JP5257055B2

JP5257055B2 - 読取装置

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Publication number: JP5257055B2
Application number: JP2008328245A
Authority: JP
Inventors: 康裕小笠原; 伸竹内; 英資長ヶ部; 英悟中川; 裕一市川; 一成大井; 英信高平
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010152526A; US9372551B2; AU2009217476B2; CN101763497B; US20100155478A1; CN101763497A; AU2009217476A1

Description

本発明は、読取装置に関する。

読取装置における読み取りの不良を抑制するための技術として、光源を複数設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
実開平６−２４６４号公報

本発明は、読取装置において、単一の光源であっても、複数の方向から読取対象物に光を照射し、その反射光を読み取れるようにすることを目的とする。

本発明の請求項１に係る読取装置は、先端に開口部を有する筐体と、光を照射する単一の光源と、前記開口部を介してそれぞれ異なる方向に沿ってあらかじめ定められた位置へと光を導く複数の導光手段と、前記光源により照射された光が前記複数の導光手段のうちいずれかに向かう経路を進行するように当該光の進行方向を切り替える切替手段と、前記あらかじめ定められた位置に読取対象物がある場合に、前記導光手段により当該位置に導かれた光のうちの当該読取対象物において反射された光を、前記開口部を介して検知する光センサとを備える構成を有する。

本発明の請求項２に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記光源が、あらかじめ定められた一方向に光を照射し、前記切替手段が、前記光源により照射された光を反射する反射部と、前記光の進行方向が前記複数の導光手段のうちいずれかに向かう経路を進行するように前記反射部を駆動する駆動部とを有することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る読取装置は、請求項１に記載の構成において、前記光源により照射された光の進行方向を与えられた電圧に応じて変化させる光偏向素子を備え、前記切替手段は、それぞれ異なる前記導光手段に向けて光を反射させる複数の反射面を有する反射部材を備え、前記光偏向素子に与える電圧を制御することにより前記複数の反射面のいずれかに向かう経路を進行するように前記光の進行方向を切り替えることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る読取装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記切替手段があらかじめ定められた周期で前記進行方向を順次切り替えることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る読取装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記切替手段が前記光センサにより検知された光に基づいて切り替えのタイミングを決定することを特徴とする。
本発明の請求項６に係る読取装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の構成において、前記あらかじめ定められた位置の目標となる位置を指し示すための指示部材を備えることを特徴とする。
本発明の請求項７に係る読取装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の構成において、前記光源は、前記筐体内において前記先端と反対側にある後端に向かって光を照射することを特徴とすることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の構成によれば、単一の光源であっても、複数の方向から読取対象物に光を照射し、その反射光を読み取れるようにすることができる。
本発明の請求項２に記載の構成によれば、光源を移動させないでも、複数の方向から読取対象物に光を照射することができる。
本発明の請求項３に記載の構成によれば、機械的に移動する部分を設けないでも、複数の方向から読取対象物に光を照射することができる。
本発明の請求項４に記載の構成によれば、同一の光の照射方向を連続させずに読取対象物に光を照射することができる。
本発明の請求項５に記載の構成によれば、同構成を有しない場合に比べ、切り替えの回数を少なくすることができる。
本発明の請求項６に記載の構成によれば、同構成を有しない場合に比べ、光が照射される位置（すなわち読み取りの対象となる位置）を使用者に容易に認識させることができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態である読取装置の使用態様を示す図である。本実施形態の読取装置１０は、ペン様の外観を有し、使用者に把持されて用いられる。使用者は、読取装置１０の先端で読取対象物Ｏｂｊを指示し、その表面に光が当たるように読取装置１０を移動させる。読取装置１０は、その動作のオン・オフを切り替えるスイッチを備えてもよいが、外部装置から電力を供給され、外部装置が動作している間は常時動作するものであってもよい。

