知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024100670
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】コードリーダ及びコード読み取り方法
(51)【国際特許分類】
G06K 7/10 20060101AFI20240719BHJP
【ＦＩ】
G06K7/10 428
G06K7/10 416
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023146156
(22)【出願日】2023-09-08
(31)【優先権主張番号】P 2023003906
(32)【優先日】2023-01-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大堀 宏海
(72)【発明者】
【氏名】田近 太一
(57)【要約】
【課題】寸法測定センサのようなワークの寸法を測定するためのセンサを設けなくても、コードが存在する領域を自動で検出して高速な読み取りを可能にする。
【解決手段】コードリーダ１は、ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズ３１ａと、レンズ３１ａの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサ３１ｂとからなるシャインプルーフ光学系３１を有する撮像部３と、撮像部３から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出部４３と、コード検出部４３により検出されたコードをデコードするデコード部４４とを備えている。
【選択図】図３
【解決手段】コードリーダ１は、ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズ３１ａと、レンズ３１ａの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサ３１ｂとからなるシャインプルーフ光学系３１を有する撮像部３と、撮像部３から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出部４３と、コード検出部４３により検出されたコードをデコードするデコード部４４とを備えている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンベア上を移動するワークに付されたコードを読み取るコードリーダであって、
ワークに照明光を照射する照明部と、
ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像部と、
前記撮像部から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出部と、
前記コード検出部により検出されたコードをデコードするデコード部とを備える、
コードリーダ。
ワークに照明光を照射する照明部と、
ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像部と、
前記撮像部から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出部と、
前記コード検出部により検出されたコードをデコードするデコード部とを備える、
コードリーダ。
【請求項2】
請求項１に記載のコードリーダにおいて、
前記コードリーダは、前記コンベアの上方に設置された際に、当該コンベアに対して略垂直な方向に沿った被写界深度を形成することが可能であり、
前記コード検出部は、前記ワークと前記撮像部の距離によって変化する前記画像センサ上における前記ワークの写りこみの位置に応じて、コードの検出基準を異ならせることを特徴とする、コードリーダ。
前記コードリーダは、前記コンベアの上方に設置された際に、当該コンベアに対して略垂直な方向に沿った被写界深度を形成することが可能であり、
前記コード検出部は、前記ワークと前記撮像部の距離によって変化する前記画像センサ上における前記ワークの写りこみの位置に応じて、コードの検出基準を異ならせることを特徴とする、コードリーダ。
【請求項3】
請求項２に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、前記コード画像に基づいてエッジを抽出し、抽出されたエッジが存在する領域を前記コード領域として特定することを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、前記コード画像に基づいてエッジを抽出し、抽出されたエッジが存在する領域を前記コード領域として特定することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項4】
請求項３に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合は、遠方に位置する場合に比べて前記エッジの周波数が低い領域をコード領域として特定し、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合は近方にある場合に比べて前記エッジの周波数が高い領域をコード領域として特定するように、前記コード画像から評価値を算出することを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合は、遠方に位置する場合に比べて前記エッジの周波数が低い領域をコード領域として特定し、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合は近方にある場合に比べて前記エッジの周波数が高い領域をコード領域として特定するように、前記コード画像から評価値を算出することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項5】
請求項４に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、前記コード画像に対して、異なる周波数のエッジを抽出するための複数のエッジ抽出フィルタを適用することによって複数のエッジ画像を生成し、生成した各エッジ画像のエッジに基づいて、前記コード領域を特定することを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、前記コード画像に対して、異なる周波数のエッジを抽出するための複数のエッジ抽出フィルタを適用することによって複数のエッジ画像を生成し、生成した各エッジ画像のエッジに基づいて、前記コード領域を特定することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項6】
請求項５に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するための第１エッジ抽出フィルタと、相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するための第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に対して適用可能に構成され、前記第１エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して遠方に位置するコードを検出し、前記第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して近方に位置するコードを検出することを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するための第１エッジ抽出フィルタと、相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するための第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に対して適用可能に構成され、前記第１エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して遠方に位置するコードを検出し、前記第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して近方に位置するコードを検出することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項7】
請求項４に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行い、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行うことを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行い、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行うことを特徴とする、コードリーダ。
【請求項8】
請求項３に記載のコードリーダにおいて、
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置し、かつ相対的に輝度が低いエッジは、相対的に輝度が高いエッジよりも、評価値を抑え、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置し、かつ相対的に輝度が高いエッジは、相対的に輝度が低いエッジよりも、評価値が抑えられるように、前記評価値を算出することを特徴とする、コードリーダ。
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置し、かつ相対的に輝度が低いエッジは、相対的に輝度が高いエッジよりも、評価値を抑え、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置し、かつ相対的に輝度が高いエッジは、相対的に輝度が低いエッジよりも、評価値が抑えられるように、前記評価値を算出することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項9】
請求項５に記載のコードリーダにおいて、
読取対象のコード領域を記憶する記憶部を更に備え、
前記コード検出部は、前記記憶部に記憶されたコード領域に対応するエッジ抽出フィルタを、前記コード画像に対して適用することを特徴とする、コードリーダ。
読取対象のコード領域を記憶する記憶部を更に備え、
前記コード検出部は、前記記憶部に記憶されたコード領域に対応するエッジ抽出フィルタを、前記コード画像に対して適用することを特徴とする、コードリーダ。
【請求項10】
コンベア上を移動するワークに付されたコードを読み取るコード読み取り方法であって、
ワークに照明光を照射する照明ステップと、
ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有する撮像部でワークを撮像し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像ステップと、
前記撮像ステップで出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出ステップと、
前記コード検出ステップで検出されたコードをデコードするデコードステップとを備える、
コード読み取り方法。
ワークに照明光を照射する照明ステップと、
ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有する撮像部でワークを撮像し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像ステップと、
前記撮像ステップで出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出ステップと、
前記コード検出ステップで検出されたコードをデコードするデコードステップとを備える、
コード読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ワークに付されたコードを読み取るコードリーダ及びコード読み取り方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば多数の物品（以下、ワークという）を取り扱っている物流現場では、各ワークにコードを付しておき、コンベアで搬送する途中段階にあるワークのコードをコードリーダで読み取り、読取結果に応じてワークを仕分けることが行われている。
