JP2006065463A - 光学情報読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マーカ光照射手段を備えるものにあって、所定パターンのマーカ光を鮮明に照射する。
【解決手段】 マーカ光照射部１６により読取対象に対して照射される読取位置を示すためのマーカ光は、受光センサの撮像視野の４つのコーナー部に対応した４個のＬ字状のパターンと、その中心部を示す十字状のパターンとからなる。マーカ光照射部１６を、光源としてのレーザダイオード３３、そのレーザ光を一旦略円形に拡散する拡散用レンズ３４、その拡散光を集光する集光用レンズ３５、その集光光が入射され所定のパターンで出射させるスリット板３６、マーカ光を読取対象上に結像させる結像用レンズ３７及び絞り３８を先方に向けてその順に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、読取対象に記された光学情報を撮像する撮像手段を備えると共に、前記読取対象に対し読取位置を示すための所定のパターンのマーカ光を照射するマーカ光照射手段を備える光学情報読取装置に関する。

バーコードや二次元コード等の情報コードを読取るためのハンディタイプの光学情報読取装置においては、近年、使い勝手の良さから、読取対象から離れた位置から読取りができるものが供されてきている。このものは、例えば、手持ち可能に構成された本体ケース内に、ＣＣＤエリアセンサなどの撮像素子、結像レンズを有する結像光学部、ＬＥＤなどの照明装置等を備えて構成される。そして、読取時の読取対象（情報コード）と装置（読取口）との間の位置合せのために、レーザダイオードやＬＥＤを用いて、読取対象に対して読取位置（撮像素子の視野やその視野の中心位置）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るものが一般的となってきている。

このように光学情報読取装置に組込まれるマーカ光照射手段の具体例として、視認性の良いマーカ光を照射できるレーザダイオードを光源として用い、また、マーカ光の所定のパターンをスリット板により実現するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。図６及び図７は、この種の従来のマーカ光照射部１の構成を概略的に示しており、このマーカ光照射部１は、レーザダイオード２と、その先方に配置されたスリット板３と、その先方に配置された結像用レンズ４とから構成されている。

このとき、図６（ｂ）並びに図８に示すように、前記スリット板３は、例えば金属製の薄板に、描きたいマーカ光Ｍ（図７参照）のパターンに対応したスリット３ａを形成して構成されている。この場合、マーカ光Ｍは、例えばＣＣＤエリアセンサの読取視野の４つのコーナー部に対応した４個のＬ字状のパターンと、読取視野の中心部を示す十字状のパターンとからなる線状の光の組合せから構成される。これにて、レーザダイオード２から発せられた光が、スリット板３のスリット３ａを通して所定パターンのマーカ光Ｍとされ、結像用レンズ４を介して読取対象Ｒに照射されるのである。

尚、このとき、図７に示すように、結像用レンズ４から読取対象Ｒまでの距離ａと、レーザダイオード２（光源）から結像用レンズ４までの距離ｂとの適切な関係は、結像用レンズ４の焦点距離をｆとすると、
（１／ａ）＋（１／ｂ）＝１／ｆ
となることが知られている。
特開平９−２０１６８９号公報

しかしながら、上記した従来構成のマーカ光照射部１では、図８に示すように、レーザダイオード２から発せられる光Ｌ０は、横長な楕円形状に広がっているため、スリット板３のスリット３ａを通される際の光量のロスが大きくなり、十分に明るいマーカ光Ｍを照射することができない不具合があった。
そこで、その対策として、光源から発せられる楕円形状に広がる光を、略円形状に集光した上でスリット板３に入射させることが考えられる。具体的には、図９に示すマーカ光照射部５のように、レーザダイオード２とスリット板３の間に、集光用レンズ６を設けて、レーザダイオード２から発せられた光を略円形に集光する構成である。ところが、このような構成では、スリット板３の大きさが徒に小さくなり、スリット３ａの形成が困難となる、あるいは、スリット３ａの幅が細すぎて光が通りにくくなり、マーカ光Ｍが暗くなると同時に回折縞が出てしまう問題がある。

