JP2016045895A - Information reader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は情報読取装置に関する。 The present invention relates to an information reading apparatus.
本発明者等は、波面符号化法（Wavefront Coding）を用いた焦点深度の拡大により、コードリーダの読取距離範囲の拡大に取り組んできた（特許文献１を参照）。汎用されているコードには、二次元コードと一次元コードとがある。二次元コードとして汎用されているＱＲコード（登録商標）は正方形に近い形状である。一方、一次元コードとして汎用されているバーコードは縦横比が大きい長方形である。 The inventors of the present invention have been working on expanding the reading range of a code reader by increasing the depth of focus using a wavefront coding method (see Patent Document 1). Commonly used codes include a two-dimensional code and a one-dimensional code. A QR code (registered trademark) widely used as a two-dimensional code has a shape close to a square. On the other hand, a barcode that is widely used as a one-dimensional code is a rectangle having a large aspect ratio.
商品管理の現場では二次元コードと一次元コードとが混在している。従って、正方形の二次元コード及び長方形の一次元コードの両方を読取ることができるコードリーダが必要とされている。 In the field of merchandise management, two-dimensional codes and one-dimensional codes are mixed. Therefore, there is a need for a code reader that can read both square two-dimensional codes and rectangular one-dimensional codes.
しかしながら、１つの撮像系で二次元コード及び一次元コードの両方を読取る場合には、縦横比が大きい長方形の一次元コードを画面内に収めるために、コードリーダを遠ざける等して広視野で撮像することになる。この結果、撮像倍率が低下して二次元コードが読取り難くなるという問題があった。 However, when both a two-dimensional code and a one-dimensional code are read by a single imaging system, the image is taken with a wide field of view by moving the code reader away, etc., in order to fit a rectangular one-dimensional code with a large aspect ratio into the screen. Will do. As a result, there has been a problem that the imaging magnification is reduced and it is difficult to read the two-dimensional code.
また、波面符号化法では、画像処理の過程でフーリエ変換を行うため、一辺の画素数が２のｎ乗（例えば、２８＝２５６、２９＝５１２、２１０＝１０２４）となる正方形画像が画像処理の対象となる。通常の撮像素子では、受光素子が配列された撮像面が長方形である。このため、波面符号化法を用いた場合には、正方形画像が結像された撮像領域の情報しか活用されず、他の撮像領域の情報は無駄になっていた。 In the wavefront coding method, since a Fourier transform is performed in the course of image processing, a square image in which the number of pixels on one side is 2 to the nth power (for example, 2 8 = 256, 2 9 = 512, 2 10 = 1024). Are subject to image processing. In a normal imaging device, the imaging surface on which the light receiving elements are arranged is rectangular. For this reason, when the wavefront coding method is used, only the information of the imaging region where the square image is formed is used, and the information of the other imaging regions is wasted.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、撮像素子の撮像領域を無駄にすることなく、一次元コード及び二次元コードの両方を広い読取距離範囲で読取ることができる情報読取装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to read both a one-dimensional code and a two-dimensional code in a wide reading distance range without wasting an imaging region of the imaging device. It is to provide an information reading apparatus.
本発明の情報読取装置は、長方形の撮像面を備え、前記撮像面に結像された光像を撮像する撮像素子と、前記撮像面の予め定めた第１領域に第１被写体像を第１倍率で結像する第１光学系と、前記撮像面の長さ方向において前記第１領域に隣接する第２領域に第２被写体像を前記第１倍率より低い第２倍率で結像する第２光学系と、前記第１被写体像及び前記第２被写体像を含む撮像画像から一次元コード及び二次元コードの何れか一方を読み取り、前記一方のコードが読み取れない場合に、前記撮像画像から他方のコードの読み取りを行うコード読取処理部と、を備えている。 An information reading apparatus according to the present invention includes a rectangular imaging surface, an imaging device that captures a light image formed on the imaging surface, and a first subject image in a first region defined in advance on the imaging surface. A first optical system that forms an image at a magnification; and a second optical image that forms a second object image at a second magnification lower than the first magnification in a second region adjacent to the first region in the length direction of the imaging surface. When one of a one-dimensional code and a two-dimensional code is read from an optical system and a captured image including the first subject image and the second subject image, and the one of the codes cannot be read, A code reading processing unit for reading a code.
本発明の情報読取装置によれば、１つの撮像素子の撮像領域に異なる倍率で結像された２種類の被写体像の何れかを読み取ればよいので、一次元コード及び二次元コードの両方を広い読取距離範囲で読取ることができる。 According to the information reading apparatus of the present invention, since either one of two types of subject images formed at different magnifications in the imaging region of one imaging element may be read, both the one-dimensional code and the two-dimensional code are wide. Reading can be performed within the reading distance range.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜情報読取装置＞
まず、情報読取装置について説明する。
図１は本実施の形態に係る情報読取装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る情報読取装置は、一次元コード及び二次元コードの両方を読み取ることができるコードリーダである。図１に示すように、情報読取装置１０は、撮像部１２、Ａ／Ｄ変換部１４、画像メモリ部１６、ガイド光照射部１８、制御装置２０、操作部２２、表示部２４、及び通信部２６を備えている。撮像部１２、画像メモリ部１６、ガイド光照射部１８、操作部２２、表示部２４、及び通信部２６の各々は、制御装置２０に接続されて制御装置２０により制御されている。
<Information reader>
First, the information reading apparatus will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the information reading apparatus according to the present embodiment. The information reading apparatus according to the present embodiment is a code reader that can read both a one-dimensional code and a two-dimensional code. As shown in FIG. 1, the information reading apparatus 10 includes an imaging unit 12, an A / D conversion unit 14, an image memory unit 16, a guide light irradiation unit 18, a control device 20, an operation unit 22, a display unit 24, and a communication unit. 26. Each of the imaging unit 12, the image memory unit 16, the guide light irradiation unit 18, the operation unit 22, the display unit 24, and the communication unit 26 is connected to the control device 20 and controlled by the control device 20.
