(57)【要約】【課題】照明光が正反射するようなワークに形成されたシンボルでも安定的に読み取れるようにする。【解決手段】筐体部１０と、筐体部１０に設けられた把持部と、シンボルを含む画像を取得する撮像部と、撮像部の光軸の周囲に設けられた複数の照明部４３を備える照明手段４０と、複数の照明部４３を所定の順序に従って逐次点灯させ、光軸に対する照明方向を変えてシンボルに照明光を照射するよう照明手段４０を制御する照明制御部３２と、照明制御部３２により複数の照明部４３を点灯させるタイミングごとに、異なる照明方向の照明光を用いて得られた画像をそれぞれ取得するよう、撮像部を制御する撮像制御部３１と、異なる照明方向の照明光を用いて得られた複数の画像から、シンボルの形状画像を生成する画像処理部３３と、画像処理部３３により得られた形状画像を基に、シンボルを読み取る読取部３４とを備える。【選択図】図７
2020170366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み取り対象となるシンボルを撮像して該シンボルを読み取るための手持ち式の光学情報読み取り装置であって、
筐体部と、
前記筐体部に設けられた把持部と、
シンボルを含む画像を取得する撮像部と、
前記撮像部の光軸の周囲に設けられた複数の照明部を備える照明手段と、
前記複数の照明部を所定の順序に従って逐次点灯させ、前記撮像部の光軸に対する照明方向を変えてシンボルに照明光を照射するよう前記照明手段を制御する照明制御部と、
前記照明制御部により前記複数の照明部を点灯させるタイミングごとに、異なる照明方向の照明光を用いて得られた画像をそれぞれ取得するよう、前記撮像部を制御する撮像制御部と、
異なる照明方向の照明光を用いて得られた複数の画像から、シンボルの形状画像を生成する画像処理部と、
前記画像処理部により得られた形状画像を基に、シンボルを読み取る読取部と、
を備える手持ち式光学情報読み取り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明手段は、前記照明部を前記撮像部の光軸の周囲に３つ以上備えており、
前記３つ以上の照明部がそれぞれ点灯する際に、シンボルを含む画像を取得し、
前記画像処理部は、照明方向に応じてシンボルを含む画像を処理し、前記照明方向に基づき処理された画像を合成することにより、前記形状画像を生成するよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記画像処理部は、シンボルの凹凸を示す形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明手段は、前記照明部を前記撮像部の光軸の周囲に、円環状又は矩形状に前記複数の照明部を配置し、該円環状又は矩形状に配置された前記複数の照明部でもって読み取り口を画成しており、
前記手持ち式光学情報読取装置は、さらに、
読み取り対象のシンボルを含む読取対象物の表面に押し当てるための支点を少なくとも２点以上、前記読み取り口の外側に、前記複数の照明部よりも外部に形成した読取支持部を備えてなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記筐体部は、
長手方向の一端側に設けられた前記把持部と、
他端側に設けられ、前記撮像部により得られた画像を表示する表示部と
を備えており、
前記把持部は、
使用者の操作を受け付ける操作キーを含む操作部を備えており、
前記表示部は、使用者の操作に応じて表示を行うよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項６】
請求項５に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記筐体部は、
略同じ厚みの板状部分を有し、把持部が設けられる第一領域と、
前記第一領域と隣接し、前記読み取り口が設けられる第二領域と
を有し、
前記筐体部のうち、前記読み取り口が設けられる面と反対の面側に、前記第一領域から前記第二領域に渡って前記表示部が設けられている手持ち式光学情報読取装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記表示部は、前記照明手段を点灯させて撮像した全照明画像を逐次更新して表示するリアルタイム画像を表示可能に構成してなる手持ち式光学情報読み取り装置。
【請求項８】
請求項７に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記筐体部の上部側に前記撮像部を設けており、
前記表示部は、前記リアルタイム画像を表示するリアルタイム画像表示領域を、前記撮像部の背面側に配置してなる手持ち式光学情報読み取り装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記読取部は、前記撮像部の撮像領域のうち、
該撮像領域の上端及び下端から所定の幅の撮像領域については、読み取りの対象から外し、
該撮像領域の中央領域を、読み取り対象とするよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記表示部は、前記読取部により読み取り対象から外した領域も含めて画像を表示するよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記画像処理部は、読み取り対象のシンボルと手持ち式光学情報読取装置とのワーキングディスタンスに基づいて、
ワーキングディスタンスが所定値以下の場合に、シンボルの形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、
ワーキングディスタンスが所定値以上の場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、さらに、
読み取り対象のシンボルと前記手持ち式光学情報読取装置とのワーキングディスタンスを測定する距離測定部を備えており、
前記画像処理部は、
前記ワーキングディスタンスが所定値よりも低い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、
前記ワーキングディスタンスが所定値よりも高い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、さらに、
前記撮像部と光学的に結合された倍率調整レンズを備えており、
前記画像処理部は、
前記倍率調整レンズの倍率が所定倍率よりも高い場合に、シンボルの形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、
前記倍率調整レンズの倍率が所定倍率よりも低い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、さらに、
前記照明制御部が、前記照明手段の点灯を制御するモードとして、
フォトメトリックステレオの原理に従い照明光を照射するフォトメトリックステレオ照明モードと、
明視野観察と暗視野観察の照明が可能なマルチアングル照明モードとを切り替える照明切替部を備えてなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明手段は、フォトメトリックステレオ照明用の照明部と、マルチアングル照明用の照明部とを個別に備えてなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記画像処理部は、読み取り対象のシンボルが凸文字か凹文字か、太字か細字かの４つの組み合わせに応じて、前記照明手段及び撮像部の撮像条件を変化させた４つの形状画像を生成するよう前記照明制御部及び撮像制御部を制御し、何れかの形状画像でシンボルの読み取りに成功したことを検出して、読取処理を終了するよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１７】
読み取り対象となるシンボルを撮像して該シンボルを読み取るための手持ち式の光学情報読み取り装置であって、
第一面と、該第一面と反対側の第二面を有する筐体部と、
前記筐体部に設けられた把持部と、
前記第二面に設けられ、使用者から数字又は文字の入力を受け付ける操作キーを含む操作部と、
前記第一面側に設けられ、光軸を有し、シンボルを含む画像を取得する撮像部と、
前記第一面側に設けられ、前記撮像部の光軸の周囲に環状に配置されて、シンボルの周囲側から照明光をそれぞれ照射し、かつ該シンボルに対して相対的に低い角度及び相対的に高い角度の少なくとも２種類以上の異なる天頂角から照明光をそれぞれ照射する光源群を有し、前記撮像部の光軸の周囲に円環状又は矩形状に配置された照明手段と、
前記円環状又は矩形状に配置された前記照明手段でもって画成され、前記撮像部の光軸及び前記筐体部から傾斜して開口された読み取り口の周囲から、前記光源群を点灯させ、該光源群の明視野照明光成分と暗視野照明光とを同時にシンボルに照射するよう前記照明手段を制御する照明制御部と、
前記光源群から照明光を照射して前記撮像部で撮像されたシンボルを含む画像を読み取る画像処理部と、
前記第二面に設けられ、
前記操作部から入力された数字又は文字と、
前記光源群が点灯した状態で前記撮像部により得られたシンボルを含む画像を表示する表示部と、
を備える手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明手段は、さらに、
前記読み取り口の内部で、前記撮像部の光軸上に配置されて該撮像部への入射光を反射させる反射部と、
前記第一面側に設けられた、前記撮像部の光軸と同軸状に照明光を照射する同軸照明と、
前記撮像部の光軸の周囲に環状に設けられた第一照明群と、
前記撮像部の光軸の周囲に環状に設けられた、前記第一照明群よりも前記撮像部から遠い位置に設けられた第二照明群と
を備え、
前記照明制御部は、前記第一照明群と第二照明群のそれぞれを切り替えて点灯可能に制御し、
前記撮像部は、前記反射部を介して反射された入射光でシンボルを含む画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第一照明群を照射したときに得られたシンボルを含む画像、及び前記第二照明群を照射したときに得られたシンボルを含む画像を、それぞれ読み取るよう構成されてなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明制御部が、前記操作部で設定された照明設定に基づいて照明を制御するよう構成されてなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明制御部は、
読み取り対象のシンボルの文字サイズ、又はシンボルのドットサイズに関するパラメータである特徴サイズと、
シンボルの凹凸の反転と
を少なくとも含む第一照明群又は第二照明群に係る調整パラメータを変化させて、前記照明手段の点灯を制御し、
前記画像処理部は、前記照明手段により照明光の制御された複数の画像の各デコード結果に基づいて、調整パラメータを決定するよう構成してなる手持ち式光学情報読取装置。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の手持ち式光学情報読取装置であって、