さらにこの場合、図１０に示すマーカ光照射部７のように、レーザダイオード２と集光用レンズ６との距離を十分に大きくとれば、スリット板３の大きさを確保することができ、実現が可能となる。ところが、この図１０の構成では、マーカ光照射部７自体が長くなって（大型化して）しまい、ハンディタイプの光学情報読取装置に組込むには適さないものとなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、マーカ光照射手段を備えるものにあって、所定パターンのマーカ光を明るく鮮明に照射することができる光学情報読取装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の光学情報読取装置は、読取位置を示すための所定のパターンのマーカ光を照射するマーカ光照射手段を備えるものにあって、マーカ光照射手段を、光源と、マーカ光のパターンを形成するためのパターン形成部材と、このパターン形成部材の先方に位置する結像用レンズとを備えると共に、光源から発せられた光を略円形に拡散させる拡散用レンズと、この拡散用レンズにより拡散された光を集光してパターン形成部材に入射させる集光用レンズとを備えて構成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、光源から発せられた光は、拡散用レンズによって略円形に拡散されて集光用レンズに入射され、集光用レンズにより集光されるようになる。そして、集光用レンズにより集光された光は、パターン形成部材に入射して所定のパターンで出射され、結像用レンズによって結像されて読取対象にマーカ光として照射される。このとき、光源から発せられた光が、楕円形状に広がるものであっても、拡散用レンズによって略円形に拡散されることになり、集光用レンズにより集光された上で、パターン形成部材に入射されるので、パターン形成部材を通る光のロスを小さく済ませることができる。さらには、光源からの光が、一旦拡散された上で集光されるので、パターン形成部材を徒に小さくすることなく済ませることができ、しかも、光源から集光用レンズまでの距離を長く取らなくても済んで、全体の大きさが大型化することを抑制することができる。この結果、所定パターンのマーカ光を明るく鮮明に照射することが可能となる。

このとき、上記パターン形成部材のより具体的な構成としては、薄板にマーカ光のパターンに対応したスリットを形成してなるスリット板からパターン形成部材を構成しても良い（請求項２の発明）。あるいは、主として略半円柱状をなすレンズ部をマーカ光のパターンに対応して配置したパターン形成用レンズからパターン形成部材を構成しても良い（請求項３の発明）。あるいは、マーカ光のパターンに対応した回折格子からパターン形成部材を構成しても良い（請求項４の発明）。いずれも、パターン形成部材により、マーカ光のパターンを任意にデザインすることができ、しかも、パターンが複雑となっても、比較的簡単で小形の構成で済ませることができる。

本発明においては、撮像手段が、所定の縦横比を有するエリアセンサである場合には、拡散用レンズが拡散する略円形の光の縦横の比を、該エリアセンサの撮像視野の縦横比と略同等とすることにより（請求項５の発明）、光のロスを一層少なくして効率をより一層高めることができる。上記光源としては、レーザダイオードを採用することが好ましく（請求項６の発明）、視認性の良いマーカ光を照射することができるようになる。

以下、本発明を手持ち式（ガンタイプ）の二次元コード読取装置に適用した第１の実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。まず、図３及び図４を参照して、本実施例に係る光学情報読取装置たる二次元コード読取装置の全体構成について述べる。図３に示すように、二次元コード読取装置の本体ケース１１は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状をなす主部１１ａの下面側後部寄りに、ユーザが片手で把持して操作することが可能なグリップ部１１ｂを一体的に有して構成されている。前記本体ケース１１（主部１１ａ）の先端面部には、矩形状をなし透光性を有する読取口１１ｃが設けられている。また、前記グリップ部１１ｂの上端部には、読取指示用のトリガスイッチ１２が設けられている。

前記本体ケース１１（主部１１ａ）内の先端側部分には、商品に付されたラベルやカタログ等の読取対象Ｒ（図４参照）に記録された光学情報（例えばＱＲコードに代表される二次元コード）を読取るための読取機構が設けられる。図４にも示すように、この読取機構は、撮像素子たる受光センサ１３、結像光学系を構成する結像レンズ１４、照明部１５（図４にのみ図示）、読取口１１ｃを通して読取対象Ｒにマーカ光Ｍを照射する後述するマーカ光照射手段としてのマーカ光照射部１６などから構成されている。

