(57)【要約】【課題】本発明は、近距離から遠距離まで、良好な照明で光学的情報を読み取ることができる光学的情報読取装置を提供する。【解決手段】光学的情報に投光する投光部である照明ＬＥＤ１２ａ、１２ｂと、投光の方向を変更する投光方向変更部である集光レンズ１３ａ、１３ｂおよび回動レバーと、光学的情報からの反射光を結像する結像レンズ５と、結像レンズを取りつけて軸方向に摺動して合焦位置を変更させる合焦位置変更部である摺動枠とを備え、略合焦位置において投光軸Ｐ１２ａ、Ｐ１２ｂが受光軸Ｐ５と略交わるように投光の方向を変更する。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光部と、投光の方向を変更する投光方向変更部と、投光を受けた被投光体からの反射光を結像する結像部と、合焦位置を変更させる合焦位置変更部とを備え、前記投光方向変更部は、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更する光学的情報読取装置。
【請求項２】
投光方向変更部は、合焦位置変更部と連動することで、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更する請求項１に記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
投光軸と受光軸とが交わる位置の結像部からの距離によって投光部の光量を切り替える請求項１または請求項２に記載の光学的情報読取装置。
【請求項４】
合焦位置変更部は、予め決められた複数の位置に周期的に合焦位置をあわせる請求項１または請求項２に記載の光学的情報読取装置。
【請求項５】
投光部と、前記投光部からの光を集光する集光部と、投光の方向を変更する投光方向変更部と、投光を受けた被投光体からの反射光を結像する結像部と、合焦位置を変更させる合焦位置変更部とを備え、前記投光方向変更部は集光部のレンズ光軸と投光部との相対距離を変更することで略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更する光学的情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバーコードや２次元コード等の光学的情報を読み取る光学的情報読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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が、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】
そのためには、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のエリア撮像素子にマトリックスタイプの２次元コードの画像を結像させるレンズに、遠くの２次元コードを読み取る時には、合焦位置を遠くにあわせるフォーカシング機能をもつ必要がある（例えば特許文献１参照）。また、遠くの２次元コードを読み取る時には、２次元コードに投光される照明光が、遠くにおいてもあまり広がらずに集光された明るい照明光であることが、より鮮明な読み取り画像を取得しやすくする（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、図１０に示すように、従来の光学的情報読取装置１００において、遠くの２次元コードを読み取ることができるように遠距離で投光させる照明光の照明領域１０１を結像レンズの視野１０２にあわせて光を集光させて照明をより明るくしようとすると、照明の投光軸１０３と結像レンズの受光軸１０４が同一でないため、近距離では投光させる照明光の照明領域１０５と結像レンズの視野１０６は、ずれてしまい、きれいな照明を与えることはできなくなり、安定した読み取りができなくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６６７３９３号公報（第２頁）
【特許文献２】
特表２００２−５２５７２９号公報（第３８頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、光学的情報を近距離と遠距離でも安定して読み取ることができる光学的情報読取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、投光部と、投光の方向を変更する投光方向変更部と、投光を受けた被投光体からの反射光を結像する結像部と、合焦位置を変更させる合焦位置変更部とを備え、前記投光方向変更部は、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更するものである。
また本発明で、投光方向変更部は合焦位置変更部と連動することで、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更するものである。
さらに本発明は、投光軸と受光軸とが交わる位置の結像部からの距離によって投光部の光量を切り替えるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は各請求項に記載した構成を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、以下には請求項１ないし５に対応する一実施例についての詳細を、図１から図９を参照して説明し併せて効果を述べて本発明の実施の形態についての説明とする。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、２次元コード等の光学的情報を読み取るための光学系とその周辺装置からなる光学モジュールの斜視図で、図２は、光学モジュールを一部分解して電気的に連結するリード線やフレキケーブル等を省略して示した分解斜視図で、図３は、光学モジュールの主要部を示して動作を説明する斜視図である。
【００１０】
光学モジュール１は、樹脂成形部品である前ケース２と中ケース３と後ケース４に光学部品とその周辺装置が組みつけられて構成される。結像部である結像レンズ５は、被投光体である光学的情報からの反射光を撮像素子であるＣＭＯＳ６の受光面上に結像させる。ＣＭＯＳ６は撮像用回路基板７に実装され、撮像用回路基板７は後ケース４に固定されている。結像レンズ５は摺動枠８に固定され、摺動枠８は後ケース４より垂直に突出した一対の固定軸９に案内されて前ケース２と後ケース４の間において結像レンズ５の光軸方向に摺動可能に配置されている。
【００１１】
結像レンズ５は、その光軸がＣＭＯＳ６の受光面に対して鉛直に中心を通るように位置し、かつ結像レンズ５とＣＭＯＳ６の受光面の距離は、合焦位置変更のため、摺動枠８の摺動による結像レンズ５の移動で可変にしている。ステッピングモータ１０は後ケース４に固定され、その回転軸１０ａにはネジ溝が施してあり、回転軸１０ａに螺合した移動子１１を介して摺動枠８が摺動して結像レンズ５を摺動制御する。つまり、ステッピングモータ１０、移動子１１等の一つのアクチュエータにより駆動される結像レンズ５を設けた摺動枠８、一対の固定軸９等が合焦位置変更部を構成するものである。
【００１２】
中ケース３は、前ケース２と後ケース４の中において挟み込まれて固定され、かつ投光部である光源としての砲弾ランプ型の照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂが２個固定されている。照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの投光軸は、結像レンズ５の光軸と略平行で結像レンズ５の両脇に結像レンズ５の光軸について対称位置に配置されている。照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの前には、集光部である集光レンズ１３ａと１３ｂがＬ字形状の回動レバー１４ａと１４ｂの端に固定されて配置されている。
【００１３】
集光レンズ１３ａと１３ｂは、各々照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂからの光を集光して、照明の広がりが結像レンズ５の読み取り視野より僅かに大きくなるように設定している。回動レバー１４ａと１４ｂは、そのＬ字形状の屈曲部に設けた孔１４１ａと１４１ｂを、中ケース３の両脇上面より突出している一対の固定軸１９ａと１９ｂに嵌合して揺動自在に設け、Ｌ字形状の他端部には長孔１４２ａと１４２ｂを設け、この長孔１４２ａと１４２ｂを連結レバー１５の一端部に配置されたピン１６に嵌合して連結されている。
【００１４】
連結レバー１５は、中間部に設けた孔１５ａを中ケース３の上面より突出している軸１８に揺動自在に設け、他端部に設けた長孔１５ｂを、移動子１１に形成されたピン１７に嵌合させている。
【００１５】
そして、回動レバー１４ａと１４ｂは、ステッピングモータ１０を作動させて回転軸１０ａに螺合している移動子１１が移動すると、連結レバー１５は軸１８を中心に回動して、回動レバー１４ａと１４ｂとの連結部（長孔１４２ａと１４２ｂの部分）を移動子１１と逆の向きに移動させ、回動レバー１４ａと１４ｂは各々固定軸１９ａと１９ｂの回りに互いに反対回りに回動して集光レンズ１３ａと１３ｂを、照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの投光軸に対して略垂直方向に動かして、結像レンズ５の光軸について対称位置で近づき合わせ、または離れさせて、被投光体である光学的情報に対する投光方向（照明方向）を変更する。
【００１６】
つまり、ステッピングモータ１０、移動子１１等の一つのアクチュエータにより駆動される、集光レンズ１３ａと１３ｂ、回動レバー１４ａと１４ｂ等で投光方向変更部を構成するものである。そして、連結レバー１５等は投光方向変更部と合焦位置変更部を、ステッピングモータ１０、移動子１１等の一つのアクチュエータにより駆動させるためのリンク機構を構成している。
【００１７】
以上説明した光学モジュール１は図４に斜視図で示す光学的情報読取装置２０に組み込んでいる。図５は、光学モジュール１を説明するために図４の破断位置ａ―ａ線で部分的に断面した図である。
【００１８】
すなわち、光学的情報読取装置２０は前方部に光学モジュール１を配置し、後方部を操作者が把持して操作する。光学的情報読取装置２０の上面には、前方に、光学的情報の読み取りの正否を表示する表示ランプ２１と読み取った内容などを表示する液晶表示画面２２が、後方に数字などを入力するメインスイッチ２３が配置され、側面には、被投光体であるマトリックスタイプの２次元コードとしての光学的情報２７の読み取りをする時に押す、読取トリガースイッチ２４が配置され、前面には読み取り口２５が配置されている。
【００１９】
また、光学的情報読取装置２０内にある制御用回路基板２６には、マイクロコンピュータおよびその周辺回路等で構成されている制御手段（図示せず）が実装され、光学モジュール１から出力される画像データ信号を復号化したり復号化の結果を記憶させたり、液晶表示画面２２などの動作を制御したりする。
【００２０】
また、制御用回路基板２６の制御手段は、メインスイッチ２６の指示を取り込んで液晶表示画面２２に近距離読み取り、または遠距離読み取りを表示させ、そしてステッピングモータ１０、移動子１１等のアクチュエータにより連結レバー１５を介して集光レンズ１３ａと１３ｂ、回動レバー１４ａと１４ｂ等で構成する投光方向変更部を、そして結像レンズ５を設けた摺動枠８、一対の固定軸９等で構成する合焦位置変更部とを連動させて、図６に示すイ、または図８に示すホの略合焦位置において照明ＬＥＤ１２ａの投光軸Ｐ１２ａと照明ＬＥＤ１２ｂの投光軸Ｐ１２ｂが、結像レンズ５の受光軸である光軸Ｐ５と略交わるように照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの投光の方向を変更する制御シーケンスを実行するプログラムを格納している。
【００２１】
また、制御用回路基板２６の制御手段は、光学的情報２６に投光する照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの光量を、投光軸Ｐ１２ａとＰ１２ｂと受光軸Ｐ５とが略交わる位置である図６に示すイ、または図８に示すホの略合焦位置の結像レンズ５からの距離によって切り替える制御シーケンスを実行するプログラムを格納している。
【００２２】
以上のように構成された光学的情報読取装置について、その動作と作用を図３および図６と図７、図８と図９に従い説明する。図６と図７は光学的情報を近距離で読み取る場合と、図８と図９は光学的情報を遠距離で読み取る場合とにおける投光と照明領域のそれぞれを示す図である。
【００２３】
すなわち、近距離にある光学的情報を読み取る場合、メインスイッチ２３により近距離の読取に設定する。このメインスイッチ２３の指示を受けた制御用回路基板２６の制御手段は、ステッピングモータ１０を回転させて回転軸１０ａにより移動子１１を介して摺動枠８を摺動させ、そして摺動枠８に固定された結像レンズ５をＣＭＯＳ６から離す方向に移動させる。
【００２４】
一方、これに連動して移動子１１のピン１７に他端部の長孔１５ｂを嵌合した連結レバー１５は、軸１８を中心に揺動して一端部のピン１６の嵌合している回動レバー１４ａの長孔１４２ａと回動レバー１４ｂの長孔１４２ｂを介し固定軸１９ａと１９ｂを中心に回動レバー１４ａと１４ｂを回転させる。そして、回転した回動レバー１４ａと１４ｂは一端部の集光レンズ１３ａと１３ｂを互いに近づく向きに移動させる。
【００２５】
このように投光方向変更部と合焦位置変更部とが連動することで、図６に示したように、結像レンズ５の合焦位置が近距離の位置（図６のイ）でステッピングモータ１０を停止させて結像レンズ５と集光レンズ１３ａと１３ｂを固定させる。そして、制御用回路基板２６の制御手段が照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂを点灯させると、照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂからの照明光を集光レンズ１３ａと１３ｂが集光し、また、結像レンズ５の光軸に略平行に投光された照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂからの照明光は、集光レンズ１３ａと１３ｂの光軸が照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂの投光位置より結像レンズ５の光軸側にあるため、集光レンズ１３ａと１３ｂを通過することで投光軸が結像レンズ５に近づく方向に曲げられ、各々の投光軸Ｐ１２ａとＰ１２ｂが結像レンズ５の合焦位置（図６のイ）の近傍で結像レンズ５の光軸Ｐ５と交わるようになる。
【００２６】
結像レンズ５の合焦位置の近くでは、図７に示すように集光レンズ１３ａと１３ｂの照明領域ロとハの重なり部分が、結像レンズ５の読み取り視野ニを略覆うよう照明されて、良好な照明状態を作る。このように光学的情報に照明光をあてて読取トリガースイッチ２４を押すと、光学的情報からの反射光は読み取り口２５を通過して結像レンズ５に入射してＣＭＯＳ６の受光面に結像させる。
【００２７】
ＣＭＯＳ６は結像された光学的情報を電気信号に変換して画像データとし、制御用回路基板２６の制御手段は画像データを復号化処理し、復号化に成功すると読み取りの正否用の表示ランプ２１を緑色の点灯にして読み取りが成功したことを知らせ、読み取った内容を液晶表示画面２２に表示して記憶素子に記憶させる。
【００２８】
次に、遠距離にある光学的情報を読み取る場合、メインスイッチ２３により遠距離の読取に設定する。このメインスイッチ２３の指示を受けた制御用回路基板２６の制御手段は、ステッピングモータ１０を回転させて回転軸１０ａにより移動子１１を介して摺動枠８を摺動させ、そして摺動枠８に固定された結像レンズ５をＣＭＯＳ６に近づける方向に移動させる。
【００２９】
一方、これに連動して移動子１１のピン１７に他端部の長孔１５ｂを嵌合した連結レバー１５は、軸１８を中心に揺動して一端部のピン１６の嵌合している回動レバー１４ａの長孔１４２ａと回動レバー１４ｂの長孔１４２ｂを介して固定軸１９ａと１９ｂを中心に回動レバー１４ａと１４ｂを回転させる。そして、回転した回動レバー１４ａと１４ｂは一端部の集光レンズ１３ａと１３ｂを互いに離れる向きに移動させる。
【００３０】
このように投光方向変更部と合焦位置変更部とが連動することで、図８に示したように、結像レンズ５の合焦位置が遠距離の位置（図８のホ）でステッピングモータ１０を停止させて結像レンズ５と集光レンズ１３ａと１３ｂを固定させる。そして、制御用回路基板２６の制御手段は、近距離の読み取りの設定時より照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂに流す電流を多くして、照明ＬＥＤ１２ａと１２ｂを近距離の読み取りの設定時に比べ明るく点灯させる。
【００３１】
集光レンズ１３ａと１３ｂは、近距離の読み取りの時に比べて互いに外側に移動したため、集光レンズ１３ａと１３ｂを通過した時の投光軸の曲げられ方は小さくなり、各々の投光軸Ｐ１２ａとＰ１２ｂは遠距離に移動した結像レンズ５の合焦位置（図８のホ）の近傍で結像レンズ５の光軸Ｐ５と交わるように方向が変えられる。結像レンズ５の合焦位置の近くでは、図９に示すように集光レンズ１３ａと１３ｂの照明領域ヘとトの重なり部分が、結像レンズ５の読み取り視野チを略覆うよう照明されて良好な照明状態を作る。
【００３２】
そして、近距離の時と同様に、光学的情報に照明光をあてて読取トリガースイッチ２４を押すと、光学的情報からの反射光は読み取り口２５を通過して結像レンズ５に入射してＣＭＯＳ６の受光面に結像させる。ＣＭＯＳ６は結像された光学的情報を電気信号に変換して画像データとし、制御用回路基板２６の制御手段は画像データを復号化処理し、復号化に成功すると読み取りの正否用の表示ランプ２１を緑色に点灯して読み取りが成功したことを知らせ、読み取った内容を液晶表示画面２２に表示して記憶素子に記憶させる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、投光部と、投光の方向を変更する投光方向変更部と、被投光体からの反射光を結像する結像部と、合焦位置を変更させる合焦位置変更部とを有し、投光方向変更部は、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるように投光の方向を変更することで、合焦位置において、読み取り視野の中心と照明領域の中心が略同じとなる良好な照明をすることができ、安定した画像を得ることができる。
【００３４】
また、投光方向変更部と合焦位置変更部とがリンク機構により連動することで、一つのアクチュエータで、合焦位置の変更と投光の方向の変更を行い、略合焦位置において投光軸が受光軸と略交わるようにすることができる。
【００３５】
また、投光軸と受光軸とが交わる位置の結像部からの距離によって投光部の照明光源の光量を切り替えることで、すなわち、遠距離で交わる時は照明光が広がったために照明輝度が不足することを照明光源の光量を上げることで補い、近距離で交わる時は照明輝度が明るすぎないように照明光源の光量を下げることで、各合焦位置で良好な照明輝度を得ることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、メインスイッチ２３により近距離の読み取りと遠距離の読み取りを設定しているが、その代わりに、近距離と遠距離に周期的に合焦位置を合わせる、すなわち、近距離の読み取り処理を所定の回数行ったあと、遠距離の読み取り処理を所定の回数行い、また近距離の読み取り処理を所定の回数行うということを繰り返し行うことを制御手段により制御するようにしてもよい。この場合、読み取り位置の設定をせずに、光学的情報が近距離にあっても遠距離にあっても読み取ることができる。また、合焦位置を近距離と遠距離の２箇所より、さらに増やすことで読み取り領域を広げることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、合焦位置において読み取り視野の中心と照明領域の中心が略同じとなる良好な照明を行うことができ、光学的情報を近距離と遠距離でも安定して読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光学的情報読取装置の光学モジュールの斜視図
【図２】同実施の形態１における光学的情報読取装置の光学モジュールの分解斜視図
【図３】同実施の形態１における光学的情報読取装置の光学モジュールの動作を説明するため主要部を示した斜視図
【図４】同実施の形態１における光学的情報読取装置の斜視図
【図５】同実施の形態１における光学的情報読取装置の要部の断面図
【図６】同実施の形態１における光学的情報読取装置の近距離読み取り時の照明図
【図７】同実施の形態１における光学的情報読取装置の近距離読み取り時の照明領域図
【図８】同実施の形態１における光学的情報読取装置の遠距離読み取り時の照明図
【図９】同実施の形態１における光学的情報読取装置の遠距離読み取り時の照明領域図
【図１０】従来の光学的情報読取装置の読み取り時における照明図
【符号の説明】
５  結像レンズ（結像部）
８  摺動枠（合焦位置変更部）
１０  ステッピングモータ
１１  移動子
１２ａ、１２ｂ  照明ＬＥＤ（投光部）
１３ａ、１３ｂ  集光レンズ（投光方向変更部または集光部）
１４ａ、１４ｂ  回動レバー（投光方向変更部）
１５  連結レバー
２６  制御用回路基板
【図１】
2004317621.tif 000003
【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】
2004317621.tif 000009
【図８】
2004317621.tif 000010
【図９】
2004317621.tif 000011
【図１０】
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