JP4232035B2 - 光学コードリーダ - Google Patents

Description

この発明は、バーコード、二次元コード等の光学コードを読み取るための光学コードリーダに係り、特に、読取操作の際における焦点合わせを容易とした光学コードリーダに関する。

二次元コードリーダには、手持ち式ケースを有するものと固定式ケースを有するものとが知られている。いずれのものにあっても、使用に際しては、ワーク（被写体）上に焦点を合わせる作業を必要とする（例えば、特許文献１参照）。

手持ち式ケースを有する所謂ハンディタイプの二次元コードリーダにあっは、エイミングビーム（照準用ビーム）を使用する焦点合わせ方法と、コンタクタ（接触式距離確認器）を使用した焦点合わせ方法とが知られている。

エイミングビームを使用する焦点合わせ方法の説明図が図１６（ａ）〜（ｃ）に示されている。図１６（ｃ）において、二次元コードリーダ２００の先端からは、４本のエイミングビーム２０２〜２０５が出射される。第１ビーム２０２と第３ビーム２０４とは右前方へ向けてほぼ平行に出射され、第２ビーム２０３と第４ビーム２０５とは左前方へ向けてほぼ平行に出射される。第２ビーム２０３と第３ビーム２０４とは、焦点距離Ｌｆだけ前方の位置で交差する。二次元コードリーダ２００とワークとの距離が焦点距離Ｌｆよりも遠い非合焦状態のときには、図１６（ａ）に示されるように、第１〜第４ビーム２０２〜２０５に対応する４個のスポット（第１〜第４スポット２０６〜２０９）がワーク上に現れる。二次元コードリーダ２００とワークとの距離が焦点距離Ｌｆと一致した合焦状態のときには、第２スポット２０７と第３スポット２０８とが重なり合うために、ワーク上に現れるスポットの個数は３個（第１スポット２０６と、第２及び第３の重なりスポット２０７，２０８と、第４スポット２０９）となる。そのため、ワーク上のスポット数を視認しつつ、それが３個となるように、ワークとコードリーダとの距離調整を行うことにより合焦状態を獲得することができる。

コンタクタを使用する焦点合わせ方法にあっては、コードリーダの前面に装着されたコンタクタをワークに対して宛うことにより、ひとりでにコードリーダとワークとの距離は適切となり、簡単に合焦状態を獲得することができる。

一方、固定式ケースを有する所謂固定式の二次元コードリーダにあっては、リーダとワークとの距離は固定であるから、レンズ側で焦点調整を行うことにより、合焦状態を獲得することとなる。このレンズ側での焦点調整は、オートフォーカス機能を有するものにあっては、測距センサとレンズ駆動系とを利用して自動的に行われ、オートフォーカス機能を有しないものにあっては、手動によるレンズ操作を通じて行われる。
特開２０００−２６８１２２号公報

しかしながら、従来の焦点合わせ方法には、次のような、様々な問題点が指摘されている。
（１）手持ち型のコードリーダの場合
エイミングビームを使用する焦点合わせ方法にあっては、エイミングビーム２０２〜２０５によるスポット２０６〜２０９は、ワークの表面での散乱により人間の目に見えるものであるから、図１６（ｄ）に示されるように、ワーク２１０が表面平滑度の極めて高い鏡面体であると、コードリーダ２００からの出射光２１１はワーク２１０の表面で全反射して全反射光２１２となるため、見る角度によっては、ワーク２１０の表面からスポット２０６〜２０９が全て消えてしまい、焦点合わせに支障を来す。コンタクタを使用するものにあっては、ワークに対する接触を前提とするため、半導体部品や液晶デバイス等のように接触させることができないものに対しては採用できない。
（２）固定式のコードリーダの場合
合焦状態に対応する最適距離を知る術がなかったため、利用者はそれぞれの経験と勘でワークとコードリーダとの距離を決定する他はなく、初心者にとっては扱いにくい。オートフォーカス機能を有するものは、装置が複雑で大掛かりとなるため非常に高価となる。

この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、コストアップを招来する複雑で大掛かりな装置を必要とすることなく、合焦状態の程度までが正確に通知されるため、利用者はより客観的に合焦状態を確認することができ、誰でも容易に焦点合わせを行うことができるようにした光学コードリーダを提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の説明を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

この発明の光学コードリーダは、ケース内に、読取領域を照明するための照明器と、読取領域からの反射光を受光するための受光光学系と、受光光学系にて受光された反射光を画像データに変換する二次元撮像素子とを内蔵してなるものである。さらに、同ケース内には、画像モニタと、二次元撮像素子から得られる画像データに基づいて対応する画像を画像モニタの画面上にリアルタイムで表示させる表示制御手段と、二次元撮像素子から得られる画像データに基づいて合焦状態の程度を判定する合焦程度判定手段と、合焦程度判定手段による判定結果である合焦状態の程度を使用者に通知する合焦程度通知手段とが設けられている。

