズ部６２を用いて、第２の被写体８２を撮像し、さらに、駆動回路１４によって撮像素子２１を動作させて、第２の像８２の映像信号を取り出し、静止画像として映像メモリ１２に蓄積した。なお、上記のように、第１および第２のレンズ部６１、６２の周りには、光シールド６３が配置されているので、第１のレンズ部６１を通過した光が、第２の像９２の結像部に到達するのも、同様に防止された。
【００２５】
静止画像として映像メモリ１２に蓄積された、上記第２の被写体８２の映像信号を、制御プログラム１６を用いて中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」と略称）１５で演算処理した。なお、上記各回路に必要な電力は電源１９によって供給した。
【００２６】
本実施例により、０．３ｍから無限遠方までにおける第１の被写体８１と、当該第１の被写体８１より近距離にある第２の被写体８２（バーコード）を撮像して、映像メモリ１２にそれぞれ動画像および静止画像として記憶させることができた。
【００２７】
第１および第２のレンズ部６１、６２の周りにそれぞれ設けた上記シールド６３を除いた例を、図２（Ｂ）示した。この場合は第１のレンズ部６１を通る光９１ａは撮像素子２１の全面に入射される。同様に、第２のレンズ部６２を通る光９２ａも、撮像素子２１の全面に入射する。そのため、第１の被写体８１を撮像している場合は、第２のレンズ部６２を通過した光が、結像していない光として撮像素子２１に入射するのでコントラストが低下する。しかし、ＣＣＵ１１によってコントラストを補正することにより、ほぼ正常な画像を得ることができた。同様に、第２の被写体８２を撮像する場合は、第１のレンズ部６１を通過した光が、結像していない光として撮像素子２１に入射し、コントラストを低下させるが、ＣＣＵ１１によってコントラストを補正して、ほぼ正常な画像にすることができた。
【００２８】
［実施例２］ 本実施例は、図３に示したように、図１に示した情報端末装置に液晶表示装置１３、液晶等を用いた光学シャッタによるレンズ選択用切り替え用回路１７、スイッチ２０およびメモリ１８を付加した例である。撮像用レンズ２２としては、環状の第２のレンズ部６２が、円形である第１のレンズ部６１の外縁部に接して当該第１のレンズ部６１と同心に配置され、両レンズ部６１、６２が一体化された多焦点の撮像レンズ２２を用い、撮像素子２１などは上記実施例１と同じものを使用した。
【００２９】
上記実施例１の場合と同様に、撮像レンズ２２の第１および第２のレンズ部６１、６２を用いて第１の被写体および第２の被写体（２次元バーコード）を撮像する際、スイッチ２０を押し込んで切替回路１７を動作させ、それぞれ動画像および静画像として映像メモリ１２に蓄積し、処理プログラム１６によってＣＰＵ１５で演算し、２次元バーコードの内容を静画像として液晶表示装置１３に表示した。
【００３０】
さらに、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって解析された２次元バーコードに関する情報をメモリ１８に記憶し、記憶された情報にもとづいてＣＰＵ１５を動作させて情報の授受を行なった。その結果、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号を認識したり、または当該バーコードが示すインターネットホームページのアドレスを認識して、液晶表示装置１３に表示することができた。
【００３１】
［実施例３］ 図４を用いて本発明の第３の実施例を説明する。図４から明らかなように、本実施例の情報端末装置３は、図３に示した構成の情報端末装置に無線送受信機構３１を付加した構造を有しており、撮像レンズ２２としては上記実施例２と同じものを使用した。上記実施例２と同様に、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって解析され２次元バーコードの情報は、メモリ１８に記憶され、記憶された情報をもとにして携帯電話やＰＨＳ中の無線送受信機構３１を動作させて、情報の授受を行なった。その結果、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号へ発信したり、または当該バーコードが示すインターネットのホームページをダウンロードして、ホームページの内容を液晶表示装置１３に表示するなど、バーコードの内容にもとづいて多くのことを実行することができた。
【００３２】
［実施例４］ 図５を用いて本発明の第４の実施例を説明する。図５から明らかなように、本実施例の情報端末装置３は、図４に示した上記実施例３に、さらにスピーカー４１および発光機構４２を付加したものであり、撮像レンズ２２としては、上記実施例２、３において使用したものと同じものを使用した。
【００３３】
本実施例は、上記実施例３において、２次元バーコードを解析した後、処理の完了を利用者に通知する機能として、音声または確認音を発生するスピーカー４１、または光信号を発する発光機構４２を有している。さらに液晶表示装置１３に解析結果を表示する機構を有しているので、情報の授受が正当であることを利用者が確認することができる。これにより、使用者の誤動作を効果的に防止することができた。
【００３４】
［実施例５］ 図６から明らかなように、本実施例は、図４に示した上記実施例３に、さらに照明制御機構４３および照明ランプ４４が付加されており、撮像レンズ２２としては上記実施例２〜４において用いたものと同じものを使用した。バーコードなど、極めて近距離（たとえば３０ｍｍ前後）に配置された第２の被写体の撮像を行なう場合、照明制御機構４３から供給される電力によって照明ランプ４４を点灯する。したがって、本実施例によれば、携帯型情報端末装置３自体によって、天井照明や室内の自然光などによる照明が遮られても、鮮明な画像を得ることができ、処理プログラム１６およびＣＰＵ１５による２次元バーコードの情報の解析を、容易に行なうことができた。特に、照明が不足してＣＣＵ１１からの画像信号のレベルが低い場合は、画像信号レベルから照明制御機構４３へ信号を送って、照明ランプ４４への電力供給を増加させ、上記画像信号のレベルを高くすることが可能になった。
【００３５】
また、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって、解析された２次元バーコードの情報をメモリ１８に記憶し、その情報をもとにして無線電話機構３１を動作させて、情報の授受を行なうことが可能となった。そのため、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号へ電話をしたり、当該バーコードが示すインターネットのホームページを読み出して、ホームページの内容を液晶表示装置１３に表示することができた。
【００３６】
