JP5075866B2 - コードシンボル読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、コードシンボル読取装置に関する。

商品に付されたコードシンボルの画像を取得して商品データを出力するコードシンボル読取装置として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）撮像素子等のエリアイメージセンサを使用したものがある（特許文献１参照）。このようなコードシンボル読取装置は、ＣＣＤ撮像素子で得られる画像データから対象とするバーコードの画像情報を抽出し、この画像情報を解析して商品データを取得する。

ところで、エリアイメージセンサを使用したコードシンボル読取装置においては、撮像に必要な明るさを確保するために、撮像領域に対して照明装置により照明光を照射するようにしている。そして、耐久性の向上や消費電力を抑えることを目的として、コードシンボルが読み取られない時間が予め設定された所定時間を超過した場合には、照明装置の電源を自動的にオフにして待機状態にするようにしている。

一方、待機状態から動作状態に復帰させるためには、光検知センサやスイッチ等の復帰のための追加手段を別途設けて、待機状態から動作状態に復帰させるようにしている。これによれば、待機状態から動作状態に復帰させるためだけに、光検知センサやスイッチ等の復帰のための追加手段を別途設けることになるため、コスト高になるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価な構成で待機状態から動作状態に復帰させる仕組みを構築することができるコードシンボル読取装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のコードシンボル読取装置は、エリアイメージセンサに結像した撮像画像の多階調画像信号を出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された前記多階調画像信号からコードシンボルを読み取るコードシンボル読取部と、前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、前記撮像装置から出力される前記多階調画像信号の特徴量の変動量が所定値を超えると前記照明装置から照明光を照射し、前記撮像装置の出力信号レベルを増幅するゲイン値を下げる動作処理部と、前記コードシンボル読取部によって前記コードシンボルが読み取られない時間が予め設定された所定時間を超過した場合、前記照明装置からの照明光の照射を停止し、前記撮像装置の出力信号レベルを増幅するゲイン値を上げて前記動作処理部における画像処理が可能なレベルの前記多階調画像信号を得る待機処理部と、を備える。

本発明によれば、安価な構成で待機状態から動作状態に復帰させる仕組みを構築することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の一形態に係るバーコードスキャナの外観を示す斜視図である。 図２は、バーコード読取装置の構造を示す概略断面図である。 図３は、バーコードスキャナの制御系を示すブロック図である。 図４は、モジュール構成を示すブロック図である。 図５は、チェックアウト業務処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、特徴量算出処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるコードシンボル読取装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

本発明の実施の一形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態はコードシンボル読取装置として縦型のバーコードスキャナに用いられるバーコード読取装置を適用した例である。

図１は、本発明の実施の一形態に係るバーコードスキャナ１０の外観を示す斜視図である。バーコードスキャナ１０は、コードシンボル読取装置であるバーコード読取装置１００の高さを変更する昇降機能を備え、オペレータによる読取操作を行い易くしたものである。図１に示すように、バーコードスキャナ１０は、商品が入れられたカゴ等が置かれるサッカー台１１（又はカウンタ台）に立設されている。このバーコードスキャナ１０には、案内溝１２を有する一対の支柱１３と、この案内溝１２に沿って昇降自在に案内されるバーコード読取装置１００とが設けられている。バーコード読取装置１００の上方には、表示器１６とキーボード１７とが設けられている。

本実施の形態に係るバーコードスキャナ１０において、オペレータは、バーコード読取装置１００の前方に商品を配置し、商品に付されたバーコードを読み取る。

図２は、バーコード読取装置１００の構造を示す概略断面図である。バーコード読取装置１００は、商品が配置される撮像領域Ｆ側に配置された表側カバー部材１１１と、表側カバー部材１１１の反撮像領域側に組み合わせて配置される裏側カバー部材１１２とで形成された箱形の筐体１１０を備えている。

