JP6592337B2

JP6592337B2 - 携帯型光学読取装置

Info

Publication number: JP6592337B2
Application number: JP2015222596A
Authority: JP
Inventors: 知己伊崎; 太一田近
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-11-13
Also published as: JP2017091333A; US9754146B2; US20170140187A1

Description

本発明は、拡散照明及び偏光照明の双方を実現しながらも、ハンディスキャナの小型化に資するようにした携帯型光学読取装置に関する。

従来から、商品や梱包箱に付されたシンボルを読み取る装置として、手持ち式のハンディスキャナが知られている。このハンディスキャナには、ＬＥＤ等の光源から出射された光を２次元コード等のシンボルに照射し、その反射光を受光して、ＣＣＤ等の撮像素子により得られる画像データに基づきシンボルを読み取る撮像タイプのものがある。

また、このハンディスキャナには、拡散板を用いてハンディスキャナの読取口から均一性の高い拡散照明を照射して、シンボルの読取性能を向上させる技術が知られている。例えば特許文献１では、図２９に示すように、光学的情報読取装置１００１が、第一マーカ光照射部１０５０ａ及び第二マーカ光照射部１０５０ｃにて拡散光からなるマーカ光ＭＫ１、ＭＫ３を出射するように構成されている。この技術では、図３０に示すように、拡散照明とは別に、通常照明を照射するための複数の光源（光源１０２２ａ〜１０２２ｍ）を環状に配置している。

一方で、光源からの光を偏光光学系により偏光し、シンボルに偏光照明を照射することで、シンボルの読取性能を向上させる技術も知られている。例えば特許文献２では、図３１に示すように、光源２００４から発する光を第１の偏光子２００３で偏光して撮像物を照射し、撮像物からの反射光を第２の偏光子２００５で偏光するハンディ型コードリーダ２００２が開示される。

特開２０１１−６０１０１号公報特開２０１１−１７０５３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された拡散板を利用したハンディスキャナにおいて、読取口の周囲に配置された複数の光源の前方に、特許文献２に開示された偏光光学系（環状の偏光子２００３など）を配置した場合、すなわち、拡散照明と偏光照明の双方を一台のハンディスキャナで実現しようとした場合、光量を十分に確保するため照明及び偏光素子を環状に配設するなど照明構成が複雑になると共に、ハンディスキャナの小型化の妨げになる、という問題がある。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、拡散照明及び偏光照明の双方を実現しながらも、ハンディスキャナの小型化に資する携帯型光学読取装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、読取対象となるシンボルに照射され、シンボル上で反射した光が通過する読取口が形成されたヘッド部と、前記ヘッド部に連設され、ユーザによって把持される把持部と、を有し、前記読取口を通過した光を受光して得られた画像データに基づきシンボルを読み取る携帯型光学読取装置であって、前記ヘッド部は、照明基板と、前記照明基板の前記読取口側に環状に配置された複数の第一光源と、読取対象となるシンボルに光を出射する第二光源と、前記第二光源から出射された光を偏光する投光用偏光素子と、前記複数の第一光源の内側に配置され、側面部および底面部により錐台状またはドーム状に形成された部材であって、前記複数の第一光源から出射された光を拡散させて拡散光を照射する発光面が、前記側面部のうち前記底面部から離れた位置にある前記照明基板よりも前記読取口側に形成される前記側面部と、前記投光用偏光素子にて偏光された偏波光を通過させる投光用開口、および、該発光面から発せられた拡散光がシンボル上で反射した反射光を通過させ、且つ、該投光用開口を通過した偏波光がシンボル上で反射した反射光を通過させる受光用開口が形成された前記底面部とを有する部材と、前記底面部に形成された受光用開口を通過した反射光を偏光する受光用偏光素子と、前記受光用偏光素子にて偏光された反射光を受光してシンボルの画像データを生成する撮像部とを備えることができる。前記構成により、拡散部材に、投光用開口を設け、受光用偏光素子を介して拡散照明及び偏光照明の受光を１つの開口で兼用し、拡散照明及び偏光照明による撮像も１つの撮像部で行っており、かつ、拡散照明の構成の中に、拡散部材に受光用開口を設け、投光用偏光素子を介して偏光照明の投光が可能となるよう偏光照明の構成を取り込むことで、拡散照明及び偏光照明の双方を実現しながらも、拡散照明と偏光照明とを別体として構成する場合と比べて格段にコンパクト化できる。

また、本発明の第２の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記受光用開口は、前記開口面において前記投光用開口の近傍に設けることができる。前記構成により、受光用開口と投光用二開口とを近傍に設けたので、撮像部が撮像する撮像軸と偏光照明の投光軸とを略平行にでき、偏光照明に好適な照明配置とすることができる。

さらにまた、本発明の第３の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記受光用開口及び投光用開口は、連設され、一の開口を形成してなるよう構成できる。

