JP2017059265A - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの設置負担を軽減でき、かつ、様々なワークに付与されたコードを精度よく読み取り可能な光学的情報読取装置を提供すること。【解決手段】偏光照明光源は偏光フィルタ９１を介して照明光をワークに照射する発光素子２６、２７を備えている。無偏光照明光源は偏光フィルタを介さずに照明光をワークに照射する発光素子２８、２９を備えている。撮像素子３１には、発光素子２６、２７の偏光フィルタ９１の偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタ９２が設けられている。ワークに応じて偏光照明光源と無偏光照明光源のいずれかが使用される。【選択図】図７

Description

本発明は情報を光学的に読み取る光学的情報読取装置のうち、固定式の光学的情報読取装置に関する。

光学的情報読取装置には、操作者が手持ちでコードを読み取るハンディタイプの光学的情報読取装置と、装置を固定しコードが付された対象物を動かす固定式の光学的情報読取装置とがある。バーコードやＱＲコード（登録商標）などの２次元コードを読み取る２次元コードリーダ（以下、リーダと称す。）は広く普及している。このようなリーダの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１、２には照明光学系と撮像光学系とにそれぞれ偏光フィルタを設けることが記載されている。

特開２０１１−７６５１９号公報 特開平７−２８２１７５号公報 特開１０−１８７８７３号公報

リーダを小型化すると、撮像素子についての光軸と照明系の光軸とを平行にせざるをえない。これは、撮像素子の光軸と照明系の光軸との距離を短くせざるを得ないからである。このようなリーダでは照明光がワーク（検査対象製品）の表面で反射し、正反射光が撮像素子に入射し、２次元コードを読み取りにくくなってしまう。そこで、ワークの表面の法線とリーダの光軸とが一致しないように、法線に対して光軸を傾けてリーダを設置しなければならない。これを斜め取り付けという。なお、ワークの表面の法線とリーダの光軸とが平行となるようにリーダを取り付けることを正面取付けと呼ぶことにする。ワークの表面がほぼ平面であれば、推奨角度だけ法線に対して光軸を傾けることで、精度よく２次元コードを読み取ることが可能となる。

ところで近年ではレーザ刻印等により、エンジンブロックなどの鋳物の表面（鋳肌面）にも２次元コードが印刷されるようになっている（いわゆるダイレクト・パーツ・マーキング（ＤＰＭ））。よく知られているように鋳物の表面には微細な凹凸が存在するため、斜め取り付けよりも正面取付けの方が読取精度が高まる。また、フライス加工されたワークの表面（フライス面）や、黒樹脂、基板など、２次元コードは様々な部品に印刷されるため、各部品ごとに適切な読取方法が異なる。そのため、ユーザは、各ワークに応じて適切な設置角度を探索する必要があった。また、斜め取り付けでは２次元コードを読み取って得られる画像が歪むため、それが読取誤りをもたらすこともある。そのため、正面取付けであれば、設置角度を探索する必要がなくなり、ユーザの設置負担を軽減できるであろう。また、正面取付けであれば画像が歪まない利点もある。

特許文献１、２に示すように偏光フィルタを設けることで正面取付けであっても正反射光の影響を軽減できるようになる。しかし、偏光フィルタを設けると、鋳肌面などにダイレクト・パーツ・マーキングされたコードを読み取れなくなってしまう。偏光フィルタを取り外し可能とすることも考えられるが、取り外しの手間が新たに発生する。

このように様々なワークを読み取るリーダについてユーザの設置負担を軽減することが市場から要求されている。そこで、本発明は、ユーザの設置負担を軽減でき、かつ、様々なワークに付与されたコードを精度よく読み取り可能な光学的情報読取装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、たとえば、
ワークを照明する照明手段であって偏光フィルタを介して照明光をワークに照射する第一照明手段と、
ワークを照明する照明手段であって偏光フィルタを介さずに照明光をワークに照射する第二照明手段と、
前記第一照明手段の偏光フィルタの偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタを介して、前記第一照明手段と前記第二照明手段との少なくとも一方によって照明されたワークからの光を前記第一照明手段の偏光フィルタの偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタを介して受光し、前記ワークに設けられているコードを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取得された画像データをデコードするデコード手段と、
を有することを特徴とする光学的情報読取装置が提供される。

本発明によれば、ユーザの設置負担を軽減でき、かつ、様々なワークに付与されたコードを精度よく読み取り可能な光学的情報読取装置が提供される。

光学的情報読取装置を示す図 光学的情報読取装置の構造を示す図 画像表示装置の支持構造を示す図 光学的情報読取装置の表示および操作パネルを示す図 光学的情報読取装置の電気的な構成を示す図 光学的情報読取装置に接続されるコンピュータを示す図 偏光フィルタの形状の一例を示す図 偏光フィルタの形状の一例を示す図 読取条件のチューニングを示すフローチャート図 明るさレベルの粗調整を示すフローチャート 各照明モードについての明るさレベルの探索範囲の一例を示す図

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１はリーダシステム（光学的情報読取装置）の一例を示す図である。ライン１は検査対象物であるワーク２を搬送する搬送ベルトなどである。リーダ３は２次元コードを読み取ってデコードする２次元コードリーダである。なお、リーダ３自体も狭義の光学的情報読取装置である。プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ５）はライン１やリーダ３を制御する制御装置である。コンピュータ４はリーダ３に対して動作条件などを設定したり、リーダ３からデコード結果などを取得して表示したりする情報処理装置である。

