JP6835485B2

JP6835485B2 - スキャナ装置

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Publication number: JP6835485B2
Application number: JP2016108077A
Authority: JP
Inventors: 信介矢嶋
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: US20170346984A1; JP2017215699A

Description

本発明の実施形態は、スキャナ装置に関する。

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて、対象物である商品を撮像した画像データの中から、商品の名称を認識するスキャナ装置が提案されている。このようなスキャナ装置にあっては、撮像された画像の中から対象物の特徴量を抽出して、予め用意された照合用の特徴量と比較することによって、対象物の名称を認識している。そして、認識しやすい画像を撮像するために、撮像素子による撮像領域の内部を照明装置で照明することによって、対象物の照度を確保している。

このような照明装置は、一般に画像データを撮像する撮像装置とともに、筐体の内部に設置される。そして、筐体の外側には、撮像装置の視野を確保するとともに、照明装置から照射された照明光を透過させて対象物に照射する透光性を有する撮像窓が備えられる。

このような照明装置にあっては、照明装置から出射した光が撮像窓で反射して撮像装置に入射したときに、撮像装置が撮像した画像の中に、明るい像、いわゆる白とびが発生する。白とびのような不要な像を形成する光線を、一般に迷光と呼ぶ。迷光は、撮像装置が撮像した画像を処理して商品の認識を行う際に、認識処理の邪魔になる。そのため、迷光を除去することによって認識処理を確実に行うことができるように、照明光源の近傍に遮光領域を設ける例が提案されている。このような従来例によると、照明装置の近傍にフード状の遮光部材を設置する必要があった。この遮光部材は、照明光源と撮像部の位置関係に応じた位置に設置する必要があるため、照明光源の配置を変更したときには、それに伴って遮光部材の形状も変更しなければならなかった。すなわち、照明光源の配置に応じて遮光部材を設計し直す必要があるため、手間がかかっていた。そのため、照明光源の配置を変更した場合であっても、容易に遮光部材の再設計が可能な迷光対策の実現が望まれていた。

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で迷光の発生を防止することができるスキャナ装置を提供することである。

実施形態のスキャナ装置は、筐体と、撮像部と、照明光源と、フィルタと、遮光部材と、を有する。筐体には撮像窓が設けられる。撮像部は、筐体内に設けられて、撮像窓の外側の撮像領域を撮像する。照明光源は、筐体内に設けられて、撮像領域に向けて照明光を照射する。フィルタは、撮像部と撮像窓との間で、撮像部の光軸と略直交する位置に配置されて、透光性を有する。遮光部材は、フィルタの撮像部の側の面に、外周面から所定量だけ内側の範囲に設定した糊代部に塗布された接着部材によって貼付されて、照明光を遮光する。遮光部材は、照明光によって発生する、撮像窓の内側に反射して撮像部に入射する迷光と、フィルタの面で反射して撮像部に入射する迷光と、の発生を防止する位置に設けられる。

図１は、実施形態に係るスキャナ装置の外観図である。図２は、スキャナ装置に内蔵される撮像装置の側面図である。図３は、撮像装置の主要部の構造を示す図であり、図３（ａ）は、撮像装置を正面視した正面図である。図３（ｂ）は、撮像装置の前方に設置される透過板を正面視した正面図である。図４は、遮光部材の設置位置について説明する図である。図５は、遮光部材に到達した照明光のｙｚ平面上での挙動を説明する図であり、図５（ａ）は、実施形態に係るスキャナ装置において、型抜きされたシールで形成した遮光部材の外縁部における照明光の挙動を説明する図である。図５（ｂ）は、比較例であるシルク印刷で形成した遮光部材の外縁部における照明光の挙動を説明する図である。図６は、遮光部材に到達した照明光のｘｙ平面上での挙動を説明する図であり、図６（ａ）は、実施形態に係るスキャナ装置において、型抜きされたシールで形成した遮光部材の外縁部における照明光の挙動を説明する図である。図６（ｂ）は、比較例であるシルク印刷で形成した遮光部材の外縁部における照明光の挙動を説明する図である。図７は、遮光部材が設置された位置を観測した画像の一例を示す図であり、図７（ａ）は、遮光部材を設置しない場合に観測される画像の一例である。図７（ｂ）は、型抜きされたシールで形成した遮光部材を観測した画像の一例である。図７（ｃ）は、比較例であるシルク印刷で形成した遮光部材を観測した画像の一例である。図７（ｄ）は、型抜きされたシールで形成した遮光部材の外縁から、接着剤がはみ出しているときに観測される画像の一例である。図８は、遮光部材の貼付構造を示す図であり、図８（ａ）は、遮光部材の外縁部から接着剤がはみ出していない状態を示す断面図および遮光部材の正面図である。図８（ｂ）は、遮光部材の外縁部から接着剤がはみ出した状態を示す断面図および遮光部材の正面図である。

