JP3435200B2 - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP3435200B2
JP3435200B2 JP32313893A JP32313893A JP3435200B2 JP 3435200 B2 JP3435200 B2 JP 3435200B2 JP 32313893 A JP32313893 A JP 32313893A JP 32313893 A JP32313893 A JP 32313893A JP 3435200 B2 JP3435200 B2 JP 3435200B2
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修三 瀬尾
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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばバーコードリー
ダー等の画像読取装置に関し、特に読取対象に対して照
明光を照射する光源の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の画像読取装置では、バーコ
ード等の読取対象に対して照明光が照射され、このバー
コードからの反射光によって、ＣＣＤ（固体撮像素子）
の受光面にバーコードの像が結像される。ＣＣＤから出
力される画像信号、すなわちバーコードの像に対応した
画像信号は、画像信号処理回路に入力され、所定の処理
が施されてバーコードの内容が解読される。バーコード
に照明光を照射するための光源は、例えばハロゲンラン
プあるいは蛍光灯等の照明装置であり、画像読取装置と
は別の装置として設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが照明装置は、
光源部が大きいために画像読取装置の近くに設置するに
は制約が多く、設置性がよくないだけでなく、バーコー
ドを均一かつ適切な明るさで照明するための操作が煩雑
であるという問題があった。またこのような照明装置は
高価であり、また専用の電源を必要とするために画像読
取システムの構成が複雑となるという問題があり、各種
用途に対応可能な汎用性に乏しかった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、光源の設置性が優れており、バーコード
等の読取対象を均一かつ適切な明るさで照明するための
操作が容易であり、しかも構成が簡単で、汎用性の高い
画像読取システムを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取装
置は、本体と、この本体に着脱自在に取付けられる光学
系収容部と、この光学系収容部に収容され、読取対象に
照明光を照射する光源と、光学系収容部に収容され、読
取対象からの反射光を本体側に導く撮像光学系と、本体
内に設けられ、撮像光学系を介して形成された読取対象
の像に対応した画像信号を出力する撮像手段と、本体内
に設けられ、画像信号に所定の処理を施す画像処理手段
と、本体内に設けられ、画像処理手段による処理の結果
と、本体に取付けられた光学系収容部の光源の光学特性
とに基づいて光源の照射状態を制御する手段と、光学系
収容部に収容され、光源から出力された照明光を読取対
象に均一に照射するための照明光学系とを備え、照明光
学系は、照明光を拡散するための拡散板と、拡散板によ
り拡散される照明光を読取対象に導くプリズムとを備
え、プリズムにおいて照明光が入射する入射面は、撮影
光学系の光軸に対して所定の角度で傾斜し、光学系収容
部において、光源は環状に配設され、拡散板は環状に配
設された光源に対応するよう環状に成形され、プリズム
の入射面はプリズムが拡散板の内周側ほど厚くなるよう
傾斜していることを特徴としている。
【０００６】
【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
１および図２は本発明の第１実施例である画像読取装置
の概略構成を示し、図１において光学系収容部３０は本
体１０から取り外されている。なお本実施例において、
画像読取装置はバーコードリーダーである。
【０００７】バーコードリーダーは紙面Ｐあるいは容器
の外面等に印刷されたバーコード（読取対象）を解読
し、この解読されたバーコードの内容は、信号ケーブル
１１を介して図示しないホストコンピュータに出力され
る。本体１０内にはＣＣＤ１２（撮像手段）が設けられ
ており、このＣＣＤ１２の受光面にはバーコードの像が
形成される。このＣＣＤ１２から出力されるバーコード
に対応した画像信号は、画像処理回路２０によって所定
の処理を施され、これによりバーコードが解読される。
【０００８】光学系収容部３０には、バーコードに照明
光を照射する複数の光源３１と、バーコードからの反射
光を本体１０側すなわちＣＣＤ１２の受光面に導くレン
ズ３２（撮像光学系）とが収容されている。光源３１は
