JP4099863B2 - 光学情報読取装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2次元コードラベルなどの読取対象に光を照射し、その反射光から読取対象の画像を読み取る光学情報読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、発光ダイオードなどの発光手段から、例えば2次元コードラベルなどの読取対象に照射した光の反射光を、結像レンズによって光学的センサに結像し、その光学的センサにて2次元コードラベルの画像データである2次元コードデータを読み取る光学情報読取装置が知られている。
【0003】
通常、このような光学情報読取装置は、光学情報読取装置のケースに設けられた読取口を2次元コードラベルにほぼ接触させた状態で、発光手段から照射され2次元コードラベルからの反射光を、光学的センサに結像するように結像レンズが調整されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光学情報読取装置の読取対象について考える。例えば読取対象である2次元コードラベルは、その面積の大小をはじめ、コードを構成する要素の間隔、例えば2次元コードが所定面積のドットで構成されている場合にはそのドットの間隔の異なる種々のものがある。
【0005】
従って、光学情報読取装置の結像レンズを主として構成される光学系の光学特性によって、読み取ることのできる読取対象が特定されることになる。言い換えれば、同一の光学系を用いては、読み取ることができない読取対象が存在する。例えば、2次元コードラベルが読取口よりも大きくなれば、読取口から2次元コードラベルを離して読み取ることが必要となるが、所定距離以上2次元コードラベルを離すと、結像レンズによる光学的センサ上の結像にいわゆるボケが生じ、読み取れなくなってしまう。また、上述した発光手段からの照射光は分散されて照射されるため、所定距離を越えると、ラベル面に照射される光が弱くなり、読取精度が低下してしまう。
【0006】
また、結像レンズが、2次元コードラベルの画像を例えば1/10倍というような所定倍率で光学的センサに結像するとき、2次元コードを構成する要素の間隔が小さくなれば、光学的センサ上の結像における2次元コードの要素間隔が受光素子の配列間隔よりも小さくなることが考えられる。この場合、光学的センサは、2次元コードを構成する要素の間隔を判別することができなくなり、2次元コードを読み取ることができなくなってしまう。つまり、光学情報読取装置の分解能を越えてしまうのである。
【0007】
のように、一の光学系を用いたのであっては、読み取ることができない2次元コードラベルが存在する。従って、読取対象の大きさや細かさや材質などに合わせて、複数台の光学情報読取装置を用意する必要があった。
【0008】
このような問題点を解決する一手法として、例えば光学情報読取装置が各種読取対象に合わせた複数種類の結像レンズ及び発光手段を有する構造としておき、これら複数種類の結像レンズや発光手段を装置に取り付けたスイッチなどによって切り換えて使用するようにすることが考えられる。例えば、結像レンズを切り換えることによって読み取り視野や結像倍率などを変えるという具合である。
【0009】
しかし、どのような読取対象をも読み取れるように複数の結像レンズや発光手段を装置に設けることを考えると、特にハンディタイプの光学情報読取装置などでは、構成の複雑化及び大型化につながるという点で好ましくない。また、装置の基本構成を設計しなおす必要がある。
【0010】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、従来の基本的な装置構成をそのまま利用することによって装置構成の複雑化や大型化を招くことなく、どのような大きさの読取対象をも読み取れるようにすることを第1の目的とし、また、読み取りに適切な光の量や照射角度を実現することを第2の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上述した第1の目的を達成するためになされた請求項1に記載の光学情報読取装置では、発光手段が読取対象へ光を照射する。この発光手段としては、例えば発光ダイオードなどを用いることが考えられる。例えば4つというような所定数の発光ダイオードを装置内部に設けておき、読み取り時には、これらのダイオードを点灯させて読取対象へ光を照射するという具合である。