読取対象物Ｏｂｊは、例えば、紙や、液晶ディスプレイ等の表示装置であり、その表面に画像が形成されている。読取対象物Ｏｂｊに形成される画像は、特に限定されないが、本実施形態においては、読取対象物Ｏｂｊにおける位置（座標）を表す画像であるとする。この画像は、例えば、座標をあらかじめ定められた規則に従って符号化し、その符号を点や線で形成されるパターンによって表したものである。以下においては、かかる符号化された画像のことを「コード画像」という。

図２は、読取装置１０の先端部の構造を示す断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の断面図中の一点鎖線を切断線とした場合の断面図である。読取装置１０は、使用者に把持される筐体１０ｃの先端に、開口部１０ａを有する。開口部１０ａからは、指示部材１０１の一部が露出している。指示部材１０１は、読取装置１０が読み取る位置の目標となる位置を指し示すものであり、より望ましくは、その先端（露出する側）が細くなっている。指示部材１０１の先端からは、インク等が出るようになっていてもよい。なお、読取装置１０が読み取る位置とその目標となる位置とは、これらの間隔があらかじめ決められていれば足り、これらが一致する必要はない。

読取装置１０は、筐体１０ｃの内部に、光源１０２、切替ミラー１０３、反射ミラー１０４、１０５、レンズ１０６及び光センサ１０７を備える。光源１０２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）発光素子であり、光をあらかじめ定められた方向に照射する。本実施形態の光源１０２は、指示部材１０１が指示する方向を前方としてみた場合、光を後方に照射するものである。光源１０２が光を照射する方向には、切替ミラー１０３が設けられている。切替ミラー１０３は、光源１０２により照射された光の進行方向をあらかじめ定められた複数の方向（本実施形態においては、２方向）のうちのいずれかに切り替える部材であり、図中の実線で示す位置（以下「第１の位置」という。）から二点鎖線で示す位置（以下「第２の位置」という。）まで移動する。光源１０２から照射された光は、切替ミラー１０３が第１の位置にあるときには、経路Ｌ₁を進行し、切替ミラー１０３が第２の位置にあるときには、経路Ｌ₂を進行する。切替ミラー１０３は、本発明における反射部の一例である。

なお、経路Ｌ₁又はＬ₂に沿って進行する光は、実際には広がりを有しており、図中の経路Ｌ₁又は経路Ｌ₂の近傍にも存在する。図中の経路Ｌ₁及び経路Ｌ₂は、かかる広がりを有する光を代表して示した直線にすぎない。

反射ミラー１０４及び１０５は、本発明における導光手段の一例である。反射ミラー１０４は、経路Ｌ₁を進行する光を反射してあらかじめ定められた位置に導き、反射ミラー１０５は、経路Ｌ₂を進行する光を反射してあらかじめ定められた位置に導く。ここにおいて、光が導かれる「あらかじめ定められた位置」は、平面的な広がりを有する範囲である。また、反射ミラー１０４が導く位置と反射ミラー１０５が導く位置とは、重なりを有してもよいし、重ならないでもよい。

光センサ１０７は、光源１０２によって照射され、経路Ｌ₁又はＬ₂に沿って進行してきた光のうち、読取対象物Ｏｂｊにおいて反射した反射光を検知し、検知した反射光の明るさ（強度）に応じた画像情報を生成する。光センサ１０７としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子が採用される。レンズ１０６は、光センサ１０７に入射する光を集束させる。

図３は、読取装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。読取装置１０は、発光制御部１１１と、駆動制御部１１２と、画像情報処理部１１３とを備える。発光制御部１１１は、光源１０２による光の照射を制御する。発光制御部１１１は、例えば、使用者の操作に応じて、光源１０２の点灯及び消灯を制御する。駆動制御部１１２は、駆動部１０８の動作を制御する。駆動部１０８は、切替ミラー１０３の姿勢を変化させる手段であり、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子や圧電アクチュエータにより切替ミラー１０３を駆動する。駆動部１０８と切替ミラー１０３は、これらが協働して本発明における切替手段を実現している。画像情報処理部１１３は、光センサ１０７の動作を制御する。画像情報処理部１１３は、光センサ１０７により生成された画像情報をコード画像として認識し、これを解析して座標を算出及び出力する。なお、画像情報処理部１１３によるデータの出力先は、外部装置と有線又は無線により通信する通信手段であってもよいし、読取装置１０内部に半導体メモリ等の記憶手段を備える場合には、この記憶手段であってもよい。

