透明基板内部の識別コードの読み取り装置及び方法
【課題】 透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置において、前記基板を載置するテーブルの表面が凹凸形状をしていたり、前記基板そのものの裏面が凹凸形状をしたりしている場合、所望の識別コードだけでなく背景形状も観察してしまい、識別コードを正しく認識することが困難で、照明の形態や波長を選定したり、照明を当てる角度を工夫したりする必要があった。
【解決手段】 透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置及び方法において、観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置装置及び方法。
【解決手段】 透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置及び方法において、観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置装置及び方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ガラス、フラットパネルディスプレイ、太陽光発電などに用いられる透明基板内部にマーキングされた識別コードを読み取る際に用いる装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ガラス、フラットパネルディスプレイ、太陽光発電などに用いられる、ガラスや樹脂などの透明基板内部には、前記基板の製造工程における製造条件や各種製造に関する情報等が後でトレース可能なように、バーコード、二次元コード又は記号や文字列で表したコード（つまり、識別コード）がマーキングされている。
【０００３】
前記識別コードを読み取る際は、同軸落斜照明や反射照明、透過照明などが用いられていた。従来の識別コードの読み取り手段として、ハンドヘルド型読み取り装置の内部に面発光照明と拡散板を備えたものが開示されている。（特許文献１）
この読み取り装置を用いれば、照明の写り込みを防ぐことができ、前記識別コードを正確に読み取ることができる様になる。
【０００４】
また、従来の識別コードの読み取り手段として、導光体を用いて読取対象観察用の光を照射し、反射して再び前記導光体を通過した光を観察する読み取り装置に関する技術が開示されている（特許文献２）
この読み取り装置を用いれば、保護膜層表面での反射による照明の写り込みを防ぐことができ、正確な読み取りができる様になる。また、読み取り装置が大型化する不具合を解消することができる。
【０００５】
前記識別コードがマーキングされた基板は、生産工程において、適宜識別コードの読み取りが行われることが多く、前記識別コードの読み取りに際しては、装置構成や寸法などの制約上、必ずしも読み取りに最適な照明を選定したり、照明の角度を設定したりできない場合が多くあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５６７６８号
【特許文献２】特開２００３−３３１２１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６は、従来の実施形態を示す側面図である。
従来の読み取り装置１ｚは、観察手段２と、従来の照明手段３ｚと、コントローラ９とが含まれて構成されている。また、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【０００８】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。また、従来の照明手段３ｚは、照明光線３０ｚを外部に照射することができ、照射光線３０ｚが基板１０に向けて照射できるように、結像手段２２に取り付けられている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。また、外部光線３５が、識別コード１０ｃに向かって照射される場合がある。
【０００９】
透明基板１０内にマーキングされた識別コード１０ｃは、レーザなどでマーキングされているが、その内部に変質が生じ、光の透過率や屈折率が異なっているので、外部から照射された光の進み方の違いで、その有無が観察できるようになっている。しかし、識別コード１０ｃは、従来の反射照明や透過照明を用いて観察した場合、従来のダイレクトマーキングや転写マーキング方式でマーキングされたものと比べると、反射率や遮光性が低い。
【００１０】
そのため、識別コード１０ｃは、識別コード１０ｃの背景となる部分に凸凹形状の背景や反射物を何も配置しない、或いはドットの認識に影響しない程度の細かな凹凸形状のもの、或いは光の反射を起こさない処理が施されている状態で読み取りを行うことが望ましい。しかしながら、装置構成や寸法などの制約上、観察視野内の識別コード１０ｃの背景となる部分は、凹凸形状の背景や反射物を完全に排除することが困難な場合が多かった。
【００１１】
そして、従来の読み取り装置１ｚでは、一般的な明視野照明を用いても識別コード１０ｃのコントラストを高くすることができず、暗視野照明などを用いたとしても所望の識別コード１０ｃだけでなく背景となる部分の形状も観察してしまい、識別コード１０ｃの背景となる部分の形状に応じて、識別コードの読み取りに最適な、照明の形態や波長を選定したり、照明を当てる角度を工夫したりする必要があるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取りにおいて、前記基板を載置するテーブルの表面が凹凸形状をしていたり、前記基板そのものの裏面が凹凸形状をしたりしている場合であっても、背景形状に影響されることなく、識別コードを正しく認識できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、