【0003】
また、例えば物品の流通経路を製造段階から消費段階あるいは廃棄段階まで追跡可能にする、いわゆるトレーサビリティを目的としてコードリーダが使用されることもあり、コードリーダは様々な分野で利用されている。
【0004】
一般的に、コードリーダは、ワークに付されたコードを撮像部によって撮影し、得られた画像に含まれるコードを画像処理によって切り出して二値化し、デコード処理して情報を読み取ることができるように構成されている。
【0005】
この種のコードリーダとしては、コンベア面に対して垂直な方向の被写界深度が深くなるように、撮像部の受光面をレンズの光軸に対して傾斜させた、いわゆるシャインプルーフ光学系を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１のコードリーダでは、寸法測定センサを利用してワーク高さを測定し、測定したワーク高さに応じたピクセルを読み出すことにより、読み取り処理を高速化するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第６７８３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、被写界深度が深くなるシャインプルーフ光学系を用いると、様々な大きさのコードが一度に視野に入ったり、ピントが合ったりする場合があり、コードの探索対象候補が増え、その結果、処理に時間がかかってしまう場合がある。
【0008】
そこで、特許文献１のコードリーダのようにワーク高さを測定するための寸法測定センサを設け、測定したワーク高さに応じたピクセルを読み出すことにより、読み取り処理を高速化することが考えられるが、寸法測定センサが必要になる分、システムが大がかりなものになってしまう。
【0009】
本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、寸法測定センサのようなワークの寸法を測定するためのセンサを設けなくても、コードが存在する領域を自動で検出して高速な読み取りを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本態様では、コンベア上を移動するワークに付されたコードを読み取るコードリーダを前提とすることができる。コードリーダは、ワークに照明光を照射する照明部と、ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像部と、前記撮像部から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出部と、前記コード検出部により検出されたコードをデコードするデコード部とを備えている。
【0011】
この構成によれば、撮像部がシャインプルーフ光学系を有しているので、被写界深度を例えばワークの高さ方向に深くすることが可能になる。これにより、高さの異なる複数のワークがコンベア上を移動する現場であっても、各ワークに付されているコードにピントが合ったコード画像を出力できる。撮像部から出力されたコード画像に基づいて特定されたコード領域からコード検出部がコードを検出し、検出されたコードをデコード部がデコードするので、デコード領域がコード画像の一部の領域となるように限定される。従って、高速な読み取りが可能になる。
【0012】
前記コードリーダは、前記コンベアの上方に設置することもできる。コードリーダをコンベアの上方に設置した場合には、当該コンベアに対して略垂直な方向に沿った被写界深度を形成することが可能である。前記ワークと前記撮像部の距離が変化すると、前記画像センサ上における前記ワークの写りこみの位置が変化することになる。前記コード検出部は、前記ワークと前記撮像部の距離によって変化する前記画像センサ上における前記ワークの写りこみの位置に応じて、コードの検出基準を異ならせることで写りこみの位置に適した検出基準でコードを検出できる。
【0013】
前記コード検出部は、前記コード画像に基づいてエッジを抽出することもできる。この場合、前記コード検出部は、抽出されたエッジが存在する領域を前記コード領域として特定できる。
【0014】
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合は、遠方に位置する場合に比べて前記エッジの周波数が低い領域をコード領域として特定し、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合は近方にある場合に比べて前記エッジの周波数が高い領域をコード領域として特定するように、前記コード画像から評価値を算出することができる。これにより、ワークと撮像部との距離によって変化するエッジの周波数に応じた評価値に基づいてコード領域を特定できる。
【0015】
前記コード検出部は、前記コード画像に対して、異なる周波数のエッジを抽出するための複数のエッジ抽出フィルタを適用することもできる。この場合、前記コード検出部は、複数のエッジ画像を生成し、生成した各エッジ画像のエッジに基づいて、前記コード領域を特定できる。
【0016】
具体的には、前記コード検出部は、相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するための第１エッジ抽出フィルタと、相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するための第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に対して適用できる。前記第１エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して遠方に位置するコードを検出することができ、また、前記第２エッジ抽出フィルタを前記コード画像に適用することにより、前記撮像部に対して近方に位置するコードを検出することができる。
【0017】
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行うことができる。また、前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置する場合に、前記ワークが前記画像センサに写る位置に対して相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行うこともできる。
【0018】
前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して近方に位置し、かつ相対的に輝度が低いエッジは、相対的に輝度が高いエッジよりも、評価値を抑えるように、評価値を算出することができる。また、前記コード検出部は、前記ワークが前記撮像部に対して遠方に位置し、かつ相対的に輝度が高いエッジは、相対的に輝度が低いエッジよりも、評価値が抑えられるように、前記評価値を算出することができる。
【0019】
コードリーダは、読取対象のコード領域を記憶する記憶部を更に備えていてもよい。この場合、前記コード検出部は、前記記憶部に記憶されたコード領域に対応するエッジ抽出フィルタを、前記コード画像に対して適用することができる。
【0020】
本開示の他の態様では、コンベア上を移動するワークに付されたコードを読み取るコード読み取り方法を前提とすることもできる。コード読み取り方法は、ワークに照明光を照射する照明ステップと、ワークに付されたコードからの反射光を集光するレンズと、当該レンズの光軸に対して傾斜した受光面を有する画像センサとからなるシャインプルーフ光学系を有する撮像部でワークを撮像し、前記受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成し、出力する撮像ステップと、前記撮像ステップで出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出ステップと、前記コード検出ステップで検出されたコードをデコードするデコードステップとを備えている。
【発明の効果】
【0021】
以上説明したように、シャインプルーフ光学系を有する撮像部から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域から検出されたコードをデコードするようにしたので、コードが存在する領域を自動で検出して高速な読み取りが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施形態に係るコードリーダの運用時を説明する図である。
【図2】コードリーダの運用時の例を説明する図である。
【図3】コードリーダのブロック図である。
【図4】シャインプルーフ光学系、平面ミラー、ピント面の関係を示す模式図である。
【図5】ＦＩＧ．５Ａは受光面上に形成されるピント面の形状を示す図であり、ＦＩＧ．５Ｂは側方から見た視野範囲及びピントが合う領域を示す図である。
【図6】ＦＩＧ．６Ａは高さの高いワークが視野範囲に入った場合を説明する図であり、ＦＩＧ．６Ｂは高さの低いワークが視野範囲に入った場合を説明する図である。
【図7】ＦＩＧ．７Ａはワークが右寄りを搬送される場合を説明する図であり、ＦＩＧ．７Ｂはワークが左寄りを搬送される場合を説明する図である。
【図8】全体フローチャートである。
【図9】輝度変換処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図10】ＦＩＧ．１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃはそれぞれ異なる輝度変換カーブの例を示す図である。
【図11】輝度変換処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図12】輝度変換の例を説明する図である。
【図13】コード位置探索処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図14】入力画像の各領域を異なるカーネル係数でエッジ抽出処理する場合を説明する図である。
【図16】入力画像の各領域を異なるカーネル係数でエッジ抽出処理する場合の別の例を説明する図である。
【図18】コード位置探索処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図19】デコード処理の例を示すフローチャートである。
【図20】ＦＩＧ．２０Ａは撮像部の視野範囲に２つのワークが入った場合を示す図であり、ＦＩＧ．２０Ｂは、撮像部の視野範囲に１つのワークが入るようにワーク間距離を拡大した場合を示す図である。
【図21】コードとワークの紐付け処理を実行する場合の説明図である。
【図22】自動絞り調整機構によって被写界深度領域を変化させる場合の説明図である。
【図23】別実施形態に係るコードリーダの運用時を説明する図である。
【図24】別実施形態に係るコードリーダの斜視図である。
【図25】別実施形態に係るコードリーダの照明部と撮像部との位置関係を示す図である。
【図26】狭角照明光と広角照明光との重複度合を説明する図である。
【図27】狭角照明光、広角照明光、照明部の光軸、撮像部のレンズの光軸を示す模式図である。
【図28】照明部のレンズと発光素子との相対的な位置関係を示す断面図である。
【図29】輝度変換カーブの例を示すグラフである。
【図30】別実施形態に係るコードリーダで生成されたコード画像の例を示す図である。
【図31】比較例に係るコード画像の例を示す図である。
【図32】ＦＩＧ．３２Ａは本発明と比較例のコード画像の輝度値を示すグラフであり、ＦＩＧ．３２Ｂは比較例のコード画像の輝度値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0024】
図１は、本発明の実施形態に係るコードリーダ１の運用時を模式的に示す図である。この例では、複数のワークＷが搬送用コンベア（以下、コンベアという）Ｂの上面に載置された状態で図１における矢印Ａの方向へ搬送されており、そのワークＷから上方へ離れた所に、実施形態に係るコードリーダ１が設置されている。コンベアＢは、例えばベルトコンベア等で構成されており、多数のワークＷを順次搬送可能に構成されている。コンベアＢの幅方向はＸ方向に沿っており、また、コンベアＢの搬送方向はＹ方向に沿っている。尚、後述するが、コードリーダ１は、ワークＷから側方へ離れた所に設置されていてもよい。
【0025】
