JP4176007B2 - Code reader having distance measuring function - Google Patents
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Description
本発明は、異なる反射率又は正反射、拡散射光の差で形成されるマークで表わされる1次元若しくは2次元のコードを読取対象として、シール状の媒体に印刷若しくは物体表面に直接形成されたコードを光学的に非接触で読取るコード読取装置に関し、特に、読取対象のコードまでの距離を測定する測距機能を有するコード読取装置及びその測距方法に関する。 The present invention reads a one-dimensional or two-dimensional code represented by a mark formed by a difference in reflectance, specular reflection, or diffuse light, and is printed on a seal-like medium or directly formed on an object surface. In particular, the present invention relates to a code reading device having a distance measuring function for measuring a distance to a code to be read and a distance measuring method thereof.
近年、製品や部品の管理情報を短時間で認識するために、製品や部品の番号、商品名、価格その他の情報を白黒等のしま模様で記号化した1次元又は2次元コードが広く用いられている。これらの異なる反射率又は正反射、拡散射光の差で形成されるコードで表わされる1次元コードや2次元コードなど、符号化された情報を有するコード(「ラベル」若しくは「マーク」とも言う)は、例えば1次元コードにおいては、線の幅の比の組合せで一連の数字を表しており、製品や部品の番号等の各種の情報が上記数字に置き換えられている。このような1次元のバーから成る1次元コードや2次元のセルから成る2次コードを光学的に読取るコード読取装置は、操作者が装置を手に持って利用する手持ち式のタイプと、搬送路の所定の位置に固設される定置式のタイプがある。 In recent years, in order to recognize management information of products and parts in a short time, one-dimensional or two-dimensional codes in which product and part numbers, product names, prices, and other information are symbolized by black and white stripes are widely used. ing. A code (also referred to as “label” or “mark”) having encoded information, such as a one-dimensional code or a two-dimensional code represented by a code formed by a difference between these different reflectances or specular reflections and diffused light. For example, in a one-dimensional code, a series of numbers is represented by a combination of line width ratios, and various pieces of information such as product and part numbers are replaced with the above numbers. Such a code reader that optically reads a one-dimensional code composed of a one-dimensional bar or a secondary code composed of a two-dimensional cell is a hand-held type that an operator uses while holding the device, There is a stationary type fixed at a predetermined position on the road.
手持ち式のタイプの光源としては発光ダイオードが主に用いられ、定置式の光源としてはレーザビームが主に用いられている。手持ち式のコード読取装置は、POS(販売時点情報管理)システムとしてスーパーマーケットやデパート等のレジで多用されており、製造及び流通段階においても使用されている。 A light-emitting diode is mainly used as a hand-held type light source, and a laser beam is mainly used as a stationary light source. Hand-held code readers are frequently used at supermarkets and department stores as a point-of-sale (POS) system, and are also used in the manufacturing and distribution stages.
一方、定置式のコード読取装置は、物流配送センター等において使用されている。例えば、物流配送センターにおいては、届け先や種類がランダムに投入された物品をベルトコンベヤ等の搬送手段によって搬送し、搬送される物品の表面に付されたラベルの情報を撮像手段によって撮像し、その画像を処理してコードを読取り、その情報に基づいて各種の物品を仕分装置によって自動的に仕分けることが行われている。 On the other hand, stationary code readers are used in distribution distribution centers and the like. For example, in a distribution center, an article with a random destination and type is conveyed by a conveying means such as a belt conveyor, and information on a label attached to the surface of the conveyed article is imaged by an imaging means. A code is read by processing an image, and various articles are automatically sorted by a sorting device based on the information.
図11は、2次元エリア内の領域を撮像してコードを読取る手持ち式のコード読取装置の一例を示す外観図である。このコード読取装置の本体7は、横断面がくの字をした略直方体の形状を成している。本体7の一端の先端部にはコードの読取り部7aが設けられ、本体7の他端の上面部には読取ったコードデータの登録、抹消、表示やガイダンス等の指令を入力するためのテンキー7b及び所定事項を表示するための液晶等で成る表示部7cが設けられている。このコード読取装置を使用する際には、使用者は本体7の把持部を片手で把持し、操作スイッチ7dを押す。この操作スイッチ7dの押下により、例えばレーザダイオードを光源として、2点の可視光,十字形の可視光,X字形の可視光,あるいは矩形状の可視光が、読取領域確認用のガイド光として照射される。操作者がガイド光を読取対象のコードに合わせた後に再度操作スイッチ7dを押して読取開始を指示すると、読取領域から反射された光がレンズ系に入射され、結像された像がイメージセンサ等の撮像手段により撮像される。そして、その画像データからコードが認識(解読)されるようになっている(例えば特許文献1参照)。
FIG. 11 is an external view showing an example of a hand-held type code reader that images a region in a two-dimensional area and reads a code. The
このようなコード認識機能を有する手持ち式のコード読取装置では、一般的に固定焦点のレンズにより対象物を読取るようにしており、例えばコードが正しく読取れた場合には音を鳴らして操作者に通知し、コードまでの距離が近すぎたり遠すぎたりするなどにより、正しく読取れなかった場合には、操作者が読取操作を繰り返し行う必要がある。 In a hand-held code reader having such a code recognition function, an object is generally read by a fixed focus lens. For example, when a code is read correctly, a sound is emitted to the operator. If the information is not read correctly due to the notification and the distance to the code is too close or too far, the operator needs to repeat the reading operation.
このような固定焦点方式のコード読取装置の欠点をカバーするには、オートフォーカス機構を備えれば良いが、人物や風景を撮像対象としたカメラに採用されているオートフォーカス機構を用いると、高価格になると言う欠点がある。 In order to cover the drawbacks of such a fixed focus type code reader, an autofocus mechanism may be provided. However, if an autofocus mechanism employed in a camera that captures an image of a person or a landscape is used, high There is a disadvantage that it becomes price.
上記のようなバーコードなどを対象としたコード読取装置では、人物や風景を撮像対象としたカメラと比較して、距離の計測精度や焦点の調節精度の高い高性能なオートフォーカス機能は必要が無い。そのため、上記のようなコード読取装置においては、多少精度は悪くても安価なオートフォーカス装置を搭載することが望まれる。 The above-mentioned code reader for barcodes, etc., requires a high-performance autofocus function with higher distance measurement accuracy and focus adjustment accuracy than cameras that capture images of people and landscapes. No. For this reason, it is desirable to install an inexpensive autofocus device in the above-described code reading device even if the accuracy is somewhat inferior.
対象物までの距離を測定する装置としては、例えば、レーザ光や電波を用い、信号が対象物まで到達して反射され返ってくるまでの時間差を測定することによって、対象物までの距離や距離変化率を測定するもの(例えば特許文献2参照)や、イメージセンサ2個を用いて三角測量の原理で対象物までの距離を測定するもの(例えば特許文献3参照)など、車両用のものも挙げられる。しかしながら、これらの距離測定方式を適用しても、小型,軽量で且つ高速に焦点合わせを行えるオートフォーカス装置や、その機能を有するコード読取装置を安価に実現するのは困難である。 As an apparatus for measuring the distance to an object, for example, using a laser beam or radio wave, the distance or distance to the object is measured by measuring the time difference until the signal reaches the object and is reflected back. There are also those for vehicles such as those that measure the rate of change (see, for example, Patent Document 2) and those that measure the distance to an object by the principle of triangulation using two image sensors (see, for example, Patent Document 3). Can be mentioned. However, even if these distance measurement methods are applied, it is difficult to realize an autofocus device that can be focused at high speed and a small size, light weight, and a code reading device having the function at low cost.
