特許 6335747 光学的情報読取装置及び照明制御方法

(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】6335747

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】光学的情報読取装置及び照明制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06K 7/10 20060101AFI20180521BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20180521BHJP

   H04N 1/04 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G06K7/10 316

   G06K7/10 376

   H05B37/02 Z

   H04N1/04 101

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-207996(P2014-207996)

(22)【出願日】2014年10月9日

(65)【公開番号】特開2015-76106(P2015-76106A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2017年6月30日

(31)【優先権主張番号】61/888,876

(32)【優先日】2013年10月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】391062872

【氏名又は名称】株式会社オプトエレクトロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100123881

【弁理士】

【氏名又は名称】大澤 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100080931

【弁理士】

【氏名又は名称】大澤 敬

(72)【発明者】

【氏名】黒川 正樹

(72)【発明者】

【氏名】季 徳培

(72)【発明者】

【氏名】段 志輝

【審査官】 梅沢 俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１３２３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４４８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３４３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ ７／１０

Ｈ０４Ｎ １／０４

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光反射率が周囲と異なる記号に示される情報を読み取る光学的情報読取装置であって、
イメージセンサと、
読み取り対象の記号を照明する照明手段と、
前記照明手段の点灯時間を調整する点灯時間調整手段と、
前記イメージセンサの１フレームの時間を、前記イメージセンサからの１フレーム分のデータ出力に要する出力時間と、前記点灯時間とに基づき設定する設定手段と、
前記１フレームの時間内で、前記データ出力の終了後に前記点灯時間だけ前記照明手段を点灯させる第１の点灯制御を行う第１点灯制御手段と、
前記１フレームの時間内で、前記データ出力を行う期間全体を含むように前記点灯時間だけ前記照明手段を点灯させる第２の点灯制御を行う第２点灯制御手段と、
前記第１点灯制御手段と前記第２点灯制御手段のいずれが前記照明手段の点灯を制御するかを切り替える切替手段とを備えることを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光学的情報読取装置であって、
前記イメージセンサの前記データ出力を行う期間内には、前記照明手段の点灯と消灯を切り替えないことを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光学的情報読取装置であって、
前記切替手段が、前記点灯時間及び前記出力時間の値に基づき、前記切り替えを行うことを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項4】

請求項３に記載の光学的情報読取装置であって、
前記切替手段が、前記点灯時間が前記出力時間以下である場合に前記第１点灯制御手段が前記照明手段の点灯を制御し、前記点灯時間が前記出力時間より大きい場合に前記第２点灯制御手段が前記照明手段の点灯を制御するように前記切り替えを行うことを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置であって、
前記設定手段が、前記第１点灯制御手段が前記照明手段の点灯を制御する場合には、前記１フレームの時間を、前記出力時間と前記点灯時間の合計に所定の調整時間を加えた値に設定し、前記第２点灯制御手段が前記照明手段の点灯を制御する場合には、前記１フレームの時間を、前記点灯時間に所定の調整時間を加えた値に設定することを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置であって、
前記照明手段の点灯に同期して前記イメージセンサを露出させる露出制御手段を備えることを特徴とする光学的情報読取装置。

【請求項7】

光反射率が周囲と異なる記号に示される情報を読み取る光学的情報読取装置における照明制御方法であって、
前記光学的情報読取装置が備える照明手段の点灯時間を調整する点灯時間調整手順と、
前記光学的情報読取装置が備えるイメージセンサの１フレームの時間を、前記イメージセンサからの１フレーム分のデータ出力に要する出力時間と、前記点灯時間とに基づき設定する設定手順と、
前記１フレームの時間内で、前記データ出力の終了後に前記点灯時間だけ前記照明手段を点灯させる第１の点灯制御を行う第１点灯制御手順と、
前記１フレームの時間内で、前記データ出力を行う期間全体を含むように前記点灯時間だけ前記照明手段を点灯させる第２の点灯制御を行う第２点灯手順と、
前記第１点灯制御手順と前記第２点灯制御手順のいずれにより前記照明手段の点灯を制御するかを切り替える切替手順とを備えることを特徴とする照明制御方法。