このような構成によれば、ケースに設けられた画像モニタの画面上には、二次元撮像素子から得られる画像データに対応する画像がリアルタイムに表示されるため、この表示画像を利用することより、手持ち式又は固定式のいずれの光学コードリーダであっても、誰でも容易に焦点合わせを行うことができ、しかもコストアップを招来する複雑で大掛かりな装置を必要としない。

すなわち、手持ち式の光学コードリーダであれば、ワークとケースとの距離を変化させつつ、画像モニタ上の画像を観察することにより、画像のぼけ具合から合焦状態を簡単に見つけ出すことができる。同様に、固定式の光学コードリーダであれば、手動でレンズ操作を行いつつ、画像モニタ上の画像を観察することにより、画像のぼけ具合から合焦状態を簡単に見つけ出すことができる。

さらに、このような構成によれば、画像モニタの画面上の表示画像のみならず、合焦状態の程度までが通知されるため、利用者はより客観的に合焦状態を確認することができる。

好ましい実施の形態にあっては、照明器の照明光軸と受光光学系の受光光軸とを、被写体とケースとが所定の位置関係にあるときに、照明器からの照明光が被写体に対して斜めに照射され、かつ斜めに正反射された反射光が受光光学系に入射されるように、互いに反対方向へと対称的に傾斜設定してもよい。このような構成によれば、照明光軸と受光光軸とが正反射の際の入射光路並びに反射光路に軸整合することとなり、所謂「斜光同軸光学系」が実現されることから、ワークが鏡面体であったとしても、ワークの画像を確実に取得することができる。

好ましい実施の形態にあっては、ケースが手持ち式であって、被写体に対面される前面とその反対側に位置する背面とを有し、かつ前面と背面とはほぼ平行とされ、さらに画像モニタの画面はケースの背面に配置されている、ようにしてもよい。このような構成によれば、ワークに対する撮影角度は斜めであるものの、画像モニタを眺める視線の延長線上にワークが存在することとなるため、人間工学的な観点から操作性が向上する。

好ましい実施の形態にあっては、表示制御手段が、二次元撮像素子から得られる画像データの上下左右を反転するための鏡像復元機能を含む、ものであってもよい。このような構成によれば、実際のワークの向きと画像モニタの画面上に表示されるワークの向きとが一致する、一層操作性が向上する。

好ましい実施の形態にあっては、合焦程度判定手段が、二次元撮像素子の視野内に予め設定された検出領域内の全ての画素について求められたエッジ強度値のうちの最大値を取得するための手段と、取得されたエッジ強度値の最大値と複数の合焦程度のそれぞれに対応して予め設定された基準境界値との照合に基づいて合焦状態の程度を判定する手段と、を含む、ものであってもよい。このような構成によれば、合焦状態の程度とエッジ強度の最大値との間には強い相関が認められるため、合焦状態の程度をより正確に利用者に通知することができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦程度判定手段が、二次元撮像素子の視野内に予め設定された検出領域内を水平方向へ走査しつつ得られる画素列波形の二次微分波形上の対をなすピーク値間の距離の最小値を取得するための手段と、取得されたピーク値間距離の最小値と複数の合焦程度のそれぞれに対応して予め設定された基準境界値との照合に基づいて合焦状態の程度を判定する手段と、を含む、ものであってもよい。このような構成によれば、合焦状態の程度と画素列波形の二次微分波形上の対をなすピーク値間の距離の最小値との間には強い相関が認められるため、合焦状態の程度をより正確に利用者に通知することができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦程度通知手段が、合焦状態の程度に相当する表示を画像モニタの画面上に提示するものであってもよい。このような構成によれば、画像モニタの画面上には、撮影された画像に加えて、合焦状態の程度までが表示されることから、この表示に基づいて、利用者はより客観的に合焦状態を確認することができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦状態の程度に相当する表示が、合焦状態に相当するバーグラフ等のようなアナログ表示であってもよい。このような構成によれば、合焦状態の程度を利用者に対してより直感的に把握させることができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦状態の程度に相当する表示が、合焦状態に相当するパーセント数値等のデジタル表示であってもよい。このような構成によれば、合焦状態の程度を利用者に対してより具体的に把握させることができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦状態の程度に相当する表示には、合焦状態の程度に対応する色彩が付加されていてもよい。このような構成によれば、アナログ表示又はデジタル表示の利点を生かしつつ、合焦状態の程度を利用者に対して一層直感的に把握させることができる。

好ましい実施の形態にあっては、合焦程度通知手段が、合焦状態の程度に相当する発音態様の音を発生するものであってもよい。このような構成によれば、例えば合焦状態に接近するにつれて、音が高くなるように又は音が低くなるように、音量が大きくなるように又は音量が小さくなるように、発音態様を変更することにより、画像モニタの画面上の画像に加えて、音を聞きながら調整を行うことにより、利用者に対して合焦状態をより正確に把握させることができる。

