(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取対象物である金属等の光沢面にダイレクトドットマーキングされたドット状コードを光学的に読み取るコード読取装置であって、
読取開口部を有する筐体と、
前記読取開口部を介して前記コードを含む２次元エリアに落射方向から照明光を照射する第１光源手段と、
前記読取開口部を介して前記２次元エリアに斜方向から前記第１光源手段の照明光とは異なる色の照明光を前記第１光源手段の照明光と同時に照射する第２光源手段と、
前記第１光源手段の照明光が前記２次元エリアから反射した第１光源反射光、および前記第２光源手段の照明光が前記２次元エリアから反射した第２光源反射光を前記読取開口部を介して同時に受光することにより、前記２次元エリアの画像を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラによって撮像された前記２次元エリアの画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第１光源反射光の画像と前記第２光源反射光の画像とを生成するとともに、前記１光源反射光の画像と前記第２光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、
前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段と
を備えていることを特徴とするコード読取装置。
【請求項２】
前記第２光源手段から照射される照明光は、前記２次元エリアの表面に対する入射光束の角度が３５〜５５°になるように設定されている請求項１に記載のコード読取装置。
【請求項３】
前記筐体は、片手で把持可能な形状に形成されるとともに、該筐体の一部には画像キャプチャー用のトリガーボタンが設けられ、
前記第１光源手段は、前記トリガーボタンによる入力に応じて、前記読取開口部を介して前記コードを含む２次元エリアに落射方向から前記照明光を照射し、かつ、
第２光源手段は、前記トリガーボタンによる入力に応じて、前記読取開口部を介して前記２次元エリアに斜方向から前記第１光源手段の照明光とは異なる色の前記照明光を前記第１光源手段の照明光と同時に照射する請求項１または２に記載のコード読取装置。
【請求項４】
前記第１光源手段および前記第２光源手段の照明光の色は、それぞれ赤、緑、青のうちのいずれかである請求項１ないし３のいずれかに記載のコード読取装置。
【請求項５】
前記第１光源手段と前記読取開口部との間に、前記第１光源手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、
前記光学フィルタは、少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有する請求項１ないし４のいずれかに記載のコード読取装置。
【請求項６】
前記画像処理部は、前記筐体内に配設されている請求項１ないし５のいずれかに記載のコード読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の表面に形成された２次元コードなどを光学的に読み取るコード読取装置に関し、より詳細には、コードを高精度に読み取ることができるように撮像手段および画像処理手段を改良したコード読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品や部品の管理情報を短時間で認識するために、製品や部品の番号、品名、価格などの情報を白黒等の縞模様で記号化した１次元または２次元コードが広く用いられている。これらのコードの模様は、異なる反射率を有するマークで表されており、例えば、１次元コードにおいては、線の幅の比の組み合わせで一連の数字や文字を表し、製品や部品の番号、名称、価格などの各種情報が上記数字や文字に置き換えられている。
【０００３】
例えば、バーコードで表されたコードは、バーコードリーダと呼ばれる読取装置によって読み取られる。このバーコードリーダは、光をバーコードに当て、反射率の異なる白と黒の縞模様から返ってくる光を受けて、その反射光の強弱のパターンに基づいて元の数字に解読する装置である。この種のコード読取装置には、操作者が装置を手に持って利用する手持ち式のタイプと、読取窓の上をバーコードのついた製品等を通過させる定置式のタプがある。一般的に、前者のタイプには、光源として発光ダイオードが用いられ、後者のタイプにはレーザービームが光源として用いられている。
【０００４】
このうち、手持ち式（ハンディタイプ）のコード読取装置は、ＰＯＳ（販売時点情報管理）システムとして、スーパーマーケット、デパート、コンビニエンスストア等で多用されている。図１２は、一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。同図において、バーコードリーダ１００の本体１０１は、横断面が『Ｌ』字状である略直方体形状をなしている。本体１０１の一端の先端部には、コードの読取部１０２が設けられ、本体１０１の他端の上面部には、読み取ったコードのデータの登録、抹消、表示、ガイダンス等の指令を入力するためのテンキー１０３、および所定事項を表示するための液晶パネル等からなる表示部１０４が設けられている。
