(57)【要約】  【課題】従来の、焦点状態をユーザーに告知する機能を有する光学情報読取装置では、ＬＥＤやガイド光の発光回数やビープ音の音色や発生回数、音声ガイドなどによりユーザーに焦点が合っているか否かを告知していた。しかしながらこれら方法では、読取作業効率を低下させる要因を含んでいたり、騒音などの周囲環境により機能を果たさなくなるといった課題があった。  【解決手段】そこで本発明では、読取可能領域を示すガイド光を照射するガイド光モジュール４を有し、かつ距離センサー５などから得た情報をもとに焦点状態を推定し、推定された焦点状態に応じてガイド光の出力を制御しながら略連続的にガイド光を照射することにより、読取作業効率を損なうことなく、ユーザーに対して焦点が合っているか否かを直感的に告知することにより、焦点合わせを容易にすることが可能な、光学情報読取装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学情報からの反射光を結像し画像として取り込む撮像素子と、前記撮像素子の読取可能範囲を参照するためのガイド光を照射するガイド光照射手段と、前記撮像素子の取り込む前記画像の焦点の状態を推定する焦点状態推定手段と、前記焦点状態推定手段からの情報に基づき前記ガイド光照射手段からの前記ガイド光の出力を制御するガイド光制御部とを有する光学情報読取装置。
【請求項２】
光学情報からの反射光を結像し画像として取り込む撮像素子と、前記撮像素子の読取可能範囲を参照するためのガイド光を照射するガイド光照射手段と、前記撮像素子と前記光学情報との距離を検知する距離検知手段と、前記距離検知手段の出力に基づいて前記撮像素子の取り込む前記画像の焦点の状態を推定する焦点状態推定手段と、前記焦点状態推定手段からの情報に基づき前記ガイド光照射手段からの前記ガイド光の出力を制御するガイド光制御部とを有する光学情報読取装置。
【請求項３】
焦点状態推定手段は、撮像素子の取り込む画像のコントラスト情報から前記画像の焦点の状態を推定する請求項１に記載の光学情報読取装置。
【請求項４】
ガイド光制御部の制御によりガイド光照射手段から読取可能範囲に照射されるガイド光は、前記読取可能範囲の中心部を示すパターンを有し、焦点状態推定手段による出力が合焦状態を表す場合に、前記合焦状態を表す以外の場合に比べ、前記中心部を示すパターンを明るくする請求項１から３いずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項５】
ガイド光制御部の制御によりガイド光照射手段から読取可能範囲に照射されるガイド光は、前記読取可能範囲の中心部を示すパターンを有し、焦点状態推定手段による出力が合焦状態を表す場合にのみ、前記中心部を示すパターンを出力する請求項１から３いずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項６】
ガイド光制御部の制御によりガイド光照射手段から読取可能範囲に照射されるガイド光は、前記読取可能範囲の中心部を示すパターンを有し、焦点状態推定手段による出力が合焦状態を表すか否かによって、前記中心部を示すパターンの色を変えて出力する請求項１から３いずれかに記載の光学情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバーコードや２次元コードなどの光学情報の記載された読取対象から光学情報を読み取る光学情報読取装置に関し、特に読取口から離れた位置の読取対象も読取可能なノンコンタクト方式の光学情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バーコードよりも高密度に大量の情報を収納できる白黒交互のます目で縦横モザイク状に表示したマトリックスタイプの２次元コードが工場内の生産管理などを中心に活用されている。今後さらに運輸、流通などの分野においてもその活用が広がりつつあり、倉庫内で荷物に貼られた２次元コードを読み取る時などでは、１０ｃｍ程度の近くにあるものから５０ｃｍ程度の遠く離れたものまで読み取りできることが望まれる。
【０００３】
このように、離れた位置の２次元コードなどを読み取る、撮像素子を有するノンコンタクト方式の光学情報読取装置においては、コンタクト方式の光学情報読取装置に比べ、読取対象の読取可能領域内への位置合わせが困難になる。そのため、読取可能な領域を示すガイド光を照射することが考えられており、LD（半導体レーザー）を光源として読取可能範囲に準じた形状のガイド光を照射し、利用者に対して読取可能範囲を示す光学情報読取装置が多く開発されている。
【０００４】
