JP3683991B2 - シンボル読み取り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば２次元バーコードリーダ等のデータシンボルを読み取るシンボル読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅｓ）システム等に用いられるバーコードリーダは、読み取り対象に照明光を照射し、その反射光を撮像光学系で処理している。読み取り対象は紙や容器に印刷された文字やシンボル等であり、それらの２次元データシンボルを正確に読み取るため、操作者はバーコードリーダの読み取り領域内に文字やシンボルが正確に収まるようバーコードリーダを位置決めしなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のバーコードリーダには読み取り領域の状態を確認する手段がなく読み取りエラーを誘発し、バーコードリーダの操作に熟練を要する等の問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、読み取り領域の状態を確認するための開口部をバーコードリーダ本体に設けたものが知られているが、読み取り領域に対して垂直な側面に開口部が設けられているため、操作者の視点の位置によっては読み取り領域の一部がバーコードリーダ本体に遮られる等の問題があり、操作性の面で問題があった。
【０００５】
本発明は以上の問題を解決するものであり、読み取り領域における読み取り対象の位置を正確に確認できるため読み取り対象に対する位置決めが容易で読み取りエラーを誘発しないシンボル読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシンボル読み取り装置は、読み取り開口が底面に形成され、シンボルを目視するための目視開口が側面に形成された筐体と、目視開口に設けられた、読み取り開口の目視開口から最も離れた部位と目視開口の上端部を結ぶ直線の延長線よりも上方の領域から読み取り開口の全体を目視することを可能とする視認光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のシンボル読み取り装置は、視認光学系が例えばプリズムであり、プリズムの筐体内における側面は、前記読み取り開口に対する垂線に対して角度を有している。
【０００８】
本発明のシンボル読み取り装置は、視認光学系が例えばミラーであり、ミラーは目視開口を開閉自在であり、またミラーは任意の角度で固定される。
【０００９】
視認光学系は好ましくは、撮像素子への光路を遮らない位置に配設された光学レンズと、光学レンズにより読み取り開口の全域が結像される結像板とを備え、結像板は例えば筐体から外側に突出し、かつ表面が読み取り開口と平行である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態であるシンボル読み取り装置の斜視図である。筐体１０はヘッド部１０ａと把持部１０ｂから構成されている。ヘッド部１０ａの側面には目視開口１２が、底面には読み取り開口１５が設けられており、目視開口１２にはプリズム３０がはめ込まれている。把持部１０ｂの底面には読み取り動作を開始するためのトリガー１１が、上面には読み取り結果を表示する表示ランプ１３が設けられている。また、把持部１０ｂのヘッド部１０ａと反対側の端部には、読み取り結果を他のハードウエアへ送信するケーブル１４が取り付けられている。
【００１１】
図２はヘッド部１０ａの横断面図である。筐体１０の左右の側面に目視開口１２が設けられており、それぞれプリズム３０がはめ込まれている。光源２０は、トリガー１１（図１参照）が半押しされることにより点灯する。光源２０の上方には撮像レンズ等を含む撮像光学系２１が配設され、撮像光学系２１のさらに上方には撮像光学系２１により読み取り対象が結像される撮像素子２２が配設されている。なお、光源２０は撮像光学系２１の光路を遮らない位置に配設されている。
【００１２】
トリガー１１が半押しされ光源２０が点灯すると、光源２０から出射された照明光は筐体１０に設けられた読み取り開口部１５内に配置された、読み取り対象である紙面あるいは容器等に印刷されたバーコードに照射される。
【００１３】
読み取り開口１５の状態は目視開口１２にはめ込まれたプリズム３０を介して目視することにより確認できるので、読み取り対象が読み取り開口部１５内に完全に収まっていない場合は、目視開口１２から確認しながら筐体１０あるいは読み取り対象を移動させ、読み取り対象を読み取り開口部１５内に位置づける。以上の操作を経て読み取り対象が完全に読み取り開口部１５内に収まったことが確認されたら、トリガー１１を全押しする。
