JP2781716B2 - シンボル読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、媒体に印刷された１
段バーコードやマトリックス式コード等の２次元コード
等のシンボルの情報を読取る携帯可能なシンボル読取装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物品情報の登録処理や情報管理等を行う
分野は、ＦＡ（factory automation）、流通、サービス
業等と広がっており、扱う情報の種類も多岐にわたり、
大きな情報量を必要とする傾向にある。

【０００３】従って、情報量の増大に伴って１段のバー
コードでは情報密度が低いため、コード化できる情報量
が不足となる。そこで情報密度を高めてその情報量の増
大に対応するために、新種のシンボルとして多段のバー
コードや２次元コード（マトリックス式コード）等が開
発された。

【０００４】そのような多段バーコードや２次元コード
を読取るものとしては、従来、例えば、ＴＶ（televisi
on）カメラ方式の２次元コードスキャナが知られてい
る。このＴＶカメラ方式の２次元コードスキャナは、Ｔ
Ｖカメラと、このＴＶカメラと接続ケーブルで接続され
た画像処理装置と、この画像処理装置と回線（ＲＳ−２
３２Ｃ回線）を介して接続されていると共に情報を処理
するホストコンピュータと、前記画像処理装置と接続ケ
ーブルで接続されたＴＶモニタ等とから構成されてい
る。

【０００５】このようなＴＶカメラ方式の２次元コード
スキャナでは、物品に貼付けられたラベルの２次元コー
ドが印刷された面に対向して、ＴＶカメラをセットし、
通常の室内照明のもとでそのＴＶカメラによりラベル上
の２次元コードを撮影して、その撮影して得た画像デー
タを画像処理装置により処理して２次元コード情報に変
換する。この２次元コード情報が回線を介してホストコ
ンピュータに送信される。一方、撮影した画像データ
は、そのまま接続ケーブルを介してＴＶモニタに出力さ
れ、撮影された画像がＴＶモニタに表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
２次元コードを読取る装置としてはＴＶカメラ方式の２
次元コードスキャナが知られているが、ＴＶカメラ、画
像処理装置、ＴＶモニタといった装置が必要であり、装
置全体として、重量及び形状が大きく、高価であるとい
う問題があった。

【０００７】また、ＴＶカメラに対向してラベルを光路
に対して垂直にセットすると共に、ＴＶカメラの焦点を
ラベルまでの距離に応じて調整を行う必要があり、室内
の照明の明るさに応じてＴＶカメラの絞りを調整するな
ど、２次元コードを読取るために行う段取りに時間がか
かるという問題があった。

【０００８】そこで、通常のバーコードを読取る１次元
のハンディスキャナのような、ハンディタイプの２次元
コードスキャナが考えられる。すなわち、その読取部を
２次元コード上に載置するだけで、他の調整を行う必要
がなく、２次元コードを直ぐに読取ることができるもの
である。

【０００９】ところで、そのようなハンディスキャナの
使用者の環境を考察した場合に、多段バーコードやマト
リックス式コードばかりではなく、通常の（１段）バー
コードが混在して使用されると考えられる。

【００１０】そのような使用者の環境に対応して、１つ
のハンディスキャナにより２次元コードと（１段）バー
コードとの両方を読取ることができることが要望される
が、しかし一方、２次元コードとバーコードとの読取り
のために、特別な切換操作が必要となると、操作性が悪
いという問題になり、また、その切換操作を誤ってしま
うと２次元コードあるいはバーコードの読取りができな
いという問題になる。