【請求項8】

請求項７に記載の照明制御方法であって、
前記イメージセンサの前記データ出力を行う期間内には、前記照明手段の点灯と消灯を切り替えないことを特徴とする照明制御方法。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の照明制御方法であって、
前記切替手順は、前記点灯時間及び前記出力時間の値に基づき、前記切り替えを行う手順であることを特徴とする照明制御方法。

【請求項10】

請求項９に記載の照明制御方法であって、
前記切替手順は、前記点灯時間が前記出力時間以下である場合に前記第１点灯制御手順により前記照明手段の点灯を制御し、前記点灯時間が前記出力時間より大きい場合に前記第２点灯制御手順により前記照明手段の点灯を制御するように前記切り替えを行う手順であることを特徴とする照明制御方法。

【請求項11】

請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の照明制御方法であって、
前記設定手順は、前記第１点灯制御手順により前記照明手段の点灯を制御する場合には、前記１フレームの時間を、前記出力時間と前記点灯時間の合計に所定の調整時間を加えた値に設定し、前記第２点灯制御手順により前記照明手段の点灯を制御する場合には、前記１フレームの時間を、前記点灯時間に所定の調整時間を加えた値に設定する手順であることを特徴とする照明制御方法。

【請求項12】

請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の照明制御方法であって、
前記照明手段の点灯に同期して前記イメージセンサを露出させる露出制御手順を備えることを特徴とする照明制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、光反射率が周囲と異なる記号に示される情報を読み取る光学的情報読取装置及び、このような光学的情報読取装置における照明制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リニアイメージセンサを用いた従来のバーコード読取装置では、図５に示したブロック構成が一般的である。例えば、東芝社製のリニアイメージセンサ（TCD1103GFG）を使用した場合、ＣＰＵ１０でＬＥＤ（発光ダイオード）制御信号を生成し、バーコードを照明するためのＬＥＤ２０の発光強度を制御する。

【0003】

そして、同じＣＰＵ１０はリニアイメージセンサ３０に対し、リニアイメージセンサ３０の動作を制御するためのマスタクロックＭＣＬＫ、積分クリアゲートＩＣＧ及びシフトゲートＳＨを出力する。撮像レンズによりセンサの受光面上に結像されたバーコード像がリニアイメージセンサ３０によって電気信号に変換され、リニアイメージセンサ３０の出力信号ＯＳとなり、ＣＰＵ１０側に転送される。積分クリアゲートＩＣＧがリニアイメージセンサ３０のフレームレートを制御して、シフトゲートＳＨはクロックパターンによって電子シャッタを動作させるかどうかを決めている。

【0004】

図６に、図５に示したブロック構成と対応する制御タイミングチャートの代表例を示す。
従来のバーコード読取装置では、リニアイメージセンサ３０の積分クリアゲートＩＣＧで出力のフレーム時間を決めて、リニアイメージセンサ３０のシフトゲートクロックＳＨを電子シャッターモードにし、そのフレーム時間を分割して、図６に示すようにリニアイメージセンサ３０の露出時間を決めている。

【0005】

また、リニアイメージセンサ３０のデータ出力ＯＳのデータ出力時間は積分クリアゲートＩＣＧの上がりエッジからスタートし、所要時間はリニアイメージセンサ３０のマスタクロックＭＣＬＫの周波数fとイメージセンサの画素数ＮによってＮ×２／ｆで決まる。例えば、マスタクロックＭＣＬＫの周波数ｆ＝１ＭＨｚ（メガヘルツ）、Ｎ＝1500個画素を出力するのに、1500×2/1MHz=3ms（ミリ秒）のデータ出力時間が必要となるので、フレーム時間を3msより長く設定すればよい。