なお、以下においては、発光制御部１１１、駆動制御部１１２及び画像情報処理部１１３を総称して「制御部１１０」ともいう。制御部１１０は、単一の演算処理装置により実現されてもよいし、複数の演算処理装置の協働により実現されてもよい。

本実施形態の読取装置１０の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、本実施形態の読取装置１０は、使用者に把持された状態で光を照射し、その反射光の検知を受け付ける状態になる。読取装置１０は、この状態でコード画像を読み取ると、コード画像の解析を試みる。

このとき、読取装置１０の制御部１１０は、あらかじめ定められたフレームレート（例えば、６０ｆｐｓ（フレーム毎秒））で反射光を検知させ、画像情報を生成するとともに、このフレームレートに追従する速度で切替ミラー１０３を駆動させ、光源１０２から照射された光の経路を切り替える。制御部１１０は、例えば、フレームレートが６０ｆｐｓであれば、切替ミラー１０３の往復移動（第１の位置から第２の位置に移動させ、再び第１の位置に戻す運動、又はその逆の動きをする運動）を６０回（すなわち３０往復）周期的に行わせる。

図４は、画像情報の読み取りの態様を示すタイミングチャートである。同図において、ハイレベル（Hi）が画像情報を検知した状態であり、ローレベル（Lo）が画像情報を検知していない状態である。本実施形態のように動作した場合、画像情報は、経路Ｌ₁を経た光によるものと経路Ｌ₂を経た光によるものとが交互に検知される。

読取装置１０においては、読取装置１０と読取対象物Ｏｂｊとが特定の位置関係にある場合に、拡散反射光成分に加え、正反射光成分を比較的多く含む反射光が光センサ１０７に検知されることがある。かかる位置関係とは、読取対象物Ｏｂｊがなす面を入射面とした場合に、反射ミラー１０４（又は１０５）により反射された入射光の入射角と光センサ１０７に向かう反射光の反射角とが同一か、あるいは近似する関係にあることである。なお、反射光における正反射光成分の分布は、入射面たる読取対象物Ｏｂｊの表面性状に応じて異なる。例えば、読取対象物Ｏｂｊに形成された画像によっては、正反射光成分が特定方向にほぼ集中する場合もあるし、正反射光成分が特定方向を中心にある程度分布する場合もある。正反射光成分を比較的多く含む反射光が検知された場合、光センサ１０７が生成する画像情報は、光の強度が飽和した状態となり、本来の画像を認識できない領域を含むことがある。

本実施形態の読取装置１０においては、反射ミラー１０４又は１０５の一方と光センサ１０７とが上記特定の位置関係にある場合、反射ミラー１０４又は１０５の他方と光センサ１０７とは、当該特定の位置関係にならない。よって、光センサ１０７によって読み取られる画像情報は、上記特定の位置関係を満たす場合のものが連続せず、少なくとも２回に１回は特定の位置関係にないものとなる。したがって、本実施形態においては、使用者に把持された読取装置１０が上記特定の位置関係を満たす状態が継続した場合であっても、本来の画像を認識できない場合が連続することがない。

［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態は、上述した第１実施形態の読取装置１０の構成の一部を変更したものである。よって、本実施形態においては、第１実施形態の読取装置１０と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５は、本実施形態の読取装置の先端部の構造を示す断面図である。本実施形態の読取装置２０は、指示部材１０１、反射ミラー１０４、１０５及び光センサ１０７に加え、光源２０１と楔型ミラー２０２とを備える。光源２０１は、光の照射方向に光偏向素子２０１ｄを有する光源であり、光の進行方向を経路Ｌ₃又は経路Ｌ₄のいずれかに選択的に切り替えるものである。光偏向素子２０１ｄは、与えられる電圧に応じて光の進行方向を変化させる。楔型ミラー２０２は、経路Ｌ₃を進行する光を反射する第１の反射面と経路Ｌ₄を進行する光を反射する第２の反射面とを有する反射部材である。