【００１１】そこでこの発明は、小形軽量で安価に構成
でき、しかも、２次元コードとバーコードとを自動的に
判別して、２次元コード及びバーコードを簡単に短時間
で正確に読取ることができるシンボル読取装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、読取部と握
り部とが一体的に成形された携帯可能なフレームと、読
取部に密接又は近接した媒体上に印刷されたシンボルに
光を照射する発光部と、この発光部からの光が照射され
たシンボルからの反射光の光路を変換する反射光角度変
換手段と、この反射光角度変換手段で変換された反射光
を受光して、この受光した光量に応じた電気信号を出力
する固体撮像素子からなる読取手段と、この読取手段と
反射光角度変換手段との間に設けられ、反射光角度変換
手段からの反射光を固体撮像素子の位置で結像させるレ
ンズ等から構成された光学系機構部と、読取手段から出
力された電気信号を入力して２値の画像情報に変換する
画像情報変換手段と、この画像情報変換手段からの画像
情報を記憶する画像データメモリと、この画像データメ
モリに記憶された画像情報からシンボルの形状の特徴を
判定し１段バーコードか２次元コードか判断するシンボ
ル判断手段と、このシンボル判断手段により１段バーコ
ードと判断されたときには、画像情報からシンボルの１
段バーコード情報をデコードして解析する１段バーコー
ド情報解析手段と、シンボル判断手段により２次元コー
ドと判断されたときには、画像情報からシンボルの２次
元コード情報をデコードして解析する２次元コード情報
解析手段と、シンボル判断手段による判断に基づいて、
１段バーコード情報解析手段又は２次元コード情報解析
手段のいずれか一方の解析により得たシンボル情報を外
部装置へ出力するシンボル情報出力手段とを設けたもの
である。

【００１３】

【作用】このような構成の本発明において、読取部を印
刷媒体上に印刷されたシンボルに密接又は近接させる
と、発光部からの光がシンボルに照射される。

【００１４】このシンボルからの反射光の光路は、反射
光角度変換手段により変換され、光学系機構部によりそ
の反射光は、読取手段を構成する固体撮像素子の位置で
結像される。

【００１５】読取手段の固体撮像素子は、光学系機構部
により結像された反射光の光量に応じた電気信号を出力
し、画像情報変換手段はそれらの電気信号を２値の画像
情報に変換する。そして、この画像情報は画像データメ
モリに記憶される。

【００１６】ここで、シンボル判断手段により読取った
画像情報のシンボルが、１段バーコードか２次元コード
か判断される。

【００１７】読取った画像情報のシンボルが１段バーコ
ードと判断されると、バーコード情報解析手段により、
画像情報から１段バーコード情報が解析される。この解
析により得た１段バーコード情報は、シンボル情報出力
手段により外部装置へ出力される。

【００１８】また、読取った画像情報のシンボルが２次
元コードと判断されると、２次元コード解析手段によ
り、画像情報から２次元コード情報が解析される。この
解析により得た２次元コード情報は、シンボル情報出力
手段により外部装置へ出力される。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１は、シンボル読取装置としての２次元コ
ードスキャナ１の斜視図で、２は装置本体である。この
装置本体２には、その引出口がゴムブッシュにより保護
されたシンボル情報出力手段としてのインターフェイス
ケーブル３が接続されている。このインターフェイスケ
ーブル３により、装置本体２はホストコンピュータ等の
データ処理装置と接続されるようになっている。

【００２０】前記装置本体２は、プラスチック材等によ
り、上下に分割されたフレーム４が嵌め合わせ又はねじ
止めにより一体型に構成された中空構造となっており、
このフレーム４の内部には、後述する各種光学部材及び
回路等が内蔵されている。

【００２１】このフレーム４の一方の側面には、シンボ
ル読取時に操作者がＯＮ操作するトリガスイッチ５が設
けられ、その上面には、後述する読取エラー又は読取完
了を表示するための表示用ＬＥＤ（light emitting dio
de）のための表示窓６が設けられている。

【００２２】図２（ａ）に、この２次元コードスキャナ
１の概略の内部構成の断面図を示す。

【００２３】一体型に構成された前記フレーム４は、一
端に開口面積の小さい開口部が形成され、他端に読取部
４ａとして開口面積の大きい開口部が形成されている。

【００２４】前記フレーム４の一端の小さい開口部に
は、前記インターフェイスケーブル３が挿入固定され、
このフレーム４の小さい開口部側の部分は握り部４ｂと
して、その中心軸が、前記読取部４ａとしての大きい開
口部側の部分の中心軸に対して、少なくとも９０°より
大きく、約１１０°程度となるように形成されている。

