JP2005085214A - 光学式情報読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マーカ光が示す読取範囲または読取中心に位置する所望のコードを確実に読取ることができる光学式情報読取装置を提供する。
【解決手段】 エリアセンサ９の視野中心とマーカ光が示す読取中心とは、部品の寸法誤差や組付け誤差により僅かにずれている。このずれ量は、読取距離が大きくなる程大きくなるものの、読取深度が小さい場合は、読取距離に応じたずれ量は小さいことから、製造時に読取深度の中心位置におけるずれ量を測定して記憶し、コードを読取る際は、エリアセンサの視野中心からずれ量だけずれた位置を使用上の読取中心に設定してコードを読取る。また、読取深度が大きい場合は、２点の読取距離Ｌ１，Ｌ２に応じたずれ量を測定し、距離とずれ量との関係を示す演算式を求め、エリアセンサの視野中心から読取距離に応じたずれ量だけずれた位置を使用上の読取中心に設定してコードを読取る。
【選択図】 図６

Description

本発明は、バーコード（一次元コード）やＱＲコード（二次元コード）等を記録した読取対象に対して、読取中心を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射手段を備えた光学式情報読取装置に関する。

この種の光学式情報読取装置として、バーコード読取機構を備えたヘッドから、発光色の異なる２個のスポット光を読取点で交差するように照射する構成のバーコード読取装置が考えられている。このような構成によれば、バーコードが記録された読取対象とヘッドとの間の最適な距離、つまりベストフォーカス位置をオペレータに容易に知らせることができるものの、バーコード読取装置の視野範囲をオペレータに知らせることはできないという不具合があった。
特開平１１−２５０１７２号公報

そこで、本出願人の出願に係る特開平１１−２５０１７２号公報には、情報記号を読取れる読取範囲と最適な読取深度とをオペレータに視覚的に知らせるべく、左右及び中央の３点のスポット光からなるガイド光を読取口部分から照射する構成の情報記号読取装置が示されている。このものでは、読取対象面にマーカ光がくっきりと結像された状態で最適な焦点位置となり、また、左右のガイド光に挟まれた位置に情報記号を位置合せすることにより適切な読取りを行うことができるのである。

ところで、部品の寸法誤差や組付け誤差により読取光軸とマーカ光軸とが僅かにずれてしまうことがある。このようなずれとしては、上下方向或いは左右方向のずれがあり、上下方向のずれを生じた場合には、図８に示すようにバーコードラベルの読取に際して、読取対象のバーコードと隣接した範囲を誤って読取ってしまうことがあり、このような場合は、バーコードが存在せず読取りエラーとなる。

一方、ずれとして横方向のずれを生じた場合において、複数の二次元コードの中から所望の二次元コード（図９の例では右から２番目）のみを読取るときは、視野中心に近い２次元コード（図９の例では右から３番目）を誤って読取ってしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、マーカ光が示す読取範囲または読取中心に位置する所望のコードを確実に読取ることができる光学式情報読取装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、測定手段は、読取手段の視野中心とマーカ光照射手段から照射された読取中心とのずれ量を測定し、補正手段は、読取手段の読取中心から測定手段により測定されたずれ量だけ変位した位置に使用上の読取中心を設定するので、ずれ量の影響を受けることなくコードを確実に読取ることができる。
請求項２の発明によれば、二次元コードを読取る際に、所望の二次元コードを確実に読取ることができる。

請求項３の発明によれば、光学式情報読取装置の組立てが終了したときは、読取深度内の代表的な読取距離に平面を位置した状態で測定手段を動作する。すると、測定手段は、平面に対する読取手段の視野中心及び当該平面に対してマーカ光照射手段から照射されたマーカ光が示す読取中心を実測することによりずれ量を測定する。これにより、代表的なずれ量を得ることができるので、読取深度内の読取距離に応じたずれ量の差が小さくて代表的なずれ量で補正可能な場合に有効である。

