JP5533714B2 - 光学情報読み取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報コードから情報を読み取る光学情報読み取り装置に関し、特に、情報コードが示された対象物に向けて照射する照明のパターンを切り替えることができる光学情報読み取り装置に関する。

情報コードを読み取るための光学情報読み取り装置は、情報コードが示された対象物に向けて光を照射し、対象物からの反射光を検出して情報コードから情報を読み取る。そのため、照明の当て方が適切でないと、情報コードが読み取れないことがある。

特に、ダイレクトマーキングと呼ばれ、対象物に直接形成された凹凸により情報コードが示されている場合には、刻印方法、対象物の材質等により照明の反射のされ方が異なるので、照明の当て方が、情報コードから情報が読み取れるかどうかに大きく影響する。

そこで、従来、複数の照明手段を用意し、事前の読み取りテストにより最適な照明手段の組み合わせを選択しておいたり、あるいは、前回の読み取り時の設定を次の読み取り時にも用いるといった方法が取られていた。しかしながら、事前の読み取りテストを行うのは面倒であり、また、次の読み取り時の環境が前回の読み取り時の環境と同じである保証はないことから、前回の読み取り時の設定で次の読み取り時も読み取りができるとは限らない。

そこで、特許文献１の装置では、読み取り時に、照明パターンなどの発光条件を自動的に調整可能としている。より詳しくは、特許文献１の装置では、ある発光条件で画像を取得してその画像がコードのデータ解読に適しているかどうかを評価し、解読に適していないと判断した場合には、発光の設定を変更して、再度、画像の取得と画像の評価を自動で行っている（特許文献１の図１５、段落００３３−００３８）

特表２００７−５０９４４２号公報

特許文献１では、１つの発光条件が解読に適しているかどうかを評価する毎に１つの画像を取得する必要がある。そのため、なかなか解読に適した発光条件を設定することができず、多数の発光条件を試すことになる場合、発光条件を変えつつ、画像を多数回取得する必要があるので、解読に適した発光条件を設定できるまでに時間がかかることもあった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、適切な照明パターンを迅速に設定できる光学情報読み取り装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、情報コードが示された対象物を照明するための複数の照明手段と、前記複数の照明手段を用いて複数の照明パターンを設定する照明パターン設定手段と、前記対象物からの反射光を受光することにより前記対象物の画像を撮像する受光センサと、前記照明パターン設定手段で設定された照明パターンで照明されたときに受光センサが撮像した画像を示す画像信号を、前記受光センサから順次取得する画像信号取得手段と、画像信号取得手段が取得した画像信号に基づいて照明パターンの適否を判断するパターン適否判断手段と、前記パターン適否判断手段における判断結果に基づいて、前記複数の照明パターンから情報読み取り用照明パターンを選択する読み取り用パターン選択手段と、その読み取り用パターン選択手段で選択された情報読み取り用照明パターンでの照明時の画像信号を用いて、前記情報コードから情報を読み取る情報読み取り手段とを備えた光学情報読み取り装置であって、
前記照明パターン設定手段は、前記画像信号取得手段が画像信号を取得している途中で照明パターンを切り替え、前記パターン適否判断手段は、前記画像信号取得手段が取得した画像信号のうち、同じ照明パターンにより照明されたときの部分画像を示す画像信号を用いて、照明パターン別にその照明パターンの適否を判断することを特徴とする。

このように、本発明では、照明パターン設定手段で設定された照明パターンで照明手段により照明しつつ、受光センサから、順次、画像信号を取得する。また、その画像信号の取得途中で照明パターンを切り替える。そして、同じ照明パターンにより照明されているときの部分画像を示す画像信号を用いて、照明パターン別にその適否を判断するので、１つの全画面画像により複数の照明パターンを評価することができる。従って、適否を判断する照明パターンの数よりも少ない数の全画面画像により複数の照明パターンの適否を評価できることから、適切な照明パターンを迅速に設定することができる。

請求項２では、画像信号取得手段は、照明パターンの適否を判断するための画像信号を、前記情報コードから情報を読み取るための画像信号よりも少ない画素から取得する。照明パターンの適否を判断する際には、情報コードから情報を読み取るときほどの画質は必要とされないことから、このようにしても、照明パターンの適否を判断することができ、また、画像信号を取得する画素を少なくすることで、照明パターンの適否を判断する処理に要する時間を短縮することができる。