そこで、本出願人は、特許文献4において、安価な構成で実現することが可能なオートフォーカス機能を有する手持ち式読取装置及び距離計測方法を提案している。この特許文献4に記載のものでは、撮像手段のレンズ系の光軸に対して所定の角度を成す光ビームを照射し、その光ビームの画像位置のレンズ系の光軸に対する変位量を基に、対象物までの距離の測定やオートフォーカス制御におけるレンズ系の移動位置の判断を行うものである。そして、好ましい形態としては、上記の光ビームを、バーコード等の読取対象の読取位置/範囲を示すガイド光と兼用する構成しとすることで、対象物までの距離をセンサ等の追加すること無く測定できるようにしている。また、オートフォーカス制御に関しては、上記光ビームの画像位置の変位量から算出した距離に応じてレンズ系又は撮像素子を移動し、焦点位置を調節する構成としている(例えば特許文献4参照)。
In view of this, the present applicant has proposed a hand-held reading apparatus and a distance measurement method having an autofocus function that can be realized with an inexpensive configuration in
上述した特許文献4に記載のものでは、レンズ系の光軸に対する光ビームの画像位置の変位量を基に、対象物までの距離を測定する測距方法を採用している。しかし、測距用の光ビームをガイド光と兼用する場合、撮像手段の受光軸に対してガイド光の光束が傾斜した構造となっていることが前提となる。そのため、撮像手段の受光軸に対して平行なガイド光を投光するコード読取装置の場合、適用することができないと言う問題がある。また、特許文献4に記載の測距方法では、コードが付与されている面に対して撮像面が傾斜した状態で撮像すると、傾斜角度に応じて光ビームの位置も変化するため、算出した距離に誤差が生じる。そのため、手持ち式のコード読取装置に適用した場合は、撮像状態によっては正確に距離が測定できず、ピントが合わないためコードの認識精度が低下すると言う欠点があった。また、定置式のコード読取装置においても、コードが付与された物品が搬送路上(ベルトコンベア等の面)に真直ぐに置かれていない場合には、正確に距離が測定できず、ピントが合わないためコードの認識精度が低下すると言う欠点があった。
In the above-described device disclosed in
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、測距専用のセンサ等の機器を追加すること無く、読取対象のコードまでの距離を測定することができると共に、コードが付与されている面と撮像面に角度があっても、誤差の少ない距離を測定することが可能な測距機能を有するコード読取装置及びその測距方法を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to measure the distance to a code to be read without adding a device such as a dedicated sensor for distance measurement. An object of the present invention is to provide a code reading device having a distance measuring function and a distance measuring method thereof capable of measuring a distance with a small error even if there is an angle between a surface to which a code is applied and an imaging surface.
本発明は、異なる反射率又は正反射、拡散射光の差で形成されるマークで表わされる1次元若しくは2次元のコードを読取対象として、前記読取対象の画像を撮像するための撮像手段と、前記読取対象の撮像位置を示す所定形状の光学的ポインタを投光する光学的ポインタ投光手段と、前記撮像手段により撮像した画像を処理して前記コードを解読するコード解読手段とを備えたコード読取装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記光学的ポインタを投光した状態で前記撮像手段により撮像した前記光学的ポインタの画像情報を得て、前記光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウとして前記計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して算出した最大濃度値のA%を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし前記最大濃度値のB%を第2の閾値として設定し、前記計測用ウインドウ内にて濃度値が前記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数すると共に、前記ウインドウ内にて濃度値が前記第2の閾値を超える画素の数を第2のポインタ画像幅として計数し、前記光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす前記第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比をポインタ像広がり度として算出し、前記ポインタ像広がり度と前記コードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いて前記コードまでの距離を算出する測距手段を備えることによって達成される。 The present invention relates to an imaging means for capturing an image of the object to be read with a one-dimensional or two-dimensional code represented by a mark formed by a difference in reflectance or specular reflection or diffuse light, A code reader comprising: an optical pointer light projecting unit that projects an optical pointer having a predetermined shape that indicates an imaging position of a reading target; and a code decoding unit that processes an image captured by the image capturing unit and decodes the code The object of the present invention is to obtain image information of the optical pointer imaged by the imaging means in a state where the optical pointer is projected, and in accordance with a projection area of the optical pointer. A% of the maximum density value calculated by comparing the density value of each pixel in the measurement window with a predetermined pixel range set in advance as the measurement window is used as the first threshold value. And B <A, B% of the maximum density value is set as a second threshold value, and the number of pixels whose density value exceeds the first threshold value in the measurement window is set as a first pointer. The image width is counted, and the number of pixels having a density value exceeding the second threshold in the window is counted as a second pointer image width to approximately represent the spread of the optical pointer image. A ratio of the second pointer image width to the first pointer image width is calculated as a pointer image spread degree, and the code is calculated using a table or a function formula that defines the relationship between the pointer image spread degree and the distance to the code. made reach by the further comprising a distance measuring means for calculating the distance to.
更に、本発明の上記目的は、前記光学的ポインタを投光した状態で前記撮像手段により撮像した前記光学的ポインタの画像情報を得て、前記光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウとして前記計測用ウインドウ内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の数を計数し、その計数値を第1の測距用情報とすると共に、前記計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して算出した最大濃度値のA%を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし前記最大濃度値のB%を第2の閾値として設定し、前記計測用ウインドウ内にて濃度値が前記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数すると共に、前記ウインドウ内にて濃度値が前記第2の閾値を超える画素の数を第2のポインタ画像幅として計数し、前記第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比を第2の測距用情報とし、前記光学的ポインタの形状を近似的に表わす前記第1の測距用情報、及び前記光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす前記第2の測距用情報に基づいて、前記コードまでの距離を算出する測距手段を備えることによっても達成される。 Furthermore , the object of the present invention is to obtain image information of the optical pointer imaged by the imaging means in a state where the optical pointer is projected, and is preset according to a projection area of the optical pointer. Counting the number of pixels whose density value exceeds a predetermined threshold in the measurement window using a certain pixel range as a measurement window, and using the counted value as first distance measurement information, the measurement window A% of the maximum density value calculated by comparing the density values of each pixel in the inside is set as the first threshold, and B <A is set as B% of the maximum density value as the second threshold, The number of pixels whose density value exceeds the first threshold in the measurement window is counted as the first pointer image width, and the number of pixels whose density value exceeds the second threshold in the window. The second point Counting as the image width, the ratio of the second pointer image width to the first pointer image width is used as second distance measurement information, and the first distance measurement information approximately represents the shape of the optical pointer. This can also be achieved by providing distance measuring means for calculating the distance to the code based on the information and the second distance measurement information that approximately represents the spread of the image of the optical pointer.