【0006】

また、ＬＥＤ２０の点灯タイミングについては、使用者がバーコード読取装置を起動すると同時にＬＥＤ２０を点灯させ、バーコードを読み取るまで、または所定のタイムアウト時間までＬＥＤ２０の点灯を続ける。このため、図６に示すように、リニアイメージセンサ３０の１フレームの時間内、ＬＥＤ２０がずっと点灯することになる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】「TOSHIBA CCD Image Sensor CCD(charge coupled device) TCD1103GFG Rev. 2.0」、株式会社東芝、２００９年１月１５日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＬＥＤの照明で種々の読取距離に置いたバーコードを読む場合、読取装置に近ければ近いほどバーコード面から反射する光量が多い。言い換えると、バーコードの読取距離が近ければ、必要なＬＥＤ照明強度が低くてよいことになる。特に電池駆動の読取装置では、電池寿命を延ばすために、ＬＥＤ照明に必要な電流が低いことが望ましい。

【0009】

図６に示した従来例では、バーコードまでの距離が近距離か遠距離かを問わずＬＥＤ２０が常時点灯している。また、使用頻度の低い遠距離（例えば200mm以上）にあるバーコードを読み取る際でも充分な照明強度を得るため流す大電流（例えば、80mAの駆動電流）を、使用頻度の高い150mm以内の近距離での読み取りの際にも同様に流しているため、電池の消耗が激しくなっている。
このような消費電力の問題を解決するためには、例えば、読み取り距離に応じて、ＬＥＤ２０を点灯させる時間を変えることが考えられる。しかし、リニアイメージセンサ３０からのデータ出力中にＬＥＤ２０のオンオフを切り替えると、電流値の変化に応じて発生するサージ電圧の影響により、出力されるデータにノイズが入ってしまう可能性がある。

【0010】

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、対象に投光しつつ、１フレーム期間中の一定時間内に読取画像のデータを出力するイメージセンサを用いて画像の読取を行う光学的情報読取装置において、読み取りに必要な投光を行いつつ消費電力を低減し、さらに、出力データへのサージ電圧による悪影響を与えないようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

以上の目的を達成するため、本発明は、光反射率が周囲と異なる記号に示される情報を読み取る光学的情報読取装置において、イメージセンサと、読み取り対象の記号を照明する照明手段と、上記照明手段の点灯時間を調整する点灯時間調整手段と、上記イメージセンサの１フレームの時間を、上記イメージセンサからの１フレーム分のデータ出力に要する出力時間と、上記点灯時間とに基づき設定する設定手段と、上記１フレームの時間内で、上記データ出力の終了後に上記点灯時間だけ上記照明手段を点灯させる第１の点灯制御を行う第１点灯制御手段と、上記１フレームの時間内で、上記データ出力を行う期間全体を含むように上記点灯時間だけ上記照明手段を点灯させる第２の点灯制御を行う第２点灯制御手段と、上記第１点灯制御手段と上記第２点灯制御手段のいずれが上記照明手段の点灯を制御するかを切り替える切替手段とを設けたものである。

【0012】

このような光学的情報読取装置において、上記イメージセンサの上記データ出力を行う期間内には、上記照明手段の点灯と消灯を切り替えないようにするとよい。
また、上記切替手段が、上記点灯時間及び上記出力時間の値に基づき、上記切り替えを行うとよい。

【0013】

さらにまた、上記切替手段が、上記点灯時間が上記出力時間以下である場合に上記第１点灯制御手段が上記照明手段の点灯を制御し、上記点灯時間が上記出力時間より大きい場合に上記第２点灯制御手段が上記照明手段の点灯を制御するように上記切り替えを行うとよい。

【0014】

また、上記の各光学的情報読取装置において、上記設定手段が、上記第１点灯制御手段が上記照明手段の点灯を制御する場合には、上記１フレームの時間を、上記出力時間と上記点灯時間の合計に所定の調整時間を加えた値に設定し、上記第２点灯制御手段が上記照明手段の点灯を制御する場合には、上記１フレームの時間を、上記点灯時間に所定の調整時間を加えた値に設定するとよい。
さらに、上記照明手段の点灯に同期して上記イメージセンサを露出させる露出制御手段を設けるとよい。