請求項３では、前記複数の照明手段として、暗視野照明手段と明視野照明手段をそれぞれ備えている。暗視野照明手段と明視野照明手段とでは、同じ対象物に対して照明しても、その反射光による画像が著しく異なる。よって、暗視野照明手段と明視野照明手段をそれぞれ備えることで、対象物の材質が異なるなど、種々の読み取り環境において、情報コードから情報が読み取り可能な照明パターンを設定することができる。

請求項４では、予め設定された一連の照明パターンを順次設定して照明手段により照明したが、前記パターン適否判断手段により、前記一連の照明パターンの全てが不適当であると判断された場合、前記照明パターン設定手段は、再度、同じ複数の照明パターンを順次設定して前記照明手段により対象物を照明させ、前記パターン適否判断手段は、再度設定された複数の照明パターン別にその照明パターンの適否を再度判断する。

このように、請求項４記載の発明では、一連の照明パターンの全てが不適当であると判断された場合でも、再度、その一連の照明パターンを設定して、再度、それら一連の照明パターンの適否を判断する。一度、一連の照明パターンの全てが不適当であると判断されても、たとえばこの光学情報読み取り装置が手持ち型であったり、あるいは、対象物が移動中であったりして、対象物に示された情報コードとこの光学情報読み取り装置との相対的位置が時間により変化することもある。この場合、相対位置の変化により、照明パターンに対する適否の判断結果が変化することがある。そこで、このようにすることにより、いずれの照明パターンも不適当であるとの最終的な判断をしてしまうことを少なくできる。

請求項５では、前記照明パターン設定手段は、再度、同じ複数の照明パターンを順次設定する場合、それら複数の照明パターンの設定順序を、前回、前記複数の照明パターンを設定したときの照明パターンの設定順序とは異なる順序とする。

このようにすれば、同じ照明パターンに対する画像信号の取り込み範囲が前回とは異なることになる、すなわち、同じ照明パターンに対する撮像範囲が前回とは異なることになるので、情報コードを含んでいる画像を示す画像信号を取り込んだとき（撮像したとき）の照明パターンが前回とは異なる可能性が高くなる。よって、前回とは異なる照明パターンが情報コードの読み取りに適しているかどうかを判断できる可能性が高くなり、その結果、いずれの照明パターンも不適当であるとの最終的な判断結果になる可能性を低くすることができる。

請求項６では、前記パターン適否判断手段による最終的な判断結果が、いずれの照明パターンも不適当であるとの判断結果となった場合、前記読み取り用パターン選択手段は、前記複数の照明パターンのうちでは最も情報を読み取ることができる可能性が高い一つの照明パターンを情報読み取り用照明パターンとして選択する。

パターン適否判断手段における照明パターンの適否の判断方法は種々考えられるが、このパターン適否判断手段において用いる画像信号は、照明パターン別に見れば、受光センサから出力される画像信号の一部であり、情報コードを含んでいない画像信号に基づいて適否を判断する照明パターンもある。そのため、情報コードから情報を読み取る情報読み取り手段とは処理が異なる。処理が異なることから、パターン適否判断手段では不適当と判断された照明パターンを用いたとしても、情報コードから情報を読み取ることができる可能性もある。そこで、この発明のように、いずれの照明パターンも不適当であるとの判断結果となった場合でも、最も情報を読み取ることができる可能性が高い一つの照明パターンを情報読み取り用照明パターンとして選択して、情報コードの読み取りを行うことが好ましい。このようにすることで、情報コードが読み取れない場合が減少する。

本発明の実施形態に係る光学情報読み取り装置１０の断面図である。 図２（Ａ）は、図１のＡ矢視方向の照明器２１を拡大して示す図であり、図２（Ｂ）は、図１のＢ矢視方向の照明器２１を拡大して示す図である。 照明器２１と結像レンズ２７と受光センサ２３との位置関係を示す説明図である。 図１に示す光学情報読み取り装置の回路構成を示すブロック図である。 受光センサ２３の受光面２３ａに配列された受光素子から画像信号を取り出す順序と、照明パターンとの関係を示す図である。 受光センサ２３の各行に対して、露光と画像取り込み処理が行われる期間を示す概念図である。 本実施形態において、制御回路４０が実行する読み取り処理を示すフローチャートである。 図7のステップＳ１の照明パターン選択処理の詳細を示すフローチャートである。 （Ａ−１）は、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂを用いた照明パターンでの全画面画像、（Ａ−２）は、その部分画像の輝度ヒストグラム、（Ｂ−１）は、暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄを用いた照明パターンでの全画面画像、（Ｂ−２）は、その部分画像の輝度ヒストグラムである。

