JPH0363113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録媒体に記録されたバーコード、文
字などの光学的情報の走査にてその情報を読取る
光学的情報読取装置に関するものである。

従来この種の装置では、電荷蓄積型のイメージ
センサを用いており、その奇数番目の光電素子
（画素）列信号と偶数番目の画素列信号をそれぞ
れ別のシフトレジスタに移され、走査用信号によ
り転送されて合成されたシングル出力として電気
信号に変換している。

従つて、この装置により高速の読取作動を行つ
た場合、前記イメージセンサの蓄積時間が短かく
なり、読取感度が低くなつてしまうという問題が
ある。

本発明は上記の問題に鑑みたもので、比較的寸
法の大きな光学的情報を対象にした低分解能高速
処理と、比較的寸法の小さな光学的情報を対象に
した高分解能低速処理との両機能を実現し、光学
的情報に応じた効率的な読取作動を可能にするこ
とを目的としている。

そのため本発明では、イメージセンサを備えた
光学的情報読取装置において、一定周波数のクロ
ツクパルスを交互に少なくとも２グループに分割
してそれぞれの走査用信号を発生する走査手段
と、その各走査用信号を各グループ単位にて同位
相サイクルにイメージセンサに加えるか、逆位相
サイクルに交互に加えるかを切換えて前記イメー
ジセンサの走査を切換制御する制御手段とを設け
る構成にしている。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図は、ハンデイタイプの光学的情報読取
装置の全体の構成図、第２図はその部分斜視図で
ある。１は記録媒体のバーコードラベルであり、
その表面に平行バーコードの濃淡パターンとして
白バー、黒バーを用いた光学的情報のバーコード
１ａが印刷されている。２はハンド式読取器のケ
ース、３はバーコード上を照射する光源で、複数
のランプを備えており、この照射光を蒲鉾形レン
ズ４を通してバーコード上に光を収束させて照射
させている。５は反射ミラーで、バーコードより
の反射光を特定方向（イメージセンサの走査線方
向）に反射させるものであり、その反射光がレン
ズ６と読取線に直交する偏平スリツトを有する絞
り部材７を通して読取センサ８の走査線上にバー
コードの走査用映像を結像させる。この読取セン
サ８はその走査上の走査用バーコード映像を直線
上の電子スキヤン作動にて、電気信号に変換する
１次元のイメージセンサを用いている。第１図中
の一点鎖線は、光学系における光の軌跡を示して
いる。９は読取センサの駆動回路で読取センサを
駆動させるのに必要な走査用クロツクをクロツク
発生回路１８より受けて読取センサ８に加えてい
る。１０は読取センサ８のスキヤン（走査）作動
により得られた電気信号を増幅するアナログ増幅
器である。１１はアナログ増幅器１０の出力信号
の波形整形を行う波形整形回路であり、増幅器１
０よりの離散的な信号を連続信号に変換するサン
プルホールド回路と出力波形を滑らかにするロー
パスフイルタから構成されている。１２はコンパ
レータ回路で、波形整形回路１１よりの整形信号
を黒バー及び白バーに対応した高レベルと低レベ
ルの２値化信号に変換するものである。１３は反
転検出回路で、上記２値化信号の立上り時点及び
立下り時点の反転時点を検出し、その都度ラツチ
パルス及びそれよりも多少遅れたクリアパルスを
ラツチ回路１５とカウンタ１４に送る。

１７は一定周波数のクロツクパルスを発生する
クロツクジエネレータである。１４はカウンタで
あり、前記クリアパルスを受けてクリアされた時
点毎にクロツクパルスの計数を繰返しており、そ
の計数値が上記バーコードの各バーの幅に対応し
た値を示している。１５はラツチ回路であり、前
記のラツチパルスによりカウンタ１４のクリア作
動直前の計数値（バーの幅）を記録させるもので
ある。１８は各種クロツク発生回路であり、クロ
ツクジエネレータ１７のクロツクパルスから読取
センサ８の駆動に必要な走査用クロツクや波形整
形回路１１の中のサンプルホールド回路のタイミ
ングクロツクを作り出している。

