CN102737217B - 编码读取装置以及编码读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种编码读取装置以及计算机程序产品，编码读取装置具备：可变焦点透镜、聚焦驱动单元、拍摄单元、发光单元以及控制单元、控制单元具备：第一调整单元，其在第一执行时间内进行聚焦调整；第二调整单元，其在第二执行时间内进行聚焦调整；计数单元，其分别对第一调整单元和第二调整单元的聚焦调整的执行次数进行计数；以及时间设定单元，其以第一调整单元的聚焦调整的执行次数增加，第一执行时间缩短的方式，从第一初始设定时间开始缩短设定第一执行时间，以第二调整单元的聚焦调整的执行次数增加，第二执行时间缩短的方式，从第二初始设定时间开始缩短设定第二执行时间。

Description

编码读取装置以及编码读取方法
技术领域
本发明涉及一种编码读取装置以及编码读取方法。
背景技术
以往，已知对一维条形码、二维编码等符号进行解码而获取信息的编码读取装置。在该编码读取装置中搭载了二维的成像设备，该二维的成像设备通过光学拍摄符号，使用拍摄得到的图像数据对符号进行解码，由此获取数据。
在使用编码读取装置来读取编码时，需要进行使在拍摄中使用的透镜光学系统的焦点位置与读取对象的符号一致的聚焦处理。该聚焦处理存在使用固定焦点透镜使从透镜至读取对象的距离发生变化的聚焦处理以及使用可变焦点透镜使透镜的焦点位置变化的聚焦处理。作为使用了固定焦点透镜的聚焦处理，例如在日本特开2001-184452号公报中示出一种技术，在该技术中，发光或者使蜂鸣音的产生形式发生变化来指示读取对象的条形码符号或条形码读取装置的移动方向，由此用户迅速地将条形码符号和条形码读取装置配置在适当的相对位置。
另一方面，在使用了可变焦点透镜的条形码读取装置中，通过自动聚焦来调整焦点位置。作为自动聚焦的方法之一存在以下激光聚焦法：以预定的角度对透镜的光轴照射由激光产生的观测光束(spotter beam)，根据形成于编码面的观测光束的图像(亮点)的位置来测量到达读取对象的距离，进行透镜的聚焦调整(例如，日本特开平05-217013号公报)。另外，作为自动聚焦的其它方法存在以下方法：一边使焦点位置依次变化一边一个一个地拍摄读取对象的符号，根据各拍摄数据中的特征的值(例如，图像的对比度值)来搜索聚焦图像，由此确认焦点位置，进行透镜的聚焦调整(对比度聚焦法等)。与通过对比度聚焦法进行的聚焦处理相比，通过激光聚焦法进行的聚焦处理能够在短时间内执行，但是对比度聚焦法具有自动聚焦的精度更高的特征。
因此，存在一种安装有一起使用激光聚焦法和对比度聚焦法的自动聚焦功能的条形码读取装置。在这种条形码读取装置中，分别按照预定的时间反复进行聚焦处理和解码处理，直到通过某种自动聚焦法进行的解码成功为止。另外，在这种聚焦处理中，大致渐近地求出焦点位置。因此，在每次反复进行聚焦处理时，逐渐缩短预定的聚焦时间，由此减少不需要的聚焦时间使编码数据的读取速度高速化。
但是，如上所述，在激光聚焦法和对比度聚焦法中，聚焦处理所需要的时间存在差异。因此，在每次进行聚焦处理时一样地减少预定的聚焦时间，存在无法高效率地解码的问题。
发明内容
本发明的目的在于，能够高效率且可靠地将焦点对准读取对象的编码符号来读取编码符号。
本发明的编码读取装置具备：可变焦点透镜；聚焦驱动单元，其调节上述可变焦点透镜的焦点位置；拍摄单元，其获取基于上述可变焦点透镜的拍摄方向的图像数据；发光单元，其向上述拍摄方向射出激光束；以及控制单元，其对上述聚焦驱动单元、上述拍摄单元以及上述发光单元的动作进行控制，读取在取得的图像数据中包含的编码符号，上述控制单元具备：第一调整单元，其在第一执行时间内反复进行根据由于射出的上述激光束而在包含上述编码符号的面内形成的亮点在上述图像数据中的坐标，使上述焦点位置移动的聚焦设定，由此进行聚焦调整；第二调整单元，其在第二执行时间内使上述焦点位置变化，根据对于在该变化后的每个焦点位置获取到的上述图像数据分别计算出的对比度的大小，使上述焦点位置进行移动，由此进行聚焦调整；计数单元，其分别对上述第一调整单元进行的聚焦调整以及上述第二调整单元进行的聚焦调整的执行次数进行计数；以及时间设定单元，其以随着上述第一调整单元进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第一执行时间缩短的方式，从预定的第一初始设定时间开始缩短设定该第一执行时间，以随着上述第二调整单元进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第二执行时间缩短的方式，从预定的第二初始设定时间开始缩短设定该第二执行时间。
一种编码读取装置的编码读取方法，该编码读取装置具备：可变焦点透镜；聚焦驱动单元，其调节上述可变焦点透镜的焦点位置；拍摄单元，其获取基于上述可变焦点透镜的拍摄方向的图像数据；发光单元，其向上述拍摄方向射出激光束；以及控制单元，其对上述聚焦驱动单元、上述拍摄单元以及上述发光单元的动作进行控制，读取在取得的图像数据中包含的编码符号，使上述控制单元执行以下步骤：第一调整步骤，在第一执行时间内反复进行根据由于射出的上述激光束而在包含上述编码符号的面内形成的亮点在上述图像数据中的坐标，使上述焦点位置移动的聚焦设定，由此进行聚焦调整；第二调整步骤，在第二执行时间内使上述焦点位置变化，根据对于在该变化后的每个焦点位置获取到的上述图像数据分别计算出的对比度的大小，使上述焦点位置进行移动，由此进行聚焦调整；计数步骤，分别对上述第一调整步骤进行的聚焦调整以及上述第二调整步骤进行的聚焦调整的执行次数进行计数；以及时间设定步骤，以随着上述第一调整步骤进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第一执行时间缩短的方式，从预定的第一初始设定时间开始缩短设定该第一执行时间，以随着上述第二调整步骤进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第二执行时间缩短的方式，从预定的第二初始设定时间开始缩短设定该第二执行时间。
