JP2010176416A - コードシンボル読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがなく、かつ、画像処理装置において現在の市場に存在する様々な色のバーコードを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得る。
【解決手段】エリアイメージセンサのコードシンボル読取領域に対して、４５０ｎｍ付近および５８０ｎｍ付近の２つのピーク波長を有している発光スペクトルの光を照射するＬＥＤ発光素子を備える。これにより、ＬＥＤ発光素子からの５８０ｎｍ付近のピーク波長の光は、一般的な赤色ＬＥＤ発光素子からの赤色光に比べて人間の目に眩しくないので、ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがなく、かつ、画像処理装置において現在の市場に存在する様々な色のコードシンボルを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、コードシンボル読取装置に関する。

商品に付されたコードシンボルの画像を取得して商品データを出力するコードシンボル読取装置として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）撮像素子等のエリアイメージセンサを使用したものがある（特許文献１参照）。このようなコードシンボル読取装置は、ＣＣＤ撮像素子で得られる画像データから対象とするバーコードの画像情報を抽出し、この画像情報を解析して商品データを取得する。

ところで、レーザ光を使用してバーコードを読み取る従来のコードシンボル読取装置においては、ピーク波長が６３５ｎｍ程度である赤色レーザ光を使用している。そのため、市場にある商品のバーコードは６３５ｎｍ程度の波長の光源でバー反射率が低くなる色で印字されている。したがって、エリアイメージセンサを使用したコードシンボル読取装置においても、波長が６３５ｎｍ程度である赤色ＬＥＤを撮像範囲に光を照射する光源として配置している。

しかしながら、撮像範囲に光を照射する光源として赤色ＬＥＤを配置しているコードシンボル読取装置の場合、赤色光は人の人間の目には非常に眩しく危険色であるがゆえにユーザを不快にさせる、または緊張感から疲労を与えてしまうという問題がある。

なお、光源の波長を変えた場合には、光源が６３５ｎｍで反射率が低下する色以外の色で印字されたバーコードが撮像できないという問題が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがなく、かつ、画像処理装置において現在の市場に存在する様々な色のバーコードを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得ることができるコードシンボル読取装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、読取り対象であるコードシンボルからの反射光を撮像レンズによってエリアイメージセンサに結像させ、前記撮像レンズによって結像されたコードシンボル画像を前記エリアイメージセンサで読み取るコードシンボル読取装置において、前記エリアイメージセンサのコードシンボル読取領域に対して、４５０ｎｍ付近および５８０ｎｍ付近の２つのピーク波長を有している発光スペクトルの光を照射するＬＥＤ発光素子を備える。

本発明によれば、エリアイメージセンサのコードシンボル読取領域に対して、４５０ｎｍ付近および５８０ｎｍ付近の２つのピーク波長を有している発光スペクトルの光、すなわち青成分のピーク波長および赤成分のピーク波長の２つのピーク波長を有している光を照射するＬＥＤ発光素子を備えることにより、ＬＥＤ発光素子からの５８０ｎｍ付近のピーク波長の光は、一般的な赤色ＬＥＤ発光素子からの赤色光に比べて人間の目に眩しくないので、ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがなく、かつ、ＬＥＤ発光素子の５８０ｎｍ付近のピーク波長は、赤色ＬＥＤ発光素子のピーク波長に近いため、画像処理装置において現在の市場に存在する様々な色のコードシンボルを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の一形態に係るバーコードスキャナの外観を示す斜視図である。 図２は、バーコード読取装置の構造を示す概略断面図である。 図３は、照明ボードを示す正面図である。 図４は、発光スペクトルを示すグラフである。 図５は、通常のガラスを配置した場合の光反射を示す模式図である。 図６は、撮像画像の一例を示す模式図である。 図７は、バーコードの明度を波形で表した明度値の一例を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるコードシンボル読取装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

本発明の実施の一形態を図１ないし図７に基づいて説明する。本実施の形態はコードシンボル読取装置として縦型のバーコードスキャナに備えられるバーコード読取装置を適用した例である。

図１は、本発明の実施の一形態に係るバーコードスキャナ１０の外観を示す斜視図である。バーコードスキャナ１０は、コードシンボル読取装置であるバーコード読取装置１００の高さを変更する昇降機能を備え、オペレータによる読取操作を行い易くしたものである。図１に示すように、バーコードスキャナ１０は、商品が入れられたカゴ等が置かれるサッカー台１１（又はカウンタ台）に立設されている。このバーコードスキャナ１０には、案内溝１２を有する一対の支柱１３と、この案内溝１２に沿って昇降自在に案内されるバーコード読取装置１００とが設けられている。バーコード読取装置１００の上方には、表示器１６とキーボード１７とが設けられている。

