JP4531294B2 - Symbol information reader - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコード等の符号情報を読み取るシンボル情報読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ある所定のパターンで情報を表すシンボルマーク(標記)として、バーコードが知られている。このバーコードは、幅が異なる複数のバーとスペースが交互に配列されてバーコードキャラクタを形成しており、例えば、販売時点情報管理(ポイント・オブ・セールス:POS)システム等に広く利用されている。このバーコードは、JAN(Japan Articale Number)として標準化され、一般消費財に使用され、1次元バーコードと称されている。しかし、1次元バーコードが持つことができる情報量は、数10バイト程度であり、実際に使用する場合には情報量が十分ではなかった。
【0003】
このようなバーコードの情報量に対する要求に従って、1次元バーコードとはコード体系が異なる2次元バーコードと称されるコード体系が提案され、格段に多い情報をコード化できるという特徴を持っている。この2次元バーコードは、1次元のバーコードをバーの方向に2層に積み重ねることによって情報量を増加させる方式などが提案され、例えば、「PDF−417」と呼ばれるコード体系が存在する。
【0004】
このような2次元バーコードを読み取るバーコード情報読み取り装置としては、レーザ光を2次元的に走査するように投射し、その反射光を読み取って記載される情報を得るレーザ走査型読み取り装置や、CCDで代表される2次元撮像素子を利用して、バーコードを撮像し、画像処理によりバーコード情報を復号するイメージャ型読み取り装置が実用化されている。このイメージャ型読み取り装置として、ハンドヘルドタイプやデータターミナルへ組み込まれることを前提とした小型のものが出現し、2次元シンボル情報読み取り装置の主流となっている。
【0005】
近年の半導体装置製造技術の急速な発達により、撮像素子においては高解像度化、小型化及び低消費電力化等が実現されている。また読み取り装置においても、高性能化(高速読み取り、高解像度化など)や小型化に加え、バッテリー駆動を考慮した低消費電力化の必要性がより強く求められつつある。
【0006】
このような要求に対して、CCD型撮像素子に代わってCMOS型撮像素子の採用が提案されている。一般的に、CMOS型撮像素子は、CCD型撮像素子に比べ、低電圧駆動、低消費電力という特徴があり、周辺回路も集積化することが可能であるため、携帯型読み取り装置のアプリケーションに適している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したCMOS型撮像素子は、図7に示すような撮像方式を採用するため、撮像素子中の光電換素子に蓄積される画像は、いわゆる「フォーカルプレーンシャッタ」を使用して撮影された画像のようなものとなる。つまり、第Nラスタと第(N+1)ラスタでは露光期間が1H(1水平走査期間)分ずれており、これを繰り返して1フレームを形成するので、第1ラスタと最終ラスタでは、その露光期間がほぼ1フレーム分ずれてしまう。このため、図8(a)に示されるような撮像素子の行方向に速度vで移動している長方形の物体をCMOS型撮像素子で撮影すると図8(b)に示すような平行四辺形になる。このようなCMOS型撮像素子をバーコード読み取り装置に搭載した場合には、以下のような問題点が存在する。
【0008】
1.比較的暗い環境下においては、たとえ露光時間が1H(1水平走査期間)であっても、照明点灯期間は、1フレーム期間となる(一括読み出しの可能なCCD型撮像素子では、点灯時間は1H期間のみでよい)。このため、照明を点灯した場合、CCD撮像素子に比べて照明時間が長く電力消費が大きくなり、撮像素子自体の低消費電力特性という長所が生きてこない。
【0009】
2.前述した第1ラスタと最終ラスタでは、露光期間がほぼ1フレーム分ずれるため、装置と相対的に移動するバーコードを撮像すると、その撮像形状がひずみやすく、十分な読み取り性能が得られない可能性がある。ハンドヘルドタイプの読み取り装置の場合は、移動する対象を撮像するときや手ぶれに対して影響が表れる。
【0010】
従来、高速にバーコード情報を取得するために、例えば、特開平8−329185号公報においては、移動する対象物上のバーコード読み取りを目的としてフィールド情報で読み取りを行う方法などが開示されている。しかしながら、この方法は、必然的に情報量をある程度犠牲にしており、高密度バーコードの読み取りに対して悪い影響を与える。若しくは、撮像素子のクロック周波数を上げる方法があるが、EMI対策上の問題や、高速読み出しを行うためにプロセス変更など大きな設計変更を伴う可能性があり、容易に導入し難い。
【0011】
そこで本発明は、暗い環境下であっても比較的低消費電力を維持しつつ、且つ移動体に対してもその読み取り性能を向上させ、あるパターンの標記が表す情報を確実に読み取るシンボル情報読み取り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】
本発明は上記目的を達成するために、幅が異なる複数のバーとスペースが配列された標記を2次元像として撮像し、該標記が表す情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、前記標記を照明する照明手段と、前記照明手段の点灯・消灯制御を行う照明手段制御手段と、行及び列のマトリックス状に配列された光電変換素子を含む光電変換手段と、前記光電変換手段の複数の行(ラスター)で複数のグループを構成し、前記各グループ内で1行をそれぞれ選択すると共に選択された各行の信号を1水平期間中に並列的に出力し、次の1水平期間に各グループの未だ選択されていない行を新たに選択すると共に前記新たに選択された各行の信号を並列的に出力し、これを順次繰り返すことによって前記光電変換素子の信号を出力する光電変換信号出力手段と、前記光電変換信号を解析し、前記標記が表す情報にデコードするデコード変換手段とを具備するシンボル情報読み取り装置を提供する。
【0013】