図６は、読取装置２０の制御系の構成を示すブロック図である。読取装置２０は、発光制御部１１１と、偏向制御部２１１と、画像情報処理部１１３とを備える。偏向制御部２１１は、光偏向素子２０１ｄに与える電圧を制御する。偏向制御部２１１は、光を経路Ｌ₃に向かわせる場合には光偏向素子２０１ｄに第１の電圧を与え、光を経路Ｌ₄に向かわせる場合には光偏向素子２０１ｄに第２の電圧を与える。なお、以下においては、発光制御部１１１、偏向制御部２１１及び画像情報処理部１１３を総称して「制御部２１０」ともいう。

本実施形態の読取装置２０の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、本実施形態の読取装置２０は、使用者に把持された状態で光を照射し、その反射光の検知を受け付ける状態になる。本実施形態の読取装置２０は、経路の切り替えの態様が異なる点において第１実施形態の読取装置１０と相違する。

図７は、制御部２１０が実行する処理を示すフローチャートである。同図に示すように、制御部２１０は、画像情報を取得すると（ステップＳ１）、これを解析して座標の算出を試みる（ステップＳ２）。ステップＳ２の動作のことを、以下では「デコード」という。制御部２１０は、デコードがエラーであるか否かを判断する（ステップＳ３）。制御部２１０は、デコード結果がエラーであると判断された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、光偏向素子２０１ｄに与える電圧を切り替えて経路を変更し（ステップＳ４）、画像情報を再度取得する（ステップＳ１）。一方、デコード結果がエラーでないと判断された場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部２１０は、算出した座標を出力する（ステップＳ５）。

なお、デコードがエラーであるか否かの判断には、周知の手法を用いてよい。例えば、制御部２１０は、座標に相当する数値を算出できたか否かによってエラーを判断してもよいし、さらには、直前に算出された座標との差（距離）があらかじめ定められた閾値を超える場合にもエラーであると判断してもよい。なぜならば、直前に算出された座標との距離が想定外に大きい場合（例えば、使用者の通常の運動速度を超えるような場合）は、算出された座標が正しい座標でない可能性が高いからである。

本実施形態の読取装置２０においても、第１実施形態の読取装置１０と同様に、反射ミラー１０４又は１０５の一方と光センサ１０７とが特定の位置関係にある場合、反射ミラー１０４又は１０５の他方と光センサ１０７とは、当該特定の位置関係にならない。したがって、本実施形態の読取装置２０によれば、デコードのエラーが正反射に起因するものである場合に、エラーの後に経路を切り替えれば、切り替え後に正反射に起因するエラーが生じる可能性を低減させることになる。

また、本実施形態の動作と第１実施形態の動作とを比較すると、本実施形態の動作は、第１実施形態の動作に比べ、経路の切り替え回数が少ないものである。
なお、本実施形態は、エラーが１回生じる毎に経路を切り替えるものではなく、エラーが決められた回数連続して生じた場合に経路を切り替えるものであってもよい。このようにすれば、エラーが生じる毎に経路を切り替える場合に比べ、経路を切り替える回数が少なくなる。

［変形例］
上述した実施形態は、本発明の一例である。本発明は、例えば、以下の変形例を適用可能である。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、必要に応じて、これらを組み合わせて適用してもよい。例えば、本発明は、第１実施形態の構成（図２参照）において第２実施形態の動作（図７参照）を行うものであってもよい。

（変形例１）
図８は、本発明における導光手段の一例を示す図である。同図に示す導光手段３００は、光を透過する部材であって、その内部に屈折率分布を有する部材である。導光手段３００の内部を進行する光は、同図に示すように、その進行方向を曲げられて出射される。この導光手段３００は、上述した反射ミラー１０４及び１０５の代替物となり得る。