コードリーダ１は、コンベアＢ上を移動するワークＷに付されているコードを撮像してコード画像を生成し、コード画像に含まれるコードをデコードして情報を読み取ることができるように構成されている。図１に示す例では、コードリーダ１が定置式の場合である。この定置式のコードリーダ１の運用時には、コードリーダ１が動かないようにブラケット等（図示せず）に固定して使用する。尚、定置式のコードリーダ１をロボット（図示せず）が把持した状態で使用してもよい。また、静止状態にあるワークＷのコードをコードリーダ１によって読み取るようにしてもよい。定置式のコードリーダ１の運用時とは、コンベアＢによって搬送されるワークＷのコードを順に読み取る動作を行っている時である。
【0026】
図２に示す例は、複数のコードリーダ１を単一のコンベアＢで使用する例である。この例では、コンベアＢで搬送されるワークＷが通過する部分に支持部材Ｃが設置されている。支持部材Ｃは、コンベアＢで搬送されるワークＷの側方を上下方向に延びる一対の側方部材Ｃ１と、側方部材Ｃ１の上側部分同士を繋ぐように延びる上方部材Ｃ２とで構成されている。各側方部材Ｃ１には、コードリーダ１がコンベアＢで搬送されるワークＷの側面に対向するように取り付けられ、また、上方部材Ｃ２には、コードリーダ１がコンベアＢで搬送されるワークＷの上面に対向するように取り付けられている。支持部材Ｃは、コンベアＢによる搬送方向に間隔をあけて複数設けられていてもよいし、１つのみ設けられていてもよい。コードリーダ１は、上方部材Ｃ２にのみ取り付けられていてもよいし、側方部材Ｃ１にのみ取り付けられていてもよい。
【0027】
また、各ワークＷの外面にはコードが付されている。コードには、バーコード及び二次元コードの両方が含まれる。二次元コードとしては、たとえば、ＱＲコード（登録商標）、マイクロＱＲコード、データマトリクス（Ｄａｔａ ｍａｔｒｉｘ；Ｄａｔａ ｃｏｄｅ）、ベリコード（Ｖｅｒｉ ｃｏｄｅ）、アズテックコード（Ａｚｔｅｃ ｃｏｄｅ）、ＰＤＦ４１７、マキシコード（Ｍａｘｉ ｃｏｄｅ）などがある。二次元コードにはスタック型とマトリクス型があるが、本発明はいずれの二次元コードに対しても適用できる。コードは、ワークＷに直接印刷あるいは刻印することによって付してもよいし、ラベルに印刷した後にワークＷに貼付することによって付してもよく、その手段、方法は問わない。
【0028】
図１に示すように、コードリーダ１は、コンピュータ２００及びプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）２０１にそれぞれ信号線２００ａ、２０１ａによって有線接続されているが、これに限らず、コードリーダ１、コンピュータ２００及びＰＬＣ２０１に無線通信モジュールを内蔵し、コードリーダ１と、コンピュータ２００及びＰＬＣ２０１とを無線接続するようにしてもよい。ＰＬＣ２０１は、コンベアＢ及びコードリーダ１をシーケンス制御するための制御装置であり、汎用のＰＬＣを利用することができる。コンピュータ２００は、汎用あるいは専用の電子計算機や携帯型端末等を利用することができる。
【0029】
また、コードリーダ１は、その運用時において、ＰＬＣ２０１から信号線２０１ａを介して、コード読取の開始タイミングを規定する読取開始トリガ信号を受信する。そして、コードリーダ１は、この読取開始トリガ信号に基づいてコードの撮像やデコードを行う。その後、デコードした結果は、信号線２０１ａを介してＰＬＣ２０１へ送信される。このように、コードリーダ１の運用時には、コードリーダ１とＰＬＣ２０１等の外部制御装置との間で、信号線２０１ａを介して読取開始トリガ信号の入力とデコード結果の出力が繰り返し行われる。なお、読取開始トリガ信号の入力やデコード結果の出力は、上述したように、コードリーダ１とＰＬＣ２０１との間の信号線２０１ａを介して行ってもよいし、それ以外の図示しない信号線を介して行ってもよい。例えば、ワークＷの到着を検知するためのセンサとコードリーダ１とを直接的に接続し、そのセンサからコードリーダ１へ読取開始トリガ信号を入力するようにしてもよい。
【0030】
図３は、コードリーダ１のブロック図である。コードリーダ１は、照明部２、撮像部３、制御部４、記憶部５及び通信部６を有している。制御部４は、撮像部３を制御する撮像制御部４１と、照明部２を制御する照明制御部４２と、コード検出部４３と、デコード部４４とを備えている。また、記憶部５は、例えばＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等のような読み書き可能な記憶装置で構成することができる。記憶部５には、例えば各種プログラム、デコード結果、画像データ、設定情報等を記憶しておくことができ、デコード結果記憶部５１と、画像データ記憶部５２と、設定記憶部５３とを有している。デコード結果記憶部５１、画像データ記憶部５２及び設定記憶部５３は、図示しないが、別々の記憶装置に記憶されていてもよい。
【0031】
通信部６は、コンピュータ２００やＰＬＣ２０１との通信を実行する部分である。コンピュータ２００による設定情報は通信部６を介して制御部４が受信する。また、ＰＬＣ２０１からの読取開始トリガ信号は通信部６を介して制御部４が受信する。コードリーダ１によるデコード結果は、通信部６を介してコンピュータ２００やＰＬＣ２０１に送信される。
【0032】
照明部２は、ワークＷに照明光を照射する部分であり、例えば発光ダイオード（(ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）等からなる発光体を備えている。照明部２と撮像部３とは一体化されていてもよいし、照明部２と撮像部３とは別体とされていてもよい。照明部２は照明制御部４２によって制御され、点灯及び消灯の切替や点灯時の明るさ変更等がなされる。ＰＬＣ２０１から読取開始トリガ信号が入力されると、照明制御部４２は照明部２を所定時間だけ点灯させ、所定時間経過後に消灯する。
【0033】
撮像部３は、ワークＷを撮像してコードが含まれるコード画像を生成し、制御部４に出力する部分である。撮像部３は、シャインプルーフ光学系３１、前処理回路３２及び平面ミラー３３を有している。図４にも示すように、シャインプルーフ光学系３１は、レンズ３１ａと、当該レンズ３１ａの光軸Ｄに対して傾斜した受光面を有する画像センサ３１ｂとからなるものである。レンズ３１ａは、ワークＷに付されたコードからの反射光を集光する結像レンズであり、入射した光は画像センサ３１ｂの受光面へ向けて出射されて受光面上で結像する。
【0034】
平面ミラー３３は、撮像部３に入射した光をレンズ３１ａに向けるための部材である。すなわち、この例では、シャインプルーフ光学系３１を有しているので、ピント面７は画像センサ３１ｂのＶ方向に延びるように形成される。Ｖ方向は、図１におけるＺ方向（高さ方向）と対応している。図５のＦＩＧ．５Ａには、画像センサ３１ｂの受光面上に形成されるピント面７の形状を示しており、遠方及び近方は図４における遠方及び近方と一致している。ＦＩＧ．５Ａに示すように、近方の方が遠方に比べてピント面７の幅（Ｈ方向）が狭くなる。図５のＦＩＧ．５Ｂは、図１に対応する方向から見ており、遠方及び近方はＦＩＧ．５Ａにおける遠方及び近方と一致している。ＦＩＧ．５Ｂでは、画像センサ３１ｂの視野範囲を符号８で示し、ピントが合う領域を符号９で示している。また、視野範囲８の中央を延びる光軸を符号１０で示している。このように、シャインプルーフ光学系３１は画像センサ３１ｂのＶ方向にピント面７の傾斜を持つことになる。従って、図１に示すように、コードリーダ１は、コンベアＢの上方に設置された際に、当該コンベアＢに対して略垂直な方向（Ｚ方向）に沿った被写界深度を形成することが可能である。
【0035】
例えばコードリーダ１を物流現場で使用する場合には、コンベアＢで搬送する途中段階にあるワークＷのコードをコードリーダ１で読み取り、読取結果に応じてワークＷを仕分けることが行われている。このような現場で取り扱われているワークＷの大きさや形状は様々であり、高さの高いワークＷと低いワークＷとが混在していることもある。図６のＦＩＧ．６Ａでは、コードリーダ１がコンベアＢの上方に設置された際に、高さの高いワークＷが視野範囲８に入った場合を示している。一方、ＦＩＧ．６Ｂでは、コードリーダ１がコンベアＢの上方に設置された際に、高さの低いワークＷが視野範囲８に入った場合を示している。ワークＷの上面にコードが付されていると想定すると、ＦＩＧ．６Ａに示す場合ではＦＩＧ．６Ｂに示す場合に比べてピントの合う位置を上にする必要が生じ、ＦＩＧ．６Ｂに示す場合ではＦＩＧ．６Ａに示す場合に比べてピントの合う位置を下する必要が生じる。
【0036】
本実施形態では、シャインプルーフ光学系３１を有していることで、コンベアＢに対して略垂直な方向に沿った被写界深度を形成できるので、ＦＩＧ．６Ａに示す場合及びＦＩＧ．６Ｂに示す場合の両方でワークＷの上面のコードにピントが合ったコード画像を生成できる。
【0037】
また、物流現場では、コンベアＢの搬送方向上流から下流に沿って見たときにワークＷが右寄りを搬送される場合や、左寄りを搬送される場合がある。図７のＦＩＧ．７Ａでは、右側面にコードが付されているワークＷがコンベアＢの右寄りを搬送されており、一方、ＦＩＧ．７Ｂでは、右側面にコードが付されているワークＷがコンベアＢの左寄りを搬送されている場合を想定している。ＦＩＧ．７Ａに示す場合ではＦＩＧ．７Ｂに示す場合に比べてピントの合う位置を右にする必要が生じ、ＦＩＧ．７Ｂに示す場合ではＦＩＧ．７Ａに示す場合に比べてピントの合う位置を左にする必要が生じる。この場合、図２に示す右側の側方部材Ｃ１にコードリーダ１を取り付けて、コードリーダ１をコンベアＢで搬送されるワークＷの右側方に設置する。コードリーダ１は、シャインプルーフ光学系３１を有していることで、コンベアＢで搬送されるワークＷの右側方に設置された際には、当該コンベアＢの幅方向に沿った被写界深度を形成することが可能である。これにより、ＦＩＧ．７Ａに示す場合及びＦＩＧ．７Ｂに示す場合の両方でワークＷの右側面のコードにピントが合ったコード画像を生成できる。尚、ワークＷの左側面にコードが付されている場合には、図２に示す左側の側方部材Ｃ１にコードリーダ１を取り付けて運用すればよい。
【0038】
図３に示す画像センサ３１ｂは、レンズ３１ａを通して得られたコードの画像を電気信号に変換するＣＣＤ(charge-coupled device)やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）等の受光素子を含んでいる。画像センサ３１ｂの受光面で受光した受光量に基づいてコードが含まれるコード画像を生成する。画像センサ３１ｂが生成したコード画像は、前処理回路３２に入力される。前処理回路３２は必要に応じて設ければよく、必須なものではない。
【0039】
前処理回路３２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路で構成されており、画像センサ３１ｂから出力されたコード画像に対して各種前処理を実行する部分である。前処理には、例えば各種フィルタ処理等が含まれる。撮像部３は、前処理回路３２によって前処理が実行されたコード画像を制御部４に出力する。前処理回路３２による前処理は、必要に応じて実行すればよく、前処理が実行されないコード画像を制御部４に出力してもよい。制御部４に出力されたコード画像は、記憶部５が有する画像データ記憶部５２に記憶される。
【0040】
撮像部３は、撮像制御部４１によって制御される。ＰＬＣ２０１から読取開始トリガ信号が入力されると、撮像制御部４１は、予め設定された露光時間だけ露光させてコード画像を生成する。撮像制御部４１が撮像部３を制御することにより、画像センサ３１ｂで生成されたコード画像に対して予め設定されたゲインを適用し、コード画像の明るさをデジタル画像処理によって増幅する処理も実行する。
【0041】
（制御部４の詳細）
制御部４は、中央演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを含んでいる。制御部４に含まれるハードウェアや制御部４が実行するソフトウェア等により、撮像制御部４１、照明制御部４２、コード検出部４３及びデコード部４４が構成される。
制御部４は、中央演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを含んでいる。制御部４に含まれるハードウェアや制御部４が実行するソフトウェア等により、撮像制御部４１、照明制御部４２、コード検出部４３及びデコード部４４が構成される。
【0042】