さらにまた、本発明の第４の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記受光用開口及び投光用開口は、分離して並設され、別個の開口を形成してなるよう構成できる。

さらにまた、本発明の第５の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記受光用偏光素子及び受光用偏光素子は、夫々、前記拡散部材に固定されてなるよう構成できる。

さらにまた、本発明の第６の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記受光用偏光素子及び投光用偏光素子は、位相が互いに９０°異なるよう２つの偏光素子が連設されて一の部材をなすよう構成できる。前記構成により、偏光素子は、位相が互いに９０°異なるように連設された状態の一つの部品として配置できるので、偏光素子を向きの調整をしながら別個に配置する必要がない。

さらにまた、本発明の第７の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記拡散部材は、前記ヘッド部内で前記撮像部の前方に配設される後端面と、前記撮像部の撮像軸を取り囲むよう前記後端面に連設されると共に、前記第一光源が前記拡散部材の外側に位置するように配設される側面と、を備え、前記受光用開口及び投光用開口は、前記後端面に形成されてなるよう構成できる。前記構成により、読取方向と偏光照明の投光軸とを略平行にでき、偏光照明に好適な照明配置とすることができる。

さらにまた、本発明の第８の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記第二光源は、前記ヘッド部内において前記拡散部材の前記後端面の下方に配設されるよう構成できる。

さらにまた、本発明の第９の側面に係る携帯型光学読取装置によれば、前記第二光源と前記投光用偏光素子との間には、前記第二光源から出射された光の照射範囲を絞り込むリフレクタ又はレンズが設けられるよう構成できる。

本発明の一実施形態に係るハンディスキャナの構成を示す模式図である。ハンディスキャナの正面図である。ハンディスキャナの右側面図である。ハンディスキャナの背面図である。充電ユニットとハンディスキャナとを接続した状態を示す図である。ハンディスキャナから充電ユニットを取り外した状態を示す図である。ハンディスキャナからバッテリを取り出した状態を示す図である。ハンディスキャナと充電ユニットとが接続状態にあるときの右側面方向から見た接続箇所の部分拡大断面図である。ハンディスキャナの内部構成を示す構造図である。ハンディスキャナの内部構成を示す構造図であって、図９とは異なる角度から見た図である。ハンディスキャナの内部構成を示す構造図であって、図９及び図１０とは異なる角度から見た図である。ハンディスキャナのハードウェア構成を示すブロック図である。電源基板におけるメイン基板へ電力を供給するためのハードウェア構成を示すブロック図である。ハンディスキャナのヘッド部の正面図である。ハンディスキャナの照明基板の模式図である。拡散板が透過しない場合の光路の説明図である。拡散板が透過しない照明環境下で撮像したデジタル画像である。拡散板が透過する場合の光路の説明図である。拡散板が透過する照明環境下で撮像したデジタル画像である。拡散板において、透過率の高い部材を使う場所の説明図である。拡散板において、透過率の高い部材を使う場所の説明図である。ハンディスキャナの右側面から見た断面図である。ハンディスキャナのヘッド部を右側面から見た部分拡大断面図である。ハンディスキャナの拡散板の説明図である。ハンディスキャナの拡散板の説明図である。ハンディスキャナの拡散板背後の内部構造の説明図であって、図２６Ａは、ヘッド部の外側から見た図であり、図２６Ｂは、ヘッド部の内側から見た図である。拡散板のすべての部位において、一律に、拡散率を維持しながら透過率を高めていることを示すための説明図である。拡散板の発光面に対向する対向面の一部の部位だけ、透過率を高めていることを示すための説明図である。従来の光学的情報読取装置を示す模式図である。従来の光学的情報読取装置を示す模式図である。従来のハンディ型コードリーダを示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための携帯型光学読取装置を例示するものであって、本発明は携帯型光学読取装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

携帯型光学読取装置（以下、ハンディスキャナともいう。）における基本原理は、レーザ光を照射し、反射光の濃淡でバーコードなどのシンボル（以下、一例として、バーコードまたはコードともいう。）の識別をしている。近年、携帯電話やスマートフォンなどでは、二次元のコード（ＱＲコード（登録商標）など）が一般的になってきており、このタイプはレーザ光ではスキャンできず、主にカメラで画像として撮像し、画像を解析してコードを識別している。

大きく分けるとレーザ式とカメラ式があり、更に大別すると、固定式と手持式がある。固定式は、一般に、日常生活の中ではあまり取り扱われないが、例えば工場の中で、トレーサビリティのために、自動化ラインで固定式を使用することがある。手持式は、レジなどの日常生活の中で使用されるような民生品もあれば、工場の中でも、人が介在するところでは、使用することがある。

更に細かく分類すると、コードの種類で一次元のバーコードと二次元のバーコードとがある。多くは紙やラベルに印字されたものを読み取るが、中には、ダイレクトパーツマーキング（ＤＰＭ）と一般的に言われているような直接エンジンなどの金属製品・部品にレーザマーカーで印字をして、それを読み取るような携帯型光学読取装置もある。

