JP2006107332A - イメージセンサ及び情報コード読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 遠く離れたバーコード等を読み取ることができ、また、読取速度が低下することを防止でき、また、幅広なバーコード等を読み取り可能とする。
【解決手段】 本発明のイメージセンサ１１は、マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素１２を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素１２から順次読み出された信号を出力する機能を備えたものにおいて、前記マトリクス状の複数の画素１２の大きさを同じにすると共に、前記マトリクス状の複数の画素の中の、少なくとも１つの画素行１３ａ、１３ｂの画素１２の個数を、他の画素行の画素１２の個数よりも多くするように構成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素から順次読み出された信号を出力する機能を備えたイメージセンサ及びこのイメージセンサを備えた情報コード読取装置に関する。

情報コード読取装置、例えばバーコードリーダや２次元コードリーダなどは、紙や商品に印刷された情報コードである１次元コード（例えばバーコード）や２次元コード（例えばＱＲコード）を読み取る機能を有している。近年のバーコードリーダは、２０００〜３６００画素程度を有する１次元センサを備えており、バーコードリーダから遠く離れたバーコードまたは最小バー幅が細いバーコードを読み取ることが可能なように構成されている。

また、２次元コードリーダである例えばＱＲコードリーダは、近年、１３０万画素程度のイメージセンサ（エリアセンサ）を備えており、このイメージセンサによりＱＲコードの各セルを読み取るように構成されている。また、このような構成の２次元コードリーダに対して、バーコードを読み取る機能を持たせたものが提供されている。この構成の場合、イメージセンサの水平方向の画素数（１つの画素行の画素の個数）は、１２００画素程度であるから、２次元コードリーダに近いバーコードや最小バー幅が通常程度のバーコードを十分読み取ることができる。

しかし、上記２次元コードリーダは、遠く離れたバーコードまたは最小バー幅がかなり細いバーコードを読み取ることができない。というのは、バーコードが遠くにあったり、最小バー幅が細いと、倍率が小さくなり、バーコードのバー幅が結像したときのセンサの画素割り当てが小さくなるのに対して、イメージセンサの水平方向の画素数が少ないので、上記バーコードを読み取ることができないのである。
特開平８−３２０９０８号公報

２次元コードリーダにより、遠く離れたバーコードまたは最小バー幅がかなり細いバーコードの読み取りを可能とするには、イメージセンサの画素数を高くすればよいが、水平方向の画素数が２０００程度になるように構成すると、そのような高画素数のイメージセンサでＱＲコードを読み取ると、読み取った画像データが大きくなり、そのデータ処理に時間がかかることから、読取速度が低下してしまうという問題点が生ずる。

このような問題点を解消する装置として、特許文献１に記載された光学情報読取装置が知られている。この装置においては、結像レンズの外側に凹面鏡を設け、バーコードの反射光を凹面鏡で反射させた後、結像レンズを介することにより撮像素子（イメージセンサ）上に結像させるように構成されている。この構成の場合、凹面鏡によりバーコードのバーの配列方向の画角を狭めることができるから、バーコードの画像を拡大して撮像素子上に結像させることができる。従って、遠く離れたバーコードまたは最小バー幅が細いバーコードを読み取ることが可能になる。

しかし、上記公報の構成では、凹面鏡により画角を狭くする構成であるから、視野が狭くなり、幅広の情報コードや大きな情報コードを読めなくなるという問題点があった。また、上記公報の構成の場合、凹面鏡の曲率が小さいときには、像が歪むという欠点もあった。尚、曲率が大きい凹面鏡は、大形であるため、リーダ本体が大形化してしまうという不具合が発生する。

そこで、本発明の目的は、遠く離れたバーコード等を読み取ることができ、また、読取速度が低下することを防止でき、また、幅広なバーコード等を読み取ることができるイメージセンサ及び情報コード読取装置を提供するにある。

本発明のイメージセンサは、マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素から順次読み出された信号を出力する機能を備えたものにおいて、前記マトリクス状の複数の画素の大きさを同じにすると共に、前記マトリクス状の複数の画素の中の、少なくとも１つの画素行の画素の個数を、他の画素行の画素の個数よりも多くするように構成したところに特徴を有する。