さらに、本発明は前記照明制御手段が前記光電変換素子の最初の行(ラスター)の露光期間開始から最終の行(ラスター)の露光期間終了まで前記照明手段を点灯するシンボル情報読み取り装置を提供する。また、本発明は、前記照明制御手段が前記光電変換素子の最初の行(ラスター)の露光期間と最終の行(ラスター)の露光期間の重複する期間に前記照明手段を点灯するシンボル情報読み取り装置を提供する。
【0014】
以上のような構成のシンボル情報読み取り装置は、N行(ラスタ)分をまとめて露光および出力を行い、全行の露光および出力に要する時間を1/Nに短縮し、その結果、撮像のために必要な照明点灯時間も短縮される。また、各行それぞれの露光期間のうち共通して重複する期間に照明を点灯させれば、各行の露光を均等に行え、より照明点灯時間を短縮化できる。さらに、このシンボル情報読み取り装置は、光電変換手段のマトリックス状に配置された複数の光電変換素子を列単位の群(グループ)に分割して、各グループの一行(ラスター)毎に同期させて、並列処理を行うことで一度に複数行の露光及び読み出しを行い、撮像期間が短縮されると共に、照明点灯期間が短縮される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1には、第1の実施形態としてのシンボル情報読み取り装置の概略的な外形を示して説明する。図1(a)は、本実施形態のシンボル情報読み取り装置1の斜視図であり、図1(b)は同図(a)を窓側から見た図である。ここで、本実施形態が読み取るシンボルマークとして、バーコードを一例にとって、以下に説明する。
このシンボル情報読み取り装置は、概ね短銃型で携帯可能な形状をしており、銃身部11とハンドル部12、バーコードの読み取りを開始させるトリガ14および銃身部先端に透明な窓13で外装が構成されている。この窓13を通して銃身部11内に撮像素子を組み込んだスキャンエンジン15が配置されている。従って、バーコード情報を読み取む際には、窓13を物品や貼付されたシール等に印刷されるバーコードに対向させて、トリガ14を引き、そのバーコードを光学的に読み取り、記載されるバーコード情報を得ることができる。
【0016】
まず、図2及び図3を参照して、銃身部11内部に組み込まれているスキャンエンジン15及びデコード基板26について説明する。
このスキャンエンジン15は、シャーシ21、撮像用レンズ実装部22、例えば20個の照明用LED実装部23(23Rと23L)及びエンジン基板24で構成されている。さらに、エンジン基板24のシャーシ15側にCMOS型撮像素子25が実装されている。なお、撮像レンズ実装部22は、窓13側が開口されており、その開口部分に組み込まれたレンズ(図示せず)がCMOS型撮像素子25の受光面へ撮像対象からの光像を導くように配置されている。また、照明用LED実装部23もそれぞれに開口され、これらの開口底部に各1個づつLEDが組み込まれている。
【0017】
デコード基板26は、撮影した画像データから情報を読み取る処理や後述する各構成部位の駆動制御を行うための処理・制御部27が実装され、フラットケーブル28でスキャンエンジン15と接続されている。さらに、バーコード情報のデコード結果を出力送信するための接続ケーブル(図示せず)を介してホストコンピュータ等に接続されている。
図3は、このシンボル情報読み取り装置のブロック構成を示して説明する。
デコード基板26に搭載される処理・制御部27は、CPU31、システムクロック生成回路32、リセット回路33、ASIC34、メモリ部35(SDRAM:35A,35B)、フラッシュメモリ部36(36A,36B)及びI/F回路37等で構成されており、それぞれバスや信号ラインにより接続されている。これらのうち、フラッシュメモリ36には、CPU31のファームウェアが予め格納されており、必要に応じて読み出される。I/F回路37は、読み取ったバーコード情報をホストコンピュータに送信するように作用し、そのためのホストに応じたRS232CやUSB等のインターフェース機能を有している。
【0018】
またASIC34は、主にスキャンエンジン15との制御信号のインターフェイス、画像信号(ODD及びEVEN)のデータパッキング(8ビットから32ビットへの変換)、メモリ部35へのDMA等を行っている。スキャンエンジン15とは、8ビットの奇数(行)ラスター画像信号(ODD)と偶数(行)ラスター画像信号(EVEN)を画像同期クロック(PCLK)に同期してASIC34へ出力する。また、同時に画像の垂直同期信号(VSYNC)、水平同期信号(HSYNC)をASIC34へ出力する。一方、ASIC34からスキャンエンジン15へ露光時間設定信号(EXP)と照明点灯信号(ILLM)が入力される。
【0019】
このように構成されたシンボル情報読み取り装置による読み取りのための主たる動作について説明する。
まず、読み取り装置に設けられた電源スイッチ(図示せず)のオン操作により、起動し初期状態が設定されて、読み取り可能となる。そして操作者がバーコードに窓13を向けてトリガを引くと、CPU31は所定の露光時間設定するための露光時間設定信号(EXP)と照明点灯信号(ILLM)をASIC34を通じてスキャンエンジン15に送信する。スキャンエンジン15は、これらの信号に基づき、照明が点灯され、CMOS型撮像素子25による撮像動作が開始される。そして撮像された画像は、垂直同期信号(VSYNC)、水平同期信号(HSYNC)、画像同期クロック(PCLK)に同期させて、奇数ラスター画像信号(ODD)および偶数ラスター画像信号(EVEN)としてASIC34へ転送する。
【0020】
ASIC34は、転送された奇数ラスター画像信号(ODD)及び偶数ラスター画像信号(EVEN)を後述する方法で8ビットから32ビットへ変換して画像データとして、RAM35に一旦記憶させる。
【0021】
次にCPU31は、RAM35に記憶された画像データを読み出して解析を行う。ここで、撮影した画像から正確な情報が読み取れない、即ち画像の明度が不適切と判断されると、露光時間設定信号(EXP)及び/又は照明点灯信号(ILLM)を補正して、それらの値をASIC34を通じてスキャンエンジン15に送信し、前回と同様にバーコードの撮像を行い、画像データとして取り込む。一方、バーコード情報に解読に十分な明度を持つ画像データがRAM35に記憶されていると判断されたならば、CPU31は解読処理を行いその結果(バーコード情報)をI/F回路37を介して、ホストにバーコード情報へ送信する。
