JP2000235615A - 光コードから得られたデータを捕捉および自動処理する装置および方法 - Google Patents

光コードから得られたデータを捕捉および自動処理する装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ＣＣＤ技術と比較してすべての画
素にアクセスする必要のないＣＭＯＳ技術の利点を生か
した光データを捕捉する装置および方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 この装置は、ＣＭＯＳ光センサ5 と、Ｃ
ＭＯＳ光センサ5 に接続されているアナログ処理装置6
と、アナログ処理装置6 に接続されているアナログ／デ
ジタル変換装置7 と、アナログ／デジタル変換装置7 に
接続されているデータ処理装置10とを備えていることを
特徴とする。データ処理装置10はマイクロプロセッサ15
中に集積することができる。またデータと命令の送受信
のために転送用インターフェイス35を備えることもでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光コードから得ら
れたデータを捕捉および自動処理するための装置および
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】以後、用語“光コード”は、コード化さ
れたデータを記憶する機能を有するグラフィック表示を
示している。光コードの特定の例は線形または２次元コ
ードを含んでおり、それにおいてはデータは予め定めら
れた形態、即ちバーコード、スタックコード（ＰＤＦ４
１７を含む）、マキシコード、データマトリックス、Ｑ
Ｒコードまたはカラーコード等のような光素子（通常は
白色のスペース）により分離された暗色（通常は黒色）
の正方形、長方形または六角形の素子の適切な組合わせ
によりコード化される。より一般的には、用語“光コー
ド”はさらに、コード化されていない印刷された文字
（文字、数字等）と特別の形状（パターン）（スタン
プ、ロゴ、サイン等）を含むデータコード化機能で形成
する。
【０００３】光データを捕捉するため、光センサが必要
とされ、これはデータコード化イメージをイメージドッ
トの輝度に相関された電気信号に変換し、（電子プロセ
ッサを介して）自動的に処理されデコードされることが
できる。
【０００４】現在、光センサはＣＣＤ（電荷結合装置）
技術を使用して製造される。しかしながら、これらのセ
ンサは必ずしも満足すべき読取り性能ではなく、読取装
置全体の複雑性、価格およびサイズにより生じる欠点を
有する。
【０００５】さらに、光センサの製造において、ＣＭＯ
Ｓ技術の使用が既に提案されているが、現在集積された
電子回路でのみ使用されている。しかしながら、ＣＣＤ
技術は、その性能が量的効率と、光“フィルファクタ”
（即ち光データを捕捉するため個々の検出素子または画
素により占有される利用区域の割合）と、暗電流漏洩
と、読取り雑音と、動力学に関して良好であるのでＣＭ
ＯＳ技術に好ましい。
【０００６】最近、（画素中に増幅セクションを有す
る）アクティブ画素ＣＭＯＳセンサが開発され、これは
ＣＣＤセンサと匹敵する性能レベルを有するが、さらに
優れた機能的能力を有する。イメージ捕捉装置は２つの
部分、即ち受信された光に相関された出力電気信号を供
給する（線形またはマトリックスタイプの）光センサ
と、電気信号を処理する装置とに分割されることができ
る。従来使用されているＣＣＤ技術では、処理装置が光
センサからデータを集めなければならないときにはいつ
でも予め定められたシーケンスで光センサを形成する全
ての画素をアクセスしなければならない。一方、ＣＭＯ
Ｓ技術は処理装置が、特定の順序に従う必要なく、また
存在する全ての画素にアクセスする必要なく、任意の画
素に直接アクセスすることを可能にする。さらに、ＣＭ
ＯＳセンサはＣＭＯＳ技術自体を使用して生成される論
理回路と十分に両立可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、ＣＣＤ技術と比較してＣＭＯＳ技術の固有の利
点を活用する光データを捕捉する装置および方法を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光コー
ドからデータを捕捉し、自動的に処理する装置が与えら
れ、その装置は、ＣＭＯＳ光センサと、前記ＣＭＯＳ光
センサに接続されているアナログ処理装置と、前記アナ
ログ処理装置に接続されているアナログ／デジタル変換
装置と、前記アナログ／デジタル変換装置に接続されて
いるデータ処理装置との組合わせを特徴とする。
【０００９】ＣＭＯＳセンサは線形またはマトリックス
タイプであり、装置にはディスプレイ装置とキーボード
および／またはマウスも設けられている。インターフェ
イスは無線、電話、ＧＳＭまたは衛星システムへの接続
を許容する。
【００１０】ＣＭＯＳセンサと少なくとも１つのアナロ
グおよびデジタルイメージ処理装置は１つのチップで集
積されることが好ましく、結果として装置は廉価で高速
で雑音に対する感度が少なくすることができる。
【００１１】装置は最初に有効に低解像度イメージを捕
捉し、低解像度イメージ中の、関心のある区域を捜し、
その関心のある区域の高解像度イメージを捕捉し、高解
像度イメージでデータをデコードする。
【００１２】本発明によって、光コードから得られたデ
ータを自動的に捕捉する方法が提供され、その方法は、
ＣＭＯＳ光センサによりイメージの輝度に相関されたア
ナログ電気信号を発生し、前記アナログ電気信号をアナ
ログ的に処理し、前記アナログ電気信号をデジタル信号