（スキャナ装置の構成の説明）
本実施形態のスキャナ装置は、一般物体認識（generic object recognition）の技術を利用する。一般物体認識とは、対象となる商品（オブジェクト）をカメラで撮像した画像データの中から当該商品の名称や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データの中に含まれる商品の外観特徴量を抽出する。そしてコンピュータは、抽出した外観特徴量と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を照合して類似度を算出し、この類似度に基づいて当該商品の名称や種別等を認識する。画像データの中に含まれる物品を認識する技術については、下記の文献に詳しく解説されている。
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２８年５月２０日検索］，インターネット＜ URL: http://mm.cs.uec.ac.jp/IPSJ-TCVIM-Yanai.pdf ＞
また、画像データ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、下記の文献に詳しく解説されている。
Jamie Shottonら，“Semantic Texton Forests for Image Categorization and Segmentation”，［平成２８年５月２０日検索］，インターネット＜ URL: http://jamie.shotton.org/work/publications/cvpr08.pdf#search='Jamie+Shotton+Semantic' ＞

図１は、本実施形態に係るスキャナ装置１００の外観を示す外観図である。図１に示すように、スキャナ装置１００は縦型のスキャナ装置であり、店舗の会計場所に設置される。スキャナ装置１００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の上方に備えられた筐体１１の内部に設置される。筐体１１は、直方体形状をなす箱状に形成されており、筐体１１の正面壁に撮像窓１１ａを有し、筐体１１の正面前方に位置したオペレータと対面する。サッカー台２は、買物籠等を一時的に載置する置き台である。スキャナ装置１００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およびキーボード等を有し、店員であるオペレータの操作を受け付ける。表示器４は、客側に向けて設置されて、商品の値段等を表示する。

スキャナ装置１００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、筐体１１に内蔵されて、支持部２０の上部に取り付けられる。

（撮像装置の構成の説明）
以下、図２，図３を用いて、スキャナ本体１０が備える撮像装置１２の詳細構成について説明する。図２は、スキャナ装置１００に内蔵されたスキャナ本体１０が備える撮像装置１２の側面図である。撮像装置１２は、本発明における撮像部の一例である。また、図３（ａ）は、撮像装置１２の正面図（Ｐ矢視図）である。そして、図３（ｂ）は、スキャナ装置１００の撮像窓１１ａに設置される透過板１５の正面図（Ｑ矢視図）である。

スキャナ本体１０は、筐体１１の内部に、図２に示すＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１２ａを有する撮像装置１２と、撮像装置１２の撮像領域Ｅに向かって照明光を照射する照明光源１３と、撮像素子１２ａが撮像した商品の画像データに対して、当該商品の認識に係る処理を実行する、非図示の画像処理ボードと、を備える。照明光源１３は、撮像装置１２の撮像レンズ１７の外周近傍に設置されており、複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ（１３ｃ、１３ｄの詳細な設置位置は図３（ａ）に示す）を備える。

なお、以降の説明のために、図２に示す座標系ｘｙｚを設定する。すなわち、撮像素子１２ａの左右方向（水平方向）に沿う座標軸ｘ、撮像素子１２ａの上下方向（鉛直方向）に沿う座標軸ｙ、撮像レンズ１７の光軸Ａ１に沿う座標軸ｚをそれぞれ設定する。

撮像窓１１ａは、図３（ｂ）に示すように、正面視で略矩形状に形成される。

撮像窓１１ａは、透過性を有する平面状の透過板１５によって形成される。透過板１５は、例えば、透明なガラスや樹脂製である。透過板１５の外縁は筐体１１（図１）に支持される。具体的には、透過板１５は、撮像窓１１ａの周縁部において、接着剤等の固定手段を用いて筐体１１に固定される。

撮像装置１２は、図３（ｂ）に示すように、撮像窓１１ａを正面視したときに、撮像窓１１ａの略中央位置に配置される。撮像装置１２に装着された撮像レンズ１７は、光軸Ａ１が、撮像窓１１ａの略中央位置において透過板１５と直交するように設置されている。撮像装置１２は、筐体１１の内側から、撮像窓１１ａを通して、撮像窓１１ａの外側に形成される図２に示す撮像領域Ｅにオペレータが翳した対象物（商品）の外観を撮像する。