【０００５】
このコード読取装置１００を使用する際、使用者は、本体１０１の他端を片手で把持して読取部１０２を読取対象であるコードに押し当て、本体１０１の側面部に設けられているトリガーボタン１０５を押す。すると、読取部１０２を介してコードが読み取られるので、使用者は、所定のテンキー１０３を押してそのコードのデータの登録、表示等の指令を入力する。
【０００６】
この種のハンディタイプのコード読取装置では、従来、白黒等の模様で符号化された１次元コードや２次元コードが対象とされていた。ところが、近年、工業製品等を扱う分野では、金属やセラミックス、高分子化合物などの物体表面に直接マーキングされた２次元コードまたは１次元コードを読み取るための装置が開発されている。
【０００７】
現在、このダイレクトパーツマーキング（DPMI  :  Direct  Part  Marking  Identification）の手法には、ドットピーン（刻印）とレーザマーカとが存在している。このうちドットピーンは、製品表面を凹ませることによりマーキングするので、耐久性に優れ、消えない印字が形成されることが特徴であり、例えばエンジンブロック等の製品管理などに利用されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２９８６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来より、金属等の光沢面にダイレクトドットマーキングされたコードを読み取るために使用されるコード読取装置では、読取対象物であるコードを照射する手段として、斜方照明光を照射して画像を撮像する手段と、同軸落射照明光を照射して撮像する手段とが、各々用いられていた。このうち前者の撮像手段により生成された画像では、暗い背景に明るいコード部（ドット部）が写し出され、一方、後者の撮像手段により生成された画像では、明るい背景に暗いコード部が写し出されるようになっている。
【００１０】
読取対象である金属の光の反射特性が一様であれば、その特性に応じていずれかの撮像手段を採用すればよいが、実際には、光の反射特性が異なる何種類もの金属等の表面上にマーキングされたコードを読み取る必要がある。そのため、従来のコード読取装置では、各撮像手段の適正条件に合致しなかった場合に、表面上の傷、ヘアラインなどの切削跡、鋳物肌、メッキ等の表面ムラの部分が撮像画像上でドット様の画像ノイズとして現れて画質を劣化し、コードの読み取りを正確に行うことができない、という問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コードが形成されている読取対象物表面における光の反射特性が異なる場合でも、コードを高精度に読み取りことができ、かつ設定および使用が簡易化されたコード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】
【００１２】
本発明の上記目的は、読取対象物の表面にマーキングされたコードを光学的に読み取るコード読取装置において、読取開口部を有する筐体と、前記読取開口部を介して前記コードを含む２次元エリアに落射方向から照明光を照射する第１光源手段と、前記読取開口部を介して前記２次元エリアに斜方向から照明光を照射する第２光源手段と、前記第１光源手段の照明光が前記２次元エリアから反射した第１光源反射光、および前記第２光源手段の照明光が前記２次元エリアから反射した第２光源反射光を前記読取開口部を介して受光する撮像手段と、前第１光源反射光の画像と前記第２光源反射光の画像とを差分処理することにより、コード読取用画像を生成する画像処理部と、前記コード読取用画像に基づいて前記コードに対応する所定データを再生するデコーダ手段とを備えていることにより、達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記撮像手段がカラーカメラであるとともに、前記第１光源手段の照明光と前記第２光源手段の照明光とがそれぞれ異なる色の光であり、前記カラーカメラが前記第１光源手段および前記第２光源手段から同時に照射された前記照明光の反射光を撮像し、かつ、前記画像処理部が前記カラーカメラの撮像画像を前記照明光の色成分に基づいて分離することにより、前記第１光源反射光の画像と前記第２光源反射光の画像とを生成することにより、効果的に達成される。
【００１４】
また、上記目的は、前記第１光源手段および前記第２光源手段の照明光の色がそれぞれ赤、緑、青のうちのいずれかであることにより、効果的に達成される。
【００１５】
また、上記目的は、前記第１照明手段と前記読取開口部との間に、前記第１照明手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを備え、かつ、前記光学フィルタが少なくとも前記撮像手段の視野と交わる箇所に孔部を有することにより、効果的に達成される。