へ変換し、コード化された光データを抽出するため前記
デジタル信号を処理するステップを含んでいる。
【００１３】さらに、本発明は、光コードから得られた
データを自動的に捕捉する装置に関し、その装置は、Ｃ
ＭＯＳ光センサと、前記ＣＭＯＳ光センサに接続されて
いるアナログ処理装置と、前記アナログ処理装置に接続
されているアナログ／デジタル変換装置との組合わせを
特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のさらに別の特徴は単なる
例示として与えられ、添付図面で示されている幾つかの
好ましい実施形態についての説明から明白になるであろ
う。図１では、データの捕捉および自動処理用装置１
は、イメージ検出器２と処理装置３を具備している。そ
のイメージ検出器２は相互に縦続接続されてＣＭＯＳセ
ンサ５とアナログ処理装置６とＡ／Ｄ変換器７とを具備
している。
【００１５】詳細には、既知のタイプのＣＭＯＳセンサ
５は、ＣＭＯＳ技術を使用して生成され、各イメージ素
子（画素）を与えることを意図された感知素子の線形ま
たはマトリックスタイプのアレイを具備している。以
後、説明を簡単にするために、画素という用語は各感知
素子から採取されたイメージ素子と感知素子自体との両
者を示す。ＣＭＯＳセンサ５は出力で、感知素子自体に
入射した光の量に相関されたアナログ信号を供給する。
【００１６】ライン８でＣＭＯＳセンサ５からの出力信
号を受信するアナログ処理装置６はＣＭＯＳセンサ５か
ら出力信号を適合し、次の信号のデジタル変換を可能に
する機能を有し、特に、自動利得制御によってＡ／Ｄ変
換器７に必要とされる電圧値に匹敵する信号を生成し、
ＣＭＯＳセンサ５内で発生したまたは外部からピックア
ップされた（熱および電磁的に）雑音を消去し、ぼやけ
たまたは過剰なイメージ限定を補償するために信号を修
正する目的を行う。
【００１７】ライン９によりアナログ処理装置６の出力
に接続されているＡ／Ｄ変換器７は、適切な瞬間でアナ
ログ信号をサンプルし、データをデジタル形態にコード
化することによって、アナログ処理装置６により供給さ
れるアナログ信号を連続したデジタルパルスに変換す
る。特に、最も簡単なケースでは、Ａ／Ｄ変換器７は１
ビットを使用する（また白色／黒色データだけを供給す
る）こともできるが、さらに一般的にはこれはＮビット
変換器（例えば４、６、８、１０、１２、１６）であ
る。
【００１８】デジタル論理制御装置10はそれぞれのライ
ン１１−１３によりＣＭＯＳセンサ５と、アナログ処理
装置６と、Ａ／Ｄ変換器７とに接続され、動作に必要な
制御信号、例えば付勢および同期信号をこれらに与え
る。論理制御装置10はブロック５−７を管理するための
ハードウェアおよびソフトウェア構成要素を具備し、非
常に複雑な仕事を実行することもできる。
【００１９】Ａ／Ｄ変換器７の出力７ａは、処理装置３
に属すマイクロプロセッサ15と、プログラム記憶用のそ
れ自身のＲＯＭメモリ16と、実行期間中にデータ、デジ
タルイメージ、プログラム情報記憶用のそれ自身のＲＡ
Ｍメモリ17とに接続される。マイクロプロセッサ15はラ
イン18によって論理制御装置10に接続され、図１１を参
照して詳細に後述するように、全ての画素（フレーム）
に関連する信号またはいくつかの特定の画素にのみと関
連する信号を捕捉するために制御信号を供給する。アプ
リケーションに応じて、マイクロプロセッサ15はまた連
続的ではない順序で画素捕捉を制御することもできる。
さらに、これはデジタルイメージデータを処理し、コー
ド化されたデータを捕捉されたイメージから抽出し、こ
のデータを既知のアルゴリズムにしたがって任意選択的
に処理する。
【００２０】装置１では、ＣＭＯＳセンサ５と、イメー
ジ検出器２の少なくとも１つの素子および／または処理
装置３は１つのチップに集積されている。図１で示され
ている例では、例えばイメージ検出器２と処理装置３と
を含む装置１全体は１つのチップ20に集積される。
【００２１】装置１はしたがって、構成要素が隣接し、
外部接続がないために非常にコンパクトであり、製造価
格が廉価で、高いイメージ処理速度を有する。
【００２２】図２は図１で示されているブロックに加え
て、イメージ検出器２と処理装置３に接続され、装置１
に電力を供給するバッテリ電源装置80と、２つのユーザ
インターフェイス、特に図示していない方法でバッテリ
電源装置80により供給される入力インターフェイス21と
出力インターフェイス22とを含んだ装置１を示してい
る。入力インターフェイス21は、データおよび命令を入
力するため例えばキーボードまたはマウスのような入力
装置81に接続されており、出力インターフェイス22はテ
キストおよび／またはイメージを表示するため出力装置
82、典型的にはディスプレイ装置に接続されている。入
力インターフェイス21と出力インターフェイス22はデー
タおよび制御バス23を経てマイクロプロセッサ15に接続
されている。
【００２３】図２の装置１には他の装置との間の遠隔送
信および受信または中央装置（図示せず）との間の送信
および受信をするためのデータ転送および制御インター
フェイス35もまた設けられており、典型的にこのインタ
ーフェイス35はマイクロプロセッサ15により捕捉された
イメージから抽出されたデータの発送を許容する。
【００２４】この場合にもまた、ＣＭＯＳセンサ５は線
形またはマトリックスタイプである。
【００２５】図３は別の実施形態を示しており、ここで
は適切な装置（論理制御装置10）に集中する代わりに、
論理制御装置はＣＭＯＳセンサ５、アナログ処理装置６
およびＡ／Ｄ変換器７を形成するブロック内に分散され