【００２５】前記フレーム４の大きい開口部である読取
部４ａの内周辺部には、複数のＬＥＤ（light emitting
diode）発光部７が１列に配置されている。これらの各
ＬＥＤ発光部７は、ＬＥＤとこのＬＥＤからの光を均一
に拡散させるプラスチック材から形成された拡散レンズ
とから構成されている。

【００２６】また、図２（ｂ）に示すように、スポット
光源としてのビームスポット用ＬＥＤ８ａ，８ｂが、前
記読取部４ａ内部に光路を妨害しないように設けられた
固定板９により、読取り範囲の中心に対して対称的に配
置されている。この各ビームスポット用ＬＥＤ８ａ，８
ｂは、それぞれビームを絞ったスポット光を照射し、こ
の各スポット光を前記読取部４ａから約２０ｍｍ離れた
中心軸上で完全に重なるように、各ビームスポット用Ｌ
ＥＤ８ａ，８ｂの照射角度が調整されている。

【００２７】前記読取部４ａ内部のさらに奥には、すな
わち、前記フレーム４の屈曲して形成された部分内部に
は、反射光角度変換手段としての角度変換ミラー１０
が、前記読取部４ａの方向に対して所定の角度で設置さ
れている。なお、ここでは角度変換ミラー１０を使用し
たが、代わりにプリズムを使用しても良い。

【００２８】また、前記フレーム４の握り部４ｂ内部に
は、前記インターフェイスケーブル３と電気的に接続さ
れた画像情報変換手段としての撮像回路基板１１及び画
像処理回路基板１２が設けられ、前記撮像回路基板１１
には、読取手段としての２次元ＣＣＤ（charge coupled
device ）１３が設置されている。

【００２９】前記撮像回路基板１１には、必要な各種直
流電源を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａが設けら
れていると共に、前記２次元ＣＣＤ１３と電気的に接続
され、後述するように、前記２次元ＣＣＤ１３からの信
号を２値化処理する量子化回路やその２値化されたデー
タを画像データとして記憶する画像データメモリ等の撮
像信号処理回路が実装されている。また、前記撮像回路
基板１１は、前記トリガスイッチ５と電気的に接続され
ており、このトリガスイッチ５のＯＮ操作タイミングに
対応して、前記２次元ＣＣＤ１３から撮像信号を取込む
ようになっている。また、前記ＬＥＤ発光部７及び前記
ビームスポット用ＬＥＤ８ａ，８ｂと電気的に接続され
ており、前記ＬＥＤ発光部７及び前記ビームスポット用
ＬＥＤ８ａ，８ｂを制御するＬＥＤ制御回路（図示せ
ず）が設けられている。

【００３０】前記画像処理回路基板１２には、制御部本
体を構成するＣＰＵ（ centralprocessing unit ）１
２ａ及びこのＣＰＵ１２ａが行う処理のプログラムデー
タ等が記憶されたＲＯＭ（read only memory）１２ｂが
設けられていると共に、後述するように、画像データか
らシンボルデータを切出し・整形処理すると共に、シン
ボルの特徴部分からシンボルがバーコードか又は２次元
コードかを認識する画像認識回路、２次元コードデコー
ダ回路及びバーコードデコーダ回路等が実装されてい
る。さらに、ブザー１４が設置され、表示用ＬＥＤ１５
が前記表示窓６の真下に設置され、このブザー１４及び
表示用ＬＥＤ１５と電気的に接続されていると共に、そ
の駆動回路（図示せず）が設けられている。

【００３１】前記２次元ＣＣＤ１３は、２次元イメージ
センサとして、後述する光学系機構部を介して前記角度
変換ミラー１０に対向してＣＣＤ素子（図示せず）がマ
トリックス状（有効画素数２５万画素、さらに高密度な
２次元コードに対応するためには有効画素数４０万画素
以上）に配列されて構成されている。なお、ここではＣ
ＣＤ素子を使用したが、他の方式の固体撮像素子（フォ
トセンサ）を代わりに使用しても良い。

