JP3030227B2 - 符号読み取り装置 - Google Patents

符号読み取り装置

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JP3030227B2
JP3030227B2 JP7071988A JP7198895A JP3030227B2 JP 3030227 B2 JP3030227 B2 JP 3030227B2 JP 7071988 A JP7071988 A JP 7071988A JP 7198895 A JP7198895 A JP 7198895A JP 3030227 B2 JP3030227 B2 JP 3030227B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バーコード等の符号図
形を固体撮像素子で読み取り、その符号の配列パターン
を表す映像信号を得る符号読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バーコード等の符号図形は、所望の情報
コードを黒または白のパターンの配列に対応付けて記憶
する。このような符号図形の読み取りにおいては、光源
から符号図形に照射した光の反射光を撮像素子で受け
て、図形パターンの配列を電気信号の配列に置き換えて
映像信号を生成し、その映像信号を所定の処理装置で解
読するように構成される。
【0003】図3は、従来の符号読み取り装置の構成を
示すブロック図で、図4は、各信号の波形図である。受
光部1は、複数の受光画素2が直線状に配列され、これ
らの受光画素2と並列にシフトレジスタ3が配置されて
ラインセンサを構成し、符号図形からの反射光に応答し
て発生する符号図形のパターンの配列に対応した情報電
荷を各受光画素2に蓄積する。この受光部1は、符号図
形に対応するように受光画素2の数及び配列ピッチ等が
設定され、多相の転送クロックφtでパルス駆動される
ことにより各受光画素2に蓄積される情報電荷がシフト
レジスタ3を介して順次出力側へ転送される。出力アン
プ4は、シフトレジスタ3から転送出力される情報電荷
を受けて蓄積し、蓄積した情報電荷量に応じた電圧値を
発生する。この出力アンプ4は、蓄積した情報電荷を転
送クロックφtに同期したリセットクロックφrに応答し
て順次排出することで、シフトレジスタ3から転送出力
される情報電荷を1画素単位で電圧値に変換する。これ
により、転送クロックφtに同期して、各受光画素2に
蓄積される情報電荷量に対応した信号レベルと全ての情
報電荷が排出されたときのリセットレベルとが交互に繰
り返される映像信号Y(t)が出力される。二値化回路5
は、映像信号Y(t)を出力アンプ4の出力の最小電圧値
から最大電圧値の中間電圧Vmidと比較し、映像信号Y
(t)を「1」または「0」の二値で表した映像データY
D(n)を出力する。この二値化回路5には、転送クロッ
クφtに同期したタイミングクロックφsが供給され、出
力アンプ4の動作に同期させて映像信号Y(t)の信号レ
ベルを取り込み、中間電圧Vmidと比較するようにして
いる。従って、転送クロックφtの1クロック周期単位
で「1」または「0」が連続する映像データYD(n)が
出力される。
【0004】クロック発生回路6は、一定周期の基準ク
ロックCKに基づいて、多相の転送クロックφtを生成
し、受光部1に供給する。同時に、転送クロックφtに
同期したリセットクロックφr及びタイミングクロック
φsを生成して出力アンプ4及び二値化回路5にそれぞ
れ供給する。尚、このクロック発生回路6は、符号図形
の読み取りを開始する起動命令を受けて動作を開始し、
受光部1のシフトレジスタ3の情報電荷の転送出力が完
了した時点で動作を停止するように構成される。
【0005】このように出力される映像データYD(n)
は、符号図形のパターンの配列が電気信号に置き換えら
れたものであり、所定の信号処理装置に転送されて情報
コードが解読される。受光部1による符号図形の読み取
りは、通常、受光部1と共に発光ダイオード等の光源を
配置し、この光源から照射される光を符号図形部分で反
射させ、その反射光を受光部1の受光画素2に受けるよ
うに構成される。そこで、各受光画素2の受光期間、即
ち、符号図形からの反射光に応答して発生する情報電荷
を各受光画素2に蓄積する期間を光源の光量に対応して
設定し、映像信号Y(t)のレベルが最適となるようにし
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般のバーコードリー
ダー等の符号読み取り装置においては、符号図形とその
符号図形の読み取り部(受光部1)との位置を正確に決
められないことが多いため、各受光画素の受光状態が安
定せず、映像信号を最適なレベルで得られない場合が生
じる。このため、読み取り部では、各受光画素の情報電
荷の蓄積期間を伸縮制御する露出制御が必要になる。通
常の露出制御は、各受光画素の情報電荷を一旦排出した
後、所定の期間を経過する間に新たに蓄積される情報電
荷のみを読み出す際、情報電荷の排出のタイミングから
次に情報電荷を読み出すタイミングまでの時間を各受光
画素に照射される光の光量に対応して設定するようにし
ている。