本実施の形態に係るバーコードスキャナ１０において、オペレータは、バーコード読取装置１００の前方に商品を配置し、商品に付されたバーコードを読み取る。

図２は、バーコード読取装置１００の構造を示す概略断面図である。バーコード読取装置１００は、商品が配置される撮像領域Ｆ側に配置された表側カバー部材１１１と、表側カバー部材１１１の反撮像領域側に組み合わせて配置される裏側カバー部材１１２とで形成された箱形の筐体１１０を備えている。

筐体１１０内には、ＣＣＤ撮像素子を備える撮像装置１２０と、撮像領域Ｆに照明光を照射する照明装置である照明ボード１３０と、ＣＣＤ撮像素子が取得した商品の画像データからバーコード領域を抽出し商品コードを取得する画像処理装置である画像処理ボード１４０とを備えている。

表側カバー部材１１１は、撮像領域Ｆ側に筐体のうち最も撮像領域側に位置する表面板１１１ａが配置されるほか、この表面板１１１ａの中央部には、内部に向け凹設部１６０が形成されている。凹設部１６０は、奥に行くほどその断面積が減少する四角錐形の壁面を備えて形成され、凹設部１６０の最奥部には開口部１１３が開設されている。

撮像装置１２０は、エリアイメージセンサであるＣＣＤ撮像素子及びＣＣＤ撮像素子の駆動回路を備えた撮像基板１２１と、ＣＣＤ撮像素子に撮像領域Ｆの画像を結像する焦点距離ｆの撮像レンズ１２２とからなる。

画像処理ボード１４０は、画像処理装置であって、撮像装置１２０から出力された動画像データ中からバーコードの全体を読み取り可能な１枚のフレームデータを認識する。そして、画像処理ボード１４０は、認識したバーコードを解読してデコードデータとして出力する。

照明ボード１３０は、開口部１１３の奥側に配置される。ここで、図３は照明ボード１３０を示す正面図である。図３に示すように、照明ボード１３０の基板１３４には、撮像装置１２０の撮影用の開口部１３３が開設されている。凹設部１６０の最奥部の開口部１１３内に位置する照明ボード１３０の基板１３４上には、複数のＬＥＤ発光素子１３１が開口部１３３を囲うように配置されている。これにより、複数のＬＥＤ発光素子１３１は、撮像装置１２０の撮像領域Ｆより広い照明領域Ｉに光を照射する。

本実施の形態においては、照明ボード１３０の基板１３４上に配置される複数のＬＥＤ発光素子１３１には、電球色ＬＥＤ発光素子が用いられる。電球色ＬＥＤ発光素子は、図４に示すように、赤成分および青成分の２つのピーク波長（４５０ｎｍおよび５８０ｎｍ）を有している。

電球色ＬＥＤ発光素子の赤成分のピーク波長（５８０ｎｍ）は、赤色ＬＥＤ発光素子のピーク波長（６３５ｎｍ程度）に近いため、画像処理ボード１４０において現在の市場に存在する様々な色のバーコードを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得ることができる。このような電球色ＬＥＤ発光素子からの電球色光は、一般的な赤色ＬＥＤ発光素子からの赤色光に比べて人間の目に眩しくないので、ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがない。したがって、眩しさを減らすためには、バーコードの読み取り性能を確保しつつ赤成分の光強度を減らして青成分の光強度を強くすれば良いことになる。

一方、電球色ＬＥＤ発光素子の青成分のピーク波長（４５０ｎｍ）は、一般的な赤色ＬＥＤ発光素子では画像処理ができなかった下地が白色でバーが赤色のバーコードについても画像処理に必要なコントラストを確保した撮像を得ることができるようになる。

ところで、撮像装置１２０の撮像基板１２１上のＣＣＤ撮像素子の撮像可能範囲は、撮像レンズ１２２の特性により決定される。本実施の形態の撮像レンズ１２２は固定焦点レンズであって、焦点位置（ピントが最も合っている位置）はレンズ先端から一定の距離だけ離れた位置にある。この焦点位置に撮像物である商品が置かれた時の解像度が最も高く、鮮明に撮像でき、焦点位置からＣＣＤ撮像素子に対して近づく方向および遠ざかる方向に撮像物である商品が置かれるにしたがってピントがぼけて解像度が低くなる。バーコードをデコードするためには、ＣＣＤ撮像素子が取得した商品の画像データからバーコードを形成する各色（例えば、白黒）のバーの幅を計測する必要があり、ピントがぼけると計測できなくなる。したがって、ある一定の解像度以上の範囲がバーコードの読取領域Ａとなり、その範囲は焦点位置を中心に略円形状に均等に位置している。

