JP4157906B1

JP4157906B1 - 円筒状容器の情報読取装置

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Publication number: JP4157906B1
Application number: JP2007267321A
Authority: JP
Inventors: 恵治大隈
Original assignee: Ookuma Electronic Co Ltd
Current assignee: Ookuma Electronic Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2027-10-15
Also published as: JP2009098759A

Abstract

【課題】円筒状容器の外周面に付された文字又はバーコード等の読取対象の表示態様に関わらず、これらの読取対象を自動で確実に読取り可能な円筒状容器の情報読取装置を提供する。
【解決手段】円筒状容器に光を照射する光源と、前記円筒状容器からの反射光を受光し画像を撮像する撮像部と、前記撮像部からの画像データに基づいて円筒状容器の外周面の展開画像を生成する展開画像生成部と、前記展開画像におけるコントラストから前記読取対象を読取る情報読取部と、前記撮像部の前記反射光の受光位置を変位させる受光位置変位部と、を備え、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの前記反射光のうち、前記読取対象が付された部分からの第１の反射光と、前記読取対象が付されていない部分からの第２の反射光との前記撮像部における受光量差を、前記受光位置変位部によって変化させることで前記コントラストを調整可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状容器の情報読取装置に関する。詳細には、アンプル或いはバイアル等の円筒状容器の外周面に表示された文字或いはバーコード等の読取対象を読取る円筒状容器の情報読取装置に関する。

従来、病院の薬局等の医療現場においては、薬剤における医療ミスの防止目的や薬剤管理目的等のため、担当者が薬剤を払い出す際に薬剤名を確認する等の薬剤チェックが一般的に行われる。その際、アンプル或いはバイアル等の円筒状容器に充填された薬剤の場合、担当者は、その外周面に付された文字を視認しやすい角度となるようにアンプル等を手で保持しつつ薬剤名等を読取る作業を繰り返す。

このように、アンプル或いはバイアル等の円筒状容器に注入された薬剤チェック作業は煩雑であり、ましてや人の視覚に依存する作業であるため文字の読取りミスを伴い、ひいては医療ミス或いは薬剤管理ミスにつながるおそれがある。そこで、人的読取りミスを防ぐために、例えば複数の担当者による複数回のチェックを行うと、薬剤チェックの工数が増加することに加え、薬剤チェック作業が煩雑になり、円滑な薬剤払出業務に支障が生じるおそれがあるという問題があった。また、複数回のチェックを行ったとしてもこのような人的読取りミスを完全になくすことは極めて困難である。

そこで、円筒状透明容器に付された文字を自動的に認識可能な文字認識装置についていくつかの提案がされている。
例えば、透明ボトルの斜め下方から照明光線を照射する照明系と、透明ボトルの斜め上方から透明ボトルを撮影するデジタルカメラと、このデジタルカメラで撮影した画像データの情報表示文字部分を抽出する画像処理手段と、この画像処理手段で取得した抽出画像データに基づき、対応する文字を認識する文字認識手段とを備えるものが知られている。（例えば特許文献１参照）
特開２００５−２６７５６３号公報

特許文献１によれば、入見線（透明ボトル内の液面が透明ボトル内面に当接する部分に形成される線）や透明ボトル内面に付着する気泡等の黒色化を防止することにより、一般的に黒色で表示される情報表示文字部分と混同される不具合を防止するものである。

しかしながら、アンプルやバイアル等の円筒状容器に付される文字は黒色で表示される文字に限らず、白色で表示される文字、赤色等で表示される文字、円筒状容器の外周に直接刻印することによって表示される文字、文字が記載されたラベルを円筒状容器の表面に貼付することで表示される文字等がある。また、これらの文字が付されたアンプル或いはバイアル等の円筒状容器の色も、例えば無色透明や茶色等の複数の種類がある。

すなわち、これらの円筒状容器の外周面に付される文字の表示態様の種類は、例えば無色透明の容器に黒色の文字で表示される表示態様、無色透明の容器に白色の文字で表示される表示態様等があり、円筒状容器の色の種類と文字の色の種類等に対応した極めて多種類に及ぶものとなる。

そのため例えば、無色透明の円筒状容器に白色で表示される文字の場合に、円筒状容器の文字を含まない部分からの反射光に正反射光が含まれておりこの正反射光をデジタルカメラが受光すると、白色文字部分からの反射光の受光量と文字を含まない部分からの反射光の受光量との間に差が生じず、デジタルカメラの画像の文字部分と文字部分を含まない地の部分とのコントラストがとれないことにより文字を認識し難い場合もある。特許文献１によれば、このような場合に文字認識が可能か否かについては定かでは無い。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、円筒状容器の外周面に付された文字又はバーコード等の読取対象の表示態様に関わらず、これらの読取対象を自動で確実に読取り可能な円筒状容器の情報読取装置を提供することにある。