撮像部１２は、被写体の画像（撮像面に結像された光像）を撮像し、画像信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換部１４に出力する。Ａ／Ｄ変換部１４は、撮像部１２から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。画像メモリ部１６は、ディジタル化された画像信号を画像情報として記憶する。ガイド光照射部１８は、コードの読み取り範囲を示すガイド光ＭＡ（又はＭＢ）を照射する。 The imaging unit 12 captures an image of a subject (light image formed on the imaging surface) and outputs an image signal (analog signal) to the A / D conversion unit 14. The A / D converter 14 converts the analog signal output from the imaging unit 12 into a digital signal. The image memory unit 16 stores the digitized image signal as image information. The guide light irradiation unit 18 irradiates guide light MA (or MB) indicating a code reading range.
制御装置２０は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。具体的には、制御装置２０は、ＣＰＵ（中央処理装置; Central Processing Unit）、各種プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種情報を記憶する不揮発性メモリ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）を備えている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、及びＩ／Ｏの各々は、バスを介して接続されている。 The control device 20 is configured as a computer that controls the entire device and performs various calculations. Specifically, the control device 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) storing various programs, a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory storing various information, and An input / output interface (I / O) is provided. Each of the CPU, ROM, RAM, nonvolatile memory, and I / O is connected via a bus.
本実施の形態では、後述する「コード読取処理」の制御プログラムが予めＲＯＭに記憶されている。ＣＰＵはＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして使用して、読み出したプログラムを実行する。「コード読取処理」では、画像メモリ部１６に記憶された画像情報を取り込み、コードの読み取りを開始し、読取結果を出力する。具体的な処理ルーチンについては後述する。 In the present embodiment, a “code reading process” control program described later is stored in advance in the ROM. The CPU reads the control program stored in the ROM, and executes the read program using the RAM as a work area. In the “code reading process”, image information stored in the image memory unit 16 is captured, code reading is started, and a reading result is output. A specific processing routine will be described later.
操作部２２は、コードの撮像の開始を指示するスイッチ等、ユーザの操作による各種の指示を受け付ける。表示部２４は、撮像部１２で撮像する前の被写体の画像、撮像部１２で撮像された被写体の画像、読取結果等をユーザに表示する。通信部２６は、有線又は無線により外部装置（図示せず）と通信を行うためのインターフェイスである。通信部２６は、例えば、制御装置２０から出力された読取結果を外部装置（図示せず）に送信する。 The operation unit 22 receives various instructions by a user operation, such as a switch for instructing the start of code imaging. The display unit 24 displays a subject image before being imaged by the imaging unit 12, an image of the subject imaged by the imaging unit 12, a reading result, and the like to the user. The communication unit 26 is an interface for communicating with an external device (not shown) by wire or wireless. For example, the communication unit 26 transmits the reading result output from the control device 20 to an external device (not shown).
＜結像光学系＞
次に、撮像部１２の結像光学系について説明する。
図２（Ａ）は本実施の形態の撮像部の構成の一例を示す模式図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す光学系の視野を示す模式図である。図２（Ａ）に示すように、撮像部１２は、ガイド光照射部１８、第１光学系３０、第２光学系３２、及び撮像素子３４を備えている。ガイド光照射部１８、第１光学系３０、第２光学系３２、及び撮像素子３４の各々は、筐体２８内に収納されている。ここでは、被写体を物品に付された二次元コードＱとする。図示した例では、二次元コードＱは正方形のＱＲコード（登録商標）である。
<Imaging optical system>
Next, the imaging optical system of the imaging unit 12 will be described.
FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the imaging unit of the present embodiment. FIG. 2B is a schematic diagram showing a field of view of the optical system shown in FIG. As illustrated in FIG. 2A, the imaging unit 12 includes a guide light irradiation unit 18, a first optical system 30, a second optical system 32, and an imaging element 34. Each of the guide light irradiation unit 18, the first optical system 30, the second optical system 32, and the image sensor 34 is housed in a housing 28. Here, the subject is a two-dimensional code Q attached to the article. In the illustrated example, the two-dimensional code Q is a square QR code (registered trademark).
