(57)【要約】【課題】セルサイズの異なる２つのデータ領域を有する二次元コードからの反射光を集光レンズを介して受光手段に好適に合焦させ得る光学的情報読取装置を提供する。【解決手段】ＱＲコード５０を含んで生成された画像データに基づいて当該ＱＲコード５０の第１データ領域６１がデコードされて、当該ＱＲコード５０の大きさに関する情報が取得されると、ＱＲコード５０の大きさとこのＱＲコード５０が画像データに占めるコード領域とに基づいて当該ＱＲコード５０までの距離Ｘが測定される。そして、この距離Ｘに応じて合焦させるように結像レンズ２７が移動された状態において、ＱＲコード５０の反射光を受光した受光センサ２８からの受光結果に応じて生成された画像データに基づいて、当該ＱＲコード５０の第２データ領域６２がデコードされる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルから構成される第１データ領域とこの第１データ領域を構成するセルよりも小さなセルから構成される第２データ領域とを有する二次元コードを光学的に読み取る光学的情報読取装置であって、
前記第１データ領域には前記二次元コードの大きさに関する情報が含まれており、
前記二次元コードから反射されて集光レンズにて集光された反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段による受光結果に基づいて画像データを生成する生成手段と、
前記生成手段により前記二次元コードを含んで生成された前記画像データに基づいて当該二次元コードの前記第１データ領域をデコードする第１デコード手段と、
前記第１デコード手段により取得された前記二次元コードの大きさとこの二次元コードが前記画像データに占めるコード領域とに基づいて当該二次元コードまでの距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段により測定された測定距離に応じて合焦させるように前記集光レンズを移動させるレンズ移動手段と、
前記測定距離に応じて合焦させた状態において前記二次元コードの反射光を受光した前記受光手段からの受光結果に応じて生成された画像データに基づいて当該二次元コードの前記第２データ領域をデコードする第２デコード手段と、
を備えることを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項２】
前記第１データ領域および前記第２データ領域には誤り訂正を行うための情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
前記第１データ領域は、前記二次元コードの位置を特定するための位置検出パターンの近傍に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学的情報読取装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記二次元コードの大きさと、前記受光手段の画角と、前記画像データにおいて前記画角に対応する画角方向にて当該二次元コードが占める測定用画素数とに基づいて測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置。
【請求項５】
前記測定用画素数は、前記コード領域の外縁を構成する四辺のうち前記画角方向にて対向する両辺の中央同士を当該画角方向に結ぶ線分に基づいて算出され、
前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記線分に基づき算出された測定用画素数と、前記二次元コードの大きさおよび前記画角とに基づいて測定することを特徴とする請求項４に記載の光学的情報読取装置。
【請求項６】
前記測定用画素数は、前記コード領域の四隅のうち近接する２つを結ぶ線分に基づいて算出され、
前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記線分に基づき算出された測定用画素数と、前記二次元コードの大きさおよび前記画角とに基づいて測定することを特徴とする請求項４に記載の光学的情報読取装置。
【請求項７】
前記画像データに含まれる前記コード領域を、当該二次元コードの各セルの配列方向が当該画像データの水平方向および垂直方向に等しくなるように回転して補正する補正手段を備え、
前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記補正手段により補正された前記コード領域に基づいて測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置。
【請求項８】
前記第１デコード手段によるデコードが失敗したときには、現時点における前記受光手段の被写界深度の近点側を遠点側にするように前記レンズ移動手段により前記集光レンズを移動させた後に、前記第１デコード手段によるデコードを実施することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置。
【請求項９】
前回の前記第１デコード手段によるデコードが成功したときには、前記集光レンズを移動させることなく前記第１デコード手段によるデコードを実施することを特徴とする請求項８に記載の光学的情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的情報読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学的情報読取装置に関する技術として、下記特許文献１に示す二次元コードが知られている。この二次元コードは、データ領域が位置決め用シンボルを構成するセルと同じセルサイズのセルを用いて表現された第１データ領域と、その位置決め用シンボルを構成するセルより小さなセルサイズのセルを用いて表現された第２データ領域とから構成されている。これにより、比較的大きなセルサイズが必要な高速移動時読取用や、比較的小さなセルサイズで読取可能な手持ちの読取装置用など、用途に合わせたセルサイズを混在させてコードを形成している。
【０００３】
