JP2015060531A - 情報コード読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より広い距離範囲で情報コードが読取可能であり、且つ読取処理の遅延を招きにくい構成を提供する。
【解決手段】情報コード読取装置１は、受光センサ２３によって撮像された撮像画像から、情報コードのサイズを検出するサイズ検出部を備えている。そして、サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズよりも大きい場合に、撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズ以下の場合に、撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像に対してぼけ状態抑制処理を行う構成となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報コード読取装置に関するものである。

情報コード読取装置は、一般的に、受光センサによって情報コードを撮像し、その撮像画像を解析することで、情報コードに含まれるセル配列を特定している。このような解析をより確実に行うためには、撮像画像において、情報コードがある程度鮮明に認識される必要があり、一般的な読取装置では、ベストフォーカスとなる距離付近に情報コードが配置されたときに情報コードが鮮明に撮像され、このときに解読できるようになっている。

特許第３２７５０１０号公報

ところで、読取装置では、利便性や読取精度などの面から、より広い距離範囲で情報コードが読取可能であることが望ましく、そのための一つの方法として、ぼけ画像を生成して被写界深度を増大させる方法が考えられる。例えば、特許文献１のような技術や他の技術を用い、画像をぼけさせつつも解像度が読取限界となる閾値を上回る距離範囲が長くなるように被写界深度を増大させ、対象物を撮像する場合、得られた撮像画像に復元処理を施すようにすれば、ある程度広い距離範囲で鮮明化が可能となる。つまり、このような技術を用いて情報コードを撮像すれば、ある程度近い距離で情報コードを撮像した場合でも、やや遠い距離で撮像した場合でも、復元処理によって鮮明なコード画像が得られやすく、より広い距離範囲で情報コードが読取可能となる。

しかしながら、この方法では、撮像画像を鮮明化するための復元処理が必須となるため、処理時間の増大を招きやすいという問題がある。特に、情報コードをより確実に解析できる状態まで復元するためには相当の時間を要するため、読み取りの高速化が求められる読取装置に適用しにくいという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、より広い距離範囲で情報コードが読取可能であり、且つ読取処理の遅延を招きにくい構成を提供することを目的とする。

第１の発明は、
情報コードを撮像可能な受光センサと、
前記情報コードからの光を集め、前記情報コードの像を前記受光センサに結像させる結像部と、
予めぼけ状態が定められたぼけ画像を前記受光センサに生成させる被写界深度拡大部と、
前記受光センサによって撮像された撮像画像を用い、前記被写界深度拡大部によるぼけ状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行う復元部と、
前記復元部によって前記ぼけ状態抑制処理が行われた画像を解析して解読処理を行う解読部と、
前記受光センサによって撮像された前記撮像画像から、前記情報コードのサイズを検出するサイズ検出部と、
を備え、
前記復元部は、前記サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズよりも大きい場合に、前記撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対して前記ぼけ状態抑制処理を行い、前記サイズ検出部によって検出されたサイズが前記所定サイズ以下の場合に、前記撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像に対して前記ぼけ状態抑制処理を行うことを特徴とする。

第２の発明は、
情報コードを撮像可能な受光センサと、
前記情報コードからの光を集め、前記情報コードの像を前記受光センサに結像させる結像部と、
予めぼけ状態が定められたぼけ画像を前記受光センサに生成させる被写界深度拡大部と、
前記受光センサによって撮像された撮像画像の中から、前記情報コードが配されるコード画像領域の画像を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記コード画像領域の画像のみに、前記被写界深度拡大部によるぼけ状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行う復元部と、
前記復元部によって前記ぼけ状態抑制処理が行われた前記コード画像領域の画像を解析して解読処理を行う解読部と、
を有することを特徴とする。

請求項１の発明は、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合に、撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズ以下の場合に、撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像に対してぼけ状態抑制処理を行う構成となっている。
このように、情報コードのサイズが相対的に大きい場合に、撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行えば、より短い時間でぼけ状態抑制処理を行うことができる。特に、情報コードのサイズが相対的に大きい場合には、各セルに対する画素の割り当てが多くなるため、画素を間引くことによるコード画像領域への影響が小さく、このような場合に間引きを行えばより効果的である。
一方、情報コードのサイズが相対的に小さい場合には、間引きを行わずに画素の割り当てを重視すればより効果的である。

請求項２の発明では、被写界深度拡大部により、決まったぼけ方でぼけ画像を生成し、そのぼけ画像においてコード画像領域の画像のみに、被写界深度拡大部で想定されるぼけ状態を抑制するように復元処理（ぼけ状態抑制処理）を行うことができるため、全ての画像に闇雲にぼけ状態の抑制処理を行う方法と比較して、より短い時間でより効果的に鮮明化を図ることができる。

