JP5637995B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態の光学的情報読取装置の一例を示す機能ブロック図である。本実施の形態の光学的情報読取装置1Aは、撮像対象物であるコード記号100を撮像するカメラモジュール10と、カメラモジュール10で行われる撮像、フォーカス調整、デコード、データ転送等の制御を行うデコーダ200を備える。光学的情報読取装置1Aは、例えば図示しない筐体にカメラモジュール10とデコーダ200等の構成要素が実装され、使用者が手に持ってコード記号100の撮像が可能な構成である。
図3は、視差法による測距方法を示す光学系の説明図、図4は測距に必要な測距パラメータとして測距レーザの位置情報を求める方法を示す光学系の説明図であり、次に、視差法が適用された光学的情報読取装置1Aにおいて測距精度を確保する方法について説明する。
図7A及び図7Bは、測距レーザの位置と固体撮像素子の撮像面に形成されるレーザスポットの関係を示す説明図、図8A及び図8Bは、レーザスポットを撮像及び検索する範囲を求める方法を示す説明図であり、次に、視差法が適用された光学的情報読取装置1Aにおいて測距に要する時間を短縮する方法について説明する。
図2Aに示す液体レンズ30では、水溶液31と油32の境界面35の曲率が、印加電圧に応じて変化する。液体レンズ30の曲率が変化すると、液体レンズ30の屈折率が変化することから、任意の距離にある撮像対象物にフォーカスするために必要な印加電圧が一意に決められる。すなわち、液体レンズ30の屈折率niと印加する電圧Viの比例関係が成立している。
図14は、液体レンズを備えた本実施の形態のカメラモジュールの一例を示す分解斜視図である。本実施の形態のカメラモジュール10は、主レンズ2と液体レンズ30がカメラボディ5に取り付けられる。
図15は、固定焦点レンズ系で構成される撮像光学系の一例を示す説明図である。単数または複数の光学レンズで構成される固定焦点レンズ系2Aを備えた撮像光学系で、固定焦点レンズ系2Aの焦点距離と、撮像対象物がある物体面Mとの距離の関係は、物体面Mから固体撮像素子等の撮像面Eへの方向を正とすると、以下の(7)式で表される。
手順1:事前の補正式の作成
(1):固定焦点レンズ系2Aのみを組み込んだ場合の温度変化の特性をあらかじめ測定し、以下の(10)式でモデル化しておく。
(2):可変焦点レンズ系3Aの温度変化の特性をあらかじめ測定し、以下の(11)式でモデル化しておく。
(1):ある基準温度T0における、ある入力V0に対する可変焦点レンズの1つの出力φb(T0,V0)を組み立て前に測定し、システム内(不揮発性メモリ等)に記録、保持する。
(2):出力φb(T0,V0)から、sa(T0)を算出し、システム内(不揮発性メモリ等)に記録、保持する。
読取時には、対象距離z = s’(T)となるφb(T,V)をφb(T0,V0)とsa(T0)から算出し、入力Vを可変焦点レンズに入力する。
固定焦点レンズ系2Aのみを組み込んだ場合に測定した温度特性は、以下の(12)〜(15)式で表される。
可変焦点レンズ系3Aの温度変化の特性は、上述した(11)式のようなモデル式を用いて、以下の(16)〜(18)式で表される。
上述した手順1では、個体毎のdφb/dT(T0)とφ0(T0)が補正式に必要となる。そこで、ある基準温度T0における、ある入力V0に対する可変焦点レンズの1つの出力φb(T0,V0)を測定し、システム内の不揮発性メモリ等に記録、保持する。
手順2−1においてφb(T0,V0)=0となるように定めたV0を各個体に組み込んだ状態で得られるs’が求めるsa(T0)であり、これを算出し不揮発性メモリに記憶、保持する。
次に、動作時の制御である手順3の詳細について説明する。読取時には、対象距離z = s’(T)となる入力Vを可変焦点レンズ系3Aに入力する。次に、上述した視差法等で測距を行い撮像対象物までの距離zを求める。また、図1等に示すサーミスタ14等の外部センサで温度Tを測定し、sa(T)を求める。
Claims (5)
- 焦点位置を調整する可変焦点レンズを有した撮像光学系と、
前記撮像光学系で結像される撮像対象物を撮像する撮像手段と、
撮像対象物との距離を測定する測距手段と、
撮像対象物との距離の算出で用いられる測距パラメータが予め測定され、測定された装置固有の測距パラメータが記憶され、装置固有の測距パラメータを用いて撮像対象物までの距離を算出し、算出された距離情報に基づき前記撮像光学系を制御して、撮像対象物を前記撮像手段に結像させ、前記撮像手段を制御して撮像対象物の撮像を行う制御手段とを備え、
前記測距パラメータは、前記撮像手段の撮像面を通る前記撮像光学系の光軸に対する前記測距手段の位置情報と、前記測距手段で撮像対象物に照射された光の反射光が前記撮像手段に入射する範囲を特定する範囲情報であり、
前記制御手段は、前記撮像手段の前記範囲情報で特定される範囲に入射する光を撮像すると共に、前記撮像手段の前記範囲情報で特定される範囲を検索して、前記撮像手段に入射した光の位置を算出し、前記測距手段で撮像対象物に照射された光の反射光が前記撮像手段に入射した位置と、前記測距手段の位置情報を用いて撮像対象物までの距離を算出する
ことを特徴とする光学的情報読取装置。 - 前記測距パラメータは、異なる任意の距離にある撮像対象物に前記測距手段で光を照射したときの反射光が前記撮像手段に入射した位置を用いて測定される
ことを特徴とする請求項1記載の光学的情報読取装置。 - 前記制御手段は、算出された撮像対象物との距離情報と、撮像対象物を前記撮像手段に結像させる前記撮像光学系の制御情報から、前記撮像光学系の変質を学習する
ことを特徴とする請求項1または2記載の光学的情報読取装置。 - 前記可変焦点レンズは、異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第1の液体と第2の液体が容器に封止され、前記第1の液体と前記第2の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される液体レンズであり、
前記撮像光学系に、前記液体レンズ及び前記液体レンズの周辺の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段で検出された温度情報と、算出された撮像対象物との距離情報に基づき前記液体レンズを制御して、撮像対象物を前記撮像手段に結像させ、前記撮像手段を制御して撮像対象物の撮像を行う
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の光学的情報読取装置。 - 前記撮像光学系は、前記液体レンズの前段に、単数または複数のレンズで構成される固定焦点の光学レンズが配置される
ことを特徴する請求項4に記載の光学的情報読取装置。
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