以下、本発明の実施形態に係る光学情報読み取り装置について図を参照して説明する。まず、実施形態に係る光学情報読み取り装置１０の構成概要を図１〜図４に基づいて説明する。

図１に示すように、光学情報読み取り装置１０は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状なすハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の下面ほぼ中央後端寄りにハウジング本体１１に一体に形成されるグリップ部１２と、からなるガンタイプのハウジングを備えている。このグリップ部１２は、作業者が片手で把持可能な程度の外径に設定されており、当該グリップ部１２を握った作業者の人差し指が当接する部位に、照明器２１からの照明光の出射を指示するトリガースイッチ１４が設けられている。

ハウジング本体１１の内部には、後述する回路部２０が収容されており、またハウジング本体１１の先端部には照明器２１と、反射光の入射を可能にする読み取り口１１ａとが形成されている。

照明器２１は、図１のＡ矢視方向を拡大して示す図２（Ａ）に示すように、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂ（特許請求の範囲の明視野照明手段に相当）と暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄ（特許請求の範囲の暗視野照明手段に相当）とを交互にリング状の基板２１Ｋに配置して成る。なお、図１中には、回路部２０を構成するプリント配線板１５，１６や、このプリント配線板１６に実装される受光センサ２３、結像レンズ２７、撮像した画像を映し出す液晶表示器４６等が図示されている。

図２（Ａ）は、上述したように図１中のＡ矢視方向の照明器２１を拡大して示し、図２（Ｂ）は、図１中のＢ矢視方向の照明器２１を拡大して示す図である。図３は、照明器２１と結像レンズ２７と受光センサ２３との位置関係を示す説明図である。図３に示すように、受光センサ２３の受光中心軸２３Ｘの周囲、即ち、視野周囲にリング状の照明器２１が設けられている。図２（Ａ）に示すように、照明器２１は、リング状の基板２１Ｋの表側の面を４区画（TOP,RIGHT,BOTTOM,LEFT)に分割し、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂと暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄとを交互に配置し、TOP,RIGHT,BOTTOM,LEFTの各区画で、明視野照明（同軸落射照明）用ＬＥＤ２１Ｂと暗視野照明（射方照明）用ＬＥＤ２１Ｄとを同時及びそれぞれ点灯できるように設定されている。暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄは、受光中心軸２３Ｘに向けて中心側への側方でやや前方（対象物側）を照明するように側面発光の白色ＬＥＤにより構成されている。一方、図２（Ｂ）に示すように、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂは、受光中心軸２３Ｘに沿って、やや中心寄りを照明するように上面発光の白色ＬＥＤにより構成されている。

図４は、第１実施形態の光学情報読み取り装置１０の回路部の構成を示すブロック図である。回路部２０は、主に、照明器２１、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、操作スイッチ４２、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本体１１内に内装されている。

光学系は、照明器２１、照明器２１を点灯・消灯する照明制御回路３２、受光センサ２３、結像レンズ２７等から構成されている。なお、図４に示す読み取り対象物Ｒには、レーザーマーキングからなる情報コードＱが形成されている。

受光センサ２３は、読み取り対象物Ｒや情報コードＱに照射されて反射した反射光Ｌｒをモノクロで受光可能に構成されるもので、本実施形態ではＣＭＯＳセンサからなるモノクロエリアセンサを用いる。このＣＭＯＳセンサには、固体撮像素子である受光素子が１００万個オーダでｍ行ｎ列の２次元に配列されており、通常のＣＭＯＳセンサと同様、ローリングシャッタ方式により画像を撮像する。

この受光センサ２３の受光面２３ａは、ハウジング本体１１外から読み取り口１１ａを介して外観可能に位置しており、受光センサ２３は、結像レンズ２７を介して入射する入射光をこの受光面２３ａで受光可能にプリント配線板１６に実装されている。

結像レンズ２７は、外部から読み取り口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。そして、照明器２１からの光が情報コードＱに反射して読み取り口１１ａに入射する反射光Ｌｒを集光することにより、受光センサ２３の受光面２３ａにコード像が結像される。

次に、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、制御回路４０、っトリガースイッチ１４、操作スイッチ４２、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、当該光学情報読み取り装置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に入力されると、所定の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。