前記照明手段が、さらに、前記光源群から照射される照明光を拡散させる拡散板を備える手持ち式光学情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーコードや二次元コード等のシンボルを読み取る手持ち式光学情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンボルを読み取って復号化する手持ち式の光学情報読取装置が用いられている。このような手持ち式光学情報読取装置で読み取る、読み取り対象物のワークには、多種多様なものがある。例えば、金属のように表面の反射率が高く、入射光に対して正反射する素材のワークに対し、ラベル等を使用せずに直接、シンボルを刻印やエンボス等の方法でマーキングするダイレクト・パーツ・マーキング（ＤＰＭ）が用いられている。このようなワークの表面に直接形成されたシンボルを、手持ち式光学情報読取装置で読み取るケースがある。
【０００３】
しかしながら、ＤＰＭで刻印されたシンボルを読み取ろうとすれば、ワークの表面で照明光が正反射するため、読み取りが困難なことがあった。すなわちシンボルに照射された照明光の正反射により、シンボルとそれ以外の部分とで輝度差が表れ難くなり、シンボルの輪郭をカメラで取得することが困難であった。従来は、照明の当て方を工夫することで、シンボルを構成する凹凸面からの反射光に輝度差が表れるようにすることで対策がなされていた。しかしながら、この方法では照明光の方向の設定が面倒になり、使用者に対して手持ち式光学情報読取装置をワークに対して特定の姿勢で保持するように強いることになり、利便性の面で劣る上、必ずしも読み取りに成功するとは限らず、根本的な解決とはなっていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５６７５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５６７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的の一は、照明光が正反射するようなワークに形成されたシンボルでも安定的に読み取れるようにした手持ち式光学情報読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、読み取り対象となるシンボルを撮像して該シンボルを読み取るための手持ち式の光学情報読み取り装置であって、筐体部と、前記筐体部に設けられた把持部と、シンボルを含む画像を取得する撮像部と、前記撮像部の光軸の周囲に設けられた複数の照明部を備える照明手段と、前記複数の照明部を所定の順序に従って逐次点灯させ、前記光軸に対する照明方向を変えてシンボルに照明光を照射するよう前記照明手段を制御する照明制御部と、前記照明制御部により前記複数の照明部を点灯させるタイミングごとに、異なる照明方向の照明光を用いて得られた画像をそれぞれ取得するよう、前記撮像部を制御する撮像制御部と、異なる照明方向の照明光を用いて得られた複数の画像から、シンボルの形状画像を生成する画像処理部と、前記画像処理部により得られた形状画像を基に、シンボルを読み取る読取部とを備えることができる。上記構成によれば、手持ち式の光学情報読取装置において、読み取り対象のシンボルに対して複数の方向から照明光を照射し、それぞれの方向における照明光の照射時に得られた画像を合成することにより、シンボルの輪郭が強調された画像を取得し、これを読み取ることで、ＤＰＭのようなシンボルでもコードを取得できる。
【０００７】
また、本発明の第２の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記構成に加えて、前記照明手段は、前記照明部を前記撮像部の光軸の周囲に３つ以上備えており、前記３つ以上の照明部がそれぞれ点灯する際に、シンボルを含む画像を取得し、前記画像処理部は、照明方向に応じてシンボルを含む画像を処理し、前記照明方向に基づき処理された画像を合成することにより、前記形状画像を生成するよう構成できる。
【０００８】
さらに、本発明の第３の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記画像処理部は、シンボルの凹凸を示す形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成することができる。上記構成により、フォトメトリックステレオ法に基づくステレオ画像を手持ち式光学情報読取装置で簡便に撮像できる利点が得られる。
【０００９】
さらにまた、本発明の第４の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明手段は、前記照明部を前記撮像部の光軸の周囲に、円環状又は矩形状に前記複数の照明部を配置し、該円環状又は矩形状に配置された前記複数の照明部でもって読み取り口を画成しており、前記手持ち式光学情報読取装置は、さらに、読み取り対象のシンボルを含む読取対象物の表面に押し当てるための支点を少なくとも２点以上、前記読み取り口の外側に、前記複数の照明部よりも外部に形成した読取支持部を備えることができる。上記構成により、動きや手ぶれに弱いとされるフォトメトリックステレオ法において、手持ち式の光学情報読取装置を用いつつ、これを物理的に支点を押し当てることで、手ぶれを防ぎ立体的なステレオ画像を取得し、読み取りを行うことが可能となる。
【００１０】
さらにまた、本発明の第５の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記筐体部は、長手方向の一端側に設けられた前記把持部と、他端側に設けられ、前記撮像部により得られた画像を表示する表示部とを備えており、前記把持部は、使用者の操作を受け付ける操作キーを含む操作部を備えており、前記表示部は、使用者の操作に応じて表示を行うよう構成することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の第６の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記筐体部は、略同じ厚みの板状部分を有し、把持部が設けられる第一領域と、前記第一領域と隣接し、前記読み取り口が設けられる第二領域とを有し、前記筐体部のうち、前記読み取り口が設けられる面と反対の面側に、前記第一領域から前記第二領域に渡って前記表示部を設けることができる。
【００１２】
さらにまた、本発明の第７の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記表示部は、前記照明手段を点灯させて撮像した全照明画像を逐次更新して表示するリアルタイム画像を表示可能に構成できる。上記構成により、読み取り対象のシンボルを覆い隠すように手持ち式光学情報読取装置を配置しても、表示部のリアルタイム画像でもってシンボルの様子を使用者が視認できるようになり、撮像や読み取りをスムーズに行うことができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の第８の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記筐体部の上部側に前記撮像部を設けており、前記表示部は、前記リアルタイム画像を表示するリアルタイム画像表示領域を、前記撮像部の背面側に配置することができる。上記構成により、筐体部に設けた撮像部の位置に合わせてリアルタイム画像を表示させることで、シンボルに被せるように手持ち式光学情報読取装置を構えた場合でも、利用者に対して感覚的に手持ち式光学情報読取装置を透過させてシンボルを視認しているように提示して、操作感を向上できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の第９の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記読取部は、前記撮像部の撮像領域のうち、該撮像領域の上端及び下端から所定の幅の撮像領域については、読み取りの対象から外し、該撮像領域の中央領域を、読み取り対象とするよう構成できる。上記構成により、読み取り処理は制限することで処理時間を高速化しつつ、表示自体は広い視野を確保して見易くすることにより、使用者の利便性を向上できる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第１０の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記表示部は、前記読取部により読み取り対象から外した領域も含めて画像を表示するよう構成できる。上記構成により、手持ち式光学情報読取装置の内部処理では、画像の一部を除去して高速化を図りつつ、使用者に対して表示部上で画像を表示させる際には、画像処理では除かれた領域も含めた画像の全体像を表示させることで、視認性を高めている。
【００１６】
さらにまた、本発明の第１１の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記画像処理部は、読み取り対象のシンボルと手持ち式光学情報読取装置とのワーキングディスタンスに基づいて、ワーキングディスタンスが所定値以下の場合に、シンボルの形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、ワーキングディスタンスが所定値以上の場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成できる。
【００１７】
さらにまた、本発明の第１２の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、読み取り対象のシンボルと前記手持ち式光学情報読取装置とのワーキングディスタンスを測定する距離測定部を備えており、前記画像処理部は、前記ワーキングディスタンスが所定値よりも低い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、前記ワーキングディスタンスが所定値よりも高い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成できる。
【００１８】
さらにまた、本発明の第１３の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、前記撮像部と光学的に結合された倍率調整レンズを備えており、前記画像処理部は、前記倍率調整レンズの倍率が所定倍率よりも高い場合に、シンボルの形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行し、前記倍率調整レンズの倍率が所定倍率よりも低い場合に、フォトメトリックステレオ画像を合成する処理を実行しないよう構成できる。
【００１９】
さらにまた、本発明の第１４の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、前記照明制御部が、前記照明手段の点灯を制御するモードとして、フォトメトリックステレオの原理に従い照明光を照射するフォトメトリックステレオ照明モードと、明視野観察と暗視野観察の照明が可能なマルチアングル照明モードとを切り替える照明切替部を備えることができる。上記構成により、読み取り対象のシンボルに応じて、マルチアングル照明による画像とフォトメトリックステレオ画像とを一の手持ち式光学情報読取装置で選択して読み取ることが可能となる。
