JP4254628B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、読取口を有するケース内に、多数の画素を縦横向に配列して構成されるエリアセンサを備え、一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能とした光学的情報読取装置に関する。

従来より、例えば商品販売や在庫の管理などを行うために、バーコードを用いたシステムが供されている。そのようなバーコードを読取るための光学的情報読取装置（バーコードリーダ）においては、バーコードの画像を取込むために、固体撮像素子としてのＣＣＤラインセンサが用いられることが一般的であった（例えば特許文献１参照）。
特開平５−５６２１８号公報

ところで、上記バーコード（一次元コード）は、情報量や大きさ（小形化）等に限界があるといった事情がある。そこで、近年、小形で多量のデータを表現できるＱＲコードを代表とする二次元コードが普及してきており、現状では、一次元コード及び二次元コードの双方が共存するような環境となってきている。そのため、近年では、多数の画素を縦横（垂直及び水平）方向に配列して構成される例えばＣＣＤイメージセンサからなるエリアセンサを備え、一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能とした光学的情報読取装置が供されてきている。

ところが、そのような光学的情報読取装置を用いて、バーコードなどの一次元コードを読取る場合には、その解像度は、エリアセンサの横方向の画素数によって決まるため、二次元コードを読取るには十分な精度が得られる画素数（例えば約３０万画素）を有するエリアセンサを備えていても、一次元コードを読取る際の解像度が、ラインセンサを用いたバーコードリーダに比べて不足し、高い読取り精度が得られない傾向にあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能としたものにあって、一次元コードを読取る際の解像度を高めることができる光学的情報読取装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の光学的情報読取装置は、読取口を有するケース内に、多数の画素を縦横方向に配列して構成されるエリアセンサを備え、一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能としたものであって、前記エリアセンサを、前記読取口の縦横方向に対して、斜め方向に傾けて配置すると共に、前記エリアセンサの各画素の信号値を読出す走査方向が、該エリアセンサの実際の配置状態における水平方向とされているところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、エリアセンサによって一次元コード及び二次元コードの双方の読取りが可能となるのであるが、エリアセンサを斜め方向に傾けて配置した、つまり、光軸あるいは光軸に平行な軸回りに回転させた状態で配置したことにより、本来縦横方向に整列状態にある画素が、縦方向に直線状に整列しているのではなく、画素が横にずれることになる。そのような横方向の画素のずれを利用することにより、一次元コードを読取る際に通常の配置状態に比べて、一次元コードの読取りに用いる横方向の画素数を多くすることが可能となり、その分、解像度ひいては読取りの精度を高めることが可能となる。また、通常の配置状態に比べて、エリアセンサの横方向の読取視野を広くできる。さらに、走査方向を、エリアセンサの実際の配置状態における水平方向とするように構成したことにより、一次元コードを読取る際の処理速度を高めることが可能となる。

このとき、前記エリアセンサが、縦横方向に同数の画素を有して構成される正方形状のものであれば、ほぼ４５度の傾斜角度で配置することが望ましい（請求項２の発明）。これによれば、エリアセンサの対角線方向が水平方向に一致するようになり、水平（横）方向に延びるラインを考えると、上下に隣り合うライン間で画素が横方向に半ピッチずれることになるので、横方向に並ぶ約２倍の画素を利用して一次元コードの読取りを行うことが可能となる。従って、一次元コードを読取る際の解像度を、約２倍に高めることが可能となり、より効果的となる。

読取るべきコードが一次元コードである場合に、前記エリアセンサのうち、前記一次元コードの画像全体を横切るように画素が並ぶ複数の読取ラインを用いて読取り処理を行うように構成することにより（請求項３の発明）、水平方向に延びる各ラインにおいて、画素が水平方向にずれていることを利用して、一次元コードを読取る際の解像度をより一層高めることが可能となる。

より具体的には、読取り処理を、画素の配置がほぼ半ピッチずれている２本の読取ラインを用いて行うことにより（請求項４の発明）、１つのラインを用いた場合の約２倍の解像度を得ることが可能となる。また、エリアセンサの中心部が、横方向に並ぶ画素数（読取視野）が最も多くなるので、読取り処理を、エリアセンサのほぼ中心に位置する読取ラインを用いて行うことにより（請求項５の発明）、読取りに用いる画素数を多くすることができ、一層効果的となる。