更に、前記計測用ウインドウが、前記光学的ポインタの画像を所定方向に横断する画素列に対応して設定された一定幅のウインドウであること、によって一層効果的に達成される。
更に、前記光学的ポインタ投光手段により投光する光学的ポインタの光束が、前記撮像手段の受光軸に対して平行な光束であること、前記測距手段により算出した距離に応じて前記撮像手段のレンズ系又は撮像素子を光軸方向に移動させてピントを自動的に調整するレンズ移動手段を更に備えること、各撮像距離でのレンズ系の焦点深度に応じて予め設定された複数段階の焦点距離の中から、前記測距手段により算出した距離に対応する当該段階の焦点距離を得て、前記レンズ移動手段を制御して前記当該段階の焦点距離の位置に前記レンズ系又は撮像素子を瞬間的に移動させるピント調整制御手段を備えること、前記焦点距離の段階が2段階又は3段階であること、前記コード読取装置が、搬送路に沿って連続的に搬送される物品の表面に付されたコードをリアルタイムに読取る定置式のコード読取装置であり、前記測距手段により算出した距離が前記撮像手段の焦点が合焦する距離の範囲内となった時点で前記コードの解読用画像を前記撮像手段により撮像する撮像タイミング制御手段を更に備えること、前記撮像タイミング制御手段は、前記コードの解読用画像の撮像前に前記光学的ポインタの投光を停止させることによって、それぞれ一層効果的に達成される。
Furthermore, the measurement window is more effectively achieved by being a window having a constant width set corresponding to a pixel row traversing the image of the optical pointer in a predetermined direction .
Further, the light beam of the optical pointer for projecting light through said optical pointer light projecting means, are parallel light beam with respect to the light receiving axis of the imaging means, the imaging according to the distance calculated by said distance measuring means A lens moving unit that automatically adjusts the focus by moving the lens system or the image pickup element of the unit in the optical axis direction, and a plurality of steps that are set in advance according to the focal depth of the lens system at each imaging distance From the focal length, the focal distance at the corresponding stage corresponding to the distance calculated by the distance measuring means is obtained, and the lens moving means is controlled to place the lens system or the image sensor at the focal distance at the relevant stage. It is provided with a focus adjustment control means for instantaneously moving, the stage of the focal length is two stages or three stages, and the code reading device is on the surface of the article continuously conveyed along the conveyance path. A stationary type code reading device that reads the generated code in real time, and when the distance calculated by the distance measuring means falls within the distance of the focus of the imaging means, the code decoding image is read It further comprises imaging timing control means for imaging by the imaging means, and the imaging timing control means is more effective by stopping the projection of the optical pointer before imaging the code decoding image. Achieved.
本発明によれば、読取対象の撮像位置を示す光学的ポインタを利用して、読取対象までの距離に応じて変化する上記ポインタの像の形状(ポインタ像の大きさ又はピントのズレ等による像の広がりを考慮した大きさ)の変化量を基に、対象物までの距離の計測、及びピントの調整制御を行うようにしているので、測距専用のセンサ等の機器を追加すること無く、読取対象のコードまでの距離の測定及び正確なピント合わせを行うことが可能となる。また、光学的ポインタの形状に応じて予め設定された一定の画素範囲から成るウインドウ内を対象として、そのウインドウ内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の計数値を基に測距する方式としているので、光ビームの画像位置(点又は線分)の変位量を基に測距する従来の方式と比較して、読取対象までの距離を高速に測定することができると共に、コードが付与されている面と撮像面に角度がある場合に生じる距離の測定誤差を減少させることができる。 According to the present invention, by using an optical pointer indicating the imaging position of the reading target, the shape of the pointer image that changes according to the distance to the reading target (the image of the size of the pointer image or the focus shift, etc.) Because the distance to the object is measured and the focus adjustment control is performed based on the amount of change), without adding a dedicated sensor for distance measurement, etc. Measurement of the distance to the code to be read and accurate focusing can be performed. In addition, a method for measuring a distance based on a count value of pixels in which a density value exceeds a predetermined threshold in a window including a predetermined pixel range set in advance according to the shape of the optical pointer Compared to the conventional method of distance measurement based on the amount of displacement of the image position (point or line segment) of the light beam, the distance to the reading object can be measured at a higher speed and a code is attached. It is possible to reduce the measurement error of the distance that occurs when there is an angle between the current surface and the imaging surface.
本発明は、一般的なハードウェア構成のコード読取装置に適用することができるものであり、距離センサ等の機器を追加すること無く、読取対象の撮像位置を示すガイド光(以下、光学的ポインタとする)の画像を処理してコード読取面までの距離を測定する機能を実現するものである。以下に説明する最良の形態では、読取対象までの距離に応じて変化する上記光学的ポインタの画像形状の変化量を求め、その変化量からコードの読取面までの距離を測定するようにしている。 The present invention can be applied to a code reader having a general hardware configuration, and guide light (hereinafter referred to as an optical pointer) indicating an imaging position of a reading target without adding a device such as a distance sensor. And a function for measuring the distance to the code reading surface. In the best mode described below, the amount of change in the image shape of the optical pointer that changes in accordance with the distance to the reading target is obtained, and the distance from the amount of change to the reading surface of the code is measured. .
なお、本発明で言う「画素の濃度値」とは、コード読取装置の撮像素子(白黒画像を撮像する撮像素子、CCD型又はCMOS型のカラー画像撮像素子など)から出力される白黒又はカラーの画素信号を処理して得られる濃度値(像面照度に応じて得られる画像の濃度を示すアナログ値又はデジタル値)のことを言う。 The “pixel density value” referred to in the present invention means a monochrome or color output from an image pickup device (an image pickup device for picking up a black and white image, a CCD type or CMOS type color image pickup device) of a code reader. A density value obtained by processing a pixel signal (an analog value or a digital value indicating the density of an image obtained according to the image plane illuminance).
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態では、1次元/2次元コードのコード読取装置に適用した場合を例として説明する。また、本発明において測距に利用する光学的ポインタは、一般的なコード読取装置から読取対象に対して投光される撮像位置確認用のガイド光であり、その形状及び光束の方向は特に限定されないが、光学的ポインタの光束は、撮像手段の受光軸に平行な光束であるのが望ましい。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments described below, a case where the present invention is applied to a one-dimensional / two-dimensional code reading apparatus will be described as an example. The optical pointer used for distance measurement in the present invention is a guide light for confirming the imaging position projected from a general code reader to a reading target, and the shape and direction of the light beam are particularly limited. However, the light beam of the optical pointer is preferably a light beam parallel to the light receiving axis of the imaging means.
図1は、本発明に係るコード読取装置の構成例を示すブロック図である。このコード読取装置の外観構成は、図11で示したコード読取装置と同等であるため、ここでは説明を省略する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a code reading apparatus according to the present invention. Since the external configuration of this code reader is the same as that of the code reader shown in FIG. 11, the description thereof is omitted here.
図1に示されるコード読取装置10は、読取対象の画像を撮像するための撮像手段11と、読取対象1の撮像位置を示す光学的ポインタを投光する光学的ポインタ投光手段12と、撮像手段11のレンズ系を移動させてピントを調整するためのレンズ移動手段13と、撮像した読取対象のコードの画像を処理してコードを解読するコード解読手段14と、撮像した光学的ポインタの画像を処理して読取対象までの距離を求める測距手段15と、各手段を所定のプログラムに基づいて制御するためのCPU,メモリ,入出力インターフェイス等から成る制御手段16とを備えている。
A
撮像手段11は、白黒又はカラーの像を撮像する撮像素子及びレンズ等から成る撮像デバイス(例えばCCD型又はCMOS型の撮像カメラ、又はカラーイメージ素子を直線状に配列したラインセンサ等)が使用される。光学的ポインタ投光手段12は、発光素子から所定形状の光束をガイド光(光学的ポインタ)として撮像対象に照射し、操作者に撮像位置を示すための手段であり、光源としては、LED又は半導体レーザ等が使用される。レンズ移動手段13は、ステッピングモータ又はサーボで構成し、無段階でレンズ系を移動させる形態としても良いが、コイル,電磁石等から成る電磁式のアクチュエータで構成し、予め撮像距離に対応して設定されている複数段階(2段階又は3段階程度)の焦点距離の位置に、電磁式のアクチュエータを制御して瞬間的にレンズ系を移動させる形態とするのが望ましい。コード解読手段14及び測距手段15は、本実施の形態ではソフトウェア、ハードウェアのいずれで構成しても良いが、以下、ソフトウェア(制御手段16のCPUの制御の下に実行されるコンピュータプログラム)で構成とした場合を例として説明する。
As the image pickup means 11, an image pickup device (for example, a CCD type or CMOS type image pickup camera or a line sensor in which color image elements are linearly arranged) including an image pickup element and a lens for picking up a black and white or color image is used. The The optical pointer
制御手段16は、光学的ポインタ投光手段12による光学的ポインタの投光制御、図示されない照明手段(付加構成)の駆動制御による照明光の照明制御、撮像手段11による撮像制御、撮像手段11で撮像した光学的ポインタの画像情報に基づく測距処理、レンズ移動手段14の駆動制御によるピントの調整制御、読取ったコードの解読処理(復号化処理)、復号化データの上位システム20への伝送処理などの各種制御を行う。
The control means 16 includes optical pointer light projection control by the optical pointer light projection means 12, illumination light illumination control by drive control of an illumination means (additional configuration) not shown, image pickup control by the image pickup means 11, and image pickup means 11. Distance measurement processing based on image information of the captured optical pointer, focus adjustment control by driving control of the lens moving means 14, decoding processing of the read code (decoding processing), transmission processing of decoded data to the
また、制御手段16は、通信ネットワーク等を介して上位システム20へリアルタムにデータを伝送する機能の他に、コードの解読データ(若しくは生画像データ)をメモリ若しくは、PCカード,フラッシュメモリ等の受渡し可能な記憶媒体15に蓄積して記録するデータ蓄積機能を備えている。
In addition to the function of transmitting data to the
上述のような構成において、先ず、本発明に係るコード読取装置の測距方法について説明する。本発明では、図2に示すように、撮像手段の撮像素子11bの受光軸Rに対して平行な光束(若しくは平行に近い光束)から成る光学的ポインタを、光学的ポインタ投光手段の発光素子12aから読取面1A(1B、1C)に対して照射すると共に、レンズ系11aを介して結像された光学的ポインタの像を撮像素子11bにより撮像する。測距手段15では、撮像した光学的ポインタの画像データをもとに、濃度値が所定の閾値を超える画素の分布(光学的ポインタの画像を構成する各画素の濃度分布)を求め、その分布情報に基づいてコードの読取面1A(1B、1C)までの距離を算出する。
In the configuration as described above, first, the distance measuring method of the code reading apparatus according to the present invention will be described. In the present invention, as shown in FIG. 2, an optical pointer composed of a light beam parallel to the light receiving axis R of the
上記の測距に用いる「光学的ポインタの形状を表わす濃度分布」は、撮像距離に応じて変化する。そのため、光学的ポインタの濃度分布を求めれば、濃度分布とコードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いてコードまでの距離を算出することができる。例えば、光学的ポインタの濃度分布を全て解析すれば、光学的ポインタの形状をある程度正確に求めることができるが、コードまでの距離を算出するためには、正確な形状を認識する必要は無い。そこで、本発明では、光学的ポインタの像の幅など、部分的な形状を近似的に表わす値(量)を算出し、その算出値に基づいてコードまでの距離を測定するようにしている。 The “density distribution representing the shape of the optical pointer” used for the distance measurement described above varies depending on the imaging distance. Therefore, if the density distribution of the optical pointer is obtained, the distance to the code can be calculated using a table or a function formula that defines the relationship between the density distribution and the distance to the code. For example, if all the density distributions of the optical pointer are analyzed, the shape of the optical pointer can be obtained with a certain degree of accuracy, but it is not necessary to recognize the exact shape in order to calculate the distance to the code. Therefore, in the present invention, a value (amount) that approximately represents a partial shape such as the width of the optical pointer image is calculated, and the distance to the code is measured based on the calculated value.
以下に、(1)光学的ポインタの形状を近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法、(2)ピントずれによる像の広がりを近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法について、それぞれ具体例を示して説明する。 In the following, (1) a method of measuring the distance to the code using a value that approximately represents the shape of the optical pointer as distance measurement information, and (2) a value that approximately represents the spread of the image due to focus shift. A method for measuring the distance to the code as the business information will be described with specific examples.
先ず、測距方法の第1の実施形態として、光学的ポインタの形状を近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法について説明する。 First, as a first embodiment of the distance measuring method, a method for measuring the distance to the code using a value that approximately represents the shape of the optical pointer as distance measurement information will be described.
図3(A),(B)及び(C)は、光学的ポインタを投光した状態で、図2中の読取面1A、読取面1B、及び読取面1Cを撮像したときの光学的ポインタの画像(G1A,G1B,G1C)の例をそれぞれ示している。読取面での光学的ポインタの大きさは、光学的ポインタが拡散光でない場合には距離が変化しても略同一の大きさとなるが、画像G1A,G1B,G1Cに示すように、同一画角で撮像した画面内のポインタ画像の形状は、読取対象が離れるにつれて小さくなると言うように、撮像距離に応じて変化する。そこで、測距手段15では、光学的ポインタの形状を近似的に表わす値として、例えば撮像手段11によって撮像した画像信号から得られる濃度値が所定の閾値を超える画素の数を計数する。そして、測距用情報である上記の計数値と読取面(コード)までの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いて、読取面までの距離を算出する。
3A, 3B, and 3C show the optical pointer when the reading surface 1A, the reading surface 1B, and the reading surface 1C in FIG. 2 are imaged with the optical pointer projected. Examples of images (G1A, G1B, G1C) are shown. When the optical pointer is not diffused light, the size of the optical pointer on the reading surface is substantially the same even if the distance is changed. However, as shown in the images G1A, G1B, and G1C, the same angle of view is obtained. The shape of the pointer image in the screen imaged in (1) changes in accordance with the imaging distance so that it becomes smaller as the reading target is separated. Therefore, the
上記の測距用情報を求める際には、画面全体の画像情報を対象としても良い。しかし、光学的ポインタ以外の自然光を回避し、且つ高速に演算するためには、図3中に示すように、光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素領域(画素範囲)を計測用ウインドウW(W1又はW2)として設定しておき、その計測用ウインドウW内の画素群を対象とした方が好ましい。また、図3(A)〜(C)中に示すような2次元の計測用ウインドウW2を用いるよりも、図3(A)中に示すような、光学的ポインタの画像を所定方向に横断する画素列に対応して設定された一定幅の直線状のウインドウW1を用いた方が、より高速に演算することができる。 When obtaining the distance measurement information, the image information of the entire screen may be targeted. However, in order to avoid natural light other than the optical pointer and perform calculation at high speed, as shown in FIG. 3, a predetermined pixel area (pixel range) preset according to the projection area of the optical pointer. Is set as the measurement window W (W1 or W2), and it is preferable to target the pixel group in the measurement window W. Further, rather than using a two-dimensional measurement window W2 as shown in FIGS. 3A to 3C, the optical pointer image as shown in FIG. 3A is traversed in a predetermined direction. The calculation can be performed at higher speed by using a linear window W1 having a constant width set corresponding to the pixel column.
