JP2001126017A - バーコード読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 白黒判別とデコードを同一のマイクロプロセ
ッサ上でソフトウエアにより実行し、白黒判別をハード
ウエアにより行う場合よりもハードウエアを簡略化して
様々な状態の信号に対応でき、且つ読み取る紙面にバー
コードでない文字や模様がバーコードと隣り合っていて
両方を走査してしまったときにもバーコードを読み落と
すことのないようにする。 【解決手段】 白黒判別時若しくはデコード直前に、バ
ーコードの各バーにおける極値の情報を用いて、デコー
ドを試みるよりも少ない計算量で白バー及び黒バーの情
報がバーコードであるかどうかを判断することにより、
バーコードでない文字や模様を読み取った信号を除去す
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、バーコードを光／
電気量変換し、各々の白バーおよび黒バーの幅を検出し
てデコードするペン型のバーコード読み取り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ペン型のバーコード読み取り
装置として、バーコードを構成する白バー及び黒バーの
判別をハードウエアで行って白バー及び黒バーの幅の情
報をメモリに保持し、その情報をもとにデコードをソフ
トウエアで行う方式が提案されている。この場合、もし
読み取る紙面にバーコードでない文字や模様がバーコー
ドと隣り合っていて両方を読み取ってしまったとき、白
黒判別はハードウエアが実行しているため、ソフトウエ
アは両方のパターンをデコードしてバーコードでないも
のを除去することができる。一方、白バー及び黒バーの
判別をも単一のマイクロプロセッサ上でソフトウエアに
より行う方式も提案されている。これによってハードウ
エアを簡略化できる上、受光素子の出力信号をＡ／Ｄ変
換した値において白バーと黒バーの境界とする閾値をソ
フトウエアにより調整できるため、より様々な状態の読
み取り信号に対応することができる。この場合も、ハー
ドウエアとして十分な量のメモリを装備しており、受光
素子の出力信号をＡ／Ｄ変換した値をハードウエアでメ
モリに格納するような構成にすることによって、上記の
ような読み取る紙面にバーコードでない文字や模様がバ
ーコードと隣り合っていて両方を走査してしまったとき
にも、ソフトウエアは白黒判別及びデコードを行うこと
により、バーコードでない信号を除去してバーコードを
得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
白黒判別とデコードをソフトウエアで行う方式では、バ
ーコードのパターン全体の信号をＡ／Ｄ変換して保持し
ておくには大量のメモリが必要になってハードウエアを
簡略化したメリットが失われる可能性がある上、搭載す
るメモリの量によって一度に読むことのできるバーコー
ドの長さが制限されてしまうことも考えられる。そこで
信号のＡ／Ｄ変換値を保持せず、白黒を即時に判別して
白バー及び黒バーの幅の情報のみを保持するような構成
にすればメモリは少なくて済む。しかし単一のマイクロ
プロセッサ上でソフトウエア処理を行うため、白黒判別
とデコードを同時に実行することはできない。従って、
読み取る紙面にバーコードでない文字や模様がバーコー
ドと隣り合っていて両方を走査してしまったときには、
バーコードでない文字や模様を先に読み取ると、それを
デコードしてバーコードでないことを確認する前に、ペ
ン型のバーコード読み取り装置の読み取り部が印刷され
たバーコードの部分に到達してしまう可能性がある。こ
の場合マイクロプロセッサは依然としてデコードを行っ
ているため白黒判別をすることができず、白黒判別が少
なくともバーコードの途中からになってしまうためその
バーコードを読み落としてしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は如上の問題点に
鑑みてなされたものであり、ペン型のバーコード読み取
り装置であって、バーコードを照明する発光素子と、前
記バーコードからの反射光を受光し、受光した光量を光
／電気量変換する受光素子と、該受光素子の出力を増幅
する増幅器と、該増幅器の出力を入力してアナログ／デ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力
を入力し、前記バーコードの各バーの白黒を判別して、
前記バーコードの白黒の幅を検出して前記バーコードを
デコードするマイクロプロセッサとから成り、該マイク
ロプロセッサが、前記Ａ／Ｄ変換器の出力の値から前記
バーコードの各バーの白黒の幅を検出すると同時に、前
記Ａ／Ｄ変換器の出力の前記バーコードの各バーにおけ
る極値の情報を用いてバーコードでないデータを識別し
除去するバーコード読み取り装置を提案するものであ
る。

