特許 5798581 画像読取装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798581

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】画像読取装置

(51)【国際特許分類】

   G06K 7/10 20060101AFI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G06K7/10 416

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-24892(P2013-24892)

(22)【出願日】2013年2月12日

(65)【公開番号】特開2014-154038(P2014-154038A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2014年11月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】白石 貴志

(72)【発明者】

【氏名】矢嶋 信介

(72)【発明者】

【氏名】内藤 英浩

(72)【発明者】

【氏名】柿野 友成

【審査官】 甲斐 哲雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１９５０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１８７９７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０２７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１６１３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ ７／００−７／１４

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体に開口している撮像窓と、
前記撮像窓に配置され、透過性を有する平板状の透過板と、
前記筐体の外側に形成されるものであって撮像領域のうちある一定の解像度以上の範囲である読取領域に位置する被写体画像を、前記透過板を介して撮像素子に結像する撮像部と、
前記撮像領域を前記透過板の出射面を反射面として折り返した光路で定義される領域、もしくは、前記撮像部の撮像領域を前記透過板の入射面を反射面として折り返した光路で定義される領域のうち、より広い何れかの領域である等価撮像領域の内側であって前記撮像領域の外側に設けられ、前記読取領域に照明光を照射する照明装置と、
前記照明装置からの照明光の光線の光路を屈折させ、前記等価撮像領域の外側に位置する前記照明装置の虚像から出射されたような光路に変更する光路変更部材と、
を備えることを特徴とする画像読取装置。

【請求項2】

前記光路変更部材は、光学素子であって、前記照明装置の発光点を、前記光学素子の光軸よりも前記撮像部の結像系の光軸から離れる方向に偏心させている、
ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

【請求項3】

前記光路変更部材は、前記照明装置からの照明光の光線のうち、前記撮像素子に近い側の光線の光路を前記撮像素子に対して離間する方向に屈折させる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。

【請求項4】

前記照明装置は、前記撮像部よりも上方位置から撮像領域に対して照明光を照射する、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の画像読取装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、画像読取装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＰＯＳ（Point of Sales）端末等に接続されて使用される画像読取装置は、商品に付されたコードシンボルの画像や商品の全体または一部のオブジェクト画像を筐体に形成された撮像窓を介して光学的に撮像し、撮像した画像をデコードしてコードシンボルのコード情報（商品コード等）を取得したり、撮像した画像から特徴量を抽出したりする。このような画像読取装置は、コードシンボル画像やオブジェクト画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等の撮像素子によって撮像している。

【0003】

また、この種の画像読取装置は、撮像素子に対する防塵を目的として、ガラスや樹脂製の透過性を有する平板状の透過板によって撮像窓を閉塞している。

【0004】

加えて、この種の画像読取装置は、撮像素子の撮像領域であるコードシンボルやオブジェクトの読取領域をＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の照明装置を用いて照明する。従来の画像読取装置は、照明装置から照射された光が撮像窓を閉塞している透明体によって反射されることによる迷光が撮像素子に入射することを防止すべく、透明体の外側で撮像素子の撮像領域を照射する位置に照明装置を配置している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術によれば、透過板の外側で撮像素子の撮像領域を照射する位置に照明装置を配置することで、画像読取装置自体の大きさが大きくなってしまう、という問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の画像読取装置は、筐体に開口している撮像窓と、前記撮像窓に配置され、透過性を有する平板状の透過板と、前記筐体の外側に形成されるものであって撮像領域のうちある一定の解像度以上の範囲である読取領域に位置する被写体画像を、前記透過板を介して撮像素子に結像する撮像部と、照明装置と、光路変更部材と、を備える。前記照明装置は、前記撮像領域を前記透過板の出射面を反射面として折り返した光路で定義される領域、もしくは、前記撮像部の撮像領域を前記透過板の入射面を反射面として折り返した光路で定義される領域のうち、より広い何れかの領域である等価撮像領域の内側であって前記撮像領域の外側に設けられ、前記読取領域に照明光を照射する。前記光路変更部材は、前記照明装置からの照明光の光線の光路を屈折させ、前記等価撮像領域の外側に位置する前記照明装置の虚像から出射されたような光路に変更する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態にかかる画像読取装置を用いたＰＯＳシステムの全体構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、画像読取装置が備える撮像装置の概略構成を示す断面図である。

【図3】図３は、従来の照明装置の配置を示す模式図である。

【図4】図４は、照明装置の設置位置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。

【0009】

ここで、図１は実施形態にかかる画像読取装置１１を用いたＰＯＳシステム１の全体構成を示す斜視図である。なお、図面中の矢印Ａは画像読取装置１１の幅方向（左右方向）を示し、矢印Ｂは画像読取装置１１の前後方向の前方を示し、矢印Ｃは画像読取装置１１の上下方向の上方を示している。