根据本发明，能够高效率且可靠地将焦点对准读取对象的编码符号来读取编码符号。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的编码读取装置的整体结构的主视图。
图2是表示编码读取装置的内部结构的框图。
图3是成像模块和成像控制器的俯视图。
图4说明在第一位置以及比第一位置远的第二位置设置符号时的样子。
图5A以及图5B表示对设置在第一位置和第二位置的符号进行拍摄得到的帧图像。
图6A～图6C表示在第一位置和第二位置中存在焦点位置时对设置于第二位置的符号进行拍摄得到的帧图像以及使焦点位置变化的情况下的对比度值的变化。
图7示意性地表示条形码符号的读取动作中的时间分配。
图8是表示解码处理的控制过程的流程图。
图9是表示使用激光聚焦法进行的解码处理的控制过程的流程图。
图10是表示使用对比度聚焦法进行的解码处理的控制过程的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式的编码读取装置的整体结构的主视图。本实施方式的编码读取装置1(计算机)是具有一维条形码、二维编码等编码符号的读取功能的便携式设备。
编码读取装置1具备作为壳体的外壳2。编码读取装置1在外壳2的正面具备触发键12A、各种键12B以及显示部14。编码读取装置1在外壳2的侧面具备触发键12C。另外，编码读取装置1在外壳2的前端部具备成像模块21。
触发键12A、12C是接收成像模块21执行的符号读取动作的开始命令的输入的触发键。各种键12B由数字、字符等输入键、功能键构成，接受各种信息的输入操作。显示部14显示与输入操作有关的菜单、状态等信息以及使用成像模块21执行符号读取动作时的状态、解码结果等信息。
图2是表示编码读取装置1的内部结构的框图。
编码读取装置1具备作为控制单元(第一调整单元、第二调整单元、计数单元、时间设定单元)的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)11、操作部12、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)13、显示部14、存储部15、通信部16、成像控制器19、成像模块21、电源部22以及激光驱动电源23。
编码读取装置1的除了成像模块21和电源部22以外的各部通过总线24相互连接。成像模块21具有：作为拍摄单元的拍摄元件211；可变焦点透镜212；作为驱动可变焦点透镜212来调节焦点的聚焦驱动单元的聚焦机构213；作为发光单元的瞄准器214；以及作为照明单元的照明215。
CPU 11控制编码读取装置1的各部。CPU 11从存储部15读取各种程序在RAM 13中展开，通过与在RAM 13中展开的程序之间的协作来执行各种处理。
操作部12具有各种键12B、触发键12A、12C等建群，接受该建群的各键的按压操作，将该操作信息转换为输入信号输出到CPU 11。
RAM 13是非易失性的半导体存储器，对CPU 11提供作业用存储空间。另外，RAM 13用于各种数据的临时存储以及执行各种程序时的展开。
显示部14由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)或EL(Electro-Luminescent：电子发光体显示器)显示器等构成，根据从CPU 11输入的显示信息来显示各种信息。
存储部15是可读写的非易失性存储器，例如是快闪速储器。在存储部15中预先保存有各种程序、设定数据。或者，存储部15也可以是EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory：电可擦除只读存储器)、硬盘。或者，在专用的编码读取装置中也可以使用ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)。在该存储器15中存储的程序中包含控制聚焦机构213的动作向符号对准焦点，进行解码的处理的程序15a，CPU 11将该程序在RAM 13中展开，执行通过后述的处理流程表示的解码控制处理。
通信部16具备通信天线、信号处理部、调制部以及解调部等，以无线方式与接入点进行通信。接入点是中继通信的设备。即，编码读取装置1通过通信部16经由接入点与服务器装置等外部设备进行通信，该服务器装置等外部设备与该接入点相连接。通信部16通过信号处理部对发送信息的信号进行处理，通过调制部进行调制从通信天线作为电波将发送信息无线发送到接入点。另外，通信部16接收通过通信天线从接入点发送电波，通过解调部进行解调，通过信号处理部对其信号进行信号处理来获取接收信息。
另外，通信部16也可以是通过移动电话通信方式，经由基站与服务器装置进行无线通信的无线通信部。另外，通信部16也可以是经由放置编码读取装置1的托架或者通信线缆与服务器装置进行有线通信的有线通信部。