＜リーダ３の構造＞
図２（Ａ）はリーダ３の斜視図であり、図２（Ｂ）は主要部品の展開図である。リーダ３の形状は略直方体であるため、筐体外面は概ね６つの面を有している。図２（Ｂ）が示すようにフロントケース１０には４つの開口が設けられている。頂面側の開口にはホルダー１３と、ホルダー１３によって支持される画像表示装置１４と、画像表示装置１４をカバーするように配置される表示パネル１５と、メインシート１６が設けられる。フロントケース１０の前面側の開口には透光性を有する窓部１１と、フロントカバー１２とが設けられる。とりわけ、本実施形態では窓部１１の一部に偏光フィルタが設けられる。フロントケース１０の背面側の開口から、リフレクタ１７と照明基板１８とが挿入され、リアケース１９によってふたをされる。リアケース１９には、メイン基板２１と、メイン基板２１に固定された光学系５０およびＡＦ機構５１が設けられている。リフレクタ１７は、照明基板１８に設けられた発光素子からの光を効率よく前方に照射するための構造部品である。リフレクタ１７には、照明用の発光素子からの光を前方に集光して照射するためのコーン（円錐台）型の集光部１７６〜１７９と、ポインタ用の発光素子からの光を前方に集光して照射するためのコーン型の集光部１７５とが設けられている。これらには集光効率を高めるために金メッキ等が施されている。フロントケース１０の下面側に開口にはコネクタホルダ２０が取り付けられる。コネクタホルダ２０には２本の通信ケーブルが接続されており、それぞれコンピュータ４とＰＬＣ５とに接続される。コネクタホルダ２０にはコネクタ基板が取り付けられている。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）はホルダー１３の周辺の構造を説明するための図である。図３（Ａ）や図３（Ｂ）が示すようにホルダー１３は画像表示装置１４を支持する支持部材である。照明基板１８は、ホルダー１３に対して直交した方向に延在し、ホルダー１３に係合してホルダー１３を支持する。つまり、ホルダー１３はフロントケース１０の上面に対して平行に設けられており、照明基板１８はフロントケース１０の前面と平行に設けられており、両者は直交している。なお、ホルダー１３の下面側には溝１３１が設けられており、溝１３１に照明基板１８の端部が嵌合することで、ホルダー１３を照明基板１８に対してしっかりと固定してもよい。このようなホルダー１３を採用することで画像表示装置１４を取り付ける回路基板を不要とすることができる。

図３（Ａ）や図３（Ｃ）が示すように、照明基板１８には、画像表示装置１４の表示面と同じ側に押圧面が存在する押しボタン型のスイッチ２４、２５が配置されていてもよい。ホルダー１３と一体に構成された押圧部材２２、２３によって、それぞれスイッチ２４、２５が押圧され、それぞれの接点が閉じるように構成されていてもよい。スイッチ２４、２５の押圧方向と、ホルダー１３を指示する照明基板１８の長さ方向とが一致しているため、スイッチ２４、２５を押圧してもホルダー１３が撓みにくい。押圧部材２２はホルダー１３の主体から延びる弾性の腕部３９ａによって支持されている。同様に、押圧部材２３はホルダー１３の主体から延びる弾性の腕部３９ｂによって支持されている。押し下げられた押圧部材２２、２３は腕部３９ａ、３９ｂの弾性によって元の位置に復帰する。腕部３９ａ、３９ｂはホルダー１３と一体構成型されているため、ばね等の復帰用の追加部材を省略できる利点がある。

図３（Ａ）や図３（Ｂ）が示すように、照明基板１８には、撮像素子３１に対応して設けられる光学系モジュール（光学系５０やＡＦ機構５１など）を実装するための円形の開口部３３が設けられている。開口部３３の周囲には照明用の４つの発光素子２６〜２９が設けられている。図３（Ａ）が示すように、照明基板１８とホルダー１３との係合部の付近にはインジケータとして機能する１つまたは複数の発光素子３２が設けられている。発光素子３２の光がフロントケース１０の上面から外部に出力されるように、ホルダー１３に導光用の開口部３４が設けられている。つまり、２つのスイッチ２４、２５の間にインジケータが配置されている。図３（Ｃ）が示すように開口部３４の四方は遮光壁３６ａ〜３６ｄで囲まれているため、インジケータの光が画像表示装置１４の方へ漏れにくくなっている。ホルダー１３には画像表示装置１４を収容するための収容溝３７が設けられている。また収容溝３７の底部には画像表示装置１４の信号ケーブルを通すための穴部３８が設けられている。

図３（Ｂ）が示すようにメイン基板２１には撮像素子３１が配置されている。図３（Ｂ）が示すように照明基板１８にはポインタ用の光を出力する発光素子３５が配置されている。上述したようにリフレクタ１７には、発光素子３５用の集光部１７５に加え、発光素子２６〜２９用の集光部１７６〜１７９が設けられている。集光部１７５〜１７９はコーン型の形状であり、コーンの頂上側の開口から光が入射し、底面側から出射する。

図４はメインシート１６を示す図である。メインシート１６の中央部には画像表示装置１４の表示面４０が設けられている。メインシート１６の下部にはセレクトキー４２、インジケータ４４、エンターキー４３が設けられている。セレクトキー４２は、上述したスイッチ２４と押圧部材２２によって構成されている。エンターキー４３は、上述したスイッチ２５と押圧部材２３によって構成されている。インジケータ４４は、２つの発光素子３２によって構成されており、たとえば、２次元コードの読み取りが成功すると緑色の発光素子が点灯し、２次元コードの読み取りが失敗すると赤色の発光素子が点灯する。なお、画像表示装置１４は撮像素子３１によって取得した画像（静止画または動画）に加え、セレクトキー４２とエンターキー４３の割り当てをユーザに示唆する画像（図４のＳＥＬとＭＥＮＵ（ただしＥＮＴと表示されることもある））を表示してもよい。

＜制御ユニット＞
図５はリーダ３の電子的な構成を示すブロック図である。リーダ３のカメラ部（撮像手段）は、撮像素子３１、光学系５０、ＡＦ機構５１、照明部５２などを有している。撮像素子３１は光学系５０を通して結像した２次元コードの画像を電気的な信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサである。ＡＦ機構５１は光学系５０のうち合焦用のレンズの位置や屈折率を調整する機構である。ＡＦ機構５１と光学系５０は、図３（Ｂ）において撮像素子３１と開口部３３との間に配置される。ＡＦ機構５１と光学系５０は一体化されて光学系モジュールを構成していてもよい。