本発明に係る携帯型光学読取装置は、ユーザが手で持って読取作業を行うタイプである。適用対象は、民生品からＤＰＭなど多岐に亘ってよく、特に限定されない。

なお、シンボルには、一次元コードや二次元コードに加え、これらを組み合わせた合成シンボルも含む。一次元コードは、バーコードや一次元シンボル等とも呼ばれ、Ｃｏｄｅ３９やＣｏｄｅ１２８等が挙げられる。

二次元コードも同様に二次元バーコードや二次元シンボル等とも呼ばれ、ＱＲコード（登録商標）、マイクロＱＲコード、データマトリクス（DataMatrix）、ベリコード（VeriCode）、アズテックコード（AztecCode）、ＰＤＦ４１７、ＭｉｃｒｏＰＤＦ４１７、マキシコード（MaxiCode）などがある。

また合成シンボルには、一次元コードと二次元コードが混在するＧＳ１合成シンボルなどがある。ＧＳ１合成シンボルはベースになる一次元コードとしてＥＡＮ／ＵＰＣ（EAN-13、EAN-8、UPC-A、UPC-E）、ＧＳ１-１２８及びＧＳ１データバーの三種が利用できる。また、付加情報には、ＭｉｃｒｏＰＤＦ４１７又はＰＤＦ４１７の二次元コードが利用できる。また、本実施の形態は、バーコードと、マイクロＱＲコードなどのマトリクス型二次元コードとを組み合わせたものにも適用できる。
（ハンディスキャナ１の構成）

本発明の一実施形態に係るハンディスキャナ１の構成を示す模式図を図１に示す。この図において、符号ＩＬは照明光を示している。以下、便宜上、ハンディスキャナ１の読取口４側た面を正面、ヘッド部３側から把持部２の端面側に向かって見た面を平面、把持部２の端面側から見た面を底面として、夫々の面（背面、右側面、左側面）を正投影図法に準拠して定義する。また、ハンディスキャナ１のうち読取口４がある方を前方、その反対側を後方として定義する。

図２は、ハンディスキャナ１の正面図、図３は、同右側面図、図４は、同背面図である。図１〜図４に示すように、ハンディスキャナ１は、正面の上部に、バーコードを読み取るための矩形状の読取口４を有し、読取口４から背面に向けて両側面及び平面が連設されて形成されるヘッド部３を備えている。また、ヘッド部３に連設されるとともに連設方向、すなわち底面方向に延在し、その外形が断面略円形の棒状となるよう、ユーザによって把持される把持部２が設けられている。

把持部２の底面方向には端面が形成されており、そこに充電ユニット接続部１１が配設されている。充電ユニット１０１は、この充電ユニット接続部１１に接続される。図５は、ハンディスキャナ１に充電ユニット１０１を接続した状態を示す図である。また、図６は、ハンディスキャナ１から充電ユニット１０１を取り外した状態を示す図である。これらの図に示すように、ハンディスキャナ１は、充電ユニット１０１を接続したまま使用することもできるし、ハンディスキャナ１をコードレスの単体として使用することもできる。

ハンディスキャナ１を駆動するための駆動電力は、バッテリ５または充電ユニット１０１から供給されるが、両方から供給可能な場合には、電圧の高い方が優先され、通常、電圧の高い充電ユニット１０１から供給される。ユーザは、この図に示すように、ハンディスキャナ１を充電ユニット１０１に接続したまま、バッテリ５の充電状態を気にすることなく、あるいは、バッテリ５の有無に拘わらず、バーコードの読取作業を行うことができる。

図７は、ハンディスキャナ１からバッテリ５を外した状態を示す図である。この図に示すように、バッテリ５は、円筒型の形状をしており、例えばリチウムイオン電池が用いられ、バッテリ蓋６を閉じて、把持部２の内部に収納されるようになっている。バッテリ蓋６の図７において下方に、バッテリ蓋ロック７が設けられており、これを押すと、バッテリ蓋６が開くように構成されている。

図８は、ハンディスキャナ１と充電ユニット１０１とが接続状態にあるときの右側面方向から見た接続箇所の部分拡大断面図である。この図に示すように、バッテリ蓋ロック７の先端に爪が形成されている。バッテリ蓋ロック７が閉じた状態では、この爪がバッテリ蓋６の端部に形成された突起８に掛かっており、バッテリ蓋ロック７を押すと、先端の爪が外れてバッテリ蓋６が開く。このバッテリ蓋ロック７は、バッテリ蓋６が開くのと同時に、ハンディスキャナ１と充電ユニット１０１とのロックが外れるようになっている。これにより、バッテリ５の交換時の充電ユニット１０１による給電を回避することができる。