【００２０】
さらにまた、本発明の第１５の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明手段は、フォトメトリックステレオ照明用の照明部と、マルチアングル照明用の照明部とを個別に備えることができる。
【００２１】
さらにまた、本発明の第１６の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記画像処理部は、読み取り対象のシンボルが凸文字か凹文字か、太字か細字かの４つの組み合わせに応じて、前記照明手段及び撮像部の撮像条件を変化させた４つの形状画像を生成するよう前記照明制御部及び撮像制御部を制御し、何れかの形状画像でシンボルの読み取りに成功したことを検出して、読取処理を終了するよう構成できる。
【００２２】
さらにまた、本発明の第１７の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、読み取り対象となるシンボルを撮像して該シンボルを読み取るための手持ち式の光学情報読み取り装置であって、第一面と、該第一面と反対側の第二面を有する筐体部と、前記筐体部に設けられた把持部と、前記第二面に設けられ、使用者から数字又は文字の入力を受け付ける操作キーを含む操作部と、前記第一面側に設けられ、光軸を有し、シンボルを含む画像を取得する撮像部と、前記第一面側に設けられ、前記撮像部の光軸の周囲に環状に配置されて、シンボルの周囲側から照明光をそれぞれ照射し、かつ該シンボルに対して相対的に低い角度及び相対的に高い角度の少なくとも２種類以上の異なる天頂角から照明光をそれぞれ照射する光源群を有し、前記撮像部の光軸の周囲に円環状又は矩形状に配置された照明手段と、前記円環状又は矩形状に配置された前記照明手段でもって画成され、前記撮像部の光軸及び前記筐体部から傾斜して開口された読み取り口の周囲から、前記光源群を点灯させ、該光源群の明視野照明光成分と暗視野照明光とを同時にシンボルに照射するよう前記照明手段を制御する照明制御部と、前記光源群から照明光を照射して前記撮像部で撮像されたシンボルを含む画像を読み取る画像処理部と、前記第二面に設けられ、前記操作部から入力された数字又は文字と、前記光源群が点灯した状態で前記撮像部により得られたシンボルを含む画像を表示する表示部とを備えることができる。
【００２３】
さらにまた、本発明の第１８の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明手段は、さらに、前記読み取り口の内部で、前記撮像部の光軸上に配置されて該撮像部への入射光を反射させる反射部と、前記第一面側に設けられた、前記撮像部の光軸と同軸状に照明光を照射する同軸照明と、前記撮像部の光軸の周囲に環状に設けられた第一照明群と、前記撮像部の光軸の周囲に環状に設けられた、前記第一照明群よりも前記撮像部から遠い位置に設けられた第二照明群とを備え、前記照明制御部は、前記第一照明群と第二照明群のそれぞれを切り替えて点灯可能に制御し、前記撮像部は、前記反射部を介して反射された入射光でシンボルを含む画像を取得し、前記画像処理部は、前記第一照明群を照射したときに得られたシンボルを含む画像、及び前記第二照明群を照射したときに得られたシンボルを含む画像を、それぞれ読み取るよう構成できる。
【００２４】
さらにまた、本発明の第１９の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明制御部が、前記操作部で設定された照明設定に基づいて照明を制御するよう構成できる。
【００２５】
さらにまた、本発明の第２０の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明制御部は、読み取り対象のシンボルの文字サイズ、又はシンボルのドットサイズに関するパラメータである特徴サイズと、シンボルの凹凸の反転とを少なくとも含む第一照明群又は第二照明群に係る調整パラメータを変化させて、前記照明手段の点灯を制御し、前記画像処理部は、前記照明手段により照明光の制御された複数の画像の各デコード結果に基づいて、調整パラメータを決定するよう構成できる。
【００２６】
さらにまた、本発明の第２１の側面に係る手持ち式光学情報読取装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記照明手段が、さらに、前記光源群から照射される照明光を拡散させる拡散板を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態１に係る手持ち式光学情報読取装置を示す斜視図である。
【図２】図１の手持ち式光学情報読取装置を斜め下方から見た斜視図である。
【図３】図１の手持ち式光学情報読取装置の側面図である。
【図４】図１の手持ち式光学情報読取装置の分解斜視図である。
【図５】図４の手持ち式光学情報読取装置の更なる分解斜視図である。
【図６】図１の手持ち式光学情報読取装置の前方斜め下方から見た分解斜視図である。
【図７】図１の手持ち式光学情報読取装置のブロック図である。
【図８】フォトメトリックステレオ法で、同一の領域を同一の視点から、照明の方向を変えながら複数の画像を撮影し、各画像に含まれる各位置の明るさの変化から、当該位置の面の傾きを推定する様子を説明する模式図である。
【図９】読み取り口から表出した照明手段を示す底面図である。
【図１０】図１０Ａは照明手段で左方向から照明を行う様子を示す模式図、図１０Ｂは下方向から照明を行う様子を示す模式図、図１０Ｃは右方向から照明を行う様子を示す模式図、図１０Ｄは上方向から照明を行う様子を示す模式図、図１０Ｅは左下方向から照明を行う様子を示す模式図、図１０Ｆは右上方向から照明を行う様子を示す模式図である。
【図１１】比較例に係る第一ＬＥＤと第二ＬＥＤの配置例を示す模式図である。
【図１２】図６の第一ＬＥＤと第二ＬＥＤの配置例を示す模式図である。
【図１３】明視野での観察例を示すイメージ図である。
【図１４】マルチアングル照明での観察例を示すイメージ図である。
【図１５】暗視野での観察例を示すイメージ図である。
【図１６】図１６Ａはフォトメトリックステレオ法による上方向照明による部分照明画像、図１６Ｂは下方向照明による部分照明画像、図１６Ｃは図１６Ａと図１６Ｂの部分照明画像の差分画像、図１６Ｄは左方向照明による部分照明画像、図１６Ｅは右方向照明による部分照明画像、図１６Ｆは図１６Ｄと図１６Ｅの部分照明画像の差分画像、図１６Ｇは図１６Ｃと図１６Ｆから得られた輪郭画像の、それぞれイメージ図である。
【図１７】照明パターンの選択ＧＵＩを示すイメージ図である。
【図１８】照明部を矩形状に配置した照明手段を示す斜視図である。
【図１９】照明部を六角形状に配置した照明手段を示す斜視図である。
【図２０】照明部を円環状に配置し４分割した照明手段を示す斜視図である。
【図２１】照明部を円環状に配置し５分割した照明手段を示す斜視図である。
【図２２】図２２Ａは、変形例に係る照明手段で左下方向照明を点灯させた状態を示す模式図、図２２Ｂは、右上方向照明を点灯させた状態を示す模式図である。
【図２３】カバー部を示す分解斜視図である。
【図２４】実施形態１に係る手持ち式光学情報読取装置を示す断面図である。
【図２５】比較例に係る手持ち式光学情報読取装置を示す断面図である。
【図２６】光軸と読み取り口の傾斜角度を示す拡大断面図である。
【図２７】一様照明で拡散板が映り込む様子を示すイメージ図である。
【図２８】一様照明で正反射を抑制した様子を示すイメージ図である。
【図２９】一様照明で正反射が生じる様子を示すイメージ図である。
【図３０】実施形態２に係るエイミングモジュールを備える手持ち式光学情報読取装置を示すブロック図である。
【図３１】図１の手持ち式光学情報読取装置の撮像シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図３２】フォトメトリックステレオ法で撮像したシンボルの読み取りを行う手順を示すフローチャートである。
【図３３】マルチアングル照明で撮像したシンボルの読み取りを行う手順を示すフローチャートである。
【図３４】ライブビュー画像を示すイメージ図である。
【図３５】図３５Ａはワークの表面に手持ち式光学情報読取装置を近付ける様子を示す斜視図、図３５Ｂはシンボルを覆うように手持ち式光学情報読取装置を配置した様子を示す斜視図である。
【図３６】フォトメトリックステレオ処理で得られた生成画像を表示部に表示させる様子を示すイメージ図である。
【図３７】ワークに照明光を照射する様子を示す断面図である。
【図３８】図３７のワークに左方向から照明した様子を示す平面図である。
【図３９】図３７のワークに右方向から照明した様子を示す平面図である。
【図４０】Ｘ方向の傾き推定結果を示す模式断面図である。
【図４１】Ｘ方向の処理を行った形状画像を示す模式図である。
【図４２】Ｘ方向及びＹ方向の処理を行った形状画像を示す模式図である。
【図４３】輪郭のみの画像を生成する様子を示す模式図である。
【図４４】エイミング光の位置がワーキングディスタンスによって変化する様子を示す模式図である。
【図４５】実施形態３に係る光学式情報読取装置を示すブロック図である。である。
【図４６】図４６Ａ〜図４６Ｃは実施形態１に係る照明手段を示す断面図、図４６Ｄ〜図４６Ｆは比較例に係る照明手段を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための手持ち式光学情報読取装置及び光学式情報読取方法を例示するものであって、本発明は手持ち式光学情報読取装置及び光学式情報読取方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
［実施形態１］
【００２９】
手持ち式光学情報読取装置は、バーコードや二次元コード等のシンボルを読み取ってデータの登録、照合を行う部材であり、ハンディターミナル、業務用ＰＤＡ等とも呼ばれる。特に、シンボルがＤＰＭで読取対象物に直接刻印されている等、シンボルが凹凸を有する場合であっても、安定的に読み取れるようにした手持ち式光学情報読取装置である。本発明の実施形態１に係る手持ち式光学情報読取装置１００を、図１〜図７に示す。これらの図において、図１は本発明の実施形態１に係る手持ち式光学情報読取装置１００を示す斜視図、図２は図１の手持ち式光学情報読取装置１００を斜め下方から見た斜視図、図３は図１の手持ち式光学情報読取装置１００の側面図、図４は図１の手持ち式光学情報読取装置１００の分解斜視図、図５は図４の手持ち式光学情報読取装置１００の更なる分解斜視図、図６は図１の手持ち式光学情報読取装置１００の前方斜め下方から見た分解斜視図、図７は図１の手持ち式光学情報読取装置１００のブロック図を、それぞれ示している。
【００３０】
これらの図に示す手持ち式光学情報読取装置１００は、筐体部１０と、把持部１４と、撮像ユニット２０と、演算部３０と、表示部５０と、操作部５４と、電源部５６を備える。撮像ユニット２０は、撮像部２１と、照明手段４０を含む。この手持ち式光学情報読取装置１００は、読み取り対象のシンボルに対して照明手段４０を用いて複数の方向から照明光を照射し、それぞれの方向における照明光の照射時に撮像部２１で撮像された画像を合成することにより、シンボルの輪郭が強調された画像を取得し、この画像に対してシンボルの読み取りを行う。使用者は把持部１４を手で握って、シンボルに向けた姿勢に手持ち式光学情報読取装置１００を構えて、操作部５４に設けられたトリガスイッチを指で操作することにより、シンボルの読み取り等の処理を実行させる。