ている。論理制御装置10はしたがって除去され、マイク
ロプロセッサ15はブロック５、６、７と直接インターフ
ェイスされている。
【００２６】図３のブロック図でも示されている変形に
よれば、論理制御装置はマイクロプロセッサ15内に設け
られている。それ故、ここでもマイクロプロセッサ15は
ブロック５、６、７と直接インターフェイスされてい
る。本発明にしたがって多数の装置１を生成することが
必要なときにこの変形は有効であり、事実、この場合に
はイメージ検出器２に直接接続するのに適したハードウ
ェアリソースを有するカスタムマイクロプロセッサ構成
要素を生成することが可能である。
【００２７】図４はイメージ検出器２によってのみ形成
される装置１ａを示しており、ここではＡ／Ｄ変換器７
の出力７ａはデータ転送および制御インターフェイス35
に接続されている。データ転送および制御インターフェ
イス35はまたライン36を経て制御装置10へ接続され、ラ
イン37を経てパーソナルコンピュータ（図示せず）に接
続されている。データ転送および制御インターフェイス
35は例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥ 1394 またはＳＣＳＩイン
ターフェイスであり、また、その代わりとしてパーソナ
ルコンピュータがＡ／Ｄ変換装置７により供給されるデ
ジタルデータを直接集収することを可能にするＲＡＭイ
ンターフェイスまたはＤＭＡＣインターフェイスが設け
られることができる。さらにデータ転送および制御イン
ターフェイス35はまた無線インターフェイス、電話イン
ターフェイスまたはＧＳＭまたは衛星インターフェイス
であってもよい。
【００２８】イメージ検出器２とデータ転送および制御
インターフェイス35は単一のチップ38に集積されること
が好ましい。図示の例では、図４の装置１ａは、パーソ
ナルコンピュータ（図示せず）に接続され、図４の全て
のブロックに必要な電圧を供給する供給インターフェイ
ス39を介してパーソナルコンピュータにより直接供給さ
れる。その代わりとして、装置１ａはデータ転送および
制御インターフェイス35により供給されるか、またはバ
ッテリインターフェイスにより直接供給され、したがっ
て（示されていない方法で）図２のブロック80と類似の
電源装置ブロックが設けられる。
【００２９】図４の装置１ａには図２のインターフェイ
ス21と22に類似した入力および出力インターフェイスも
設けられることができる。
【００３０】データ転送および制御インターフェイス35
は、捕捉されたイメージをパーソナルコンピュータに転
送し、パーソナルコンピュータから命令を受信し、それ
によって（例えば図７を参照して以下詳細に説明する方
法で）パーソナルコンピュータによるイメージ処理を可
能にする。さらに処理（例えば統計、計算等）するため
に利用可能なパーソナルコンピュータが既に存在すると
き、この方法は有効であり、これはイメージ処理の作業
を実行するのに便利であり、したがって装置１ａの寸法
と価格をイメージ検出器２およびオプションの転送イン
ターフェイス35の寸法および価格だけに簡単化し減少す
る。
【００３１】図５は図１の装置と同一素子（それ故同一
の参照符号で示されている）と、Ａ／Ｄ変換器７とマイ
クロプロセッサ15との間に接続されている揮発性タイプ
の付加的なメモリ25（ＲＡＭ）とを有する装置１を示し
ている。詳細に説明すると、付加的なメモリ25はライン
26によりＡ／Ｄ変換器７の出力７ａに、データおよびア
ドレスバス27によりマイクロプロセッサ15に、ライン28
により論理制御装置10に接続されている。
【００３２】付加的なメモリ25はイメージ検出器２のイ
メージの一部であり、複数のドットにより形成されるデ
ジタルイメージを記憶し、そのデジタル値はＡ／Ｄ変換
器７により供給される。それによって、イメージ検出器
２の外部の専用の構成要素はイメージの記憶には必要で
はない。
【００３３】図５の装置１では、マイクロプロセッサ15
はイメージのアクセスが必要なときデータバス27を経て
付加的なメモリ25を直接アクセスすることができ、プロ
グラムを実行またはイメージ以外のそのプライベートな
データに従うときその固有のＲＯＭメモリ16とＲＡＭメ
モリ17にアクセスできる。
【００３４】さらに、装置１はデータおよび制御転送イ
ンターフェイス35と（方法は図示せず）１つのチップに
十分に集積されることができ、または前述したように部
分的にのみ集積されることができる。
【００３５】図６は図１の装置と同一の素子と、さらに
Ａ／Ｄ変換器７とマイクロプロセッサ15との間に接続さ
れているＤＭＡ（Direct Memory Access）制御装置30と
を有する装置１を示している。詳しく説明すると、ＤＭ
Ａ制御装置30はライン31によってＡ／Ｄ変換器７の出力
７ａに、また制御ライン32によってマイクロプロセッサ
15に、さらにデータバス33によって同じマイクロプロセ
ッサ15とＲＯＭメモリ16とＲＡＭメモリ17とに、またラ
イン34によって論理制御装置10に接続されている。
【００３６】ＤＭＡ制御装置30はイメージ検出器２の一
部であり、有効なデジタルイメージをＲＡＭメモリ17へ
直接転送することによってこれをマイクロプロセッサ15
へ迅速に提供する目的を有する。特に、イメージがＲＡ
Ｍメモリ17へ転送されなければならないとき、ＤＭＡ制
御装置30は制御ライン32を介してマイクロプロセッサ15
にデータバス33を制御するようにリクエストし、この制
御を獲得したときＡ／Ｄ変換器７の出力イメージをＲＡ
Ｍメモリ17に直接記憶するのに必要なアドレスおよび制
御信号を発生する。転送が実行されたとき、データバス
