JP2011227661A

JP2011227661A - 光学式文字読み取り装置

Info

Publication number: JP2011227661A
Application number: JP2010096132A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Makino; 周平牧野; Takayuki Miki; 卓之三木
Original assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: JP5222884B2

Abstract

【課題】１回の搬送で紙葉類の読み取りや印字を行うことが可能な光学式文字読み取り装置を提供する。
【解決手段】紙葉類を搬送する搬送路と、紙葉類の表面を照射して光を反射させる第１の光源と、紙葉類をはさんで第１の光源に対向する位置に配置され、紙葉類の裏面を照射して光を透過させる第２の光源と、第１の光源の側であって第１の光源および第２の光源の光軸上に配置され、紙葉類の表面または紙葉類の裏面に示された文字情報を読み取る読取部と、第１の光源と第２の光源とが、搬送路上を搬送される紙葉類の表面と紙葉類の裏面とに、時分割で光を照射するように第１の光源と第２の光源とを切り替え、切り替えられた第１の光源に基づくイメージデータである第１の多値データと、切り替えられた第２の光源に基づくイメージデータである第２の多値データを２値化することにより、文字情報を認識する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙葉類上の文字情報を光学的に読み取って、所定の認識処理を行う光学式文字読み取り装置に関する。

紙葉類を読み取る装置においては、ホッパにセットする紙葉類の方向の制約をして、その紙葉類の読取方向、印字方向を決めて、装置の構成の簡素化を図っている。また、ホッパにセットする紙葉類の方向の制約をしない場合は、例えば、紙葉類の両面を読み取るために、２つの読み取りスキャナや印字ヘッドを実装する構成が必要となる。または、読み取りスキャナや印字ヘッドを１個実装して読み取り処理や印字処理を行う場合、これらの処理を行う前までに、メカニカル的に、紙葉類（以下、「用紙」と呼ぶこともある。）を回転、反転して用紙の搬送方向を制御する機構を実装し、その機構を動作させ、用紙の方向を揃えることで、読み取り処理や印字処理の準備をするものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００８−２７８５５９号公報

しかしながら、２つの読み取りスキャナや印字ヘッドを実装した場合、あるいは上述した各種の機構を設けた場合、装置の大型化や、高コストとなってしまうといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１回の搬送で紙葉類の読み取りや印字を行うことが可能であって、コストを抑制することができる光学式文字読み取り装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、光学式文字読み取り装置は、紙葉類を搬送する搬送路と、前記紙葉類の表面を照射して光を反射させる第１の光源と、前記紙葉類をはさんで前記第１の光源に対向する位置に配置され、前記紙葉類の裏面を照射して光を透過させる第２の光源と、前記第１の光源の側であって前記第１の光源および前記第２の光源の光軸上に配置され、前記紙葉類の表面または前記紙葉類の裏面に示された文字情報を読み取る読取部と、前記第１の光源と前記第２の光源とが、前記搬送路上を搬送される前記紙葉類の表面と前記紙葉類の裏面とに、時分割で光を照射するように前記第１の光源と前記第２の光源とを切り替え、切り替えられた前記第１の光源に基づくイメージデータである第１の多値データを、あらかじめ定められた前記第1の多値データを２値化するための第１の閾値を基準として２値化し、切り替えられた前記第２の光源に基づくイメージデータである第２の多値データを、あらかじめ定められた前記第２の多値データを２値化するための第２の閾値を基準として２値化することにより、前記文字情報を認識する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１回の搬送で紙葉類の読み取りや印字を行うことが可能であって、コストを抑制することができる光学式文字読み取り装置を提供することができる。

