(57)【要約】【課題】オートフォーカス機構の為には、距離を測定するセンサなどが別途必要になり、構成が複雑になるという課題があった。【解決手段】結像手段２によって光学的情報１から反射した光を撮像素子からなる変換手段３に結像させ画像信号に変換する。画像記憶手段４は、前記画像信号を画像メモリに保存する手段である。認識手段５によって前記画像メモリの画像信号から光学的情報の存在の認識を行い、認識が成功するまで移動手段７を制御する事で結像手段２の位置を移動させ、また、前記画像メモリの画像信号から光学的情報のデコードを行うデコード手段６によっても、移動手段７を制御するこのができるようにしたことを特徴とする光学的情報読取装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的情報から反射した光を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された光を受光して画像信号に変換する変換手段と、前記画像信号を記憶する画像記憶手段と、前記画像信号から光学的情報の存在の認識を行う認識手段と、前記画像信号から光学的情報のデコードを行うデコード手段と、前記認識手段が光学的情報の認識をできなかった場合に前記結像手段の位置を移動させる移動手段とを備えた光学的情報読取装置。
【請求項２】
前回デコードができた結像手段の位置を記憶する第１の記憶手段を備え、前回デコードができた結像手段の位置を最初の認識位置とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
結像手段の最初の移動方向が、変換手段側の移動限界位置に向かうものであるか、変換手段から離れた側の移動限界位置に向かうものであるかを記憶する第２の記憶手段を備えた請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項４】
結像手段の移動範囲を記憶する第３の記憶手段を備えた請求項１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、光学的情報を読み取る光学的情報読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バーコードのような１次元コードや２次元コード等の光学情報を読み取る光学的情報読取装置は、一般に固定焦点のレンズにより光学情報を読み取るようになっており、光学的情報との距離は、固定して使用する装置に関してはあらかじめ、対象となる光学的情報の位置に応じてピントを調整して使用し、手持ち式の装置に関しては、操作者が適切な位置に移動させることで読み取ることができる。しかしながら、対象となる光学的情報のコードサイズが大きい場合は視野範囲を大きくしなくてはならず、また、光学的情報の構成要素が小さい場合は、視野範囲を狭くして分解能を上げなくてはならない。これを、固定焦点のレンズを有する１台の光学的情報読取装置で実現することは不可能である。このような課題を解決する為、焦点位置を変更させる機能を有する光学的情報読取装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図８にこの光学的情報読取装置一例を示す。
【０００４】
図８において、光学的情報１の画像を読み取る撮像手段２４を有する手持ち式読取装置２３においては、前記撮像手段２４のレンズ系の光軸に対して所定の角度を成す光ビームを照射する光ビーム照射手段２６と、前記撮像手段２４により撮像した画像から前記光ビームの画像位置の前記光軸に対する変位量を求める変位量算出手段と、前記変位量算出手段により求めた変位量をオートフォーカス情報として前記撮像手段２４のレンズ系又は撮像素子を光軸方向に移動させて焦点位置を調節する制御手段２５とを備える。
【特許文献１】特開２００２−５６３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにオートフォーカス機構を実現する為には、光ビームを照射する装置や、距離を測定するセンサなどが別途必要になり、構成が複雑になるという課題があった。
【０００６】
本発明では、光学的情報を読み取る場合は、カメラ等に要求される正確な焦点の調整は必要が無く、画像が多少鮮明でなくても２値化処理の過程で補正され、情報として正確に読み取ることが可能であるという点に着目し、光学的情報のコードサイズ、分解能の違いを１台の光学的情報読取装置で読み取るために焦点位置を調整することが可能で、かつ、焦点位置を自動的に調整するための距離を測定する為のセンサなどの装置を有さない単純な構成で、比較的高速に焦点の調整が可能な光学的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】
