碼讀取裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種碼讀取裝置，其讀取距離范圍比以往的碼讀取裝置更大。從對(duì)象物讀取碼的碼讀取裝置具備：攝像單元，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；景深擴(kuò)大單元，在預(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)，同與所述對(duì)象物的距離無(wú)關(guān)地取得聚焦圖像；光學(xué)變換單元，按以下方式使拍攝的光學(xué)像失真，使得在所述讀取距離范圍的最短距離時(shí)的聚焦圖像包含所述碼的整體圖像、且在所述讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的聚焦圖像中向所述碼的單位圖像至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
碼讀取裝置
本專利技術(shù)涉及碼讀取裝置。
技術(shù)介紹
以往，一種以光學(xué)方式讀取條形碼等一維碼、QR碼(注冊(cè)商標(biāo))等二維碼的碼讀取裝置為人所知。碼讀取裝置的讀取距離范圍的擴(kuò)大，會(huì)顯著提高碼讀取裝置的商品價(jià)值。為了擴(kuò)大讀取距離范圍，需要一種擴(kuò)大景深的技術(shù)。景深是指在聚焦?fàn)顟B(tài)下可見(jiàn)的被攝物體側(cè)的距離范圍。專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了以具有在相位板光學(xué)系統(tǒng)和頻率空間中的圖像復(fù)原處理為特征的“具有被擴(kuò)大的景深的光學(xué)系統(tǒng)”。專利文獻(xiàn)1記載的光學(xué)系統(tǒng)中，擴(kuò)大了景深，并且能夠在較大的距離范圍內(nèi)獲得聚焦的圖像。但是，專利文獻(xiàn)1記載的光學(xué)系統(tǒng)只是單純擴(kuò)大了景深，并不能將碼的讀取距離范圍擴(kuò)大到最大限度。在此，考慮拍攝相同尺寸的碼時(shí)的像素分配。在近場(chǎng)被投影到攝像元件的整個(gè)受光面上的碼，在遠(yuǎn)場(chǎng)被投影到受光面的一部分。被分配給碼的一個(gè)單元的像素?cái)?shù)，遠(yuǎn)場(chǎng)比近場(chǎng)更少。即，在遠(yuǎn)場(chǎng)需要比近場(chǎng)更高的分辨率。例如，一旦確定讀取距離范圍、碼尺寸和單元大小，則可根據(jù)在最短距離下的碼尺寸確定攝像系統(tǒng)的視場(chǎng)角，根據(jù)最長(zhǎng)距離下的像素分配確定必要的分辨率。而且，存在著根據(jù)視場(chǎng)角和分辨率確定攝像元件所必需的像素?cái)?shù)的關(guān)系。實(shí)際上，多數(shù)情況下是根據(jù)成本的觀點(diǎn)首先確定攝像元件的像素?cái)?shù)，根據(jù)分辨率確定最長(zhǎng)距離。因此，如果只是單純擴(kuò)大景深，碼會(huì)超出畫面等，從而由于畫面的規(guī)律而限制近場(chǎng)的讀取距離。另外，非專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了使用自動(dòng)聚焦透鏡以擴(kuò)大碼讀取距離范圍的“讀碼器”。自動(dòng)聚焦透鏡方式是通過(guò)透鏡的移動(dòng)來(lái)改變透鏡與攝像元件受光面之間距離的方式。在自動(dòng)聚焦透鏡方式的讀碼器中，需要移動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了使用可變焦點(diǎn)透鏡以擴(kuò)大碼讀取距離范圍的“讀碼器”。可變焦點(diǎn)透鏡方式是改變透鏡的焦點(diǎn)距離的方式。可變焦點(diǎn)透鏡方式的讀碼器中，需要改變透鏡的焦點(diǎn)距離的機(jī)構(gòu)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特許第3275010號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2：日本特表第2012-515359號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1：易騰邁公司的手持式無(wú)線掃描器(產(chǎn)品名“SR61ex”)的產(chǎn)品目錄
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)鑒于上述情況而做出，其目的在于提供一種碼讀取裝置，其相比以往的碼讀取裝置具有更大的讀取距離范圍。為達(dá)成上述目的，第一實(shí)施方式的專利技術(shù)是從對(duì)象物讀取碼的碼讀取裝置，其具備：攝像單元，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；景深擴(kuò)大單元，在預(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)，同與所述對(duì)象物的距離無(wú)關(guān)地取得聚焦圖像；光學(xué)變換單元，按以下方式使拍攝的光學(xué)像失真，使得在所述讀取距離范圍的最短距離時(shí)的聚焦圖像包含所述碼的整體圖像、且在所述讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的聚焦圖像中向所述碼的單位圖像至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)。