例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）あるいはキセノンラン
プである。光源３１の前面（図の下側）には、光源３１
から出力された照明光をバーコードに均一に照射するた
めの照明光学系３３が配設されている。光学系収容部３
０はその用途、環境、読取対象等に応じた異なる光学特
性を有するレンズや光源を有するものが複数個用意され
ており、適宜選択されて本体に装着されるようになって
いる。
【０００９】レンズ３２は、その光軸方向に変位可能で
ある。すなわち図２（ｂ）に示すように、レンズ３２の
縁部には螺合部材３２ａが設けられており、この螺合部
材３２ａは、モータ３５の出力軸に形成されたネジ部３
５ａに螺合している。モータ３５はモータ駆動回路３６
により制御されて回転し、これによりレンズ３２の合焦
位置の制御が行われる。
【００１０】光学系収容部３０は本体１０に着脱自在で
あり、光学系収容部３０には、本体１０に形成された凹
部１３に係合可能なマウント部３４が設けられている。
マウント３４および凹部１３は、通常のレンズ交換式一
眼レフカメラに設けられているバヨネット式のマウント
と同様な構成を有している。すなわちマウント部３４は
図２（ａ）に示すように、環状に成形されており、外周
方向に突出する例えば３つの爪３４ａを有している。本
体１０の凹部１３にも同様な爪が設けられており、爪３
４ａを凹部１３に挿入してマウント３４を回転させるこ
とにより、光学系収容部３０を本体１０に取り付けるこ
とができる。光学系収容部３０を本体１０から取り外す
には、逆の動作を行えばよい。
【００１１】モータ駆動回路３６によるレンズ３２の位
置制御は、本体１０内に設けられた合焦制御回路（図示
せず）を介して行われ、光源３１のオンオフおよび光量
の制御は、本体１０内に設けられた光源制御回路１４を
介して行われる。合焦制御回路と光源制御回路１４から
それぞれ出力される指令信号を、本体１０から光学系収
容部３０へ伝送するため、また本体１０と光学系収容部
３０の間において種々の信号の授受を行うため、本体１
０の下面すなわち光学系収容部１０が連結される面には
第１の接続端子４１が設けられ、また、光学系収容部１
０の上面であってマウント３４の外周側には第２の接続
端子４２が設けられている。光学系収容部３０において
第２の接続端子４２は、モータ駆動回路３６および光源
３１等に接続されている。本体１０において第１の接続
端子４１は、光源制御回路１４および合焦制御回路等に
接続されている。各端子４１、４２はそれぞれ円弧上に
配設されており、光学系収容部３０を本体１０に取り付
けた状態において相互に電気的に接触する。
【００１２】本体１０には、バーコードの読み取りを開
始するためのメインスイッチ１５が設けられ、またバー
コードが印刷された紙あるいは容器等が本画像読取装置
の前方に供給されたことを検出するセンサ４３が接続さ
れている。メインスイッチ１５は、押下された時オン信
号を出力する。センサ４３は例えば、発光素子と受光素
子を備えており、発光素子から照射された光線が容器等
によって反射し、受光素子によって検出された時、オン
信号を出力する。メインスイッチ１５とセンサ４３は、
本体１０内に設けられたＯＲ回路１６に接続され、ＯＲ
回路１６の出力端子は画像処理回路２０に接続されてい
る。したがって、メインスイッチ１５が押下された時、
あるいは画像読取装置の前方に容器等が供給された時、
ＯＲ回路１６から読取動作の開始信号が出力され、これ
により画像処理回路２０が作動して、バーコードの読取
動作が開始される。
【００１３】図３は本体１０内の回路構成を概略的に示
している。画像処理回路２０は、本装置の種々の制御を
行うＣＰＵ（マイコン）２１と、アンプ２２と、Ａ／Ｄ
変換器２３と、２値化回路２４と、メモリ２５と、通信
用ドライバ２６とを有している。ＣＣＤ１２から出力さ
れた画像信号は、アンプ２２によって増幅された後、Ａ
／Ｄ変換器２３によってデジタル信号に変換される。そ
してこのデジタル画像信号は、直接ＣＰＵ２１に入力さ
れるとともに、２値化回路２４において２値化されてＣ
ＰＵ２１に入力される。
【００１４】ＣＰＵ２１では、Ａ／Ｄ変換器２３から直
接入力された画像信号の各画素データのうち、最も高輝
度な画素データが検出され、その輝度レベルが所定範囲
内にあるか否かが判別される。所定範囲内にある場合、
撮像処理が適正な露光により行われたと判断され、２値
化回路２３を介して入力された画像信号の２値化信号に
基づいて、バーコードの解読処理が行われる。これに対
し、輝度レベルが所定範囲内にない場合、撮像処理が適
正な露光により行われなかったと判断され、光源制御回
路１４を介して光源３１の光量制御が行われ、再度撮像
動作が行われる。なお、この光量制御は、検出された画
素の輝度レベルが所定範囲の下限を下回っている場合
は、光源３１の光量を増やすように、また所定範囲の上
限を上回っている場合は、光源３１の光量を減ずるよう
に行われる。
【００１５】ＣＰＵ２１によって解読されたバーコード
の内容は、通信用ドライバ２６を介してホストコンピュ
ータ４４に伝送される。なおメモリ２５には、画像処理
