JP4672725B2 - 二次元ターゲットのイメージキャプチャを含む、一次元印の電気光学読取り用取引地点ワークステーション - Google Patents

Description

本発明は、一般に、印（ｉｎｄｉｃｉａ）を読取るための電気光学読取り装置に関するもので、より特定的には、バーコード記号などの一次元印の読取りのみならず、イメージキャプチャによる二次元印の読取り、また、サイン、小切手、クレジットカード、デビットカード、自動車免許証および人などのその他の二次元ターゲットのイメージのキャプチャための取引地点ワークステーションに関する。

水平スロットスキャナとしても知られる平床式レーザ読取り装置は、特に統一商品コード（ＵＰＣ）式の一次元バーコード記号の電気光学読取りのために、長年、スーパーマーケット、倉庫室、デパート、およびその他の種類の小売店における取引地点ワークステーションにおいて使用されてきた。特許文献１、特許文献２および特許文献３に例示されているように、一つの水平ウィンドウは、ワークステーションの水平カウンタートップと同じ高さに、その水平カウンタートップに組込まれている。購入される製品は識別記号が付けられ、代表的には、水平ウィンドウを横切るようにスライドされる。その水平ウィンドウを通して多数の走査線が一般に上方に向かって投射される。走査線のうちの少なくとも一つが製品に関係した記号を掃引したときに、記号は処理され、読取られる。

多数の走査線は、軸の回りをモータによって回転するシャフト上に取り付けられたミラーコンポーネントにおいてレーザビームを発射するレーザを含むスキャンパターン生成器によって、生成される。軸の回りに、複数の固定されたミラーが配置される。ミラーコンポーネントが回転すると、レーザビームは、反射用固定ミラー上に、水平ウィンドウを通して走査線のスキャンパターンとして連続して反射される。

また、取引地点ワークステーションに、ワークステーションのオペレータに面して略垂直ウィンドウを備えることも公知である。略垂直ウィンドウは、水平ウィンドウに直角に向けられるか、またはわずかに後方に傾けられる。ワークステーション内のスキャンパターン生成器もまた、多数の走査線を垂直ウィンドウを通してオペレータに向けて一般に外側に投射する。垂直ウィンドウ用の生成器は、水平ウィンドウ用の生成器と同じか、または異なり得る。オペレータは、「スワイプ」モードで、製品をウィンドウ上を右から左へまたは左から右へスライドさせる。あるいは、オペレータは、「プレゼンテーション」モードで、製品上の記号を両方のウィンドウの中央に単に提示する。その選択は、オペレータの好みまたはワークステーションの配置による。

時々、垂直ウィンドウは、永久装備としてワークステーションに組み込まれない。代わりに、垂直スロットスキャナは、存在する水平スロットスキャナのカウンタートップ上に置かれるポータブル読取り装置として構成される。

各製品は、オペレータによって、記号がオペレータから離れて両方のウィンドウに直接向くように、向けられなければならない。従って、オペレータは、スキャン時に記号がどこにあるか正確には見えない。代表的な「盲目的照準（ｂｌｉｎｄ−ａｉｍｉｎｇ）」使用法においては、記号がうまく読込まれるまで、繰り返し、オペレータが何度も一つの記号をスワイプまたは提示することはまれなことではなく、それによって、取引処理が遅れ、生産性を低下する。

記号の盲目的照準は、記号の位置および向きが変動するので一層難しくなる。記号は、製品上の低いか高い、または右か左か、またはそれらの間のどこかに位置し得る。記号は、一次元のＵＰＣ記号の細長い並行なバーが垂直な「杭垣」向き、記号バーが水平な「はしご」向き、またはその間のどのような角度の向きであり得る。

そのような環境において、両方のウィンドウに位置し、そこから投射される走査線は、カウンタートップにできるだけ接近し、カウンタートップの上にできるだけ高く、カウンタートップ幅全体にわたってできるだけ広く延びる全スキャンゾーンをカバーすることが重要である。ウィンドウの前の空間に投射されるスキャンパターンは、ウィンドウ上に位置してなくて数インチ離れたところにある製品の領域をカバーするために、急速に大きくなる。スキャンゾーンは、スキャンゾーンの全体積内をあらゆるあり得る方法で位置する記号を読取るように向けられる走査線を含まなければならない。