【0010】

図１に示すように、ＰＯＳ（Point Of Sales）システム１は、縦型スキャナである画像読取装置１１と、画像読取装置１１で撮像した画像に応じて売上登録処理を実行するＰＯＳ端末１２とを備えている。画像読取装置１１は、買物カゴ等が載置されるサッカー台１０上の略中央部に立設している。また、ＰＯＳ端末１２は、サッカー台１０の一方の端部付近に設けられている。これら画像読取装置１１とＰＯＳ端末１２とは、図示しない伝送路によって相互通信可能に接続されている。なお、画像読取装置１１とＰＯＳ端末１２とによりＰＯＳターミナル部を構成する。

【0011】

画像読取装置１１は、撮像装置１７、キーボード２１、ディスプレイ１９等を備えている。撮像装置１７は、オペレータに対面する撮像窓１６を介して、商品に付されたコードシンボル（バーコードや二次元コード等）の画像や商品の全体または一部のオブジェクト画像を光学的に撮像する。キーボード２１は、コードシンボルやオブジェクト画像で登録不能な商品の登録を行うための各種キー等を配設する。ディスプレイ１９は、ＰＯＳ端末１２による売上登録処理に応じ、オペレータや買物客に対して登録された商品の品名、価格等を表示する。

【0012】

次いで、撮像装置１７の構成について詳述する。ここで、図２は画像読取装置１１が備える撮像装置１７の概略構成を示す断面図である。

【0013】

図２に示すように、撮像装置１７は、開口している撮像窓１６を有する筐体１５を備えている。撮像装置１７は、筐体１５内に、撮像部１４と、照明装置１３とを備えている。ここで、撮像部１４の撮像領域Ｄは、図２においては線Ｌ１と線Ｌ２との間の領域である。

【0014】

筐体１５は、略直方体形状の箱状に形成されており、その正面壁１５ａに撮像窓１６が形成されている。筐体１５は、当該筐体１５の正面前方に位置したオペレータ（図示せず）と対面する。撮像窓１６は、正面視で略四角形に形成されている。

【0015】

撮像窓１６は、撮像部１４に対する防塵を目的として、透過性を有する平板状の透過板１８によって閉塞されている。透過板１８は、例えばガラスや樹脂製である。透過板１８は、筐体１５に支持されている。具体的には、透過板１８は、筐体１５の内面における撮像窓１６の周縁部に接着などの固定手段によって固定されることで、筐体１５に支持されている。

【0016】

照明装置１３は、透過板１８を透過して撮像部１４の撮像領域Ｄに照明光Ｉを照射し、撮像領域Ｄに存在する対象物を照明する。照明装置１３からの照明光Ｉの外郭は、図２においては線Ｌ３と線Ｌ４で示されている。なお、符号２０は、詳細は後述するが、照明装置１３からの照明光Ｉの光線の光路を屈折させて変更する光路変更部材である。

【0017】

照明装置１３は、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を有している。なお、照明装置１３は、単一のＬＥＤ光源のみを有する構成であっても、複数のＬＥＤ光源を有する構成であっても、いずれでも良い。照明装置１３は、撮像部１４よりも上方位置から撮像領域Ｄに対して照明光Ｉを照射する。これにより、画像読取装置１１は、照明装置１３からの照明光Ｉが画像読取装置１１を操作するオペレータの目に直接入らないようにしている。

【0018】

撮像部１４は、特に図示しないが、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子１４ａと、結像レンズ１４ｂとを有する。図２に示すように、撮像部１４（結像レンズ１４ｂ）の光軸Ｆは、画像読取装置１１（撮像装置１７）の前後方向に沿って延出し、撮像窓１６を通過する。

【0019】

より詳細には、撮像部１４は、筐体１５における撮像窓１６の外側に形成される読取領域Ｅに位置する読取対象を撮像する。ここで、図２においては、読取領域Ｅは、概略的に、撮像領域Ｄのうち線Ｌ６と透過板１８との間の領域である。

【0020】

ここで、読取領域Ｅについて説明する。撮像部１４の撮像素子１４ａの撮像可能範囲は、結像レンズ１４ｂの特性により決定される。本実施形態の結像レンズ１４ｂは固定焦点レンズであって、焦点位置（ピントが最も合っている位置）はレンズ先端から一定の距離だけ離れた位置にある。この焦点位置に撮像物である商品が置かれた時の解像度が最も高く、鮮明に撮像でき、焦点位置から撮像素子１４ａに対して近づく方向および遠ざかる方向に撮像物である商品が置かれるにしたがってピントがぼけて解像度が低くなる。例えば、バーコードをデコードするためには、撮像素子１４ａが取得した商品の画像データからバーコードを形成する各色（例えば、白黒）のバーの幅を計測する必要があり、ピントがぼけると計測できなくなる。したがって、撮像領域Ｄのうちある一定の解像度以上の範囲が、画像処理ボード（図示せず）による画像データからのコードシンボルの抽出が可能な読取領域Ｅとなる。