撮像装置１２は、撮像した商品の外観を示す画像データを出力する。そして、出力された画像データは、前述した非図示の画像処理ボードに入力される。画像処理ボードは、画像データの中から当該商品の名称や種別等を認識する一般物体認識処理を行う。一般物体認識処理は周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

画像データに写っている商品の名称や種別等の認識が完了した後、スキャナ装置１００は、認識結果を、図１に図示しないＰＯＳ（Point Of Sales）端末に送信する。そして、ＰＯＳ端末は、受信した認識結果に基づいて、商品の売上登録処理および決済処理を含む、いわゆる販売データ処理を行う。なお、販売データ処理の内容は周知であって、なおかつ本発明の要旨ではないため、詳細説明は省略する。

図３（ａ）に示すように、撮像装置１２の撮像レンズ１７の外周近傍には、照明光源１３（白色ＬＥＤ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が設置されている。照明光源１３は、撮像領域Ｅの外側の領域に設置されて、撮像領域Ｅに対して照明光を照射する。４個の白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）は、撮像領域Ｅの内部をできるだけ均一に照明するために、撮像レンズ１７の光軸Ａ１に関して対称な位置に設置されている。また、各白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）の光軸は互いに略平行になるように配置されている。なお、本実施形態では照明光源１３は４個の白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）で構成されるものとして説明するが、ＬＥＤの個数は４個に限定されるものではない。

照明光源１３から照射された照明光は、撮像窓１１ａの外側の撮像領域Ｅに位置した対象物（商品）で反射して、撮像窓１１ａから筐体１１内に入射して、撮像レンズ１７を通して撮像素子１２ａに撮像される。

撮像装置１２における撮像素子１２ａの撮像可能範囲は、撮像レンズ１７の特性によって定まる。本実施形態の撮像レンズ１７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）は撮像レンズ１７の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に、解像度が最も高い鮮明な画像が撮像される。そして、焦点位置から撮像素子１２ａ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、ピントがぼけた解像度の低い画像が撮像される。

図３（ｂ）に示すように、撮像レンズ１７と透過板１５の間には、撮像レンズ１７の光軸Ａ１（図２）と略直交する位置に、矩形上のフィルタ１４が設置されている。フィルタ１４は透明で透光性を有する、例えばポリカーボネート等の樹脂で形成されている。フィルタ１４の撮像装置１２側の表面１４ａ（図２）には、照明光源１３を構成する白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とそれぞれ対応する位置に、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が設置されている。すなわち、フィルタ１４は、撮像素子１２ａが撮像レンズ１７を通して撮像領域Ｅを撮像する際に光を透過させる透光部材であるとともに、遮光部材１６の支持部材である。なお、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の設置位置およびその形状について、詳しくは後述する。

遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、プレスカッター、レーザカッター等を用いた型抜き加工によって成形された、遮光性を有する黒色のシールである。そして、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、接着剤によってフィルタ１４の撮像装置１２側の表面１４ａに貼付されている。

なお、フィルタ１４の中央部には、図３（ｂ）に示すように孔部１８が形成されている。孔部１８は、撮像素子１２ａが、撮像窓１１ａの外側に翳された対象物である商品をできるだけ鮮明に画像化するために設けるものである。

（遮光部材の設置位置の説明）
次に、図４を用いて、遮光部材１６の設置位置について説明する。なお、前述した複数の遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）（図３（ｂ））のうち、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光を遮光する遮光部材１６ａについてのみ説明する。

図４に示すように、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光のうち、光線Ｒａ１は、点Ｓ１においてフィルタ１４に入射する。そして、光線Ｒａ１はフィルタ１４を透過して透過板１５（撮像窓１１ａ）の点Ｓ２に到達する。光線Ｒａ１は点Ｓ２で正反射して、光線Ｒａ２としてフィルタ１４の点Ｓ３に到達する。そして、光線Ｒａ２はフィルタ１４を透過して、迷光として撮像素子１２ａに観測される。このとき、遮光部材１６ａは、点Ｓ１に入射した光線Ｒａ１または点Ｓ３に入射した光線Ｒａ２を遮光する位置に設置される。したがって、撮像素子１２ａは光線Ｒａ２を観測しない。すなわち、迷光は発生しない。なお、図４において、遮光部材１６ａは、点Ｓ１に到達した光線Ｒａ１と点Ｓ３に到達した光線Ｒａ２とをともに遮光する位置に設置しているが、遮光部材１６ａは、点Ｓ１に到達した光線Ｒａ１または点Ｓ３に到達した光線Ｒａ２のいずれか一方を遮光できる位置に設置すればよい。

