JP2004171346A

JP2004171346A - 光学的情報読取装置

Info

Publication number: JP2004171346A
Application number: JP2002337689A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sano; 雅明佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP4096713B2

Abstract

【課題】投光部で使用している光源の光量変化を補正し、光源の光量を一定に保ち、これにより常に安定した読取性能及び高速な読取装置を提供する。
【解決手段】投光部１と、投光部１から投光した光の反射光を結像する結像部２と、画像を取り込む撮像素子３と、撮像素子３の視野内で投光部及び撮像素子３のそれぞれから所定の距離にある基準色面５とからなり、基準色面５の反射光の輝度情報に基づき投光部１の光量を制御する光量制御部を設けたものである。光量制御部で投光部の光量の変化を補正し、一定に保つのである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元コード等の光学的情報を読み取る光学的情報読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報読取装置の投光部としては、光学的情報を照らす光量が一定であることが望ましい（例えば特許文献１参照）。図１３は特許文献１に記載された従来の光学的情報読取装置における投光部の照明光量を調整する方法を示すものである。
【０００３】
光学的情報読取装置は、印刷媒体上のシンボルに光を照射する投光部２５と、前記シンボルから反射した光の受光量に対応した電気量を出力する光電変換素子から構成された撮像手段２６とを備えており、信号レベルチェック回路２９で前記撮像手段２６からの出力信号が、基準値設定回路２７で設定された上限値を上回るか又は下限値を下回るかがチェックされ、その状態に応じて照度調整回路２８により投光部２５の光量を低下又は上昇させるようにしたものである。
【０００４】
光学的情報を正確に読取るためには、少なくとも光学的情報を最適な光量で照明する必要がある。対象となる光学的情報を照明するのに適切な光量があらかじめわかっている場合は、投光部の光源の経時変化等による光量の変化を補正する必要がある。
【０００５】
上記従来の構成では、シンボルの表面状態や色調、シンボルと光源および光電変換素子との距離によって光源の光量が変化するため、この光量がシンボルを読取るのに適切な光量であることが保証されない。また、シンボルに光を照射する毎に光量を調整する構成となっているため、シンボルを読取る際に必ず適切な光量に調整するための処理が入り、読取に要する時間が増加する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３３４１７６号公報（第９頁図２４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、光源の光量を一定に保ち、これにより常に安定した読取性能及び高速で読取可能な光学的情報読取装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光学的情報読取装置における請求項１記載に係る発明は、投光部と、前記投光部から投光した光の反射光を結像する結像部と、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段の視野内で前記投光部及び前記撮像手段のそれぞれから所定の距離にある基準色面と、前記基準色面の反射光の輝度情報に基づき前記投光部の光量を制御する制御手段を設けたものである。
【０００９】
請求項２記載に係る発明は、光学的情報読取装置の投光部として発光ダイオードを設け、前記発光ダイオードから投光した光の反射光を結像する結像部と、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段の視野内にある基準色面と、前記基準色面の反射光の輝度情報に基づき前記発光ダイオードに流れる電流量を制御する電流量制御部を設けたものである。
【００１０】
請求項３記載に係る発明は、請求項２記載の電流量制御部を発光ダイオードのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御して電流量を制御するように構成したものである。
【００１１】
請求項４記載に係る発明は、請求項２記載の電流量制御部を増幅手段で構成したものである。
【００１２】
請求項５記載に係る発明は、前記投光部の光量の制御を、光学的情報読取装置の電源投入時に行うように構成したものである。
【００１３】
