JP2008117243A - バーコードリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 バーコードの読み取りの解像度を確保しながらもコストを極力抑制できるバーコードリーダを提供することである。
【解決手段】 フォトトランジスタ１１は、バーコードリーダ１の長手方向に発光ダイオード１３と重なるように、かつ、発光ダイオード１３が光を発光する側に配置される。この場合、発光ダイオード１３とフォトトランジスタ１１とは、同じ光軸上に配置される。このため、発光ダイオード１３の位置を物点としたときの像点を含む焦点深度と、フォトトランジスタ１１の位置を像点としたときの物点を含む被写界深度と、が光軸方向に重なり、バーコードの読み取りの解像度を光軸方向の広い範囲で確保できることが推測できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バーコードを読み取るためのバーコードリーダ及びその関連技術に関する。

特許文献１の従来技術の欄には、ペン型バーコードリーダ（以下、「ペン」と呼ぶ。）が開示されている。ここで紹介されているペンは、受光素子、絞り穴、微小球体、及び複数個の発光素子を備えている。

特開平７−１９２０７６号公報

上記ペンは、複数個の発光素子を搭載して、バーコードに照射する光量を大きくしている。このため、発光素子を物点としたときの像点の位置を考慮した厳密な光学系の設計が不要である。しかし、複数個の発光素子を搭載するので、その分コストが高くなる。

また、上記ペンでは、絞り穴（つまり、ピンホール）を受光素子の近傍に設けて、バーコードの読み取りの解像度を確保している。しかし、絞り穴を設けているので、これを光軸に合わせるために、光学系において高い寸法精度が要求され、構造部品が高額になるばかりでなく、組立調整にも多くの時間を要することになる。また、受光素子の近傍に絞り穴を設け、光を絞っているため、受光感度が弱くなり、受光素子の出力信号の増幅率を大きくする必要がある。そうすると、ノイズも大きくなるので、シールドを設けなければならず、これもまたコストを高くする要因となる。

そこで、本発明の目的は、バーコードの読み取りの解像度を確保しながらも、コストを極力抑制できるバーコードリーダ及びその関連技術を提供することである。

本発明の第１の観点によれば、バーコードリーダは、発光素子と、受光素子と、を備え、前記受光素子は、前記バーコードリーダの長手方向に前記発光素子と重なるように、かつ、前記発光素子が光を発光する側に配置される。

本発明の第２の観点によれば、バーコードリーダは、発光素子と、受光素子と、を備え、前記受光素子は、前記発光素子が発光した光の外部への出射口と前記発光素子との間に配置される。

本発明の第１及び第２の観点によるバーコードリーダによれば、受光素子と発光素子とを同一軸上に配置できるので、発光素子の位置を物点としたときの像点を含む焦点深度と、受光素子の位置を像点としたときの物点を含む被写界深度と、を上記軸方向に重ねることができ、バーコードの読み取りの解像度を上記軸方向の広い範囲で確保できることが推測できる。また、従来技術のように、解像度を確保するための絞り穴（ピンホール）を設ける必要は必ずしもない。以上の結果、バーコードの読み取りの解像度を確保しながらも、コストを極力抑制できる。

もちろん、本発明は、解像度を確保するための絞り穴を設けることを排除するものではない。

本発明の第２の観点によるバーコードリーダは、前記出射口に設けられる第１レンズをさらに備え、前記第１レンズは、球状レンズである。また、前記出射口と前記受光素子との間に配置される第２レンズをさらに備えてもよく、前記第２レンズは、凸レンズである。さらに、前記第１レンズに近接して配置され、前記発光素子が発光した光の前記第１レンズへの入射光及び前記第１レンズから入射して前記受光素子へ向かう出射光を絞るための開口絞りを有する絞り部材を備えることができる。

本発明の第１及び第２の観点によるバーコードリーダにおいて、前記受光素子と前記発光素子とは直線状に配置される。この場合、前記受光素子と前記発光素子とは、実質的に同一の軸上に配置される。さらに、前記受光素子と前記発光素子とは、所定距離だけ離れて配置される。

また、前記発光素子が発光し、バーコードに照射され、前記バーコードが反射し、前記受光素子が受光し、電気信号に変換された光に基づいて、前記バーコードを解読する情報処理手段をさらに備えることができ、前記情報処理手段は、前記バーコードの解読結果をキーボードデータの形式に変換し、キーボードデータとしての前記解読結果と、その解読結果を用いて所定のコンピュータに所定の処理を実行させるためのキーボードデータの形式の所定コマンドと、を出力する。