【0022】
次に図4にはCMOS型撮像素子の構成例を示して説明する。
本実施形態のCMOS型撮像素子25は、多数の光電変換素子43を480行x640列のマトリックス状に配置した光電変換素子群41と、これらの素子を駆動する光電変換素子制御部42、奇数行の光電変換素子から読み出した画像信号における奇数ラスター用ADコンバータ44A、偶数行の光電変換素子から読み出した画像信号における偶数ラスター用ADコンバータ44Bを有している。
【0023】
この光電変換素子群41は、奇数行と偶数行に2分されたいわば2個の独立した240行x640列の光電変換素子群41をインターリーブさせた構成となっている。つまり、偶数ラスターのうちから任意の1ラスターを選択し、同時に奇数ラスターのうちから任意の1ラスターを選択し、それぞれを奇数ラスター用ADコンバータ44Aおよび偶数ラスター用ADコンバータ44Bを通じて出力が可能となっている。但し、本実施形態においては、デコード処理がしやすいように、第1ラスターと第2ラスター、第3ラスターと第4ラスター、……、第479ラスターと第480ラスターという組み合わせで同時に出力するように光電変換素子制御部42が露光期間及び読み出し順序を制御する。読み出された各光電変換素子43のデータは、ADコンバータ44A、44Bにおいてディジタル値に変換され、ASIC34へ出力される。
【0024】
図5に示すタイミングチャートを参照して、本実施形態のCMOS型撮像素子からの読み出し方法について説明する。
このCMOS型撮像素子は、2本のラスターを同期させて、一度に露光、読み出しを行っているため、読み出し用クロック(PCLK)や1H(1水平走査期間)を高速化しなくても、図7に記載した期間よりも1/2の期間で全光電変換素子の読み出しを完了することができる。また、TΔ1(第1ラスターの露光が開始されてから第480ラスターの露光が開始されるまでの期間)も図7に比べて半減しているため、図8に記載した移動体を撮像した場合の画像の変形Δもおおよそ半分に軽減され得る。さらに、図5に示すように照明点灯期間(第1ラスターの露光開始から第480ラスター露光完了までの期間)TILM0は、図8に示すTILMの1/2となる。これにより、照明点灯に必要な消費電力においても半減することが可能となる。
【0025】
図6には、本実施形態における8ビットの奇数ラスター画像信号(ODD)及び偶数ラスター画像信号(EVEN)に対するデータパッキング方法(32ビットへの変換方法)について説明する。
まず、読み出し用クロック(PCLK)に同期して画像信号ODD及び画像信号EVENをそれぞれ取得する。画像信号ODDは、Oddパケットへ、画像信号EVENはEvenパケットへそれぞれパックされる。OddパケットおよびEvenパケットは、それぞれ8個のパケットバッファへ逐次転送する。
【0026】
8パケット分のOddバッファ(OA〜OH)のデータが整い次第、裏パケット(oa〜oh)に格納し、メモリへ順次転送する。同様に、Evenバッファ(EA〜EH)に対しても同様の処理が行われる。
以上の処理によってRAMに格納された画像データを解析して、バーコード情報を取得する。
【0027】
次に第2の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述した第1の実施形態と構成は同じであるが、照明の点灯タイミングが異なったものである。
【0028】
図5に示したTILM1(第1ラスターと第480ラスターの露光期間で重複している期間)に照明を点灯させれば、全ラスターに対して均一に照明を与えることが可能となる。そこで、撮像画像に十分な明度が与えられるように各ラスターの露光期間を調整して、この重複期間TILM1を最適化すればよい。これによっても、第1の実施形態と同様に高速読み出しと照明点灯時の省電力化も可能となる。
【0029】
尚、前述した実施形態においては、撮像したバーコード列を水平に横切る方向(行方向)に対して情報を読み取っているため、例えば、バーコードが撮像画面の水平方向と直交する方向に貼付されていたことに気がつかずに読み取っていた場合、読み取りがエラーとなってしまう。このエラーを防止する対策としては、画像の方向を変換する画像処理部を設けて、まず、撮像されたバーコード画像の水平方向即ち、行方向にある程度の画像信号の検出を行い、バーを示す信号が検出されなかった場合には、解析処理を中断して、バーコード画像を90度回転させた画像処理を行った後、再度行方向に画像信号の解析を行うことにより、エラー防止を実現できる。また、さらにバーコード画像の方向を検出する手段を設けて、バーコードを撮像して画像信号を解析する前に、バーコードの方向を検出して、必要であればバーコード画像の方向を適宜回転させる処理を施してもよい。
また、別な方法としては、CMOS型撮像素子の撮像素子はマトリックス状に配置されていることから、撮像素子からデータを読み出す際に、行と列との走査方向を切り替える切り換え手段と、バーコード画像の方向を検出する手段とを設けて、バーコード画像が水平方向と直交する方向であった場合に、データの読み出し方向を行方向から列方向に切り替えて読み出し適宜処理を行ってもよい。
【0030】
以上の実施形態について説明したが、本明細書には以下のような発明も含まれている。
(1)幅が異なる複数のバーとスペースが配列された標記を2次元像として撮像し、該標記が表す情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、
前記標記を照明する照明手段と、
前記照明手段の点灯・消灯制御を行う照明手段制御手段と、
行と列によるマトリックス状に配列された光電変換素子を含む撮像手段と、
前記撮像手段の複数行毎に均等分割された複数のグループを形成し、前記各グループ内毎に1行の光電変換素子の画像信号を1水平期間中に並列的に出力し、以降順次、行単位で光電変換素子から画像信号を出力させる撮像制御手段と、
前記画像信号を解析し、前記標記が表す情報にデコードするデコード変換手段と、
を具備することを特徴とするシンボル情報読み取り装置。