成像控制器19控制成像模块21的各部的动作，控制成像模块21与编码读取装置1的其它部位之间的数据的发送和接收。成像控制器19由ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等半导体电路构成。
成像控制器19从拍摄元件211输入与捕获到的图像数据的一帧的输出定时同步的帧同步信号、与图像数据的一行的输出定时同步的行同步信号以及用于与图像数据同步的时钟信号。成像控制器19根据这些帧同步信号、行同步信号以及时钟信号，监视向RAM 13传送图像数据的传送定时。成像控制器19具有DMA(Direct Memory Access：直接内存访问)传送功能，把从拍摄元件211输入到成像控制器19的图像数据不经过CPU 11直接传送至RAM 13。
然后，成像控制器19根据图像数据的传送定时的监视状况来控制聚焦机构213的动作，由此使可变焦点透镜212的焦点位置实时地变化。
成像模块21是对可变焦点透镜212的焦点位置进行调整，对拍摄物的符号进行拍摄的模块。拍摄元件211没有特别的限定，但是为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器。拍摄元件211对经由包含可变焦点透镜212的光学系统入射的拍摄图像进行光电转换转换为电信号，由此捕获(获取)图像数据。
拍摄元件211把根据从成像控制器19输入的图像区域指定信号指定的行的图像信号作为行数据一行一行地输出到成像控制器19。另外，拍摄元件211将帧同步信号、行同步信号以及时钟信号输出到成像控制器19。可变焦点透镜212例如为液体透镜，是构成成像模块21的光学系统的一部分的光学元件。该液体透镜能够根据施加到聚焦机构213的电压高速地变更焦点位置。
聚焦机构213是对可变焦点透镜212的焦点位置进行调节的驱动部。在可变焦点透镜212为液体透镜的情况下，聚焦机构213是包含用于对该液体透镜的预定部位施加电压的电极的电路。另外，在作为可变焦点透镜212使用玻璃、塑料等固体透镜的情况下，在聚焦机构213中例如使用音圈马达。
瞄准器214是射出作为点光(目标光)的激光束的激光二极管(LD)，该点光成为成像模块21与作为拍摄物的符号之间的距离的测定指标以及用于使成像模块21的拍摄方向与拍摄物方向一致的基准。照明215例如由LED(发光二极管)这种光源构成，射出用于照亮拍摄物及其周围区域的照射光。
电源部22由二次电池等构成，对编码读取装置1的各部提供电力。激光驱动电源23提供驱动瞄准器214使其射出点光时的电力。激光驱动电源23与成像控制器19一起配置在主基板上。
接着，参照图3，详细说明成像模块21各部的配置。图3是成像模块21的俯视图。
在成像模块21中，将包含可变焦点透镜212的光学系统212A配置成能够拍摄该成像模块21的外侧。另外，将拍摄元件211配置成相对于光学系统212A的光轴垂直。与光学系统212A和聚焦机构213并联地配置瞄准器214和照明215。将瞄准器214配置成射出的波束状的激光在关于光学系统212A能够变更的焦点距离内，包含在能够由成像模块21(光学系统212A和拍摄元件211)拍摄的视角内。在本实施方式中，该激光束向着与光学系统212A的光轴平行的方向射出。另外，将照明215配置成扇形地照射的光在关于光学系统212A能够变更的焦点距离内，包含在能够由成像模块21(光学系统212A和拍摄元件211)拍摄的视角内。
接着，说明光学系统212A的聚焦调整方法。
图4说明在第一位置以及比第一位置远的第二位置设置符号时的样子。
图5A以及图5B表示对设置于第一位置和第二位置的符号进行拍摄得到的帧图像。
在图4中，当在第一位置D1配置有显示一维条形码的符号41的平面的情况下，如图5A所示，在帧图像q1内得到符号41的图像Q1。此时，当从瞄准器214射出激光时，该激光到达符号41的面内而形成亮点。在图5A的示例中，在符号41的图像Q1的右端附近形成有亮点E1。
此外，条形码符号41没有特别的限定，例如是在白纸上打印的条形码符号。
另一方面，在图4中，在距离成像模块21比第一位置D1远的第二位置D2配置有显示符号41的平面的情况下，如图5B所示，在获取到的帧图像q2中符号41的图像Q2所占面积与在帧图像q1中符号41的图像Q1所占面积相比相对减小。另外，此时，当从瞄准器214射出激光照射符号41的右端附近时，在帧图像q2中形成的亮点E2的位置与帧图像q1中的亮点E1的位置相比，成为更接近帧图像q2的中心的位置。
即，在帧图像中，由光学系统212A和拍摄元件211获取的同一拍摄物(编码符号)的拍摄面积与从成像模块21的距离的二次方大致成反比地减小。另外，在帧图像中，从其中心到通过激光形成的亮点位置的距离与从成像模块21至符号41的距离大致成反比地变小，逐渐接近帧图像的中央。因此，能够根据帧图像内的亮点的位置(坐标)，求出从成像模块21至符号41的距离，即能够求出应设定成像模块21的焦点位置。
在激光聚焦法中，根据上述原理，点亮瞄准器214获取帧图像，确定帧图像中的亮点的坐标，根据该亮点的坐标来计算焦点位置。此时，在激光的亮点位置与可变焦点透镜212的焦点位置不一致的情况下，亮点的图像变得模糊。在这种情况下，能够通过求出检测出的亮区的重心位置来求出亮区的中央的坐标。
图6A～图6C表示可变焦点透镜的焦点位置在第一位置和第二位置的情况下对设置于第二位置的符号进行拍摄得到的帧图像。