１６はマイクロコンピユータで、ラツチ回路１
５で得らたバーの幅の情報で、計数値がある値よ
り少ない場合はトランスフアゲートクロツク制御
回路１９に信号を送り、画素数が少ないことの判
定結果を示す。その判定結果の信号をもらつたト
ランスフアゲートクロツク制御回路１９はトラン
スフアゲートクロツクを制御して、イメージセン
サ８の映像信号の出力方法を変えさせる。またバ
ーの幅の情報の計数値がある値より大きい場合
は、この計数値に基づいた演算処理を実行し、バ
ーコードの読取を行つている。２０は圧電ブザー
であり、バーコードの読取りが完了すると、マイ
クロコンピユータ１６から信号を出し、圧電ブザ
ー２０を鳴らして、オペレータに読取りが完了し
たことを教えるものである。

次に、第３図は前記読取センサ８の詳細構成を
示す構成図で、読取センサ８としてCCDイメー
ジセンサを示している。８ａはバーコードの映像
を光電変換して信号電荷を得るフオトダイオード
列である。８ｂ−１は前記フオトダイオード列８
ａで得られた奇数番の信号電荷を８ｃ−１のシフ
トレジスタに移すトランジスタフアゲートであ
る。８ｂ−２は偶数番の信号電荷を８ｃ−２のシ
フトレジスタに移すトランスフアゲートである。
８ｂ−１，８ｂ−２のトランスフアゲートは、
別々のトランスフアゲートクロツクφ_TG1，φ_TG2が
得られる様に構成されている。８ｄはシフトレジ
スタ８ｃ−１，２の出力を合成させシングル出力
とする出力ゲートである。８ｅはリセツトゲート
であり、φ_RSのクロツクパルスによつて出力を
CCDのドレイン電圧に固定される。

また、第４図は読取センサ８の駆動のためにク
ロツクジエネレータ１７、各種クロツク発生回路
１８、トランスフアゲートクロツク制御回路１
９、駆動回路９の詳細電気結線図を示しており、
クロツクジエネレータ１７よりのクロツクパルス
とトランスフアゲートクロツク制御回路１９の制
御信号を受けて各種クロツク発生回路１８が計
数、論理処理を行ない、イメージセンサ８の走査
用信号を駆動回路９に加え、イメージセンサ８の
スキヤン作動による電気信号を送出する。また、
各種クロツク発生回路１８は前記走査用信号に同
期してサンプルホールドの制御信号を波形整形回
路１１に加え、離散的な信号の連続信号への変換
制御を行なう。

さらに、第５図は第１図中の波形整形回路１１
およびコンパレータ１２の詳細構成の電気結線図
を示しており、サンプルホールド回路１１ａとロ
ーパスフイルタ１１ｂとにより離散的信号の連続
信号への変換および高周波ノイズ除去の波形整形
を行ない、コンパレータ１２には黒バー、白バー
に対応した矩形波に変換している。

次に、上記構成においてその作動を説明する。
今バーコード読取装置の読取口をバーコードラベ
ル１上に持つて行き、光源３により光を蒲鉾形レ
ンズ４を通して照射する。これにより、バーコー
ド１ａの白バー、黒バーに従つて反射率が異なり
光の強さの分布がバーコードに対応した反射光が
生ずる。この反射光線を反射ミラー５、レンズ
６、絞り部材７を通してイメージセンサ８の走査
線上にバーコードの走査用映像を結像させる。こ
の絞り部材７は、読取線に直交する偏平スリツト
であり焦点深度を深くするとともに、イメージセ
ンサ８への走査用映像の光量を多くし、読取精度
の向上及び高速読取を可能にしている。そして、
イメージセンサ８の走査線上にバーコードの走査
用映像が結像する為に、駆動するのに必要なクロ
ツクを受けたイメージセンサ８が電子スキヤン作
動によりバーコード１ａの白バー及び黒バーのそ
れぞれに対応した電圧レベルの異なる電気信号に
変換される。このイメージセンサ８の作動は、ト
ランスフアゲートクロツク制御回路１９の制御信
号によつて、必要に応じて低分解能高速処理（高
速処理）動作と高分解能低速処理（高分解能処
理）動作の２つに分けられる。

