(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光手段からの照射光をケースの読取口を介してケース内部からケース外部の読み取り対象に照射することで、読み取り対象からの反射光を前記読取口を介してケース内部の受光手段に結像して、該受光手段にて読み取り対象の画像を読み取る光学情報読取装置であって、
所定の基準位置に配置された基準の読み取り対象からの反射光によって前記受光手段に結像した状態での当該基準読み取り対象の画像サイズを記憶している基準画像サイズ記憶手段と、
任意位置にある読み取り対象からの反射光によって前記受光手段に結像した状態での当該読み取り対象の画像サイズを検出する画像サイズ検出手段と、
前記基準画像サイズ記憶手段に記憶されている前記基準読み取り対象の画像サイズに対する前記画像サイズ検出手段によって検出した前記読み取り対象の画像サイズの拡大又は縮小度合に基づき、前記任意位置にある前記読み取り対象までの距離を算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とする光学的読取装置。
【請求項２】
前記画像サイズは、前記読取対象の画像の代表幅であることを特徴とする請求項１に記載の光学情報読取装置。
【請求項３】
前記所定の基準位置は前記読取口であり、
前記距離算出手段は、前記読取口から前記任意位置にある前記読み取り対象までの距離を算出するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学情報読取装置。
【請求項４】
前記読み取り対象は、バーコードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項５】
前記読み取り対象は、２次元コードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項６】
前記基準読み取り対象を用いた場合の前記受光手段での結像状態が前記読取口の幅方向における適切な照度分布となる場合の前記発光手段に対する光量制御値を、前記読取口からの距離を順次変えた複数のサンプリング位置に対応して記憶している制御値記憶手段と、
前記距離算出手段によって算出された読み取り対象までの距離に対応する前記光量制御値を前記制御値記憶手段から読み出し、当該光量制御値に基づいて前記発光手段に対する光量制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項７】
前記制御値記憶手段に記憶されている前記光量制御値は、前記発光手段に供給するエネルギーの制御値であることを特徴とする請求項６に記載の光学情報読取装置。
【請求項８】
前記制御値記憶手段に記憶されている前記光量制御値は、前記受光手段が受光可能な状態にある時間帯内での、前記発光手段の発光時間の制御値であることを特徴とする請求項６に記載の光学情報読取装置。
【請求項９】
前記制御値記憶手段は、前記基準読み取り対象を用いた場合の前記受光手段での結像状態が適切な受光量にて実現される場合の前記受光手段に対する露光時間制御値も、前記複数のサンプリング位置に対応して記憶しており、
前記制御手段は、前記算出された読み取り対象までの距離に対応する前記露光時間制御値も前記制御値記憶手段から読み出し、当該露光時間制御値に基づいて前記受光手段に対する露光時間制御を行うよう構成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【請求項１０】
さらに、前記受光手段の出力波形の増幅率を高める増幅手段を備え、
前記制御値記憶手段は、前記基準読み取り対象を用いた場合の前記受光手段からの出力に対する前記増幅手段での適切な増幅率も、前記複数のサンプリング位置に対応して記憶しており、
前記制御手段は、前記算出された読み取り対象までの距離に対応する前記増幅率も前記制御値記憶手段から読み出し、当該増幅率に基づいて前記増幅手段に対する増幅率制御を行うよう構成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の光学情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバーコードなどの読み取り対象に光を照射し、その反射光から読取対象の画像を読み取るものであり、特に読取口から離れた位置の読み取り対象も読み取り可能な光学情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード等の発光手段から、商品などに付着されているバーコードに照射した光の反射光を、受光素子が配列された受光手段に結像し、該受光手段にて前記バーコードの画像を読み取る光学情報読取装置が知られている。
【０００３】
通常、このような光学情報読取装置は、光学情報読取装置のケースに設けられた読取口をバーコードにほぼ接触させた状態で、発光手段からの光を読取口を介してバーコードに照射し、このバーコードから反射された光を、同じ読取口から光学情報読取装置のケース内に導いて、受光手段に結像している。
【０００４】
このような光学情報読取装置では、光学情報読取装置を、バーコードが付着されている商品のところまで持って行く必要があるので、読み取り作業が面倒であるという問題があった。この問題点を解決するものとして、光学情報読取装置の読取口の近傍に存在するバーコードのみでなく、読取口近傍から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れたバーコードまでを、受光手段に結像して読み取らせることにより、読み取り毎に光学情報読取装置を商品に近づける動作を行うことなく、効率的にバーコードを読み取らせるいわゆる大深度光学情報読取装置が考えられる。
【０００５】