【0007】このような受光画素の露出制御において
は、映像信号のレベルから受光画素の露出状態を検知
し、その露出状態に合わせて受光画素の露出時間を伸縮
することにより映像信号のレベルを適正な範囲に収める
ようにするフィードバック制御が行われる。従って、適
正なレベルの映像信号を得るまでに要する時間が長くな
り、符号の読み取り速度が遅くなるという問題が生じ
る。
【0008】また、受光部とは別に測光用の受光画素を
設けて受光部の受光画素に照射される光の光量を測定
し、その測定値に合わせて受光部の受光画素の露出時間
を決定することも考えられるが、光量の測定のための回
路及びその測定値に対応して露出時間を設定するための
回路が複雑になるという問題が生じる。そこで本発明
は、受光部の各受光画素の受光状態に拘わらず、適正な
レベルの映像信号を常に得られるようにすることを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、所望の情報コードに対応付けられたパターンが一次
元または二次元に配置される符号図形からの反射光を読
み取り、上記符号図形の配列パターンを表す信号を出力
する符号読み取り装置において、複数の受光画素が一次
元または二次元に配置され、各受光画素に上記符号図形
からの反射光に応答して発生する情報電荷を蓄積する受
光部と、上記各受光画素に蓄積される上記情報電荷を一
定方向へ順次転送出力する駆動回路と、上記受光部の出
力側で一画素毎の情報電荷量を電圧値に変換して出力す
る出力回路と、上記受光部に並列して少なくとも1つの
受光画素が配置され、この受光画素に上記符号図形から
の反射光に応答して発生する情報電荷を蓄積すると共
に、蓄積する情報電荷量に対応して経時的に変化する電
圧値を発生する測光部と、この測光部から出力される電
圧値が所定の値に達したときに上記駆動回路に起動命令
を与える起動手段と、を備えたことにある。
【0010】
【作用】本発明によれば、受光部の各受光画素に情報電
荷が蓄積されるのに比例して、測光部の受光画素に情報
電荷が蓄積されるため、測光部の受光画素から出力され
る電圧値によりその時点の受光部の露出状態を判定でき
る。そして、測光部の受光画素から出力される電圧が、
受光部の露出状態が最適であることを示す所定の値に達
したところで、受光部の各受光画素に蓄積される情報電
荷が転送出力されるため、受光部から得られる映像信号
は常に適正なレベルを示すようになる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の符号読み取り装置の構成を
示すブロック図で、図2は、各信号の波形図である。受
光部1、出力アンプ4及び二値化回路5は、図3と同一
のもので、受光部1の各受光画素2に蓄積される情報電
荷がシフトレジスタ3を介して転送出力され、1画素分
毎に出力アンプ4で電圧値に変換されて映像信号Y(t)
として出力されると共に、映像信号Y(t)が二値化回路
5で映像データYD(n)に変換されて出力される。
【0012】本発明の特徴とするところは、受光部1に
並列に設けられる測光部11から出力される出力電圧V
outが所定のレベルに達した時点でクロック発生回路1
5を起動し、受光部1の各受光画素に蓄積される情報電
荷の転送出力を開始させるようにしたことにある。測光
部11は、1つの受光画素12及びこの受光画素12に
直接接続される出力アンプ13からなり、受光画素12
に蓄積される情報電荷量に応じた出力電圧Voutを出力
する。受光画素12は、半導体基板に形成される拡散層
により構成され、出力アンプ13は、同じ半導体基板に
形成される電気的に独立した拡散層とこの拡散層の電位
をソースフォロワ接続で取り出す出力トランジスタによ
り構成される。さらに、受光画素12を構成する拡散層
と出力アンプを構成する拡散層とを共通とすることによ
り、受光画素12に発生する情報電荷をそのまま出力ア
ンプ13の拡散層に蓄積し、受光画素12に発生する情
報電荷量に対応した出力電圧Voutを出力アンプ13か
ら随時取り出せるようにしている。また、出力アンプ1
3には、受光画素12を構成する拡散層をソースとして
リセットトランジスタが設けられ、受光部1及び測光部
11で新たに情報電荷の蓄積を開始する際、受光画素1
2(拡散層)に蓄積されている情報電荷が排出される。
比較回路14は、測光部11から出力される出力電圧V
outを所定の基準電圧Vrefと比較し、出力電圧Voutが
基準電圧Vrefに達した時点でその出力を立ち上げるよ
うに構成される。ここで、基準電圧Vrefは、測光部1
1の受光画素12に適正な量の情報電荷が蓄積されたと
きの出力電圧Voutに対応して設定される。即ち、受光
部1に並列に配置される測光部11の受光画素12に
は、受光部1の受光画素2と同じように発生する情報電
荷が蓄積されるため、測光部11の受光画素12に蓄積
される情報電荷量を検出することで、受光部1の受光画
素2に蓄積される情報電荷量を間接的に判定できるよう
にしている。従って、図2に示すように、出力電圧Vou
tが所定の基準電圧Vrefに達したときに立ち上がる比較
回路14の比較出力が、起動パルスMTとしてクロック
発生回路15に供給される。
【0013】クロック発生回路15は、起動パルスMT
に応答して動作を開始し、基準クロックCKに基づい
て、多相の駆動クロックφtを生成して受光部1に供給
する。同時に、駆動クロックφtに同期したリセットク
ロックφr及びタイミングクロックφsを生成して出力ア
ンプ4及び二値化回路5にそれぞれ供給し、さらに、映
像データYD(n)の出力期間を示すウインドパルスWD
を生成して出力する。このウインドパルスWDは、図2
に示すように、受光部1の各受光画素2から情報電荷が
転送出力される期間、即ち、駆動クロックφtが受光部
1に供給される期間に対応して立ち上がり及び立ち下が
りが設定される。尚、このクロック発生回路15は、受
光動作を開始する時点で、受光部1及び測光部11に対
してリセット動作を行い、その動作の完了後に起動パル
スMTに応答して動作するように構成される。受光部1
の初期設定動作としては、受光部1の情報電荷を出力ア
ンプ4を動作させずに一旦読み出すことや、電荷排出用
のドレインへ吸収させること等が考えられる。
【0014】従って、受光部1及び測光部11で符号図
形からの反射光の受光を開始し、受光部1の受光画素2
に蓄積される情報電荷量が適正になると、自動的に受光
部1の各受光画素2から情報電荷が転送出力され、適正
なレベルを有する映像信号Y(n)として二値化回路5に
入力される。このとき、各受光画素2には、過不足なく
情報電荷が蓄積されるため、過剰な情報電荷を吸収する
ためのオーバーフロードレインを設ける必要はない。
【0015】本実施例においては、受光部1に受光画素
2を1次元に配置した場合を例示したが、符号図形のパ
ターンが2次元に配列される場合に対応して、複数の受
光画素を行列配置(2次元に配置)する場合にも同様に
適用できる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、測光部から得られる出
力電圧に応答して受光部の情報電荷の転送出力を開始す
るようにしたことで、受光部の受光画素が最適な露出状
態に保たれるようになり、常に適正なレベルの映像信号
を得ることができる。従って、二値化回路の判定動作が
安定し、誤った映像データが出力されることがなくな
る。
【0017】また、受光部にオーバーフロードレインを
設ける必要がないことから、受光部を簡略化することが
でき、集積化に有利である。さらに回路規模が、測光部
及び比較回路のみの増加で収まるため、この測光部及び
比較回路を受光部、出力アンプ、二値化回路及びクロッ
ク発生回路と共に共通の半導体基板上に容易に集積化す
ることができる。このため、符号の読み取りに必要な全
ての構成を容易にワンチップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の符号読み取り装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の符号読み取り装置の各部の信号の波形
図である。
【図3】従来の符号読み取り装置の構成を示すブロック
図である。
【図4】従来の符号読み取り装置の各部の信号の波形図
である。
【符号の説明】
1 受光部 2 受光画素 3 シフトレジスタ 4 出力アンプ 5 二値化回路 6、15 クロック発生回路 11 測光部 14 比較回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 7/10 G06K 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所望の情報コードに対応付けられたパタ
    ーンが一次元または二次元に配置される符号図形からの
    反射光を読み取り、上記符号図形の配列パターンを表す
    信号を出力する符号読み取り装置において、複数の受光
    画素が一次元または二次元に配置され、各受光画素に上
    記符号図形からの反射光に応答して発生する情報電荷を
    蓄積する受光部と、上記各受光画素に蓄積される上記情
    報電荷を一定方向へ順次転送出力する駆動回路と、上記
    受光部の出力側で一画素毎の情報電荷量を電圧値に変換
    して出力する出力回路と、上記受光部に並列して少なく
    とも1つの受光画素が配置され、この受光画素に上記符
    号図形からの反射光に応答して発生する情報電荷を蓄積
    すると共に、蓄積する情報電荷量に対応して経時的に変
    化する電圧値を発生する測光部と、この測光部から出力
    される電圧値が所定の値に達したときに上記駆動回路に
    起動命令を与える起動手段と、を備えたことを特徴とす
    る符号読み取り装置。
  2. 【請求項2】 上記駆動回路は、上記受光部の情報電荷
    を転送出力する駆動クロックと共に、転送駆動の期間を
    指定するウインドパルスを発生することを特徴とする請
    求項1記載の符号読み取り装置。
  3. 【請求項3】 上記出力回路から出力される電圧値の最
    小値から最大値までの中間近傍に設定される基準値と比
    較して二値化する二値化回路を含むことを特徴とする請
    求項1記載の符号読み取り装置。
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