【００１６】
さらに、上記目的は、前記画像処理部が前記筐体内に配設されていることにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るコード読取装置によると、読取対象であるコードに対して照明光を落射方向から照射して撮像した画像と、コードに対して斜方向から照明光を照射して撮像した画像とを差分処理して、コード読取用画像を生成するようにした。これにより、読取対象物の光沢面のノイズが除去されたコード読取用画像が生成され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【００１８】
また、撮像手段をカラーカメラとし、かつ、第１光源手段（落射方向）と第２光源手段（斜方向）に異なる色の照明光を用いて落射方向と斜方向から同時に照射したまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより、照明方向別の画像を得られるようにした。これにより、１つのコードに対する撮像回数が１回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コードの移動に伴う被写体ボケや読取装置の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【００１９】
さらに、第１光源手段と読取開口部との間に、第１光源手段の照明光の波長成分のみを通過させる光学フィルタを設け、撮像手段の視野と交わる光学フィルタの中央部に孔部を穿設した。これにより、第２光源手段から照射された照明光の一部が読取対象で反射した後、第１光源手段で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下に述べる各実施形態は、金属等からなる読取対象物の表面上にダイレクトパーツマーキング（DPMI  :  Direct  Part  Marking  Identification）によって設けられたドット状のコードを読み取るハンディタイプのコード読取装置に、本発明を適用したものである。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る本発明の実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。同図において、コード読取装置１は、使用者が片手で把持して操作可能な断面Ｌ字形状に形成された筐体２を有し、該筐体２の一端側には読取開口部２ａが形成され、かつ、屈曲部には画像キャプチャー用のトリガーボタン３が設けられている。読取対象物（金属板等）４の表面上にマーキングされたコード５は、この読取開口部２ａを通してコード読取装置１により光学的に読み取られる。
【００２２】
コード読取装置１は、筐体２の内部に、読取開口部２ａを介してコード５を含む２次元エリアに落射方向から照明光６Ｌを照射する落射光源（第１光源）６と、読取開口部２ａを介して上記２次元エリアに斜方向から照明光７Ｌを照射する斜方光源（第２光源）７と、上記２次元エリアに照射された照明光の反射光を受光する撮像部８と、該撮像部８により撮像された画像を処理する画像処理部９とを備えている。
【００２３】
撮像部８は、ＣＣＤ型やＭＯＳ型などのカラーカメラであり、該カラーカメラに撮像画像の焦点を合わせるレンズ８ａを有し、読取開口部２ａの略中央部の上方に配されている。なお、撮像部８から下方に延びている２本の長点線は、撮像部８の視野８Ｖの外縁を示すものであり、この視野８Ｖは、読取開口部２ａより僅かに小さくなるように設定されている。また、撮像部８のカメラ光軸は、落射方向に対して約１０°傾いていることが好ましいく、これにより、受光部のゴースト像の映り込みを視野８Vの外に外すことができる。
【００２４】
落射光源６および斜方光源７は、高輝度ＬＥＤアレイなどで構成され、両者は異なる色を発光するようになっている。特に、これらの照明光６Ｌ，７Ｌに用いる色は、３原色（赤色、緑色、青色）のいずれかであることが好ましく、本実施形態では、斜方光源７に赤色光を発光するＬＥＤを用い、一方、落射光源６に緑色の照明光を発光するＬＥＤを用いている。なお、斜方光源７は、照明光７Lの入射角（コード５の表面と入射光束のなす角度）が３５〜５５°であることが好ましく、特に４５°であることが望ましい。
【００２５】
このような構成を有するコード読取装置１では、コード５がマーキングされた読取対象物４の表面に対して筐体２の読取開口部２ａを略平行に近接させた状態で、トリガーボタン３を引くことにより、落射光源６および斜方光源７から読取開口部２ａを介して読取対象物４に向けて照明光６Ｌ，７Ｌの照射がなされ、読取対象物４からの反射光が読取開口部２ａを介して撮像部８により受光されて、コード５を含む２次元エリアの画像が撮像されるようになっている。
【００２６】
