JPH06333073A - コードマーク読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さなコードマークや、金属にレーザーマー
キングしてあるコードマークでも正確に読み取れるよう
にした。 【構成】 被読み取り物載置台１の上方に赤外線カメラ
６を焦点調節可能に配設し、カメラを挟んで二個のレー
ザービーム照射体８，８’を斜め下方に向けて配設し、
一方のレーザービーム光は縦長の光となり他方の光は横
長の光となるようにするとともに、相互の光がカメラの
焦点が一致した位置において丁度十字型にクロスするよ
うにし、また、赤外線発光体９を配設してある照明ブロ
ック１０を被読み取り物載置台１を照らすようにカメラ
６のの周囲に多角形状に配設し、それぞれの照明ブロッ
クの角度を変えられるようようにするとともに、それぞ
れの照明ブロックの明るさを調節できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、いわゆるコードマー
クの読み取り装置に関するものであり、特に小さなコー
ドマークを金属表面に酸化マーキングや彫り込みマーキ
ングしてある場合でも正確に読み取れるようにしたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】バーコードのような光学的読み取り用コ
ードマークは、あらゆるものに利用されるようになって
きた。ところで、最近はコードマークに書き込まれる情
報量が多くなってきたため、いわゆる一方向にだけ情報
が書かれているようなバーコードでは書き込みスペース
が足りなくなってきた。

【０００３】そこで、縦横方向に情報が書き込めるいわ
ゆる二次元コードマークが使用されるようになってき
た。この形式のコードマークに属するものとしては、例
えば「カルラコード」、「ベリコード」、「データコー
ド」と称されるものが一般的に使用されるようになって
きている。このうちデータコードは米国特許第４９３９
５３４号に示されるものであり、縦横方向に升目状に仕
切られた枠内が黒と白に色分けされることによりコード
マークとなっている。

【０００４】一方、最近はコードマークが付されるもの
の種類も増え、例えば病院で使用されている鋼製小物等
の手術器械にもコードマークを付して病院内での手術器
械の管理などに使用されるようにもなってきた。鋼製小
物には小さいものが多いので、結果としてコードマーク
も小さくする必要があり、例えば２ｍｍ四方位の大きさ
にする必要がある。また、例えば書籍等にもバーコード
が広く利用されるようになってきたが、書籍のせっかく
の装丁を台無しにしないためには、付されるマークはで
きるだけ小さくすることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記、データコードの
場合には、このマークをカメラにより画像として取り込
み、その後に、この画像として表示される黒と白からな
るマークを０と１のマトリックスに変換して書き込まれ
ているデータを解読するようにしている。従って、デー
タを正確に解読するためには、マークをカメラにより画
像として取り込む際に、マークの黒と白を間違えずに正
確にはっきりと識別して画像として表示されるようにす
る必要がある。そして、マークが小さい場合にも黒と白
のカメラによる取り込みが正確に行われる必要がある。

【０００６】ところで、手術器械用の鋼製小物などにレ
ーザーにより彫り込みマーキングした場合、金属表面の
凹凸をカメラにより画像として取り込み、これを黒と白
のマークとして識別するようにしている。従って、黒と
白に印刷されたマークとは異なり、本来的には色分けさ
れていないものを、金属表面の凹凸のマークを画像上は
黒と白に識別することになるので、金属表面の凹凸をカ
メラにより写した場合に、黒と白に正確に識別されて再
現される必要がある。

【０００７】また、酸化マーキングした場合には、マー
キング部分が黒色となるので、彫り込みマーキングより
は画像上は黒と白の識別が容易となるが、金属表面が梨
地等の場合には、金属表面のもともとの凹凸をマーキン
グと同様に黒や白に映像上再現してしまうことがある。

【０００８】一方、金属表面の仕上の相違（例えば、鏡
面，梨地，ヘヤーライン，バフ，スコッチ等）によって
も、光の反射状況が異なるので、照明方法を工夫しない
とハレーション等によりマークを正確に読み取れないと
いう問題もある。