請求項６記載に係る発明は、前記投光部の光量の制御を、所定の時間が経過する毎に行うように構成したものである。
【００１４】
請求項７記載に係る発明は、前記投光部の光量の制御を、外部からの信号に基づき行うように構成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１２を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学的情報読取装置の基準色面５と投光部１、撮像素子３の位置関係を示す図である。
【００１７】
投光部１は光量が調整可能な光源で構成されている。結像部２はレンズ等で構成され、投光部１から投光した光の反射光を結像する。撮像手段としての撮像素子３は光の受光量に対応した電気量を出力する素子で、画像を取り込むために用いられ、同時に光学的情報４や、基準色面５の輝度を測定することが可能である。
【００１８】
基準色面５は、撮像素子３の視野内にあって外乱光の影響を受けにくい、かつ投光部１及び撮像素子３のそれぞれから一定の距離に配置するため、遮光可能なケース６の内側に設けている。このように構成した基準色面５は、撮像素子３に対する基準色面５の反射光の輝度が投光部１の発光光量を定量的に示す値となる。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１における光学的情報読取装置において基準色面５の反射光の輝度情報に基づく投光部１の光量を制御する制御手段の構成を示すブロック図である。
【００２０】
光学的情報読取装置７の具備する制御手段７ａは、少なくとも光学的情報４を照明するのに適切な輝度情報を記憶した記憶装置８と、投光部１の光量を制御する制御手段としての光量制御部９と、コンピュータ１０と、撮像素子３の出力を画像メモリ１２に取り込む転送装置１１とから構成される。コンピュータ１０は画像メモリ１２から撮像素子３の出力した基準色面５の反射光に基づく輝度情報を読み出すことができるとともに、図示していない、メモリや入出力、通信等の機能を有し、メモリに記憶されているプログラムにしたがって所定の処理を実行することができるものである。
【００２１】
上記実施の形態において、投光部１の光源より照射された光は基準色面５で反射され結像部２で撮像素子３の受光面に結像する。撮像素子３の出力は転送装置１１によって画像メモリ１２に取り込まれる。反射光は投光部１の発光光量を定量的に示す値であり、コンピュータ１０は転送装置１１を通じて画像メモリ１２から取り込んだ基準色面５の部分の輝度情報と記憶装置８の適切な輝度情報を比較し、所定の誤差の範囲内で、投光部１の光量を適切な値となるよう光量制御部９を通じて制御することで常に投光部１の光量を光学的情報４の読取りに適切な値に保つことが可能になる。
【００２２】
記憶装置８に保存されている光学的情報を照明するのに適切な輝度情報は、投光部１の光量が光学的情報４を照明するのに適切な値である時の基準色面５の画像情報から求められる輝度情報である。
【００２３】
図３はコンピュータ１０が投光部１の光量を光学的情報４の読取りに適切な値に保つために実行する処理のフローチャートである。
【００２４】
ステップ３１では、記憶装置８から適切な輝度情報を読み出す。ステップ３２では、撮像素子３、転送装置１１を制御し画像を画像メモリ１２に取り込む。ステップ３３では、画像の中から基準色面５の部分の輝度情報を取り出し、記憶装置８の適切な輝度情報と比較する。ここで、双方の情報が一致するかどうかを判定するが、制御可能な分解能の制約から常にある程度の誤差が生じることは避けられない。従って、適切な輝度情報に対して所定の誤差範囲内に基準色面５の部分の輝度情報がある場合は一致しているものとみなす。
【００２５】
ステップ３４では光量制御部９を制御して投光部１の光量を制御する。具体的には基準色面５の部分の輝度情報が適切な輝度情報と比較して明るい場合は投光部１の光量が減少するように制御し、基準色面５の部分の輝度情報が適切な輝度情報と比較して暗い場合は投光部１の光量が増加するように制御する。この後、上記したステップ３２〜ステップ３４を実行する。この処理を双方の輝度情報が一致するまで繰り返す。ステップ３３で基準色面５の部分の輝度情報と適切な輝度情報とが一致した時点で本処理は終了する。
【００２６】
このように本実施例では、投光部で使用している光源の光量変化を補正し光源の光量を一定に保ち、常に安定して光学的情報の読取を行うことができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における光学的情報読取装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、投光部１の光源を発光ダイオード１３で構成した点で実施の形態１の発明と主として異なり、それ以外の同一構成並びに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００２８】