請求項３の発明は、受光センサによって撮像された撮像画像から、情報コードのサイズを検出するサイズ検出部を備えており、復元部は、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合に、抽出部によって抽出されたコード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズ以下の場合に、コード画像領域の画像に対して画素の間引きを行わずにぼけ状態抑制処理を行う構成となっている。
このように、情報コードのサイズが相対的に大きい場合に、コード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行えば、処理時間の増大が懸念される大きいコード画像に対してより短い時間でぼけ状態抑制処理を行うことができる。また、このように情報コードのサイズが相対的に大きい場合には、各セルに対する画素の割り当てが多くなるため、画素を間引くことによるコード画像領域への影響が小さく、このような場合に間引きを行えばより効果的である。
一方、情報コードのサイズが相対的に小さい場合には、間引きを行わなくても処理時間が増大しにくいため、このような場合には間引きを行わずに画素の割り当てを重視すればより効果的である。

請求項４の発明では、抽出部は、撮像画像において、受光量が第１閾値を超える第１画素領域と、受光量が第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満となる第２画素領域とを検出し、撮像画像の所定方向における第１画素領域と第２画素領域との変化度合いに基づいて情報コードの画像が配されるコード画像領域を抽出している。
このように構成すれば、撮像画像において、明色セルと暗色セルが集中する領域をより正確に検出し易くなり、情報コードの画像が配されるコード画像領域をより正確に抽出し易くなる。

請求項５の発明では、被写界深度拡大部は、結像レンズの一部として構成されている。このように構成すれば、被写界深度を拡大し得る構成を、部材数をより抑えて実現しやすくなる。

請求項６の発明では、被写界深度拡大部は、結像レンズで生じる色収差によってぼけ画像を発生させる構成となっている。この構成によれば、予め決まったぼけ方でぼけ画像を発生させ得る被写界深度拡大部を良好に構成することができる。

請求項７の発明では、被写界深度拡大部は、位相板として構成されている。この構成によれば、予め決まったぼけ方でぼけ画像を発生させ得る被写界深度拡大部を良好に構成することができる。

請求項８の発明では、被写界深度拡大部は、情報コードからの光が受光センサに入り込むまでの経路に配置される所定形状の貫通孔を備えた絞り部材を有し、絞り部材の所定形状に応じたぼけ画像を発生させる構成となっている。この構成によれば、予め決まったぼけ方でぼけ画像を発生させ得る被写界深度拡大部を良好に構成することができる。

請求項９の発明では、復元部は、ぼけ状態抑制処理としてウィナーフィルタを用いたフィルタ処理を行う構成となっている。この構成によれば、予め決まったぼけ方で発生するぼけ画像を、その想定されたぼけ方を抑制するように良好に復元することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る情報コード読取装置を概略的に例示する概略図である。 図２は、図１の情報コード読取装置の電気的構成を概略的に例示するブロック図である。 図３（Ａ）は、情報コード読取装置でのＰＳＦデータの生成工程を説明する説明図であり、図３（Ｂ）は、ＰＳＦデータを概念的に説明する説明図である。 図４は、記憶部及び制御回路で行われる復元処理を概念的に説明する説明図である。 図５は、受光センサの視野範囲と各撮像位置との関係を説明する説明図である。 図６は、撮像画像と切り出し画像との関係を説明する説明図である。 図７は、遠距離で撮像された撮像画像の復元処理を説明する説明図である。 図８は、中距離で撮像された撮像画像の復元処理を説明する説明図である。 図９は、近距離で撮像された撮像画像の復元処理を説明する説明図である。 図１０は、被写界深度拡大手段の別例１を示す説明図である。 図１１は、被写界深度拡大手段の別例２を示す説明図である。 図１２は、被写界深度拡大手段によるぼけ画像の生成の考え方を説明するグラフであり、図１２（Ａ）は、被写界深度拡大手段を用いない場合の距離と解像度との関係を示すグラフであり、図１２（Ｂ）は、被写界深度拡大手段を用いた場合の距離と解像度との関係を示すグラフである。

[第１実施形態]
以下、本発明を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（全体構成）
図１に示す情報コード読取装置１０は、読取対象物Ｒに組み込まれた情報コード１００（明色セルと暗色セルとを備えた情報コード）を読み取る機能を有する。図２に示すように、情報コード読取装置１０は、ハードウェア的には二次元コードを読取可能なコードリーダとして構成されており、ケースによって外郭が構成され、このケース内に各種電子部品が収容された構成をなしている。

この情報コード読取装置１０は、主に、照明光源２１、マーカ光照射部５０、受光センサ２３、フィルタ２５、結像レンズ２７、位相板２８（図３）等の光学系２４と、メモリ３５、制御回路４０、操作スイッチ４２、液晶表示装置４６等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、電源スイッチ４１、電池４９等の電源系と、から構成されている。なお、これらは、図略のプリント配線板に実装あるいはケース内に内装されている。