図９〜図１１は、ハンディスキャナ１の内部構成を示す構造図である。ハンディスキャナ１は、これらの図に示すように、主として、フロントケース４３と、読取部４１と、バッテリ部４２と、リアケース４４と、充電ユニット接続部１１とから構成されている。

読取部４１は、図９〜図１１に示すように、読取対象にＬＥＤ照明光ＩＬをリフレクタ３６並びに偏光素子２４の投光用偏光素子２４２を介して投光するためのＬＥＤ照明２９１５（図示していない。）と、拡散板２３を介して読取対象に対して側面から拡散光ＩＬを出射するためのＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１４（図示していない。）と、ＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１５を制御するための照明基板２９と、読取に有用な反射光を効率良く反射させるための反射板２８とを含む投光部４６、カメラフレーム３２と、カメラカバー３０と、読取対象からの反射光を投光用偏光素子２４２と位相が９０°異なる偏光素子２４の受光用偏光素子２４１を介して受光し光像を形成するための受光レンズ３１と、受光レンズ３１で形成された光像からデジタル画像を作成するためのＣＭＯＳイメージセンサ３４とを含む受光部４７、ユーザが操作するためのトリガースイッチ２５と、トリガーパッキン２６と、各種モードに切り替えるためのファンクションスイッチ５０とを含む操作部４８、ユーザに種々の情報を通知するためのバイブレータ２７とインジケータＬＥＤ２１（図示していない。）とインジケータレンズ２２とを含む通知部４９、読取結果をＰＬＣ（Programmable Logic Controller）やＰＣ（Personal Computer）に送信するための別体の通信ユニット（図示していない。）との間で例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信をするための通信部（図示していない。）、投光部４６と受光部４７と操作部４８と通知部４９と通信部とを制御するためのメイン基板３３、各種部材に電力を供給するための電源基板３７を主要部として備えている。

バッテリ部４２は、円筒型の形状をした３．７Ｖのバッテリ５、バッテリ５を収納して閉じるためのバッテリ蓋６、バッテリ５からメイン基板３３に給電するためのバッテリ基板３５を主要部として備えている。

フロントケース４３及びリアケース４４は、読取部４１とバッテリ部４２とを収容し、両者が合わさって筐体が形成される。筐体の把持部２の端面に充電ユニット接続部１１が配設されている。
（ハンディスキャナ１の回路ブロック）

図１２は、ハンディスキャナ１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１２に示すように、メイン基板３３は、ＤＳＰ３３１等を備えており、ハンディスキャナ１の投光部４６及び受光部４７、操作部４８、通知部４９の動作を制御するとともに、取得した画像に対して読取処理を実行する。またメイン基板３３は、通信部を動作させて読取結果を通信ユニットに送信する。

ＤＳＰ３３１は、ＲＯＭ３３２に記憶されている（又はＲＡＭ３３３に展開された）プログラム及び設定に基づいて、トリガースイッチがＯＮになったことを検出すると、ＬＥＤドライバ２９２を介して、ＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１５を設定した態様で点灯するよう制御する。例えば、ＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１４を拡散板２３の背部に周上に夫々配設してブロックを形成し、ブロック毎に点灯を制御する。このブロック点灯によって、拡散照明でありながら、特定の方向からバーコードに照明を当てることができる。ブロック点灯についての詳細は後述する。

続いて、ＤＳＰ３３１は、ＣＭＯＳイメージセンサ３４が画像データをＲＡＭ３３３に保存し、ＲＡＭ３３３に保存された画像データに基づいてデコード処理をする。読取処理が終了し、通信部を制御してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で読取結果を出力する。またＤＳＰ３３１は、ブザードライバ５１１を介して、ブザー５１から正常に読取完了を知らせる音を鳴らし、同時に、モータドライバ２７１を介して、バイブレータ２７を動作させる。さらにまた、ＤＳＰ３３１は、インジケータドライバ２１１を介して、インジケータＬＥＤ２１を点灯させ、ユーザに対して、読取の完了や各種の進捗などを通知する。

図１３は、電源基板３７におけるメイン基板３３へ電力を供給するためのハードウェア構成を示すブロック図である。ＡＣアダプタに繋がる充電ユニット１０１から電気接点１２を介して電源供給する系統は所定の電圧がかけられており、バッテリ５からの系統は、所定の電圧がかけられている。電源基板３７において、スイッチ５２とバッテリ充電コントローラ３５とが並列になっており、バッテリ充電コントローラ３５を介してバッテリ５を充電することも、スイッチ５２を介してメイン基板３３へ電力供給することもできる。充電ユニット１０１がハンディスキャナ１と繋がっており、かつ、ハンディスキャナ１にバッテリ５が入っている場合、すなわち、両方とも繋がっている場合、通常、メイン基板３３へは充電ユニット１０１から電力が供給されることになる。この場合において、バッテリ５の電圧が所定の電圧より低い場合、バッテリ５が充電される。