そのうち受光センサ１３は、例えばＣＣＤエリアセンサからなり、本体ケース１１（主部１１ａ）内の中央部に前記読取口１１ｃを向いて配設されている。尚、このＣＣＤエリアセンサは、撮像視野の縦横比が例えば３：４とされている。また、前記結像レンズ１４は、前記受光センサ１３の前方に配設されている。詳しい図示及び説明は省略するが、この結像レンズ１４は、鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成されている。このとき、結像レンズ１４の光軸は、前記読取口１１ｃ面の中心を直交するように延びており、前記受光センサ１３は光軸の延長線上にその中心を一致させるように配設されている。

前記照明部１５は、詳しく図示はしないが、照明光源となるＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光及び拡散する照明用レンズとを、前記結像レンズ１４の周囲部（上部を除く）に、前記読取口１１ｃに向けて複数組配設して構成されている。これにて、照明部１５によって読取口１１ｃを通して読取対象Ｒに記された二次元コードに照明光が照射され、二次元コードからの反射光が読取口１１ｃを通して入射され、前記結像レンズ１４を介して受光センサ１３上に結像され、以て、二次元コードの画像が取込まれる（撮像される）ようになっているのである。

また、図３に示すように、本体ケース１１（主部１１ａ）内の後部側には、図４に示す各回路等が実装されている回路基板１９が設けられている。さらに、図４のみに図示するように、本体ケース１１の外面部（主部１１ａの上面部）には、ユーザが各種入力指示を行うための操作スイッチ２０、報知用のＬＥＤ２１、液晶表示器２２などが設けられている。本体ケース１１内には報知用のブザー２３や外部との通信を行うための通信インタフェイス２４、駆動電源となる二次電池２５なども設けられている。

図４は、本実施例の二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示しており、前記回路基板１９には、マイコンを主体として構成され、全体の制御やデコード処理等を行う制御回路２６が設けられている。この制御回路２６には、前記トリガスイッチ１２及び操作スイッチ２０からの信号が入力されるようになっていると共に、制御回路２６は、前記受光センサ１３、照明部１５、マーカ光照射部１６（後述する光源であるレーザダイオード）を制御するようになっており、以て、読取対象Ｒに記された二次元コードの画像の取込み動作を実行するようになっている。また、この制御回路２６は、前記ＬＥＤ２１、ブザー２３、液晶表示器２２を制御し、通信インタフェイス２４を介して外部（管理コンピュータ等）とのデータ通信を実行する。

さらに、前記回路基板１９には、増幅回路２７、Ａ／Ｄ変換回路２８、メモリ２９、特定比検出回路３０、同期信号発生回路３１、アドレス発生回路３２などが実装され、これらも前記制御回路２６により制御されるようになっている。これにて、受光センサ１３による撮像信号が、増幅回路２７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路２８にてデジタル信号に変換されて画像データとしてメモリ２９に記憶される。またこのとき、特定比検出回路３０にて画像データ中の特定パターンが検出されるようになっている。前記受光センサ１３及び特定比検出回路３０、アドレス発生回路３２には、同期信号発生回路３１から同期信号が与えられるようになっている。

さて、前記マーカ光照射部１６について、図１及び図２を参照しながら述べる。このマーカ光照射部１６は、前記読取対象Ｒに対して読取位置を示すための所定のパターンのマーカ光Ｍを照射するものである。尚、本実施例におけるマーカ光Ｍのパターン（形状）は、従来例（図７参照）で述べたと同様に、前記受光センサ１３の撮像視野Ｖ（やや横長の長方形をなす領域）の４つのコーナー部に対応した４個のＬ字状のパターンと、撮像視野Ｖの中心部を示す十字状のパターンとからなる線状の光の組合せから構成される。