請求項４の発明によれば、読取深度が深くて代表的なずれ量で補正することができなくとも、読取距離に応じたずれ量を求める計算式を得ることにより、読取深度内の読取距離に応じたずれ量の差が大きくとも、ずれ量を適切に補正することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１ないし図７を参照しながら説明する。まず、図３は、光学的情報読取装置たるコードスキャナ１の内部構成を概略的に示している。このコードスキャナ１は、オペレータが手で持って操作等を行うハンディターミナルと称されるもので、バーコード等の一次元コード、ＱＲコード等の二次元コード、ＯＣＲ読取用の文字等の各種のコードの読取りが可能となっている。さらに、コードの読取りだけでなく、読取ったコードデータの処理（デコード処理）や記憶、管理コンピュータとの間のデータ通信の機能なども備えている。

このコードスキャナ１は、ケース２内に、コードを光学的に読取るための読取機構３や、制御装置４（図１参照）等を組込んで構成される。また、ケース２は、図３にも示すように、基端側が握り部とされ、先端側が前方にやや下降傾斜するように折曲がり、その先端部に読取窓部２ａが設けられている。
ケース２の上面部には、複数のキースイッチ５ａからなるキー入力部５が設けられ、オペレータの操作により、実装するプログラムを選択設定したり、読取るコードの種類を指定したりすることができるようになっている。また、ケース２の両側面部には、読取り用のトリガスイッチ６（図２参照）が設けられている。更に、ケース２の上面部には、例えばＬＣＤからなる表示部７が設けられている。尚、キースイッチ５ａや表示部７、制御装置４等は、ケース２内に配設されたプリント基板８に実装されている。また、ケース２内には電源となる二次電池（図示せず）等も組込まれている。

一方、読取機構３は、読取窓部２ａの内側部分の中心部に設けられたＣＣＤ二次元撮像素子からなるエリアセンサ（二次元読取手段に相当）９、このエリアセンサ９の前部に設けられた撮像レンズ１０、この撮像レンズ１０の周囲の近傍（上側）に設けられコード読取り時の照明光源となる複数個の照明用ＬＥＤ１１（図１参照）、これら照明用ＬＥＤ１１の前部に位置される照明用レンズ（図示せず）等を備えて構成されている。このとき、エリアセンサ９は、例えば横６００画素、縦４００画素を備え、図２に示すような二次元の読取視野Ｆを有して構成されている。また、前記照明用ＬＥＤ１１及び照明用レンズにより、その読取視野Ｆ全体に均等に照明がなされるようになっている。

このような構成により、コード（例えば図２に示すバーコードＣ）が記録された読取対象（例えば図２に示すラベルＬ）に対し、オペレータがコードスキャナ１の読取窓部２ａを近接させた状態（例えば最適な読取り距離が９０ｍｍ）で、読取り操作つまりトリガスイッチ６のオン操作を行うことにより、照明用ＬＥＤ１１により読取対象に照明がなされ、その反射光がエリアセンサ９により撮像されてコードが読取られるのである。尚、図示はしないが、コードとしては、ＱＲコードのような二次元コードやＯＣＲ読取用の文字などであっても良く、また、読取対象としても、伝票やカタログ等様々なものがある。

上記エリアセンサ９が撮像した画像は制御装置４に出力されるようになっており、マーカ用ＬＥＤ１３（図１参照）の点灯状態でエリアセンサ９が撮像した画像に基づいて、制御装置４は、エリアセンサ９の視野全体におけるマーカ光の照射位置を認識可能となっている。
さて、読取機構３部分には、図４に示すように読取対象に対して読取範囲を示すための２個のマーカ光を照射するマーカ光照射手段を構成するマーカ用ＬＥＤ１３及びその前部に配置された投光用レンズ１４が設けられている。これらマーカ用ＬＥＤ１３及び投光用レンズ１４は、撮像レンズ１０の周囲の近傍に位置して設けられており、夫々スポット光からなるマーカ光を照射するようになっている。