【０００７】
上記課題を解決する為に、本発明の光学的情報読取装置は、光学的情報から反射した光を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された光を受光して画像信号に変換する変換手段と、前記画像信号を記憶する画像記憶手段と、前記画像信号から光学的情報の存在の認識を行う認識手段と、前記画像信号から光学的情報のデコードを行うデコード手段と、前記認識手段が光学的情報の認識をできなかった場合に前記結像手段の位置を移動させる移動手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によると、光学的情報のコードサイズ、分解能の違いを１台の光学的情報読取装置で読み取るために焦点位置を調整することが可能で、かつ、焦点位置を自動的に調整するための距離を測定する為のセンサなどの装置を有さないことにより単純な構成で、比較的高速に焦点の調整が可能な光学的情報読取装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の光学的情報読取装置のブロック図である。
【００１１】
光学的情報読取装置から照射され、光学的情報１で反射した光は、レンズ等によって構成される結像手段２により、前記結像手段２で結像された光を受光して画像信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子によって構成される変換手段３の所定の位置に結像する。
【００１２】
そして、光学的情報１と結像手段２と変換手段３の位置関係により、変換手段３に結像する画像が鮮明であったり不鮮明であったりする。
【００１３】
変換手段３から出力される画像信号は、画像記憶手段４に画像情報として記憶される。
【００１４】
認識手段５は、画像記憶手段４に記憶された画像に光学的情報１が存在しているか否かを判定する。本実施の形態において、この認識手段は、画像を２値化し、各種光学的情報の持つ特徴的な情報の存在を調べるものであり、実際にデコード処理を行うものではない。この為、比較的高速に光学的情報の有無を調べることができ、この情報を基に前記結像手段の位置を移動させる場合でも、十分に高速に適正位置に結像手段を移動させる事が可能である。いうまでもないが、デコードに失敗した場合も、結像手段を移動させる必要があるが、デコード処理まで行ってから移動させるかどうかを決定すると焦点を調整するのに比較的時間がかかるため、本発明では認識の成否に基づいて結像手段を移動させ、その後、デコードが成功するまで結像手段を移動させるようにする。
【００１５】
また、認識手段５による判定は、画像情報として記憶されている多値情報を２値化した後、各種光学的情報が持つ特徴的なパターンが存在するかを調べる事で実現できる。具体的な認識処理の例としては、特開平１０−６３７７１号公報においてコード切り出し手段として詳述されているものが知られている。なお、このように光学情報１が存在しているか否かを判定することを認識と呼ぶことにする。
【００１６】
そして、認識に成功した後、デコード手段６で画像記憶手段４に記憶された光学的情報1の画像データを解析して、光学的情報１を数値データに変換する。
【００１７】
また、認識手段５やデコード手段６の出力に基づいて移動手段７が制御され、この移動手段７により結像手段２の位置が変更されるようになっている。なお、この移動手段７による結像手段２の移動については後で詳述する。
【００１８】
また、認識手段５において光学的情報１が存在していないと判断された場合、認識手段５は移動手段７を制御して結像手段２の位置を変えた後、新たに取得した変換手段３の出力を画像記憶手段４に画像情報として記憶させる。認識手段５は再度画像記憶手段４の情報から光学的情報１の有無を調べる。この処理を光学的情報１が存在する事を検出するまで繰り返す。
【００１９】
また、認識はしたがデコード手段６によるデコードが失敗した場合、デコード手段６は移動手段７を制御して結像手段２の位置を変え、その後、新たに取得した変換手段３の出力を画像記憶手段４に画像情報として記憶させる。認識手段５は再度画像記憶手段４の情報から光学的情報１の有無を調べる。認識が成功した場合、デコード手段６によって画像記憶手段４に記憶された光学的情報１の画像データを解析して、光学的情報１を数値データに変換する。この処理を光学的情報１のデコードが成功するまで繰り返す。