（変形例２）
本発明は、第１実施形態のように、光の進行方向を周期的に、すなわち光の検知結果によらないで切り替える場合には、デコード等の処理を外部装置によって行うものであってもよい。この場合、読取装置は、反射光に基づいて生成された画像情報を外部装置に出力すれば足りる。

（変形例３）
本発明において、光源により照射される光の進行方向は、３方向以上であってもよい。
図９は、第１実施形態の切替ミラー１０３の変形例を示す図である。本例に係る切替ミラー１０３ａは、その移動方向を第１実施形態の切替ミラー１０３よりも多くしたものであり、図中のＸ軸方向に加え、Ｙ軸方向にも往復移動するものである。この構成の場合、光の進行方向は、４方向となる。なお、この場合においては、光の進行方向に応じた数の反射部を設けてもよいし、内側が鏡面である円筒形の反射ミラーを設けてもよい。

また、図９に示す構成において、切替ミラー１０３ａの移動方向をさらに増やし、８方向や１６方向に光が照射されるようにしてもよい。この場合、切替ミラー１０３ａの動きは、選択される光の経路が環状に周回すると、より望ましい。

（変形例４）
本発明における光源は、（第１実施形態のように）光の照射方向があらかじめ定められた一方向であるもののみによらないものである。したがって、本発明における光源は、光を照射する方向を変えることによって光の進行方向を複数方向にするものであってもよい。例えば、本発明は、光源そのものを傾けることによって光の進行方向を切り替える切替手段を備えるものであってもよい。

本発明の読取装置の使用態様を例示する図読取装置の先端部の構造を示す断面図読取装置の制御系の構成を示すブロック図画像情報の読み取りの態様を示すタイミングチャート読取装置の先端部の構造を示す断面図読取装置の制御系の構成を示すブロック図読取装置が実行する処理を示すフローチャート本発明における導光手段の一例を示す図切替ミラー（反射部）の変形例を示す図

符号の説明

１０、２０…読取装置、１０１…指示部材、１０２、２０１…光源、１０３…切替ミラー、１０４、１０５…反射ミラー、１０６…レンズ、１０７…光センサ、１０８…駆動部、１１０、２１０…制御部、１１１…発光制御部、１１２…駆動制御部、１１３…画像情報処理部、２０２…楔型ミラー、２０１ｄ…光偏向素子、２１１…偏向制御部、Ｏｂｊ…読取対象物

Claims

先端に開口部を有する筐体と、
光を照射する単一の光源と、
前記開口部を介してそれぞれ異なる方向に沿ってあらかじめ定められた位置へと光を導く複数の導光手段と、
前記光源により照射された光が前記複数の導光手段のうちいずれかに向かう経路を進行するように当該光の進行方向を切り替える切替手段と、
前記あらかじめ定められた位置に読取対象物がある場合に、前記導光手段により当該位置に導かれた光のうちの当該読取対象物において反射された光を、前記開口部を介して検知する光センサと
を備えることを特徴とする読取装置。
前記光源が、あらかじめ定められた一方向に光を照射し、
前記切替手段が、
前記光源により照射された光を反射する反射部と、
前記光の進行方向が前記複数の導光手段のうちいずれかに向かう経路を進行するように前記反射部を駆動する駆動部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
前記光源により照射された光の進行方向を与えられた電圧に応じて変化させる光偏向素子を備え、
前記切替手段は、それぞれ異なる前記導光手段に向けて光を反射させる複数の反射面を有する反射部材を備え、前記光偏向素子に与える電圧を制御することにより前記複数の反射面のいずれかに向かう経路を進行するように前記光の進行方向を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
前記切替手段があらかじめ定められた周期で前記進行方向を順次切り替えることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載の読取装置。
前記切替手段が前記光センサにより検知された光に基づいて切り替えのタイミングを決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の読取装置。
前記あらかじめ定められた位置の目標となる位置を指し示すための指示部材を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の読取装置。
前記光源は、前記筐体内において前記先端と反対側にある後端に向かって光を照射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の読取装置。