前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
前記照明手段と、前記観察手段とが、前記透明基板に向かって同じ方向に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る、遮光物を備えたことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段が配置されていることを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り方法において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置した照明手段を用い、
前記照明手段から照射された光を、前記透明基板内面で複数回反射させ、
前記反射光を前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して前記基板外部に放出させ、結像手段を用いて前記放出された光を前記観察手段に結像させることを特徴とする、
識別コードの読み取り方法である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、
前記照明手段と、前記観察手段とを、前記透明基板に向けて同じ方向に配置することを特徴とする、請求項６に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る遮光物を配置することを特徴とする、
請求項６又は請求項７に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段を配置することを特徴とする、
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法である。
［作用］
簡単な装置構成で、コントラストの高い、識別コードの観察画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
識別コードの読み取りに用いる照明の形態や波長を選定したり、照明を当てる角度を決定したりする際に、特別な経験を必要とせず、調整時間と労力を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の詳細部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の一例を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の別の実施形態の一例示す側面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態の一例示す側面図である。
【図６】従来の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態の一例を示す側面図である。
本発明の識別コードの読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、コントローラ９とが含まれて構成されている。
識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【００２６】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
撮像手段２１は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ、ラインセンサなどを例示することができ、識別コード１０ｃを撮像し、映像信号を外部に出力することができる。
結像手段２２は、レンズやミラーなどを組み合わせたものを例示することができ、識別コード１０ｃに焦点を合わせ、観察画像を撮像手段２１の撮像部に結像させることができる。
【００２７】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。照明手段３として、ＬＥＤや蛍光灯、白熱電球などが例示できる。また、照射光線３０の波長としては、白色光や赤色、黄色、橙色、緑色、青色など、撮像手段２１の感度や基板１０の色や表面の成膜状態に合わせて、適宜選択すれば良い。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態の詳細部を示す断面図である。
基板１０には、基板表面１０ａと基板裏面１０ｂとがあり、そのどちらの面にも接しない部分（つまり、内部）に識別コード１０ｃがマーキングされている。
照明手段３は、照明筐体３１と、照明筐体３１の中に配置して取り付けられた照明光源３２と、照明筐体３１の開口部に取り付けられた拡散板３３とを含んで構成されている。
【００２９】
照明光源３２から発せられた光は、拡散板を通過した後、照明手段３の外部へ照射される。照明手段３の外部へ照射された光（以下、照明光線３０）は、四方八方に拡がって放出されている。図２においては、照明光線３０の一部を図示している。照明光線３０は、基板１０に向けて照射され、一部は基板表面１０ａで反射して外部へ放出され（図示せず）、残りは基板１０の内部に入射する。
【００３０】
基板１０の内部に入射した前記光は、一部は基板裏面１０ｂから外部へ放出され（図示せず）、残りが基板裏面１０ｂで反射し、再び基板１０の内部を照射する光３６となる。基板内部を照射する光３６は、基板表面１０ａ又は基板裏面１０ｂ（つまり、基板内面）で少なくとも一度は反射した後、識別コード１０ｃに当たり、角度を変えて基板１０の外部へ放出される。
【００３１】