この発光手段からの光は、装置のケースに設けられた読取口を介して読取対象に照射され、その読取対象にて反射されて、再び同じ読取口からケース内に入る。この反射光が光学的センサによって受光され、その結果、読取対象の画像がデータとして読み取られるのであるが、このとき、結像手段は、少なくとも第1の結像レンズによって、読取対象からの反射光を光学的センサに結像させる。ここで、光学的センサとは、例えばCCDエリアセンサなどが考えられる。また、第1の結像レンズは通常複数枚のレンズが組にされた組レンズとして構成されている。なお、読取対象は、2次元コードやバーコードが考えられる。また、この装置は、読取口近傍の読取対象を読み取りものであることも考えられるし、あるいは、読取口近傍から数10cm(例えば30〜50cm)離れた読取対象を読み取るものであることも考えられる。
【0012】
そして特に、請求項1に記載の光学情報読取装置は、第1の結像レンズと共に結像手段を構成する第2の結像レンズを有する読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成されている。読取口を取り付けるというのは、もともとの読取口にさらに第2の結像レンズを有した読取口を取り付ける構成であることも考えられるし、読取口の部分を交換し、もともとの読取口に代えて第2の結像レンズを有した読取口を取り付ける構成であることも考えられる。なお、読取口は、光学情報読取装置のケース本体に外嵌されたゴム製の部材などであることが一般的であり、読取口の部分を交換するというのは、この部材を交換するという意味である。ここで第2の結像レンズは、第1の結像レンズと同様に1枚のレンズであることも考えられるし、複数枚のレンズが組にされた組レンズであることも考えられる。
【0013】
第2の結像レンズは、第1の結像レンズと共に結像手段を構成する。すなわち、第2の結像レンズを有した読取口を取り付けることによって、結像手段は、第1及び第2の結像レンズによって、読取対象からの反射光を光学的センサへ結像する。つまり、第2の結像レンズを有した読取口を取り付ければ、第1の結像レンズだけからなる光学系とは別の光学系が構成されることになる。従って、読取対象の大きさや細かさに合わせ、その読取対象の画像を光学的センサへ結像させるような光学系を構成する第2の結像レンズを有した読取口を用意しておけば、当該読取口を取り付けることによって、その読取対象を読み取ることが可能となる。
【0014】
そして、本発明では、読取口に光学系の特性を変える第2の結像レンズを設け、その読取口を選択的に取り付けるのであるから、装置構成の複雑化及び大型化を招くことがない。また、従来の装置の基本構成、例えば光学系の構成を変更することなく適用することができる点で有利である。例えば、現在製品化されている光学情報読取装置に対しても適用でき、利用者は、読取対象の大きさや細かさに対応する読取口を新たに購入し、その読取口を取り付けるだけで、通常の2次元コードよりも大きな又は細かな2次元コードを読み取らせることができる。
【0015】
次に、上述した第2の目的、すなわち、従来の基本的な装置構成を利用することによって装置構成の複雑化や大型化を招くことなく、読み取りに適切な光の量や照射角度を実現するという目的を達成するためになされた光学情報読取装置を説明する。この光学情報読取装置は、請求項2に示した構成によって実現される。なお、前提となる装置は、請求項1で説明したものと同様となっている。
【0016】
すなわち、請求項2に記載の光学情報読取装置でも、発光手段(第1の発光手段)が読取対象へ光を照射する。この第1の発光手段としては、例えば発光ダイオードなどを用いることが考えられる。この第1の発光手段からの光は、装置のケースに設けられた読取口を介して読取対象に照射され、その読取対象にて反射されて、再び同じ読取口からケース内に入る。この反射光は、結像手段によって光学的センサに結像され、その結果、読取対象の画像がデータとして読み取られる。
【0017】
そして特に、請求項2に記載の光学情報読取装置は、上述の第1の発光手段と共に使用される第2の発光手段を有する読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成されている。請求項1の光学情報読取装置の説明として上述したのと同様に、読取口を取り付けるというのは、もともとの読取口にさらに第2の発光手段を有した読取口を取り付ける構成であることも考えられるし、読取口の部分を交換し、もともとの読取口に代えて第2の発光手段を有した読取口を取り付ける構成であることも考えられる。