等を行うためのプログラム、あるいは種々のデータが格
納されている。
【００１６】本体１０内には、上述した回路の他、ＣＣ
Ｄ駆動回路１７と、液晶パネル等から成る表示部１８
と、パワースイッチ１９と、図示しない電源等が設けら
れている。ＣＣＤ駆動回路１７はＣＣＤ１２を駆動する
ものであり、その駆動信号（パルス信号）は、ＣＣＤ１
２の他、ＣＰＵ２１にも入力され、ＣＰＵ２１では、駆
動信号の入力タイミングに応じて画像処理が行われる。
表示部１８はＣＰＵ２１によって制御され、この表示部
１８の画面には、バーコードの解読が正常に行われたか
否かを示すメッセージ等が表示される。パワースイッチ
１９は、電源をオンオフするものであり、この電源から
出力される電力は、本体１０内の各回路に供給され、ま
た光源制御回路１４を介して光学系収容部３０内の光源
３１にも供給される。
【００１７】なおセンサ４３は、本体１０の外面の適当
な位置に固定されている。
【００１８】図４は、光学系収容部３０の内部の構成を
模式的に示している。光学系収容部３０のハウジング３
９は円筒状に形成され、レンズ３２はハウジング３９の
中心軸上の上部に設けられている。環状の支持板３５は
中心軸に対して同軸的に配設され、この支持板３５に
は、所定の間隔毎に光源３１が固定されている。支持板
３５は、例えば導電性材料から成り、光源３１の端子３
１ａが直接接続されており、また、リード線４５を介し
て接続端子４２に電気的に接続されている。なお、光源
３１の個数は特に限定されず、目的に応じて選定するこ
とができる。
【００１９】照明光学系３３は、環状のプリズム３６と
拡散板３７を備えている。プリズム３６の底面３６ｄは
ハウジング３９の底面に固定され、またプリズム３６の
上面には、２つの環状平面３６ａ、３６ｂと、傾斜面３
６ｃとが形成されている。内周側に位置する環状平面３
６ａ上には、拡散板３７が接着されている。傾斜面３６
ｃは、内周側ほどプリズム３６が厚くなるように傾斜し
ており、光源３１は傾斜面３６ｃの上方に位置してい
る。したがって光源３１から照射された光は、拡散板３
７によって拡散され、プリズム３６の傾斜面３６ｃに入
射して底面３６ｄから照射される。このプリズム３６の
底面３６ｄから出射される光は、図示するように、バー
コード上に均一に照射される。なお、底面３６ｄの外周
縁部であって外側の環状平面３６ｂの下方の部分は、例
えば金属から成る環状の遮光部材３８によって遮光され
ている。
【００２０】図５は、本実施例の画像読取動作を示すタ
イミングチャートである。メインスイッチ１５あるいは
センサ４３からオン信号が出力されると、バーコードの
読取動作が開始される。すなわち光源３１がオン状態と
なり（符号Ｓ１１）、またこれと同時にＣＣＤ１２によ
る撮像動作が開始される（符号Ｓ１２）。この撮像動作
が終了すると（符号Ｓ１３）、画像処理回路２０によっ
て画像処理が開始される（符号Ｓ１４）。この画像処理
の結果に基づいて、光源３１の照射光の光量が適当な大
きさであるか否かが判断され、また光量が適当である場
合には、バーコードが解読される。この画像処理が終了
すると（符号Ｓ１５）、タイマが作動を開始し（符号Ｓ
１６）、この開始から所定時間が経過すると（符号Ｓ１
７）、光源３１はオフ状態（消灯）となる（符号Ｓ１
８）。
【００２１】一方タイマが作動している間（符号Ｓ２
０）に、メインスイッチ１５あるいはセンサ４３からオ
ン信号が出力されると、光源３１がオフされることな
く、再び撮像動作が開始され（符号Ｓ１２）、上述した
動作が繰り返される。
【００２２】図６〜図８は、本実施例における画像処理
動作を制御するプログラムのフローチャートである。図
６はメインプログラム、図７はレンズ脱着インタラプト
のプログラム、図８はメインスイッチインタラプトのプ
ログラムをそれそれ示している。
【００２３】メインプログラムは、パワースイッチ１９
をオン状態にすることにより、すなわち電源の投入と同
時に起動され、パワースイッチ１９がオン状態である
間、常に作動している。ステップ１１１では、メインス
イッチインタラプトのプログラム（図８）が起動可能な
状態にされ、ステップ１１２ではスタンバイ状態とな
る。すなわちパワースイッチ１９がオン状態である間、
メインスイッチインタラプトのプログラムは常に起動可
能であり、メインスイッチ１５あるいはセンサ４３から
オン信号が出力されたことにより、割り込み処理され
る。
【００２４】レンズ脱着インタラプトのプログラムは、
本体１０から光学系収容部３０を取り外すことにより割
り込み処理される。ステップ１２１では全処理動作がス
トップし、ステップ１２２ではスタンバイ状態となる。
すなわち、光学系収容部３０が本体１０から取り外され
ると、画像処理動作の制御を行う必要がなくなるため、
この画像処理に関する全処理動作が停止される。
【００２５】メインスイッチインタラプトのプログラム
は、上述したように、メインスイッチインタラプトが起
動可能な状態（メインプログラムのステップ１１２が実
行されている間）において、メインスイッチ１５あるい
はセンサ４３からオン信号が出力された時、割り込み処