【００１４】
トリガー１１が全押しされると撮像光学系２１におけるシャッタ動作を含む読み取り動作が開始される。トリガー半押し時に点灯された光源２０は点灯されたままであり、トリガー全押し後も読み取り開口部１５内に位置づけられた読み取り対象は光源２０から照射された照明光に照射されている。
【００１５】
読み取り対象で反射された照明光は撮像光学系２１に集光され、撮像レンズを含むレンズ群により撮像素子２２に結像する。撮像素子２２に結像した光学像に対応した画素信号は、デコード等の処理回路により２値化等の所定の処理を施され、制御回路に出力される。
【００１６】
制御回路では画素信号の２値化されたデータを基に、読み取りに成功したか否かの判断を下し、表示回路に結果を出力する。表示回路では、制御回路からの入力結果に応じて読み取り表示ランプ１３（図１参照）を駆動する。
【００１７】
読み取り表示ランプ１３の状態によりバーコードが正確に読みとれたか否かを確認する。読み取り表示ランプ１３が読み取り失敗を表示している場合は、目視開口１２によるバーコードの位置の確認からトリガー全押しに至る操作を再度繰り返す。読み取りが成功した場合は、読み取り結果がケーブル１４（図１参照）を通してホストコンピュータ等の外部のハードウエアに送信される。
【００１８】
図３は、本実施形態に用いられるプリズム３０の形状、および光学設計上の各値を示す拡大図である。図３において、平面Ｈは、プリズム３０が筐体１０の目視開口１２に配設される際の読み取り開口１５に相当する平面である。従って、プリズム３０の高さ３０ａは目視開口１２の高さ１２ａ（図２参照）と一致する値を有しており、本実施形態においては２０ｍｍ（ミリメートル）である。また、３０ｂは図２における読み取り開口の幅１５ａ（図２参照）に相当し、２４ｍｍの幅を有している。すなわち、プリズム３０が目視開口１２に配設される際は、面３０２は筐体１０の内側、面３０１は筐体１０の外側に位置づけられるよう配設され、面３０２は読み取り対象で反射された照明光の入射面、面３０１は出射面となり、プリズム３０の最上右端部（出射面３０１の最上端部）は目視開口１２の最上右端部と一致する。入射面３０２と平面Ｈに対して垂直の垂線Ｐとのなす角α₁ は１０°であり、出射面３０１と垂線Ｐとのなす角β₁ は５°である。
【００１９】
なお、本明細書では、プリズムの出射面の最上端部もしくは目視開口の最上端部から出射される光と垂線Ｐとのなす角を「出射角」と呼び、操作者自身の視点と垂線Ｐのなす角を「目視角」と呼び、読み取り開口において操作者が目視できる領域を「可視領域」と呼ぶものとする。
【００２０】
光路Ｌ１は、光源から出射された照明光が読み取り開口においてプリズム３０から最も離れた部位すなわち、読み取り開口の右端部から３０ｃの距離にある点で反射されプリズム３０を透過して、出射面３０１の最上端部を通過して出射する光路を示している。３０ｃは２３．４ｍｍである。また、プリズム３０は１．５の屈折率を有している。そのため光路Ｌ１はプリズム３０を透過することにより屈折しており、その出射角γ₁ は、４３°である。すなわち、操作者は目視角を４３°にすれば、読み取り開口の略全域を確認することができる。
【００２１】
光路Ｌ２はプリズム３０を介さない場合に、読み取り開口の右端部から３０ｃの距離にある点で反射された光がプリズム３０の最上端部を通過する光路を示している。光路Ｌ２の出射角δ₁ は、５０°である。すなわち、目視開口にプリズム３０が配設されていない場合に操作者が読み取り開口の略全域を確認するためには、目視角を５０°にとらなけらばならず操作性の面で問題がある。
【００２２】
光路Ｌ３はプリズム３０を介さない場合に、平面Ｈで反射された照明光が出射角４３°で、目視開口の最上端部から出射する光路を示している。読み取り開口の右端部からＬ３の平面Ｈの反射点までの距離３０ｄは１６．１ｍｍである。すなわち、目視開口にプリズム３０が配設されていない場合に操作者が目視角を４３°にとると、可視領域が狭まり、読み取りエラーを誘発する。
【００２３】
