JP3118500B2 - コードリーダ - 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、２次元イメージを読
取る２次元光電変換手段を備え、この２次元光電変換手
段により読取った２次元イメージを解析するコードリー
ダに関する。

【０００２】

【従来の技術】マトリックスコードや多段バーコード等
の２次元コード( ２次元シンボル )を読取る装置とし
て、従来のカメラを使用したコードリーダ( システム )
の例を図８に示す。

【０００３】このコードリーダ１は、カメラ２と、デコ
ーダ３と、モニタ４とから構成され、カメラ２で撮影さ
れた映像は、デコーダ３に転送されると共にモニタ４に
転送されて表示される。デコーダ３では、転送された映
像からコード画像を切抜き、このコード画像からコード
データを解析して、図示しないデータ処理装置等の外部
機器へ出力するようになっている。

【０００４】ところで、カメラ２で明瞭な映像を撮影す
るためには、カメラ２の焦点を読取対象５に合わせる
か、又はカメラ２の焦点距離に読取対象５を位置決めし
なければならない。

【０００５】このカメラ２と読取対象５との位置関係を
調整して、明瞭な映像がモニタ４から得られたことを確
認した時に、デコーダ３に対して読取開始の信号を供給
して読取対象５の２次元コードを読取る。

【０００６】また、従来のハンディタイプの非接触式コ
ードリーダの例を図９に示す。

【０００７】このコードリーダ１１は、一体型のボディ
に本体部１２及び手で握るハンドル部１３を有し、本体
部１２には読取窓１４が設けられ、ハンドル部１３には
読取タイミングを発生させるためのトリガスイッチ１５
が設けられている。

【０００８】ボディ内部には、図示しないが、光を内部
へ導くレンズや反射鏡( プリズム )等から構成された光
学機構部と、この光学機構部により導かれ結像した画像
を読取るエリアセンサと、このエリアセンサから出力さ
れる出力信号( 撮像信号 )を、増幅及び波形整形( フィ
ルタ )等の処理をして、外部データ処理装置( 図示せず
)へ出力するドライブ回路を備えている。

【０００９】エリアセンサとしては、例えば複数個のＣ
ＣＤ(charge coupled device )素子をマトリックス状に
配列したものが知られている。

【００１０】コードリーダ１１の内部に備えれた発光部
( レーザ発光部 )からの光( レーザ光 )が読取窓１４を
介して読取対象に照射され、あるいは外部光源からの光
が読取対象１６に照射され、この読取対象１６からの反
射光が読取窓１４から光学機構部へ導かれる。トリガス
イッチ１５が操作されると、エリアセンサから撮像信号
が出力され、ドライブ回路を介して外部データ処理装置
へ供給される。

【００１１】外部データ処理装置では、供給された撮像
信号を解析してコードデータにデコードし、得られたコ
ードデータに基いて処理する( 販売登録処理等を行う )
ようになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前者のカメラ２を使用
したコードリーダ１の例では、カメラ２、デコーダ３及
びモニタ４から構成されており、システム的に大型でコ
ストが高いという問題がある。

【００１３】さらに、カメラ２の焦点に合わせてカメラ
２と読取対象５と位置を調整しなければならなず、操作
者の作業負担と読取りまでに時間がかかるという問題が
あった。自動焦点式のカメラを使用するという解決法も
あるが、そのようなカメラはコストが高いという問題が
あった。

【００１４】後者のハンディタイプの非接触式コードリ
ーダ１１の例では、操作者はコードリーダ１１の読取窓
１４と読取対象１６とを予め設定されている距離で正確
に対向させて、コードリーダ１１を確実に固定しなけれ
ばならず、操作者に読取操作上の知識及び作業負担があ
るという問題があった。

【００１５】従って、必ずしもコードリーダ１１と読取
対象１６との間の距離が、コードリーダ１１の焦点距離
にあるとは限らず、また、コードリーダ１１の読取範囲
の中に読取対象の２次元コードが収まるとは限定されな
いので、読取効率が低いという問題があった。

【００１６】さらに上述した従来例では、コードリーダ
と読取対象との位置関係がコードリーダの焦点距離にな
った瞬間に、操作者が判断して読取りのタイミングを出
力しなければならないという問題があった。