図4は、計測用ウインドウW1内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の計数値(画素数)を縦軸、距離(mm)を横軸として、上記計数値(画素数)とコードまでの距離との相関関係をグラフで示した図である。そして、図5は、距離50mm,100mm,150mmでそれぞれ実測した上記計数値(画素数)を示している。図4に示すように、光学的ポインタの形状を近似的に表わす上記計数値と距離との相関関係は、反比例の関係にあることがわかる。測距手段15では、一定の計測用ウインドウ内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の計数値と上記コードまでの距離との相関関係を定めた図5に示すようなテーブル若しくは関数式を用いてコードまでの距離を算出する。 FIG. 4 shows the count value (number of pixels) and the code up to the code, with the count value (number of pixels) of the pixels whose density value exceeds a predetermined threshold in the measurement window W1 as the vertical axis and the distance (mm) as the horizontal axis. It is the figure which showed the correlation with these distances with the graph. FIG. 5 shows the count values (pixel numbers) actually measured at distances of 50 mm, 100 mm, and 150 mm. As shown in FIG. 4, it can be seen that the correlation between the count value approximately representing the shape of the optical pointer and the distance is inversely proportional. In the distance measuring means 15, a table or a function formula as shown in FIG. 5 that defines the correlation between the count value of a pixel whose density value exceeds a predetermined threshold and the distance to the code within a certain measurement window. Use to calculate the distance to the code.
なお、図4及び図5の例では、計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して濃度のピーク(最大濃度値)を求めて、その半値(最大濃度値の50%)を閾値として設定し、その閾値を超える画素を計数した値(以下「半値幅」と言う)を測距用情報として用いているが、画素の計数に用いる閾値は固定としても良い。また、測距手段15において距離を求める際に用いる基準値(例えば図5のテーブル中の画素数)は、後述する他の方法により測距する場合も同様であるが、論理的な計算値ではなく、例えば予めサンプルのコード面に光学的ポインタを投光した状態で算出した計数値(実測値)を基準値として設定しておく方が好ましい。また、計数値とコードまでの距離との関係を示す関数式についても、論理的な式ではなく、実測値(濃度分布)に基づいて関数式を用いるようにしても良い。 4 and 5, the density value of each pixel is compared in the measurement window to obtain a density peak (maximum density value), and the half value (50% of the maximum density value) is set as a threshold value. A value obtained by counting pixels exceeding the threshold value (hereinafter referred to as “half-value width”) is used as distance measurement information, but the threshold value used for counting pixels may be fixed. Further, the reference value (for example, the number of pixels in the table of FIG. 5) used when the distance is obtained by the distance measuring means 15 is the same when distance measurement is performed by other methods described later. For example, it is preferable to set, as a reference value, a count value (measured value) calculated in advance in a state where an optical pointer is projected onto the code surface of the sample. Also, a function expression indicating the relationship between the count value and the distance to the code may be a function expression based on an actual measurement value (concentration distribution) instead of a logical expression.
このように、測距手段15では、光学的ポインタを投光した状態で撮像手段11(撮像素子)により撮像した光学的ポインタの画像情報を得て、光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウWとして、その計測用ウインドウW内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の数を計数し、光学的ポインタの形状を近似的に表わす画素の計数値とコードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いてコードまでの距離を算出する。
As described above, the
なお、ズーム機能を有するコード読取装置の場合は、基準値を設定した時点のズーム量となるようにレンズ系を移動した状態で光学的ポインタの画像を撮像する。あるいは、レンズ系を移動せずに、基準値を設定した時点のズーム量と現在のズーム量との比で基準値又は算出値を補正し、補正後の値の変化量から、読取面までの距離を算出する。また、対象物の面と撮像面は、多少の傾きがあってもピント調整処理等では問題とならないが、傾きを考慮してより正確に測距するようにしても良い。例えば、図3に示したような縞模様の投影形状を有する光学的ポインタの場合は、全体の輪郭線部分又は個々のバーのエッジ部分の形状の歪み、バーの間隔等から傾きを求めて、求めた傾きの量から画像成分量を補正すれば、より高精度の変化量及び距離を算出することができる。また、その他の形状(円形,十字型,矩形,多少の幅を有する線分等から成る光学的ポインタ)であっても、傾きに応じて生じる光学的ポインタの幾何学的な形状の歪を画像処理により求めれば、その歪の情報から傾きを算出することができる。 In the case of a code reading device having a zoom function, an image of an optical pointer is picked up with the lens system moved so as to be the zoom amount when the reference value is set. Or, without moving the lens system, the reference value or the calculated value is corrected by the ratio between the zoom amount at the time when the reference value is set and the current zoom amount, and the amount of change after the correction is changed to the reading surface. Calculate the distance. Further, even if there is a slight inclination between the surface of the object and the imaging surface, there is no problem in the focus adjustment processing or the like, but the distance may be measured more accurately in consideration of the inclination. For example, in the case of an optical pointer having a striped projection shape as shown in FIG. 3, the inclination is obtained from the distortion of the shape of the entire contour portion or the edge portion of each bar, the interval between the bars, etc. If the image component amount is corrected from the obtained amount of inclination, a more accurate change amount and distance can be calculated. In addition, even in other shapes (circular, cross-shaped, rectangular, optical pointers composed of line segments having a certain width, etc.), the distortion of the geometric shape of the optical pointer caused by the inclination is imaged. If obtained by processing, the inclination can be calculated from the information of the distortion.
次に、測距方法の第2の実施形態として、ピントずれによる像の広がりを近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法について説明する。 Next, as a second embodiment of the distance measuring method, a method for measuring the distance to a code using a value that approximately represents the spread of an image due to a focus shift as distance measurement information will be described.
前述のように、光学的ポインタの画像の大きさは、撮像距離に応じて変化する。ところで、ピントが合っていない状態で撮像した場合、光学的ポインタの像が広がり、ぼけた像が撮像される。測距方法の第1の実施形態では、濃度値が所定の閾値を超える画素の計数値に基づいて測距する方法を例としたが、第1の実施形態では、2つの閾値を設定してポインタ像の2箇所の幅を求め、その幅の比を「光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす値」として測距するようにしている。 As described above, the size of the optical pointer image changes according to the imaging distance. By the way, when an image is taken out of focus, the image of the optical pointer spreads and a blurred image is taken. In the first embodiment of the distance measurement method, an example is described in which distance measurement is performed based on the count value of pixels whose density value exceeds a predetermined threshold value. However, in the first embodiment, two threshold values are set. The width of the two positions of the pointer image is obtained, and the distance is measured with the ratio of the widths as “a value that approximately represents the spread of the optical pointer image”.
図6は、計測用ウインドウ内の各画素を横軸、画素の濃度を縦軸として、光学的ポインタの画像部分の濃度分布を示した図である。そして、図6中のL1,L2,L3は、距離50mm,100mm,150mmでの濃度分布をそれぞれ示している。図3に示した光学的ポインタの画像の形状(所定の幅を有する3本の線分から成る光学的ポインタ)は、ピントが合っていればパルス状の波形となるが、ピントが合っていない状態で撮像した場合は、図6に示すように、光学的ポインタの像が広がり、波状の波形となる。 FIG. 6 is a diagram showing the density distribution of the image portion of the optical pointer with each pixel in the measurement window as the horizontal axis and the pixel density as the vertical axis. L1, L2, and L3 in FIG. 6 indicate density distributions at distances of 50 mm, 100 mm, and 150 mm, respectively. The shape of the optical pointer image shown in FIG. 3 (an optical pointer composed of three line segments having a predetermined width) has a pulse waveform if it is in focus, but is not in focus. 6, the optical pointer image spreads to form a wavy waveform as shown in FIG.