投光部１は発光ダイオード１３で構成され、その発光ダイオード１３の光量が電流量によって変化することから光量を制御する光量制御部９は、発光ダイオード１３に流れる電流量を制御する電流量制御部１４で構成する。発光ダイオード１３は小型で高輝度が得られる光源であり、また、制御が比較的容易であることから、機器の小型化、低コスト化を行う上で適切な素子である。
【００２９】
上記実施の形態において、投光部１の発光ダイオード１３から投光された光は基準色面５で反射され結像部２で撮像素子３の受光面に結像する。撮像素子３の出力は転送装置１１によって画像メモリ１２に取り込まれる。転送装置１１は、撮像素子３がＣＣＤである場合はＣＣＤを制御するためのタイミング制御機能やＡ／Ｄ変換機能、ＤＭＡ転送機能等で構成され、また、撮像素子３がＣＭＯＳエリアセンサである場合は、タイミング制御機能やＤＭＡ転送機能等で構成される。
【００３０】
コンピュータ１０は、画像メモリ１２に保存された画像情報から、基準色面５の輝度情報を得ることができる。コンピュータ１０は記憶装置８から光学的情報を照明するのに適切な輝度情報を読み出すとともに、基準色面５の輝度情報と適切な輝度情報を比較し、電流量制御部１４を制御することで発光ダイオード１３の光量を制御し、基準色面５の輝度情報と適切な輝度情報が所定の誤差の範囲で一致するように制御する。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態２における光学的情報読取装置の発光ダイオードのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御する電流量制御部の構成を示すブロック図である。電流量制御部１４は、電源１５、スイッチ回路１６、パルス幅変調回路１７、抵抗１８で構成している。そして、電源１５に接続された発光ダイオード１３はスイッチ回路１６を用いてＯＮ／ＯＦＦすることができる。スイッチ回路１６はパルス幅変調回路１７によって発光ダイオード１３のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を制御する。パルス幅変調回路１７はコンピュータ１０によって制御される。
【００３２】
図６は本発明の実施の形態２における光学的情報読取装置の電流量制御部のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号の状態を示したものである。パルス幅変調回路１７は一定時間Ｔの間でＯＮ時間とＯＦＦ時間が制御されるものである。従って、発光ダイオード１３を構成するＬＥＤにはＯＮ時には抵抗１８で定められる一定の電流が流れることになるが、ＬＥＤの発光量は周期Ｔ以上の時間で見た場合は周期Ｔの時間における平均電流に相当する光量となる。
【００３３】
よって、ＯＮ時間が長ければそれだけ発光ダイオード１３の光量は増加する。但し、この制御が有効となるためには撮像素子３の露光時間が周期Ｔより長い時間である必要がある。本実施の形態の発明では周期Ｔの時間を撮像素子３の最短露光時間の約１／６程度に設定しており、この程度高速にＯＮ／ＯＦＦが繰り返された場合は、発光ダイオード１３に流れる電流そのものは一定であっても撮像素子３が捕らえる基準色面５の輝度情報は直接的に電流を変化させた場合と同様にＯＮ／ＯＦＦ時間の変化に比例して変化する。
【００３４】
このように発光ダイオード１３をＯＮ／ＯＦＦさせて光量を変化させる本発明の一実施例によれば、消費電力の損失を最小とすることができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における光学的情報読取装置の光量制御部である電流量制御部の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、投光部の発光ダイオードに流れる電流量を制御する光量制御部である電流量制御部の構成と、前記投光部の光量の制御を、光学的情報読取装置の電源投入時に行う構成にした点で実施の形態１および２の発明と主として異なり、それ以外の同一構成並びに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して図１〜図４を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００３６】
投光部１の発光ダイオード１３は、抵抗１９を介して増幅手段としての電力増幅装置２０に接続される。電力増幅装置２０の入力はＤ／Ａコンバータ２１に接続されており、Ｄ／Ａコンバータ２１はコンピュータ１０で制御される。
【００３７】
従って、コンピュータ１０がＤ／Ａコンバータに値を設定し電力増幅装置２０の出力電圧を変化させることで、発光ダイオード１３に流れる電流が変化し光量が比例して変化する。