［実施例６］ 本実施例は携帯電話におけるバーコードの撮像に関する例であり、図７を用いて説明する。本実施例における情報端末装置３は、図７に示したように、携帯電話若しくはＰＨＳである。机５１などの上に置かれた接写すべき第２の被写体（たとえば２次元バーコード）５を撮像する際には、上記のように第２のレンズ部６２を用いて、撮像素子２１に被写体５の像を結像させる。この際、被写体５と撮像システムのレンズとの間隔は重要であり、精度よく合わせる必要がある。
【００３７】
図７に示したように、情報端末装置３の有するアンテナ３２の先端方向に机５１が位置するようにした後、アンテナ３２がスタンバイの状態になるまで情報端末装置３を下方に移動させる。このようにすると、アンテナ３２が短縮されて格納されている状態になる。したがって、このときの接写用のアタッチメントレンズ２５と被写体５との間隔が最適になるように、アンテナ３２のスタンバイ時の長さを決めておけば、アンテナ３２がスタンバイの状態になるまで情報端末装置３を移動させることによって、情報端末装置３とバーコード５の間の距離を容易に最適とすることができる。
【００３８】
本実施例では、アンテナ３２の格納時の長さ１５ｍｍ、撮像レンズの第１のレンズ部（図示せず）の焦点距離を５ｍｍとし、第２のレンズ部６２の焦点距離を３．８ｍｍとした場合、約１５ｍｍの位置にある第２の被写体５であるバーコードを良好に撮像することができ、２次元バーコードの解析精度が向上した。
【００３９】
また、接写時には情報端末装置３が通常と上下が反転するが、液晶表示装置１３への画像表示も、水平方向および垂直方向の走査方向を逆にすることにより、接写撮像中の画像および解析結果の表示を読みやすくすることができた。なお、第１のレンズ部で撮像すると、約３０ｃｍから５０ｃｍのところにいる人物に焦点が合うようになった。なお、本実施例において、撮像レンズとしては上記実施例２〜５において用いたものと同じものを用い、第１のレンズ部による第１の被写体の撮像については、説明を省略した。また、図７において、符号３３はスピーカー、３４はダイヤルボタン、３５はマイクロフォンを、それぞれ表す。本実施例においても、撮像レンズが環状の第２のレンズ部と円形の第１のレンズ部が一体化された多焦点レンズが使用されているため、装置は極めてコンパクトになり、取り扱い操作も容易になった。
【００４０】
［実施例７］ 本実施例を図８を用いて説明する。記録用紙９の上にはバーコード１０が印刷されており、これを情報端末装置３で読み取って、認識終了時にブザーまたは光で知らせる。この時、情報端末装置３には円形の第１のレンズ部（図示せず）と環状の第２のレンズ部６２が一体化された撮像レンズと液晶表示装置１３が設けられている。当該液晶表示装置１３には照明手段（図示せず）が付属しているので、上記第２のレンズ部６２を経由してバーコード情報が読み取られる。バーコード１０には電話番号、Ｅ−ｍａｉｌアドレス、ＵＲＬアドレス等の各種情報が格納されており、携帯型情報端末装置３はこの情報を読み取って内容を認識し、たとえば特開平８−６９４３６や特開平１０−２５４８０２などに記載されているように、所定のアドレスと通信を行い、音声通信やホームページ表示などの操作を行う。なお、本実施例において、撮像レンズとしては上記実施例２〜６において用いたものと同じものを用いた。
【００４１】
［実施例８］ 上記実施例２〜７において使用した撮像レンズの作用について説明する。この撮像レンズは、図９（Ａ）に示したように、円形の第１のレンズ部６１を中心に配置し、当該第１のレンズ部６１の外側に環状（ドーナツ型）の第２のレンズ部６２を、両者の光軸が一致するように配置して一体化して形成された、同心円型の多焦点レンズである。第１の被写体は一般に明るいので、第１の被写体を撮像する際はレンズのアイリスが絞られ、そのため、中心部に配置された第１のレンズ部６１によって主な撮像が行なわれて、焦点の正しく合った第１の画像が得られる。
【００４２】
第２の被写体を撮像する際は、周辺部に置かれた環状の第２のレンズ部６２によってコントラストが十分高い画像信号が得られるが、中央部である第１のレンズ部６１が関与する画像は大きくぼけてしまい、第２のレンズ部６２による画像のコントラストを低下させる。しかし、第２の被写体は、例えばバーコードのように、明暗のはっきりした２値の信号であるため、コントラストの低下は信号処理によって容易に改善することができ、実用上問題がない。
【００４３】
また、上記実施例１において用いた第１および第２のレンズ部の境界が直線である撮像レンズを用いた場合と同様に、撮像レンズと撮像素子の間に光シャッターを配置すると、明暗のコントラストがさらに高い画像が形成された。すなわち、第１の被写体８１を撮像する際は、図９（Ｂ）に示したように、第２のレンズ部６２の光シャッターを閉じて第１のレンズ部６１のみによって撮像を行なう。また、第２の被写体８２を撮像する際は、図９（Ｃ）に示したように、第１のレンズ部６１の光シャッターを閉じて、第２のレンズ部６２のみによって撮像を行なう。この場合、第２のレンズ部６２は環状であるが、被写体からの光６４は撮像素子２１の焦点面では一点に集光して、コントラストの高い像が得られた。
【００４４】
なお、本実施例では、第１のレンズ部６１を円形として中心部に配置し、第２のレンズ部を環状としてその外側に配置したが、両者を逆にして、第２のレンズ部を円形として内側に配置し、第１のレンズ部を環状としてその外側に配置してもよいことはいうまでもない。また、上記光シャッターとしては、液晶シャッターが実用上好ましい。この液晶シャッターは、前方および後方透明板の互いに対向する片面に、それぞれ前方および後方透明電極を配置し、両者の間に液晶物質層を配置して密封したものであり、上記液晶物質層に電圧が印加されているときは光を遮断し、電圧が印加されていないときは光が透過される。したがって、第１のレンズ部および第２のレンズ部６１、６２を通る光を、それぞれ独立して通過および遮断することができる。
【００４５】
［実施例９］ 本実施例は、第２の被写体であるバーコードが、励起光の照射によって特定の色の蛍光を発光する不可視インクによって印刷されている場合の読み取りの例あり、図１０を用いて説明する。肉眼では認識できない不可視インクによって印刷されたバーコード１０は、照射に用いられた励起光１００の波長よりも長い波長の光を発光する。本実施例では、照明ランプ４４を用いてバーコード１０に励起光１００を照射したときに、不可視インクから発光する波長の光を透過し、その他の波長の光の透過を阻止する光フィルタ１０１を、バーコード１０と撮像素子２１との間に配置した。これにより、コントラストが向上して、不可視インクからの像を明確に撮像することができた。なお、図１０には、光フィルタ１０１を撮像レンズ２２と撮像素子２１との間に配置した場合を示したが、バーコード１０と撮像レンズ２２の間に配置してもよい。
【００４６】