制御部４のコード検出部４３は、撮像部３から出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出する部分である。制御部４のデコード部４４は、コード検出部４３により検出されたコードをデコードする部分であり、具体的には、コードが白黒の二値化されたデータで表されるので、白黒の二値化されたデータをデコードする。デコードには、符号化されたデータの対照関係を示すテーブルを使用することができる。さらに、デコード部４４は、デコードした結果が正しいか否かを所定のチェック方式に従ってチェックする。データに誤りが発見された場合にはエラー訂正機能を使用して正しいデータを演算する。エラー訂正機能はコードの種類によって異なっている。以下、コード検出部４３及びデコード部４４の詳細について具体的に説明する。
【0043】
（全体フローチャート）
図８は、撮像から読み取り結果出力までの一連の処理の例を示す全体フローチャートである。このフローチャートは、コードリーダ１の運用を開始した時点でスタートする。スタート後のステップＳＡ１では、読取開始トリガ信号がＰＬＣ２０１からコードリーダ１に入力される。読取開始トリガ信号が入力されると、照明制御部４２が照明部２を点灯させ、撮像制御部４１が撮像部３に撮像させてコード画像を生成させる。ステップＳＡ１は、ワークＷに照明光を照射する照明ステップである。
図８は、撮像から読み取り結果出力までの一連の処理の例を示す全体フローチャートである。このフローチャートは、コードリーダ１の運用を開始した時点でスタートする。スタート後のステップＳＡ１では、読取開始トリガ信号がＰＬＣ２０１からコードリーダ１に入力される。読取開始トリガ信号が入力されると、照明制御部４２が照明部２を点灯させ、撮像制御部４１が撮像部３に撮像させてコード画像を生成させる。ステップＳＡ１は、ワークＷに照明光を照射する照明ステップである。
【0044】
ステップＳＡ２では、輝度変換処理を実行する。すなわち、本例では、シャインプルーフ光学系３１を有しているので、図６で説明したように近方から遠方までピントが合い、図５のＦＩＧ．５Ａに示す画像センサ３１ｂの上部で近方にピントが合い、画像センサ３１ｂの下部で遠方にピントが合う。撮像対象物が撮像部３に近づけば近づくほど撮像対象物が明るく撮像され、撮像対象物が撮像部３から離れれば離れるほど撮像対象物が暗く撮像されることになるので、画像センサ３１ｂの上部でピントが合った部分（近方）が画像センサ３１ｂの下部でピントが合った部分（遠方）に比べて明るく、反対に、画像センサ３１ｂの下部でピントが合った部分（遠方）が画像センサ３１ｂの上部でピントが合った部分（近方）に比べて暗くなる。
【0045】
ステップＳＡ２の輝度変換処理の詳細について、図９に示す輝度変換処理の第１の例を説明する。輝度変換処理は、例えば前処理回路３２を利用して実行できるが、他の集積回路を利用して実行してもよい。以下の説明では、輝度変換処理をコード検出部４３で実行する場合について説明するが、輝度変換処理を前処理回路３２で実行してもよい。この場合、前処理回路３２で輝度変換処理が実行されたコード画像がコード検出部４３に出力されることになる。また、コード検出部４３は前処理回路３２を含んで構成されていてもよい。この場合、コード検出部４３の一部である前処理回路３２で輝度変換処理が実行され、輝度変換処理が実行されたコード画像に基づいてコード検出部４３がコード候補位置を検出することになる。
【0046】
ステップＳＢ１では、撮像制御部４１が撮像部３にコード画像を生成させ、撮像部３が生成したコード画像をコード検出部４３が取得する。ステップＳＢ２では、コード検出部４３が、ステップＳＢ１で取得したコード画像に対して、画像センサ３１ｂのＶ方向位置に応じた輝度変換カーブを適用する。輝度変換カーブの例は図１０のＦＩＧ．１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにそれぞれ示しており、横軸をコード検出部４３への入力、縦軸をコード検出部４３からの出力としている。ＦＩＧ．１０Ａのグラフ及びＦＩＧ．１０Ｂのグラフに示すように、輝度変換処理は線形変換処理であってもよいし、ＦＩＧ．１０Ｃのグラフに示すように、輝度変換処理は非線形変換処理であってもよい。コード検出部４３は、コード画像おける読取対象のコードが存在する位置（基準ピント位置）、即ち画像センサ３１ｂのＶ方向の位置に応じて輝度変換カーブを変更させる。例えば、読取対象コードの読み取りに最適なコントラストを有するコード画像となるように、コード検出部４３が輝度変換カーブをコード画像に適用する。また、読取対象コードの読み取りに最適なダイナミックレンジを有するコード画像となるように、コード検出部４３が輝度変換カーブをコード画像に適用する。図１０に示すように、遠方用と近方用とで出力画像の画素値を０にする黒レベルを変化させる。近方でピントが合うＶ方向位置の入力画素値は遠方でピントが合うＶ方向位置の入力画素値と比べると明るくなるため、近方では出力画像の画素値を０にする入力画像の輝度値を、遠方で出力画像の画素値を０にする入力画像の輝度値よりも、入力輝度値が大きい側にオフセットさせる（黒レベルオフセット）。これにより、近方のＶ方向の位置で入力画像の輝度値が明るい場合に、出力画像の輝度値が飽和することを効果的に防止できる一方、遠方のＶ方向の位置では、出力画像の輝度値を適切な明るさに高めることができる。
【0047】
基準ピント位置に基づいてダイナミックレンジを設定すること、及びコントラストを確保することができるので、基準ピント位置から大きく外れた位置については、白飛びまたは黒つぶれさせることもできる。これにより、基準ピント位置から大きく外れた所のコードを読み取り対象から除外できる。
【0048】
【0049】
図１１は、輝度変換処理の第２の例を示している。ステップＳＣ１は、図９に示すステップＳＢ１と同じである。ステップＳＣ２ではコード検出部４３が外部条件を取得する。外部条件とは、例えばワークＷの高さ（コードが付されている面の高さ）を計測する距離センサ等で取得された高さデータが含まれる。コード検出部４３は、高さデータを取得することで、コードが付されている面の高さを取得でき、取得した高さに基づいて、基準ピント位置を推定することができる。
【0050】
ステップＳＣ３では、ステップＳＣ２で取得した外部条件に応じた輝度変換カーブをコード画像に適用する。コードが付されている面の高さデータを取得して基準ピント位置を推定した場合には、推定した基準ピント位置にあるコードの読み取りに適したダイナミックレンジ、コントラストとなるように輝度変換カーブを変更する。ステップＳＣ４では、ステップＳＣ３で輝度変換カーブが適用されることによって生成された輝度変換画像を出力する。図８に示すステップＳＡ１、及び図１１に示すステップＳＣ１～ＳＣ４は、撮像ステップである。
【0051】
また、ワークＷのどの部分が撮像部３の被写界深度領域に入っているかは、撮像時刻に応じて変化するため、撮像時刻を外部条件として取得し、撮像時刻に応じて輝度変換カーブを変更してもよい。
【0052】
輝度変換設定は、コードリーダ１の運用前に実行されるチューニングで行ってもよい。すなわち、制御部４０は、ユーザからの指示に基づいてチューニングを実行可能に構成されている。チューニングは、照明部２の照明条件、撮像部３の撮像条件及びデコード処理のデコード条件を変化させて、撮像及びデコード処理を繰り返し、各照明条件、撮像条件及びデコード条件にて算出されたコードの読み取りのしやすさを示すマッチングレベルに基づいて、最適な撮像条件及びデコード条件を決定する。より具体的には、コードリーダ１の設定時に、撮像部３のゲイン及び露光時間、照明部２の光量等の撮像条件や、前処理回路３２における画像処理条件、輝度変換カーブ等を変更してデコードに適した条件となるように各種条件（チューニングパラメータ）を設定する。前処理回路３２における画像処理条件とは、画像処理フィルタの係数（フィルタの強弱）や、複数の画像処理フィルタがある場合に画像処理フィルタの切替、種類の異なる画像処理フィルタの組み合わせ等である。より適切な撮像条件及び画像処理条件を探索して、各処理を設定する際に、輝度変換設定も行うことができる。これにより、最適な輝度変換カーブを自動的に設定できる。
【0053】
また、コードが付されている高さに応じて、ユーザが最適な輝度変換カーブを手動設定してもよい。この場合、輝度変換カーブを変更しながら輝度変換画像を目視で確認し、コードを読み取るのに最適なコントラストまたはダイナミックレンジとなるように、輝度変換カーブを選択し、選択した輝度変換カーブを登録する。
【0054】
輝度変換カーブの自動設定または手動設定の際に、輝度変換カーブをバンクに登録してもよい。本実施形態では、例えば撮像部３の撮像条件を構成するパラメータ及びデコード処理条件等を構成するパラメータ、輝度変換カーブの種類がセットになったバンクを記憶部５の設定記憶部５３に記憶することができるように構成されている。バンクは、パラメータセットと呼ぶことができる。バンクは複数設けられており、それぞれに異なるパラメータが記憶されている。例えば、設定記憶部５３には、チューニングにより設定された第１の撮像条件、第１のコード条件及び第１の輝度変換カーブと、第２の撮像条件、第２のコード条件及び第２の輝度変換カーブとがそれぞれ別のバンクとして記憶されている。
【0055】
このコードリーダ１では、設定記憶部５３に記憶されている複数のバンクのうち、第１の撮像条件、第１のコード条件及び第１の輝度変換カーブを含む一のパラメータセットから、第２の撮像条件、第２のコード条件及び第２の輝度変換カーブを含む他のパラメータセットへ切り替えることや、その反対の切り替えができるように構成されている。パラメータセットの切替は、制御部４が行うことや、ユーザが行うこともできるし、ＰＬＣ２０１等の外部制御装置からの切替信号によって行うように構成することもできる。パラメータセットの切替をユーザが行う場合には、例えばユーザインターフェースに組み込まれているパラメータセット切替部を操作すればよい。パラメータセット切替部を「有効」にすることで、そのバンクのパラメータセットがコードリーダ１の運用時に使用され、また、パラメータセット切替部を「無効」にすることで、そのバンクのパラメータセットがコードリーダ１の運用時に使用されないようになる。つまり、パラメータセット切替部は、一のパラメータセットから他のパラメータセットに切り替えるためのものである。
【0056】
図１２は、輝度変換の例を説明する図である。図１２中、「大サイズのワーク」とは高さが最も高いワークのことであり、「中サイズのワーク」とは高さが中程度のワークのことであり、「小サイズのワーク」とは高さが最も低いワークのことである。図の上側から下側に向かってワークＷが搬送されている様子を示しており、各ワークＷの上面にコードが付されている。
【0057】
大サイズのワークの場合、画像センサ３１ｂの上部でコードにピントが合うことになるので、画像センサ３１ｂの上部でコードの読み取りに最適なコントラストまたはダイナミックレンジとなるように、輝度変換カーブを適用する。中サイズのワークの場合、画像センサ３１ｂの上下方向中間部でコードにピントが合うことになるので、画像センサ３１ｂの上下方向中間部でコードの読み取りに最適なコントラストまたはダイナミックレンジとなるように、輝度変換カーブを適用する。小サイズのワークの場合、画像センサ３１ｂの下部でコードにピントが合うことになるので、画像センサ３１ｂの下部でコードの読み取りに最適なコントラストまたはダイナミックレンジとなるように、輝度変換カーブを適用する。
【0058】
以上のようにして図８に示すステップＳＡ２の輝度変換処理が完了すると、ステップＳＡ３に進み、コード検出部４３がコード候補位置探索処理を実行する。コード候補位置探索処理は、撮像ステップで出力されたコード画像に基づいてコード領域を特定し、特定されたコード領域からコードを検出するコード検出ステップである。このステップは、撮像ステップで出力されたコード画像におけるコード候補位置を決定する位置決定ステップである。
【0059】