【０００９】さらに、上記手術器械用の鋼製小物の場合
には、形状が一定しておらず、マークを付している部分
が扁平であるとは限らず、また読み取り用の載置台に置
いた場合に、マークのある部分の高さがカメラと一定の
距離にはならない。従って、固定焦点のカメラを使用す
る場合には、カメラまたは載置台を可動として焦点を合
わすことができるようにする必要がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】どのような形状に付され
たマークでも正確に読み取るためには、読み取り用カメ
ラを非接触型にする必要がある。しかし、非接触型にす
ると外部環境光源の影響を受けることになるので、赤外
線カメラを利用して外部環境光源の影響を無くす必要が
ある。また、赤外線カメラを使用することにより、例え
ば手術器械用の鋼製小物を滅菌バック中に収納してある
場合でも、バックの外からコードマークを読み取ること
ができる。

【００１１】一方、赤外線カメラによる画像の映りをよ
くするためには、赤外線による照明を必要とするが、鋼
製小物表面の状態変化及び環境照度の変化に対応して、
赤外線による鋼製小物表面への照明を最適に調整する必
要がある。例えば、照度や光の当る角度や光の来る方向
等を適当に調整する必要がある。一箇所から照明したの
では、ハレーションを起こしたり光の陰がスジとして画
像に出てしまうことがある。また鋼製小物等は細長かっ
たり、マークを付してある面が曲面のものがあり、単に
一箇所から照明したのではマークが正確に画像として読
み取れない。

【００１２】また、固定焦点のカメラを使用する場合に
は、カメラや載置台を上下動できるようにするととも
に、何らかの方法によりそのマークに対してカメラの焦
点が一致したことを知らせる必要がある。特に、小さな
マークの場合には、少しでも焦点がずれていたのでは、
黒と白の識別が正確に行われず、結果として記号の解読
を誤ってしまうことになる。

【００１３】この場合に、レーザービームを二方向より
マークに向けて照射し、レーザービームの光が一致した
点でカメラの焦点が一致したことを確認する方法が考え
られる。しかし、この方法では一致した点の確認はでき
るが、一致していない場合、すなわち光の点が二つ見え
ている場合、カメラとマークの距離が近過ぎるのか遠過
ぎるかの判別ができない。

【００１４】そこで、この発明にかかるコードマーク読
み取り装置は被読み取り物載置台の上方に赤外線カメラ
を焦点調節可能に配設し、カメラを挟んで二個のレーザ
ービーム照射体を斜め下方に向けて配設し、一方のレー
ザービーム光は縦長の光となり他方の光は横長の光とな
るようにするとともに、相互の光がカメラの焦点が一致
した位置において丁度十字型にクロスするようにしたも
のである。

【００１５】また、被読み取り物載置台の上方に赤外線
カメラを焦点調節可能に配設し、赤外線発光体を配設し
てある複数の照明ブロックを被読み取り物載置台を照ら
すようにカメラの周囲に多角形状に配設し、それぞれの
照明ブロックの角度を変えられるようようにするととも
に、それぞれの照明ブロックの明るさを調節できるよう
にしたものである。

【００１６】あるいは、この両方を合わして被読み取り
物載置台の上方に赤外線カメラを焦点調節可能に配設
し、カメラを挟んで二個のレーザービーム照射体を斜め
下方に向けて配設し、一方のレーザービーム光は縦長の
光となり他方の光は横長の光となるようにするととも
に、相互の光がカメラの焦点が一致した位置において丁
度十字型にクロスするようにし、また、赤外線発光体を
配設してある複数の照明ブロックを被読み取り物載置台
を照らすようにカメラの周囲に多角形状に配設し、それ
ぞれの照明ブロックの角度を変えられるようようにする
とともに、それぞれの照明ブロックの明るさを調節でき
るようにしたものである。

【００１７】

【作用】被読み取り物載置台にコードマークを付してあ
る例えば鋼製小物を置き、赤外線カメラを上下動させ焦
点を調節する。レーザービーム照射体もカメラと同時に
上下動するようにしておくと、カメラを挟んで配設して
ある二個のレーザービーム照射体も同時に上下動し、レ
ーザービームの照射位置も上下動につれて移動すること
になる。