但し、通常のバーコードにて使用されている発光手段からの照射光は、読取口全体から照射されるように、バーコード照射用レンズが設定されている。これは、読取口にバーコードをほぼ接して読み取る場合には、光学情報読取装置のケースが死角となって、バーコードが見にくくなるので、なるべく照射光を広げて、バーコードに対して読取口が少々ずれていても光線がバーコードに確実に当たるようにするためである。しかし、このように読取口全体から照射されるようにバーコード照射用レンズを照射光を広げるように設定すると、読取口から離れたバーコードの位置には、極めて弱い光しか到達せず、バーコードの読取口が読み取ろうとするバーコードに向けられているのか否かが明確とならずに、読み取りを間違えるおそれがあった。
【０００６】
これに対しては、受光手段に入射される反射光強度を検出し、その検出結果に基づき受光手段の露光時間を制御することによって、受光手段が映像情報を電気信号に変換するための反射光量を常に安定させるようにすることが考えられている。このようにすれば、読取口を読取対象に接触させることなく光学的情報を読み取ることができるようになり、しかも読取口と読取対象とを離せば離すほど光学情報の読取可能範囲を増大できるので、読取口の口径に制限されることなく広範囲な光学情報を読み取ることができるのである。
【０００７】
ところで、読取口と読取対象とを離した場合の読取性能を低下させる原因としては、上述の反射光強度の低下だけでなく、照度分布に関する問題がある。つまり、図４（ａ）に示すように、発光手段からの照射光の照度分布がいくらフラットであるとしても、反射光が結像レンズを通って受光素子に結像される時点では、反射光波形の振幅は周辺にいくほど低下することとなる。これは、結像レンズのＣＯＳ4 法則やＭＴＦ特定等によるものである。
【０００８】
この点に関して従来は、例えば中央よりも周辺の方が明るくなるような照射光の照度分布となるように発光手段の設計を行うようにしていた。例えば、発光手段として４つの発光ダイオードを配置する場合を想定すると、読取口の両端側を中央部に比べて密にしたり、あるいは４つの発光ダイオードの照射方向を読取口の両端側に傾けるようにして、読取対象の周辺部の輝度を大きくするような工夫も考えられている。
【０００９】
但し、これらはある特定の位置に読取対象のバーコードが存在する場合にしか対応できない。つまり、上述した反射光波形の振幅が周辺にいくほど低下する度合は、読取口とバーコードとの距離が変わればそれに応じて変わってくるからである。したがって、読取口とバーコードとの距離がαである状態で適切な照度分布となるように発光ダイオードの配置や光量を調整したとしても、実際に読み取る場合に読取口とバーコードとの距離がβに変われば、その状態では適切な照度分布とならない可能性がある。
【００１０】
したがって、読取口とバーコードとの距離に応じて変化する照度分布にも対応した制御を実行する方法として、予め距離に対応させた制御データを記憶しておくことが考えられる。例えば読取口にサンプリング用のバーコードがある場合の受光手段での結像状態が読取口の幅方向において適切となる場合の各発光ダイオードに対する光量制御値、読取口から距離α（＞０）の位置にサンプリング用のバーコードがある場合の光量制御値、読取口から距離β（＞α）の位置にサンプリング用のバーコードがある場合の光量制御値、というように、読取口からの距離を順次変えた複数のサンプリング位置に対応して光量制御値を記憶しておく。そして、実際の読取動作時においては、何等かの方法で読取口からバーコードまでの距離を測定し、その測定されたバーコードまでの距離に対応する光量制御値を読み出して制御を実行するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、読取口からバーコードまでの距離を測定するのに距離センサを用いていた。距離センサとしては例えばアクティブ方式三角測量や焦電形赤外線センサなどを採用することが考えられるが、いずれにしても、バーコードに対して光線を照射するなどの処理が必要であるため、バーコードからの画像データの読み取りのための構成とは別個に距離測定のための構成を配備する必要がある。特に、ハンディタイプのバーコードリーダなどを想定すると、読取口付近に距離センサ関連の構成が配備されることは構成の複雑化及び大型化につながるため好ましくない。
【００１２】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、読取口から離れた位置にある読み取り対象からも光学情報を読み取ることのできる大深度光学情報読取装置において、別個に距離センサを持たなくても読み取り対象までの距離を算出することのできる光学情報読取装置の提供を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の光学情報読取装置は、発光手段からの照射光をケースの読取口を介してケース内部からケース外部の読み取り対象に照射することで、読み取り対象からの反射光を前記読取口を介してケース内部の受光手段に結像して、該受光手段にて読み取り対象の画像を読み取る光学情報読取装置であって、所定の基準位置に配置された基準の読み取り対象からの反射光によって前記受光手段に結像した状態での当該基準読み取り対象の画像サイズを記憶している基準画像サイズ記憶手段と、任意位置にある読み取り対象からの反射光によって前記受光手段に結像した状態での当該読み取り対象の画像サイズを検出する画像サイズ検出手段と、前記基準画像サイズ記憶手段に記憶されている前記基準読み取り対象の画像サイズに対する前記画像サイズ検出手段によって検出した前記読み取り対象の画像サイズの拡大又は縮小度合に基づき、前記任意位置にある前記読み取り対象までの距離を算出する距離算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本光学的読取装置によれば、基準画像サイズ記憶手段が、所定の基準位置に配置された基準の読み取り対象からの反射光によって受光手段に結像した状態での当該基準読み取り対象の画像サイズを記憶しており、画像サイズ検出手段が任意位置にある読み取り対象からの反射光によって受光手段に結像した状態での当該読み取り対象の画像サイズを検出すると、距離算出手段が、基準画像サイズ記憶手段に記憶されている基準読み取り対象の画像サイズに対する画像サイズ検出手段によって検出した読み取り対象の画像サイズの拡大又は縮小度合に基づき、任意位置にある読み取り対象までの距離を算出する。