【０００５】

【作用】本発明は、白黒判別とデコードを同一のマイク
ロプロセッサ上でソフトウエアにより実行し、白黒判別
時若しくはデコード直前にバーコードでない文字や模様
を読み取った信号を除去することにより、白黒判別をハ
ードウエアにより行う場合よりもハードウエアを簡略化
して様々な状態の信号に対応でき、且つ読み取る紙面に
バーコードでない文字や模様がバーコードと隣り合って
いて両方を走査してしまったときにもバーコードを読み
落とすことがない。

【０００６】

【発明の実施の形態】本装置は、バーコードを読み取る
にあたり、白黒判別とデコードを同一のマイクロプロセ
ッサ上でソフトウエアにより実行し、白黒判別時若しく
はデコード直前に、デコードを試みるよりも少ない計算
量で白バー及び黒バーの情報がバーコードであるかどう
かを判断することにより、バーコードでない文字や模様
を読み取った信号を除去するバーコード読み取り装置で
ある。

【０００７】

【実施例】以下本発明の詳細を、添付図面を参照して説
明する。図１はバーコード読み取り装置の電気的構成概
要図、図２は白黒判別の基本的な方法を示す図、図３は
単一のマイクロプロセッサ処理による不具合を示す図、
図４は読み取りにくい信号の図、図５はバーコード読み
取りに関する状態遷移図である。本実施例では、ペン型
のバーコード読み取り装置であって、ペン先（図示せ
ず）でバーコード１を走査するとそれを読み取り、液晶
などの組み込まれた表示装置１０に読み取った結果を表
示するような装置を例に説明する。

【０００８】本実施例によるバーコード読み取り装置の
動作を説明する。電源２（＋Ｖ）からの電源供給によ
り、定電流源３が発光素子４（発光ダイオードなど）に
一定電流を供給する。それによって発光素子４は光を放
射し、バーコード１を照明する。発光素子４とバーコー
ド１との間には通常レンズや導光体などの光学部材（図
示せず）があり、発光素子４の放射光を効率よくバーコ
ード１の印刷面に伝達する。受光素子５（フォトトラン
ジスタ、ＣＣＤラインセンサなど）は発光素子４が照明
したバーコード１からの反射光の一部を受光し、光／電
気量変換を行う。受光素子５とバーコード１との間には
レンズや導光体などの光学部材（図示せず）があり、反
射光を効率よく受光素子５に伝達すると共に、バーコー
ド１を読み取る解像度を高くしている。受光素子５の出
力電流は、バーコード１の白／黒の変化に応じて変化す
る。本実施例ではペン型のバーコード読み取り装置であ
るので、ペン先でバーコード１を走査してその白／黒パ
ターンを検出する。

【０００９】演算増幅器７は受光素子５の出力電流を増
幅する。Ａ／Ｄ変換器８は増幅された信号を入力とし、
Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）してデジタル値
化し、それをマイクロコンピュータ９に入力する。Ａ／
Ｄ変換したデジタル値は受光素子５の出力をもとにした
ものであり、反射光を測定したものであるから、印刷物
が白いときには反射光が多いため大きく、黒いときには
反射光が少ないため小さな値になる。マイクロコンピュ
ータ９は内蔵するソフトウエアにより信号の白黒判別を
行い、その後バーコードの切り出し及びデコードを行っ
て、結果を表示装置１０に表示する。

【００１０】次に白黒判別の基本的な方法を図２を用い
て説明する。白黒判別は即時に行う。読み取ったデータ
（Ａ／Ｄ変換器８によりデジタル値化されたデータ）か
ら白と黒の境界とする閾値を決定し、読み取ったデータ
が閾値より大きな領域を白バー、小さな領域を黒バーと
判別する。より具体的には、ペン型のバーコード読み取
り装置（図示せず）がバーコード１１を走査して、信号
１２を得たとする（図２参照）。マイクロコンピュータ
９は、得られた信号１２を定期的にＡ／Ｄ変換器８でＡ
／Ｄ変換し、このデータを調べる。そのときにマイクロ
コンピュータ９は閾値１３を設定し、信号が閾値１３よ
りも大きくなったり小さくなったりするたびに、白に変
化した、もしくは黒に変化した、と見なして白黒を判別
する。