筐体１１０内には、ＣＣＤ撮像素子を備える撮像装置１２０と、撮像領域Ｆに照明光を照射する照明装置である照明ボード１３０と、ＣＣＤ撮像素子が取得した商品の画像データからバーコード領域を抽出し商品コードを取得するコードシンボル読取部である画像処理ボード１４０とを備えている。

表側カバー部材１１１は、最も撮像領域Ｆ側に配置される表面板１１１ａのほか、この表面板１１１ａの中央部には、内部に向け凹設部１６０が形成されている。凹設部１６０は、奥に行くほどその断面積が減少する四角錐形の壁面を備えて形成され、凹設部１６０の最奥部には開口部１１３が開設されている。

撮像装置１２０は、エリアイメージセンサであるＣＣＤ撮像素子及びＣＣＤ撮像素子の駆動回路を備えた撮像基板１２１と、ＣＣＤ撮像素子に撮像領域Ｆの画像を結像する焦点距離ｆの撮影レンズ１２２とからなる。

画像処理ボード１４０は、撮像装置１２０から出力された動画像データ中からバーコードの全体を読み取り可能な１枚のフレームデータを認識する。そして、画像処理ボード１４０は、認識したバーコードを解読してデコードデータとして出力する。

照明ボード１３０は、開口部１１３の奥側に配置される。照明ボード１３０の基板１３４には、撮像装置１２０の撮影用の開口部１３３が開設されている。凹設部１６０の最奥部の開口部１１３内に位置する照明ボード１３０の基板１３４上には、複数のＬＥＤ発光素子１３１が開口部１３３を囲うように配置されている。これにより、複数のＬＥＤ発光素子１３１は、撮像装置１２０の撮像領域Ｆより広い照明領域Ｉに光を照射する。

また、表側カバー部材１１１の表面板１１１ａと同一面で凹設部１６０を塞ぐように、低反射ガラス１５０が配置されている。ここで、低反射ガラス１５０は、ガラスまたはプラスチックなどで形成された低反射の透明部材である。なお、透明とは、人間の目で透明である必要はなく、撮像装置１２０にとって透明であればよい。低反射ガラス１５０としては、例えば旭硝子社製の低反射ガラスを用いることができる。

本実施の形態においては、読取対象のバーコードと撮像装置１２０との距離を示す読取対象のバーコードの読取深度が読取領域Ａ内にある場合には、バーコードを計測する解像度を得ることができる。そこで、バーコードの読取領域Ａは、レンズ側限界Ｐｃの位置が表側カバー部材１１１の表面板１１１ａの位置、すなわち低反射ガラス１５０の天面と略一致するように設定される。また、本実施の形態では、読取領域Ａは、低反射ガラス１５０の配置位置（即ちレンズ側限界Ｐｃ）を含む充分広い領域となるよう、設定される。

本実施の形態では、筐体１１０には凹設部１６０が形成されている他、表側カバー部材１１１の表面板１１１ａと同一面で凹設部１６０を塞ぐように、低反射ガラス１５０が配置されているので、低反射ガラス１５０によってユーザがバーコードの読取領域Ａ外（筐体１１０の凹設部１６０内）に商品をかざすことを制限することができ、バーコードを確実に読み取ることができ、オペレータに安心感を与えることができ、使いやすいバーコード読取装置１００を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、低反射ガラス１５０の天面がバーコードの読取領域Ａのレンズ側限界Ｐｃの位置と略一致するものとしたが、必ずしも略一致する必要は無く、低反射ガラス１５０の天面がバーコードの読取領域Ａ内に位置するように配置されていれば良い。

次に、バーコードスキャナ１０の制御系について図３のブロック図を参照して説明する。バーコードスキャナ１０は、制御の主体となるＣＰＵ（Central Processing Unit）５１を搭載している。このＣＰＵ５１には、バス５２を介してＲＯＭ（Read Only Memory）５３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５４と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）５５と、バーコード読取装置１００（撮像装置１２０、照明ボード１３０、画像処理ボード１４０）と、画像表示出力部５６と、操作入力部５７とが接続されている。通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）５５には、販売店舗内のＬＡＮ（Local Area Network）５８を介してＰＯＳ（Point of Sales）サーバ６０が接続されている。