在一维条形码的符号41设置于图4的位置D2的情况下，成像模块21的焦点位置与位置D2重合时得到的拍摄数据变得最清楚，当焦点位置相对位置D2前后错开时，得到的拍摄数据变得模糊。例如图6A所示，在成像模块21的焦点位置处于位置D1的情况下，该焦点位置变为比符号41的位置D2接近成像模块21的位置，因此，得到的帧图像q3中的条形码图像Q3整体变得模糊。结果，在包含条形码图像Q3的预定的区域F3中，在作为条形码符号的亮区的空白部分与作为暗区的条部分之间，对比度变小。另一方面，如图6B所示，在焦点位置与位置D2重合的情况下，得到的帧图像q4中的条形码图像Q4的轮廓变得清楚亮区与暗区分离，在包含条形码图像Q4的预定的区域F4中对比度变大。
在对比度聚焦法中，利用上述特征，一边使焦点位置变化一边获取帧图像数据，对每个帧图像计算对比度值选择对比度值成为极大的焦点位置，由此确定对于条形码符号的焦点位置。
对比度值的计算方法没有特别的限定，例如使用MRD值(MinimumReflectance Difference：最小反射差)。根据作为亮区的空白部分的最小反射率与作为暗区的条部分的最大反射率之差来求出该MRD值。从帧图像数据中选出图6A、图6B中的区域F3、F4的数据来进行对比度值的计算。例如将该区域F3、F4设定于帧图像q3、q4的中心附近，以便减小条形码图像Q3、Q4以外的区域所占比例。该区域F3、F4的设置不一定包含整个条形码图像Q3、Q4。
图6C表示在成像模块21中通过聚焦机构213使可变焦点透镜212的焦点位置按顺序变化的情况下的对比度值的变化模式的例子。
当一边使焦点位置前后变化一边获取帧图像，按顺序求出在各帧图像中设定的区域的对比度值时，当在帧图像内设定的区域中存在能够判断的尺寸的条形码图像时，求出的对比度值在途中表示最大值(极大值)。期望表示该最大值的焦点位置是与设置有条形码符号的位置最接近的位置。因此，使可变焦点透镜212的焦点位置与对比度值表示最大值的焦点位置一致，使用通过拍摄得到的拍摄数据来进行条形码符号的译码处理。
接着，说明本实施方式的编码读取装置1中的聚焦调整动作以及条形码的读取动作的顺序。
图7示意性地表示条形码的读取动作中的时间分配。
在本实施方式的条形码的读取动作(以后，称为解码处理)中，分别按照独立设定的执行时间交替地执行基于激光聚焦法的聚焦调整、帧图像的获取、符号的译码(以后，归纳称为激光聚焦处理)以及基于对比度聚焦法的聚焦调整、帧图像的获取、符号的译码(以后，归纳称为对比度聚焦处理)，反复进行直到符号图像的译码成功为止。
此外，即使在一维条形码以外的二位编码等的读取时，也进行相同的处理。
首先，根据第一次的激光聚焦处理，在点亮瞄准器214的状态下使可变焦点透镜212的焦点位置变化到设定位置，获取变化后的焦点位置的帧图像。从获取到的帧图像中搜索由瞄准器214的波束形成的亮点，在识别出亮点的情况下，根据亮点在该帧图像内的坐标计算焦点位置，使可变焦点透镜212的焦点位置与计算出的该值一致(激光聚焦(聚焦设定))。
在此，通过预先将表示亮点的坐标与焦点位置之间的对应的表数据存储到存储部15，来进行焦点位置的计算。或者，也可以根据公式来进行计算。
接着，在该焦点位置在熄灭瞄准器214的状态下进行拍摄来捕获图像(capture)。然后，对包含在捕获图像中的符号进行译码(解码)。作为在进行解码时从图像数据中识别符号的方法，能够利用以往公知的各种技术。在符号的解码失败的情况下，在所设定的执行时间(T0×S0)(第一执行时间、第一初始设定时间)内，反复进行这一系列处理来进行聚焦调整。在此，常数T0为预定的用于激光聚焦的单位时间(例如，激光聚焦、捕获、解码的一系列处理的平均所需时间)，预定数S0是表示所设定的激光聚焦处理的最大执行次数的整数。
在通过第一次的激光聚焦处理进行的解码失败的情况下，接着，通过对比度处理进行条形码的读取动作。根据对比度聚焦处理，首先，在设定了可变焦点透镜212的焦点位置的整个执行时间(T1×S1)(第二执行时间、第二初始设定时间)内，一边在预定的范围内进行变更一边获取帧图像。
在此，关于变更焦点位置的预定的范围，在通过前不久的激光聚焦处理内的激光聚焦求出焦点位置的情况下，决定为该焦点位置的前后，在没有求出焦点位置的情况下，根据在存储部15中预先存储的初始设定数据来决定。
另外，常数T1是预定的对比度聚焦处理内的用于聚焦调整的单位时间(例如，在一次的聚焦调整中，在进行预定的最大步数的焦点位置变化时的所需时间)，预定数S1是表示所设定的对比度聚焦处理的最大执行次数的整数。接着，关于获取的帧图像，根据各帧图像中的预定区域内的数据计算对比度值，通过向得到了最大对比度值的帧图像的焦点位置移动可变焦点透镜212的焦点位置，来进行聚焦调整(对比度聚焦)。
然后，在该焦点位置进行拍摄(捕获)，对包含在获取到的帧图像中的符号进行解码(decode)。
在通过第一次的对比度聚焦处理进行的符号的解码失败的情况下，进行第二次的激光聚焦处理。该第二次的激光聚焦处理的内容在以下两点与第一次的激光聚焦处理的内容不同。
(1)在对比度聚焦处理中得到最大的对比度值的情况下，在得到该对比度值的焦点位置开始检测由于瞄准器214的发光而产生的亮点位置以及计算焦点位置。
(2)进行激光聚焦处理的执行时间变更为T0×(S0-1)。
即，在第二次以后的激光聚焦处理中，使用通过在该处理以前进行的激光聚焦处理以及/或者对比度聚焦处理得到的聚焦位置的数据，仅搜索有限的范围内，由此在更短的执行时间内重新求出焦点位置。