【００３８】
このように本実施の形態では、電力増幅装置２０の出力電圧を変化させることで発光ダイオード１３の光量を変化させることができるので、撮像素子３の露光時間の最短時間に対する制限が無くなるため、高速に画像を取り込むことが可能となる。
【００３９】
図８は、本発明の実施の形態３における光学的情報読取装置において投光部の光量の制御を電源投入時に行う場合の処理のフローチャートである。投光部１の光量の調整を、光学的情報４を読取る際に同時に行うと読取り完了までに要する時間が増大する。従って、光学的情報４の読取り処理とは異なったタイミングで実施することが望ましい。
【００４０】
本実施の形態では、そのタイミングを電源投入時とした場合のものである。投光部を構成する光源の光量変化が主として経時変化に依存するものである場合は頻繁に光量の調整を行う必要がない。
【００４１】
ステップ８１で電源が投入されコンピュータ１０が動作を始める。言うまでもないが、光学的情報読取装置が正常に動作するための所定の初期設定がこの時おこなわれる。ステップ８２で、図３記載のフローチャートの処理に従って投光部１の光量が適正値に調整される。この後ステップ８３に進み光学的情報を読取る処理が開始される。
【００４２】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における光学的情報読取装置において投光部の光量制御の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、投光部の光量の制御を、所定の時間が経過する毎に行う構成にした点で実施の形態１〜３の発明と主として異なり、それ以外の同一構成並びに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して図１〜図４を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４３】
投光部１の光量の制御を所定の時間が経過する毎に行う場合の一実施の形態は次の通りである。投光部１を構成する光源の光量変化が経時変化以外に周囲の温度変化などの影響を受けやすい場合は、所定の時間が経過する毎に調整を行うことで、投光部１の光量を適切な値に保つことができる。温度センサで温度変化を感知して光量を調整する方法もあるが、温度変化の時定数に対して十分短い周期で光量を調整すれば、光学的情報４を読取るのに適切な光量は問題のない範囲で維持される。
【００４４】
この処理を実現するために、記憶装置８には調整周期が適切な輝度情報とは別の領域に記憶されている。記憶装置８は、複数の情報を記憶するだけの記憶容量があるものを用いている。また、コンピュータ１０にタイマ２２を接続し時間の経過を監視する。タイマ２２の値が調整周期に達したことをコンピュータ１０が検出すると、タイマ２２を初期化し光量制御部９を制御し投光部１の光量を調整する処理を実行する。
【００４５】
図１０は本実施の形態４における光学的情報読取装置において投光部の明るさの制御を所定の時間が経過する毎に行う場合の処理のフローチャートである。
【００４６】
ステップ１０１では所定の時間が経過したことを判定するため、タイマ２２の値と記憶装置８に記憶されている調整周期を比較し、タイマ２２の値が調整周期に達した場合はタイマ２２がコンピュータ１０に対して割り込みを発生させる。割り込みが発生するとコンピュータ１０はステップ１０２の光量調整の処理が実行され、図３記載のフローチャートの処理に従って投光部１の光量が適正値に調整される。割り込みが発生しない間はステップ１０３の光学的情報の読取り処理が実行される。
【００４７】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における光学的情報読取装置において投光部の光量制御を外部から行う場合の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、投光部１の光量の制御を外部からの信号に基づき行う構成において実施の形態１〜４の発明と主として異なり、それ以外の同一構成並びに作用効果を奏する部分には同じ符号を付して図１〜図４を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【００４８】
コンピュータ１０は通信装置２３に接続されており、通信装置２３を介してホストコンピュータ２４と通信を行うことができる。ホストコンピュータ２４はその搭載されたプログラムのアルゴリズムに基づき、コンピュータ１０に投光部１の光量調整処理を実施するよう通信する。この情報を受け取ったコンピュータ１０は光量制御部９を制御して投光部１の光量調整を行う。
【００４９】