また、下記特許文献２に示す二次元コードの読取方法では、上述のようにセルサイズの異なるデータ領域を有する二次元コードが読取対象であって、撮像した二次元コードの画像内での第１データ領域あるいは第２データ領域の少なくともいずれか一方のデータ領域の位置を、位置決め用シンボルの位置及び各データ領域のセルサイズに基づいて検出し、第１データ領域あるいは第２データ領域のうちの少なくともいずれか一方のコード情報を読み取っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８７３４５０号公報
【特許文献２】特許第３８８７９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、伝票などに表示されている近くの二次元コードや、フォークリフトや棚の上にある商品に表示されている遠くの二次元コードを単一の読取装置で円滑に読み取るために、自動焦点調節機能（オートフォーカス機能）を搭載した読取装置の必要性が高くなってきている。オートフォーカスで焦点を合わす方法としてコントラスト検出方式が主に用いられており、長所として撮影用ＣＣＤを流用するので、機構を簡略化でき小型化および低コスト化を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、コントラスト検出方式の短所としては、コントラストのない被写体には焦点が合わせられないことや、暗いと焦点が合わないことなどに加えて、合焦までに時間がかかることがあげられる。合焦に時間がかかる理由は、この方式では瞬間に被写体までの距離を求めることができないために、物理的に集光レンズを移動させることでコントラストの高い位置、すなわち焦点が合う集光レンズの位置を探索するためであり、レンズを頻繁に移動させることからレンズの駆動機構の耐久性も問題になる。
【０００７】
セルサイズの大きな二次元コードであれば、焦点を正確に合わせなくても読み取ることができるが、当該二次元コードのコードサイズが大きくなってしまうという問題がある。また、上記特許文献１，２に記載の発明のように、二次元コードのデータ領域がセルサイズの異なる２つのデータ領域から構成されていると、焦点が正確に合っていない場合に大きなセルサイズのデータ領域が読み取れても、小さなセルサイズのデータ領域が読み取れない可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、セルサイズの異なる２つのデータ領域を有する二次元コードからの反射光を集光レンズを介して受光手段に好適に合焦させ得る光学的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】
【０００９】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の光学的情報読取装置では、複数のセルから構成される第１データ領域とこの第１データ領域を構成するセルよりも小さなセルから構成される第２データ領域とを有する二次元コードを光学的に読み取る光学的情報読取装置であって、前記第１データ領域には前記二次元コードの大きさに関する情報が含まれており、前記二次元コードから反射されて集光レンズにて集光された反射光を受光する受光手段と、前記受光手段による受光結果に基づいて画像データを生成する生成手段と、前記生成手段により前記二次元コードを含んで生成された前記画像データに基づいて当該二次元コードの前記第１データ領域をデコードする第１デコード手段と、前記第１デコード手段により取得された前記二次元コードの大きさとこの二次元コードが前記画像データに占めるコード領域とに基づいて当該二次元コードまでの距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段により測定された測定距離に応じて合焦させるように前記集光レンズを移動させるレンズ移動手段と、前記測定距離に応じて合焦させた状態において前記二次元コードの反射光を受光した前記受光手段からの受光結果に応じて生成された画像データに基づいて当該二次元コードの前記第２データ領域をデコードする第２デコード手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光学的情報読取装置において、前記第１データ領域および前記第２データ領域には誤り訂正を行うための情報が含まれることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光学的情報読取装置において、前記第１データ領域は、前記二次元コードの位置を特定するための位置検出パターンの近傍に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置において、前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記二次元コードの大きさと、前記受光手段の画角と、前記画像データにおいて前記画角に対応する画角方向にて当該二次元コードが占める測定用画素数とに基づいて測定することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光学的情報読取装置において、前記測定用画素数は、前記コード領域の外縁を構成する四辺のうち前記画角方向にて対向する両辺の中央同士を当該画角方向に結ぶ線分に基づいて算出され、前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記線分に基づき算出された測定用画素数と、前記二次元コードの大きさおよび前記画角とに基づいて測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項４に記載の光学的情報読取装置において、前記測定用画素数は、前記コード領域の四隅のうち近接する２つを結ぶ線分に基づいて算出され、前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記線分に基づき算出された測定用画素数と、前記二次元コードの大きさおよび前記画角とに基づいて測定することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