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。またＲＯＭには、画像処理プログラムの他、照明器２１、受光センサ２３等の各ハードウェアを制御可能なシステムプログラム等が予め格納されている。

制御回路４０は、光学情報読み取り装置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。この情報処理の一つとして、受光センサ２３から画像信号を取得してメモリ３５に保存する処理を行う。よって、制御回路４０は特許請求の範囲の画像信号取得手段として機能する。また、制御回路４０は、上記情報処理として読み取り処理も行う。この読み取り処理については後述する。

また、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（周辺装置）と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、電源スイッチ４１、操作スイッチ４２、ＬＥＤ４３、ブザー４４、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等と接続されている。これにより、例えば、電源スイッチ４１や操作スイッチ４２の監視や管理、またインジケータとして機能するＬＥＤ４３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、さらには読み取った情報コードＱによるコード内容を画面表示可能な液晶表示器４６の画面制御や外部機器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、操作スイッチ４２には、後述する照明器２１の明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂ、暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄの点灯・消灯操作する操作スイッチが含まれている。

電源系は、電源スイッチ４１、電池４９等により構成されており、制御回路４０により管理される電源スイッチ４１のオンオフによって、上述した各装置や各回路に、電池４９から供給される駆動電圧の導通や遮断が制御されている。なお、電池４９は、所定の直流電圧を発生可能な２次電池で、例えば、リチウムイオン電池等がこれに相当する。

このように光学情報読み取り装置１０を構成することによって、例えば、電源スイッチ４１がオンされて所定の自己診断処理等が正常終了し、作業者が、トリガースイッチ１４を押圧しオンにすると、制御回路４０が同期信号を基準に照明器２１に発光信号を出力する。これにより、当該発光信号を受けた照明器２１は情報コードＱに光を照射し、その反射光Ｌｒが読み取り口１１ａを介して結像レンズ２７に入射する。このため、受光センサ２３の受光面２３ａには、結像レンズ２７によりコード像が結像される。

ここで、本実施形態では、情報コードＱに光を照射する際の照明器２１の照明パターンは、制御回路４０により、複数の照明パターンに順次設定される。従って、制御回路４０は、特許請求の範囲の照明パターン設定手段としての機能を有する。さらに、制御回路４０は、それら複数の照明パターンによりそれぞれ撮像された画像から、最適な照明パターンを自動的に選択する。これらの処理については後に詳述する。

なお、暗視野照明ＬＥＤ２１Ｄおよび明視野照明ＬＥＤ２１Ｂは、前述のように、いずれも白色ＬＥＤであるが、この白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの３個のＬＥＤから成っている。また、それら各色のＬＥＤを個別に通電するスイッチも設けられている。各色のＬＥＤに対して設けられたスイッチを全部オンにすると、当該ＬＥＤは白色に点灯するが、それのみならず、各色のＬＥＤに対して設けられたスイッチを選択的にオンにすることにより、当該ＬＥＤは、赤色、緑色、青色にも点灯する。そして、ＬＥＤの点灯色の制御は制御回路４０が、自動的に、あるいは、ユーザのスイッチ操作に基づいて行う。

次に、制御回路４０が行う読み取り処理について説明する。制御回路４０は、読み取り処理において、まず、照明パターン選択処理を実行して最適な照明パターンを自動的に選択する。この照明パターン選択処理においては、制御回路４０は、照明器２１の照明パターンを種々に設定し、それらの照明パターンの中から最適な照明パターンを自動的に選択する。なお、本実施形態では、予め設定された照明パターンは、いずれも、ＬＥＤの点灯色が白色であるが、もちろん、ＬＥＤの点灯色も種々に設定してもよい。

図５は、受光センサ２３の受光面２３ａに配列された受光素子から画像信号を取り出す順序と、照明パターンとの関係を示す図である。この図５において、縦横の線で区切られた小矩形が各受光素子を示している。なお、図５は、図示の都合上、受光面２３ａに実際に配置された受光素子よりも少ない数の受光素子となっている。

この図５に示すように、受光センサ２３の受光面２３ａには、縦横に格子状に受光素子が配置されており、ＣＭＯＳセンサである受光センサ２３は、前述のように、ローリングシャッタ方式で画像信号を取り出す。すなわち、図５の矢印にて示すように、最も上の行から、行を取り出し単位として、１ラインずつ、各受光素子から画像信号を取り出す。