本実施の形態では、例えば、前述の計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して濃度のピーク(最大濃度値)を求め、その最大濃度値のA%(例えば半値:A=50)を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし最大濃度値のB%(例えばB=13.5)を第2の閾値として設定し、計測用ウインドウ内にて濃度値が上記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数する。そして、第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比を求めれば、光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わすことができる。コードまでの距離は、上記の各ポインタ画像幅の比をポインタ像広がり度として、ポインタ像広がり度とコードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いて算出する。 In the present embodiment, for example, the density value of each pixel is compared in the aforementioned measurement window to obtain a density peak (maximum density value), and A% (for example, half value: A = 50) of the maximum density value. ) As the first threshold value, B <A, and B% of the maximum density value (for example, B = 13.5) is set as the second threshold value, and the density value is set to the first threshold value in the measurement window. The number of pixels exceeding the threshold value is counted as the first pointer image width. If the ratio of the second pointer image width to the first pointer image width is obtained, the spread of the optical pointer image can be approximately expressed. The distance to the code is calculated by using a table or a function formula that defines the relationship between the pointer image spread degree and the distance to the code, using the ratio of the pointer image widths as the pointer image spread degree.
図7は、上記のポインタ像広がり度を縦軸、距離(mm)を横軸として、ポインタ像広がり度とコードまでの距離との相関関係をグラフで示した図である。そして、図8は、距離50mm,100mm,150mmでそれぞれ実測した広がり度を百分率で示した値(上記ポインタ像広がり度)を示している。図7に示すように、光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わすポインタ像広がり度と距離との相関関係は、距離100mmで略ピントが合っている場合は、広がり度は、距離100mmで最少となり、その距離より近方は、距離が短くなるにつれて広がり度は増加し、その距離より遠方は、距離が遠くなるにつれて広がり度は増加する。この相関関係では、広がり度から一義的に距離を算出することができない。しかし、光学式ポインタの像を撮像する場合、図7中で左上がりの部分又は右上がりの部分だけが得られる焦点位置で撮像すれば、広がり度から一義的に距離を算出することができる。この焦点位置は、撮像手段の初期設定値としておいても良く、光学式ポインタの像の撮像時に自動的に調節するようにしても良い。 FIG. 7 is a graph showing the correlation between the pointer image spread degree and the distance to the code, with the pointer image spread degree as the vertical axis and the distance (mm) as the horizontal axis. FIG. 8 shows values (the above-mentioned pointer image spread degrees) indicating the spread degrees measured at distances of 50 mm, 100 mm, and 150 mm as percentages. As shown in FIG. 7, the correlation between the distance of the pointer image spread and the distance that approximately represents the spread of the optical pointer image is approximately 100 mm at a distance of 100 mm, and the spread is approximately 100 mm at a distance of 100 mm. When the distance becomes shorter, the spread degree increases near the distance, and the spread degree increases as the distance becomes longer. With this correlation, the distance cannot be calculated uniquely from the degree of spread. However, when an image of an optical pointer is picked up, the distance can be uniquely calculated from the degree of spread if it is picked up at a focal position where only the left-up part or the right-up part in FIG. 7 is obtained. This focal position may be set as an initial setting value of the image pickup means, or may be automatically adjusted when an image of the optical pointer is picked up.
このように、第2の実施形態においては、測距手段15では、光学的ポインタを投光した状態で撮像手段11(撮像素子)により撮像した光学的ポインタの画像情報を得て、光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウとして計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して算出した最大濃度値のA%を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし上記最大濃度値のB%を第2の閾値として設定し、計測用ウインドウ内にて濃度値が上記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数すると共に、計測用ウインドウ内にて濃度値が上記第2の閾値を超える画素の数を第2のポインタ画像幅として計数し、光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす上記第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比を「ポインタ像広がり度」として算出し、このポインタ像広がり度とコードまでの距離との関係を定めたテーブル(図8に示したようなテーブル)若しくは関数式を用いてコードまでの距離を算出する。
As described above, in the second embodiment, the
なお、上述した第1又は第2の実施の形態において、計測用ウインドウ内の濃度値を計測する際には、例えば、撮像手段11によって撮像した画像信号から濃度信号を入力すると共に、2次元の計測用ウインドウ内の水平(及び)又は垂直方向の各画素の濃度値を加算して垂直(及び)又は水平方向の濃度ヒストグラムを作成し、その波形(図6に示した濃度分布を示す波形)を基本パターンと照合して距離を求めるようにしても良いが、高速に測距できないため、第1、第2の実施の形態で測距するのが最適である。 In the above-described first or second embodiment, when measuring the density value in the measurement window, for example, the density signal is input from the image signal captured by the imaging unit 11 and the two-dimensional A density histogram in the vertical (and) or horizontal direction is created by adding the density values of the horizontal (and) or vertical pixels in the measurement window, and its waveform (waveform showing the density distribution shown in FIG. 6). The distance may be obtained by collating with the basic pattern. However, since the distance cannot be measured at a high speed, it is optimal to perform the distance measurement in the first and second embodiments.
また、上述した実施の形態においては、(1)光学的ポインタの形状を近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法を第1の実施形態、(2)ピントずれによる像の広がりを近似的に表わす値を測距用情報としてコードまでの距離を測定する方法第2の実施形態として、それぞれ説明したが、上記(1)の光学的ポインタの形状を近似的に表わす値を第1の測距用情報とし、上記(2)の像の広がりを近似的に表わす値を第2の測距用情報とし、これらの第1及び第2の測距用情報に基づいてコードまでの距離を測定する形態とすれば、両者の測距用情報が補完し合い、より正確な距離を測定することができる。この場合、第1の測距用情報(計測用ウインドウ内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の計数値)、及び第2の測距用情報(前述の第1のポインタ画像幅と第2のポインタ画像幅との比)を変数とした関数式を用いてコードまでの距離を算出するようにしても良く、第1及び第2の測距用情報を所定の演算式により求めた値と距離との関係を定めたテーブルを用いてコードまでの距離を算出するようにしても良い。また、算出した像の広がり度が小さい場合は第1の測距用情報、大きい場合は第2の測距用情報というように、一方の測距用情報をもとに最適な値を選択的に採用し、その値と距離との関係を定めたテーブルを用いてコードまでの距離を算出するようにしても良い。 In the above-described embodiment, (1) the method for measuring the distance to the code using the value that approximately represents the shape of the optical pointer as distance measurement information is the first embodiment; The method of measuring the distance to the code using the value that approximately represents the spread of the image by the distance measurement information has been described as the second embodiment, but the shape of the optical pointer of (1) above is approximately The value to be represented is the first distance measurement information, the value (2) approximately representing the spread of the image is the second distance measurement information, and based on the first and second distance measurement information. If the distance to the cord is measured, the distance measurement information of both of them complement each other, and a more accurate distance can be measured. In this case, the first distance measurement information (the count value of the pixels whose density value exceeds a predetermined threshold in the measurement window) and the second distance measurement information (the first pointer image width and the first value described above). The distance to the code may be calculated using a function expression having a variable (the ratio of the pointer image width of 2) as a variable, and the first and second ranging information are obtained by a predetermined arithmetic expression. The distance to the code may be calculated using a table that defines the relationship between the distance and the distance. In addition, an optimum value is selectively selected based on one of the distance measurement information, such as the first distance measurement information when the calculated image spread degree is small and the second distance measurement information when it is large. The distance to the code may be calculated using a table that defines the relationship between the value and the distance.