本実施の形態では、撮像部１２及びガイド光照射部１８以外の情報読取装置１０の各部（Ａ／Ｄ変換部１４、画像メモリ部１６、制御装置２０、操作部２２、表示部２４、及び通信部２６）も、筐体２８内に収納又は筐体２８に設置されている。なお、本実施の形態では、制御装置２０で「コード読取処理」を実行するが、撮像された画像の画像情報を外部装置に送信して、外部装置で「コード読取処理」を実行するようにしてもよい。 In the present embodiment, each unit (A / D conversion unit 14, image memory unit 16, control device 20, operation unit 22, display unit 24, and communication unit) of the information reading apparatus 10 other than the imaging unit 12 and the guide light irradiation unit 18 is used. The part 26) is also housed in or installed in the housing 28. In the present embodiment, the “code reading process” is executed by the control device 20, but the image information of the captured image is transmitted to the external device, and the “code reading process” is executed by the external device. May be.
撮像素子３４は、長方形の撮像面３４Ａを備えている。撮像面３４Ａには、複数の受光素子が配列されている。例えば、幅方向にｎ個の受光素子が並べられ、長さ方向に（ｎ＋ｍ）個の受光素子が並べられて、合計でｎ×（ｎ＋ｍ）個の受光素子がマトリクス状に配列されている。１つの受光素子が撮像された画像の１画素に相当する。ここで、ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上の整数であり、ｎ＞ｍという関係を有する。また、本実施の形態では、個々の受光素子は、縦横比が等しい正方形の受光面を有する正方画素である。 The imaging element 34 includes a rectangular imaging surface 34A. A plurality of light receiving elements are arranged on the imaging surface 34A. For example, n light receiving elements are arranged in the width direction and (n + m) light receiving elements are arranged in the length direction, and a total of n × (n + m) light receiving elements are arranged in a matrix. This corresponds to one pixel of an image captured by one light receiving element. Here, n is an integer of 2 or more, m is an integer of 1 or more, and has a relationship of n> m. In the present embodiment, each light receiving element is a square pixel having a square light receiving surface having the same aspect ratio.
上記の撮像素子３４としては、光電変換により光学像を撮像するイメージセンサが用いられる。イメージセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等が挙げられる。また、上記のガイド光照射部１８には、ＬＥＤ等の発光素子が用いられる。 As the imaging element 34, an image sensor that captures an optical image by photoelectric conversion is used. Examples of the image sensor include a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, and the like. The guide light irradiation unit 18 uses a light emitting element such as an LED.
第１光学系３０と第２光学系３２とは、長方形の撮像素子３４の長さ方向（図面では上下方向）に並べて配置される。図２（Ｂ）に示すように、第１光学系３０は視野（粗い点線で囲んだ略正方形の領域）を有し、第２光学系３２は視野（細かい点線で囲んだ長方形の領域）を有する。第１光学系３０の視野と第２光学系３２の視野とは、代表的な読取距離で中心が一致することが好ましい。なお、図示した例では、第１光学系３０の視野と第２光学系３２の視野とが上下にずれているが、２種類のコードの読取に支障が無ければ、中心が一致していなくてもよい。 The first optical system 30 and the second optical system 32 are arranged side by side in the length direction (vertical direction in the drawing) of the rectangular imaging element 34. As shown in FIG. 2B, the first optical system 30 has a field of view (substantially square region surrounded by a rough dotted line), and the second optical system 32 has a field of view (rectangular region surrounded by a fine dotted line). Have. It is preferable that the center of the field of view of the first optical system 30 and the field of view of the second optical system 32 coincide at a typical reading distance. In the example shown in the figure, the field of view of the first optical system 30 and the field of view of the second optical system 32 are vertically shifted. However, if there is no problem in reading the two types of codes, the centers are not aligned. Also good.
第１光学系３０は、長方形の撮像面３４Ａの予め定めた第１領域３６に第１被写体像３６Ｑを結像する。第２光学系は、撮像面３４Ａの長さ方向において第１領域３６に隣接する第２領域３８に第２被写体像３８Ｑを結像する。例えば、第１領域３６は、（ｎ×ｎ）個の受光素子がマトリクス状に配列された正方形状の領域とすることができる。また、第２領域３８は、（ｎ×ｍ）個の受光素子がマトリクス状に配列された長方形状の領域とすることができる。即ち、第１領域３６と二次元コードＱとは相似形であり、第２領域３８と一次元コードＢとは相似形とすることができる。なお、第２領域３８は、（ｎ×１）個の受光素子がライン状に配列された長方形状の領域としてもよい。 The first optical system 30 forms a first subject image 36Q in a predetermined first region 36 of the rectangular imaging surface 34A. The second optical system forms a second subject image 38Q in a second region 38 adjacent to the first region 36 in the length direction of the imaging surface 34A. For example, the first region 36 may be a square region in which (n × n) light receiving elements are arranged in a matrix. The second region 38 can be a rectangular region in which (n × m) light receiving elements are arranged in a matrix. That is, the first region 36 and the two-dimensional code Q are similar, and the second region 38 and the one-dimensional code B can be similar. The second region 38 may be a rectangular region in which (n × 1) light receiving elements are arranged in a line.