(2)前記撮像手段における均等分割は、グループ順に一行ずつインターリーブされるように分割され、それらの行のまとまり毎に撮像及び画像信号読み出しを行う前記(1)に記載のシンボル情報読み取り装置。
【0031】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、暗い環境下であっても比較的低消費電力を維持しつつ、且つ移動体に対してもその読み取り性能を向上させ、あるパターンの標記が表す情報を確実に読み取るシンボル情報読み取り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態としてのシンボル情報読み取り装置の外観構成を示す図である。
【図2】第1の実施形態のシンボル情報読み取り装置に搭載するスキャンエンジン及びデコード基板の外観構成を示す図である。
【図3】第1の実施形態のシンボル情報読み取り装置のブロック構成を示す図である。
【図4】CMOS型撮像素子の構成例を示す図である。
【図5】CMOS型撮像素子データ読み出しを説明するためのタイミングチャートである。
【図6】データパック方法について説明するための図である。
【図7】CMOS型撮像素子から従来のデータ読み出しを説明するためのタイミングチャートである。
【図8】従来のCMOS型撮像素子における移動対象撮像時の画像変形について説明するための図である。
【符号の説明】
11…銃身部
12…ハンドル部
13…窓
14…トリガ
15…スキャンエンジン
21…シャーシ
22…撮像用レンズ実装部
23、23R、23L…照明用LED実装部
24…エンジン基板
25…CMOS型撮像素子
26…デコード基板
27…処理・制御部
28…フラットケーブル
31…CPU
32…システムクロック生成回路
33…リセット回路
34…ASIC
35…DRAM
36…フラッシュメモリ
37…I/F回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a symbol information reading device that reads code information such as a barcode.
[0002]
[Prior art]
In general, a barcode is known as a symbol mark (notation) representing information in a certain predetermined pattern. This bar code is formed by alternately arranging a plurality of bars and spaces having different widths, and is widely used in, for example, point-of-sale (POS) systems. Yes. This barcode is standardized as JAN (Japan Articale Number), is used for general consumer goods, and is called a one-dimensional barcode. However, the amount of information that a one-dimensional barcode can have is about several tens of bytes, and the amount of information is not sufficient when actually used.
[0003]
A code system called a two-dimensional bar code, which is different from the one-dimensional bar code, is proposed in accordance with the demand for the information amount of the bar code, and has a feature that much more information can be coded. . For this two-dimensional barcode, a method for increasing the amount of information by stacking one-dimensional barcodes in two layers in the direction of the bar has been proposed. For example, there is a code system called “PDF-417”.
[0004]
As a barcode information reading device that reads such a two-dimensional barcode, a laser scanning type reading device that projects laser light so as to scan two-dimensionally and reads the reflected light to obtain information described, 2. Description of the Related Art An imager type reading device that uses a two-dimensional image sensor represented by a CCD to image a barcode and decodes the barcode information by image processing has been put into practical use. As this imager type reading device, a small-sized device premised on being incorporated into a handheld type or a data terminal has appeared and has become the mainstream of two-dimensional symbol information reading devices.