以下、本発明を、手持ち式（いわゆるガンタイプ）の光学的情報読取装置に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図３乃至図５を参照して、本実施例に係る光学的情報読取装置の全体構成について述べる。図３に示すように、光学的情報読取装置の本体ケース１は、丸みを帯びた薄型のほぼ矩形箱状をなす主部１ａの下面側後部寄りに、ユーザが片手で把持して操作することが可能なグリップ部１ｂを一体的に有して構成されている。前記本体ケース１（主部１ａ）の先端面部には、矩形状をなし透光性を有する読取口１ｃが設けられている。また、前記グリップ部１ｂの上端部には、読取指示用のトリガスイッチ２が設けられている。

前記本体ケース１（主部１ａ）内の先端側部分には、商品に付されたラベルやカタログ等の読取対象Ｒ（図５参照）に記録された各種の情報コードを読取るための読取機構３が設けられる。図４にも示すように、この読取機構３は、基板４に後述するように実装されるエリアセンサ５、このエリアセンサ５の前部に位置し鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成される結像レンズ６、画像取込み時の照明光源となる複数個の照明部７（図５にのみ図示）などから構成されている。

これにて、前記照明部７により、読取口１ｃを通して読取対象Ｒに記された情報コードに照明光が照射され、情報コードからの反射光が読取口１ｃを通して入射され、前記結像レンズ６を介してエリアセンサ５上に結像され、以て、情報コードの画像が取込まれる（撮影される）ようになっているのである。尚、この場合、図１に示すように、前記情報コードとしては、バーコードＢ等の一次元コード（図１（ａ）参照）や、ＱＲコードＣ等の二次元コード（図１（ｂ）参照）があり、本実施例の光学的情報読取装置においては、前記エリアセンサ５により、それら双方の読取りが可能とされている。

また、図３に示すように、本体ケース１（主部１ａ）内の後部側には、図５に示す各回路等が実装されている回路基板９が設けられている。さらに、図５に示すように、本体ケース１には、ユーザが各種入力指示を行うための操作スイッチ１０、報知用のＬＥＤ１１、液晶表示器１２などが設けられている。本体ケース１内には報知用のブザー１３や外部との通信を行うための通信インタフェイス１４、駆動電源となる二次電池１５なども設けられている。

図５は、本実施例の光学的情報読取装置の電気的構成を概略的に示しており、前記回路基板９には、マイコンを主体として構成され、全体の制御やデコード処理等を行う制御回路１６が設けられている。この制御回路１６には、前記トリガスイッチ２及び操作スイッチ１０からの信号が入力されるようになっていると共に、制御回路１６は、前記エリアセンサ５及び照明部７を制御するようになっており、以て、読取対象Ｒに記された情報コードの画像の取込み動作を実行するようになっている。

また、この制御回路１６は、前記ＬＥＤ１１、ブザー１３、液晶表示器１２を制御し、通信インタフェイス１４を介して外部（管理コンピュータ等）とのデータ通信を実行する。さらに、前記回路基板９には、増幅回路１７、Ａ／Ｄ変換回路１８、メモリ１９、特定比検出回路２０、同期信号発生回路２１、アドレス発生回路２２などが実装され、これらも前記制御回路１６により制御されるようになっている。

これにて、エリアセンサ５による撮像信号が、増幅回路１７にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１８にてデジタル信号（各画素の明暗値のデータ）に変換されて画像データとしてメモリ１９の画像メモリ１９ａに記憶される。またこのとき、特定比検出回路２０にて画像データ中の特定パターン（情報コードの種類を判別するパターン）が検出されるようになっている。前記エリアセンサ３及び特定比検出回路２０、アドレス発生回路２２には、同期信号発生回路２１から同期信号が与えられるようになっている。そして、前記制御回路１６は、前記特定比検出回路２０の検出に基づいて情報コードの種類を認識し、情報コードの解読（デコード）処理を実行するようになっている。