また、図４に示すように、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光のうち、光線Ｒｂ１は、点Ｓ４においてフィルタ１４に入射する。そして、光線Ｒｂ１は点Ｓ４で正反射して、光線Ｒｂ２として撮像素子１２ａに観測される。この光線Ｒｂ２も迷光として撮像素子１２ａに観測される。このとき、遮光部材１６ａは、点Ｓ４に入射した光線Ｒｂ１を遮光する位置に設置される。したがって、撮像素子１２ａは光線Ｒｂ２を観測しない。すなわち、迷光は発生しない。

白色ＬＥＤ１３ａから出射して、フィルタ１４または透過板１５に到達した光線が、正反射して撮像素子１２ａに入射しない条件は、白色ＬＥＤ１３ａの位置と、撮像素子１２ａの位置と、フィルタ１４の位置と、透過板１５の位置に基づいて、予め計算することができる。したがって、スキャナ本体１０のレイアウトが決まってさえいれば、予め遮光部材１６ａの設置位置と大きさおよび形状を、迷光が発生しない条件で設計することができる。

（遮光部材に到達した照明光の挙動の説明（フィルタに直交する方向））
次に、スキャナ装置１００において、照明光源１３から出射して遮光部材１６に到達した照明光の挙動について、図５を用いて説明する。図５は、ｙｚ平面上における照明光の挙動について説明する図である。なお、いずれの白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）から出射した照明光も、当該白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とそれぞれ対応する位置に設置された遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）に到達した際に同様の挙動を示す。ここでは、代表して、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光が、遮光部材１６ａに到達した際の挙動について説明する。

図５（ａ）は、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光の、型抜き加工されたシールで形成された遮光部材１６ａの外縁部１７ａにおけるｙｚ平面上の挙動について説明する図である。

白色ＬＥＤ１３ａから出射して遮光部材１６ａに到達した照明光のうち、遮光部材１６ａの表面に到達した光線は遮光される。したがって、遮光部材１６ａの表面に到達した光線はフィルタ１４の裏面１４ｂ側の撮像領域Ｅ（図２）には至らない。一方、遮光部材１６ａに対して、外縁部１７ａよりも外側に到達した光線、例えば、図５（ａ）に示す光線Ｒ１は、一部がフィルタ１４を透過して、例えば光線Ｒ１３として撮像領域Ｅに至る。

また、光線Ｒ１の一部は、フィルタ１４の表面１４ａで正反射して、光線Ｒ１１として撮像素子１２ａの方向に向かう。仮に、この光線Ｒ１１が撮像素子１２ａに届いたときは、撮像素子１２ａには光線Ｒ１１による明るい像が形成される。この場合、光線Ｒ１１はいわゆる迷光となる。

なお、フィルタ１４の表面１４ａに到達した光線Ｒ１の一部は、屈折してフィルタ１４の裏面１４ｂに至るが、裏面１４ｂに到達した光線の一部は、フィルタ１４の裏面１４ｂで正反射する。そして、光線Ｒ１２として撮像素子１２ａの方向に向かう。仮に、この光線Ｒ１２が撮像素子１２ａに届いたときは、撮像素子１２ａには光線Ｒ１２による明るい像が形成される。すなわち、光線Ｒ１２も、前述したのと同様に迷光となる。

遮光部材１６ａは、このような迷光の発生を防止する位置に設置されているため、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光がフィルタ１４の表面１４ａおよび裏面１４ｂで正反射した際に、正反射光が迷光となって撮像素子１２ａに観測されることはない。

なお、遮光部材１６ａを設置することによって、迷光を防止することができる代わりに、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光の一部が遮光部材１６ａによって遮光されるため、撮像領域Ｅにおいて、撮像物である商品を照明する光量が減少してしまう。そのため、照明光源１３として複数の白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）を設置することによって、減少した光量を補うことができる。また、図示しないが、白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とは別に、撮像領域Ｅの内部を照明する別の白色ＬＥＤを設置することによって、光量の減少を補ってもよい。

次に、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光のうち、遮光部材１６ａの外縁部１７ａに到達した光線の挙動について説明する。外縁部１７ａに到達した光線Ｒ１の一部は、外縁部１７ａにおいて回折して、遮光部材１６ａの厚さ方向に沿って形成された外周面である辺縁部１７ｂに回り込む。そして、辺縁部１７ｂに回り込んだ光線Ｒ１は、辺縁部１７ｂを形成する面の状態に応じた反射特性を呈する。