【００３２】前記２次元ＣＣＤ１３と前記角度変換ミラ
ー１０との間には、光学系機構部として、組合せレンズ
及び自動絞り機構（図示せず）等から構成されたレンズ
ブロック１６や不要な外来光を減衰させるフィルタ（図
示せず）等が配置されている。このレンズブロック１６
の組合せレンズの焦点は、シンボルが印刷されたラベル
等の印刷媒体が前記読取部４ａに約１０ｍｍ以内に接近
したときに、その反射光が前記２次元ＣＣＤ１３の各Ｃ
ＣＤ素子の位置で結像し、この２次元ＣＣＤ１３からの
出力信号により、シンボルの２値化が可能なコントラス
トになるようになっている。

【００３３】なお、ここでは組合せレンズを使用した
が、これは受光した画像に生じる歪みを極小にするため
で、この組合せレンズの代わりに歪みを極小にできる非
球面レンズを使用しても良い。また、前記組合せレンズ
において、レンズ表面の反射によるゴーストの発生が問
題となる場合には、レンズ表面に反射防止コーティング
等の処理を施したものを使用しても良い。

【００３４】図３に、この２次元コードスキャナの概略
の回路構成のブロック図を示す。

【００３５】前記複数のＣＣＤ素子１３ａ…１３ｚから
構成された前記２次元ＣＣＤ１３は、前記撮像回路基板
１１の量子化回路１１ｂと接続され、前記２次元ＣＣＤ
１３からの出力信号はアナログ信号であり、量子化回路
１１ｂに入力されて２値化処理される。この量子化回路
１１ｂで白黒イメージに２値化処理された撮像データ
は、前記撮像回路基板１１の画像データメモリ１１ｃ上
でマッピング処理されて画像データとして記憶される。

【００３６】前記画像処理回路基板１２の画像認識回路
１２ｃは、前記画像データメモリ１１ｃに記憶された画
像データにおけるシンボルの位置・形状の特徴を判定
し、この形状の特徴からシンボルが２次元コードか又は
バーコードかを判断する。

【００３７】２次元コードと判断されれば、画像データ
メモリ１１ｃに記憶された画像データから２次元的にシ
ンボル（２次元コード）部分を切出して（読取って）、
前記画像処理回路基板１２の２次元コードデコーダ回路
１２ｄに転送する。

【００３８】また、バーコードと判断されれば、画像デ
ータメモリ１１ｂに記憶された画像データから１次元的
に（１ラインの）シンボル（バーコード）部分を切出し
て（読取って）、前記画像処理回路基板１２のバーコー
ドデコーダ回路１２ｅに転送する。

【００３９】前記２次元コードデコーダ回路１２ｄで
は、２次元コードの２次元的な画像データをデコード処
理して、そのデコード結果を前記インターフェイスケー
ブル３を介してホストコンピュータへ送信する。

【００４０】また、前記バーコードデコーダ回路１２ｅ
では、バーコードの１ラインの画像データをデコード処
理して、そのデコード結果を前記インターフェイスケー
ブル３を介してホストコンピュータへ送信する。

【００４１】図４に、前記ＣＰＵ１２ａが行う画像デー
タ処理の流れを示す。

【００４２】まず、画像認識回路１２ｃにより、画像デ
ータメモリ１１ｃに記憶された画像データから、シンボ
ルの位置を認識し、さらにシンボルの形状を認識する。
この認識した形状の特徴から、シンボルが２次元コード
か又はバーコードかを判断する（シンボル判断手段）。

【００４３】ここで、シンボルが２次元コードと判断さ
れれば、画像データメモリ１１ｃの画像データの２次元
コード部分を２次元的に切出して（読取って）、２次元
コードデコーダ回路１２ｄにより、その切出した２次元
コードの画像データに対してデコード処理を行い（２次
元コード情報解析手段）、このデコード処理により得た
２次元コードデータを、インターフェイスケーブル３を
介してホストコンピュータ等に出力（送信）する。そし
て、この画像データ処理を終了するようになっている。

【００４４】また、シンボルがバーコードと判断されれ
ば、画像データメモリ１１ｃの画像データのバーコード
部分を１ライン切出して（読取って）、バーコードデコ
ーダ回路１２ｅにより、その切出したバーコードの画像
データに対してデコード処理を行い（１段バーコード情
報解析手段）、このデコード処理により得たバーコード
データを、インターフェイスケーブル３を介してホスト
コンピュータ等に出力（送信）する。そして、この画像
データ処理を終了するようになっている。