この時、基板１０に対して、垂直に近い角度で入射した光は、基板裏面１０ｂから外部へ放出しやすく、さらに、識別コード１０ｃに到達するまでの内部反射の回数も多いことから、識別コード１０ｃに到達する光の量は少なくなる。一方、基板１０に対して水平に近い角度で入射する光は、基板表面１０ａで反射しやすいが、基板１０内に入射した光は、基板内面で反射しやすく、識別コード１０ｃに到達する光の量は多くなる。実際の基板内部を照射する光３６は、様々な角度の光が入り混じった、基板内面（基板表面１０ａ又は基板裏面１０ｂ）で複数回反射された光の集まりで構成され、それが基板１０の内部を照射し、識別コード１０ｃまで到達している。
【００３２】
前記識別コードに当たって基板の外部へ放出した光の一部３８は、観察手段２に向かって放出され、結像手段２２を通って撮像手段２１に結像される。
前述の様にして、読み取り装置１において、基板１０の内部にマーキングされた識別コード１０ｃが、観察される。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態の一例を示すシステム構成図である。
読み取り装置１の観察手段２と照明手段３とは、コントローラ９に接続されている。
観察手段２からコントローラ９に、観察画像の映像信号が出力されている。
コントローラ９から照明手段３に、照明光源３２の電源用の電力線が接続されている。
コントローラ９は、観察手段２から出力された映像信号を入力し、識別コードに含まれている情報を読み取る機能を有している。
【００３４】
読み取り装置１は、このようなシステム構成をしているので、識別コード１０ｃを観察し、識別コードに含まれている情報を読み取ることができる。
また、コントローラ９は、外部装置ＭＣの外部装置制御部９ｍと接続されており、データ伝送ができるようになっている。そのため、外部機器ＭＣにおいても、所定の位置に基板１０を搬送し、読み取り装置１を用いて識別コード１０ｃを読み取ることができる。
【００３５】
図４は、本発明の別の実施形態の一例示す側面図である。
読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、遮光物５と、コントローラ９とが含まれて構成されており、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。また、テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【００３６】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
【００３７】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。
【００３８】
遮光物５は、照明手段３から照射される照明光線３０以外の、前記識別コードに向かって入射される外部光線３５を遮ることができるような構造をしており、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２７に取り付けられている。遮光物５は、外部光線３５の主成分を遮ることができる形状でも良いが、外部光線３５のほとんどを遮ることが出来るように、結像手段の周りを囲むような形状にすることが、より好ましい。
【００３９】
識別コード１０ｃがマーキングされた基板１０を、テーブル６に載置された状態で、識別コードの読み取りができる様な位置に、観察手段２を配置する。観察手段２で観察できる視野の外側で、観察する基板の厚みよりも大きい寸法となるように、前記視野と照明手段３との距離を隔てて、照明手段３を配置する。観察手段２と照明手段３とは、共通の固定支持部材に取り付けても良いし、別々の固定支持部材に取り付けても良い。
【００４０】
また、観察手段２や照明手段３が、基板１０の載置や取り出しの際に、その場所に無い方が都合良ければ、可動式の支持部材上に取り付けても良い。その場合は、基板１０の載置や取り出しの際は、別の場所に移動して待避した状態にしておき、識別コード１０ｃの読み取りの際には、所定の場所に移動して静止する様にすれば良い。また、基板１０を所定の向きと速度で動かしながらでも識別コード１０ｃを読み取る様に、装置を構成したり、観察手段２と照明手段３とを配置したりしても良い。
【００４１】
遮光物５は、外部光線３５が識別コード１０ｃや、その下にある基板裏面１０ｂに到達するのを防ぐことが出来る。そうすることで、識別コード１０ｃの下にある、基板裏面１０ｂや、さらにその下のテーブル表面６ｒで生じる、光の反射の元になる光を遮ることが出来る。その結果、照明手段３から照射された照明光線３０が、基板１０内面で複数回反射し、識別コード１０ｃに当たって放出される光（つまり、観察対象画像の光）に対するノイズ成分を減らすことができ、識別コード１０ｃの読み取りが容易になる。
【００４２】
前述の様に、観察手段２の観察視野の外側に、遮光物５を配置し、照明手段以外の外部から識別コードに向かって照射される外部光線３５を遮ることで、識別コード１０ｃを観察する際のコントラストが向上する。その結果、遮光物５が無い場合に比べて、より識別コード１０ｃの視認性を向上させる効果がある。さらに、外部光線３５のほとんどを遮ることで、識別コード１０ｃを観察する際のコントラストが、より一層向上する。
【００４３】
図５は、本発明のさらに別の実施形態の一例示す側面図である。
読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、遮光物５と、コントローラ９とが含まれて構成されており、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた型板基板１１が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｓは平らである。
【００４４】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
【００４５】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。
【００４６】