置において、前記画像データに含まれる前記コード領域を、当該二次元コードの各セルの配列方向が当該画像データの水平方向および垂直方向に等しくなるように回転して補正する補正手段を備え、前記距離測定手段は、前記測定距離を、前記補正手段により補正された前記コード領域に基づいて測定することを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置において、前記第１デコード手段によるデコードが失敗したときには、現時点における前記受光手段の被写界深度の近点側を遠点側にするように前記レンズ移動手段により前記集光レンズを移動させた後に、前記第１デコード手段によるデコードを実施することを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８に記載の光学的情報読取装置において、前回の前記第１デコード手段によるデコードが成功したときには、前記集光レンズを移動させることなく前記第１デコード手段によるデコードを実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明では、第１デコード手段により、二次元コードを含んで生成された画像データに基づいて当該二次元コードの第１データ領域がデコードされて、当該二次元コードの大きさに関する情報が取得されると、二次元コードの大きさとこの二次元コードが画像データに占めるコード領域とに基づいて当該二次元コードまでの距離が測定される。そして、この測定距離に応じて合焦させるようにレンズ移動手段により集光レンズが移動された状態において、二次元コードの反射光を受光した受光手段からの受光結果に応じて生成された画像データに基づいて、デコード手段により、当該二次元コードの第２データ領域がデコードされる。
【００１９】
このように、第１データ領域は、第２データ領域に対してセルサイズが大きいため、焦点が正確に合っていない場合でもデコード成功の可能性を高めることができる。また、二次元コードが画像データに占める割合は、当該二次元コードまでの距離に応じて変化するので、取得した二次元コードの大きさとこの二次元コードが画像データに占めるコード領域とから、当該二次元コードまでの距離を求めることができる。そして、この測定距離に応じて集光レンズを移動させることで正確に合焦させることができ、この合焦状態で生成された画像データでは、焦点が合っているので、比較的小さなセルサイズの第２データ領域であっても確実にデコードすることができる。
したがって、セルサイズの異なる２つのデータ領域を有する二次元コードからの反射光を集光レンズを介して受光手段に好適に合焦させることができる。
【００２０】
請求項２では、第１データ領域および第２データ領域には誤り訂正を行うための情報が含まれているため、各データ領域の一部が汚れの付着等などにより誤った情報となる場合であっても、誤り訂正情報に基づいて訂正することができるので、当該二次元コードに対する読取精度を向上させることができる。
【００２１】
請求項３では、第１データ領域は、二次元コードの位置を特定するための位置検出パターンの近傍に配置される。位置検出パターンを基準に各セルの位置が検出されるため、第１データ領域を位置検出パターンの近傍に配置することで、第１データ領域の位置検出精度が高まるので、当該二次元コードに対する読取精度を向上させることができる。
【００２２】
請求項４では、距離測定手段により、二次元コードまでの測定距離が、二次元コードの大きさと、受光手段の画角と、画像データにおいて画角に対応する画角方向にて当該二次元コードが占める測定用画素数とに基づいて測定される。特定の画角方向において、測定用画素数と実際の二次元コードの長さとの比は、当該特定の画角方向での画像データの外縁間の画素数と二次元コードの位置での上記外縁間に相当する実際の長さ（以下、外縁間長さともいう）との比に等しくなる。この外縁間長さは、二次元コードまでの測定距離と受光手段の画角とにより一義的に決まるので、二次元コードの大きさと受光手段の画角と測定用画素数とに基づいて、二次元コードまでの測定距離を正確に測定することができる。
【００２３】
請求項５では、上記測定用画素数は、コード領域の外縁を構成する四辺のうち画角方向にて対向する両辺の中央同士を当該画角方向に結ぶ線分に基づいて算出される。受光手段に対して二次元コードが傾斜していると、画像データにはコード領域が歪んだ状態で含まれることとなる。そこで、上記線分に基づいて測定用画素数を算出することで、例えば上述のように対向する両辺の端部同士を結ぶ線分に基づいて測定用画素数を算出する場合と比較して歪みの影響が抑制されるので、コード領域の歪みに起因する測定距離の測定精度の低下を抑制することができる。
【００２４】
請求項６では、上記測定用画素数は、コード領域の四隅のうち近接する２つを結ぶ線分に基づいて算出される。これにより、二次元コードの各セルの配列方向の双方が当該画像データの水平方向および垂直方向に対して傾いている状態（以下、回転状態ともいう）であっても、上記線分、すなわち、当該二次元コードの一辺に相当する画素数に基づいて上記測定用画素数を容易に算出することができる。
【００２５】
請求項７では、画像データに含まれるコード領域を、当該二次元コードの各セルの配列方向が当該画像データの水平方向および垂直方向に等しくなるように回転して補正するため、画像データにおいて画角に対応する画角方向が二次元コードの各セルの配列方向の一方に一致する。これにより、コード領域の大きさが画素数を用いることで求めやすくなるので、二次元コードまでの測定距離を正確に測定することができる。
【００２６】
請求項８では、第１デコード手段によるデコードが失敗したときには、現時点における受光手段の被写界深度の近点側を遠点側にするようにレンズ移動手段により集光レンズを移動させた後に、第１デコード手段によるデコードを実施する。このように焦点が合っていないために第１デコード手段によるデコードが失敗する場合には、被写界深度を遠点側から近点側に変化させるように集光レンズを移動させることで、集光レンズをランダムに移動させたり近点側から遠点側へ徐々に移動させる場合と比較して、焦点を合わせるための時間および集光レンズの移動回数を低減することができる。