上記構成によれば、画素の個数が多い画素行を使用することにより、遠く離れたバーコード等を読み取ることができる。この場合、画素の個数が多い画素行により読み込んだデータだけをデータ処理するので、データ処理（取り込み処理）に時間がかかることがなくなり、読取速度が低下することがない。また、画角が広くなるから、幅広なバーコード等を読み取ることも可能である。

上記構成の場合、信号受信手段を備えると共に、この信号受信手段により受信した信号に基づいて、画素の個数が多い画素行の画素から読み出された信号だけを出力するように切り替える出力切替手段を備えるように構成することが好ましい。

また、本発明の他のイメージセンサは、マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素から順次読み出された信号を出力する機能を備えたものにおいて、前記マトリクス状の複数の画素の中の、少なくとも１つの画素行の画素の大きさを、他の画素行の画素と異なるように構成したところに特徴を有する。

この構成の場合、大きさが異なる画素は、他の画素行の画素よりも小さい構成であることが好ましい。また、大きさが異なる画素は、他の画素行の画素よりも縦長の形状であることも良い構成である。更に、信号受信手段を備えると共に、この信号受信手段により受信した信号に基づいて、前記画素の大きさが異なる画素行の画素から読み出された信号だけを出力するように切り替える出力切替手段とを備えるように構成することが好ましい。

また、本発明の情報コード読取装置は、情報コードを光学的に読み取り、文字や記号等の情報に変換する機能を有するものにおいて、上記各イメージセンサを備えると共に、１次元コード読取モードと２次元コード読取モードとを切り替える切替手段を備えたところに特徴を有する。

上記構成の場合、前記１次元コード読取モードを実行するときには、結像レンズの絞りを縦長にするように構成することが好ましい。また、前記１次元コード読取モードを実行するときには、前記イメージセンサの前記マトリクス状の複数の画素の中の、画素の個数が多い画素行または画素の大きさが異なる画素行の画素から読み出された信号だけを取り込むように構成することがより一層好ましい。

更に、前記イメージセンサと結像レンズとの間の距離を、前記１次元コード読取モード実行時と前記２次元コード読取モード実行時とで可変可能なように構成することが良い構成である。

以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。まず図２は、本実施例の情報コード読取装置１の全体構成を概略的に示す図である。この図２に示すように、情報コード読取装置１は、ガンタイプの情報コード読取装置であり、装置本体部２と、この装置本体部２の下面部から下方へ向けて突設されたグリップ部３とから構成されている。

グリップ部３は、ユーザー（操作者）が手で握る部分であり、このグリップ部３の上部の図２中左端部にトリガースイッチ４が配設されている。このトリガースイッチ４は、情報コード読取装置１の読取動作を開始させるためのスイッチであり、ユーザーがオン操作（押し込み操作）している間、読取動作が続けられるように構成されている。

装置本体部２の内部の図２中左端部には、光学系ユニット５が配設され、この光学系ユニット５の図２中の右方にプリント配線基板６が配設されている。このプリント配線基板６上には、各種の電子部品７が実装されていると共に、モード切替スイッチ８が実装されている。モード切替スイッチ８は、情報コード読取装置１の読取モードを１次元コード読取モードまたは２次元コード読取モードに切り替えるためのスイッチであり、操作する毎に読取モードが切り替わるように構成されている。

また、装置本体部２の図２中の左端面部には、透明部材からなる矩形状の読取口９が設けられている。

そして、光学系ユニット５は、結像レンズ１０と、イメージセンサ１１と、図示しない照明用ＬＥＤ等とから構成されている。照明用ＬＥＤから発光された光は、読取口９を通って、紙や物品等に印刷された情報コード（１次元コードまたは２次元コード）に照射されてこれを照明するように構成されている。情報コードからの反射光は、読取口９を通り、結像レンズ１０を介することにより、イメージセンサ１１上に結像されるように構成されている。

ここで、イメージセンサ１１について、図１を参照して説明する。このイメージセンサ１１は、例えばＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等で構成されており、マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素１２を有しており、所定のサイクル時間で前記複数の画素１２から順次読み出された信号を出力する機能を備えている。