また、第１光学系３０は、第１領域３６に第１被写体像３６Ｑを第１倍率で結像する。第２光学系は、第２領域３８に第２被写体像３８Ｑを第１倍率より低い第２倍率で結像する。即ち、被写体が同じでも、第１光学系３０により形成される第１被写体像３６Ｑは結像倍率が高く、第２光学系３２により形成される第２被写体像３８Ｑは結像倍率が低い。 The first optical system 30 forms the first subject image 36Q at the first magnification in the first region 36. The second optical system forms an image of the second subject image 38Q in the second region 38 at a second magnification lower than the first magnification. That is, even if the subject is the same, the first subject image 36Q formed by the first optical system 30 has a high imaging magnification, and the second subject image 38Q formed by the second optical system 32 has a low imaging magnification.
ガイド光照射部１８は、被写体を含む物品にガイド光を照射する。ガイド光により、コードの読み取り範囲がユーザにより認識される。第１光学系３０と第２光学系３２とでは視野が異なるので、ガイド光照射部１８は、第１光学系３０用のガイド光照射部１８Ａと第２光学系３２用のガイド光照射部１８Ｂとで構成されていてもよい。ガイド光照射部１８Ａは、第１光学系３０の視野を示す正方形のガイド光ＭＡを照射し、ガイド光照射部１８Ｂは、第２光学系３２の視野を示す長方形のガイド光ＭＢを照射する。ユーザは、読み取りたいコードの形状に応じた何れかのガイド光を用いて照準を合わせばよい。例えば、ユーザは、表示部２４に撮像前の被写体の画像を表示し、照準の合った時点で操作部２２を操作してコードの撮像の開始を指示する。 The guide light irradiation unit 18 irradiates an article including a subject with guide light. The reading range of the code is recognized by the user by the guide light. Since the first optical system 30 and the second optical system 32 have different fields of view, the guide light irradiation unit 18 includes a guide light irradiation unit 18A for the first optical system 30 and a guide light irradiation unit 18B for the second optical system 32. And may be configured. The guide light irradiation unit 18A irradiates a square guide light MA indicating the field of view of the first optical system 30, and the guide light irradiation unit 18B irradiates a rectangular guide light MB indicating the field of view of the second optical system 32. The user only has to aim using any guide light according to the shape of the code to be read. For example, the user displays an image of the subject before imaging on the display unit 24, and operates the operation unit 22 at the point of aiming to instruct the start of code imaging.
なお、図示はしていないが、撮像素子３４で撮像する際に被写体を含む物品に照明光を照射する照明部を備えていてもよい。照明光により、コードの読み取り範囲が照明される。第１光学系３０と第２光学系３２とでは視野が異なるので、照明部は、第１照明部と第２照明部とで構成されていてもよい。第１照明部は、第１光学系３０の視野を示す正方形の領域を照明し、第２照明部は、第２光学系３２の視野を示す長方形の領域を照明する。 Although not shown, an illumination unit that irradiates the article including the subject with illumination light when imaging with the imaging element 34 may be provided. The reading range of the code is illuminated by the illumination light. Since the first optical system 30 and the second optical system 32 have different fields of view, the illumination unit may be composed of a first illumination unit and a second illumination unit. The first illumination unit illuminates a square region indicating the field of view of the first optical system 30, and the second illumination unit illuminates a rectangular region indicating the field of view of the second optical system 32.
図３は本実施の形態の撮像部１２の光学系の設計例を示す光軸に沿った断面図である。第１光学系３０及び第２光学系３２の各々は、複数のレンズを組み合わせて構成することができる。本実施に形態では、波面符号化法を用いた画像復元処理を行うために、第１光学系３０には位相変調素子４０が含まれている。位相変調素子４０は、第１光学系３０の撮像素子３４側に配置されている。なお、波面符号化法を用いた画像復元処理を行わない場合は、位相変調素子４０を省略してもよい。 FIG. 3 is a cross-sectional view along the optical axis showing a design example of the optical system of the imaging unit 12 of the present embodiment. Each of the first optical system 30 and the second optical system 32 can be configured by combining a plurality of lenses. In the present embodiment, the first optical system 30 includes a phase modulation element 40 in order to perform image restoration processing using the wavefront coding method. The phase modulation element 40 is disposed on the imaging element 34 side of the first optical system 30. Note that the phase modulation element 40 may be omitted when image restoration processing using the wavefront coding method is not performed.
位相変調素子４０は、入射光の波面を変換する機能（位相変調機能）を有する光学素子である。位相変調素子４０としては、光軸方向での厚みが変化する光学素子（例えば、３次の位相板）の他、屈折率が変化する光学素子（例えば、屈折率分布型の位相変調素子）、位相変調が可能な液晶素子（例えば、液晶空間位相変調素子）等を用いてもよい。また、レンズ表面へのコーティングにより厚みや屈折率が変化する光学素子（例えば、位相変調ハイブリッドレンズ）等を用いてもよい。 The phase modulation element 40 is an optical element having a function of converting the wavefront of incident light (phase modulation function). Examples of the phase modulation element 40 include an optical element (for example, a third-order phase plate) whose thickness varies in the optical axis direction, an optical element (for example, a refractive index distribution type phase modulation element) whose refractive index changes, A liquid crystal element capable of phase modulation (for example, a liquid crystal spatial phase modulation element) or the like may be used. Further, an optical element (for example, a phase modulation hybrid lens) whose thickness and refractive index change by coating on the lens surface may be used.