33の制御はマイクロプロセッサ15へ戻され、マイクロプ
ロセッサ15は丁度ロードされているイメージを処理す
る。
【００３７】図６の装置１はまた１つのチップで十分に
集積されるが、また、その一部のみに集積されることも
できる。
【００３８】図７は図１の装置と同一素子と、図５と類
似の付加的なＲＡＭメモリ25ａと、図６と類似のＤＭＡ
制御装置30ａとを有する装置１を示している。ＤＭＡ制
御装置30ａは図６を参照して前述した方法と同じように
接続され、付加的なメモリ25ａはその出力が直接的にデ
ータバス33に接続されている。
【００３９】図７の装置１は図５のアーキテクチャと図
６のアーキテクチャとの両方の利点を有する。事実、こ
の場合、付加的なメモリ25ａに含まれているイメージの
コピーをＲＡＭメモリ17へ迅速に生成し、第２のイメー
ジを捕捉することが可能であり、したがって２つの連続
的なイメージの比較を実行することを可能にする。これ
は動画を処理する場合、および一般的に、アルゴリズム
が２つの連続的なイメージの比較に基づいてイメージを
処理するために使用されるときにはいつでも非常に有効
である。
【００４０】図８は装置１のより詳細なアーキテクチャ
を示しており、これは図１で示されている一般的なダイ
ヤグラムを有する。図８では、ＣＭＯＳセンサ５は線形
タイプであり、アナログ処理装置６はチャンネルフィル
タおよび自動利得制御装置を具備し、Ａ／Ｄ変換器７は
１ビットタイプ（デジタイザ）である。詳しく説明する
と、アナログ処理装置６は、有用な信号に重畳された雑
音を濾波し、Ａ／Ｄ変換器７に供給された出力信号の振
幅を自動的に制御し、したがってその利得を捕捉された
イメージのコントラストおよび強度の種々の動作状況に
適合することによって、捕捉された信号の有効な帯域を
選択するタスクを有する。Ａ／Ｄ変換器７が１ビットで
動作するので、変換は特に簡単で迅速である。イメージ
検出器２は単一のチップに集積され、マイクロ制御装置
により形成されマイクロプロセッサ15と対応するＲＯＭ
メモリ16とＲＡＭメモリ17とを含む外部処理装置３に接
続されている。
【００４１】図９は別の装置１のさらに詳細なアーキテ
クチャを示しており、これは図１に示されている一般的
なダイヤグラムを有する。図９ではＣＭＯＳセンサ５は
マトリックスタイプであり、アナログ処理装置６は信号
増幅用のアナログ回路を具備し、Ａ／Ｄ変換器７は８ビ
ットタイプであり、それ故、出力７ａで、２５６のグレ
ーレベルのうちの１つにしたがって各画素を符号化する
デジタル信号を供給する。イメージ検出器２は単一のチ
ップに集積され、マイクロプロセッサ15は外部のＲＩＳ
ＣまたはＣＩＳＣタイプの非揮発性メモリ16（この場合
外部ＥＰＲＯＭからなる）とＲＡＭメモリ17が設けられ
ている。
【００４２】８ビットＡ／Ｄ変換はイメージ転送および
処理の複雑性を制限し、イメージに含まれたデータを捕
捉するためのイメージ処理動作をスピードアップする。
【００４３】図１０で示されている別の実施形態にした
がって、単一のチップは線形タイプのＣＭＯＳセンサ５
と、アナログ処理装置６と、８ビットＡ／Ｄ変換器７
と、マイクロプロセッサ15と、プログラムデータ用のＲ
ＡＭメモリ17とを集積する。この方法では、ＲＯＭメモ
リ16のみが外部装置である。
【００４４】図１０の装置では、（コンタクトリーダー
の場合のように）輝度レベルが既知の演繹的であるなら
ば、これで十分であり、ＣＭＯＳセンサ５により供給さ
れる信号レベルは十分であり、アナログ処理装置６が省
略される。
【００４５】８ビット変換器は、信号が図８の場合より
も高い解像度で変換されることを確実にする。この方法
はしたがってできる限りこれを簡単にし、信号のアナロ
グ処理をなくし、さらに複雑なデジタルフォーマットで
イメージを処理するためのアルゴリズムを実行すること
を可能にする。これらのアルゴリズムにより、非常に低
コントラストのコード、ダメージのあるコード等の場合
に、特に読取り性能を改良することが可能である。
【００４６】読取り速度を改良するために、装置１は図
１１のフローチャートで示されているように機能する。
特に最初にイメージ検出器２は低解像度のイメージ全体
を捕捉し（ブロック40）、マイクロプロセッサ15は丁度
検出されたイメージを解析してブロック41においてイメ
ージ内の捕捉されるデータを含んだ関心のある区域を位
置付け、それに続いて、ブロック42においてイメージ検
出器２はマイクロプロセッサ15の命令で前よりも高い解
像度で関心のある区域のみのイメージを検出し、最終的
に、ブロック43においてマイクロプロセッサ15はさらに
詳細なイメージを処理してこれらが含んでいるデータを
抽出する。
【００４７】前述のタイプの二重捕捉がＣＭＯＳセンサ
５により得られることができ、以下説明するように画素
への直接アクセスを可能にし、それと同様にまたは別に
形が可変形状の画素を有する。さらに、データ管理は以
下のステップの連続に基づき、即ちＣＭＯＳセンサ５に
より光データを検出し（イメージ捕捉としても知られて
いる）、マイクロプロセッサ15により実行され、プログ
ラム制御された関心のある区域を識別し（位置付けとし
ても知られている）、ソフトウェアを通してマイクロプ
ロセッサ15により実行されたデータを解釈する（デコー
ドとしても知られている）。
【００４８】実際に、本発明の装置１は、過度に厄介な
プロセスを行わずに処理ステップ毎（位置付けまたはデ
コード）に目的に適している詳細なレベル（イメージ解
像度）で動作する。特に、位置付け中に、処理されるイ
メージの寸法を減少するために低くて粗い解像度が使用
され、全体としてのイメージ中のデータの位置を決定す
