特許第5823428号(P5823428)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】5823428
(24)【登録日】2015年10月16日
(45)【発行日】2015年11月25日
(54)【発明の名称】スキャナ装置
(51)【国際特許分類】
   G06T 1/00 20060101AFI20151105BHJP
   H04N 1/04 20060101ALI20151105BHJP
【FI】
   G06T1/00 420F
   G06T1/00 315
   H04N1/04 101
【請求項の数】6
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-42170(P2013-42170)
(22)【出願日】2013年3月4日
(65)【公開番号】特開2014-170405(P2014-170405A)
(43)【公開日】2014年9月18日
【審査請求日】2014年9月25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】矢嶋 信介
【審査官】 新井 則和
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−231437(JP,A)
【文献】 特開平10−187871(JP,A)
【文献】 特開平07−085207(JP,A)
【文献】 特開2012−216138(JP,A)
【文献】 米国特許第05697699(US,A)
【文献】 米国特許第05825011(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06T 1/00−7/60
H04N 1/04
G06K 7/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像窓が正面に設けられた筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記筐体における前記撮像窓の外側に形成される読取領域に位置する対象物を撮像する撮像部と、
前記筐体内に設けられ、前記読取領域に照明光を照射する複数の照明部と、
前記複数の照明部の各々から照射される照明光のうち、前記撮像窓の内側に反射し、前記撮像部に入射する迷光部分を遮蔽する遮蔽部と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記各照明部の前記撮像窓に対向する前面側に設けられ、
前記複数の照明部の各々は、前記遮蔽部の遮蔽により生じる前記読取領域での照度の低下部分において相補関係を有するスキャナ装置。
【請求項2】
前記複数の照明部として、前記読取領域を上方から照射する第1照明部と、前記撮像部の光軸方向から前記読取領域を照射する第2照明部とを備える請求項1に記載のスキャナ装置。
【請求項3】
前記第1照明部は、所定の開口部を有して前記撮像窓の上縁部に沿って配置され、当該開口部の一部が前記遮蔽部により遮蔽される請求項2に記載のスキャナ装置。
【請求項4】
前記第1照明部を遮蔽する前記遮蔽部は、前記筐体の一部により形成される請求項3に記載のスキャナ装置。
【請求項5】
前記第2照明部は、所定の開口部を有して前記撮像部の周辺に配置され、当該開口部の一部が前記遮蔽部により遮蔽される請求項2〜4の何れか一項に記載のスキャナ装置。
【請求項6】
前記第2照明部は、前記撮像部の光軸に直交する基準軸を線対称の中心とする複数の位置に配置される請求項2〜5の何れか一項に記載のスキャナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、スキャナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、CCD(Charge Coupled Device)センサ等の撮像素子を用いて、商品等の対象物を撮像した画像データから対象物の特徴量を抽出し、予め用意された照合用の特徴量と比較することで、その対象物を認識するスキャナ装置が存在する。このようなスキャナ装置では、撮像素子による読取領域を照明装置で照明することで、照度を確保することが一般的に行われている。ところで、照明装置を使用すると、反射した照明光が撮像素子に入射する迷光が生じるため、この迷光を除去すべく照明装置を配置する必要がある。しかしながら、照明装置の配置によっては照射される照明光に照度ムラが発生し、所望の照度を得られない領域が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、迷光を除去するとともに、読取領域での照度を確保することが可能なスキャナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
実施形態のスキャナ装置は、筐体と、撮像部と、複数の照明部と、遮蔽部とを備える。筐体は、撮像窓が正面に設けられる。撮像部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体における前記撮像窓の外側に形成される読取領域に位置する対象物を撮像する。複数の照明部は、前記筐体内に設けられ、前記読取領域に照明光を照射する。遮蔽部は、前記複数の照明部の各々から照射される照明光のうち、前記撮像窓の内側に反射し、前記撮像部に入射する迷光部分を遮蔽する。また、遮蔽部は、前記各照明部の前記撮像窓に対向する前面側に設けられる。また、複数の照明部の各々は、前記遮蔽部の遮蔽により生じる前記読取領域での照度の低下部分において相補関係を有する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
図1図1は、実施形態に係るスキャナ装置をサッカー台とともに示す側面図である。
図2図2は、実施形態に係るスキャナ装置の縦断面図である。
図3図3は、実施形態に係るスキャナ装置の撮像窓の内部構造を示す正面図である。
図4図4は、第1照明装置により生じる迷光を説明するための図である。
図5図5は、実施形態に係る第1照明装置及び遮蔽部の構成を説明するための図である。
図6図6は、第1照明装置の照明光による、撮像窓面での照度分布の一例を示す図である。
図7図7は、第2照明装置の構成を説明するための図である。
図8図8は、第2照明装置の照明光による、撮像窓面での照度分布の一例を示す図である。
図9図9は、第1照明装置及び第2照明装置の照明光による、撮像窓面での照度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
本実施形態のスキャナ装置は、一般物体認識(generic object recognition)の技術を採用する。一般物体認識とは、対象となる物品(オブジェクト)をカメラで撮像した画像データから当該物品の種別等を認識する技術である。コンピュータは、画像データからこの画像に含まれる物品の外観特徴量を抽出する。そしてコンピュータは、認識辞書ファイルに登録された基準画像の特徴量データと照合して類似度を算出し、この類似度に基づいて当該物品の種別等を認識する。画像中に含まれる物品を認識する技術については、下記の文献に解説されている。
柳井 啓司,“一般物体認識の現状と今後”,情報処理学会論文誌,Vol.48,No.SIG16[平成22年8月10日検索],インターネット< URL: http://mm.cs.uec.ac.jp/IPSJ-TCVIM-Yanai.pdf >
また、画像をオブジェクト毎に領域分割することによって一般物体認識を行う技術については、下記の文献に解説されている。
Jamie Shottonら,“Semantic Texton Forests for Image Categorization and Segmentation”,[平成22年8月10日検索],インターネット< URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.145.3036&rep=repl&type=pdf >
【0007】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るスキャナ装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面中の矢印Aはスキャナ装置の上下方向を示し、矢印Bはスキャナ装置の前後方向、矢印Cはスキャナ装置の幅方向(左右方向)を示す。
【0008】
図1に示すように、スキャナ装置1は、縦型のスキャナ装置である。スキャナ装置1は、対面したオペレータの目よりも低い位置に撮像窓11aが位置するように、サッカー台2に設置される。サッカー台2は、買物籠等が載置されるものであり、店舗の会計場所に設置される。スキャナ装置1の上部には、操作入力部3と表示器4とが配設される。操作入力部3は、タッチパネル付き表示器やキーボード等を有し、店員などのオペレータの操作を受け付ける。表示器4は、例えば客用のものであり、商品の値段等を表示する。
【0009】
スキャナ装置1は、スキャナ本体10と、このスキャナ本体10を支持する支持部20とを備える。支持部20は、サッカー台2に立設される。スキャナ本体10は、支持部20の上部に取り付けられる。
【0010】
以下、スキャナ装置1の構成について説明する。ここで、図2は、スキャナ装置の縦断面図である。また、図3は、スキャナ装置1の撮像窓11aの内部構造を示す正面図である。
【0011】
スキャナ本体10は、正面に撮像窓11aを有する筐体11を備える。スキャナ本体10は、筐体11内に、CCDセンサやCMOSセンサ等のイメージセンサ12aを有する撮像装置12と、撮像装置12の撮像領域Dに照明光を照射する照明装置13と、撮像装置12のCCDセンサが取得した商品の画像データから、当該商品の認識に係る処理を実行する画像処理ボード14とを備える。画像処理ボード14は、画像処理を行う回路等を搭載する。撮像装置12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。
【0012】
筐体11は、略直方体形状の箱状に形成されており、その正面壁に撮像窓11aを有する。筐体11は、当該筐体11の正面前方に位置したオペレータと対面する。撮像窓11aは、正面視で略四角形に形成される。
【0013】
撮像窓11aは、透過性を有する平面状の透過板15によって閉塞される。透過板15は、例えばガラスや樹脂製である。透過板15は、筐体11に支持される。具体的には、透過板15は、筐体11の内面における撮像窓11aの周縁部に接着等の固定手段によって固定されることで、筐体11に支持される。本実施形態において、透過板15は、撮像窓11aの上縁部から下縁部にかけて筐体11の正面前方に傾斜する。
【0014】
撮像装置12は、撮像窓11aを正面視して、撮像窓11aの略中央位置に配置され、その光軸Fは撮像窓11aの略中央位置に向けられる。撮像装置12は、筐体11の内側から撮像窓11a周辺の領域を撮像して、画像データを出力する。より詳細には、撮像装置12は、筐体11における撮像窓11aの外側に形成される読取領域Eに位置する対象物を撮像する。ここで、読取領域Eは、撮像領域Dのうち、撮像窓11aの前方の領域を意味し、オペレータによって対象物がかざされる領域に相当する。
【0015】
撮像装置12は、撮像した対象物の画像データを出力する。撮像装置12は、撮像窓11aの前方(外側)の読取領域Eに位置した対象物からの反射光であって、撮像窓11aから筐体11内に入射した反射光を受光する。撮像装置12(撮像レンズ)の光軸Fは、スキャナ装置1の前後方向に沿って延出し、撮像窓11aを通過する。
【0016】
撮像装置12のCCD撮像素子の撮像可能範囲は、撮像レンズの特性により決まる。本実施形態の撮像レンズは固定焦点レンズであって、焦点位置(ピントが最も合う位置)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CCD撮像素子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。
【0017】
照明装置13は、撮像窓11aの上縁部近傍に設けられる第1照明装置131と、撮像装置12の周辺に設けられる第2照明装置132とを有する。なお、第1照明装置131及び第2照明装置132の個数は、図2、3の例に限定されないものとする。
【0018】
照明装置13(第1照明装置131及び第2照明装置132)は、光源部13aと、光源部13aの光を集光放射する反射体13bとを備える。光源部13aは、光源である1又は複数のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を有する。反射体13bは、例えば円錐状の鏡面を有するものであり、その前面に略円形の開口部13cを有する。また、照明装置13(第1照明装置131及び第2照明装置132)は、筐体11内に配置されて読取領域Eの外側に位置する。
【0019】
第1照明部に対応する第1照明装置131は、撮像窓11aの上縁部に沿って配置され、撮像装置12の光軸Fの上方から撮像窓11aの前方に位置する読取領域Eに照明光を照射する。より詳細には、第1照明装置131は、読取領域Eの外側において撮像窓11aの上縁部に沿って左右方向に相互に間隔をあけて配置される。第1照明装置131の光軸G1は、撮像窓11aの後方に位置する撮像領域Dの上方から読取領域Eに向けられる。このように、第1照明装置131は、読取領域Eを上方から照明することで、撮像窓11aに対面したオペレータの目に第1照明装置131の照明光が入ることを防ぐことができる。
【0020】
また、第1照明装置131の下方には、第1照明装置131の開口部13cの一部を遮蔽する遮蔽部13dが設けられる。遮蔽部13dは、第1照明装置131の照射光が、撮像窓11aに反射することによって生じる迷光を遮蔽する。以下、第1照明装置131の照明光により生じる迷光について説明する。
【0021】
図4は、第1照明装置131の照明光により生じる迷光を説明するための図である。図4に示すように、第1照明装置131は、撮像領域Dの上方から、撮像窓11aの前方に位置する読取領域Eに向けて照明光を照射する。この時、照明光の一部が、透過板15の内側に反射し、その反射光(H1、H2参照)が筐体11内部の撮像装置12に到達する。撮像装置12に到達した反射光H1、H2のうち、イメージセンサ12aに入射しない反射光H1は迷光とならないが、イメージセンサ12aに入射する反射光H2が迷光となる。
【0022】
そこで、本実施形態のスキャナ本体10では、図5に示すように、第1照明装置131の開口部13cにおいて、反射光H2の原因となる照明光が照射される部分(第1照明装置131の下部)を、遮蔽部13dにより遮蔽する。これにより、第1照明装置131の照明光により生じる迷光を除去する。なお、遮蔽部13dは、第1照明装置131の一部であってもよいし、筐体11の一部を延設したものであってもよいし、独立した部材によるものであってもよい。
【0023】
なお、遮蔽部13dにより、第1照明装置131の光源部13aから照射された照明光の一部が遮られるため、読取領域Eでは、その遮蔽部分に対応する照明光の照度が低下することになる。
【0024】
ここで、図6は、第1照明装置131の照明光による、撮像窓11a面での照度分布の一例を示す図である。縦軸は撮像窓11aの上下方向(高さ方向)を示し、横軸は撮像窓11aの左右方向(幅方向)を示す。(X,Y)=(0,0)は、撮像窓11aの中央位置を意味する。なお、図6では、照度の高低をハッチングの疎密で表しており、ハッチングが疎であるほど照度が高いことを意味する。なお、縦軸及び横軸の定義、照度の定義は、後述する図8図9も同様である。
【0025】
図6に示すように、第1照明装置131から照射される照明光は、撮像窓11aの中央付近で照度がピークとなり、外縁に向かうほど照度は低下する。また、第1照明装置131と撮像窓11aとの離間距離は比較的小さく、撮像窓11aの上部から照射することから、撮像窓11aの下部に比べて上部の照度が高くなる傾向にある。さらに、遮蔽部13dの遮蔽による光量の低下により、撮像窓11aの下部は撮像窓11aの上部と比べ照度がより低くなる。そのため、第1照明装置131の照明光だけでは、読取領域Eに到達する照射光の照度にムラが発生し、対象物の認識(撮像)に必要な照度を確保できない領域が生じる可能性がある。