位相変調素子４０により第１光学系３０に入射した光の波面が変換されて、被写体までの距離が変化しても同じボケ方の画像が撮像される。また、後述する「画像復元処理」により、撮像画像に対して逆変換を施すような画像処理を行うことで合焦画像（ボケが除去された画像）が復元される。予め定めた距離範囲（読取り距離範囲）では、上記の距離に依存しない撮像と復元とが可能となり読取距離範囲が拡大する。画像復元の原理については後述する。 The wavefront of the light incident on the first optical system 30 is converted by the phase modulation element 40, and the same blurred image is captured even if the distance to the subject changes. In addition, an in-focus image (an image from which blur is removed) is restored by performing image processing for performing inverse transformation on the captured image by “image restoration processing” described later. In a predetermined distance range (reading distance range), it is possible to perform imaging and restoration independent of the above distance, and the reading distance range is expanded. The principle of image restoration will be described later.
第１光学系３０は、第２光学系３２より結像倍率が高い。従って、第１光学系３０は、第２光学系３２より焦点距離ｆが長く、画角が狭くなる。例えば、第１光学系３０は、焦点距離ｆ＝２２．８、画角＝１０°×１０°とし、第２光学系３２は、焦点距離ｆ＝４．６、画角＝７°×３０°とする。ここでの画角は、被写体が付加された物品に対し、垂直方向の画角と水平方向の画角との積で表される。なお、画角が大きいほど、光学系の視野が広い。 The first optical system 30 has a higher imaging magnification than the second optical system 32. Therefore, the first optical system 30 has a longer focal length f and a smaller angle of view than the second optical system 32. For example, the first optical system 30 has a focal length f = 22.8 and an angle of view = 10 ° × 10 °, and the second optical system 32 has a focal length f = 4.6, an angle of view = 7 ° × 30 °. And The angle of view here is represented by the product of the angle of view in the vertical direction and the angle of view in the horizontal direction with respect to the article to which the subject is added. The larger the angle of view, the wider the field of view of the optical system.
図４（Ａ）及び（Ｂ）は本実施の形態の撮像部１２による撮像例を示す図である。被写体を物品に付加された二次元コードＱとすると、図４（Ａ）に示すように、撮像面３４Ａの第１領域３６に第１被写体像３６Ｑが第１倍率で結像される。また、撮像面３４Ａの第２領域３８には第２被写体像３８Ｑが第１倍率より低い第２倍率で結像される。結像倍率の高い第１被写体像３６Ｑの方が、第２被写体像３８Ｑより二次元コードＱの最小単位セルに割り当てられる画素数が多く（即ち、画素分解能が高く）、二次元コードＱの読み取りが容易になる。 4A and 4B are diagrams illustrating an example of imaging by the imaging unit 12 according to the present embodiment. Assuming that the subject is a two-dimensional code Q added to the article, as shown in FIG. 4A, a first subject image 36Q is formed at a first magnification in the first region 36 of the imaging surface 34A. Further, the second subject image 38Q is formed at the second magnification lower than the first magnification in the second region 38 of the imaging surface 34A. The first subject image 36Q having a higher imaging magnification has a larger number of pixels assigned to the minimum unit cell of the two-dimensional code Q than the second subject image 38Q (that is, the pixel resolution is higher), and the two-dimensional code Q is read. Becomes easier.
一方、被写体を物品に付加された一次元コードＢとすると、図４（Ｂ）に示すように、撮像面３４Ａの第１領域３６に第１被写体像３６Ｂが第１倍率で結像される。また、撮像面３４Ａの第２領域３８には第２被写体像３８Ｂが第１倍率より低い第２倍率で結像される。図示した例では、一次元コードＢは長方形のバーコードである。結像倍率の低い第２被写体像３８Ｂでは一次元コードＢ全体が第２領域３８内に収まるので、一次元コードＢを読み取ることができる。これに対して、結像倍率の高い第１被写体像３６Ｂでは一次元コードＢ全体が第１領域３６内には収まらないこともある。 On the other hand, when the subject is a one-dimensional code B added to the article, as shown in FIG. 4B, a first subject image 36B is formed at the first magnification in the first region 36 of the imaging surface 34A. Further, the second subject image 38B is imaged at the second magnification lower than the first magnification in the second region 38 of the imaging surface 34A. In the illustrated example, the one-dimensional code B is a rectangular barcode. In the second subject image 38B having a low imaging magnification, the entire one-dimensional code B is within the second region 38, so that the one-dimensional code B can be read. On the other hand, in the first subject image 36B having a high imaging magnification, the entire one-dimensional code B may not fit in the first region 36.