这样，激光聚焦处理直到S0次，在将第N次的激光聚焦处理中的执行时间Ta(第一执行时间)缩短到T0×(S0-N+1)进行激光聚焦处理之后，在符号的译码未成功的情况下，激光聚焦处理超时。在激光聚焦处理中，由于预定的时间缩短，例如在一次的处理内反复进行的激光聚焦、捕获、解码的处理循环的执行次数减少。
第二次以后的对比度聚焦处理也同样地进行。即，在第M次的对比度聚焦处理中，在激光聚焦处理或者对比度聚焦处理中对于最近求出的焦点位置预定的前后的范围内设定的多个焦点位置求出对比度值，选择对比度值最大的焦点位置来进行符号的译码。另外，对第M次的对比度聚焦处理中的聚焦调整设定的执行时间Tb(第二执行时间)成为T1×(S1-M+1)。
在进行了S1次的对比度聚焦处理之后，在编码的译码尚未成功的情况下，对比度聚焦处理超时。在对比度聚焦处理中，当缩短预定的时间时，例如在一次的聚焦调整中变化的焦点位置的步数减少。
这样，独立地管理激光聚焦处理的执行次数以及对比度聚焦处理的执行次数。另外，即使任何一个聚焦处理超时，在另一方的聚焦处理超时之前，继续进行该另一方的聚焦处理。另一方面，在通过任何一个聚焦处理符号的译码成功的情况下，在该时刻解码处理结束。
接着，关于条形码读取动作，表示由CPU 11执行的控制处理的过程。图8是表示解码处理的控制过程的流程图。
根据用户对操作部12进行的操作的输入信号等，在将CPU 11从存储部15读出程序15a在RAM 13展开之后，开始进行由CPU 11执行的解码控制处理。
首先，CPU 11设定用于激光聚焦处理的初始值以及用于对比度聚焦处理的初始值(步骤S11)。具体地说，作为用于通过激光聚焦法进行的聚焦调整的初始值，CPU 11设定激光聚焦处理的最大执行次数S0、执行完次数N＝0以及在首次的激光聚焦处理中进行聚焦调整时的最初的焦点位置。另外，作为用于对比度聚焦处理的初始值，CPU 11设定对比度聚焦处理的最大执行次数S1、执行完次数M＝0以及在首次的对比度聚焦处理中进行聚焦调整时的焦点位置的变更步数、步骤间隔。此外，最大执行次数S0、S1不一定相同。
接着，CPU 11判断激光聚焦处理的剩余次数(S0-N)是否为“0”。在判断为剩余次数(S0-N)为“0”的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S17。在判断为剩余次数(S0-N)不是“0”的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S13。
当CPU 11的处理转移到步骤S13时，CPU 11设定激光聚焦处理的执行时间Ta＝T0×(S0-N)。接着，CPU 11执行激光聚焦处理的控制处理(激光聚焦处理)(步骤S14)。后面详细说明该步骤S14的处理内容。然后，CPU 11判断条形码符号的解码是否成功(步骤S15)。在判断为解码成功的情况下，CPU 11的处理转移到S30。在判断为解码没有成功的情况下，CPU 11对激光聚焦处理的执行次数N加上1(步骤S16)。然后，CPU 11的处理转移到步骤S17。
当CPU 11的处理紧接着步骤S12的分支处理或者步骤S16的处理而转移到步骤S17时，CPU 11判断对比度聚焦处理的剩余次数(S1-M)是否为“0”。在判断为剩余次数(S1-M)为“0”的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S22。在判断为剩余次数(S1-M)不是“0”的情况下，CPU 11设定对比度聚焦处理中的聚焦调整的执行时间Tb＝T1×(S1-M)(步骤S18)。然后，CPU 11执行对比度聚焦处理的控制处理(对比度聚焦控制处理)(步骤S19)。后面详细说明该步骤S19的处理内容。
接着，CPU 11判断通过对比度聚焦处理进行的条形码符号的解码是否成功(步骤S20)。在判断为解码成功的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S30。在判断为解码没有成功的情况下，CPU 11对对比度聚焦处理的执行次数M加上1(步骤S21)。然后，CPU 11的处理转移到步骤S22。
当紧接着步骤S17的分支处理或者步骤S21的处理转移到步骤S22的处理时，CPU 11判断激光聚焦处理的剩余次数(S0-N)以及对比度聚焦处理的剩余次数(S1-M)是否均为“0”。在判断均为“0”的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S31。在判断为至少某一个不是“0”的情况下，CPU 11的处理返回到步骤S12，CPU 11进行第二次以后的激光聚焦处理的控制处理。
在通过步骤S15的分支处理或者步骤S20的分支处理转移到步骤S30的处理的情况下，CPU 11输出成功的解码数据(步骤S30)。然后，结束解码控制处理。
在通过步骤S22的分支处理转移到步骤S31的情况下，CPU 11输出表示解码失败的意思的信号。然后，结束解码处理。
图9是表示在步骤S14中调用的激光聚焦处理的控制过程的流程图。
当开始激光聚焦控制处理时，CPU 11首先向激光驱动电源23和成像控制器19发送指令，点亮瞄准器214(步骤S41)。此时，CPU 11开始对激光聚焦控制处理开始后的经过时间进行计数。CPU 11向成像控制器19发送指令使聚焦机构213进行动作，使可变焦点透镜212的焦点位置向设定的位置移动(步骤S42)。
