JP5263182B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学的情報読取装置に関するものである。

従来、光学的情報読取装置に関する技術として、下記特許文献１に示すバーコードリーダが知られている。このバーコードリーダでは、バーコードが印刷されたラベルに読取口を接触させた状態で、２つの投光光源から互いに交差するように照射される短冊スリット状（帯状）の照明光をバーコードに照射する。この照射によりバーコードからの反射光がミラーおよび集光レンズを介してイメージセンサにより受光されると、この受光に応じてイメージセンサから出力される受光信号に基づいてバーコードの解読処理が実施される。

特開平０３−２３３７８３号公報

図５は、２つの照明光源２１から互いに交差する光を照射面Ｓ１，Ｓ２に照射する状態を概念的に示す概念図である。図６は、従来技術における帯状の照明光Ｌｆと読取対象Ｂとの長手方向の中心位置が一致する状態での照明光Ｌｆの照度分布を示す説明図であり、図６（Ａ）は読取口１３から離間した照射面Ｓ１での照度分布を示し、図６（Ｂ）は読取口１３に近接する照射面Ｓ２での照度分布を示す。また、図７は、従来技術における帯状の照明光Ｌｆと読取対象Ｂとの長手方向の中心位置がずれた状態での照明光Ｌｆの照度分布を示す説明図であり、図７（Ａ）は読取口１３から離間した照射面Ｓ１での照度分布を示し、図７（Ｂ）は読取口１３に近接する照射面Ｓ２での照度分布を示す。なお、図６、図７および後述する図３において、横軸は照射面での照明光Ｌｆにおける長手方向の位置を示し、縦軸は照度を示す。また、符号Ｌｏは、読取対象の読み取りに必要な照度を示し、符号Ｃは、照明光Ｌｆの長手方向の中心位置を示す。

ところで、読取口１３を介して照射される照明光源２１からの光は、照明光源２１（読取口１３）から遠くなるほどその断面形状が広がるように変化する。また、図５に示すように、所定距離離れた２つの照明光源２１から互いに交差する光を遠距離ほど長手方向（図５の左右方向）に長くなる帯状の照射光Ｌｆとして遠距離の照射面Ｓ１に対して照射するとき、この照射光Ｌｆの長手方向端部Ｌｆｂは長手方向中央部Ｌｆａよりも照明光源２１から遠くなる。このため、照射光Ｌｆの断面形状において長手方向に直交する方向（図５の紙面に直交する方向）の長さを照明幅とするとき、照射光Ｌｆは、遠距離では、長手方向端部Ｌｆｂの照明幅が長手方向中央部Ｌｆａの照明幅よりも長くなる。そのため、遠距離の照射面Ｓ１に表示される読取対象Ｂに対して照射光Ｌｆを照射するとき、図６（Ａ）に示すように、照射光Ｌｆの照度（照明強度）は、長手方向端部Ｌｆｂの方が長手方向中央部Ｌｆａよりも高くなる。

一方、図５に示すように、近距離の照射面Ｓ２に表示される読取対象Ｂに対して上記照射光Ｌｆを照射するとき、長手方向中央部Ｌｆａにて２つの照明光源２１からの光が重なる範囲が広くなるため、図６（Ｂ）に示すように、照射光Ｌｆの照度は、長手方向中央部Ｌｆａの方が長手方向端部Ｌｆｂよりも高くなる。

読取対象Ｂからの反射光Ｌｒを用いて当該読取対象Ｂを光学的に読み取る光学的情報読取装置では、読取対象Ｂ全体に読み取りに必要な照度の照明光Ｌｆを照射する必要がある。また、手振れなどにより光学的情報読取装置からの照明光Ｌｆと読取対象Ｂとの長手方向の中心位置がずれる場合がある。遠距離の照射面Ｓ１に表示される読取対象Ｂに対して長手方向の中心位置が多少ずれた照明光Ｌｆを照射する場合であっても、図７（Ａ）に示すように長手方向端部Ｌｆｂの照度が比較的高いため、読取対象Ｂ全体に対して読み取りに必要な照度が確保されやすい。