好ましい実施の形態においては、合焦程度判定手段の判定結果に基づいてデコード処理を起動するためのトリガ信号を自動的に発生させるオートトリガ発生手段をさらに有するものであってもよい。このような構成によれば、合焦状態において撮影された画像に基づいてデコード処理が行われるため、デコード結果の信頼性が確保される。

好ましい実施の形態にあっては、二次元コードリーダとして構成されていてもよい。このような構成によれば、操作性が良好でかつ読取信頼性の高い二次元コードリーダを実現することができる。

この発明によれば、コストアップを招来する複雑で大掛かりな装置を必要とすることなく、誰でも容易に焦点合わせを行うことができるようにした光学コードリーダを提供することができる。

以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明が適用された２次元コードリーダの斜め後方より見た外観斜視図が図１に、また同２次元コードリーダの斜め前方より見た外観斜視図が図２にそれぞれ示されている。それらの図から明らかなように、この２次元コードリーダ１は、握り部１１を有する手持ち式のケース１０を有する。ケース１０の前面１０ａには、図２に示されるように、撮影用窓１５が設けられ、背面１０ｂには、図１に示されるように、液晶モニタの画面１３ａが設けられている。図から明らかなように、ケースの前面１０ａと背面１０ｂとはほぼ平行となされており、画像モニタの画面１３ａと撮影用窓１５との間もほぼ平行とされている。尚、図において１４は復元処理の開始を指示するためのトリガボタン、１２は電気コードである。

図２に示される撮影用窓１５の内部には、図１及び図２では図示されていないが、読取領域を照明するための照明器と、読取領域からの反射光を受光するための受光光学系と、受光光学系にて受光された反射光を画像データに変換する２次元撮像素子とが内蔵されている。照明器の照明光軸と受光光学系の受光光軸とは、被写体とケース１０とが所定の位置関係にあるときに、照明器からの照明光が被写体に対して斜めに照射され、かつ斜めに正反射された反射光が受光光学系に入射されるように、互いに反対方向へと対称的に傾斜設定されており、いわゆる『遮光同軸光学系』が実現されている。

このような遮光同軸光学系の概念図が図３に示されている。図において、１６Ａは照明器を構成する照明用ＬＥＤ、１７はミラー、１８はレンズ、１９は２次元撮像素子、２０は被写体（ワーク）、２１は視線、２２は人の目である。図から明らかなように、この遮光同軸光学系にあっては、照明用ＬＥＤ１６Ａの照明光軸２３と受光光学系（ミラー１７、レンズ１８を含む）の受光光軸２４とは、被写体２０とケース（図示せず）とが所定の位置関係（例えば、被写体２０とケースとが平行であって、所定の焦点距離だけ離れているとき）、照明用ＬＥＤ１６Ａからの照明光が被写体２０に対して斜めに照射され、かつ斜めに正反射された反射光が受光光学系に入射されるように、互いに反対方向へと対称的に傾斜設定されている。尚、図において１３ａは、先に説明したように、液晶モニタの画面である。そして、人の目２２が真下に向いたとき、視線２１の垂直下向き延長線上に被写体２０上の２次元コード２５を位置させると、液晶モニタの画面１３ａの中心位置には、２次元コード２５の画像のほぼ中心が映し出されるように構成されている。このことから、『遮光同軸光学系』なる命名がされている。

次に、２次元コードリーダ１の電気的ハードウェア構成を示すブロック図が図４に示されている。同図に示されるように、電気的ハードウェアの全体１００は、ＣＰＵ１０１と、画像処理部１０２と、画像出力制御部１０３とを中心として構成されている。

画像処理部１０２の制御の下で、照明器１６から発せられた照明光は、被写体（対象物）２０の表面に斜めに照射される。その反射光は、レンズ１８で集光され、撮像素子１９の撮像面に結像される。撮像素子１９は例えば２次元ＣＣＤ等で構成されており、撮像面上の光像は光電変換され、画像データが生成される。こうして得られた画像データは、画像出力制御部１０３へと送られる。

画像出力制御部１０３では、撮像素子１９で生成された画像データを取得すると共に、これを表示バッファ１０７に格納する。表示バッファ１０７に格納された画像データは、出力部１０８の作用によって、液晶モニタ１３の画面上に表示される。

一方、撮像素子１９で生成された画像データは、画像出力制御部１０３及び画像処理部１０２を経由して、画像メモリ１０６に蓄えられる。この画像メモリ１０６に格納された画像データは、画像処理部１０２の作用によって、適宜画像解析処理が施され、様々な特徴量が抽出される。こうして得られた特徴量に基づき、ＣＰＵ１０１は２次元コードの復元を行う。

ＣＰＵ１０１は、こうして得られた２次元コードの復元データ、並びに、各種の演算処理結果を、出力部１０５を介して、外部出力部３２及び報知部３３へと送り出す。ここで、外部出力部３２には通信手段やＩ／Ｏが含まれており、報知部３３には表示用ＬＥＤや発音用スピーカ等が含まれている。