CPU 11向成像控制器19发送指令，使拍摄元件211进行拍摄，并且通过DMA将从拍摄元件211发送到成像控制器19的拍摄数据直接传送到RAM13(步骤S43)。此时，关于传送到RAM 13的数据，还可以仅选择拍摄数据中的由于瞄准器214的发光而产生的亮点能够出现的范围的数据。然后，CPU 11向激光驱动电源23和成像控制器19发送指令，熄灭瞄准器214(步骤S44)。
然后，CPU 11对发送到RAM 13的拍摄数据进行分析来判断在数据内是否检测出由于瞄准器214的发光而产生的亮点(步骤S45)。在判断为没有检测出由于瞄准器214的发光而产生的亮点的情况下，分支到“否”，CPU 11的处理转移到步骤S54。
在判断为检测出由于瞄准器214的发光而产生的亮点的情况下，分支到“是”，CPU 11确定帧图像内的亮点的坐标(步骤S46)。然后，CPU 11根据该亮点的坐标来计算焦点位置(步骤S47)。
接着，CPU 11向成像控制器19发送指令，使聚焦机构213进行动作，向计算出的位置驱动可变焦点透镜212的焦点位置。具体地说，CPU 11根据在存储部15中存储的焦点位置与向聚焦机构213的施加电压之间的对应表，向聚焦机构213施加与计算出的焦点位置对应的施加电压(步骤S48)。
CPU 11向成像控制器19发送指令，首先点亮照明215(步骤S49)，接着，使拍摄元件211进行拍摄，并且将从拍摄元件211发送到成像控制器19的拍摄数据DMA传送到RAM 13(步骤S50)。CPU 11向成像控制器19发送指令，熄灭照明215(步骤S51)。
然后，CPU 11根据传送到RAM 13的拍摄数据，进行拍摄到的条形码符号的译码处理(步骤S52)。CPU 11判断解码是否成功(步骤S53)。
然后，在判断为成功的情况下，CPU 11的处理返回到解码控制处理。
另一方面，在判断为没有成功的情况下，CPU 11还判断是否经过了所设定的执行时间Ta(步骤S54)。在判断为已经过了执行时间Ta的情况下，CPU 11结束激光聚焦控制处理而返回到解码控制处理。在判断为没有经过执行时间Ta的情况下，CPU 11的处理返回到步骤S41，反复进行激光聚焦控制处理。
图10是表示在步骤S19中调用的对比度聚焦处理的控制过程的流程图。
当开始对比度聚焦控制处理时，CPU 11首先设定可变焦点透镜212的焦点位置的变更范围以及变更步数(步骤S61)。具体地说，CPU 11根据与通过聚焦处理最近计算出的中心的焦点位置对应的施加电压以及对比度聚焦控制处理中的聚焦控制的执行时间Tb，来设定能够变更的施加电压的变更范围以及变更步数。
CPU 11向成像控制器19发送指令点亮照明215(步骤S62)。接着，CPU 11向成像控制器19发送指令使聚焦机构213进行动作，变更可变焦点透镜212的焦点位置(步骤S63)。
CPU 11向成像控制器19发送指令使拍摄元件211进行拍摄，并且将从拍摄元件211发送到成像控制器19的拍摄数据DMA传送到RAM 13(步骤S64)。然后，CPU 11计算传送到RAM 13的拍摄数据在预定区域中的对比度值(步骤S65)。
接着，CPU 11设定通过步骤S61的处理设定的全部施加电压步骤，判断拍摄是否结束(步骤S66)。在判断为尚未进行设定范围的全部施加电压步骤下的拍摄的情况下，返回到步骤S63，CPU 11使用下一步骤的施加电压来反复进行步骤S63～S66的处理。另一方面，在判断为在全部施加电压步骤中进行了拍摄的情况下，CPU 11的处理转移到步骤S67。
CPU 11从计算出的各焦点位置的拍摄数据的对比度值中选择表示最大值的焦点位置，向成像控制器19发送指令，使可变焦点透镜212的焦点位置向选择的焦点位置移动(步骤S67)。接着，CPU 11向成像控制器19发送指令，使拍摄元件211进行拍摄，将拍摄数据DMA传送到RAM 13(步骤S68)。另外，CPU 11向成像控制器19发送指令，熄灭照明215(步骤S69)。
然后，CPU 11根据取入到RAM 13的拍摄数据来进行条形码符号的译码(步骤S70)。当符号的译码结束时，CPU 11结束对比度聚焦控制处理，返回到解码控制处理。
如上所述，根据上述实施方式的编码读取装置1，一并使用在执行时间Ta内反复进行根据从瞄准器214射出的激光束而在包含编码符号的面内形成的亮点在图像数据中的坐标，使焦点位置移动的聚焦设定，由此进行聚焦调整的激光聚焦法以及在执行时间Tb内使聚焦机构213移动来使焦点位置变化，关于针对该变化后的每个焦点位置获取到的图像数据分别计算对比度值，使可变焦点透镜212的焦点位置移动到表示最大(极大)的对比度值的焦点位置，由此进行聚焦调整的对比度聚焦法，分别独立地对激光聚焦处理和对比度聚焦处理的执行次数进行计数，按照各个执行次数的增加分别缩短执行时间Ta、Tb，因此在第二次以后的聚焦调整时，能够在更短时间内执行聚焦调整，并且对于处理所需的执行时间相差大的激光聚焦处理和对比度聚焦处理分别独立地确定初始设定的执行时间，此外，独立地缩短执行时间，所以即使在第二次以后进行高精度的对比度处理的情况下，也不会受到激光聚焦处理的影响而被迫在比所需时间更短的时间内进行处理，相反，也不会设定激光聚焦处理不需要的长执行时间，能够有效地且可靠地将焦点对准编码符号。
另外，根据激光聚焦处理，交替地反复进行激光聚焦的聚焦调整以及编码符号的读取，由此能够渐近地调整焦点位置。另外，能够在符号读取成功的时刻结束激光聚焦处理。