【００１１】マイクロコンピュータ９は、一回の走査に
対して、信号の最大値１４及び最小値１５をそれぞれ更
新しながら保持する。また１本の白バーにおける信号の
最大値を白レベルと呼び、各白バーにおける白レベルの
うち最小のものを最小白レベル１６として更新しながら
保持する。同様に１本の黒バーにおける信号の最小値を
黒レベルと呼び、各黒バーにおける黒のうち最大のもの
を最大黒レベル１７として更新しながら保持する。そし
て閾値１３を、最小白レベル１６と最大黒レベル１７の
中間に設定する。読み取り動作を始めてから初めて白か
ら黒に変化するときは、最大黒レベルが不明であるの
で、閾値１３を、予め信号の最大値１４から一定量下が
ったところに設定しておく。すると、結果として出力１
８を得るため、それぞれの持続時間を測定して幅を得る
ことができる。なお詳述はしないが、完全な即時判別で
なく、各バーの極値を用いて幅に補正を加えることで、
より正確な白黒判別を実現することも可能である。

【００１２】本実施例によるペン型のバーコード読み取
り装置は白黒判別とデコードとを同時に行うことはでき
ない。図３を用いてそれに起因する不具合を詳細に説明
する。バーコードでない文字や模様とバーコードが隣り
合って印刷されており、ペン型のバーコード読み取り装
置によってバーコードでない文字や模様を先に走査した
とき、両者がある程度離れて印刷されていれば、読み取
った信号は図３（ａ）に示す２１ａ及び２２ａのように
なる。このときマイクロコンピュータ９に内蔵したソフ
トウエアはまずバーコードでない文字や模様の白黒判別
を行い（２１ｂ）、パターンが終了するとデコードを行
う（２１ｃ）。バーコード読み取り装置がバーコードに
到達する前にデコードが終了するため、バーコード読み
取り装置がバーコードを操作するときには白黒判別を行
うことができる（２２ｂ）。

【００１３】これに対して、バーコードでない文字や模
様とバーコードとが近接して印刷されていると、読み取
る信号は図３（ｂ）に示す２３ａ及び２４ａのようにな
る。マイクロコンピュータ９に内蔵したソフトウエアは
まずバーコードでない文字や模様の白黒判別を行い（２
３ｂ）、パターンが終了するとデコードを行う（２３
ｃ）。しかしデコードが終了したときに、バーコード読
み取り装置は既にバーコードを走査し始めているため、
その後の白黒判別（２４ｂ）はバーコードの最初の方を
読み落としてしまう。つまり、読み取るべき信号２４ａ
のうち、図中×印で示した部分においては、依然デコー
ド（２３ｃ）を実行しているため、その部分を読み取っ
て白黒判別することができず、従ってこのバーコードを
デコードすることが出来ない。マイクロコンピュータ９
の動作周波数を上げることでデコードにかかる時間を低
減することにより不具合を回避できる可能性を高くする
ことができるが、コストや消費電流が問題になってしま
う。

【００１４】また、読み取った信号が図４の（ａ）及び
（ｂ）に示すようになっている場合にも、バーコードを
走査しているときに閾値が正しく設定できないため、白
黒判別を正しく行うことができない可能性が高い。図４
（ａ）は、バーコードのマージンの外側に何らかの色が
地色として印刷されており、そこに文字や模様が別の色
で印刷されているような場合である。図４（ｂ）は、バ
ーコードが紙面に印刷されているときにその紙が薄く、
紙の裏面やその下の紙面に印刷されている文字や模様が
透けて見えており、それを読み取った場合である。それ
ぞれ白黒判別の閾値の決定に用いる最小白レベル若しく
は最大黒レベルがバーコードに到達するまでに誤った値
に設定されてしまうため、白黒判別を正しく行うことが
できない。

【００１５】上記の不具合に対して、これらを解消する
ためのバーコード読み取り装置の動作を図５の状態遷移
図を用いて説明する。白黒判別を開始すると、マイクロ
コンピュータ９は白バーを読んでいる状態（Ｓ１）と黒
バーを読んでいる状態（Ｓ２）とを交互にとる。Ｓ１と
Ｓ２の間の遷移は、読み取り信号が設定した閾値を超え
ることにより発生する。このとき、白バーを読んでいる
状態では信号の最大値つまり白レベルを、黒バーを読ん
でいる状態では信号の最小値つまり黒レベルを監視し、
それらが極端に変化したらそこまでに保持した幅の情報
や最小白レベル及び最大黒レベルをリセットする。これ
らの動作については後述する。

【００１６】白若しくは黒が一定時間連続した場合には
タイムアウトとし、バーコードのパターンの読み取りを
終了したものと見なす。その後レベルのばらつきによる
判定を行ってから（Ｓ３）、読み取った白黒の幅のデー
タを白バ−および黒バ−の幅と見なし、デコードを試み
る（Ｓ４）。データからバーコード部のみを切り出した
り、特定の種類のバーコードにデコードする方法につい
ては、本発明に本質的な部分ではないので、ここでは述
べない。白もしくは黒がどの程度連続したなら読み取り
を終了するかについては、読み取るべきバーの太さと、
走査する速度とから決めることができる。