【００１７】そこでこの発明は、コードリーダと２次元
コードとの間の距離を焦点距離に合わせると共にコード
リーダの読取範囲の中に２次元コードを収めることが簡
単に短時間ででき、さらに自動的に最適な読取りタイミ
ングを発生させて、作業負担を軽減し読取効率を向上さ
せることができるコードリーダを提供することを目的と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明は、印刷媒体上
の２次元イメージを読取る２次元光電変換手段を備え、
この２次元光電変換手段により読取った２次元イメージ
から２次元コードを解析するコードリーダにおいて、指
向性の高い可視光を放射する複数個の指標光出力手段
と、２次元光電変換手段から得られる２次元イメージか
ら指標光出力手段からの複数の可視光の反射光を判別す
る指標光判別手段と、指標光判別手段により判別された
反射光が重なりを検出する焦点検出手段と、この焦点検
出手段により反射光が重なり合ったと判断した時に２次
元イメージの読取動作を行う読取動作実行手段とを設
け、複数個の指標光出力手段は、互いに離れて配置さ
れ、出力される可視光は２次元光電変換手段の読取りの
焦点距離で互いに重なり合い、しかもその重なる位置は
２次元光電変換手段の読取範囲の中心をその中心として
配置されるものである。

【００１９】

【作用】このような構成の本発明において、複数個の指
標光出力手段から放射された指向性の高い可視光は印刷
媒体上に照射され、その照射位置は２次元光電変換手段
の読取範囲の中心をその中心として配置される。

【００２０】従って、可視光の照射配置位置の中心は、
操作者に対してコードリーダの読取りの中心を示す。

【００２１】さらに、コードリーダと印刷媒体との間の
距離がコードリーダの焦点距離になると、印刷媒体上の
可視光は互いに重なり合い、この重なる位置も読取範囲
の中心をその中心として配置される。

【００２２】従って、可視光が互いに重なり合うことに
より、操作者に対してコードリーダと印刷媒体との間の
距離がコードリーダの焦点距離になったことが示され、
その可視光の重なる配置位置の中心は、コードリーダの
読取の中心を示す。

【００２３】また、印刷媒体上に照射された可視光の反
射光が、２次元光電変換手段から得られる簡易的な２次
元イメージから指標光判別手段により判別される。

【００２４】この判別された可視光が重なり合うと、焦
点検出手段により検出され、読取動作実行手段により２
次元イメージの読取動作が行われる。

【００２５】

【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。

【００２６】図１は、この発明を適用したハンディタイ
プ( ガンタイプ )の非接触式コードリーダを示す斜視図
である。

【００２７】コードリーダ２１は、一体型のボディに本
体部２２及び手で握るハンドル部２３を有し、前記本体
部２２には読取窓２４及びこの読取窓２４の内部の読取
りの中心に対して対象な位置に２個の指標光出力手段と
しての発光素子２５，２６が設けられている。なお２７
は、読取対象としての２次元コードが印刷された印刷媒
体である。

【００２８】図２は、前記コードリーダ２１の要部回路
構成を示すブロック図である。

【００２９】制御部３１は、制御部本体を構成するＣＰ
Ｕ(central processing unit )３２、このＣＰＵ３２が
行う処理のプログラムデータが記憶されたＲＯＭ( read
only memory )３３及びＲＡＭ(random access memory)
３４等から構成されている。

【００３０】この制御部３１は、前記発光素子２５，２
６の点灯制御を行うと共に通常の２次元コードの読取時
に光を印刷媒体２７に照射する照明３５の点灯制御を行
う。

【００３１】前記発光素子２５，２６は、前記読取窓２
４の内部両側に離れて設けられ、指向性が高く輝度の強
いスポット光を放射するもので、その焦点距離( 最も収
束する距離 )は前記コードリーダ２１の読取りの焦点距
離ｆと同じであり、しかも、図３に示すように、それぞ
れ放射されるスポット光は前記読取りの焦点距離ｆで完
全に重なるように調整設置されている。

【００３２】また、前記照明３５は、前記コードリーダ
２１の読取り範囲全体にわたって、２次元コード読取り
最適な輝度の強さで均一分布に光を放射するものであ
る。

【００３３】前記発光素子２５，２６又は前記照明３５
から放射された光は、前記印刷媒体２７( ２次元コード
)に照射され反射する。この反射光は、前記読取窓２４
を介してレンズ、反射鏡( プリズム )やフィルタ等から
構成された光学機構部３６へ導かれる。