一般に、バーコード１０などが記録されている記録用紙９には、不可視インクによって印刷されたバーコード１０のみではなく、肉眼で見ることができる印刷インクによってバーコード以外のものも印刷されていることが多い。そのため、不可視インクによって印刷されたバーコード１０を認識して情報を解読するためには、不可視インクからの光のみを選択的に認識する必要がある。本実施例では光フィルタ１０１が用いられているので、不可視インクからの光のみを選択的に撮像素子２１に導き、その他の印刷インクから反射された光は阻止されるので、バーコード１０の鮮明な画像を得ることができた。なお、励起光１００のみによって照明が行なわれ、励起光１００以外の照明光がない場合は、発光するのは不可視インクによって印刷された部分のみであるから、光フィルタ１０１を使用する必要はない。なお、本実施例では励起光１００として紫外線を使用し、良好な結果が得られた。
【００４７】
［実施例１０］ 本実施例は、上記実施例４において、映像メモリ１２を、映像信号の３色に合わせて赤用映像メモリ１２Ｒ、緑用映像メモリ１２Ｇおよび青用映像メモリ１２Ｂに分割した例であり、図１１を用いて説明する。
【００４８】
不可視印刷されたバーコードは、紫外光を照射されると波長の長い光を発光するので、赤の信号が大きくなる。上記のように、第２の被写体６２の一つである記録用紙９には、不可視インクで印刷されたバーコード１０のみではなく、肉眼で見ることができる印刷インクによって、バーコード以外のものも印刷されていることが多い。したがって、バーコード１０を認識して情報を解読するには、不可視インクからの光のみを選択的に認識する必要がある。
【００４９】
上記赤用映像メモリ１２Ｒに記憶されている信号にも、バーコードの信号のみでなく、記録用紙９に普通インクで印刷された被写体の信号も含まれている。しかし、不可視インクからの信号を受けない緑用映像メモリ１２Ｇまたは青用映像メモリ１２Ｂの信号の振幅を加減して、赤用映像メモリ１２Ｒの信号から減算することにより、不可視インクが発光したバーコード１０の鮮明な画像を得ることができ、当該バーコードの持つ情報を的確に読みとることができた。
【００５０】
［実施例１１］ 図１２に示したように、記録用紙９の中のバーコード１０を撮像する場合、励起光１００を照射する前の撮像素子２１の映像信号Ｂを、メモリ（図示せず）に記憶しておき、つぎに、励起光１００を照射して不可視インクが発光したときの映像信号Ａとの差Ａ−Ｂから、バーコード１０の画像信号を求めた。励起光１００の照射によって不可視インクが発光したときの映像信号Ａには、バーコードからの信号のみではなく、普通インクによって記録用紙９に印刷された被写体からの信号も入っている。しかし、励起光１００が照射されないときの撮像素子２１からの映像信号Ｂには、不可視インクからの信号がなく、普通インクによって記録用紙９に印刷された被写体の信号のみである。したがって、映像信号Ａから映像信号Ｂを減算すれば、不可視インクの発光によるバーコード１０の鮮明な画像を得ることができ、当該バーコードの持つ情報を的確に読みとることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための系統図。
【図２】本発明における第１および第２のレンズ部の作用を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための系統図。
【図４】本発明の第３の実施例を説明するための系統図。
【図５】本発明の第４の実施例を説明するための系統図。
【図６】本発明の第５の実施例を説明するための系統図。
【図７】本発明の第６の実施例を説明するための上面図。
【図８】本発明の第７の実施例を説明するための模式図。
【図９】本発明の第８の実施例を説明するための図。
【図１０】本発明の第９の実施例を説明するための模式図。
【図１１】本発明の第１０の実施例を説明するための系統図。
【図１２】本発明の第１１の実施例を説明するための模式図。
【図１３】本発明の撮像レンズの構成を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１、３…情報端末装置、５…第２の被写体、９…記録用紙、１０…バーコード、１１…ＣＣＵ、１２…映像メモリ、１３…液晶表示装置、１４…駆動回路、１５…ＣＰＵ、１６…制御プログラム、１７…切替回路、１８…メモリ、１９…電源、２０…スイッチ、２１…撮像素子、２２…撮像レンズ、３１…無線送受信機構、３２…アンテナ、３３…スピーカー、３４…ダイアルボタン、３５…マイクロホン、４１…スピーカー、４２…発光機構、４３…照明制御機構、４４…照明ランプ、５１…机、６１…第１のレンズ部、６２…第２のレンズ部、６３…シールド、６４…被写体からの光、８１…第１の被写体、８２…第２の被写体、９１…第１の像、９２…第２の像、１００…励起光、１０１…光フィルター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話（ＰＨＳを含む）、テレビジョンやビデオなどの家電機器のリモコン装置、パソコンカメラ、および監視カメラなどの画像入力機能を持つ情報端末装置に関し、詳しくは、所望の静止画像や動画像とともに、デジタルコードまたは文字の近接静止画像を高い精度で読みとり、そのまま表示するか、あるいは読み取り結果を認識し、その認識したデジタルコードまたは文字の情報に基づいて各種処理を行うことができる情報端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの画像入力機能を持った情報端末装置においては、たとえば、使用者自身の映像や風景の映像など所望の映像とともに、デジタルコードの１種であるバーコードなどの近接画像を読みとることがきわめて有用であることが多い。このようなバーコードは、たとえばメールアドレス、ホームページアドレス、電話番号、ＦＡＸ番号、会社名、所属、役職名など多くの情報を表すことができるので、これらのバーコードを上記所望の画像と組み合わせて使用することによって、きわめて有用なコミュニケーションが実現できる。
【０００３】
上記バーコードの読みとりは、従来は専用の読みとり用スキャナーを用いて行われていた。また、パソコンなどの画像入力機器を用いてバーコードを読みとった例もあるが、この場合は、たとえば使用者や風景の像など、近距離（たとえばほぼ０．３ｍ）から遠方の所望の距離にある被写体（このような被写体を本明細では第１の被写体と記す）の撮像に用いる画像入力用のレンズ（以下、第１のレンズと記す）を用いて、バーコードの読みとりも行っていた。
【０００４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記読みとり用スキャナーを用いる方法は、実用上きわめて複雑であり、また、使用者や風景など第１の被写体の撮像を行う上記第１のレンズを用いてバーコードの読みとりを行うと、解像度が不十分であるため、特に２次元バーコードなどの複雑な情報を読みとって認識することは困難であった。
【０００６】