図２は、斜方照明光の光路を示す説明図であり、図３は、その斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図２に示すように、斜方光源７から照射される斜方照明光７Ｌのうち、ドット状の凹部が形成されたコード５で反射した光は、撮像部８に受光され、一方、コード５の周辺の読取対象物４の表面で反射した光は、撮像部８に受光されない。したがって、斜方照明光７Ｌの反射光を捉えた画像は、図３に示すように、概ねコード５が白く写り、コード５の周辺の読取対象物４の表面が黒く写っている。ところが、読取対象物４の表面上に形成された切削跡等の傷も白く写ってしまい、矩形状コード５の鮮明度が全体的に低くなっている。
【００２７】
図４は、落射照明光の光路を示す説明図であり、図５は、その落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。図４に示すように、落射光源６から照射される落射照明光６Ｌのうち、コード５の周辺の読取対象物４の表面で反射した光は、撮像部８に受光され、一方、コード５で反射した光は、撮像部８に受光されない。したがって、落射照明光６Ｌの反射光を捉えた画像は、図５に示すように、概ねコード５が黒く写り、コード５の周辺の読取対象物４の表面が白く写っている。ところが、読取対象物４の表面上に形成された切削跡等の傷も薄黒く写ってしまい、特に矩形状コード５の上辺部の鮮明度が低くなっている。
【００２８】
図６は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
同図において、斜方照明光７Ｌおよび落射照明光６Ｌを照射されたコード（マーク）５を含む読取対象物４がカラーカメラ（撮像部）８によって撮像され、該撮像画像は、筐体２内に設けられた画像処理部９に送られる。
【００２９】
画像処理部９では、まず、カラーカメラ８によって撮像された撮像画像を色成分に基づいて分離し、色別画像（Ｒ（赤色光）画像，Ｇ（緑色光）画像，Ｂ（青色光）画像）を生成する。本実施形態では、図３に示した画像が、斜方照明光７Ｌ（赤色発光）の反射光に基づいて生成された画像Ａ（Ｒ画像）であり、かつ、図５に示した画像が、落射照明光６Ｌ（緑色発光）の反射光に基づいて生成された画像Ｂ（Ｇ画像）である。
【００３０】
次に、各照明光６Ｌ，７Ｌの色成分に基づいて生成された画像Ａおよび画像Ｂを、以下の［数式１］に基づいて差分処理し、コード５を読み取るための解読画像を生成する。
［数式１］
Ｃ＝（Ａ*Ｏｆｆｓ＿Ａ）−（Ｂ*Ｏｆｆｓ＿Ｂ）
ＩＦ  Ｃ＞２５５  ＴＨＥＮ  Ｃ＝２５５
ＩＦ  Ｃ＜０      ＴＨＥＮ  Ｃ＝０
ここで、『Ａ』は、所定位置の画像Ａにおけるピクセル値（０〜２５５）であり、『Ｏｆｆｓ＿Ａ』は、撮像部８の設定に依存するオフセット値（０．１〜２．０）である。また、『Ｂ』は、同位置の画像Ｂにおけるピクセル値（０〜２５５）であり、『Ｏｆｆｓ＿Ｂ』は、上記設定に依存するオフセット値（０．１〜２．０）である。さらに、『Ｃ』は、上記差分処理の結果として得られるピクセル値である。
【００３１】
画像処理部９によって生成された解読画像は、該画像データに基づいてコード５に記録されたデータを再生するデコード部（図示せず）に出力され、コード５に対応する所定のデータが再生される。
【００３２】
図７は、２つの画像Ａ，Ｂを差分処理することにより生成された解読画像である。この解読画像と図３および図５の色別画像とを比較すると、図７の解読画像では、読取対象物４の表面上に形成された切削跡などの傷も消えて、コード５がより鮮明に表示されていることがわかる。
【００３３】
なお、本実施形態では、斜方照明光７Ｌを赤色発光とし、かつ、落射照明光６Ｌを緑色発光としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜方照明光７Ｌと落射照明光６Ｌとで異なる色の照明光を用いるのであれば、その発光色および組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係るコード読取装置１では、読取対象物４の表面に形成されたコード５について、落射照明光６Ｌの反射光に基づく画像Ｂと、斜方照明光７Ｌの反射光に基づく画像Ａとを生成し、この２つの画像Ａ，Ｂを差分処理することにより、鮮明度の高い解読画像を生成するようになっている。これにより、解読画像における読取対象物４の光沢面のノイズが除去され、安定した高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るコード読取装置１では、撮像部８をカラーカメラとし、かつ、落射光源６と斜方光源７に異なる色の照明光を用いて、これらの光源６，７を同時に発光させたまま画像を撮像し、この撮像画像を照明光の色成分に基づいて分離することにより照明方向別の画像Ａ，Ｂを生成するようにした。これにより、１つのコード５に対する撮像回数が１回で済むため、撮像時間が大幅に短縮されるとともに、コード５の移動に伴う被写体ボケやコード読取装置１の移動に伴う手ぶれに強い読み取りを実行することができる。
【００３６】