【００１５】
この距離算出の原理を図９を参照して説明する。例えば光学的読取装置の読取口に読取対象の一例であるバーコードＢｓｔを配置し、そのバーコードＢｓｔによる反射光が結像レンズ３４を介して受光手段としての光学的センサ３６に結像したとする。この場合の光学的センサ３６に結像したバーコードＢｓｔの画像サイズＷｓｔを基準の画像サイズとして記憶しておく。そして、実際の読取動作時に、例えば読取口から距離Ｌ１の位置にある距離算出対象のバーコードＢｏを読み取った場合の光学的センサ３６に結像したバーコードＢｏの画像サイズがＷｏ（＜Ｗｓｔ）であったとする。バーコードＢｓｔ，Ｂｏ自体のサイズＷは変わらないとすると、Ｗｏ＜Ｗｓｔとなるのは、距離算出対象のバーコードＢｏが読取口から距離Ｌ１だけ離れているからである。
【００１６】
図９において、読取口から結像レンズ３４までの距離をＬ２、結像レンズ３４から光学的センサ３６までの距離のＬ３とすると、基準の画像サイズＷｓｔは、バーコード自体のサイズＷを用いて次式のように表される。
Ｗｓｔ＝（Ｌ３／Ｌ２）Ｗ
一方、読取口から距離Ｌ１の位置にあるバーコードＢｏに対応する光学的センサ３６上での画像サイズがＷｏは、同じくＷを用いて次式のように表される。
【００１７】
Ｗｏ＝｛Ｌ３／（Ｌ１＋Ｌ２）｝Ｗ
これら両式からＷを消去すると、Ｌ２・Ｗｓｔ＝（Ｌ１＋Ｌ２）Ｗｏの関係が導かれ、Ｌ１は次式のように表される。
Ｌ１＝｛（Ｗｓｔ／Ｗｏ）−１｝Ｌ２
距離Ｌ２は装置固有の値であるため、ＷｓｔとＷｏが判れば、距離算出対象のバーコードＢｏの読取口からの距離Ｌ１を算出することができる。つまり、距離センサなどのハード構成を用いなくても、バーコードなどの読み取り対象の画像データを読み取るという装置本来の機能を利用して、バーコードまでの距離を得ることができる。
【００１８】
従来、読取口からバーコードまでの距離を測定するのに距離センサを用いていたが、バーコードに対して光線を照射するなどの処理が必要であるため、バーコードからの画像データの読み取りのための構成とは別個に距離測定のための構成を配備する必要があった。特に、ハンディタイプのバーコードリーダなどを想定すると、読取口付近に距離センサ関連の構成が配備されることは構成の複雑化及び大型化につながるため好ましくない。その点、本装置の場合には、読取口から離れた位置にある読み取り対象からも光学情報を読み取ることのできる大深度光学情報読取装置であり、別個に距離センサを持たなくても読み取り対象までの距離を算出することができ、非常に有利である。
【００１９】
このように画像サイズの拡大又は縮小度合を用いて距離を算出したが、この画像サイズとしては、読み取り対象の画像の代表幅とすることが考えられる。この代表幅としては、例えばバーコードであれば、そのバーコードシンボルの存在する部分、つまりスタートキャラクタからストップキャラクタまでの距離を代表幅とすればよい。なお、本装置の読み取り対象としては、バーコードのような１次元コードでもよいし、２次元コードであってもよい。２次元コードの場合には縦方向の幅と横方向の幅の２つが検出されることとなるが、その場合には例えば大きい方の幅を代表幅とするなどの工夫をすればよい。
【００２０】
なお、以上の説明からも判るが、本装置の読み取り対象はある程度限定されることとなる。つまり、上述の距離算出の前提としては基準の画像サイズＷｓｔを記憶させた場合の「基準読み取り対象」の画像サイズと、「距離算出時の読み取り対象」の画像サイズとが同じであることが必要である。したがって、例えば郵便物に貼付されるバーコードなどのように、同一規格でありサイズが一定しているような読み取り対象の場合には非常に有効である。
【００２１】
また、基準の画像サイズＷｓｔを記憶させる場合に基準読み取り対象を配置させる「基準位置」については、例えば読取口とすることが考えられる。上述した従来技術の説明においても一例を挙げたが、バーコードなどの読み取り対象が読取口から離れるにしたがって照度分布が変化したり照度が低下したりするので、読取口を基準として、そこからの距離を算出することが好ましい。
【００２２】
ところで、上述したように距離センサを用いずに算出した距離に基づいて行う制御としては、例えば発光手段に対する光量制御などが考えられる。例えば、請求項６に示すように、基準読み取り対象を用いた場合の受光手段での結像状態が読取口の幅方向における適切な照度分布となる場合の発光手段に対する光量制御値を、読取口からの距離を順次変えた複数のサンプリング位置に対応して記憶しておき、前記距離算出手段によって算出された読み取り対象までの距離に対応する光量制御値を読み出し、その光量制御値に基づいて発光手段に対する光量制御を行うのである。
【００２３】
受光手段における結像状態が理想の照度分布となる場合とは、概略的に言えば読取口の幅方向における照度分布が均一（反射光波形の振幅が均一）になる状態である。上述したように、発光手段からの照射光の照度分布がいくらフラットであるとしても、反射光が結像レンズを通って受光素子に結像される時点では、結像レンズのＣＯＳ4 法則やＭＴＦ特性等によって反射光波形の振幅は周辺にいくほど低下することとなる。したがって、受光手段に結像する時点で照度分布が均一になるようにするには、概略的に言えば読取口の幅方向に見た場合に中央よりも周辺の方が明るくなる照射光の照度分布となるように発光手段を制御する必要がある。
【００２４】
但し、単に中央よりも周辺の方が明るくなる照射光の照度分布となるように発光手段を固定的に設定するだけでは、特定の位置に読取対象のバーコードが存在する場合にしか対応できない。つまり、反射光波形の振幅が周辺にいくほど低下する度合は、読取口とバーコードとの距離が変わればそれに応じて変わってくるからである。これは、光学系の特性（回折や像のぼけ度合など）や周囲環境などが原因である。したがって、読取口からバーコードまでの距離がある状態の場合に適切な照度分布となるように発光ダイオードの配置や光量を調整したとしても、実際に読み取る場合に読取口とバーコードとの距離が変われば、その状態では適切な照度分布とならない可能性がある。