また、充電ユニット１０１がハンディスキャナ１と繋がっていない場合、バッテリ５から電力が供給される。ハンディスキャナ１にバッテリ５が入っていない場合は、充電ユニット１０１から電力が供給される。
（ブロック点灯）

難読性の高いバーコードを読み取るための一つの手段として、照明光をブロック単位で点灯させるブロック点灯がある。図１４は、ヘッド部３の部位の正面図である。このブロック点灯によって、この図に示すように、拡散板２３（特許請求の範囲における「拡散部材」の一例に対応する。）を、上側面部２３１、左側面部２３２、下側面部２３３、右側面部２３４にブロックとして４つに区画し、各々をブロック単位で任意に点灯させることができる。したがって、特定のブロックを点灯させることによって、特定の方向からバーコードに照明を当てることができる。

図１５は、拡散板２３の背後に配設される照明基板２９の模式図である。図１５に示すように、照明基板２９には、拡散板２３の上側面部２３１、左側面部２３２、下側面部２３３、右側面部２３４に対応するように、ＬＥＤ照明２９１１、ＬＥＤ照明２９１２、ＬＥＤ照明２９１３、ＬＥＤ照明２９１４が夫々配設されている。ＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１４は、夫々、例えば４つの青色光を発するＬＥＤが照明基板２９上に配設されている。このＬＥＤは、１２０°程度の出射角があり、ブロード状にＬＥＤ照明光ＩＬを出射する。このＬＥＤ照明光ＩＬが拡散板２３を通過するときに拡散して、輝度が均一な拡散光となる。拡散板２３についての詳細は後述する。

このブロック点灯の役割の一つに、照明光の天頂角を変えられることが挙げられる。例えば、撮像軸と略平行な下側面部２３３をブロック点灯させることで、バーコードに対して、斜めから拡散光を出射でき、上方に段階的又は徐々に開放された上側面部２３１をブロック点灯させることで、バーコードに対して、より鉛直に近い方向から拡散光を出射できる。

この照明光の天頂角を変えられる利点は、例えばダイレクトパーツマーキング（ＤＰＭ）のように、バーコードが傷でマーキングされている場合、バーコードの周囲が梨地や鋳肌地のようにザラついている場合、斜めから拡散光を当てると、ザラついている面では乱反射し、マーキングされた箇所での反射光を受光することで、良好に読み取れることがあり、一方、バーコードの周囲が鏡面のように入射光が反射しやすい場合には、より鉛直に近い方向から拡散光を当てた方が良好に読み取れることがある。すなわち、バーコードの読取特性が照明光の天頂角によって変わる場合には、最適な天頂角を選択することで良好に読み取ることが可能となる。

また、ブロック点灯の他の役割として、照明光の方位角を変えられることが挙げられる。例えば、撮像軸に対して、上下左右に、夫々、上側面部２３１、下側面部２３３、左側面部２３２、右側面部２３４が配設されているので、それらをブロック単位で発光させることで、バーコードに対して、方位角を変えて拡散光を出射できる。

この照明光の方位角を変えられる利点は、例えば、ダイレクトパーツマーキング（ＤＰＭ）されたヘアライン状の読取対象に対して、ヘアラインの線方向に垂直に照明光を当てても良好に読み取れない場合があり、これに対して、このような場合であっても、ヘアラインの線方向に照明光を当てると、良好に読み取れることがある。すなわち、バーコードの読取特性が照明光の方位角によって変わる場合には、最適な方位角を選択することで良好に読み取ることが可能となる。
（拡散部材の構成）

拡散板２３の背後からＬＥＤ照明２９１を点灯させてブロック点灯させる場合を考える。例えば、図１６に示すように、下側面部２３３をブロック点灯させる場合、ＬＥＤ照明２９１３から出射したＬＥＤ照明光は、拡散板２３の下側面部２３３を通過する際に乱反射することによって、輝度が均一な拡散光となる。この図においては、下側面部２３３が発光面ＥＳとなり、下側面部２３３に対向する上側面部２３１が対向面ＯＳに対応する。発光面ＥＳからの拡散光は、そのままバーコードに当たり、反射光を受光して撮像できれば、良好に読み取ることができるが、図１６に示すように、一部の拡散光が対向面ＯＳに当たる。この対向面ＯＳで反射した光がバーコードに当たると、ブロック点灯によって特定の方向から拡散光を当て、コントラストを高めたいにも拘わらず、対向面ＯＳからの反射光の影響を受けて、図１７に示すように、バーコードのコントラストが低下してしまう。

これに対して、対向面ＯＳでの反射を抑制できれば、対向面ＯＳからバーコードに向かう拡散光を少なくし、コントラストの低下を防止できる。対向面ＯＳでの反射を抑える方法として、図１８に示すように、発光面ＥＳからの拡散光を対向面ＯＳでそのまま透過させ、対向面ＯＳで透過するよう対向面ＯＳの透過率を例えば７０％以上に高めることで、結果として、対向面ＯＳからバーコードに向かう拡散光を少なくでき、図１９に示すように、バーコードのコントラストを高めることができる。