る。それに続いて、解釈されるデータを含んでいると推
定される関心のある区域のみが高い解像度でＣＭＯＳセ
ンサ５により捕捉され、それによってデコードアルゴリ
ズムがイメージの減少された部分のみに適用されること
ができ、全体の位置付けおよびデコードの両者に必要な
回数は減少されることができる。
【００４９】特に捕捉方法について図１１のフローチャ
ートを参照して説明すると、この方法ではイメージ検出
器２の画素に直接アクセスする。ＣＭＯＳセンサ５が使
用されると仮定され、全ての画素は同一であり、隣接す
る必要のない線と列を選択することにより、または隣接
した画素の長方形ウィンドウを選択することによって直
接アクセスされてもよく、用語“ウィンドウ”は最大の
解像度を有するイメージの方形部分を意味する。
【００５０】この仮説では、低解像度捕捉40は最大の解
像度を有するイメージの規則的なサブサンプリングによ
って実行される（したがって例えば最大の解像度を有す
るイメージの２行毎に１行および２列毎に１列から形成
される第１のイメージを獲得する）。
【００５１】イメージ解析41のステップはステップ40で
得られた（寸法を減少した）第１のイメージの関心のあ
る区域を識別するためのアルゴリズムを使用することに
より実行される。一般的な光コードはデータを符号化す
るために明と暗区域の交互の区域を使用しているので、
このアルゴリズムは例えば最大のコントラストの区域を
サーチし、低コントラストの区域を無視することができ
る。それによって関心のある区域のリストが得られる。
【００５２】高解像度捕捉42のステップは、各関心のあ
る区域に対して最大の解像度にある関心のある区域を含
むウィンドウのみを捕捉するステップを有する。デコー
ドステップ43はデコードアルゴリズムをこのようにして
得られたイメージの各部分に適用する。
【００５３】可変形状の画素を使用した異なる捕捉方法
について説明する。特に、ＣＭＯＳセンサ５が使用され
ると仮定し、全ての画素は同一であり、隣接する画素は
ハードウェアにより共にグループ化されることができ、
それによって制御可能なスイッチにより相互に物理的に
接続されて大きな寸法のマクロ画素を獲得する。これに
関して、複数のエレメントセンサ51から形成されるＣＭ
ＯＳセンサ５の部分50に関して図１２ａと１２ｂを参照
すると、それぞれ対応する画素を供給し、図１２ａでは
エレメントセンサ51は異なり、一方、図１２ｂではエレ
メントセンサ51は２×２画素により形成されるマクロ画
素52を与えるように共にグループ化されている。マクロ
画素52が使用され、エレメント画素の輝度の平均に相関
する輝度値に関連する単一のユニットとして管理され
る。したがって、各個々のエレメント画素51が独立して
使用されるときの最大の解像度よりも低い解像度のイメ
ージが生成される。
【００５４】可変形状の画素方法にしたがい、図１１を
参照すると、低解像度捕捉ステップ40は、隣接する画素
がハードウェアにより共にグループ化され、制御装置10
により発生される制御信号に基づいて、マイクロプロセ
ッサ15により制御される第１のステップと、このように
して得られたマクロ画素により低解像度イメージを捕捉
する第２のステップとを含む。それに続いて、直接アク
セス方法を参照して前述した処理手順に類似している。
イメージの解析ステップ41と、高解像度捕捉ステップ42
（ここでは個々の画素の値は関心のある区域が位置付け
されているウィンドウ中でのみ捕捉される）、デコード
ステップ43が行われる。
【００５５】本発明の別の特徴によると、可変の高さの
画素が使用される。この方法は線形のバーコードと、ス
タックされたコード（即ち非常に低い高さで一連のバー
コードを重畳することによって得られた）の場合に読取
り能力を改良するために特に有効である。特に、この方
法は方形形状のマクロ画素を生成する可能性およびエレ
メント画素の異なる数、または以下説明する方法でＣＭ
ＯＳセンサの画素の高さおよびアクティブ区域を構成す
る可能性のいずれかに基づいている。
【００５６】特に、線形コード（通常のバーコード）を
読取るため、水平寸法よりも非常に大きい垂直方向を有
する長方形画素を有するセンサの使用（読取り線の方向
を水平とする）は、水平寸法に関して比較的広い感度の
検出区域を得ることを可能にし、したがって、図１３ａ
と１４ａの高い（示されている例では１０よりも遥かに
大きい）高さ対幅比を有する画素55と１に近い高さ対幅
比を有する画素56との比較により直ぐに明らかなよう
に、単一のバーコードの読取りに関して大きな感度と良
好な信号対雑音比を与える。
【００５７】他方、減少された高さの画素を有するセン
サは画素と同一線上ではないエレメント（図１３ｂと１
４ｂ）を有する光コードを読取るとき、またはスタック
されたコード（図１３ｃと１４ｃ）を読取るときに有利
である。
【００５８】特に、ＣＭＯＳセンサの画素形状の適合性
は各画素の感知区域を適切に減少することにより得られ
る。実際に、知られているように、各ＣＭＯＳ画素は出
力において、受信された光量に相関し記憶キャパシタを
充電するために使用される電流を発生する光素子により
形成される。この光素子はゲートエレメントに重畳し、
そのバイアスは面する感知区域の部分を隔離することを
可能にし、したがって光素子の感知区域部分のみを付勢
する。それ故、図１３ａ−１３ｃ（例えば２００×１４
μｍ）で示されているような長方形形態の感知区域で
は、各画素のゲート電極を適切にバイアスすることによ
って、各画素の形状を変形することが可能であり、例え
ば各感知区域の１端部のみを付勢することが可能であ
り、したがって図１４ａ−１４ｃで示されているように