【００２５】
したがって、読取口にサンプリング用の読み取り対象がある場合の受光手段での結像状態が読取口の幅方向において適切となる場合の発光手段に対する光量制御値、読取口から距離α（＞０）の位置にサンプリング用の読み取り対象がある場合の光量制御値、読取口から距離β（＞α）の位置にサンプリング用の読み取り対象がある場合の光量制御値、というように、読取口からの距離を順次変えた複数のサンプリング位置に対応して光量制御値を記憶しておく。
【００２６】
そして、実際の読取動作時においては、距離算出手段によって読取口から読み取り対象までの距離を測定し、制御手段が、その測定された読み取り対象までの距離に対応する光量制御値を制御値記憶手段から読み出し、その光量制御値に基づいて発光手段に対する光量制御を行う。なお、実際の読取動作時においては、読取口から読み取り対象までの距離ｈが上述のサンプリング位置での距離αやβには一致しないことの方が多いと想定されるが、例えば０＜ｈ≦αの場合にはαでの光量制御値を用い、α＜ｈ≦βの場合にはβでの光量制御値を用いればよい。また、距離０，α，βでの光量制御値を用いて、それ以外の距離における光量制御値を補間により求めてもよい。
【００２７】
なお、制御値記憶手段に記憶されている光量制御値は、発光手段に供給するエネルギーの制御値として記憶しておいてもよいし、あるいは、受光手段が受光可能な状態にある時間帯内での、発光手段の発光時間の制御値として記憶しておいてもよい。
【００２８】
また、光量制御に加えて受光手段に対する露光時間制御も行うようにする場合には、制御値記憶手段が、サンプリング用の読み取り対象を用いた場合の受光手段での結像状態が適切な受光量にて実現される場合の受光手段に対する露光時間制御値も、複数のサンプリング位置に対応して記憶しておけばよい。こうすれば、制御手段が、読み取り対象までの距離に対応する光量制御値と露光時間制御値を制御値記憶手段から読み出し、光量制御値に基づいて発光手段に対する光量制御を行うと共に、露光時間制御値に基づいて露光時間制御を行うことができる。
【００２９】
なお、受光手段の露光時間がシャッタにより制限されている場合には、制御値記憶手段に、シャッタを開く時間の制御値を露光時間制御値として記憶しておけばよい。
また、光量制御及び露光時間制御に増幅手段に対する増幅率制御も行うようにする場合には、制御値記憶手段が、基準読み取り対象を用いた場合の受光手段からの出力に対する前記増幅手段での適切な増幅率も、複数のサンプリング位置に対応して記憶しており、制御手段が、算出された読み取り対象までの距離に対応する増幅率も制御値記憶手段から読み出し、当該増幅率に基づいて増幅手段に対する増幅率制御を行うよう構成すればよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、上述した発明が適用された実施の形態としての光学情報読取装置４の概略構成図である。
本実施の形態において、光学情報読取装置４は、いわゆるバーコードリーダハンディターミナルとして構成されているものである。図１は光学情報読取装置４の概略断面図であり、図２はその制御系統のブロック図である。
【００３１】
光学情報読取装置４は、ケース１２、読取部１４、データ処理出力部１６、および電源部１８を備えている。
ケース１２の前方部の内部には読取部１４が配置され、また、ケース１２の後方部は操作者が手で握るための把持部２０を形成している。ケース１２の前方部の下部には、左右（図１では紙面に垂直方向）に長い、すなわち幅方向に長い読取口２２が設けられ、読取口２２の奥には、防塵プレート２４が配置されて、読取口２２を閉塞している。このことにより、塵が読取口２２からケース１２内部に侵入するのを防止している。また、防塵プレート２４は、少なくとも下に述べる読み取り光としての赤色の光は通過可能である。
【００３２】
読取部１４は、照明用赤色発光ダイオード２６（発光手段に該当）、発光駆動回路２８、バーコード照射用レンズ３０、反射鏡３２、結像レンズ部３４および光学的センサ３６（受光手段に該当）を備えている。発光駆動回路２８により照明用赤色発光ダイオード２６が発光すると、その赤色光は防塵プレート２４を通過して、ケース１２外部のバーコード８を照射する。図１では、バーコード８のバー配列方向と読取口２２の幅方向とを合わせて、図１中に実線で示すようにバーコード８を読取口２２にほぼ接触した状態にて、赤色光でバーコード８を照射している場合を示している。もちろん、図１中に破線で示すように、バーコード８から読取口を離した状態で読み取らせても良い。
【００３３】
バーコード８により反射された赤色光は、再度、防塵プレート２４からケース１２内に入り、反射鏡３２で反射されて、縦長絞り（図示せず）を内蔵する結像レンズ部３４に入射し、縦長絞り、複数枚で構成される結像レンズを介して、受光素子がリニアに一列配列された光学的センサ３６にバーコード８の像を、その各バーの配列方向と光学的センサ３６の受光素子の配列方向とが同じ方向で結像させる。このバーコード８の像を光電変換して読み取った光学的センサ３６は、像のパターンを表す電気信号としてデータ処理出力部１６側に出力する。
【００３４】
なお、結像レンズ部３４に内蔵されている縦長絞りは、結像レンズよりも読取口２２側に配置されて、その長手方向がバーコード８のバーの長手方向と一致した状態でバーコード８を読み取るように設定してある。また、反射鏡３２および結像レンズ部３４からなる結像系は、少なくとも読取口２２の位置と、その読取口２２の位置から数１０ｃｍ（例えば、３０〜５０ｃｍ）離れた位置までのバーコード８について読み取ることができるように大深度の結像系として構成されている。
【００３５】
また、光学的センサ３６は、受光素子が一列に配列されその各受光素子のアスペクト比がほぼ「１」であるファクシミリ装置の原稿読み取り用撮像素子を用いている。