図１３は、コード候補位置探索処理の第１の例を示すフローチャートである。ステップＳＤ１では、図９に示すステップＳＢ３または図１１に示すステップＳＣ４で出力された輝度変換画像を取得する。輝度変換画像はコード画像であり、コード検出部４３は、コード画像である輝度変換画像に基づいてエッジを抽出し、抽出されたエッジが存在する領域をコード領域として特定する。例えば図１４に示すように、ワークＷの低い部分にコードＣＤが付されている場合には、画像センサ３１ｂの下部でコードＣＤにピントが合ったコード画像が取得される。また、図１２に示すように、小サイズのワークＷでは、画像センサ３１ｂの下部でコードＣＤにピントが合い、また、中サイズのワークＷでは、画像センサ３１ｂの上下方向中間部でコードＣＤにピントが合う。つまり、ワークＷと撮像部３の距離によって画像センサ３１ｂ上におけるワークＷの写りこみの位置が変化することになり、コード検出部４３は、ワークＷと撮像部３の距離によって変化する画像センサ３１ｂ上におけるワークＷの写りこみの位置に応じて、コードの検出基準を異ならせる。
【0060】
コード領域を特定する際、コード検出部４３は、コード画像から算出した評価値に基づいて特定する。例えば、コード検出部４３は、ワークＷが撮像部３に対して近方に位置する場合は、遠方に位置する場合に比べてエッジの周波数が低い領域をコード領域として特定し、ワークＷが撮像部３に対して遠方に位置する場合は近方にある場合に比べてエッジの周波数が高い領域をコード領域として特定するように、コード画像から評価値を算出する。
【0061】
評価値を算出する際、コード検出部４３は、ワークＷが撮像部３に対して近方に位置し、かつ相対的に輝度が低いエッジは、相対的に輝度が高いエッジよりも、評価値を抑える。さらに、コード検出部４３は、ワークＷが撮像部３に対して遠方に位置し、かつ相対的に輝度が高いエッジは、相対的に輝度が低いエッジよりも、評価値が抑えられるように、評価値を算出する。
【0062】
評価値を算出する際、ステップＳＤ２では、コード検出部４３が、ステップＳＤ１で取得した輝度変換画像に対して、複数の異なるエッジ強調フィルタを適用してもよい。エッジ強調フィルタとしては、例えばソベルフィルタを挙げることができ、例えばバーコードの回転角が０°の場合はＸ方向ソベル、バーコードの回転角が９０°の場合はＹ方向ソベル、バーコードの回転角に前提がない場合はＸ方向ソベル画像及びＹ方向ソベル画像を足し合わせて合成した画像を生成してもよい。ステップＳＤ２では、コード検出部４３が、コード画像に対して、異なる周波数のエッジを抽出するための複数のエッジ抽出フィルタを適用することによって複数のエッジ画像を生成する。
【0063】
例えば、記憶部５に、読取対象のコード領域を記憶させておくこともできる。読取対象のコード領域は、設定時に、ワークＷにおけるコードが付された部分に基づいて特定でき、特定した読取対象のコード領域を記憶部５に記憶させておくとともに、当該読取対象のコード領域に適用するエッジ抽出フィルタも記憶部５に記憶させておく。運用時、コード検出部４３は、記憶部５に記憶されたコード領域に対応するエッジ抽出フィルタを、コード画像の対応するコード領域に対して適用する。
【0064】
ステップＳＤ３では、ステップＳＤ２の処理の結果、コード検出部４３が複数のエッジ画像を取得する。ステップＳＤ４では、コード検出部４３が、ステップＳＤ３で取得された複数のエッジ画像の統合処理を実行する。ステップＳＤ４では、コード検出部４３が各エッジ統合処理結果に基づいてコード候補位置を決定する。すなわち、エッジ処理画像においては、輝度値の大きな画素が多く集まる領域をコード領域と推定することができる。
【0065】
例えば、コード検出部４３は、コード画像内でのコードの位置を探索するため、コードらしさを表すヒートマップ画像を生成することができる。すなわち、コード検出部４３は、コードの特徴量を定量化し、特徴量の大きさを各画素値に割り当てたヒートマップを生成し、当該ヒートマップ上で、コードが存在する可能性が高いコード候補領域を抽出する。具体例としては、ヒートマップにおいて相対的に熱く（特徴量が大きく）示されている領域でコードの特徴部分を取得する方法がある。特徴部分が複数取得された場合には、優先づけをして抽出し、ＲＡＭ等に記憶させておくことができる。ヒートマップ画像を用いることで、コード領域を高速に検出することが可能になる。
【0066】
ヒートマップ画像を生成する際には、輝度値の大きな画素が多く集まる領域を表現するために、近傍のエッジデータを統合する処理を実行する。例えば、特定のウィンドウサイズ内の画素値を足し合わせる効果を持つ平滑化処理により、統合処理を行うことができる。平滑化処理の代わりに縮小処理を用いてもよい。
【0067】
ここで、同一コードの場合、エッジ情報の周波数特性は、近方が遠方に比べて低周波になり、遠方が近方に比べて高周波になる。コード画像のエッジデータをＶ方向位置とその基準周波数特性に基づいて重みづけや簡略化を行うことで、被写界深度領域に近いコードの評価値を高くするように、コード検出部４３を構成することができる。
【0068】
その構成の例として、コード検出部４３は、コード画像に対して、異なる周波数のエッジを抽出するための複数のエッジ抽出フィルタを適用することによって複数のエッジ画像を生成し、生成した各エッジ画像のエッジに基づいてコード領域を特定する。具体的には、コード検出部４３は、相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するための第１エッジ抽出フィルタと、相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するための第２エッジ抽出フィルタをコード画像に対して適用する。コード検出部４３は、第１エッジ抽出フィルタをコード画像に適用することにより、撮像部３に対して遠方に位置するコードを検出し、第２エッジ抽出フィルタをコード画像に適用することにより、撮像部３に対して近方に位置するコードを検出する。
【0069】
コード検出部４３は、ワークＷが撮像部３に対して近方に位置する場合に、ワークＷが画像センサ３１ｂに写る位置に対して相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行い、ワークＷが撮像部３に対して遠方に位置する場合に、ワークＷが画像センサ３１ｂに写る位置に対して相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数でエッジ抽出を行うように構成されている。
【0070】
図１４に示すように、入力画像１００の下側部分１００ａは、ワークＷが撮像部３に対して遠方に位置する場合にワークＷが写る部分であり、入力画像１００の下側部分１００ａに対しては、相対的に周波数が高いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数として例えば１／４のカーネル係数でエッジ抽出を行う。このエッジ抽出フィルタは、遠距離用エッジ抽出フィルタと呼ぶこともできる。
【0071】
一方、入力画像１００の上側部分１００ｂは、ワークＷが撮像部３に対して近方に位置する場合にワークＷが写る部分であり、入力画像１００の上側部分１００ｂに対しては、相対的に周波数が低いエッジ領域を抽出するためのカーネル係数として例えば１／１６のカーネル係数でエッジ抽出を行う。このエッジ抽出フィルタは、近距離用エッジ抽出フィルタと呼ぶこともできる。
【0072】
また、入力画像１００の上下方向中間部分１００ｃは、ワークＷが撮像部３に対して遠方と近方の間に位置する場合にワークＷが写る部分であり、入力画像１００の中間部分１００ｃに対しては、中間のカーネル係数として１／９のカーネル係数でエッジ抽出を行う。このエッジ抽出フィルタは、中距離用エッジ抽出フィルタと呼ぶこともできる。遠距離用エッジ抽出フィルタ、近距離用エッジ抽出フィルタ及び中距離用エッジ抽出フィルタで使用される上記カーネル係数は例であり、上記例とは異なる係数を使用してもよい。
【0073】
図１５は、図１４に示す例の変形例を示している。すなわち、図１４に示すように異なるカーネル係数を有する複数のエッジ抽出フィルタを適用してもよいし、図１５に示すように位置に応じて異なるカーネル係数のエッジ抽出フィルタをかけてもよい。図１４に示す例では、エッジ統合画像を生成しなくてもよく、いずれかの画像でコード候補領域が抽出されていればよい。尚、図１４に示す例でエッジ統合画像を生成してもよい。
【0074】
図１５に示す例では、入力画像１００の下側部分１００ａ、上側部分１００ｂ、中間部分１００ｃで互いに異なるカーネル係数でエッジ抽出処理されてエッジ統合されたエッジ統合画像１０１が得られる。尚、入力画像１００を２分割してもよく、この場合、上側部分と下側部分とで互いに異なるカーネル係数でエッジ抽出処理を実行する。
【0075】
図１６は、２つのワークＷ１、Ｗ２が搬送方向に接近した状態で搬送されている場合を示している。図１７は、図１６に示す例の変形例を示している。図１６、図１７は、それぞれ図１４、図１５の関係と同じであり、図１６に示すように異なるカーネル係数を有する複数のエッジ抽出フィルタを適用してもよいし、図１７に示すように位置に応じて異なるカーネル係数のエッジ抽出フィルタをかけてもよい。
【0076】
図１６に示す例では、２つのワークＷ１、Ｗ２にそれぞれ付されているコードＣＤ１、ＣＤ２の高さは略同じである。搬送方向下流側に位置するワークＷ１のコードＣＤ１は、画像センサ３１ｂのピントが合う領域９外に位置しているため、画像センサ３１ｂ上では、ワークＷ１のコードＣＤ１がぼけている。搬送方向上流側に位置するワークＷ２のコードＣＤ２は、画像センサ３１ｂのピントが合う領域９内に入っているため、画像センサ３１ｂ上では、ワークＷ２のコードＣＤ２にピントが合っている。入力画像１００の下側部分１００ａ、上側部分１００ｂ、中間部分１００ｃに対して、それぞれ上述したカーネル係数でエッジ抽出することで、ぼけているコードＣＤ１のエッジは抽出されず、コードＣＤ２のエッジが強調され、図１７に示す例ではエッジ統合画像１０１を生成することができる。
【0077】
その後、図１３のステップＳＤ５に進む。ステップＳＤ５では、コード検出部４３が、各エッジ統合結果に基づいてコード候補位置を決定する。図１５や図１７に示すエッジ統合画像１０１は、エッジ統合結果を示す画像である。図１５のエッジ統合画像１０１では下側部分の左右方向中央部がコード領域として特定される。図１７のエッジ統合画像１０１では上側部分の左右方向中央部がコード領域として特定される。
【0078】
異なるカーネル係数を有するエッジ強調フィルタを適用する場合について、図１８に示すフローチャートに基づいて説明する。ステップＳＥ１は、図１３のステップＳＤ１と同じである。ステップＳＥ２では、上述した図１４～図１７に示すように、画像センサ３１ｂのＶ方向位置に応じて異なるカーネル係数を有するエッジ強調フィルタを適用する。ステップＳＥ３～ＳＥ５は、それぞれ図１３のステップＳＤ３～ＳＤ５と同じである。
【0079】
コード候補位置探索が終了すると、図８に示すフローチャートのステップＳＡ４に進む。ステップＳＡ４では、ステップＳＡ３でコード候補位置探索の結果、コード候補位置の検出に成功したか否かを判定する。コード候補位置の検出に失敗した場合には、ステップＳＡ１に進む。コード候補位置の検出に成功した場合には、ステップＳＡ５に進み、コード検出ステップで検出されたコードをデコード部４４がデコードする。ステップＳＡ５はデコードステップである。
【0080】
図１９は、デコード処理の例を示すフローチャートであり、ステップＳＦ１では、ステップＳＡ３で探索したコード候補位置データをデコード部４４が取得する。ステップＳＦ２では、デコード部４４が、ステップＳＦ１で取得したコード候補位置データに基づいて、コード候補位置が遠方側にあるか否かを判定する。図１４及び図１５に示すように、入力画像１００の下側部分１００ａにコード候補位置がある場合には、コード候補位置が遠方側に位置していると判定する。一方、図１６及び図１７に示すように、入力画像１００の上側部分１００ｂにコード候補位置がある場合には、コード候補位置が遠方側に位置していないと判定する。
【0081】
ステップＳＦ２でＹＥＳと判定されてコード候補位置が遠方側に位置している場合には、ステップＳＦ３に進み、デコード部４４が、遠方用の設定を記憶部５の設定記憶部５３から読み出す。ステップＳＦ２でＮＯと判定されてコード候補位置が遠方側に位置していない場合には、ステップＳＦ４に進み、デコード部４４が、近方用の設定を記憶部５の設定記憶部５３から読み出す。遠方用の設定、近方用の設定には、コードサイズ（上限・下限）、コントラスト（白黒の閾値）などが含まれている。つまり、近方用の設定と遠方用の設定には、それぞれ、デコード対象のコードサイズ、コードの傾き、デコード対象とする明るさの基準値、コントラストの少なくともいずれかが含まれる。遠方用の設定に含まれるデコード対象のコードサイズの上限は、近方用の設定に含まれるデコード対象のコードサイズの上限よりも小さくなっている。また、遠方用の設定に含まれるコントラスト値は、近方用の設定に含まれるコントラスト値よりも低くなっている。