【００１７】まずレベルのばらつきによる判定について
説明する。ある一つのバーコードを走査している最中に
は、白レベル（各白バーに対する信号の最大値）と黒レ
ベル（各黒バーに対する信号の最小値）は一定であるこ
とが望まれる。ペン型のバーコード読み取り装置として
は、もし走査しているときに装置の傾きが変化したりす
るとレベルは変化する恐れがあるが、非常に長いバーコ
ードでなければ一回の走査中に装置の角度はそれほど変
化しないため、あまり問題にならないと考えられる。従
って、白黒判別を終了した後に、各白バー及び黒バーに
対して白レベルと黒レベルのばらつきを調べれば、デコ
ードせずにそれらがバーコードであるのかどうか判断で
きる可能性がある。ばらつきを評価するには、それぞれ
各バーの白レベルおよび黒レベルの値の標準偏差を計算
する方法が考えられるが、計算量が多くなってしまう。
代替量として、次に挙げるレベル間の最大幅と最小幅と
の比の値を用いることが可能だと考えられる。 （最大の白レベル−最小の黒レベル）÷（最小白レベル
−最大黒レベル） もし理想的な場合としてすべての白バーの白レベルが等
しく、すべての黒バーの黒レベルが等しければ、この比
の値は１になる。そして低い白レベルや高い黒レベルが
あるほどこの比の値は大きくなり、それらはバーコード
ではないと見なすことができる。実際にバーコードでな
いと見なすこの比の限界値を決定するには、使用する光
学ユニットの性能と読み取るべきバーコードの太さとの
兼ね合いから、バーコードを読み取ったときの最大の比
の値を求めて決定する必要がある。

【００１８】ところで、前述したように、バーコードが
紙面に印刷されているときにその紙が薄く、紙の裏面や
その下の紙面に印刷されている文字や模様が透けて見え
ている場合がある。このとき白レベルは地の明るさが一
定でないため、ある程度ばらついてしまう。従って白レ
ベルのばらつきを用いると、バーコードであるにもかか
わらずばらつきが大きいためバーコードでないと判断し
てしまう可能性がある。一方で黒レベルは裏面の印刷な
どに影響されにくいため、比較的安定することが期待で
きる。従って、上述したレベル間の最大幅と最小幅との
比の値は、実際にはやや大きめな値にせざるを得ず、つ
まり緩やかな制限になってしまう。そこで、比較的安定
する黒レベルのばらつきを用いた判定法を併用する。そ
れは、ある黒バーの黒レベルが、そこまでに走査した黒
バーの中で最小の黒レベルに対して、十分近くにあるこ
とを条件とするものである。例えば、各黒バーに対し
て、｜黒レベル−最小の黒レベル｜＜（最大の白レベル
−最小の黒レベル）÷８を評価し、条件が成立する黒バ
ーの数を数えて、条件が成立する黒バーの数が黒バー全
体の数の３／４を超えたらバーコードであると判断して
デコードするようにするものである。具体的な数値は先
ほどと同様、光学ユニットの性能と読み取るべきバーコ
ードの太さとから決定するものである。

【００１９】上の計算に用いる情報は白黒判別が終了し
た時点で即座に使用可能であるから、これらを評価して
バーコードでない白黒パターンをデコードすることなく
除去することが可能である。従って、読み取る紙面にバ
ーコードでない文字や模様がバーコードと隣り合って印
刷されており、バーコードでない文字や模様を先に読み
取ってしまったときにも、バーコード読み取り装置がバ
ーコードに到達する前にバーコードでない文字や模様を
バーコードでないと判別し、白黒判別を再開することが
できる。

【００２０】次に、白バーを読んでいる状態では信号の
最大値を、黒バーを読んでいる状態では信号の最小値を
監視し、それらが極端に変化したらそこまでに保持した
幅の情報や最小白レベル及び最大黒レベルをリセットす
る動作を説明する。まず白バーを読んでいる状態での最
大値について説明する。白バーの明るさは裏面などの状
態によって多少ばらつくものの、バーコードを読み始め
てからバーコードの途中において白レベルが極端に上昇
することは本来あり得ない。従って、ある白バーにおい
て白レベルがそれ以前のバーにおけるよりも極端に上昇
したら、そこまでは実はバーコードではなかったと判断
する。これを例えば次のような判定条件で実装すること
ができる。白レベル−最大黒レベル＞（最大の白レベル
−最大黒レベル）×２ただし条件式中の具体的な数値は
先ほどと同様、光学ユニットの性能と読み取るべきバー
コードの太さとから決定する。この条件が成立したとき
は、そのとき読んでいる白は少なくともマージンである
と判断し、それまでに判別した白及び黒の幅の情報をす
べて破棄し、黒レベルの最大値や最小値の情報も破棄し
て、最小白レベルをそのとき読んでいる白の白レベルに
リセットする。