次に、２次元コードリーダの制御処理の全体を示すフローチャートが図６に示されている。このフローチャートは、画像出力制御部１０３に対応する処理（ステップ６０８，６０９．６１０）と、画像処理部１０２に対応する処理（ステップ６０３，６０４，６０５，６０６，６０７）と、ＣＰＵ１０１に対応する処理（ステップ６１３，６１４，６１６）とを含んでいる。

電源投入などによってこの動作プログラムが起動されると、まずウェイト処理（ステップ６０１）を実行しつつ、利用者がトリガボタン１４をＯＮ操作するのを待機する（ステップ６０２ＮＯ）。この状態において、ケース１０の側面に設けられたトリガボタン１４を利用者が押すと、トリガＯＮとの判定が行われ（ステップ６０２ＹＥＳ）、画像出力制御部１０３の処理と画像処理部１０２の処理とが平行して起動される。

すなわち、画像処理部１０２においては、画像取込処理（ステップ６０３）、画像演算処理（ステップ６０４）、特徴量抽出処理（ステップ６０５）、数値データへの変換処理（ステップ６０６）が順次に実行される。しかる後、変換により得られた数値データは、画像出力制御部１０３及びＣＰＵ１０１へと転送される（ステップ６０７）。

一方、画像出力制御部１０３においては、画像データの表示バッファへの格納処理（ステップ６０８）を実行した後、画像処理部から数値データが送られてくるのを待機し、これが送られてくるのを待って、合焦程度判別処理（ステップ６０９）を実行する。この合焦程度判別処理（ステップ６０９）については、後に図８及び図９を参照して２つの例を詳細に説明する。

合焦程度判別処理（ステップ６０９）において合焦程度が得られたならば、続いて合焦程度上書き処理（ステップ６１０）を実行することによって、判別された合焦程度に応じた図形や文字列を表示バッファ１０７上の画像データに上書き処理する。こうして得られた合焦程情報付きの画像データは、表示バッファ１０７から読み出され、出力部１０８の作用によって、画像モニタ１３の画面１３ａ上に表示される（ステップ６１２）。

他方、ＣＰＵ１０１は、画像処理部から数値データが到来するのを待機し、これが到来するのを待って、規定値以上であるかどうかの判定を行う（ステップ６１３）。ここで、合焦程度が規定値以上、すなわち十分に焦点位置が合った状態と判定されると（ステップ６１３ＹＥＳ）、自動的にデコード処理（ステップ６１４）が実行され、得られたデコード情報はシリアルデータ出力される（ステップ６１５）。これに対して、合焦程度が規定値に満たないと判定されると（ステップ６１３ＮＯ）、その情報はＩ／Ｏ出力に変換され（ステップ６１６）、報知部６１７へと送られる。報知部６１７は表示用ＬＥＤやサウンド出力用のスピーカ等で構成されているから、これにより焦点が合っていないことを利用者はリアルタイムに知ることができる。尚、この報知部６１７における報知態様については、後に図１５を参照しながら詳細に説明する。

尚、本発明にあっては、図３に示される遮光同軸光学系の採用によって、実際の撮影角度は斜めであっても、利用者はモニタ上に映し出される画像によって、２次元コード２５を真上から見るような感覚を取得することができるのであるが、ここで問題となるのは、本来の画像とモニタ画像とでは上下左右の関係が反転されたいわゆる鏡像の関係にあるということである。そこで、本発明にあっては、図５に示されるように、撮像素子１９で生成された画像データを上下左右を反転することによって、鏡像復元処理を行う。

すなわち、鏡像復元のための処理の説明図が図５に示されている。図５（ａ）に示される本来画像と図５（ｂ）に示されるモニタ画像とを比較して明らかなように、両者は上下左右が反転された鏡像の関係にある。そこで、本発明にあっては、まず、同図（ｃ）に示されるように、撮像素子１９に相当するＣＣＤからの画像読出し順序については上から下へと下向きに行う一方、同図（ｄ）に示されるように、表示バッファへの書込み順序については下から上へと上向きに行い、さらに同図（ｅ）に示されるように、表示バッファの読出し順序については上から下へと下向きに行う。すると、同図（ｂ）に示されるモニタ画像は上下左右が反転されて、同図（ａ）に示される本来画像が復元される。そのため、図３に示される遮光同軸光学系において、液晶モニタの画面１３ａを上から真下に見下ろした場合、そこに映し出される画像はその真下に存在する２次元コード２５と正確に対応する位置関係となる。