【００３４】この光学機構部３６によりその反射光は光
電変換部３７の位置で結像する。光電変換部３７は、２
次元光電変換手段として、例えば、ＣＣＤ(charge coup
leddevice )をマトリックス状に配列して形成したもの
である。

【００３５】この光電変換部３７には撮像系ドライブ回
路３８が接続され、この撮像系ドライブ回路３８によ
り、前記光電変換部３７の各ＣＣＤに蓄積された電荷
が、ビデオ信号のように予め設定された走査方向に沿っ
て順番に出力される。この電荷出力が撮像信号である。

【００３６】この撮像信号は、前記撮像系ドライブ回路
３８により、増幅及び波形整形され２値化されて前記制
御部３１へ出力される。

【００３７】この制御部３１では、前記撮像系ドライブ
回路３８から供給された２値化された撮像信号に基いて
画像解析を行い、２次元コードを特定して切出し、２次
元コードデータに変換する。

【００３８】この２次元コードデータは、通信回路３９
を介して図示しない外部データ処理装置( 例えば販売デ
ータ処理装置 )に出力する。

【００３９】図４は、前記ＣＰＵ３２が行うトリガ発生
処理の流れを示す図である。

【００４０】まず、ＲＡＭ３４に形成された減少フラグ
に０を設定し、ステップ１( ＳＴ１)の処理として、光
電変換部３７から画像を取込み、この画像をスキャンし
て同じ値の画素が連続している領域( 連結領域 )を検出
する。従って、この時の画像の読取りではデコード処理
等の画像解析は行わないので、正式な画像の読取りでは
ない。

【００４１】次に、検出された各連結領域について、そ
の面積( 外郭形状 )が予め設定された範囲内にあるか否
か、その明るさ分布が予め設定された条件を満たすか否
かをチェックする。

【００４２】このチェックに基いて、発光素子２５，２
６からのスポット光を示す連結領域を特定し( ＩＤ番号
を発行し )( 指標光判別手段 )、その特定された連結領
域(以下スポット光と称する )の個数をチェックする。

【００４３】このとき、チェックしたスポット光の個数
が１か否かを判断し( 焦点検出手段)、スポット光の個
数は１ではない( ２又はそれ以外の場合 )と判断すれ
ば、再び前述したステップ１の処理に戻るようになって
いる。

【００４４】また、スポット光の個数が１と判断すれ
ば、そのスポット光が読取範囲の中心付近に位置してい
るか否かを判断し、その連結領域が読取範囲の中心付近
に位置していないと判断すれば、再び前述したステップ
１の処理に戻るようになっている。

【００４５】また、そのスポット光が読取範囲の中心付
近に位置していると判断すれば、そのスポット光( 連結
領域 )の面積が、予め設定された適正面積範囲に入る(
適切)か否かを判断する。

【００４６】ここで、そのスポット光の面積が適正面積
範囲に入らないと判断すれば、この時のスポット光の面
積をＲＡＭ３４に前回の面積として保存し、再び前述し
たステップ１の処理に戻るようになっている。

【００４７】また、そのスポット光の面積が適正面積範
囲に入ると判断すれば、ＲＡＭ３４に前回の面積が保存
されているか否かを判断し、前回の面積が保存されてい
ないと判断すれば、この時のスポット光の面積をＲＡＭ
３４に前回の面積として保存し、再び前述したステップ
１の処理に戻るようになっている。

【００４８】また、ＲＡＭ３４に前回の面積が保存され
ていると判断すれば、ＲＡＭ３４に記憶された前回の面
積と今回のスポット光の面積とを比較して、スポット光
の面積が減少中であるか否かを判断する。

【００４９】ここで、スポット光の面積が減少中と判断
すれば、減少フラグに１を設定し、この時のスポット光
の面積をＲＡＭ３４に前回の面積として保存し、再び前
述したステップ１の処理に戻るようになっている。