【0015】

また、この発明は、装置として実現する他、光学的情報読取装置における照明方法として実現することができる。

【発明の効果】

【0016】

以上のような本発明の構成によれば、対象に投光しつつ、１フレーム期間中の一定時間内に読取画像のデータを出力するイメージセンサを用いて画像の読取を行う光学的情報読取装置において、読み取りに必要な投光を行いつつ消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図４に示したバーコード読取装置が行う、第１点灯制御モードにおける各部の制御タイミングの一例を示す図である。

【図2】同じく第２点灯制御モードにおける各部の制御タイミングの一例を示す図である。

【図3】第１点灯制御モードと第２点灯制御モードを切り替えて制御を行う場合における、読取距離とフレームレートとの関係を示す図である。

【図4】この発明の光学的情報読取装置の実施形態であるバーコード読取装置の機能構成を示す図である。

【図5】リニアイメージセンサを用いた従来のバーコード読取装置の構成を簡単に示すブロック図である。

【図6】図５に示したバーコード読取装置における各部の制御タイミングの代表例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態は、照明制御方法であって、リニアイメージセンサと照明用ＬＥＤを内蔵しているバーコード読取装置（光学的情報読取装置）において、下記の手順に従って照明手段である上記ＬＥＤの点灯時間（≒露出時間）を制御することを特徴とする。
１．上記ＬＥＤの点灯時間は、リニアイメージセンサのデータ出力終了後に発生させるシフトゲートt_SH2の立ち下がりからt_SH1（≒１フレームの終了タイミング）の立ち下がりまでとし、t_SH2-t_SH1間の時間はバーコードまでの距離に従って変化（距離が長くなると時間も延びる）させる。それに同期して１フレーム時間も延びる。（図１を参照）
２．上記のＬＥＤ点灯時間t_SH2-t_SH1がリニアイメージセンサのデータ出力時間を超える場合には、ＬＥＤの点灯開始タイミングはシフトゲートt_SH0（＝t_SH2）の立ち上がりタイミングに移動させ、ＬＥＤ点灯終了時間はシフトゲートt_SH1の立ち下がり点とする。t_SH1はバーコードまでの距離が長くなると後方に移動し、点灯時間が延びると同時に１フレーム時間も延びる。（図２を参照）

【0019】

以上のようにＬＥＤ点灯時間を制御することで、リニアイメージセンサのデータ出力時間内にＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦが切り替わることがなく、リニアイメージセンサが出力するデータがＬＥＤの点灯時および消灯時のサージ電圧の影響を受けることがない。また同時にバーコードまでの距離に従ってＬＥＤ点灯時間も変化するので消費電力低減にもなる。

【0020】

以下、この実施形態について図面を参照しつつより詳細に説明する。
なお、この実施形態のバーコード読取装置１００は、概略のハードウェア構成は図５を用いて説明した従来の装置と共通であり、各部の動作タイミング制御に関する構成が異なるのみである。従って、ハードウェアについては、図５に示した符号を用いて説明する。

【0021】

まず、図１を用いて、バーコード読取装置１００の第１点灯制御モードにおけるＬＥＤ２０の点灯制御方法について説明する。この第１点灯制御モードは、ＬＥＤ２０の点灯時間がリニアイメージセンサ３０の１フレーム分のデータ出力時間以下である場合に用いるモードである。

【0022】

図１に示したように、第１点灯制御モードにおいては、リニアイメージセンサ３０の１フレーム時間のうちシフトゲートＳＨのt_SH2からt_SH1の間が露出時間となっている。すなわち、ＣＰＵ１０は、この期間だけリニアイメージセンサ３０の電子シャッタを開き、リニアイメージセンサ３０を露出させる。