ケース１２内部のデータ処理出力部１６には、基板３８上に、増幅回路４１、メモリ４２（基準画像サイズ記憶手段及び制御値記憶手段に該当）、２値化回路４３、マイクロコンピュータ４４（制御手段に該当）およびレジスタやホストコンピュータ等の本体装置への出力回路４６が備えられている。データ処理出力部１６は、読取部１４からバーコード８の読み取りデータを、増幅回路４１及び２値化回路４３を介して入力すると、マイクロコンピュータ４４の処理により、そのデータをデコード（解読）して、バーコード８が表している情報を得、その情報をメモリ４２に一旦記憶する。次に、このメモリ４２内に記憶された情報を出力回路４６により、シリアル信号として本体装置へ送信する。なお、本実施形態では有線通信としているが、光や電波による無線通信としてもよい。
【００３６】
また読取部１４が収納されている部分の、光路に影響しない位置に、ブザー装置４８が設けられ、マイクロコンピュータ４４にてバーコード８のデコードに成功した場合に、ブザー装置４８を鳴動させるようにしている。
また、電源部１８は、電池１８ａが電源として収納されている。
【００３７】
マイクロコンピュータ４４は、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等を備えて、上述したデータ処理出力部１６として必要な処理を実行している。
ここで、光学的な配置状態を図３に模式的に示す。図１において説明した照明用赤色発光ダイオード２６は、実際には図３に示すように４個の照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄから構成されており、これらからの照射光は集光レンズ３０を介して読取口２２から、ケース１２の外部に存在するバーコード８を照射する。
【００３８】
照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは読取口の幅方向に横並びで配置されているのであるが、読取口２２の両端側を中央部に比べて密にしてある。これは、照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄからの照射光が読み取り対象となるバーコード８上で中央部よりも周辺部の照度を大きくするためである。なお、図３（ｂ）に示すように、照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの照射方向を読取口２２の両端側に傾けるようにして、読取対象の周辺部での照度を大きくするような工夫も考えられる。
【００３９】
このように、照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄからの照射光が読み取り対象となるバーコード８上で中央部よりも周辺部の照度を大きくするのは、照射光の照度分布がいくらフラットであるとしても、反射光が結像レンズ部３４を通って光学的センサ３６に結像される時点では、結像レンズ部３４のＣＯＳ4 法則やＭＴＦ特性等により、図４（ａ）に示すように、反射光波形の振幅が周辺にいくほど低下することに対応するためである。
【００４０】
しかしながら、これらはある特定の位置に読取対象のバーコードが存在する場合にしか対応できない。つまり、上述した反射光波形の振幅が周辺にいくほど低下する度合は、読取口２２とバーコード８との距離が変わればそれに応じて変わってくるからである。したがって、例えば図１中に実線で示すようにバーコード８を読取口２２にほぼ接触した状態にてバーコード８を照射した場合を基準として調整したとしても、図１中に破線で示すようにバーコード８から読取口２２を離した状態においては不適切となる。そのため、バーコード８から読取口２２を離した状態においてはその離れた距離に応じた適切な照明光の照度分布となるようにしなくてはならない。
【００４１】
この点に鑑みて本実施形態では、各照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの光量を制御できるように発光駆動回路２８を構成してある。この発光駆動回路２８は、例えば図５に示すごとくであり、ここでは、照明用赤色発光ダイオード２６ａ（２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）と電源Ｖｃｃとの間に、制限抵抗Ｒを設け、照明用赤色発光ダイオード２６ａ（２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）の低電位側にはトランジスタＴＲが接続されている。これら制限抵抗ＲおよびトランジスタＴＲが発光駆動回路２８に該当する。照明用赤色発光ダイオード２６ａ（２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）を発光させる場合は、マイクロコンピュータ４４がトランジスタＴＲに発光信号Ｐを出力することにより、照明用赤色発光ダイオード２６ａ（２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）に電流が流れて発光する。
【００４２】
各照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの光量制御は、例えば４つの照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの光量を等しくすると、バーコード８からの反射光が結像する領域Ｄ内において周辺部の出力Ｖ１が中央部の出力Ｖ２に比して小さくなるような場合であれば、例えば両端の２つの照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｄの光量を中央の２つの照明用赤色発光ダイオード２６ｂ，２６ｃよりも大きくして、図４（ｂ）に示すように周辺部の出力Ｖ３が中央部の出力Ｖ４とほぼ同じぐらいになるようにするといった制御である。その場合の制御は、光学的センサ３６における受光素子の露光時間が図６（ａ）に示すＴ１であるとすると、その露光時間Ｔ１内において、例えば図４においてバーコード８の中央部を照らすための２個の照明用赤色発光ダイオード２６ｂ，２６ｃを図６（ｂ）に示す点灯時間Ｔ２だけ点灯させた後、消灯する。このようにすると、光学的センサ３６における受光素子においては、中央部に対応する受光素子より周辺部に対応する受光素子が時間Ｔ１−Ｔ２だけ長く光を蓄積することができるため、この点灯時間Ｔ２を調整すれば、図４（ｂ）に示すように周辺部の出力Ｖ３が中央部の出力Ｖ４とほぼ同じぐらいになるようにすることが可能となる。