【0018】
第2の発光手段は、装置内の第1の発光手段と共に使用される。例えば第1の発光手段と共に点灯される第2の発光手段を有した読取口を取り付ければ、読取対象が大きくなった場合などの光量の不足を補うことができる。例えばラベルの大きさが大きくなることによって、装置内の第1の発光手段のみではラベル面の照度分布に偏りが生じ、ラベル面に暗い部分ができることが考えられる。このようなときには、装置内の第1の発光手段と共に第2の発光手段を用い、補助的にラベル面の暗い部分を照らすような発光手段を有した読取口を取り付けるという具合である。つまり、読取対象に合わせた光量、照射角度を実現する読取口を用意しておけば、当該読取口を取り付けることによって、その読取対象を確実に読み取ることが可能となる。
【0019】
そして、読取口に第2の発光手段を設け、読取口を選択的に取り付けるため、装置構成の複雑化及び大型化を招くことがない。また、従来の装置の基本構成、例えば光学系の構成を変更することなく適用することができる点で有利である。例えば、現在製品化されている光学情報読取装置に対しても適用でき、利用者は、読取対象に対応する読取口を新たに購入し、その読取口を取り付けるだけで、読取対象に合わせた適切な光の量および照射角度で読み取らせることができる。
【0020】
以上、請求項1に記載の光学情報読取装置は、結像レンズを有した読取口を取り付け可能としたものであり、一方、請求項2に記載の光学情報読取装置は、発光手段を有した読取口を取り付け可能としたものであったが、請求項3に示すように、結像レンズおよび発光手段を共に有した読取口を取り付け可能とした光学情報読取装置の発明として実現することも可能である。
【0021】
すなわち、その構成は、読取対象に対して光を照射する第1の発光手段と、第1の発光手段により読取口を介して照射され、読取対象にて反射された光を当該読取口を介して受光する光学的センサと、少なくとも第1の結像レンズによって、読取対象からの反射光を光学的センサに結像させる結像手段とを備えた光学情報読取装置において、第1の結像レンズと共に結像手段を構成する第2の結像レンズを有し、かつ、第1の発光手段と共に使用される第2の発光手段を有する読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成したことを特徴とするものである。
【0022】
このような光学情報読取装置を用いれば、異なる大きさあるいは細かさの読取対象を読み取ることが可能であり、あらゆる2次元コードラベルを読み取ることが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、上述した発明が適用された実施形態としての光学情報読取装置10の概略説明図である。
【0024】
本実施形態において、光学情報読取装置10は、2次元コードリーダハンディターミナルとして構成されているものである。図2は、光学情報読取装置10の制御系統のブロック図である。
光学情報読取装置10は、ケース11、読取部17、データ処理出力部16、および電源部18を備えている。
【0025】
ケース11の前方部の内部には読取部17が配置され、また、ケース11の後方部は操作者が手で握るための把持部11aを形成している。ケース11の前方部の下部には、読取口20が外嵌され、図示しないネジでネジ止めされている。この読取口20は、合成樹脂などで形成されている。この読取口20は略正方形形状の開口を備えており、読取口20を読取対象である2次元コードラベル50aにほぼ接触した状態で、その開口から入射する2次元コードラベル50aの反射光によって2次元コードラベル50aの画像を読み取る。
【0026】
読取部17は、「発光手段(第1の発光手段)」としての照明用赤色発光ダイオード12、発光駆動回路28、反射鏡15、「第1の結像レンズ」としての結像レンズ14、および「光学的センサ」としての光学的センサ13を備えている。発光駆動回路28により照明用赤色発光ダイオード12が発光すると、その赤色光は読取口20の開口を通過して、ケース11外部の2次元コードラベル50aを照射する。
【0027】
2次元コードラベル50aにより反射された赤色光は、再度、読取口20からケース11内に入り、反射鏡15で反射されて、絞り(図示せず)を通過し、複数枚で構成される結像レンズ14を介して、受光素子が2次元に配列された光学的センサ13に結像する。この2次元コードラベル50aの画像を光電変換して読み取った光学的センサ13は、画像のパターンを表す電気信号としてデータ処理出力部16側に出力する。このように、反射鏡15および結像レンズ14からなる光学系は、読取口20にほぼ接触した状態の2次元コードラベル50aからの反射光を光学的センサ13に結像させるように構成されている。