本実施形態で使用する遮光部材１６ａは、プレスカッター、レーザカッター等を用いた型抜き加工によって成形されたものである。したがって、遮光部材１６ａの外周面を形成する辺縁部１７ｂは、微小な凹凸が少なく、遮光部材１６ａの外周方向および厚さ方向に亘って、法線方向が連続する滑らかな面を形成している。すなわち、辺縁部１７ｂがなす面は、平滑面に近い状態にある。そのため、回折によって辺縁部１７ｂに回り込んだ光線Ｒ１は、正反射性が高い挙動を示す。すなわち、遮光部材１６ａの辺縁部１７ｂに到達した光線Ｒ１の多くは正反射して、フィルタ１４の表面１４ａまたは裏面１４ｂに到達する。そして、光線Ｒ１はフィルタ１４の表面１４ａまたは裏面１４ｂにおいて屈折して撮像領域Ｅに向けて進行するか、もしくは、フィルタ１４の表面１４ａまたは裏面１４ｂにおいて正反射して撮像装置１２の側に進行する。

本実施形態にあっては、遮光部材１６ａは、辺縁部１７ｂに到達した光線Ｒ１の正反射光についても、撮像素子１２ａに入射しない設置位置と大きさおよび形状に設計されている。したがって、遮光部材１６ａは、辺縁部１７ｂに到達した光線Ｒ１が迷光となるのを防止する。なお、外縁部１７ａおよび辺縁部１７ｂに到達した光線Ｒ１の一部は、外縁部１７ａおよび辺縁部１７ｂにおいて拡散反射（乱反射）するが、外縁部１７ａおよび辺縁部１７ｂを構成する面は平滑面に近い状態であるため、拡散反射光の量は少ない。したがって、撮像素子１２ａが撮像する遮光部材１６ａの像は、迷光によって、外縁部１７ａおよび辺縁部１７ｂが明るく光った像にはならない。他の遮光部材１６ｂ、１６ｃ、１６ｄについても同様である。

次に、比較例として、図５（ｂ）を用いて、フィルタ１４の表面１４ａに、シルク印刷等の印刷によって形成した遮光部材１６ｘを設置した場合における、照明光の挙動について説明する。図５（ｂ）は、印刷によって形成した遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙにおける照明光の挙動を説明する図である。

遮光部材１６ｘは、前述した遮光部材１６ａと同様に、遮光部材１６ｘに到達した光線を遮光することによって、フィルタ１４の表面１４ａまたは裏面１４ｂにおける正反射光による迷光の発生を防止する。なお、印刷によって形成された遮光部材１６ｘは、布等の網目によって形成された版を通して押し出されたインクによって形成されるため、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙを構成する面は、一般に、微小でランダムな凹凸を有する粗面を形成している。すなわち、遮光部材１６ｘの外周面は、外周方向および厚さ方向に亘って、法線方向が不連続な面となる。

図５（ｂ）において、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光である光線Ｒ２の一部は、外縁部１７ｘに到達した後、外縁部１７ｘにおいて回折することによって辺縁部１７ｙに回り込む。そして、光線Ｒ２の一部は、外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙにおいて拡散反射（乱反射）する。このとき、拡散反射が発生した外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙの点は、あたかもそこに点光源が存在するかのようにあらゆる方向に光を照射する。すると、拡散反射した光線のうち、例えば、図５（ｂ）に示す光線Ｒ２１と光線Ｒ２２の間の方向に向かう拡散反射光は撮像素子１２ａに到達する。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測する。

また、外縁部１７ｘで拡散反射した光線のうち、フィルタ１４の裏面１４ｂに到達した光線は、裏面１４ｂで正反射して、撮像素子１２ａの方向に向かって進行する。そして、例えば、図５（ｂ）に示す光線Ｒ２３と光線Ｒ２４の間の方向に向かう正反射光は撮像素子１２ａに到達する。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測する。

さらに、光線Ｒ２の一部は、外縁部１７ｘにおいて回折して辺縁部１７ｙに到達する。辺縁部１７ｙを構成する面も拡散反射面をなしているため、辺縁部１７ｙにおける拡散反射光は撮像素子１２ａに到達する。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測する。

遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙに到達した光線Ｒ２の多くは拡散反射（乱反射）することによって、前述した挙動をなす。したがって、撮像装置１２は、遮光部材１６ｘの外周面を形成する外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙに、無数の点光源が存在するような画像を観測する。