【００２７】
請求項９の発明のように、前回の第１デコード手段によるデコードが成功したときには、現時点でもセルサイズが大きな第１データ領域を読み取れる焦点である可能性が高いので、請求項８の発明のように集光レンズを移動させることなく第１デコード手段によるデコードを実施してもよい。これにより、不要な集光レンズの移動をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る光学的情報読取装置１０の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るＱＲコード５０の概要を示す構成図である。
【図３】制御回路４０にて行われる読取処理の流れを例示するフローチャートの一部である。
【図４】制御回路４０にて行われる読取処理の流れを例示するフローチャートの一部である。
【図５】被写界深度調整処理における結像レンズ２７の移動状態を説明するための説明図である。
【図６】距離測定処理におけるＱＲコード５０の大きさおよび測定用画素数Ｎと距離Ｘとの関係を示す概念図である。
【図７】回転状態のＱＲコード５０を示す概念図である。
【図８】図８（Ａ）は、水平方向の線分の長さが異なるように歪んだ状態のＱＲコード５０を示す概念図であり、図８（Ｂ）は、垂直方向の線分の長さが異なるように歪んだ状態のＱＲコード５０を示す概念図である。
【図９】本実施形態の変形例に係るＱＲコード５０ａの概要を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光学的情報読取装置を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、光学的情報読取装置１０は、後述するＱＲコード（登録商標）等の二次元コードを光学的に読み取る携帯型の読取装置として構成されている。この光学的情報読取装置１０は、筐体（図示略）の内部に回路部２０が収容されてなるものであり、回路部２０は、主に、照明光源２１、受光センサ２８、結像レンズ２７等の光学系と、メモリ３５、制御回路４０等のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）系と、から構成されている。
【００３０】
光学系は、投光光学系と、受光光学系とに分かれている。投光光学系を構成する照明光源２１は、照明光Ｌｆを発光可能な照明光源として機能するもので、例えば、赤色のＬＥＤとこのＬＥＤの出射側に設けられるレンズとから構成されている。なお、図１では、ＱＲコード５０が表示された読取対象Ｒに向けて照明光Ｌｆを照射する例を概念的に示している。
【００３１】
受光光学系は、受光センサ２８、結像レンズ２７、反射鏡（図示略）などによって構成されている。受光センサ２８は、画素数が６４０×４８０（ＶＧＡ）のＣＣＤエリアセンサとして構成されるものであり、ＱＲコード５０または読取対象Ｒに照射されて反射した反射光Ｌｒを受光可能に構成されている。この受光センサ２８は、結像レンズ２７を介して入射する入射光を受光可能にプリント配線板（図示略）に実装されている。なお、受光センサ２８は、特許請求の範囲に記載の「受光手段」の一例に相当し得るものである。
【００３２】
結像レンズ２７は、外部から読取口１３を介して入射する入射光を集光して受光センサ２８の受光面２８ａに像を結像可能な集光レンズとして機能するものである。本実施形態では、照明光源２１から照射された照明光ＬｆがＱＲコード５０にて反射した後、この反射光Ｌｒを結像レンズ２７で集光し、受光センサ２８の受光面２８ａにコード像を結像させている。
【００３３】
この結像レンズ２７は、レンズ移動機構２９により受光センサ２８の光軸Ｌに沿い移動可能に支持されている。レンズ移動機構２９は、図略のモータ等により構成されて、制御回路４０からの駆動信号に応じて結像レンズ２７を所定量光軸方向に移動させる機能を有する。なお、結像レンズ２７およびレンズ移動機構２９は、特許請求の範囲に記載の「集光レンズ」および「レンズ移動手段」の一例に相当し得るものである。
【００３４】
また、上述したマイコン系は、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、発光部４３、ブザー４４、バイブレータ４５、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。
【００３５】
光学系の受光センサ２８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の増幅率で増幅された後、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、生成されてメモリ３５に入力されると、所定のコード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２８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。
【００３６】
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。このメモリ３５のうちのＲＡＭには、前述した画像データ蓄積領域のほかに、制御回路４０が算術演算や論理演算等の各処理時に利用する作業領域や読取条件テーブルなども確保されるようになっている。またＲＯＭには、後述する読取処理等を実行可能な所定のプログラムや、照明光源２１、受光センサ２８等の各ハードウェアを制御可能なシステムプログラムなどが予め格納されている。
【００３７】
制御回路４０は、光学的情報読取装置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と接続可能に構成されており、本実施形態の場合、発光部４３、ブザー４４、バイブレータ４５、液晶表示器４６、通信インタフェース４８等が接続されている。
【００３８】