【００１８】片方のレーザービーム光は縦長の光となっ
ており、他方のレーザービーム光は横長の光であるの
で、この二つの光が丁度十字型になった交点においてカ
メラの焦点が合うようにしておくと、この十字部分にコ
ードマークが一致するように鋼製小物の置く位置を調整
するとともに、カメラの高さを調整することにより、コ
ードマークに焦点を合わしてカメラの位置を調整するこ
とができる。

【００１９】レーザービーム光を細長い光として、それ
ぞれの光の角度を９０度違えるようにしたので、カメラ
の位置が高過ぎるのか低過ぎるのかがその光の位置関係
により即座に判断することができる。単に光が点だけの
場合には、二つの光のうちどちらの光の点がどちらの位
置から照射されたレーザービーム光であるか判断できな
いので、カメラの位置が高過ぎるのか低過ぎるのかが判
別できないのである。なお、単に光の区別をするだけな
らば両者の光の色を異ならせることにより区別できる
が、十字型に光が交叉するようにすることにより、四角
いコードマークをカメラに対して正しい角度に置いて読
み取らすことができる。

【００２０】また、赤外線の照明ブロックを四角形等の
多角形状に配置するようにしたので、鋼製小物等の被読
み取り物のコードマークに対して四方，六方，八方等か
ら照明することができることになる。しかも、それぞれ
の照明ブロックの角度や照度を調整することにより被読
み取り物の表面の状態や、コードマークのマーキング状
態に応じて、最適の照明をすることができることにな
る。

【００２１】なお、被読み取り物の表面の状態や、コー
ドマークのマーキング状態に応じた各照明ブロックの角
度や照度のデータを読み取り装置に記憶させておくこと
により、最適の照明環境を簡単に再現することができる
ことになる。例えば、金属製の表面にコードマークをレ
ーザーによりマーキングしてある場合には、その表面が
梨地の場合には四方から強い光で照明し、鏡面の場合に
は一方向からのみ照明し、またヘヤーラインの場合には
ラインに対して直交する二方向のみから照明するように
する。

【００２２】あるいは、一つのマークに対し一回の読み
取り作業において、これら三種類の光の調整を順次行い
そのうちの一番良い読み取り結果をそのマークの読み取
り結果として次の段階に出力するようにしてもよい。ま
た、別途金属表面の状態を識別する装置を設け、その結
果に応じて照明環境を最適選択して調整するようにして
おくこともできる。

【００２３】なお、レーザービームの波長を適当に調節
しておくことにより、レーザービームの赤外線カメラへ
の干渉を防ぐことができる。また、読み取り装置として
赤外線カメラを使用し、赤外線の照明を行うことによ
り、読み取り装置周囲の環境（明るさ）の影響を受けず
に、赤外線照明によって照らされた画像のみが読み取ら
れることになる。

【００２４】また、赤外線カメラを固定焦点ではなくオ
ートフォーカスカメラとすることにより、手動による焦
点調節を不要としても良い。この場合には、カメラや載
置台を固定状態としても良いことになる。

【００２５】

【実施例】次に、この発明に係るコードマーク読み取り
装置の一実施例を図１〜図３に基づいて述べる。

【００２６】１は被読み取り物載置台であり、２はこの
読み取り物載置台に垂設したカメラ取付軸である。３は
カメラ取付軸２に摺動して上下動する移動フレームであ
り、締付けネジ４により任意位置においてカメラ取付軸
２に固定できるようになっている。なお、カメラ取付軸
２に直線状にネジ溝を形成してラックとし、移動フレー
ム３にピニオンギアを配し、ピニオンギアがラックと嵌
合して上下動するようにしても良い。なお、被読み取り
物載置台１が上下動するようにしても良い。いずれの方
法にしても、カメラの焦点調節ができれば良い。

【００２７】５は上下に開放した角形のカメラ取付フレ
ームであり、移動フレーム３に固着してある。６はカメ
ラ取付フレーム５の中央部分にレンズが被読み取り物載
置台１側となるように配設した赤外線カメラであり、図
示した例では固定焦点のものを使用する。