このイメージセンサ８の作動を第６図に示した
駆動パルスに従つて説明する。高速処理を行う場
合、トランスフアゲートクロツク制御回路１９の
制御信号により、トランスフアゲート８ｂに、第
６図のａ，ｂに示したトランスフアゲートクロツ
クφ_TG1，φ_TG2が得られる。つまり奇数番の信号電
荷を移すトランスフアゲートクロツクと偶数番の
信号電荷を移すトランスフアゲートクロツクが交
互に加わる、すなわち第１、第２の走査用信号を
なす２つのトランスフアゲートクロツクが逆位相
サイクルに交互に加わる様になつており、奇数番
の信号電荷と偶数番の信号電荷が取り出せる様に
なつている。ｃ，ｄは、シフトレジスタ用のシフ
トレジスタクロツクφ₁，φ₂であり、このクロツ
クによつて各信号電荷は出力ゲート８ｄに順次転
送される。ｅはリセツトゲート用のリセツトパル
スφ_RSであり、このリセツトパルスによつてリセ
ツトゲートをON、OFFさせて出力を取り出す。
よつて第６図の様なクロツクをイメージセンサ８
に加えると、まずトランスフアゲート８ｂ−１に
ａのトランスフアゲートクロツクが加わり、トラ
ンスフアゲート８ｂ−１が開かれ、奇数番の信号
電荷が一斉にシフトレジスタ８ｃ−１に移され
る。そしてｃ，ｄのシフトレジスタクロツク、ｅ
のリセツトパルスが加わる事によつて、奇数番の
信号電荷が出力ゲート８ｄまで順次転送され、出
力される。この時点では、８ｂ−２のトランスフ
アゲートが閉じられている為に偶数番の信号電荷
は、まだ８ａのフオトダイオード列内のキヤパシ
タに蓄積されている。よつてｆの期間T₂に示す
様に奇数番の信号電荷だけが順次取り出される。
次に８ｂ−２のトランスフアゲートにトランスフ
アゲートクロツクが加わり、８ｂ−２のトランス
フアゲートが開かれ、偶数番の信号電荷が一斉に
シフトレジスタ８ｃ−２に移される。そして前記
と同様にして、偶数番の信号電荷だけが順次出力
される。この出力波形をｆの期間T₃に示してあ
る。以上の駆動クロツクを繰り返す事によつて連
続走査が行なわれる。（なお、T₂＝T₃） よつて、フオトダイオード列の信号電荷の蓄積
時間は、各トランスフアゲートクロツク間になる
為この場合はT₁となる。また、バーコードの解
読サイクル時間はT₂（＝T₃）時間となり、蓄積時
T₁の1/2になり、また蓄積時間T₁の間に２つの独
立した映像信号が得られる為に、バーコード読取
りの高速処理が可能となる。つまり、バーコード
読取りを性能良くする為には、読取り結果の数回
一致が必要な為に、蓄積時間T₁の間で２つの映
像信号が得られる為に、読取時間を早くすること
が出来る。

高分解能処理を行う場合は、トランスフアゲー
トクロツク制御回路１９の制御信号によつてトラ
ンスフアゲート８ｂ−１，８ｂ−２に、第６図の
ｈ，ｉに示したトランスフアゲートクロツク
φ_TG1，φ_TG2が得られる。つまり奇数番の信号電荷
を移すトランスフアゲートクロツクと偶数番の信
号電荷を移すトランスフアゲートクロツクが同時
に加わる、すなわち第１、第２の走査用信号をな
す２つのトランスフアゲートクロツクが同位相サ
イクルに加わる様になつており、前記の述べた様
に、奇数番の信号電荷と偶数番の信号電荷が同時
にシフトレジスタ８ｃ−１，８ｃ−２₂に移され
る。そして、奇数番の信号電荷と偶数番の信号電
荷が出力ゲート８ｄによつて合成され出力され
る。

よつて蓄積時間T₁の間に、全画素数の信号電
荷を同時に出力された１つの映像信号が得られ
る。これは、高速処理動作に比べて２倍の分解能
を持つ。このイメージセンサ８の出力の電気信号
ｆ，ｊをアナログ増幅器１０で増幅させた後、波
形整形回路１１に加える。