図５には、受光素子が、照明パターン１から照明パターン５で示される５つに区分されていることが示されている。図５において、照明パターン１と示されている範囲に属するラインから画像信号を取り込む際には、照明パターンを所定の照明パターン１とする。同様に、照明パターン２〜５と示されている範囲に属するラインから画像信号を取り込む際には、照明パターンを、それぞれ所定の照明パターン２〜５とする。

なお、照明パターン１、５の範囲を広くして、最上行付近や最下行付近で照明パターンの切り替えを行わないのは、操作者は、情報コードＱが画面中央付近になるように読み取り位置を調整することが通常であることを考慮したものである。すなわち、最上行付近や最下行付近の画素には、情報コードＱが撮像されないことが多いと考えられ、情報コードＱが撮像されないと、コントラスト等に基づいた照明パターンの適否の判断が困難になるからである。

図６は、受光センサ２３の各行に対して、露光と画像取り込み処理が行われる期間を示す概念図である。この図６に示すように、露光と画像取り込みは、画像先頭行から順次開始され、画像最終行に対する露光と画像取り込みが最後に行われる。また、各行については、所定のシャッタ時間ｘ［ｍｓ］の間、露光が行われ、その後、所定の時間経過後、取り込みが行われる。前述のように、受光センサ２３は、ローリングシャッタ方式により露光と取り込みを行うので、各行の露光時間、取り込み時間は一定であるが、それらを行うタイミングは最終行側ほど遅い時点となる。また、同図に示すように、本実施形態では、最終行まで露光する間に、照明パターンを１〜５まで切り替える。より詳しくは、先頭行に対して露光する際の照明パターンは、照明パターン１であるが、パターン２先頭行に対する露光を開始する際に、照明パターンを１から２に切り替える。同様に、パターン３、４、５先頭行に対する露光を開始する際に、照明パターンを２、３、４から３、４、５に切り替える。そして、パターン５先頭行から最終行までは照明パターン５にて露光を行う。なお、照明パターンの切り替えは、シャッタがとじている期間に行う。

図７は、制御回路４０が実行する読み取り処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、照明パターン選択処理を行う。この照明パターン選択処理は、予め設定された複数（本実施形態では５つ）の照明パターンの中から、情報コードの読み取りに用いる照明パターンを選択する処理であり、図８を用いて後に詳述する。

続くステップＳ２では、情報コードの読み取りに用いる画像を取得する画像取得処理を実行する。具体的には、ステップＳ１で選択した情報読み取り用照明パターンで読み取り対象物Ｒを照明した状態で、画像先頭行から画像最終行まで画像信号を取得する。取得した画像信号はメモリ３５に保存する。そして、以下の処理は、必要な信号を逐次メモリ３５から読み込んで行う。

続くステップＳ３からステップＳ６は、特許請求の範囲の情報読み取り手段に相当する。まず、ステップＳ３では、ステップＳ２で取得した全ての画像信号を二値化する。そして、ステップＳ４では、二値化した画像信号に対してラベリング処理を行う。このラベリング処理は、Ｓ３で得られた二値化後の画像信号によって構成される画像内において情報コードが存在するコード領域（コードらしさ）を検出する処理であり、公知の様々なコード領域検出処理のいずれを採用してもよい。

続くステップＳ５では、特徴検出処理を実行する。この特徴検出処理は、二値化した画像信号から、予め設定されている所定特徴部分を検出する処理であり、特徴部分は、情報コードのコード種別毎に設定されており、また、複数のセルによって構成される、たとえば、ＱＲコード（登録商標）の場合には、明暗パターン比が１：１：３：１：１に設定されたファインダパターンが特徴部分として設定されている。

続くステップＳ６では、ステップＳ５で検出した特徴部分に基づいてデコード範囲を決定して、デコード範囲の二値化した画像信号を用いてデコード処理を行う。続くステップＳ７では、デコードが成功したか否かを判断する。デコードが失敗したと判断した場合には、ステップＳ１へ戻り、再度、照明パターンの選択からやり直す。一方、デコードが成功した場合にはステップＳ８に進み、デコード結果を出力する。

次に、図７のステップＳ１の照明パターン選択処理の詳細を、図８を用いて説明する。照明パターン選択処理では、まず、ステップＳ１０において露光を開始する。このときの照明パターンは照明パターン１である。続くステップＳ１１では、露光開始からの経過時間が所定の取り込み開始時間になった後、画像信号の取り込みを開始する。取り込みの開始以後は、前述のローリングシャッタ方式により、１ラインずつ、各受光素子から画像信号を取得する。そして、取り込んだ画像信号は、図７のステップＳ２と同様、メモリ３５に保存する。