一方、発光面ＥＳの透過率は、少なくとも、拡散光を発光可能とすべく、９０％以下に留める方が好適である。これは以下の理由による。拡散板２３は、透明な樹脂の中に粒状の拡散材が混入しており、この拡散材によって入射したＬＥＤ照明光が散乱し、輝度が均一となる拡散光が得られるところ、透過率を高めるには拡散材の分量を減らす必要があり、輝度が十分に均一な拡散光を出射できなくなるからである。

本実施の形態では、ブロック点灯をさせることによって、拡散板２３に、発光面ＥＳの役割と対向面ＯＳの役割とを併せ持たせている。図２０に示すように、ヘッド部下側が発光面ＥＳでヘッド部上側が対向面ＯＳとなる場合と、ヘッド部上側が発光面ＥＳでヘッド部下側が対向面ＯＳとなる場合とがある。また、図２１に示すように、ヘッド部右側が発光面ＥＳでヘッド部左側が対向面ＯＳとなる場合と、ヘッド部左側が発光面ＥＳでヘッド部右側が対向面ＯＳとなる場合とがある。したがって、拡散板２３の透過率は、一律に、７０％以上、９０％以下としている。これにより、発光面ＥＳまたは対向面ＯＳのいずれも透過率が７０％〜９０％を満たすことになり、また、一の材料から拡散板２３を成形できるようになる。

一方、対向面ＯＳを、例えば、拡散板で構成しなくてもよい場合には、発光面ＥＳで出射された照明光をすべて透過する部材で構成してもよいし、あるいは、完全に吸収する部材で構成してもよい。なお、上述したように、対向面ＯＳの透過率７０％以上は、対向面ＯＳの反射率３０％未満に置き換えてもよい。また、対向面ＯＳでの反射をより効果的に防ぐためには、好ましくは反射率２０％未満、より好ましくは反射率１０％未満にすることが好ましい。また、反射率や透過率は、ＪＩＳ規格Ｋ７３７５に準じて測定することが好ましい。
（拡散照明と偏光照明との併用構造）

偏光照明は、投光用の偏光素子で特定方向に偏波する光以外の光を遮断し、受光用の偏光素子で９０°位相の異なる特定方向に偏波する光以外の光を遮断することにより、両偏光素子間で偏波した光を通過させる照明であるから、１つの偏光素子を介在させることで光量が１／２となるところ、２つの偏光素子を介在させるので、光量は発光量の１／４となる。したがって、従来、画像処理装置などで拡散照明と偏光照明とを併用する場合、偏光照明には環状に配された光源などの発光量を大きくできる光源が採用され、また、拡散照明での撮像の際に、受光用の偏光素子が介在すると、光量が発光量の１／２となることから、拡散照明と偏光照明とでは別の光路で撮像するのが望ましいため、拡散照明と偏光照明とは別体として構成され、これらを用いた装置は大型化してしまうという問題があった。

拡散照明と偏光照明との併用をハンディスキャナで実現しようとした場合、ハンディスキャナの性質上、コンパクト化する必要がある。ヘッド部のコンパクト化を図りながら、拡散照明と偏光照明とを上手く併用するため、本実施の形態では、まず、四角錐台状の拡散板２３の後端面（正投影図法では背面。特許請求の範囲における「開口面」の一例に対応する。）に、偏光照明の投光用の開口２４３２を設け、その近傍に偏波光の受光用の開口２４３１を設ける。また、拡散照明は四角錐台状の拡散板２３の側面である上側面部２３１〜右側面部２３４によって行い、拡散照明と偏光照明とで撮像部４１への光路は共有する。これにより、受光用偏光素子２４１は、拡散照明でも介在することになるが、その分、光源に高出力のＬＥＤ照明２４１１〜ＬＥＤ照明２４１５を採用することで、光量の問題を解消し、１つの撮像部４１で撮像できる利点も相俟って、ヘッド部３のコンパクト化を実現している。
（実施例）

これらを踏まえて、ヘッド部３の内部構造及び拡散板２３は、以下のような実施の態様としている。図２２は、ハンディスキャナ１の側面方向から見た断面図である。また図２３には、図２２のヘッド部３を拡大した部分拡大図を示している。これらの図に示すように、ヘッド部３内には、略四角錐台状の拡散板２３を収納しており、錐台の上底位置に光像を形成する受光レンズ３１と光像から画像データを作成するためのＣＭＯＳイメージセンサ３４とを備える。また、受光レンズ３１及びＣＭＯＳイメージセンサ３４と並列するように、ＬＥＤ照明２９１５（特許請求の範囲における「第二光源」の一例に対応する。）及びリフレクタ３６並びに偏光素子２４が錐台の上底位置に配設されている。なお、ＬＥＤ照明２９１５から出射された光の照射範囲を絞り込むためのリフレクタ３６の代わりにレンズを使用してもよい。