これにより、制御回路４０は、例えば、ＱＲコード５０の読み取りに関する情報を通知するインジケータとして機能する発光部４３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、当該光学的情報読取装置１０の作業者に伝達し得る振動を発生可能なバイブレータ４５の駆動制御、液晶表示器４６の表示制御や外部装置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、通信インタフェース４８に接続される外部装置には、当該光学的情報読取装置１０の上位システムに相当するホストコンピュータ等が含まれる。
【００３９】
次に、読取対象であるＱＲコード５０の構成について以下に説明する。
図２に示すように、ＱＲコード５０は、複数の情報表示単位セル（以下、単にセルとも称する）が集合したセル集合体として構成されている。図２では、各セルが２種類のセル（明色セルおよび暗色セル）のうちのいずれかとされており、各セル領域が正方形領域として構成されている。そして、このようなセルがマトリックス状に配置されることで、セルが配置される領域全体が矩形領域として構成されている。具体的には、ＱＲコード５０は、３つの位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ、アライメントパターン５２、タイミングセル５３ａ，５３ｂ、フォーマットコード５４およびデータ領域６０などから構成されている。
【００４０】
データ領域６０は、複数のセルから構成される第１データ領域６１と、この第１データ領域６１を構成するセルをｎ分割した小さなセルサイズのセルから構成される第２データ領域６２とが図２に例示する所定の位置に配置されるように構成されている。ここで、第２データ領域６２で用いられているデータセルのセルサイズは、第１データ領域６１に用いられているデータセルのセルサイズを縦横それぞれ２分割するように設定されている。また、ＱＲコード５０全体のサイズは、第１データ領域６１で用いられているデータセルを基準として、２５セル×２５セルの正方形状とされている。なお、図２では、便宜上、ハッチング領域で第１データ領域６１が配置される領域を示し、白領域で第２データ領域６２が配置される領域を示しており、各データ領域６１，６２での本来の明色セルおよび暗色セルの記載を省略している。また、第１データ領域６１および第２データ領域６２は、特許請求の範囲に記載の「第１データ領域」および「第２データ領域」の一例に相当し得る。
【００４１】
具体的には、第１データ領域６１は、ＱＲコード５０の大きさに関する情報、例えば、ＱＲコード５０の一辺の長さの情報や、第２データ領域６２の第１データ領域６１に対する分割数などの所定の情報が含まれるように、複数の明色セルおよび暗色セルから構成されている。なお、ＱＲコード５０の大きさに関する情報としては、例えば、単位セルの大きさに関する情報であってもよい。
【００４２】
また、第２データ領域６２は、当該ＱＲコード５０に要求される必要な情報が含まれるように複数の明色セルおよび暗色セルから構成されている。そのため、第２データ領域６２の分割数を多くすることで第２データ領域６２に含まれる情報量、すなわち、ＱＲコード５０に含まれる情報量を多くすることができる。この第２データ領域６２には、後述する誤り訂正を行うための誤り訂正領域も含まれているものとする。
【００４３】
また、各位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、ＱＲコード５０の４つの頂点のうち、３つに配置されており、所定のパターンに応じて第１データ領域６１にて採用されるセルサイズと同じ大きさのデータセルにて構成されている。また、アライメントパターン５２は、図２に示すごとく、データ領域６０の内部に配置されており、所定のパターンに応じて第１データ領域６１にて採用されるセルサイズと同じ大きさのデータセルにて構成されている。
【００４４】
また、タイミングセル５３ａ，５３ｂは、位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ間に配置されており、第１データ領域６１にて採用されるセルサイズと同じ大きさのデータセルにて構成されている。このタイミングセル５３ａ，５３ｂは、明色セルおよび暗色セルが交互に組み合わせられた各データセル位置の指標となる基準パターンとして用いられる。
【００４５】
また、フォーマットコード５４は、位置検出パターン５１ａの近傍に配置されており、所定のパターンに応じて第１データ領域６１にて採用されるセルサイズと同じ大きさのデータセルにて構成されている。このフォーマットコード５４は、第１データ領域６１および第２データ領域６２についての存在領域、使用しているコード種類、セルサイズ等が特定可能な内容となっている。
【００４６】
次に、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０において、上述のように構成されるＱＲコード５０を光学的に読み取る読取処理について、図３および図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
まず、電源が投入されて所定の初期設定等が実施されると、図３のステップＳ１０１において、前回のデコードが成功したか否かについて判定される。ここで、前回のデコードが成功していなければ（Ｓ１０１でＮｏ）、ステップＳ１０３にてレンズ移動処理がなされて、後述する所定の遠方の位置に焦点を合わせるように駆動信号がレンズ移動機構２９に出力されて結像レンズ２７が移動する。
【００４８】
前回のデコードが成功であるか（Ｓ１０１でＹｅｓ）、ステップＳ１０３にて結像レンズ２７が移動されると、ステップＳ１０５にて画像データ生成処理がなされる。この処理では、作業者が照明光源２１からの照明光Ｌｆを読取対象であるＱＲコード５０に向けることで、ＱＲコード５０にて反射した反射光Ｌｒが結像レンズ２７を介して受光センサ２８にて受光されると、この受光結果に基づいて画像データが生成される。なお、ステップＳ１０５および後述するステップＳ１２７を実行する制御回路４０は、特許請求の範囲に記載の「生成手段」の一例に相当し得る。
【００４９】