上記の通り、二次元コードＱの場合は、正方形の第１領域３６に高い倍率で結像された第１被写体像３６Ｑの方が読み取りが容易であり、一次元コードＢの場合は、長方形の第２領域３８に低い倍率で結像された第２被写体像３８Ｂの方が読み取りが容易である。従って、情報読取装置１０の読取距離範囲に応じて、第１倍率及び第２倍率を設定することにより、１つの撮像部で一次元コード及び二次元コードの両方を読取ることができる。換言すれば、１つの撮像部に対する第１倍率及び第２倍率の設定により、一次元コード及び二次元コードの両方を読取ることができる読取距離範囲が拡大する。 As described above, in the case of the two-dimensional code Q, the first subject image 36Q imaged at a high magnification in the square first region 36 is easier to read, and in the case of the one-dimensional code B, a rectangular shape is obtained. The second subject image 38B formed on the second region 38 at a low magnification is easier to read. Therefore, by setting the first magnification and the second magnification according to the reading distance range of the information reading apparatus 10, it is possible to read both the one-dimensional code and the two-dimensional code with one imaging unit. In other words, the reading distance range in which both the one-dimensional code and the two-dimensional code can be read is expanded by setting the first magnification and the second magnification for one imaging unit.
＜コード読取処理＞
次に、コード読取処理について説明する。
図５は「コード読取処理」のルーチンの一例を示すフローチャートである。ユーザの操作によりコードの撮像開始の指示を受け付けると、制御装置２０のＣＰＵが「コード読取処理」の実行を開始する。制御装置２０は、コード読取処理部として機能する。
<Code reading process>
Next, the code reading process will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a “code reading process” routine. When an instruction to start code imaging is received by a user operation, the CPU of the control device 20 starts executing the “code reading process”. The control device 20 functions as a code reading processing unit.
まず、ステップ１００で、画像メモリ部１６から撮像された画像の画像情報（以下、「撮像画像」という。）を取得する。次に、ステップ１０２で、取得された撮像画像から一次元コードを読み取る「一次元コード読取処理」を実行する。即ち、一次元コードを抽出し、抽出された一次元コードを復号して復号情報を取得する。次に、ステップ１０４で、一次元コードが読み取られたか否かを判定する。一次元コードが読み取られた場合は、ステップ１１４に進む。そしてステップ１１４で、一次元コードの読取結果（復号情報）を出力して、ルーチンを終了する。 First, in step 100, image information of an image captured from the image memory unit 16 (hereinafter referred to as “captured image”) is acquired. Next, in step 102, a “one-dimensional code reading process” for reading a one-dimensional code from the acquired captured image is executed. That is, a one-dimensional code is extracted, and the extracted one-dimensional code is decoded to obtain decoding information. Next, in step 104, it is determined whether or not the one-dimensional code has been read. If the one-dimensional code has been read, the process proceeds to step 114. In step 114, the one-dimensional code reading result (decoding information) is output, and the routine is terminated.
一方、ステップ１０４で一次元コードが読み取られていない場合は、ステップ１０６に進む。そしてステップ１０６で、撮像画像に対して波面符号化法を用いた「画像復元処理」を実行する。続いて、ステップ１０８で、「画像復元処理」で得られた復元画像から二次元コードを読み取る「二次元コード読取処理」を実行する。即ち、二次元コードを抽出し、抽出された二次元コードを復号して復号情報を取得する。波面符号化法を用いた「画像復元処理」については後述する。 On the other hand, if the one-dimensional code has not been read in step 104, the process proceeds to step 106. In step 106, “image restoration processing” using the wavefront coding method is performed on the captured image. Subsequently, in step 108, a “two-dimensional code reading process” for reading a two-dimensional code from the restored image obtained by the “image restoration process” is executed. That is, a two-dimensional code is extracted, and the extracted two-dimensional code is decoded to obtain decoding information. “Image restoration processing” using the wavefront coding method will be described later.
次に、ステップ１１０で、二次元コードが読み取られたか否かを判定する。二次元コードが読み取られた場合は、ステップ１１６に進む。そしてステップ１１６で、二次元コードの読取結果（復号情報）を出力して、ルーチンを終了する。一方、ステップ１１０で二次元コードが読み取られていない場合は、ステップ１１６に進む。そしてステップ１１６で、コード未検出である旨を報知して、ルーチンを終了する。 Next, in step 110, it is determined whether or not the two-dimensional code has been read. If the two-dimensional code has been read, the process proceeds to step 116. In step 116, the two-dimensional code reading result (decoding information) is output, and the routine is terminated. On the other hand, if the two-dimensional code has not been read in step 110, the process proceeds to step 116. In step 116, the fact that the code has not been detected is notified, and the routine is terminated.
上記の通り、撮像画像には、正方形の第１領域に高い倍率で結像された第１被写体像と、長方形の第２領域に低い倍率で結像された第２被写体像とが含まれている。まず撮像画像から一次元コード及び二次元コードの何れか一方を読み取り、一方のコードが読み取れない場合に、撮像画像から他方のコードの読み取りを行うことで、被写体が一次元コード及び二次元コードの何れであっても、コードを読み取ることができる。 As described above, the captured image includes the first subject image formed at a high magnification in the square first region and the second subject image formed at a low magnification in the rectangular second region. Yes. First, when one of the one-dimensional code and the two-dimensional code is read from the captured image and one of the codes cannot be read, the other code is read from the captured image, so that the subject is the one-dimensional code or the two-dimensional code. In any case, the code can be read.