次に、本発明の要部であるところの合焦程度判別表示処理について説明する。本発明にあっては、撮像素子１９にて生成された画像データの鮮明度に基づいて合焦度状態の程度を判別する。この判別処理に利用される画素群は、図７に示されるように、画面２７の中央部に設定された検出領域２８内の画素が利用される。すなわち、同図（ａ）に示されるように、画面２７の全体の全画素を検出領域とした場合、データ量が多いことから、合焦程度の判定に時間を要する。そこで、本発明にあっては、同図（ｂ）に示されるように、画面２７の中央部に検出領域２８を設定し、この検出領域２８内の画素を抽出することによって、合焦状態の程度を判定する。合焦程度の判定を行うためには、２次元コード画像を構成する各画素（セル）の輪郭に着目する。すなわち、セル部分と背景部分との輪郭は、画像が鮮明な場合とぼけている場合とでグラデーションの程度が異なる。そこで、本発明にあっては、図１０に示されるように、所定の合焦状態判別アルゴリズムを採用する。

この合焦状態判別アルゴリズムにおいては、画像を水平方向へ走査したときに得られる画素値列波形（元波形）のエッジ部分に着目する。図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを比較して明らかなように、焦点位置の合った場合にあっては、元波形のエッジは比較的急峻となるのに対し、焦点位置の合っていない場合には元波形のエッジ部分は相対的になだらかとなる。そのため、元波形に対する１次微分波形を求めると、１次微分波形上の上下のピーク高さ（以下、これをエッジ強度と称する）Ｅｉの値は、焦点位置が合えば合うほど大きくなり、逆に焦点位置が合っていないほど小さくなる（Ｅｉ＞Ｅｉ´）。そのため、１つの合焦状態判別アルゴリズムとしては、１次微分波形のエッジ強度Ｅｉの大きさに基づいて合焦状態を判別することができる。一方、１次微分波形に対してさらに微分を行って２次微分波形を求めると、２次微分波形上の相隣接する一対の上下ピーク位置間の距離の値は、焦点位置が合っているほど短くなり、逆に焦点位置が合っていないほど長くなる（Ｌ＜Ｌ´）。従って、他の１つの合焦状態判別アルゴリズムとしては、２次微分波形上の相隣接する上下のピーク位置間の距離の大小に基づいて、合焦状態の程度を判別することができる。

尚、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の例にあっては、画素の中心を水平走査線が貫いているが、これは同図（ｃ）に示されるように、画素の中心を外れて水平走査線が通過する場合にも同様に維持される。すなわち、図１０（ｃ）に示されるように、セルのエッジ部の輪郭は、中心部分または中心を外れた部分のいずれにおいてもほぼ同様であるから、エッジ強度（Ｅｉ，Ｅｉ´）並びにピーク間距離（Ｌ，Ｌ´）のいずれにおいても、それらの値は、画素の中心を水平走査線が貫く場合と何等変わりがない。この点は、両アルゴリズムにとって非常に重要な点である。

次に、合焦程度判別表示処理を示すフローチャート（その１）が図８に示されている。この合焦程度判別表示処理は、図１０で説明したように、１次微分波形上のエッジ強度Ｅｉの大きさに基づいて合焦状態の程度を判別するものである。

すなわち、図８において処理が開始されると、ステップ８０１では１画像取得処理が実行される。この１画像取得処理によって、撮像素子１９にて生成された１画面分の画像（図７（ａ）参照）の取得が行われる。続いて、ステップ８０２においては、図７（ｂ）に示される検出領域２８内の全画素についてエッジ強度Ｅｉの絶対値｜Ｅｉ｜の算出が行われる。続くステップ８０３においては、全画素について得られたエッジ強度の絶対値｜Ｅｉ｜の中で最大値Ｅｉｍａｘの取得が行われる。つまり、エッジ強度の絶対値｜Ｅｉ｜の最大値をもって、その画像の合焦程度を代表させているのである。続いて、こうして得られたエッジ強度の絶対値の最大値Ｅｉｍａｘは表示出力制御部１０３へと転送される（ステップ８０４）。以後の処理（ステップ８０５〜８１３）については、画像出力制御部側での処理である。すなわち、この発明にあっては、エッジ強度の絶対値の最大値Ｅｉｍａｘを５段階の基準領域と比較して弁別する。この例にあっては、各画素値は０〜２５５の範囲の値をとり得るため、エッジ強度の絶対値｜Ｅｉ｜の値も０〜２５５の範囲をとる（図１１参照）。そのため、この例にあっては、０〜２５５の間を５段階に場合分けしている。それらの段階とは、第１段階（０≦Ｅｉｍａｘ＜１００）、第２段階（１００≦Ｅｉｍａｘ＜１５０）、第３段階（１５０≦Ｅｉｍａｘ＜２００）、第４段階（２００≦Ｅｉｍａｘ＜２５０）、第５段階（２５０≦Ｅｉｍａｘ＜２５５）である。