前述したように、ＬＥＤ照明２９１１〜ＬＥＤ照明２９１４（特許請求の範囲における「第一光源」の一例に対応する。）は上側面部２３１〜右側面部２３４をブロックとして発光させて、バーコードに対して、側面から、青色のＬＥＤ拡散光ＩＬを出射するが、ＬＥＤ照明２９１５から赤色のＬＥＤ照明ＩＬをバーコードの読取方向に出射する。ＬＥＤ照明２９１５からのＬＥＤ照明ＩＬは、偏光素子２４の投光用偏光素子２４２を通すことで、例えば、縦に偏波した以外は遮断して縦偏光のＬＥＤ照明光ＩＬのみを通過させ、読取対象からの反射光ＩＬを偏光素子２４の受光用偏光素子２４１に通すことで、横に偏波した以外は遮断して横偏光のＬＥＤ照明光ＩＬのみを通過させるように構成されている。例えば鏡面のようにそのまま光が反射する読取対象に対しては、投光時に投光用偏光素子２４２を、受光時には、投光用偏光素子２４２と９０°位相が異なる受光用偏光素子２４１を夫々介在させることで、両者間で新たに偏波したＬＥＤ照明光ＩＬのみをＣＭＯＳイメージセンサ３４で捉えることができる。したがって、偏光素子２４を介したＬＥＤ照明２９１５は、鏡面反射に近い反射をする読取対象に対して有効な照明となる。

図２４及び図２５は、拡散板２３の構成を示す模式図であって、夫々、外側から見た図及び内側から見た図を示している。拡散板２３は、前述のとおり、透明な樹脂に粒状の拡散材が混入してなり、乳白色をしている。これらの図に示すように、略四角錐台の形状であり、四角錐台の上底はやや下方に傾斜している。そして、四角錐の錐体面の上方には、ヘッド部上側に開放される傾斜した側面を有する上側面部２３１が形成されており、同下方には、撮像軸と略平行する下側面部２３３が撮像軸よりも下方に形成されている。また、四角錐の上底（特許請求の範囲における「開口面」の一例に対応する。）には、偏光素子２４を介して撮像及び投光するための偏光素子用窓２４３が設けられている。
この偏光素子用窓２４３には、受光用偏光素子２４１と投光用偏光素子２４２とを厳密に９０°位相をズラして一枚に加工してなる偏光素子２４が、受光用偏光素子２４１を上側に、投光用偏光素子２４２を下側にして配設されている。なお、拡散板２３の形状は、四角錐台状に限定されず、例えば、撮像軸に対して周囲を側面が取り囲むよう、ドーム状や、円錐台及び角錐台などの錐台状であってもよい。また、拡散板２３の形状は、撮像軸の周りを一周隙間なく取り囲んでいてもよいし、隙間が空いていてもよい。つまり、複数の側面が互いに離間して取り囲んでいてもよい。

前述のとおり、拡散板２３の透過率を高めているが、それ故に、拡散板２３を透過した拡散光が内部で反射して戻ってくるのを防止する必要がある。これにより、読取性能を更に向上することができる。例えば、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、拡散板２３の背後の内部構造は、できるだけ光を吸収する素材にすることが好ましい。本実施の形態においては、ＬＥＤ照明には、可視光を利用しているが、この場合、拡散板２３の背後の内部を構成する素材として、例えば色が黒いレジンキャストや黒い樹脂を用いるのが好ましい。また、ハーネス類もできるだけ黒系の色を採用するのが好ましい。なお、本発明で用いる光源は、ＬＥＤ照明を想定しているが、可視光を出射するものに限定されず、赤外線などを含む広く電磁波を出射するものにも適用可能であり、その場合、背後の内部構成は、可視光では好適な黒いレジンキャストや黒い樹脂に限られない。

拡散板２３は、本実施の形態では、ブロック点灯させることを想定しており、同じ部位でも、発光面ＥＳの役割と対向面ＯＳの役割とを併せ持たせる必要があるため、図２７に示すように、すべての部位において、一律に、透過率を７０％以上、９０％以下とし、拡散率を維持しながら透過率を高めている。一方、例えば、読取対象の性質は様々であるため、読取対象の性質に特化したハンディスキャナが求められる場合には、他の実施例として、図２８に示すように、発光面ＥＳに対向する対向面ＯＳに該当する部位の透過率だけを７０％以上に高めるという実施の態様もあり得る。

なお、対向面ＯＳを透過率７０％以上にすることにより、偏光照明の場合も読取コード（画像）のコントラストを高めることができる。具体的には、白色のコードを偏光照明で読むときは、対向面ＯＳが暗ければ暗いほど、読取コード（画像）のコントラストが高まる。したがって、ＬＥＤ照明２９１５などの光源と、透過率７０％以上の対向面ＯＳとを組み合わせることによって、読取性能を向上させることができる。