一方、近距離の照射面Ｓ２に表示される読取対象Ｂに対して長手方向の中心位置が多少ずれた照射光Ｌｆを照射するとき、図７（Ｂ）に示すように長手方向端部Ｌｆｂの照度が比較的低いため、長手方向端部Ｌｆｂでの照度が不足する場合がある。この場合には、読取対象Ｂ全体に対して読み取りに必要な照度が確保されず、読み取りが失敗してしまうという問題があった。

そこで、照明光Ｌｆと読取対象Ｂとの長手方向の中心位置がずれた場合であっても読取対象Ｂ全体に対して必要な照度を確保するため、照明光Ｌｆの照明幅を広げることが考えられる。しかしながら、単に照明光Ｌｆの照明幅を広げると、読取位置を示すマーカとしての機能が低下するという新たな問題が発生してしまう。

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、読み取り精度を向上させ得る光学的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、特許請求の範囲に記載の請求項１の光学的情報読取装置では、２つの光源からの光を互いに交差させて帯状の照明光として情報コードに照射しこの情報コードからの反射光を受光手段により受光することで当該情報コードを光学的に読み取る光学的情報読取装置であって、前記両光源の近傍には、入射する光を前記帯状の照明光に対応する形状に変えて出射するための開口部を有する絞りが、それぞれ設けられており、前記両開口部は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さが、他方の絞りに対して近接する近接側を離間する離間側よりも長くするようにそれぞれ形成され、前記両開口部の前記離間側を含めた一側開口部位からそれぞれ出射する光同士が重なることで前記帯状の照明光の一部である長手方向中央部が構成され、前記両開口部の前記近接側を含めた他側開口部位からそれぞれ出射する光により前記帯状の照明光の残部であって前記長手方向中央部の両側にそれぞれ隣接する長手方向端部が構成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光学的情報読取装置において、前記開口部は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さが、前記近接側を前記離間側よりも長くするように、台形状に形成されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光学的情報読取装置において、前記光源は、１つの前記絞りに対して複数の照明部から構成されることを特徴とする。

請求項１の発明では、２つの光源の近傍には、入射する光を帯状の照明光に対応する形状に変えて出射するための開口部を有する絞りが、それぞれ設けられている。そして、この開口部は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さ（以下、開口幅ともいう）が、近接側を離間側よりも長くするように形成されている。そして、両開口部の離間側を含めた一側開口部位からそれぞれ出射する光同士が重なることで帯状の照明光の一部である長手方向中央部が構成され、両開口部の近接側を含めた他側開口部位からそれぞれ出射する光により帯状の照明光の残部であって上記長手方向中央部の両側にそれぞれ隣接する長手方向端部が構成される。

このように、開口部の開口形状は近接側の開口幅が離間側の開口幅よりも長くなるので、他側開口部位から出射する光の照明幅は一側開口部位から出射する光の照明幅に対して長くなる。このため、帯状の照明光における長手方向端部の照明幅が長手方向中央部の照明幅よりも長くなるので、近接側および離間側の開口幅が等しい場合と比較して、長手方向端部の照度が高くなる。このように長手方向端部の照度が比較的高くなるので、照明光と読取対象との長手方向の中心位置が多少ずれた場合であっても、読取対象全体に対して十分な照度を確保することができる。また、照明光の長手方向中央部の照明幅は長手方向端部に対して短くなるため、上述のように読取対象全体に対する照度が確保される場合でも、読取位置を示すマーカとしての機能の低下を防止することができる。
したがって、読み取り精度を向上させることができる。

請求項２の発明では、開口部は、開口幅が近接側を離間側よりも長くするように、台形状に形成されるため、このような開口部を有する絞りを容易に形成することができる。

請求項３の発明では、光源は、１つの絞りに対して複数の照明部から構成されるため、より照度を高くすることができる。

本実施形態に係る光学的情報読取装置の電気的構成を示すブロック図である。 開口部の開口形状を示す説明図である。 図３は、本発明における照明光とバーコードとの長手方向の中心位置がずれた状態での照明光の照度分布を示す説明図であり、図３（Ａ）は読取口から離間した照射面での照度分布を示し、図３（Ｂ）は読取口に近接する照射面での照度分布を示す。 本実施形態の変形例に係る開口部の開口形状を示す説明図である。 ２つの光源から互いに交差する光を照射面に照射する状態を概念的に示す概念図である。 図６は、従来技術における照明光と読取対象との長手方向の中心位置が一致する状態での照明光の照度分布を示す説明図であり、図６（Ａ）は読取口から離間した照射面での照度分布を示し、図６（Ｂ）は読取口に近接する照射面での照度分布を示す。 図７は、従来技術における照明光と読取対象との長手方向の中心位置がずれた状態での照明光の照度分布を示す説明図であり、図７（Ａ）は読取口から離間した照射面での照度分布を示し、図７（Ｂ）は読取口に近接する照射面での照度分布を示す。