【００５０】また、スポット光の面積が減少中でないと
判断すれば、減少フラグに１が設定されているか否かを
確認する。ここで、減少フラグに１が設定されていない
と確認すると、再び前述したステップ１の処理に戻るよ
うになっている。

【００５１】また、減少フラグに１が設定されていると
確認すると、トリガを発生させて(読取動作実行手段
)、このトリガ発生処理を終了するようになっている。

【００５２】上述したトリガ発生処理は、スポット光の
重なりチェック法としてラベリングを使用したものであ
る。

【００５３】なお、完全に２つのスポット光が１つのス
ポット光として重ならなくとも、コードリーダとしては
読取りが可能であるので、上述したトリガ発生処理で、
スポット光の面積が減少から増加に転ずるタイミングで
トリガを発生していたのに対して、２つのスポット光の
重なった面積がある設定された値より下回ったときにト
リガを発生させるようにしても、十分に正確なコード読
取りを実現することができる。

【００５４】図５は、前述したトリガ発生処理において
トリガが発生したときに、前記ＣＰＵ３２が行う画像読
取処理( 読取動作実行手段 )の流れを示す図。

【００５５】トリガの発生に対応して、まず、照明３５
へ通電を行って照明をＯＮ状態とし、発光素子２５，２
６への通電を遮断してスポット光をＯＦＦ状態とする。

【００５６】ここで、光電変換部３７に供給される光量
が安定するまでの所定時間を待機し、この所定時間が経
過すると、撮像系ドライブ回路３８を介して正式の画像
の読取り、すなわち２次元コード画像から２次元コード
データへの変換を伴う読取りを行う。

【００５７】この正式の画像の読取りが終了すると、発
光素子２５，２６への通電を行ってスポット光をＯＮ状
態とし、照明３５への通電を遮断して照明をＯＦＦ状態
とし、この画像読取処理を終了する。

【００５８】この画像読取処理を終了すると、通常、前
述したトリガ発生処理へ再び戻るようになっている。

【００５９】このような構成の本実施例においては、ま
ず、照明３５への通電が行われておらず照明がＯＦＦ状
態となっており、発光素子２５，２６への通電が行われ
ているので、スポット光がＯＮ状態となっている。

【００６０】ここで、図６に示すように、読取対象とし
ての印刷媒体２７上に印刷された２次元コード４１にコ
ードリーダ２１の読取窓２４と対向させると、その印刷
媒体２７上に、発光素子２５，２６の比較的大きいスポ
ット光４２，４３が照射されている。

【００６１】ここで、操作者がスポット光４２，４３の
中心と２次元コード４１の中心とを合わせて、コードリ
ーダ２１の読取窓２４を２次元コード４１の方に近付け
るか、又は印刷媒体２７をコードリーダ２１の方に近付
けると、スポット光４２，４３はその中心に向かって互
いに接近すると共に、その大きさが除々に小さくなり、
その輝度が除々に強くなる。

【００６２】この時、スポット光４２，４３の中心と２
次元コード４１の中心とがほぼ重なっている限り、２次
元コード４１は、常にコードリーダ２１の読取範囲の中
央に位置することになる。

【００６３】これら２個のスポット光４２，４３は、最
終的に１つのスポット光４６として２次元コード４１の
中心で重なり合う。そして、そのスポット光４６の面積
がより減少して、厳密な焦点距離となった後、そのスポ
ット光４６の面積が増加に転じた時、この瞬間、自動的
にトリガが発生して、画像の読取が開始される。この
時、コードリーダ２１と印刷媒体２７( ２次元コード４
１ )との間の距離が、コードリーダ２１の焦点距離とな
っている。

【００６４】すなわち、照明３５への通電か行われて照
明がＯＮ状態となり、２次元コードが均一な明るさ分布
を有する光により照明され、発光素子２５，２６への通
電が遮断されてスポット光がＯＦＦ状態となる。

【００６５】ここで光電変換部３７で受光される光の光
量が安定すると、正式に光電変換部３７から撮像信号を
取込み、この撮像信号に対して画像解析を行って、２次
元コード画像を２次元コードデータに変換し、通信回路
３９を介して外部データ処理装置へ出力する。