【0026】
図2及び図3に戻り、第2照明部に対応する第2照明装置132は、撮像装置12の周辺に配置される。また、第2照明装置132の光軸G2は、撮像装置12(イメージセンサ12a)の光軸Fと略同等である。より詳細には、第2照明部は、撮像装置12の光軸Fに直交する基準軸を線対称の中心とする複数の位置に配置される。なお、本実施形態では、撮像装置12の光軸Fに直交する上下方向の基準軸を線対称の中心とする4つの位置に、相互に間隔をあけて配置した例を示す。第2照明装置132は、撮像窓11aの後方に位置する撮像領域Dの後方から読取領域Eに照明光を照射する。
【0027】
また、図7に示すように、第2照明装置132の開口部13cの直径I1は、反射体13bの最大径I2よりも小さく形成される。ここで、第2照明装置132の開口部13cの中心は、撮像装置12から離れる方向に所定量偏心するよう形成される。この偏心により生じる、反射体13bの遮蔽部13eは、第2照明装置132から照射される照明光の一部を遮蔽する。より詳細には、遮蔽部13eは、第2照明装置132の照明光のうち、撮像窓11aの内側に反射して撮像装置12(イメージセンサ12a)に入射する部分を遮蔽する。これにより、第2照明装置132の照明光により生じる迷光を除去する。
【0028】
なお、遮蔽部13eにより、第2照明装置132の光源部13aから照射された照明光の一部が遮られるため、読取領域Eでは、その遮蔽部分に対応する照明光の照度が低下することになる。
【0029】
ここで、図8は、第2照明装置132の照明光による、撮像窓11a面での照度分布の一例を示す図である。第2照明装置132は、第1照明装置131と比べて撮像窓11aとの離間距離が大きく、その光軸G2が撮像装置12の光軸Fと略並行であることから、撮像窓11a面上、即ち読取領域Eにおいて光軸Fの方向に略均一な照度分布を得ることができる。しかしながら、遮蔽部13eの遮蔽による光量の低下により、撮像窓11aの略中央部分の照度は他の領域に比べて低くなる。そのため、第2照明装置132の照明光だけでは、読取領域Eに到達する照射光の照度にムラが発生し、対象物の認識(撮像)に必要な照度を確保できない領域が生じる可能性がある。
【0030】
ところで、第1照明装置131と第2照明装置132とでは、図6及び図8に示すように、迷光の除去により生じる読取領域Eでの照度の低下部分において相補関係を有する。そこで、本実施形態のスキャナ装置1では、対象物の撮像時において、第1照明装置131と第2照明装置132とを同時に使用することで、図6及び図8に示した照度分布を組み合わせた照度分布を撮像窓11a面(読取領域E)に形成する(図9参照)。
【0031】
ここで、図9は、第1照明装置131及び第2照明装置132の照明光による、撮像窓11a面での照度分布の一例を示す図である。図9に示すように、第1照明装置131と第2照明装置132とを同時に用いることで、第1照明装置131及び第2照明装置132を個別に用いた際の照度の低下部分を相互に補完することができる。これにより、迷光を除去するとともに、読取領域Eでの照度を確保することができるため、対象物の撮像(認識)に好適な環境を提供することができる。
【0032】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、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。上記実施形態は、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、追加、組み合わせ等を行うことができる。また、上記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。
【0033】
例えば、上記実施形態では、対象物を撮像した画像データから、当該対象物を認識するオブジェクト認識技術を用いたスキャナ装置に適用したが、これに限るものではなく、バーコードや二次元コード等のコードシンボルを読み取るスキャナ装置に適用してもよい。
【0034】
また、上記実施形態では、光源としてLEDを使用したが、これに限らず、他の光源を使用することができる。
【0035】
また、上記実施形態では、撮像窓として正面視で四角形である長方形のものを例に示したが、これに限らず、撮像窓は、例えば正面視で五角形や六角形等であってもよい。
【0036】
また、上記実施形態は、第1照明装置131及び第2照明装置132の2つの照明装置を用いたが、これに限らず、3以上の照明装置を用いてもよい。なお、この場合においても、複数の照明部の各々は、遮蔽部の遮蔽により生じる読取領域Eでの照度の低下部分において相補関係を有するものとする。
【符号の説明】
【0037】
1 スキャナ装置
2 サッカー台
3 操作入力部
4 表示器
10 スキャナ本体
11 筐体
11a 撮像窓
12 撮像装置
12a イメージセンサ
13 照明装置
13a 光源部
13b 反射体
13c 開口部
13d 遮蔽部
13e 遮蔽部
131 第1照明装置
132 第2照明装置
14 画像処理ボード
15 透過板
20 支持部
F 光軸
G1、G2 光軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【0038】
【特許文献1】特開2004−206357号公報
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9