理される。
【００２６】ステップ１３１では、現在読取モードが設
定されているか否かが判定される。読取モード以外のモ
ードが設定されている場合、その設定されているモード
に対応した処理プログラムが実行されるが、読取モード
が設定されている場合、ステップ１３２以下が実行さ
れ、画像読取が行われる。
【００２７】ステップ１３２では、レンズ３２が装着さ
れているか否か、すなわち光学系収容部３０が本体１０
に装着されているか否かが判定される。レンズ３２が装
着されている場合、端子４１、４２が接触することによ
り光源制御回路１４からＣＰＵ２１に所定の信号が送ら
れ、これによりステップ１３３が実行されてレンズ脱着
インタラプトのプログラムが起動可能な状態に定められ
る。次いでステップ１３４では光源駆動信号がオン状態
にされ、光源３１が点灯される。
【００２８】ステップ１３５では撮像動作がスタート
し、ＣＣＤ１２が駆動されてバーコードに対応した画像
信号がＡ／Ｄ変換される。ステップ１３６では、このデ
ジタル画像信号に含まれる各画素データのうち最も高輝
度のレベルに基づいて、撮像処理が適正である否かが判
別される。ここで、最も高輝度のレベルが所定範囲内に
ないと判断された場合、撮像処理が適正な露光により行
われなかったので、ステップ１４８が実行され、光源制
御回路１４を介して光源３１の光量制御が行われる。そ
してステップ１３５において、再度撮像動作が行われ
る。
【００２９】このような動作により、ステップ１３６に
おいて最も高輝度のレベルが所定範囲内にあると判断さ
れると、撮像処理が適正な露光により行われたので、次
いでステップ１３７へ進み、２値化回路２３を介して入
力された画像信号の２値化信号に基づいて、バーコード
の解読処理（デコード処理）が行われる。ステップ１３
８では、このデコード処理が適当であったか否か、すな
わちバーコードの解読が正常に行われたか否かが判定さ
れる。デコード処理が正常であった時、ステップ１３９
において、デコード処理が正常である旨のメッセージが
表示部１８により表示される。そしてステップ１４１で
は、解読されたバーコードの内容がホストコンピュータ
４４に出力される。
【００３０】ステップ１４２では光源タイマがセットさ
れ、その後、このタイマは所定時間動作する。ステップ
１４３において、光源タイマのオフ状態が検出される
と、すなわちステップ１４２におけるタイマセットから
所定時間が経過すると、ステップ１４４において光源駆
動信号がオフ状態となり、これにより光源３１が消灯さ
れる。そしてステップ１４５において、レンズ脱着イン
タラプトのプログラムが起動不可能な状態に定められた
後、ステップ１４６においてスタンバイ状態となり、こ
のメインスイッチインタラプト等のプログラムの割り込
み処理が可能な状態となる。
【００３１】一方、ステップ１３８においてデコード処
理が正常に行われなかったと判定された場合、ステップ
１４９において、デコード処理が正常ではない旨のメッ
セージが表示部１８により表示される。そしてステップ
１４２へ進み、上述したステップ１４３以下の処理が行
われる。
【００３２】なお、ステップ１４２においてセットされ
る光源タイマの時間は、例えば５秒であり、ステップ１
４３において光源タイマがオフ状態になる前にメインス
イッチ１５あるいはセンサ４３からオン信号が出力され
ると、再びステップ１３１から本プログラムは実行され
る。すなわち、この場合、光源３１が消灯されることな
く、次のバーコードの読取動作が行われる。
【００３３】ステップ１３２においてレンズ３２が装着
されていないと判定された場合も、ステップ１４６へ進
み、スタンバイ状態となる。
【００３４】以上のように本実施例では、光学系収容部
３０内のレンズ３２の周囲に光源３１が設けられ、また
光源３１の照明光が、照明光学系３３の拡散板３７とプ
リズム３６によってバーコードに均一に照射されるよう
に構成されている。また本実施例は、画像処理回路２０
におけるバーコードの画像処理結果に応じて、光源３１
の光量を制御し、あるいはオンオフ制御するように構成
されている。したがって、従来のように画像処理装置と
は別に照明装置を設ける必要がなく、また画像読取シス
テムの構成をコンパクトにまとめることができ、さら
に、バーコードを均一かつ適切な明るさで照明するため
の操作が不要である。
【００３５】また本実施例によれば、光源３１のために
専用の電源を必要としないため、画像読取システムの構
成が簡単となり、コストを低減することが可能となる。
【００３６】図９は第２実施例の概略構成を示してい
る。第１実施例と異なる構成のみについて説明する。第
１の接続端子４１は本体１０の側面、すなわち光学系収
容部３０が連結されない面に設けられている。第２の接
続端子４２は、光学系収容部３０にケーブル４６に接続
されたコネクタ４７に設けられている。その他の構成は
第１実施例と同様である。
【００３７】第２実施例によれば、接続端子４１、４２
がマウント３４とは別の部位に設けられるため、光学系
収容部３０と本体１０の機械的な接続と電気的な接続と