【００２０】
図２は、本発明の光学的情報読取装置の構成例のブロック図である。
【００２１】
図１に示した画像記憶手段４と認識手段５とデコード手段６は、図２に示すコンピュータ８のハードウェアとソフトウェアによって実現する。コンピュータ８はＣＰＵ１０、メモリ１１、インタフェース９などで構成されており、変換手段３の出力をメモリ１１に保存するようにする事で画像記憶手段４を構成し、また、メモリ１１に記憶したプログラムの処理によって認識手段５とデコード手段６を実現する。
【００２２】
移動手段７は、モータコントローラ１２、モータ１３、ボールネジ１４、レンズホルダー１５、検出スイッチ１６で構成している。コンピュータ８は、モータコントローラ１２に対して、モータ１３を所定の角度回転させるのに必要なパルスを出力する。モータ１３は、入力されたパルス数に応じて回転しボールネジ１４を回転させる。ボールネジ１４が回転するとレンズホルダー１５はボールネジ１４上を移動する構造となっている。そして、結像手段２はレンズホルダー１５に固定されており、レンズホルダー１５の移動によって結像手段２が移動する構成となっている。
【００２３】
なお、検出スイッチ１６は、変換手段３に近い側の結像手段２の移動限界位置、または、変換手段３から離れた側の結像手段２の移動限界位置のどちらかに設けてあればよく、結像手段２の動作の基準位置となるものである。
【００２４】
また、トリガスイッチ１７は、本装置を使用する操作者が、コンピュータ８に対して光学情報１の読取の開始を要求するための入力手段である。
【００２５】
また、入出力装置１８は、画面や通信装置等で構成されるものであり、読み取った情報等を表示したり、他の装置と通信を行う為の装置である。
【００２６】
図３は、光学的情報読取装置の読取処理の動作例を示すフローチャートである。
【００２７】
一般に電源投入後、ステップ１００で原点復帰を行う。この原点復帰とは、レンズホルダー１５を前述した検出スイッチ１６の存在する方向に移動させ、検出スイッチ１６が動作した位置を動作基準位置としてこの位置にレンズホルダー１５を移動させるものである。この場合動作基準位置が原点であっても構わない。
【００２８】
次にステップ１０１を実行し、トリガスイッチ１７が押される等の読取要求の発生を調べる。読取要求が無い場合は、ステップ１０２を実行し、読取動作を中断するか否かを確認し、継続する場合は再びステップ１０１を実行する。中断する場合は読取処理を終了する。
【００２９】
一方、読取要求がある場合はステップ１０３を実行し画像記憶手段４に画像情報を取り込む。ステップ１０４では画像記憶手段４に記憶されている画像情報を２値化処理し、光学的情報１の特徴箇所の存在を調べる。ステップ１０５で、光学的情報１が存在していると認識された場合はステップ１０６に遷移し、存在が認識されない場合はステップ１０９に遷移する。
【００３０】
光学情報１を認識した後の処理であるステップ１０６では、光学的情報１のデコード処理を行う。そして、ステップ１０７では光学的情報１のデコードが成功したか失敗したかを判定し、成功した場合はステップ１０８を実行し、画面への出力や通信によって外部の装置に読み取った情報の出力を行うなどの処理を実行する。なお、デコードが失敗した場合には、ステップ１０９に遷移する。
【００３１】
認識あるいはデコードが失敗した後の処理であるステップ１０９では、読取処理の中断条件が発生していないかどうかを判定する。この中断処理の例としては、読み取りを要求するトリガスイッチ１７が離されている場合や、所定時間経過した場合等がある。中断条件が成立している場合は、ステップ１０８を実行する。この場合は読取ができなかったという情報の出力を行ってもよいが、通常はなにも表示しない。中断条件が成立しなかった場合はステップ１１０を実行する。
【００３２】
このステップ１１０では、モータ１３を制御してレンズホルダー１５を移動させことで結像手段２の位置を移動させる。その後再びステップ１０３に遷移し、上記した処理を実行する。なお、このステップ１１０の移動処理については後で詳しく説明する。
【００３３】
以上の処理を行う事で、光学的情報１を適切に読み取れる位置に結像手段２を移動させることができ、光学情報１のデコードを行うことができる。