この構成によれば、コマンドが入力されたコンピュータは、そのコマンドに応答して所定の処理を実行する。従って、バーコードの解読結果を用いた所定の処理をコンピュータに実行させる場合に、専用のソフトウェアをインストールすることが不要となり、ユーザの利便性を向上できる。

さらに、前記情報処理手段は、キーボードデータの形式の所定のサーバのアドレス情報を前記所定のコンピュータに出力し、前記所定のコマンドは、前記所定のコンピュータに対して、前記バーコードの前記解読結果を、前記アドレス情報が示す前記所定のサーバに送信させるためのコマンドである。

この構成によれば、ユーザは、バーコードの読み取り処理を行うだけで、バーコードを所定のサーバに送信でき、そのサーバから所定のサービスの提供を容易に受けることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付してその説明を援用する。

図１は、本発明の実施の形態によるバーコードリーダ１の構造図である。図１を参照して、バーコードリーダ１は、円筒形のハウジング３を有する。そして、ハウジング３に、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１７及び増幅器１９を実装した基板１５、発光ダイオード１３、フォトトランジスタ１１、凸レンズ９、絞り部材７、及び球状レンズ５が内蔵される。

基板１５は、バーコードリーダ１の基端部に配置される。この基板１５には、ＭＣＵ１７にその一方端が接続されるＵＳＢケーブル２１から、電源電圧Ｖｃｃ及び接地電圧ＧＮＤが供給され、これらが、ＭＣＵ１７、増幅器１９、フォトトランジスタ１１、及び発光ダイオード１３に与えられる。

フォトトランジスタ１１は、入力された光を電気信号に変換し、増幅器１９に与える。増幅器１９は、フォトトランジスタ１１が出力した電気信号を増幅して、ＭＣＵ１７に与える。ＭＣＵ１７は、この電気信号を解読して、バーコード情報を取得する。また、ＭＣＵ１７は、ＵＳＢコントローラの機能を有し、ＵＳＢケーブル２１の他方端と接続されるＵＳＢコントローラ（図示せず）との間で通信を行い、取得したバーコード情報を送信する。

フォトトランジスタ１１は、バーコードリーダ１の長手方向に発光ダイオード１３と重なるように、かつ、発光ダイオード１３が光を発光する側に配置される。発光ダイオード１３が発光した光の外部への出射口には、レンズ５が配置される。そして、レンズ５に近接して、円筒状の絞り部材７が配置される。この絞り部材７は、発光ダイオード１３が発光した光のレンズ５への入射光及びレンズ５から入射してフォトトランジスタ１１へ向かう出射光を絞るための開口絞り８を有する。ちなみに、この絞り部材７は、バーコードの読み取りの解像度を確保するための穴、いわゆるピンホールではない。また、フォトトランジスタ１１と絞り部材７との間には、レンズ９が配置される。

詳細に述べると、フォトトランジスタ１１と発光ダイオード１３とは、実質的に同一の軸上に配置され、つまり、レンズ９の光軸上に配置されている。また、フォトトランジスタ１１と発光ダイオード１３とは、レンズ９の光軸に沿って所定距離ｄだけ離れて配置される。この所定距離ｄの設定方法は、後述する。さらに、発光ダイオード１３の光はレンズ５まで届かなければならないので、フォトトランジスタ１１のサイズは、発光ダイオード１３からの光を遮断しないように選択される。例えば、レンズ９の光軸方向から見たときに、フォトトランジスタ１１（そのプラスチックモールド）が発光ダイオード１３（そのプラスチックモールド）より小さくなるように、これらのサイズが選択される。

レンズ５は相対的に固定されている。従って、レンズ９及び発光ダイオード１３の位置（光軸上の）を調整することにより、発光ダイオード１３の位置を物点としたときの像点の位置を調整できる。また、レンズ９及びフォトトランジスタ１１の位置（光軸上の）を調整することにより、フォトトランジスタ１１の位置を像点としたときの物点の位置を調整できる。

フォトトランジスタ１１と発光ダイオード１３とをレンズ９の光軸上に配置し、所定距離ｄを適切に設定することで、発光ダイオード１３の位置を物点としたときの像点を含む焦点深度と、フォトトランジスタ１１の位置を像点としたときの物点を含む被写界深度と、を光軸方向に重ねること（「ダブルフォーカス」と呼ぶ。）ができて、バーコードの読み取りの解像度を光軸方向の広い範囲で確保できることが推測できる。この場合、発光ダイオード１３、フォトトランジスタ１１、レンズ９、及びレンズ５の位置関係を、実験及び試行錯誤等により適切に設定することで、バーコードリーダ１の外部であって、レンズ５の近傍に、ダブルフォーカスの位置を設定することができる。