【0023】

また、ＣＰＵ１０は、シフトゲートＳＨのt_SH2のパルスと同期してＬＥＤ２０を点灯させる。すなわち、ＣＰＵ１０は、ＬＥＤ２０の点灯時間をリニアイメージセンサ３０の露出時間と同時間に設定して、シフトゲートＳＨのt_SH1のパルスの時間でＬＥＤの点灯が終了する。ＬＥＤ２０の点灯時間を常にシフトゲートＳＨと同期し、ＣＰＵ１０が露出時間と合せて調整する。
このような制御を行うことにより、図６の例と比較して、１フレーム内の有効な露出時間しかＬＥＤが点灯しないため、消費電流が低減できる。

【0024】

なお、リニアイメージセンサ３０の露出開始はシフトゲートＳＨのt_SH2のパルスの立ち下がりタイミングであるのに対し、ＬＥＤ２０の点灯開始タイミングは、同じパルスの立ち上がりタイミングとしている。これは、リニアイメージセンサ３０の露出開始時までに、ＬＥＤ２０が安定した光量で点灯しているよう、若干点灯開始タイミングを早めるための制御である。

【0025】

一般的に、１５０ｍｍ以内の近距離にあるバーコードを読むための露出時間は２００ｍｍ以上の遠距離にあるバーコードを読むための露出時間の１／３前後で済ませることができる。例えば、ＬＥＤ２０のピーク電流を８０ｍＡとして、図６のようにＬＥＤがずっと点灯した場合の平均消費電流の８０ｍＡと比べ、図１のＬＥＤ制御方式では平均消費電流は３０ｍＡ以下となる。
しかしながら、ＬＥＤ２０に８０ｍＡの大電流を流すと、点灯開始時および消灯時のサージ電圧が、リニアイメージセンサ３０の出力データに悪影響を与えて、バーコード信号の誤認識の可能性が高くなってしまう。

【0026】

そこで、本実施形態では、ＬＥＤ２０の点灯開始タイミングt_LED0をデータ出力の終了時間t_OS1の後に設定した。従って、リニアイメージセンサ３０のシフトゲートＳＨのt_SH2のパルスも同じくt_OS1の後になっている。具体的には、ＣＰＵ１０は、マスタクロック周波数及びリニアイメージセンサ３０の画素数によって、あらかじめデータ出力の終了時間t_OS1を決め、t_OS1から固定時間遅延後のt_SH2に、シフトゲートＳＨのパルスを立ち上げるように調整する。

【0027】

また、露出時間（≒ＬＥＤ２０の点灯時間）がt_SH1-t_SH2で決まる。ＣＰＵ１０は、積分クリアゲートＩＣＧもこの露出時間t_SH1-t_SH2と同期させ、t_ICG1を調整する。よって、フレーム時間はt_ICG1-t_ICG0になり、露出時間（≒ＬＥＤ２０の点灯時間）によって変化する。
すなわち、ＣＰＵ１０は、第１点灯制御手段として機能して、リニアイメージセンサ３０の１フレームの時間内で、データ出力の終了後に、予め設定した点灯時間だけＬＥＤ２０を点灯させる第１の点灯制御を行う。そして、リニアイメージセンサ３０のデータ出力時間の間は、ＬＥＤ２０の点灯と消灯を切り替えない。この処理が、第１点灯制御手順の処理である。

【0028】

さらに、ＣＰＵ１０は、露出制御手段として機能して、ＬＥＤ２０の点灯に同期してリニアイメージセンサ３０を露出させる。この処理が、露出制御手順の処理である。
また、ＣＰＵ１０は、設定手段として機能して、リニアイメージセンサ３０からの１フレーム分のデータ出力に要する出力時間と、ＬＥＤ２０の点灯時間とに基づき、リニアイメージセンサ３０の１フレームの期間を設定する。より具体的には、上記の出力時間と点灯時間の合計に所定の調整時間を加えた値が１フレームの期間となる。調整時間は、上記の固定時間遅延と、装置の仕様による積分クリアゲートＩＣＧとシフトゲートＳＨのタイミング差（図１参照）を加味した値である。調整時間がゼロやマイナスになることもあり得る。この処理が、設定手順の処理である。