さて、前記エリアセンサ５は、図２に示すように、多数個の画素（例えば約３０万画素）を二次元（縦横）に配列して構成されたＣＣＤエリアセンサから構成される。図２では、便宜上、各画素Ｐが格子状に並んだ様子を模式的（ごく大雑把）に示している。このエリアセンサ５は、この場合ほぼ正方形状の撮像視野Ｆ（図１参照）を有しているのであるが、前記読取口１ｃの縦横方向に対して、斜め方向本実施例ではほぼ４５度傾斜した状態で、該読取口１ｃを向いて前記基板４に実装されている。つまり、エリアセンサ５は、図２（ｂ）に示す通常の配置状態に対して、光軸回りにほぼ４５度回転させた状態に（一方の対角線方向を実際の横方向にほぼ一致させた状態で）配置されているのである。尚、本実施例では、エリアセンサ５の各画素の信号値を読出す走査方向を、該エリアセンサ５の実際の配置状態における水平（横）方向（図２（ａ）に矢印Ａで示す方向）とするように構成されている。これにより、一次元コードを読取る際の処理速度を高めることが可能となる。

次に、上記構成の作用について、図１も参照して述べる。今、ユーザが、本体ケース１を手に持って、読取口１ｃを情報コードが記された読取対象Ｒに向け、その状態で読取操作（トリガスイッチ２のオン操作）を行うと、読取機構３（エリアセンサ５）により読取対象Ｒの画像の取込み（露光）が行われる。エリアセンサ５から出力される画像信号は、増幅回路１７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１８によってデジタル画像データに変換されて特定比検出回路２０に与えられ、特徴パターンの検出がなされる。

ここで、図１には、代表的な２種類の情報コード、つまり一次元コードとしてのバーコードＢ（図１（ａ））と、二次元コードとしてのＱＲコードＣ（同図（ｂ））を、エリアセンサ５の撮像視野Ｆと併せて示している。まず、図１（ｂ）に示すように、ＱＲコードＣは、正方形領域の３つの頂点にファインダパターン（切り出しシンボル）Ｃ１を有すると共に、その内側の領域に白黒のセル（マス目）を縦横に配列したデータ領域Ｃ２を設けて構成されている。この場合、ファインダパターンＣ１は、縦、横、斜めのいずれの方向から読取っても（走査線が通過しても）、黒、白のパターンの幅の比率が一定（１：１：３：１：１）となるように設定されており、検知が容易とされている。従って、特定比検出回路２０が、このファインダパターンＣ１を検出することに基づいて、情報コードの種類がＱＲコードＣであると判別されるのである。

そして、情報コードの種類が判別されると、制御回路１６を主体としたデコード処理が実行される。このＱＲコードＣのデコード処理は、ファインダパターンＣ１の位置検出に基づいて、データ領域Ｃ２のタイミングパターンを検出し、各セルの中心画素の位置を求め、各セルの白黒を判別することに基づいて行われるようになっている。このとき、エリアセンサ５の撮像視野Ｆに対して、ＱＲコードＣが４５度回転した如き形態で画像取込みが行われるが、二次元コードの読取りには何ら支障を及ぼすものではなく、この場合、エリアセンサ５の全体の画素数によって読取り精度（解像度）がほぼ決まってくる。

一方、図１（ａ）に示すように、バーコードＢは、横方向にバーとスペースとを交互（太さが２種類或いは４種類）に配列して構成され、また左右の端部に、スタートキャラクタＢ１及びストップキャラクタＢ２を有している。特定比検出回路２０は、特徴パターンとして任意の位置における一定本数（例えば５本）のバー及びそれらの間隔を検出するようになっており、バー及びスペースの配置比率が許容範囲内であればバーコードＢと判定される。

このバーコードＢのデコード処理は、例えばスタートキャラクタＢ１及びストップキャラクタＢ２を検出（デコード）し、それらの位置から、バーコードＢ全体を横切るような読取ラインＬを設定する。そして、その読取ラインＬに沿って並ぶ各画素Ｐの明暗値を解析することにより行われる。このとき、本実施例では、図２（ａ）に便宜上ハッチングを付して示すように、エリアセンサ５の中心（対角線方向）に位置し、画素Ｐが横方向（水平方向）に半ピッチずれた上下２本の隣り合う読取ラインを用いてデコード処理が実行されるようになっている。