遮光物５は、照明手段３から照射される照明光線３０以外の、前記識別コードに向かって入射される外部光線３５を遮ることができるような構造をしており、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２７に取り付けられている。
【００４７】
型板基板１１は、基板裏面１１ｂが凹凸形状になっている。基板裏面１１ｂ（つまり、基板から見て、観察手段の配置されている方向と逆側）が、前記凹凸形状を規則正しく成形された型を用いて製造されているため、型板基板と呼ばれる。
【００４８】
型板基板１１の内部にマーキングされた識別コード１０ｃの読み取りを行う場合、従来技術では、基板の裏面１１ｂが観察手段２の焦点深度内に入ってしまうことで、前記凹凸形状のパターンが識別コード１０ｃのパターンと重なり合い、識別コード１０ｃのパターンだけを抽出することが難しいという課題があった。
【００４９】
そこで、図５に示すように、照明手段３から照射された照明光線３０が、型板基板１１内面で複数回反射し、識別コード１０ｃを通過又は識別コード１０ｃに反射して、観察手段２に結像されるため、識別コード１０ｃの読み取りができる。この場合、照明手段３から照射された照明光線３０が、型板基板１１内面で複数回反射し、識別コード１０ｃに当たって基板の外部に放出され、その放出された光（つまり、観察対象画像の光）を観察手段２の撮像手段２１で観察することができる。
【００５０】
さらに、基板１１の裏面１１ｂの凹凸形状は、基板内部をより均一な明るさにする作用を兼ね備え、凹凸形状が無い場合に比べて、より識別コード１０ｃの視認性を向上させる効果がある。また、型板基板１１は、基板裏面１１ｂが、梨地処理と呼ばれるような凹凸形状の加工が施されている場合もある。
【００５１】
本実施形態は、遮光物５が無い場合でも本発明に適用することができるが、遮光物５を用いて適用することが好ましい。そうすることで、外部光線３５の影響を防ぐことが出来る。
【００５２】
また、図示はしないが本発明のさらに別の実施形態として、結像手段２２の被写界深度を基板１０若しくは型板基板１１の厚み寸法よりも小さくし、識別コード１０ｃに焦点を当て、基板１０若しくは型板基板１１の裏面１１ｂの凹凸部や、テーブル表面６ｒの凹凸部が前記焦点から離れる様にすることが、より好ましい。そうすることで、基板１０若しくは型板基板１１の内部又はテーブル表面６ｒ，６ｓで反射した光による、観察対象画像以外の光の影響を防ぐことが出来る。
【符号の説明】
【００５３】
１ 読み取り装置
１ｚ 従来の読み取り装置
２ 観察手段
３ 照明手段
３ｚ 従来の照明手段
５ 遮光物
６ テーブル
６ｒ テーブル表面
６ｓ テーブル表面
９ コントローラ
９ｍ 外部装置制御部
１０ 基板
１０ａ 基板表面
１０ｂ 基板裏面
１１ 型板基板
１０ｃ 識別コード
２１ 撮像手段
２２ 結像手段
２５ 固定支持部材
２６ 固定支持部材
２７ 固定支持部材
３０ 照明光線
３０ｚ 照明光線
３１ 照明筐体
３２ 照明光源
３３ 拡散板
３５ 外部光線
３６ 基板内部を照射する光
３８ 識別コードに当たって基板の外部へ放出した光の一部
ＭＣ 外部装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ガラス、フラットパネルディスプレイ、太陽光発電などに用いられる透明基板内部にマーキングされた識別コードを読み取る際に用いる装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ガラス、フラットパネルディスプレイ、太陽光発電などに用いられる、ガラスや樹脂などの透明基板内部には、前記基板の製造工程における製造条件や各種製造に関する情報等が後でトレース可能なように、バーコード、二次元コード又は記号や文字列で表したコード（つまり、識別コード）がマーキングされている。
【０００３】
前記識別コードを読み取る際は、同軸落斜照明や反射照明、透過照明などが用いられていた。従来の識別コードの読み取り手段として、ハンドヘルド型読み取り装置の内部に面発光照明と拡散板を備えたものが開示されている。（特許文献１）
この読み取り装置を用いれば、照明の写り込みを防ぐことができ、前記識別コードを正確に読み取ることができる様になる。
【０００４】
また、従来の識別コードの読み取り手段として、導光体を用いて読取対象観察用の光を照射し、反射して再び前記導光体を通過した光を観察する読み取り装置に関する技術が開示されている（特許文献２）
この読み取り装置を用いれば、保護膜層表面での反射による照明の写り込みを防ぐことができ、正確な読み取りができる様になる。また、読み取り装置が大型化する不具合を解消することができる。
【０００５】
前記識別コードがマーキングされた基板は、生産工程において、適宜識別コードの読み取りが行われることが多く、前記識別コードの読み取りに際しては、装置構成や寸法などの制約上、必ずしも読み取りに最適な照明を選定したり、照明の角度を設定したりできない場合が多くあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５６７６８号
【特許文献２】特開２００３−３３１２１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６は、従来の実施形態を示す側面図である。
従来の読み取り装置１ｚは、観察手段２と、従来の照明手段３ｚと、コントローラ９とが含まれて構成されている。また、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【０００８】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。また、従来の照明手段３ｚは、照明光線３０ｚを外部に照射することができ、照射光線３０ｚが基板１０に向けて照射できるように、結像手段２２に取り付けられている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。また、外部光線３５が、識別コード１０ｃに向かって照射される場合がある。
