JP2008511917A - 鏡面反射を除去するためのスキャナーおよび方法 - Google Patents

Abstract

光伝達システムおよび画像収集システムを含む光符号を読み込むためのスキャナーが説明される。前記光伝達システムは対象に光を投射する。画像収集システムは、対象から反射される光を受け、対象の画像を生成する。画像収集システムは対象から反射する光を複数の角度で受けるよう設けられ、対象の鏡面反射が複数の角度のうちの第一の角度に関連する場合には、複数の角度のうちの第二の角度からの光が、鏡面反射に関連する画質劣化を最小限に抑えるように利用できる。

Description

投射イメージングスキャナーは、小売業およびその他の産業でバーコードデータエントリ用の定評のある道具である。いくつかの投射イメージングスキャナーは、バーコードを読み込むためにレーザー技術を使用する。レーザー投射イメージングスキャナーは一般に回転多角形を使用して、固定ミラーのアレイの上にレーザービームをスキャンし、複雑なパターンのスキャンラインをスキャナーハウジングの前の空間へ投射する。これにより、スキャナーに提示される、またはスキャナーの面を通過する、バーコードの全方向のスキャニングを可能にする。この型のスキャナーの例は、Ｓｙｍｂｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能なＬＳ−９１００である。

従来の投射イメージングスキャナーは一般に、統一商品コード（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ）（“ＵＰＣ”）バーコードおよび省スペースシンボル（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｓｙｍｂｏｌｏｇｙ）（“ＲＳＳ”）バーコードでうまく働く。しかしながら、かかる投射イメージングスキャナーは、いくつかの非ＵＰＣバーコード（例えば、コード３９およびコード１２８、ならびに二次元バーコード）ではうまくいかない。従って、かかるバーコードを読み込むために、エリアスキャナーが必要とされる。かかるエリアスキャナーは一般に、バーコードの受け取られた画像を処理し、バーコードを識別し復号するためのコンピュータに接続される、専用カメラを必要とする。

光沢のある材料の上に置かれたバーコードもまた、投射イメージングスキャナーの性能上の問題を引き起こす。かかるバーコードを読み込む場合には、かかる鏡面反射、つまり光源が表面に反射してスキャナーの光学系に侵入するグレアは、しばしば問題を引き起こす。鏡面反射の不感帯はバーコードをあいまいにし、画像スキャナーが一回の操作でバーコードを読み込むことができないようにする。

本発明は、光符号（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｄｅ）を読み込むためのスキャナーに関する。該スキャナーは、光伝達システムおよび画像収集システムを含む。光伝達システムは、対象に光を投射する。画像収集システムは対象から反射する光を受け、対象の画像を生成する。画像収集システムは対象から反射する光を複数の角度で受けるよう設けられ、対象の鏡面反射が複数の角度のうちの第一の角度に関連する場合には、複数の角度のうちの第二の角度からの光が、鏡面反射に関連する画質劣化を最小限に抑えるために利用できる。

本発明は、符号化データを読み込むことができるイメージングスキャナー、特に、非ＵＰＣおよび二次元のバーコード、ならびに光沢紙を用いた材料のバーコードをスキャンするためのスキャナーを対象とする。

図１および図２は、符号化データの例示的な実施形態を示す。特に、図１は、符号化されたデータ（例えば、情報）を含む平行バー１５２の単一の行を含む、一次元のバーコード１５０（例えば、光符号）を示す。一般に、一次元のバーコード１５０に含まれるデータのすべては、横方向の幅の中に符号化される。当業者が理解するように、一次元のバーコード１５０のデータ内容を増大することは、バーコード１５０の幅を広げることによって達成され得る（例えば、一つ以上の平行バー１５２を追加する）。