ステップＳ１２では、予め設定された切り替えタイミングとなったか否かを判断する。この切り替えタイミングは照明パターンを切り替えるタイミングを意味している。前述のように照明パターンを５種類設定する場合には、切り替えタイミングとして、照明パターン１から２、照明パターン２から３、照明パターン３から４、照明パターン４から５にそれぞれ切り替える４つの切り替えタイミングが設定されている。この判断が否定判断である場合には、ステップＳ１３を実行せずにステップＳ１４へ進む。一方、肯定判断となった場合には、ステップＳ１３へ進み、照明パターンを次の照明パターンに切り替える。その後、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１０で露光を開始してからの経過時間が、予め設定された露光終了時間となったか否かを判断する。この判断が否定判断である場合には、ステップＳ１５を実行せずにステップＳ１６へ進む。一方、肯定判断となった場合には、ステップＳ１５に進み、露光を終了する。その後、ステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、画像信号の取り込みが全て終了したか否かを判断する。この判断が否定判断である場合には、ステップＳ１２へ戻り、肯定判断となった場合には、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７は、特許請求の範囲のパターン適否判断手段に相当する処理であり、照明パターンの比較および最適照明パターンの決定を行う。照明パターンの比較は、全画素の画像信号を各照明パターンに対応する範囲毎に分けて用いて、照明パターン別に、画像信号の特徴を比較する処理である。なお、照明パターン毎の画像信号が示す画像と、全画素の画像信号が示す画像と区別するため、前者を部分画像、後者を全画面画像ということにする。ステップＳ１７では、まず、各照明パターンに対応する部分画像の特徴を決定する。この特徴は、ここではコントラストとする。そして、このコントラストを比較し、コントラストが最も高くなった照明パターンを、これら５つの照明パターンの相対比較における最適照明パターンに決定する（換言すれば、他の照明パターンは、相対的に不適当な照明パターンであると決定する）。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で決定した最適照明パターンが、予め設定された最低条件を満足するか否かを判断する。この判断が肯定判断となった場合には、ステップＳ１９へ進み、最適照明パターンを、図７のステップＳ２で用いる情報読み取り用照明パターンとして選択して処理を終了する。

一方、ステップＳ１８の判断が否定判断となった場合には、ステップＳ２０へ進み、繰り返し回数が、予め設定された繰り返し上限回数となったか否かを判断する。この判断が否定判断となった場合には、ステップＳ２１において、照明パターンの順序を変更する。照明パターンの順序をどのように変更するかは予め設定されており、たとえば、１回目は照明パターンの順序を１→２→３→４→５としていたが、２回目は、２→３→４→５→１とするなどである。なお、このステップＳ２１と、前述のステップＳ１２、１３が特許請求の範囲の照明パターン設定手段に相当する処理である。このステップＳ２１を実行したら、ステップＳ１０へ戻り、画像取り込み中に照明パターンを切り替えつつ画像取り込みを行う処理を再度実行する。

また、ステップＳ２０の判断が肯定判断となった場合、すなわち、繰り返し上限回数に達した場合には、これまでの繰り返しにおける最適の照明パターン（複数回決定した最適照明パターンを比較して最も良い照明パターン）を、図７のステップＳ２で用いる情報読み取り用照明パターンとして選択して処理を終了する。このステップＳ２２により情報読み取り用照明パターンを決定する場合、その照明パターンはステップＳ１８の最低条件を満足していないことになる。しかし、ステップＳ１８の最低条件は、情報コードＱがデコードできたか否かを判断しているわけではないことから、この最低条件を満足していないとしても、必ず情報コードＱのデコードができないとは限らない。そこで、これまでの繰り返しにおける最適の照明パターンを情報読み取り用照明パターンに決定して情報コードＱのデコードができるかどうかを試みるのである。なお、ステップＳ１８、１９、２０、２２が特許請求の範囲の読み取り用パターン選択手段に相当する処理である。

図９は、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂを用いた所定の照明パターン（この図９の説明において照明パターン１）で読み取り対象物Ｒを照明したときの全画面画像（Ａ−１）、その中心付近の部分画像の輝度ヒストグラム（Ａ−２）、暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄを用いた所定の照明パターン（この図９の説明において照明パターン２）で読み取り対象物Ｒを照明したときの全画面画像（Ｂ−１）、その中心付近の部分画像の輝度ヒストグラム（Ｂ−２）をそれぞれ示す図である。なお、（Ａ−１）と（Ａ−２）の読み取り対象物Ｒはいずれも同じものであり、刻印により情報コードＱが形成されている。

（Ａ−２）の輝度ヒストグラムには１つのピークしか存在しないことから、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂを用いた照明パターン１の画像はコントラストが低いことが分かる。一方、（Ｂ−２）の輝度ヒストグラムには２つのピークが存在し、暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄを用いた照明パターン２の画像はコントラストが比較的高いことが分かる。このように、照明パターンによりコントラストは大きく異なる。よって、照明パターンは、情報コードＱから情報を読み取ることができるか否かに大きく影響するが、種々の照明パターンを順番に適用して、実際に情報コードの読み取りができるかどうかを順番に試していくとすると読み取りコスト（読み取り時間）がかかってしまう。

しかし、本実施形態では、照明器２１により照明しつつ、受光センサ２３から、順次、画像信号を取得する途中で、照明器２１の照明パターンを、照明パターン１から５までの５つのパターンに切り替えている。そして、同じ照明パターンにより照明されているときの部分画像の画像信号を用いて、照明パターン別にその適否を判断するので、１つの全画面画像により５つの照明パターンを評価することができる。従って、適切な照明パターンを迅速に設定することができる。

また、本実施形態では、暗視野照明用ＬＥＤ２１Ｄと、明視野照明用ＬＥＤ２１Ｂの２種類の照明手段を備えることから、読み取り対象物Ｒの材質が異なるなど、種々の読み取り環境において、情報コードＱから情報が読み取り可能な照明パターンを設定することができる。

また、本実施形態では、１〜５の照明パターンの全てが不適当（最低条件を満足しない）と判断された場合でも、再度、それら１〜５の照明パターンで読み取り対象物Ｒを照明して、再度、それら１〜５の照明パターンの適否を判断するようにしている。一度、１〜５の照明パターンの全てが不適当であると判断されても、本実施形態のように、光学情報読み取り装置１０が手持ち型である場合には、読み取り対象物Ｒに示された情報コードＱとこの光学情報読み取り装置１０との相対的位置が時間により変化することも多いと考えられる。この場合、相対位置の変化により、照明パターンに対する適否の判断結果が変化する可能性がある。従って、本実施形態のようにすることにより、いずれの照明パターンも不適当であるとの最終的な判断をしてしまうことを少なくできる。

さらに、本実施形態では、再度、照明パターン１〜５を順次設定する場合、照明パターンの設定順序を、前回、照明パターンを設定したときの設定順序とは異なる順序としている。これにより、同じ照明パターンに対する画像信号の取り込み範囲が前回とは異なることになる、すなわち、同じ照明パターンに対する撮像範囲が前回とは異なることになるので、情報コードＱを含んでいる画像を示す画像信号を取り込んだとき（撮像したとき）の照明パターンが前回とは異なる可能性が高くなる。よって、前回とは異なる照明パターンが情報コードＱの読み取りに適しているかどうかを判断できる可能性が高くなり、その結果、いずれの照明パターンも不適当であるとの最終的な判断結果になる可能性を低くすることができる。

また、本実施形態によれば、いずれの照明パターンも不適当であるとの判断結果（図８のステップＳ１８が全てＮｏ）となった場合でも、最も情報を読み取ることができる可能性が高い一つの照明パターンを情報読み取り用照明パターンとして選択する（図８のステップＳ２２）。最低条件を満足しないとしても、必ず情報コードＱのデコードができないとは限らないことから、このようにすることにより、情報コードＱが読み取れない場合が減少する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態において、図８の照明パターン選択処理では、照明パターンの比較を行う際、全画素の画像信号を用いていたが、全画素の画像信号を用いる必要はない。照明パターンの適否を判断する際には、部分画像の特徴（コントラスト等）がある程度の精度で決定できればよいことから、情報コードＱから情報を読み取るときほどの画質が必要ないからである。たとえば、１画素おきの画像信号を用いる、１行おきの画像信号を用いるなどが考えられる。このようにして画像信号のデータ量を少なくすることで、照明パターンの適否を判断する処理に要する時間を短縮することができる。