【００４５】このような構成の本実施例においては、ト
リガスイッチ５をＯＮ操作するまでは、ビームスポット
用ＬＥＤ８ａ，８ｂからスポット光が照射されており、
読取部４ａを印刷媒体に接近させると、各ビームスポッ
ト用ＬＥＤ８ａ，８ｂからのスポット光により、この印
刷媒体上に読取り範囲の中心が照明される。

【００４６】従って、操作者は、このビームスポット用
ＬＥＤ８ａ，８ｂにより照明されている点を、印刷媒体
上のシンボルの中心に合わせ、読取部４ａを印刷媒体上
に印刷されたシンボルに載置する。

【００４７】ここで、トリガスイッチ５をＯＮ操作すれ
ば、ＬＥＤ発光部７が発光して均一な光を印刷媒体上の
上記シンボルに照射する一方、ビームスポット用ＬＥＤ
８ａ，８ｂが消灯する。

【００４８】この時、ＬＥＤ発光部７からの光による印
刷媒体上の上記シンボルからの反射光は、角度変換ミラ
ー１０により２次元ＣＣＤ１３の方向に反射される。こ
の反射光は、レンズブロック１６により２次元ＣＣＤ１
３の位置で結像される。

【００４９】この結像された光は、２次元ＣＣＤ１３の
各ＣＣＤ素子によりそれぞれ各受光量に応じた電圧レベ
ルの電気信号に変換される。この電気信号は所定のタイ
ミングで増幅されて撮像回路基板１１上に実装された量
子化回路１１ｂにより取り込まれ、この量子化回路１１
ｂで白黒イメージの２値化処理される。この２値化処理
により得たデジタルデータは、画像データメモリ１１ｃ
にマッピング処理されて画像データとして記憶される。

【００５０】この画像データメモリ１１ｃに記憶された
画像データは、画像処理回路基板１２上に実装された画
像認識回路１２ｃにより、２次元コードの画像データか
又は（１段）バーコードの画像データかが判断される。

【００５１】画像データメモリ１１ｃの画像データが２
次元コードの画像データならば、２次元的に２次元コー
ド部分を切出しして、２次元コードデコーダ回路１２ｄ
によりデコード処理し、そのデコード結果をインターフ
ェイスケーブル３を介してホストコンピュータ等に出力
する。

【００５２】画像データメモリ１１ｃの画像データが
（１段）バーコードの画像データならば、バーコード部
分の１ラインを切出しして、バーコードデコーダ回路１
２ｅによりデコード処理し、そのデコード結果をインタ
ーフェイスケーブル３を介してホストコンピュータ等に
出力する。

【００５３】このように本実施例によれば、一体型に構
成されたフレーム４の読取部４ａに、シンボルが印刷さ
れた印刷媒体に均一な光を照射するＬＥＤ発光部７と、
トリガスイッチ５によりＯＮ操作されるまで、その印刷
媒体上に読取り範囲の中心を照明するビームスポット用
ＬＥＤ８ａ，８ｂと、シンボルからの反射光を握り部４
ｂ方向に反射する角度変換ミラー１０とを設け、フレー
ム４の握り部４ｂに、角度変換ミラー１０からの反射光
を２次元ＣＣＤ１３の位置で結像させるレンズブロック
１６と、ＣＣＤ素子をマトリックス状に配列して構成さ
れた２次元ＣＣＤ１３と、シンボルの読取り時にＯＮ操
作されるトリガスイッチ５と、２次元ＣＣＤ１３から出
力された電気信号を２値化処理する量子化回路１１ｂ及
びこの量子化回路１１ｂからのデジタルデータをマッピ
ング処理して画像データとして記憶する画像データメモ
リ１１ｃ等が実装された撮像回路基板１１と、画像デー
タメモリ１１に記憶された画像データが２次元コードの
画像データか又は（１段）バーコードの画像データかを
判断し、２次元コードの場合は２次元的に２次元コード
部分の画像データを切出し、またバーコードの場合はバ
ーコード部分の画像データを１ライン切出す画像認識回
路１２ｃ、その切出された２次元コード部分の画像デー
タをデコード処理する２次元コードデコーダ回路１２ｄ
及びその切出されたバーコード部分の画像データの１ラ
インをデコード処理するバーコードデコーダ回路１２ｅ
等が実装された画像処理回路基板１２と、この画像処理
回路基板１２で得られたデコード処理結果をホストコン
ピュータ等へ出力するインターフェイスケーブル３とを
設けたことにより、シンボルを読取る装置として小型軽
量で安価に構成できる。