図２は、二次元のバーコード２５０の例示的な実施形態を示す（例えば、ＰＤＦ４１７型二次元のバーコード）。二次元のバーコード２５０に符号化されるデータは、水平方向および垂直方向の寸法の両方の中にある。より多くのデータが符号化されるにつれて、バーコード２５０のサイズは、水平方向および垂直方向の両方に増大され得、スキャンを簡単にするために扱いやすい形態を維持する。当業者が理解するように、二次元のバーコード（例えば、バーコード２５０）は、比較的多くのデータ内容、小さなサイズ、データ効率およびエラー修正機能の能力を有するという点において、一次元のバーコードまたは線状のバーコード（例えば、バーコード１５０）と異なる。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明に従うイメージングスキャナー３００の例示的な実施形態を示す。イメージングスキャナー３００は、任意の形状およびサイズであり得る、また任意の特定のアプリケーションに適合され得る、ハウジング３０２を含む。例えば、典型的な実施形態のハウジング３０２は、ハンドルで持つアプリケーションに最適化され得、ハンドル３０４を含み得る。

イメージングスキャナー３００は、実質的に透明な任意の材料から組み立てられ得る、窓３０８を含み得る。一部の例示的な実施形態では、窓３０８は偏光材料であり得る。ハウジング３０２の内部では、イメージングスキャナー３００は、第一照明光源３１０および少なくとも一つの第二照明光源３１２を含み得る。第一照明光源３１０および第二照明光源３１２の組み合わせは、光伝達システムと称され得る。例えば、照明光源３１０／３１２それぞれは、一連の発光ダイオード（“ＬＥＤ”）であり得る。

第一照明光源３１０は光の実質的な部分を、第一の概略方向３１６に方向づけ得、第二照明光源３１２は光の実質的な部分を、第二の概略方向３１８に方向づけ得る。第一および第二方向３１６／３１８は、好ましくも同じではない。例えば、第一方向３１６に伝達される光は、第二方向３１８に伝達される光と異なる角度（すなわち、窓３０８を基準にして）で窓３０８を通り抜け得る。当業者が理解するように、第一照明光源３１０（例えば、方向３１６の）から伝達される光は、従って、第二照明光源３１２（例えば、方向３１８の）から同じ表面に伝達される光と異なる反射角で、表面で反射する。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、イメージングスキャナー３００はカメラ３２０（例えば、画像収集システム）をさらに含み得る。例えば、カメラ３２０はデジタルカメラであり得る。カメラ３２０はまた、電荷結合素子（“ＣＣＤ”）であり得る。イメージスキャナー３００は、カメラ３２０によって受けた情報（例えば、画像）を処理するプロセッサ（図示せず）を含み得る。

イメージングスキャナー３００は、バーコード３５０（例えば、対象）に記憶／符号化されるデータ／情報を復号するまたは読み込むために使用され得る。鏡面反射が存在する場合には、イメージングスキャナー３００は、バーコード３５０を読み込むためにさらに使用され得る。例えば、第一および第二照明光源３１０／３１２はそれぞれ、バーコード３５０の交互のフレームを照射し得る。カメラ３２０は、バーコード３５０の少なくとも二つ（２）の異なるフレームでとらえ得る（すなわち、フレームから情報を受ける）。イメージングスキャナー３００のプロセッサは、フレームを比較し、またはつなぎ合わせ、バーコード３５０に記憶されている情報を復号し得る。

当業者が理解するように、鏡面反射は、所定の振幅閾値を超える反射光の存在によって特徴づけられ得る。反射光は、カメラ３２０によって読み込めないバーコード３５０上の鏡面反射の不感帯を作り得る。従って、バーコード３５０に記憶される情報のいくつかまたはすべては、復号されない可能性がある。カメラ３２０、第一および第二照明光源３１０／３１２、またはバーコード３５０のいずれかの方向を変えることにより、鏡面反射の不感帯をなくすことができる。