【0029】

また、もし露出が適切なレベルまで達しなかった場合、ＣＰＵ１０は露出時間とＬＥＤ２０の点灯時間とを再調整する。
例えば、図１に示したように、露出時間の終点をt_SH1′にした場合、ＣＰＵ１０は、積分クリアゲートＩＣＧもこれに相応してt_ICG1′まで延ばして、ＬＥＤ２０の点灯時間もt_LED1′に終了するように調整する。このようにt_LED0およびt_LED1’を設定することで、リニアイメージセンサ３０のデータ出力時間内にＬＥＤ２０のＯＮ／ＯＦＦが切り替わることはない。

【0030】

図１に示した第１点灯制御モードで、露出不足（例えば、遠方のバーコードを読む場合）を解決するためには、点灯時間をより長くするように調整すればよい。この点灯時間調整を行う場合において、ＣＰＵ１０は点灯時間調整手段として機能する。また、この点灯時間調整の処理が、点灯時間調整手順の処理である。
なお、この実施形態では、露出時間（≒点灯時間）t_SH1-t_SH2がデータ出力時間t_OS1-t_OS0に達したとき、すなわち、十分な露出を確保するために露出時間t_SH1-t_SH2をデータ出力時間t_OS1-t_OS0より大きな値に設定する必要が生じたとき、ＣＰＵ１０は、図２に示した第２点灯制御モードに入るように切り替える。

【0031】

次に、図２を用いて、バーコード読取装置１００の第２点灯制御モードにおけるＬＥＤ２０の点灯時間制御方法について説明する。この第２点灯制御モードは、ＬＥＤ２０の点灯時間がリニアイメージセンサ３０の１フレーム分のデータ出力時間より大きい場合に用いるモードである。
第２点灯制御モードでは、積分クリアゲートＩＣＧ、シフトゲートＳＨ、及びＬＥＤ２０の発光時間が同期される。すなわち、ＣＰＵ１０は、ＬＥＤ２０の点灯に同期してリニアイメージセンサ３０を露出させることに加え、リニアイメージセンサ３０の１フレームの期間も、ＬＥＤ２０の発光時間に同期させる。
このため、ＬＥＤ２０の立ち上がりおよび立ち下がりがリニアイメージセンサ３０のデータ出力時間と重ならないので、出力データにサージ電圧の影響が出ない。

【0032】

この場合において、ＣＰＵ１０が設定するリニアイメージセンサ３０の１フレームの時間は、ＬＥＤ２０の点灯時間に所定の調整時間を加えた値である。調整時間は、装置の仕様による積分クリアゲートＩＣＧとシフトゲートＳＨのタイミング差（図２参照）に当たる値である。調整時間がゼロやマイナスになることもあり得る。この処理も、設定手順の処理である。

【0033】

図２に示すように、第２点灯制御モードでは、露出時間（≒点灯時間）はt_SH0からt_SH1までである。ＣＰＵ１０は、この期間だけリニアイメージセンサ３０の電子シャッタを開き、リニアイメージセンサ３０を露出させる。
第２点灯制御モードでは、リニアイメージセンサ３０の露出開始はシフトゲートＳＨのt_SH0のパルスの立ち下がりタイミングであるのに対し、ＬＥＤ２０の点灯開始タイミングは、同じパルスの立ち上がりタイミングとしている。この理由は第１点灯制御モードの場合と同様である。

【0034】

なお、サージ電圧の影響を防ぐために、ＬＥＤ２０の点灯開始タイミングt_LED0は、データ出力の開始タイミングt_OS0よりも前である必要がある。可能であれば、ＬＥＤ２０への印加電圧が安定するのに要する時間程度の余裕があることが望ましい。
また、サージ電圧の影響を防ぐために、リニアイメージセンサ３０の露出終了タイミング（≒ＬＥＤ２０の消灯タイミング）t_SH1は少なくともデータ出力の終了タイミングt_OS1よりも後ろである必要がある。しかし、それより後ろであれば、t_SH1のタイミングは任意に設定することができる。