光学系２４は、照明光源２１、受光センサ２３、フィルタ２５、結像レンズ２７、位相板２８等から構成されている。照明光源２１は、照明光Ｌｆを発光可能な照明光源として機能するもので、例えば、赤色のＬＥＤとこのＬＥＤの出射側に設けられる拡散レンズ、集光レンズ等とから構成されている。この照明光源２１は、ケースに形成された読取口（図示略）を介して読取対象物Ｒに向けて照明光Ｌｆを照射可能に構成されている。この読取対象物Ｒとしては、例えば、紙、樹脂材料、金属材料等の様々な対象が考えられ、このような読取対象物Ｒに例えば図１のような情報コード１００が印刷などによって形成されている。なお、結像レンズ２７は、結像部の一例に相当し、情報コード１００からの光を集め、情報コード１００の像を受光センサ２３に結像させるように機能する。

マーカ光照射部５０は読取対象物Ｒに向けてマーカ光を照射する機能を有するものであり、例えば、レーザダイオードと、レンズ手段と、駆動回路とによって構成されている。レーザダイオードは、制御回路４０からの信号に応じて駆動し、レーザ光からなるマーカ光を出射する構成をなしている。駆動回路は、制御回路４０からの指令を受けてレーザダイオードを駆動する公知のレーザダイオード駆動回路によって構成されている。また、レンズ手段は、レーザダイオードにて照射されたマーカ光を集光し、読取対象物表面において読取位置の目印となるパターンを表示させるように機能する。

受光センサ２３は、情報コード１００を撮像可能な「撮像部」の一例に相当し、読取対象物Ｒや情報コード１００に照射されて反射した反射光Ｌｒを受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子である受光素子を２次元に配列したエリアセンサが、これに相当する。この受光センサ２３は、結像レンズ２７を介して入射する入射光を受光面２３ａで受光可能に図略のプリント配線板に実装されている。

フィルタ２５は、例えば反射光Ｌｒの波長相当以下の光の通過を許容し、当該波長相当を超える光の通過を遮断し得る光学的なローパスフィルタで、ケースに形成された読取口（図示略）と結像レンズ２７との間に設けられている。これにより、反射光Ｌｒの波長相当を超える不要な光が受光センサ２３に入射することを抑制している。また、結像レンズ２７は、例えば、複数のレンズによって構成されており、本実施形態では、ケースに形成された読取口（図示略）に入射する反射光Ｌｒを集光し、受光センサ２３の受光面２３ａに情報コード１００のコード画像を結像するように構成されている。

マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、制御回路４０、操作スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示装置４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０及びメモリ３５を中心として構成され、前述した光学系によって撮像された情報コード１００の画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。

光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定ゲインで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力され、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データ（画像情報）は、メモリ３５に入力され、当該メモリ３５の画像データ蓄積領域に蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。

メモリ３５は、半導体メモリ装置などによって構成され、例えばＲＡＭ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）やＲＯＭ等がこれに相当する。このメモリ３５のうちのＲＡＭには、前述した画像データ蓄積領域のほかに、制御回路４０が算術演算や論理演算等の各処理時に利用する作業領域や読取条件テーブルも確保可能に構成されている。またＲＯＭには、後述する読取処理等を実行可能な所定プログラムやその他、照明光源２１、受光センサ２３等の各ハードウェアを制御可能なシステムプログラム等が予め格納されている。

制御回路４０は、情報コード読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるものであり、情報処理機能を有している。この制御回路４０には、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）が接続されており、本実施形態の場合、電源スイッチ４１、操作スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示装置４６、通信インタフェース４８等が接続されている。また、通信インタフェース４８には、情報コード読取装置１０の上位システムに相当するホストコンピュータＨＳＴなどを接続できるようになっている。

電源系は、電源スイッチ４１、電池４９等により構成されており、制御回路４０により管理される電源スイッチ４１のオンオフによって、上述した各装置や各回路に、電池４９から供給される駆動電圧の導通や遮断が制御されている。なお、電池４９は、所定の直流電圧を発生可能な２次電池で、例えば、リチウムイオン電池等がこれに相当する。

（読取処理）
次に、図１の読取装置１０で行われる読取処理について説明する。
読取装置１０では、まず受光センサ２３にて画像が撮像される。そして、得られた撮像画像において、マーカ位置の検出が行われ、ずれ量が算出される。このずれ量算出処理では、撮像画像内においてマーカ光の照射位置を検出し、そのマーカ光の照射位置のずれ量（撮像画像において予め定められた基準位置Ｐ１（例えば中心位置）からのずれ量）を算出する。