続いて、ステップＳ１０７にて、上述のように生成された画像データから位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されるか否かについて判定される。ここで、焦点が合っていないために位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されない場合には（Ｓ１０７でＮｏ）、ステップＳ１０９にて被写界深度調整処理がなされる。この処理では、現時点における受光センサ２８の被写界深度の近点（以下、近点被写界深度Ｄｎともいう）を新たな被写界深度の遠点（以下、遠点被写界深度Ｄｆともいう）に一致させるように、駆動信号がレンズ移動機構２９に出力される。これにより、レンズ移動機構２９は、制御回路４０からの駆動信号に基づいて受光センサ２８の光軸Ｌに沿い被写界深度が近点側に変化するように結像レンズ２７を移動させる。
【００５０】
ここで、上述した遠点被写界深度Ｄｆおよび近点被写界深度Ｄｎは、以下の式により演算される。
Ｄｆ＝Ｘ×（Ｈ−ｆ）／（Ｈ＋Ｘ−２×ｆ）                      ・・・（１）
Ｄｎ＝Ｘ×（Ｈ−ｆ）／（Ｈ−Ｘ）                              ・・・（２）
ここで、Ｈは、ｆ２／（Ｆ×ｄ）で表される係数、ｆは、レンズの焦点距離、Ｆは、絞りである。また、ｄは、許容錯乱円（ぼけ量）であり、デコード可能な最小分解能（読み取りに必要なセルの最小割当て画素）から決定される。
【００５１】
このように、結像レンズ２７を移動させた後に、再度ステップＳ１０５からの処理がなされ、位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されるまで、ステップ１０９における処理が繰り返される。
【００５２】
ここで、ステップＳ１０９における被写界深度調整処理について、図５を用いて説明する。図５に示すように、ステップＳ１０３にて焦点を合わせた所定の遠方の位置をＰ１点とすると、最初のステップＳ１０９では、このＰ１点で焦点を合わせた近点被写界深度Ｄｎ１が遠点被写界深度Ｄｆ２となるＰ２点に焦点を合わせるように駆動信号がレンズ移動機構２９に出力されて結像レンズ２７が移動する。この焦点位置で位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されない場合には、再びステップＳ１０９にて、Ｐ２点で焦点を合わせた近点被写界深度Ｄｎ２が遠点被写界深度Ｄｆ３となるＰ３点に焦点を合わせるように駆動信号がレンズ移動機構２９に出力されて結像レンズ２７が移動する。この焦点位置でも位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されない場合には、さらにステップＳ１０９にて、Ｐ３点で焦点を合わせた近点被写界深度Ｄｎ３が遠点被写界深度Ｄｆ４となるＰ４点に焦点を合わせるように駆動信号がレンズ移動機構２９に出力されて結像レンズ２７が移動する。
【００５３】
上述のように結像レンズ２７を移動させて被写界深度を調整することにより位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃが検出されると（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ステップＳ１１１において、第１デコード処理がなされる。この処理では、位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃやフォーマットコード５４等に応じて、データ領域６０では大きなセルサイズの第１データ領域６１についてデコード処理がなされて、ＱＲコード５０の大きさに関する情報等が取得される。この段階では、位置検出パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃを検出できる程度に焦点が合っているので、同じセルサイズの第１データ領域６１を確実にデコードすることができる。なお、ステップＳ１１１を実行する制御回路４０は、特許請求の範囲に記載の「第１デコード手段」の一例に相当し得る。
【００５４】
次に、ステップＳ１１３にて、画像データにおいてＱＲコード５０が占める領域（以下、コード領域という）での各セルの配列方向の双方が当該画像データの水平方向（画角βに対応する画角方向）に対して傾いている回転状態であるか否かについて判定される。ここで、コード領域での両配列方向のいずれかが当該画像データの水平方向に等しく回転状態でない場合には（Ｓ１１３でＮｏ）、ステップＳ１１５にてコード領域が歪んでいるか否かについて判定される。ここで、コード領域が正方形状であって歪んでいなければ、ステップＳ１１５にてＮｏと判定される。
【００５５】
そして、ステップＳ１１７において、第１測定用画素数検出処理がなされる。この処理では、図６に例示するように、ステップＳ１０５にて生成された画像データにおいて、受光センサ２８の画角βに対応する画角方向にて当該ＱＲコード５０が占める画素数（以下、測定用画素数Ｎという）が検出される。なお、本実施形態では、画角βに対応する画角方向は水平方向に設定されており、画角βは、例えば、３０°に設定されている。また、測定用画素数Ｎは、特許請求の範囲に記載の「測定用画素数」の一例に相当し得るものである。
【００５６】
一方、上述したステップＳ１１３において、図７に例示するようにコード領域が回転状態である場合には（Ｓ１１３でＹｅｓ）、ステップＳ１１９にて第２測定用画素数検出処理がなされる。この処理では、コード領域の四隅のうち近接する２つを結ぶ線分に基づいて、測定用画素数Ｎが検出される。具体的には、図７に示すように、画像データにおいてコード領域の四隅のうち近接する２つの位置に応じて水平方向の画素数Ｎｘと垂直方向の画素数Ｎｙとを検出することで、コード領域の外縁の一辺に対応する線分における測定用画素数Ｎが算出される。
【００５７】
また、上述したステップＳ１１５において、図８（Ａ）に例示するように、コード領域の外縁を構成する四辺のうち水平方向（画角方向）にて対向する両辺を水平方向に沿い結ぶ線分の長さが垂直方向一側ほど小さく（大きく）なっていることから、コード領域が歪んでいると判定される場合には、Ｙｅｓと判定される。そして、ステップＳ１１９において、第３測定用画素数検出処理がなされる。この処理では、コード領域の水平方向にて対向する両辺の中央同士を当該水平方向（画角方向）に結ぶ線分に基づいて、上述した測定用画素数Ｎが検出される。具体的には、図８（Ａ）におけるｅ点とｆ点とを結ぶ線分に基づいて測定用画素数Ｎが算出されることとなる。