マーカ光照射部１６は、図１に示すように、光源としてのレーザダイオード３３、拡散用レンズ３４、集光用レンズ３５、パターン形成部材としてのスリット板３６、結像用レンズ３７、絞り３８を先方（前方）に向けてその順に配置して構成される。そのうちレーザダイオード３３は、可視光（赤色）のレーザ光を出射するようになっているのであるが、このときの出射光は、図２（ａ）に示すように、先方に向かって（光軸方向に見て）横長な楕円状に拡散する拡散光Ｌ１とされる。

前記拡散用レンズ３４は、そのレーザダイオード３３から発せられた拡散光Ｌ１をさらに略円形に拡散して集光用レンズ３５に入射させるためのものであり、出射面側が縦方向に湾曲する凹面状をなしている。このとき、拡散用レンズ３４から出射される（集光用レンズ３５に入射される）拡散光Ｌ２は、図２（ｂ）に示すように、レーザダイオード３３から出射された光をさらに縦方向に拡散させた略円形状とされるようになっている。

前記集光用レンズ３５は、前記拡散用レンズ３４から出射された拡散光Ｌ２を集光して、前記スリット板３６に入射させるためのもので、例えば凸レンズから構成される。このとき、図２（ｃ）に示すように、集光用レンズ３５により集光されてスリット板３６に入射される略円形の集光光Ｌ３の縦横の比は、受光センサ１３の撮像視野Ｖの縦横比（この場合３：４）と略同等とされるようになっている。

前記パターン形成部材たるスリット板３６は、前記マーカ光Ｍのパターンを形成するためのものであり、図２（ｃ）に示すように、やや横長な（例えば縦横比が３：４）矩形状をなす例えば金属製の薄板に、前記マーカ光Ｍのパターンに対応したスリット３６ａを形成して構成される。このとき、スリット３６ａは、より具体的には、４つのコーナー部に夫々位置する４つのＬ字状部と、中央に位置する十字状部とから構成される。これにて、集光用レンズ３５から入射された光が、スリット３６ａを通されてマーカ光Ｍのパターンに対応した細幅の光となって出射される。

前記結像用レンズ３７は、前記スリット板３６のスリット３６ａを通された光を、前記絞り３８を介して読取対象Ｒ上に結像させるものである。前記絞り３８は、読取対象Ｒまでの距離が比較的遠方になる場合の拡散光を除去するためのものである。尚、マーカ光照射部１６（レーザダイオード３３）によるマーカ光Ｍの照射（点灯）は、例えば二次元コード読取装置の電源オン時に連続的に行われる、あるいは、トリガスイッチ１２がいわゆる半押し状態とされることによりなされるようになっている。

次に、上記構成の作用について述べる。今、ユーザが、二次元コード読取装置を用いて、読取対象Ｒに記されたＱＲコード等の光学情報の読取り作業を行うにあたっては、まず、本体ケース１１の読取口１１ｃを読取対象Ｒに向ける。すると、マーカ光照射部１６により、マーカ光Ｍが読取対象Ｒに対して照射されるので、ユーザは、マーカ光Ｍが示す撮像視野Ｖの例えば中央部に光学情報が入るように本体ケース１１の位置合せを行うようにする。そして、この状態で、トリガスイッチ１２をオン操作すると、マーカ光Ｍの照射が一時的に停止された状態で照明部１５がオン（点灯）されて受光センサ１３による光学情報の画像の取込みが行われる。

本実施例のマーカ光照射部１６においては、レーザダイオード３３から発せられた光は、拡散用レンズ３４によって略円形に拡散されて集光用レンズ３５に入射され、集光用レンズ３５により集光されるようになる。そして、集光用レンズ３５により集光された光は、スリット板３６に入射しそのスリット３６ａを通されることによって所定のパターンで出射され、結像用レンズ３７及び絞り３８を介して読取対象Ｒにマーカ光Ｍとして照射される。

