JPH03505497A - 光学式読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学式読取装置 技術分野 本発明は、符号化されたデータを光学的に読取る光学式読取装置に関するもので あり、さらに詳細には、ソフトストリップ（ＳＯＦＴＳＴＲＩ　Ｐ）のフォーマ ットを用いて符号化されたデータを読み取るための光学式読取装置に関するもの である。

背景技術 ソフトストリップのフォーマットを用いて紙やカード等力１らなる媒体上に、デ ータを双ビットの列として符号化する場合の各双ビットは、一方が黒、他方が白 に分割された二つの方形領域から構成されている。白−黒の配列によって二進数 の一方の値を、黒−白の配列によって当該二進数の他方の値を表示する。

このようにして構成された複数の双ビツト列が、データストリップの長手方向に 印刷されている。データストリップの先端には、所定の形式のヘッダ部が印刷さ れている。データストリップの端部には、長手方向に延びた千鳥状及びラック歯 形状の位置調整用双ビットが形成されており、これによって双ビツト列との領域 を区分している。

このようなデータストリップからデータを読み取るのに光学式読取装置が使用さ れる。この光学式読取装置はデータストリップから得られる光強度の変化を電気 信号に変換し、その電気信号を適宜復号化してデータを再現する。

米国特許第４．６９２．６０３号には光学式読取装置の一例が示されている。こ の光学式読取装置はガイド部を有しており、当該ガイド部にデータストリップを 挿入して位置決めをし、データストリップを複数のレンズを担持した走査ヘッド に沿って通過させる。レンズを通して双ビツト列を横切る方向に走査し、双ビッ トからの光を光検出器上に結像させる。この際、データストリップが読取装置に 対して傾いていれば、−回の走査で他の双ビットを読み込んでしまい、クロスト ークを生ずる。これを防止するため、前記米国特許に記載されている装置には、 傾きを防、止するための数々の機構が備えられている。位置合わせを行う′　に は、走査を行いながらスキャナーをデータストリップのヘッダ部分から下流側に 移動し、次いで、データストリップ上を逆方向に移動させる。この間常に走査を 行っている。スキャナーからの出力に基づいて、データストリップの傾斜角を判 定するための論理回路が設けられており、角度調節モーターを駆動して、データ ストリップの読取装置に対する傾斜角を修正する。

この位置合わせは、データストリップの位置の調整が完結するまで繰り返される 。

発明の開示 本発明のデータストリップから符号化された高密度の双ビットを読み取る光学式 読取装置は、光学検出器、該光学検出器に接続され、該光学検出器からの出力信 号を符号化するよう構成された符号化器とからなるものであり、該光学検出器は データストリップの列を横切るように配列され更にデータストリップ上の双ビツ ト列の像を形成する感光素子を有することを特徴とし、更に、該画像を記憶して おくバッファ一手段と、データストリップの読取装置に対する相対的な傾斜角を 検知し、該傾斜角に応じて画像の歪みを補正すべく該バッファ一手段内の画像を 変換する画像変換手段とを有することを特徴とするものである。

本発明の光学式読取装置は、従来の装置に比し数多（の利点を有するものである 。一度に一列全体の画像化が可能な検出器を使用することにより、双ビツト列を 物理的に走査する必要がなくなった。その結果、本発明の光学式読取装置におい ては機械系及び光学系のいずれをも著しく簡単な構成とすることができ、製造コ ストの低減化、信頼性の向上を図ることができた。

更に、本発明の重要な利点としては、データストリップの傾きから生じる画像の 歪みを修正するための手段を有していることが挙げられる。この結果、本発明の 光学式読取装置においては、データストリップを光学式読取装置に対して所定の 方向に支持するためのガイド部材及びデータストリップを光学式読取装置に対し て位置調整するための調整機構が不要となる。

上記のように、本発明の光学式読取装置はデータストリップに対して厳密に位置 調整することが不要であるので、手持ちタイプの読み取り装置として使用するこ とが可能となる。

光学検出器は列状に配したＣＣＤ列からなることが好ましい。

画像変換手段はバッファ一手段から画像情報を受け、該画像情報に下記のような 変換を施すように構成された１次元画像レサンブリングシーケンサーであること が好ましい。

ｘ＝Ｖ。＋Ａｕ 上式において、（ｕ、Ｖ）はそれぞれバッファー内に記憶された未変換の画像情 報の水平および垂直方向の座標である。

画像情報内の傾斜を修正するためには、２次元の出力画像情報について変換を行 う必要がある。しかしながら、実用上必要とされる変換はＹ軸と平行な純粋なズ レのみであるので、二つの次元の内の一つが所定の方法によってマツピングされ る。この変換は全体として”１１／２次元”変換とよばれるものであり、一つの １次元画像リサンプリングシーケンサを用いて行われる。