本実施の形態では、図４に示すように、マーカ光は、読取視野Ｆの範囲つまり左右両端部を示す２個のマーカ光Ｍから構成されている。また、これらマーカ光Ｍは、読取機構３に対して読取対象が適切な焦点位置（範囲）にあるときに、読取対象面にくっきりと結像されるようになっており、そこから外れた距離にあるときには、読取対象面でのマーカ光Ｍの像がぼけるようになっている。

これらの２個のマーカ用ＬＥＤ１３は、図１に示すように制御装置４により制御されるようになっており、制御装置４は、左右両側のマーカ用ＬＥＤ１３を所定の周期で点滅させるように制御する。
ここで、制御装置４は、所定の特殊な操作が行われたときは、ずれ測定プログラムにより後述するようにエリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれを自動的に測定するようになっている。

図１は、このコードスキャナ１の電気的構成を概略的に示している。制御装置（測定手段、補正手段に相当）４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、読取機構３からの信号のデコード処理や、装置全体の制御等を行うようになっている。つまり、制御装置４は、キー入力部５やトリガスイッチ６からの操作信号の入力に応じて表示部７の表示を制御したり、照明用ＬＥＤ１１の点灯を制御すると共に、上述のようにマーカ用ＬＥＤ１３を制御したりするようになっている。

また、制御装置４には、エリアセンサ９により読取られたコードの撮像データが入力され、デコードされるようになっている。このとき、図示は省略しているが、エリアセンサ９の撮像信号を増幅するアンプや、二値化データに変換する二値化回路等が設けられている。また、画像メモリ１５が、制御装置４及びエリアセンサ９に接続されて設けられている。更に、この制御装置４には、例えばコードの読取り完了時に「ピッ」というブザー音を発する発音部１６が接続され、また、外部（例えば管理コンピュータ等）と例えば赤外線によりデータ通信を行うデータ通信部１７が接続されている。

次に、上記構成の作用について述べる。
上記構成のコードスキャナ１の組立てが終了したときは、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれを補正する必要がある。このようなずれは、部品の寸法誤差や組付け誤差により生じるもので、部品精度或いは組付け精度を高めるにしても僅かな誤差を生じることは避けられないのが実情である。

図５は、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれを示している。この図５において、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれは、縦方向のずれ量Ｚａと横方向のずれ量Ｚｂとが重畳して生じているのが通常である。
そこで、コードスキャナ１の読取深度の所定位置に基準となる読取対象を位置した状態で、コードスキャナ１に対して所定の特殊な操作を行う。

制御装置４は、所定の特殊な操作が行われたときは、ずれ測定プログラムを実行する。つまり、制御装置４は、マーカ用ＬＥＤ１３を点灯した状態でエリアセンサ９から画像を取得し、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれ量（縦方向のずれ量Ｚａ及び横方向のずれ量Ｚｂ）を測定し、そのずれ量Ｚａ，Ｚｂを内部メモリに記憶する。

ところで、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれ量は、読取距離に応じて変化する。
図６は、エリアセンサ９の視野中心とマーカ用ＬＥＤ１３から照射されたマーカ光が示す読取中心との関係を示している。この図６に示すように、読取距離が長くなるほど、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光が示す読取中心とのずれ量が大きくなることが分る。

ここで、読取深度が小さい場合は、読取深度内における読取距離に応じたずれ量の差が小さいことから、読取深度の中心でのずれ量を代表値として記憶する。
そして、上記したコードスキャナ１を用いて、例えば商品に付された読取対象であるラベルに（あるいは商品のパッケージに直接）印刷されたバーコード（図示せず）の読取りを行う場合には、オペレータは、コードスキャナ１の読取窓部２ａをその読取対象に近接させ、トリガスイッチ６をオン操作する。すると、まずマーカ用ＬＥＤ１３が点灯（点滅）され、読取対象にマーカ光Ｍが照射される。

そこで、オペレータは、一次元コードの読取を実行する際は、図２に示すようにバーコードＣが左右両端のマーカ光Ｍ間に挟まれるように位置合せすると共に、各マーカ光Ｍがくっきりと結像されるような距離に位置合せする。これにて、バーコードＣが読取視野Ｆを外れるようなことなく、適切な焦点位置で良好な読取りを行うことが可能となるのである。