請求項１の発明は、円筒状容器の外周面に付された読取対象を読取る円筒状容器の情報読取装置であって、筒長方向を略水平方向にして配置された前記円筒状容器を前記筒長方向の中心軸周りに回転させる容器回転機構と、前記円筒状容器の下方から前記外周面に光を照射する光源と、前記円筒状容器の下方であって前記中心軸を挟んで前記光源と反対側に配置され、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの反射光を受光し、前記反射光に基づく画像を撮像する撮像部と、前記円筒状容器の外周面の展開画像であって前記読取対象の画像を含む展開画像を、前記撮像部からの画像データに基づいて生成する展開画像生成部と、前記展開画像におけるコントラストであって、前記読取対象部分を除いた地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストから前記読取対象を読取る情報読取部と、前記撮像部の前記反射光の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位部と、を備え、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの前記反射光のうち、前記読取対象が付された部分からの第１の反射光と、前記読取対象が付されていない部分からの第２の反射光との前記撮像部における受光量差を、前記受光位置変位部によって変化させることで前記コントラストを調整可能とする、円筒状容器の情報読取装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の円筒状容器の情報読取装置において、前記第２の反射光は、その反射光の成分に正反射光成分を含み、前記受光位置変位部により前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させることで前記撮像部における前記第２の反射光の受光量が変化することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の円筒状容器の情報読取装置において、前記受光位置変位部は、前記円筒状容器を昇降させる容器昇降機構であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の円筒状容器の情報読取装置において、前記撮像部にはイメージセンサが備えられ、前記イメージセンサからの信号に応じて前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位制御手段を備えることを特徴とする。

請求項１に係る本発明によれば、円筒状容器の外周面に付された読取対象を読取る円筒状容器の情報読取装置であって、筒長方向を略水平方向にして配置された前記円筒状容器を前記筒長方向の中心軸周りに回転させる容器回転機構と、前記円筒状容器の下方から前記外周面に光を照射する光源と、前記円筒状容器の下方であって前記中心軸を挟んで前記光源と反対側に配置され、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの反射光を受光し、前記反射光に基づく画像を撮像する撮像部と、前記円筒状容器の外周面の展開画像であって前記読取対象の画像を含む展開画像を、前記撮像部からの画像データに基づいて生成する展開画像生成部と、前記展開画像におけるコントラストであって、前記読取対象部分を除いた地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストから前記読取対象を読取る情報読取部と、前記撮像部の前記反射光の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位部と、を備え、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの前記反射光のうち、前記読取対象が付された部分からの第１の反射光と、前記読取対象が付されていない部分からの第２の反射光との前記撮像部における受光量差を、前記受光位置変位部によって変化させることで前記コントラストを調整可能とする構成であるから、円筒状容器の外周面に付された読取対象の表示態様に関わらず、前記展開画像において前記読取対象が付された部分を除いた地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストを調整した展開画像を生成し当該展開画像を情報読取部が読取ることで、これらの読取対象を自動で確実に読取り可能な円筒状容器の情報読取装置を提供できる。

また、請求項２の本発明によれば、前記第２の反射光は、その反射光の成分に正反射光成分を含み、前記受光位置変位部により前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させることで前記撮像部における前記第２の反射光の受光量が変化する構成であるから、例えば前記受光位置変位部により前記撮像部の受光位置を変位させることにより、正反射光成分が撮像部に当たる受光位置と、正反射光成分が撮像部をずれて通過する受光位置とで、第２反射光と第１の反射光との受光量差を確実に変化させることができる。

また、請求項３の本発明によれば、前記受光位置変位部は、前記円筒状容器を昇降させる容器昇降機構である構成であるから、前記受光位置変位部を容器昇降機構という簡単な機構で実現でき、円筒状容器の情報読取装置の低コスト化を図ることができる。

また、請求項４の本発明によれば、前記撮像部にはイメージセンサが備えられ、前記イメージセンサからの信号に応じて前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位制御手段を備える構成であるから、受光位置変位制御手段によって自動的に撮像部の受光位置を変位させることで、円筒状容器の文字読取作業の利便性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の円筒状容器の情報読取装置は、円筒状容器の外周面に付された読取対象を読取る円筒状容器の情報装置であって、前記円筒状容器に光を照射する光源と、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの反射光を受光し、前記反射光に基づく画像を撮像する撮像部と、前記円筒状容器の外周面の展開画像であって前記読取対象の画像を含む展開画像を、前記撮像部からの画像データに基づいて生成する展開画像生成部と、前記展開画像におけるコントラストであって、前記読取対象部分を除いた地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストから前記読取対象を読取る情報読取部と、前記撮像部の前記反射光の受光位置を変位させる受光位置変位部と、を備え、前記円筒状容器の高さ位置を変位させることにより、前記展開画像における前記コントラストを調整可能とするものである。

本発明において、「読取対象」とは、文字又はバーコードのことをいう。

本発明において、「コントラスト」とは、撮像部からの撮像画像において、読取対象部分を除く地の部分と、読取対象部分との輝度差のことをいう。

以下、本発明に好適な実施形態の一例について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置１０の全体構成を示す概略図、図２は、図１の一部を説明する斜視図、図３は、円筒状容器としてのアンプルの説明図である。