【0035】

このように、第２点灯制御モードにおいては、ＣＰＵ１０は、第２点灯制御手段として機能して、リニアイメージセンサ３０の１フレームの時間内で、データ出力を行う期間全体を含むように、予め設定した点灯時間だけＬＥＤ２０を点灯させる第２の点灯制御を行う。そして、リニアイメージセンサ３０のデータ出力時間の間は、ＬＥＤ２０の点灯と消灯を切り替えない。この処理が、第２点灯制御手順の処理である。

【0036】

また、第２点灯制御モードにおける点灯時間は、t_OS1-t_OS0よりも大きな任意の値に設定可能である。従って、点灯時間をt_OS1-t_OS0以下とする場合に第１点灯制御モードを用い、点灯時間をt_OS1-t_OS0より大きな値とする場合に第２点灯制御モードを用いることにより、適切な露出レベルを得るための露出調整及び点灯時間調整を連続的に行うことができる。ＣＰＵ１０は、切替手段として機能してこのモードの切り替えを行う。この処理が、切替手順の処理である。

【0037】

ここで、第１点灯制御モードのみでＬＥＤ２０の点灯時間を延ばす場合、フレームレートも点灯時間に従って遅くなる。例えば、点灯時間をデータ出力時間と同じ長さまで延ばしたとき、データ出力時間を含めてフレーム時間が初期設定値（データ出力に必要な最低限の時間）の２倍になってしまう。しかし、このとき、第２点灯制御モードに切り替えれば、フレーム時間は速い初期値で済み、実質のＬＥＤ発光の立ち上がりとデータ出力時間とが重なることもない。このようにフレーム時間が短いほうがデータ出力のためのフレーム間隔も短くなり、システム処理が速くなって望ましい。

【0038】

なお、点灯時間の設定は、リニアイメージセンサ３０が受光する画像の明るさが暗すぎる場合に増加させ、明るすぎる場合に減少させる、というように、受光画像に基づいて調整することができる。また、予め距離と適切な点灯時間の対応関係を記憶させておくと共に、バーコード読取装置１００（又はリニアイメージセンサ３０）からバーコード等の読取対象物までの距離（以下「読取距離」という）を測定して、その距離に対応する点灯時間を設定することも考えられる。一旦距離に応じた点灯時間を設定してから、受光画像に基づいてさらに調整を行うことも考えられる。

【0039】

一般的にいうと、読取距離が遠くなればなるほど点灯時間が長くなる。そこで、上述のように第１点灯制御モードと第２点灯制御モードの切り替えを行うと、読取距離とフレームレートの変化は図３に示すようになる。
図３において、横軸は読取距離を示し、縦軸は、線５１についてはフレームレート、線５２については点灯時間を示す。

【0040】

図３に示したように、第１点灯制御モードは読取距離が短い場合に用いるが、読取距離が長くなると、必要な点灯時間が徐々に増加し、これに応じて１フレームの期間が長くなるため、リニアイメージセンサ３０のフレームレートが徐々に低下する。しかし、フレームレートが初期値N0の半分まで下がった時には、点灯時間がt_OS1-t_OS0となっているため、上述のように第２点灯制御モードに切り換えることができる。この切り替えによってフレームレートをまた初期値N0まで上昇させることができる。第２点灯制御モードにおいても読取距離の増加に従ってフレームレートは低下するが、第１点灯制御モードを使い続けるよりは、速いフレームレートを維持することができる。

【0041】

ここで、フレームレートが低すぎると、バーコードの読み取りからデコード結果を得られるまでの時間が長くなりすぎるため、フレームレートには許容可能な下限がある。この下限をN1とすると第１点灯制御モードのみで点灯時間を調整した場合は、破線で示すように、より近い距離Ａでフレームレートの下限N1に達し、点灯時間をさらに増加できないため、読取距離の限界がＡ点となってしまう。しかし、第２点灯制御モードへ切り替えることで、読取距離の限界をＢ点まで延ばすことが可能になるため、読取距離の拡張に効果絶大である。