変換手段は画像化されたデータ列の中でデータストリップ上のヘッダ部分が最初 に検知されたこと、及び、最初のヘッダ部分の検知とヘッダ部分の走査を終了し た後の最初の走査の間の走査数を計測することから、変換係数Ａに適切な初期値 を与えるよう構成されていることが好ましい。

検出手段は、データの読取り動作中において変換された双ビツト列の画像の境界 をなす位置調整用双ビツト内の変化を検出するよう構成されていることが好まし く、そして、変化が双ビットのうちのただ一つにおいて検知された際には、あら かじめ定められていた補正値δを変換係数Ａに加え、現在走査している列のりサ ンプリング及び変換を行う。

画像サンプリング及び変換行程の速度は一旦、変換係数Ａの初期値が検知された 傾斜角に応じて設定されると、傾斜角におけるいかなる変化も検知し簡単なフィ ードバック機構により、スタート時点における傾斜角、変換係数から再び計算を しなおさなくても、これらを修正し得るものであるように設定されている。

読取り装置は手持ち型であり、列状に配設されたＣＣＤ列がデータストリップに 接触して動くものであることが好ましく、更には、ＣＣＤ列からずれた位置に設 けられ、ＣＣＤ列とデータストリップの間の接触領域を照らすように光源を配置 する。

光学式読取装置はＣＣＤ列からの信号をデジタル化し、バッファ一手段に出力す るＡ／Ｄコンバーターを有することが好ましく、更には、ＣＣＤ列からの黒基準 出力を検知し、ＣＣＤ列からの出力レベルに応じたＡ／Ｄコンバーター用の基準 電圧を設定するように構成される。

図面の簡単な説明 本発明の光学式読取装置について、図面に沿って詳細に説明する。

図１はデータストリップの第１の実施例を示す。

図２はデータストリップの第２の実施例を示す。

図３は本発明の光学式読取装置の第１の実施例の斜視図を示す。

図４は本発明の光学式読取装置の第２の実施例の斜視図を示す。

図５は光学式読取装置のブロック図を示す。

図６ａ及び図８ｂはそれぞれ本発明に使用されるＡ／Ｄコンバーター及び列状の ＣＣＤ列からの出力信号を示す。

図７は傾斜した列の画像を示す。

図８はスキャナーの回路図を示す。

図９はデジタル信号処理装置の回路図を示す。

図１０は画像バッファーの回路図を示す。

図１１は調節器の回路図を示す。

図１２は読取装置内の部材の配置を示す。

発明を実施するための最良の形態 図１はソフトストリップ（ＳＯＦＴＳＴＲＩＰ）の典型例を示し、図２はソフト ストリップの先頭部分を拡大した図面である。本発明で用いるデータストリップ はヘッダ一部分に特徴を有している。

黒レベル基準部２がソフトストリップの一端に沿って形成され形状の位置調整用 双ビット４が双ビツト列の両端部にそれぞれ形成されている。

このソフトストリップ上のデータストリップについては、前記米国特許４．６９ ２．６０３号及び米国特許第４．７５４．１２７号、同第４，７８２、２２１号 、第４．７２８．７８３号中に詳細に説明されている。データを符号化するため のフォーマットは、アメリカ合衆国、コネチカット州、ウォータベリにあるコー ジンシステム社　（ＣａｕｚｉｎＳｙｓｔｅｍ　Ｉｎｃ、）が出版した”Ｆｉｅ ｌｄ　５ｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”に記載されている。尚、ソフトストリップ （ＳＯＦＴＳＴＲＩＰ）は同社の登録商標である。

本実施例においては、読取装置は手持ちタイプであり、データストリップに沿っ て移動させながら使用する。データストリップは、カード、紙、またはプラスチ ック等からなる基盤上にプリントされており、読み取りヘッドはデータストリッ プの基盤に接触しながら移動される。図１２に示すように、読取装置と基盤の接 触面はランプ１によって光照射されている。プリズム、対物レンズから構成され る光学系２によってデータストリップ上のイメージをＣＯＤセンサーアレイ上に 結像させる。ＣＣＤセンサー１３からの出力信号をＡ／Ｄコンバーター１４によ ってデジタル化し、イメージバッファーＲＡＭ１５に出力する。図５に示すよう に、ＣＯＤセンサーからの出力信号は直接Ａ／Ｄコンバーターに入力するように してもよいし、図θａに示すように、サンプルホールド回路１θ経由してからＡ ／Ｄコンバーターに入力するようにしてもよい。サンプルホールド回路１８には 、現在のラインスキャンに対する黒の基準レベルが保持されており、Ａ／Ｄコン バータに基準電圧を供給する。これにより、ＤＣオフセット調整、若しくは、動 作中に生ずる熱誘導性ドリフトに対する補償が不要となる。図６ａに示される回 路構成は単出力用ＣＯＤに適したものである。２出力の偶数／奇数型タイプのＣ ＯＤセンサーに対しては、２つのサンプルホールド回路が使用され、サンプル毎 に基準電圧とＡ／Ｄコンバーターの入力端子は適宜電子的に切り替えられる。