【００２１】一方黒バーを読んでいる状態での最小値に
ついては、黒レベルはもともと比較的安定していると期
待できるため、バーコードを読み始めてからバーコード
の途中において黒レベルが極端に下降することはやはり
あり得ない。従って、ある黒バーにおいて黒レベルがそ
れ以前のバーにおけるよりも極端に下降したら、そこま
では実はバーコードではなかったと判断する。これを次
のような判定条件で実装することができる。最小白レベ
ル−黒レベル＞（最小白レベル−最小の黒レベル）×２
ただし条件式中の具体的な数値は先ほどと同様、光学ユ
ニットの性能と読み取るべきバーコードの太さとから決
定する。この条件が成立したときは、そのとき読んでい
る黒はバーコードの１本目の黒バーであると判断し、そ
れまでに判別した白の幅の情報をすべて破棄して現在読
んでいる黒の幅のみ残し、黒レベルの最大値や最小値を
そのとき読んでいる黒の黒レベルにリセットする。

【００２２】これらの処置により、白黒判別をしている
途中に、バーコードでない文字や模様、若しくは裏面や
その下の紙面の印刷物を読んでいる状態からバーコード
に到達した場合に、そこまでに設定されてしまった不正
確な最小白レベルや最大黒レベルなどの情報をリセット
することにより、バーコードでない情報を即時的に除去
することができ、バーコードの白黒判別を行うことが可
能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上のような構成となっている
ので、バーコードを読み取るにあたり、白黒判別とデコ
ードを同一のマイクロプロセッサ上でソフトウエアによ
り実行し、白黒判別時若しくはデコード直前に、デコー
ドを試みるよりも少ない計算量で白バー及び黒バーの情
報がバーコードであるかどうかを判断することにより、
バーコードでない文字や模様を読み取った信号を除去す
ることができ、従ってバーコードの読み取り率が向上し
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の電気的構成図

【図２】 白黒判別の基本的な方法

【図３】 単一のマイクロプロセッサ処理による不具合

【図４】 読み取りにくい信号

【図５】 バーコード読み取りに関する状態遷移図

【符号の説明】

１ バーコード ２ 電源 ３ 定電流源 ４ 発光素子 ５ 受光素子 ６ 基準電圧源 ７ 演算増幅器 ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ マイクロコンピュータ １０ 表示装置 １１ バーコードパターン １２ バーコード読み取り信号 １３ 閾値 １４ 信号の最大値 １５ 信号の最小値 １６ 最小白レベル １７ 最大黒レベル １８ 出力 ２１ａ バーコードでない文字や模様を読み取った信号 ２１ｂ マイクロコンピュータによる白黒判別動作 ２１ｃ マイクロコンピュータによるデコード動作 ２２ａ バーコードを読み取った信号 ２２ｂ マイクロコンピュータによる白黒判別動作 ２３ａ バーコードでない文字や模様を読み取った信号 ２３ｂ マイクロコンピュータによる白黒判別動作 ２３ｃ マイクロコンピュータによるデコード動作 ２４ａ バーコードを読み取った信号 ２４ｂ マイクロコンピュータによる白黒判別動作

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペン型のバーコード読み取り装置であっ
   て、バーコードを照明する発光素子と、前記バーコード
   からの反射光を受光し、受光した光量を光／電気量変換
   する受光素子と、該受光素子の出力を増幅する増幅器
   と、該増幅器の出力を入力してアナログ／デジタル変換
   するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力を入力し、
   前記バーコードの各バーの白黒を判別して、前記バーコ
   ードの白黒の幅を検出して前記バーコードをデコードす
   るマイクロプロセッサとから成り、該マイクロプロセッ
   サが、前記Ａ／Ｄ変換器の出力の値から前記バーコード
   の各バーの白黒の幅を検出すると同時に、前記Ａ／Ｄ変
   換器の出力の前記バーコードの各バーにおける極値の情
   報を用いてバーコードでないデータを識別し除去するこ
   とを特徴とするバーコード読み取り装置。