図８に戻って、エッジ強度の絶対値の最大値Ｅｉｍａｘが第１段階に属する場合には（ステップ８０５ＹＥＳ）、赤色表示が選択される（ステップ８０９）。同様に、第２段階に属することが判定された場合には（ステップ８０６ＹＥＳ）、橙色表示が選択される（ステップ８１０）。同様に、第３段階に属することが判定された場合には（ステップ８０７ＹＥＳ）、黄色表示が選択される（ステップ８１１）。同様に、第４段階に属することが判定された場合には（ステップ８０８ＹＥＳ）、黄緑表示が選択される（ステップ８１２）。さらに第５段階に属することが判定された場合には（ステップ８０８ＮＯ）、緑色表示が選択される（ステップ８１３）。従って、合焦程度が良好となればなるほど緑色表示が選択され、逆に合焦程度が悪くなればなるほど、赤色表示が選択されることとなる。こうして得られた表示色情報は、そのときのモニタ画像に付加される（ステップ８１４）。

次に、合焦程度判別処理を示すフローチャート（その２）が図９に示されている。この例にあっては、図１０で説明したように、２次微分波形上の相隣接する上下ピーク位置間の距離Ｌに基づいて、合焦状態の程度を判別するようにしている。すなわち、図９において処理が開始されると、ステップ９０１においては、画像走査処理が実行される。続くステップ９０２においては、１次微分処理が行われる。続くステップ９０３においては２次微分処理が行われる。続くステップ９０４，９０５においては、２次微分波形上の対となる極大極小を検出しつつ、極大極小間の画素差を求め、これが『２０』を超えることを待機する。この状態において極大・極小の画素差が『２０』を超えると（ステップ９０５ＹＥＳ）、続いてステップ９０６が実行されて、対となる極大・極小間の距離Ｌの値が計測される。続くステップ９０７においては、それら計測された距離Ｌの中で最小値Ｌｍｉｎが求められる（ステップ９０７）。

以後、求められた距離最小値Ｌｍｉｎを５段階の基準範囲と比較して弁別することにより、合焦状態の程度が判別される。すなわち、これらの段階とは、第１段階（１０＜Ｌｍｉｎ）、第２段階（８＜Ｌｍｉｎ≦１０）、第３段階（６＜Ｌｍｉｎ≦８）、第４段階（４＜Ｌｍｉｎ≦６）、第５段階（Ｌｍｉｎ≦４）である。

求められた距離最小値Ｌｍｉｎの値が第１段階に属する場合には（ステップ９０８ＹＥＳ）、赤色表示が選択される（ステップ９１３）。同様にして、第２段階に属する場合には（ステップ９０９ＹＥＳ）、橙色表示が選択される（ステップ９１４）。同様に、第３段階に属する場合には（ステップ９１０ＹＥＳ）、黄色表示が選択される（ステップ９１５）。同様に、第４段階に属する場合には（ステップ９１１ＹＥＳ）、黄緑表示が選択される（ステップ９１６）。同様にして、第５段階に属する場合には（ステップ９１２ＹＥＳ）、緑色表示が選択される（ステップ９１７）。こうして得られた表示色情報は、モニタ出力される（ステップ９１８）。

このように本発明にあっては、図８に示される合焦程度判別表示処理または図９に示される合焦程度判別処理を実行することによって、合焦状態の程度がどの程度かを判別し、その判別結果に対応する情報を色彩に変換して画像モニタの画面１３ａ上に表示させることができる。

以上説明したように、本発明にあっては、図８又は図９に示される合焦程度判別表示処理を実行することによって、合焦状態の程度を色に変換して判別できるのであるが、本発明にあっては、図１２に示されるように、エッジ強度から百分率への変換テーブルを内蔵することによって、合焦状態の程度を示す百分率数値を画面１３ａ上に表示したり、エッジ強度（Ｅｉｍａｘ）を複数段階に弁別すると共に、その弁別結果をバーグラフの単位長さに対応させて、バーグラフを画面１３ａ上に表示させることもできる。その際に、先に求められた色彩情報を付加することによって、合焦状態の程度をより直感的にユーザに提示することができる。

すなわち、図１３は、モニタ表示態様の一例を示す図（その１）であって、この例にあっては、画面１３ａは、画像表示領域２５と合焦程度表示領域２６と復元データ表示領域２７とに３分割される。そして、画像表示領域２５には画像２８と検出領域２９とが表示され、合焦程度表示領域２６には合焦程度を表す所定の色彩付きのバーグラフ３０が表示される。図１３（ａ）と図１３（ｂ）とを比較して明らかなように、合焦状態と非合焦状態との違いは、画像２８の鮮明度ないしぼけ具合によって判断することもできるし、バーグラフ３０の長さ及び色彩によって判断することもできる。殊に、バーグラフ３０はアナログ表示であるから、直感性に優れると共に、本発明にあってはこれに色彩も付加されていることから、合焦状態の程度をより明瞭に理解させることができる。