まず、上述した円筒状容器は、薬液等を充填するための容器であり、例えばアンプルやバイアル等が相当するが、以下の説明では円筒状容器を、アンプル５０として説明する（図３参照）。
本実施形態のアンプル５０は、無色透明や茶色等の透明ガラス製或いは無色透明や茶色等の透明合成樹脂製等で形成され、その表面が鏡面を有している。

そして、アンプル５０の外周面に、読取対象としての例えば薬液名や保管期限を示す年月日等を表示した文字や、これらの情報に対応するバーコードが付されている。以下の説明において、特にことわりがない場合、読取対象は文字を意味するものとする。なお、説明の便宜上文字は「Ａ」としている（図３参照）。

これらの文字の表示態様は、例えばアンプル５０の外周面に黒色或いは白色等のインクで直接印刷して表示される表示態様、アンプル５０の外周面に刻印されて表示される表示態様、アンプル５０の外周面にラベルを添付することにより表示される表示態様等がある。説明の便宜上、文字の表示態様は、アンプル５０の外周面にインクを用いて印刷する表示態様或いは刻印により文字を表示する表示態様を前提として説明する。

これらの文字の印字表面や刻印部分は凹凸があり鏡面を形成していないため、アンプル５０からの反射光のうち、文字（読取対象）が付された部分Ｃ（図３参照）からの反射光である第１の反射光は主に拡散反射光成分（「乱反射光成分」ともいう）で形成される。一方、アンプル５０からの反射光のうち、文字（読取対象）が付されていない部分Ｄ（図３参照）からの反射光である第２の反射光は鏡面部分からの反射光であるため、その反射光成分は主に正反射光成分で形成されている。

次に、本実施形態の円筒状容器の情報読取装置１０は、図１に示すように、基台２０と、基台２０に立設する長ネジ２２と、基台２０の上方に配置される台座２６と、台座２６に設けられアンプル５０を支持する支持部２８と、アンプル５０を回転させる容器回転機構３０と、受光位置変位部としての容器昇降機構２５と、アンプル５０の下方に配置される光源１２と、アンプル５０の外周面を撮像する撮像部１４と、アンプル５０の外周面の展開画像を生成する展開画像生成部４０と、展開画像生成部４０からの展開画像を受けて文字を読取る情報読取部１６を備えて構成される。

先ず、基台２０は、例えば平面視で矩形状（図示しない）の台板で形成され、その四隅に雄ネジである長ネジ２２を垂直に立設している。

次に、台座２６は、基台２０と略同じ大きさの矩形状の平板で形成され、基台２０の上方位置に基台２０と対向配置される。また、台座２６は、後述する光源１２から照射される光、及び、当該照射された光のアンプル５０からの反射光の通過の妨げとならない程度の広さの貫通孔２７を、その中央近傍に設けている（図１参照）。そして、台座２６は、その四隅に長ネジ２２をそれぞれ遊挿させつつ、後述する台座昇降機２４の上端部に固設される（図１参照）。

次に、支持部２８について、図１及び図２を用いて説明する。図２は、支持部２８近傍をその下方からみた場合の斜視説明図である。なお図２において、説明の便宜のため台座２６を省略している。
支持部２８は、図１及び図２に示すように、例えばアンプル５０の略胴部分を載置できる程度の大きさの断面視略台形状の２つのブロック２９，２９で形成される。そして、ブロック２９，２９は、それぞれの断面視略台形状の斜辺部分を上方に向けた状態で台座２６の上面の中央近傍に固設して設けられる。より詳しくは、ブロック２９，２９は、図２に示すように、その対向する辺どうしが貫通孔２７（図１参照）の中央近傍において、離隔する離隔部３１を形成するように配置される。当該離隔部３１は、後述するようにアンプル５０を支持部２８で支持した場合に、光源１２から照射される光、及び、当該照射された光のアンプル５０からの反射光の通過の妨げとならないための間隙である（図１及び図２参照）。図１及び図２において、Ｓは離隔部３１の離隔距離である。

そして、支持部２８は、アンプル５０の筒長方向を略水平方向にして配置しつつ、アンプル５０の胴回り部分をブロック２９，２９の断面視略台形状の斜辺部分に当接させて支持する（図１及び図２参照）。したがって、アンプル５０は、図２に示すように、支持部２８の下方から視た場合に、その胴部の一部が離隔部３１から露出する態様で支持される。なお、支持部２８は、図１に示すように、アンプル５０が後述する容器回転機構によってスムースに回転できるように、例えばローラ３６，３６をそれぞれの断面視斜辺部分に設けてもよい。

次に、本実施形態の要部である容器昇降機構２５について説明する。
本実施形態の容器昇降機構２５は、図１に示すように、上述した長ネジ２２と、台座昇降機２４とを備える。台座昇降機２４は、例えば長ネジ２２に螺合する雌ネジ（図示しない）と、雌ネジを回転させるモータ（図示しない）とを備え、それぞれの長ネジ２２に設けられている（図１参照）。そして、モータの駆動によって雌ネジが回転することで長ネジ２２に沿って昇降する構成となっている。なお、モータは例えば駆動用回路（図示しない）や駆動用ボタン（図示しない）に接続され、人がボタンを押下してモータを回転させる。