このような問題に対処するため、本発明者は、所望の距離にある第１の被写体と当該第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体（上記第１の被写体より近距離にある被写体を本明細書では第２の被写体と記す）を、上記第１のレンズおよび上記第２の被写体を撮像するための接写用の第２のレンズを用いて、それぞれ結像させる携帯型情報端末装置を提案した（特願２０００−２４５２６６）。この携帯型情報端末装置によって、上記従来の技術は著しく改善され、使用者自身や風景など、近距離から遠距離にある第１の被写体の撮像のみではなく、バーコードなど第１の被写体より近距離にある第２の被写体の撮像も、容易かつ高い精度で行なうことが可能になった。
【０００７】
本発明は、上記携帯型情報端末装置の使用をさらに容易にするために行なわれたものであって、上記第１および第２の被写体を極めて容易かつ高い精度で撮像することができる情報端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の携帯型の情報端末装置は、撮像レンズと、当該撮像レンズによって形成された映像を取り込む撮像素子と、当該撮像素子によって取り込まれた映像を格納する映像メモリと、カメラ制御ユニットと、通信手段とを有し、上記撮像レンズは、所望の距離にある第１の被写体を撮像するに適した第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部と、上記第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部とを有する多焦点レンズであり、上記第１のレンズ部を通る光が上記撮像素子の全面に入射し、かつ、上記第２のレンズ部を通る光も上記撮像素子の全面に入射するように構成され、上記カメラ制御ユニットは、上記第１の被写体を撮像する場合に、上記第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、上記第２の被写体を撮像する場合に、上記第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人物など第１の被写体の画像に加えて、バーコードなどのデジタルコードおよび文字などの第２の被写体を近接撮像し、その内容を、容易かつ高い精度で認識および送信することが可能になった。しかも、第１および第２のレンズ部が一体化されて多焦点の撮像レンズが構成されているので、第１および第２の被写体を撮像する際に、二つの撮像レンズを用いて、第１および第２の被写体をそれぞれ撮影した場合とは異なり、二つの撮像レンズが取り付けられた円盤を回転させたり、両撮像レンズをスライドさせたりして、レンズを切り替えあるいは交換する操作が不要である。これにより、撮像を極めて容易かつ迅速に行うことができ、装置自体も、さらに軽量かつコンパクトになって携帯にも有利になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の情報端末装置においては、近距離（たとえば０．３ｍ）から無限遠の所望距離にある第１の被写体と、それより近い距離に配置された第２の被写体を、それぞれ第１および第２のレンズ部によって撮像して撮像素子に取り込み、さらに映像メモリに格納する。第１の被写体の撮像に用いる第１の焦点距離を持った第１のレンズ部とは異なる第２の焦点距離を持つ第２レンズ部によって、第２の被写体の撮像を行なっているので、従来よりはるかに高い解像度が得られる。しかも、第１および第２のレンズ部が、同一の面に配置されて、撮像レンズが一体化して構成されている。そのため、二つの撮像レンズを用いて、第１および第２の被写体をそれぞれ撮影した場合とは異なり、二つの撮像レンズが取り付けられた円盤を回転させたり、両撮像レンズをスライドさせたりして、レンズを切り替えあるいは交換する操作は不要である。第１および第２のレンズ部の切り替えは、撮像素子の画面を分割することによって容易かつ迅速に行なうことができ、実用上極めて有利である。また、撮像対象を第１の被写体と第２の被写体間で切り替えることによって撮像素子の同じ画面を用いても実効的にレンズの切り替えは可能である。第１および第２のレンズ部が配置される上記面としては、上記撮像レンズの光軸に直交する面であることが最も好ましい。
【００１１】
上記第１のレンズ部としては平面形状が円形若しくは多角形のレンズ、第２のレンズ部としては平面形状が環状（ドーナツ形）のレンズをそれぞれ用い、この環状の第２のレンズ部が、上記第１のレンズ部の外縁部に接し、この第１のレンズ部と同心すなわち第１および第２のレンズ部の光軸が一致する同心円型構造とすると、極めて好ましい結果が得られる。第１および第２のレンズ部の配置を逆にして、第２のレンズ部の平面形状を円形若しくは多角形として内側に配置し、第１のレンズ部を環状として外側に配置してもよいことはいうまでもない。 このような多焦点の撮像レンズは、図１３（Ａ）に示したように、ガラス製の長焦点レンズ６５および短焦点レンズ６６を用意し、図１３（Ｂ）に示したように、上記長焦点レンズ６５の中央部６５ａと短焦点レンズ６６の周辺部６６ｂを組み合わせればよい。これにより、図１３（Ｃ）に示したように、上記長焦点レンズ６５の円形の中央部６５ａを第１のレンズ部６１とし、短焦点レンズ６６の環状の周辺部６６ｂを第２のレンズ部６２とする撮像レンズが得られる。なお、上記のように、両レンズの関係を逆にして、上記長焦点レンズ６５の環状の周辺部を第２のレンズ部とし、短焦点レンズ６６の円形の中央部を第１のレンズ部とする、多焦点の撮像レンズを構成してもよい。
【００１２】
なお、本発明において使用される撮像レンズは、焦点距離が互いに異なる第１および第２のレンズ部を有していればよいのであるから、上記のように焦点距離が互いに異なる二つのガラス製のレンズをそれぞれ別途作製して、両者を合体させるばかりではなく、例えばアクリル樹脂などのプラスチックを成形加工して、一体化された第１および第２のレンズ部を同時に作製してもよい。前者の場合は、第１および第２のレンズ部の間の境界は、明確な線状になるが、後者の場合は、第１および第２のレンズ部の境界部は連続的になって、明確な境界線は形成されないが、実用上の支障はない。
【００１３】
また、内側のレンズ部の平面形状は、円形のみではなく、楕円形若しくは多角形であってもよい。これらの多角形の角部が丸みを有していてもよいことは、いうまでもない。本明細書では、これらの円形、楕円形および多角形を総称して、円形若しくは多角形と記した。同様に外側の環状のレンズの平面形状に関しても、円環状だけではなく、外縁形状および内縁形状が円形以外にも、楕円形若しくは多角形であってもよい。これらの多角形の角部が丸みを有していてもよいことは、いうまでもない。さらに、例えば、外縁形状が多角形で、内縁形状が円形のように、外縁形状と内縁形状が互いに異なっていてもよい。本明細書では、これらの形状を総称して、環状と記した。上記のように、これら内側のレンズ部と外側の環状のレンズ部の光軸は、互いに一致して配置される。
【００１４】
また、第１および第２のレンズ部の平面形状を半円形、半楕円形若しくは多角形とし、両レンズ部の直線部分が互いに接するように配置しても、好ましい結果が得られる。この場合も、上記のように、ガラス製の二つのレンズ部をそれぞれ別途作製した後に一体化してもよく、プラスチックを成形加工して、一体化された両レンズ部を同時に形成してもよい。上記のように、プラスチックを成形加工した場合は、第１および第２のレンズ部の境界部は連続的になって明確な直線にならないが、実用上支障はない。さらに、各レンズ部の平面形状も、上記のように半円形のみではなく、半楕円形や多角形としてもよいことはいうまでもなく、本明細書では、これらを総称して半円形若しくは多角形と記した。
【００１５】
上記撮像素子の結像部にそれぞれ形成された、上記第１および第２の被写体にそれぞれ対応する第１および第２の映像は、上記映像メモリに格納されて、それぞれ第１および第２の映像信号とされる。これらの第１および第２の映像は、それぞれ例えば使用者などの動画像およびバーコードなどの静止画像として上記映像メモリに格納することができる。
【００１６】
上記第２の被写体は、例えば１次元若しくは２次元のバーコード等のデジタルコードまたは文字であり、この場合は、このデジタルコードまたは文字を解読する手段および上記デジタルコードまたは文字を解読した後、解読完了を報知または表示する手段を有し、さらに、解読された上記デジタルコードまたは文字の情報にもとづいて、所望の通信を行なう手段を具備することができる。
【００１７】
上記撮像レンズと撮像素子の間には、上記第１のレンズ部と第２のレンズ部を切り替えるための光学シャッターを配置することができ、このような光学シャッターとしては、液晶を用いたシャッターが実用上すぐれている。また、上記第２の被写体を撮像する際に、上記撮像素子の走査タイミングと同期して、フラッシュ光を発光させる機構を有することができる。第２の被写体は極めて近接していることが多いが、撮像する際に上記撮像素子の走査タイミングと同期してフラッシュ光を発光させるようにすれば、使用者などの影の発生は効果的に防止されて鮮明な映像を得ることができ、第２の被写体の撮像に有用である。なお、上記フラッシュ光としては、通常の写真撮影用フラッシュから得られるフラッシュ光のみではなく、赤外線を発するフラッシュおよび紫外線を発するフラッシュから、それぞれ得られるフラッシュ光を用いることができ、本明細書では、これらを総称してフラッシュ光と記す。
【００１８】
上記撮像素子からの飽和電流を検出する手段と、当該検出する手段からの信号にもとづいて、上記撮像素子の駆動回路を駆動させる手段を具備することができる。これは、光の蓄積時間を長くすることによって、感度を向上させるものであって、撮像素子が出す飽和電子を利用することにより、適切な蓄積時間を検知することができる。また、所望の色フィルタを用いて上記第２の被写体を撮像する手段を具備することも実用上有用であり、これにより、第２の被写体を高いコントラストで撮像することができる。上記第２の被写体を撮像して得られた映像を、所望の色に合わせて信号処理する手段を具備するようにすれば、映像のコントラスト向上に有効である。
【００１９】
上記第２の被写体が蛍光を発する場合は、蛍光物質を活性化する励起光を照射しながら撮像し、得られた映像の信号と上記励起光を照射することなしに撮像して得られた映像の信号の差から、上記第２の被写体の映像を求めることができる。このようにすれば、励起光の照射によって発光するインクなどによって形成されたバーコードなどの検出に極めて有用である。上記励起光としては、使用された蛍光物質の発する光より短波長の光（例えば紫外線）が用いられ、上記蛍光物質が赤外領域の光を発する場合は、可視光に近い赤外光を用いることができる。
【００２０】
また、液晶表示手段をさらに設けて、上記第２のレンズ部の光軸が上記液晶表示手段の画面の側にあるようにすれば、液晶表示手段が有する照明装置を、被写体の照明に用いることができる。なお、本発明は、携帯電話、ＰＨＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）およびＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などに用いることができる。
【００２１】
第２の被写体を撮像する際に、被写体までの距離の設定が不正確であると、良好な結果を得るのが困難である。しかし、所望の通信を行なうためのアンテナを具備し、当該アンテナを格納した際における当該アンテナの外部における長さによって、上記第２のレンズと上記第２の被写体の間の距離を制御し、上記長さと距離が等しいようにすれば、極めて容易かつ迅速に第２の被写体までの距離を正確に設定できる。
【実施例】
【００２２】
［実施例１］ 図１および図２を用いて本発明の第１の実施例を説明する。本実施例においては、撮像レンズ２２を構成するガラス製の第１および第２のレンズ部６１、６２の境界は直線であり、半円形の第１のレンズ部６１の下縁部に、半円形の第２のレンズ部６２の上縁部を接して配置した。第１のレンズ部６１の焦点距離は５ｍｍであり、図２（Ａ）に示したように、近傍にある被写体（たとえば距離０．３ｍにある携帯電話の利用者の顔など）や遠距離の風景など、所望の第１の被写体８１を撮像素子２１の第１の領域に第１の像９１として結像させた。また、第２のレンズ部６２の焦点距離は４．３ｍｍであり、たとえばデジタルコードの１種であるバーコードなど、上記第１の被写体より近距離にある第２の被写体８２の像を、撮像素子２１の第２の領域に第２の像９２として結像させた。
【００２３】
すなわち、上記第１のレンズ部６１を用いて第１の被写体８１を撮像し、駆動回路１４によって撮像素子２１を動作させて、第１の像９１の映像信号を撮像素子２１から取り出した。得られた第１の被写体８１の映像信号を、カメラ制御ユニット（以下「ＣＣＵ」と略称）１１によって処理した後、動画像または静止画像として映像メモリ１２に蓄積した。なお、本実施例において、第１のレンズ部６１の主面と撮像素子２１との間隔は５ｍｍ〜５．１ｍｍとした。また、図２（Ａ）に示したように、撮像レンズ２２の第１および第２のレンズ部６１、６２の周りにはシールド６３を配置して、第２のレンズ部６２を通過する光が、撮像素子２１における第１の像９１の結像部に到達するのを防止した。
【００２４】
次に、距離約３０ｍｍの位置にある２次元バーコードを、第２の被写体８２として撮像した。まず、第２のレンズ部６２を用いて、第２の被写体８２を撮像し、さらに、駆動回路１４によって撮像素子２１を動作させて、第２の像８２の映像信号を取り出し、静止画像として映像メモリ１２に蓄積した。なお、上記のように、第１および第２のレンズ部６１、６２の周りには、光シールド６３が配置されているので、第１のレンズ部６１を通過した光が、第２の像９２の結像部に到達するのも、同様に防止された。
【００２５】
静止画像として映像メモリ１２に蓄積された、上記第２の被写体８２の映像信号を、制御プログラム１６を用いて中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」と略称）１５で演算処理した。なお、上記各回路に必要な電力は電源１９によって供給した。
【００２６】
本実施例により、０．３ｍから無限遠方までにおける第１の被写体８１と、当該第１の被写体８１より近距離にある第２の被写体８２（バーコード）を撮像して、映像メモリ１２にそれぞれ動画像および静止画像として記憶させることができた。
【００２７】
第１および第２のレンズ部６１、６２の周りにそれぞれ設けた上記シールド６３を除いた例を、図２（Ｂ）示した。この場合は第１のレンズ部６１を通る光９１ａは撮像素子２１の全面に入射される。同様に、第２のレンズ部６２を通る光９２ａも、撮像素子２１の全面に入射する。そのため、第１の被写体８１を撮像している場合は、第２のレンズ部６２を通過した光が、結像していない光として撮像素子２１に入射するのでコントラストが低下する。しかし、ＣＣＵ１１によってコントラストを補正することにより、ほぼ正常な画像を得ることができた。同様に、第２の被写体８２を撮像する場合は、第１のレンズ部６１を通過した光が、結像していない光として撮像素子２１に入射し、コントラストを低下させるが、ＣＣＵ１１によってコントラストを補正して、ほぼ正常な画像にすることができた。
【００２８】
［実施例２］ 本実施例は、図３に示したように、図１に示した情報端末装置に液晶表示装置１３、液晶等を用いた光学シャッタによるレンズ選択用切り替え用回路１７、スイッチ２０およびメモリ１８を付加した例である。撮像用レンズ２２としては、環状の第２のレンズ部６２が、円形である第１のレンズ部６１の外縁部に接して当該第１のレンズ部６１と同心に配置され、両レンズ部６１、６２が一体化された多焦点の撮像レンズ２２を用い、撮像素子２１などは上記実施例１と同じものを使用した。
【００２９】
上記実施例１の場合と同様に、撮像レンズ２２の第１および第２のレンズ部６１、６２を用いて第１の被写体および第２の被写体（２次元バーコード）を撮像する際、スイッチ２０を押し込んで切替回路１７を動作させ、それぞれ動画像および静画像として映像メモリ１２に蓄積し、処理プログラム１６によってＣＰＵ１５で演算し、２次元バーコードの内容を静画像として液晶表示装置１３に表示した。
【００３０】
さらに、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって解析された２次元バーコードに関する情報をメモリ１８に記憶し、記憶された情報にもとづいてＣＰＵ１５を動作させて情報の授受を行なった。その結果、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号を認識したり、または当該バーコードが示すインターネットホームページのアドレスを認識して、液晶表示装置１３に表示することができた。
【００３１】
［実施例３］ 図４を用いて本発明の第３の実施例を説明する。図４から明らかなように、本実施例の情報端末装置３は、図３に示した構成の情報端末装置に無線送受信機構３１を付加した構造を有しており、撮像レンズ２２としては上記実施例２と同じものを使用した。上記実施例２と同様に、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって解析され２次元バーコードの情報は、メモリ１８に記憶され、記憶された情報をもとにして携帯電話やＰＨＳ中の無線送受信機構３１を動作させて、情報の授受を行なった。その結果、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号へ発信したり、または当該バーコードが示すインターネットのホームページをダウンロードして、ホームページの内容を液晶表示装置１３に表示するなど、バーコードの内容にもとづいて多くのことを実行することができた。
【００３２】
［実施例４］ 図５を用いて本発明の第４の実施例を説明する。図５から明らかなように、本実施例の情報端末装置３は、図４に示した上記実施例３に、さらにスピーカー４１および発光機構４２を付加したものであり、撮像レンズ２２としては、上記実施例２、３において使用したものと同じものを使用した。
【００３３】
本実施例は、上記実施例３において、２次元バーコードを解析した後、処理の完了を利用者に通知する機能として、音声または確認音を発生するスピーカー４１、または光信号を発する発光機構４２を有している。さらに液晶表示装置１３に解析結果を表示する機構を有しているので、情報の授受が正当であることを利用者が確認することができる。これにより、使用者の誤動作を効果的に防止することができた。
【００３４】
［実施例５］ 図６から明らかなように、本実施例は、図４に示した上記実施例３に、さらに照明制御機構４３および照明ランプ４４が付加されており、撮像レンズ２２としては上記実施例２〜４において用いたものと同じものを使用した。バーコードなど、極めて近距離（たとえば３０ｍｍ前後）に配置された第２の被写体の撮像を行なう場合、照明制御機構４３から供給される電力によって照明ランプ４４を点灯する。したがって、本実施例によれば、携帯型情報端末装置３自体によって、天井照明や室内の自然光などによる照明が遮られても、鮮明な画像を得ることができ、処理プログラム１６およびＣＰＵ１５による２次元バーコードの情報の解析を、容易に行なうことができた。特に、照明が不足してＣＣＵ１１からの画像信号のレベルが低い場合は、画像信号レベルから照明制御機構４３へ信号を送って、照明ランプ４４への電力供給を増加させ、上記画像信号のレベルを高くすることが可能になった。
【００３５】
また、処理プログラム１６とＣＰＵ１５によって、解析された２次元バーコードの情報をメモリ１８に記憶し、その情報をもとにして無線電話機構３１を動作させて、情報の授受を行なうことが可能となった。そのため、２次元バーコードを撮像するだけで、当該２次元バーコードが示す電話番号へ電話をしたり、当該バーコードが示すインターネットのホームページを読み出して、ホームページの内容を液晶表示装置１３に表示することができた。
【００３６】
［実施例６］ 本実施例は携帯電話におけるバーコードの撮像に関する例であり、図７を用いて説明する。本実施例における情報端末装置３は、図７に示したように、携帯電話若しくはＰＨＳである。机５１などの上に置かれた接写すべき第２の被写体（たとえば２次元バーコード）５を撮像する際には、上記のように第２のレンズ部６２を用いて、撮像素子２１に被写体５の像を結像させる。この際、被写体５と撮像システムのレンズとの間隔は重要であり、精度よく合わせる必要がある。
【００３７】
図７に示したように、情報端末装置３の有するアンテナ３２の先端方向に机５１が位置するようにした後、アンテナ３２がスタンバイの状態になるまで情報端末装置３を下方に移動させる。このようにすると、アンテナ３２が短縮されて格納されている状態になる。したがって、このときの接写用のアタッチメントレンズ２５と被写体５との間隔が最適になるように、アンテナ３２のスタンバイ時の長さを決めておけば、アンテナ３２がスタンバイの状態になるまで情報端末装置３を移動させることによって、情報端末装置３とバーコード５の間の距離を容易に最適とすることができる。
【００３８】