【0082】
このステップは、位置決定ステップで決定されたコード候補位置に基づいて、撮像部３から近方に位置するコードのデコード処理に用いる近方用の設定と、撮像部３から遠方に位置するコードのデコード処理に用いる遠方用の設定と、のいずれかを選択する選択ステップである。
【0083】
ステップＳＦ３で遠方用の設定を読み出した後、ステップＳＦ５に進み、遠方領域、即ち入力画像１００の下側部分１００ａにデコード部４４が超解像処理を実行する。すなわち、入力画像１００の下側部分１００ａは、遠方領域であるため、近方領域に存在するコードと同じコードであっても小さく写ることになる。この小さく写る遠方領域のコードに対応する入力画像１００の下側部分１００ａに対して超解像処理を実行することで、後述するデコード処理能力を向上させることができる。一方、近方領域に存在するコードにピントが合う入力画像１００の上側部分１００ｂではコードが大きく写るので、入力画像１００の上側部分１００ｂに対しては超解像処理を非実行とする。これにより、高速かつ高精度なデコードを実行できる。尚、入力画像１００の上側部分１００ｂに対して超解像処理を実行可能にしてもよい。
【0084】
このように、制御部４は、撮像部３から出力されたコード画像に対して、当該コード画像におけるコード候補位置を決定するとともに、決定されたコード候補位置に基づいて、記憶部５の設定記憶部５３から近方用の設定または遠方用の設定を選択し、当該選択した設定を用いてコード画像に対してデコード処理を実行する。これにより、遠方側のコード及び近方側のコードに対してそれぞれ適した設定が適用されてデコード処理（デコードステップ）が実行される。
【0085】
また、コードサイズに応じて超解像処理の実行、非実行を自動決定するようにしてもよい。例えば、設定時に、読取対象のコードサイズをユーザが予め設定しておき、このコードサイズの設定情報を記憶部５に記憶させておく。運用時には、デコード部４４がコードサイズの設定情報を記憶部５から読み込んで、超解像処理を実行する領域を特定し、特定した領域に対して超解像処理を実行する。
【0086】
記憶部５は、超解像処理が実行される領域を超解像処理の実行領域とし、この超解像処理の実行領域を設定情報として記憶することができる。すなわち、超解像処理の実行領域は、コード画像の遠方領域に対応する領域であり、この領域を設定情報として記憶することができる。制御部４は、遠方用の設定を選択した場合、記憶部５から超解像処理の実行領域を読み出して、当該実行領域に超解像処理を実行する。
【0087】
また、超解像処理だけでなく、デコードするコードの大きさの上限値・下限値でもよいし、コードの傾きでもよいし、デコード対象とする明るさの基準値を最適化してもよい。
【0088】
ステップＳＦ６では、コード候補位置に存在するコードをデコード部４４がデコードする。
【0089】
デコード部４４がデコードすると、図８のフローチャートに戻り、ステップＳＡ６に進む。ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５でのデコードが成功したか否かをデコード部４４が判定する。デコードが失敗していると判定された場合にはステップＳＡ７に進み、ステップＳＡ３で探索したコード候補位置（デコードを試みていないコード候補位置）が他にもあるか否かを判定する。コード候補位置が他にもある場合にはステップＳＡ５に進み、当該他のコード候補位置に存在するコードをデコード部４４がデコードする。コード候補位置が他にない場合にはステップＳＡ１に進む。
【0090】
ステップＳＡ６でデコードが成功したと判定された場合にはステップＳＡ８に進み、デコード部４４が、デコードの結果に基づいて誤割り当てリスクレベルを算出する。誤割り当てリスクレベルは、ジャミングリスクレベルともいい、被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標である。誤割り当てリスクレベルは、エッジデータ、輝度値、ワーク搬送位置、明るさ、コードの幾何形状、コード位置等により定義される評価指標である。このように、制御部４は、エッジデータ、輝度値、ワーク搬送位置、コードの幾何形状、コード位置の少なくともいずれかに基づいて、被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標を算出する。評価指標は、読み取りに成功したコード画像に基づいて算出してもよいし、コード画像の時間的な変化、例えば高周波成分が多い状態から少ない状態への変化に基づいて算出してもよい。また、制御部４は、コード画像のコントラストに基づいて、被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標を算出してもよい。例えばコード画像のコントラストが高い場合には低い場合に比べて、被写界深度領域内でデコードできたコードと評価する指標を高くする。このステップは、デコード処理の結果に基づいて、当該デコード処理を適用したコードが、シャインプルーフ光学系３１によってコンベアＢの搬送面に対して略垂直に形成された被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標を算出する算出ステップである。
【0091】
その後、ステップＳＡ９に進み、誤った割り当てがなされているか否かをデコード部４４が判定する。すなわち、制御部４のデコード部４４は、デコード処理を実行した後、デコード処理の結果に基づいて、デコード処理を適用したコードが、シャインプルーフ光学系３１によってコンベアＢの搬送面に対して略垂直に形成された被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標を算出する。そして、デコード部４４は、算出した指標に基づいて、コードが誤ったワークに割り当てられているか否かを判定する。このステップは、算出ステップで算出した指標に基づいて、コードが誤ったワークＷに割り当てられている否かを判定する判定ステップである。
【0092】
誤った割り当てがなされている場合にはステップＳＡ１０に進み、デコード部４４が通信部６を介して誤割り当てエラーをユーザに通知する。つまり、コードリーダ１は、デコード部４４によってコードが誤ったワークＷに割り当てられていると判定した場合に、エラー信号を出力可能に構成されている。誤った割り当てがなされていない場合には、ステップＳＡ１１に進み、デコード部４４が通信部６を介して読取データ（デコード結果）を出力する。
【0093】
（コードとワークの紐付け処理）
図２０のＦＩＧ．２０Ａは、２つのワークＷ１、Ｗ２の間隔が狭く、撮像部３の視野範囲８に２つのワークＷ１、Ｗ２が入った状態を示している。このタイミングで読み取ったコードはワークＷ１、Ｗ２のどちらのワークに割り当てるべきか判断が難しい。対応策の一つとして、例えば、読み取ったコードの座標を算出し、算出したコード座標を利用してコードとワークを紐付ける方法が考えられるが、この場合、同一視野内の複数のワークを座標で識別することになるため、設置精度などで誤割り当てのリスクが残存する。このリスクを減らすためには、ＦＩＧ．２０Ｂに示すようにワークＷ１とワークＷ２との距離を拡大する処置が必要になるが、そうすると単位時間あたりに取り扱えるワーク数が減ることになり、物流現場では適切な対応策とは言い難い。
図２０のＦＩＧ．２０Ａは、２つのワークＷ１、Ｗ２の間隔が狭く、撮像部３の視野範囲８に２つのワークＷ１、Ｗ２が入った状態を示している。このタイミングで読み取ったコードはワークＷ１、Ｗ２のどちらのワークに割り当てるべきか判断が難しい。対応策の一つとして、例えば、読み取ったコードの座標を算出し、算出したコード座標を利用してコードとワークを紐付ける方法が考えられるが、この場合、同一視野内の複数のワークを座標で識別することになるため、設置精度などで誤割り当てのリスクが残存する。このリスクを減らすためには、ＦＩＧ．２０Ｂに示すようにワークＷ１とワークＷ２との距離を拡大する処置が必要になるが、そうすると単位時間あたりに取り扱えるワーク数が減ることになり、物流現場では適切な対応策とは言い難い。
【0094】
このことに対し、本実施形態では、図２１に示すように、撮像部３の被写界深度をワークＷ１、Ｗ２の搬送方向と垂直ないし垂直に近い方向となるように設定することでコードとワークの紐付け処理を可能にしている。そして、図８に示すフローチャートのステップＳＡ８で算出した誤割り当てリスクレベルに基づいて誤割り当てリスクを評価する。
【0095】
また、図２２に示すように、撮像部３が自動絞り調整機構３１ｃを備えていてもよい。自動絞り調整機構３１ｃは、例えばレンズ３１ａと画像センサ３１ｂとの間に設けられており、画像センサ３１ｂに入る光量を調整するための機構である。制御部４の撮像制御部４１を介して自動絞り調整機構３１ｃが制御されるようになっており、自動絞り調整機構３１ｃによって絞り量を調整することで、図２２の下側に示すように被写界深度領域を変化させることができる。そして、制御部４は、自動絞り調整機構３１ｃによる絞り量に応じた被写界深度領域に基づいて、被写界深度領域内でデコードできたコードか否かを評価する指標を算出する。つまり、ワークＷ１、Ｗ２の間隔に応じて自動絞り調整機構３１ｃの絞り量を変化させることで、コードとワークの紐付け処理が可能になる。
【0096】
（別実施形態）
図２３は、本発明の別実施形態に係るコードリーダ１の運用時を説明する図である。また、図２４は、本発明の別実施形態に係るコードリーダ１の外観を示す斜視図である。この別実施形態では、主に照明部２の構成が上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分について詳細に説明する。
図２３は、本発明の別実施形態に係るコードリーダ１の運用時を説明する図である。また、図２４は、本発明の別実施形態に係るコードリーダ１の外観を示す斜視図である。この別実施形態では、主に照明部２の構成が上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分について詳細に説明する。
【0097】
この別実施形態に係るコードリーダ１は、照明部２及び撮像部３を格納する筐体３００を備えている。筐体３００は、Ｘ方向に長い形状を有しており、上下方向、左右方向（Ｘ方向）、前後方向を図２４に示すように定義する。この方向の定義は実施形態の説明を容易にするためであり、コードリーダ１の使用時の方向を限定するものではない。例えば筐体３００の長手方向が上下方向や傾斜した方向に向くようにコードリーダ１を設置することもできる。
【0098】
筐体３００は、上壁部３０１、下壁部３０２、左側壁部３０３、右側壁部３０４、前壁部３０５及び後壁部３０６を有している。図２３に示すように、コードリーダ１の設置時に前壁部３０５がワークＷに向くように配置される。よって、図２４に示すように、前壁部３０５には、ワークＷからの反射光を透過させる受光窓３０５ａが設けられるとともに、照明部２から照射された照明光を透過させる左側投光窓（第１投光窓）３０５ｂ及び右側投光窓（第２投光窓）３０５ｃが設けられている。受光窓３０５ａは、前壁部３０５の長手方向中央部に位置付けられる一方、左側投光窓３０５ｂは前壁部３０５の左側、右側投光窓３０５ｃは前壁部３０５の右側にそれぞれ位置付けられている。つまり、左側投光窓３０５ｂ及び右側投光窓３０５ｃは受光窓３０５ａを左右方向から挟むように配置されるとともに、左側投光窓３０５ｂ、受光窓３０５ａ及び右側投光窓３０５ｃが筐体３００の長手方向に一列に並んでいる。
【0099】
筐体３００には、受光窓３０５ａとは反対側（本例では後側）に切欠平面３０７が設けられている。切欠平面３０７は、上壁部３０１の上部及び後壁部３０６の後部を面取りすることによって形成されており、その面取りの角度は特に限定されるものではないが、例えば４５度となっている。撮像部３は、切欠平面３０７が水平面と略平行となる場合に、シャインプルーフ光学系３１のピント面が略鉛直となるように構成されている。すなわち、シャインプルーフ光学系３１は筐体３００に対して相対移動しないように固定されているので、シャインプルーフ光学系３１のピント面と水平面とのなす角度は、筐体３００の向きによって変化することになる。コンベアＢの搬送面は略水平であることが多く、シャインプルーフ光学系３１のピント面はコンベアＢの搬送面に対して略直角（略鉛直）となるようにしたいケースが多い。このことに対応して、本実施形態に係るコードリーダ１を設置する際、図２３に示すように、作業者は、切欠平面３０７が略水平となるように水準器等で調整すれば、シャインプルーフ光学系３１のピント面が自動的にコンベアＢの搬送面に対して略垂直になり、設置作業が容易に行える。切欠平面３０７は、コードリーダ１を設置するときのガイド面や目印等と呼ぶこともできる。尚、切欠平面３０７の形成箇所は、上述した箇所に限られるものではなく、例えば筐体３００の前側や下側であってもよいが、筐体３００の前側には左側投光窓３０５ｂ、右側投光窓３０５ｃ及び受光窓３０５ａが設けられているので、これらの面積を大きく確保する観点からは筐体３００の後側に切欠平面３０７を設けるのが好ましい。