照明部５２は１つ以上の発光素子を有し、２次元コードを照明するユニットである。照明部５２は、たとえば、照明用の発光素子２６〜２９やポインタ用の発光素子３５を有している。ポインタの光は光学系５０の光軸の目安となり、ユーザはポインタの位置を参照してワーク２を正しい位置に設置してもよい。

デコード部５３は撮像素子３１によって取得された２次元コードの画像データ７２をデコードしてデコード結果７１を記憶部７０に書き込むユニットである。通信部５４はＰＬＣ５やコンピュータ４と通信するユニットである。通信部５４は、たとえば、ＰＬＣ５と通信するＩ／Ｏ部、ＲＳ２３２Ｃなどのシリアル通信部、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮなどのネットワーク通信部などを備えていてもよい。

表示部５５は画像表示装置１４やインジケータ用の発光素子３２を備えている。表示部５５は、たとえば、２次元コードのデコード結果７１である文字列、読み取り成功率（複数回読み取り処理を実行したときの平均読み取り成功率）、マッチングレベル（読み取りのしやすさを示す読取余裕度）、ＰＰＣ（２次元コードを構成する１つのセルが画像データにおいていくつの画素に相当するかを示す値：ピクセル・パー・セル）などを表示してもよい。入力部５６はスイッチなどの入力操作を受け付けるユニットであり、セレクトキー４２やエンターキー４３を備えている。

制御ユニット６０はリーダ３の各部を統括的に制御するユニットである。制御ユニット６０は様々な機能を搭載しているが、これらは論理回路により実現されてもよいし、ソフトウエアを実行することによって実現されてもよい。オートフォーカス制御部（ＡＦ制御部）６１はＡＦ機構５１を制御するユニットである。撮像制御部６２は照明部５２の照明光の光量を制御したり、撮像素子３１の露光時間（シャッタースピード）を制御したりするユニットである。とりわけ、撮像制御部６２は、チューニング部６５や演算部６３からの指示に応じて照明部５２の複数の発光素子のうちどれを点灯させるかを制御する点灯制御手段として機能する。

演算部６３は様々な演算処理を実行する。たとえば、演算部６３はデコード結果や画像データなどを用いて、読み取り成功率やマッチングレベル、ＰＰＣを演算する。もちろんこれらの演算は、デコード部５３やチューニング部６５など、演算部６３以外のユニットで実行されてもよい。

チューニング部６５は、読取条件を制御する読取条件制御手段または照明条件を決定する条件決定手段として機能する。読取条件は、たとえば、露光時間や照明光量、ゲインなどの撮像条件やデコード部５３における画像処理条件（フィルタの係数など）である。ライン１を搬送されるワーク２に対する外光の影響などで適切な撮像条件や画像処理条件は変化する。よって、チューニング部６５は、より適切な読取条件を探索して、ＡＦ制御部６１や撮像制御部６２、デコード部５３を設定する。

ＵＩ管理部６６は、画像表示装置１４に画像データを表示したり、入力部５６からのユーザ指示を受け付けたり、インジケータの点灯を制御したりするユニットである。

記憶部７０は、メモリなどの記憶装置であり、デコード部５３によって取得されたデコード結果７１、撮像素子３１によって取得された画像データ７２、コンピュータ４などの設定装置によってリーダ３に設定されたデータや入力部５６により設定されたデータである設定データ７３などを記憶する。

図６はコンピュータ４の機能を示すブロック図である。リーダ３を小型化すると、リーダ３の表示部５５や入力部５６だけではリーダ３のすべての機能を設定することが難しくなる。そこで、一部の設定データ７３についてはコンピュータ４で作成してリーダ３に転送してもよい。ＣＰＵ８０は記憶部９０に記憶されているプログラムに基づきコンピュータ４が備えている各部を制御するユニットである。演算部８１の一機能であるＵＩ制御部８３はリーダ３の撮像条件（とりわけ、偏光フィルタの付与された発光素子を使用するか否か）などを設定するためのユーザインタフェースやリーダ３が出力するデコード結果７１、画像データ７２などを表示するためのユーザインタフェースを生成し、表示部８４に表示させる。演算部８１は様々な演算を実行するユニットである。通信部８６はリーダ３の通信部５４と有線または無線で接続し、デコード結果７１や画像データ７２を受信したり、設定部８２で生成された設定データ７３を送信したりする。記憶部９０は、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などである。

＜照明モード（偏光モードと無偏光モード）＞
本実施形態ではユーザの設置負担を軽減でき、かつ、様々なワークに付与されたコードを精度よく読み取り可能とするために、複数の照明手段を設け、第一照明手段には偏光フィルタを配置し、第二照明手段には偏光フィルタを配置しない。そして、第一照明手段と第二照明手段とをワークに応じて使い分ける。これによりユーザはリーダ３の設置角度をワークごとに調整する手間を省けるようになる。

上述したようにワーク２に対してリーダ３を正面取り付けすると、撮像素子３１にはワーク２からの正反射光が大量に入射しやすくなる。これはワーク２上での２次元コードの設置面が平滑な面である場合に発生しやすく、２次元コードのデコードを失敗させる原因となる。正反射光を削減する手段として、撮像素子３１と照明部５２とにそれぞれ偏光方向の異なる偏光フィルタを配置することが考えられる。しかし、照明部５２の全体を偏光フィルタで覆ってしまうと、鋳物の表面にダイレクト・パーツ・マーキングされた２次元コードを精度よく読み取れなくなってしまう。つまり、鋳肌に印刷された２次元コードは照明部５２に偏光フィルタを設けない方が、読取精度が高い。このように、ワーク２の表面や２次元コードの付与方法に応じて、偏光フィルタを設けた方が適していたり、偏光フィルタを設けない方が適していたりする。また、偏光フィルタを設けると、発光側の偏光フィルタで光量が１／２に減衰し、受光側の偏光フィルタで光量がさらに１／２に減衰する。つまり、トータルで光量が１／４にまで減衰してしまう。光量が減衰すると２次元コードの読み取りに失敗しやすくなる。減衰分を補償するために発光素子の発光光量を増大させれば、消費電力が増加するだけでなく、熱も増加してしまう。これらはデメリットになりうる。