図４は、本発明に係る第２実施形態に用いられるプリズム３１の形状、および光学設計上の各値を示す拡大図である。なお、プリズム３１が配設されるシンボル読み取り装置の構成は第１実施形態と同様であり、また図４における平面Ｈ、垂線Ｐ、３１ａ、３１ｂは図３の平面Ｈ、垂線Ｐ、３０ａ、３０ｂと同義である。また、３１ａ、３１ｂは図３の３０ａ、３０ｂと同値である。プリズム３１が目視開口１２に配設される際は、面３１２は筐体１０の内側、面３１１は筐体１０の外側に位置づけられるよう配設され、面３１２読み取り対象で反射された照明光の入射面、面３１１は出射面である。入射面３１２は平面Ｈから高さ３０ｅ（１０ｍｍ）の部位でＲ１０で湾曲しており、入射面３１２と垂線Ｐとのなす角α₂ は２０°、出射面３１１と垂線Ｐとのなす角β₂ は５°である。
【００２４】
光路Ｌ１１は、光源から出射された照明光が読み取り開口においてプリズム３１から最も離れた部位すなわち、読み取り開口の右端部から３１ｃの距離にある点で反射されプリズム３１を透過して、出射面３０１の最上端部を通過して出射する光路を示している。３１ｃは２２．５ｍｍであり、出射角γ₂ は３５°である。すなわち、操作者は目視角を３５°にすることで、読み取り開口の略全域を確認することができる。
【００２５】
一方、光路Ｌ１２はプリズム３１を介さない場合に、読み取り開口の右端部から３１ｃの距離にある点で反射された光が目視開口の最上端部を通過する光路を示している。光路Ｌ１２の出射角δ₂ は、５０°である。すなわち、目視開口にプリズム３１が配設されていない場合に操作者が読み取り開口の略全域を確認するためには、目視角を５０°にとらなけらばならず操作性の面で問題がある。
【００２６】
光路Ｌ１３はプリズム３１を介さない場合に、平面Ｈで反射された照明光が出射角γ₂ で目視開口の最上端部から出射する光路を示している。読み取り開口の右端部からＬ１３の平面Ｈの反射点までの距離３１ｄは１１．５ｍｍである。すなわち、目視開口にプリズム３１が配設されていない場合に操作者が目視角を３５°にとると、可視領域が狭まり読み取りエラーを誘発する。
【００２７】
尚、プリズム３１の入射面３１２と垂線Ｐのなす角α₂ をより大きくとることにより可視領域をより広くすることは可能である。
【００２８】
図５は、本発明に係る第３実施形態のシンボル読み取り装置のヘッド部の横断面図である。筐体１０の左右の側面に設けられた目視開口１２にはミラー４０が配設されている。ミラー４０は筐体１０の底面に近い側の端部に装着部４０ａが設けられており、ミラー４０は装着部４０ａにより筐体１０に装着されている。装着部４０ａと筐体１０の装着機構には、例えばノート型パソコンの液晶ディスプレイなどに用いられている従来公知の巻き付きバネが用いられている。従って、ミラー４０は装着部４０ａを中心軸として目視開口１２を開閉自在であり、かつ筐体１０の側面に対する角度を自在に設定して位置づけることが可能である。その他の構成は第１および第２実施形態と同様である。
【００２９】
光路Ｌ４１は、光源２０から照射された照明光が読み取り開口１５内に位置づけられた読み取り対象で反射されて目視開口１２から筐体１０の外に出射し、さらに目視開口１２の近傍でミラー４０で反射される光路を示している。操作者は、ミラー４０の筐体１０に対する角度を意のままに設定できるので、ミラー４０の角度を所定の角度に設定することにより、任意の目視角で読み取り開口の全域を目視することができる。従って、図５に示すように、筐体１０の略真上から読み取り開口の全域を目視することも可能である。
【００３０】
図６は、本発明に係る第４実施形態のシンボル読み取り装置の斜視図である。ヘッド部１０ａの側面に設けられた目視開口１２には筐体１０の外側に向かって突出する突出部５０が設けられている。突出部５０は、略三角柱の形状を有しており、三角柱の一側面が上面となりかつ読み取り開口１５の仮想平面と平行になるよう配設されている。また、突出部５０の上面には結像板５１がはめ込まれており、筐体１０の長手方向と平行な外縁にはフード５２が設けられている。結像板５１には、一眼レフカメラ等に用いられている従来公知のピント板が用いられる。
【００３１】
図７は図６のシンボル読み取り装置のヘッド部１０ａの横断面図である。突出部５０の内部には、読み取り開口１５内に位置づけられた読み取り対象が結像板５１に結像されるよう結像レンズ５３が配設されている。フード５２は結像板５１に対して垂直な方向に突出している。その他の構成は第１〜第３実施形態と同様である。
【００３２】
光源２０から出射された照明光は読み取り開口の読み取り対象物で反射され、結像レンズ５３を透過して結像板５１に到達する。読み取り対象物の像は、結像レンズ５３を介して結像板５１に結像される。図７に示すように、読み取り開口の左端部分の像はＬ５４の光路により結像板５１に結像され、右端部分の像はＬ５５の光路を辿って結像板５１に結像される。従って、筐体１０の略真上から読み取り開口全域を目視することができる。また、結像板５１に対し垂直方向に突出したフード５２が外光を遮断するので、結像板５１に結像された像が確認しにくくなるのが防止される。