本実施例では、アンテナ３２の格納時の長さ１５ｍｍ、撮像レンズの第１のレンズ部（図示せず）の焦点距離を５ｍｍとし、第２のレンズ部６２の焦点距離を３．８ｍｍとした場合、約１５ｍｍの位置にある第２の被写体５であるバーコードを良好に撮像することができ、２次元バーコードの解析精度が向上した。
【００３９】
また、接写時には情報端末装置３が通常と上下が反転するが、液晶表示装置１３への画像表示も、水平方向および垂直方向の走査方向を逆にすることにより、接写撮像中の画像および解析結果の表示を読みやすくすることができた。なお、第１のレンズ部で撮像すると、約３０ｃｍから５０ｃｍのところにいる人物に焦点が合うようになった。なお、本実施例において、撮像レンズとしては上記実施例２〜５において用いたものと同じものを用い、第１のレンズ部による第１の被写体の撮像については、説明を省略した。また、図７において、符号３３はスピーカー、３４はダイヤルボタン、３５はマイクロフォンを、それぞれ表す。本実施例においても、撮像レンズが環状の第２のレンズ部と円形の第１のレンズ部が一体化された多焦点レンズが使用されているため、装置は極めてコンパクトになり、取り扱い操作も容易になった。
【００４０】
［実施例７］ 本実施例を図８を用いて説明する。記録用紙９の上にはバーコード１０が印刷されており、これを情報端末装置３で読み取って、認識終了時にブザーまたは光で知らせる。この時、情報端末装置３には円形の第１のレンズ部（図示せず）と環状の第２のレンズ部６２が一体化された撮像レンズと液晶表示装置１３が設けられている。当該液晶表示装置１３には照明手段（図示せず）が付属しているので、上記第２のレンズ部６２を経由してバーコード情報が読み取られる。バーコード１０には電話番号、Ｅ−ｍａｉｌアドレス、ＵＲＬアドレス等の各種情報が格納されており、携帯型情報端末装置３はこの情報を読み取って内容を認識し、たとえば特開平８−６９４３６や特開平１０−２５４８０２などに記載されているように、所定のアドレスと通信を行い、音声通信やホームページ表示などの操作を行う。なお、本実施例において、撮像レンズとしては上記実施例２〜６において用いたものと同じものを用いた。
【００４１】
［実施例８］ 上記実施例２〜７において使用した撮像レンズの作用について説明する。この撮像レンズは、図９（Ａ）に示したように、円形の第１のレンズ部６１を中心に配置し、当該第１のレンズ部６１の外側に環状（ドーナツ型）の第２のレンズ部６２を、両者の光軸が一致するように配置して一体化して形成された、同心円型の多焦点レンズである。第１の被写体は一般に明るいので、第１の被写体を撮像する際はレンズのアイリスが絞られ、そのため、中心部に配置された第１のレンズ部６１によって主な撮像が行なわれて、焦点の正しく合った第１の画像が得られる。
【００４２】
第２の被写体を撮像する際は、周辺部に置かれた環状の第２のレンズ部６２によってコントラストが十分高い画像信号が得られるが、中央部である第１のレンズ部６１が関与する画像は大きくぼけてしまい、第２のレンズ部６２による画像のコントラストを低下させる。しかし、第２の被写体は、例えばバーコードのように、明暗のはっきりした２値の信号であるため、コントラストの低下は信号処理によって容易に改善することができ、実用上問題がない。
【００４３】
また、上記実施例１において用いた第１および第２のレンズ部の境界が直線である撮像レンズを用いた場合と同様に、撮像レンズと撮像素子の間に光シャッターを配置すると、明暗のコントラストがさらに高い画像が形成された。すなわち、第１の被写体８１を撮像する際は、図９（Ｂ）に示したように、第２のレンズ部６２の光シャッターを閉じて第１のレンズ部６１のみによって撮像を行なう。また、第２の被写体８２を撮像する際は、図９（Ｃ）に示したように、第１のレンズ部６１の光シャッターを閉じて、第２のレンズ部６２のみによって撮像を行なう。この場合、第２のレンズ部６２は環状であるが、被写体からの光６４は撮像素子２１の焦点面では一点に集光して、コントラストの高い像が得られた。
【００４４】
なお、本実施例では、第１のレンズ部６１を円形として中心部に配置し、第２のレンズ部を環状としてその外側に配置したが、両者を逆にして、第２のレンズ部を円形として内側に配置し、第１のレンズ部を環状としてその外側に配置してもよいことはいうまでもない。また、上記光シャッターとしては、液晶シャッターが実用上好ましい。この液晶シャッターは、前方および後方透明板の互いに対向する片面に、それぞれ前方および後方透明電極を配置し、両者の間に液晶物質層を配置して密封したものであり、上記液晶物質層に電圧が印加されているときは光を遮断し、電圧が印加されていないときは光が透過される。したがって、第１のレンズ部および第２のレンズ部６１、６２を通る光を、それぞれ独立して通過および遮断することができる。
【００４５】
［実施例９］ 本実施例は、第２の被写体であるバーコードが、励起光の照射によって特定の色の蛍光を発光する不可視インクによって印刷されている場合の読み取りの例あり、図１０を用いて説明する。肉眼では認識できない不可視インクによって印刷されたバーコード１０は、照射に用いられた励起光１００の波長よりも長い波長の光を発光する。本実施例では、照明ランプ４４を用いてバーコード１０に励起光１００を照射したときに、不可視インクから発光する波長の光を透過し、その他の波長の光の透過を阻止する光フィルタ１０１を、バーコード１０と撮像素子２１との間に配置した。これにより、コントラストが向上して、不可視インクからの像を明確に撮像することができた。なお、図１０には、光フィルタ１０１を撮像レンズ２２と撮像素子２１との間に配置した場合を示したが、バーコード１０と撮像レンズ２２の間に配置してもよい。
【００４６】
一般に、バーコード１０などが記録されている記録用紙９には、不可視インクによって印刷されたバーコード１０のみではなく、肉眼で見ることができる印刷インクによってバーコード以外のものも印刷されていることが多い。そのため、不可視インクによって印刷されたバーコード１０を認識して情報を解読するためには、不可視インクからの光のみを選択的に認識する必要がある。本実施例では光フィルタ１０１が用いられているので、不可視インクからの光のみを選択的に撮像素子２１に導き、その他の印刷インクから反射された光は阻止されるので、バーコード１０の鮮明な画像を得ることができた。なお、励起光１００のみによって照明が行なわれ、励起光１００以外の照明光がない場合は、発光するのは不可視インクによって印刷された部分のみであるから、光フィルタ１０１を使用する必要はない。なお、本実施例では励起光１００として紫外線を使用し、良好な結果が得られた。
【００４７】
［実施例１０］ 本実施例は、上記実施例４において、映像メモリ１２を、映像信号の３色に合わせて赤用映像メモリ１２Ｒ、緑用映像メモリ１２Ｇおよび青用映像メモリ１２Ｂに分割した例であり、図１１を用いて説明する。
【００４８】