本実施例の場合、イメージセンサ１１の画素数は、例えば約１３０万画素であり、具体的には、図１において、横方向（水平方向）の画素１２の個数は１２８０であり、縦方向の画素１２の個数は９６０である（即ち、１２８０＊９６０ピクセルである）。ただし、本実施例の場合、上から２行分の画素、即ち、画素行１３ａ、１３ｂについては、画素数（横方向（水平方向）の画素１２の個数）が例えば２０００となるように構成されている。尚、画素行１３ａ、１３ｂの各画素１２の大きさは、他の画素行の画素１２の大きさと同じである。

上記構成の場合、マトリクス状の複数の画素１２の中の、少なくとも１つの画素行である例えば上から２つの画素行１３ａ、１３ｂの画素の個数が、他の画素行の画素の個数よりも多くなるように構成されている。

そして、読取モードが１次元コード（例えばバーコード）読取モードの時には、イメージセンサ１１の全ての画素１２を使用して読み取りを実行するように構成されている。また、読取モードが２次元コード（例えばＱＲコード）読取モードの時には、イメージセンサ１１の中の２つの画素行１３ａ、１３ｂの画素１２を使用して読み取りを実行するように構成されている。

具体的には、イメージセンサ１１は、図示しない信号受信回路（信号受信手段）を内蔵していると共に、この信号受信回路により受信した信号に基づいて、全ての画素１２から読み出された信号を出力する第１の出力モード（２次元コード読取モード）と、画素の個数が多い画素行１３ａ、１３ｂの画素から読み出された信号だけを出力する第２の出力モード（１次元コード読取モード）とを切り替える図示しない出力切替回路（出力切替手段）を内蔵している。

次に、上記構成の情報コード読取装置１の動作について、図３のフローチャートも参照して説明する。まず、図３のステップＳ１において、トリガースイッチ４がオンされたか否かを判断する。ここで、トリガースイッチ４がオンされたときには、「ＹＥＳ」へ進み、照明用ＬＥＤを点灯させて読取対象の情報コードを露光する（ステップＳ２）。

続いて、ステップＳ３へ進み、設定されている読取モードが１次元コード（バーコード）読取モードであるか、２次元コード読取モードであるかを確認する。ここで、２次元コード読取モードであるときには、ステップＳ４へ進み、イメージセンサ１１の全ての画素１２から読み出された信号（画像データ）を取り込む。そして、ステップＳ６へ進み、上記取り込んだ画像データ（撮影した２次元コード）をデコードすることにより、文字や記号等の情報に変換するように構成されている。

一方、ステップＳ３において、読取モードが１次元コード（バーコード）読取モードであるときには、ステップＳ５へ進み、イメージセンサ１１の画素１２の中の画素数の多い画素行１３ａ、１３ｂから読み出された信号（画像データ）だけを取り込む。そして、ステップＳ６へ進み、上記取り込んだ画像データ（撮影したバーコード）をデコードすることにより、文字や記号等の情報に変換するように構成されている。

続いて、ステップＳ７へ進み、デコード処理が正常に実行されたか否かを判断する。ここで、デコード処理が正常に実行されなかった場合には、「ＮＯ」へ進み、ステップＳ２へ戻り、上述した情報コードの読取処理をやり直す。一方、ステップＳ７において、デコード処理が正常に実行された場合には、「ＹＥＳ」へ進み、情報コードの読取処理を終了する。

また、上記構成の情報コード読取装置１においては、結像レンズ１０の絞りの大きさを可変させることが可能なように構成されている。尚、結像レンズ１０の絞りの大きさを可変させる構成としては、カメラ等に使用されている周知の構成を用いれば良い。そして、本実施例においては、バーコード（１次元コード）読取モードを実行するときに、結像レンズ１０の絞りを例えば縦長にして、該絞りの大きさを大きくするように構成している。これに対して、２次元コード読取モードを実行するときに、結像レンズ１０の絞りを丸くして、該絞りの大きさを通常程度の大きさにしている。

このように構成すると、バーコードを読み取るときには、結像レンズ１０の絞りが縦長であり、通常よりも大きいことから、入射光量を多くすることができ、バーコード読取性能を向上させることができる。