一方向に沿って間隔の空いているバーとスペースの列を有する一次元の記号に関係した製品を含む処理取引における、これらの取引地点ワークステーションの有利度合いというのは、ワークステーションが、単一記号における複数列のバー・スペースパターンを垂直に積み重ねるコンセプトを導入したコード３９などの二次元記号を処理出来ないという程度である。コード４９は、特許文献４に記述されている。所定量の表面積上に表されるかまたは記憶されるデータ量を増やすための別の二次元コード構造は、ＰＤＦ４１７として公知であり、特許文献５に記述される。そのような二次元記号は、一般に、電気光学読取り装置によって読取られ、その読取り装置は、各走査線はそれぞれの列を越えて一方向に延びていてすべての走査線が略垂直方向の二次元記号の高さに沿って間隔の空けられている走査線のラスタとしてレーザビームを投射するように動作する。

一次元および二次元記号の両方は、固体イメージャを採用することによっても読取られ得る。たとえば、デバイスの視界におけるイメージエレメントまたはピクセルに対応するセルまたは光センサの一次元または二次元のアレイを有するイメージセンサデバイスを採用し得る。そのようなイメージセンサデバイスは、一次元または二次元電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイス、および視界用のピクセル情報の一次元または二次元アレイに対応する電気信号を生成するための関連回路を含み得る。

従って、たとえば特許文献６で開示されている記号のモノクロイメージをキャプチャするための固体デバイスを使用することは公知である。また、たとえば特許文献７で開示されているターゲットの全カラーイメージをキャプチャするための複数の埋込みチャネルを有する固体デバイスを使用することも公知である。他の解像度も可能であるが、ＶＧＡモニタにおいて普通に見られる６４０ｘ４８０解像度の二次元ＣＣＤを提供することは普通である。

しかしながら、公知の取引地点ワークステーションは、二次元記号を読取る能力のあるラスタスキャンを生成しないし、二次元ターゲット、特に電気光学読取りが必要な二次元記号のイメージをキャプチャするための固体イメージャを使用しない。ターゲットイメージを獲得するためには、固体イメージャ（たとえば、消費者ディジタルカメラで実施されているようなイメージャ）は、ターゲットに対して固定位置に保持されなければならない。固体イメージャがターゲット記号に対して固定した位置に保持されているときのみ、記号のイメージは、信頼性をもってキャプチャおよびデコードされ得、記号にコード化されたデータは、処理のためにホストに送られる。オペレータが記号をウィンドウ上を時には一度、時には何度かスワイプする取引地点ワークステーション、オペレータが記号を、ウィンドウに向けたり、離したりするさらなる成分の異動を用いて提示するワークステーション、およびある場合には、記号がウィンドウ上を移動コンベアで運ばれる場合の取引地点ワークステーションの状況において、記号のイメージは、記号とイメージャの相対的な動きによって、ぼやけ、その結果、イメージは、信頼性をもって、またうまくデコードおよび読取れ得ない。
米国特許第５，０５９，７７９号明細書 米国特許第５，１２４，５３９号明細書 米国特許第５，２００，５９９号明細書 米国特許第４，７９４，２３９号明細書 米国特許第５，３０４，７８６号明細書 米国特許第５，７０３，３４９号明細書 米国特許第４，６１３，８９５号明細書

従って、最新の取引地点ワークステーションを一次元および二次元記号の両方を電気光学的に読取るように進化させることが本発明の目的である。

本発明の別の目的は、取引地点ワークステーションにおいてイメージがぼやけることなく二次元のターゲットイメージを信頼性をもってキャプチャすることである。

本発明のさらに別の目的は、ワークステーションの能力を高めるために、そのようなワークステーションにおいて種々のターゲットのイメージをマニュアルでかまたは自動的にキャプチャすることである。

これらの目的および以下に明らかになるその他のことをふまえて、本発明の一つの特徴は、簡単に述べると以下の取引を処理するための装置に存する。その取引を処理するための装置は、ウィンドウを有する固定取引地点ワークステーションと、ワークステーション内に取り付けられた電気光学読取り装置であって、ウィンドウを通して複数の走査線としてレーザビームを投射するように動作し、走査線のうちの少なくとも一つが一次元印のうちの少なくとも一部を横切って掃引されるときにおいて、ウィンドウに提示された取引に関係する一次元印を電気光学的に読取る読取り装置とを備える。例として、一次元印は、ワークステーションを通過する対象に関係したＵＰＣ記号である。好適なアプリケーションにおいて、その対象は消費者によって購入される製品であり、ワークステーションは、スーパーマーケットなどの小売店に設置される。

本発明に従って、二次元の固体イメージャがワークステーションに取り付けられ、二次元のターゲットからの光をキャプチャするよう動作する。ターゲットは、電気光学的に読取られる二次元の記号であり得る。ターゲットはまた、購入する製品の支払いのため消費者が提示するパーソナルチェック、クレジットカードまたはデビットカードであり得る。ターゲットはまた、消費者のサイン、または消費者自身であり得る。ターゲットはまた、消費者の識別（例えば、運転免許証）、特に二次元の記号が印刷済でその人の識別および年齢を認証するためのものの一形式であり得る。ターゲットは、セキュリティ目的のビデオ監視における使用のためオペレータ自身でさえあり得る。

イメージャは、ワークステーションに固定して取り付けられ、ウィンドウの後ろかまたはワークステーションの外に取り付け得る。ワークステーションが、直立したウィンドウおよび水平のウィンドウを有する場合、イメージャはどちらウィンドウの後ろにも置かれ得るが、好ましくは直立したウィンドウの後ろに取り付けられる。ビデオ監視が必要な場合は、イメージャをウィンドウの後ろに隠すのが有益である。二つ以上のイメージャが一つのワークステーションにおいて使用され得、この場合、イメージャは各ウィンドウの後ろに取り付けられ得る。

イメージャは、マニュアルでかまたは自動的に駆動され得る。たとえば、オペレータは、支払いのために提示された小切手またはカード、または消費者のサイン、消費者の運転免許証、または消費者のイメージをキャプチャするためにイメージャをマニュアルで駆動し得る。ビデオ監視時に、キャシュレジスタが開けられるたびに、または記号がスキャンおよび読取られるたびに、または規則的にまたはランダムに、オペレータの写真をとれるように、イメージャは自動的に駆動されるのが望ましい。イメージャは、二次元記号のイメージをキャプチャするために自由に動作する。

イメージャは、ターゲットのイメージをきわめて短時間、たとえば、１００マイクロ秒のオーダーでキャプチャできるように高速照明器と関連付けられその結果、ターゲットイメージは、イメージャとターゲットとの間の相対的な動きがあっても、ぼやけないようになる。

図１は、小売商によって使用される二重ウィンドウ取引地点ワークステーション１０を示し、そのワークステーションは、識別記号、代表的には上記のＵＰＣ記号が付いている製品の購入に伴う取引を処理する。ワークステーション１０は、カウンタートップ１４と同じ高さにセットされた水平ウィンドウ１２およびカウンタートップの上に隆起ハウジング１８と同じ高さにセットされた垂直または略垂直な（以下「垂直」または「直立」という）ウィンドウ１６を有する。

図２に概略が示される第１のレーザスキャンパターン生成器２０は、水平ウィンドウ１２から走査線の第１のセットとしてレーザビームを略上方に投射するように動作し、また図２に概略が示される第２のレーザスキャンパターン生成器２２は、直立ウィンドウ１６から走査線の第２のセットとしてレーザビームを略横に投射するように動作する。パターン生成器２０および２２は、結合され得、両方のウィンドウを通して単一のレーザビームを向けるためにビームスプリッタおよびフォールディングミラーと共に、単一のレーザソースを使用し得るか、または、示されるように、二つの分離したアセンブリであって、各々それ自身のレーザソースを有し、それぞれのウィンドウを通してそれぞれのレーザビームを向ける二つの分離したアセンブリであり得、これは、たとえば、米国特許第６，６３１，８４５号に開示されており、その全内容は参考により本明細書に組み込まれている。