【００６６】このように本実施例によれば、指向性の高
い可視光（スポット光）を放射する発光素子２５，２６
を、読取窓２４の内部の読取の中心に対して対象な位置
に、そのスポット光の焦点距離とコードリーダ２１の焦
点距離とをほぼ同じとし、しかもコードリーダ２１の焦
点距離で読取範囲の中心で互いに重なるように設け、読
取前照明３５を非通電、発光素子２５，２６を通電とし
て、光電変換部３７からの撮像信号から連結領域の面積
及び明るさ分布とからスポット光を特定し、このスポッ
ト光の数が１になった時に焦点が合ったとしてトリガを
発生して、照明３５を通電、発光素子２５，２６を非通
電として正式な画像の読取動作を行うことにより、印刷
媒体２７上に示されるスポット光の中心に２次元コード
の中心を合わせながらコードリーダ２１と印刷媒体２７
とを接近させるだけで、コードリーダと２次元コードと
の間の距離を焦点距離に合わせると共にコードリーダの
読取範囲の中に２次元コードを収めることが簡単に短時
間でできる。さらにスポット光が１個に重なった時に、
自動的にトリガが発生して最適な読取りタイミングが得
られる。その結果、操作者は焦点距離の調整や目測する
必要がなく、しかも読取タイミングを判断する必要がな
いので、作業負担を軽減し読取効率を向上させることが
できる。

【００６７】なお、この実施例においては、２個の発光
素子２５，２６を使用し、その２個のスポット光が焦点
距離で読取範囲の中心において重なり合うものについて
説明したが、この発明はこれに限定されるものではな
く、複数個の発光素子を使用して、その複数個のスポッ
ト光が焦点距離で読取範囲の中心において重なり合うも
のでも良く、また、複数個のスポット光が、例えば２組
に別れ、それぞれ読取範囲の中心に対して対象な２か所
でそれぞれ重なり合うものでも良いものである。

【００６８】また、この実施例では、ガンタイプのコー
ドリーダ２１について説明したが、この発明はこれに限
定されるものではなく、例えば図７に示すワンドタイプ
のコードリーダ５１や、その他の２次元イメージを読取
るコードリーダならば適用できるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
コードリーダと２次元コードとの間の距離を焦点距離に
合わせると共にコードリーダの読取範囲の中に２次元コ
ードを収めることが簡単に短時間ででき、さらに自動的
に最適な読取りタイミングを発生させて、作業負担を軽
減し読取効率を向上させることができるコードリーダを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すコードリーダを示す
斜視図。

【図２】同実施例のコードリーダの要部回路構成を示す
ブロック図。

【図３】同実施例のコードリーダの焦点距離に対する発
光素子の光路を説明するための図。

【図４】同実施例のコードリーダで行われるトリガ発生
処理の流れを示す図。

【図５】同実施例のコードリーダで行われる画像読取処
理の流れを示す図。

【図６】同実施例のコードリーダにおける読取対象上の
スポット光の動きを示す図。

【図７】同実施例のコードリーダの変形例を示す斜視
図。

【図８】従来のカメラを使用したコードリーダ( システ
ム )を示す斜視図。

【図９】従来のハンディタイプの非接触コードリーダを
示す斜視図。

【符号の説明】

２１…コードリーダ、 ２４…読取窓、 ２５，２６…発光素子、 ３１…制御部、 ３２…ＣＰＵ、 ３５…照明、 ３７…光電変換部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷媒体上の２次元イメージを読取る２
   次元光電変換手段を備え、この２次元光電変換手段によ
   り読取った２次元イメージから２次元コードを解析する
   コードリーダにおいて、 指向性の高い可視光を放射する複数個の指標光出力手段
   と、 前記２次元光電変換手段から得られる２次元イメージか
   ら前記指標光出力手段からの複数の可視光の反射光を判
   別する指標光判別手段と、 前記指標光判別手段により判別された反射光が重なりを
   検出する焦点検出手段と、 この焦点検出手段により前記反射光が重なり合ったと判
   断した時に２次元イメージの読取動作を行う読取動作実
   行手段とを設け、 前記複数個の指標光出力手段は、互いに離れて配置さ
   れ、出力される可視光は前記２次元光電変換手段の読取
   りの焦点距離で互いに重なり合い、しかもその重なる位
   置は前記２次元光電変換手段の読取範囲の中心をその中
   心として配置されることを特徴とするコードリーダ。