このとき、図２に示すように、レーザダイオード３３から出射された出射光は、横長な楕円状に拡散する拡散光Ｌ１とされるのであるが（図２（ａ）参照）、拡散用レンズ３４によって略円形に拡散されて拡散光Ｌ２となり（図２（ｂ）参照）、その上で、集光用レンズ３５により集光され、スリット板３６の大きさに応じた略円形の集光光Ｌ３（図２（ｃ）参照）とされて該スリット板３６に入射されることになる。これにより、集光効率を高め、スリット板３６を通る光のロスを小さく済ませることができる。特に、集光用レンズ３５により集光されてスリット板３６に入射される略円形の集光光Ｌ３の縦横の比を、受光センサ１３の撮像視野Ｖの縦横比（この場合３：４）と略同等としたことにより、光のロスを一層少なくして効率をより一層高めることができる。

そして、レーザダイオード３３からの光が、一旦拡散された上で集光されるので、単純に集光用レンズだけを設けた場合と異なり、スリット板３６を徒に小さくすることなく済ませることができ、スリット３６ａの形成も容易となる。しかも、レーザダイオード３３から集光用レンズ３５までの距離を長く取らなくても済んで、マーカ光照射部１６ひいては本体ケース１１の大きさが大型化することを抑制することができる。スリット板３６のスリット３６ａを自在に形成できるので、マーカ光Ｍのパターンを任意にデザインすることができることは勿論である。

また、光源としてレーザダイオード３３を採用したことにより、視認性の良いマーカ光Ｍを照射することができるようになる。さらに、マーカ光照射部１６に、結像用レンズ３７の先方に位置して、絞り３８を設けたので、マーカ光照射部１６（本体ケース１１の読取口１１ｃ）から読取対象Ｒまでの距離が比較的遠くなる場合でも、拡散光を除去してマーカ光Ｍを鮮明なパターンで照射することができるようになる。

このように本実施例によれば、マーカ光照射部１６において、光源としてのレーザダイオード３３とパターン形成部材としてのスリット板３６との間に、拡散用レンズ３４及び集光用レンズ３５を設け、レーザダイオード３３からの光を一旦拡散させた上で集光させてスリット板３６に入射させるようにしたので、従来のようなレーザダイオード２から発せられる光をそのままスリット板３に入射させるため光量のロスが大きくなるものと異なり、所定パターンのマーカ光Ｍを明るく鮮明に照射することができるという優れた効果を奏する。そして、単純に集光用レンズだけを設けた場合とも異なり、スリット板３６の適切な大きさを確保することができ、しかも、レーザダイオード３３から集光用レンズ３５までの距離を長く取らなくても済んで、大型化を抑制することができるものである。

図５は、本発明の第２の実施例を示している。この第２の実施例が上記第１の実施例と異なる点は、マーカ光照射手段たるマーカ光照射部４１におけるパターン形成部材の構成にあり、本実施例では、図５（ａ）に示すように、マーカ光Ｍのパターンを形成するためのパターン形成部材をパターン形成用レンズ４２から構成するようにしている。尚、本実施例においても、マーカ光Ｍのパターン（形状）は、受光センサ１３の撮像視野Ｖの４つのコーナー部に対応した４個のＬ字状のパターンと、撮像視野Ｖの中心部を示す十字状のパターンとからなる線状の光の組合せから構成される。

即ち、パターン形成用レンズ４２は、図５（ｂ）に示すように、やや横長な矩形板状をなすベース部４２ａの前面側に、略半円柱状（いわゆるかまぼこ型）をなすレンズ部を組合せて構成されたシリンダレンズ部４３を一体に有して構成されている。前記シリンダレンズ部４３は、軸方向をマーカ光Ｍのパターン（直線の組合せ）に対応させた如き配置形態とされている。

具体的には、前記マーカ光Ｍの４個のＬ字状のパターンに夫々対応した４つのＬ字状部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを有すると共に、十字状のパターンに対応した十字状部４３ｅを有して構成されている。これにて、集光用レンズ３５から入射された光が、シリンダレンズ部４３によってマーカ光Ｍのパターンに対応した細幅の光となって出射される。また、詳しく図示はしていないが、各レンズ部４３ａ〜４３ｅの表面（出射面）の径（曲率）は、その位置（レーザダイオード３３の出射点からの距離）に応じて変化するようになっており、これにより、マーカ光Ｍの線状の光の一定の細い幅が確保されるようになっている。