使用時、スーパーマーケットの精算レジで働く人などのオペレータ２４は、ＵＰＣ記号２８が付いた製品２６を、ウィンドウ１２および１８を通過して、上記スワイプモードでそれぞれのウィンドウを横切って製品をスワイプすることによって処理するか、または上記プレゼンテーションモードにおいてそれぞれのウィンドウ上で製品を提示することによって処理する。記号２８が製品の下部にある場合、水平ウィンドウ１２を通して投射された走査線の一つは、記号を横断する。記号２８が製品の側面にある場合、直立ウィンドウ１６を通して投射された走査線の一つは、記号を横断する。

上記のとおり、ワークステーションは、従来のもので、一次元のＵＰＣ記号を読取るように動作する。本発明に従って、照明器３２を含むイメージャ３０は、下記のとおり二次元記号であり得る二次元ターゲットからの光をキャプチャするために、ワークステーションに取り付けられる。イメージャ３０は、固体エリアアレイ、好適にはＣＣＤまたはＣＭＯＳアレイである。イメージャ３０は、ハウジング１８またはカウンタートップ１４上のワークステーションの外に固定して取り付けられ得るが、ウィンドウのうちの一つ、特に直立ウィンドウ１６、の後ろに取り付けられるのが好ましい。一つ以上のイメージャは、各ウィンドウのイメージャと共に使用され得る。照明器３２は、さらに下記するように、ターゲットを均一に照明するためにイメージャ３０の回りに環形に配置される複数の光源（たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ））であることが好ましい。

図３に示すように、パターン生成器２０および２２から構成されるバイオプティックレーザモジュール、エリアイメージャ３０、および照明器３２は、これらのコンポーネントの動作を制御するために動作するマイクロプロセッサ３４に動作可能なように接続される。マイクロプロセッサは、印から拡散された光をデコードし、キャプチャされたターゲットイメージを処理するために使用されるマイクロプロセッサと同じものであることが好ましい。

動作時、マイクロプロセッサ３４は、１００マイクロ秒以下の短時間にＬＥＤにパルスを出すために、照明器３２にコマンド信号を送り、上記時間内のみターゲットから光を収集するためにエリアイメージャ３０を起動する。この短時間内にターゲットイメージを獲得することによって、ターゲットのイメージは、イメージャとターゲット間の相対的な動きが存在してもぼやけない。

ワークステーションの動作の向上のために特定のユーティリティを有するいくつかの異なるタイプのターゲットがある。ターゲットは、購入される製品の支払いのために顧客によって提示されるパーソナルチェック、クレジットカード、またはデビットカードであり得る。オペレータは、イメージキャプチャのためにウィンドウ１６上でこれらの支払いターゲットをスワイプまたは提示のみをする必要がある。

ターゲットはまた、サイン、運転免許証、または消費者自身であり得る。運転免許証のイメージのキャプチャは、多くの免許証が年齢情報付きの二次元印でコード化されていてその印がアルコール飲料またはたばこ製品などの年齢関連製品の購入のための顧客の年齢および顧客の能力を承認するのに有用であるので、特に有用である。

ターゲットは、オペレータ自身であり得、これはセキュリティ目的のためにビデオ監視用に使用される。このように、オペレータが製品を実際にスキャンするか、または製品をウィンドウの回りを通過させるようにしてウィンドウを迂回し、小売業において「スウィートハーティング」として知られる犯罪行為によって顧客に請求しないようにするかどうかが判定され得る。

ターゲットは、もちろん、二次元記号であり得、二次元記号の使用は、特に製造環境およびパッケージ配達においてより多く普及しつつある。時々、ターゲットは、普通の買物客カード、クーポン、お得意様カードにしばしば見られる種類の種々の長さのトランケート（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）記号を含み、この場合エリアイメージャはこれらの追加記号を読取り得る。