[0005]
Due to the rapid development of semiconductor device manufacturing technology in recent years, higher resolution, smaller size, lower power consumption, and the like have been realized in image sensors. In addition, in the reading apparatus, in addition to high performance (high-speed reading, high resolution, etc.) and miniaturization, there is a strong demand for low power consumption considering battery driving.
[0006]
In response to such demands, it has been proposed to employ a CMOS image sensor instead of a CCD image sensor. In general, CMOS image sensors are characterized by low voltage drive and low power consumption compared to CCD image sensors and can be integrated with peripheral circuits, making them suitable for portable reader applications. ing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described CMOS type image pickup device adopts an image pickup method as shown in FIG. 7, the image accumulated in the photoelectric conversion element in the image pickup device was taken using a so-called “focal plane shutter”. It looks like an image. That is, the exposure period is shifted by 1H (one horizontal scanning period) between the Nth raster and the (N + 1) th raster, and this is repeated to form one frame. Therefore, the exposure period is the first raster and the final raster. It is shifted by about one frame. Therefore, when a rectangular object moving at a speed v in the row direction of the image sensor as shown in FIG. 8A is photographed with a CMOS image sensor, a parallelogram as shown in FIG. 8B is obtained. Become. When such a CMOS image sensor is mounted on a bar code reader, there are the following problems.
[0008]
1. In a relatively dark environment, even if the exposure time is 1H (one horizontal scanning period), the illumination lighting period is one frame period (in a CCD image sensor capable of batch reading, the lighting time is 1H. Only period). For this reason, when the illumination is turned on, the illumination time is longer and the power consumption is larger than that of the CCD image sensor, and the advantage of low power consumption characteristics of the image sensor itself does not live.
[0009]
2. In the first raster and the final raster described above, the exposure period is shifted by about one frame. Therefore, when a barcode that moves relative to the apparatus is imaged, the imaging shape is likely to be distorted, and sufficient reading performance may not be obtained. There is. In the case of a hand-held type reading device, an influence is exerted on imaging of a moving object and camera shake.
[0010]
Conventionally, in order to obtain barcode information at high speed, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-329185 discloses a method of reading with field information for the purpose of reading a barcode on a moving object. . However, this method inevitably sacrifices a certain amount of information, and has a bad influence on reading a high-density barcode. Alternatively, there is a method of increasing the clock frequency of the image pickup device, but there is a problem in measures against EMI and a large design change such as a process change for performing high-speed reading, which is difficult to introduce easily.
[0011]
Therefore, the present invention improves the reading performance for a moving object while maintaining relatively low power consumption even in a dark environment, and reliably reads information represented by a certain pattern mark. An object is to provide an apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a symbol information reading apparatus for capturing a two-dimensional image of a mark in which a plurality of bars and spaces having different widths are arranged, and reading information represented by the mark. Illuminating means for illuminating, illuminating means controlling means for controlling on / off of the illuminating means, photoelectric converting means including photoelectric conversion elements arranged in a matrix of rows and columns, and a plurality of rows of the photoelectric converting means (Raster) constitutes a plurality of groups, each row is selected in each group, and signals of each selected row are output in parallel during one horizontal period, and each group is output in the next one horizontal period. A photoelectric device that newly selects a row that has not yet been selected and outputs the signal of each newly selected row in parallel, and outputs the signal of the photoelectric conversion element by sequentially repeating this. And signal output means analyzes the photoelectric conversion signal and provides symbol information reading apparatus comprising a decode converting means for decoding the title represents information.
[0013]
Furthermore, the present invention provides a symbol information reading device in which the illumination control means turns on the illumination means from the start of the exposure period of the first row (raster) of the photoelectric conversion element to the end of the exposure period of the last row (raster). . Further, the present invention provides a symbol information reading device in which the illumination control means turns on the illumination means during a period in which the exposure period of the first row (raster) and the exposure period of the last row (raster) overlap. I will provide a.
[0014]
The symbol information reading apparatus configured as described above performs exposure and output for N rows (raster) collectively, reducing the time required for exposure and output of all rows to 1 / N, and as a result, for imaging. The lighting time required for lighting is also shortened. Further, if the lighting is turned on during the overlapping period in the exposure period of each row, the exposure of each row can be performed uniformly, and the illumination lighting time can be further shortened. Further, this symbol information reading apparatus divides a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix of photoelectric conversion means into groups (groups) in units of columns, and synchronizes each row (raster) for each group, By performing parallel processing, a plurality of rows are exposed and read at a time, and the imaging period is shortened and the illumination lighting period is shortened.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic outline of a symbol information reading apparatus according to the first embodiment. FIG. 1A is a perspective view of the symbol information reading apparatus 1 of the present embodiment, and FIG. 1B is a view of FIG. 1A viewed from the window side. Here, as a symbol mark to be read by the present embodiment, a barcode will be described as an example.