したがって、台座昇降機２４が長ネジ２２に沿って昇降することで、その上に固設された台座２６及び支持部２８も昇降する。このようにして、容器昇降機構２５は、支持部２８に支持されたアンプル５０の高さ位置を変位させるのである。当該容器昇降機構２５は、撮像部１４（後述）の受光位置を変位させる受光位置変位部として機能するが、この点については後に詳述する。

次に、本実施形態の容器回転機構３０はベルト回転機構で構成され、図１に示すように、例えばステッピングモータ等（図示しない）により回転駆動する駆動用回転ドラム３４ａ、従動用回転ドラム３４ｂ、駆動用回転ドラム３４ａ及び従動用回転ドラム３４ｂに懸架されて回転する無端ベルト３２、駆動用回転ドラム３４ａの回転軸支持部３８、従動用回転ドラム３４ｂの回転軸支持部３９等を備えている。そして、上述のように懸架された無端ベルト３２は、支持部２８に支持されたアンプル５０の上端部分に当接するように配置される。その際、無端ベルト３２の回転方向が、アンプル５０の筒長方向の中心軸Ｘ（図１及び図２参照）に垂直方向となるように配置される。したがって、図１に示すように、無端ベルト３２の回転に応動してアンプル５０が筒長方向の中心軸Ｘ回りに回転させる構成となっている。このように、アンプル５０を筒長方向の中心軸Ｘ回りに回転させつつ、その外周面の画像を撮像するのである。

なお、本実施形態の容器回転機構３０は、従動用回転ドラム３４ｂを回転軸支持部３９から上方に離隔させることが可能な従動用回転ドラム上下機構（図示しない）を備えており、図１に示すように、アンプル５０を取替える等の必要に応じて無端ベルト３２を懸架した状態で従動用回転ドラム３４ｂ側を上下可能な構成となっている。

次に、本実施形態の光源１２は、例えば公知のＬＥＤランプを直線状に配列して形成することができ、アンプル５０に光を照射するものである。そして、光源１２は、図１に示すように、支持部２８に支持されたアンプル５０の下方位置で、基台２０に固設して配置される。

より詳しくは、光源１２は、図１に示すように、上述したアンプル５０の下方位置であって、上述した離隔距離Ｓを略２等分しつつ地面に垂直に通過する中心線Ａを挟んだ一方側（図１においては左側）に配置される。そして、光源１２は、図１及び図２に示すように、その発する光が離隔部３１に向かって入射する様に設定される。すなわち、光源１２は、図２に示すように、離隔部３１から露出するアンプル５０の胴部分に、光を照射する。その際、光源１２はアンプル５０の略胴部分の長さを有する短冊状の照射エリアＢを形成するように設定されている（図２参照）。

一方、撮像部１４は、例えばラインセンサ或いはエリアセンサ等のイメージセンサを備えるデジタルカメラで構成することができる。そして、撮像部１４は、図１に示すように、支持部２８に支持されたアンプル５０の下方位置で、基台２０に固設して配置される。

より詳しくは、撮像部１４は、図１に示すように、前記中心線Ａを中心として光源１２の反対位置（図１においては右側）であって、支持部２８に支持されたアンプル５０に光源１２から光を照射した場合、アンプル５０からの正反射光成分及び拡散反射光成分を受光し得る位置に固設される。
このように、撮像部１４は、上述した光源１２によってアンプル５０に照射された光の反射光を受光し、前記反射光に基づく画像を撮像するものである。そして、反射光には、上述したように正反射光成分や拡散反射光成分を含み、これらの反射光成分間の光量差によって後述する展開画像にコントラストが生じるのである。

次に、展開画像生成部４０は、アンプル５０の外周面の展開画像を生成するためのものであり、図１に示すように、ＣＰＵ４１や、ＲＡＭからなる画像メモリ４２等を備える。
ここで、本実施形態の円筒状容器の情報読取装置１０におけるアンプル５０外周面の展開画像の生成処理例について、図１〜図４を参照して簡単に説明する。図４は、アンプル５０の外周面の展開画像例である。
図１に示すように、支持部２８に支持したアンプル５０を容器回転機構３０によって回転させつつ、アンプル５０の外周面に光源から光を照射しながら撮像部１４により画像を撮像する。その際、光源１２によって短冊状の照射エリアＢ（図２及び図３参照）が形成されており、一度の撮像で得られる撮像画像は、照射エリアＢに相当する短冊状画像となる。いいかえると、一度の撮像で得られる撮像画像は、アンプル５０の外周面をその周方向に所定の幅、具体的には短冊状の照射エリアＢの略幅で周分割した短冊状画像として形成される。
次に、当該短冊状画像の画像データを受けたＣＰＵ４１は、画像メモリ４２の所定の領域にこれらの画像データを格納する。そして、アンプル５０の回転に連れて撮像位置をその周方向に相対的に移動させながらアンプル５０が１回転するまで複数回の撮像を繰り返し、複数の短冊状画像の画像データが画像メモリ４２に格納される。