【００３１】
筐体部１０は、手持ち式光学情報読取装置１００の外形を形成する部材である。筐体部１０の内部には、撮像ユニット２０や表示部５０、回路基板３５、電源部５６等が収納される。ここでは筐体部１０は、一方向に延長された形状とし、長手方向に表示部５０の表示面と把持部１４とが直線状に並ぶように形成している。また筐体部１０の内部では、先端側に撮像ユニット２０が、後端側で把持部１４の内部には電源部５６が、それぞれ配置されている。さらに筐体部１０は、図４〜図６の分解斜視図に示すように、上ケース１１と下ケース１２に二分割されている。下ケース１２は筐体部１０の下面を構成し、先端側に斜め下方に開口させた読み取り口１３を形成している。さらに上ケース１１は上面を平坦面とし、表示部５０の表示面を表出させている。表示部５０は、一方向に延長された矩形状の表示面を有する。このような筐体部１０は、強度を有する軽量な材質で構成され、例えば樹脂製とする。
【００３２】
この筐体部１０は、略同じ厚みの板状部分を有している。また筐体部１０は、図３に示すように第一領域１０ａと、この第一領域１０ａと隣接する第二領域１０ｂとを有する。第一領域１０ａは手持ち式光学情報読取装置１００の後端側（図３において右側）、第二領域１０ｂは先端側（図３において左側）となる。第一領域１０ａには、把持部１４が設けられる。また第二領域１０ｂには、読み取り口１３が設けられている。この筐体部１０の内、読み取り口１３が設けられる面と反対の面側に、第一領域１０ａから第二領域１０ｂに渡って表示部５０が設けられている。
【００３３】
把持部１４は、使用者が把持するための部位であり、筐体部１０の一部に設けられている。また把持部１４と筐体部１０は別部材で構成する他、これらを一体に形成してもよい。図１〜図５の例では、把持部１４は筐体部１０の後端側に一体的に設けられている。さらに把持部１４を筐体部１０に対して着脱式としてもよい。
【００３４】
さらにまた把持部には、操作部５４を設けている。操作部５４には、使用者が指で操作するための各種の操作キーを配置している。使用者は操作キーを操作することで、表示面における表示内容に対して種々の操作を実行したり、照明光やエイミング光の照射、読み取り、画像の撮像等の各種の処理を行う。操作キーには、例えば読み取りを指示するトリガスイッチや、エイミング光を照射するエイミングスイッチが含まれる。なお、操作部５４をタッチパネルとすることも可能である。表示部５０と別個のタッチパネル式の操作部としてもよいし、表示器５０を操作部５４が設けられている位置まで設け、その部分を操作入力に用いることで操作部としての機能を実現することもできる。
【００３５】
表示部５０は、撮像部２１により得られた画像や、読取結果、業務アプリケーション等の各種情報を表示させるための部材である。表示部５０では主に業務アプリケーションを表示させながら、画像表示でもって読み取りを分かりやすくするための補助的な役割も果たす。表示部５０は、使用者の操作に応じて表示を行う。表示部５０の表示は、使用者のキー入力や、タッチパネル入力、サーバからの操作等に応じて行われる。表示部５０は、ＬＣＤや有機ＥＬ等で構成される。また表示部５０は一方向に延長された矩形状の表示面を有しており、筐体部１０の上面に表出させている。表示面は、読み取った情報や設定情報等を表示させるための面である。この表示面は、タッチパネルとすることができる。
【００３６】
撮像部２１は、読み取り対象となるシンボルを含む画像を取得する。撮像部２１は、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子（イメージセンサ）で構成される。また撮像部２１は、一以上の光学レンズ２２を含んでおり、受光された反射光を撮像素子に結像させる。
【００３７】
照明手段４０は、撮像部２１でシンボルを撮像する際にシンボルを照明するよう、照明光を照射するための部材である。照明手段４０は、撮像部２１の光軸の周囲に設けられた複数の照明部４３を備える。照明部４３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ等で構成される。
【００３８】
電源部５６は、照明手段４０や撮像部２１、演算部３０や表示部５０等に駆動電力を供給するための部材である。ここでは電源部５６は、図６の分解斜視図に示すように充電可能な二次電池５６Ｂで構成されており、コードレスで携行可能な手持ち式光学情報読取装置１００を実現している。
【００３９】
演算部３０は、撮像制御部３１と、照明制御部３２と、画像処理部３３を含む。この演算部３０は、ＣＰＵやＭＰＵ、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ等で構成される。
【００４０】
照明制御部３２は、複数の照明部４３を所定の順序に従って逐次点灯させ、光軸に対する照明方向を変えてシンボルに照明光を照射するよう照明手段４０を制御する。
【００４１】
撮像制御部３１は、照明制御部３２により複数の照明部４３を点灯させるタイミングごとに、異なる照明方向の照明光を用いて得られた画像をそれぞれ取得するよう、撮像部２１を制御する。このため撮像制御部３１は照明制御部３２と連動して、照明手段４０の点灯と撮像部２１による撮像を同期させている。
【００４２】
画像処理部３３は、異なる照明方向の照明光を用いて得られた複数の画像から、シンボルの凹凸を示す形状画像を生成する。
【００４３】
読取部３４は、画像処理部３３により得られた形状画像を基に、シンボルを読み取る。光学式情報読取装置で読み取る読み取り対象のシンボルには、二次元コードやバーコード等のコード、文字列が含まれる。コードには、ＱＲコード、ＭｉｃｒｏＱＲコード、ＤａｔａＭａｔｒｉｘ、ＧＳ１Ｄａｔａ  Ｍａｔｒｉｘ、Ａｚｔｅｃ、ＰＤＦ４１７、Ｍｉｃｒｏ  ＰＤＦ４１７、ＧＳ１Ｄａｔａ  Ｂａｒ１４、Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｓｔａｃｋｅｄ，Ｅｘｐａｎｄｅｄ＋Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、ＵＰＣ／ＥＡＮ／ＧＳ１−１２８／ＩＴＦ／Ｃｏｄａｂａｒ、Ｍａｘｉ  Ｃｏｄｅ（いずれも商品名）等、規格化されたコードが挙げられる。コードは、各規格に従い、復号化されており、読取部３４で各規格に従って復号化される。また、標準化されていない独自規格のコードでもよい。さらに本明細書で文字列というとき、数字や記号も含む意味で使用する。文字列の読み取りの場合は、事前の復号化は不要であり、読取部３４は画像中から文字列を抽出してＯＣＲを行う。
（照明手段４０）
【００４４】
照明手段４０は、照明部４３を撮像部２１の光軸の周囲に３つ以上備えている。照明制御部３２で３つ以上の照明部４３をそれぞれ点灯する際に、撮像制御部３１はシンボルを含む画像を撮像部２１で取得する。また画像処理部３３は、照明方向に応じてシンボルを含む画像を処理し、照明方向に基づき処理された画像を合成することにより、形状画像を生成する。
【００４５】
画像処理部３３は、シンボルの凹凸を示す形状画像としてフォトメトリックステレオの原理に基づくフォトメトリックステレオ画像を合成する。これにより、フォトメトリックステレオ法に基づき、読み取り対象のシンボルの凹凸形状を示した形状画像を、手持ち式光学情報読取装置１００で簡便に撮像できる利点が得られる。フォトメトリックステレオ法では、図８に示すように、ワークＷＫの同一の領域を同一の視点から、照明手段４０の照明方向を変えながら、すなわち照明部４３を切り替えながら複数の画像を撮像部２１で撮影し、各画像に含まれる各位置の明るさの変化から、当該位置の面の傾きを推定する。このフォトメトリックステレオ法を用いて、シンボルの形状を取得して読み取りを行う。
【００４６】
照明制御部３２は、照明手段４０の点灯を制御する照明モードとして、フォトメトリックステレオの原理に従い照明光を照射するフォトメトリックステレオ照明モードと、明視野観察や暗視野観察等、照明方向や照明パターンを変化させることが可能なマルチアングル照明モードとを備えている。これにより、読み取り対象のシンボルに応じて、マルチアングル照明による画像とフォトメトリックステレオ画像とを、一の手持ち式光学情報読取装置１００で選択して読み取ることが可能となる。
（照明部４３）
【００４７】
また照明手段４０は、フォトメトリックステレオ照明用の照明部と、マルチアングル照明用の照明部とを個別に備えている。図６の分解斜視図において、照明部４３を構成する照明群は読み取り口１３を囲むように二重に配置されている。内側に配置された第一照明群４１がマルチアングル照明用照明を、外側に配置された第二照明群４２がフォトメトリックステレオ用照明を、それぞれ構成している。
【００４８】
読み取り口１３から表出された照明手段４０を図９の底面図に示す。この図に示すように、照明手段４０は複数の光源の出射側に拡散板４５を設けたドーム状の照明としている。複数の光源は、撮像部２１の周囲に環状に配置されている。また拡散板４５は、これら複数の光源の各々から出射された光を拡散させる。
【００４９】
上述した筐体部１０は、図３や図７に示すように第一面１と、この第一面１と反対側の第二面２を有する。把持部１４は、筐体部１０に設けられている。また操作部５４は、第二面２に設けられ、使用者から数字又は文字の入力を受け付ける操作キーを含む。一方、撮像部２１は第一面１側に設けられている。撮像部２１は光軸を有し、シンボルを含む画像を取得する。
【００５０】
照明手段は、撮像部２１の光軸の周囲に円環状又は矩形状に配置されている。この照明手段は、光源群と、反射部４６と、拡散板４５と、同軸照明を備える。光源群は、第一面１側に設けられ、撮像部２１の光軸の周囲に環状に配置されている。この光源群は、シンボルの周囲側から照明光をそれぞれ照射する。ここで光源群は、シンボルに対して、相対的に低い角度と、相対的に高い角度の少なくとも２種類以上の異なる天頂角から、それぞれ照明光を照射する。反射部４６は、読み取り口１３の内部で、撮像部２１の光軸上に配置されて、この撮像部２１への入射光を反射させる。同軸照明は、第一面１側に設けられている。この同軸照明は、撮像部２１の光軸と同軸状に照明光を照射する。
【００５１】
筐体部１０には、読み取り口１３が開口されている。読み取り口１３は、円環状又は矩形状に配置された照明手段で画成されている。この読み取り口１３は、撮像部２１の光軸及び筐体部１０から傾斜して開口されている。照明制御部３２は、読み取り口１３の周囲から、光源群を点灯させ、光源群の明視野照明光成分と暗視野照明光とを同時にシンボルに照射するよう制御する。また画像処理部３３は、光源群から照明光を照射して撮像部２１で撮像されたシンボルを含む画像を読み取る。表示部５０は、筐体部１０の第二面２に設けられている。この表示部５０は、操作部５４から入力された数字又は文字と、光源群が点灯した状態で撮像部２１により得られたシンボルを含む画像を表示する。
【００５２】