【0028】
図2に示すように、ケース11内部のデータ処理出力部16には、増幅回路41、メモリ42、2値化回路43、マイクロコンピュータ44およびレジスタやホストコンピュータ等の本体装置への出力回路46が備えられている。データ処理出力部16は、読取部17から2次元コードラベルの画像である2次元コードデータを、増幅回路41及び2値化回路43を介して入力すると、マイクロコンピュータ44の処理により、そのデータをデコード(解読)して、ラベル面の2次元コードが表している情報を得、その情報をメモリ42に一旦記憶する。次に、このメモリ42内に記憶された情報を出力回路46により、データ出力信号線19を介しシリアル信号として本体装置へ送信する。なお、本実施形態では有線通信としているが、光や電波による無線通信としてもよい。
【0029】
また読取部17が収納されている部分の、光路に影響しない位置に、ブザー装置48(図2参照)が設けられ、マイクロコンピュータ44にて2次元コードのデコードに成功した場合に、ブザー装置48を鳴動させるようにしている。
マイクロコンピュータ44は、周知のCPU,ROM,RAM,I/O等を備え、上述したデータ処理出力部16として必要な処理を実行している。
【0030】
図1の照明用赤色発光ダイオード12は、図2に示すように実際には4個の照明用赤色発光ダイオード12a,12b,12c,12dから構成されており、これらからの照射光は、読取口20の開口から分散され、ケース11の外部に存在する2次元コードラベル50aに照射される。
【0031】
本実施形態の光学情報読取装置10は、以上説明したような基本機能を有するものであるが、ここで、光学情報読取装置10の読取対象である2次元コードラベルについて考える。読取対象である2次元コードラベルは、その面積の大小をはじめ、コードを構成する要素の間隔、例えば2次元コードが所定面積のドットで構成されている場合にはそのドットの間隔の大小の異なる種々のものがある。
【0032】
従って、光学情報読取装置10の結像レンズ14を主として構成される光学系の光学特性によって、読み取ることのできる2次元コードラベルの種類が特定されることになる。従って、同一の光学系では、読み取ることができない2次元コードラベルが存在する。
【0033】
例えば、2次元コードラベルが読取口20よりも大きくなれば、読取口20から2次元コードラベルを離して読み取ることが必要となるが、所定距離以上2次元コードラベルを離すと、結像レンズ14による光学的センサ13上の結像にいわゆるボケが生じ、読み取れなくなってしまう。また、上述した照明用赤色発光ダイオード12からの照射光は分散されて照射されるため、所定距離を越えると、ラベル面に照射される光が弱くなり、読み取りができなくなってしまう。
【0034】
また、結像レンズ14が、2次元コードラベルの画像を例えば1/10倍というような所定倍率で光学的センサ13に結像するとき、2次元コードを構成する要素の間隔が小さくなれば、結像レンズ14による光学的センサ13上の結像における2次元コードの要素間隔が受光素子の配列間隔よりも小さくなることが考えられる。この場合、光学的センサ13は、2次元コードを構成する要素の間隔を判別することができなくなり、2次元コードラベルを読み取ることができなくなってしまう。つまり、光学情報読取装置10の分解能を越えてしまうのである。
【0035】
このような点に鑑みて本実施形態では、図1中のケース11に外嵌される読取口20を、図3に示すように、「第2の結像レンズ」としての結像レンズ23を有した読取口22に交換することができるようにした。なお、図3に示す光学情報読取装置10は、図1に示す光学情報読取装置10の読取口20のみを、結像レンズ23を有した読取口22に交換した様子を示しており、他の構成は全て図1に示した光学情報読取装置10と同様である。従って、同様の構成要素についての符号はそのまま示した。また、図3においても、光学情報読取装置10としている。
【0036】