另外，在编码符号的读取没有成功的情况下，交替地进行激光聚焦处理和对比度聚焦处理，由此一边弥补两者的缺点一边有效地求出焦点位置，由此能够进行编码符号的读取。
另外，通过适当地调整激光聚焦处理和对比度聚焦处理的连续执行次数，发挥能够在短时间内得到某一程度的精度的激光聚焦处理的优点以及最终能够高精度地进行聚焦调整的对比度聚焦处理的优点，能够可靠地进行编码符号的读取。
另外，将拍摄元件211获取的图像数据传送到RAM 13，通过CPU 11进行编码符号的读取，由此使成像控制器19的结构简单化，并且从拍摄元件211直接向RAM 13进行DMA传送，由此能够迅速地进行读取处理。
特别是设为从拍摄元件211向RAM 13传送聚焦调整、编码符号的读取所需的部分的数据，因此能够使数据传送时间进一步缩短，使读取处理高速化。
另外，在反复多次进行聚焦调整时，根据前一次的聚焦设定、聚焦调整的结果来确定焦点，进行激光聚焦处理、对比度聚焦处理，因此能够渐近地高效率地提高焦点位置的精度。
另外，作为可变焦点透镜212使用液体透镜，由此，特别是在进行对比度聚焦处理时能够仅通过施加电压的变化来高速地进行向多个焦点位置的移动。
另外，具备了对拍摄物的编码符号进行照明的照明部，因此即使在暗处、阴影部中也不会受其影响，能够可靠地进行目标符号的读取。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，根据DMA传送到RAM 13的拍摄数据，CPU11进行瞄准器214的亮点检测、基于亮点坐标的焦点位置的确定、对比度值的计算以及条形码的读取处理，但是成像控制器19还可以将这些处理功能安装到ASIC基板上通过硬件进行运算。
另外，在上述实施方式中，在对比度聚焦控制处理中，在求出最大的对比度值后点亮照明215，重新获取焦点位置中的图像数据，但是也可以一直点亮照明215与求出对比度值的处理平行地使用各图像数据来进行解码。
另外，在上述实施方式中，设为交替地进行激光聚焦处理和对比度聚焦处理，但是也可以分别或者连续多次持续执行某个聚焦处理后转移到其它聚焦处理。另外，激光聚焦处理和对比度聚焦处理的顺序也可以是相反的。
另外，在上述实施方式中，判断是否经过了激光聚焦处理和对比度聚焦处理中的聚焦调整的一系列处理结束后设定的执行时间，来判断是否反复进行同一处理，但是还可以根据中断信号等在执行时间经过的阶段中途结束，也可以在执行时间经过之前，在进行下一次的反复操作的情况下是否有可能超过执行时间来决定是否反复进行。
另外，在上述实施方式中，在激光聚焦处理中将包含聚焦调整、捕获以及解码的全部的时间设定为执行时间，在对比度聚焦处理中仅将聚焦调整的时间设定为执行时间，但是在激光聚焦处理中也能够仅将聚焦调整时间设定为执行时间，作为对比度聚焦处理的执行时间，也可以包含捕获和解码所需的时间。
另外，在上述实施方式中，以一次函数的方式缩短聚焦调整的执行时间Ta和Tb，但是能够以二次函数、指数函数等任意的方式缩短执行时间。
另外，作为上述实施方式中的可变焦点透镜，举例说明了使用液体透镜和玻璃等的固体透镜，但是并不限定于此。例如，还能够利用使用了由于施加电压而折射率发生变化的“电光学结晶”的一种即KTN(钽铌酸钾，KTa1-xNbxO3)的可变焦点透镜。
另外，在上述实施方式中，公开了作为本发明的程序的计算机可读取的介质使用了存储部15(例如，闪速存储器、EEPROM、硬盘、ROM)，但是并不限定于本例。作为其它计算机可读取的介质，能够应用CD-ROM等便携式记录介质。另外，作为通过通信线路提供本发明的程序的数据，载波也应用于本发明。
另外，在上述实施方式中，在编码符号的读取成功的时刻结束了解码处理，但是在读取精度低的情况下等，也可以继续进行解码处理直到读取精度超过预定的基准水平或者第二次读取成功为止。
另外，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当地变更在上述实施方式中表示的数值、控制的顺序等具体的细节。
说明了本发明的几个实施方式，但是本发明的范围并不限定于上述实施方式，包含在权利要求中记载的发明的范围以及与其均等的范围。

Claims (11)

1.一种编码读取装置，具备：可变焦点透镜；聚焦驱动单元，其调节上述可变焦点透镜的焦点位置；拍摄单元，其获取基于上述可变焦点透镜的拍摄方向的图像数据；发光单元，其向上述拍摄方向射出激光束；以及控制单元，其对上述聚焦驱动单元、上述拍摄单元以及上述发光单元的动作进行控制，读取在取得的图像数据中包含的编码符号，上述编码读取装置的特征在于，
上述控制单元具备：
第一调整单元，其在第一执行时间内反复进行根据由于射出的上述激光束而在包含上述编码符号的面内形成的亮点在上述图像数据中的坐标，使上述焦点位置移动的聚焦设定，由此进行聚焦调整；
第二调整单元，其在第二执行时间内使上述焦点位置变化，根据对于在该变化后的每个焦点位置获取到的上述图像数据分别计算出的对比度的大小，使上述焦点位置进行移动，由此进行聚焦调整；
计数单元，其分别对上述第一调整单元进行的聚焦调整以及上述第二调整单元进行的聚焦调整的执行次数进行计数；以及
时间设定单元，其以随着上述第一调整单元进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第一执行时间缩短的方式，从预定的第一初始设定时间开始缩短设定该第一执行时间，以随着上述第二调整单元进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第二执行时间缩短的方式，从预定的第二初始设定时间开始缩短设定该第二执行时间。