また、本実施例においては、図４に示すように、イメージセンサ１１と結像レンズ１０との間の距離を、バーコード（１次元コード）読取モード実行時と２次元コード読取モード実行時とで変えることが可能なように構成されている。尚、結像レンズ１０を図４中上下方向に移動させる構成（機構）としては、カメラ等に使用されている周知の構成（フォーカス機構等）を用いれば良い。

そして、本実施例においては、２次元コード読取モードを実行するときには、図４（ａ）に示すように、結像レンズ１０とイメージセンサ１１との距離を短くするように構成している。これに対して、バーコード（１次元コード）読取モードを実行するときには、図４（ｂ）に示すように、結像レンズ１０とイメージセンサ１１（画素行１３ａ、１３ｂ）との距離を長くするように構成している。

このように構成すると、バーコードを読み取るときには、図４（ｂ）に示すように、画角がそれほど大きくならず、バーコード読取性能を向上させることができる。

ちなみに、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、結像レンズ１０とイメージセンサ１１との距離を変えない構成の場合には、バーコードを読み取るとき、図５（ｂ）に示すように、画角が非常に大きくなってしまい、開口効率の影響で、画素があるにもかかわらず、光が周辺まで届かないという欠点が発生し、バーコードの読取が正常になされないことがあった。これに対して、本実施例においては、バーコードを読み取るときには、結像レンズ１０とイメージセンサ１１との距離を長くして、図４（ｂ）に示すように、画角が大きくならないように構成したので、バーコード読取性能を向上させることができる。

このような構成の本実施例によれば、２次元コードを読み取るときには（２次元コード読取モードを実行するときには）、イメージセンサ１１の全ての画素１２により読み込んだデータを取り込んでデータ処理するので、２次元コードを読み取ることができる。これに対して、バーコード（１次元コード）を読み取るときには（１次元コード読取モードを実行するときには）、イメージセンサ１１の中の画素数が多い画素行１３ａ、１３ｂだけを使用することから、バーコード専用リーダとほぼ同様にして、遠く離れたバーコード等を読み取ることができて、読み取り分解能を高くすることができる。

そして、上記構成の場合、画素数が多い画素行１３ａ、１３ｂにより読み込んだデータだけをデータ処理するので、処理するデータ量が少なくなり、データ処理（取り込み処理）に要する時間を低減することができ、従って、読取速度が低下することがなくなる。また、画素数が多くなるために、画角が広くなるから、幅広なバーコード等を読み取ることも可能である。

尚、上記実施例においては、画素数が多い画素行１３ａ、１３ｂをイメージセンサ１１の上端部に配設したが、これに限られるものではなく、例えば、図６に示す第２の実施例のように、画素数が多い画素行１３ｃ、１３ｄをイメージセンサ１１の中間部に配設するように構成しても良く、配設位置は適宜決めれば良い。

また、上記各実施例においては、画素数が多い画素行を２行としたが、これに限られるものではなく、画素数が多い画素行を１行または３行以上とするように構成しても良い。

図７は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第３の実施例においては、イメージセンサ１１の画素１２の中の、上から２つの画素行１４ａ、１４ｂの画素の大きさを他の画素行の画素と異なるように、具体的には、画素の縦及び横の寸法をそれぞれ１／２にするように構成した。この構成の場合、画素行１４ａ、１４ｂの画素数は、他の画素行の画素数の２倍、即ち、１２８０＊２＝２５６０となるように構成されている。

上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、この第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第３の実施例においては、２つの画素行１４ａ、１４ｂの画素の大きさを他の画素行の画素よりも小さくして、具体的には、画素の縦及び横の寸法をそれぞれ１／２にして、上記画素行１４ａ、１４ｂの画素数を他の画素行の画素数の２倍とするように構成したので、イメージセンサ１１のチップサイズは、従来構成とほぼ同じ大きさとすることができる。

尚、上記実施例においては、画素の大きさを小さくした（画素数が多い）画素行１４ａ、１４ｂをイメージセンサ１１の上端部に配設したが、これに限られるものではなく、例えば、図８に示す第４の実施例のように、画素の大きさを小さくした（画素数が多い）画素行１４ｃ、１４ｄをイメージセンサ１１の中間部に配設するように構成しても良く、配設位置及び行数は適宜決めれば良い。