所定距離ｄの設定方法を詳細に説明する。所定距離ｄが短すぎると、フォトトランジスタ１１が、発光ダイオード１３からの光を直接拾ってしまい、バーコードからの反射光を判別できなくなる。つまり、この場合、フォトトランジスタ１１が、発光ダイオード１３からの直接光で完全にオンしてしまったり、それに近い状態になってしまう。一方、フォトトランジスタ１１の応答速度を速くするためには、フォトトランジスタ１１を弱くオンした状態にしておくことが好ましい。さらに、所定距離ｄが長すぎると、上記した焦点深度と被写界深度とが重ならず分離してしまい、ダブルフォーカスを実現できず、バーコードを精度良く認識できない範囲（光軸上の）が発生する。従って、所定距離ｄは、フォトトランジスタ１１が完全にオンしない弱くオンする状態で、かつ、ダブルフォーカスを実現できるように、実験や試行錯誤等により決定する。

図２（ａ）は、図１のバーコードリーダ１の電気的構成を示す図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＭＣＵ１７に内蔵されたＲＯＭ５１に格納されるプログラム及びデータの図解図である。図２（ａ）を参照して、バーコードリーダ１は、スキャナ３３及びＭＣＵ１７を含む。スキャナ３３は、図１の光学系（増幅器１９、発光ダイオード１３、フォトトランジスタ１１、レンズ９、絞り部材７、及びレンズ５）を含む。

スキャナ３３の発光ダイオード１３が発光した光は、レンズ９、絞り部材７、及びレンズ５を介して、バーコード３１に照射される。そして、バーコード３１に照射された光は、レンズ５、絞り部材７、及びレンズ９を介して、フォトトランジスタ１１で受光される。フォトトランジスタ１１は、受光した光を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅器１９で増幅され、ＭＣＵ１７に与えられる。このように、ＭＣＵ１７には、バーコード３１を構成するバーとスペースに応じた電気信号が与えられる。

ＭＣＵ１７は、ＣＰＵ（図示せず）、ＲＡＭ（図示せず）、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）、ＵＳＢコントローラ（図示せず）、及び図２（ｂ）に示すＲＯＭ５１等を内蔵している。ＲＯＭ５１には、デコードプログラム５３、キーボードエミュレーションプログラム５５、出力制御プログラム５７、キーボードデータで表されたサーバ（図示せず）のＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｌｏｃａｔｏｒ）５９、キーボードデータで表された端末３５へのコマンド６１、並びにその他必要なプログラム及びデータが格納される。コマンド６１は、端末（コンピュータ）３５に対して、ブラウザを起動し、ＵＲＬ５９が示すサーバへアクセスすることを指示するコマンドである。

ＭＣＵ１７は、デコードプログラム５３を実行して、入力されたバーコード３１に応じた電気信号を解読して、バーコード情報を取得する。そして、ＭＣＵ１７は、キーボードエミュレーションプログラム５５を実行して、バーコード情報をキーボードデータに変換し、ＲＡＭに格納する。そして、ＭＣＵ１７は、出力制御プログラム５７を実行して、ＵＲＬ５９及びコマンド６１をＲＯＭ５１から取得すると共に、ＲＡＭからバーコード情報を取得し、ＵＳＢコントローラに、これらキーボードデータを端末３５に送信させる。

すると、端末３５は、受信したコマンド６１に応答して、受信したＵＲＬ５９に基づき、受信したバーコード情報をインターネット（図示せず）を介してサーバへ送信する。なお、バーコードリーダ１が端末３５に送信するキーボードデータには、当該バーコードリーダ１を特定するための識別データは含まれていない。ただし、もちろん、識別データを含めることも可能である。

なお、ＭＣＵ１７の外部に、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等を搭載して、ＵＲＬやプログラム等の変更が可能なようにすることもできる。

さて、以上のように、本実施の形態では、フォトトランジスタ１１は、バーコードリーダ１の長手方向に発光ダイオード１３と重なるように、かつ、発光ダイオード１３が光を発光する側に配置される。言い換えると、フォトトランジスタ１１は、発光ダイオード１３が発光した光の外部への出射口（レンズ５）と発光ダイオード１３との間に配置される。この場合、発光ダイオード１３とフォトトランジスタ１１とは、同じ光軸上に配置される。このため、発光ダイオード１３の位置を物点としたときの像点を含む焦点深度と、フォトトランジスタ１１の位置を像点としたときの物点を含む被写界深度と、を光軸方向に重ねることができ、バーコード３１の読み取りの解像度を光軸方向の広い範囲で確保できることが推測できる。