イメージスキャナー３００によって読み込まれるそれぞれのバーコード３５０に対して、イメージングスキャナー３００は、少なくとも二つ（２）のフレーム、第一照明光源３１０によって照射される第一フレームおよび第二照明光源３１２によって照射される第二フレームでとらえ得る。第一および第二フレームは同時に、または連続的にとらえられ得る。従って、一つのフレームが鏡面反射の不感帯によって、全部または一部においてあいまいにされた場合には、カメラ３２０は、他のフレームから情報を受け、バーコード３５０を復号し得る。しかしながら、鏡面反射の存在が検出されない限り、本発明の他の例示的な実施形態は、バーコード３５０に一つのフレームのみを照射し得（例えば、第一照明光源３１０によって）、またカメラ３２０によって前記フレームをとらえ得る。

例えば、イメージングスキャナーのプロセッサは、反射光の振幅がいつ所定の振幅閾値を超えるかを決定し得る（例えば、鏡面反射が存在するとき）。その後、プロセッサは第一照明光源３１０を切り、第二照明光源３１２をつけ、異なる方向から光を投射し得る（例えば、方向３１８）。当業者が理解するように、異なる方向３１８に光を投射する第二照明光源３１２を使用することは、鏡面反射をなくす。さらに、鏡面反射が検出される場合のみ、第二照明光源３１２および第二フレームを使用することにより、ユーザーは連続して複数のバーコードをより素早くスキャンできる。

図４は、本発明に従うイメージングスキャナー４００の別の実施形態を示す。イメージングスキャナー４００はハウジング４０２と、任意でハンドル４０４とを含み得る。イメージングスキャナー４００はまた、実質的に透明な任意の材料から組み立てられ得る、窓４０８を含み得る。ハウジング４０２の内部では、イメージングスキャナー４００は、例えば、一連のＬＥＤであり得る照明光源４１０を含み得る。照明光源４１０は光の実質的な部分を、バーコード４５０（例えば、対象）に向かう第一の概略方向４１６へ方向づけ得る。

イメージングスキャナー４００は、例えば、デジタルカメラまたはＣＣＤであり得るカメラ４２０を含み得る。イメージスキャナー４００はまた、カメラ４２０によって受けた情報／データ（例えば、画像）を処理するプロセッサ（図示せず）を含み得る。

イメージングスキャナー４００は、第一反射鏡４１４および第二反射鏡４１５（例えば、反射面）を含み得る。カメラ４２０がバーコード４５０の二つ（２）の異なるビュー（例えば、分割ビュー）を含むフレームをとらえることができるように、カメラ４２０ならびに第一および第二反射鏡４１４／４１６は、ハウジング４０２内に位置付けられ得る。例えば、カメラ４２０は、第一ビューイング方向４２４および第二ビューイング方向４２６を含む分割ビューフレームを記録し得る。当業者が理解するように、イメージングスキャナー４００は、第一ビューイング方向４２４または第二ビューイング方向４２６のどちらかのビューをさえぎる鏡面反射にもかかわらず、バーコード４５０を復号できる。カメラ４２０、ならびに第一反射鏡４１４および第二反射鏡４１６の位置もまた、鏡面反射に応じて角度修正装置（示さず）によって自動的に調節されて、それにより、イメージングスキャナー４００によって第一ビューイング方向４２４および第二ビューイング方向４２６を変えることを可能にし得る。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明に従うイメージングスキャナー５００のさらに別の例示的な実施形態を示す。本発明に従う上記に説明された例示的な実施形態と同様に、イメージングスキャナー５００は、ハウジング５０２、ハンドル５０４および窓５０８を含み得る。イメージングスキャナー５００は、第一方向５１６の光をバーコード５５０（例えば、対象）の方へ投射する第一照明光源５１０（例えば、一連のＬＥＤ）を含み得る。