１つのリーダ３で様々なワーク２に対応する方法として、すべての発光素子の出射領域を覆う取り外し式の偏光フィルタを採用することが考えられる。しかし、この場合は、ユーザが偏光フィルタを設置するか外すかを自ら判断する必要があるとともに、手作業で偏光フィルタの取り付けと取り外しを実行する必要がある。すなわち、ユーザにとって設置角度の調整は不要となるが、その代わりに偏光フィルタの設置・取り外し作業が必要となってしまう。

そこで、本実施形態では、偏光フィルタを設けられた第一照明手段と、偏光フィルタを設けられていない第二照明手段とを設け、これらをワーク２に応じて切り替えて使用するリーダ３を提案する。

図７（Ａ）はリーダ３の斜視図であり、図７（Ｂ）は窓部１１の拡大図である。窓部１１のうち、発光素子２６の光が射出する部分（光出射領域）と、発光素子２７の光が射出する部分とには偏光フィルタ９１が設けられている。また、窓部１１のうち、撮像素子３１の光学系に光が入射する部分（光入射領域）には偏光フィルタ９２が設けられている。なお、偏光フィルタ９１の偏向方向と、偏光フィルタ９２の偏向方向とは異なっており、たとえば、９０度異なっている。その一方で、窓部１１のうち、発光素子２８の光が射出する部分と、発光素子２９の光が射出する部分とには偏光フィルタは設けられていない。このように、発光素子２６と発光素子２７で第一照明手段を形成し、発光素子２８と発光素子２９で第二照明手段を形成してもよい。つまり、ユーザが偏光フィルタの設置や取り外しを実行する代わりに、リーダ３がどちらの照明手段を点灯させるかを電気的に切り替えればよい。たとえば、偏光フィルタが無い方がより有利なワーク（例：鋳物など）については第二照明手段を点灯させて、第一照明手段を消灯させる。一方で、偏光フィルタがある方がより有利なワーク（例：プリント基板やフライス加工面、黒樹脂などに二次元コードを有するワーク）については第一照明手段を点灯させて、第二照明手段を消灯させる。これによりユーザの負担を大幅に軽減できるとともに、１つのリーダ３で様々なワークに設けられた２次元コードを精度よく読み取ることが可能となる。

図８（Ａ）は偏光フィルタ９１と偏光フィルタ９２との形状の一例を示している。とりわけ、撮像素子用の偏光フィルタ９２は略円形の形状をしており、偏光フィルタ９２の左端と右端とにはそれぞれ位置合わせ部材９３ａ、９３ｂが設けられている。偏光フィルタ９１の底部の左端と右端とは位置合わせ部材９３ａ、９３ｂの形状と整合しており、この例では直線状となっている。偏光フィルタ９１の底部の中央は略半円形となっており、偏光フィルタ９２の上部の形状に整合している。このように、位置合わせ部材９３ａ、９３ｂを採用することで、窓部１１に対して偏光フィルタ９１と偏光フィルタ９２とを正確に貼付しやすくなる。また、偏光フィルタ９１の頂部の形状は窓部１１の頂部の形状に整合しているため、窓部１１に対して偏光フィルタ９１を正確に位置合せして貼付しやすくなっている。

＜偏光フィルタの使用の有無の切り替え＞
偏光モードと無偏光モードの切替方法について図９および図１０を用いて説明する。図９はチューニング処理の各工程を示すフローチャートである。入力部５６からチューニングを指示されるか、コンピュータ４からチューニングを指示されると、以下の各ステップをチューニング部６５が実行する。

Ｓ９０１でチューニング部６５はコード探索を実行する。たとえば、チューニング部６５は撮像制御部６２に撮像を実行させて画像データを取得させ、画像データに基づきデコード部５３に２次元コードの探索を実行させる。撮像制御部６２は、その時点で有効となっている読取条件（撮像素子３１についての撮像条件、照明部５２の照明条件、デコード部５３の画像処理条件など）を設定データ７３から読み出し、照明部５２、撮像素子３１、デコード部５３などに設定する。デコード部５３は撮像素子３１によって取得された２次元コードの画像データ７２から２次元コードを探索し、探索結果をチューニング部６５に出力する。照明条件には、偏光モードを有効にするのか、無偏光モードを有効にするのかを示す情報が含まれている。

Ｓ９０２でチューニング部６５は照明部５２の明るさについて粗調整を実行する。図１０はＳ９０２の明るさの粗調整を詳細に示すフローチャートである。本実施形態では、明るさについて粗調整を実行し、偏光モードと無偏光モードのうち読み取り結果の優れた方を選択し、選択した照明モードについて明るさの微調整を実行するものとする。

Ｓ９２１でチューニング部６５はその時点で照明部５２に設定されている照明モードとは異なる照明モードに切り替える。つまり、チューニング部６５は照明部５２に偏光モードが設定されていれば無偏光モードに切り替え、無偏光モードが設定されていれば偏光モードに切り替える。

Ｓ９２２でチューニング部６５は読み取りテストを実行する。たとえば、チューニング部６５は撮像制御部６２に撮像を実行させ、デコード部５３に２次元コードの探索を実行させる。その時点で有効となっている読取条件のうち、照明モードだけが変更される。デコード部５３は撮像素子３１によって取得された２次元コードの画像データ７２について２次元コードを探索し、探索結果をチューニング部６５に出力する。