このような第２の実施例のマーカ光照射部４１によっても、上記第１の実施例と同様に、所定パターンのマーカ光Ｍを明るく鮮明に照射することができ、パターン形成用レンズ４２の適切な大きさを確保すると共に全体の大型化を防止できるといった効果を得ることができる。そして、パターン形成用レンズ４２のシリンダレンズ部４３を自在に配置することにより、マーカ光Ｍのパターンを任意にデザインすることができる。

尚、上記各実施例では、パターン形成部材として、スリット板３６或いはパターン形成用レンズ４２を採用したが、周知の回折格子を採用することもでき、同様の作用・効果を得ることができる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限定されるものではなく、例えば二次元コード読取装置の構成としても、ガンタイプにものに限らず、ハンディタイプのもの等であっても良く、マーカ光Ｍのパターン（形状）についても、撮像視野を示す四角い枠を含むものであったり、中心部と左右両端部とを十字状のパターンで示すものなど、様々な変形が考えられ、さらには、絞り３８は必要に応じて設ければ良いなど、本発明は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。

本発明の第１の実施例を示すもので、マーカ光照射部の構成を示す側面図 レーザダイオードから出射される拡散光（ａ）、拡散用レンズによる拡散光（ｂ）、集光用レンズにより集光されスリット板に入射される集光光（ｃ）の形状を示す図 二次元コード読取装置の構成を概略的に示す縦断側面図 二次元コード読取装置の電気的構成を概略的に示すブロック図 本発明の第２の実施例を示すもので、マーカ光照射部の構成を示す側面図（ａ）及びパターン形成用レンズの正面図（ｂ） 従来例を示すもので、マーカ光照射部の構成を示す側面図（ａ）及びスリット板の正面図（ｂ） マーカ光照射部の結像系を示す側面図 スリット板に対する入射光の形状を示す図 考えられる構成例を示す図１相当図 別の構成例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１１は本体ケース、１１ｃは読取口、１３は受光センサ（撮像手段）、１６，４１はマーカ光照射部（マーカ光照射手段）、３３はレーザダイオード（光源）、３４は拡散用レンズ、３５は集光用レンズ、３６はスリット板（パターン形成部材）、３６ａはスリット、３７は結像用レンズ、３８は絞り、４２はパターン形成用レンズ（パターン形成部材）、４３はレンズ部、Ｒは読取対象、Ｍはマーカ光、Ｖは撮像視野を示す。

Claims (6)

1. 読取対象に記された光学情報を撮像する撮像手段を備えると共に、前記読取対象に対し読取位置を示すための所定のパターンのマーカ光を照射するマーカ光照射手段を備えてなる光学情報読取装置であって、
   前記マーカ光照射手段は、光源と、前記マーカ光のパターンを形成するためのパターン形成部材と、このパターン形成部材の先方に位置する結像用レンズとを備えると共に、
   前記光源から発せられた光を略円形に拡散させる拡散用レンズと、この拡散用レンズにより拡散された光を集光して前記パターン形成部材に入射させる集光用レンズとを備えて構成されていることを特徴とする光学情報読取装置。
2. 前記パターン形成部材は、薄板に、前記マーカ光のパターンに対応したスリットを形成してなるスリット板から構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
3. 前記パターン形成部材は、主として略半円柱状をなすレンズ部を前記マーカ光のパターンに対応して配置したパターン形成用レンズから構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
4. 前記パターン形成部材は、前記マーカ光のパターンに対応した回折格子から構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学情報読取装置。
5. 前記撮像手段は、所定の縦横比を有するエリアセンサであり、前記拡散用レンズが拡散する略円形の光の縦横の比が、該エリアセンサの撮像視野の縦横比と略同等であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学情報読取装置。
6. 前記光源は、レーザダイオードから構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学情報読取装置。
   
   

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