【００２８】７はカメラ取付フレーム５の外側に対向す
るように配設したレーザービーム照射体取付軸であり、
それぞれの端部にはレーザービーム照射体８，８’が斜
め下方に向けて配設してある。レーザービーム照射体８
は縦長の光となり他方のレーザービーム照射体８’の光
は横長の光となるようにしてある。そして、相互の光が
赤外線カメラ６の焦点が一致する位置において丁度十字
型にクロスするようにしてある。なお、レーザービーム
光はその光がどちらの照射体によるものであるのかが区
別できれば良いのであって、完全な細長い光でなく楕円
状の光であっても良い。

【００２９】９は赤外線発光用の赤外線発光ダイオード
であり、照明ブロック１０には赤外線発光ダイオード９
が二列に複数個ずつ配設してある。照明ブロック１０の
赤外線発光ダイオード９を配設してある面は弧状に湾曲
してあり、赤外線発光ダイオード９はこの湾曲面に沿う
ように配設してある。このように配設しておくことによ
り、光の到達中心位置に対して発光ダイオードが等距離
となるようにできるとともに、単独の発光ダイオードで
強く照明するのに比べて光を柔らかく集中させることが
でき、ハレーション等を防止できる。１１は照明ブロッ
ク１０の両側に設けた取り付け用の支軸である。

【００３０】１２は、照明ブロック取付板であり、カメ
ラ取付フレーム５の外側に固着してあるとともに、照明
ブロック１０の支軸１１挿入用の長孔１３が形成してあ
る。そして、照明ブロック１０の支軸１１が前記長孔１
３に挿入してあり、照明ブロック取付板１２により照明
ブロック１０をやや強めに挟持するようにして、その支
持角度及び支持位置が調節可能となっている。そして、
各照明ブロックはそれぞれ独立に照度の調節ができるよ
うになっている。図示した例では、４枚の照明ブロック
１０を４枚四角形状に配設するようにしてあるが、赤外
線カメラ５の周囲を囲むように複数個の照明ブロック１
０を配設してあれば良く、それぞれの照明ブロック１０
の角度と明るさが調節できれば良い。なお、角度や明る
さの調整は、被読み取り物の形状や表面材質等を自動的
に判別するようにし、それに応じて自動調整するように
しておいても良い。

【００３１】次に、上記したコードマーク読み取り装置
を使用して鋼製小物に付したコードマークの読み取り方
法を図４に基づいて説明する。なお、被読み取り物とな
る手術用の鋼製小物１４には図５に示すようにコードマ
ークとして、例えば前記したデータコード１５をレーザ
ービームにより酸化マーキング又は彫り込みマーキング
してあるものとする。酸化マーキングの場合にはマーキ
ング部分が黒色となっている。一方彫り込みマーキング
の場合には、マーキングされた二次元シンボルデータコ
ード１５自体は白と黒には色分けされておらず、レーザ
ービームにより彫られた凹部と、金属表面部と同じであ
り何ら加工されない結果凹部に対して相対的に凸となる
凸部によりデータコード１５は構成されていることにな
る。

【００３２】まず、データコード１５のマーキングをし
てある鋼製小物１４を被読み取り物載置台１の上に置
く。そして、レーザービーム照射体８及びレーザービー
ム照射体８’の光が丁度十字型にクロスする位置に、デ
ータコード１５が位置するように鋼製小物１４の位置を
調節するとともに、赤外線カメラ６の高さを調節するよ
うにする。

【００３３】次に、照明ブロック１０の角度と照度を調
整する。鋼製小物１４の表面が鏡面仕上の場合には、ハ
レーションを防ぐために、１枚の照明ブロック１０のみ
により照明するようにする。そして、鋼製小物１４から
の反射光の赤外線カメラ６への干渉を防いでハレーショ
ンを防止するために照明ブロック１０の角度を調節す
る。

【００３４】また、鋼製小物１４の表面が梨地仕上の場
合には、表面が完全な平滑面ではなくて微細な凹凸があ
り、これらによる陰が発生しやすいので、これを防止す
るために４枚の照明ブロック１０を全て同じ照度として
強く照明する。

【００３５】あるいは、鋼製小物１４の表面がヘヤーラ
イン仕上の場合には、表面に一方向に微細なラインがあ
り、これらによるスジが発生しやすいので、これを防止
するためにラインの向きに対向する二つの照明ブロック
１０のみを点灯し、他の向きの対向する二つの照明ブロ
ック１０は消灯するようにする。なお、これらの照明方
法や照明角度等は、モニター１５を見ながら適宜調整し
ても良い。

【００３６】本発明にかかるコードマーク読み取り装置
の赤外線カメラ６により読み取られた画像情報は例えば
サブコントローラー１６に入力される。赤外線カメラ６
は撮像素子として４１万画素のＣＣＤを使用しており、
そのうちの中央部分の横６８０ピクセル，縦４８０ピク
セルを画像として再現するようにしている。そして、サ
ブコントローラー１６で黒と白の再現性を高めるため
に、各ピクセル毎に１Ｈライン前の対応するドットのデ
ータを参考にして、次のラインの対応するドットの出力
を調整し、ハレーションや陰を補正するようにしてい
る。

【００３７】また、サブコントローラー１６において、
マーキングが彫り込みマーキングであるか、あるいは酸
化マーキングであるかを自動的に判別し、または手動に
より切換えて画像の白黒を反転させるようにしている。
すなわち、酸化マーキングの場合には、マーキング部が
黒色であるので画像にもマーキング部がそのまま黒色に
再現されるが、彫り込みマーキングの場合にはマーキン
グ部（凹部）がそのままでは白色に再現されてしまうの
で、黒と白を逆転させて出力するようにしてある。な
お、サブコントローラー１６は読み取り装置本体と一体
化しても良い。

【００３８】サブコントローラー１６からの出力はモニ
ター１６及びコントローラー１８に入力される。モニタ
ー１６によりデータコード１５がどのように読み取られ
ているかが視覚により確認できることになる。一方、コ
ントローラー１８においてはサブコントローラー１６か
らの画像情報としてのデータコード１５を、０と１のマ
トリックスに変換し更に文字情報に変換する。なお、サ
ブコントローラ１６を経由せずに、赤外線カメラ６で読
み取られた画像情報をコントローラー１８に直接入力し
ても良い。

【００３９】コントローラー１８において変換した文字
情報をコンピューター１９に入力し、コンピューター１
９に予め入力してある情報と比較し、コントローラー１
８からの入力を、所定の情報として処理記憶する。例え
ば、コンピューター１８に手術セットとしてどのような
鋼製小物１４が必要であるのかを記憶させておき、これ
をコントローラー１８からの情報と比較し、順次必要な
鋼製小物１４のうちどれが入力されたかを記憶していく
ようにする。

【００４０】そして、データコード１５の情報がコンピ
ューター１９に正確に入力された場合には、逐次音声又
は画面等により入力が完了したことを表示する。また、
画像の読み取り状態が悪かったりして正確な情報として
読み取れない場合には、読み取り不能の警告音等を出力
するようにする。このようにして、鋼製小物１４にマー
キングされたデータコード１５の情報が順次コンピュー
ター１９に蓄積されていくことになる。

【００４１】なお、上記実施例はコードマークとしてデ
ータコードを被読み取り物にレーザーマーキングしたも
のを読み取る場合について説明したが、その他バーコー
ド，カルラコード，ベリコード等のコードマークを、レ
ーザーマーキングした場合や他のマーキング方法による
場合でも、本発明の読み取り装置が有効に使用できるの
は言うまでもないことである。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明に係るコー
ドマーク読み取り装置によれば、被読み取り物載置台の
上方に赤外線カメラを焦点調節可能に配設し、カメラを
挟んで二個のレーザービーム照射体を斜め下方に向けて
配設し、一方のレーザービーム光は縦長の光となり他方
の光は横長の光となるようにするとともに、相互の光が
カメラの焦点が一致した位置において丁度十字型にクロ
スするようにしたので、このレーザービーム光の交叉を
確認することによって、カメラの位置をコードマークに
対して焦点が一致するように容易に且つ正確に調整する
ことができる。