Ｓ９２３でチューニング部６５はチューニング部６５からの探索結果に基づき、読み取りテストに成功したかどうかを判定する。読取条件を変えながら読み取りテストを複数回実行したときは、１回でも読み取りに成功したかどうかを判定する。読み取りテストに成功したときは、偏光モードと無偏光モードとのどちらでも２次元コードをデコードできたことを意味する。そこで、Ｓ９２４に進む。

Ｓ９２４でチューニング部６５は各照明モードについてＮ個（例：２５６個）のうちｎ個（例：２７個）の明るさレベルのそれぞれについて読み取りテストを実行する。これにより、偏光モードについて２７個の明るさレベルそれぞれについての読み取り結果が得られ、無偏光モードについて２７個の明るさレベルそれぞれについての読み取り結果が得られる。なお、図１１が示すように、偏光モードと無偏光モードではチューニングの対象となる明るさレベルが異なってもよい。上述したように偏光モードの明るさは無偏光モードの明るさの半分になる。そこで、偏光モードの明るさレベルについてはＮ個のうちＮ／２レベル以上を割り当て、無偏光モードの明るさレベルについてはＮ個のうちＮ／２レベル未満を割り当ててもよい。これにより、Ｎ個のレベルのすべてを網羅的に探索する場合と比較して、読み取りテストの時間を半分に短縮できる。もちろん、時間短縮の要求がなければ、各照明モードにおいてＮ個のレベルのすべてを網羅的に探索してもよい。

Ｓ９２５でチューニング部６５は複数の照明モードのうちよりデコード結果が良好な照明モードを決定する。たとえば、チューニング部６５は各照明モードにおける読み取りテストの成功数を比較し、より多く成功した照明モードを決定する。たとえば、偏光モードでは２７個の読み取りテストに成功し、無偏光モードでは１０個の読み取りテストに成功した場合、偏光モードが選択される。なお、偏光モードの成功数と無偏光モードの成功数が同一であるか、または両者の差に有意な差が認められない場合、チューニング部６５は無偏光モードを選択してもよい。これは同じ明るさを実現する場合、無偏光モードの方が消費電力や熱に関して有利だからである。ただし、外乱光などが発生しやすい環境では、偏光モードの方が外乱光の一部を偏向フィルタでカットできるため、読み取り成功率が高まる。よって、このよう場合は偏光モードを優先的に採用してもよい。ここでは、読み取りテストの成功数を比較したが、チューニング部６５は読み取り成功率を比較してもよいし、読み取りのしやすさを示すマッチングレベルを算出して比較してもよい。

Ｓ９２６でチューニング部６５は明るさの粗調整結果を決定する。たとえば、明るさレベルを０から２５５まで変更できると仮定する。そのうちＳ９２４ではｎ個のレベルについて読み取りテストを実行する。そして、チューニング部６５は読み取りに成功したｍ個のレベルの中心となるレベル（例：平均値）を算出する。このようにして明るさの粗調整が実行される。

ところで、Ｓ９２３で他方の照明モードでは読み取りテストに１回も成功しなかった場合、チューニング部６５は、他方の照明モードで読取条件の探索処理を省略または中止して、元の照明モードを選択し、Ｓ９２７に進む。Ｓ９２７でチューニング部６５は元の照明モードについてｎ個（例：２７個）の明るさレベルそれぞれについて読み取りテストを実行する。これにより、元の照明モードである偏光モードまたは無偏光モードについて２７個の明るさそれぞれについての読み取り結果が得られる。その後、Ｓ９２６に進み、チューニング部６５は読み取りに成功したｍ個のレベルの中心となるレベル（例：平均値）を算出する。

粗調整が終了すると、Ｓ９０３の微調整を実行する。Ｓ９０３でチューニング部６５は粗調整により決定された明るさレベルの周囲で明るさを変動させ、最も読み取り成功率またはマッチングレベルが高くなる明るさレベルを探索して決定する。

Ｓ９０４でチューニング部６５は再度読み取りテストを実行する。Ｓ９０５でチューニング部６５は読み取値成功率または成功回数が閾値を超えているかどうかを判定する。読み取値成功率または成功回数が閾値を超えていれば、チューニング部６５はチューニング処理を終了する。一方で、読み取値成功率または成功回数が閾値を超えていなければ、Ｓ９０６に進む。Ｓ９０６でチューニング部６５は明るさ以外の読取条件（例：露光時間、ゲイン、画像処理フィルタの係数など）を変更し、Ｓ９０１に戻る。

＜まとめ＞
本実施形態では、図３（Ｂ）や図７を用いて説明したように、ワーク２を照明する照明手段として偏光フィルタ９１を介して照明光をワーク２に照射する発光素子２６、２７と、偏光フィルタを介さずに照明光をワーク２に照射する発光素子２８、２９とが設けられる。撮像素子３１には、発光素子２６、２７の偏光フィルタ９１の偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタ９２が設けられている。撮像素子３１は、発光素子２６、２７と発光素子２８、２９との少なくとも一方によって照明されたワーク２からの光を偏光フィルタ９２を介して受光し、ワーク２に設けられているコードを撮像する。デコード部５３は撮像素子３１により取得された画像データをデコードする。このように、本実施形態では偏光用の光源と無偏光用の光源とを備えているため、どちらかを択一的に選択して点灯させることが可能となる。とりわけ、偏光フィルタを用いることで、正反射光の影響を削減できるようになり、リーダ３の正面取付けが許容される。よって、ユーザの設置負担が軽減される。また、偏光用の光源と無偏光用の光源とをワーク２に応じて使い分けることが可能となるため、ワーク２に付与されたコードを精度よく読み取り可能なリーダ３が実現される。たとえば、プリント基板等の正反射しやすいワーク２については偏光用の光源のみを点灯させる偏光モードが有利であろう。一方で、鋳物にダイレクトマーキングされたコードについては無偏光用の光源のみを点灯させる無偏光モードが有利であろう。なお、本実施形態では、偏光用の光源と無偏光用の光源とを択一的に点灯させる（両者を同時には点灯させない）ことを中心に説明したが、一方のみでは光量が不足する場合には撮像制御部６２が同時に両方を点灯させてもよい。

図９や図１０などを用いて説明したように、チューニング部６５は、偏光用の発光素子２６、２７を点灯させ、かつ、発光素子２８、２９を点灯させずに取得したデコード部５３のデコード結果と、発光素子２６、２７を点灯させずに、かつ、無偏光用の発光素子２８、２９を点灯させて取得したデコード部５３のデコード結果とのどちらが良好なデコード結果であるかに基づき、照明条件を決定してもよい。ワーク２に応じて偏光モードと無偏光モードとのどちらが有利かは変わる。よって、実際に読み取りテストを実行して、より優れた結果が得られた照明モードを選択することで、読み取り成功率が向上しよう。なお、デコード結果としては、コードの読み取りのしやすさを示す指標であるマッチングレベル、または、コードのデコードに成功した回数などを採用してもよい。１回ごとの読み取り結果は成功か失敗かの２つしかないため、優劣を判断できない。そこで、マッチングレベルや複数回の読み取りを実行して得られた成功回数を判断の基準とすることで、各ワークにとって有利となる照明モードを容易に決定できるようになろう。

なお、偏光モードのデコード結果と無偏光モードのデコード結果とに有意な差が存在しない場合がある。このような場合は、偏光モードを採用してもよい。偏光モードは外乱光を偏向フィルタで軽減するため、外乱光の多い工場等では有利であろう。

また、偏光モードと無偏光モードのどちらでもデコードに成功したときは、無偏光モードを採用してもよい。無偏光モードを採用することで、発光素子での消費電力を削減でき、かつ、放熱量も削減できる利点がある。とりわけ、外乱光が少ない環境では、消費電力などが重視されることがある。よって、このような場合には無偏光モードが採用されることが望ましい。

上述したように、チューニング部６５は撮像素子３１の撮像条件とデコード部５３における画像処理条件とを含む読取条件を制御する。チューニング部６５は、照明条件が確定した後で、読取条件の探索を開始してもよい。つまり、初めに無偏光モードか偏光モードかを決定した後で、読取条件である露光時間やゲイン、画像処理フィルタの係数などをより適切となるように調整してもよい。照明モードを確定するための処理と、読取条件を確定するための処理とでは後者の方が膨大な作業となりやすい。たとえば、各照明モードについて読取条件の調整処理を実行すると全体としての作業量は非常に多くなる。そこで、照明モードを決定してから、読取条件の調整処理を実行することで、全体としての作業量を大幅に削減できるようになろう。

図９や図１０などを用いて説明したように、チューニング部６５は、発光素子２６、２７を点灯させ、かつ、発光素子２８、２９を点灯させない偏光モードと、発光素子２６、２７を点灯させずに、かつ、発光素子２８、２９を点灯させる無偏光モードとのそれぞれについて読取条件のうち明るさパラメータの粗調整を実行して、偏光モードと無偏光モードとのどちらでより多くデコードに成功したかを判定し、偏光モードと無偏光モードとのうちでデコードにより多く成功したモードについてさらに明るさパラメータを微調整してもよい。これにより効率よく照明モードと明るさパラメータとを決定することが可能となる。

なお、チューニング部６５は、粗調整において、偏光モードと無偏光モードとのうちの一方のモードで画像データからコードを探索するコード探索処理を実行し、コード探索処理によってコードが見つかると、偏光モードと無偏光モードとのうちの他方のモードに切り替えて再びコード探索処理を実行し、他方のモードでコードが見つからないときには他方のモードでの読取条件の調整を中止し、一方のモードでの読取条件の調整を実行してもよい。このように、他方のモードで正しく読み取れる見込みが少ない場合は、他方のモードでの調整を省略することで、粗調整に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

図１１を用いて説明したように、偏光モードと無偏光モードとでは明るさパラメータの探索範囲が異なってもよい。偏光モードと無偏光モードとでは明るさがちょうど２倍異なる性質がある。よって、偏光モードの探索範囲の開始レベルを、無偏光モードの探索範囲の開始レベルの２倍に設定してもよい。同様に、偏光モードの探索範囲の終了レベルを、無偏光モードの探索範囲の終了レベルの２倍に設定してもよい。これにより、各照明モードで網羅的に明るさレベルを探索する場合と比較して、探索時間を約半分に削減できよう。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）を用いて説明したように、コネクタホルダ２０はデコード結果を外部に出力するための通信ケーブルを接続する接続手段として機能する。発光素子２６、２７は撮像素子３１の受光部よりもコネクタホルダ２０から見て遠方に配置され、発光素子２８、２９は撮像素子３１の受光部よりもコネクタホルダ２０から見て近方に配置されてもよい。

図２（Ｂ）を用いて説明したように、発光素子２６、２７および発光素子２８、２９の照明光の出射面側の筐体に透光板として窓部１１が配置されている。また、図７や図８を用いて説明したように、窓部１１の一部の領域であって発光素子２６、２７からの光を透光する領域に偏光フィルタ９１が取り付けられている。また、窓部１１である透光板のほぼ中央に撮像素子３１への光の入射領域が設けられており、入射領域の周囲に偏光用光源の光の出射領域と無偏光用光源からの光の出射領域とが配置されていてもよい。また、偏光用の光源を構成する発光素子の数と無偏光用の光源を構成する発光素子の数とが一致していてもよい。これは、撮像素子３１の光軸の周囲に発光素子をバランスよく配置することが可能となるからである。なお、偏光フィルタ９１が取り付けられると光量が半分になるため、偏光用の光源を構成する発光素子の数を無偏光用の光源を構成する発光素子の数の２倍にしてもよい。これにより各光源の光量をほぼ等しくすることが可能となる。

上述したように、発光素子２６、２７の偏光フィルタの偏光方向と、撮像素子３１の偏光フィルタの偏向方向は９０度異なっている。これは正反射光を効率よく減衰させる上では効率がよい。なお、完全に９０度である必要はなく、多少の公差は当然に許容される。

図８を用いて説明したように、撮像素子３１の偏光フィルタ９２の形状は略円形である。偏光フィルタ９２の形状を矩形にすることも可能であるが、光学系のレンズの形状が円形であることから、偏光フィルタ９２の形状も円形とすることで、リーダ３の小型化を実現しやすいだろう。偏光フィルタ９２の左端と右端とにはそれぞれ位置合わせ部材９３ａ、９３ｂが延出していてもよい。これにより窓部１１に偏光フィルタ９２を貼り付ける際の位置合わせが容易になろう。位置合わせ部材９３ａ、９３ｂを含む偏光フィルタ９２の形状は左右対称であってもよい。なお、ポインタ用の発光素子３５の光出射領域には偏光フィルタを設けなくてよい。ポインタ用の発光素子３５からの反射光の強度は高い方が好ましいからである。

コンピュータ４やＰＬＣ５など、リーダ３の外部に設けられた制御装置から受信した設定情報にしたがってチューニング部６５は偏光モードと無偏光モードのいずれかを選択してもよい。このようにコンピュータ４やＰＬＣ５から強制的に照明モードを設定し、固定してもよい。これによりユーザの都合に応じた照明モードに固定することが可能となろう。

第一照明手段を構成する複数の発光素子２６、２７は２次元コードの搬送方向に沿って並んでおり、第二照明手段を構成する複数の発光素子２８、１９も搬送方向に沿って並んでいるものとして説明した。しかし、第一照明手段と第二照明手段の組み合わせは変更されてもよい。たとえば、第一照明手段を発光素子２８、２９で構成し、第二照明手段を発光素子２６、２７で構成してもよい。また、第一照明手段を発光素子２６、２８で構成し、第二照明手段を発光素子２７、２９で構成してもよい。同様に、第一照明手段を発光素子２７、２９で構成し、第二照明手段を発光素子２６、２８で構成してもよい。第一照明手段を発光素子２６、２９で構成し、第二照明手段を発光素子２７、２８で構成してもよい。さらに、第一照明手段を発光素子２７、２８で構成し、第二照明手段を発光素子２６、２９で構成してもよい。

第一照明手段には偏光フィルタが設けられるため、第二照明手段と比較して光量が少なくなる。そこで、第一照明手段を構成する発光素子の数を第二照明手段を構成する発光素子の数よりも多くしてもよい。同様に、第一照明手段を構成する発光素子として最大光量の多い発光素子を採用し、第二照明手段を構成する発光素子として最大光量の少ない発光素子を採用してもよい。これにより偏光フィルタによる光量低下を補償することが可能となろう。

偏光フィルタ９１、９２はそれぞれ窓部１１に固着されることを前提として説明したが、これらは取り外し式の偏光フィルタであってもよい。

チューニングの対象となる読取条件は、予め複数の組み合わせ（バンク）が用意されていてもよい。チューニング部６５はバンクを切り替えて読み取りテストを実行することで、各ワークにとって適切なバンクを決定してもよい。このバンクには、上述した偏光モードと無偏光モードのどちらを採用するかを示す設定情報が含まれている。

図２（Ｂ）などを用いて説明したように、撮像素子３１の光学系、第一照明手段および第二照明手段の少なくとも１つには集光部材であるリフレクタ１７が採用されてもよい。リフレクタ１７のうち撮像素子用の集光部材は、撮像素子３１の撮像面と平行な断面の形状が円形である集光部材であってもよい。つまり、コーン型または円錐台型の集光部材が採用されてもよい。発光素子２６〜２９についても同様の集光部材が採用されてもよい。とりわけ、偏光フィルタを採用すると光量が低下するため、集光部材が光量低下を補償しよう。

１…ライン、２…ワーク、３…照明装置、４…カメラ、５…画像処理装置、６…入力部、７…表示部

本発明によれば、たとえば、
ワークに設けられたコードを読み取る固定式のコード読取装置であって、
筐体と、
前記筐体の前面に設けられ、透光性を有する窓部と、
前記筐体内に設けられ、光を出力する第一光源と、
前記第一光源から出力された光が通過する前記窓部の第一領域に設けられた第一偏光フィルタと、
前記筐体内に設けられ、前記窓部のうち前記第一偏光フィルタが設けられていない第二領域を介して前記筐体の外部へ光を出力する第二光源と、
前記窓部のうち、前記第一領域および前記第二領域と異なる第三領域に設けられ、前記第一偏光フィルタの偏光方向に対して偏光方向が略９０度異なる第二偏光フィルタと、
前記第一光源と前記第二光源の少なくとも一方から出力され、前記ワークにて反射した光のうち前記第二偏光フィルタを介して入射する光を受光して画像データを出力する撮像手段と、
前記画像データに含まれるコードをデコードするデコード手段と
を備え、
前記第一偏光フィルタの端部のうち、前記第二偏光フィルタと隣接する端部の形状は、前記第二偏光フィルタの端部のうち、前記第一偏光フィルタと隣接する端部の形状と整合している
ことを特徴とするコード読取装置が提供される。

本発明によれば、ユーザの設置負担を軽減でき、かつ、様々なワークに付与されたコードを精度よく読み取り可能な光学的情報読取装置が提供される。また、第一偏光フィルタの端部のうち、第二偏光フィルタと隣接する端部の形状は、第二偏光フィルタの端部のうち、第一偏光フィルタと隣接する端部の形状と整合しているため、第一偏光フィルタと第二偏光フィルタとの間の位置決めが容易となる。