図５Ａおよび図５Ｂに示す例示的な実施形態は、第一カメラ５２０および第二カメラ５２２をさらに含み得る。第一カメラ５２０および第二カメラ５２２は、画像収集システムとして参照され得る。第一および第二カメラ５２０／５２２（例えば、画像収集システム）はそれぞれ、例えば、デジタルカメラまたはＣＣＤであり得る。イメージスキャナー５００はまた、カメラ５２０／５２２によって受ける情報／データ（例えば、画像）を処理するプロセッサ（図示せず）を含み得る。第一カメラ５２０は第一ビューイング方向５２４で情報を受け得（例えば、フレームをとらえる）、また第二カメラ５２２は、第二ビューイング方向５２６で情報を受け得る。第一ビューイング方向５２２は好ましくも第二ビューイング方向５２６と異なる。

イメージングスキャナー５００は、バーコード５５０を復号するまたは読み込むために使用され得る。鏡面反射が存在する場合には、イメージングスキャナー５００は、バーコード５５０を読み込むためにさらに使用され得る。例えば、第一照明光源５１０は、バーコード５５０を照射し得る。第一および第二カメラ５２０／５２２はそれぞれ、異なるビューイング方向５２４および５２６からバーコード５５０のフレームをとらえ得る。例えば、バーコード５５０の一部は、鏡面反射の不感帯によって、第一カメラ５２０に対してさえぎられ得る（例えば、鏡面反射により読み込み不可能なバーコードのセクション）。異なる方向５２６のフレームをとらえる第二カメラ５２２は、鏡面反射の不感帯によってさえぎられ得ない。従って、第二カメラ５２２は、第一カメラ５２０の鏡面反射の不感帯によってさえぎられるバーコード５５０の一部を復号できる。プロセッサはフレームを比較し、またはとじ合わせ、バーコード５５０に記憶されている情報を復号し得る。

本発明の他の実施形態では、鏡面反射が検出されない限り、イメージングスキャナー５００は、ビューイング方向５２４の第一カメラ５２０のみによってフレームをとらえ得る。例えば、イメージングスキャナーのプロセッサは、反射光の振幅がいつ所定の振幅閾値を超えるかを決定し得る（例えば、鏡面反射が存在するとき）。その後、プロセッサは第一カメラ５２０を切り、第二カメラ５２２をつけ、従って、方向５２６のフレームのみをとらえる。当業者が理解するように、第二カメラ５２２を使用して、異なるビューイング方向５２６からのフレームをとらえることは、鏡面反射をなくす。さらに、鏡面反射が検出される場合のみ、第二カメラ５２２および第二フレームを使用することにより、ユーザーは連続して複数のバーコードをより素早くスキャンできる。

図６Ａおよび６Ｂは、本発明に従うイメージングスキャナー６００の別の例示的な実施形態を示す。イメージングスキャナー６００は、任意の形状およびサイズであり得、また特定のアプリケーションに適合され得るハウジング６０２を含む。例えば、典型的な本実施形態のハウジング６０２は、ハンドルで持つアプリケーションおよび表面実装型アプリケーションの両方に適合し得る。イメージングスキャナー６００は、少なくとも一つのスイベル取り付け具６０６を介して、ハウジング６０２に回転自在に取り付けられ得る台座６０４を含み得る。イメージングスキャナー６００はまた、窓６０８を含み得る。

図６Ｂは、図６Ａの例示的なイメージングスキャナー６００の断面図を示す。イメージングスキャナー６００は、第一照明光源６１０および少なくとも一つの第二照明光源６１２を含み得る。第一および第二照明光源６１０／６１２はそれぞれ、一連のＬＥＤであり得る。イメージスキャナー６００はまた、反射鏡６１４を含み得る。第一および第二照明光源６１０／６１２のそれぞれは、反射鏡６１４の第一の部分および反射鏡６１４の第二の部分に、光をそれぞれ投射し得る。反射鏡６１４は、第一照明光源６１０からの光を第一方向６１６に、および第二照明光源からの光を第二方向６１８に、バーコード６５０（例えば、対象）の方に向けて反射し得る。第一方向６１６および第二方向６１８は、好ましくも同じではない。例えば、第一方向６１６に伝達される光は、第二方向６１８に伝達される光と異なる角度（すなわち、窓６０８を基準にして）で窓６０８を通り抜け得る。