イメージャ３０の起動は、マニュアルであり得、オペレータによって開始され得る。たとえば、オペレータは、ボタンまたはフットペダルを押すか、または単にキャッシュレジスタの引き出しを開け得る。また、イメージャが連続イメージ獲得モードで動作するように、起動は自動であり、このモードはもちろん、オペレータのビデオ監視に対して、および二次元記号のデコードに対して望ましいモードである。

しかしながら、連続イメージ獲得モード時に生成された連続ビデオストリームは、従来のビデオ処理回路をオーバーロードし、その結果、ターゲットイメージのいくつかのフレームを落とす原因となる。さらに本発明に従って、高速ビデオ処理回路３６は、連続ビデオストリームを受信し、自動識別回路３８の補助によって、ストリームの中でどのイメージが一次元記号で、どのイメージが二次元記号であるか、およびどのイメージが全く記号ではないかを判定および選択する。自動識別回路３８は、そのような選択後、記号のみをデコードのためにマイクロプロセッサ３４に転送する。自動識別回路にダウンロードされるソフトウェアは、フラッシュメモリ４４に記憶される。これは、マイクロプロセッサ３４に対する計算負荷を劇的に減らす。非記号イメージは、ＲＡＭ４０などのメモリに直接転送され得るか、またはマイクロプロセッサによってホスト４２に直接ルーティングされ得る。一次元記号と二次元記号との間の自動識別のために使用される方法は、米国特許第６，２５０，５５１号に記述され、その全内容は参考によって本明細書に組み込まれている。

新規なものとして請求され、特許状によって保護されるように望まれるものは、添付の特許請求の範囲に記述される。

図１は、本発明に従った、一次元の印を読取り、二次元のターゲットからの光をキャプチャするように動作する二重ウィンドウ取引地点ワークステーションの透視図である。 図２は、図１のワークステーションの部分断面・部分略図である。 図３は、図１のワークステーションの種々のコンポーネントのブロック回路図である。

Claims (24)