Claims (18)

1. ワークを照明する照明手段であって偏光フィルタを介して照明光をワークに照射する第一照明手段と、
   ワークを照明する照明手段であって偏光フィルタを介さずに照明光をワークに照射する第二照明手段と、
   前記第一照明手段の偏光フィルタの偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタが設けられ、前記第一照明手段と前記第二照明手段との少なくとも一方によって照射され前記ワークにて反射された光を前記第一照明手段の偏光フィルタの偏光方向とは異なる偏光方向の偏光フィルタを介して受光し、前記ワークに設けられているコードを撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により取得された画像データをデコードするデコード手段と、
   を有することを特徴とする固定式の光学的情報読取装置。
2. 前記第一照明手段と前記第二照明手段とのいずれを点灯させるかを制御する点灯制御手段と、
   前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させずに取得した前記デコード手段のデコード結果と、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させて取得した前記デコード手段のデコード結果とのどちらが良好なデコード結果であるかに基づき、照明条件を決定する条件決定手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の固定式の光学的情報読取装置。
3. 前記条件決定手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させずに取得した前記デコード手段のデコード結果と、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させて取得した前記デコード手段のデコード結果とを比較し、前記コードの読み取りのしやすさを示す指標であるマッチングレベル、または、前記コードのデコードに成功した回数に基づき前記照明条件を決定することを特徴とする請求項２に記載の固定式の光学的情報読取装置。
4. 前記条件決定手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させずに取得した前記デコード手段のデコード結果と、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させて取得した前記デコード手段のデコード結果とに有意な差が存在しない場合は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させないように前記照明条件を決定することを特徴とする請求項２または３に記載の固定式の光学的情報読取装置。
5. 前記条件決定手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させずに取得した前記デコード手段のデコード結果と、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させて取得した前記デコード手段のデコード結果とのどちらでも前記コードのデコードに成功したときは、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させるよう前記照明条件を決定することを特徴とする請求項２または３に記載の固定式の光学的情報読取装置。
6. 前記撮像手段の撮像条件と前記デコード手段における画像処理条件とを含む読取条件を制御する読取条件制御手段をさらに有し、
   前記読取条件制御手段は、前記照明条件が確定した後で、前記読取条件の探索を開始することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
7. 前記撮像手段の撮像条件と前記デコード手段における画像処理条件とを含む読取条件を制御する読取条件制御手段をさらに有し、
   前記読取条件制御手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させない偏光モードと、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させる無偏光モードとのそれぞれについて前記読取条件のうち明るさパラメータの粗調整を実行して、前記偏光モードと前記無偏光モードとのどちらでより多くデコードに成功したかを判定し、前記偏光モードと前記無偏光モードとのうちで前記デコードにより多く成功したモードについてさらに前記明るさパラメータを微調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
8. 前記偏光モードと前記無偏光モードとでは明るさパラメータの探索範囲が異なっていることを特徴とする請求項７に記載の固定式の光学的情報読取装置。
9. 前記撮像手段の撮像条件と前記デコード手段における画像処理条件とを含む読取条件を制御する読取条件制御手段をさらに有し、
   前記読取条件制御手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させない偏光モードと、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させる無偏光モードとのそれぞれについて前記読取条件のうち明るさパラメータの粗調整を実行し、前記粗調整において、前記偏光モードと前記無偏光モードとのうちの一方のモードで前記画像データからコードを探索するコード探索処理を実行し、前記コード探索処理によって前記コードが見つかると、前記偏光モードと前記無偏光モードとのうちの他方のモードに切り替えて再び前記コード探索処理を実行し、前記他方のモードで前記コードが見つからないときには前記他方のモードでの読取条件の調整を中止し、前記一方のモードでの読取条件の調整を実行することを特徴とする請求項１に記載の固定式の光学的情報読取装置。
10. 前記デコード手段のデコード結果を外部に出力するための通信ケーブルを接続する接続手段をさらに備え、
    前記第一照明手段は前記撮像手段の受光部よりも前記接続手段から見て遠方に配置されており、前記第二照明手段は前記撮像手段の受光部よりも前記接続手段から見て近方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
11. 前記第一照明手段および前記第二照明手段の照明光の出射面側の筐体に透光板が配置されており、
    前記透光板の一部の領域であって前記第一照明手段からの光を透光する領域に前記偏光フィルタが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
12. 前記第一照明手段を構成する発光素子の数と前記第二照明手段を構成する発光素子の数とが一致していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
13. 前記透光板のほぼ中央に前記撮像手段への光の入射領域が設けられており、当該入射領域の周囲に前記第一照明手段からの光の出射領域と前記第二照明手段からの光の出射領域とが配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の固定式の光学的情報読取装置。
14. 前記第一照明手段の偏光フィルタの偏光方向と、前記撮像手段の偏光フィルタの偏向方向は９０度異なっていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
15. 前記撮像手段の偏光フィルタの形状は略円形であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
16. 前記撮像手段の偏光フィルタには、前記第一照明手段の偏光フィルタに対して位置合わせするための位置合わせ部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
17. 前記撮像手段の光学系、前記第一照明手段および前記第二照明手段の少なくとも１つには、当該撮像手段の撮像面と平行な断面の形状が円形である集光部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の固定式の光学的情報読取装置。
18. 撮像制御手段をさらに有し、前記光学的情報読取装置の外部に設けられた制御装置から受信した設定情報にしたがって前記撮像制御手段は、前記第一照明手段を点灯させ、かつ、前記第二照明手段を点灯させない偏光モードと、前記第一照明手段を点灯させずに、かつ、前記第二照明手段を点灯させる無偏光モードとのいずれかを選択することを特徴とする請求項１に記載の固定式の光学的情報読取装置。