また、前述の実施形態の光学情報読み取り装置１０は手持ち型であったが、据付型にも本発明は適用できる。また、情報コードＱは刻印により形成されている必要はなく、印刷により形成されていてもよい。また、暗視野照明手段および明視野照明手段のいずれか一方のみを備えていてもよい。

１０：光学情報読み取り装置、 １１：ハウジング本体、 １１ａ：読み取り口、 １２：グリップ部、 １４：トリガースイッチ、 １５：プリント配線板、 １６：プリント配線板、 ２０：回路部、 ２１：照明器、 ２１Ｂ：明視野照明用ＬＥＤ（明視野照明手段）、 ２１Ｄ：暗視野照明用ＬＥＤ（暗視野照明手段）、 ２１Ｋ：基板、 ２３：受光センサ、 ２３ａ：受光面、 ２３Ｘ：受光中心軸、 ２７：結像レンズ、 ３１：増幅回路、 ３２：照明制御回路、 ３３：Ａ／Ｄ変換回路、 ３５：メモリ、 ３６：アドレス発生回路、 ３８：同期信号発生回路、 ４０：制御回路（照明パターン設定手段、画像信号取得手段）、 ４１：電源スイッチ、 ４２：操作スイッチ、 ４３：ＬＥＤ、 ４４：ブザー、 ４６：液晶表示器、 ４８：通信インターフェース、 ４９：電池、 Ｌｒ：反射光、 Ｑ：情報コード、 Ｒ：読み取り対象物、 Ｓ１２、１３、２１：照明パターン設定手段、 Ｓ１７：パターン適否判断手段、 ステップＳ１８、１９、２０、２２：読み取り用パターン選択手段

Claims (6)

1. 情報コードが示された対象物を照明するための複数の照明手段と、
   前記複数の照明手段を用いて複数の照明パターンを設定する照明パターン設定手段と、
   前記対象物からの反射光を受光することにより前記対象物の画像を撮像する受光センサと、
   前記照明パターン設定手段で設定された照明パターンで照明されたときに受光センサが撮像した画像を示す画像信号を、前記受光センサから順次取得する画像信号取得手段と、
   画像信号取得手段が取得した画像信号に基づいて照明パターンの適否を判断するパターン適否判断手段と、
   前記パターン適否判断手段における判断結果に基づいて、前記複数の照明パターンから情報読み取り用照明パターンを選択する読み取り用パターン選択手段と、
   その読み取り用パターン選択手段で選択された情報読み取り用照明パターンでの照明時の画像信号を用いて、前記情報コードから情報を読み取る情報読み取り手段とを備えた光学情報読み取り装置であって、
   前記照明パターン設定手段は、前記画像信号取得手段が画像信号を取得している途中で照明パターンを切り替え、
   前記パターン適否判断手段は、前記画像信号取得手段が取得した画像信号のうち、同じ照明パターンにより照明されたときの部分画像を示す画像信号を用いて、照明パターン別にその照明パターンの適否を判断することを特徴とする光学情報読み取り装置。
2. 請求項１において、
   前記画像信号取得手段は、照明パターンの適否を判断するための画像信号を、前記情報コードから情報を読み取るための画像信号よりも少ない画素から取得することを特徴とする光学情報読み取り装置。
3. 請求項１または２において、
   前記複数の照明手段として、暗視野照明手段と明視野照明手段をそれぞれ備えていることを特徴とする光学情報読み取り装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   予め設定された一連の照明パターンを順次設定して照明手段により照明したが、前記パターン適否判断手段により、前記一連の照明パターンの全てが不適当であると判断された場合、前記照明パターン設定手段は、再度、同じ複数の照明パターンを順次設定して前記照明手段により対象物を照明させ、
   前記パターン適否判断手段は、再度設定された複数の照明パターン別にその照明パターンの適否を再度判断することを特徴とする光学情報読み取り装置。
5. 請求項４において、
   前記照明パターン設定手段は、再度、同じ複数の照明パターンを順次設定する場合、それら複数の照明パターンの設定順序を、前回、前記複数の照明パターンを設定したときの照明パターンの設定順序とは異なる順序とすることを特徴とする光学情報読み取り装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   前記パターン適否判断手段による最終的な判断結果が、いずれの照明パターンも不適当であるとの判断結果となった場合、前記読み取り用パターン選択手段は、前記複数の照明パターンのうちでは最も情報を読み取ることができる可能性が高い一つの照明パターンを情報読み取り用照明パターンとして選択することを特徴とする光学情報読み取り装置。