JP4513784B2

JP4513784B2 - 光学情報読取装置

Info

Publication number: JP4513784B2
Application number: JP2006160046A
Authority: JP
Inventors: 朋宏神谷
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: JP2007328615A

Description

本発明は、商品等に印刷又は貼り付けられているバーコード等の光学情報を読み取る光学情報読取装置に関するものである。

商品等に印刷又は貼り付けられているバーコード等の光学情報に、発光ダイオード等の照明光源からの照明光を照明レンズで集光して照射し、反射光から上記情報コードの画像を受光センサで撮像して読み取る光学情報読取装置が知られている。

かかる光学情報読取装置では、消費電力を抑えバッテリでの駆動時間を長くするために、受光センサの露光のタイミングに合わせて照明を点灯し、露光終了後に消灯することが行われている。ここで、特許文献１には、読み取り待機状態において、時間の経過と共に消灯時間を徐々に長くし、電力消費量を徐々に低減させる光学的情報読取装置が開示されている。
特開平５−１４３７６３号公報

しかしながら、光学情報読取装置の照明を点消灯すると、点消灯を目視する作業者は、目がちらつき疲労しやすくなる等の悪影響を受けることがあった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる光学情報読取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、情報コードＢに光りを照射する照明手段２１と、前記情報コードからの反射光を撮像する撮像手段２３と、撮像した前記情報コードの情報内容をデコードするデコード手段４０とを備える光学情報読取装置において、
前記照明手段２１の照度を漸増して前記撮像手段の露光期間中に最大照度にすると共に、前記撮像手段の露光終了までに前記最大照度から照度を漸減する照明制御手段６０を備えることを技術的特徴とする。

請求項１の光学情報読取装置では、照明手段の照度を漸増して撮像手段の露光期間中に最大照度にすると共に、撮像手段の露光終了までに最大照度から照度を漸減させ、照度を徐々に変えて行く。このため、露光期間中にのみ最大照度にすることで消費電力を抑えながら、照度を徐々に変えることで、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる。

請求項２の光学情報読取装置では、照明手段の照度を漸増して撮像手段の露光開始のタイミングに同期させて最大照度にすると共に、撮像手段の露光終了のタイミングに同期させて最大照度から照度を漸減させ、照度を徐々に変えて行く。このため、露光期間に同期させて最大照度にすることで消費電力を抑えながら、照度を徐々に変えることで、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる。

請求項３の光学情報読取装置では、照明手段の照度を漸増し、撮像手段の露光開始時に最大照度にすると共に、撮像手段の露光終了時に最大照度から照度を漸減させ、照度を徐々に変えて行く。このため、露光期間にのみ最大照度にすることで消費電力を抑えながら、照度を徐々に変えることで、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる。

請求項４の光学情報読取装置では、照度の漸増、漸減を電力オン・オフのデューティ比を変化させるＰＷＭ制御で行うため、電圧を調整する方法と異なり、簡易な構成で照度を調整することができる。

請求項５の光学情報読取装置では、照度の漸増時間及び漸減時間の調整する時間調整手段を備えるため、作業者個々に感じるちらつき方をそれぞれ軽減できるように、照度の漸増、漸減時間を調整することが可能である。また、露光中に得られた画像の明るさに基づき、照度の漸増時間及び漸減時間を調整するため、使用環境に適合するように照度を漸増、漸減させることができる。

請求項６の光学情報読取装置では、露光中得られた画像の明るさに基づき、次の露光時の最大照度を調整するため、周囲の照度に影響されず迅速に情報コードを読み取ることができる。

[第１実施形態]
以下、本発明の光学情報読取装置をバーコード読取装置に適用した実施形態について図を参照して説明する。まず、第１実施形態に係るバーコード読取装置１０の構成概要を図１〜図３に基づいて説明する。図１は、バーコード読取装置のハウジング等の構成概要を示す部分縦断面図であり、図２は、バーコード読取装置の回路部の構成概要を示すブロック図である。