不可視印刷されたバーコードは、紫外光を照射されると波長の長い光を発光するので、赤の信号が大きくなる。上記のように、第２の被写体６２の一つである記録用紙９には、不可視インクで印刷されたバーコード１０のみではなく、肉眼で見ることができる印刷インクによって、バーコード以外のものも印刷されていることが多い。したがって、バーコード１０を認識して情報を解読するには、不可視インクからの光のみを選択的に認識する必要がある。
【００４９】
上記赤用映像メモリ１２Ｒに記憶されている信号にも、バーコードの信号のみでなく、記録用紙９に普通インクで印刷された被写体の信号も含まれている。しかし、不可視インクからの信号を受けない緑用映像メモリ１２Ｇまたは青用映像メモリ１２Ｂの信号の振幅を加減して、赤用映像メモリ１２Ｒの信号から減算することにより、不可視インクが発光したバーコード１０の鮮明な画像を得ることができ、当該バーコードの持つ情報を的確に読みとることができた。
【００５０】
［実施例１１］ 図１２に示したように、記録用紙９の中のバーコード１０を撮像する場合、励起光１００を照射する前の撮像素子２１の映像信号Ｂを、メモリ（図示せず）に記憶しておき、つぎに、励起光１００を照射して不可視インクが発光したときの映像信号Ａとの差Ａ−Ｂから、バーコード１０の画像信号を求めた。励起光１００の照射によって不可視インクが発光したときの映像信号Ａには、バーコードからの信号のみではなく、普通インクによって記録用紙９に印刷された被写体からの信号も入っている。しかし、励起光１００が照射されないときの撮像素子２１からの映像信号Ｂには、不可視インクからの信号がなく、普通インクによって記録用紙９に印刷された被写体の信号のみである。したがって、映像信号Ａから映像信号Ｂを減算すれば、不可視インクの発光によるバーコード１０の鮮明な画像を得ることができ、当該バーコードの持つ情報を的確に読みとることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための系統図。
【図２】本発明における第１および第２のレンズ部の作用を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための系統図。
【図４】本発明の第３の実施例を説明するための系統図。
【図５】本発明の第４の実施例を説明するための系統図。
【図６】本発明の第５の実施例を説明するための系統図。
【図７】本発明の第６の実施例を説明するための上面図。
【図８】本発明の第７の実施例を説明するための模式図。
【図９】本発明の第８の実施例を説明するための図。
【図１０】本発明の第９の実施例を説明するための模式図。
【図１１】本発明の第１０の実施例を説明するための系統図。
【図１２】本発明の第１１の実施例を説明するための模式図。
【図１３】本発明の撮像レンズの構成を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１、３…情報端末装置、５…第２の被写体、９…記録用紙、１０…バーコード、１１…ＣＣＵ、１２…映像メモリ、１３…液晶表示装置、１４…駆動回路、１５…ＣＰＵ、１６…制御プログラム、１７…切替回路、１８…メモリ、１９…電源、２０…スイッチ、２１…撮像素子、２２…撮像レンズ、３１…無線送受信機構、３２…アンテナ、３３…スピーカー、３４…ダイアルボタン、３５…マイクロホン、４１…スピーカー、４２…発光機構、４３…照明制御機構、４４…照明ランプ、５１…机、６１…第１のレンズ部、６２…第２のレンズ部、６３…シールド、６４…被写体からの光、８１…第１の被写体、８２…第２の被写体、９１…第１の像、９２…第２の像、１００…励起光、１０１…光フィルター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズと、当該撮像レンズによって形成された映像を取り込む撮像素子と、当該撮像素子によって取り込まれた映像を格納する映像メモリと、カメラ制御ユニットと、通信手段とを有し、
上記撮像レンズは、所望の距離にある第１の被写体を撮像するに適した第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部と、上記第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部とを有する多焦点レンズであり、
上記第１のレンズ部を通る光が上記撮像素子の全面に入射し、かつ、上記第２のレンズ部を通る光も上記撮像素子の全面に入射するように構成され、
上記カメラ制御ユニットは、上記第１の被写体を撮像する場合に、上記第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、上記第２の被写体を撮像する場合に、上記第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正することを特徴とする携帯型の情報端末装置。
【請求項１】
撮像レンズと、当該撮像レンズによって形成された映像を取り込む撮像素子と、当該撮像素子によって取り込まれた映像を格納する映像メモリと、カメラ制御ユニットと、通信手段とを有し、
上記撮像レンズは、所望の距離にある第１の被写体を撮像するに適した第１の焦点距離をもつ第１のレンズ部と、上記第１の被写体より近距離に配置された第２の被写体を撮像するに適した第２の焦点距離をもつ第２のレンズ部とを有する多焦点レンズであり、
上記第１のレンズ部を通る光が上記撮像素子の全面に入射し、かつ、上記第２のレンズ部を通る光も上記撮像素子の全面に入射するように構成され、
上記カメラ制御ユニットは、上記第１の被写体を撮像する場合に、上記第２のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正し、上記第２の被写体を撮像する場合に、上記第１のレンズ部を通過した光が、結像していない光として上記撮像素子に入射することにより低下したコントラストを補正することを特徴とする携帯型の情報端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２８７９４８（Ｐ２００６−２８７９４８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１９２９２（Ｐ２００６−１１９２９２）
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【分割の表示】特願２００４−３７８４４２（Ｐ２００４−３７８４４２）の分割
【原出願日】平成１２年１０月１２日（２０００．１０．１２）
【出願人】（５０３４２１１２８）リバーベル株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【分割の表示】特願２００４−３７８４４２（Ｐ２００４−３７８４４２）の分割
【原出願日】平成１２年１０月１２日（２０００．１０．１２）
【出願人】（５０３４２１１２８）リバーベル株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]