【0100】
図２４及び図２５に示すように、この実施形態の照明部２は、筐体３００内の左側部分に格納される左側照明部２Ａと、筐体３００内の右側部分に格納される右側照明部２Ｂとを含んでいる。左側照明部２Ａの前に左側投光窓３０５ｂが位置付けられており、第１投光窓３０５ｂは左側照明部２Ａから照射される照明光を遮らないように十分な大きさとされている。また、右側照明部２Ｂの前に右側投光窓３０５ｃが位置付けられており、右側投光窓３０５ｃは右側照明部２Ｂから照射される照明光を遮らないように十分な大きさとされている。
【0101】
一方、撮像部３は、筐体３００内の左右方向中央部に格納されている。撮像部３の前に受光窓３０５ａが位置付けられている。従って、撮像部３は、左側照明部２Ａと右側照明部２Ｂとで左右方向から挟まれるように配置される。撮像部３のレンズ３１ａの光軸に沿って見たとき、受光窓３０５ａは、左側照明部２Ａと右側照明部２Ｂとの間に配置されている。
【0102】
照明部２は、シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射可能に構成されている。具体的には、照明部２は、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側に照射する単位面積当たりの光量が、シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側に照射する単位面積当たりの光量よりも大きくなるように構成されている。照明部２がこのように構成されているので、ワークＷを照明する照明ステップを実行する際には、シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射することができる。
【0103】
シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさは、一例として、暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の５０％以上と定義してもよい。また、暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の６０％以上と定義してもよい。この詳細については後述する。
【0104】
シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとは、シャインプルーフ光学系３１のピント面のいかなる位置のコードも読取可能な程度の明るさということもできる。すなわち、コードを撮像して生成されたコード画像が暗くても、デコード部４４によってデコード処理する際に時間をかければ読み取ることができる場合があるが、本実施形態のように、コンベアＢ上を移動するワークＷに付されたコードを読み取るコードリーダ１においては、短時間（所定時間）内にコードの読み取りを完了させる必要ある。シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなっていることで、ピント面のいかなる位置のコードも所定時間内に読み取ることができる。所定時間は、ワークＷの搬送速度に基づいて決定される時間であり、特に限定されるものではないが、例えば先に撮像されたコード画像の読み取りが、次に撮像されたコード画像の読み取りを開始する前に終了するような時間とすることができる。
【0105】
以下、シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとすることが可能な照明部２の構成の一例について具体的に説明する。図２５に示すように、左側照明部２Ａは、左側照明基板２１と、狭角照明光を照射する左側狭角照明部（第１狭角照明部）２２と、狭角照明光の照射角よりも広角な広角照明光を照射する左側広角照明部（第１広角照明部）２３とを有している。一方、右側照明部２Ｂは、右側照明基板２４と、狭角照明光を照射する右側狭角照明部（第２狭角照明部）２５と、狭角照明光の照射角よりも広角な広角照明光を照射する右側広角照明部（第２広角照明部）２６とを有している。
【0106】
左側狭角照明部２２は、筐体３００内の最も左に格納されている。左側広角照明部２３は、筐体３００内における左側狭角照明部２２の右側に格納されている。右側狭角照明部２５は、筐体３００内の最も右に格納されている。右側広角照明部２６は、筐体３００内における右側狭角照明部２５の左側に格納されている。したがって、撮像部３のレンズ３１ａの光軸に沿って見たとき、左側広角照明部２３は、左側狭角照明部２２と受光窓３０５ａとの間に配置され、右側広角照明部２６は、右側狭角照明部２５と受光窓３０５ａとの間に配置されている。つまり、撮像部３のレンズ３１ａの光軸に沿って見たとき、左側狭角照明部２２および右側狭角照明部２５と、左側広角照明部２３および右側広角照明部２６と、受光窓３０５ａとは、筐体３００の長手方向に一列に並んでいる。
【0107】
図２６は、左側狭角照明部２２、左側広角照明部２３、右側狭角照明部２５及び右側広角照明部２６の各々の照明範囲を模式的に示す図である。図中、左側狭角照明部２２から延びる２本の実線Ｌ１は、左側狭角照明部２２から照射される狭角照明光の照明範囲を示している。また、右側狭角照明部２５から延びる２本の実線Ｌ２は、右側狭角照明部２５から照射される狭角照明光の照明範囲を示している。左側狭角照明部２２から照射される狭角照明光の照明範囲と、右側狭角照明部２５から照射される狭角照明光の照明範囲とは等しくなっているが、互いに異なっていてもよい。
【0108】
左側広角照明部２３から延びる２本の一点鎖線Ｌ３は、左側広角照明部２３から照射される広角照明光の照明範囲を示している。また、右側広角照明部２６から延びる２本の一点鎖線Ｌ４は、右側広角照明部２６から照射される狭角照明光の照明範囲を示している。左側広角照明部２３から照射される広角照明光の照明範囲と、右側広角照明部２６から照射される広角照明光の照明範囲とは等しくなっているが、互いに異なっていてもよい。
【0109】
図２６に示すように、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側と近方側とを定義した場合、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側における狭角照明光と広角照明光との重複度合が、シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側における狭角照明光と広角照明光との重複度合よりも高くなるように構成されている。ピント面の遠方側では、近方側に比べて届く光量が少なくなるが、ピント面の遠方側において狭角照明光と広角照明光との重複度合を高くしていることで、ピント面の遠方側を近方側と同様に明るくすることが可能になる。
【0110】
例えば、照明部２から第１距離だけ離間した第１基準位置をシャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側とし、照明部２から第１距離よりも長い第２距離だけ離間した第２基準位置をシャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側とする。シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側において、左側狭角照明部２２の照明光は、左側広角照明部２３の照明光と重複する一方で右側広角照明部２６の照明光とは重複せず、右側狭角照明部２５の照明光は、右側広角照明部２６の照明光と重複する一方で左側広角照明部２３の照明光とは重複しないように、照明部２を構成することができる。
【0111】
また、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側において、左側狭角照明部２２と右側狭角照明部２５のいずれの照明光も、左側広角照明部２３および右側広角照明部２６の両方の照明光と重複するように、照明部２を構成することができる。ピント面の遠方側では、左側広角照明部２３および右側広角照明部２６の照明光が互いに重複している。
【0112】
図２７はコードリーダ１を側方から見た模式図である。この図２７では撮像部３の視野範囲を符号８の破線で示し、撮像部３のレンズ３１ａの光軸を符号１０で示し、照明部２の光軸を符号２７で示している。この図２７に示すように、照明部２の光軸２７と、撮像部３のレンズ３１ａの光軸１０とは角度が異なっており、照明部２の光軸２７は、レンズ３１ａの光軸１０よりも、シャインプルーフ光学系３１のピント面７の遠方側を指向している。狭角照明部２２、２５の光軸と、広角照明部２３、２６の光軸とは、水平面に対する角度が同じになっており、側方からみたとき、狭角照明部２２、２５の光軸及び広角照明部２３、２６の光軸が重複する位置関係にある。狭角照明部２２、２５の光軸及び広角照明部２３、２６の光軸を、照明部２の光軸としてまとめて符号２７で示している。尚、狭角照明部２２、２５の光軸と、広角照明部２３、２６の光軸とが側面視で重複しないように設定してもよい。
【0113】
図２８は、照明部２の左側狭角照明部２２の断面図である。左側狭角照明部２２は、左側照明基板２１に実装された発光ダイオードからなる複数の発光素子（発光部）２２ａと、各発光素子２２ａから出射された光を集光するレンズ２２ｂとを有している。左側狭角照明部２２のレンズ２２ｂの中心軸を符号２２ｃで示している。また、発光素子２２ａの中心軸を符号２２ｄで示している。発光素子２２ａの中心軸は、発光素子２２ａの発光面の中心部を通り、かつ、発光面に対して垂直になっている。
【0114】
左側狭角照明部２２のレンズ２２ｂは、当該レンズ２２ｂの中心軸２２ｃが発光素子２２ａの中心軸２２ｄと異なるように配置されている。つまり、レンズ２２ｂの中心軸２２ｃと発光素子２２ａの中心軸２２ｄとがオフセットしている。これにより、照明部２の光軸２７がシャインプルーフ光学系３１のピント面７の遠方側を指向するようになる。左側広角照明部２３、右側狭角照明部２５及び右側広角照明部２６も、左側狭角照明部２２と同様に構成することができる。
【0115】
また、発光素子２２ａとレンズ２２ｂとを同軸に配置して、レンズ２２ｂが発光素子２２ａの中心軸２２ｄに対して非対称形状にすることで、照明部２の光軸２７がシャインプルーフ光学系３１のピント面７の遠方側を指向するようにしてもよい。
【0116】
また、発光素子２２ａとレンズ２２ｂとを同軸に配置して、左側照明基板２１を傾けることにより、照明部２の光軸２７がシャインプルーフ光学系３１のピント面７の遠方側を指向するようにしてもよい。
【0117】
また、照明部２は、光量が互いに異なる複数の発光素子２２ａを有していてもよく、この場合、光量が互いに異なる複数の発光素子２２ａを用いてシャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射するように構成できる。すなわち、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側に照明光を照射する発光素子の光量を、シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側に照明光を照射する発光素子の光量よりも大きくすることで、シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射できる。発光素子２２ａの制御によって光量を互いに異ならせてもよいし、発光素子２２ａの制御によらず、発光素子２２ａの性能によって光量を互いに異ならせてもよい。
【0118】