【０００９】
透明基板１０内にマーキングされた識別コード１０ｃは、レーザなどでマーキングされているが、その内部に変質が生じ、光の透過率や屈折率が異なっているので、外部から照射された光の進み方の違いで、その有無が観察できるようになっている。しかし、識別コード１０ｃは、従来の反射照明や透過照明を用いて観察した場合、従来のダイレクトマーキングや転写マーキング方式でマーキングされたものと比べると、反射率や遮光性が低い。
【００１０】
そのため、識別コード１０ｃは、識別コード１０ｃの背景となる部分に凸凹形状の背景や反射物を何も配置しない、或いはドットの認識に影響しない程度の細かな凹凸形状のもの、或いは光の反射を起こさない処理が施されている状態で読み取りを行うことが望ましい。しかしながら、装置構成や寸法などの制約上、観察視野内の識別コード１０ｃの背景となる部分は、凹凸形状の背景や反射物を完全に排除することが困難な場合が多かった。
【００１１】
そして、従来の読み取り装置１ｚでは、一般的な明視野照明を用いても識別コード１０ｃのコントラストを高くすることができず、暗視野照明などを用いたとしても所望の識別コード１０ｃだけでなく背景となる部分の形状も観察してしまい、識別コード１０ｃの背景となる部分の形状に応じて、識別コードの読み取りに最適な、照明の形態や波長を選定したり、照明を当てる角度を工夫したりする必要があるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取りにおいて、前記基板を載置するテーブルの表面が凹凸形状をしていたり、前記基板そのものの裏面が凹凸形状をしたりしている場合であっても、背景形状に影響されることなく、識別コードを正しく認識できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、
前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
前記照明手段と、前記観察手段とが、前記透明基板に向かって同じ方向に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る、遮光物を備えたことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段が配置されていることを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り方法において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置した照明手段を用い、
前記照明手段から照射された光を、前記透明基板内面で複数回反射させ、
前記反射光を前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して前記基板外部に放出させ、結像手段を用いて前記放出された光を前記観察手段に結像させることを特徴とする、
識別コードの読み取り方法である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、
前記照明手段と、前記観察手段とを、前記透明基板に向けて同じ方向に配置することを特徴とする、請求項６に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る遮光物を配置することを特徴とする、
請求項６又は請求項７に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法である。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段を配置することを特徴とする、
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法である。
［作用］
簡単な装置構成で、コントラストの高い、識別コードの観察画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
識別コードの読み取りに用いる照明の形態や波長を選定したり、照明を当てる角度を決定したりする際に、特別な経験を必要とせず、調整時間と労力を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の詳細部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の一例を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の別の実施形態の一例示す側面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態の一例示す側面図である。
【図６】従来の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態の一例を示す側面図である。
本発明の識別コードの読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、コントローラ９とが含まれて構成されている。
識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【００２６】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
撮像手段２１は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ、ラインセンサなどを例示することができ、識別コード１０ｃを撮像し、映像信号を外部に出力することができる。