2.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述控制单元在通过上述拍摄单元根据上述聚焦设定获取到的图像数据中包含的上述编码符号的读取没有成功的情况下，在该聚焦设定的合计执行时间达到上述第一执行时间之前，重复进行上述第一调整单元的上述聚焦设定以及根据该聚焦设定获取到的上述图像数据中包含的上述编码符号的读取。
3.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述控制单元在基于上述第一调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取在上述第一执行时间内没有成功的情况下，进行基于上述第二调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取，在基于上述第二调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取在上述第二执行时间内没有成功的情况下，进行基于上述第一调整单元的上述编码符号的读取。
4.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述控制单元在基于上述第一调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取没有成功预定的连续执行次数的情况下，进行基于上述第二调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取，在基于上述第二调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取没有成功预定的连续执行次数的情况下，进行基于上述第一调整单元进行的聚焦调整的上述编码符号的读取。
5.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
具备存储单元，其存储由上述拍摄单元获取到的图像数据，
上述控制单元将获取到的图像数据存储到上述存储单元中，进行在上述图像数据中包含的编码符号的读取。
6.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述控制单元将上述拍摄单元的在拍摄范围中的预定的范围的图像数据存储到上述存储单元，上述第一调整单元和上述第二调整单元根据该范围的图像数据进行聚焦调整。
7.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述第一调整单元在通过上述聚焦设定或者上述第二调整单元进行的聚焦调整，已经求出了移动目的地的焦点位置的情况下，使上述可变焦点透镜的焦点位置与最近的该移动目的地的焦点位置一致后，在从上述发光单元射出了上述激光束的状态下，使上述拍摄单元获取图像数据来进行上述聚焦设定。
8.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述第二调整单元在通过上述第一调整单元进行的聚焦调整或者该第二调整单元进行的聚焦调整，已经求出了移动目的地的焦点位置的情况下，在从该移动目的地的焦点位置开始在上述第二执行时间内前后发生变化的每个焦点位置，使上述拍摄单元获取拍摄对象的图像数据，由此来进行聚焦调整。
9.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
上述可变焦点透镜是液体透镜，
上述第二调整单元通过上述聚焦驱动单元以预定的电压间隔对上述可变焦点透镜施加电压，由此使上述焦点位置发生变化。
10.根据权利要求1所述的编码读取装置，其特征在于，
具备照明单元，其照明上述拍摄方向，
上述控制单元在上述第二调整单元进行聚焦调整时以及读取上述编码符号时，点亮该照明单元。
11.一种编码读取装置的编码读取方法，该编码读取装置具备：可变焦点透镜；聚焦驱动单元，其调节上述可变焦点透镜的焦点位置；拍摄单元，其获取基于上述可变焦点透镜的拍摄方向的图像数据；发光单元，其向上述拍摄方向射出激光束；以及控制单元，其对上述聚焦驱动单元、上述拍摄单元以及上述发光单元的动作进行控制，读取在取得的图像数据中包含的编码符号，上述编码读取方法的特征在于，
使上述控制单元执行以下步骤：
第一调整步骤，在第一执行时间内反复进行根据由于射出的上述激光束而在包含上述编码符号的面内形成的亮点在上述图像数据中的坐标，使上述焦点位置移动的聚焦设定，由此进行聚焦调整；
第二调整步骤，在第二执行时间内使上述焦点位置变化，根据对于在该变化后的每个焦点位置获取到的上述图像数据分别计算出的对比度的大小，使上述焦点位置进行移动，由此进行聚焦调整；
计数步骤，分别对上述第一调整步骤进行的聚焦调整以及上述第二调整步骤进行的聚焦调整的执行次数进行计数；以及
时间设定步骤，以随着上述第一调整步骤进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第一执行时间缩短的方式，从预定的第一初始设定时间开始缩短设定该第一执行时间，以随着上述第二调整步骤进行的聚焦调整的执行次数增加，上述第二执行时间缩短的方式，从预定的第二初始设定时间开始缩短设定该第二执行时间。
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