次に、ＣＰＵ４１は、前記アンプル５０の１回転分に相当する複数の短冊状画像の画像データを、前記画像メモリ４２から読み出し、これらを合成してアンプル５０の外周面の展開画像を生成する。このように、展開画像生成部４０は、アンプル５０の外周面の展開画像であって、文字の画像を含む展開画像（図４参照）を、撮像部１４からの画像データに基づいて生成するのである。
図４に示す展開画像において、黒字で「Ａ」と表示された部分が、文字（読取対象）部分Ｅであり、それ以外の白地の部分が、文字（読取対象）部分を除いた地の部分Ｆとなる。

次に、情報読取部１６は、例えば画像の文字部分を除く地の部分に対する文字部分のコントラストから当該画像に表示された文字を読取り可能な公知のＯＣＲ（ＯｐｔｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）装置等の文字認識装置で構成することができる。
ここで、読取対象が上述したバーコードの場合は、情報読取部１６は、例えば画像のコントラストから画像に表示されたバーコードを読取り可能な公知のバーコードリーダ等で構成するのである。
また、情報読取部１６を、ＣＰＵやハードディスク等を備えるコンピュータで形成し、市販のＯＣＲアプリケーションプログラム及び／又はバーコードリーダアプリケーションプログラムを前記ハードディスクに記憶させ、これらのプログラムによりＯＣＲ装置及び／又はバーコードリーダとして機能させてもよい。
このように、情報読取部１６は、上述したアンプル５０の外周面の展開画像におけるコントラストであって、文字（読取対象）部分を除いた地の部分Ｆに対する文字（読取対象）部分Ｅのコントラストからその文字（読取対象）を読取ることが可能なものである。

ここで、上述した容器昇降機構２５の受光位置変位部としての機能について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、第２の反射光の受光状態の説明図、図５（ｂ）は、アンプル５０の高さ位置が図５（ａ）と同じ高さ位置での第１の反射光の受光状態の説明図である。図５（ｃ）は、アンプル５０の高さ位置が図５（ａ）の高さ位置よりやや下降した時の第２の反射光の受光状態の説明図、図５（ｄ）は、アンプル５０の高さ位置が図５（ｃ）と同じ高さ位置での第１の反射光の受光状態の説明図である。
図５において、Ｉは光源１２からの入射光、Ｇ及びＧ´は正反射光成分、Ｈ及びＨ´は拡散反射光成分をそれぞれ示す。また、Ｐはアンプル５０の筒長方向に垂直方向から見た前記正反射光成分Ｇ、Ｇ´の光量分布を示す（後述する図７においても同じ）。

まず、図５（ａ）に示すように、アンプル５０の高さ位置は、光源１２からの入射光Iが、上述した中心線Ａがアンプル５０の外周面を通過するＪ点の近傍を照射し、第２の反射光の正反射光成分Ｇを撮像部１４が受光可能となるように設定されている。

次に、図５（ｃ）に示すように、アンプル５０の高さ位置をやや下降させると、入射光Iは前記Ｊ点よりやや左側のＫ点に入射する。そうすると、入射光IのＪ点における入射角とＫ点における入射角の違いにより、Ｋ点における正反射光成分Ｇ´はＪ点における正反射光成分Ｇよりその反射角度をやや変え、撮像部１４をずれて通過する（図５（ｃ）参照）。
一方、アンプル５０の高さ位置をやや上昇させると、入射光Iは前記Ｊ点よりやや右側に入射し（図示しない）、上述と同様の理由により正反射光成分は撮像部１４をずれて通過する。

このように、光源１２及び撮像部１４が所定の位置に固定されていても、容器昇降機構２５によってアンプル５０の高さ位置を変えることで、撮像部１４に当たっていた正反射光成分が撮像部１４をずれて通過することにより、撮像部１４の受光位置が相対的に変位するのである。
すなわち、容器昇降機構２５は、撮像部１４が所定の位置に固定されていても、当該撮像部１４がアンプル５０からの反射光を受光する受光位置を相対的に変位させる受光位置変位部として機能するのである。

ここで、以上のように構成される本実施形態の円筒状容器の情報読取装置１０の動作例について、図５及び図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、撮像部１４の受光位置に対する第２の反射光の受光量分布モデルを示している。図６（ｂ）は、撮像部１４の受光位置に対する第１の反射光の受光量分布モデルを示している。図６において、横軸は撮像部１４の受光位置を示し、縦軸は撮像部１４が受光する受光量を示す（後述する図８において同じ）。

まず、図５（ａ）に示すように、撮像部１４は第２の反射光の正反射光成分Ｇを受光している。ここで、正反射光成分Ｇの光量分布Ｐは、入射光Iの入射角と同じ反射角方向を中心としてピーク値を有し、例えば逆Ｕ字状の光量分布Ｐ（図５（ａ）参照）を形成する。したがって、撮像部１４の受光位置に対する第２の反射光の受光量分布は、図６（ａ）に示すように、受光位置Lにおいてピーク値Ｖ１を有し、例えば逆Ｕ字状の受光量分布Ｐ´を形成する。ここで、受光位置Lは、正反射光成分Ｇを受光可能とする撮像部１４の受光位置である。