本構成では、図５のように、マーカ光照射部５０よりマーカ光ＭＫ１が照射されるようになっており、マーカ光ＭＫ１の方向は、受光センサ２３で撮像可能となる視野範囲の中心軸（受光光軸Ｇ）を通る所定平面に沿った方向であり、且つ光軸Ｇに対して所定角度θだけ傾いた角度となっている。この構成では、マーカ光ＭＫ１が読取装置１０から所定距離の位置で受光光軸Ｇと交差するようになっている。そして、受光センサ２３の視野範囲（撮像範囲）では、受光センサ２３からの距離に応じてマーカ光の照射位置が変化するようになっている。なお、図５の例では、受光センサ２３の撮像範囲を境界線Ｌ１、Ｌ２によって示しており、境界線Ｌ１とＬ２の間が撮像範囲となっている。具体的には、撮像範囲の中心となる光軸Ｇと直交する仮想平面を照射面とした場合、この照射面が受光センサ２３に近づくほどマーカ光ＭＫ１による照射位置が上位置になり（図６（Ａ）における照射面Ａ３での照射位置Ｐ２を参照）、照射面が受光センサ２３から遠ざかるほどマーカ光ＭＫ１による照射位置が下位置になるように構成されている（図６（Ａ）における照射面Ａ１での照射位置Ｐ３を参照）。また、マーカ光ＭＫ１と光軸Ｇとが重なる位置では、照射面Ａ２での照射位置Ｐ１が所定の基準位置（例えば撮像画像の中心位置）となっている。このように構成されているため、撮像画像においてマーカ光ＭＫ１が照らされている位置を把握できれば、その撮像対象物の受光センサ２３からの距離が把握できるようになっている。

そして、このように上述の撮像処理で得られた撮像画像においてマーカ位置の検出が行われ、及びそのマーカ位置の基準位置からのずれ量の算出が行われた後には、当該撮像画像に対して解読処理を行う。この解読処理では、まず受光センサ２３によって撮像された上述の撮像画像の中から、情報コード１００が配されるコード画像領域の画像を抽出し、その後、その撮像画像におけるコード画像領域のサイズを検出する。そして、抽出されたコード画像領域の画像に対してぼけ画像抑制処理を行う。その後、ぼけ画像抑制処理がなされたコード画像領域の画像に対して公知の方法でデコード処理（例えば、情報コードがＱＲコード（登録商標）であれば、ＱＲコードを解読するための公知のデコード処理）を行う。

まず、コード画像領域の抽出処理について説明する。
なお、本構成では、制御回路４０は、抽出部の一例に相当し、受光センサによって撮像された撮像画像の中から、情報コードが配されるコード画像領域の画像を抽出するように機能している。撮像画像内でのコード画像領域の抽出は、情報コードの分野で公知のラベリング処理によって行うようにしてもよい。

或いは、以下のような方法を用いてもよい。
例えば、Ｓ１０で得られた撮像画像の中から、受光量が第１閾値を超える第１画素領域と、受光量が第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満となる第２画素領域とを検出し、撮像画像の所定方向における第１画素領域と第２画素領域との変化度合いに基づいて情報コードの画像が配されるコード画像領域を抽出する。具体的には、図６のように、受光センサ２３によって得られた撮像画像を同一サイズの複数の領域に分割し、それら分割された各領域ごとに、所定方向に走査したときに明から暗又は暗から明への変化量が所定値以上となるか否かを判定している。例えば、図６（Ａ）の例では、図６（Ｂ）に示す領域Ｂ１のような縦１６画素、横１６画素の領域を１つの領域として複数の領域（図６では、領域Ｂ１〜Ｂ５を概念的に図示し、他の領域の図示は省略）に分割しており、各領域ごとに上記判定を行っている。具体的には、図６（Ｂ）のような分割領域において、例えば、各行の画素群（横方向の画素行）に対して横方向に走査して各画素の輝度（受光量）を求め、それが画素の輝度を波形化する。そして、全ての行の画素群（横方向の画素行）の波形（例えば、各行の波形において、横軸を画素の位置（列位置）とし、縦軸を輝度（受光量）とするような波形）を求め、全ての行の画素群（横方向の画素行）の波形において、輝度（受光量）が所定閾値を跨ぐ変化点（明から暗又は暗から明への変化点）の数を求める。そして、このような変化点の数が所定値以上となる領域を、「明から暗又は暗から明への変化量が所定値以上となる領域」として、これをコード画像領域として抽出している。なお、本構成では、例えば、このように抽出されたコード画像領域を全て含む２^Ｎ行、２^Ｎ列の画素領域（但しＮは自然数）を特定し、この領域をコード画像領域としている（図６（Ａ）参照）。

なお、ここでは撮像画像内でコード画像領域を抽出する一例を示したが、コード画像領域を抽出する公知の他の方法を用いてもよい。

次に、サイズ検出処理について説明する。
本構成では、制御回路４０がサイズ検出部の一例に相当し、受光センサ２３によって撮像された撮像画像から情報コード１００のサイズを検出するように機能する。具体的には、上述の抽出処理により、２^Ｎ行、２^Ｎ列の画素領域として抽出されたコード画像領域の大きさを「情報コード１００のサイズ」として検出しており、コード画像領域の行数及び列数を示す画素数（２^Ｎ）が所定値以下であれば小サイズとし、画素数（２^Ｎ）が所定値を超える場合には大サイズとしている。