也可以是，當(dāng)與所述對(duì)象物的距離短于預(yù)定距離的情況下，所述光學(xué)變換單元使拍攝的光學(xué)像的像面彎曲，使得所述攝像元件周邊部的焦點(diǎn)位置比所述攝像元件的中心部的焦點(diǎn)位置更接近受光面。為實(shí)現(xiàn)上述目的，第三實(shí)施方式的專利技術(shù)是從對(duì)象物讀取碼的碼讀取裝置，其具備：攝像單元，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；第一光學(xué)變換單元，利用固有的變換函數(shù)改變?nèi)肷涔獾牟ㄇ埃沟迷陬A(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)可拍攝同與所述對(duì)象物的距離無(wú)關(guān)的光學(xué)像；圖像處理單元，使用所述變換函數(shù)的反函數(shù)對(duì)拍攝圖像進(jìn)行圖像處理，使得在預(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)，可從拍攝圖像復(fù)原所述對(duì)象物的聚焦圖像；第二光學(xué)變換單元，配置在所述第一光學(xué)變換單元的光入射側(cè)，按以下方式使拍攝的光學(xué)像失真，使得在所述讀取距離范圍的最短距離時(shí)的復(fù)原圖像包含所述碼的整體圖像、且在所述讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的復(fù)原圖像中向所述碼的單位圖像至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)。也可以是，當(dāng)與所述對(duì)象物的距離短于預(yù)定距離的情況下，所述第二光學(xué)變換單元使拍攝的光學(xué)像的像面彎曲，使得所述攝像元件的周邊部的焦點(diǎn)位置比所述攝像元件的中心部的焦點(diǎn)位置更接近受光面。也可以是，所述第二光學(xué)變換單元是至少具有一個(gè)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述第一光學(xué)變換單元是形成在所述光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的相位調(diào)制面。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)的碼讀取裝置，能夠擴(kuò)大碼的讀取距離范圍，并且能夠通過(guò)一臺(tái)碼讀取裝置讀取從近場(chǎng)到遠(yuǎn)場(chǎng)的圖像。附圖說(shuō)明圖1是表示本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及的碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2A是表示本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及的碼讀取裝置的光學(xué)系統(tǒng)一例的沿光軸的剖視圖。圖2B是表示包含相位調(diào)制面的光學(xué)系統(tǒng)一例的沿光軸的剖視圖。圖3A和圖3B是表示點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)的取得方法的說(shuō)明圖。圖4A是表示本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及的碼讀取裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4B是控制裝置的功能框圖。圖5是說(shuō)明景深擴(kuò)大原理的說(shuō)明圖。圖6A～6C是用于說(shuō)明附加畸變光學(xué)系統(tǒng)的作用的說(shuō)明圖。圖7是用于說(shuō)明基于附加畸變光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)擴(kuò)大的模式圖。圖8A、8B是表示MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))的響應(yīng)根據(jù)相位調(diào)制元件的有無(wú)而不同的圖表。圖9A、9B是表示利用像面彎曲的附加畸變光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)例的沿光軸的剖視圖。圖9A表示近場(chǎng)的像面彎曲的狀況，圖9B表示遠(yuǎn)場(chǎng)的像面彎曲的狀況。附圖標(biāo)記說(shuō)明10、碼讀取裝置14、光學(xué)系統(tǒng)16、攝像元件16A、受光面18、附加畸變光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)變換單元)20A、相位調(diào)制面20、相位調(diào)制元件(第一光學(xué)變換單元)22、攝像元件驅(qū)動(dòng)部24、控制裝置26、圖像處理部28、譯碼部30、存儲(chǔ)部32、PSF(點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù))34、校正參數(shù)36、譯碼表L、光軸O、物體P、點(diǎn)光源I、影像C、碼R、攝像區(qū)域(畫面)DF、最長(zhǎng)距離DN、最短距離θN、視場(chǎng)角θF、視場(chǎng)角SI、焦點(diǎn)面具體實(shí)施方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)的實(shí)施方式的一例。