また、従来技術のように、解像度を確保するための絞り穴、つまり、ピンホールを設けていない。従って、フォトトランジスタ１１に対する入力として十分な光量を確保できる。このため、ピンホールを設ける場合と比較して、増幅器１９の増幅率を小さくできるし、ノイズ抑制のためのシールドを省くこともできる。また、光学系において高い寸法精度が要求されることもない。

以上の結果、バーコード３１の読み取りの解像度を確保しながらも、コストを極力抑制できる。

さらに、本実施の形態では、バーコードリーダ１からコマンド６１が入力された端末３５は、コマンド６１に応答して、バーコードリーダ１から与えられたバーコード情報を、ＵＲＬ５９が示すサーバへ送信する。従って、ユーザは、バーコード３１の読み取り処理を行うだけで、バーコード情報をサーバに送信でき、そのサーバから所定のサービスの提供を容易に受けることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば、以下のような変形も可能である。

（１）上記のレンズ５の材質として、例えば、ＢＫ７等の光学ガラス、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のプラスチック、又はサファイヤ等を使用でき、その材質は問わない。レンズ５として、サファイヤ等の比較的高屈折率のものを使用すれば、レンズ９は必ずしも必要ない。また、例えば、レンズ９として、ＢＫ７等の光学ガラス又はＰＭＭＡ等のプラスチックを使用できる。

（２）上記では、発光ダイオード１３からの光の出射口にレンズ５を配置したが、これに代えて、出射口をピンホールとすることもできる。この場合、絞り部材７は不要である。

（３）いずれにせよ、発光ダイオード１３とフォトトランジスタ１１とを上記のような配置にする限り、仕様や目的に合わせて、光学系を任意に構築できる。

（４）上記では、ＵＳＢケーブル２１を使用したが、無線により、バーコードリーダ１と端末３５とを接続することも可能である。

本発明の実施の形態によるバーコードリーダ１の構造図である。 （ａ）図１のバーコードリーダ１の電気的構成を示す図である。（ｂ）図２（ａ）のＭＣＵ１７に内蔵されたＲＯＭ５１に格納されるプログラム及びデータの図解図である。

符号の説明

１…バーコードリーダ、３…ハウジング、５…球状レンズ、７…絞り部材、８…開口絞り、９…凸レンズ、１１…フォトトランジスタ、１３…発光ダイオード、１５…基板、１７…ＭＣＵ、１９…増幅器、２１…ＵＳＢケーブル。

Claims (10)

1. バーコードリーダであって、
   発光素子と、
   受光素子と、を備え、
   前記受光素子は、前記バーコードリーダの長手方向に前記発光素子と重なるように、かつ、前記発光素子が光を発光する側に配置される、バーコードリーダ。
2. バーコードリーダであって、
   発光素子と、
   受光素子と、を備え、
   前記受光素子は、前記発光素子が発光した光の外部への出射口と前記発光素子との間に配置される、バーコードリーダ。
3. 前記出射口に設けられる第１レンズをさらに備え、
   前記第１レンズは、球状レンズである、請求項２記載のバーコードリーダ。
4. 前記出射口と前記受光素子との間に配置される第２レンズをさらに備え、
   前記第２レンズは、凸レンズである、請求項２又は３記載のバーコードリーダ。
5. 前記第１レンズに近接して配置され、前記発光素子が発光した光の前記第１レンズへの入射光及び前記第１レンズから入射して前記受光素子へ向かう出射光を絞るための開口絞りを有する絞り部材をさらに備える、請求項３記載のバーコードリーダ。
6. 前記受光素子と前記発光素子とは直線状に配置される、請求項１から５記載のバーコードリーダ。
7. 前記受光素子と前記発光素子とは、実質的に同一の軸上に配置される、請求項６記載のバーコードリーダ。
8. 前記受光素子と前記発光素子とは、所定距離だけ離れて配置される、請求項１から７記載のバーコードリーダ。
9. 前記発光素子が発光し、バーコードに照射され、前記バーコードが反射し、前記受光素子が受光し、電気信号に変換された光に基づいて、前記バーコードを解読する情報処理手段をさらに備え、
   前記情報処理手段は、前記バーコードの解読結果をキーボードデータの形式に変換し、キーボードデータとしての前記解読結果と、その解読結果を用いて所定のコンピュータに所定の処理を実行させるためのキーボードデータの形式の所定コマンドと、を出力する、請求項１から８記載のバーコードリーダ。
10. 前記情報処理手段は、キーボードデータの形式の所定のサーバのアドレス情報を前記所定のコンピュータに出力し、
    前記所定のコマンドは、前記所定のコンピュータに対して、前記バーコードの前記解読結果を、前記アドレス情報が示す前記所定のサーバに送信させるためのコマンドである、請求項９記載のバーコードリーダ。

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