しかして、このバーコードＢのような一次元コードを読取る場合、読取ラインＬに沿う画素Ｐの数によって解像度（読取りの精度）が決定されるのであるが、本実施例では、エリアセンサ５を４５度斜め方向に傾けて配置したことにより、通常の配置状態（図２（ｂ）参照）に比べて、一次元コードの読取視野を広くすることができる。そして、画素Ｐが半ピッチずれた２つの読取ラインＬを用いることにより、１つのラインを用いた場合の約２倍の画素数を用いて、約２倍の解像度を得ることが可能となる。

このように本実施例によれば、エリアセンサ５によって一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能としたものにあって、エリアセンサ５を４５度斜め方向に傾けて配置したことにより、従来例で述べたと同等の画素数を有するエリアセンサ５を用いた場合でも、通常の配置状態に比べて、一次元コードの読取りに用いる画素数を十分に多くすることが可能となり、その分、解像度ひいては読取りの精度を高めることができるという優れた効果を奏する。特に本実施例では、一次元コードを読取る際に、画素Ｐが半ピッチずれた複数（２本）の読取ラインＬを用いたことにより、解像度を約２倍に高めることが可能となるものである。

尚、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張、変更が可能である。

また、上記実施例では、エリアセンサ５を４５度の傾斜角度で傾けるように構成したが、傾斜角度は４５度に限らず、１５度、３０度等であっても良く、少なくとも斜め方向に傾けて配置することにより、本来縦横方向に整列状態にある画素が、縦方向に直線状に整列しているのではなく、横にずれることになり、そのような横方向の画素のずれを利用することにより、一次元コードの読取りに用いる画素数を多くすることが可能となる。例えば、エリアセンサの撮像面が長方形状の場合には、その一方の対角線を水平（横）方向に一致するように配置することができる。

その他、例えば本発明の光学的情報読取装置は、ガンタイプのものに限らず、ハンディタイプ（縦長形状の本体ケースを上から握って使用するタイプ）のもの等であっても良く、また、エリアセンサとしても、ＣＣＤエリアセンサに限らず、ＣＭＯＳタイプなどの他の個体撮像素子を用いても良く、更には、二次元コードとしてＱＲコードを例示したが、スタック型二次元コードやデータマトリクスなどの、他の種類の二次元コードの読取りに適用することも可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、バーコード（ａ）及びＱＲコード（ｂ）の画像と撮像視野との関係を示す図 エリアセンサの配置状態（ａ）を通常の配置状態（ｂ）と併せて示す図 光学的情報読取装置の構成を概略的に示す縦断側面図 読取機構部分の構成を示す側面図（ａ）及び正面図（ｂ） 光学的情報読取装置の電気的構成を概略的に示すブロック図

符号の説明

図面中、１は本体ケース、１ｃは読取口、３は読取機構、５はエリアセンサ、１６は制御回路、Ｂはバーコード（一次元コード）、ＣはＱＲコード（二次元コード）、Ｒは読取対象、Ｆは撮像視野、Ｐは画素、Ｌは読取ラインを示す。

Claims (5)

1. 読取口を有するケース内に、多数の画素を縦横方向に配列して構成されるエリアセンサを備え、一次元コード及び二次元コードの双方の読取りを可能とした光学的情報読取装置であって、
   前記エリアセンサを、前記読取口の縦横方向に対して、斜め方向に傾けて配置すると共に、
   前記エリアセンサの各画素の信号値を読出す走査方向が、該エリアセンサの実際の配置状態における水平方向とされていることを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 前記エリアセンサは、縦横方向に同数の画素を有して構成され、ほぼ４５度の傾斜角度で配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
3. 読取るべきコードが一次元コードである場合に、前記エリアセンサのうち、前記一次元コードの画像全体を横切るように画素が並ぶ複数の読取ラインを用いて読取り処理を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の光学的情報読取装置。
4. 前記読取り処理は、画素の配置がほぼ半ピッチずれている２本の読取ラインを用いて行われることを特徴とする請求項３記載の光学的情報読取装置。
5. 前記読取り処理は、前記エリアセンサのほぼ中心に位置する読取ラインを用いて行われることを特徴とする請求項３又は４記載の光学的情報読取装置。

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