ＰＯＳサーバ６０は、例えば店舗で販売する全ての商品の価格や商品名等のデータを予め格納する商品データベースを有している。ＰＯＳサーバ６０は、バーコードスキャナ１０との間で、商品の精算処理に関する情報の授受および商品の精算処理結果の記録を行う。より詳細には、ＰＯＳサーバ６０は、バーコードスキャナ１０からＬＡＮ５８を介して送信されてくる商品に付されたバーコードのデコードデータを商品データベースに照会し、当該デコードデータに対応する商品の価格や商品名等のデータを読み出し、全ての商品の各価格を合計して精算額データを求め、この精算額データをＬＡＮ５８を介してバーコードスキャナ１０に返信する。

ＲＯＭ５３には、商品の精算業務を実行するためのチェックアウト業務プログラム等の固定データが予め格納されている。ＲＡＭ５４には、撮像装置１２０の撮像により取得された画像や、バーコード画像を画像処理ボード１４０でデコードした結果であるデコードデータ等を一時的に格納するもので、これらのデータを格納するためのワークエリアが形成されている。

画像表示出力部５６は、ＰＯＳサーバ６０から送信された商品の価格や商品名等のデータを表示器１６に表示する。

操作入力部５７は、キーボード１７から入力された内容をＣＰＵ５１に送信する。例えばバーコードを構成する商品コードがキーボード１７から手入力された場合、ＣＰＵ５１は、手入力された商品コードをＬＡＮ５８を介してＰＯＳサーバ６０に送信する。

ここで、ＲＯＭ５３に格納されているチェックアウト業務プログラムがＣＰＵ５１により実行されることにより実現される機能のうち、本実施の形態のバーコードスキャナ１０が有する特徴的な機能について説明する。

本実施の形態にかかるバーコードスキャナ１０で実行されるチェックアウト業務プログラムは、図４に示すような各部（特徴量抽出部７１、変動量判定部７２、動作処理部７３、待機処理部７４）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ５１がＲＯＭ５３からチェックアウト業務プログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ５４上にロードされ、特徴量抽出部７１、変動量判定部７２、動作処理部７３、待機処理部７４がＲＡＭ５４上に生成されるようになっている。

特徴量抽出部７１は、撮像装置１２０から出力された多階調画像信号からフレーム毎の特徴量を抽出する。

変動量判定部７２は、特徴量抽出部７１により抽出された特徴量のフレーム間における変動量が所定値を超えたか否かを判定する。

動作処理部７３は、変動量判定部７２によりフレーム間における変動量が所定値を超えたと判定された場合、照明ボード１３０から照明光を照射する。

画像処理ボード１４０によってバーコードが読み取られない時間が予め設定された所定時間を超過した場合、照明ボード１３０からの照明光の照射を停止する。

図５は、ＣＰＵ５１がチェックアウト業務プログラムに従って実行するチェックアウト業務処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、ＣＰＵ５１は、まず、撮像装置１２０により撮像された多階調画像データをＲＡＭ５４に一時的に格納する（ステップＳ１）。

次に、ＣＰＵ５１は、現在の動作状態を示す状態ステータスを判定し、“待機状態”であれば（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ３の特徴量算出処理に進む。

ステップＳ３の特徴量算出処理について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。図６に示すように、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５４に格納されている多階調画像データに対して、２値化処理を施した後（ステップＳ３１）、２値画像データに対する領域のラベル付けを行う（ステップＳ３２）。具体的には、白画像データを注目点として連結して白領域を生成し、各白領域に対してラベル付けを行う。このようにラベル付け処理を行うことにより、多階調画像データにおける領域を区別することが可能になり、その領域の個数を算出することもできるようになる。続くステップＳ３３では、ＣＰＵ５１は、領域のラベル数（個数）を特徴量として出力する。以上の処理により、特徴量が算出される。このようにして算出された特徴量は、ＲＡＭ５４に格納される。