結像手段２２は、レンズやミラーなどを組み合わせたものを例示することができ、識別コード１０ｃに焦点を合わせ、観察画像を撮像手段２１の撮像部に結像させることができる。
【００２７】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。照明手段３として、ＬＥＤや蛍光灯、白熱電球などが例示できる。また、照射光線３０の波長としては、白色光や赤色、黄色、橙色、緑色、青色など、撮像手段２１の感度や基板１０の色や表面の成膜状態に合わせて、適宜選択すれば良い。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態の詳細部を示す断面図である。
基板１０には、基板表面１０ａと基板裏面１０ｂとがあり、そのどちらの面にも接しない部分（つまり、内部）に識別コード１０ｃがマーキングされている。
照明手段３は、照明筐体３１と、照明筐体３１の中に配置して取り付けられた照明光源３２と、照明筐体３１の開口部に取り付けられた拡散板３３とを含んで構成されている。
【００２９】
照明光源３２から発せられた光は、拡散板を通過した後、照明手段３の外部へ照射される。照明手段３の外部へ照射された光（以下、照明光線３０）は、四方八方に拡がって放出されている。図２においては、照明光線３０の一部を図示している。照明光線３０は、基板１０に向けて照射され、一部は基板表面１０ａで反射して外部へ放出され（図示せず）、残りは基板１０の内部に入射する。
【００３０】
基板１０の内部に入射した前記光は、一部は基板裏面１０ｂから外部へ放出され（図示せず）、残りが基板裏面１０ｂで反射し、再び基板１０の内部を照射する光３６となる。基板内部を照射する光３６は、基板表面１０ａ又は基板裏面１０ｂ（つまり、基板内面）で少なくとも一度は反射した後、識別コード１０ｃに当たり、角度を変えて基板１０の外部へ放出される。
【００３１】
この時、基板１０に対して、垂直に近い角度で入射した光は、基板裏面１０ｂから外部へ放出しやすく、さらに、識別コード１０ｃに到達するまでの内部反射の回数も多いことから、識別コード１０ｃに到達する光の量は少なくなる。一方、基板１０に対して水平に近い角度で入射する光は、基板表面１０ａで反射しやすいが、基板１０内に入射した光は、基板内面で反射しやすく、識別コード１０ｃに到達する光の量は多くなる。実際の基板内部を照射する光３６は、様々な角度の光が入り混じった、基板内面（基板表面１０ａ又は基板裏面１０ｂ）で複数回反射された光の集まりで構成され、それが基板１０の内部を照射し、識別コード１０ｃまで到達している。
【００３２】
前記識別コードに当たって基板の外部へ放出した光の一部３８は、観察手段２に向かって放出され、結像手段２２を通って撮像手段２１に結像される。
前述の様にして、読み取り装置１において、基板１０の内部にマーキングされた識別コード１０ｃが、観察される。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態の一例を示すシステム構成図である。
読み取り装置１の観察手段２と照明手段３とは、コントローラ９に接続されている。
観察手段２からコントローラ９に、観察画像の映像信号が出力されている。
コントローラ９から照明手段３に、照明光源３２の電源用の電力線が接続されている。
コントローラ９は、観察手段２から出力された映像信号を入力し、識別コードに含まれている情報を読み取る機能を有している。
【００３４】
読み取り装置１は、このようなシステム構成をしているので、識別コード１０ｃを観察し、識別コードに含まれている情報を読み取ることができる。
また、コントローラ９は、外部装置ＭＣの外部装置制御部９ｍと接続されており、データ伝送ができるようになっている。そのため、外部機器ＭＣにおいても、所定の位置に基板１０を搬送し、読み取り装置１を用いて識別コード１０ｃを読み取ることができる。
【００３５】
図４は、本発明の別の実施形態の一例示す側面図である。
読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、遮光物５と、コントローラ９とが含まれて構成されており、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた基板１０が、テーブル６の上に載置されている。また、テーブル表面６ｒは、凹凸形状をしている。
【００３６】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
【００３７】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。
【００３８】
遮光物５は、照明手段３から照射される照明光線３０以外の、前記識別コードに向かって入射される外部光線３５を遮ることができるような構造をしており、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２７に取り付けられている。遮光物５は、外部光線３５の主成分を遮ることができる形状でも良いが、外部光線３５のほとんどを遮ることが出来るように、結像手段の周りを囲むような形状にすることが、より好ましい。
【００３９】
識別コード１０ｃがマーキングされた基板１０を、テーブル６に載置された状態で、識別コードの読み取りができる様な位置に、観察手段２を配置する。観察手段２で観察できる視野の外側で、観察する基板の厚みよりも大きい寸法となるように、前記視野と照明手段３との距離を隔てて、照明手段３を配置する。観察手段２と照明手段３とは、共通の固定支持部材に取り付けても良いし、別々の固定支持部材に取り付けても良い。
【００４０】
また、観察手段２や照明手段３が、基板１０の載置や取り出しの際に、その場所に無い方が都合良ければ、可動式の支持部材上に取り付けても良い。その場合は、基板１０の載置や取り出しの際は、別の場所に移動して待避した状態にしておき、識別コード１０ｃの読み取りの際には、所定の場所に移動して静止する様にすれば良い。また、基板１０を所定の向きと速度で動かしながらでも識別コード１０ｃを読み取る様に、装置を構成したり、観察手段２と照明手段３とを配置したりしても良い。