上記の通り、二次元コードの読み取りを行う前に撮像画像の復元処理を行う場合には、二次元コードの読み取りに要する時間は、一次元コードの読み取りに要する時間よりも長くなる。この場合は、まず撮像画像から一次元コードを読み取り、一次元コードが読み取れない場合に、撮像画像から二次元コードの読み取りを行うことで、コード読取処理に要する時間を短縮することができる。 As described above, when the captured image restoration process is performed before the two-dimensional code is read, the time required for reading the two-dimensional code is longer than the time required for reading the one-dimensional code. In this case, first, the one-dimensional code is read from the captured image, and when the one-dimensional code cannot be read, the time required for the code reading process can be shortened by reading the two-dimensional code from the captured image.
＜波面符号化法による画像復元処理＞
ここで、波面符号化法を用いた画像復元処理について説明する。
図６は波面符号化法による画像復元の原理を説明する説明図である。図６に示すように、被写体画像Ｆが位相変調素子４０を含む第１光学系３０により撮像画像Ｇに光学変換され、画像処理により復元画像ＦＲが復元される場合について説明する（図２及び図３を参照）。
<Image restoration processing by wavefront coding method>
Here, an image restoration process using the wavefront coding method will be described.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the principle of image restoration by the wavefront coding method. As shown in FIG. 6, the first optical system 30 subject image F comprises a phase modulating element 40 is optically converted into captured image G, description will be given of a case where the image processing is restored image F R is restored (Fig. 2 and (See FIG. 3).
第１光学系３０は固有の点拡がり関数（ＰＳＦ：Point Spread Function）を有する。波面符号化法では、光学系の変換特性を表現するのにＰＳＦを用いる。ＰＳＦは、光学系の点光源に対する拡散度合いを表す関数である。即ち、点光源のボケ方を表現する関数である。 The first optical system 30 has a unique point spread function (PSF). In the wavefront coding method, PSF is used to express the conversion characteristics of the optical system. PSF is a function representing the degree of diffusion of the optical system with respect to the point light source. That is, it is a function that expresses how the point light source is blurred.
本実施の形態では、ＰＳＦは距離に依存しない関数として取り扱う。なお、厳密にはＰＳＦは点光源までの距離に応じて変化するが、読取り距離範囲内では距離に依存しない関数として取り扱うことができる。第１光学系３０の固有のＰＳＦは、予め取得されて制御装置２０の記憶装置に予め記憶されている。 In the present embodiment, PSF is handled as a function that does not depend on distance. Strictly speaking, the PSF changes according to the distance to the point light source, but can be handled as a function independent of the distance within the reading distance range. The unique PSF of the first optical system 30 is acquired in advance and stored in advance in the storage device of the control device 20.
被写体画像Ｆから撮像画像Ｇへの光学変換は、下記式で表すように、ＰＳＦによる畳み込み（コンボリューション）で近似される。
Ｇ＝ＰＳＦ＊Ｆ （＊は畳み込みを表す）
The optical conversion from the subject image F to the captured image G is approximated by convolution with PSF, as represented by the following equation.
G = PSF * F (* indicates convolution)
また、撮像画像Ｇから復元画像ＦＲを復元する画像処理は、下記式で表すように、ＰＳＦの逆関数（ＰＳＦ）−１による畳み込み（デコンボリューション）で近似される。換言すれば、第１光学系３０により行われた光伝達関数（ＯＴＦ）の変更の逆変換に相当するフィルタ処理が実行される。
ＦＲ＝（ＰＳＦ）−１＊Ｇ （＊は畳み込みを表す）
The image processing of restoring the restored image F R from the captured image G, as represented by the following formula is approximated by the inverse of PSF (PSF) convolutions by a -1 (deconvolution). In other words, a filter process corresponding to the inverse transformation of the change of the optical transfer function (OTF) performed by the first optical system 30 is executed.
FR = (PSF) −1 * G (* represents convolution)
コードＣが付加された対象物を撮像する場合、対象物が遠くに在るとき（遠場）には撮像領域Ｒの一部をコードＣが占有し、対象物が近くに在るとき（近場）には撮像領域Ｒの略全面をコードＣが占有する。以下では、撮像領域Ｒを画面と称する。波面符号化法を用いない場合には、遠場でも近場でも、対象物が合焦位置から離れるとボケた画像が撮像される。そのボケ方は合焦位置から対象物までの距離（ずれ量）に応じて変化する。 When imaging an object to which the code C is added, when the object is far away (far field), the code C occupies a part of the imaging region R and when the object is nearby (near) Field) occupies substantially the entire surface of the imaging region R. Hereinafter, the imaging region R is referred to as a screen. When the wavefront coding method is not used, a blurred image is captured when the object moves away from the in-focus position in both the far field and the near field. The blur method changes in accordance with the distance (shift amount) from the in-focus position to the object.
しかしながら、波面符号化法を用いた場合には、予め定めた読取り距離範囲内では、上記の光学変換により対象物までの距離によらず同じボケ方の撮像画像Ｇが撮像される。また、本実施の形態では、第１光学系３０のＰＳＦは距離に依存しない関数である。従って、予め定めた読取り距離範囲内では、上記の画像処理により対象物までの距離によらず撮像画像Ｇから合焦した復元画像ＦＲが復元される。 However, when the wavefront coding method is used, within the predetermined reading distance range, the same blurred image G is picked up by the above optical conversion regardless of the distance to the object. In the present embodiment, the PSF of the first optical system 30 is a function that does not depend on the distance. Thus, within the reading distance a predetermined range, the restored image F R that is focused from the captured image G irrespective of the distance to the object by the image processing described above is restored.