本発明は、拡散照明及び偏光照明の双方を実現しながらも、ハンディスキャナの小型化に資するようにした携帯型光学読取装置に関するものであり、産業上の利用性を有する。

１…ハンディスキャナ
２…把持部
３…ヘッド部
４…読取口
５…バッテリ
６…バッテリ蓋
７…バッテリ蓋ロック
８…突起
１１…充電ユニット接続部
１２…電気接点
１３…係合部
２１…インジケータＬＥＤ；２１１…インジケータドライバ
２２…インジケータレンズ
２３…拡散板；２３１…上側面部；２３２…左側面部；２３３…下側面部；２３４…右側面部
２４…偏光素子；２４１…受光用偏光素子；２４２…投光用偏光素子；２４３…偏光素子用窓
２５…トリガースイッチ
２６…トリガーパッキン
２７…バイブレータ；２７１…モータドライバ
２８…反射板
２９…照明基板；２９１１〜２９１５…ＬＥＤ照明；２９２…ドライバ
３０…カメラカバー
３１…受光レンズ
３２…カメラフレーム
３３…メイン基板
３４…ＣＭＯＳイメージセンサ
３５…バッテリ基板
３６…リフレクタ
３７…電源基板
４１…読取部
４２…バッテリ部
４３…フロントケース
４４…リアケース
４６…投光部
４７…受光部
４８…操作部
４９…通知部
５０…ファンクションスイッチ
５１…充電ユニット
５１…ブザー；５１１…ブザードライバ
５２…スイッチ
５３…バッテリ端子
１０１…充電ユニット
ＩＬ…照明光

Claims

読取対象となるシンボルに照射され、シンボル上で反射した光が通過する読取口が形成されたヘッド部と、
前記ヘッド部に連設され、ユーザによって把持される把持部と、
を有し、前記読取口を通過した光を受光して得られた画像データに基づきシンボルを読み取る携帯型光学読取装置であって、
前記ヘッド部は、
照明基板と、
前記照明基板の前記読取口側に環状に配置された複数の第一光源と、
読取対象となるシンボルに照明光を出射する第二光源と、
前記第二光源から出射された照明光を偏光する投光用偏光素子と、
前記複数の第一光源の内側に配置され、側面部および底面部により錐台状またはドーム状に形成された拡散部材であって、
前記複数の第一光源から出射された光を拡散させて拡散光を照射する発光面が、前記側面部のうち前記底面部から離れた位置にある前記照明基板よりも前記読取口側に形成される前記側面部と、
前記投光用偏光素子にて偏光された偏波光を通過させる投光用開口、および、該発光面から発せられた拡散光がシンボル上で反射した第１の反射光を通過させ、且つ、該投光用開口を通過した偏波光がシンボル上で反射した第２の反射光を通過させる受光用開口が形成された前記底面部とを有する拡散部材と、
前記底面部に形成された受光用開口を通過した第１の反射光を偏光し、且つ、前記底面部に形成された受光用開口を通過した第２の反射光を偏光する受光用偏光素子と、
前記受光用偏光素子にて偏光された第１の反射光を受光してシンボルの画像データを生成し、且つ、前記受光用偏光素子にて偏光された第２の反射光を受光してシンボルの画像データを生成する撮像部と、
を備える携帯型光学読取装置。
請求項１に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記投光用開口は、前記開口面において前記受光用開口の近傍に設けられる携帯型光学読取装置。
請求項２に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記受光用開口及び投光用開口は、連設され、一の開口を形成してなる携帯型光学読取装置。
請求項２に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記受光用開口及び投光用開口は、分離して並設され、別個の開口を形成してなる携帯型光学読取装置。
請求項１〜４のいずれか一に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記受光用偏光素子及び投光用偏光素子は、夫々、前記拡散部材に固定されてなる携帯型光学読取装置。
請求項２〜５のいずれか一に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記受光用偏光素子及び投光用偏光素子は、位相が互いに９０°異なるよう２つの偏光素子が連設されて一の部材をなす携帯型光学読取装置。
請求項１〜６のいずれか一に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記拡散部材は、
前記ヘッド部内で前記撮像部の前方に配設される後端面と、
前記撮像部の撮像軸を取り囲むよう前記後端面に連設されると共に、前記第一光源が前記拡散部材の外側に位置するように配設される側面と、
を備え、
前記受光用開口及び投光用開口は、前記後端面に形成されてなる携帯型光学読取装置。
請求項７に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記第二光源は、前記ヘッド部内において前記拡散部材の前記後端面の下方に配設される携帯型光学読取装置。
請求項１〜８のいずれか一に記載の携帯型光学読取装置であって、
前記第二光源と前記投光用偏光素子との間には、前記第二光源から出射された光の照射範囲を絞り込むリフレクタ又はレンズが設けられる携帯型光学読取装置。