一般的なＣＯＤセンサーを使用した場合には、Ｊ、ミリ秒の露光時間をとる必要 がある。１インチ当たり４００字の印字密度の場合には、最大で１秒当たり２． ５インチの走査速度となる。

しかし、低密度のデータストリップであれば、これよりも早い走査速度とするこ とができる。

図面では、画像バッファー１６はＩＭＢのＤＲＡＭで構成されている。このＤＲ ＡＭからの出力信号はデジタル信号プロセッサＣＤ５Ｐ）に送られ、更にそこか らイメージリサンプリングシーケンサにおくられ、ＣＯＤセンサーに対するデー タストリップの傾斜角を修正するために必要な変換が行われる。

列方向のイメージの傾斜を修正するために、型番ＴＲＷ　　ＴＭＣ２３０１で特 定されるイメージリサンプリングシーケンサを用いて、幾何学的変換の制御を行 う。このデバイスは通常の２次変換、すなわち、（ｕ、ｖ）　ｒ＋（ｘ、ｙ）を 行うものである。しかし、必要な変換はＹ軸に平行なズレのみであるので、より 簡略化した変換でも十分である。

全ての２次導関数がゼロである場合には、ＴＭＣ２３０１は線形変換を行う。

ｘ＝Ｘｏ＋Ａｕ＋Ｂｖ ここで、Ａ＝ｄｘ／ｄｕ、Ｂ＝ｄｘ／ｄｕである。

通常、ＴＭＣ２３０１は対で使用される。一方は、行変換Ｘ（ｕ’、　ｖ）を処 理し、他方は列方向の変換ｙ　Ｃｕｓ　Ｖ）を処理する。しかしながら、一方の デバイスだけであっても必要とされる変換は可能である。

必要な変換は、 ｙ＝Ｖｏ＋Ａｕ 一つのデバイスを列モードで次のような処理を行うようプログラムすることがで きる。

ｘ＝Ｖｏ＋Ａｕ ｘ＝ｕ１Ｙミ又とすると、 Ｘ　＝　ｕ　− Ｙ＝Ｖｏ＋Ａｕ を得る。

一つのデバイスで処理を行うこの手法は、２次元の内の一方の次元を所定の方法 でマツピングするものであることから、「１１／２次元変換」と指称する。

最初に画像の傾斜がおおよそどのくらいであるかは、まず、傾斜をゼロとして、 データストリップのヘッダ部分の一部と最初のスキャン部分を完全に横切るまで の間のスキャン数を計数することによって知ることができる。これによって、Ｔ ＭＣ２３０１のプログラミングに必要な傾斜角の正接を直接得ることができる。

以後の傾斜角の検知は、各データ行の先端部と終端部に設けられている奇数／偶 数マークを検知し、これらを変更／不変更／読み取り不能、のいずれかに分類す ることによって行われる。

データ行の一端のマークがその他端のマークの前に変更するときは、傾斜角にエ ラーがあることになる。ごく少量の変化はノイズと判断し無視する、しかし、そ うでない場合は、変換係数の微調整が行われデータ行がリサンプルされる。この 操作は調整が完了するまで、若しくは、傾斜角の変化率が許容範囲内に入るまで 繰り返される。後者の場合には、行マークが損傷を受けていると考えられ、傾斜 角はその前の値に再記録される。しかしながら、データストリップが完全に走査 されなかった場合には、画像はその時点において不連続となる。この状況は行デ ータが復号化されるまでは検知されないこととなる。

走査行は、信号強度の変化率として現れる連続する正と負のピーク間距離、すな わち、黒から白または白から黒へ変化点におけるピーク間距離を測定することに よって符号化される。データストリップ上のデータ符号化の課程からして、黒か ら白または白から黒への変化が正規のものであるためには、１若しくは２ユニツ ト距離離れていなけらばならない。印刷の過程で、白または黒の区域に広がりが 生ずる場合があるが、これを補償するために、補償係数が平均的な白と黒の割合 に応じて加減される（有効なデータストリップの場合には、白と黒はそれぞれ５ ０パーセントの比率となっている）。しきい値以下のきわめて狭い領域はノイズ と判断され無視される。この黒若しくは白の領域の幅が１若しくは２ユニツトの 場合には有効と、それ以上若しくはそれ以下の場合には無効であると区別するこ とができる。−行中の領域全てが有効であったときには、その行は復号化されパ リティ−ビットがチェックされる。一方、いくつかの領域が無効であったとぎに は、パリティピットは正確な値を予測するために用いられる。この際エラーの検 知は行われない。