なお、ここでの「所定値」を、例えば「２５６」とした場合、コード画像領域の画素数が、例えば図７、図８のように、２５６×２５６以下であればコード画像領域が小サイズであるとして、間引き処理を行わずにコード画像領域の画像そのものに対して後述するぼけ画像抑制処理が行われることになる。一方、例えば図９のように、コード画像領域の画素数が２５６×２５６を超える場合には、コード画像領域が大サイズであるとして、例えばコード画像領域の画像において１行おきに画素行を間引き、且つ１列おきに画素列を間引く処理を行う。そして、このように間引き処理が行われたコード画像領域の画像に対して後述するぼけ画像抑制処理が行われることになる。なお、図７の画像は、読取対象物Ｒが図５のＡ１の位置にあるときの受光センサ２３での撮像画像を例示しており、図８の画像は、その読取対象物が図５のＡ２の位置にあるときの受光センサ２３での撮像画像を例示しており、図９の画像は、その読取対象物が図５のＡ３の位置にあるときの受光センサ２３での撮像画像を例示している。図７〜図９のように、受光センサ２３での撮像画像（コード画像１００ａ）は、予め想定されたぼけ状態のぼけ画像となっており、本構成では、このようなぼけ画像を後述のぼけ画像抑制処理によって鮮明化し、復元画像１００ｂを得るようになっている。

次に、ぼけ画像抑制処理について説明する。なお、予め定められたぼけ状態（ＰＳＦが特定されるぼけ状態）の画像を、そのぼけ状態に従って復元する技術（例えばＰＳＦに基づいて復元する技術）は公知であり、例えば、引用文献１のような技術や、他の公知技術を用いることができる。以下では、その一例を簡略的に説明する。

本構成では、近距離から遠距離までフォーカスの合った画像復元を行えるようにするため、メモリ３５には、予め取得されたＰＳＦデータが記憶されている。具体的には、読取装置１０において予め行われる設定処理において、図３（Ａ）のように、所定距離に配置された点光源Ｒを用いて図３（Ｂ）のようなＰＳＦ画像が生成され、このようなＰＳＦ画像によって特定されるＰＳＦデータがメモリ３５に記憶されている。なお、ＰＳＦとは、物体面上にある点光源が光学系を通過した時、結像面でどのように広がるかを表す点像分布関数である。

本構成では、図３のように、光学系２４は、波面変調素子の一例である位相板２８、図示しない絞り部、結像レンズ２７などによって構成されている。なお、ここでは、複数の結像レンズ２７、位相板２８の順に光学系が配置されているが、複数の結像レンズ２７の間に挟まれる形で位相板２８が配置されてもよい。このように位相板２８を含む光学系２４は、被写体（図示せず）からの光線を透過し、受光センサ２３の表面に結像させるように機能する。そして、受光センサ２３は、それぞれの素子面に結像した光信号を画像信号（画像データ）に変換し、変換した画像信号を出力することになる。

また、本構成では、位相板２８が被写界深度拡大部の一例に相当し、上述のＰＳＦデータに従うように予めぼけ状態が規定されたぼけ画像（図１２（Ｂ）のように、位相板２８が存在しない場合（図１２（Ａ）参照）よりも、解像度（ＭＴＦ）が読み取り限界以上となる距離範囲を大きくすることができ、被写界深度を拡大可能なぼけ画像）を受光センサに生成させる機能を有する。この位相板２８は、波面を変調し所定の空間周波数までＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を保ったまま被写界深度を拡大するように機能し、入射側と出射側で異なる面により構成されている。被写体からの光は結像レンズ２７を介して受光センサ２３の各素子面に結像することになるが、位相板２８によるぼけが、結像レンズ２７のＰＳＦに重畳されるため、結像面の像は、ぼけたものとなる。

このように、受光センサ２３で撮像された画像は、ぼけを含む画像（ぼけ画像）となる。本構成では、このようなぼけ画像を、予め定められた上述のＰＳＦデータにより復元する。画像データの復元には複数の手法があるが一例としてウィナーフィルタ（wienerfilter）による画像復元がある。これは周波数領域でＰＳＦデータをデコンボリューション（逆畳み込み）し、ぼけ画像を復元するものである。このウィナーフィルタについては例えば特開２００７−１８３８４２号公報などに記載されており、周知の構成、原理を適用できるが、以下に簡単に説明する。

一般的に、固体撮像素子で画像を撮影した際には、手ぶれやピンぼけといった劣化が生じる。ぶれやぼけといった劣化は、前述のＰＳＦ（点像分布関数）により表現される。つまり、劣化画像は、原画像とＰＳＦとの畳み込み積分として表現される。本構成では、上述の位相板２８によって予め決まったＰＳＦでぼけが生じるようになっており、このように劣化を表すＰＳＦが既知の場合には、劣化画像（受光センサ２３での撮像画像）とこのＰＳＦから、ウィナーフィルタを用いて原画像を復元することができる。

具体的に、ぶれやぼけによる劣化画像は、下式のようにモデル化される。
ｇ（ｘ，ｙ）＝ｈ（ｘ，ｙ）＊ｆ（ｘ，ｙ） …式（１）
ここで、ｇ（ｘ，ｙ）は撮像して得られた画像データ、すなわち、観測画像である劣化画像を表す。また、ｈ（ｘ，ｙ）は劣化を表すＰＳＦデータを表し、ｆ（ｘ，ｙ）は劣化のない原画像を表し、＊は畳み込み積分を表す。

上記式（１）で表す劣化画像モデルは、周波数領域においては、下記のように表されることが知られている。つまり、式（１）の劣化画像モデルは、フーリエ変換により下記の式（２）で示すことができる。

Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｈ（ｕ，ｖ）Ｆ（ｕ，ｖ） …式（２）
ここで、Ｇ（ｕ，ｖ）、Ｈ（ｕ，ｖ）、及びＦ（ｕ，ｖ）は、劣化画像ｇ（ｘ，ｙ）、ＰＳＦｈ（ｘ，ｙ）、及び原画像ｆ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換をそれぞれ表す。

従来、劣化画像のフーリエ変換に、フィルタ処理を行うことにより、原画像のフーリエ変換を推定する（復元する）ことはよく利用されている。フィルタ処理を利用した画像復元は、一般的に、下記の式（３）のように表される。

Ｆ（ｕ，ｖ）＝Ｋ（ｕ，ｖ）Ｇ（ｕ，ｖ） …式（３）
ここで、Ｆ（ｕ，ｖ）は推定された原画像のフーリエ変換で、つまり、復元された画像（復元画像）である。また、Ｋ（ｕ，ｖ）は、画像復元のためのフィルタであり、以下、単に画像復元フィルタと呼ぶ。Ｇ（ｕ，ｖ）は劣化画像のフーリエ変換である。

従来、劣化画像から原画像を復元する画像復元分野において、最も単純な画像復元フィルタとして、逆フィルタが知られている。この逆フィルタとは、Ｋ（ｕ，ｖ）＝１／Ｈ（ｕ，ｖ）の画像復元フィルタである。ここで、Ｈ（ｕ，ｖ）は、ＰＳＦ ｈ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換である。

なお、この逆フィルタは、ノイズに対して非常に不安定であるために、あまり利用されていない。そのため、画像復元分野において、逆フィルタを安定化した画像復元フィルタが多数利用されている。従来の画像復元フィルタは、フィルタの安定性を調節するパラメータを有しているものが多く、ウィナーフィルタはその一例であり一般的に広く利用されている。

ウィナーフィルタは、下記の数１で表される。

ここで、Ｋｗ（ｕ，ｖ）はウィナーフィルタである。また、Ｈ’（ｕ，ｖ）はＰＳＦのフーリエ変換Ｈ（ｕ，ｖ）の複素共役を、ｄはフィルタの安定性を表すパラメータをそれぞれ表す。

数１のウィナーフィルタによる画像復元は、数１のＫｗ（ｕ，ｖ）を、式（３）に代入することで、下記の数２のように表される。

ここで、Ｆ（ｕ，ｖ）は推定された原画像のフーリエ変換で、つまり、復元画像である。また、Ｇ（ｕ，ｖ）は劣化画像のフーリエ変換である。

このように、受光センサ２３で撮像された撮像画像（具体的には、上述の抽出処理によって抽出されたコード画像領域の画像）は、制御回路４０により上述のウィナーフィルタを用いて復元される。なお、制御回路４０は、「復元部」の一例に相当し、抽出部によって抽出されたコード画像領域の画像を用い、被写界深度拡大部による被写界深度の拡大状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行うように機能する。より具体的には、復元部に相当する制御回路４０は、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合（即ち、上述の大サイズの場合）には、抽出部によって抽出されたコード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズ以下の場合（即ち上述の小サイズの場合）には、コード画像領域の画像に対して画素の間引きを行わずにぼけ状態抑制処理を行う構成となっている。

そして、このように復元された画像に対して公知のデコード方法で解読処理を行う。なお、制御回路４０は、解読部の一例に相当し、復元部によってぼけ状態抑制処理が行われたコード画像領域の画像を解析して解読処理を行うように機能する。