この波形整形回路の作動を第５図の要部詳細電
気結線図に従つて説明する。各種クロツク発生回
路１８よりの走査用信号に同期したサンプリング
パルスを受けるサンプルホールド回路１１ａは前
記サンプリングパルスにて、前記のイメージセン
サ８の出力の電気信号をサンプルホールドして前
記クロツクパルスに同期した離散的信号を連続信
号に変換する。そして１１ｃは、イメージセンサ
８の出力の電気信号を反転させる為の反転増幅器
である。この反転された離散的な電気信号を、１
１ｄのダイオードと１１ｅのコンデンサにより、
各ピーク値を保持させ、前記サンプリングパルス
にて閉成してその映像信号のピーク値を通過させ
るアナログスイツチ１１ｆにより、コンデンサ１
１ｇに前記各ピーク値電圧が伝えられる。このコ
ンデンサ１１ｇに伝えられたピーク値電圧を次の
サンプリング時点まで保持する。１１ｈはトラン
ジスタであり、コンデンサ１１ｅに蓄えられたピ
ーク値電圧を、コンデンサ１１ｇに伝え、アナロ
グスイツチ１１ｆが開成されたら、サンプリング
パルスに同期させて放電させ、次のピーク値の保
持の準備にはいる。

第７図にサンプリングパルスのタイミングを示
している。ｃ，ｅは映像信号のピーク値をコンデ
ンサ１１ｇに通過させる為にアナログスイツチ１
１ｆを閉成させるサンプリングパルスであり、
ｄ，ｆはコンデンサ１１ｅのピーク値電圧を放電
させるサンプリングパルスである。ｃ，ｄは高速
処理動作の時のサンプリングパルスであり、ｅ，
ｆは高分解能処理動作の時のサンプリングパルス
であり、これらはトランスフアゲートクロツク制
御回路１９の制御信号によつて切換わる様になつ
ている。

１１ｂは前記サンプリングホールドされた出力
信号の波形から高周波ノイズを除去して低周波成
分を取り出すローパスフイルタであり、そのカツ
トオフ周波数を前記バーコードの幅の広いバーに
対応する前記の連続信号の周波数より低い周波数
に設定している。このローパスフイルタ１１ｂに
よりノイズ成分などを前記映像信号から除去して
滑らかな信号にしている。この時の波形を第６図
のｇに示してある。このサンプルホールド回路１
１ａとローパスフイルタ１１ｂにより波形整形し
ている。

１２は前記の出力波形を黒バー及び白バーに対
応した高レベルと低レベルの２値化信号に変換す
るコンパレータ回路で、１２ａ，１２ｂは逆並列
接続したダイオード、１２ｃはコンデンサであ
り、逆並列接続した前記ダイオードを伴つてダイ
オード順方向電圧降下分の所定の電位差だけ前記
信号の振幅を縮めかつ位相をずらして基準信号を
得ている。１２ｄは前記基準信号とローパスフイ
ルタからの出力信号とを比較して２値化信号を得
る比較器である。この黒バー及び白バーに対応し
た２値化信号の各高レベルと各低レベルの幅をカ
ウンタと、一定周波数のクロツクパルスを発生さ
せるクロツクジエネレータで計測して、バーコー
ドのバーの長さ情報として、マイクロコンピユー
タ１６に取り込む。この取り込まれたバーの幅の
情報、すなわちカウンタ１４の計数値からバーの
幅を判断し、計数値があらかじめ決められた値よ
り少ない場合は、バーコードのバーが細く分解能
が必要であると判断しトランスフアゲートクロツ
ク制御回路１９に指令し、高分解動作に入る。こ
の様にして、適切な処理動作で得られたカウンタ
の計数値から、あらかじめ定められた演算プログ
ラムに従つて演算処理を実行し、読取動作を行
う。

第４図に、各種クロツク発生回路１８とトラン
スフアゲートクロツク制御回路１９とセンサ駆動
回路９の詳細電気結線図が示してあり、マイクコ
ンピユータ１６からTCSをHIGH、LOWに切換
える事によつて、高速処理、高分解能処理動作に
変わる、つまりTCSをLOWにするとトランスフ
アゲートクロツクは第６図のａ，ｂとなり高速処
理動作となる。またTCSをHIGHにすると、ト
ランスフアゲートクロツクは第６図のｈ，ｉとな
り高分解能処理となる。