【００４１】
遮光物５は、外部光線３５が識別コード１０ｃや、その下にある基板裏面１０ｂに到達するのを防ぐことが出来る。そうすることで、識別コード１０ｃの下にある、基板裏面１０ｂや、さらにその下のテーブル表面６ｒで生じる、光の反射の元になる光を遮ることが出来る。その結果、照明手段３から照射された照明光線３０が、基板１０内面で複数回反射し、識別コード１０ｃに当たって放出される光（つまり、観察対象画像の光）に対するノイズ成分を減らすことができ、識別コード１０ｃの読み取りが容易になる。
【００４２】
前述の様に、観察手段２の観察視野の外側に、遮光物５を配置し、照明手段以外の外部から識別コードに向かって照射される外部光線３５を遮ることで、識別コード１０ｃを観察する際のコントラストが向上する。その結果、遮光物５が無い場合に比べて、より識別コード１０ｃの視認性を向上させる効果がある。さらに、外部光線３５のほとんどを遮ることで、識別コード１０ｃを観察する際のコントラストが、より一層向上する。
【００４３】
図５は、本発明のさらに別の実施形態の一例示す側面図である。
読み取り装置１は、観察手段２と、照明手段３と、遮光物５と、コントローラ９とが含まれて構成されており、識別コード１０ｃが内部にマーキングされた型板基板１１が、テーブル６の上に載置されている。テーブル表面６ｓは平らである。
【００４４】
観察手段２は、撮像手段２１に結像手段２２が取り付けられて構成されている。観察手段２は、基板１０の識別コード１０ｃが観察できるように、テーブル６に取り付けられた固定支持部材２５に取り付けられている。
【００４５】
照明手段３は、筐体の１つの面から照明光線３０を外部に照射することができる構造をしている。さらに、照射光線３０が基板１０に向けて照射できるように、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２６に取り付けられている。
【００４６】
遮光物５は、照明手段３から照射される照明光線３０以外の、前記識別コードに向かって入射される外部光線３５を遮ることができるような構造をしており、固定支持部材２５に取り付けられた固定支持部材２７に取り付けられている。
【００４７】
型板基板１１は、基板裏面１１ｂが凹凸形状になっている。基板裏面１１ｂ（つまり、基板から見て、観察手段の配置されている方向と逆側）が、前記凹凸形状を規則正しく成形された型を用いて製造されているため、型板基板と呼ばれる。
【００４８】
型板基板１１の内部にマーキングされた識別コード１０ｃの読み取りを行う場合、従来技術では、基板の裏面１１ｂが観察手段２の焦点深度内に入ってしまうことで、前記凹凸形状のパターンが識別コード１０ｃのパターンと重なり合い、識別コード１０ｃのパターンだけを抽出することが難しいという課題があった。
【００４９】
そこで、図５に示すように、照明手段３から照射された照明光線３０が、型板基板１１内面で複数回反射し、識別コード１０ｃを通過又は識別コード１０ｃに反射して、観察手段２に結像されるため、識別コード１０ｃの読み取りができる。この場合、照明手段３から照射された照明光線３０が、型板基板１１内面で複数回反射し、識別コード１０ｃに当たって基板の外部に放出され、その放出された光（つまり、観察対象画像の光）を観察手段２の撮像手段２１で観察することができる。
【００５０】
さらに、基板１１の裏面１１ｂの凹凸形状は、基板内部をより均一な明るさにする作用を兼ね備え、凹凸形状が無い場合に比べて、より識別コード１０ｃの視認性を向上させる効果がある。また、型板基板１１は、基板裏面１１ｂが、梨地処理と呼ばれるような凹凸形状の加工が施されている場合もある。
【００５１】
本実施形態は、遮光物５が無い場合でも本発明に適用することができるが、遮光物５を用いて適用することが好ましい。そうすることで、外部光線３５の影響を防ぐことが出来る。
【００５２】
また、図示はしないが本発明のさらに別の実施形態として、結像手段２２の被写界深度を基板１０若しくは型板基板１１の厚み寸法よりも小さくし、識別コード１０ｃに焦点を当て、基板１０若しくは型板基板１１の裏面１１ｂの凹凸部や、テーブル表面６ｒの凹凸部が前記焦点から離れる様にすることが、より好ましい。そうすることで、基板１０若しくは型板基板１１の内部又はテーブル表面６ｒ，６ｓで反射した光による、観察対象画像以外の光の影響を防ぐことが出来る。
【符号の説明】
【００５３】
１ 読み取り装置
１ｚ 従来の読み取り装置
２ 観察手段
３ 照明手段
３ｚ 従来の照明手段
５ 遮光物
６ テーブル
６ｒ テーブル表面
６ｓ テーブル表面
９ コントローラ
９ｍ 外部装置制御部
１０ 基板
１０ａ 基板表面
１０ｂ 基板裏面
１１ 型板基板
１０ｃ 識別コード
２１ 撮像手段
２２ 結像手段
２５ 固定支持部材
２６ 固定支持部材
２７ 固定支持部材
３０ 照明光線
３０ｚ 照明光線
３１ 照明筐体
３２ 照明光源
３３ 拡散板
３５ 外部光線
３６ 基板内部を照射する光
３８ 識別コードに当たって基板の外部へ放出した光の一部
ＭＣ 外部装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、
前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置。
【請求項２】
前記照明手段と、前記観察手段とが、前記透明基板に向かって同じ方向に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項３】
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る、遮光物を備えたことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項４】