【0021】

すなわち、撮像部１４は、撮像窓１６の前方（外側）の読取領域Ｅに位置した読取対象である対象物からの反射光であって撮像窓１６から筐体１５内に入射した反射光を受ける位置に配置されている。撮像部１４は、撮像窓１６から筐体１５内に入射した対象物からの反射光を撮像素子１４ａに結像レンズ１４ｂを介して結像させることにより撮像して、画像データを出力する。

【0022】

次いで、照明装置１３の設置位置について詳述する。

【0023】

従来の画像読取装置においては、照明装置から照射された光が撮像窓を閉塞している透過板によって反射されることによる迷光が撮像素子に入射することを防止すべく、透過板の外側で撮像素子の撮像領域を照射する位置に照明装置を配置していた。この点について、図３を参照して説明する。図３に示すように、従来の画像読取装置は、迷光を発生させないため、撮像領域ｄを防塵用の透過板５０の出射面を反射面として折り返した光路で定義される領域、もしくは、撮像部１４の撮像領域ｄを透過板５０の入射面を反射面として折り返した光路で定義される領域のうち、より広い何れかの領域ｇ（以下、等価撮像領域と呼ぶ）の外側に照明装置５１を設けていた。

【0024】

しかしながら、従来の画像読取装置においては、等価撮像領域ｇの外側であって透過板５０の外側で撮像素子の撮像領域を照射する位置に照明装置５１を配置することで、画像読取装置自体の大きさが大きくなってしまう、という問題があった。

【0025】

ここで、図４は照明装置１３の設置位置を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態の画像読取装置１１においては、画像読取装置１１の小型化を図るべく、撮像領域Ｄの外側であって等価撮像領域Ｇの内側に照明装置１３を配置している。

【0026】

ただし、図４に示すように等価撮像領域Ｇの内側に照明装置１３を配置した場合には、透過板１８からの反射光が撮像部１４の結像レンズ１４ｂの入射瞳を通って撮像素子１４ａに到達する迷光が発生する。より詳細には、照明装置１３から出射した光のうち、透過板１８の入射面または出射面で反射して結像レンズ１４ｂの入射瞳を通って撮像素子１４ａに到達する一部の光線が、迷光となっている。これらの迷光は、読取対象である商品から反射して撮像素子１４ａに入射する正規の光に重畳されてしまう。このため、迷光が発生した場合には、画像読み取りに支障をきたしてしまう、という問題がある。

【0027】

そこで、本実施形態の画像読取装置１１の撮像装置１７は、等価撮像領域Ｇの内側に配置した照明装置１３の虚像を等価撮像領域Ｇの外側に位置させることを目的として、照明装置１３からの照明光Ｉの光線のうち、撮像素子１４ａに近い側の光線の光路を撮像素子１４ａに対して離間する方向に屈折させる光学素子である光路変更部材２０を設けている。光路変更部材２０としては、レンズ、照明用ミラー、プリズムなどを適用できる。

【0028】

ここで、図４は照明装置１３および光路変更部材２０の配置例を示す模式図である。図４に示すように、撮像領域Ｄの外側であって等価撮像領域Ｇの内側に照明装置１３を配置するとともに、光路変更部材２０（例えば、レンズ）の光軸に対し、照明装置１３のＬＥＤの発光点を結像レンズ１４ｂの光軸から離れる方向に偏心させている。これにより、光路変更部材２０で屈折された照明装置１３からの照明光Ｉの光線は、等価撮像領域Ｇの外側に位置する照明装置１３の虚像１３´から出射されたような光路を通る。

【0029】

さらに、光路変更部材２０（例えば、レンズ）は、その光軸を等価撮像領域Ｇの境界線の傾き（等価画角）に対して、透過板１８の中央方向に傾けて配置するようにしても良い。

【0030】

すなわち、等価撮像領域Ｇの内側に照明装置１３を配置したとしても、照明装置１３からの照明光Ｉの光線が等価撮像領域Ｇの外側に位置する照明装置１３の虚像から出射されたような光路を通ることから、迷光が撮像素子１４ａに到達することはなくなる。

【0031】

このように、本実施形態の画像読取装置１１によれば、照明装置１３を、等価撮像領域Ｇの内側に配置することができるため、撮像装置１７および画像読取装置１１の小型化を図ることできる。

【0032】

なお、上記実施形態では、画像読取装置１１とＰＯＳ端末１２とで構成されるＰＯＳターミナル部について説明したが、これに限るものではなく、画像読取装置１１およびＰＯＳ端末１２の機能を備えた１台構成の装置に適用するようにしても良い。画像読取装置１１およびＰＯＳ端末１２の機能を備えた１台構成の装置としては、スーパーマーケット等の店舗に設置されて用いられるセルフチェックアウト装置（以降、単にセルフＰＯＳと称する）が挙げられる。

【0033】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0034】

１１ 画像読取装置
１３ 照明装置
１４ 撮像部
１６ 撮像窓
１８ 透過板
２０ 光路変更部材

【先行技術文献】

【特許文献】

【0035】

【特許文献1】特開２０１２−２１６１３８号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】