次に、測距手段15によって求めた距離の用途について説明する。 Next, the use of the distance obtained by the distance measuring means 15 will be described.
測距手段15によって求めた距離は、例えば、ピント調整用の情報、定置式のコード読取装置における撮像タイミングの制御情報として使用される。 The distance obtained by the distance measuring means 15 is used as, for example, information for adjusting the focus, and control information for imaging timing in a stationary code reader.
先ず、ピントの調整方法について説明する。ピントの調整は、測距手段15により算出した距離に応じて撮像手段11のレンズ系(又は撮像素子)を光軸方向に移動させることによって行う。
First, the focus adjustment method will be described. The focus adjustment is performed by moving the lens system (or the image sensor) of the imaging unit 11 in the optical axis direction according to the distance calculated by the
図9は、撮像距離と光学系の焦点深度との関係を示しており、同図を参照してオートフォーカス制御におけるレンズ系(若しくは撮像素子)の移動方式について説明する。本発明においては、測距手段15により求めた距離をピント調整情報として焦点位置を調節する。その際、オートフォーカスは連続的でなく、各撮像距離でのレンズ系の焦点深度に応じて複数段階の移動位置、例えば図9中のように遠、中、近の3段階に対して移動位置を設定しておき、前述の光学的ポインタの画像成分の変化量若しくは読取対象までの距離に対応する段階の移動位置に、レンズ系(又は撮像素子)を光軸方向に相対的に移動させて位置決めする。 FIG. 9 shows the relationship between the imaging distance and the focal depth of the optical system, and the moving system of the lens system (or imaging element) in autofocus control will be described with reference to FIG. In the present invention, the focus position is adjusted using the distance obtained by the distance measuring means 15 as the focus adjustment information. At that time, the autofocus is not continuous, and the moving position is in a plurality of stages according to the focal depth of the lens system at each imaging distance, for example, the moving position with respect to the far, middle and near three stages as shown in FIG. Is set, and the lens system (or image sensor) is moved relatively in the optical axis direction to the moving position corresponding to the change amount of the image component of the optical pointer or the distance to the reading target. Position.
図9の例では、焦点深度40mm〜140mmが“近”、80mm〜230mmが“中”、170mm〜400mmが“遠”と言うように、3段階の撮像距離(焦点深度)に対応して、3ポジションの固定位置(焦点位置)が移動位置として設定されている。例えば、レンズ系の標準位置を“中”の焦点位置として、読取対象までの距離が“遠”と判断した場合は、レンズ移動手段(電磁式のアクチュエータ)13を駆動制御して“遠”の焦点位置にレンズ系11aを移動し、読取対象までの距離が“近”と判断した場合は、レンズ移動手段13を駆動制御して“近”の焦点位置にレンズ系11aを移動する。このように、前述の測距手段15で求めた光学的ポインタの画像成分の変化量又は距離をピント調整情報として使用し、段階的なオートフォーカス制御を行うことで、安価な構成でピント調整を高速で行うことが可能となる。
In the example of FIG. 9, the focal depths of 40 mm to 140 mm are “near”, 80 mm to 230 mm are “medium”, and 170 mm to 400 mm are “far”. A fixed position (focus position) of 3 positions is set as the movement position. For example, when the standard position of the lens system is the “medium” focal position and the distance to the reading object is determined to be “far”, the lens moving means (electromagnetic actuator) 13 is driven and controlled to be “far”. When the
次に、本発明に係るコード読取装置の動作例を図10のフローチャートに沿って説明する。 Next, an operation example of the code reader according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
操作スイッチの押下により、コードの読取開始の指示がされると、コード読取装置のガイド光投光部から読取位置確認用及び距離計測用の光学的ポインタ(ガイド光)が投光される。光学的ポインタとしては、例えば回折格子を通して、撮像手段11の視野を示す所定形状のレーザパターンから成る光束が発射され、例えば、図3に示したようなパターンから成るガイド光の光束(撮像手段の受光軸に対して平行な光束及び/又は所定の角度を成す光束)が、読取面に対して照射される。このようなパターンの光学的ポインタを発生する光学的ポインタ投光手段12は、撮像手段11の筐体内の所定位置に固設されるが、回折格子ユニットを着脱可能に装填できる構成としても良い。ここでは、撮像手段の受光軸に対して平行な光束を投光する場合を例として説明する。(ステップS1)。
When an instruction to start reading the code is issued by pressing the operation switch, an optical pointer (guide light) for reading position confirmation and distance measurement is projected from the guide light projector of the code reader. As the optical pointer, for example, a light beam composed of a laser pattern having a predetermined shape showing the field of view of the imaging unit 11 is emitted through a diffraction grating. For example, a guide light beam composed of a pattern as shown in FIG. A light beam parallel to the light receiving axis and / or a light beam having a predetermined angle is irradiated onto the reading surface. The optical pointer
操作者は、光学的ポインタ1で示される視野位置を見ながら読取対象(本例では1次元若しくは2次元コード)に位置を合わせた後に再度操作スイッチを押して、読取開始を指示する(ステップS2)。この読取開始指示によりガイド光の像が撮像され(ステップS3)、測距手段15によって、前述の光学的ポインタの形状を近似的に表わす画素計数値(又はポインタ像広がり度)が測距用情報として算出され(ステップS4)、その画素計数値(又はポインタ像広がり度)とコードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いて、コードまでの距離が算出される(ステップS5)。そして、この距離(あるいは、画素計数値又はポインタ像広がり度)を基にピントの調節をするためのレンズ系の移動位置が決定される(ステップS6)。
The operator adjusts the position to the reading target (in this example, one-dimensional or two-dimensional code) while viewing the visual field position indicated by the
本実施の形態では高速のピント調整を実現するために、前述したように、例えば、予め撮像距離(又は変化量)に対応して設定されている複数段階(本例では、図9中の“近”,“中”,“遠”のいずれの段階)の焦点距離の位置に、電磁式のアクチュエータを駆動制御して瞬間的にレンズ系を移動させることで、ピントを高速で自動的に調整する構成としている。このようなピント調整をすることで、従来の固定視点の撮像手段を用いた手持ち式のコード読取装置では、例えば絞りF10で読取深度が80mm〜230mm程度であったものが、上記3段階の制御例では、読取深度が40mm〜400mm程度となる。その結果、読取対象に対する距離をあまり気にすることなく操作することが可能となり、読取成功率を上げることができると共に、様々な読取対象に対応できるようになる(ステップS7)。 In this embodiment, in order to realize high-speed focus adjustment, for example, as described above, for example, a plurality of stages (in this example, “ Focus is automatically adjusted at high speed by instantaneously moving the lens system by driving and controlling the electromagnetic actuator to the position of the focal length (near, middle, or far). It is configured to do. By performing such focus adjustment, in the conventional hand-held type code reader using the fixed-viewpoint imaging means, the reading depth is about 80 mm to 230 mm at the aperture F10, for example. In the example, the reading depth is about 40 mm to 400 mm. As a result, it is possible to operate without worrying about the distance to the reading object, the reading success rate can be increased, and various reading objects can be handled (step S7).
制御手段16では、上記のピントの調整制御をすると共に光学的ポインタの投光を停止し、光学的ポインタを投光していない状態で読取対象のコードを撮像する(ステップS8)。そして、コード解読手段14によってコードを解読する(ステップS9)。そして、コードの復号化が完了したのであれば、ブザー音,光(例えばLED表示)等より操作者に通知して(ステップS10)、当該コードの読取処理に係る動作を終了する。 The control means 16 performs the above-described focus adjustment control, stops the projection of the optical pointer, and images the code to be read in a state where the optical pointer is not projected (step S8). Then, the code is decoded by the code decoding means 14 (step S9). If the decoding of the code is completed, the operator is notified by a buzzer sound, light (for example, LED display) or the like (step S10), and the operation related to the code reading process is ended.