【0042】

ここで、図４に、バーコード読取装置１００が備える機能のうち、以上説明してきた点灯制御モードの切り替えを行いつつバーコードの読み取りを行うため機能の構成を示す。図４に示す各部の機能は、ＣＰＵ１０が所要のプログラムを実行してＬＥＤ２０及びリニアイメージセンサ３０を始めとする各種ハードウェアの動作を制御することにより実現されるものである。

【0043】

図４に示すように、バーコード読取装置１００は、バーコードの読み取りに関する制御を行う機能を有する読取制御部１１０と、読取制御部１１０が出力する読み取り結果のデータをデコードするデコード部１２０とを備える。
また、読み取り制御部１１０は、センサ制御部１１１、光源制御部１１２、点灯時間調整部１１３、モード切替部１１４を備える。

【0044】

このうちセンサ制御部１１１は、設定手段及び露出制御手段と対応し、リニアイメージセンサ３０に対して図１等に示したマスタクロックＭＣＬＫ、積分クリアゲートＩＣＧ及びシフトゲートＳＨを出力して、リニアイメージセンサ３０の動作を制御する機能を備える。なお、センサ制御部１１１は、積分クリアゲートＩＣＧ及びシフトゲートＳＨのタイミングを考慮してＬＥＤ２０の点灯タイミングを制御する。また、センサ制御部１１１は、各信号に応じてリニアイメージセンサ３０から送信されてくる出力信号ＯＳを、データに変換してデコード部１２０へ出力する機能も備える。

【0045】

また、光源制御部１１２は、第１点灯制御手段及び第２点灯制御手段と対応し、上述したように、ＬＥＤ２０の点灯時間、点灯制御モード及びデータ出力時間等に基づきＬＥＤ２０の点灯消灯を切り替える機能を備える。
点灯時間調整部１１３は、点灯時間調整手段と対応し、リニアイメージセンサ３０から出力される画像の明るさや読取距離の測定結果等に基づき、ＬＥＤ２０の点灯時間を調整する機能を備える。

【0046】

モード切替部１１４は、切替手段と対応し、ＬＥＤ２０の点灯時間（≒リニアイメージセンサ３０の露光時間）がデータ出力時間よりも長いか否かに応じて、使用する点灯制御モードを第１点灯制御モードとするか第２点灯制御モードとするかを切り替える機能を備える。

【0047】

以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、用いるセンサ、読み取り対象の情報、信号の特性、数及びタイミング、具体的な処理の手順等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、この発明は、バーコード読取装置以外でも、対象に投光しつつ、１フレーム期間中の一定時間内に読取画像のデータを出力するイメージセンサを用いて画像の読取を行う任意の光学的情報読取装置に適用可能である。読取対象は、少なくとも、バーコード記号をはじめとする、一方向に光学的な情報を配置した記号、図形、画像等であることが考えられるし、読取画素を２次元に配置したイメージセンサを用いれば、二次元的に光学的な情報を配置した記号、図形、画像等を読取ることも可能になる。

【0048】

また、上述した実施形態では、ＬＥＤ２０の点灯時間とリニアイメージセンサ３０の露光時間とがほぼ等しくなっていたが、このことは必須ではない。ＬＥＤの点灯時間は露光時間に対して短くすることも考えられる。
また、以上説明してきた構成は、互いに矛盾しない限り任意に組み合わせて適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0049】

以上説明してきた光学的情報読取装置及び照明方法によれば、読み取りに必要な投光を行いつつ消費電力を低減することができる。従って、光学的情報読取装置の省電力化を図ることができる。

【符号の説明】

【0050】

１０…ＣＰＵ、２０…ＬＥＤ、３０…リニアイメージセンサ、１００…バーコード読取装置、１１０…読取制御部、１１１…センサ制御部、１１２…光源制御部、１１３…点灯時間調整部、１１４…モード切替部、１２０…デコード部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】