それぞれの行には復元、パリティ−チェック、その他の特性に関する特徴が必要 かどうかに応じて点数が与えられている。

データ行の奇数−偶数マークが変化して走査が次のデータ行に移行した状態を表 している場合には、最も高い点数（一つ以上の行が最高点数を有している場合は 中間スコア）の走査ラインのデータを最終データラインの復号化値として出力す る。どのデータ行も信頼性のある復号化が行われない場合には、そのデータスト リップは拒絶される。しかし、°最小限の受容点数を変更して、最も適切な推測 データとしても良い。

ソフトストリップを印刷する際におけるある種の系統的なエラーがあると、ソフ トストリップには予測可能かつ反転可能ななダメージが与えられる。読み取りが できなかった場合には、画像を検査してその種の歪に対する目印とし、符号化パ ラメータに対して逆変換を行う。それ以降の読み取りでは、ミスプリントされた データストリップについても復号化がイゎれる。全ての複合化パラメータ、通信 パラメータは不揮発性のＲＡＭｌ７に記憶されており、読取装置の使用状況に応 じて適切に変化させられる。このように本発明の光学式読取装置はデータストリ ップ上の全ての変化を自動的に検知し、復号化することができる。最初の読取り 率は、読取られる全てのデータストリップが同様の性質を有している場合は教養 される。

国際調査報告 国際調査報告 ＧＢ　８９００７２７ ＳＡ　　　　２９Ｂ８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光学検知装置と、該光学式検知装置に接続され該光学式読取装置からの出力 信号を復号化するような復号化器とからなり、データストリップから符号化され た高密度の双ピット情報を読み取る光学式読取装置であって、上記光学式検知装 置が、双ピットの列を横断するように配置され該双ピットの列の画像を形成する ように構成されている感光素子の列からなり、更に、復号化器が、該画像を記憶 するバッファー手段と、該読取装置のデータストリップに対する傾斜角を検知し 、傾斜角による画像の歪みを補正するために上記バッファー手段内に記憶された 画像を変換する画像変換手段とからなることを特徴とする光学式読取装置。 ２．前記光学式検知装置が列状に配置されたＣＣＤからなることを特徴とする請 求項１記載の光学式読取装置。 ３．（ｕ、Ｖ）が前記バッファー手段内に記憶された未変換の水平方向及び垂直 方向の座標とし、Ｘを変換された画像の水平方向の座標とすると、前記画像変換 手段が前記バッファー手段からの画像データを受け、該データに Ｘ＝Ｖｏ＋Ａｕ なる変換を施す１次元画像リサンプリングシークエンサを有することを特徴とす る請求項２記載の光学式読取装置。 ４．前記画像変換手段がデータストリップ上のヘッダ部分を最初に検知したこと 、及びそのヘッダ部分の最初の検知からヘッダ部分の検知後の最初の走査までの 間の走査数を計測することにより変換係数Ａに対する適切な初期値を決定するよ うに構成されたことを特徴とする請求項３記載の光学式読取装置。 ５．前記復号化手段がデータ読み取り中に変換された列画像の境界を形成する位 置調整用双ビット内の変化を検知するように構成されており、該変化が一つの行 で検知された際にはあらかじめ定められた補正値δを変換係数Ａに加え、現在走 査している行のリサンプリングと変換を行うように構成されていることを特徴と する請求項３若しくは４記載の光学式読取装置。 ８．前記光学式読取装置が、前記光学式検出器からの信号をデジタル化し前記バ ッファー手段に出力するように構成されたＡ／Ｄコンバーターを有し、該光学式 読取装置は列状に配置されたＣＣＤからの黒基準出力を検知し、Ａ／Ｄコンバー ターに対する基準電圧を列状のＣＣＤからの出力レベルに応じて設定することを 特徴とる請求項１乃至５記載の光学式読取装置。 ７．該光学式読取装置が、列状のＣＣＤをデータストリップに接触させつつこれ に沿って移動するように構成された手持ち型の装置であり、更に、該光学式読取 装置が該光学式読取装置とデータストリップの接触領域外に設けられ、該接触部 を照射するように配置された光源を有することを特徴とする請求項１若しくは６ 記載の光学式読取装置。