第１の実施の形態にかかる光学式文字読み取り装置の主要部の構成を示す図である。図１に示した光学式文字読み取り装置において、光量の最適化、２値化のためのスライスレベルを最適にするための実測データを示す図である。図１に示した光学式文字読み取り装置において反射用光源の配置を示すイメージ図である。図１に示した光学式文字読み取り装置において透過用光源の配置を示すイメージ図である。反射用光源、透過用光源から発せられた光をＣＣＤの出力を測定するための測定回路の構成を示す図である。ＣＣＤの出力をＡＤＣの入力端子で測定するイメージを示す図である。ＣＣＤの出力電圧が、文字情報の位置で、他の出力電圧と比べて低下している様子を示す図である。図５Ａに示すＣＣＤの出力電圧のグラフを座標反転させた実測データのグラフを示す図である。用紙断面と裏面の感熱層への熱エネルギー伝達経路の例を示す図である。表面からの熱エネルギーの印加と、裏面からの熱エネルギーの印加した場合の実測した静的特性データを示す表である。図７Ａに示した実測されたデータをプロットしたグラフである。図１に示した光学式文字読み取り装置の主要部のブロック図を示す図である。光源制御部と光源との回路構成を示す図である。反射用光源と透過用光源が交互に発光するようにＯＮ／ＯＦＦ信号が切り替わる様子を示す図である。制御部がＤＡＣに設定する照度レベル、反射用光源と透過用光源に設定する光源電流の値の例を示す図である。制御部が１ライン周期毎に取り込んだ多値レベルを２値化スライスレベルで２値化する様子を示す図である。光学式文字読み取り装置が、用紙の表／裏面を時分割で１次元CCDイメージデータを取り込む場合の処理手順を示すフローチャートである。１次元ＣＣＤで用紙が表向きになっている場合の表／裏面イメージ画像である。１次元ＣＣＤで用紙が表向きになっている場合の表／裏面イメージ画像である。方向判定アルゴリズムに従って、制御部４０が行う処理の処理手順を示すフローチャートである。方向判定アルゴリズムに従って、制御部４０が行う処理の処理手順を示すフローチャートである。紙葉類の方向判定アルゴリズムが判定する紙葉類の方向の例を示す図である（正規方向）。紙葉類の方向判定アルゴリズムが判定する紙葉類の方向の例を示す図である（正規方向から１８０度回転）。紙葉類の方向判定アルゴリズムが判定する紙葉類の方向の例を示す図である（正規方向から垂直方向に反転）。紙葉類の方向判定アルゴリズムが判定する紙葉類の方向の例を示す図である（正規方向から垂直方向反転、１８０度回転）。制御部が表面印字エネルギーに設定した印字エネルギーの設定例を示す図である。制御部が図１６Ａに示した印字エネルギーを設定した場合のサーマルヘッドへのファイヤ信号を示す図である。用紙の方向に合わせて設定される印字パターンの例を示す図である。２次元ＣＣＤで、最初透過光源からのイメージで判別を行い、裏面に汚れがあった場合、反射用光源でのイメージデータを用いた判別処理の処理手順を示すフローチャートである。図１８に示したフローチャートで示しているステップ１３４、１３６での撮像エリアを示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光学式文字読み取り装置の実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる光学式文字読み取り装置１０００の主要部の構成を示す図である。図１に示すように、光学式文字読み取り装置１０００の主要部は、１つの読み取りスキャナで表／裏面の両方の文字情報を読み取るために、紙面の情報に対し反射光で読み取るための反射用光源５と、紙面の情報に対し透過で読み取るための透過用光源６と、を具備している。

透過用光源６では、透過のために光量を大きくすると、紙面の文字情報のインクも透過してしまい、いわゆる白とびが生じる結果、文字情報と用紙とのコントラスがなくなり、白黒判定が困難となる。逆に、透過のために光量を絞ると、光が用紙を透過しなくなり、用紙を読み取った際の画像の全体が黒くなり、黒文字情報と用紙とのコントラスがなくなるといった問題点がある。したがって、この点を解決するためには、光源波長の選定や、光量の最適化や、２値化のためのスライスレベルを決定づけることが必要となり、最適にすることが重要となる。

図２に示す実測データは、図１に示した光学式文字読み取り装置１０００において、光量の最適化、２値化のためのスライスレベルを最適にするため、反射用光源５、透過光源６のそれぞれの照度、すなわち光源電流を変化させ、その時のＣＣＤ出力電圧を測定した結果を示す表（後述する図５Ｂに示すプロットデータを表形式としたもの）である。なお、用紙の重複搬送時を想定し、透過用光源６では、用紙２枚を重ねた時についても測定している。

なお、図２に示した表中の「表反射-白」データは、反射用光源にて、光源電流を変化させ、用紙の白エリアのＣＣＤ出力電圧をオシロスコープにより測定している。表中のＣＣＤ出力電圧は、黒レベル基準からの降下電圧を示している。「表反射-黒」データは、反射用光源にて、光源電流を変化させ、用紙の黒印字部のＣＣＤ出力電圧を測定している。表中の「裏透過１枚-白」データは、用紙１枚で、透過用光源にて光源電流を変化させ、用紙の白エリアのＣＣＤ出力電圧を測定、「裏透過１枚-黒」データは、用紙１枚で、透過用光源にて、光源電流を変化させ、用紙の黒印字部分のＣＣＤ出力電圧を測定している。同じように表中の「裏透過２枚-白」データは、用紙２枚で、透過用光源にて光源電流を変化させ、用紙の白エリアのＣＣＤ出力電圧を測定、「裏透過２枚-黒」データは、用紙２枚で、透過用光源にて、光源電流を変化させ、用紙の黒印字部分のＣＣＤ出力電圧を測定している。これらの具体的な測定方法や、測定するための構成については後述する。

図３Ａは、図１に示した光学式文字読み取り装置１０００において反射用光源５の配置を示すイメージ図である（図３Ａ（ａ）前面図、図３Ａ（ｂ）側面図）。図２に示した測定では、図３（ａ）に示すように、レンズ４の焦点距離９．４ｍｍ、Ｆ２．５、ＣＣＤ４３と用紙との物像間距離１１０ｍｍで、用紙として白紙７０ｋｇを配置している。被写体側、レンズと白紙の間に、１．０ｍｍ厚のガラス板（例えば、サファイガラス）を、白紙から１ｍｍ離れた位置に配置した。また、反射用光源５の各光源グループ基板は、おのおのＬＥＤ１２個2.54mmピッチで実装し、直列接続されている。

また、図３Ｂは、図１に示した光学式文字読み取り装置１０００において透過用光源６の配置を示すイメージ図である（図３Ｂ（ａ）前面図、図３Ｂ（ｂ）側面図）。図２に示した測定では、図３Ｂ（ａ）に示すように、ＣＣＤ４３から見て白紙を透かす方向に、物像間距離１１０ｍｍ位置で透過用光源６として、ピーク発光波長８５０ｎｍのＬＥＤを、発光面をＣＣＤ光軸に垂直方向で配置する。透過用光源６の読み取りでは、印刷している文字の黒と紙の境界に紙繊維による乱反射があり、エッジの乱れが発生するため、当初から赤外線波長を選定することにより、エッジの乱れを低減する効果を狙っている。なお、６０ｋｇ白紙への印刷自体は、オフセット印刷インク墨（黒）スペクトルバンドＢ９００でＰＣＳ０．９、印字サイズは、主走査方向で４ｍｍ幅にて印刷したものを使用している。なお、透過用光源６の光源グループ基板は、反射用光源５の場合と同様に、おのおのＬＥＤ１２個2.54mmピッチで実装し、直列接続されている。

図４Ａは、図３Ａに示した反射用光源５、図３Ｂに示した透過用光源６から発せられた光を、ＣＣＤ４３の出力を測定するための測定回路の構成を示す図である。この測定回路において、ＣＣＤ４３の出力は、図４Ｂに示すようにＡＤＣ４２の入力端子で測定するが、条件としては、はじめにコダックグレーカード白側にて、黒基準電圧との差異が1.40Vとなるようにゲイン調整をしておく。光量は、図４Ａの測定回路構成に示すように電流可変し電流値を読み取る。

この場合、ＣＣＤ４３の出力電圧は、図５Ａに示すように、文字情報の位置では、他の出力電圧と比べて低下していることがわかる。図５Ｂは、図５Ａに示すＣＣＤ４３の出力電圧のグラフを座標反転させた実測データのグラフを示す図である。なお、測定では、反射用光源５と透過用光源６とで、ＬＥＤ個数を４８個から２４個に変えて測定している。しかし、この場合であっても、トータル電流を実測しており、ＣＣＤに対して照射される光量に対してはＬＥＤ１個の担う光量だけが変わり、比較データとして光源のトータル電流を比較するので、ＬＥＤ個数を考慮にいれる必要はない。

また、測定では、ＣＣＤ出力電圧は、黒レベル基準からの降下電圧を逆転したものであり、コダックグレーカード白側で1.40Vになるようゲイン調整したものである。なお、反射用光源５と透過用光源６については、ピーク発光波長８５０ｎｍ、光出力４.５ｍＷのＬＥＤをＣＣＤ４３と光源の位置関係については、図３Ａ、図３Ｂに示した構成で配置している。

図５Ｂに示すように、透過用光源６は、白レベルで、反射用光源５と同じＣＣＤ出力０．８０Ｖでダイナミックレンジを得るためには、光源電流を反射電流すなわち光量の１４４％とする必要がある。これは、紙を透過する間に、紙の繊維により光が拡散し、透過してくる光量が減衰するためと考えられ、紙の表面反射で拡散する減衰より、大きいことを示す。ここで着目する点は、「裏透過１枚-黒」のデータが、「表反射１枚-黒」と同じような黒レベル基準に近いＣＣＤ出力となっており、「裏透過１枚-白」のレベルと乖離している。これは、光源発光波長とインク種に依存するが、実測でのオフセット印刷インク墨（黒）スペクトルバンドＢ９００ＰＣＳ０．９、主走査方向４ｍｍの黒印刷においては、白と黒を２値化するためスライスレベレを間に設定できるレベルで乖離しており、今回の発明の特徴である透過用光源６での読み取りを可能にしている。更に、２枚重ね重複を想定し、同じ用紙で、印刷のない用紙を１枚追加して重ねた場合の「裏透過２枚-白」実測データをみると、更に光量の減衰が見られる。

図５Ｂに示すグラフにおいては、透過スライスレベルと、反射スライスレベルについても示している。実測の条件では、光量を反射の読み取り時と、透過の読み取り時に切り替えるのみであっても白黒２値化のみであれば、透過スライスレベルが反射スライスレベルと同一であっても白黒２値化が可能であるが、用紙が２枚以上重複搬送した場合を想定すると、透過スライスレベルは「裏透過２枚-白」より、マージンをもって大きい値とすることで、用紙が２枚以上重複搬送した場合は、全エリアが黒ビットイメージデータで埋め尽くされ、文字認識できないようにすることが可能となる。

よって、用紙が２枚以上重複搬送した場合の検知は、透過スライスレベルを、２枚時の白エリアの透過実測データよりも大きい値を設定することで、２枚以上重複搬送を認識しないという簡単な方法を採用している。また、もちろん、用紙が２枚以上重複搬送した場合の検知は、２値化前の多値データで検出可能とする。透過用光源６は、基板上の個々のＬＥＤの実装位置と光源のバラツキ、ＬＥＤ個々の照度バラツキ、光源として、搬送路面のしたに実装した時のバラツキ位置バラツキがあり、ＣＣＤ出力に影響を与えるため、透過用のシェーディング補正を、反射用光源による表面の読み取りのシェーディング補正とは、別に保持している。

次に、用紙の裏面に印字する場合について説明する。用紙の裏面の印字においては、図６に示すように、表面から十分にキャレンダーされた紙すきの繊維層、クレイ層を通して、感熱層まで熱エネルギーを伝達し、熱エネルギーを裏面に合わせて上げる必要がある。このように熱エネルギーを伝達した場合の差異を確認するために、図７Ａでは、表面からの熱エネルギーの印加と、裏面からの熱エネルギーの印加した場合の実測した静的特性データを示している。実測では、感熱紙として、市販の三菱製紙製のサーマル用紙ＡＦＰ−２３５を使用した。７ｍｍ径の金属円柱棒を所定の温度に制御して、その金属円柱棒の側面が、１ｋｇ荷重で１秒間用紙に押し当てスタンプしており、用紙の下面には、約２ｍｍ厚のＡ４サイズのゴム板を下敷きにしている。ＰＣＳ濃度の測定は、発色した中心（円柱側面と用紙の接線付近）をマクベス濃度計Ａレンジで測定している。

このように実測されたデータをプロットしたものが図７Ｂに示すグラフである。静的特性にて、ＰＣＳ濃度の変化点に着目した場合、表面から、熱エネルギーを印加する場合と、裏面から熱エネルギーを印加する場合では、発色の変化点に、約６℃の差異があることがわかる。これは図６に示した紙すき繊維層８２と、クレイ層８３にて熱エネルギーが発散して感熱層まで到達するために余分な熱エネルギーを消費するからである。

サーマル印字の場合は、影響の大きいパラメータとして、搬送速度、サーマルヘッドにある蓄熱層の形状サイズ等がある。実験では、スタンプ時間が１秒で、静的特性としているので、印字速度が十分に低速の場合で、かつ、サーマル用紙ＡＦＰ−２３５の場合、かつ、静的特性と動的特性の相関が既知のサーマルヘッドで換算すると、約０．０５ｍＪ／ｄｏｔの差異となる。更に、その他のロスを０．０５ｍＪ／ｄｏｔと見積もり加算する。

つまり、表面印字側で０．２ｍＪ／ｄｏｔのエネルギーに設定したとすると、裏面印字の場合、０．３ｍＪ／ｄｏｔ（１５０％）の印字エネルギーで印字することになる。より高い印字エネルギーとなるため、同一ドットで連続ファイヤーした場合、すなわち連続して熱エネルギーを印加した場合には、次のドット印字の尾引きにじみが発生するため、尾引きにじみを低減するように履歴制御を行うことが必要となる。

なお、今回の実測データでは、図７Ｂのデータグラフに示すように、用紙表面から熱エネルギーを印加した場合、ＰＣＳ濃度の変化点を越えてから、ＰＣＳ濃度が、ＰＣＳ０．８７まで達し平衡しているが、それに対し、用紙裏面から熱エネルギーを印加した場合では、ＰＣＳ濃度の変化点を越えてから、ＰＣＳ濃度が、ＰＣＳ０．８付近で平衡して、それ以上は濃度が上がらない状態となっており、濃度差がＰＣＳ０．０７ある。

その理由は、薄い用紙の下敷きにしている約２ｍｍ厚のゴム板（プラテンローラと等価）に熱が奪われた結果、低い温度で温度平衡しているためである。裏面からの印字の場合は、図６に示したように、感熱層８４が、薄いハードコート層８５のみでプラテンローラ８７に接することになり、サーマルヘッド先端８０からの熱エネルギーが、感熱層８４に近いプラテンローラ８７に奪われることになる。このように、印字濃度の最適化にあたって、プラテンローラは比熱の高い材料に選定、プラテンローラ押圧の最適化が必要となる。

続いて、図１に示した光学式文字読み取り装置１０００の主要部で行われる処理について説明する。図１に示した光学式文字読み取り装置１０００の主要部では、光学式文字読み取り装置の主要部であるスキャナと搬送機構を示しているが、この搬送機構は、ホッパ１から搬送ローラ１ａの駆動を介して、スタッカー１０まで搬送させる。この搬送の間にスキャナ３にて文字を光学的に読み取ることと、サーマルヘッド８にて印字を行う。搬送機構内の、搬送途中に読み取り部８を配置させ、読み取り部８は、用紙（紙葉類７）の表面を照射する反射用光源５と、反射光をレンズ４で集光し、ＣＣＤ４３に結像するよう配置されている。用紙（紙葉類７）を透過させる方では、搬送面の下部に、透過用光源６を配置し、透過光源７の照射は用紙を透過し、反射光経路と同じレンズ４で集光されＣＣＤ４３に結像する。

本実施の形態における光学式文字読み取り装置１０００は、このような配置構成で、用紙の文字情報を光学的に読み取るものである。図８は、図１に示した光学式文字読み取り装置１０００の主要部のブロック図を示す図である。

図８に示すように、光源制御部４１Ａ、ＡＤＣ４２、サーマルヘッド制御部４４、紙葉類搬送制御部４６は、ＣＰＵ等の演算装置から構成される制御部４０の不図示のＩ／Ｏポートに接続されている。また、表面イメージメモリ４８、裏面イメージメモリ４９、第一文字情報パターンマッチング用イメージメモリ４９ａ、第二文字情報パターンマッチング用イメージメモリ４９ｂは、制御部４０の不図示のＤＭＡチャネルに接続されている。紙葉類搬送制御部４６は、内部にモータ制御ドライバ、アクチエータ制御ドライバを有し、紙葉類搬送機構４７を制御する。ＡＤＣ４２は、１次元ＣＣＤ or ２次元ＣＣＤ／ＣＭＯＳ４３に接続されており、ＣＣＤ出力を２５５デジタル値に変換する。光源制御部４１Ａと光源４１Ｂとは、図９に示す回路構成になっており、本発明を実現するための、反射用光源５と、透過用光源６の制御を行う。

反射用光源５の光量はアンプ３３により定電流制御され、そのレベルはＤＡＣ３１の出力値により決定される。またＤＡＣ３１の設定は、制御部４０の不図示のＩ／Ｏポートに接続された３ビットにて設定する。反射用光源３７の光量はアンプ３４により定電流制御され、そのレベルはＤＡＣ３２の出力値により決定される。またＤＡＣ３２の設定は、制御部４０の不図示のＩ／Ｏポートに接続された３ビットにて設定する。

本実施の形態においては、１次元ＣＣＤの場合、図１０Ａ〜Ｃに示すように、制御部４０は、１ラインスキャン周期で、交互に反射用光源５と、透過用光源６が切り替わるように制御する。図１０Ａに示すように、反射用光源５と、透過用光源６は、交互に発光するようにＯＮ／ＯＦＦ信号が切り替わる。

また、このような制御を行うために、図１０Ｂに示すように、制御部４０は、ＤＡＣ３１、ＤＡＣ３２に設定する照度レベルを設定し、反射用光源５と透過用光源６のそれぞれの設定は、図２に示した特性で示す光源電流になるように、その値を定めている。さらに、制御部４０は、図１０Ｃに示すように、１ライン周期毎に取り込んだ多値レベルを２値化スライスレベルで２値化する。この２値化スライスレベルも、反射用光源５と、透過用光源６のそれぞれを図２に示した特性を有するスライスレベルとなるように、その値を設定する。本実施の形態においては、設定電流を定電流回路で実現しているが、ＰＷＭ制御により光量制御をしても同じ結果を得ることができる。

続いて、本実施の形態にかかる光学式文字読み取り装置１０００が、用紙の表／裏面を時分割で１次元CCDイメージデータを取り込む場合について説明する。図１１は、光学式文字読み取り装置１０００が、用紙の表／裏面を時分割で１次元CCDイメージデータを取り込む場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御部４０は、ステップ５０で、あらかじめ反射用光源５の照度レベルの設定、透過用光源６の照度レベルの設定、反射用スライスレベルの設定、透過用スライスレベルの設定、反射用シェーディング補正値の設定、透過用シェーディング補正値の設定を行う。反射用シェーディングは、装置の調整段階で白基準紙を使用して、ＣＣＤの１ラインの画素毎の出力バラツキと光源の照度バラツキを特性データとして、不図示のメモリ等の記録媒体に記録したものである。透過用シェーディングは、装置の調整段階で反射用シェーディングとは別の透過用の白基準紙を用いてシェーディング補正を行い、透過用シェーディング特性データとして、不図示のメモリ等の記録媒体に記録したものである。反射用の白基準紙としては、反射量が大きいシェーディング用の用紙を用い、投下用の白基準紙としては、透過率が高いシェーディング用の用紙を用いている。

そして、制御部４０は、ステップ５１で、不図示の遮光センサ等によって用紙先端を検知したか否かを判定し、用紙先端を検知したか否かを判定した場合（ステップ５１：Ｙｅｓ）には、ステップ５２で、表面イメージメモリの格納先頭アドレス初期化、裏面イメージメモリの格納先頭アドレス初期化を行う。一方、制御部４０は、ステップ５１で用紙先端を検知していないと判定した場合（ステップ５１；Ｎｏ）、そのまま待機する。

そして、制御部４０は、ステップ５３で透過用光源ＯＦＦ／ＯＮ制御信号をＯＦＦ、反射用光源ＯＦＦ／ＯＮ制御信号をＯＮして、反射用光源による表面の反射の読み取り準備をし、ステップ５４で、ＣＣＤ出力１ライン分のＡＤＣ多値データを取り込む。その後、制御部４０は、ステップ５５で、反射用シェーディングで補正を行い、その補正結果を不図示の実施表面イメージメモリへ格納する。

次に、制御部４０は、ステップ５６で、透過用光源ＯＦＦ／ＯＮ制御信号をON、反射用光源OFF／ＯＮ制御信号をOFFし、ステップ５７でＣＣＤ出力１ライン分のADC多値データを取り込み、透過用シェーディング補正をする。さらに、制御部４０は、ステップ５８で、透過用スライスレベルで１ライン分を２値化データに変換し、不図示の表面イメージメモリへ格納している。これにより、後述する図１４Ａ、１４Ｂに示す紙葉類の方向を判定するアルゴリズムの処理が、表面イメージメモリと裏面イメージメモリを読み取り画像として、利用が可能な状態となる。

図１１に示したフローチャートに沿って処理を行った場合のイメージ画像を図１２、図１３に示す。図１２は、１次元ＣＣＤで用紙が表向きになっている場合の表／裏面イメージ画像であり、図１３は、１次元ＣＣＤで用紙が表向きになっている場合の表／裏面イメージ画像である。なお、図１２、図１３では、説明のため、解像度が荒く表現しているが、紙葉類の印字内容によって、適宜解像度を調整して設計することも可能である。

次に、本発明の特徴でもある紙葉類（用紙）の方向判定アルゴリズムを説明する。図１４Ａ、１４Ｂは、方向判定アルゴリズムに従って、制御部４０が行う処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、紙葉類の方向判定アルゴリズムは、図１５Ａ〜Ｄに示すように４種類の方向でセットされ搬送されてきた紙葉類の方向を判定するものである。

まず、制御部４０は、ステップ１００で、不図示の遮光センサ等によって用紙先端を検知したか否かを判定し、用紙先端を検知したと判定すると(ステップ１００；Ｙｅｓ)、ステップ１０１で、最初の判定に必要な寸法（文字情報が記載されているとして用紙の搬送方向にあらかじめ定められた位置）Ｘｈが経過した場合の、Ｘｈ内のイメージデータを取り込み、その取り込みが完了したか否かを判定する。

そして、制御部４０は、Ｘｈ内のイメージデータを取り込み、その取り込みが完了したと判定した場合（ステップ１０２；Ｙｅｓ）、ステップ１０２で、まず、用紙が図１５Ａに示す正規方向に表面を上にして搬送されてきた場合を想定し、表面イメージデータで、第一切り出しエリアを座標（Ｘ１，Ｙ１）基点に設定し、文字列を切り出して、切り出した文字列をパターンマッチングさせる。なお、この場合に切り出された文字列を第一文字情報と呼ぶ。

続いて、制御部４０は、ステップ１０３で、そのマッチングできたか否かを判定し、マッチングできたと判定した場合（ステップ１０３；Ｙｅｓ）、図１５Ａに示したように、用紙が正規方向に表面を上にして搬送されたとして、用紙の搬送方向を確定させる。

一方、制御部４０は、マッチングできないと判定した場合（ステップ１０３；Ｎｏ）、ステップ１０７で、正規方向に対して１８０度回転させた方向で用紙が搬送されてきていると想定し、表面イメージデータで、第二切り出しエリアを座標（Ｘ２，Ｙ２）基点で設定し、文字列を切り出して、切り出した文字列を１８０度回転した状態でパターンマッチングさせる。なお、この場合に切り出された文字列を第二文字情報と呼ぶ。

そして、制御部４０は、ステップ１０８で、そのマッチングできたか否かを判定し（ステップ１０８）、マッチングできたと判定した場合（ステップ１０８；Ｙｅｓ）、図１５Ｂに示したように、用紙が正規方向に対して１８０度回転させて表面を上にして搬送されたとして、用紙の搬送方向を確定させる。

一方、制御部４０は、マッチングできないと判定した場合（ステップ１０８；Ｎｏ）、ステップ１１２で、正規方向の用紙を裏返した（垂直方向に反転させた）方向で用紙が搬送されてきていると想定し、裏面イメージデータで、第三切り出しエリアを座標（Ｘ３，Ｙ３）基点で設定し、文字列を切り出し、第二文字情報を１８０度反転した状態のものとパターンマッチングさせる。なお、この場合に切り出された文字列を第三文字情報と呼ぶ。

そして、制御部４０は、ステップ１１３で、そのマッチングできたか否かを判定し（ステップ１１３）、マッチングができたと判定した場合（ステップ１１３；Ｙｅｓ）、図１５Ｃに示したように、用紙が垂直方向に反転させて搬送されたとして、用紙の搬送方向を確定させる。

一方、制御部４０は、マッチングできないと判定した場合（ステップ１１３；Ｎｏ）、ステップ１１７で、正規方向の用紙を裏返した（垂直方向に反転させた）方向に対して１８０度回転した方向で用紙が搬送されてきていると想定し、裏面イメージデータで、第四切り出しエリアを座標（Ｘ４，Ｙ４）基点で設定し、文字列を切り出し、第一文字情報を搬送方向に１８０度反転し、さらに裏面に１８０度回転した状態とパターンマッチングさせる。なお、この場合に切り出された文字列を第四文字情報と呼ぶ。

そして、制御部４０は、ステップ１１８で、そのマッチングできたか否かを判定し（ステップ１１８）、マッチングができたと判定した場合（ステップ１１８；Ｙｅｓ）、用紙が搬送方向に１８０度反転し、さらに裏面に１８０度回転した状態で搬送されたとして、用紙の搬送方向を確定させる。

一方、制御部４０は、マッチングできないと判定した場合（ステップ１１８；Ｎｏ）、図１５Ａ〜Ｄに示したいずれの方向にもあてはまらないため、ステップ１２１でリジェクト扱いの処理を実施する。

ステップ１０３、ステップ１０８、ステップ１１３、ステップ１１８において、用紙の方向が決定した場合は、それぞれの方向で、イメージ処理を行い、また本発明の特徴でもあるそれぞれの方向に合わせた印字処理ステップに移行する。

まず、ステップ１０３で用紙の方向が確定した場合を説明すると、その後、制御部４０は、ステップ１０４で、図１１に示したフローチャートにおいて、不図示のメモリに取り込んだ表面イメージデータと正規方向の辞書パターンとを比較し、第一文字情報と、第二文字情報のマッチング処理を継続し認識を終了させる。

そして、ステップ１０５で、印字エネルギーを表面印字エネルギーに設定し、正規方向の印字パターンを設定して、ステップ１０６で印字処理をする。図１６Ａは、ステップ１０５で、表面印字エネルギーに設定した印字エネルギーの設定例を示す図である。また、図１６Ｂは、その時のサーマルヘッドへのファイヤ信号を示す。図１６Ｂの信号制御は、ステップ１０６内の処理で、制御部４０のポートに出力される。

以下、ステップ１０８、ステップ１１３、ステップ１１８において用紙の方向が決定した場合には、これと同様の処理を行う（ステップ１０９〜１１１、ステップ１１４〜１１６、ステップ１１９〜１２１）。この時、図１７に示すように、印字パターンも、用紙の方向に合わせて設定する。印字パターンはすべてのパターンをあらかじめ不図示のメモリに保持し、処理が行われる都度変換をかけるかは、ＣＰＵ性能により決定する事項となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態においては、透過用光源６からのイメージで判別を行い、裏面に汚れがあった場合、反射用光源５でのイメージデータを用いて判別するように切り替えることを特徴とした光学式文字読み取り装置について説明する。

図１８は、２次元ＣＣＤで、最初透過光源からのイメージで判別を行い、裏面に汚れがあった場合、反射用光源でのイメージデータを用いた判別処理の処理手順を示すフローチャートである。

図１８に示すように、制御部４０は、ステップ１３０において、図１１に示したステップ５０の処理のうち、あらかじめ反射用光源５の照度レベルの設定、透過用光源６の照度レベルの設定、反射用スライスレベルの設定、透過用スライスレベルの設定と同様の設定をする。そして、図１１に示したステップ５１〜５３と同様に、ステップ１３１〜１３３までの処理を行う。なお、第２の実施の形態では、用紙の裏面に汚れがあるか否かを判定しているため、ステップ１３３では、制御部４０は、透過用光源６の制御信号をＯＮとし、反射用光源５の制御信号をＯＦＦとしている。

そして、制御部４０は、ステップ１３４において、撮像エリア分ADC多値データで、裏面イメージメモリに取り込みする処理を行い、ステップ１３５で、反射用光源５と透過用光源６の切り替えを行う。そして、制御部４０は、ステップ１３６で、撮像エリア分ＡＤＣ多値データで、用紙が搬送され、読み取り部を通過される前に、表面イメージメモリに取り込みをする。これにより、次の判定で汚れが検知した時に使用する表面のイメージデータを保持する。

その後、制御部４０は、ステップ１３７にて、裏面イメージメモリデータを透過用スライスレベルで透過用光源撮像エリア２値化データに変換し、ステップ１３８にて、透過用光源撮像エリア２値化イメージデータで方向判定アルゴリズム処理をする。ステップ１３８での処理は、図１０のステップ１０２からの処理と同様の処理をする。

制御部４０は、ステップ１３９で、辞書パターンマッチングにて汚れ検知したかを判定する。汚れ検知があった場合は、ステップ１４０で、２値化データが平坦に一様になってないかを確認することにより、用紙が２枚重複でないかを判定する。そして、制御部１４０は、用紙が２枚重複でないと判定した場合（ステップ１４０；Ｎｏ）、ステップ１４１で、表面イメージメモリデータを反射用スライスレベルで反射用光源５での撮像エリアを２値化データに変換する処理を行い、ステップ１４２、１４３で、反射用光源５での撮像エリアの２値化データを処理することで読み取りを可能にする。図１９は、図１８に示したフローチャートで示しているステップ１３４、１３６での撮像エリアを示している。そして、ステップ１４３の処理が終了すると、図１８に示した全ての処理が終了する。