が別の操作によって行われることとなるが、その機械的
な接続に多少の誤差があったとしても、電気的な接続を
確実に得ることができる。
【００３８】なお、本発明はバーコードリーダーに限定
されず、その他の画像読取装置にも適用できるので、汎
用性が高い。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源の設
置について制約がなくなり、バーコード等の読取対象を
均一かつ適切な明るさで照明するための操作が容易であ
る。また本発明装置の構成は簡単であり、汎用性が高
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である画像読取装置（バー
コードリーダー）の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光学系収容部を示し、（ａ）は光学系収容部を
上から見た状態を示す平面図、（ｂ）は光学系収容部の
側面図である。
【図３】本体内の回路構成を概略的に示すブロック図で
ある。
【図４】光学系収容部の内部の構成を模式的に示す図で
ある。
【図５】第１実施例の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図６】メインプログラムのフローチャートである。
【図７】レンズ着脱インタラプトのプログラムのフロー
チャートである。
【図８】メインスイッチインタラプトのプログラムのフ
ローチャートである。
【図９】第２実施例の概略構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１０ 本体 １３ 凹部 １５ メインスイッチ ３０ 光学系収容部 ３１ 光源 ３２ レンズ ３３ 照明光学系 ３４ マウント
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−98377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−171268（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−63259（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−17437（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/04 101 G06K 7/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体と、 この本体に着脱自在に取付けられる光学系収容部と、 この光学系収容部に収容され、読取対象に照明光を照射
    する光源と、 前記光学系収容部に収容され、前記読取対象からの反射
    光を前記本体側に導く撮像光学系と、 前記本体内に設けられ、前記撮像光学系を介して形成さ
    れた読取対象の像に対応した画像信号を出力する撮像手
    段と、 前記本体内に設けられ、前記画像信号に所定の処理を施
    す画像処理手段と、 前記本体内に設けられ、前記画像処理手段による処理の
    結果と、前記本体に取付けられた前記光学系収容部の前
    記光源の光学特性とに基づいて前記光源の照射状態を制
    御する手段と、前記光学系収容部に収容され、前記光源から出力された
    照明光を前記読取対象に均一に照射するための照明光学
    系とを備え、 前記照明光学系は、前記照明光を拡散するための拡散板
    と、前記拡散板により拡散される前記照明光を前記読取
    対象に導くプリズムとを備え、前記プリズムにおいて前
    記照明光が入射する入射面は、前記撮影光学系の光軸に
    対して所定の角度で傾斜し、 前記光学系収容部において、前記光源は環状に配設さ
    れ、前記拡散板は環状に配設された前記光源に対応する
    よう環状に成形され、前記プリズムの入射面は前記プリ
    ズムが前記拡散板の内周側ほど厚くなるよう傾斜してい
    る ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記光源をオンオフす
    ることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記光源の照明光の光
    量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像読
    取装置。
  4. 【請求項４】 前記光源を制御する信号を伝送するため
    の接続端子が、前記本体と光学系収容部が着脱自在に連
    結される部分に設けられることを特徴とする請求項１に
    記載の画像読取装置。
  5. 【請求項５】 前記光源を制御する信号を伝送するため
    の接続端子が、前記本体または光学系収容部に接続され
    たコネクタに設けられることを特徴とする請求項１に記
    載の画像読取装置。
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