また、照明部２は、光強度が互いに異なる複数の発光素子２２ａを有していてもよく、この場合、光強度が互いに異なる複数の発光素子２２ａを用いてシャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射するように構成できる。すなわち、シャインプルーフ光学系３１のピント面の遠方側に照明光を照射する発光素子の光強度を、シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側に照明光を照射する発光素子の光強度よりも高くすることで、シャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射できる。
【0119】
また、照明部２は、シャインプルーフ光学系３１のピント面に対する光軸の角度が互いに異なる複数の発光素子２２ａを有していてもよく、この場合、ピント面に対する光軸の角度が互いに異なる複数の発光素子２２ａを用いてシャインプルーフ光学系３１のピント面が略均一な明るさとなる照明光を照射するように構成できる。
【0120】
（輝度変換）
シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとするための手段としては、上述したように照明部２の構成によって可能であるが、例えばコードリーダ１の設置条件、コード条件等に応じた輝度変換カーブをコード画像に適用して当該コード画像の輝度値を変換し、輝度値が変換された後のコード画像（変換後コード画像）に対してデコード処理を実行するようにしてもよい。尚、上記照明部２の構成と、輝度変換カーブの適用とを併用してもよいし、いずれか一方のみ実行してもよい。
シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとするための手段としては、上述したように照明部２の構成によって可能であるが、例えばコードリーダ１の設置条件、コード条件等に応じた輝度変換カーブをコード画像に適用して当該コード画像の輝度値を変換し、輝度値が変換された後のコード画像（変換後コード画像）に対してデコード処理を実行するようにしてもよい。尚、上記照明部２の構成と、輝度変換カーブの適用とを併用してもよいし、いずれか一方のみ実行してもよい。
【0121】
コードリーダ１の通信部６は、当該コードリーダ１の設置条件及びコード条件を受信可能に構成されている。設置条件には、コードリーダ１の設置距離と設置角度の少なくともいずれかが含まれている。コード条件には、コードサイズとコードコントラスト値（Print Contrast Signal）の少なくともいずれかが含まれている。
【0122】
制御部４は、通信部６で受信された設置条件及びコード条件を取得すると、取得した設置条件及びコード条件に基づいて輝度変化カーブを決定し、さらに、撮像部３から出力された第１コード画像を取得する。制御部４は、決定した輝度変化カーブを、撮像部３から出力された第１コード画像に対して適用することで、輝度値が変換された第２コード画像を生成する。撮像部３から出力された第１コード画像に対して、画像センサ３１ｂのＶ方向位置に応じた輝度変換カーブを適用して、当該輝度変換カーブによって輝度値が変換された第２コード画像を生成する処理は、コード検出部４３が実行してもよい。制御部４のデコード部４４は、第２コード画像に対してデコード処理を実行する。
【0123】
制御部４は、撮像部３から出力された第１コード画像に対して、画像センサ３１ｂのＶ方向位置に応じた輝度変換カーブを適用して、当該輝度変換カーブによって輝度値が変換された第２コード画像を生成し、第２コード画像に対してデコード処理を実行することもできる。このとき、画像センサ３１ｂのＶ方向位置に応じて互いに異なる複数の輝度変換カーブを適用して、第２コード画像を生成してもよい。この複数の輝度変換カーブは、近方に対応するＶ方向位置に適用する近方用輝度変換カーブと、遠方に対応するＶ方向位置に適用する遠方用輝度変換カーブとを含んでいてもよい。近方用輝度変換カーブは、遠方用輝度変換カーブと比較して、第２コード画像において輝度値が０に変換される第１コードの輝度値が大きくなるように構成されている。
【0124】
制御部４は、第１コード画像においてコードが存在する基準ピント位置以外の位置を特定し、特定した基準ピント位置以外の位置を白飛びまたは黒つぶれさせた第２コード画像を生成してもよい。この場合、デコード部４４は、基準ピント位置以外の位置を白飛びまたは黒つぶれさせた第２コード画像に対してデコード処理を実行する。
【0125】
図２９は、近方用輝度変換カーブと遠方用輝度変換カーブを示すグラフであり、横軸では入力の輝度値を１０２４階調としており、縦軸では出力の輝度値を２５６階調としている。この図に示すように、コードリーダ１の設置条件やコード条件に基づいて、輝度変換カーブの形状を変更すること、及びオフセットさせることができる。例えば、ワークＷの高さ（ピント面の対象範囲）について、ワークＷが高い（対象範囲が広い）ほど、入力レンジを広くする。また、コードリーダ１の設置角度について、ワークＷに対する撮像部３の光軸の角度が急峻（正反射光が多い）なほど明るくなるため、入力レンジを図２７の右側にオフセットさせる。また、コードサイズについては、例えばナローバー幅が小さい場合に入力レンジを狭くして、コントラストが明確になるようにする。また、コードコントラスト値については、コードコントラスト値が小さい場合に入力レンジを狭くして、コントラストが明確になるようにする。これらのうち、任意の一のみ実行してもよいし、任意の２以上を併用してもよい。
【0126】
シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとするための方法としては、上述した筐体３００に格納された照明部２の構成及び制御による方法以外にも、例えば筐体３００とは別の筐体（図示せず）に格納された照明部（外部照明）を利用する方法がある。一または複数の外部照明を用いることにより、シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとすることができる。また、一または複数の外部照明と、筐体３００に格納された照明部２とを併用することにより、シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとすることができる。外部照明を用いる場合には、シャインプルーフ光学系３１のピント面における遠方側の明るさを外部照明で補うことが可能である。外部照明は、例えば照明制御部４２（図３に示す）によって制御することができる。
【0127】
図３０は、コードリーダ１で生成されたコード画像の例を示しており、符号７の四角形はピント面を示している。この例では、段ボール箱をワークＷとしている。ワークＷの側面には、上段のコード４００、中段のコード４０１及び下段のコード４０２が付されている。この図に示すように、シャインプルーフ光学系３１のピント面の近方側に位置するコード（上段のコード４００）と、遠方側に位置するコード（下段のコード４０２）の両方が適切な明るさ（デコードを短時間で完了させることできる明るさ）で撮像されていることが分かる。
【0128】
図３１は、比較例に係るコード画像の例を示す図である。比較例は、シャインプルーフ光学系３１のピント面を略均一な明るさとするため構成を備えていないコードリーダである。ＦＩＧ．３１Ａは、中段のコード４０１が適切な明るさとなるように照明条件を設定した場合のコード画像の例を示しており、この場合、下段のコード４０２は暗くなり、デコードが不可能もしくはデコードに長時間を要する結果となる。
【0129】
ＦＩＧ．３１Ｂは、上段のコード４００が適切な明るさとなるように照明条件を設定した場合のコード画像の例を示しており、この場合、中段のコード４０１は暗くなり、デコードが不可能もしくはデコードに長時間を要する結果となる。下段のコード４０２については撮像できていない。
【0130】
ＦＩＧ．３１Ｃは、下段のコード４０２が適切な明るさとなるように照明条件を設定した場合のコード画像の例を示しており、この場合、上段のコード４００が明るくなり過ぎて一部が白飛びしており、デコードが不可能もしくはデコードに長時間を要する結果となる。
【0131】
図３２のＦＩＧ．３２Ａに示すグラフは、本発明に係るコードリーダ１で生成されたコード画像の輝度値を示しており、下側に示すグラフは、比較例に係るコードリーダで生成されたコード画像の輝度値を示している。グラフの縦軸は輝度値であり、横軸は画像センサ３１ｂのＵ方向のピクセル位置を示している。グラフの実線は、上段のコード４００の輝度値を示しており、破線は、下段のコード４０２の輝度値を示している。
【0132】
ＦＩＧ．３２Ａのグラフに示すように、上段のコード４００の輝度値平均は１２０程度であるのに対し、下段のコード４０２の輝度値平均は９０程度である。本発明を適用することで、暗いコードである下段のコード４０２の輝度値平均が、明るいコードである上段のコード４００の輝度値平均の７０％程度となる。暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の５０％以上であれば、両方のコードのデコードは短時間で完了するので、暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の５０％以上となるように照明部２を構成するか、輝度値変換処理を行えばよい。暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の６０％以上となるようにするのがより好ましい。
【0133】
図３２のＦＩＧ．３２Ｂのグラフに示すように、比較例の場合、上段のコード４００の輝度値平均は１００程度であるのに対し、下段のコード４０２の輝度値平均は４０程度である。この場合、暗いコードの輝度値平均が、明るいコードの輝度値平均の４０％程度になり、暗いコードのデコードが不可能もしくはデコードに長時間を要する結果となる。
【0134】
（デコード処理に用いる設定の選択）
通信部６が受信した設置条件およびコード条件に関する情報は、デコード処理に用いる遠方用の設定の選択時に用いることができる。例えば、制御部４は、撮像部３から遠方に位置するコードのデコード処理に用いる遠方用の設定を選択した場合、通信部６が受信した設置条件およびコード条件に基づいて、超解像処理の実行領域を決定することができる。
通信部６が受信した設置条件およびコード条件に関する情報は、デコード処理に用いる遠方用の設定の選択時に用いることができる。例えば、制御部４は、撮像部３から遠方に位置するコードのデコード処理に用いる遠方用の設定を選択した場合、通信部６が受信した設置条件およびコード条件に基づいて、超解像処理の実行領域を決定することができる。
【0135】
また、デコード処理に用いる設定として、撮像部３から近方に位置するコードのデコード処理に用いる近方用の設定と、撮像部３から遠方に位置するコードのデコード処理に用いる遠方用の設定の２つ以外にも、近方と遠方の間（中間）に位置するコードのデコード処理に用いる中間位置用の設定が含まれていてもよい。中間位置用の設定は、他の設定と同様に、記憶部５の設定記憶部５３に記憶させておくことができる。中間位置用の設定が複数あってもよく、例えば、近方に近い第１の中間位置用の設定と、遠方に近い第２の中間位置用の設定とが中間位置用の設定に含まれていてもよい。
【0136】
制御部４は、撮像部３から出力されたコード画像に対して、当該コード画像におけるコード候補位置を決定するとともに、当該コード候補位置に基づいて、記憶部５の設定記憶部５３から近方用の設定、遠方用の設定及び中間位置用の設定のうち、いずれか１つを選択し、当該選択した設定を用いてコード画像に対してデコード処理を実行する。中間位置用の設定では、遠方用の設定に比べて超解像処理を弱めに適用する。
【0137】
また、制御部４は、コード候補位置が近方と判定した場合、超解像処理の対象領域の外側のみを近方用の設定でデコードしてもよいし、遠方と判定した場合、対象領域のみを超解像処理した上、遠方用の設定でデコードしてもよい。
【0138】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【0139】
以上説明したように、本発明に係るコードリーダは、例えばワークに付されたバーコード等を読み取る場合に利用することができる。
【符号の説明】
【0140】
１ コードリーダ
２ 照明部
３ 撮像部
４ 制御部
３１ シャインプルーフ光学系
３１ａ レンズ
３１ｂ 画像センサ
４３ コード検出部
４４ デコード部
Ｂ コンベア
Ｗ ワーク
２ 照明部
３ 撮像部
４ 制御部
３１ シャインプルーフ光学系
３１ａ レンズ
３１ｂ 画像センサ
４３ コード検出部
４４ デコード部
Ｂ コンベア
Ｗ ワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