1. 取引を処理する装置であって、
   ａ）ウィンドウを有する固定ワークステーションと、
   ｂ）該ワークステーション内に取り付けられた電気光学読取り装置であって、該ウィンドウの第一の領域を通して複数の走査線としてレーザビームを投射し、該複数の走査線のうちの少なくとも一つが該ウィンドウに提示された取引に関連した一次元記号の少なくとも一部を横切って掃引されるときにおいて該一次元記号を電気光学的に読取ることにより、取引信号を生成する電気光学読取り装置と、
   ｃ）該ワークステーション内に取り付けられた二次元固体イメージャであって、該二次元固体イメージャは、該ウィンドウの後ろにあり、該二次元固体イメージャは、該ウィンドウの第二の領域を通して二次元ターゲットからの光をキャプチャすることにより、イメージ信号を生成し、該ターゲットは、非記号ターゲットを含み、該第二の領域は、該第一の領域と実質的に重なっている、二次元固体イメージャと、
   ｄ）該記号と該非記号ターゲットとを識別し、該取引信号と該イメージ信号とを別々に処理する処理回路と
   を備える、装置。
2. 前記イメージャは、前記ウィンドウの後ろに位置する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ウィンドウは水平面内に位置しており、前記ワークステーションは該水平面と交差する平面に置かれた直立ウィンドウを有しており、前記イメージャは該ウィンドウのうちの一つの後ろに位置する、請求項１に記載の装置。
4. 前記イメージャは、二次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記イメージャは、１００マイクロ秒未満の期間において前記ターゲットを照明する照明器を含んでおり、該イメージャは該期間中のみにおいて光をキャプチャする、請求項１に記載の装置。
6. 前記取引は、前記ウィンドウを通過する製品の購入であり、前記非記号ターゲットは、購入される製品の支払いのために消費者によって提示されるパーソナルチェックとカードとのうちの一つである、請求項１に記載の装置。
7. 前記非記号ターゲットはまた、サインと、運転免許証と、消費者とのうちの一つである、請求項６に記載の装置。
8. 前記取引は、オペレータにより前記ウィンドウを通過する製品の購入であり、前記非記号ターゲットは、オペレータである、請求項６に記載の装置。
9. 前記処理回路は、自動識別装置と、前記読取り装置および前記イメージャに動作可能に接続された共通のプロセッサであって、前記取引信号をデコードし、前記イメージ信号をリモートホストへとルーティングする共通のプロセッサとを含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記処理回路は、自動識別装置と、前記イメージ信号を格納するメモリとを含む、請求項１に記載の装置。
11. 前記イメージャは、オペレータによってマニュアルで駆動される、請求項１に記載の装置。
12. 前記イメージャは、自動的に駆動される、請求項１に記載の装置。
13. 取引を処理する方法であって、
    ａ）固定ワークステーションに取り付けられたウィンドウの第一の領域を通して複数の走査線としてレーザビームを投射し、該複数の走査線のうちの少なくとも一つが該ウィンドウに提示された取引に関連した一次元記号の少なくとも一部を横切って掃引されるときにおいて該一次元記号を電気光学的に読取ることにより、取引信号を生成するステップと、
    ｂ）該ワークステーション内に取り付けられた二次元固体イメージャを用いて、該ウィンドウの第二の領域を通して二次元ターゲットからの光をキャプチャすることにより、イメージ信号を生成するステップであって、該二次元固体イメージャは、該ウィンドウの後ろにあり、該ターゲットは、非記号ターゲットを含み、該第二の領域は、該第一の領域と実質的に重なっている、ステップと、
    ｃ）該記号と該非記号ターゲットとを識別し、該取引信号と該イメージ信号とを別々に処理するステップと
    を包含する、方法。
14. 前記イメージャを前記ウィンドウの後ろに位置させる、請求項１３に記載の方法。
15. １００マイクロ秒未満の期間において前記非記号ターゲットを照明し、
    前記キャプチャするステップは該期間中のみにおいて光をキャプチャすることによって実行される、請求項１３に記載の方法。
16. 前記イメージャをマニュアルで駆動する、請求項１３に記載の方法。
17. 前記イメージャを自動的に駆動する、請求項１３に記載の方法。
18. ビデオ監視の下での取引を処理する装置であって、
    ａ）ウィンドウを有する固定ワークステーションと、
    ｂ）該ワークステーションに取り付けられた電気光学読取り装置であって、該ウィンドウの第一の領域を通して複数の走査線としてレーザビームを投射し、該複数の走査線のうちの少なくとも一つが、顧客により開始されオペレータにより該ウィンドウに提示された取引に関連した印の少なくとも一部を横切って掃引されるときに、該印を電気光学的に読取る電気光学読取り装置と、
    ｃ）該ウィンドウの後ろにおいて該ワークステーションに取り付けられた二次元固体の隠されたイメージャであって、該イメージャは、取引の時点において、該ウィンドウの第二の領域を通して該オペレータのイメージをキャプチャし、該第二の領域は、該第一の領域と実質的に重なっている、イメージャと
    を備える、装置。
19. 前記ウィンドウは水平面内に位置しており、前記ワークステーションは該水平面と交差する平面に置かれた直立ウィンドウを有しており、前記イメージャは該ウィンドウのうちの一つの後ろに位置する、請求項１８に記載の装置。
20. 前記イメージャは、二次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを含む、請求項１８に記載の装置。
21. 前記イメージャは、１００マイクロ秒未満の期間において前記オペレータを照明する照明器を含んでおり、該イメージャは該期間中のみにおいて該オペレータのイメージをキャプチャする、請求項１８に記載の装置。
22. 前記イメージャは、自動的に駆動される、請求項１８に記載の装置。
23. 前記イメージャは継続的に作動されて、前記オペレータのイメージをキャプチャする、請求項１８に記載の装置。
24. 前記イメージャはランダムに作動されて、前記オペレータのイメージをキャプチャする、請求項１８に記載の装置。

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