【００４３】
また、光学的センサ３６からの出力が小さすぎると２値化回路４３にて適切に２値化されず、結果としてバーコード８の情報を適切に読み取ることができなくなるため、光学的センサ３６における露光時間Ｔ１を長くするように制御する。この露光時間Ｔ１を長くすると、光学的センサ３６の受光素子の受光時間が長くなり、それだけ蓄積する電荷量が増加するため、光学的センサ３６からの出力レベルが全体的に大きくなる。なお、上述したように所定の露光時間Ｔ１内において、バーコード８の中央部を照らすための２個の照明用赤色発光ダイオード２６ｂ，２６ｃを図６（ｂ）に示す点灯時間Ｔ２だけ点灯させることを前提としているので、露光時間Ｔ１を長くしたら同じ割合で点灯時間Ｔ２も長くする。
【００４４】
なお、これらの制御は、メモリ４２に記憶されている制御値に基づいて実行する。詳しくは、サンプリング用の読み取り対象を用いた場合の光学的センサ３６での結像状態が読取口２２の幅方向における適切な照度分布となる場合の照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄに対する光量制御値（この場合には点灯時間Ｔ２）及び光学的センサ３６からの出力レベルが適切な値となる場合の露光時間Ｔ１を、読取口２２からの距離Ｌを順次変えた複数のサンプリング位置に対応してメモリ４２に記憶しておき、実際の読取動作時においては、読取口２２からバーコード８までの距離に対応する点灯時間Ｔ２をメモリ４２から読み出し、その制御値に基づく制御を行う。
【００４５】
したがって、このような制御を実行するためには、実際の読取動作時において読取口２２からバーコード８までの距離を得る必要があるが、本実施形態の場合には、距離センサなどで測定するのではなく、実際の読み取り対象であるバーコード８からの反射光を基にして読み取った画像データを用いて算出する。
【００４６】
この距離算出の原理については図９を参照して説明したが、ここで再度本実施形態の構成を前提として説明する。本実施形態の光学情報読取装置４では、図７に示すように、読取口２２から結像レンズ部３４までの距離をＬ２、結像レンズ部３４から光学的センサ３６までの距離をＬ３とし、これらの値は既知である。そして、読取口２２からバーコード８までの距離Ｌ１を算出することが特徴である。
【００４７】
図９から判るように、基準となるバーコードＢｓｔを読取口２２に配置した場合の光学的センサ３６に結像した画像の幅（基準画像幅）Ｗｓｔと、読取口２２から距離Ｌ１の位置にあるバーコードＢｏを読み取った場合の光学的センサ３６に結像した画像の幅（距離算出対象画像幅）Ｗｏが、両バーコードＢｓｔ，Ｂｏ自体の幅Ｗは変わらないとすると、Ｗｏ＜Ｗｓｔとなるのは、バーコードＢｏが読取口２２から距離Ｌ１だけ離れているからである。
【００４８】
そして、これら２つの画像幅Ｗｓｔ，Ｗｏは、バーコード自体の幅Ｗを用いて次式のように表される。
Ｗｓｔ＝（Ｌ３／Ｌ２）Ｗ
Ｗｏ＝｛Ｌ３／（Ｌ１＋Ｌ２）｝Ｗ
これら両式からＷを消去すると、Ｌ２・Ｗｓｔ＝（Ｌ１＋Ｌ２）Ｗｏの関係が導かれ、Ｌ１は次式のように表される。
【００４９】
Ｌ１＝｛（Ｗｓｔ／Ｗｏ）−１｝Ｌ２
距離Ｌ２は装置固有の値であるため、ＷｓｔとＷｏが判れば、読取口２２からバーコードＢｏまでの距離Ｌ１を算出することができる。つまり、距離センサなどのハード構成を用いなくても、バーコードの画像データを読み取るという装置本来の機能を利用して、バーコードまでの距離を得ることができるのである。
【００５０】
なお、本実施形態においては、図９における基準バーコードＢｓｔとして、図８に示すようなサンプリング用ラベルを用いる。このサンプリング用ラベルにおけるバーコードの白バーの幅Ｗ１及び黒バーの幅Ｗ２は、回折や像のぼけ度合などの光学系の特性の影響が小さい例えば１ｍｍ以上の等間隔で構成し、それらの中に２本の太いバー（通常のバーと区別するため、上記Ｗ１，Ｗ２の２倍以上であることが好ましい。）によって、読取口２２の幅よりは小さな間隔Ｗを構成する。
【００５１】
次に、上述した基準画像幅Ｗｓｔと各種制御値を記憶させる処理について説明する。この記憶処理は例えば工場出荷時等において行う。これはマイクロコンピュータ４４が実行するので、その処理について図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
処理が開始されると、まず読取口２２に、基準バーコードＢｓｔ（図９参照）が印刷されたサンプリング用ラベル（図８参照）が配置されたかどうかを判定する（Ｓ１１０）。これは、例えば初期設定を行う操作者が図示しない操作ボタンを押すなどして指示することなどが考えられ、その場合には操作ボタンが押されるとセッティング完了となり（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行する。
【００５３】
Ｓ１２０では基準画像幅Ｗｓｔの算出を行う。これは、基準バーコードＢｓｔからの反射光に基づく光学的センサ３６からの出力を増幅回路４１にて増幅し、その増幅信号を２値化回路４３にて２値化し、その２値化信号をマイクロコンピュータ４４にて取り込み、上述した基準バーコードＢｓｔの太いバー（図９参照）の間隔Ｗを算出することによって行う。この算出した間隔Ｗが、光学的センサ３６上にて結像した基準バーコードＢｓｔの基準画像幅Ｗｓｔである。
【００５４】
そして、この算出した基準画像幅Ｗｓｔ及び既知であるＬ２，Ｌ３をメモリ４２に記憶する（Ｓ１３０）。