【００５８】
ここで、上述のように測定用画素数Ｎを算出する理由について説明する。
受光センサ２８に対してＱＲコード５０が傾斜していると、画像データにはコード領域が歪んだ状態で含まれることとなる。そこで、上記線分に基づいて測定用画素数Ｎを算出することで、例えば上述のように対向する両辺の端部同士を結ぶ線分（図８（Ａ）におけるａ点とｂ点とを結ぶ線分やｃ点とｄ点とを結ぶ線分）に基づいて測定用画素数を算出する場合と比較して歪みの影響が抑制することができる。
【００５９】
なお、画角方向が垂直方向である場合には、図８（Ｂ）に例示するように、コード領域の垂直方向にて対向する両辺を垂直方向に沿い結ぶ線分の長さが水平方向一側ほど小さく（大きく）なっていることから、コード領域が歪んでいると判定され、このとき、コード領域の垂直方向にて対向する両辺の中央同士を当該垂直方向（画角方向）に結ぶ線分に基づいて、上述した測定用画素数Ｎが検出される。具体的には、図８（Ｂ）におけるｅ点とｆ点とを結ぶ線分に基づいて測定用画素数Ｎが算出されることとなる。
【００６０】
次に、図４のステップＳ１２３において、画像データ内のＱＲコード５０が占める領域の大きさを利用して、距離測定処理がなされる。特定の画角方向において、測定用画素数Ｎと実際のＱＲコード５０の長さＹとの比は、当該特定の画角方向での画像データの外縁間の画素数とＱＲコード５０の位置での上記外縁間に相当する実際の長さ（以下、外縁間長さＹａともいう）との比に等しくなる。この外縁間長さＹａは、ＱＲコード５０までの距離Ｘと受光センサ２８の画角βとにより一義的に決まるので、ＱＲコード５０の長さＹと受光センサ２８の画角βと測定用画素数Ｎとに基づいて、ＱＲコード５０までの距離Ｘを測定することができる。
【００６１】
具体的には、特定の画角方向が水平方向（図６で上下方向）である場合に、この画角方向での画像データの外縁間の画素数は６４０であることから、図６に例示するように、以下の式３，４の関係が成立する。
Ｙａ：Ｙ＝６４０：Ｎ                                            ・・・（３）
Ｙａ＝２×Ｘ×ｔａｎ（β／２）                                  ・・・（４）
そこで、上記式３，４の関係からＹａを消去することで、距離Ｘに関する以下の式５が成立する。
Ｘ＝（３２０×Ｙ）／（Ｎ×ｔａｎ（β／２））                    ・・・（５）
したがって、上記距離測定処理では、上記式５により、ステップＳ１１１にて取得したＱＲコード５０の一辺の長さＹと、ステップＳ１１７〜１２１のいずれかにて検出された測定用画素数Ｎとに基づいて、ＱＲコード５０までの距離Ｘが演算される。なお、ステップＳ１２３を実行する制御回路４０は、特許請求の範囲に記載の「距離測定手段」の一例に相当し、距離Ｘは、特許請求の範囲に記載の「測定距離」の一例に相当し得るものである。
【００６２】
上述のようにステップＳ１２３にて距離Ｘが測定されると、ステップＳ１２５にて合焦処理がなされ、ステップＳ１２３にて演算された距離Ｘに応じて合焦させるように駆動信号がレンズ移動機構２９に出力される。これにより、レンズ移動機構２９は、制御回路４０からの駆動信号に基づいて受光センサ２８の光軸Ｌに沿い結像レンズ２７を移動させて合焦させる。そして、ステップＳ１２７にて画像データ生成処理がなされて、焦点のあった新たな画像データが生成された後に、ステップＳ１２９にて第２デコード処理がなされる。この処理では、比較的小さなセルサイズの第２データ領域６２についてデコード処理がなされて、必要な情報が取得される。この段階では、測定された距離Ｘに応じて合焦されているので、小さなセルサイズの第２データ領域６２であっても確実にデコードすることができる。なお、ステップＳ１２９を実行する制御回路４０は、特許請求の範囲に記載の「第２デコード手段」の一例に相当し得る。
【００６３】
続いて、ステップＳ１３１にて誤り訂正処理がなされ、公知の誤り訂正方法により、上記ステップＳ１２９にてデコードができなかった情報領域に対して誤り訂正を実施する処理がなされる。そして、デコード処理が成功した場合には（Ｓ１３３でＹｅｓ）、当該読取処理を終了し、デコード処理が失敗した場合には（Ｓ１３３でＮｏ）、上記ステップＳ１２７からの処理が繰り返される。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、ＱＲコード５０を含んで生成された画像データに基づいて当該ＱＲコード５０の第１データ領域６１がデコードされて、当該ＱＲコード５０の大きさに関する情報が取得されると、ＱＲコード５０の大きさとこのＱＲコード５０が画像データに占めるコード領域とに基づいて当該ＱＲコード５０までの距離Ｘが測定される。そして、この距離Ｘに応じて合焦させるように結像レンズ２７が移動された状態において、ＱＲコード５０の反射光を受光した受光センサ２８からの受光結果に応じて生成された画像データに基づいて、当該ＱＲコード５０の第２データ領域６２がデコードされる。
【００６５】
このように、第１データ領域６１は、第２データ領域６２に対してセルサイズが大きいため、焦点が正確に合っていない場合でもデコード成功の可能性を高めることができる。また、第１データ領域６１のデコードにより取得したＱＲコード５０の大きさとこのＱＲコード５０が画像データに占めるコード領域とから当該ＱＲコード５０までの距離Ｘを求め、この距離Ｘに応じて結像レンズ２７を移動させることで正確に合焦させることができる。この合焦状態で生成された画像データでは、焦点が合っているので、比較的小さなセルサイズの第２データ領域６２であっても確実にデコードすることができる。