【００５４】さらに、シンボルが印刷された印刷媒体
に、本装置の読取部４ａを接近させて読取りを行うの
で、焦点の調整や印刷媒体に光を照射する照明の変化に
より絞りを調整する必要がなく、トリガスイッチ５をＯ
Ｎ操作するだけで、自動的に読取り動作が行われるの
で、シンボルを簡単に短時間で読取ることができる。

【００５５】さらに、画像認識回路１２ｃ、２次元コー
ドデコーダ回路１２ｄ及びバーコードデコーダ回路１２
ｅを設けたことにより、読取った画像データが２次元コ
ードか又はバーコードかを判断し、自動的に２次元コー
ドの画像データは２次元コードとしてデコード処理する
ことができ、バーコードの画像データはバーコードとし
てのデコード処理することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
小形軽量で安価に構成でき、しかも、２次元コードとバ
ーコードとを自動的に判別して解析することにより、２
次元コード及びバーコードを簡単に短時間で読取ること
ができるシンボル読取装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の２次元コードスキャナを
示す斜視図。

【図２】同実施例の２次元コードスキャナの概略の内部
構成を示す断面図及びビームスポット用ＬＥＤの取付け
状態を示す図。

【図３】同実施例の２次元コードスキャナの概略の回路
構成のブロック図を示す。

【図４】同実施例の画像データ処理の流れを示す図。

【符号の説明】

３…インターフェイスケーブル、４…フレーム、７…Ｌ
ＥＤ発光部、１０…角度変換ミラー、１１…撮像回路基
板、１２…画像処理回路基板、１２ｃ…画像認識回路、
１２ｄ…２次元コードデコーダ回路、１２ｅ…バーコー
ドデコーダ回路、１３…２次元ＣＣＤ、１６…レンズブ
ロック。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読取部と握り部とが一体的に成形された
   携帯可能なフレームと、前記読取部に密接又は近接した
   媒体上に印刷されたシンボルに光を照射する発光部と、
   この発光部からの光が照射された前記シンボルからの反
   射光の光路を変換する反射光角度変換手段と、この反射
   光角度変換手段で変換された反射光を受光して、この受
   光した光量に応じた電気信号を出力する固体撮像素子か
   らなる読取手段と、この読取手段と前記反射光角度変換
   手段との間に設けられ、前記反射光角度変換手段からの
   反射光を前記固体撮像素子の位置で結像させるレンズ等
   から構成された光学系機構部と、前記読取手段から出力
   された電気信号を入力して２値の画像情報に変換する画
   像情報変換手段と、この画像情報変換手段からの画像情
   報を記憶する画像データメモリと、この画像データメモ
   リに記憶された画像情報から前記シンボルの形状の特徴
   を判定し１段バーコードか２次元コードか判断するシン
   ボル判断手段と、このシンボル判断手段により１段バー
   コードと判断されたときには、前記画像情報から前記シ
   ンボルの１段バーコード情報をデコードして解析する１
   段バーコード情報解析手段と、前記シンボル判断手段に
   より２次元コードと判断されたときには、前記画像情報
   から前記シンボルの２次元コード情報をデコードして解
   析する２次元コード情報解析手段と、前記シンボル判断
   手段による判断に基づいて、前記１段バーコード情報解
   析手段又は前記２次元コード情報解析手段のいずれか一
   方の解析により得たシンボル情報を外部装置へ出力する
   シンボル情報出力手段とを設けたことを特徴とするシン
   ボル読取装置。