また、上記第３及び第４の実施例においては、画素行１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの画素の大きさを小さくするに際して、画素の縦及び横の寸法をそれぞれ１／２にするように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、図９に示す第５の実施例のように、画素行１５ａの画素の横の寸法だけを１／２にして、縦の寸法は元のままとする、即ち、画素行１５ａの画素の形状を他の画素行の画素に比べて縦長とするように構成しても良い。

このような構成の第５の実施例においても、第３及び第４の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第５の実施例によれば、画素行１５ａの画素の面積が第３及び第４の実施例の画素行１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの画素の面積の２倍となるから、各画素の受光量を増やすことができ、受光感度を高くすることができる。

尚、上記第３、第４、第５の実施例では、画素を小さくするに際して、画素の縦または横の寸法を１／２にするようにしたが、これに限られるものではなく、小さくする比率は、適宜決めれば良い。

本発明の第１の実施例を示すイメージセンサの画素を示す図 情報コード読取装置の破断側面図 フローチャート （ａ）は２次元コード読取モードのときイメージセンサと結合レンズとの位置関係を示す図、（ｂ）はバーコード（１次元コード）読取モードのときイメージセンサと結合レンズとの位置関係を示す図 比較例を示す図４相当図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 本発明の第３の実施例を示す図１相当図 本発明の第４の実施例を示す図１相当図 本発明の第５の実施例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１は情報コード読取装置、２は装置本体部、３はグリップ部、４はトリガースイッチ、８はモード切替スイッチ（切替手段）、９は読取口、１０は結像レンズ、１１はイメージセンサ、１２は画素、１３ａ、１３ｂは画素行、１４ａ、１４ｂは画素行、１５ａは画素行を示す。

Claims (10)

1. マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素から順次読み出された信号を出力する機能を備えたイメージセンサにおいて、
   前記マトリクス状の複数の画素の大きさを同じにすると共に、前記マトリクス状の複数の画素の中の、少なくとも１つの画素行の画素の個数を、他の画素行の画素の個数よりも多くするように構成したことを特徴とするイメージセンサ。
2. 信号受信手段と、
   前記信号受信手段により受信した信号に基づいて、前記画素の個数が多い画素行の画素から読み出された信号だけを出力するように切り替える出力切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。
3. マトリクス状に配置され入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素を有し、所定のサイクル時間で前記複数の画素から順次読み出された信号を出力する機能を備えたイメージセンサにおいて、
   前記マトリクス状の複数の画素の中の、少なくとも１つの画素行の画素の大きさを、他の画素行の画素と異なるように構成したことを特徴とするイメージセンサ。
4. 前記大きさが異なる画素は、前記他の画素行の画素よりも小さいことを特徴とする請求項３記載のイメージセンサ。
5. 前記大きさが異なる画素は、前記他の画素行の画素よりも縦長の形状であることを特徴とする請求項３記載のイメージセンサ。
6. 信号受信手段と、
   前記信号受信手段により受信した信号に基づいて、前記画素の大きさが異なる画素行の画素から読み出された信号だけを出力するように切り替える出力切替手段とを備えたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のイメージセンサ。
7. 情報コードを光学的に読み取り、文字や記号等の情報に変換する機能を有する情報コード読取装置において、
   請求項１ないし６のいずれかに記載のイメージセンサを備えると共に、
   １次元コード読取モードと２次元コード読取モードとを切り替える切替手段を備えたことを特徴とする情報コード読取装置。
8. 前記１次元コード読取モードを実行するときには、結像レンズの絞りを縦長にするように構成したことを特徴とする請求項７記載の情報コード読取装置。
9. 前記１次元コード読取モードを実行するときには、前記イメージセンサの前記マトリクス状の複数の画素の中の、画素の個数が多い画素行または画素の大きさが異なる画素行の画素から読み出された信号だけを取り込むように構成したことを特徴とする請求項７記載の情報コード読取装置。
10. 前記イメージセンサと結像レンズとの間の距離を、前記１次元コード読取モード実行時と前記２次元コード読取モード実行時とで可変可能なように構成したことを特徴とする請求項７記載の情報コード読取装置。
    
    

Images