このような拡散反射が、遮光部材１６ｘの外周面を形成する外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙのうち、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光が到達する全ての点で発生するため、図５（ｂ）の例では、撮像装置１２は、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙが光った画像を観測する。さらに、前述したように、フィルタ１４の裏面１４ｂにおける正反射光も同時に観測される。したがって、撮像装置１２は、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘに沿う２重の輪郭を観測する。実際の観測される画像の実例については後述する。

（遮光部材に到達した照明光の挙動の説明（フィルタの面方向））
次に、スキャナ装置１００において、照明光源１３から出射して遮光部材１６に到達した照明光の挙動について、図６を用いて説明する。図６は、ｘｙ平面上における照明光の挙動について説明する図である。なお、いずれの白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）から出射した照明光も、当該白色ＬＥＤ（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）と対応する位置に設置された遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）に到達した際に同様の挙動を示す。ここでは、代表して、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光が、遮光部材１６ａに到達した際の挙動について説明する。

図６（ａ）は、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光の、型抜き加工されたシールで形成された遮光部材１６ａの外縁部１７ａにおけるｘｙ平面上の挙動について説明する図である。

白色ＬＥＤ１３ａから出射して遮光部材１６ａに到達した照明光のうち、遮光部材１６ａの表面に到達した光線は遮光される。したがって、撮像素子１２ａから見てフィルタ１４の裏面１４ｂ側の撮像領域Ｅ（図２）には至らない。一方、遮光部材１６ａに対して、外縁部１７ａよりも外側に到達した光線、例えば図６（ａ）に示す光線Ｒ３ａ、Ｒ３ｂの一部は、フィルタ１４の表面１４ａ（図５（ａ））上の点Ｐ１、Ｐ２においてそれぞれ正反射して、光線Ｒ３１、Ｒ３２として撮像素子１２ａの方向に向かう。光線Ｒ３１、Ｒ３２が撮像素子１２ａに届いたときは、撮像素子１２ａには光線Ｒ３１，Ｒ３２による明るい像が形成される。すなわち、光線Ｒ３１、Ｒ３２はいわゆる迷光となる。しかし、前述したように、遮光部材１６ａは、このような迷光の発生を防止する位置に設置されているため、光線Ｒ３１、Ｒ３２は撮像素子１２ａに観測されない。

光線Ｒ３ａ、Ｒ３ｂの一部は、外縁部１７ａにおいて回折して辺縁部１７ｂ（図５（ａ）に回り込む。辺縁部１７ｂを構成する面は平滑面に近い状態をなしているため、回折によって辺縁部１７ｂに回り込んだ光線は、辺縁部１７ｂを構成する面において正反射する。そして、正反射光は、さらにフィルタ１４の表面１４ａおよび裏面１４ｂにおいて正反射して、撮像素子１２ａの方向に向かう。これらの正反射光は、いずれも撮像素子１２ａには到達しないように、遮光部材１６ａの設置位置と大きさおよび形状が決められている。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測しない。

図７（ｂ）は、図５（ａ）、図６（ａ）に示した条件のときに、撮像装置１２が実際に観測した遮光部材１６ａを含む画像の一例である。図７（ｂ）に示すように、遮光部材１６ａを設置することによって、遮光部材１６ａを設置しないときに観測される白色ＬＥＤ１３ａの正反射像（図７（ａ）参照）が観測されないことがわかる。すなわち、スキャナ装置１００が撮像対象である商品の画像を認識する処理を行う際に、認識を妨げることがない。

次に、比較例として、図６（ｂ）を用いて、フィルタ１４の表面１４ａに、シルク印刷等の印刷によって形成した遮光部材１６ｘを設置した場合における、照明光の挙動について説明する。図６（ｂ）は、印刷によって形成した遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙ（図５（ｂ））における照明光の挙動を説明する図である。

遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘを構成する面は、前述したように、微小でランダムな凹凸を有する粗面を形成している。すなわち、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘを構成する面は、遮光部材１６ｘの外周方向に亘って、法線方向が不連続な面を形成する。したがって、白色ＬＥＤ１３ａから出射して外縁部１７ｘに到達する光線、例えば光線Ｒ４ａ、Ｒ４ｂの一部は、外縁部１７ｘにおいて拡散反射（乱反射）する。このとき、拡散反射が発生した外縁部１７ｘの点Ｐ３、Ｐ４は、あたかも点Ｐ３、Ｐ４に点光源が存在するかのようにあらゆる方向に光を拡散反射する。このとき、点Ｐ３において拡散反射した光線のうち、例えば、光線Ｒ４１と光線Ｒ４２の間の方向に向かう拡散反射光は撮像素子１２ａに到達する。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測する。同様に、点Ｐ４において拡散反射した光線のうち、例えば、光線Ｒ４３と光線Ｒ４４の間の方向に向かう拡散反射光は撮像素子１２ａに到達する。すなわち、撮像素子１２ａは迷光を観測する。