したがって、セルサイズの異なる２つのデータ領域６１，６２を有するＱＲコード５０からの反射光Ｌｒを結像レンズ２７を介して受光センサ２８に好適に合焦させることができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、第２データ領域６２には誤り訂正を行うための情報が含まれているため、第２データ領域６２の一部が汚れの付着等などにより誤った情報となる場合であっても、誤り訂正情報に基づいて訂正することができるので、当該ＱＲコード５０に対する読取精度を向上させることができる。なお、第１データ領域６１に誤り訂正を行うための情報が含まれる場合も同様の効果を奏する。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、ＱＲコード５０までの距離Ｘが、ＱＲコード５０の一辺の長さＹと、受光センサ２８の画角βと、測定用画素数Ｎとを用いることで正確に測定することができる。
【００６８】
さらにまた、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、コード領域が歪んでいる場合、上記測定用画素数Ｎは、コード領域の外縁を構成する四辺のうち画角方向にて対向する両辺の中央同士を当該画角方向に結ぶ線分に基づいて算出される。これにより、例えば対向する両辺の端部同士を結ぶ線分に基づいて測定用画素数を算出する場合と比較して、そのコード領域の歪みに起因する距離Ｘの測定精度の低下を抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、コード領域が回転状態である場合には、測定用画素数Ｎは、コード領域の四隅のうち近接する２つを結ぶ線分に基づいて算出されるので、回転状態のＱＲコード５０であってもその一辺に相当する画素数に基づいて上記測定用画素数Ｎを容易に算出することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、第１デコード処理によるデコードが失敗したときには、現時点における受光センサ２８の被写界深度の近点側を遠点側にするように結像レンズ２７を移動させた後に、再度第１デコード処理を実施する。このように焦点が合っていないために第１デコード処理が失敗する場合には、被写界深度を遠点側から近点側に変化させるように結像レンズ２７を移動させることで、結像レンズ２７をランダムに移動させたり近点側から遠点側へ徐々に移動させる場合と比較して、焦点を合わせるための時間および結像レンズ２７の移動回数を低減することができる。特に、読取対象がＱＲコード５０等の二次元コードであるため、被写体の状態が予測困難な通常のカメラ等と異なり、ぼけ量（許容錯乱円ｄ）が予め分かっているので、精度良く被写界深度を演算することができる。
【００７１】
さらにまた、本実施形態に係る光学的情報読取装置１０では、前回の第１デコード処理が成功したときには、現時点でもセルサイズが大きな第１データ領域６１を読み取れる焦点である可能性が高いので、ステップＳ１０３における結像レンズ２７を移動させることなく第１デコード処理を実施する。これにより、不要な結像レンズ２７の移動をなくすことができる。
【００７２】
本実施形態の変形例として、図９に例示するように、第１データ領域６１を、位置検出パターン５１ａの近傍に配置してもよい。これにより、位置検出パターン５１ａを基準に各セルの位置が検出されるため、第１データ領域６１を位置検出パターン５１ａの近傍に配置することで、第１データ領域６１の位置検出精度が高まるので、当該ＱＲコード５０に対する読取精度を向上させることができる。また、第１データ領域６１を、位置検出パターン５１ｂ，５１ｃの近傍に配置しても同様の効果を奏する。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）受光センサ２８として、画素数が６４０×４８０（ＶＧＡ）のセンサを採用することに限らず、この画素数と異なる仕様の受光センサを採用してもよい。この場合、ステップＳ１２３における距離測定処理では、この受光センサの画素数に基づいて距離Ｘが演算されることになる。
【００７４】
（２）第２データ領域６２で用いられているデータセルのセルサイズは、第１データ領域６１に用いられているデータセルのセルサイズを縦横それぞれ２分割するように設定されることに限らず、第２データ領域６２の情報量を多くするために、例えば、縦横それぞれ４分割するように設定されてもよい。この場合、この分割情報は、第１データ領域６１またはフォーマットコード５４等から特定されてもよい。
【００７５】
（３）上記ステップＳ１１９では、コード領域における両配列方向の一方が当該画像データの水平方向（画角βに対応する画角方向）に一致するように、当該コード領域を回転補正した後に、測定用画素数Ｎを測定してもよい。これにより、コード領域における配列方向、すなわち、ＱＲコード５０の一辺の長さＹに対応する方向と、受光センサ２８の画角βに対応する画角方向とが一致するので、容易に測定用画素数Ｎを測定することができる。また、上述のようにコード領域を回転補正した後に、ステップＳ１１５における処理を実施することで、コード領域の回転状態と歪み状態の双方の影響をなくすことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…光学的情報読取装置
２７…結像レンズ（集光レンズ）
２８…受光センサ（受光手段）
２９…レンズ移動機構（レンズ移動手段）
４０…制御回路（生成手段、距離測定手段、第１デコード手段，第２デコード手段）
５０，５０ａ…ＱＲコード（二次元コード）
６０…データ領域
６１…第１データ領域
６２…第２データ領域
Ｄｆ…遠点被写界深度
Ｄｎ…近点被写界深度
Ｌ…光軸
Ｌｒ…反射光
Ｎ…測定用画素数
Ｘ…距離（測定距離）
β…画角
【図１】
2011123694.tif 000003
【図２】
2011123694.tif 000004
【図３】
2011123694.tif 000005
【図４】
2011123694.tif 000006
【図５】
2011123694.tif 000007
【図６】
2011123694.tif 000008
【図７】
2011123694.tif 000009
【図８】
2011123694.tif 000010
【図９】
2011123694.tif 000011