図８は、本実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。この変形例では、トリガーボタン３を引くことにより、落射光源６および斜方光源７のうちの一方が作動し、読取対象物４の画像が撮像部８により撮像され、その後、一方の光源が停止して他方の光源が作動し、読取対象物４の画像が撮像部８により撮像される。そして、この２つの撮像画像Ａ，Ｂは、それぞれ画像処理部９に送られる。この画像処理部９では、撮像画像Ａおよび撮像画像Ｂを、上述した［数式１］に基づいて差分処理し、コード５を読み取るための解読画像を生成する。
【００３７】
以上のような構成により、本変形例では上述した第１実施形態と同様に、鮮明度の高い解読画像が得られることはもとより、カラー撮像に限定されることなく、例えばモノクロ撮像を採用することができるので、構成部品の低コスト化を図ることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。なお、同図において、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３９】
本実施形態に係るコード読取装置１´では、落射光源６と読取開口部２ａとの間に、光学フィルタ１０が配設されているという点で、上述した第１実施形態とは相違している。この光学フィルタ１０は、落射照明光６Ｌのみを通過させるように構成されたものであり、その中央部には孔部１０ａが穿設されている。この孔部１０ａは、撮像部８がコード５に反射した斜方照明光７Ｌを捉えることができるように設けられたものである。したがって、少なくとも撮像部８の視野８Ｖと交わる光学フィルタ１０の部位には、この孔部１０ａが形成されている。
【００４０】
図１０は、落射光源６と読取開口部２ａとの間に光学フィルタ１０を設けて撮像された鏡面の画像であり、図１１は、この光学フィルタ１０を設けずに撮像された鏡面の画像である。これらの図を比較すると、図１１の画像は、図１０の画像に比べて光点の数が多いことがわかる。すなわち、この結果は、斜方照明光７Ｌの一部が読取対象で反射した後、落射光源６で再反射することにより生じる偽像が、光学フィルタ１０によってカットされている、ということを意味している。
【００４１】
以上のような構成を有する本実施形態に係るコード読取装置１´では、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られることはもとより、落射光源６と読取開口部２ａとの間に、落射照明光６Ｌを通過させる光学フィルタ１０を備えたことにより、斜方照明光７Ｌが落射光源６で再反射することにより生じる偽像の発生を防止することができる。この結果、偽像によるコードの誤認識の発生を減少することができ、より高精度なコードの読み取りを実行することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す断面図である。
【図２】斜方照明光の光路を示す説明図である。
【図３】斜方照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図４】落射照明光の光路を示す説明図である。
【図５】落射照明光を用いて撮像された読取対象物の画像である。
【図６】第１実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローを示すブロック図である。
【図７】画像処理された読取対象物の画像である。
【図８】第１実施形態に係るコード読取装置の画像処理フローの変形例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るコード読取装置の基本構成を概略的に示す要部断面図である。
【図１０】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けて撮像された鏡面の画像である。
【図１１】落射光源と読取開口部との間に光学フィルタを設けずに撮像された鏡面の画像である。
【図１２】一般的なハンディタイプのバーコードリーダの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      コード読取装置
２      筐体
２ａ    読取開口部
４      読取対象物（金属板）
５      コード（ダイレクトマーキング）
６      落射光源（第１光源）
６Ｌ    落射照明光
７      斜方光源（第２光源）
７Ｌ    斜方照明光
８      撮像部
８Ｖ    視野
９      画像処理部
１０      光学フィルタ
１０ａ    孔部
【図１】
0004440312.tif 000002
【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
0004440312.tif 000011
【図１０】
0004440312.tif 000012
【図１１】
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