This symbol information reading device is generally a short gun type and has a portable shape, and the exterior is composed of a barrel part 11 and a handle part 12, a trigger 14 for starting barcode reading, and a transparent window 13 at the tip of the barrel part. Has been. A scan engine 15 incorporating an image sensor is arranged in the barrel portion 11 through the window 13. Therefore, when reading the barcode information, the window 13 is opposed to the barcode printed on the article, a sticker or the like, the trigger 14 is pulled, and the barcode is optically read and described. Bar code information can be obtained.
[0016]
First, the scan engine 15 and the decode board 26 incorporated in the barrel part 11 will be described with reference to FIGS.
The scan engine 15 includes a chassis 21, an imaging lens mounting portion 22, for example, 20 lighting LED mounting portions 23 (23 R and 23 L) and an engine board 24. Further, a CMOS image sensor 25 is mounted on the chassis 15 side of the engine substrate 24. The imaging lens mounting portion 22 has an opening on the window 13 side, and a lens (not shown) incorporated in the opening guides the light image from the imaging target to the light receiving surface of the CMOS image sensor 25. Has been placed. Moreover, the LED mounting part 23 for illumination is each opened, and one LED is each incorporated in these opening bottom parts.
[0017]
The decode board 26 is mounted with a processing / control unit 27 for reading information from the captured image data and driving control of each component described later, and is connected to the scan engine 15 by a flat cable 28. Further, it is connected to a host computer or the like via a connection cable (not shown) for outputting and transmitting the decoding result of the barcode information.
FIG. 3 shows and describes the block configuration of this symbol information reading apparatus.
The processing / control unit 27 mounted on the decode board 26 includes a CPU 31, a system clock generation circuit 32, a reset circuit 33, an ASIC 34, a memory unit 35 (SDRAM: 35A, 35B), a flash memory unit 36 (36A, 36B), and an I / F circuit 37 and the like, each connected by a bus or a signal line. Among these, the flash memory 36 stores the firmware of the CPU 31 in advance and is read out as necessary. The I / F circuit 37 acts to transmit the read barcode information to the host computer, and has an interface function such as RS232C or USB corresponding to the host for that purpose.
[0018]
The ASIC 34 mainly performs control signal interface with the scan engine 15, data packing of image signals (ODD and EVEN) (conversion from 8 bits to 32 bits), DMA to the memory unit 35, and the like. The scan engine 15 outputs an 8-bit odd (row) raster image signal (ODD) and an even (row) raster image signal (EVEN) to the ASIC 34 in synchronization with the image synchronization clock (PCLK). At the same time, the vertical synchronizing signal (VSYNC) and horizontal synchronizing signal (HSYNC) of the image are output to the ASIC 34. On the other hand, an exposure time setting signal (EXP) and an illumination lighting signal (ILLM) are input from the ASIC 34 to the scan engine 15.
[0019]
A main operation for reading by the symbol information reading apparatus configured as described above will be described.
First, when the power switch (not shown) provided in the reading device is turned on, it is activated and an initial state is set, and reading is enabled. When the operator pulls the trigger with the window 13 facing the barcode, the CPU 31 transmits an exposure time setting signal (EXP) and an illumination lighting signal (ILLM) for setting a predetermined exposure time to the scan engine 15 through the ASIC 34. . Based on these signals, the scan engine 15 is turned on, and an imaging operation by the CMOS image sensor 25 is started. The captured image is synchronized with the vertical synchronization signal (VSYNC), the horizontal synchronization signal (HSYNC), and the image synchronization clock (PCLK), and sent to the ASIC 34 as an odd raster image signal (ODD) and an even raster image signal (EVEN). Forward.
[0020]
The ASIC 34 converts the transferred odd raster image signal (ODD) and even raster image signal (EVEN) from 8 bits to 32 bits by a method to be described later, and temporarily stores the converted data as image data in the RAM 35.
[0021]
Next, the CPU 31 reads and analyzes the image data stored in the RAM 35. Here, when accurate information cannot be read from the captured image, that is, when it is determined that the brightness of the image is inappropriate, the exposure time setting signal (EXP) and / or the illumination lighting signal (ILLM) are corrected, The value is transmitted to the scan engine 15 through the ASIC 34, and the barcode is imaged in the same manner as the previous time, and is taken in as image data. On the other hand, if it is determined that image data having sufficient lightness for decoding the barcode information is stored in the RAM 35, the CPU 31 performs a decoding process and sends the result (barcode information) via the I / F circuit 37. To the bar code information to the host.
[0022]
Next, FIG. 4 illustrates an example of the configuration of a CMOS image sensor.
The CMOS image sensor 25 of the present embodiment includes a photoelectric conversion element group 41 in which a large number of photoelectric conversion elements 43 are arranged in a matrix of 480 rows × 640 columns, a photoelectric conversion element control unit 42 that drives these elements, and odd-numbered rows. The odd-number raster AD converter 44A for the image signal read out from the photoelectric conversion elements of the even number raster, and the even-number raster AD converter 44B for the image signal read out from the photoelectric conversion elements of the even-numbered rows.