また、図５（ｂ）に示すように、撮像部１４は第１の反射光の拡散反射光成分Ｈを受光する。ここで、拡散反射光成分の光量は、反射角にかかわらず略一定の光量となる。したがって、撮像部１４の受光位置に対する第１の反射光の受光量分布は、図６（ｂ）に示すように、撮像部１４の受光位置によらない一定の値Ｖ２となっている。

この時、例えば文字部分が白色の印刷で形成されているために、第１の反射光の受光量Ｖ２と、第２の反射光のピーク値Ｖ１とが略等しくなると、第２の反射光と第１の反射光との受光量差がなくなる。そうすると、上述したアンプル５０外周面の展開画像において、文字部分を除いた地の部分に対する文字部分のコントラストが生じないことにより、情報読取部１６による文字の読取りができなくなる。

そこで、容器昇降機構２５（図１参照）によってアンプル５０の高さ位置をやや下降させると、図５（ｃ）に示すように、第２の反射光の正反射光成分Ｇ´が撮像部１４をずれて通過する。すなわち、撮像部１４の受光位置が上述した受光位置Lから、正反射光成分Ｇ´が撮像部１４をずれて通過する受光位置Ｍへと相対的に変位する。そして第２の反射光の受光量も、図６（ａ）に示すように、上述したピーク値Ｖ１からＶ１´へと変化する。

一方、第１の反射光は上述のごとく拡散反射光成分で形成されているため、アンプル５０の高さ位置が下降し、受光する反射光成分が拡散反射光成分Ｈから拡散反射光成分Ｈ´に変わっても（図５（ｄ）参照）その受光量は略一定値Ｖ２である（図６（ｂ）参照）。したがって、アンプル５０の高さ位置が下降すると、第２の反射光と第１の反射光との受光量差Ｖ１´―Ｖ２が生じることになる。そして、この受光量差によって、上述したアンプル５０外周面の展開画像において、文字部分を除いた地の部分に対する文字部分のコントラストが生じ、情報読取部１６による文字の読取りが可能となる。

次に、図７及び図８を用いて第２の動作例について説明する。
図７（ａ）は、第２の反射光の受光状態の説明図、図７（ｂ）は、アンプル５０の高さ位置が図７（ａ）と同じ高さ位置での第１の反射光の受光状態の説明図である。図７（ｃ）は、アンプル５０の高さ位置が図７（ａ）の高さ位置よりやや上昇した時の第２の反射光の受光状態の説明図、図７（ｄ）は、アンプル５０の高さ位置が図７（ｃ）と同じ高さ位置での第１の反射光の受光状態の説明図である。図８（ａ）は、撮像部１４の受光位置に対する第２の反射光の受光量分布モデルを示している。図８（ｂ）は、撮像部１４の受光位置に対する第１の反射光の受光量分布モデルを示している。

まず、図７（ａ）に示すように、アンプル５０の高さ位置は光源１２からの入射光Iがアンプル５０外周面の上述したＫ点の近傍を照射し、第２の反射光の正反射光成分Ｇ´が撮像部１４をずれた状態で通過するように設定されている。したがって、図７（ａ）に示す状態での撮像部１４の受光位置は、図８（ａ）に示すように、第２の反射光のピーク値を受光可能な受光位置Lからずれて、例えば受光位置Ｍとなっている。したがって、撮像部１４の受光量もピーク値よりも低いＶ３となる（図８（ａ）参照）。

一方、図７（ｂ）に示すように、第１の反射光は拡散反射光成分Ｈで形成されているので、撮像部１４による第１の反射光の受光量分布は、図８（ｂ）に示すように、撮像部１４の受光位置によらない一定の値Ｖ４となっている。

この時、例えば文字部分が黒色の印刷或いは刻印で形成されているために、第１の反射光の受光量Ｖ４と、第２の反射光の受光量Ｖ３とが略等しくなると、第２の反射光と第１の反射光との受光量差がなくなる。そうすると、アンプル５０外周面の展開画像において、上述したコントラストが生じないことにより、情報読取部１６による文字の読取りができなくなる。

そこで、図７（ｃ）に示すように、アンプル５０の高さ位置を容器昇降機構２５（図１参照）によって図７（ａ）の位置からやや上昇させ、入射光Iが上述したＪ点近傍に入射するように調整する。そうすると、第２の反射光の正反射光成分Ｇが撮像部１４に当たるようになる。すなわち、撮像部１４の受光位置は正反射光成分Ｇを受光可能な受光位置Lに相対的に変位する。したがって、図８（ａ）に示すように、第２の反射光の受光量もピーク値Ｖ３´へと変化する。

一方、第１の反射光は上述のごとく拡散反射光成分で形成されているため、アンプル５０の高さ位置が上昇し、受光する反射光成分が拡散反射光成分Ｈ´から拡散反射光成分Ｈに変わっても（図７（ｄ）参照）、その受光量は略一定値Ｖ４である（図８（ｂ）参照）。したがって、アンプル５０が上昇後では、第２の反射光と第１の反射光との受光量差Ｖ３´―Ｖ４が生じることにより上述したコントラストが生じ、情報読取部１６による文字の読取りが可能となる。