以上のように、本構成では、被写界深度が拡大されたぼけ画像を受光センサ２３に生成させる被写界深度拡大部と、受光センサ２３によって撮像された撮像画像の中から、情報コード１００が配されるコード画像領域の画像を抽出する抽出部と、抽出部によって抽出されたコード画像領域の画像を用い、被写界深度拡大部による被写界深度の拡大状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行う復元部と、復元部によってぼけ状態抑制処理が行われたコード画像領域の画像を解析して解読処理を行う解読部と、を有している。
この構成では、被写界深度拡大部によって被写界深度が拡大された画像を生成することができ、その画像を復元した上で読み取ることができるため、読み取り可能となる距離範囲を広げることができる。また、被写界深度拡大部により、決まったぼけ方でぼけ画像を生成し、そのぼけ方でのぼけ状態を抑制するように復元処理（ぼけ状態抑制処理）を行うことができるため、闇雲にぼけ状態の抑制処理を行う方法と比較して、より短い時間でより効果的に鮮明化を図ることができる。

また、本構成では、受光センサ２３によって撮像された撮像画像から、情報コード１００のサイズを検出するサイズ検出部を備えており、復元部は、サイズ検出部によって検出された情報コード１００のサイズが所定サイズよりも大きい場合に、抽出部によって抽出されたコード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズ以下の場合に、コード画像領域の画像に対して画素の間引きを行わずにぼけ状態抑制処理を行う構成となっている。
このように、情報コード１００のサイズが相対的に大きい場合に、コード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行えば、処理時間の増大が懸念される大きいコード画像に対してより短い時間でぼけ状態抑制処理を行うことができる。また、このように情報コード１００のサイズが相対的に大きい場合には、各セルに対する画素の割り当てが多くなるため、画素を間引くことによるコード画像領域への影響が小さく、このような場合に間引きを行えばより効果的である。
一方、情報コード１００のサイズが相対的に小さい場合には、間引きを行わなくても処理時間が増大しにくいため、このような場合には間引きを行わずに画素の割り当てを重視すればより効果的である。

また、本構成では、抽出部は、受光センサ２３による撮像画像において、受光量が第１閾値を超える第１画素領域と、受光量が第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満となる第２画素領域とを検出し、撮像画像の所定方向（例えば横方向）における第１画素領域と第２画素領域との変化度合いに基づいて情報コード１００の画像が配されるコード画像領域を抽出している。このように構成すれば、撮像画像において、明色セルと暗色セルが集中する領域をより正確に検出し易くなり、情報コード１００の画像が配されるコード画像領域をより正確に抽出し易くなる。

また、復元部は、ぼけ状態抑制処理としてウィナーフィルタを用いたフィルタ処理を行う構成となっている。この構成によれば、予め決まったぼけ方で発生するぼけ画像を、その想定されたぼけ方を抑制するように良好に復元することができる。

［他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

被写界深度拡大部は、例えば図１０のように、結像レンズ２７の一部として構成されていてもよい。図１０の例では、複数の結像レンズ２７の瞳位置に、結像レンズ２７の一部として位相板２８を設けている。このように構成すれば、被写界深度を拡大し得る構成を、部材数をより抑えて実現しやすくなる。

被写界深度の拡大手段は、公知の他の方法を適用してもよく、例えば、絞り符号化法、焦点符号化法（露光中にセンサを動かして距離に依存しないPSFを得る方法）、色収差法、マイクロレンズ法（焦点が異なる複数のレンズを組み合わせた特殊レンズを用いる手法）などを用いてもよい。例えば、結像レンズ２７で生じる色収差によってぼけ画像を発生させるような色収差法を用いてもよく、この場合、結像レンズ２７が被写界深度拡大部に相当する。また、図１１のような絞り部材２９を用いてぼけ画像を発生させるような絞り符号化法を用いてもよい。この場合、例えば、情報コード１００からの光が受光センサ２３に入り込むまでの経路に図１１のような所定形状の貫通孔を備えた絞り部材２９を配置し、絞り部材２９の貫通孔の形状に応じたぼけ画像を発生させるようにすればよい。この構成によれば、予め決まったぼけ方でぼけ画像を発生させ得る被写界深度拡大部を良好に構成することができる。いずれの方法でも、予め決まったぼけ方でぼけ画像が発生することになるため、そのぼけ方を特定するＰＳＦデータを予め生成してメモリ３５に記憶しておけば、第１実施形態と同様に復元処理を行うことができる。

上記実施形態では、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合に、撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズ以下の場合に、撮像画像の一部領域の画像に対してぼけ状態抑制処理を行う構成となっているが、この例に限られない。例えば、サイズ検出部によって検出された情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合に、撮像画像の全画像から画素を間引いた画像に対してぼけ状態抑制処理を行い、サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズ以下の場合に、撮像画像の全画像に対してぼけ状態抑制処理を行う構成となっていてもよい。