〈碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)〉(整體結(jié)構(gòu))首先，說(shuō)明碼讀取裝置的整體結(jié)構(gòu)。圖1是表示本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及的碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，碼讀取裝置10具備形成物體O的光學(xué)像的光學(xué)系統(tǒng)14，拍攝被成像的光學(xué)像的攝像元件16，以及對(duì)被拍攝的圖像進(jìn)行圖像處理的圖像處理部26。光學(xué)系統(tǒng)14、攝像元件16和圖像處理部26配置在具有窗部的筐體(未圖示)內(nèi)。被物體O散射的光通過(guò)窗部入射到光學(xué)系統(tǒng)14。光學(xué)系統(tǒng)14具備作為第一光學(xué)變換單元的相位調(diào)制單元20，同時(shí)具備作為第二光學(xué)變換單元的附加畸變光學(xué)系統(tǒng)18。在此，物體O是指附加有碼的讀取對(duì)象物。在上述碼讀取裝置10中，通過(guò)相位調(diào)制元件20變換入射到光學(xué)系統(tǒng)14的光的波前，即便與物體O的距離變化，也拍攝同樣模糊程度的圖像。另外，由圖像處理部26執(zhí)行對(duì)拍攝圖像實(shí)施逆變換這樣的圖像處理，從而復(fù)原聚焦圖像(除去模糊的圖像)。在預(yù)定的距離范圍(讀取距離范圍)，可進(jìn)行不依賴于上述距離的拍攝和復(fù)原，景深擴(kuò)大。上述景深的擴(kuò)大方法稱作波前編碼法(WavefrontCoding)。還有，在后面記述景深的擴(kuò)大原理。另外，上述碼讀取裝置10中，通過(guò)附加畸變光學(xué)系統(tǒng)18對(duì)由攝像元件16拍攝的光學(xué)像附加畸變。附加畸變光學(xué)系統(tǒng)18按以下方式使光學(xué)像失真：使得在讀取距離范圍的最短距離時(shí)的復(fù)原圖像包含碼的全體圖像、即最短距離時(shí)整個(gè)碼被收納在畫面內(nèi)。再者，附加畸變光學(xué)系統(tǒng)18按以下方式使光學(xué)像失真：使得在讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的復(fù)原圖像中，向碼的單位圖像(1個(gè)單元的圖像)至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)，即在最長(zhǎng)距離時(shí)也能解析碼的1個(gè)單元圖像。由附加畸變光學(xué)系統(tǒng)18產(chǎn)生失真的圖像，通過(guò)圖像處理部26中的數(shù)字處理被校正為無(wú)畸變的圖像。通本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種碼讀取裝置，從對(duì)象物讀取碼，其特征在于，具備：攝像單元，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；景深擴(kuò)大單元，在預(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)，同與所述對(duì)象物的距離無(wú)關(guān)地取得聚焦圖像；光學(xué)變換單元，按以下方式使拍攝的光學(xué)像失真，使得在所述讀取距離范圍的最短距離時(shí)的聚焦圖像包含所述碼的整體圖像、且在所述讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的聚焦圖像中向所述碼的單位圖像至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)。

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.27 JP 2013-0379291.一種碼讀取裝置，從對(duì)象物讀取碼，其特征在于，具備：攝像元件，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；景深擴(kuò)大單元，在預(yù)定的讀取距離范圍內(nèi)，同與所述對(duì)象物的距離無(wú)關(guān)地取得聚焦圖像；光學(xué)變換單元，按以下方式使拍攝的光學(xué)像失真，使得在所述讀取距離范圍的最短距離時(shí)的聚焦圖像包含所述碼的整體圖像、且在所述讀取距離范圍的最長(zhǎng)距離時(shí)的聚焦圖像中向所述碼的單位圖像至少分配預(yù)定的像素?cái)?shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碼讀取裝置，其特征在于，當(dāng)與所述對(duì)象物的距離短于預(yù)定距離的情況下，所述光學(xué)變換單元使拍攝的光學(xué)像的像面彎曲，使得所述攝像元件周邊部的焦點(diǎn)位置比所述攝像元件的中心部的焦點(diǎn)位置更接近受光面。3.一種碼讀取裝置，從對(duì)象物讀取碼，其特征在于，具備：攝像元件，拍攝成像在受光面的光學(xué)像；第一光學(xué)變換單元，利用固有的變換函數(shù)改變?nèi)肷涔獾牟ㄇ?..

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：豊田千惠，塚田敏彥，加藤覺(jué)，北角善美，伊藤邦彥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：電裝波動(dòng)株式會(huì)社，株式會(huì)社電裝，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP