JP2748263B2

JP2748263B2 - バーコードリーダと、それに用いるイメージセンサ

Info

Publication number: JP2748263B2
Application number: JP7250220A
Authority: JP
Inventors: 勝史井上; 圭一小林; 尚起畑田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH0973506A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＯＳなどで利用
されるバーコードリーダと、それに用いるイメージセン
サとに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、物流業界および流通業界において
バーコードリーダが広く活用されている。

【０００３】以下、従来のバーコードリーダと、それに
用いられるイメージセンサについて図面を参照しながら
説明する。図１２は、一般に、ＰＯＳなどに接続して用
いられ、イメージセンサとして受光部を直線上に並べた
ＣＣＤ（Charge Coupled Dev-ice）を用いたバーコード
リーダの構成を示す斜視図である。図において、１はバ
ーコードラベル、２はバーコードラベル１の紙面に垂直
方向に配置した複数個のＬＥＤ光源、３は反射ミラー、
４は結像レンズ、５はイメージセンサ、６は回路部、７
はＰＯＳなどの端末機器への通信ケーブル、８はケース
である。

【０００４】図１３は、前記イメージセンサ５の構成を
示す平面図である。図において、９は受光部、１０は受
光部９が複数個並んでなるラインセンサである。イメー
ジセンサ５はラインセンサ１０と入出力端子を備えたセ
ラミックまたはプラスチックパッケージとで構成され
る。この例ではイメージセンサとしてリニアＣＣＤを搭
載している。

【０００５】従来、ＰＯＳなどに接続して用いられてい
るイメージセンサを用いたバーコードリーダは、流通用
として規格化されたＪＩＳ−Ｘ−５０１（以下、ＪＡＮ
コードと称す）を読み取るものが多かった。このＪＡＮ
コードの全幅は最大でも７５mm以下であり、一般に見か
けられるＪＡＮコードの全幅は、殆ど４０mm以下であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１９９７年、
物流用バーコードシンボルとして、ＪＩＳ−Ｘ−５０２
（以下、ＩＴＦコードと称す）が規格化され、ＩＴＦコ
ードの全幅は段ボールなどへの印刷を考慮して、最大で
２００mmを超える大きさである。

【０００７】このようなＩＴＦコードをイメージセンサ
を用いたバーコードリーダで読み取るには、図１４に示
したように、バーコードリーダ１１の読み取り口を大き
くするか、図１５（ａ）に示したように、バーコードリ
ーダ１１をバーコードラベル１から離して、バーコード
リーダ１１の視野を広げた状態で読み取らねばならな
い。なお、図１５（ａ）において、ａはバーコードリー
ダ１１の視野、ｂはバーコードラベル１までの距離を示
す。

【０００８】図１４に示したバーコードリーダ１１の読
み取り口を大きくした手段では、形状が大きくなること
や、バーコードリーダ１１の重量が増加し操作性が悪く
なるといった欠点がある。

【０００９】また、図１５（ａ）に示すように、バーコ
ードリーダ１１を浮かした状態で読み取る手段では、バ
ーコードリーダ１１の結像レンズの合焦点位置がバーコ
ードラベル１上のＡの位置となるように構成されるの
で、前述のＪＡＮコードのような一般的なバーコードラ
ベルを、図１５（ｂ）に示したように、紙面に密着して
読み取ろうとした場合には、合焦点位置のずれのために
イメージセンサ５上に像を結ぶことができず、像ぼけし
て読み取れないという第１の欠点を有していた。

【００１０】また、図１５（ａ）に示したように、バー
コードリーダ１１を浮かした状態で読み取る場合、周囲
からの光の影響を受けるため、昼間の直射日光下など明
るい場所ではバーコードラベル１からの反射光が強く、
イメージセンサの出力信号が飽和してしまう。また、逆
に夜間や倉庫など暗い場所では、反射光が弱いためにデ
ジタル化に十分な出力信号が得られないという第２の欠
点を有していた。

【００１１】前述の第１の欠点を解決するためには、図
１５（ａ）、図１５（ｂ）のいずれの状態でも像がぼけ
ないように、結像レンズの絞り形状を小さくし、焦点深
度を深くする必要がある。しかし、絞り形状を小さくす
るとイメージセンサの受光量が低下するため、イメージ
センサの出力振幅が小さくなり、図１５（ｂ）に示すよ
うに照射光のみで読み取る場合や、夜間や倉庫など周囲
の照明がない環境で図１５（ａ）の場合のようにバーコ
ードラベル１から離して読む必要がある場合には、照明
光では不十分となり、印字の薄いバーコードラベルや、
バーコード幅の細いバーコードラベルが読み取れないと
いう欠点を有していた。

【００１２】また、これらを改善するには、照明光の光
量を増す方法があるが、消費電流が増加するという欠点
がある。

【００１３】また、他の手段として、特開昭６０−２３
５２７７号公報は、絞り面積を可変できる液晶を絞り部
材に用いた手段を開示しているが、液晶自体が高価であ
ること、液晶の面積を制御するための付加回路が必要で
あることなどの欠点を有していた。

【００１４】また、特開昭６２−２８０９７８号公報お
よび特開昭６３−８３８８６号公報は、結像レンズをバ
ーコードラベルとイメージセンサとの距離（深度）に応
じて移動させる手段を開示しているが、可動部を備えて
いるために、寿命が短い、コストが高くつく、大型化す
る、自動深度計測のための付加回路が必要であるなどの
欠点を有していた。

【００１５】なお、目的は異なるが、特開平４−８４３
７８号公報は、ラインセンサを複数本ほぼ平行に設けた
イメージセンサとそれを用いたバーコードリーダを開示
している。しかし、この手段では、異なった複数のバー
コードを一度に読み取ることができるが、それぞれのラ
インセンサの出力を加算できないため、図１５（ｂ）に
示すように照明光のみで読み取るときや、夜間や倉庫な
ど周囲の照明がない環境で図１５（ａ）に示したように
バーコードラベル１から離して読み取るときには照明光
では不十分であり、印字の薄いバーコードラベルや、バ
ー幅の細いバーコードラベルが読み取れないという欠点
を有している。

【００１６】また、特開昭６３−８５９９２号公報は、
フォトセンサを２次元状に配列した、いわゆるエリアイ
メージセンサを使用したバーコードリーダを開示してい
るが、これも出力端子は１つであり、時系列に受光光量
に応じた信号が出力されるため、前述の特開平４−８４
３７８号公報に開示された手段と同じ欠点を有する。

【００１７】また、前述の第２の欠点を解決するために
は、特開昭５６−４４２７１号公報、特開昭６２−５２
９８８号公報、および特開平１−１８６２９号公報は、
電荷蓄積時間（以下、露光時間と称す）を変えることが
できる電子シャッタ機能を備えたイメージセンサを開示
している。また、特開昭６３−２５３８５号公報は、こ
れらのイメージセンサを使用した光学情報読み取り装置
を開示している。しかし、これらの手段では、イメージ
センサに入射する光量（明るさ）に適した露光時間を得
るためには、露光時間を周囲状況に応じて手動で設定す
るか、一度読み取り動作を行いイメージセンサからの出
力振幅から最適露光時間を演算する必要があった。手動
で設定するのは手間がかかり操作性が悪くなる欠点を有
していた。また、バーコードシンボルを読み取り、演算
により最適露光時間を求めるためには、一度無駄な読み
取り動作が必要になり、また演算のための時間もかか
り、その上に出力振幅の測定のためにＡＤコンバータな
どが必要になり、コストの上昇をもたらすと言う欠点を
有していた。

【００１８】また、従来のイメージセンサでは個体間の
感度ばらつきがあったり、画像信号のＳ／Ｎ比が充分と
は言い難いものであった。

【００１９】本発明は上記の課題を解決するもので、図
１５（ａ）、図１５（ｂ）に示したようにバーコードラ
ベルから離して読み取り操作しても、バーコードラベル
に密着して読み取り操作しても、いずれの場合でも安定
に読み取れるバーコードリーダと、それに用いるイメー
ジセンサを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、バーコードラベル上に光を照射する投光手段と、フ
ォトセンサを直線上に配列したラインセンサをほぼ平行
に複数本備えたイメージセンサ上に前記バーコードラベ
ルからの反射光を結像する受光手段と、前記イメージセ
ンサの出力信号をデジタル化する波形処理手段と、前記
デジタル化された画像データを記憶する記憶手段と、前
記記憶された画像データからバーコードシンボルを解読
する解読手段とを備え、前記イメージセンサは、それぞ
れのラインセンサの露光時間を独立して個別に設定でき
る露光時間設定端子と、各ラインセンサの画像信号を独
立して個別に出力する出力端子とを備え、同一のバーコ
ードラベルに対して前記各ラインセンサがそれぞれ独立
した画像信号を出力するようにしたバーコードリーダで
あり、また、請求項２に係わる本発明は、バーコードラ
ベル上に光を照射する投光手段と、フォトセンサを直線
上に配列したラインセンサをほぼ平行に複数本備えたイ
メージセンサ上に前記バーコードラベルからの反射光を
結像する受光手段と、前記ラインセンサのうちの少なく
とも２本以上のラインセンサの出力を加算する加算手段
と、前記加算手段の出力を入力してデジタル化し、画像
データを生成する波形処理手段と、前記デジタル化され
た画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶された画
像データからバーコードシンボルを解読する解読手段と
を備えたバーコードリーダであり、また、請求項３に係
わる本発明は、バーコードラベル上に光を照射する投光
手段と、フォトセンサを直線上に配列したラインセンサ
をほぼ平行に複数本備え、前記ラインセンサごとに異な
る露光時間を設定されたイメージセンサ上に前記バーコ
ードラベルからの反射光を結像する受光手段と、前記各
ラインセンサの出力信号を入力してデジタル化し、ライ
ンセンサごとの画像データを生成する波形処理手段と、
前記各画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶され
た各画像データを順次に解読し、解読した結果を出力す
る解読手段とを備えたバーコードリーダであり、また、
請求項４に係わる本発明は、バーコードラベル上に光を
照射する投光手段と、フォトセンサを直線上に配列した
ラインセンサをほぼ平行に複数本備え、前記ラインセン
サの少なくとも２本以上で構成した複数のグループごと
に異なる露光時間を設定されたイメージセンサ上に前記
バーコードラベルからの反射光を結像する受光手段と、
前記ラインセンサの出力信号をグループごとに加算する
加算手段と、前記加算手段の出力を入力してデジタル化
し、グループごとの画像データを生成する波形処理手段
と、前記各画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶
された各画像データを順次に解読し、解読した結果を出
力する解読手段とを備えたバーコードリーダであり、ま
た、請求項５に係わる本発明は、波形処理手段の入力信
号が飽和しているか否かを検出する第１の検出手段と、
波形処理手段の入力信号がデジタル化に必要な最低限の
振幅を備えているか否かを検出する第２の検出手段との
少なくともいずれかを備え、前記第１の手段は、バーコ
ードシンボルに対応する前記入力信号の最大値と最小値
との差が第１の所定値を超えていることにより飽和を検
出し、前記第２の検出手段は、バーコードシンボルに対
応する前記入力信号の最大値と最小値との差が第２の所
定値より小さいことにより振幅が不十分であることを検
出し、解読手段は飽和が検出された画像データについて
は解読を実施せず、また、振幅が不十分な画像データに
ついては解読を実施しないようにした請求項２ないし請
求項４のいずれかに係わるバーコードリーダであり、ま
た、請求項６に係わる本発明は、加算手段を複数のライ
ンセンサとともにイメージセンサ上に設けた請求項２、
請求項４、または請求項５のいずれかに係わるバーコー
ドリーダであり、また、請求項７に係わる本発明は、少
なくとも第１の検出手段または第２の検出手段のいずれ
かを複数のラインセンサとともにイメージセンサ上に設
けた請求項５または請求項６のいずれかに係わるバーコ
ードリーダであり、また、請求項８に係わる本発明は、
フォトセンサを直線上に配列したラインセンサをほぼ平
行に複数本備えるとともに、各ラインセンサごとに露光
時間を設定できる露光時間設定端子と、各ラインセンサ
ごとの出力端子とを備えたイメージセンサであり、ま
た、請求項９に係わる本発明は、各ラインセンサの出力
信号が飽和しているか否かを検出する第１の検出手段
と、各ラインセンサの出力信号か最低デジタル化に十分
な振幅か否かを検出する第２の検出手段との少なくとも
いずれかを備えた請求項８に係わるイメージセンサであ
り、また、請求項１０に係わる本発明は、フォトセンサ
を直線上に配列したラインセンサをほぼ平行に複数本備
えるとともに、ラインセンサの少なくとも２本以上で構
成したグループの露光時間をグループごとに設定できる
露光時間設定端子と、各ラインセンサごとの出力端子と
を備えたイメージセンサであり、また、請求項１１に係
わる本発明は、フォトセンサを直線上に配列したライン
センサをほぼ平行に複数本備えるとともに、ラインセン
サの少なくとも２本以上で構成したグループの露光時間
をグループごとに設定できる露光時間設定端子と、各ラ
インセンサの出力信号をグループごとに加算する加算手
段と、前記加算手段の出力信号をグループごとに出力す
る出力端子とを備えたイメージセンサであり、また、請
求項１２に係わる本発明は、加算手段の出力信号が飽和
しているか否かをグループごとに検出する第１の検出手
段と、前記各加算手段の出力信号が最低デジタル化に十
分な振幅か否かをグループごとに検出する第２の検出手
段との少なくともいずれかを備えた請求項１１に係わる
イメージセンサである。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明における投光手段、受光手
段は従来のバーコードリーダと同様の手段で実現され
る。また、本発明における波形処理手段、記憶手段、解
読手段も、従来のバーコードリーダと同様の手段、たと
えば、波形処理手段におけるデジタル化は、オペアンプ
で構成した波形整形回路や比較器やダイオードクリッパ
などで実現でき、記憶手段はＲＡＭで構成でき、解読手
段はマイクロコンピュータのプログラム処理により実現
できる。

【００２２】本発明の特徴の１つであるイメージセンサ
は、フォトセンサを直線状に配列した従来のラインセン
サをほぼ平行に複数本設け、またそれぞれに独立した露
光時間設定端子と独立した出力端子とを設けて実現でき
る。

【００２３】請求項２および請求項４などにおける加算
手段は、ラインセンサのアナログ信号出力またはフィル
タを通過したラインセンサのアナログ信号出力のアナロ
グ加算を実行するものであり、抵抗マトリックスやオペ
アンプによるアナログ加算回路で実現する。

【００２４】請求項５における第１の検出手段は、波形
処理手段に入力するアナログ信号の振幅が飽和している
か否かを検出するものであって、バーコードシンボルの
白黒に対応する振幅が所定値を超えれば飽和と判定する
ように構成し、前記振幅は最大電圧ホールド回路と最小
電圧ホールド回路とでホールドした信号電圧の差を差動
増幅器で求める。また、第２の検出手段は、波形処理手
段に入力するアナログ信号の振幅が２値化するに十分な
振幅を有するか否かを検出するものであって、上記同様
に求めた振幅が所定値より小さければ振幅不十分と判定
するように構成する。なお、判定結果は、”Ｈ”、”
Ｌ”の２値信号として解読手段に与えることができる。

【００２５】請求項３ないし請求項７における解読手段
は、マイクロコンピュータのプログラム処理により実現
するが、記憶手段に記憶された複数のラインセンサご
と、または複数のラインセンサグループごとの複数個の
画像データを順次に解読し、解読できた画像データの解
読結果を出力するもので、波形処理手段の入力が飽和し
たりレベル不足のアナログ入力に対応する画像データは
解読処理の対象ではあるが解読不可となり、適切な入力
レベルの画像データのみ解読できて、解読結果を出力す
る。

【００２６】とくに、請求項５における解読手段は、第
１の検出手段、第２の検出手段の判定結果を入力し、判
定が不可であるアナログ入力に対応する画像データの解
読処理を実行しないようにする。

【００２７】請求項９、請求項１１、請求項１２におけ
るイメージセンサは、複数のラインセンサとともに、第
１の検出手段、第２の検出手段、加算手段のいずれかま
たは全てを一枚の基板上に一体に構成したものを意味
し、ラインセンサと上記各手段のリニヤ集積回路とをワ
イヤ接続した構成や、ラインセンサと上記各手段との一
体リニヤ集積回路とした構成により実現できる。

【００２８】以下、実施例について説明する。

【００２９】

【実施例】

（実施例１）以下、請求項１および請求項２に係わる本
発明のバーコードリーダの一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本実施例のバーコードリーダ
の構成を示す斜視図、図２は本発明のイメージセンサの
構成を示す平面図である。なお、従来例と同じ構成要素
には同一番号を付与して説明を省略する。

【００３０】図１、図２において、１２は本発明のイメ
ージセンサとして用いたＣＣＤで、３本のラインセンサ
を内蔵し、プラスチックまたはセラミックスによって作
られたパッケージの中央部に多数の受光部９を直線上に
配列したラインセンサを３本ほぼ平行に配置したもので
ある。なお、ここで３本のラインセンサをそれぞれ１０
ａ、１０ｂ、１０ｃとし、受光部であるフォトセンサ９
の数はそれぞれ２０４８個とした。このＣＣＤ１２は結
像レンズ４で結像された像を回路部１３に出力する。な
お、この構成においてバーコードラベル１の配列方向
（Ｘ方向）はＣＣＤ１２のフォトセンサ９の配列方向と
同じであり、また、フォトセンサ９の間隔は従来の１列
のラインセンサを備えたＣＣＤと同じであるため、解像
度は従来のＣＣＤと同じである。回路部１３は、ＣＣＤ
１２を駆動する駆動手段と、ラインセンサの各出力を加
算する加算手段と、前記加算手段のアナログ出力信号を
２値化処理する波形処理手段と、記憶手段と、記憶手段
のデータに基づいて解読する解読手段とを備えている。

【００３１】図３は本実施例における回路部１３の概略
構成を示すブロック図である。前記ＣＣＤ駆動手段はカ
ウンタＩＣなどで構成されたＣＣＤ駆動回路１４で構成
され、加算手段はオペアンプで構成した加算回路３１で
構成され、前記波形処理手段は、オペアンプなどで構成
された第１のフィルタ回路１５ａとオペアンプなどで構
成された２値化回路１６とで構成され、前記記憶手段は
２ｋバイトのＲＡＭ１７で構成され、解読手段はマイク
ロコンピュータ１８で構成されている。なお、図３には
投光手段としてのＬＥＤ、読み取り完了のブザー、ブザ
ーとＬＥＤの制御回路などは省略して示している。

【００３２】図４は図３に示した回路部１３の一部のブ
ロックをＣＣＤ１２に接続した構成を示すブロック図で
ある。図において、１９ａ、１９ｂ、１９ｃはそれぞれ
露光時間設定端子であって、バーコードラベル読み取り
時において、ＣＣＤ駆動回路１４から露光時間に応じた
パルスが入力され、それぞれのラインセンサ１０ａ、１
０ｂ、１０ｃを露光する。２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、
それぞれラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの出力端
子である。２０はＣＣＤ１２を駆動するための入力端子
であって、転送パルス入力端子、リセットパルス入力端
子、電源入力端子などの、接続を図示していない複数の
端子群を一括して示し、ＣＣＤ駆動回路１４と接続され
て、ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを共通に駆動
している。また、２２は第１のフィルタ回路１５ａにお
いて、オペアンプを使用した差動増幅（減算増幅）によ
りノイズを減少させるための補償出力端子である。な
お、露光時間設定端子１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、それ
ぞれ１つの端子しか図示していないが、実際にはシフト
ゲート端子と呼ばれる受光部で光電変換された光出力
を、ＣＣＤ転送部に移すためのパルスを入力するための
端子と、蓄積電荷を消去するための一般に電子シャッタ
と呼ばれる役割りを果たすための積分クリアゲート端子
のそれぞれ２つの端子があり、ＣＣＤ駆動回路１４と接
続されている。

【００３３】本実施例においては、ラインセンサ１０
ａ、１０ｂ、１０ｃの露光時間を同一とするとともに、
加算回路３１を備え、各ラインセンサの出力のフィルタ
出力を加算したのち２値化している。

【００３４】図３において、ラインセンサの出力端子２
１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれの出力信号は、第１の
フィルタ回路１５ａによりノイズを取り除き、オペアン
プで構成した加算回路３１に入力し、加算回路３１はそ
れぞれの信号を加算して２値化回路１６に出力する。本
実施例の手段によれば、２値化回路１６に入力される信
号は、従来のイメージセンサの出力を単純に３倍した信
号とは異なり、各ラインセンサ間の感度ばらつきによる
ノイズ、暗時出力、光ショットノイズ、ランダムノイズ
が平均化される結果となり、良好なＳ／Ｎ比の出力信号
が得られ、夜間や倉庫などイメージセンサの受光光量が
弱い場合でも、読み取りができるようになる。

【００３５】また、読み取り深度を深くするために、結
像レンズの絞りを従来よりも小さくして受光光量が減少
しても、Ｓ／Ｎ比がよいために増幅することにより、図
１５（ａ）に示したようにバーコードリーダ１１を浮か
した状態でも、図１５（ｂ）に示したように密着した場
合でも読み取りができるようになる。なお、図１５にお
いて、加算回路３１を第１のフィルタ回路１５ａの後段
に配置したが、さきに加算回路３１で加算したのち、第
１のフィルタ回路１５ａに入力してもよい。ただし、こ
の場合は補償出力端子２２の出力信号を３倍に増幅して
から第１のフィルタ回路１５ａに入力する必要がある。

【００３６】（実施例２）以下、請求項３に係わる本発
明のバーコードリーダの一実施例について図面を参照し
ながら説明する。図５は本実施例における回路部１３の
構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構
成要素には同一番号を付与して説明を省略する。実施例
１の手段では、各ラインセンサに同じ露光時間を設定
し、それらの出力を加算した出力について２値化し、画
像信号のノイズを低減して照明度合の低い場合には有効
な手段であるが、広範囲の照明度合に対応するには不十
分であった。本実施例が実施例１と異なる点は、ライン
センサごとに異なる露光時間を設定し、広範囲の照明度
合に対応できるようにしたことにある。

【００３７】図６は本実施例における出力信号を示す波
形図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した各出
力信号は、出力端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃの各出力信
号を第１のフィルタ回路１５ａを通した後の信号（第１
フィルタ回路１５ａの出力信号）を示す。なお、本実施
例では図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の出力信号のための
露光時間をそれぞれ２４ms、１２ms、６msとした。な
お、図６（ａ）のＢに示した部分は、下向きの振幅を示
し、バーコードシンボルの白の部分の反射光による出力
であり、図６（ａ）のＣに示した部分は、上向きの振幅
を示し、黒の部分の反射光による出力であり、また、図
６（ａ）のＡに示した信号波形の左右の電圧が高い部分
は、ＣＣＤの受光部のうち光シールドされた部分の出力
であって、受光部への入射光は遮断され出力振幅はな
い。

【００３８】これらの図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の出
力信号をそれぞれ２値化回路１６に入力し、２値化した
結果をデータとしてＲＡＭ１７に記憶する。つぎに、マ
イクロコンピュータ１８は、所定の順序に従って２値化
されたそれぞれのデータを解読する。このとき、図６
（ａ）の出力信号は前記下向きの振幅部分がラインセン
サの飽和電圧ＶＳの下限端電圧で飽和しているので２値
化データが不正確であり、解読できない。また、図６
（ｃ）の出力信号の振幅は最低２値化に必要な電圧ＶＬ
に達していないために２値化データがなく、解読できな
い。したがって、図６（ｂ）の出力信号を２値化したデ
ータを解読したデータがＰＯＳなどに送信される。

【００３９】（実施例３）以下、請求項３および請求項
５に係わる本発明のバーコードリーダの第１の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図７は本実施例に
おける回路部１３の構成を示すブロック図である。な
お、実施例２と同じ構成要素には同一番号を付与して説
明を省略する。本実施例が実施例２と異なる点は、回路
部１３に第１の検出手段を追加して設けたことにある。
図７において、破線部内に示した第１の検出手段は、第
２のフィルタ回路１５ｂと、その出力の最大電圧を保持
する第１の最大電圧ホールド回路２３と、第１の最小電
圧ホールド回路２４と、第１の差動増幅回路２５と、第
１のコンパレータ２６で構成される。なお、第２のフィ
ルタ回路１５ｂは、第１のフィルタ回路１５ａと回路構
成および特性が同じとした。また、図８（ａ）は本実施
例におけるラインセンサ１０ａの出力信号の第１のフィ
ルタ１５ａを通過した出力信号、図８（ｂ）は第１の検
出手段の出力を示す波形図である。図８（ａ）に示した
信号は、第１のフィルタ１５ａと第２のフィルタ１５ｂ
とを同じとしているので、実施例１における図６（ａ）
と同じ信号になる。

【００４０】第１の検出手段において、図８（ａ）のＡ
の部分、すなわち光シールドされた部分の出力電圧が第
１の最大電圧ホールド回路２３によりホールドされる。
なお、ここではＡの電圧は、２．５Ｖとする。また、図
８（ａ）のＢの部分の出力電圧が第１の最小電圧ホール
ド回路２４によりホールドされる。なお、ここではＢの
電圧は、１．５Ｖとする。これらのホールドされた出力
電圧を第１の差動増幅回路２５に入力する。本実施例で
は、第１の差動増幅回路２５の増幅を１倍としたため、
その出力は２．５（Ｖ）−１．０（Ｖ）となる。この値
と、ラインセンサ１０ａの飽和電圧ＶＳから０．１
（Ｖ）引いた電圧、（ＶＳ−０．１（Ｖ））とを第１の
コンパレータ２６で比較し、第１の差動増幅回路２５の
出力が（ＶＳ−０．１（Ｖ））よりも高ければ第１のコ
ンパレータ２６から信号”Ｈ”が出力され、飽和してい
ることが検出される。ここではＶＳは１．０（Ｖ）であ
るため、図８（ａ）の信号は飽和していることが検出さ
れる。

【００４１】上記の第１の検出手段により、マイクロコ
ンピュータ１８は、第１のコンパレータ２６の出力が”
Ｈ”であるラインセンサ１０ａの出力信号を２値化した
データを解読しないようにする。すなわち、実施例２に
おける図６（ａ）の出力信号を２値化したデータは解読
せずに、図６（ｂ）または図６（ｃ）の出力信号を２値
化したデータから解読を行うので、実施例１の手段に比
べて高速にバーコードラベルを読み取ることができる。
なお、第１の最大電圧ホールド回路２３および第１の最
小電圧ホールド回路２４にホールドされた電圧は、ＣＣ
Ｄ駆動回路１４の出力により１スキャンごとに、図８
（ｂ）の”Ｈ”のタイミングでクリアされる。

【００４２】なお、本実施例では第１のフィルタ回路１
５ａおよび第２のフィルタ回路１５ｂはいずれも増幅し
ていないが、同じ増幅度で増幅してもよい。ただし、Ｖ
Ｓの電圧を増幅に応じて変更する必要がある。また、増
幅した場合、ラインセンサ１０ａの飽和出力よりも第
１、第２のフィルタ回路１５ａ、１５ｂや、２値化回路
１６で使用されているオペアンプの入力許容電圧を超え
たり、出力が飽和することがあるため、ラインセンサの
飽和電圧（ＶＳ−０．１（Ｖ））に代えて、オペアンプ
の許容入力電圧または飽和出力電圧から０．１（ｖ）を
引いた電圧を第１のコンパレータ２６のマイナス端子に
印加してもよい。また、図７は説明の簡単のために１つ
のラインセンサ１０ａのための回路のみを図示したが、
残り２つのラインセンサのための回路も同様に必要であ
ることは言うまでもない。

【００４３】（実施例４）以下、請求項２および請求項
５に係わる本発明の第２の実施例について説明する。図
９は本実施例における回路部１３の構成を示すブロック
図である。なお、実施例３と同じ構成要素には同一番号
を付与して説明を省略する。図において、破線部内に図
示した第２の検出手段は、第３のフィルタ回路１５ｃ
と、その出力の最大電圧を保持する第２の最大電圧ホー
ルド回路２７と、第２の最小電圧ホールド回路２８と、
第２の差動増幅回路２９と、第２のコンパレータ３０と
で構成されている。なお、第３のフィルタ回路１５ｃ
は、第１のフィルタ回路１５ａと回路構成ならびに特性
は同じとした。図１０（ａ）はラインセンサ１０ｃの出
力信号の第３のフィルタ１５ｃを通過した出力信号、図
１０（ｂ）は第２の検出手段の出力信号を示す波形図で
ある。図１０（ａ）の信号は、第３のフィルタ回路１５
ｃの特性を第１のフィルタ１５ａと同じとしたので、実
施例１における図６（ｃ）の信号と同じになる。

【００４４】第２の検出手段において、光シールドされ
た期間以外で最大の電圧である図１０（ａ）におけるＡ
の部分の電圧が第２の最大電圧ホールド回路２７にホー
ルドされる。なお、ここではＡの部分の電圧は２．２Ｖ
とする。また、図１０（ａ）におけるＢの部分の電圧が
第２の最小電圧ホールド回路２８にホールドされる。な
お、ここではＢの部分の電圧は１．８Ｖとする。これら
の出力を第２の差動増幅回路２９に入力する。本実施例
では第２の差動増幅回路２９の増幅を１倍としたため、
出力は２．２（Ｖ）−１．８（Ｖ）＝０．４（Ｖ）とな
る。この値と、２値化回路１６で正確に２値化するため
に必要な最小２値化電圧ＶＬとを第２のコンパレータ３
０で比較し、第２の差動増幅回路２９の出力がＶＬより
も低ければ第２のコンパレータ３０から信号”Ｌ”が出
力され、信号が２値化できないことが検出される。ここ
ではＶＬは０．５（Ｖ）であるため、図１０（ａ）の信
号は２値化できないことが検出される。なお、第２の最
大電圧ホールド回路２７と、第２の最小電圧ホールド回
路２８によりホールドされた電圧は、ＣＣＤ駆動回路１
４の出力により１スキャンごとに光シールドされている
期間中、図１０（ｂ）の”Ｈ”のタイミングでクリアさ
れるので、実際の視野内での出力振幅の最大値と最小値
をホールドすることができる。

【００４５】上記第２の検出手段により、マイクロコン
ピュータ１８は、第２のコンパレータ３０の出力が”
Ｌ”であるラインセンサ１０ｃの出力を２値化したデー
タを解読しないようにする。すなわち、実施例１におけ
る図６（ｃ）の出力信号を２値化したデータは解読せず
に、図６（ａ）または図６（ｂ）の出力信号を２値化し
たデータから解読するので、実施例２の手段に比べて高
速にバーコードラベルを読み取ることができる。さら
に、実施例３の手段と組み合わせた場合には、マイクロ
コンピュータ１８は図６（ｂ）に対応するデータのみを
解読するので、さらに高速化を図ることができる。

【００４６】なお、本実施例では第１のフィルタ回路１
５ａ、第３のフィルタ回路１５ｃともに、増幅は行って
いないが同じ増幅度で増幅を行ってもよい。なお、第
１、第３のフィルタ回路１５ａ、１５ｃで増幅を行った
場合でもＶＬは変わらない。また、図９には、説明の簡
単のために１つのラインセンサ１０ｃのための回路のみ
を図示したが、残り２つのラインセンサのための回路も
同様に必要であることは言うまでもない。

【００４７】（実施例５）以下、請求項４に係わる本発
明の一実施例について説明する。図１１は本発明のイメ
ージセンサの一実施例の構成を示す平面図である。図に
おいて、ラインセンサの数を９本とし、９本のラインセ
ンサを左から１０ｄから１０ｌとするとき、１０ｄ〜１
０ｆ、１０ｇ〜１０ｉ、１０ｊ〜１０ｌの３つのグルー
プに分け、各グループの中では３本のラインセンサの露
光時間を３段階に設定し、また、３つのグループの同じ
露光時間に設定されたラインセンサの出力を加算回路に
より加算する。すなわち、２４msで露光する１０ｄ、１
０ｇ、１０ｊの３本の出力を加算し、１２msで露光する
１０ｅ、１０ｈ、１０ｋの３本の出力を加算し、６msで
露光する１０ｆ、１０ｉ、１０ｌの３本の出力を加算す
る。

【００４８】上記加算手段の出力信号は、実施例２ない
し実施例４と同様に波形処理および読み取り処理を実行
することができる。さらに、第１の検出手段、第２の検
出手段を組み合わせた構成も可能である。

【００４９】（実施例６）以下、請求項９に係わる本発
明の第１の実施例について説明する。本実施例では実施
例３で述べた第１の検出手段をＣＣＤ１２に内蔵する。
この手段によれば実施例２の手段の効果に加えて、第１
の検出手段をイメージセンサの内部に内蔵したことによ
りバーコードリーダの小型化を図れるとともに、ライン
センサの出力信号をイメージセンサの内部で処理するの
で外部に出力する必要がなく、ノイズにも強くなる。ま
た、第１の検出手段は、抵抗、コンデンサ、オペアン
プ、コンパレータの組み合せで構成できるので、イメー
ジセンサと同一工程で作製でき、コストダウンにも貢献
できる。

【００５０】（実施例７）以下、請求項９に係わる本発
明の第２の実施例について説明する。本実施例では実施
例４で述べた第２の検出手段をＣＣＤ１２に内蔵する。
この手段によれば実施例３の手段の効果に加えて、第２
の検出手段をイメージセンサに内蔵したことによりバー
コードリーダの小型化を図れるとともに、ラインセンサ
の出力信号をイメージセンサの内部で処理するので外部
に出力する必要がなく、ノイズにも強くなる。また、第
２の検出手段は、抵抗、コンデンサ、オペアンプ、コン
パレータの組み合せで構成できるので、イメージセンサ
と同一工程で作製でき、コストダウンにも貢献できる。

【００５１】また、実施例１および実施例５で述べた加
算手段をＣＣＤ１２に内蔵することもできる。この手段
によれば、実施例１および実施例５の効果に加え、加算
手段をイメージセンサに内蔵することによりバーコード
リーダの小型化が図れるとともに、信号をイメージセン
サの内部で処理するので外部に出力する必要がなく、ノ
イズにも強くなる。また、加算手段は抵抗、コンデン
サ、オペアンプの組み合せで構成できるので、イメージ
センサと同一工程で作製でき、コストダウンにも貢献で
きる。

【００５２】（実施例８）以下、請求項１２に係わる本
発明の一実施例について説明する。本実施例において
は、実施例５で述べたように、ラインセンサの数を９本
とし、第１の検出手段、第２の検出手段、加算手段のす
べてまたはいくつかをＣＣＤ１２に内蔵する。これらの
手段によれば、実施例５の手段の効果に加え、第１の検
出手段、第２の検出手段、加算手段のすべて、またはい
くつかをイメージセンサに内蔵したことによりバーコー
ドリーダの小型化が図れるとともに、信号をイメージセ
ンサの内部で処理するので外部に出力する必要がなく、
ノイズにも強くなる。また、第１の検出手段、第２の検
出手段、加算手段は、前述のようにイメージセンサと同
一工程で作製でき、コストダウンにも貢献できる。

【００５３】なお、上記実施例１ないし実施例８におい
て、波形処理手段でデジタル化するときに２個のダイオ
ードを逆接続したダイオードの順降下電圧を利用した浮
動２値化回路を用いたが、ＡＤコンバータを用いてデジ
タル化してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、複数本のラインセンサを備えたイメージセンサを用
いることにより、同一のバーコードラベルに対して複数
個の画像信号を種々の条件のもとに得ることができる。

【００５５】また、それぞれのラインセンサの信号を加
算することにより、単一ラインセンサを備えたイメージ
センサよりもＳ／Ｎ比のよい画像信号を得ることができ
る。

【００５６】また、それぞれのラインセンサごとに異な
る露光時間を設定し、各ラインセンサごとの画像データ
を求め、それらを順次に解読するようにしたことによ
り、照明度合の広い範囲に対応して読み取りができ、バ
ーコードラベルから離して操作する場合にも、バーコー
ドラベルに密着して操作する場合にも、また、周辺の明
るさ環境が明るくても暗くても、柔軟に対応してバーコ
ードを読み取れるようにできる。

【００５７】また、２本以上のラインセンサで構成した
グループごとに異なる露光時間を設定し、各グループご
との画像データを求め、それらを解読するようにしたこ
とにより、Ｓ／Ｎ比のよい画像信号により、上記手段よ
りもさらに有利に照明度合の広い範囲に対応して読み取
りができ、バーコードラベルから離して操作する場合に
も、バーコードラベルに密着して操作する場合にも、周
辺の明るさ環境が明るくても暗くても、バーコードを読
み取れるようにできる。

【００５８】また、第１の検出手段を設けて波形処理手
段に入力する信号の振幅が飽和しているか否かを判断
し、また、第２の検出手段を設けて波形処理手段に入力
する信号の振幅が２値化に十分な振幅を備えているか否
かを判断し、飽和したりレベル不足の画像データについ
ては解読処理を行わないようにしたことにより、装置の
読み取り時間を短縮することができる。

【００５９】また、加算手段、第１の検出手段、第２の
検出手段のすべてまたはいずれかをラインセンサととも
に一体にイメージセンサ上に設けた構成とすることによ
り、波形処理手段との結線を短縮でき、外部の雑音など
の影響を排除できるとともに、製造上の接続作業そのも
のも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバーコードリーダの構成を示す斜視図

【図２】実施例１におけるイメージセンサの構成を示す
平面図

【図３】実施例１における回路部の構成を示すブロック
図

【図４】実施例１におけるイメージセンサと回路部との
接続関係を示すブロック図

【図５】実施例２における回路部の構成を示すブロック
図

【図６】実施例２における各ラインセンサの出力を示す
波形図

【図７】実施例３における回路部の構成を示すブロック
図

【図８】実施例３におけるラインセンサ１０ａの出力
と、第１の検出手段の出力とを示す波形図

【図９】実施例４における回路部の構成を示すブロック
図

【図１０】実施例４におけるラインセンサ１０ｃの出力
と、第２の検出手段の出力とを示す波形図

【図１１】実施例５におけるイメージセンサの構成を示
す平面図

【図１２】従来のバーコードリーダの構成を示す斜視図

【図１３】従来のイメージセンサの構成を示す平面図

【図１４】開口部の大きい従来のバーコードリーダを示
す斜視図

【図１５】開口部の小さい従来のバーコードリーダの使
用状態を示す斜視図

【符号の説明】

１バーコードラベル２ＬＥＤ光源（投光手段）３反射ミラー（結像手段）４結像レンズ（結像手段）９フォトセンサ（受光部）１０ａ〜１０ｃラインセンサ１２ＣＣＤ（イメージセンサ）１３回路部１６２値化回路（波形処理手段）１７ＲＡＭ（記憶手段）１８マイクロコンピュータ（解読手段）１９ａ〜１９ｃ露光時間設定端子２０入力端子２１ａ〜２１ｃ出力端子３１加算回路（加算手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーコードラベル上に光を照射する投光
手段と、フォトセンサを直線上に配列したラインセンサ
をほぼ平行に複数本備えたイメージセンサ上に前記バー
コードラベルからの反射光を結像する受光手段と、前記
イメージセンサの出力信号をデジタル化する波形処理手
段と、前記デジタル化された画像データを記憶する記憶
手段と、前記記憶された画像データからバーコードシン
ボルを解読する解読手段とを備え、前記イメージセンサ
は、それぞれのラインセンサの露光時間を独立して個別
に設定できる露光時間設定端子と、各ラインセンサの画
像信号を独立して個別に出力する出力端子とを備え、同
一のバーコードラベルに対して前記各ラインセンサがそ
れぞれ独立した画像信号を出力するようにしたバーコー
ドリーダ。
【請求項２】バーコードラベル上に光を照射する投光
手段と、フォトセンサを直線上に配列したラインセンサ
をほぼ平行に複数本備えたイメージセンサ上に前記バー
コードラベルからの反射光を結像する受光手段と、前記
ラインセンサのうちの少なくとも２本以上のラインセン
サの出力を加算する加算手段と、前記加算手段の出力を
入力してデジタル化し、画像データを生成する波形処理
手段と、前記デジタル化された画像データを記憶する記
憶手段と、前記記憶された画像データからバーコードシ
ンボルを解読する解読手段とを備えたバーコードリー
ダ。
【請求項３】バーコードラベル上に光を照射する投光
手段と、フォトセンサを直線上に配列したラインセンサ
をほぼ平行に複数本備え、前記ラインセンサごとに異な
る露光時間を設定されたイメージセンサ上に前記バーコ
ードラベルからの反射光を結像する受光手段と、前記各
ラインセンサの出力信号を入力してデジタル化し、ライ
ンセンサごとの画像データを生成する波形処理手段と、
前記各画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶され
た各画像データを順次に解読し、解読した結果を出力す
る解読手段とを備えたバーコードリーダ。
【請求項４】バーコードラベル上に光を照射する投光
手段と、フォトセンサを直線上に配列したラインセンサ
をほぼ平行に複数本備え、前記ラインセンサの少なくと
も２本以上で構成した複数のグループごとに異なる露光
時間を設定されたイメージセンサ上に前記バーコードラ
ベルからの反射光を結像する受光手段と、前記ラインセ
ンサの出力信号をグループごとに加算する加算手段と、
前記加算手段の出力を入力してデジタル化し、グループ
ごとの画像データを生成する波形処理手段と、前記各画
像データを記憶する記憶手段と、前記記憶された各画像
データを順次に解読し、解読した結果を出力する解読手
段とを備えたバーコードリーダ。
【請求項５】波形処理手段の入力信号が飽和している
か否かを検出する第１の検出手段と、波形処理手段の入
力信号がデジタル化に必要な最低限の振幅を備えている
か否かを検出する第２の検出手段との少なくともいずれ
かを備え、前記第１の手段は、バーコードシンボルに対
応する前記入力信号の最大値と最小値との差が第１の所
定値を超えていることにより飽和を検出し、前記第２の
検出手段は、バーコードシンボルに対応する前記入力信
号の最大値と最小値との差が第２の所定値より小さいこ
とにより振幅が不十分であることを検出し、解読手段は
飽和が検出された画像データについては解読を実施せ
ず、また、振幅が不十分な画像データについては解読を
実施しないようにした請求項２ないし請求項４のいずれ
かに記載のバーコードリーダ。
【請求項６】加算手段を複数のラインセンサとともに
イメージセンサ上に設けた請求項２、請求項４、または
請求項５のいずれかに記載のバーコードリーダ。
【請求項７】少なくとも第１の検出手段または第２の
検出手段のいずれかを複数のラインセンサとともにイメ
ージセンサ上に設けた請求項５または請求項６のいずれ
かに記載のバーコードリーダ。
【請求項８】フォトセンサを直線上に配列したライン
センサをほぼ平行に複数本備えるとともに、各ラインセ
ンサごとに露光時間を設定できる露光時間設定端子と、
各ラインセンサごとの出力端子とを備えたイメージセン
サ。
【請求項９】各ラインセンサの出力信号が飽和してい
るか否かを検出する第１の検出手段と、各ラインセンサ
の出力信号か最低デジタル化に十分な振幅か否かを検出
する第２の検出手段との少なくともいずれかを備えた請
求項８記載のイメージセンサ。
【請求項１０】フォトセンサを直線上に配列したライ
ンセンサをほぼ平行に複数本備えるとともに、ラインセ
ンサの少なくとも２本以上で構成したグループの露光時
間をグループごとに設定できる露光時間設定端子と、各
ラインセンサごとの出力端子とを備えたイメージセン
サ。
【請求項１１】フォトセンサを直線上に配列したライ
ンセンサをほぼ平行に複数本備えるとともに、ラインセ
ンサの少なくとも２本以上で構成したグループの露光時
間をグループごとに設定できる露光時間設定端子と、各
ラインセンサの出力信号をグループごとに加算する加算
手段と、前記加算手段の出力信号をグループごとに出力
する出力端子とを備えたイメージセンサ。
【請求項１２】加算手段の出力信号が飽和しているか
否かをグループごとに検出する第１の検出手段と、前記
各加算手段の出力信号が最低デジタル化に十分な振幅か
否かをグループごとに検出する第２の検出手段との少な
くともいずれかを備えた請求項１１記載のイメージセン
サ。