【００４３】また、被読み取り物載置台の上方に赤外線
カメラを焦点調節可能に配設し、赤外線発光体を配設し
てある照明ブロックを被読み取り物載置台を照らすよう
にカメラの周囲に多角形状に配設し、それぞれの照明ブ
ロックの角度を変えられるようようにするとともに、そ
れぞれの照明ブロックの明るさを調節できるようにした
ので、金属表面にコードマークをレーザーによりマーキ
ングしてあるようなものに対しても、その金属表面に応
じて最適な照明環境を作りだすことができ、レーザーマ
ーキングされたコードマークを白と黒の画像として正確
に読み取ることができる。

【００４４】そして、赤外線カメラを使用することによ
り、滅菌バック中の手術器械用の被読み取り物のコード
マークも袋の外から読み取ることができるので、病院内
において利用する場合にも便利である。しかも金属に対
して刻印したようなコードマークも読み取れるので、マ
ークをプリントしたラベルを張り付けたようなものと異
なり、コードマークの耐久性も飛躍的に高まり、あらゆ
る使用環境に対応できることになる。

【００４５】さらに、赤外線カメラを利用することによ
り外部環境光源の影響を無くすことができるので読み取
り用カメラを非接触型とすることができ、どのような形
状のものに付されたマークでも正確に読み取ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るコードマーク読み取り装置の正
面図である。

【図２】この発明に係るコードマーク読み取り装置の平
面図である。

【図３】照明ブロックの拡大正面図である。

【図４】この発明に係るコードマーク読み取り装置を使
用してコードマークを読み取るようにしたシステム構成
図である。

【図５】鋼製小物として鋏にデータコードを付した例を
示した平面図である。

【符号の説明】

１ 被読み取り物載置台 ２ カメラ取付軸 ３ 読み取り装置 ４ 締付けネジ ５ カメラ取付フレーム ６ 赤外線カメラ ７ レーザービーム照射体取付軸 ８ レーザービーム照射体 ８’ レーザービーム照射体 ９ 赤外線発光ダイオード １０ 照明ブロック １１ 支軸 １２ 照明ブロック取付板 １３ 長孔 １４ 鋼製小物 １５ データコード １６ サブコントローラー １７ モニター １８ コントローラー １９ コンピューター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593110074 インターナショナル データ マトリック ス インコーポレイテッド アメリカ合衆国、フロリダ州、クリアウォ ーター、スウィート 100、ノース 19 ユーエス 28050 (72)発明者 本田 宏志 千葉県船橋市栄町２丁目12番４号 株式会 社日音医理科器械製作所内 (72)発明者 鈴木 敏夫 東京都渋谷区渋谷２丁目15番１号 伊藤忠 エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 朝来野 邦弘 東京都品川区東品川２丁目３番12号 日本 ドライケミカル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被読み取り物載置台の上方に赤外線カメ
   ラを焦点調節可能に配設し、カメラを挟んで二個のレー
   ザービーム照射体を下方に向けて配設し、一方のレーザ
   ービーム光は縦長の光となり他方の光は横長の光となる
   ようにするとともに、相互の光がカメラの焦点が一致し
   た位置において丁度十字型にクロスするようにしたこと
   を特徴とするコードマーク読み取り装置。
2. 【請求項２】 被読み取り物載置台の上方に赤外線カメ
   ラを焦点調節可能に配設し、赤外線発光体を配設してあ
   る複数の照明ブロックを被読み取り物載置台を照らすよ
   うにカメラの周囲に多角形状に配設し、それぞれの照明
   ブロックの角度を変えられるようようにするとともに、
   それぞれの照明ブロックの明るさを調節できるようにし
   たことを特徴とするコードマーク読み取り装置。
3. 【請求項３】 被読み取り物載置台の上方に赤外線カメ
   ラを焦点調節可能に配設し、カメラを挟んで二個のレー
   ザービーム照射体を斜め下方に向けて配設し、一方のレ
   ーザービーム光は縦長の光となり他方の光は横長の光と
   なるようにするとともに、相互の光がカメラの焦点が一
   致した位置において丁度十字型にクロスするようにし、
   また、赤外線発光体を配設してある複数の照明ブロック
   を被読み取り物載置台を照らすようにカメラの周囲に多
   角形状に配設し、それぞれの照明ブロックの角度を変え
   られるようようにするとともに、それぞれの照明ブロッ
   クの明るさを調節できるようにしたことを特徴とするコ
   ードマーク読み取り装置。