実質上正方形の画素、または図１３ａ−１３ｃの最大寸
法まで増加した高さの部分を得ることができる。
【００５９】画素の形状を変化させる前述の可能性は、
同じ検出装置が２つ（またはそれ以上）の異なる動作形
態を有すること、したがって異なるコードまたは演繹的
な未知の読取り状況（例えばバーコードの傾斜が未知の
状態）に対して単一データ捕捉装置を使用することを可
能にする。
【００６０】この場合、アルゴリズムが実行され、最初
に最大の高さで読取りが試みられ、読取りが不適切な場
合には高さを減少する。ＣＭＯＳセンサ５によってディ
スクリートな画素の高さの調整によって複数の異なる高
さを得ることができるならば、高さの減少は漸進的であ
る。
【００６１】この場合、形状が可変の画素を有するデー
タ捕捉装置は図１５にしたがって動作することができ
る。詳しく説明すると、最大の画素の高さが最初に設定
され（ブロック60）、イメージ（またはその少なくとも
減少された試験部分）が捕捉され（ブロック61）、例え
ば関心のある区域を位置付けるかまたはイメージがデー
タの抽出に十分であるか否かを評価するように予備処理
する等、ブロック62において捕捉されたイメージがコー
ド化されたデータを抽出するように処理され、ブロック
63において読取りが適切であったか否かを確認し、適切
であったならば（ブロック63からイエス出力）処理が続
行され（イメージ処理の終了または抽出データの使用、
ブロック64）、適切ではないならば（ブロック63からノ
ー出力）画素が既に最小の高さであることを確認する
（ブロック67）。最小の高さであるならば（ブロック67
からイエス出力）エラー信号が発生され（ブロック68、
読取りが不可能であることを示すため）、最小の高さで
はないならば（ブロック67からノー出力）画素の高さが
ブロック69において減少され、イメージはもう一度捕捉
され、ブロック61に戻る。
【００６２】説明した装置および方法の利点を以下示
す。最初に、これらはセンサと、ＶＬＳＩ論理回路の少
なくとも一部との両者を１つのチップに集積することを
可能にし、したがって装置全体の構成要素とパッケージ
ングの価格を廉価にし、さらに、これらは光コード化さ
れたデータを読取るためのＣＭＯＳ技術の固有の利点を
活用し、特に、これらはイメージ処理記憶段に基づいて
選択的なイメージサブセットの捕捉を可能にし、したが
ってデータ処理を簡単にし高速化する。
【００６３】本発明の装置は特定のアプリケーション要
求と特別な特性にしたがって、種々の前述のアーキテク
チャのうちの１つにしたがって製造されることができ
る。
【００６４】単一のチップに装置の重要な部分を集積す
る可能性は、まず装置の寸法を減少させることを可能に
し（これはオペレータにより物理的に支持される手動の
光学的読取り装置の場合には特に有効である）、第２に
処理時間と接続、ワイヤ等により生じる干渉を減少する
ことを可能にする。
【００６５】最後に、多数の変形および変更をここで説
明し図示した装置および方法に対して行うことができる
ことは明らかであり、これらは全て特許請求の範囲で規
定されている本発明の技術的範囲内にある。特に、特定
のアーキテクチャに関して参照して説明した種々のブロ
ックはまた特定の要求に基づいて非常に変化した組合わ
せにしたがって異なるアーキテクチャで使用されること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にしたがったデータの
捕捉および自動処理を行う装置のブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図４】本発明の第４の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図５】本発明の第５の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図６】本発明の第６の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図７】本発明の第７の実施形態にしたがった装置のブ
ロック図。
【図８】図１の装置の第１の変形によるさらに詳細なブ
ロック図。
【図９】図１の装置の第２の変形によるさらに詳細なブ
ロック図。
【図１０】図１の装置の第３の変形によるさらに詳細な
ブロック図。
【図１１】本発明にしたがったデータの捕捉および自動
処理を行う方法のフローチャート。
【図１２】本発明の装置で使用されるセンサの２つの部
分の図。
【図１３】イメージ捕捉システムの画素の第１の形状を
表している格子上に重畳された光コードの説明図。
【図１４】イメージ捕捉システムの画素の第２の形状を
表している格子上に重畳された光コードの説明図。
【図１５】本発明にしたがって自動的にデータを捕捉す
る変形方法のフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルコ・ピーバ イタリア国、61010 ペンナビッリ、ビ ア・セッラ・ディ・ソプラ、25 (72)発明者 リナルド・ゾッカ イタリア国、40129 ボローニャ、ビア・ ドン・ジョバンニ・ベリータ、10

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光コードから得られたデータを捕捉して
    自動処理する装置において、 ＣＭＯＳ光センサと、 前記ＣＭＯＳ光センサに接続されているアナログ処理装
    置と、 前記アナログ処理装置に接続されているアナログ／デジ
    タル変換装置と、 前記アナログ／デジタル変換装置に接続されているデー