さらに、外縁部１７ｘに到達した光線の一部は、回折によって辺縁部１７ｙ（図５（ｂ））に回り込む。そして、辺縁部１７ｙに回り込んだ光線は、辺縁部１７ｙにおいて拡散反射する。そして拡散反射した光線の一部は撮像素子１２ａに到達するため、撮像素子１２ａは迷光を観測する。

このような拡散反射が、遮光部材１６ｘの外周面を形成する外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙのうち、白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光が到達する全ての点で発生するため、図６（ｂ）の例では、撮像装置１２は、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙが光った画像を観測する。さらに、前述したように、フィルタ１４の裏面１４ｂにおける正反射光も同時に観測される。したがって、撮像装置１２は、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘに沿う２重の輪郭を観測する。実際の観測される画像の実例については後述する。

図７（ｃ）は、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示した条件のときに、撮像装置１２が実際に観測した遮光部材１６ｘを含む画像の一例である。図７（ｃ）に示す２重の輪郭は、遮光部材１６ｘの外縁部１７ｘおよび辺縁部１７ｙにおける拡散反射光によって生じる光線と、拡散反射光がフィルタ１４の裏面１４ｂにおいて正反射光した光線と、に対応する。この２重の輪郭は、スキャナ装置１００が撮像対象である商品の画像を認識する処理を行う際に、認識を妨げるノイズとなる。したがって、前述した図７（ｂ）のように、この２重の輪郭の発生を防止できるのが望ましい。

（遮光部材の貼付方法の説明）
本実施形態において、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、接着剤１９によってフィルタ１４の表面１４ａに貼付される。接着剤１９は、本発明における接着部材の一例である。

図８を用いて、遮光部材１６ａの貼付構造について説明する。図８（ａ）は、遮光部材１６ａの貼付構造を示す図である。図８（ａ）に示すように、遮光部材１６ａは、遮光部材１６ａの裏面側に塗布された接着剤１９ａによって、フィルタ１４の表面１４ａに貼付されている。このとき、接着剤１９ａは、遮光部材１６ａの辺縁部１７ｂよりも所定量だけ内側に設定された糊代部１９ｃの内部にのみ塗布されている。そして、遮光部材１６ａをフィルタ１４の表面１４ａに貼付したときに、圧着された接着剤１９ａは、糊代部１９ｃを超えて外側にはみ出さない。すなわち、この場合には、照明光源１３を構成する白色ＬＥＤ１３ａ（図２）から出射した照明光は、接着剤１９ａには照射されないため、接着剤１９ａが、照明光の挙動に影響を与えることはない。

なお、前述した糊代部１９ｃの設置位置を規定する所定量は、塗布する接着剤１９ａの量、接着剤１９ａの粘度、遮光部材１６ａをフィルタ１４に圧着した際の圧着力等に基づいて、予め決めておくことができる。一例として、直径８ｍｍの遮光部材１６ａに対して、外周から例えば０．５ｍｍの位置に糊代部１９ｃを設ける。

次に、比較例として、図８（ｂ）を用いて、遮光部材１６ａの辺縁部１７ｂから接着剤１９ｂがはみ出した場合について説明する。図８（ｂ）の例では、接着剤１９ｂは、遮光部材１６ａの裏面全体に塗布されている。そして、遮光部材１６ａをフィルタ１４の表面１４ａに貼付したときに、圧着された接着剤１９ｂが辺縁部１７ｂから遮光部材１６ａの外側へはみ出している。このように接着剤１９ｂがはみ出した場合、照明光源１３を構成する白色ＬＥＤ１３ａから出射した照明光は、辺縁部１７ｂからはみ出した接着剤１９ｂに照射される。接着剤１９ｂに照射された照明光は、接着剤１９ｂの表面で正反射または拡散反射するため、撮像装置１２が観測した遮光部材１６ａの画像の中には、接着剤１９ｂからの反射光が観測される。この接着剤１９ｂからの反射光は、撮像装置１２が撮像対象である商品の画像を認識する処理を行う際にノイズとなるため、スキャナ装置１００の認識処理の妨げになる。