さらに照明手段は、第一照明群４１と第二照明群４２を備える。第一照明群４１は、撮像部２１の光軸の周囲に環状に設けられている。第二照明群４２は、撮像部２１の光軸の周囲に環状に設けられている。この第二照明群４２は、第一照明群４１よりも撮像部２１から遠い位置に設けられている。照明制御部３２は、第一照明群４１と第二照明群４２のそれぞれを切り替えて点灯可能に制御する。撮像部２１は、反射部４６を介して反射された入射光でシンボルを含む画像を取得する。画像処理部３３は、第一照明群４１を照射したときに得られたシンボルを含む画像、及び第二照明群４２を照射したときに得られたシンボルを含む画像を、それぞれ読み取る。以下、詳述する。
【００５３】
さらに光源は、図６の分解斜視図に示すように二重に配置されている。ここでは、撮像部２１の光軸の周囲に環状に設けられた第一照明群４１と、その周囲に設けられた第二照明群４２とで照明手段４０が構成される。第二照明群４２は、第一照明群４１よりも撮像部２１から遠い位置に設けられている。これら第一照明群４１と第二照明群４２は、照明制御部３２でそれぞれ点灯を制御される。上述の通り、第一照明群４１はマルチアングル用照明であり、第二照明群４２はフォトメトリックステレオ用照明である。フォトメトリックステレオ用の部分照明画像では、シンボルから遠い距離となる周囲側から照明することで、照明方向を強調することができ好ましい。またマルチアングル照明では、第一照明群４１の照明を使用するが、第二照明群４２を併用してもよい。第二照明群４２は、上方向照明部４２ａ、下方向照明部４２ｂ、右方向照明部４２ｄ、左方向照明部４２ｃで構成される。これらの照明部４３を点灯させた様子を、図１０Ａ〜図１０Ｄに示す。これらの図において、図１０Ａは左方向照明部４２ｃを点灯させた左方向照明を行う様子、図１０Ｂは下方向照明部４２ｂを点灯させた下方向照明を行う様子、図１０Ｃは右方向照明部４２ｄを点灯させた右方向照明を行う様子、図１０Ｄは上方向照明部４２ａを点灯させた上方向照明を行う様子を、それぞれ示している。
【００５４】
第一照明群４１、第二照明群４２を構成する照明部４３は、表面実装型のＬＥＤで構成される。ここで、第一照明群４１を構成する第一ＬＥＤと第二照明群４２を構成する第二ＬＥＤは、図６の分解斜視図に示すように、上下方向に並べず、オフセットして配置される。すなわち、水平方向において第一ＬＥＤと第二ＬＥＤが交互になるように、波形に配置される。また第一照明群４１と第二ＬＥＤ群を区画する遮光板４７は、波形に形成される。仮に、図１１に示すように第一ＬＥＤ群４１Ｘを直線上に配置し、第二ＬＥＤ群４２Ｘを個別の平行な直線上にそれぞれ配置し、これらの間に直線状の遮光板４７ｘを配置すると、ＬＥＤ実装基板４８Ｘの縦方向の幅Ｗ２が大きくなる。この結果、筐体部の縦方向すなわち厚さが大きくなって、手持ち式光学情報読取装置の携行性が阻害される。そこで本実施形態においては、図１２に示すように、第一ＬＥＤ群４１と第二ＬＥＤ群４２とが水平方向に交互に表れるように配置し、かつこれに応じて遮光板４７も直線状でなく波形とすることで、ＬＥＤ実装基板４８の上下方向の幅Ｗ１を抑え、筐体部１０における上下方向の拡大を抑制している。
（同軸照明４４）
【００５５】
さらに照明手段４０は、撮像部２１の光軸と同軸状に照明光を照射する同軸照明４４を設けてもよい。同軸照明４４は、図６の分解斜視図に示すカメラユニット２１Ａに組み込まれている。
（マルチアングル照明）
【００５６】
マルチアングル照明は、ワークに応じて照明手段４０の点灯方向や点灯パターン等を変化させて画像を撮像する照明モードである。例えば図１３Ｃに示すように同軸照明４４を用いた直接照明を行うことで、図１３Ａに示すように明視野での観察が可能となる。また図１３Ｂに示すように遠方のワークに対しても照明光を照射させ易い。
【００５７】
一方で、円環状に配置された第一照明群４１を用いた周囲照明では、照明方向を変えた照明が実現できる。例えば図１４Ｃに示すように第一照明群４１をすべて点灯させることでリング形状のマルチアングル照明を実現し、図１４Ａや図１４Ｄに示すような画像から図１４Ｂ、図１４Ｅに示すように文字列を捉えやすくできる。
【００５８】
また第一照明群４１の一部を点灯させることもできる。例えば図１５Ｃに示すように下方向照明部４２ｂのみを点灯させて、図１５Ａにローアングルの暗視野照明を実現でき、図１５Ｂに示すようにシンボルを把握し易くなる。このようにマルチアングル照明モードにおいては、点灯の方向を変化させることで、様々なワークの読み取りに対応できる。
（フォトメトリックステレオ照明）
【００５９】
またフォトメトリックステレオ照明では、図１６Ａ〜図１６Ｇに示すように、エンボス状にシンボルが凹凸で表現されたワークに対して、フォトメトリックステレオ処理を行って形状画像を生成する。ここでは、上方向照明と下方向照明でそれぞれ撮影した部分照明画像（図１６Ａ、図１６Ｂ）の差分画像（図１６Ｃ）、及び左方向照明と右方向照明でそれぞれ撮影した部分照明画像（図１６Ｄ、図１６Ｅ）の差分画像（図１６Ｆ）から、輪郭画像（図１６Ｇ）を生成している。
【００６０】
これら第一照明群４１及び第二照明群４２の照明に関する設定、例えばどちらの照明群を用いるかの選択や、照明強度、フォトメトリックステレオ処理の有無等は、操作部５４から使用者が設定できるように構成してもよい。このように操作部５４で設定された照明設定に基づいて、照明制御部３２は、照明手段４０の点灯を制御する。
（照明切替部４９）
【００６１】
照明モードの切り替えは、照明切替部４９で行う。照明切替部４９の一例として、照明切替画面のＧＵＩを図１７のイメージ図に示す。ここでは、ラジオボタンでマルチアングル照明、下方向照明、フォトメトリックステレオ照明を選択できる。この例では照明Ｔｙｐｅ１が、マルチアングル照明となり、例えば読み取り対象のシンボルを付したワークが鋳肌のざらざらした金属のような場合に、背景部分となる金属表面を除去する場面に適している。また照明Ｔｙｐｅ２は下方向照明であり、金属やドットピーン等のワークに対して乱反射光で読み取るケースに適している。またＴｙｐｅ３はフォトメトリックステレオ法に基づく照明であり、フォトメトリックステレオ処理の画像フィルタを利用して、ワークに刻印されたシンボルの凹凸を浮き上がらせる場合に適している。またＴｙｐｅ３では、凹文字に対応した照明モードと凸文字に対応した照明モードとを有している。
（フォトメトリックステレオ法）
【００６２】
フォトメトリックステレオ法（photometric stereo）とは、照度差ステレオ法とも呼ばれ、異なる複数の照明方向から照明した画像を撮像して、その陰影情報からワークの法線ベクトルを求める三次元計測の手法の一つである。このようなフォトメトリックステレオ法を用いた画像処理装置は、法線ベクトル（傾き画像に相当）からＸ軸やＹ軸の成分を輝度値に置き換えた画像や、反射率画像（アルベド画像に相当）を作成して、画像検査に応用している。従来のフォトメトリックステレオ法では、撮像対象のワークに対して、異なる方向から照明光を照射した部分照明画像を複数枚撮像するため、複数方向からの照明を用意する必要があり、装置が大型化すること、またワークの位置と照明の位置を予め正確に規定する必要があり、設営に手間がかかる問題があった。また、撮像に際してはワークが静止した状態とする必要があり、撮像時に手ぶれさせないことが求められる。このようにフォトメトリックステレオ法は高さ情報が必要な画像検査に主に用いられており、手持ち式光学情報読取装置のような、シンボルの陰影の読み取りを目的とした機器には用いられていなかった。いいかえると、高さ情報が本来的に不要な機器では、そもそも高さ情報の取得に用いられるフォトメトリックステレオ法を適用する理由もなかった。このような理由により、従来は小型で携行可能な手持ち式光学情報読取装置で、フォトメトリックステレオ法が採用された例は存在していなかった。
【００６３】
これに対し本実施形態に係る手持ち式光学情報読取装置１００では、複数の照明部４３を撮像部２１の光軸の周囲に環状に配置した照明手段４０を、筐体部１０に組み込むことで、携行性を維持したまま、フォトメトリックステレオ用の照明を構成している。
【００６４】
また追加的な工夫として、ワークの撮像時に手ぶれを生じさせにくいよう、このような複数の照明部４３で囲まれた読み取り口１３を直接、ワークの表面に押し当てて撮像させることにより、撮像時に手持ち式光学情報読取装置１００を固定し易くできる。
【００６５】
加えて、撮像を短時間で行えるよう、露光時間を短くすることで、さらに撮像処理を高速化している。また、照明光の光量を増すことで、露光時間を短くしても十分な明るさの部分照明画像が得られる。
【００６６】
ここでは、照明部４０を構成するＬＥＤの駆動電流を増している。一般にＬＥＤの駆動回路で定格電流に制限があり、駆動電流を大きくするには設計変更が必要となる。本実施形態においては、すべての照明部を点灯させた全照明で撮像した全照明画像を撮像可能としており、すべての照明部を同時に点灯させる電流を供給できるように設計されている。一方で部分照明画像の撮像に際しては、照明方向に応じたＬＥＤのみを点灯させれば足りる。いいかえると、全照明画像の撮像時には他のＬＥＤに供給される電流分も、部分照明画像の撮像時には点灯させるＬＥＤに回すことが可能となる。この結果、全照明画像の撮像時よりも多くの電流値をＬＥＤに供給できるので、その分、より光量の多い部分照明画像を撮像できるので、露光時間を短くすることが可能となる。
【００６７】
さらに、通常のシンボルの読み取りと比べて、前処理となる画像処理が煩雑なフォトメトリックステレオ法を適用することで、処理時間が長くなる結果、シンボルの撮像（スキャン）から読み取り結果の出力（デコード）までの処理時間が長くなって応答性が低下する。そこで、近距離に置かれたワークに対してのみ行わせ、中距離や遠距離に置かれた通常のワークの読み取りにおいては、フォトメトリックステレオ法による画像処理を行わないよう、距離に応じてフォトメトリックステレオ法の実行を選択的に行わせることで、装置全体としてのレスポンスの低下を回避している。以下、各構成について詳述する。
【００６８】
なおこの例では、フォトメトリックステレオ用の照明手段４０として、図１８に示す照明部４０Ａのように上方向照明部４２ａ、下方向照明部４２ｂ、右方向照明部４２ｄ、左方向照明部４２ｃを矩形状に配置した例を説明する。ただ本発明は、照明部を矩形状に配置する構成に限定せず、フォトメトリックステレオ法を実現可能な他の照明部の配置パターンを適宜採用することができる。例えば図１９に示すように照明手段４０Ｂを六角形状とする等、多角形状に配置してもよい。あるいは図２０に示すように、照明手段４０Ｃを円環状に配置してもよい。さらに環状に配置した照明手段は、４つに分割する構成に限られず、例えば図２１に示す照明手段４０Ｄのように５分割とする等、５以上に分割してもよいし、あるいは３以下に分割してもよい。照明部の分割数の最小は、２分割とする。例えば図２２Ａ、図２２Ｂに示す照明手段４０Ｅのように、矩形状に配置した照明部を、隅部を挟んでＬ字状に連結し、左下と右上にそれぞれ配置する構成としてもよい。この例では、図２２Ａに示す左下方向照明部４２ｅと、図２２Ｂに示す右上方向照明部４２ｆで照明手段４０Ｅを構成している。このような照明手段４０Ｅであれば、Ｘ方向成分、Ｙ方向成分は、これら２枚の照明から得られる画像に含まれているので、同様の画像フィルタを用いることで、Ｘ方向、Ｙ方向の傾き画像を取得できる。撮像部２１内の撮像素子の画素の配列方向と、照明方向が対応すると照明に対応した画像の合成処理をし易いので好ましい。
【００６９】
照明手段４０は、照明部４３を撮像部２１の光軸の周囲に、円環状又は矩形状に複数の照明部４３を配置している。この円環状又は矩形状に配置された複数の照明部４３で囲まれた領域を、読み取り口１３としている。
（読取支持部１５）
【００７０】
また読み取り口１３には、図７に示すように読取支持部１５を設けることが好ましい。読取支持部１５は、読み取り対象のシンボルを含む読取対象物の表面に押し当てるための支点を少なくとも２点以上、読み取り口１３の外側に、複数の照明部４３よりも外部に突出させて形成している。支点は、読み取り口１３の円環状の周又は矩形状の辺に形成することが好ましい。これにより、動きや手ぶれに弱いとされるフォトメトリックステレオ法において、手持ち式の光学情報読取装置を用いつつ、これを物理的に支点を押し当てることで、手ぶれを防ぎ立体的なステレオ画像を取得し、読み取りを行うことが可能となる。なお支点は、必ずしも照明部よりも突出させる必要はなく、照明部と同一面状に形成することもできる。
【００７１】
なお、必ずしも読取支持部１５をワークの表面に当接させることを要するものでなく、撮像するワークに応じて、手で把持したまま読取支持部をワークの表面に当接させることなく撮像や読み取りを行わせてもよい。例えばＤＰＭでなくワークの表面に印刷されたシンボルやシール等で貼付されたシンボルを読み取る場合は、フォトメトリックステレオ処理は不要であり、通常の読み取り動作で足りる。よってこの場合は、ワークの表面に押し当てる必要はない。また、読み取り口１３の全面をワークに押し当てる他、２点のみで当接させる構成としてもよい。例えば使用者が手持ち式光学情報読取装置１００を、２点を支点としてワークに押し当て、この２点を結ぶ直線と交差する方向への傾斜が生じ得る場合でも、一軸への傾斜であれば使用者が撮像の瞬間に傾斜しないように手で保持することも比較的容易であり、また一軸方向へのわずかな傾斜であれば、フォトメトリックステレオ処理においても比較的影響が少ない状態として、十分な精度の読み取りが可能と考えられる。
（カバー部６０）
【００７２】
読取支持部１５は、筐体部１０よりも摩擦係数の高い材質で構成されている。好ましくは、読取支持部１５を弾性部材で構成する。また読取支持部１５を、筐体部１０の少なくとも一部を覆う弾性部材で構成してもよい。図２３に、このような手持ち式光学情報読取装置１００を覆って保護するカバー部６０の一例を示す。この図に示すように、筐体部１０の読み取り口１３の部分をゴム製等の弾性部材で構成されたカバー部６０で覆うことにより、落下時等の衝撃から手持ち式光学情報読取装置１００を保護することができる。また、ワークの表面に読み取り口を押し当てる際、筐体部を構成する硬質の部材であればワークの表面に傷を付けるおそれがあるところ、柔軟性、可撓性を有する弾性部材で読取支持部を構成することで、このような傷の発生を抑制してワーク表面を保護できる。そして、このような弾性部材は、摩擦係数が筐体部１０を構成する樹脂等と比べて高いため、読み取り口１３を読み取り対象のワークの表面に押し当てる際に、摩擦抵抗が大きくなって安定的に保持できる。このように、シンボルの撮像時の手ぶれを防止する読取支持部を、保護用の弾性部材と共用することで、部品点数を低減することが可能となる。
（反射部４６）
【００７３】
読み取り口１３の内部には、図２４に示すように光軸を反射させる反射部４６を設けている。これにより、光軸を反射させて光路長を長くすることが可能となり、焦点距離を稼ぐことで視野角の狭いレンズを用いた画像の撮像が可能となる。一般に手持ち式光学情報読取装置では、読み取り対象のシンボルと手持ち式光学情報読取装置との距離であるワーキングディスタンスが、使用環境によって変化する。例えば使用者が持ち歩くことを想定していない、机上や卓上で使用する載置式のハンディスキャナであれば、近距離のシンボルが読み取れれば足りる。これに対し、使用者が持ち歩いて使用することを想定したハンディターミナル等の手持ち式光学情報読取装置では、倉庫内に高く積まれた段ボールの読み取り等、遠距離にあるシンボルを読み取る場面もある。このような場面では、複数のシンボルが存在する中で特定のシンボルのみを読み取るようなケースが想定され、遠方のシンボルを読み取り可能な分解能でイメージセンサから画像を得るためには、カメラの視野角（画角）を狭くする必要がある。一方において、近距離のシンボルも撮影しなければならないところ、視野角の狭いカメラでは焦点距離が長くなるため、近距離を撮像するためには光路長を長くする必要がある。
【００７４】
このような状況において、図２５に示す比較例に係る手持ち式光学情報読取装置９００のように、反射部を設けることなく撮像部２１の光軸を直接、読み取り口１３に向けた配置で、撮像部２１の光路長をある程度確保しようとすれば、読み取り口１３の奥行きＤ２を長くする必要が生じる。この結果、手持ち式光学情報読取装置９００の厚さＴ２も厚くなって、装置が大型化し、携行に不便となる。また手持ち式光学情報読取装置９００の先端部分の重量が増すことで、使用者がこの手持ち式光学情報読取装置９００を手で持って操作する際に、取り回しが悪くなる問題もあった。
【００７５】
これに対し、図２４に示すように撮像部２１の光路の途中に反射部４６を設けることで、手持ち式光学情報読取装置１００の厚さＴ１を厚くすることなく、光路長を長くすることが可能となる。この結果、読み取り口１３の奥行きＤ１も小さくでき、先端部分の大型化を抑制して手持ち式光学情報読取装置１００を携行し易くなる。また先端部分の軽量化によって取り回しもよくなり、手持ち式光学情報読取装置１００の操作性も改善される。
【００７６】
また読み取り口１３は、筐体部１０から傾斜して開口されている。すなわち、図２６に示すように、読み取り口１３を画成する面の垂線と、撮像部２１の光軸とが傾斜角度θで傾斜されている。これにより、照明手段４０で読み取り対象に照明光を照射する際に、図２７に示すように撮像部２１が照明に映り込まないようにして画像を撮像できる。さらに図２８に示すように、同軸照明を行う場合においても、図２９に示すように同軸照明が正反射してシンボルが見え難くなる事態を回避し、図２８に示すようにシンボルを鮮明に捉えることが可能となる。ここでは、約１５°傾斜させている。また図９に示すように、拡散板４５を上下方向に非対称としたことでも、照明光の正反射を低減できる。また遮光部を必要に応じて黒色等とすることで、迷光を抑制できる。
［実施形態２］
【００７７】
また手持ち式光学情報読取装置は、使用者に読取可能な範囲を指示するために、レーザやＬＥＤ等で撮像素子５１の撮像領域を指示するエイミング光を照射させることができる。図３０に示す実施形態２に係る手持ち式光学情報読取装置２００は、エイミング光を照射するエイミングモジュール６０を備えている。エイミング光は、光学式情報読取装置１００の読み取り位置を示す光であり、半導体レーザ等の点光源で示される点や十字、線等のパターンである。エイミング光を点状とする場合は、レーザポインタで構成できる。またエイミング光をパターン状とする場合は、マスクを用いたりレーザ光を走査する走査系を設けることができる。好ましくは、エイミング光のパターンに水平線を含めることで、使用者にバーコードスキャンを行う走査の線をイメージさせて、その目的を視覚的に把握させ易くなる。また、水平線の中央に縦線を交差させた十字状とすることで、中心の位置を把握し易くなる。十字状のパターンとしたエイミング光は、例えば横線を長く、縦線を短くした横長の十字状として、横長のバーコードをイメージさせ易くなる。またエイミングモジュール６０が発するエイミング光を、バーコードの読み取り光に兼用することもできる。
（撮像シーケンス）
【００７８】
次に、画像を撮像する撮像シーケンスを、図３１のタイミングチャート及び図３２、図３３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、フォトメトリックステレオ処理とライブビュー処理を並行して行っている。すなわち、フォトメトリックステレオ処理によって部分照明画像を撮像して輪郭を抽出し、シンボルを読み取ってその結果を出力すると共に、ライブビュー処理によって、シンボルを含む画像を撮像して表示部５０にリアルタイム画像として表示させている。
（フォトメトリックステレオ処理）
【００７９】
まず、フォトメトリックステレオ処理を、図３２のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ３２０１において、トリガスイッチを押下して、読み取り処理を開始する。これに従って、ステップＳ３２０２において、異なる方向から照明された部分照明画像が複数枚、撮像される。ここでは、上下左右に配置された照明部４３をそれぞれ点灯させるように照明制御部３２で点灯制御され、図３１に示すようにその照明タイミングに従って撮像部２１で順に撮像を行う。各照明部４３を点灯させる様子を、図１０Ａ〜図１０Ｄに示す。このように、４方向から順次照明が照射されて、４枚の部分照明画像が撮像される。
【００８０】
次にステップＳ３２０３において、フィルタ処理を行う。ここでは、撮像した部分照明画像を用いて、フォトメトリックステレオのフィルタ処理を行う。
【００８１】
次にステップＳ３２０４において、デコード処理を行う。ここでは、フィルタ処理した画像を用いて、デコード処理を行う。
【００８２】
そしてステップＳ３２０５において、デコード結果を取得する。さらにステップＳ３２０６において、読み取り結果が成功か否かを判定し、成功の場合は読み取り処理を終了する。一方成功でない場合、すなわち失敗又は所定時間内に成功が通知されないタイムアウトの場合は、ステップＳ３２０２に戻って処理を繰り返す。
（ライブビュー処理）
【００８３】
一方で、フォトメトリックステレオ処理でフィルタ処理やデコード処理を実施している間に、ライブビュー処理を行う。ライブビュー処理では、照明部４３をすべて点灯させた全照明で撮像した画像を、表示部５０に表示させると共に、動画像のようにリアルタイムに表示内容を更新させる。この手順を、図３３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ３３０１において、トリガスイッチを押下する。これはステップＳ３２０１と共通である。次にステップＳ３３０２において、すべての照明部４３を点灯させた全照明画像を撮像する。そしてステップＳ３３０３において、全照明画像を表示部５０に表示させる。ここでは、図３４に示すようにリアルタイム画像表示領域５１に表示させる。さらにステップＳ３３０４において、一定時間スリープ処理を行う。次にステップＳ３３０５において、読み取りが成功したか否かを判定し、成功の場合は処理を終了する。一方、失敗又はタイムアウトの場合は、ステップＳ３３０２に戻り、処理を繰り返す。このステップＳ３３０５は、上述したステップＳ３２０６と共通であり、シンボルの読み取りが終了した場合はライブビュー処理も終了し、読み取りが失敗等の場合は、ライブビュー処理も継続させる。