次に、第８図は本発明の他の実施例を示すもの
で、ラベル１に記録された光学的情報の数字より
なる文字列１ｂを読取るもので、そのための読取
センサとして２次元イメージセンサ８Ａを備えて
おり、その２次元イメージセンサ８Ａ上に結像し
た文字情報映像２ａを電子走査により電気信号に
変換している。

そして、２次元イメージセンサ８Ａについて
も、その画素列を少なくとも交互に分離した２グ
ループに分割し、その各グループの画素への走査
用信号を、上記の実施例の１次元イメージセンサ
の場合と同様に切換制御して高速処理と高分解能
処理を適切に選択した読取作動を実現することが
できる。

なお、上述の実施例はイメージセンサの画素列
を２つに分割して取り出すものを示したが、ｎ個
のシフトレジスタで構成されたイメージセンサを
用いそれに対応した画素列をｎ分割して、それぞ
れの信号電荷を別々にかつ交互に出力される構造
にして処理を行うと、光学的情報の大きさにより
適合した処理が可能となる。

また、高速処理と高分解能処理とをマイクロコ
ンピユータ１６の演算処理にて自動的に切換制御
するものを示したが、手動スイツチを設けてマニ
ユアル操作により上記の切換制御を行うようにし
てもよい。

以上述べたように本発明においては、イメージ
センサを用いて光学的情報を読取る光学的情報読
取装置において、イメージセンサを、第１、第２
のグループに分けた複数の光学的素子から構成
し、それぞれのグループからの電気信号を第１、
第２の走査用信号に対応してそれぞれ出力するよ
うにし、第１、第２の各走査用信号を各グループ
単位にてイメージセンサに同位相サイクル、或い
は逆位相サイクルのいずれかに切換え、これによ
りイメージセンサの走査を制御するようにしてい
るから、第１、第２の走査用信号を同位相サイク
ルにてイメージセンサの走査に用いるようにした
場合には、同位相であるため低速処理になるがイ
メージセンサの第１、第２のグループの複数の光
学的素子からの電気信号の双方に基づいて高分解
能処理が可能となり、また第１、第２の走査用信
号を逆位相サイクルにてイメージセンサの走査に
用いるようにした場合には、第１、第２のグルー
プの複数の光学的素子からの電気信号を時間的に
交互に取り出すことになるため低分解能になるも
のの高速処理が可能になり、従つて、低分解能高
速処理と高分解能低速処理との両機能を実現する
ことができ、光学的情報に応じた効率的な読取作
動を行うことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図はその部分斜視図、第３図はイメージセン
サの詳細構成図、第４図は要部詳細構成の電気結
線図、第５図は部分詳細構成の電気結線図、第６
図ａ〜ｋは全体作動説明に供する各部信号波形
図、第７図ａ〜ｆは部分作動説明に供する各部信
号波形図、第８図は本発明の他の実施例を示す部
分構成図である。 １……記録媒体のラベル、１ａ，１ｂ……光学
的情報のバーコード、文字列、８，８ａ……イメ
ージセンサ、１６，１９……制御手段をなすマイ
クロコンピユータ、トランスフアゲートクロツク
制御回路、１７……クロツクジエネレータ、１８
……走査手段をなす各種クロツク発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体に記録された光学的情報よりの反射
   光による映像を電子走査にて電気信号に変換する
   イメージセンサと、その電気信号から前記光学的
   情報に対応した２値化信号に変換する処理手段と
   を備えた光学的情報読取装置において、 前記イメージセンサは、複数の光学的素子から
   なり、その複数の光学的素子を第１、第２のグル
   ープに分けてそれぞれのグループからの電気信号
   を第１、第２の走査用信号に対応してそれぞれ出
   力するようにしたものであり、 一定周波数のクロツクパルスを発生するクロツ
   クジエネレータと、 このクロツクパルスを交互に少なくとも２グル
   ープに分割して前記第１、第２の走査用信号を発
   生する走査手段と、 前記第１、第２の各走査用信号を各グループ単
   位にて前記イメージセンサに同位相サイクルに加
   えて高分解能低速処理を行うか、逆位相サイクル
   に交互に前記イメージセンサに加えて低分解能高
   速処理を行うかを切換えて、前記イメージセンサ
   の走査を切換制御する制御手段と、 を設けた光学的情報読取装置。