イメージングスキャナー６００は、カメラ６２０およびプロセッサ（図示せず）を含み得る。カメラ６２０は、ハウジング６０２内で第一照明光源６１０と第二照明光源６１２との間に位置付けられ得る。カメラ６２０は、バーコード６５０のフレームをとらえ得る（すなわち、バーコード６５０から情報を受ける）。上記に説明したように、カメラ６２０は、第一照明光源６１０によって照射されるバーコード６５０の一つのフレーム、または、第一フレームが第一照明光源６１０によって照射され、また第二フレームが第二照明光源６１２によって照射される、二つのフレームをとらえ得る。

図７は、鏡面反射に関連する対象（例えば、バーコード、光符号）の画質劣化をなくす（または、せめて大幅に少なくする）ための、本発明に従う例示的な方法を示す。以下に説明され、図７に示される例示的な方法は、上記に説明され、図３Ａ、３Ｂ、４、５Ａ、５Ｂ、６Ａおよび６Ｂに示されるスキャナーの複数の例示的な実施形態に適用され得、また利用され得る。

ステップ７００では、画像収集システムは、複数の角度で対象から反射される光を受けるように配置される。例えば、図５Ａおよび５Ｂに示すように、第一および第二カメラ５２０および５２２は、異なるビューイング方向５２４および５２６でバーコード５５０から反射される光を受けるように設置される。図４に示され、上記に説明された、本発明の別の例示的な実施形態では、第一反射鏡４１４および第二反射鏡４１５は、カメラ４２０が異なるビューイング方向４２４および４２６でバーコード４５０から反射される光を受けることができるような方法で設置される。

ステップ７０２では、光伝達システム（例えば、第一および第二照明光源３１０／３１２）は、対象（例えば、バーコード３５０）を投射／照射する。ステップ７０４では、スキャナーのプロセッサは、複数の角度のうちの第一セットに関連する鏡面反射があるかどうかを決定する。

鏡面反射がない場合には、スキャナーの画像収集システムは、複数の角度のうちの第一セットで対象から反射される光を受ける（ステップ７０６）。しかしながら、鏡面反射がある場合には、鏡面反射に関連する画質劣化が完全になくなるか、またはせめて大幅に少なくなる可能性があるように、スキャナーの画像収集システムは、複数の角度のうちの第二セットで対象から反射される光を受ける（代用または追加として）（ステップ７０８）。このような場合には、プロセッサは（ｉ）複数の角度のうちの第二セットで対象から反射される光、または（ｉｉ）複数の角度のうちの第一および第二セットで対象から反射される光、に基づいて対象の画像を生成し得る。例えば、バーコードの鏡面反射が第一方向５２４で決定される場合には、第二カメラ５２２がバーコード５５０からの光を第二方向５２６から受ける。

本明細書において、本発明の特定の実施形態が例示され、説明されてきたが、当業者が極めて多くの改良および変更を想起することは事実である。従って、特許請求の範囲は、本発明の真の精神と範囲の中に含まれる、かかるすべての改良および変更を含むことを意図することが、理解されるべきである。

一次元のバーコードの例示的な実施形態を示す。 二次元のバーコードの例示的な実施形態を示す。 本発明に従うイメージングスキャナーの例示的な実施形態の透視図を示す。 図３Ａに説明されるイメージングスキャナーの例示的な実施形態の端面図を示す。 本発明に従うイメージングスキャナーの別の例示的な実施形態の透視図を示す。 本発明に従うイメージングスキャナーのさらに別の例示的な実施形態の透視図を示す。 図５Ａに説明されるイメージングスキャナーの例示的な実施形態の端面図を示す。 本発明に従うイメージングスキャナーのさらなる例示的な実施形態の透視図を示す。 図６Ａに説明されるイメージングスキャナーの例示的な実施形態の断面図を示す。 本発明に従う例示的な実施形態の方法を示す。