ここで、バーコードの読取領域Ａは、撮像装置１２０で撮影された画像の解像度が所定値ｄ以上の領域であり、図２（ｂ）に示すように、合焦点位置Ｐを挟んで位置するレンズ側限界Ｐｃと反レンズ側限界Ｐｆの間の領域となる。そして、この読取領域Ａは、ＣＣＤ撮像素子の素子ピッチ、撮像レンズ１２２の焦点距離ｆ等、撮像装置１２０の仕様及び撮像装置１２０の筐体１１０への配置位置により決定される。

すなわち、読取対象のバーコードと撮像装置１２０との距離を示す読取対象のバーコードの読取深度が読取領域Ａ内にある場合には、バーコードの読み取りを良好に行うことができる。

本実施の形態では、バーコードの読取領域Ａは、レンズ側限界Ｐｃの位置が表側カバー部材１１１の表面板１１１ａの位置、すなわち低反射ガラス１５０の天面と略一致するように設定される。また、本実施の形態では、読取領域Ａは、低反射ガラス１５０の配置位置（即ちレンズ側限界Ｐｃ）を含む充分広い領域となるよう、設定される。

ここで、充分広い領域とは、オペレータが商品を配置するに際して、特別に読取領域Ａを意識しないで商品を配置できる程度の範囲である。本実施の形態では表面板１１１ａ（低反射ガラス１５０）の配置位置（即ちレンズ側限界Ｐｃ）から反レンズ側限界Ｐｆまでの距離ａを１５０ｍｍ程度、合焦点位置Ｐから反レンズ側限界Ｐｆまでの距離ａ_１を約１００ｍｍ、レンズ側限界Ｐｃまでの距離ａ_２を５０ｍｍ程度としている。

また、レンズ側限界Ｐｃと表面板１１１ａ（低反射ガラス１５０）との位置関係は、撮像レンズ１２２の焦点距離ｆ、筐体１１０内における撮像装置１２０の配置位置で決定される。本実施の形態では、上記の条件とした撮像レンズ１２２端面から合焦点位置Ｐまでの距離ｂは約１１０ｍｍである。さらに、凹設部１６０の形状及び奥行き寸法は、前記撮像装置１２０及び照明ボード１３０の配置位置を考慮して撮像装置１２０の撮影の障害、及び、照明ボード１３０の照明の障害とならないように選定される。

また、表側カバー部材１１１の表面板１１１ａと同一面で凹設部１６０の開口部２００を塞ぐように、低反射ガラス１５０が配置されている。ここで、低反射ガラス１５０は、ガラスまたはプラスチックなどで形成された低反射の透明部材である。なお、透明とは、人間の目で透明である必要はなく、撮像装置１２０にとって透明であればよい。低反射ガラス１５０としては、例えば旭硝子社製の低反射ガラスを用いることができる。

このように低反射ガラス１５０を用いるのは、次の理由による。低反射ガラス１５０の代わりに通常のガラスを用いた場合、図５に示すように通常のガラスの裏面はＬＥＤ発光素子１３１からのＬＥＤ光を多く反射する。この反射光Ｘは、撮像レンズ１２２を介してＣＣＤ撮像素子に入射するため、撮像装置１２０により撮像される画像は図６に示すような画像になる。この結果、バーコードの明度を波形で表した明度値は、図７に示すように画像情報の欠落を含むようになり、バーコードのデコードに悪影響を与えることになるからである。一方、本実施の形態のように、低反射ガラス１５０を用いた場合は、反射光は小さくバーコードの明度波形に対する影響が少ないため、明度値にはバーコードのデコードに悪影響を与えるＬＥＤ光の反射は現れない。

従って、本実施の形態に係るバーコード読取装置１００では、表面板１１１ａ（低反射ガラス１５０）の配置位置に近接した位置を含む広い範囲に商品を配置してバーコードを読み取ることができる。また、本実施の形態では、撮像領域Ｆは照明ボード１３０の照明領域Ｉに含まれるから、撮像領域Ｆ中に照明ボード１３０の光が照射されない領域が発生することはない。更に本実施の形態では、筐体１１０には凹設部１６０が形成されている他、表側カバー部材１１１の表面板１１１ａと同一面で凹設部１６０を塞ぐように、低反射ガラス１５０が配置されているので、低反射ガラス１５０によってユーザがバーコードの読取領域Ａ外（筐体１１０の凹設部１６０内）に商品をかざすことを制限することができ、バーコードを確実に読み取ることができ、オペレータに安心感を与えることができ、使いやすいバーコード読取装置１００を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、低反射ガラス１５０の天面がバーコードの読取領域Ａのレンズ側限界Ｐｃの位置と略一致するものとしたが、必ずしも略一致する必要は無く、低反射ガラス１５０の天面がバーコードの読取領域Ａ内に位置するように配置されていれば良い。