【００３３】
以上のように第１〜第４実施形態によれば、小さな目視角で読み取り開口の全域を目視することが可能となるので操作性が高まり、読み取り対象が読み取り開口に収められないことから誘発される読み取りエラーが防止される。
【００３４】
なお、第１〜第４実施形態において、筐体側面に２箇所目視開口が設けられているがこれに限るものではなく、筐体側面に少なくとも１箇所設けられていればよい。
【００３５】
また、第１〜第４実施形態において、操作者に読み取り結果を知らせる手段として、操作者の視覚に訴えるランプを用いているがこれに限るものではなく、音声により読み取り結果を操作者に知らせるものであってもよい。
【００３６】
さらに、第３実施形態において、ミラー４０と筐体１０の装着部４０ａの装着機構に巻き付きバネを用いているがこれに限るものではなく、ミラー４０が開閉自在に取り付けられかつ任意の角度に固定できるものであればよい。
【００３７】
また、第３実施形態において、ミラー４０の開閉は手動により行われるがこれに限るものではなく、筐体１０にミラー４０開閉用のスイッチを設け、そのスイッチを操作することによりミラー４０に手を触れることなく任意の角度に固定できるものであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、読み取り領域における読み取り対象の位置が正確に確認できるため読み取り対象の位置決めが容易で読み取りエラーを誘発しないシンボル読み取り装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態のシンボル読み取り装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態のシンボル読み取り装置の断面図である。
【図３】第１実施形態のシンボル読み取り装置に用いられるプリズムの断面図である。
【図４】第２実施形態のシンボル読み取り装置に用いられるプリズムの断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るシンボル読み取り装置の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るシンボル読み取り装置の斜視図である。
【図７】第４実施形態のシンボル読み取り装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ 筐体
１１ トリガー
１２ 目視開口
１３ 表示ランプ
１５ 読み取り開口
３０、３１ プリズム
４０ ミラー
５１ 結像板
５２ フード
５３ 光学レンズ

Claims (8)

1. 読み取り開口が底面に形成され、シンボルを目視するための目視開口が側面に形成された筐体と、前記目視開口に設けられた、前記読み取り開口の前記目視開口から最も離れた部位と前記目視開口の上端部を結ぶ直線の延長線よりも上方の領域から前記読み取り開口の全体を目視することを可能とする視認光学系とを備えたことを特徴とするシンボル読み取り装置。
2. 前記視認光学系がプリズムであることを特徴とする請求項１に記載のシンボル読み取り装置。
3. 前記プリズムの前記筐体内における側面が、前記読み取り開口に対する垂線に対して角度を有していることを特徴とする請求項２に記載のシンボル読み取り装置。
4. 前記視認光学系がミラーであることを特徴とする請求項１に記載のシンボル読み取り装置。
5. 前記ミラーが前記目視開口を開閉自在であることを特徴とする請求項４に記載のシンボル読み取り装置。
6. 前記ミラーが任意の角度で固定されることを特徴とする請求項５に記載のシンボル読み取り装置。
7. 前記シンボルを読み取るための撮像素子が設けられ、前記視認光学系が、前記撮像素子への光路を遮らない位置に配設された光学レンズと、前記光学レンズにより前記読み取り開口の全域が結像される結像板とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のシンボル読み取り装置。
8. 前記結像板が、前記筐体から外側に突出し、かつ表面が前記読み取り開口と平行であることを特徴とする請求項７に記載のシンボル読み取り装置。

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