ＣＰＵ５１は、特徴量が算出されると、ステップＳ４に進み、ステップＳ３で算出された特徴量と前回フレームの多階調画像データから算出されてＲＡＭ５４に格納されている特徴量とを比較する。ＣＰＵ５１は、比較の結果、変動量、すなわち特徴量の差分値が閾値よりも大きいと判断した場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、撮像装置１２０により撮像された多階調画像データに大きな変動があったものと判断し、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１をオンするとともに（ステップＳ６）、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値を下げて（ステップＳ７）、状態ステータスを“動作状態”に設定して（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻り、次に撮像装置１２０により撮像された多階調画像データに対する処理を実行する。

一方、ＣＰＵ５１は、比較の結果、変動量、すなわち特徴量の差分値が閾値よりも小さいと判断した場合には（ステップＳ５のＮｏ）、撮像装置１２０により撮像された多階調画像データに大きな変動はなかった（カメラ前の状態が変わっていない）ものと判断し、そのままステップＳ１に戻る。

また、ＣＰＵ５１は、現在の動作状態を示す状態ステータスを判定し、“動作状態”であれば（ステップＳ２のＮｏ）、ステップＳ９のバーコード読取処理に進む。

ステップＳ９のバーコード読取処理では、バーコードがバーコード読取装置１００によって読み取られると、読み取られたバーコードが画像処理ボード１４０でデコードされ、ＣＰＵ５１は、デコードデータをＲＡＭ５４に一時的に格納する。その後、ＲＡＭ５４に一時的に格納されたデコードデータは、ＬＡＮ５８を介してＰＯＳサーバ６０に送信される。

ステップＳ１、ステップＳ２のＮｏ、ステップＳ９の処理は、最終デコード完了時から所定時間（例えば、１０分〜１５分）経過するまで（ステップＳ１０のＹｅｓ）、繰り返される。

ＣＰＵ５１は、最終デコード完了時から所定時間（例えば、１０分〜１５分）が経過すると（ステップＳ１０のＹｅｓ）、ステップＳ９のバーコード読取処理においてバーコードの読取操作が行われていないものと判断し、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１をオフするとともに（ステップＳ１１）、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値を上げて（ステップＳ１２）、状態ステータスを“待機状態”に設定して（ステップＳ１３）、ステップＳ１に戻る。このように状態ステータスが“待機状態”の場合に、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１をオフするとともに、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値を上げるのは、照明が消灯している暗い状態でも、画像処理が可能なレベルの多階調画像データを得るためである。これにより、照明が消灯している状態ではバーコードをデコードするのは難しいが、状況の変動検知は可能になっている。なお、上述したように、状態ステータスが“動作状態”の場合には、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１をオンするとともに（ステップＳ６）、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値を下げている（ステップＳ７）。

本実施の形態に係るバーコードスキャナ１０によれば、オペレータが商品のバーコードをバーコード読取装置１００に読み取らせるに際して、オペレータはサッカー台１１の内側に立ち、レーン上流側に置かれた買い物カゴから買い上げ商品を一品ずつ取り出す。そして、オペレータは、取り出した商品がバーコード付きのものであるときには、バーコードをバーコード読取装置１００の開口部２００に向けてかざし、バーコードを撮像装置１２０に読み取らせる。

バーコード読取装置１００では、撮像装置１２０で読み取った商品の画像が画像処理ボード１４０に送出され、画像処理ボード１４０においてバーコードの画像が抽出されて解析され、解析された商品コードがＰＯＳ端末などの上位装置に出力されることにより、商品登録が行われる。

バーコードが正確に読み取られた場合には、バーコードスキャナ１０から読み取り終了の確認音が鳴動し、オペレータはこの確認音を確認して商品をレーン下流に配置された買い物カゴに入れることになる。