その後、所定のサンプリング位置にサンプリング用ラベル（図８参照）が配置されたかどうかを判定する（Ｓ１４０）。これも上述したＳ１１０の処理と同様に、例えば初期設定を行う操作者が図示しない操作ボタンを押すなどして指示することなどが考えられ、その場合には操作ボタンが押されるとセッティング完了となり（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０へ移行する。そして、Ｓ１５０では、そのサンプリング位置に応じた露光時間Ｔ１と増幅率を記憶する。
【００５５】
まず、サンプリング位置については、読取口２２からの距離０、つまり読取口２２にサンプリング用ラベルが配置された場合も含め、所定の最大値ｍａｘまでの間に適宜サンプリング位置を設定し、サンプリング用ラベルを順次移動配置させ、その都度セッティング完了を上述した操作ボタンなどで指示すればよい。
【００５６】
なお、この場合、露光時間Ｔ１と増幅率については、サンプリング位置で必要となる値を予め設定しておき、外部から与えることが考えられる。もちろん、後述する点灯時間Ｔ２のように制御値を変更しながら実際にデコードできるかどうかを判断して適切な値を選定してもよいが、ここでは簡単のため外部から与えることとする。
【００５７】
次にＳ１６０では、点灯時間Ｔ２の制御を行う。上述したように、光学的センサ３６における受光素子の露光時間Ｔ１内において照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを図６（ｂ）に示す点灯時間Ｔ２だけ点灯させた後、消灯するという制御を読取時には実行する。例えばバーコード８の中央部を照らすための２個の照明用赤色発光ダイオード２６ｂ，２６ｃについては点灯時間Ｔ２だけ点灯させた後、消灯する制御を行い、両端の照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｄについては点灯させ続けると、光学的センサ３６における受光素子においては、中央部に対応する受光素子より周辺部に対応する受光素子が時間Ｔ１−Ｔ２だけ長く光を蓄積することができるため、この点灯時間Ｔ２を調整すれば、図４（ｂ）に示すように周辺部の出力Ｖ３が中央部の出力Ｖ４とほぼ同じぐらいになるようにすることが可能である。
【００５８】
したがって、このＳ１６０では、各照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄについて、いくつかの点灯時間Ｔ２の候補を用意しておき、それぞれを組み合わせた設定を最終的には行う。
この設定が適切であるかどうかを判定する必要があるので、Ｓ１７０にてデコードできたかどうかを判定する。具体的には、上述した露光時間Ｔ１、増幅率及び設定された点灯時間Ｔ２にて照明動作を行い、その照明による基準バーコードＢｓｔからの反射光に基づく光学的センサ３６からの出力を増幅回路４１にて増幅し、その増幅信号を２値化回路４３にて２値化し、その２値化信号をマイクロコンピュータ４４にてデコードし、適切にデコードできたかどうかで判定する。
【００５９】
そして、デコードできれば（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１６０で設定した点灯時間が適切な値であるので、Ｓ１８０にてその点灯時間Ｔ２を記憶するが、デコードできなかった場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、Ｓ１６０へ戻り、別の組み合せを設定する。
【００６０】
このように、Ｓ１８０までの処理が終了すると、図１１に示す制御値テーブルのように、あるサンプリング位置の距離Ｌ１に対応して、各照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄについての点灯時間Ｔ２、露光時間Ｔ１及び増幅率という各制御値がメモリ４２に記憶される。
そして、Ｓ１９０では全てのサンプリング位置に対応する制御値の記憶が終了したかどうか判定し、終了していれば（Ｓ１９０：ＹＥＳ）それで本処理を終了するが、まだ終了していなければ（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１４０へ戻り、別のサンプリング位置での制御値の記憶処理（Ｓ１５０〜Ｓ１８０）を実行する。
【００６１】
この図１０の処理が終了すると、図１１の制御値テーブルが全てのサンプリング位置の距離Ｌ１に対応して設定されることとなる。
次に、実際の読取動作での距離算出及びデータ取り込み処理について図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
処理が開始されると、まず距離算出対象画像幅Ｗｏを算出する（Ｓ２１０）。これは、距離算出対象のバーコードＢｏからの反射光に基づく光学的センサ３６からの出力を増幅回路４１にて増幅し、その増幅信号を２値化回路４３にて２値化し、その２値化信号をマイクロコンピュータ４４にて取り込み、バーコードシンボルの存在する部分、つまりスタートキャラクタからストップキャラクタまでの距離を距離算出対象画像幅Ｗｏとして算出する。
【００６３】
そして、この距離算出対象画像幅Ｗｏを用いて、この距離算出対象のバーコードＢｏの読取口２２からの距離Ｌ１を算出する（Ｓ２２０）。上述したように、この距離Ｌ１は、Ｌ１＝｛（Ｗｓｔ／Ｗｏ）−１｝Ｌ２と表すことができる。そして、距離Ｌ２は図１０のＳ１３０にて記憶された固定値であり、さらに基準画像幅Ｗｓｔも同じく図１０のＳ１３０にて記憶されているので、Ｓ２１０にて算出された距離算出対象画像幅Ｗｏを用いれば、距離Ｌ１を算出できる。
【００６４】
そして、続くＳ２３０では、Ｓ２２０にて算出した距離Ｌ１に対応する制御値をメモリ４２内の制御値テーブル（図１１参照）から読み出し、Ｓ２４０では、その読み出した制御値を用いて照明制御を行い、データ取り込みを行う。つまり、図１１の制御値テーブルに示す各照明用赤色発光ダイオード２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄに対応する点灯時間Ｔ２、光学的センサ３６における露光時間Ｔ１及び増幅回路４１における増幅率にて照明動作を行い、その反射光に基づく光学的センサ３６からの出力を増幅回路４１にて増幅し、その増幅信号を２値化回路４３にて２値化し、その２値化信号をマイクロコンピュータ４４にてデコードすることによって読取動作を行う。