図3において、結像レンズ23は、結像レンズ14及び反射鏡15と共に、図1に示した結像レンズ14及び反射鏡15によって構成される光学系とは光学特性の異なる光学系を構成する。つまり、結像レンズ23によって、光学情報読取装置10の光学系の特性である物像間距離や結像倍率が変更されることになる。図1中の結像レンズ14のみの場合には、例えば2次元コードラベルの画像が1/5倍で結像されているとき、図3中の結像レンズ23を組み合わせれば、同じ2次元コードラベルの画像が1/10倍で結像されるという具合である。従って、このような読取口を、様々な2次元コードラベルに合わせて用意しておけば、1台の光学情報読取装置10を用い、読取口だけを交換するだけで、大きさや細かさの異なる2次元コードラベルを読み取らせることができる。
【0037】
次に、読取口22の構成を説明する。
図4(a)は、図3のA−A線断面図を示している。読取口22のケース11との嵌合部22bには、ネジ止め用の穴22aが形成されている。一方、ケース11の嵌合部にも対応するネジ止め用の穴が形成されており(不図示)、読取口22は、ケース11に外嵌され、ネジ止め用の穴22aを介して図示しないネジによってネジ止めされ固定される。読取口22には、比較的大きな面積を有する2次元コードラベルを読み取るために、結像レンズ23としてメニスカスレンズが用いられている。このような読取口22を用いれば、図3及び図4(a)中に一点鎖線で示したように、2次元コードラベル画像の結像倍率を下げることができる。従って、図1に示した2次元コードラベル50aよりも大きな面積を有する2次元コードラベル50b(図3参照)を読み取ることができる。
【0038】
続けて他の読取口について説明する。
例えば図4(b)は、図4(a)に示した読取口22とは別の読取口25を示している。なお、読取口25にも、その嵌合部25bにネジ穴25aが形成され、ケース11にネジ止めされる点に関しては同様である。
【0039】
この読取口25には、コードを構成する要素が比較的小さな2次元コードラベルを読み取るために、結像レンズ26として凸レンズが設けられている。このような読取口25を用いれば、図4(b)中に一点鎖線で示したように、2次元コードラベル画像の結像倍率を上げることができる。結果として、光学情報読取装置10の分解能を上げることができ、コードを構成する要素の間隔が小さな2次元コードラベルを読み取ることができる。
【0040】
なお、このような結像レンズ23,26を有した読取口22,25を読取対象に合わせて設計するときには、周知となっている組合せレンズの近軸公式を利用すればよい。つまり、ケース11内の結像レンズ14と、読取口22,25に設けた結像レンズ23,26とから構成される光学系は、ケース11内の結像レンズ14が複数枚の組レンズであったとしても、これらを1枚のレンズとみなした場合の読取口22,25に設けられた結像レンズ23,26との組合せに帰着されるのである。従って、周知の組合せレンズの近軸公式を利用して、読取対象に合った光学特性を有する光学系が構成されるように読取口22,25に結像レンズ23,26を設ければよい。このようなレンズの組合せは、ケース11内の結像レンズ14を設計する際に行われる作業であるため、詳しい説明は省略する。
【0041】
以上は、大きさや細かさが異なる種々の読取対象を読み取るための工夫であったが、次に、読取対象の2次元コードラベルの照度分布、あるいは、2次元コードラベルからの反射光に関する工夫について説明する。
例えば、図4(a)に示した読取口22は、図4(b)に示した読取口25や図1に示した読取口20と比較して、その開口が広くなる分だけ照明用赤色発光ダイオード12から照射される赤色光のラベル面における照度は小さくなると考えられる。このようなときには、読取精度が落ちてしまうことになる
【0042】
このような点に鑑みて本実施形態では、さらに、交換可能な読取口として、図4(c)に示すような、結像レンズ23と共に「第2の発光手段」としての照明用赤色発光ダイオード29を有した読取口27を用意した。図4(c)に示した照明補助用赤色発光ダイオード29は、読取口27をケース11に取り付けると、図示しないフラットワイヤによってケース11の嵌合部に配線された照明用信号線28a(図2参照)に接続され、その照明用信号線28aを介して供給される電流によって発光する。
【0043】
これによって、2次元コードラベルの照度分布を変更することができる。例えば2次元コードラベルの暗い部分を補助的に照らすように、照明補助用赤色発光ダイオード29を読取口27に設ければ、その読取口27をケース11に取り付けることによって、光量の不足による読取エラーをなくすことができる。
【0046】