図７（ｄ）は、撮像装置１２によって観測される、はみ出した接着剤１９ｂからの反射光を撮像した画像の一例を示す図である。図７（ｄ）に示すように、はみ出した接着剤１９ｂからの反射光が迷光として観測される。

なお、本実施形態にあっては、遮光部材１６ａをフィルタ１４に圧着した際に、接着剤１９ａが糊代部１９ｃの外側にはみ出さないものとして説明したが、仮に接着剤１９ａが糊代部１９ｃの外側にはみ出した場合であっても、遮光部材１６ａの外周からはみ出さなければ、接着剤１９ａが照明光の挙動に影響を与えることはない。

以上説明したように、実施形態のスキャナ装置１００によれば、撮像装置１２（撮像部）の撮像領域Ｅに向けて、照明光源１３が撮像装置１２の側から照明光を照射する。そして、照射された照明光の一部は、照明光源１３と撮像領域Ｅとの間に、撮像装置１２の光軸Ａ１と略直交する位置に設置された透光性を有するフィルタ１４の面上に設置された、辺縁部１７ｂ（外周面）を備えた遮光部材１６によって遮光される。遮光部材１６は、照明光によって発生する、撮像窓１１ａの内側に反射して撮像装置１２に入射する迷光と、フィルタ１４の面で反射して撮像装置１２に入射する迷光と、の発生を防止する位置に設置される。したがって、簡易な構成で迷光の発生を防止することができる。

また、実施形態のスキャナ装置１００によれば、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の辺縁部１７ｂ（外周面）は、辺縁部１７ｂにおける法線方向が、遮光部材１６の外周方向および遮光部材１６の厚さ方向に沿って連続している。したがって、辺縁部１７ｂに到達した照明光は、高い正反射性を呈するため、反射光の進行方向を予め計算によって求めることができる。すなわち、迷光を確実に防止することが可能な遮光部材の設置位置と大きさおよび形状を予め算出することができる。

そして、実施形態のスキャナ装置１００によれば、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、フィルタ１４の撮像装置１２（撮像部）の側の面（表面１４ａ）に、接着剤１９ａ（接着部材）によって貼付される。したがって、照明光によって発生する、撮像窓１１ａの内側に反射して撮像装置１２に入射する迷光と、フィルタ１４の面で反射して撮像装置１２に入射する迷光と、をともに確実に防止することができる。

さらに、実施形態のスキャナ装置１００によれば、接着剤１９ａ（接着部材）は、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の外縁から所定量だけ内側の範囲に塗布される。したがって、遮光部材１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）をフィルタ１４に貼付した際に、接着剤１９ａが遮光部材１６の外周からはみ出さない。したがって、接着剤１９ａは照明光の挙動に影響をおよぼさない。

また、実施形態のスキャナ装置１００によれば、フィルタ１４は、撮像装置１２（撮像部）の撮像範囲Ｅの一部に孔部１８を有する。したがって、撮像素子１２ａは、撮像窓１１ａの外側に翳された対象物である商品を鮮明に画像化することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。この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。

１１ａ撮像窓
１２撮像装置（撮像部）
１３照明光源
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ白色ＬＥＤ
１４フィルタ
１５透過板
１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）遮光部材
１７ｂ辺縁部（外周面）
１８孔部
１９ａ，１９ｂ接着剤（接着部材）
１００スキャナ装置
Ｅ撮像領域

特開２０１４−１７０４０５号公報

Claims

撮像窓が設けられた筐体と、
前記筐体内に設けられて、前記撮像窓の外側の撮像領域を撮像する撮像部と、
前記筐体内に設けられて、前記撮像領域に向けて照明光を照射する照明光源と、
前記撮像部と前記撮像窓との間で、前記撮像部の光軸と略直交する位置に配置された、透光性を有するフィルタと、
前記フィルタの前記撮像部の側の面に、外周面から所定量だけ内側の範囲に設定した糊代部に塗布された接着部材によって貼付された、前記照明光を遮光する遮光部材と、
を備え、
前記遮光部材は、前記照明光によって発生する、前記撮像窓の内側に反射して前記撮像部に入射する迷光と、前記フィルタの面で反射して前記撮像部に入射する迷光と、の発生を防止する位置に設けられること、
を特徴とするスキャナ装置。
前記遮光部材の外周面は、当該外周面における法線方向が、前記遮光部材の外周方向および前記遮光部材の厚さ方向に沿って連続していること、
を特徴とする請求項１に記載のスキャナ装置。
前記フィルタは、前記撮像部の撮像範囲の一部に孔部を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスキャナ装置。