以下、本発明の光学的情報読取装置を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
光学的情報読取装置１０は、梱包箱等の読取対象に付されたバーコードや二次元コード等の読取対象を光学的に読み取る携帯型の読取装置として構成されている。この光学的情報読取装置１０は、筐体（図示略）の内部に回路部２０が収容されてなるものであり、回路部２０は、図１に示すように、主に、照明光源２１、受光センサ２８、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４２等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、から構成されている。

光学系は、投光光学系と、受光光学系とに分かれている。投光光学系は、遠距離ほど長手方向に長くなる帯状の照明光Ｌｆを読取口１３を介して照射可能な照明光源として機能するもので、所定距離だけ離れて光軸が交差するように配置される２つの照明光源２１と、これら両照明光源２１の近傍にそれぞれ配置される絞り２２などによって構成されている。両照明光源２１は、例えば赤色のＬＥＤなどから構成されて、対応する絞り２２に向けて光を照射可能にそれぞれ配置されている。なお、図１では、バーコードＢが表示された照射面Ｓに向けて照明光Ｌｆを照射する例を概念的に示している。

図２に示すように、絞り２２には、照明光源２１から入射する光を帯状の照明光に対応する形状に変えて読取口１３に向けて出射するための開口部２３が設けられている。この開口部２３は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さ（以下、開口幅ともいう）が、他方の絞りに対して近接する近接側２５を離間する離間側２４よりも長くするように、台形状に形成されている。なお、本実施形態では、近接側２５の開口幅は、離間側２４の開口幅に対して２．５倍に設定されているが、例えば１．５倍〜３倍程度に設定されてもよい。また、照明光源２１は、特許請求の範囲に記載の「光源」の一例に相当し、絞り２２および開口部２３は、特許請求の範囲に記載の「絞り」および「開口部」の一例に相当し得るものである。

受光光学系は、受光センサ２８、結像レンズ２７、反射鏡（図示略）などによって構成されている。受光センサ２８は、バーコードＢ等に照射されて反射した反射光Ｌｒを受光可能に構成されるもので、例えば、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子である受光素子を一次元に配列したラインセンサ、或いは２次元に配列したエリアセンサが、これに相当する。この受光センサ２８は、結像レンズ２７を介して入射する入射光を受光可能にプリント配線板（図示略）に実装されている。なお、受光センサ２８は、特許請求の範囲に記載の「受光手段」の一例に相当し得るものである。

結像レンズ２７は、外部から読取口１３を介して入射する入射光を集光して受光センサ２８の受光面２８ａに像を結像可能な結像光学系として機能するものである。本実施形態では、照明光源２１から照射された照明光ＬｆがバーコードＢにて反射した後、この反射光Ｌｒを結像レンズ２７で集光し、受光センサ２８の受光面２８ａにコード像を結像させている。

また、上述したマイコン系は、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、制御回路４０、トリガースイッチ４２、発光部４３、ブザー４４、バイブレータ４５、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。

光学系の受光センサ２８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の増幅率で増幅された後、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、生成されてメモリ３５に入力されると、所定のコード画像情報格納領域に蓄積される。なお、同期信号発生回路３８は、受光センサ２８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。

メモリ３５は、半導体メモリ装置で、例えばＲＡＭ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）やＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）がこれに相当する。このメモリ３５のうちのＲＡＭには、前述した画像データ蓄積領域のほかに、制御回路４０が算術演算や論理演算等の各処理時に利用する作業領域や読取条件テーブルなども確保されるようになっている。またＲＯＭには、読取処理等を実行可能な所定のプログラムや、照明光源２１、受光センサ２８等の各ハードウェアを制御可能なシステムプログラムなどが予め格納されている。

制御回路４０は、光学的情報読取装置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と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、トリガースイッチ４２、発光部４３、ブザー４４、バイブレータ４５、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。

これにより、制御回路４０は、例えば、バーコードＢの読取作業開始時に操作されるトリガースイッチ４２の監視や管理、バーコードＢの読み取りに関する情報を通知するインジケータとして機能する発光部４３の点灯・消灯、ビープ音やアラーム音を発生可能なブザー４４の鳴動のオンオフ、当該光学的情報読取装置１０の作業者に伝達し得る振動を発生可能なバイブレータ４５の駆動制御、液晶表示器４６の表示制御や外部装置とのシリアル通信を可能にする通信インタフェース４８の通信制御等を可能にしている。なお、通信インタフェース４８に接続される外部装置には、当該光学的情報読取装置１０の上位システムに相当するホストコンピュータ等が含まれる。

次に、このように構成される光学的情報読取装置１０の作用効果について以下に説明する。作業者によりバーコードＢを読み取るための操作がトリガースイッチ４２に対してなされると、この操作に応じて制御回路４０により制御された両照明光源２１がそれぞれ発光する。これにより、両照明光源２１からの光は、対応する絞り２２の開口部２３を通過して一部が重なることで帯状の照明光Ｌｆとして読取口１３を介して外方へ照射される。

より具体的には、両開口部２３の離間側２４を含めた一側開口部位２３ａからそれぞれ出射する光同士が重なることで帯状の照明光Ｌｆの一部である長手方向中央部Ｌｆａが構成される。また、両開口部２３の近接側２５を含めた他側開口部位２３ｂからそれぞれ出射する光により帯状の照明光Ｌｆの残部であって長手方向中央部Ｌｆａの両側にそれぞれ隣接する長手方向端部Ｌｆｂが構成される。このような長手方向中央部Ｌｆａとこの両側にそれぞれ隣接する長手方向端部Ｌｆｂとにより帯状の照明光Ｌｆが構成されて読取口１３を介して外方へ照射されることとなる。

このように構成される帯状の照明光ＬｆがバーコードＢに照射されることで、このバーコードＢからの反射光Ｌｒが結像レンズ２７等を介して受光センサ２８にて受光されると、この受光センサ２８からの画像信号が公知のデコード処理によりデコードされて読取情報としてメモリ３５に記憶される。

図３は、照明光ＬｆとバーコードＢとの長手方向の中心位置がずれた状態での照明光Ｌｆの照度分布を示す説明図であり、図３（Ａ）は読取口１３から離間した照射面Ｓ１での照度分布を示し、図３（Ｂ）は読取口１３に近接する照射面Ｓ２での照度分布を示す。
本実施形態では、開口部２３の開口形状は、近接側２５の開口幅が離間側２４の開口幅よりも長くなるように台形状に形成されているため、他側開口部位２３ｂから出射する光の照明幅は一側開口部位２３ａから出射する光の照明幅に対して長くなる。このため、帯状の照明光Ｌｆにおける長手方向端部Ｌｆｂの照明幅が長手方向中央部Ｌｆａの照明幅よりも長くなるので、近接側２５および離間側２４の開口幅が等しい場合と比較して、長手方向端部Ｌｆｂの照度が高くなる。

このように長手方向端部Ｌｆｂの照度が比較的高くなるので、図３（Ｂ）に示すように読取口１３に近接する照射面Ｓ２に表示されるバーコードＢに照明光Ｌｆを照射する際、照明光ＬｆとバーコードＢとの長手方向の中心位置が多少ずれた場合であっても、バーコードＢ全体に対して十分な照度が確保される。また、図３（Ａ）に示すように読取口１３から離間する照射面Ｓ１に表示されるバーコードＢに照明光Ｌｆを照射する際にも、同様に長手方向端部Ｌｆｂの照度が比較的高くなるので、照明光ＬｆとバーコードＢとの長手方向の中心位置が多少ずれた場合であっても、バーコードＢ全体に対して十分な照度が確保される。

以上説明したように、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、２つの照明光源２１の近傍に設けられる絞り２２の開口部２３は、その開口形状での開口幅が、近接側２５を離間側２４よりも長くするように形成されている。そして、両開口部２３の離間側２４を含めた一側開口部位２３ａからそれぞれ出射する光同士が重なることで帯状の照明光Ｌｆの一部である長手方向中央部Ｌｆａが構成され、両開口部２３の近接側２５を含めた他側開口部位２３ｂからそれぞれ出射する光により帯状の照明光Ｌｆの残部である長手方向端部Ｌｆｂが構成される。

これにより、長手方向端部Ｌｆｂの照度が比較的高くなるので、照明光ＬｆとバーコードＢとの長手方向の中心位置が多少ずれた場合であっても、バーコードＢ全体に対して十分な照度を確保することができる。また、照明光Ｌｆの長手方向中央部Ｌｆａの照明幅は長手方向端部Ｌｆｂに対して短くなるため、上述のようにバーコードＢ全体に対する照度が確保される場合でも、読取位置を示すマーカとしての機能の低下を防止することができる。
したがって、読み取り精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、開口部２３は、開口幅が近接側２５を離間側２４よりも長くするように、台形状に形成されるため、このような開口部２３を有する絞り２２を容易に形成することができる。

次に、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０の絞り２２における開口部の変形例を、図４（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の変形例に係る開口部の開口形状を示す説明図である。
絞り２２の開口部は、上記開口部２３のように近接側２５の開口幅を離間側２４の開口幅よりも長くするように台形状に形成されることに限らず、以下に示すように形成されてもよい。具体的には、例えば、図４（Ａ）に示す開口部２３ｃのように、離間側２４から近接側２５にかけて曲線的に広がるように形成されてもよいし、図４（Ｂ）に示す開口部２３ｄのように、幅広い近接側２５と狭い離間側２４とが段状に連結するように形成されてもよい。このように、開口部における近接側２５の開口幅を離間側２４の開口幅よりも長くしても、上記開口部２３が形成される場合と同様の作用効果を奏する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）開口部２３の開口形状である近接側２５および離間側２４は、当該光学的情報読取装置１０が読み取る読取対象に応じて設定されてもよい。また、開口部２３は、開口形状が予め長方形状に加工された絞り２２に対して近接側２５に貫通穴などを追加工することで、近接側２５の開口幅を離間側２４の開口幅よりも長くするように形成されてもよい。

（２）照明光源２１は、より照度を高くするため、複数のＬＥＤなどの照明部から構成されてもよい。

（３）絞り２２と読取口１３との間に、入射する光を平行光にするレンチキュラーなどの照明用レンズを配置してもよい。

１０…光学的情報読取装置
１３…読取口
２０…回路部
２１…照明光源（光源）
２２…絞り
２３，２３ｃ，２３ｄ…開口部
２３ａ…一側開口部位
２３ｂ…他側開口部位
２４…離間側
２５…近接側
２８…受光センサ（受光手段）
Ｂ…バーコード（読取対象）
Ｌｆ…照明光
Ｌｆａ…長手方向中央部
Ｌｆｂ…長手方向端部
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…照射面

Claims (3)

1. ２つの光源からの光を互いに交差させて帯状の照明光として情報コードに照射しこの情報コードからの反射光を受光手段により受光することで当該情報コードを光学的に読み取る光学的情報読取装置であって、
   前記両光源の近傍には、入射する光を前記帯状の照明光に対応する形状に変えて出射するための開口部を有する絞りが、それぞれ設けられており、
   前記両開口部は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さが、他方の絞りに対して近接する近接側を離間する離間側よりも長くするようにそれぞれ形成され、
   前記両開口部の前記離間側を含めた一側開口部位からそれぞれ出射する光同士が重なることで前記帯状の照明光の一部である長手方向中央部が構成され、
   前記両開口部の前記近接側を含めた他側開口部位からそれぞれ出射する光により前記帯状の照明光の残部であって前記長手方向中央部の両側にそれぞれ隣接する長手方向端部が構成されることを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 前記開口部は、その開口形状での長手方向に直交する方向の長さが、前記近接側を前記離間側よりも長くするように、台形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報読取装置。
3. 前記光源は、１つの前記絞りに対して複数の照明部から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的情報読取装置。

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