なお、上記実施の形態で説明した情報読取装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。例えば、コード読取処理において、まず撮像画像から二次元コードを読み取り、二次元コードが読み取れない場合に、撮像画像から一次元コードの読み取りを行ってもよい。また、一次元コードを読み取る一次元コードモードと二次元コードを読み取る二次元コードモードの２種類のモードを設け、ユーザが何れかのモードを選択できるようにしてもよい。 Note that the configuration of the information reading apparatus described in the above embodiment is an example, and it goes without saying that the configuration may be changed without departing from the gist of the present invention. For example, in the code reading process, a two-dimensional code may first be read from a captured image, and when the two-dimensional code cannot be read, the one-dimensional code may be read from the captured image. Also, two types of modes, a one-dimensional code mode for reading a one-dimensional code and a two-dimensional code mode for reading a two-dimensional code, may be provided so that the user can select one of the modes.
１０ 情報読取装置
１２ 撮像部
１４ Ａ/Ｄ変換部
１６ 画像メモリ部
１８ ガイド光照射部
２０ 制御装置
２２ 操作部
２４ 表示部
２６ 通信部
２８ 筐体
３０ 第１光学系
３２ 第２光学系
３４ 撮像素子
３４Ａ 撮像面
３６ 第１領域
３６Ｑ 第１被写体像
３６Ｂ 第１被写体像
３８ 第２領域
３８Ｑ 第２被写体像
３８Ｂ 第２被写体像
４０ 位相変調素子
Ｑ 二次元コード
Ｂ 一次元コード
Ｃ コード
ｆ 焦点距離
Ｆ 被写体画像
ＦＲ 復元画像
Ｇ 撮像画像
ＭＡ、ＭＢ ガイド光
Ｒ 撮像領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Information reader 12 Image pick-up part 14 A / D conversion part 16 Image memory part 18 Guide light irradiation part 20 Control apparatus 22 Operation part 24 Display part 26 Communication part 28 Case 30 1st optical system 32 2nd optical system 34 Image pick-up element 34A Imaging surface 36 First region 36Q First subject image 36B First subject image 38 Second region 38Q Second subject image 38B Second subject image 40 Phase modulation element Q Two-dimensional code B One-dimensional code C Code f Focal length F Subject image F R restored image G captured image MA, MB guide light R image pickup area
Claims (6)
前記撮像面の予め定めた第１領域に第１被写体像を第１倍率で結像する第１光学系と、
前記撮像面の長さ方向において前記第１領域に隣接する第２領域に第２被写体像を前記第１倍率より低い第２倍率で結像する第２光学系と、
前記第１被写体像及び前記第２被写体像を含む撮像画像から一次元コード及び二次元コードの何れか一方を読み取り、前記一方のコードが読み取れない場合に、前記撮像画像から他方のコードの読み取りを行うコード読取処理部と、
を備えた情報読取装置。 An image pickup device comprising a rectangular image pickup surface and picking up an optical image formed on the image pickup surface;
A first optical system that forms a first subject image at a first magnification in a predetermined first region of the imaging surface;
A second optical system that forms a second subject image at a second magnification lower than the first magnification in a second region adjacent to the first region in the length direction of the imaging surface;
When one of the one-dimensional code and the two-dimensional code is read from the captured image including the first subject image and the second subject image and the one code cannot be read, the other code is read from the captured image. A code reading processing unit to perform;
An information reading apparatus comprising:
前記撮像画像から一次元コードが読み取れない場合に、前記撮像画像から二次元コードの読み取りを行う、
請求項１に記載の情報読取装置。 The code reading processing unit
When a one-dimensional code cannot be read from the captured image, a two-dimensional code is read from the captured image.
The information reading apparatus according to claim 1.
前記第１領域が、（ｎ×ｎ）個の受光素子がマトリクス状に配列された正方形状の領域であり、
前記第２領域が、（ｎ×ｍ）個の受光素子がマトリクス状に配列された長方形状の領域である、
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の情報読取装置。 The imaging element has an imaging surface in which n × (n + m) light receiving elements are arranged in a matrix (n is an integer of 2 or more, m is an integer of 1 or more, and n> m ),
The first region is a square region in which (n × n) light receiving elements are arranged in a matrix,
The second region is a rectangular region in which (n × m) light receiving elements are arranged in a matrix.
The information reading apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記コード読取処理部が、二次元コードの読み取りを行う前に、前記固有の点拡がり関数の逆関数を用いて前記撮像画像の復元処理を行い、復元された復元画像から二次元コードの読み取りを行う、
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の情報読取装置。 The first optical system has a unique point spread function by including a phase modulation element that converts a wavefront of incident light;
Before reading the two-dimensional code, the code reading processing unit performs a restoration process of the captured image using an inverse function of the inherent point spread function, and reads the two-dimensional code from the restored restored image. Do,
The information reading apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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