上記実施の形態において、光学的情報４を読取る必要のない期間がホストコンピュータ２４によって判断されるので、読取り処理と光量調整処理が衝突することが回避可能である。ホストコンピュータ２４にマンマシンインタフェースが備え付けられていれば人間が必要に応じて光量調整の処理を起動させることも可能である。
【００５０】
図１２は本発明の実施の形態５における光学的情報読取装置において投光部１の光量の制御を外部からの信号に基づき行う場合の処理のフローチャートである。
【００５１】
ステップ１２１でコンピュータ１０は、外部であるホストコンピュータ２４から光量調整処理を実施する通信内容の信号を受信すると、ステップ１２２の光量調整の処理が実施され図３記載のフローチャートの処理にしたがって光量制御部９を制御し投光部１の光量を適正値に調整する。光量調整処理を実施する通信内容の信号以外が受信された場合や、何も受信されない場合は、ステップ１２３の読取り処理が実行される。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、投光部で使用している光源の光量変化を補正し光源の光量を一定に保ち、これにより常に安定した読取性能及び高速な読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光学的情報読取装置の主構成要素の位置関係を示す図
【図２】同実施の形態１における光学的情報読取装置の投光部における光量の制御手段の構成を示すブロック図
【図３】同実施の形態１における光学的情報読取装置において投光部の光量を光学的情報の読取りに適切な値に保つために実行する処理のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における光学的情報読取装置の構成を示すブロック図
【図５】同実施の形態２における光学的情報読取装置の光量制御部である電流量制御部の構成を示すブロック図
【図６】同実施の形態２における光学的情報読取装置の電流量制御部のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号の状態を示した図
【図７】本発明の実施の形態３における光学的情報読取装置の光量制御部である電流量制御部の構成を示すブロック図
【図８】同実施の形態３における光学的情報読取装置の投光部における光量制御を電源投入時に行う場合の処理のフローチャート
【図９】本発明の実施の形態４における光学的情報読取装置の投光部の光量制御構成を示すブロック図
【図１０】同実施の形態４における光学的情報読取装置の投光部の光量制御を所定の時間が経過する毎に行う場合の処理のフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態５における光学的情報読取装置の投光部の光量制御構成を示すブロック図
【図１２】同実施の形態５における光学的情報読取装置の投光部における光量制御を外部の信号に基づき行う場合の処理のフローチャート
【図１３】従来の光学的情報読取装置における投光部の光量制御構成を示すブロック図
【符号の説明】
１投光部
２結像部
３撮像素子（撮像手段）
５基準色面
９光量制御部（制御手段）
１３発光ダイオード
１４電流量制御部
１６スイッチ回路
１７パルス幅変調回路
２０電力増幅装置（増幅手段）
２１Ｄ／Ａコンバータ

Claims

投光部と、前記投光部から投光した光の反射光を結像する結像部と、画像を取り込む撮像手段と、前記撮像手段の視野内で前記投光部及び前記撮像手段のそれぞれから所定の距離にある基準色面と、前記基準色面の反射光の輝度情報に基づき前記投光部の光量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光学的情報読取装置。
投光部は発光ダイオードで構成し、制御手段は前記発光ダイオードに流れる電流量を制御する電流量制御部で構成した請求項１記載の光学的情報読取装置。
電流量制御部は、発光ダイオードのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御して電流量を制御する構成にした請求項２記載の光学的情報読取装置。
電流量制御部は増幅手段である請求項２記載の光学的情報読取装置。
前記投光部の光量の制御は、光学的情報読取装置の電源投入時に行う構成にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学的情報読取装置。
前記投光部の光量の制御は、所定の時間が経過する毎に行う構成にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学的情報読取装置。
前記投光部の光量の制御は、外部からの信号に基づき行う構成にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学的情報読取装置。