【００６５】
このように、本実施形態の光学情報読取装置４によれば、距離センサなどのハード構成を用いなくても、バーコード８の画像データを読み取るという装置本来の機能を利用して、読取口２２からバーコード８までの距離Ｌ１を得ることができる。従来、読取口２２からバーコード８までの距離を測定するのに距離センサを用いていたが、バーコード８に対して光線を照射するなどの処理が必要であるため、バーコード８からの画像データの読み取りのための構成とは別個に距離測定のための構成を配備する必要があった。特に、ハンディタイプのバーコードリーダなどを想定すると、読取口２２付近に距離センサ関連の構成が配備されることは構成の複雑化及び大型化につながるため好ましくない。その点、本光学情報読取装置４の場合には、読取口２２から離れた位置にあるバーコード８からも光学情報を読み取ることのできる大深度光学情報読取装置であり、別個に距離センサを持たなくても読み取り対象までの距離を算出することができるため、非常に有利である。
【００６６】
なお、以上の説明からも判るが、本光学情報読取装置４の読み取り対象はある程度限定される。つまり、上述の距離算出の原理は、基準画像幅Ｗｓｔを記憶させた場合の基準バーコードＢｓｔ（図９参照）の太いバー（図８参照）の間隔Ｗと、距離算出対象、つまり読み取り対象のバーコードＢｏ（図９参照）自体の幅Ｗとが同じであることを前提としている。したがって、例えば郵便物に貼付されるバーコード８などのように、同一規格でありサイズが一定しているような読み取り対象の場合に非常に有効である。
【００６７】
以上、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
前述した実施の形態の光学情報読取装置４は、バーコード８用のリーダであったが、２次元コードについても、同様に構成することができ、同様の効果を生じる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、画像サイズの拡大又は縮小度合を用いて距離Ｌ１を算出する場合の画像サイズとして、基準画像幅Ｗｓｔや距離算出対象画像幅Ｗｏのように、バーコードの画像の代表幅とした。これは、読み取り対象がバーコードという１次元コードであるためであるが、例えば読み取り対象として２次元コードを想定した場合には縦方向の幅と横方向の幅の２つが検出されるため、その場合には例えば大きい方の幅を代表幅とするなどの工夫をすればよい。
【００６９】
また、基準画像幅Ｗｓｔを記憶させる場合に基準バーコードＢｓｔを配置させる「基準位置」について、上記実施形態では読取口２２としたが、別の位置であっても同様に実現できる。但し、バーコード８が読取口２２から離れるにしたがって照度分布が変化したり照度が低下したりするので、読取口２２を基準として、そこからの距離を算出することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態としての光学情報読取装置の概略断面図である。
【図２】  その光学情報読取装置の制御系統のブロック図である。
【図３】  その光学情報読取装置の照明用赤色発光ダイオードの配置を示す説明図である。
【図４】  光学的センサに結像された反射光波形の説明図である。
【図５】  その光学情報読取装置の照明用赤色発光ダイオードの輝度調節メカニズム示す回路図である。
【図６】  光学的センサにおける露光時間Ｔ１及び照明用赤色発光ダイオードの点灯時間Ｔ２を示すタイムチャートである。
【図７】  距離算出原理を示すための説明図である。
【図８】  サンプリング用ラベルの説明図である。
【図９】  距離算出原理を示すための説明図である。
【図１０】  基準画像幅Ｗｓｔと各種制御値を記憶させる処理を示すフローチャートである。
【図１１】  制御値テーブルの説明図である。
【図１２】  実際の読取動作での距離算出及びデータ取り込み処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４…光学情報読取装置  ８…バーコード            １２…ケース
１４…読取部          １６…データ処理出力部      １８…電源部
１８ａ…電池            ２０…把持部                ２２…読取口
２４…防塵プレート
２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）…照明用赤色発光ダイオード
２８…発光駆動回路  ３０…バーコード照射用レンズ
３２…反射鏡        ３４…結像レンズ            ３６…光学的センサ
３８…基板          ４１…増幅回路部            ４２…メモリ
４３…２値化回路    ４４…マイクロコンピュータ  ４６…出力回路
４８…ブザー装置
Ｂｓｔ…基準バーコード          Ｂｏ…距離算出対象バーコード
Ｗｓｔ…基準画像幅              Ｗｏ…距離算出対象画像幅
Ｌ１…読取口２２から距離算出対象バーコードＢｏまでの距離
Ｌ２…読取口２２から結像レンズ部３４までの距離
Ｌ３…結像レンズ部３４から光学的センサ３６までの距離
【図１】
0003760594.tif 000002
【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】
0003760594.tif 000009
【図９】
0003760594.tif 000010
【図１０】
0003760594.tif 000011
【図１１】
0003760594.tif 000012
【図１２】
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