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項５】
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段が配置されていることを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項６】
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り方法において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置した照明手段を用い、
前記照明手段から照射された光を、前記透明基板内面で複数回反射させ、
前記反射光を前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して前記基板外部に放出させ、結像手段を用いて前記放出された光を前記観察手段に結像させることを特徴とする、
識別コードの読み取り方法。
【請求項７】
前記照明手段と、前記観察手段とを、前記透明基板に向けて同じ方向に配置することを特徴とする、請求項６に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項８】
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る遮光物を配置することを特徴とする、
請求項６又は請求項７に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項９】
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項１０】
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段を配置することを特徴とする、
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項１】
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り装置において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置された照明手段とを備え、
前記照明手段から照射されて、前記透明基板内面で複数回反射されて、前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して、前記基板外部に放出された光を、前記観察手段に結像させる結像手段とを備えていることを特徴とする、識別コードの読み取り装置。
【請求項２】
前記照明手段と、前記観察手段とが、前記透明基板に向かって同じ方向に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項３】
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る、遮光物を備えたことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項４】
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項５】
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段が配置されていることを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り装置。
【請求項６】
透明基板内部にマーキングされた識別コードの読み取り方法において、
観察手段と、前記観察手段の観察視野よりも外側に配置した照明手段を用い、
前記照明手段から照射された光を、前記透明基板内面で複数回反射させ、
前記反射光を前記識別コードを通過又は前記識別コードに反射して前記基板外部に放出させ、結像手段を用いて前記放出された光を前記観察手段に結像させることを特徴とする、
識別コードの読み取り方法。
【請求項７】
前記照明手段と、前記観察手段とを、前記透明基板に向けて同じ方向に配置することを特徴とする、請求項６に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項８】
前記観察手段の観察視野の外側に、前記照明手段から照射される光以外の前記識別コードに向かって入射される光の少なくとも一部を遮る遮光物を配置することを特徴とする、
請求項６又は請求項７に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項９】
前記透明基板の裏面が凹凸形状であることを特徴とする、
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法。
【請求項１０】
前記観察手段には結像手段が備えられており、前記結像手段の被写界深度内に前記識別コードが配置され、前記基板の裏面は前記結像手段の被写界深度より外に配置されるように、前記観察手段を配置することを特徴とする、
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の識別コードの読み取り方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４１５７９（Ｐ２０１１−１４１５７９Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１（Ｐ２０１０−２８１）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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