ここでライブビュー用の全照明画像の撮像は、フォトメトリックステレオ処理におけるフィルタ処理やデコード処理とは非同期で、周期的に行う。ただし、撮像処理を重複させないよう、撮像部２１が部分照明画像を撮像していない間に、全照明画像を撮像させる。なお図３１の例では、４枚の部分照明画像を撮像する間に、２枚の全照明画像を撮像しているが、１枚としてもよいし、３枚以上としてもよい。全照明画像の撮像枚数は、ライブビュー画像に要求されるフレームレートや演算部３０の処理能力に応じて決定される。例えば、リアルタイム性を持たせるために、１０ｆｐｓ以上で全照明画像を更新する。
（ライブビュー画像）
【００８４】
このように、フィルタ処理やデコード処理を行う間に、ライブビュー画像を表示させる。その理由は、フォトメトリックステレオ処理でシンボルの撮像を行う際には、手持ち式光学情報読取装置をシンボルを表示させたワークに覆い被せるようにして撮像するため、使用者がシンボルを目視できなくなるためである。
【００８５】
図３５Ａに示すように、ワークＷＫの表面にＤＰＭによって形成されたシンボルＳＢをフォトメトリックステレオ処理で読み取る場合を考える。ここで、フォトメトリックステレオ用の最適な撮像を行うためには、手持ち式光学情報読取装置１００をシンボルＳＢに対して近距離に近づける必要がある。その際、図３５Ｂに示すようにエイミングモジュール６０から出るエイミング光が手持ち式光学情報読取装置１００の読み取り口１３の陰に入ってしまい、使用者からエイミング位置ＡＰが見えなくなってしまう。このままでは、正しくシンボルＳＢを撮像できる位置に手持ち式光学情報読取装置１００を配置できているのかを使用者が確認しづらくなる。そこで、ライブビュー処理により表示部５０にライブビュー画像をリアルタイムで表示させることにより、使用者は表示部５０に表示された画像を参照しながら、位置合わせができるようにしている。ここでライブビュー画像には、全ての照明部４３を点灯させた全照明画像を表示することが好ましい。フォトメトリックステレオ処理で用いる部分照明画像では、照明方向が限られているため、シンボルＳＢの全体像の確認には不向きなことが考えられる。また形状画像では、後述する通り画像の内縦方向を部分的に限定して画像処理しているので視野が狭くなり、位置合わせに使いづらい。よってこれらの画像を利用せず、別途、全照明画像を撮像してリアルタイムに更新するようにしている。特に、全ての照明方向の照明部４３を点灯させた画像を用いることで、実際のワークＷＫの様子を確認し易くなり、見た目で位置合わせができる。
（リアルタイム画像表示領域５１）
【００８６】
図３４に、表示部５０でリアルタイム画像を表示させる様子を示す。この図に示す表示部５０は、リアルタイム画像を表示するリアルタイム画像表示領域５１を、上部側に配置している。これにより、筐体部１０に設けた撮像部２１の位置に合わせてリアルタイム画像を表示させることで、図３５Ｂに示すようにシンボルＳＢに被せるように手持ち式光学情報読取装置１００を構えた場合でも、使用者に対して感覚的に手持ち式光学情報読取装置１００を透過させてシンボルＳＢを視認しているように提示させることができ、直感的な把握が容易となって操作性がよくなる。また図３６に示すように、フォトメトリックステレオ処理で得られた生成画像を、表示部５０に表示させるように構成してもよい。
（フォトメトリックステレオ処理でシンボルの輪郭を抽出する手順）
【００８７】
画像処理部３３は、フォトメトリックステレオ処理により、画像中からシンボルを抽出すると共に、複合化を行う。このフォトメトリックステレオ法を用いて、シンボルを構成する要素ＣＬの輪郭を抽出する手順の一例を、図３７〜図４３に基づいて説明する。ここで、シンボルを構成する要素ＣＬとは、例えば、読み取り対象のシンボルがＱＲコードの場合は、ＱＲコードを構成する一セル、バーコードの場合は一バー、文字列の場合は各文字が、それぞれ該当する。
【００８８】
フォトメトリックステレオ処理では、上述の通り照明方向を変えた場合の明るさの変化から、傾きを推定している。この処理では明るさを利用することから、照明により影ＣＳが生じると、傾きを誤って推定する原因となる。ただし本実施形態においては、誤った傾きの結果を逆手にとって、要素ＣＬの輪郭を抽出している。
（物体の輪郭が凸として出る原理）
【００８９】
形状画像に、要素ＣＬの輪郭が凸として現れるのは、以下の手順による。
（１）影ＣＳによる影響で、傾き画像にステップ変化が現れる。
（２）形状画像内部の差分計算によって、凸と認識される。
以下、これらを順次説明する。
（１：影ＣＳによる影響で、傾き画像にステップ変化が現れる）
【００９０】
ここでは説明を簡単にするため、Ｘ方向の傾きのみを扱う。読み取り対象のシンボルを構成する要素ＣＬとして、図３７に示すような断面視四角形を考える。このような要素ＣＬに対して、左側から照明を当てた画像を上から見た図は、図３８のようになる。また、右側から照明を当てた画像は、図３９のようになる。これらの画像に対して、フォトメトリックステレオ処理によって得られた傾き画像のプロファイルは、図４０で示すようになる。ここでは、Ｘ方向の傾きの推定結果を、矢印で示している。この図において破線で囲んだ領域では、傾き画像のプロファイルが影ＣＳの影響で正確に得られていないことが判る。
（２：形状画像内部の差分計算によって、凸と認識される）
【００９１】
次に、このような傾き画像に現れる影ＣＳの影響について検討する。読み取り対象のシンボルを含む画像に対して、細かな凸凹を得る積み上げ計算は、傾き画像での微分処理となる。すなわち、傾き画像の各画素の法線ベクトルに対して、Ｘ方向に微分処理を施し、表面の傾きの輪郭を示す輪郭画像を生成する。ここで、図４０の傾き画像に対して微分処理を施し、得られた輪郭画像を図４１に示す。この輪郭画像において、輪郭ＯＬは白線で、影ＣＳの終わりの部分ＥＳは黒線で、それぞれ表れている。また平坦な面ＦＳの階調値は１２８となる。
【００９２】
ここまではＸ方向のみについて説明したが、実際の形状画像ではＸ方向とＹ方向の両方向に処理される。そこで、Ｘ方向とＹ方向の両方で処理を行った輪郭画像を、図４２に示す。ここで、影ＣＳの終わりの部分はシンボルの読み取りにおいては必要ないため、レベル調整で影ＣＳの終わりの部分を見えなくする。この結果、図４３に示すように、要素ＣＬの輪郭ＯＬのみの形状画像を生成できる。
（画像処理範囲の制限機能）
【００９３】
読取部３４は、撮像部２１の撮像領域のうち、撮像領域の上端及び下端から所定の幅の撮像領域については、読み取りの対象から外し、撮像領域の中央領域を、読み取り対象とするようにしてもよい。これにより、読み取り処理は制限することで処理時間を高速化しつつ、表示自体は広い視野を確保して見易くすることにより、使用者の利便性を向上できる。
【００９４】
一方で表示部５０は、読取部３４により読み取り対象から外した領域も含めて画像を表示するようにしてもよい。これにより、手持ち式光学情報読取装置１００の内部処理では、画像の一部を除去して高速化を図りつつ、使用者に対して表示部５０上で画像を表示させる際には、画像処理では除かれた領域も含めた画像の全体像を表示させることで、視認性を高めている。
【００９５】
例えばデコード処理が文字列のＯＣＲの場合、文字列は一般に横方向に書かれているので、画像の縦方向に領域を限定しても、言い換えると横書きの文字列の上下を画像処理の対象から排除しても、文字列の領域に対しては適切にフィルタ処理を行える。また、画像処理の対象領域を制限したことで、処理の簡素化、高速化が図られる。また、画像処理に先立ち、シンボルの領域のみを画像中から抽出して、抽出された領域のみを画像処理の対象としてもよい。この方法であれば、さらに文字列の左右に存在する、読み取りに不要な領域も排除されるため、一層の高速化が図られる。
（フォトメトリックステレオ処理の自動ＯＮ／ＯＦＦ機能）
【００９６】
画像処理部３３は、フォトメトリックステレオ処理を常時適用するのでなく、必要なときにのみ適用するように構成してもよい。いいかえると、読み取り対象のシンボルに応じて、ＤＰＭされたシンボルのような凹凸形状が含まれる場合にフォトメトリックステレオ処理を実行させ、一方で印刷されたシンボル等、平面状のシンボルの場合には、通常の照明により反射光の濃淡を検出してシンボルの読み取りを行うようにしてもよい。
【００９７】
具体的には、読み取り対象のシンボルと手持ち式光学情報読取装置１００とのワーキングディスタンスに基づいて、フォトメトリックステレオ法に基づく画像処理の実行のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることが好ましい。具体的には、ワーキングディスタンスが所定値以下の場合に、フォトメトリックステレオ画像の合成処理を実行する。一方、ワーキングディスタンスが所定値以上の場合には、フォトメトリックステレオ画像の合成処理をＯＦＦする。これによって、フォトメトリックステレオ法に基づく重い画像処理を必要時にのみ実行させることで、処理時間の短縮を図ることができる。すなわち、フォトメトリックステレオ法では照明方向の異なる画像を複数枚撮像し、これらから傾き画像やアルベド画像を生成する必要があり、物理的な撮像時間や撮像した画像の処理に時間を要する。このため、手持ち式光学情報読取装置１００でシンボルを撮像して復号した結果を出力するまでの応答時間が長くなって、レスポンスの低下が懸念される。一方で、フォトメトリックステレオ法を用いた撮像を行う際には、ワークの表面に読み取り口１３を押しつける作業が必要となる。いいかえると、ワーキングディスタンスが短い場合にフォトメトリックステレオ法を適用する必要が生じ、逆に、ワーキングディスタンスが長い場合には通常の照明（マルチアングル照明）でシンボルの読み取りには足りる。そこで、ワーキングディスタンスが長い場合には、フォトメトリックステレオ法に基づく撮像から画像処理までの一連の処理（以下、「フォトメトリックステレオ処理」という）をＯＦＦとすることで、処理時間を短縮してレスポンスの低下を抑制できる。
【００９８】
ワーキングディスタンスに基づいたフォトメトリックステレオ処理のＯＮ／ＯＦＦは、自動で切り替えるようにすることが好ましい。これにより、使用者はワーキングディスタンスに応じて一々フォトメトリックステレオ処理のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるという煩わしい操作を省き、使い勝手のよい操作環境が得られる。フォトメトリックステレオ処理の自動ＯＮ／ＯＦＦを実現するため、読み取り対象のシンボルと手持ち式光学情報読取装置１００とのワーキングディスタンスを測定する距離測定部を備えている。距離測定部としては、光電センサ等の測距センサ等が利用できる。図３０に示す例では、撮像部２１に隣接してエイミングモジュール６０を設けており、エイミングモジュール６０が発するエイミング光の位置でもって、ワーキングディスタンスを判別している。すなわち、エイミング位置ＡＰは、ワーキングディスタンスが近いときは、図４４に示すように本来の位置よりも若干左側に移動し、ワーキングディスタンスが遠くなると、右側に移動していく。この現象を利用し、三角測距でワーキングディスタンスを測定している。フォトメトリックステレオ処理をＯＮさせるワーキングディスタンスのしきい値としては、例えば５０ｍｍ〜７０ｍｍ等とする。
【００９９】
また、照明手段４０で照明を行う際の照明条件や、撮像部２１で撮像を行う際の撮影条件（本明細書においては照明条件と撮影条件をまとめて撮像条件と呼ぶことがある。）は、ワーキングディスタンスに応じて変化させてもよい。ここで照明条件を規定する照明パラメータには、例えば照明方向、すなわちどの照明部４３をＯＮして、どの照明部４３をＯＦＦさせるかの点灯パターン、各照明部４３の光量、すなわちＬＥＤの駆動電流、あるいは何秒間点灯させるかを示す点灯時間等が挙げられる。また撮影条件を規定する撮像パラメータとしては、ＣＭＯＳの露光時間やゲイン等が挙げられる。さらに、ワーキングディスタンスに応じて照明条件や撮影条件を変化させる場合は、近距離用と長距離用の二種類のパラメータセットを予め用意する他、近距離用、中距離用、長距離用の三種類のパラメータセットを予め用意してもよいし、４種類以上としてもよい。この例では、近距離用、中距離用、長距離用の三種類のパラメータセットを予め用意している。そして、ワーキングディスタンスに応じて、デフォルトのパラメータセットが選択され、選択された照明条件及び撮影条件で画像が撮像され、読み取りが行われる。読み取りに失敗した場合は、別のパラメータセットが順次選択され、読み取りが成功するまで撮像と画像処理が行われる。
【０１００】
一方で、ワーキングディスタンスの測定に失敗した場合、すなわちワーキングディスタンスが不明の場合には、所定の順序でパラメータセットを切り替えて読み取りを行う。例えば、まず近距離用のパラメータセット、すなわちフォトメトリックステレオ処理を含む撮像と画像処理を行う。読み取りが成功した場合は処理を終了し、失敗した場合は中距離用のパラメータセットに切り替えて、すなわちフォトメトリックステレオ処理を省いた読み取りを行い、さらに失敗した場合は長距離用のパラメータセットに切り替えて同様に読み取りを行う。
【０１０１】
さらにフォトメトリックステレオ処理の実行に際しても、条件の異なる撮像条件を予め複数用意して、これらを順次切り替えて撮像処理及び読取処理を行うように構成してもよい。例えば照明制御部３２で、読み取り対象のシンボルの文字サイズ、又はシンボルのドットサイズに関するパラメータである特徴サイズと、シンボルの凹凸の反転とを少なくとも含む第二照明群４２に係る調整パラメータを変化させて、照明手段４０の点灯を制御する。画像処理部３３は、照明手段４０により照明光の制御された複数の画像の各デコード結果に基づいて、調整するパラメータを決定する。このように撮像条件として、特徴レベル、オフセット、ノイズレベル等のパラメータを変更することができる。また、撮像した画像の評価結果に基づいて、これらのパラメータを自動で調整することにより、使用者はパラメータの設定といった面倒な作業を意識することなく、シンボルの読み取りを状況に応じて自動で設定を変更させた状態で読み取ることが可能となる。
【０１０２】
例えば、読み取り対象のシンボルが凸文字か凹文字か、太字か細字かの４つの組み合わせに応じて、予め照明部４３の照明条件及び撮像部２１の撮影条件を変化させた４組のパラメータセットを準備しておく。すなわち、凸文字かつ太字、凸文字かつ細字、凹文字かつ太字、凹文字かつ細字の組み合わせとする。ここで、シンボルが凹文字か凸文字かについては、パラメータセットとして二値化するしきい値を変化させる。またシンボルが太字か細字かについては、パラメータセットとして抽出する画像周波数成分を変化させる。なお、シンボルは文字列に限らず、ＱＲコードのようなコードも対象としているが、凹又は凸、細かい又は粗いケースを判り易く表現するため、ここでは凸「文字」や太「字」と表現している。そして、これらのパラメータセット毎に、順次照明制御部３２及び撮像制御部３１を制御して部分照明画像を４枚撮像して形状画像を生成し、読み取り処理を行っていく。そして、計４枚の形状画像の読み取りを順次行う過程で、何れかの形状画像でシンボルの読み取りに成功した時点で、読取結果を出力すると共に読取処理を終了する。これにより、利用者は特段の設定を行うことなく、ＤＰＭのような従来読み取りが困難であったシンボルであっても、通常のシンボルと同様に読み取りを行えるようになる。
【０１０３】
なお、上記構成に限らず、例えば４枚の形状画像を順次生成して、各形状画像の評価を行い、最も評価値の高い形状画像を選択して、読取結果として出力するように構成してもよい。また、このように４つのパラメータセットを順に振ることで、読み取りができるパラメータを自動で探索するように構成してもよい。さらに、演算部３０にマルチコアのＣＰＵ等を用いてデコード処理させる際には、１コアは凹側の処理（フィルタ処理及びデコード処理）、別の１コアに凸側の処理を行わせるように、処理毎にコアを割り当ててもよい。この場合は、各コアの結果を受けて、読み取りの信頼度が高い方の読み取り結果をデコード結果として出力する。特にフィルタ処理には背景ノイズが載り易いため、複数のフィルタ条件を試して、信頼度の高い結果を選定することで、信頼性が高められる。
（倍率調整レンズ２２Ｂ）
【０１０４】
また図４５に示す実施形態３に係る手持ち式光学情報読取装置３００のように、撮像部２１と光学的に結合された倍率調整レンズ２２Ｂを備えてもよい。この場合は、倍率調整レンズ２２Ｂの倍率が高い場合には、フォトメトリックステレオ処理を実行し、倍率調整レンズ２２Ｂの倍率が低い場合には、フォトメトリックステレオ処理をＯＦＦするように切り替えることができる。倍率調整レンズ２２Ｂを備えることで、焦点距離を変更可能なオートフォーカス機能を光学的に実現できる。
（マルチアングル照明）
【０１０５】
ここで、図４６Ａ〜図４６Ｆを用いて、マルチアングル照明について説明する。図４６Ａ〜図４６Ｆは、図２６に示した図と同様の断面図における照明手段４１近傍の読み取り口１３、撮像部２１、照明部４３の模式図である。図４６Ａ〜図４６Ｃは、本実施形態に係るマルチアングル照明を実現する照明手段であり、図４６Ｄ〜図４６Ｆは、これら図４６Ａ〜図４６Ｃと同様の照明効果を得ようとした場合の構成例を示す比較例に係る照明手段を示している。
【０１０６】
図４６Ａに示すように、照明手段を全点灯した場合には、シンボルに対して複数の天頂角から照明がシンボルに対して照射される。ワークに対して近い部分の光源からは、暗視野成分が照射され、遠い部分の光源からは明視野性成分が照射される。シンボルに対して明視野成分の照明光と暗視野成分の照明光とを同時に照射することにより、明視野光及び暗視野光の混合光が照射され、従来のハンディターミナルでは読み取ることができなかったシンボルを読み取ることができる。このような明視野光及び暗視野光の混合光を仮に従来のハンディターミナルで得ようとした場合の照明の構成例を、図４６Ｄに示す。このように、シンボルの周囲を覆うようにドーム状の照明４２ｇを、撮像部２１の周囲に配置することで、同様の照明効果が得られると考えられる。
【０１０７】
一方で、本実施形態に係る手持ち式光学情報読取装置１００では図４６Ａの照明パターンに限られず、図４６Ｂや図４６Ｃに示す照明パターンも実現可能なマルチアングル照明としている。まず図４６Ｂに示すのは、把持部１４側に近い側の照明のみを点灯した場合であり、図１０Ｂに示した下方向照明部４２ｂのみを点灯した場合と対応する。本実施形態において説明したように、撮像部２１の光軸と読み取り口１３の垂線とは傾斜している。そのため、把持部１４側に設けた下方向照明部４２ｂのみを点灯することで、ローアングル照明をシンボルに照射することができる。このようなローアングル照明を従来のハンディターミナルで実現しようとすれば、図４６Ｅに示すようにシンボルと正対させた撮像部２１に対して、照明４２ｈをシンボル側に近付けるように寝かせて配置させることが必要となる。
【０１０８】
さらに図４６Ｃに示すのは、手持ち式光学情報読取装置１００の把持部１４とは反対側の照明のみを点灯した場合であり、図１０Ｄに示すように、上方向照明部４２ａのみを点灯した場合である。把持部１４とは反対側の上方向照明部４２ａのみを点灯することで、面状光源をシンボルに照射したような照明をシンボルに対して照射することができる。一方でこのような面照明を従来のハンディターミナルで実現しようとすれば、図４６Ｆに示すように、面状光源４２ｉをシンボルに対して斜めに配置しつつ、さらにこの面状光源４２ｉからの照明光をシンボルで反射させた位置に撮像部２１を配置する構成が必要となる。以上の通り、従来のハンディターミナルであれば、異なる照明パターンを得るためには図４６Ｄ、図４６Ｅ、図４６Ｆに示すような照明手段と撮像部２１との配置位置に変更しなければならないところ、本実施形態に係る手持ち式光学情報読取装置１００では、撮像部２１の光軸を傾斜させると共に、上方向照明部４２ａと下方向照明部４２ｂで光軸を囲むように配置させつつ、照明の長さを異ならせると共に、これら上方向照明部４２ａと下方向照明部４２ｂの点灯を切り替え可能としたことで、照明手段と撮像部２１の構成を共通としながらも異なる照明効果を得られるマルチアングル照明を実現している。すなわち、本実施形態に示したような撮像部及び照明手段の配置によれば、照明の点灯を制御することで、マルチアングル照明、ローアングル照明、面照明のように多様な照明をシンボルに照射することにより、ワークの材質、印字のされ方によって適切な照明方法を選択することができるので、ワークに対する対応力が向上される。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の手持ち式光学情報読取装置及び光学式情報読取方法は、倉庫や工場、店舗、病院等で使用される、バーコードや二次元コード等のシンボルを読み取ってデータの登録、照合を行うハンディスキャナやハンディターミナル、業務用ＰＤＡ等に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１００、２００、３００、９００…手持ち式光学情報読取装置
１０…筐体部
１…第一面
２…第二面
１０ａ…第一領域
１０ｂ…第二領域
１１…上ケース
１２…下ケース
１３…読み取り口
１４…把持部
１５…読取支持部
２０…撮像ユニット
２１…撮像部
２１Ａ…カメラユニット
２２…光学レンズ
２２Ｂ…倍率調整レンズ
３０…演算部
３１…撮像制御部
３２…照明制御部
３３…画像処理部
３４…読取部
３５…回路基板
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ…照明手段
４１、４１Ｘ…第一照明群
４２、４２Ｘ…第二照明群
４２ａ…上方向照明部；４２ｂ…下方向照明部；４２ｃ…左方向照明部；
４２ｄ…右方向照明部；４２ｅ…左下方向照明部；４２ｆ…右上方向照明部；
４２ｇ…ドーム状の照明；４２ｈ…照明；４２ｉ…面状光源
４３…照明部
４４…同軸照明
４５…拡散板
４６…反射部
４７、４７Ｘ…遮光板
４８、４８Ｘ…ＬＥＤ実装基板
４９…照明切替部
５０…表示部
５１…リアルタイム画像表示領域
５４…操作部
５６…電源部
５６Ｂ…二次電池
６０…カバー部
ＳＢ…シンボル
ＷＫ…ワーク
ＡＰ…エイミング位置
Ｗ１、Ｗ２…ＬＥＤ実装基板の上下方向の幅
Ｔ１、Ｔ２…手持ち式光学情報読取装置の厚さ
Ｄ１、Ｄ２…読み取り口の奥行き
ＣＬ…シンボルを構成する要素
ＣＳ…影
ＥＳ…影の終わりの部分
ＦＳ…平坦な面
ＯＬ…輪郭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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