    タ処理装置とを具備していることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記ＣＭＯＳセンサは線形タイプである
    ことを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記ＣＭＯＳセンサはマトリックスタイ
    プであることを特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記アナログ処理装置はフィルタ手段と
    自動利得制御手段とを具備していることを特徴とする請
    求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 バッテリ電源装置を具備していることを
    特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 ユーザインターフェイス手段を具備して
    いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記
    載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ユーザインターフェイス手段はディ
    スプレイ装置を具備していることを特徴とする請求項６
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記ユーザインターフェイス手段はキー
    ボードとマウスの少なくとも一方を具備していることを
    特徴とする請求項６または７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ＣＭＯＳ光センサに接続されている
    論理制御装置と、前記アナログ／デジタル変換装置と、
    前記データ処理装置とを具備していることを特徴とする
    請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記論理制御装置と前記データ処理装
    置はマイクロプロセッサ中に集積されていることを特徴
    とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記論理制御装置は、前記ＣＭＯＳセ
    ンサと、前記アナログ処理装置と、前記アナログ／デジ
    タル変換装置とに分散して集積されていることを特徴と
    する請求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 データおよび命令の送信および受信の
    ための転送インターフェイス装置を具備していることを
    特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記転送インターフェイス装置は、外
    部装置または外部中央装置へ遠隔接続するための入力／
    出力インターフェイスであることを特徴とする請求項１
    ２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記転送インターフェイス装置は、無
    線によって遠隔接続するための入力／出力インターフェ
    イスであることを特徴とする請求項１２記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記転送インターフェイス装置は電話
    によって遠隔接続するための入力／出力インターフェイ
    スであることを特徴とする請求項１２記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記データ処理装置は、マイクロプロ
    セッサと、プログラムメモリ装置と、イメージメモリ装
    置とを具備していることを特徴とする請求項１乃至１５
    のいずれか１項記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記アナログ／デジタル変換装置と前
    記イメージメモリ装置との間に挿入された直接メモリア
    クセス制御装置を具備していることを特徴とする請求項
    １６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記アナログ／デジタル変換装置と前
    記データ処理装置との間に挿入された揮発性メモリを具
    備していることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれ
    か１項記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記ＣＭＯＳ光センサと、前記アナロ
    グ処理ユニットの中から選択された少なくとも１つの素
    子と、前記アナログ／デジタル変換装置と、前記論理制
    御装置と、前記データ処理装置と、前記ユーザインター
    フェイス手段と、前記転送インターフェイス装置と、前
    記直接メモリアクセス制御装置と、前記揮発性メモリ素
    子とは単一のチップに集積されていることを特徴とする
    請求項１乃至１８のいずれか１項記載の装置。
  20. 【請求項２０】 低解像度イメージを捕捉する手段と、
    この低解像度イメージ中の関心のある区域をサーチする
    手段と、前記関心のある区域の高解像度イメージを捕捉
    する手段と、前記高解像度イメージ中のデータをデコー
    ドする手段とを具備していることを特徴とする請求項１
    乃至１９のいずれか１項記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージを捕捉する手