【００３４】
次に、図４から図７を用いて結像手段２を移動させる例について説明する。
【００３５】
図４は、結像手段２の移動制御の一例を示す光学的情報読取装置の構成例のブロック図である。
【００３６】
図１で示した画像記憶手段４と認識手段５とデコード手段６とはコンピュータ８で構成され、また、このコンピュータ８は、後述する第１の記憶手段１９、第２の記憶手段２０、第３の記憶手段２１、位置カウンタ２２を制御するものである。
【００３７】
結像手段２の位置を移動させる場合、原点位置から変換手段３側の移動限界位置に向かって移動する場合を負方向、変換手段３から離れた側の移動限界位置に向かって移動する場合を正方向とし、移動量を示すパルスの数をそれぞれの方向に応じて正負の符号を付加した上で位置カウンタ２２に加算する。また、このカウンタ２２のカウント値から結像手段２の位置がわかる。
【００３８】
第１の記憶手段１９には前回デコードが成功した時の結像手段２の位置カウンタの値を記憶しておき、読取処理を行う場合について説明する。光学情報を連続して読み取る場合の同じ種類の光学的情報までの焦点距離は、ほとんど変化しないと考えられ、この場合、焦点調整の為の結像手段の移動量を最小限とし読取完了までの時間を最小化するため、前回デコードができた結像手段の位置を記憶する第１の記憶手段１９を備え、前回デコードができた結像手段の位置に結像手段を最初に移動させてから認識を開始するようにする。
【００３９】
従って、本実施の形態では前回認識ができた結像手段２の位置に結像手段２を移動させてから読取処理を行うようにする。通常読取対象となる光学的情報１は同じ種類のものが連続する場合が多く、従って焦点位置の変化はほとんど無い。この場合、原点位置から順次認識処理を行いながら光学的情報１の存在の有無を調べていくよりも、前回デコードが成功した位置から認識処理を実施した方が短時間で光学的情報１の存在を検出する事が可能となる。
【００４０】
さらに、光学情報の読み取りに関して、比較的遠距離で読み取る光学的情報を扱う場合が多いか、近距離で読み取る光学的情報を扱う場合が多いかに応じて、最初に認識可能かどうかを調べに行くための結像手段の移動方向を定めることで、より短時間に光学的情報を読み取ることが可能となる。この為、結像手段の最初の移動方向が、変換手段に近い側の移動限界位置に向かうものであるか、変換手段から離れた側の移動限界位置に向かうものであるかを記憶する第２の記憶手段を備え、ここで定めた移動方向に向かって最小に移動を開始するものとする。
【００４１】
また、第２の記憶手段２０には結像手段２の最初の移動方向が、変換手段３側に近い方の移動限界位置に向かうものであるか、変換手段３から離れた側の移動限界位置に向かうものであるかを記憶させておき、比較的遠距離で読み取る光学的情報１を扱う場合が多いか、近距離で読み取る光学的情報１を扱う場合が多いかに応じて、最初に認識可能かどうかを調べに行く方向を設定しておくことでより短時間に光学的情報１を読み取ることが可能となる。
【００４２】
同様に、比較的遠距離で読み取る光学的情報を扱うか、近距離で読み取る光学的情報を扱うかに応じて、認識可能かどうかを調べに行く範囲を制限した方が、より短時間に光学的情報を読み取ることが可能となる。この為、結像手段の移動範囲を記憶する第３の記憶手段を備え、ここで定めた移動範囲内で往復移動するようにする。
【００４３】
第３の記憶手段２１には、結像手段２の移動範囲を記憶させておき、比較的遠距離で読み取る光学的情報１を扱うか、近距離で読み取る光学的情報１を扱うかに応じて、認識可能かどうかを調べに行く範囲を制限し、より短時間に光学的情報を読み取れるようにする。
【００４４】
図５は、第1の記憶手段１９による移動制御の一例を示すフローチャートである。
【００４５】
電源を投入された後、ステップ２００を実行し、結像手段２を原点位置に移動する。この時、位置カウンタ２２の値を０とする。その後ステップ２０１を実行し、第１の記憶手段１９に記憶されている前回デコードが成功した位置の値に相当するパルスを移動手段７に出力して結像手段２をその位置に移動させる。
【００４６】
ステップ２０２では、前述した図３のステップ１０１以降の処理を実行し、光学的情報１の持つデータを出力する。
【００４７】
図６は第２の記憶手段２０による移動制御の一例を示すフローチャートであり、前述した図３のステップ１１０の移動処理を詳述するものである。
【００４８】