さらに、客がレーンにいなくなってオペレータがサッカー台１１から立ち去ることにより、最終デコード完了時から所定時間（例えば、１０分〜１５分）が経過すると、バーコードの読取操作が行われていないものと判断し、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１がオフされるとともに、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値が上げられて、状態ステータスが“待機状態”に設定される。これにより、無駄な電力を使用しない省エネルギーモードが実現される。

その後、再度オペレータがサッカー台１１の内側に立ってバーコード読取装置１００に対向すると、撮像装置１２０により撮像された多階調画像データに大きな変動が生じることから、照明ボード１３０上の複数のＬＥＤ発光素子１３１がオンされるとともに、撮像装置１２０の出力信号レベルを増幅するゲイン値が下げられて、状態ステータスが“動作状態”に設定されることにより、バーコードの読取処理が実行可能になる。

このように本実施の形態によれば、撮像装置から出力された多階調画像信号から抽出される特徴量の変動量が所定値を超えると照明装置から照明光を照射し、また、コードシンボル読取部によってコードシンボルが読み取られない時間が予め設定された所定時間を超過した場合、照明装置からの照明光の照射を停止することにより、待機状態から動作状態に復帰させるためには、撮像装置から出力された多階調画像信号から抽出された特徴量のフレーム間における変動量が所定値を超えればいいことから、オペレータが撮像装置に対向して立つだけで良くなるので、待機状態から動作状態に復帰させるためだけに、光検知センサやスイッチ等の復帰のための追加手段を別途設ける必要はなくなり、安価な構成で待機状態から動作状態に復帰させる仕組みを構築することができる。

また、バーコードスキャナ１０は縦型のバーコードスキャナであることから、撮像装置１２０のエリアイメージセンサが操作者に対して対向する位置に設けられていることにより、オペレータが撮像装置１２０に対向して立ったのをすぐに検知することができる。

なお、本実施の形態にかかるバーコードスキャナ１０で実行されるチェックアウト業務プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施の形態にかかるバーコードスキャナ１０で実行されるチェックアウト業務プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態にかかるバーコードスキャナ１０で実行されるチェックアウト業務プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

なお、本実施の形態においては、コードシンボルとしてバーコードを適用したが、これに限るものではなく、二次元コードなどの各種コードシンボルを適用することができることは言うまでもない。

７１ 特徴量抽出部
７２ 変動量判定部
７３ 動作処理部
７４ 待機処理部
１００ コードシンボル読取装置
１２０ 撮像装置
１３０ 照明装置
１４０ コードシンボル読取部

特開２００５−０２５３１１号公報

Claims (4)

1. エリアイメージセンサに結像した撮像画像の多階調画像信号を出力する撮像装置と、
   前記撮像装置から出力された前記多階調画像信号からコードシンボルを読み取るコードシンボル読取部と、
   前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、
   前記撮像装置から出力される前記多階調画像信号の特徴量の変動量が所定値を超えると前記照明装置から照明光を照射し、前記撮像装置の出力信号レベルを増幅するゲイン値を下げる動作処理部と、
   前記コードシンボル読取部によって前記コードシンボルが読み取られない時間が予め設定された所定時間を超過した場合、前記照明装置からの照明光の照射を停止し、前記撮像装置の出力信号レベルを増幅するゲイン値を上げて前記動作処理部における画像処理が可能なレベルの前記多階調画像信号を得る待機処理部と、
   を備えることを特徴とするコードシンボル読取装置。
2. 前記多階調画像信号の特徴量の変動量は、フレーム間における前記多階調画像信号の特徴量の差分値である、
   ことを特徴とする請求項１記載のコードシンボル読取装置。
3. 前記撮像装置から出力される前記多階調画像信号に対して２値化処理を施した２値画像信号に対する領域のラベル付けを行い、前記領域のラベル数を前記特徴量として抽出する特徴量抽出部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１記載のコードシンボル読取装置。
4. 前記撮像装置は、前記エリアイメージセンサを操作者に対して対向する位置に設ける、
   ことを特徴とする請求項１記載のコードシンボル読取装置。

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