[0023]
This photoelectric conversion element group 41 has a configuration in which two independent 240 x 640 photoelectric conversion element groups 41, which are divided into odd and even rows, are interleaved. That is, any one raster is selected from among even-numbered rasters, and any one raster from among odd-numbered rasters is selected at the same time, and each can be output through the odd-numbered raster AD converter 44A and the even-numbered raster AD converter 44B. ing. However, in the present embodiment, the first raster and the second raster, the third raster and the fourth raster,..., The 479 raster and the 480 raster are output at the same time for easy decoding. The photoelectric conversion element control unit 42 controls the exposure period and the reading order. The read data of each photoelectric conversion element 43 is converted into a digital value by the AD converters 44 </ b> A and 44 </ b> B and output to the ASIC 34.
[0024]
With reference to the timing chart shown in FIG. 5, a method for reading from the CMOS image sensor of this embodiment will be described.
Since this CMOS type image pickup device performs exposure and reading at a time by synchronizing two rasters, even if the reading clock (PCLK) and 1H (one horizontal scanning period) are not speeded up, FIG. Reading of all the photoelectric conversion elements can be completed in a period ½ of the period described in. In addition, since TΔ1 (the period from the start of exposure of the first raster to the start of exposure of the 480 raster) is also halved compared to FIG. 7, the image of the moving body illustrated in FIG. The deformation Δ of the image can be reduced to approximately half. Further, as shown in FIG. 5, the illumination lighting period (period from the start of exposure of the first raster to the completion of exposure of the 480th raster) TILM0 is ½ of the TILM shown in FIG. As a result, it is possible to halve the power consumption required for lighting.
[0025]
FIG. 6 illustrates a data packing method (a conversion method to 32 bits) for an 8-bit odd raster image signal (ODD) and an even raster image signal (EVEN) in the present embodiment.
First, the image signal ODD and the image signal EVEN are acquired in synchronization with the read clock (PCLK). The image signal ODD is packed into an odd packet, and the image signal EVEN is packed into an even packet. The Odd packet and the Even packet are sequentially transferred to 8 packet buffers, respectively.
[0026]
As soon as the data in the Odd buffer (OA to OH) for 8 packets is ready, the data is stored in the back packet (oa to oh) and sequentially transferred to the memory. Similarly, the same processing is performed for the even buffers (EA to EH).
The bar code information is obtained by analyzing the image data stored in the RAM by the above processing.
[0027]
Next, a second embodiment will be described.
The present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, but is different in lighting timing.
[0028]
If the illumination is turned on during the TILM1 shown in FIG. 5 (the period in which the exposure periods of the first raster and the 480th raster overlap), it is possible to provide illumination uniformly to all the rasters. Therefore, the overlap period TILM1 may be optimized by adjusting the exposure period of each raster so that sufficient brightness is given to the captured image. This also enables high-speed reading and power saving when the lighting is turned on, as in the first embodiment.
[0029]
In the above-described embodiment, since the information is read in the direction (row direction) that horizontally traverses the captured bar code string, for example, the bar code is pasted in a direction orthogonal to the horizontal direction of the imaging screen. If you are reading without knowing what was happening, reading will result in an error. As a measure to prevent this error, an image processing unit that converts the direction of the image is provided, and first, a certain amount of image signal is detected in the horizontal direction of the captured barcode image, that is, in the row direction to indicate the bar. If no signal is detected, the analysis process is interrupted, the bar code image is rotated 90 degrees, the image signal is analyzed again in the row direction, and error prevention is realized. it can. Further, a means for detecting the direction of the barcode image is provided so that the barcode direction is detected before imaging the barcode and analyzing the image signal. If necessary, the direction of the barcode image is appropriately set. You may perform the process to rotate.
As another method, since the image pickup elements of the CMOS type image pickup element are arranged in a matrix, when reading data from the image pickup element, switching means for switching the scanning direction between rows and columns, and a barcode Means for detecting the direction of the image may be provided, and when the barcode image is in a direction perpendicular to the horizontal direction, the data reading direction may be switched from the row direction to the column direction and the appropriate processing may be performed.
[0030]
Although the above embodiments have been described, the present invention includes the following inventions.
(1) A symbol information reading device that captures a mark in which a plurality of bars and spaces having different widths are arranged as a two-dimensional image and reads information represented by the mark,
Illumination means for illuminating the mark;
Illumination means control means for controlling lighting / extinguishing of the illumination means,
Imaging means including photoelectric conversion elements arranged in a matrix with rows and columns;
A plurality of groups equally divided for each of a plurality of rows of the image pickup means are formed, and image signals of one row of photoelectric conversion elements are output in parallel during one horizontal period for each group, and thereafter the rows are sequentially Imaging control means for outputting an image signal from the photoelectric conversion element in units;
Decode conversion means for analyzing the image signal and decoding the information represented by the mark;
A symbol information reading apparatus comprising:
(2) The symbol information reading device according to (1), wherein the equal division in the imaging unit is divided so that the rows are interleaved in the group order, and imaging and image signal reading are performed for each group of the rows.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the information represented by the mark of a certain pattern can be achieved while maintaining relatively low power consumption even in a dark environment and improving the reading performance for a moving object. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of a symbol information reading apparatus as a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an external configuration of a scan engine and a decode board mounted on the symbol information reading apparatus of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a block configuration of the symbol information reading apparatus according to the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a CMOS image sensor.
FIG. 5 is a timing chart for explaining reading of CMOS image sensor data.