図１に示すように、バーコードＢを読み取るバーコード読取装置１０は、主に、縦長のほぼ矩形箱状なすハウジング１１を備える。ハウジング１１は、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂からなる成形部品で、その一端側に読取口１１ａを備えている。この読取口１１ａは、後述する回路部２０の受光センサ２３に入射する入射光を導入可能な開口部である。このハウジング１１の他端側には、二次電池４９が収容されている。ハウジング１１の表面側には液晶表示器４６を取付可能な開口部も形成されており、バーコード読取装置１０の使用者が液晶表示器４６に表示する表示内容を視覚的に把握可能に構成してある。ハウジング１１の内部には、後述する回路部２０が収容されている。なお、図１には、回路部２０を構成するプリント配線板１５，１６が図示されている。

図２に示すように、回路部２０は、主に、赤色発光ダイオード２１、集光レンズ５２、受光センサ２３、結像レンズ２７等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０、トリガースイッチ１２、調整スイッチ１４、液晶表示器４６等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、電源スイッチ４１、電池４９等の電源系と、から構成されており、前述したプリント配線板１５，１６に実装あるいはハウジング１１内に内装されている。

光学系を構成する赤色発光ダイオード２１は、帯状の照明光Ｌｆを照射可能な光照射器として機能するもので、拡散レンズと凸レンズとを組み合わせた集光レンズ５２により集光させる。第１実施形態では、受光センサ２３を挟んだ両側に赤色発光ダイオード２１が設けられており、ハウジング１１の読取口１１ａを介して読取対象物Ｒに向けて照明光Ｌｆを照射可能に構成されている。なお、この読取対象物Ｒには、情報コードとしてのバーコードＢが貼付されている。

受光センサ２３は、読取対象物ＲやバーコードＢに照射されて反射した反射光Ｌｒ、更に、写真画像を結像レンズ２７を介して受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子から成る二次元イメージセンサにより構成されている。

結像レンズ２７は、外部から読取口１１ａを介して入射する入射光を集光して受光センサ２３の受光面２３ａに像を結像可能な結像光学系として機能するもので、例えば、鏡筒とこの鏡筒内に収容される複数の集光レンズとにより構成されている。

マイコン系の構成概要を説明する。マイコン系は、増幅回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３、メモリ３５、アドレス発生回路３６、同期信号発生回路３８、照明制御回路６０、制御回路４０、トリガースイッチ１２、調整スイッチ１４、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等から構成されている。このマイコン系は、その名の通り、マイコン（情報処理装置）として機能し得る制御回路４０およびメモリ３５と中心に構成されるもので、前述した光学系によって撮像されたコード像等の画像信号をハードウェア的およびソフトウェア的に信号処理し得るものである。また制御回路４０は、当該バーコード読取装置１０の全体システムに関する制御も行っている。

光学系の受光センサ２３から出力される画像信号（アナログ信号）は、増幅回路３１に入力されることで所定ゲインで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されると、アナログ信号からディジタル信号に変換される。そして、ディジタル化された画像信号、つまり画像データ（画像情報）は、メモリ３５に入力されて蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２３およびアドレス発生回路３６に対する同期信号を発生可能に構成されており、またアドレス発生回路３６は、この同期信号発生回路３８から供給される同期信号に基づいて、メモリ３５に格納される画像データの格納アドレスを発生可能に構成されている。

制御回路４０は、バーコード読取装置１０全体を制御可能なマイコンで、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等からなるもので、メモリ３５とともに情報処理装置を構成し得るもので情報処理機能を有する。この制御回路４０には、内蔵された入出力インタフェースを介して種々の入出力装置（周辺装置）と接続可能に構成されており、第１実施形態の場合、電源スイッチ４１、トリガースイッチ１２、調整スイッチ１４、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等が接続されている。

第１実施形態では、照明制御回路６０により、受光センサ２３の露光開始のタイミングに合わせて発光ダイオード２１を点灯し、露光終了のタイミングに合わせて消灯する。図３（Ａ）は照明制御回路６０の回路構成を示すブロックであり、図３（Ｂ）は照度変化のタイミングチャートである。第１実施形態では、発光ダイオード２１を点灯する際に、図３（Ｂ）に示すように照度を徐々に高めて行き、また、消灯の際には照度を徐々に下げていく、

図３（Ａ）に示すように、照明制御回路６０は、矩形波（ＰＷＭ出力）をＦＥＴに入力することで、発光ダイオード２１をオン／オフし、照度を調整する。具体的には、ＰＷＭcycleレジスタ６１によってパルス周期Ｔ、パルス幅ｔを設定し、これらの設定値を変えることで、基準クロックを生成するオシレータ６２のパルス幅ｔを調整する。カウンタ６３で、オシレータ６２で生成したパルスを加算することで、階段状の信号（カウンタ値）を作る。一方、ＰＷＭdutyレジスタ６５にデューティ値を設定する。そして、カウンタ値とデューティ値とを比較するコンパレータ６４で、カウンタ６３にて生成された階段状の信号（カウンタ値）と、ＰＷＭdutyレジスタ６５に設定されたデューティ値とを比較し、カウンタ値がデューティ値より大きい間パルスを出力することで、矩形波（ＰＷＭ出力）を生成する。カウンタ６３のビット幅を変えればパルス周期が変化し、デューティ値を変えればパルス幅が変化する。図３（Ｂ）中に示すように、パルス幅ｔを徐々に長くすると照度は徐々に高まる。ＦＥＴのオン・オフを止めオンさせ続けることにより最大照度になり、この最大照度中に上述したように受光センサ２３の露光を行う。そして、パルス幅を徐々に短くすると照度は徐々に下がっていく。

図４（Ａ）は、第１実施形態での受光センサ２３の垂直同期信号に同期された受光センサ２３の露光、取込、デコードと、照度の変化とを示すタイミングチャートである。第１実施形態の光学情報読取装置では、垂直同期信号のオン（立ち上がり）・オフ（立ち下がり）に同期させ受光センサ２３の露光、画像の取り込み、取り込んだ画像のデコードを行う。ここで、受光センサ２３の露光のタイミングに合わせて発光ダイオード２１を点・消灯させるが、図３（Ｂ）を参照して上述したようにして、露光開始の１つ手前の垂直同期信号のオンのタイミングから発光ダイオード２１の照度を徐々に高め、露光開始の垂直同期信号のオンのタイミング（即ち、露光開始）で、最大照度になるようにする。そして、露光中は最大照度を維持し、露光終了の垂直同期信号のオフのタイミングで、最大照度から徐々に照度を下げ、取り込み終了のタイミング（取り込みの垂直同期信号の立ち下がり）で、消灯するように照度を漸増、漸減させる。

また、第１実施形態では、図１に示す調整スイッチ１４の操作により照度の漸増時間及び漸減時間の調整できるように構成されている。即ち、図４（Ｂ）に示すように照度の漸増開始を長くすることで、露光開始の２つ手前の垂直同期信号の立ち上がりのタイミングから発光ダイオード２１の照度を徐々に高め、露光開始の垂直同期信号の立ち上がりのタイミング（即ち、露光開始）で、最大照度になるようにする。そして、露光中は最大照度を維持し、露光終了の垂直同期信号の立ち下がりのタイミングで、最大照度から徐々に照度を下げ、露光開始から２つ後のデコード終了のタイミング（デコードの垂直同期信号の立ち下がり）で、消灯するように照度を漸増、漸減させる。なお、この例では、照度を漸減し、照度が零になる前から照度の漸増が開始するため、照度が零となっていない。この漸減と漸増とが重なるタイミングにおいては、漸減側のＰＷＭ出力と漸増側のＰＷＭ出力のパルス幅を比較し、幅の大きい方を入力する。

反対に、図４（Ｃ）に示すように、照度の漸増時間及び漸減時間を短く調整することで、漸増及び漸減を無くすこともできる。

更に、第１実施形態の図１に示す調整スイッチ１４を切り替えることで、照度の漸増時間及び漸減時間を、周囲の照度に合わせて自動調整するようにも設定できる。図５（Ａ）に示すように１回目の露光を際に検出した照度が所定の第１のしきい値よりも低い場合は、２回目の露光の際に、漸増開始のタイミングを早め、また、漸減時間も長くする。これにより、暗い場所で光学情報読取装置が用いられるときの目のちらつきを防ぐ。反対に、明るい場所で用いられているときには、図５（Ｂ）に示すように、１回目の露光を際に検出した照度が所定の第２のしきい値よりも高い場合は、２回目以降の露光の際に、漸増及び漸減を無くする。これにより、明るく目がちらつきに難い場所で光学情報読取装置が用いられるときは、消費電力を抑える。

図６は、第１実施形態の光学情報読取装置での読み取り処理を示すフローチャートである。
図１に示すトリガースイッチ１２の操作に待機し（Ｓ１２）、トリガースイッチ１２の操作が有ると（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）を参照して上述したように、調整スイッチ１４の操作により照度の漸増時間及び漸減時間が設定されているかを判断する（Ｓ１４）。ここで、設定されている場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、調整スイッチ１４の操作による漸増時間及び漸減時間を設定する（Ｓ１６）。そして、漸増開始のタイミングになったかを判断し（Ｓ１８）、漸増開始のタイミングになると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、漸増を開始する（Ｓ２０）。そして、露光のタイミングになると（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、発光ダイオード２１の照度を最大照度にすると共に（Ｓ２４）、受光センサ２３の露光を開始する（Ｓ２６）。そして、露光のタイミングが終わり（Ｓ２２：Ｎｏ）、漸減タイミングになると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、漸減が設定されているかを判断し（Ｓ３０）、図４（Ｃ）を参照して上述したように漸減が設定されていない際には（Ｓ３０：Ｎｏ）、直ちに発光ダイオード２１を消灯する（Ｓ３４）。他方、漸減が設定されている場合には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、漸減を開始する（Ｓ３２）。そして、取込タイミングになると（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、受光センサ２３の画像の取り込みを行い（Ｓ３８）、デコードタイミングになると（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、デコードを行う（Ｓ４２）。そして、デコードに成功したかを判断し（Ｓ４２）、デコードに成功すると（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、デコード結果を上位装置へ出力し（Ｓ４４）、処理を終了する。他方、デコードに失敗すると（Ｓ４４：Ｎｏ）、１回目の露光の際に検出した照度に基づき、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して上述したように漸減・漸減時間を調整して（Ｓ４８）、Ｓ１８の処理に戻り、情報コードの読み取りを続ける。

第１実施形態の光学情報読取装置では、発光ダイオード２１の照度を漸増して受光センサ２３の露光開始のタイミングに同期させて最大照度にすると共に、受光センサ２３の露光終了のタイミングに同期させて最大照度から照度を漸減させ、照度を徐々に変えて行く。このため、露光期間に同期させて最大照度にすることで消費電力を抑えながら、照度を徐々に変えることで、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる。

第１実施形態の光学情報読取装置では、照度の漸増、漸減を電力オン・オフのデューティ比を変化させるＰＷＭ制御で行うため、電圧を調整する方法と異なり、簡易な構成で照度を調整することができる。

第１実施形態の光学情報読取装置では、照度の漸増時間及び漸減時間を調整スイッチ１４で調整できるため、作業者個々に感じるちらつき方をそれぞれ軽減できるように、照度の漸増、漸減時間を調整することが可能である。また、露光中に得られた画像の明るさに基づき、照度の漸増時間及び漸減時間を自動調整できるため、使用環境に適合するように照度を漸増、漸減させることができる。

[第２実施形態]
引き続き、本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。
上述した第１実施形態では、照度に応じて漸増・漸減時間を自動調整した。これに対して、第２実施形態では、照度に応じて最大照度を調整する。即ち、光学情報読取装置が明るい場所で用いられ、図７（Ａ）に示すように１回目の露光を際に検出した照度が所定の第１のしきい値よりも高い場合は、２回目以降の露光の際に最大照度を下げる。この際には、露光開始のタイミングよりも早く最大照度になり、露光終了後に、最大照度からの漸減を開始する。反対に、暗い場所で用いられているときには、図７（Ｂ）に示すように、１回目の露光を際に検出した照度が所定の第２のしきい値よりも低い場合は、２回目以降の露光の際に、最大照度を高める。この際には、露光開始のタイミングよりも遅く最大照度になり、露光終了前に、最大照度からの漸減を開始する。

図８は、第２実施形態の光学情報読取装置での読み取り処理を示すフローチャートである。
図１に示すトリガースイッチ１２の操作に待機し（Ｓ１２）、トリガースイッチ１２の操作が有ると（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、漸増開始のタイミングになったかを判断し（Ｓ１８）、漸増開始のタイミングになると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、漸増を開始する（Ｓ２０）。露光のタイミングになると（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、受光センサ２３の露光を開始する（Ｓ２６）。そして、最大照度のタイミングになると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、発光ダイオード２１を最大照度にする（Ｓ２４）。漸減タイミングになると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、漸減を開始する（Ｓ３２）。そして、取込タイミングになると（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、受光センサ２３の画像の取り込みを行い（Ｓ３８）、デコードタイミングになると（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、デコードを行う（Ｓ４２）。そして、デコードに成功したかを判断し（Ｓ４２）、デコードに成功すると（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、デコード結果を上位装置へ出力し（Ｓ４４）、処理を終了する。他方、デコードに失敗すると（Ｓ４４：Ｎｏ）、１回目の露光の際に検出した照度に基づき、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照して上述したように最大照度を調整して（Ｓ５０）、Ｓ１８の処理に戻り、情報コードの読み取りを続ける。

第２実施形態の光学情報読取装置では、発光ダイオード２１の照度を漸増して受光センサ２３の露光期間中に最大照度にすると共に、受光センサ２３の露光終了までに最大照度から照度を漸減させ、照度を徐々に変えて行く。このため、露光期間中にのみ最大照度にすることで消費電力を抑えながら、照度を徐々に変えることで、照明の点滅によって生じる作業者の目のちらつきを軽減できる。

第２実施形態の光学情報読取装置では、露光中得られた画像の明るさに基づき、次の露光時の最大照度を調整するため、周囲の照度に影響されず迅速に情報コードを読み取ることができる。

本発明の実施形態に係るバーコード読取装置の断面図である。図１に示すバーコード読取装置の回路構成を示すブロック図である。図３（Ａ）は照明制御回路の回路構成を示すブロックであり、図３（Ｂ）は照度変化のタイミングチャートである。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、第１実施形態での受光センサの垂直同期信号に同期された受光センサの露光、取込、デコードと、照度の変化とを示すタイミングチャートである。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第１実施形態での受光センサの垂直同期信号に同期された受光センサの露光、取込、デコードと、照度の変化とを示すタイミングチャートである。第１実施形態の情報コード読取処理を示すフローチャートである。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第２実施形態での受光センサの垂直同期信号に同期された受光センサの露光、取込、デコードと、照度の変化とを示すタイミングチャートである。第２実施形態の情報コード読取処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０バーコード読取装置
１２トリガースイッチ
１４調整スイッチ
２１発光ダイオード
２３受光センサ
４０制御回路
５２集光レンズ
６０照明制御回路

Claims

情報コードに光りを照射する照明手段と、前記情報コードからの反射光を撮像する撮像手段と、撮像した前記情報コードの情報内容をデコードするデコード手段とを備える光学情報読取装置において、
前記照明手段の照度を漸増して前記撮像手段の露光期間中に最大照度にすると共に、前記撮像手段の露光終了までに前記最大照度から照度を漸減する照明制御手段を備えることを特徴とする光学情報読取装置。
前記照明制御手段は、前記照明手段の照度を漸増して前記撮像手段の露光開始のタイミングに同期させて最大照度にすると共に、前記撮像手段の露光終了のタイミングに同期させて前記最大照度から照度を漸減することを特徴とする請求項１の光学情報読取装置。
前記照明制御手段は、前記照明手段の照度を漸増し、前記撮像手段の露光開始時に最大照度にすると共に、前記撮像手段の露光終了時に前記最大照度から照度を漸減することを特徴とする請求項１の光学情報読取装置。
前記照明制御手段は、前記照度の漸増、漸減をＰＷＭ制御により行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１の光学情報読取装置。
前記照度の漸増時間及び漸減時間の調整を可能とするための時間調整手段を備え、
前記照明制御手段は、露光中に前記撮像手段で得られた画像の明るさに基づき、前記照度の漸増時間及び漸減時間を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の光学情報読取装置。
前記照明制御手段は、露光中に前記撮像手段で得られた画像の明るさに基づき、次の露光時の前記最大照度を調整することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１の光学情報読取装置。