このように、搬送路が用紙を搬送し、反射用光源５が、用紙の表面を照射して光を反射させ、透過用光源６が、用紙をはさんで反射用光源５に対向する位置に配置され、用紙の裏面を照射して光を透過させ、スキャナ３が、反射用光源５の側であって反射用光源５および透過用光源６の光軸上に配置され、用紙の表面または用紙の裏面に示された文字情報を読み取り、制御部４０が、反射用光源５と透過用光源６とが、搬送路上を搬送される用紙の表面と用紙の裏面とに、時分割で光を照射するように反射用光源５と透過用光源６とを切り替え、切り替えられた反射用光源５に基づくイメージデータである多値データを、あらかじめ定められたその多値データを２値化するためのスライスレベルを基準として２値化し、切り替えられた透過用光源６に基づくイメージデータである多値データを、あらかじめ定められたその多値データを２値化するための閾値を基準として２値化することにより、文字情報を認識するので、１回の搬送で紙葉類の読み取りや印字を行うことが可能であって、コストを抑制することができる。具体的には、本発明の光学式文字読み取り装置とこれを用いた信号処理にて、次のような効果がある。すなわち、本発明の光学式文字読み取り装置では、裏面でセットされた用紙であっても、透過光源により、表面の文字情報を透かして透過してきた光量をイメージデータとして記録し、文字情報を認識することで、１つのスキャナで読み取りが可能となる。

また、反射及び、透過にて読み取りしたイメージにて、セット方向を判別することで、対応した印字データとエネルギーにて印字処理まで実行させることで、小型で安価な装置でもオペレータは、セット時に、用紙の方向を揃えなければいけない煩わしさから開放される効果がある。また、セットされた用紙の重複搬送を検知するための特別のメカ機構や、２枚検知用のセンサがなくても、重複搬送を検知することができる。すなわち、透過用光源６の読み取りにおいて、ホッパ繰り出しで、用紙の２枚以上の重複搬送となった場合、光の透過量が低下するが、その光量から２値化ができないスライスレベルを設定することで、文字として認識できないことと、汚れによる光の透過量の減衰と区別するため、最大輝度の部分のレベルが、２枚以上の重複した搬送のレベルであることや、検出エリア内が一定に減衰していることを検知し、文字情報の読み取りＣＣＤと、透過光源を用いることで、文字情報の読み取り時に、用紙の２枚以上の重複搬送を検知できる。

なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１ホッパ
２読み取り部
３スキャナ
４レンズ
５反射用光源
６透過用光源
７紙葉類
８サーマルヘッド
９印字部
１０スタッカー
４０制御部
４１Ａ光源制御部
４１Ｂ光源
４３ＣＣＤ（１次元、２次元）。

Claims

紙葉類を搬送する搬送路と、
前記紙葉類の表面を照射して光を反射させる第１の光源と、
前記紙葉類をはさんで前記第１の光源に対向する位置に配置され、前記紙葉類の裏面を照射して光を透過させる第２の光源と、
前記第１の光源の側であって前記第１の光源および前記第２の光源の光軸上に配置され、前記紙葉類の表面または前記紙葉類の裏面に示された文字情報を読み取る読取部と、
前記第１の光源と前記第２の光源とが、前記搬送路上を搬送される前記紙葉類の表面と前記紙葉類の裏面とに、時分割で光を照射するように前記第１の光源と前記第２の光源とを切り替え、切り替えられた前記第１の光源に基づくイメージデータである第１の多値データを、あらかじめ定められた前記第1の多値データを２値化するための第１の閾値を基準として２値化し、切り替えられた前記第２の光源に基づくイメージデータである第２の多値データを、あらかじめ定められた前記第２の多値データを２値化するための第２の閾値を基準として２値化することにより、前記文字情報を認識する制御部と、
を備えることを特徴とする光学式文字読み取り装置。
前記制御部は、さらに、前記第1の多値データに対するシェーディング補正である第１のシェーディング補正を行い、前記第２の多値データに対するシェーディング補正である第２のシェーディング補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式文字読み取り装置。
前記文字情報を前記紙葉類に印字する印字部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の多値データを２値化したデータである第１の２値データと、前記第２の多値データを２値化したデータである第２の２値データとに基づいて、前記文字情報が示されている前記紙葉類の面および前記紙葉類の搬送方向を判定し、前記文字情報を前記紙葉類に印字するための印字エネルギーを、判定された前記搬送方向と前記紙葉類の面とに応じて設定し、設定した前記印字エネルギーにしたがって前記文字情報を前記印字部に印字させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式文字読み取り装置。
前記制御部は、前記第２の２値データと前記第２の閾値とに基づいて前記紙葉類の面および前記紙葉類の搬送方向を判定し、前記第２の２値データが一様な値であるか否かを判定することにより前記紙葉類の裏面に汚れがあるか否かを判定し、前記紙葉類の裏面に汚れがあると判定した場合に、前記第１の２値データと第１の閾値とに基づいて前記紙葉類の面および前記紙葉類の搬送方向を判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光学式文字読み取り装置。
前記紙葉類を前記搬送路に繰り出すホッパをさらに備え、
前記第２の閾値は、前記第２の光源が光を照射して前記紙葉類を透過した光の透過量に基づいて前記第２の多値データから２値化できない程度の値で設定されている、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光学式文字読み取り装置。