FIG. 6 is a diagram for explaining a data pack method;
FIG. 7 is a timing chart for explaining conventional data reading from a CMOS image sensor.
FIG. 8 is a diagram for explaining image deformation at the time of moving object imaging in a conventional CMOS image sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Barrel part 12 ... Handle part 13 ... Window 14 ... Trigger 15 ... Scan engine 21 ... Chassis 22 ... Imaging lens mounting part 23, 23R, 23L ... LED mounting part 24 for illumination ... Engine board 25 ... CMOS type image pick-up element 26 ... Decode board 27 ... Processing / control unit 28 ... Flat cable 31 ... CPU
32 ... System clock generation circuit 33 ... Reset circuit 34 ... ASIC
35 ... DRAM
36 ... Flash memory 37 ... I / F circuit

Claims (5)

幅が異なる複数のバーとスペースが配列された標記を2次元像として撮像し、該標記が表す情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、前記標記を照明する照明手段と、前記照明手段の点灯・消灯制御を行う照明手段制御手段と、行及び列のマトリックス状に配列された光電変換素子を含む光電変換手段と、前記光電変換手段の複数行で複数のグループを構成し、前記各グループ内で1行をそれぞれ選択すると共に選択された各行の光電変換信号を1水平期間中に並列的に出力し、次の1水平期間に各グループの未だ選択されていない行を新たに選択すると共に前記新たに選択された各行の光電変換信号を並列的に出力し、これを順次繰り返すことによって前記光電変換素子から光電変換信号を出力する光電変換信号出力手段と、前記光電変換信号を解析し、前記標記が表す情報にデコードするデコード変換手段と、を具備することを特徴とするシンボル情報読み取り装置。A symbol information reading device for imaging a mark in which a plurality of bars and spaces having different widths are arranged as a two-dimensional image and reading information represented by the mark, and lighting means for illuminating the mark, and lighting of the lighting means A lighting unit control unit that performs extinction control, a photoelectric conversion unit that includes photoelectric conversion elements arranged in a matrix of rows and columns, and a plurality of rows of the photoelectric conversion units constitute a plurality of groups, and each group And a photoelectric conversion signal of each selected row is output in parallel during one horizontal period, and a row not yet selected in each group is newly selected in the next horizontal period and Photoelectric conversion signal output means for outputting photoelectric conversion signals for each newly selected row in parallel and sequentially repeating this to output photoelectric conversion signals from the photoelectric conversion elements; Analyzing the photoelectric conversion signal, symbol information reading apparatus characterized by comprising a, a decoding transformation means for decoding the title represents information. 前記照明制御手段は、前記光電変換素子の最初の行の露光期間開始から最終の行の露光期間終了まで前記照明手段を点灯することを特徴とする請求項1に記載のシンボル情報読み取り装置。2. The symbol information reading apparatus according to claim 1, wherein the illumination control unit turns on the illumination unit from the start of the exposure period of the first row of the photoelectric conversion elements to the end of the exposure period of the last row. 前記照明制御手段は、前記光電変換素子の最初の行の露光期間と最終の行の露光期間の重複する期間に前記照明手段を点灯することを特徴とする請求項1に記載のシンボル情報読み取り装置。2. The symbol information reading apparatus according to claim 1, wherein the illumination control unit turns on the illumination unit during a period in which an exposure period of a first row and an exposure period of a last row of the photoelectric conversion elements overlap. . 幅が異なる複数のバーとスペースが配列された標記を2次元像として撮像し、該標記が表す情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、前記標記を照明する照明手段と、前記照明手段の点灯・消灯制御を行う照明手段制御手段と、行と列によるマトリックス状に配列された光電変換素子を含む撮像手段と、前記撮像手段の複数行毎に均等分割された複数のグループを形成し、前記各グループ内毎に1行の光電変換素子の画像信号を1水平期間中に並列的に出力し、以降順次、行単位で光電変換素子から画像信号を出力させる撮像制御手段と、前記画像信号を解析し、前記標記が表す情報にデコードするデコード変換手段と、を具備することを特徴とするシンボル情報読み取り装置。A symbol information reading device for imaging a mark in which a plurality of bars and spaces having different widths are arranged as a two-dimensional image and reading information represented by the mark, and lighting means for illuminating the mark, and lighting of the lighting means Forming a plurality of groups equally divided for each of a plurality of rows of the imaging means, an illumination means control means for performing a light extinction control, an imaging means including photoelectric conversion elements arranged in a matrix with rows and columns, Imaging control means for outputting image signals of one row of photoelectric conversion elements in each group in parallel during one horizontal period, and sequentially outputting image signals from the photoelectric conversion elements in units of rows, and the image signals Decoding conversion means for analyzing and decoding the information represented by the mark. 前記撮像手段における均等分割は、グループ順に一行ずつインターリーブされるように分割され、それらの行のまとまり毎に撮像及び画像信号読み出しを行う請求項4に記載のシンボル情報読み取り装置。The symbol information reading apparatus according to claim 4, wherein the equal division in the imaging unit is divided so that the rows are interleaved one by one in the group order, and imaging and image signal reading are performed for each group of the rows.
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