Claims (18)

1. 光符号を読み込むためのスキャナーであって、該スキャナーは、
   対象に光を投射する光伝達システムであって、該対象は光符号を含む、光伝達システムと、
   該対象から反射される光を受け、該対象の画像を生成する画像収集システムと
   を備え、
   該画像収集システムは該対象から反射される該光を複数の角度で受けるよう設けられ、該対象の鏡面反射が該複数の角度のうちの第一の角度に関連する場合には、該複数の角度のうちの第二の角度からの光が、該鏡面反射に関連する画質劣化を最小限に抑えるために利用できる、
   スキャナー。
2. 前記光伝達システムは、第一および第二の照明光源を含み、該第一の光源は第一の光源角度で、該第二の光源は第二の光源角度で、前記対象の方へ光を投射する、請求項１に記載のスキャナー。
3. 前記画像収集システムは、お互いに対して斜めに方向づけられる第一および第二のカメラを含む、請求項１に記載のスキャナー。
4. 前記画像収集システムはカメラを含み、第一の反射面は、前記対象から反射される前記光伝達システムからの光の第一の部分を、前記複数の角度のうちの前記第一の角度で該カメラへ方向づけ、また該対象から反射される光の第二の部分は、該複数の角度のうちの前記第二の角度で該カメラへ戻る、請求項１に記載のスキャナー。
5. 前記光符号はバーコードである、請求項１に記載のスキャナー。
6. 前記スキャナーは携帯用のバーコードスキャナーである、請求項１に記載のスキャナー。
7. 前記複数の角度のうちの前記第一の角度と第二の角度との間で角度を修正するために、前記画像収集システムの要素および前記光伝達システムの要素のうち少なくとも一つを移動させる角度修正装置をさらに備える、請求項１に記載のスキャナー。
8. 前記鏡面反射を検出する機構をさらに備え、該鏡面反射が検出される場合には、前記角度修正装置は前記角度を修正する、請求項７に記載のスキャナー。
9. 前記角度修正装置は、前記角度を修正するために前記画像収集システムおよび前記光伝達システムを移動させる、請求項７に記載のスキャナー。
10. 光伝達システムから該光符号を含む対象の上に光を投射するステップと、
    該光符号を読み込む際に鏡面射の影響を最小限に抑えるために複数の角度で該対象から受ける光を分析するステップと
    を包含する、スキャナーにより光符号を読み込む方法。
11. 前記対象から反射される光を複数の角度で受けるように構成される画像収集システムによって、光が該対象から受光される、請求項１０に記載の方法。
12. 鏡面反射が、複数の角度のうちの第一の角度で前記対象から受ける光に関連するかを決定するステップをさらに包含し、
    鏡面反射が該第一の角度で該対象から受ける光に関連する場合には、前記分析するステップは、前記光符号を読み込むために前記複数の角度のうちの第二の角度で受ける光を分析するサブステップを含む、
    請求項１０に記載の方法。
13. 複数の光源角度で前記光伝達システムによって光が前記対象に投射される、請求項１０に記載の方法。
14. 前記対象から受ける光の第二の部分が、第二の角度で前記画像収集システムに移動する間に、該対象から受ける光の第一の部分を第一の角度で該画像収集システムの方へ向け直すステップをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
15. 前記画像収集システムは、複数のカメラを含み、該カメラのうちの少なくとも第一および第二のカメラは、お互いに対して斜めに方向づけられる、請求項１１に記載の方法。
16. 光が前記対象から受光される角度を修正するために、スキャンする間に前記スキャナーの少なくとも一部に新しい方向を与えるステップをさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
17. 前記光符号はバーコードである、請求項１０に記載の方法。
18. 前記スキャナーは携帯用のバーコードスキャナーである、請求項１０に記載の方法。

Images