モニタ表示態様の一例を示す図（その２）が図１４に示されている。この例にあっては、図１２に示されるエッジ強度から百分率への変換テーブルを採用することによって、合焦状態の程度を、パーセント数値３１を用いて提示するようにしている。このパーセント数値３１には、先ほど説明した色彩情報も付加されており、そのため図１４（ａ）に示される完全合焦状態においては『１００』は緑色とされ、数値『２０』は赤色とされる。すなわち、この例にあっても、画面１３ａは、画像表示領域２５と合焦程度表示領域２６と復元データ表示領域２７とに３分割されており、画像表示領域２５には画像２８と検出領域２９とが表示され、合焦程度表示領域２６には合焦程度を示すパーセント数値３１が表示される。従って、この例にあっても、画像表示領域２５上に映し出される画像２８のぼけ具合ないし鮮明度によって合焦状態の程度を把握できることに加え、合焦程度表示領域２６に表示されたパーセント数値３１によってより正確に合焦程度を理解することができる。

次に、デコード処理のオートトリガに至る２次元コードリーダの制御処理を示すフローチャートが図１５に示されている。同図において処理が開始されると、ステップ１５０１においては１画像取得処理が実行される。続くステップ１５０２においては、検出領域内の全画素についてエッジ強度の絶対値｜Ｅｉ｜が算出され、続くステップ１５０３においては、それら絶対値の最大値Ｅｉｍａｘが取得され、こうして得られた最大値Ｅｉｍａｘの値は、先に図８を参照して説明したように、ＣＰＵへと転送される。以後ＣＰＵ側においては、最大値Ｅｉｍａｘが『２００』を超えるのを待機し、最大値Ｅｉｍａｘの値が『２００』を超えるのを待って（ステップ１５０５ＹＥＳ）、自動的にデコード処理を起動し（ステップ１５０８）、デコード結果を出力する（ステップ１５０９）。

一方、エッジ強度の最大値Ｅｉｍａｘが『２００』に満たない間、すなわちピントが合っていない状態にあっては、その程度に応じて、エッジ強度最大値Ｅｉｍａｘは所定の周波数テーブルを介して合焦状態の程度に応じた周波数信号に変換される（ステップ１５０６）。そしてこの周波数信号によってブザーの鳴動が行われる（ステップ１５０７）。例えば、ピントが外れれば外れるほど周波数が高くなるように、あるいは周波数が低くなるように周波数テーブルを構成したり、あるいは音色が変わるようにしたり、さらには周波数のみならず音量までが増減するように構成すれば、モニタ画面を監視していなくとも、作業者は耳から入ってくる音の高低、音色の相違、音量の大小等に基づいて、合焦状態の程度を認識し、これが補正されるようにケースと被写体との距離を調整することによって、自動的に最適合焦状態を簡単に得ることができる。

以上説明したように、この光学コードリーダにあっては、ケース１０内に、読取領域を照明するための照明器１６と、読取領域からの反射光を受光するための受光光学系（レンズ１８）と、受光光学系にて受光された反射光を画像データに変換する２次元撮像素子１９とを内蔵してなり、さらに同ケース１０内には、画像モニタ（液晶モニタ１３）と、２次元撮像素子１９から得られる画像データに基づいて対応する画像を画像モニタの画面上にリアルタイムで表示させる表示制御手段（画像出力制御部１０３、表示バッファ１０７、出力部１０８）とが設けられたものである。

図３に示されるように、照明器（照明用ＬＥＤ１６Ａ）の照明光軸２３と受光光学系（ミラー１７、レンズ１８を含む）の受光光軸２４とは、被写体（ワーク２０）とケース１０とが所定の位置関係にあるときに、照明器からの照明光が被写体２０に対して斜めに照射され、かつ斜めに正反射された反射光が受光光学系に入射されるように、互いに反対方向へと対称的に傾斜設定されたものである。

ケース１０は手持ち式であって、被写体に対面される前面１０ａとその反対側に位置する背面１０ｂとを有し、かつ前面１０ａと背面１０ｂとはほぼ平行とされ、さらに画像モニタの画面１３ａはケースの背面１０ｂに配置されている。

図５に示されるように、表示制御手段は、２次元撮像素子１９から得られる画像データの上下左右を反転するための鏡像復元機能を含んでいる。

図８及び図９に示されるように、２次元撮像素子から得られる画像データに基づいて合焦状態の程度を判定する合焦程度判定手段を有すると共に、図１３及び図１４に示されるように、合焦程度判定手段による判定結果である合焦状態の程度を使用者に通知する合焦程度通知手段とを有する。

合焦程度判定手段は、図８に示されるように、２次元撮像素子の視野内に予め設定された検出領域２８内の全ての画素について求められたエッジ強度値のうちの最大値を取得するための手段と、取得されたエッジ強度値の最大値と複数の合焦程度のそれぞれに対応して予め設定された基準境界値との照合に基づいて合焦状態の程度を判定する手段とを含んでいる。

合焦程度判定手段は、図９に示されるように、２次元撮像素子の視野内に予め設定された検出領域２８内を水平方向へ走査しつつ得られる画素列波形の２次微分波形上の対をなすピーク値間の距離の最小値を取得するための手段と、取得されたピーク値間距離の最小値と複数の合焦程度のそれぞれに対応して予め設定された基準境界値との照合に基づいて合焦状態の程度を判定する手段とを含んでいる。