制御装置４は、マーカ光Ｍの照射を所定時間行うと、マーカ用ＬＥＤ１３を消灯し、引続き照明用ＬＥＤ１１を点灯する。これにより、読取対象に照明がなされ、エリアセンサ９によりコードの読取り（撮像）が行われる。
ここで、制御装置４は、エリアセンサ９の視野中心から内部メモリに記憶されているずれ量Ｚａ，Ｚｂだけずれた位置を使用上の読取中心として補正し、その読取中心を基準としてバーコードＣの読取りを実行する。これにより、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とがずれている場合であっても、マーカ光Ｍが示す読取範囲に位置するバーコードＣを確実に読取ることができる。
そして、読取りの完了は、発音部１６からのブザー音にて報知される。

また、比較的大形のＱＲコード等の二次元コードを読取る場合にも、同様にして、その二次元コードが、左右両端のマーカ光Ｍ間に挟まれるように位置合せすると共に、各マーカ光Ｍが読取対象にくっきりと結像されるような距離に位置合せすることにより、良好な読取りを行うことができる。ＯＣＲ読取用の文字を読取る場合も同様である。

ところで、コードスキャナ１により読取り可能なコードの中には、一辺の長さが数ｍｍ程度の四角形をなす小形のマイクロＱＲコードと称されるものがある。
このような小形のマイクロＱＲコードＣが、図９に示すように横一列に並んで配列していた場合において、所望のマイクロＱＲコードＣを読取る場合には、２個のマーカ光Ｍが示す読取中心が所望のコードＣに位置するように位置合せして読取り操作を行えば良いのであるが、この場合、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とがずれている場合には、マーカ光Ｍが示す読取中心に位置する所望のマイクロＱＲコードＣを読取ろうとするにしても、エリアセンサ９の視野中心に位置するマイクロＱＲコードを読取ってしまう虞がある。

ところが、本実施の形態では、上述したように、制御装置４がコードの読取りを行う際は、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれを補正した状態で実行するので、複数のマイクロＱＲコードのうちマーカ光Ｍが示す読取中心に位置する所望のマイクロＱＲコードを確実に読取ることができる。
一方、図６に示す読取深度が大きい場合は、読取深度内における読取距離に応じたずれ量の差が大きく異なることから、上述したような読取深度の中間位置におけるずれ量を代表値として一律に補正した場合には、実際のずれ量との差が大きくなり、所望のコードの読取りを失敗する虞がある。従って、このように読取深度が大きい場合には、次のようにしてずれ量を補正する。

即ち、図６に示すように読取深度における少なくとも２点の読取距離Ｌ１，Ｌ２で対応するずれ量（Ｚａ１，Ｚａ２）、（Ｚｂ１，Ｚｂ２）をそれぞれ測定し、それらのずれ量（Ｚａ１，Ｚａ２）、（Ｚｂ１，Ｚｂ２）に基づいて読取距離Ｌとずれ量との対応関係を示す演算式を求め、コードを読取る際は、その演算式に基づいて読取距離Ｌに対応するずれ量を求める。

ここで、読取距離Ｌを求める方法としては、図７に示すように読取距離Ｌ１，Ｌ２におけるマーカ光Ｍの位置を測定した際にマーカ光間隔Ｂ１，Ｂ２を求めることにより、マーカ光間隔と読取距離Ｌとの関係を示す演算式を求め、その演算式に基づいてマーカ光間隔Ｂに対応した読取距離Ｌを求める。従って、斯様にして求めた読取距離Ｌを、上述のようにして求めた演算式に代入することにより読取距離Ｌに対応したずれ量Ｚａ，Ｚｂを最終的に求め、そのずれを補正した位置を使用上の読取中心に設定する。