つまり、ラベル面の特性を考慮し、かつ、ケース11内の照明用赤色発光ダイオード12による照度分布を考慮して、照明補助用赤色発光ダイオード29の位置、個数、角度などを工夫した読取口27を用意しておけば、読み取りに適切な光の量や照射角度を実現することができ、あらゆる2次元コードラベルを確実に読み取ることが可能となる。
【0047】
そして、本実施形態の光学情報読取装置10では、ケース11に外嵌される読取口20,22,25,27を交換することによって以上説明した効果を奏するものである。すなわち、ケース11側の基本構成については、従来から全く変更を加えることなく実施することができ、装置の複雑化や大型化を招くことがないという極めて優れた効果を奏する。特に、ハンディターミナルでは有効である。
【0048】
以上、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
例えば、上記実施形態では、結像レンズ23,26や照明補助用赤色発光ダイオード29を有した読取口22,25,27は、ネジ止め用の穴22a,25a,27aを介してネジ止めされるものであったが、例えばケース11の読取口との嵌合部を円形とし、図4(d)に示すように、読取口31の嵌合部31bにネジを設けておき、読取口31をネジ込むようにしてもよい。また、読取口が弾力を有するゴムなどの素材である場合、ケース11に押し込むことで固定されるようにしてもよい。
【0050】
また、本実施形態では、読取対象として2次元コードを対象としていたが、当然、バーコードにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の光学情報読取装置の構成を示す概略説明図である。
【図2】実施形態の光学情報読取装置の制御系を示すブロック図である。
【図3】実施形態の光学情報読取装置の読取口を交換した様子を示す説明図である。
【図4】読取口を例示する断面図である。
【符号の説明】
10…光学情報読取装置 11…ケース
11a…把持部 12…照明用赤色発光ダイオード
13…光学的センサ 14…結像レンズ
15…反射鏡 16…データ処理出力部
17…読取部 18…電源部
19…データ出力信号線
20,22,25,27,31…読取口
22a,25a,27a…ネジ止め用の穴
22b,25b,31b…嵌合部 23,25…結像レンズ
28a…照明用信号線 29…照明補助用赤色発光ダイオード
41…増幅回路 42…メモリ
43…2値化回路 44…マイクロコンピュータ
46…出力回路 48…ブザー装置
50a,50b…2次元コードラベル

Claims (3)

  1. 読取対象に対して光を照射する発光手段と、
    前記発光手段により読取口を介して照射され、前記読取対象にて反射された光を当該読取口を介して受光する光学的センサと、
    少なくとも第1の結像レンズによって、前記読取対象からの反射光を前記光学的センサに結像させる結像手段と
    を備えた光学情報読取装置において、
    前記第1の結像レンズと共に前記結像手段を構成する第2の結像レンズを有した読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成したことを特徴とする光学情報読取装置。
  2. 読取対象に対して光を照射する第1の発光手段と、
    前記第1の発光手段によって読取口を介して照射され、前記読取対象にて反射された光を当該読取口を介して受光する光学的センサと、
    前記読取対象からの反射光を前記光学的センサに結像させる結像手段と
    を備えた光学情報読取装置において、
    前記第1の発光手段と共に使用される第2の発光手段を有する読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成したことを特徴とする光学情報読取装置。
  3. 読取対象に対して光を照射する第1の発光手段と、
    前記第1の発光手段により読取口を介して照射され、前記読取対象にて反射された光を当該読取口を介して受光する光学的センサと、
    少なくとも第1の結像レンズによって、前記読取対象からの反射光を前記光学的センサに結像させる結像手段と
    を備えた光学情報読取装置において、
    前記第1の結像レンズと共に前記結像手段を構成する第2の結像レンズを有し、かつ、前記第1の発光手段と共に使用される第2の発光手段を有する読取口を利用者が選択的に取り付けることができるよう構成したことを特徴とする光学情報読取装置。
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