    段は前記複数のＣＭＯＳ感知素子の中のいくつかのＣＭ
    ＯＳ感知素子のみを選択的に質問する手段を具備してい
    ることを特徴とする請求項２０記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージを捕捉する手
    段は、前記ＣＭＯＳ感知素子の隣接するグループを共に
    マクロ画素にグループ化する手段と、各前記マクロ画素
    により生成された電気信号を捕捉する手段とを具備して
    いることを特徴とする請求項２０記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージを捕捉する手
    段は、前記ＣＭＯＳ感知素子のアクティブ区域を変更す
    る手段と、変更されたアクティブ区域を有する前記ＣＭ
    ＯＳ感知素子により供給された電気信号を捕捉する手段
    を具備していることを特徴とする請求項２０記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】 光コードから得られたデータを捕捉し
    て自動的に処理する方法において、 ＣＭＯＳ光センサによりイメージの輝度に相関されたア
    ナログ電気信号を発生し、前記アナログ電気信号をアナ
    ログ的に処理し、前記アナログ電気信号をデジタル信号
    へ変換し、コード化された光データを抽出するため前記
    デジタル信号を処理するステップを含んでいことを特徴
    とする方法。
  25. 【請求項２５】 低解像度イメージを捕捉し、 前記低解像度イメージ中の関心のある区域をサーチし、 前記関心のある区域の高解像度イメージを捕捉し、 前記高解像度イメージのデータをデコードするステップ
    を有することを特徴とする請求項２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージの捕捉ステッ
    プは、前記複数のＣＭＯＳ感知素子中のいくつかのＣＭ
    ＯＳ感知素子のみを選択的に質問するステップを有して
    いることを特徴とする請求項２５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージの捕捉ステッ
    プは、前記ＣＭＯＳ感知素子の隣接するグループをマク
    ロ画素にグループ化し、前記マクロ画素のそれぞれによ
    り発生される電気信号を捕捉するステップを有している
    ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記ＣＭＯＳセンサは複数のＣＭＯＳ
    感知素子を具備し、前記低解像度イメージを捕捉するス
    テップは、前記ＣＭＯＳ感知素子のアクティブ区域を変
    更し、変更されたアクティブ区域を有する前記ＣＭＯＳ
    感知素子により供給された電気信号を捕捉するステップ
    を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の方法。
  29. 【請求項２９】 光コードから得られたデータの自動捕
    捉を行う装置において、 ＣＭＯＳ光センサと、 前記ＣＭＯＳ光センサに接続されているアナログ処理装
    置と、 前記アナログ処理装置に接続されているアナログ／デジ
    タル変換装置とを具備していることを特徴とする装置。
  30. 【請求項３０】 転送インターフェイス装置を具備して
    いることを特徴とする請求項２９記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記転送インターフェイス装置はＵＳ
    Ｂタイプであることを特徴とする請求項３０記載の装
    置。
  32. 【請求項３２】 前記転送インターフェイス装置はＲＡ
    Ｍであることを特徴とする請求項３０記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記転送インターフェイス装置は遠隔
    タイプであることを特徴とする請求項３０記載の装置。
  34. 【請求項３４】 バッテリ電源装置を具備していること
    を特徴とする請求項２９乃至３３のいずれか１項記載の
    装置。
  35. 【請求項３５】 パーソナルコンピュータに接続可能な
    電源インターフェイスを具備していることを特徴とする
    請求項２９乃至３３のいずれか１項記載の装置。
  36. 【請求項３６】 ＣＭＯＳセンサは線形タイプであるこ
    とを特徴とする請求項２９乃至３５のいずれか１項記載
    の装置。
  37. 【請求項３７】 ＣＭＯＳセンサはマトリックスタイプ
    であることを特徴とする請求項２９乃至３５のいずれか
    １項記載の装置。
  38. 【請求項３８】 ユーザインターフェイスを具備してい
    ることを特徴とする請求項２９乃至３７のいずれか１項
    記載の装置。
  39. 【請求項３９】 光コードから得られるデータを自動的
    に捕捉する方法において、 ＣＭＯＳ光センサによりイメージの輝度に相関されたア
    ナログ電気信号を発生し、 前記アナログ電気信号をアナログ処理し、 前記アナログ電気信号をデジタル信号に変換するステッ
    プを有することを特徴とする光コードからのデータの自
    動捕捉方法。
  40. 【請求項４０】 前記デジタル信号をインターフェイス
    に送信することを特徴とする請求項３９記載の方法。
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