また同時に、このような撮像素子を有する単焦点レンズを用いたノンコンタクト方式の光学情報読取装置においては、焦点合わせ作業も困難になるため、焦点が合っているか否かをユーザーに対して告知してやることが望ましい。この告知の方法として、たとえば  告知用ＬＥＤの発光回数やビープ音の音色や発生回数、音声ガイド、ガイド光の発光回数などにより合焦状態を告知する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−８４４５２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この公報記載の告知方法に関し、音声を用いる告知方法においては、周囲雑音が大きい環境において、ユーザーが告知音を上手く聞き取れずに機能を果たさない場合が想定される。
【０００６】
ＬＥＤを用いる告知方法においては、ユーザーが読取装置本体に配置されたＬＥＤに対し注視する必要があり、読取対象から視線を外さなければならない場合が想定される。
また、ガイド光の発光回数による告知方法では、人間の目が消灯を認識できるだけの時間、設定発光回数分だけガイド光を消灯する必要があるため、読取対象と読取可能領域の位置合わせ作業の難易度が増し、読取作業の効率を低下させることが懸念される。
【０００７】
そこで本発明は、光学情報読取装置が読取可能な領域を示すガイド光を略連続的に照射し、またガイド光の出力を焦点状態に応じて制御することにより、読取作業効率を損なうことなく、ユーザーに対して焦点が合っているか否かを直感的に告知する光学情報読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明で提供する光学情報読取装置は、光学情報からの反射光を結像し画像として取り込む撮像素子と、前記撮像素子の読取可能範囲を参照するためのガイド光を照射するガイド光照射手段と、前記撮像素子の取り込む前記画像の焦点の状態を推定する焦点状態推定手段と、前記焦点状態推定手段からの情報に基づき前記ガイド光照射手段からの前記ガイド光の出力を制御するガイド光制御部とを備えている。そして、この構成により、焦点状態によってガイド光の出力を変更することとなる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明は、読取可能領域を示すガイド光照射機能を有する光学情報読取装置において、焦点状態に応じてガイド光の出力を変更することにより、ユーザーに対し焦点状態を直感的に示し、焦点合わせを容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における光学情報読取装置1の外観構成例を表す図である。光学情報読取装置１の内部には光学モジュール２が内蔵されており、光学モジュール２は結像レンズ３とガイド光モジュール４と距離センサー５から構成される。
【００１２】
ガイド光照射手段であるガイド光モジュール４から照射されるガイド光の照射パターン４ａは、撮像素子であるＣＭＯＳセンサー６の読取可能領域がわかるように、たとえば読取可能領域の角部に位置する鍵括弧形状と、中心に位置する十字形より構成される。このときガイド光の光軸と撮像系の光軸は一致しておらず、同一平面内に存在し、かつ撮像系の焦点位置付近において略交差するように角度をなしている。
【００１３】
このように構成された光学情報読取装置１において、その動作と作用を図２および図３を用いながら説明する。図２は本発明による光学情報読取装置１のガイド光制御に関わる部分のブロック図を表したものであり、図３はガイド光制御に関わるシステム動作を表すフローチャートである。
【００１４】
読み取りを開始するにあたり、ユーザーはトリガーキー７を押下する（ステップＳ１）。トリガーキー７が押下されると、ＣＰＵ８は赤外線距離センサーなどの距離センサー５より、ＣＭＯＳセンサー６から２次元コードまでの距離情報を入手し（ステップＳ２）、焦点位置と２次元コードがある位置のずれを計算して、焦点状態を推定し、そのずれ幅に応じてガイド光出力を決定する（ステップＳ３）。
【００１５】
このとき焦点位置は撮像光学系のセッティング情報から既知である。またガイド光出力の決定に関しては、たとえば図４に示すように、設定する光源の最大出力を１００とすると、焦点位置からのずれ幅が十分小さく良好に読取可能な範囲に関しては出力を１００とし、その範囲から外れていくに従って出力を徐々に低下させ、ずれ幅がある値よりも大きく読み取りが困難な範囲に関しては２０などの低出力で一定に保つ方法、などが考えられる。
【００１６】
このようにして決定されたガイド光の出力値はガイド光制御部９へ出力され、ガイド光制御部９は決定された出力の照射光が発光されるようガイド光モジュール４を駆動し、２次元コードにガイド光を照射させる（ステップＳ４）。
【００１７】
次いで、ＣＭＯＳセンサー６により画像が取り込まれ（ステップＳ５）、コード情報検出部１０へ送られ取り込まれた画像からコード情報を検出し、電気信号へと変換される（ステップＳ６）。電気信号へと変換されたコード情報はＣＰＵ８へと送られ、デコード処理を行い（ステップＳ７）、正しく情報取得ができたか否かを判断する（ステップＳ８）。
【００１８】
情報取得が可能であった場合はビープ音などにより、読み取りが完了したことをユーザーに告知する（ステップＳ１０）。情報取得が不可能であった場合は、読取完了の告知がないため、ユーザーは読取作業を継続し、前記ガイド光の出力を目安に読取装置を移動させ、焦点位置を探るべく、装置と２次元コードの間の距離を調整する（ステップ９）。
【００１９】
そして移動した位置で再度距離センサー５により距離情報を入手し、ステップＳ２以降の動作を、コード情報取得に成功して読取完了告知がなされるまで繰り返す。ここで、図３のステップＳ２からＳ９によって構成されるループに含まれる動作は極短時間で行われ、ユーザーの操作性に影響を及ぼさないものとする。
【００２０】
なお、上記の例では２次元コードの位置が焦点位置に近いほどガイド光の出力が大きくなり、遠いほどガイド光の出力が小さくなるように設定したが、この限りではなく、逆に２次元コードの位置が焦点位置から遠いほどガイド高出力が大きくなり、近いほどガイド光の出力が小さくなるように設定してもよく、さらには出力調整に留まらずにＯＮ／ＯＦＦを使い分けてもよい。２次元コードを読み取るための照射光は、ガイド光を一旦ＯＦＦして、照明用ＬＥＤより照射されるため、ガイド光の出力の大小は読取性能に影響しない。
【００２１】
また、ガイド光の照射パターン４ａにおいて、合焦状態を表す場合にのみ、中心に位置する十字形を示すパターンを出力すると、ユーザーはより焦点状態を認識しやすい。
【００２２】
さらには、合焦状態か否かによって、中心に位置する十字形を示すパターンの色を変えると、ユーザーは光学情報に焦点をより当てやすくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
２つめの実施例として、距離センサー５を有しない場合を挙げる。本実施の形態２の光学情報読取装置は、距離センサー５を有しない以外は図１に示す実施の形態１と外観構成が同じであり、内部には光学モジュール２が内蔵されており、光学モジュール２は結像レンズ３とガイド光モジュール４から構成される。
【００２４】
ガイド光照射手段であるガイド光モジュール４から照射されるガイド光の照射パターン４ａは、撮像素子であるＣＭＯＳセンサー６の読取可能領域がわかるように、たとえば読取可能領域の角部に位置する鍵括弧形状と、中心に位置する十字形より構成される。このときガイド光の光軸と撮像系の光軸は一致しておらず、同一平面内に存在し、かつ撮像系の焦点位置付近において略交差するように角度をなしている。
【００２５】
このように構成された光学情報読取装置において、その動作と作用を図５および図６を用いながら説明する。図５は本発明による光学情報読取装置１のガイド光制御に関わる部分のブロック図を表したものであり、図６はガイド光制御に関わるシステム動作を表すフローチャートである。
【００２６】
読み取りを開始するにあたり、ユーザーはトリガーキー７を押下する（ステップＳ１１）。トリガーキー７が押下されると、ＣＭＯＳセンサー６から画像が取り込まれ（ステップＳ１２）、情報処理部のコード情報検出部１０によりコード情報が検出され、電気信号へと変換される（ステップＳ１３）。
【００２７】
電気信号へと変換されたコード情報はＣＰＵ８へと送られ、デコード処理を行い（ステップＳ１４）、正しく情報取得ができたか否かを判断する（ステップＳ１５）。情報取得が可能であった場合はビープ音などにより、読み取りが完了したことをユーザーに告知する（ステップＳ２１）。情報取得が不可能であった場合は、信号処理部の信号レベル検出部１１により信号レベルを検出し（ステップＳ１６）、検出された信号レベル情報はＣＰＵ８へと出力される。
【００２８】
ＣＰＵ８は、信号レベル検出部１１から送られてきた信号レベルの情報をもとに焦点状態を推定する（ステップＳ１７）。この推定には、たとえば信号レベル情報から求められるコントラスト情報を用いることができる。
【００２９】
すなわち、焦点が合っている状態では２次元コードを構成するマトリックスの黒色の部分と白色の部分とで高いコントラストが得られるが、焦点がずれている状態では高いコントラストは得られない。よってコントラスト値の大小によって焦点が合っているか否かを推定することができる。
【００３０】
ここでいうコントラスト値は、実際には２次元コードを構成するマトリックスの白色部分と黒色部分を検出したときの信号レベルの差、すなわち電圧値の差（ΔＶ）として定義し、以下の文章においてコントラスト値は、この電圧値の差と同義とする。ＣＰＵ８は上記で求められたコントラスト値によって、焦点がどの程度ずれているかを判断し、その程度に応じたガイド光出力を決定する（ステップＳ１８）。
【００３１】
具体的な決定方法を図７および図８を用いて説明する。図７（ａ）は焦点が合っている状態で信号レベル検出部１１によって検出された位置における信号レベルＶの例を表し、図７（ｂ）は焦点がずれている状態で検出された位置における信号レベルＶの例を表す。
【００３２】
すなわち、焦点が合っている状態では、２次元コードを構成するマトリックスの白色部分と黒色部分との間で明確な信号レベルの高低差が得られるが（ΔＶ１）、焦点がずれている状態では白色部分の像と黒色部分の像が交じり合うことで信号レベルがなまり、明確な高低差が得られなくなる（ΔＶ２）。
【００３３】
次に、ＣＰＵ８は上記信号レベルの高低差ΔＶ、つまりコントラスト値をもとにガイド光出力の決定する。ガイド光出力の決定に関しては、たとえば図８に示すように、設定するガイド光最大出力を１００とすると、前記ΔＶ１のようにコントラスト値が十分大きく良好に読取可能な範囲に関しては出力を１００とし、コントラスト値が小さくなるに従って出力を徐々に低下させ、前記コントラストΔＶ２のようにコントラスト値がある値より小さく読み取りが困難な範囲に関しては２０などの低出力で一定に保つ方法、などが考えられる。
【００３４】
このようにして決定されたガイド光出力値はガイド光制御部９へ出力され、ガイド光制御部９は決定された出力の照射光が発光されるようガイド光モジュール４を駆動し、２次元コードにガイド光を照射させる（ステップＳ１９）。
【００３５】
前記ステップＳ１５において情報取得が不可能であったため、読取完了の告知を受けていないユーザーは、読取作業を継続しており、ガイド光の出力を目安に読取装置を移動させ、焦点位置を探るべく、装置と読取対象の間の距離を調整する（ステップＳ２０）。
【００３６】
そして移動した位置で、再度ＣＭＯＳセンサー６により画像が取り込まれ、ステップＳ１２以降の動作を、コード情報取得に成功して読取完了告知がなされるまで繰り返す。ここで、図６のステップＳ１２からＳ２０によって構成されるループに含まれる動作は極短時間で行われ、ユーザーの操作性に影響を及ぼさないものとする。
【００３７】
なお、上記の例ではコントラスト値が大きいほどガイド光出力が大きくなり、小さいほどガイド光出力が小さくなるように設定したが、この限りではなく、逆にコントラスト値が小さいほどガイド高出力が大きくなり、大きいほどガイド光出力が小さくなるように設定してもよく、さらには出力調整に留まらずにＯＮ／ＯＦＦを使い分けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上に説明したように、本発明によれば、読取可能領域を示すガイド光照射機能を有する光学情報読取装置において、焦点状態に応じてガイド光の出力を変更することにより、ユーザーに対し焦点が合っているか否かを直感的に示すことが可能となるので、読取口から離れた位置の読取対象も読取可能なノンコンタクト方式の光学情報読取装置において特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における光学情報読取装置の外観構成図
【図２】同実施の形態１における光学情報読取装置の構成例を表すブロック図
【図３】同実施の形態１における光学情報読取装置の読取動作を表すフローチャート
【図４】同実施の形態１におけるガイド光出力決定基準の１例を表す図
【図５】本発明の実施の形態２における光学情報読取装置の構成例を表すブロック図
【図６】同実施の形態２における光学情報読取装置の読取動作を表すフローチャート
【図７】（ａ）同実施の形態２における焦点が合っている状態の検出信号レベルの１例を表す図（ｂ）同実施の形態２における焦点がずれている状態の検出信号レベルの１例を表す図
【図８】同実施の形態２におけるガイド光出力決定基準の１例を表す図
【符号の説明】
【００４０】
４  ガイド光モジュール
４ａ  ガイド光の照射パターン
５  距離センサー
６  ＣＭＯＳセンサー
８  ＣＰＵ
９  ガイド光制御部
１１  信号レベル検出部
【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１】
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