上記実施形態では、１つのＰＳＦデータが記憶された例を示したが、受光センサ２３からの距離範囲毎に、各距離範囲に対応するＰＳＦデータ（上述の初期設定により各距離範囲でそれぞれ取得されたＰＳＦデータ）を記憶するようにしてもよい。この場合、撮像画像によって把握される撮像対象物までの距離に応じたＰＳＦデータを選定し、その選定されたＰＳＦデータを用いて上述のぼけ状態抑制処理を行えばよい。例えば、撮像画像によって把握される撮像対象物までの距離（読取装置１０からの距離）が第１の距離範囲にあるときには、この第１の距離範囲に対応して登録された第１のＰＳＦデータを用いて上述のぼけ状態抑制処理を行い、撮像画像によって把握される撮像対象物までの距離（読取装置１０からの距離）が第１の距離範囲よりも遠い第２の距離範囲にあるときには、この第２の距離範囲に対応して登録された第２のＰＳＦデータを用いて上述のぼけ状態抑制処理を行うようにすればよい。

１０…情報コード読取装置
２３…受光センサ
２７…結像レンズ（結像部、被写界深度拡大部）
２８…位相板（被写界深度拡大部）
２９…絞り部材（被写界深度拡大部）
４０…制御回路（抽出部、復元部、解読部、サイズ検出部）
１００…情報コード

Claims (9)

1. 情報コードを撮像可能な受光センサと、
   前記情報コードからの光を集め、前記情報コードの像を前記受光センサに結像させる結像部と、
   予めぼけ状態が定められたぼけ画像を前記受光センサに生成させる被写界深度拡大部と、
   前記受光センサによって撮像された撮像画像を用い、前記被写界深度拡大部によるぼけ状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行う復元部と、
   前記復元部によって前記ぼけ状態抑制処理が行われた画像を解析して解読処理を行う解読部と、
   前記受光センサによって撮像された前記撮像画像から、前記情報コードのサイズを検出するサイズ検出部と、
   を備え、
   前記復元部は、前記サイズ検出部によって検出されたサイズが所定サイズよりも大きい場合に、前記撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像から画素を間引いた画像に対して前記ぼけ状態抑制処理を行い、前記サイズ検出部によって検出されたサイズが前記所定サイズ以下の場合に、前記撮像画像又は当該撮像画像の一部領域の画像に対して前記ぼけ状態抑制処理を行うことを特徴とする情報コード読取装置。
2. 情報コードを撮像可能な受光センサと、
   前記情報コードからの光を集め、前記情報コードの像を前記受光センサに結像させる結像部と、
   予めぼけ状態が定められたぼけ画像を前記受光センサに生成させる被写界深度拡大部と、
   前記受光センサによって撮像された撮像画像の中から、前記情報コードが配されるコード画像領域の画像を抽出する抽出部と、
   前記抽出部によって抽出された前記コード画像領域の画像のみに、前記被写界深度拡大部によるぼけ状態に対応する所定のぼけ状態抑制処理を行う復元部と、
   前記復元部によって前記ぼけ状態抑制処理が行われた前記コード画像領域の画像を解析して解読処理を行う解読部と、
   を有することを特徴とする情報コード読取装置。
3. 前記受光センサによって撮像された前記撮像画像から、前記情報コードのサイズを検出するサイズ検出部を備え、
   前記復元部は、前記サイズ検出部によって検出された前記情報コードのサイズが所定サイズよりも大きい場合に、前記抽出部によって抽出された前記コード画像領域の画像から画素を間引いた画像に対して前記ぼけ状態抑制処理を行い、前記サイズ検出部によって検出された前記情報コードのサイズが前記所定サイズ以下の場合に、前記コード画像領域の画像に対して画素の間引きを行わずに前記ぼけ状態抑制処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の情報コード読取装置。
4. 前記抽出部は、前記撮像画像において、受光量が第１閾値を超える第１画素領域と、受光量が前記第１閾値と同一又は異なる第２閾値未満となる第２画素領域とを検出し、前記撮像画像の所定方向における前記第１画素領域と前記第２画素領域との変化度合いに基づいて前記情報コードの画像が配されるコード画像領域を抽出することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の情報コード読取装置。
5. 前記被写界深度拡大部は、前記結像レンズの一部として構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の情報コード読取装置。
6. 前記被写界深度拡大部は、前記結像レンズで生じる色収差によって前記ぼけ画像を発生させることを特徴とする請求項５に記載の情報コード読取装置。
7. 前記被写界深度拡大部は、位相板として構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の情報コード読取装置。
8. 前記被写界深度拡大部は、前記情報コードからの光が前記受光センサに入り込むまでの経路に配置される所定形状の貫通孔を備えた絞り部材を有し、前記絞り部材の前記所定形状に応じた前記ぼけ画像を発生させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の情報コード読取装置。
9. 前記復元部は、前記ぼけ状態抑制処理としてウィナーフィルタを用いたフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の情報コード読取装置。

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