このような実施の形態によれば、コードスキャナ１を組立てた際に、エリアセンサ９の視野中心とマーカ光Ｍが示す読取中心とのずれ量を測定して記憶し、コードを読取る際は、予め記憶したずれ量を補正した位置を使用上の読取中心として実行するようにしたので、エリアセンサの視野中心を基準としてコードを読取る従来例のものと違って、マーカ光Ｍが示す読取範囲に位置する一次元コードを確実に読取ることができると共に、マーカ光Ｍが示す読取中心に位置する二次元コードを確実に読取ることができる。

しかも、読取深度の大きさに応じてずれ量を代表値に固定したり、読取距離とずれ量との関係を示す演算式を求めたりするようにしたので、読取深度の大きさに適した方法でずれ量を補正することができる。
尚、コードを読取る寸前に、マーカ光の位置から読取中心を求め、コードの読取時に読取範囲に位置する一次元コードを読取ったり、読取中心に位置する二次元コードを読取ったりすることが考えられるものの、斯様な方法では、ずれ補正用の基準となる読取対象と違って、読取対象の表面状態によってマーカ光を読取れないことがあり、実施することは困難である。

（その他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
マーカ光を、エリアセンサ９の視野中心を示すように照射してもよいし、読取視野の隅を示すように照射するようにしてもよい。
例えば本発明の光学式情報読取装置は、いわゆるハンディターミナルに限らず、ホストコンピュータに接続されるハンディタイプのもの、つまり画像の読取りだけを行ってデータ処理等をホストコンピュータ側で行うタイプのものに適用しても良く、例えばＱＲコードの読取り専用の装置に適用しても良い。また、マーカ光照射手段は、ＬＥＤに限らずレーザ等も用いることができ、読取機構（光学系）の構成としても種々の変形例が考えられるなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施の形態におけるコードスキャナの電気的構成を示すブロック図 マーカ光の投光状態で示すコードスキャナの平面図 コードスキャナの縦断面図 エリアセンサの読取視野を示す図 エリアセンサの視野中心とマーカ光が示す読取中心とのずれを示す図 読取距離とずれ量との関係を示す図 マーカ光の間隔と読取距離との関係を示す図 従来例における一次元コードを読取る際のずれを示す図 従来例における二次元コードを読取る際のずれを示す図

符号の説明

１はコードスキャナ（光学式情報読取装置）、４は制御装置（測定手段、補正手段）、９はエリアセンサ（二次元読取手段）、１３はマーカ用ＬＥＤ（マーカ光照射手段）である。

Claims (4)

1. 読取対象に記録された一次元または二次元のコードを光学的に読取る二次元読取手段と、前記読取対象に対して読取中心を示すためのマーカ光を照射するマーカ光照射手段とを備えた光学式情報読取装置において、
   前記読取手段の視野中心と前記マーカ光照射手段から照射されたマーカ光が示す読取中心とのずれ量を測定する測定手段と、
   前記読取手段の視野中心から前記測定手段により測定されたずれ量だけ変位した位置に使用上の読取中心を設定する補正手段とを備えたことを特徴とする光学式情報読取装置。
2. 前記読取手段は、読取視野内に複数のコードが存在すると判断した場合、前記使用上の読取中心に最も近いコードを最優先コードまたは唯一の読取対象コードとすることを特徴とする請求項１記載の光学式情報読取装置。
3. 前記測定手段は、読取深度内の代表的な読取距離に平面が位置された状態で動作し、当該平面に対する前記読取手段の視野中心及び当該平面に対して前記マーカ光照射手段から照射されたマーカ光が示す読取中心を実測することによりずれ量を測定することを特徴とする請求項１または２記載の光学式情報読取装置。
4. 前記測定手段は、読取深度内の少なくとも２つの読取距離に平面が位置された状態で動作し、当該平面に対する前記読取手段の視野中心及び当該平面に対して前記マーカ光照射手段から照射されたマーカ光が示す読取中心を実測し、それらの実測データに基づいて読取距離に応じたずれ量を求める計算式を求め、
   前記補正手段は、前記測定手段による計算式に基づいて実際の使用距離における使用上の読取中心を算出することを特徴とする請求項１または２記載の光学式情報読取装置。
   
   

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