本実施の形態に係るバーコードスキャナ１０によれば、オペレータが商品のバーコードをバーコード読取装置１００に読み取らせるに際して、オペレータはサッカー台１１の内側に立ち、レーン上流側に置かれた買い物カゴから買い上げ商品を一品ずつ取り出す。そして、オペレータは、取り出した商品がバーコード付きのものであるときには、バーコードをバーコード読取装置１００の開口部２００に向けてかざし、バーコードを撮像装置１２０に読み取らせる。この際、バーコードスキャナ１０からオペレータ方向に照射される電球色ＬＥＤ発光素子からの電球色光は、人間の目に眩しくないので、オペレータに不快感や緊張感を与えることがない。

バーコード読取装置１００では、撮像装置１２０で読み取った商品の画像が画像処理ボード１４０に送出され、画像処理ボード１４０においてバーコードの画像が抽出されて解析され、解析された商品コードがＰＯＳ端末などの上位装置に出力されることにより、商品登録が行われる。

バーコードが正確に読み取られた場合には、バーコードスキャナ１０から読み取り終了の確認音が鳴動し、オペレータはこの確認音を確認して商品をレーン下流に配置された買い物カゴに入れることになる。

一方、何らかの理由によりバーコードが読み取れなかった場合には、オペレータは再度商品に配置されたバーコードをバーコード読取装置１００にかざしてバーコードの読み取りを行わせる。この際、オペレータは、読み取りが失敗した前回より商品を表側カバー部材１１１の開口部２００に近い位置に押し当てるように商品を近づける動作になるのが一般的である。本実施の形態のバーコードスキャナ１０のバーコード読取装置１００によれば、凹設部１６０を塞ぐように低反射ガラス１５０が配置されていることにより、小さな商品が凹設部１６０内に入ってしまって読取領域Ａ外になることがなくなるので、商品に付されたバーコードを低反射ガラス１５０に押し当てるようにすれば、商品は読取領域Ａに確実に配置され、バーコードを確実に読み取らせることができる。即ち、バーコードの読取に際しては、低反射ガラス１５０がバーコード読取のための動作の目印となる。

また、バーコードに皺がよっていたり、バーコードが小さかったり等の理由で一度ではバーコードの読み取りが行いにくかった商品でも、バーコード読取装置１００の低反射ガラス１５０に近接させるだけでバーコードをより確実に読み取らせることができるため、オペレータに安心感を与えることができ、バーコード読取装置１００を容易に使用することができる。

このように本実施の形態によれば、エリアイメージセンサの撮像領域に対して、４５０ｎｍ付近および５８０ｎｍ付近の２つのピーク波長を有している発光スペクトルの光、すなわち青成分のピーク波長および赤成分のピーク波長の２つのピーク波長を有している光を照射する電球色のＬＥＤ発光素子１３１を備えることにより、電球色ＬＥＤ発光素子１３１からの５８０ｎｍ付近のピーク波長の光は、一般的な赤色ＬＥＤ発光素子からの赤色光に比べて人間の目に眩しくないので、ユーザを不快にさせることはなく、または緊張感からの疲労を与えることがなく、かつ、電球色ＬＥＤ発光素子１３１の５８０ｎｍ付近のピーク波長は、赤色ＬＥＤ発光素子のピーク波長に近いため、画像処理ボード１４０において現在の市場に存在する様々な色のバーコードを画像処理に必要なバーと下地とのコントラストを確保した撮像を得ることができる、という効果を奏する。

なお、本実施の形態においては、コードシンボルとしてバーコードを適用したが、これに限るものではなく、二次元コードなどの各種コードシンボルを適用することができることは言うまでもない。

１００ コードシンボル読取装置
１２０ エリアイメージセンサ
１３１ 電球色のＬＥＤ発光素子
１４０ 画像処理装置

特開２００５−０２５３１１号公報

Claims (4)

1. 読取り対象であるコードシンボルからの反射光を撮像レンズによってエリアイメージセンサに結像させ、前記撮像レンズによって結像されたコードシンボル画像を前記エリアイメージセンサで読み取るコードシンボル読取装置において、
   前記エリアイメージセンサのコードシンボル読取領域に対して、４５０ｎｍ付近および５８０ｎｍ付近の２つのピーク波長を有している発光スペクトルの光を照射するＬＥＤ発光素子を備えることを特徴とするコードシンボル読取装置。
2. 前記ＬＥＤ発光素子は、前記エリアイメージセンサの周囲に複数個配置される、
   ことを特徴とする請求項１記載のコードシンボル読取装置。
3. コードシンボル読取領域内に位置する開口部を備えた筺体を備える、
   ことを特徴とする請求項１記載のコードシンボル読取装置。
4. 前記開口部に設けられ、前記ＬＥＤ発光素子から照射された光の前記エリアイメージセンサに対する反射を低減する低反射の透明部材と、
   を備えることを特徴とする請求項３記載のコードシンボル読取装置。

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