移動処理が開始されると、最初にステップ３０１が実行され、結像手段２が移動限界位置にあるかどうかを調べる。具体的には位置カウンタ２２の値を調べ、移動手段７が提供する移動可能範囲に結像手段２があるかどうかを判断する。結像手段２が移動限界位置に無い場合はステップ３０２に遷移し、移動限界位置にある場合はステップ３０５に遷移する。
【００４９】
ステップ３０２では、今回の移動が、読取要求があってから最初の移動か否かを判定する。最初の移動である場合はステップ３０３に遷移し、最初の移動でない場合はステップ３０４に遷移する。
【００５０】
ステップ３０３では、第２の記憶手段２０に記憶されている移動方向に移動するよう所定のパルスを移動手段７に出力して結像手段２を移動させる。
【００５１】
ステップ３０４では、最初の移動ではなく且つ移動限界位置には達していない状態での移動であるので、前回の移動と同じ方向に移動するよう移動手段７を制御する。
【００５２】
また、ステップ３０５では、現在の位置が移動限界にあるので、前回の移動方向とは逆の方向に移動するよう移動手段７を制御する。
【００５３】
ステップ３０６では、移動した量を位置カウンタ２２に正負の符号を付けて加算する。
【００５４】
このような移動制御を行うことにより、比較的遠距離で読み取る光学的情報を扱う場合が多いか、近距離で読み取る光学的情報を扱う場合が多いかに応じて、それぞれに焦点が合う結像手段２のあるべき位置が、優先的に認識手段５やデコード手段６によって調べられ、比較的短時間に読取処理を完了する事ができる。
【００５５】
図７は第３の記憶手段２１による移動制御の一例を示すフローチャートである。
【００５６】
原点復帰を行った後、第３の記憶手段２１に記憶されている移動範囲の所定の位置に結像手段２を移動させる。
【００５７】
その後の移動処理においては、ステップ４０１を実行し、結像手段２の位置が第３の記憶手段２１に記憶されている移動範囲の限界位置か否かを調べ、移動範囲の限界位置でなければステップ４０２を実行し、移動範囲の限界位置であればステップ４０３を実行する。
【００５８】
ステップ４０２では、前回と同じ移動方向に結像手段２が移動するように移動手段７を制御する。また、ステップ４０３では、前回と逆の移動方向に結像手段２が移動するように移動手段７を制御する。
【００５９】
このような移動制御を行うことにより、比較的遠距離で読み取る光学的情報を扱う場合か、近距離で読み取る光学的情報を扱う場合かに応じて、それぞれに焦点が合う結像手段２のあるべき位置が、優先的に認識手段５やデコード手段６によって調べられ、比較的短時間に読取処理を完了する事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の光学的情報読取装置は、光学的情報のコードサイズ、分解能の違いを１台の光学的情報読取装置で読み取るために焦点位置を調整することが可能であり、焦点位置を自動的に調整するための距離を測定する為のセンサなどの装置を有さない単純な構成の光学情報読取装置等として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の光学的情報読取装置のブロック図
【図２】本発明の光学的情報読取装置の構成例のブロック図
【図３】本発明の光学的情報読取装置の読取処理の動作例を示すフローチャート
【図４】結像手段の移動制御の一例を示す光学的情報読取装置の構成例のブロック図
【図５】第１の記憶手段による移動制御の一例を示すフローチャート
【図６】第２の記憶手段による移動制御の一例を示すフローチャート
【図７】第３の記憶手段による移動制御の一例を示すフローチャート
【図８】従来の光学的情報読取装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１  光学的情報
２  結像手段
３  変換手段
４  画像記憶手段
５  認識手段
６  デコード手段
７  移動手段
８  コンピュータ
９  インターフェース
１０  ＣＰＵ
１１  メモリ
１２  モータコントローラ
１３  モータ
１４  ボールネジ
１５  レンズホルダー
１６  検出スイッチ
１７  トリガスイッチ
１８  入出力装置
１９  第１の記憶手段
２０  第２の記憶手段
２１  第３の記憶手段
【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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