上述の様にして復号化されたコードのデータは、記憶媒体に蓄積されて記録される。上位システムで処理する場合は、記憶媒体を上位システム側の装置に装填してバッチ処理するか、あるいはコード読取装置とのケーブル接続により記憶媒体からデータを取込んで処理する。なお、無線通信機能を備えたコード読取装置では、例えば復号化処理が完了した時点でリアルタイムにデータが上位システム側に送信される。また、蓄積機能と通信機能とを備えたコード読取装置では、操作者が処理モード(例えば、蓄積する第1のモード,リアルタイム送信する第2のモード,蓄積すると共にリアルタイム送信する第3のモード)を選択できるようにしても良い。更に、記憶媒体に蓄積されたデータを上位システム側からの送信要求で一括若しくは選択的に取込めるようにしても良い。 The code data decoded as described above is stored and recorded in a storage medium. When processing by the host system, the storage medium is loaded into the host system side apparatus for batch processing, or data is acquired from the storage medium by cable connection with the code reader and processed. In a code reader having a wireless communication function, data is transmitted to the host system side in real time, for example, when the decoding process is completed. Further, in a code reading apparatus having a storage function and a communication function, an operator operates a processing mode (for example, a first mode for storing, a second mode for transmitting in real time, and a third mode for storing and transmitting in real time). May be selected. Furthermore, the data stored in the storage medium may be fetched collectively or selectively by a transmission request from the higher system side.
次に、測距手段15によって求めた距離を、定置式のコード読取装置における撮像タイミングの制御情報に使用摺る場合を説明する。
Next, a description will be given of a case where the distance obtained by the
搬送路に沿って連続的に搬送される物品の表面に付されたコードをリアルタイムに読取る定置式のコード読取装置の場合、測距手段15により算出した距離と、焦点が合焦する距離範囲とを比較し、算出した距離が合焦範囲内(又は読取対象の大きさ等に応じた最適な距離)となった時点で、コードの解読用画像を撮像手段11により撮像する構成とすることによって、ピントが合った像を自動的に撮像することが可能となる。この場合、レンズの移動は不要となる。 In the case of a stationary code reader that reads in real time a code attached to the surface of an article that is continuously conveyed along the conveyance path, the distance calculated by the distance measuring means 15 and the distance range in which the focus is in focus And when the calculated distance falls within the in-focus range (or the optimum distance according to the size of the object to be read, etc.) It is possible to automatically pick up an in-focus image. In this case, it is not necessary to move the lens.
1 読取対象
10 コード読取装置
11 撮像手段
11a レンズ系
11b 撮像素子
12 光学的ポインタ投光手段
13 レンズ移動手段
14 コード解読手段
15 測距手段
16 制御手段
20 上位システム
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光学的ポインタを投光した状態で前記撮像手段により撮像した前記光学的ポインタの画像情報を得て、前記光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウとして前記計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して算出した最大濃度値のA%を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし前記最大濃度値のB%を第2の閾値として設定し、前記計測用ウインドウ内にて濃度値が前記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数すると共に、前記ウインドウ内にて濃度値が前記第2の閾値を超える画素の数を第2のポインタ画像幅として計数し、前記光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす前記第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比をポインタ像広がり度として算出し、前記ポインタ像広がり度と前記コードまでの距離との関係を定めたテーブル若しくは関数式を用いて前記コードまでの距離を算出する測距手段を備えたことを特徴とする測距機能を有するコード読取装置。 Imaging means for taking an image of the reading object with a one-dimensional or two-dimensional code represented by a mark formed by a difference in reflectance, specular reflection, or diffuse light, and imaging of the reading object In a code reading apparatus comprising: an optical pointer light projecting unit that projects an optical pointer having a predetermined shape indicating a position; and a code decoding unit that processes an image captured by the image capturing unit and decodes the code.
Image information of the optical pointer imaged by the imaging means in a state where the optical pointer is projected is obtained, and a certain pixel range preset according to the projection area of the optical pointer is used as a measurement window. A% of the maximum density value calculated by comparing the density values of the respective pixels in the measurement window is set as the first threshold value, and B <A is set, and B% of the maximum density value is set as the second threshold value. The number of pixels whose density value exceeds the first threshold in the measurement window is counted as a first pointer image width, and the density value in the window is set to the second threshold. The number of pixels exceeding this is counted as the second pointer image width, and the ratio of the second pointer image width to the first pointer image width that approximately represents the spread of the image of the optical pointer is determined as the pointer image width. And a distance measuring means for calculating the distance to the code using a table or a function formula that defines a relationship between the degree of spread of the pointer image and the distance to the code. A code reader having a distance function.
前記光学的ポインタを投光した状態で前記撮像手段により撮像した前記光学的ポインタの画像情報を得て、前記光学的ポインタの投影領域に応じて予め設定された一定の画素範囲を計測用ウインドウとして前記計測用ウインドウ内にて濃度値が所定の閾値を超える画素の数を計数し、その計数値を第1の測距用情報とすると共に、
前記計測用ウインドウ内にて各画素の濃度値を比較して算出した最大濃度値のA%を第1の閾値として設定すると共に、B<Aとし前記最大濃度値のB%を第2の閾値として設定し、前記計測用ウインドウ内にて濃度値が前記第1の閾値を超える画素の数を第1のポインタ画像幅として計数すると共に、前記ウインドウ内にて濃度値が前記第2の閾値を超える画素の数を第2のポインタ画像幅として計数し、前記第1のポインタ画像幅に対する第2のポインタ画像幅の比を第2の測距用情報とし、
前記光学的ポインタの形状を近似的に表わす前記第1の測距用情報、及び前記光学的ポインタの像の広がりを近似的に表わす前記第2の測距用情報に基づいて、前記コードまでの距離を算出する測距手段を備えたことを特徴とする測距機能を有するコード読取装置。 Imaging means for taking an image of the reading object with a one-dimensional or two-dimensional code represented by a mark formed by a difference in reflectance, specular reflection, or diffuse light, and imaging of the reading object In a code reading apparatus comprising: an optical pointer light projecting unit that projects an optical pointer having a predetermined shape indicating a position; and a code decoding unit that processes an image captured by the image capturing unit and decodes the code.
Image information of the optical pointer imaged by the imaging means in a state where the optical pointer is projected is obtained, and a certain pixel range preset according to the projection area of the optical pointer is used as a measurement window. In the measurement window, the number of pixels whose density value exceeds a predetermined threshold is counted, and the counted value is used as first distance measurement information.
A% of the maximum density value calculated by comparing the density values of the respective pixels in the measurement window is set as the first threshold value, and B <A is set, and B% of the maximum density value is set as the second threshold value. The number of pixels whose density value exceeds the first threshold in the measurement window is counted as a first pointer image width, and the density value in the window is set to the second threshold. The number of pixels exceeding the second pointer image width is counted, and the ratio of the second pointer image width to the first pointer image width is used as second distance measurement information.
Based on the first distance measurement information that approximately represents the shape of the optical pointer and the second distance measurement information that approximately represents the spread of the image of the optical pointer, up to the code A code reading device having a distance measuring function, characterized by comprising distance measuring means for calculating a distance.
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