このように、本実施形態の円筒状容器の情報読取装置１０は、光源１２によって照射された光のアンプル５０からの反射光のうち、文字（読取対象）が付された部分Ｃからの第１の反射光と、文字（読取対象）が付されていない部分Ｄからの第２の反射光との撮像部１４における受光量差を、容器昇降機構２５（受光位置変位部）によって変化させることで、前記コントラストを調整可能としているのである。

次に、本発明の第２実施形態について、図９及び図１０を用いて説明するが、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第２実施形態における円筒状容器の情報読取装置と第１実施形態との相違点は、受光位置変位制御手段を備える点である。
図９は、本実施形態の円筒状容器の情報読取装置８０の撮像部６０を説明するブロック図である。図１０は、第２の実施形態において実施される処理フロー例を説明するフローチャートである。

本実施形態の撮像部６０は、図９に示すように、アンプル５０からの反射光の受光素子としてのイメージセンサ６１、ＡＤ変換回路６６、受光位置変位制御手段としてのコントローラ６２、ワーキングメモリ６４、プログラムメモリ６３及び撮像回路６５等を備えている。

イメージセンサ６１は、例えば受光量に比例した電圧等を信号として出力するフォトダイオード（以下「ＰＤ」という。）を１次元或いは２次元に配列したＣＣＤ等で構成することができる。

次に、ＡＤ変換回路６６は、イメージセンサ６１に接続され、イメージセンサからのアナログデータをＡＤ変換するためのものであり、公知のアナログ・デジタル変換回路で構成できる。

次に、コントローラ６２は、ＣＰＵで構成することができ、イメージセンサ６１、プログラムメモリ６３、ワーキングメモリ６４、容器昇降機構２５等が接続されている。そして、プログラムメモリ６３に記憶されたプログラムに従い、後述する受光位置変位制御処理等の各種の処理を実行する機能を有する。

次に、ワーキングメモリ６４は、ＲＡＭで構成することができ、イメージセンサ６１からの信号の記憶等を行う。

次に、プログラムメモリ６３は、ＲＯＭで構成することができ、コントローラ６２の処理に必要なプログラムや、基準となる電圧値（後述）等を記憶する。

次に、撮像回路６５は、例えば画像処理プロセッサで構成することができる。そして、撮像回路６５はコントローラ６２に接続され、イメージセンサ６１からの信号を受けて画像を生成する。

以上のように構成された本実施形態の円筒状容器の情報読取装置８０において実行される受光位置変位制御処理について図１０のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１０においてコントローラ６２は、イメージセンサ６１からの信号を受けてＰＤ毎の電圧値を抽出し、当該電圧値をワーキングメモリ６４の所定の領域に記録して処理をステップＳ１２に移す。

次に、ステップＳ１２においてコントローラ６２は、ワーキングメモリ６４に記録したＰＤ毎の電圧値の最大値と最低値との差分値ΔＶを算出し、ワーキングメモリ６４の所定の領域に記録する。そして、処理をステップＳ１４に移す。ここで、ＰＤ毎の電圧値は、上述のようにＰＤ毎の受光量に比例する物理量であり、前記差分値ΔＶはＰＤ間の受光量差を示す物理量である。なお、ＰＤ毎にカラーフィルタが対応している場合は、同色どうしのＰＤ毎の差分値を算出するとよい。

次に、ステップＳ１４においてコントローラ６２は、プログラムメモリ６３に記録した基準電圧値ＶＴを読み出し、前記差分値ΔＶがＶＴ以上か否かを判定する。ΔＶがＶＴ以上と判定した場合は、ワーキングメモリ６４の前記ＰＤ毎の電圧値及び差分値ΔＶを消去し、処理を終了する。一方、ΔＶがＶＴ以上と判定しなかった場合は、ワーキングメモリ６４の前記ＰＤ毎の電圧値及び差分値ΔＶを消去し、処理をステップＳ１６に移す。
ここで、ＶＴは、例えば上述したアンプル５０外周面の展開画像（図４参照）において、文字が読取り可能となるコトラストを生じさせることが可能な程度の受光量差に対応する電圧値で設定されている。したがって、前記差分値ΔＶがＶＴ以上であればアンプル５０外周面の展開画像から文字を読取ることが可能となるのである。

次に、ステップＳ１６においてコントローラ６２は、容器昇降機構２５で台座２６を上昇可能か否かを判定し、上昇可能と判定した場合は処理をステップＳ１８に移し、上昇可能と判定しなかった場合は処理をステップＳ２０に移す。