合焦程度通知手段は、図１３及び図１４に示されるように、合焦状態の程度に相当する表示を画像モニタの画面１３ａ上に提示するものである。すなわち、合焦状態の程度に相当する表示が、図１３に示されるように、合焦状態に相当するバーグラフ等のようなアナログ表示である。また、合焦状態の程度に相当する表示が、図１４に示されるように、合焦状態に相当するパーセント数値等のデジタル表示である。また、合焦状態の程度に相当する表示には、図８及び図９に示されるように、合焦状態の程度に対応する色彩が付加されている。また、合焦程度通知手段が、図１５に示されるように、合焦状態の程度に相当する発音態様を有する音を発生するものである。

図１５に示されるように、合焦程度判定手段の判定結果に基づいてデコード処理を起動するためのトリガ信号を自動的に発生させるオートトリガ発生手段をさらに有するものである。

２次元コードリーダの斜め後方より見た外観斜視図である。 ２次元コードリーダの斜め前方より見た外観斜視図である。 遮光同軸光学系の概念図である。 電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。 鏡像復元のための処理の説明図である。 ２次元コードリーダの制御処理の全体を示すフローチャートである。 検出エリア設定手法の説明図である。 合焦程度判別表示処理を示すフローチャート（その１）である。 合焦程度判別表示処理を示すフローチャート（その２）である。 合焦状態判別アルゴリズムの説明図である。 画素値とエッジ強度値との関係を示す説明図である。 エッジ強度から百分率への変換テーブルを示す図である。 モニタ表示態様の一例を示す図（その１）である。 モニタ表示態様の一例を示す図（その２）である。 デコード処理のオートトリガに至る２次元コードリーダの制御処理を示すフローチャートである。 従来技術の問題点の説明図である。

符号の説明

１ ２次元コードリーダ
１０ ケース
１０ａ 前面
１０ｂ 背面
１１ 握り部
１２ 電気コード
１３ 液晶モニタ
１３ａ 液晶モニタの画面
１４ トリガボタン
１５ 撮影用窓
１６ 照明器
１６Ａ 照明用ＬＥＤ
１７ ミラー
１８ レンズ
１９ ２次元撮像素子
２０ 被写体（ワーク）
２１ 視線
２２ 人の目
２３ 照明光軸
２４ 受光光軸
２５ 画像表示領域
２６ 合焦程度表示領域
２７ 復元データ表示領域
２８ 画像
２９ 検出領域
３０ バーグラフ
３１ パーセント数値
３２ 外部出力部
３３ 報知部
１００ 回路全体
１０１ ＣＰＵ
１０２ 画像処理部
１０３ 画像出力制御部
１０４ ワークメモリ
１０５ 出力部
１０６ 画像メモリ
１０７ 表示バッファ
１０８ 出力部
１０９ ＣＰＵバス

Claims (6)

1. ケース内に、
   読取領域を照明するための照明器と、
   読取領域からの反射光を受光するための受光光学系と、
   受光光学系にて受光された反射光を画像データに変換する二次元撮像素子とを内蔵してなり、さらに
   同ケース内には、
   画像モニタと、
   二次元撮像素子から得られる画像データに基づいて対応する画像を画像モニタの画面上にリアルタイムで表示させる表示制御手段と、
   二次元撮像素子から得られる画像データに基づいて合焦状態の程度を判定する合焦程度判定手段と、
   合焦程度判定手段による判定結果である合焦状態の程度を使用者に通知する合焦程度通知手段と、を具備し、
   前記合焦程度判定手段が、二次元撮像素子の視野内に予め設定された検出領域内を水平方向へ走査しつつ得られる画素列波形の二次微分波形上の対をなすピーク値間の距離の最小値を取得するための手段と、取得されたピーク値間の距離の最小値と複数の合焦程度のそれぞれに対応して予め設定された基準境界値との照合に基づいて合焦状態の程度を判定する手段と、を含む、
   ことを特徴とする光学コードリーダ。
2. 合焦程度通知手段が、
   合焦状態の程度に相当する表示を画像モニタの画面上に提示するものである、ことを特徴する請求項１に記載の光学コードリーダ。
3. 合焦状態の程度に相当する表示が、合焦状態に相当するバーグラフ等のようなアナログ表示である、ことを特徴とする請求項２に記載の光学コードリーダ。
4. 合焦状態の程度に相当する表示が、合焦状態に相当するパーセント数値等のデジタル表示である、ことを特徴とする請求項２に記載の光学コードリーダ。
5. 合焦状態の程度に相当する表示には、合焦状態の程度に対応する色彩が付加されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光学コードリーダ。
6. 合焦程度通知手段が、
   合焦状態の程度に相当する発音態様を有する音を発生するものである、ことを特徴とする請求項１に記載の光学コードリーダ。

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