次に、ステップＳ１８においてコントローラ６２は、容器昇降機構２５に台座２６を所定の距離分上昇させるコマンドを送信する。そして、処理をステップＳ１０に移す。

また、ステップＳ２０においてコントローラ６２は、容器昇降機構２５に台座２６を所定の距離分下降させるコマンドを送信する。そして、処理をステップＳ１０に移す。

このように、コントローラ６２は、イメージセンサ６１からの信号に応じてアンプル５０の高さ位置を自動的に昇降させることにより、撮像部６０の受光位置を相対的に変位させる受光位置変位制御手段として機能するのである。

以上の説明において、受光位置変位部は容器昇降機構２５として説明したが、受光位置変位部はこれに限るものではなく、例えば、アンプル５０の高さ位置を固定したままで、光源１２及び撮像部１４，６０を昇降可能な構成であってもよい。
また、受光位置変位部は、アンプル５０の高さ位置及び光源１２の位置を固定したままで、撮像部１４，６０を移動可能とし、撮像部１４が移動することで受光位置が変位する構成であってもよい。

また、以上の説明において、アンプル５０の筒長方向を略水平にして配置させるとともに、アンプル５０の下方に光源１２及び撮像部１４，６０を配置させる構成としたが、アンプル５０の筒長方向を略垂直に配置させるとともに、アンプル５０と略同じ高さ位置に光源１２及び撮像部１４，６０を配置する構成であってもよい。そして、アンプル５０をその筒長方向の中心軸回りに回転させつつアンプル５０の外周面に光源１２からの光を照射するとともに、その反射光を撮像部１４，６０で受光しアンプル５０の外周面を撮像するのである。

さらに、以上の説明においてアンプル５０をその筒長方向の中心軸回りに回転させる容器回転機構３０を備える構成としたが、アンプル５０を静止させたままで、光源１２及び撮像部１４，６０がアンプル５０の回りを回転しつつアンプル５０の外周面を撮像する構成であってもよい。

これまで説明した実施形態によれば、円筒状容器の外周面に付された読取対象の表示態様に関わらず、前記展開画像において前記読取対象を除く地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストを調整した展開画像を生成し、当該展開画像を情報読取部が読取ることで、これらの読取対象を自動で確実に読取り可能な円筒状容器の情報読取装置１０、８０を提供できる。

以上、本発明の実施形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらはあくまでも例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の一実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置の全体構成を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置の一部を説明する斜視図である。円筒状容器例の説明図である。円筒状容器の外周面の展開画像例を説明する平面図である。本発明の一実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置の動作例及び撮像部の受光状態を説明する図である。撮像部の受光位置に対する受光量分布モデルを説明する図である。本発明の一実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置の動作例及び撮像部の受光状態を説明する図である。撮像部の受光位置に対する受光量分布モデルを説明する図である。本発明の第２実施形態に係る円筒状容器の情報読取装置を説明するブロック図である。本発明の第２実施形態に係る受光位置変位制御処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０、８０円筒状容器の情報読取装置
１２光源
１４、６０撮像部
１６情報読取部
２５容器昇降機構（受光位置変位部）
４０展開画像生成部
５０アンプル（円筒状容器）
６１イメージセンサ
６２コントローラ（受光位置変位制御手段）
Ｃ文字（読取対象）が付された部分
Ｄ文字（読取対象）が付されていない部分
Ｅ文字（読取対象）部分
Ｆ文字（読取対象）を除いた地の部分
Ｇ、Ｇ´ 正反射光成分（第２の反射光）
Ｈ、Ｈ´ 拡散反射光成分（第1の反射光）

Claims

円筒状容器の外周面に付された読取対象を読取る円筒状容器の情報読取装置であって、
筒長方向を略水平方向にして配置された前記円筒状容器を前記筒長方向の中心軸周りに回転させる容器回転機構と、
前記円筒状容器の下方から前記外周面に光を照射する光源と、
前記円筒状容器の下方であって前記中心軸を挟んで前記光源と反対側に配置され、前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの反射光を受光し、前記反射光に基づく画像を撮像する撮像部と、
前記円筒状容器の外周面の展開画像であって前記読取対象の画像を含む展開画像を、前記撮像部からの画像データに基づいて生成する展開画像生成部と、
前記展開画像におけるコントラストであって、前記読取対象部分を除いた地の部分に対する前記読取対象部分のコントラストから前記読取対象を読取る情報読取部と、
前記撮像部の前記反射光の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位部と、を備え、
前記光源によって照射された光の前記円筒状容器からの前記反射光のうち、前記読取対象が付された部分からの第１の反射光と、前記読取対象が付されていない部分からの第２の反射光との前記撮像部における受光量差を、前記受光位置変位部によって変化させることで前記コントラストを調整可能とすることを特徴とする円筒状容器の情報読取装置。
前記第２の反射光は、その反射光の成分に正反射光成分を含み、前記受光位置変位部により前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させることで前記撮像部における前記第２の反射光の受光量が変化することを特徴とする請求項１に記載の円筒状容器の情報読取装置。
前記受光位置変位部は、前記円筒状容器を昇降させる容器昇降機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒状容器の情報読取装置。
前記撮像部にはイメージセンサが備えられ、前記イメージセンサからの信号に応じて前記撮像部の受光位置を上下方向に変位させる受光位置変位制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の円筒状容器の情報読取装置。