JPH0668776B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学的に記録された情報の読取装置に関し、特
にこの光学的情報の欠陥による読み取り不良を低減する
ものである。

〔従来の技術〕

従来の光学的情報読取装置として、例えば特開昭59−58
582号公報に開示されるものが一般に知られている。

この公報に開示されるものは、一次元のイメージセンサ
を備え、このイメージセンサの奇数列画素の信号と偶数
列画素の信号とを交互に読み出し、それぞれをデコード
することで低分解能高速読取りを実現し、一方、奇偶列
を合成して読み出し、これをデコードすることで高分解
能低速読み取りを実現している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の技術では、１回のバーコードの読み
取りに供される画素数を変えることにより、高分解能と
低分解能とを切替えている。しかし、有効な画素数を増
減するため、例えば上記公報に開示されるものでは、奇
数列画素と偶数列画素との転送タイミングを制御しなけ
ればならず、回路構成が複雑になるという欠点があっ
た。

さらに、イメージセンサからの電気信号を平滑化し、２
値化する波形整形回路とのマッチングが高分解能処理時
も低分解能処理時も同一であるため、読み取り対象であ
る光学的情報（例えばバーコード）にボイドやスポット
があると、読み取り不良を生じることがあった。これ
は、上記公報に開示されるものが、単に画素数の増減に
より高分解能処理と低分解能処理とを達成しているため
であり、イメージセンサからの出力信号の処理において
その信号処理の精度を考慮していないためである。

そこで本発明は、光学的情報の読み取りにあたり、光学
的情報にボイドやスポットが混入していてもそれらの影
響を抑制して高い読取率を達成することを目的とする。

〔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、 光電変換面に受光した光学的情報を電子走査により電気
信号に変換する光電変換手段と、 該光電変換手段からの電気信号を処理し、前記光学的情
報をに対応した２値化信号を得る信号処理手段と、 を備えた光学的情報読取装置において、 前記信号処理手段からの２値化信号に基づいて、入力し
た前記光学的情報の映像が低密度情報であるか高密度情
報であるかを判定する判定手段と、 前記信号処理手段が、前記光電変換手段からの電気信号
の高域変動成分を除去する高域変動成分除去手段と、 前記判定手段が低密度情報であると判定した場合には、
前記光電変換手段の電子走査速度を高速にし、前記光電
変換手段より振幅変動が小さく出力変動時間の短い電気
信号を出力せしめる高速度制御信号を前記光電変換手段
に対し与え、 前記判定手段が高密度情報であると判定した場合には、
前記光電変換手段の電子走査速度を低速にし、前記光電
変換手段より振幅変動が大きく出力変動時間の長い電気
信号を出力せしめる低速度制御信号を前記光電変換手段
に対し与える走査速度制御手段と、 を備えるという技術を採用する。

〔作用〕 本発明によれば、上記技術手段を採用することにより、
光学的情報が高密度および低密度の場合に応じて、以下
のような読み取り制御が実施例される。

まず、光学的情報が高密度の場合には、走査速度制御手
段より低速度制御信号が光電変換手段に対し出力される
ため、充電変化手段は低速度で電子走査を実行する。こ
れにより、光電変換手段での充分な露光時間が得られて
感度が向上し、高密度の光学的情報の読み取り、すなわ
ち高分解能読み取りが可能となる。

また、光学的情報が低密度であると判定されると、走査
速度制御手段より高速度制御信号が光電変換手段に対し
出力されるため、光電変換手段は高速度で電子走査を実
行する。したがって、上記の高分解能読み取りに比べて
露光時間が短く、光電変換から出力される電気信号の振
幅は小さくなるため、記録された光学的情報中にボイド
等があってもその影響が表れにくい。またボイド等によ
る出力波形の変動時間も短くなる。このような振幅変動
が小さく出力変動時間の短い電気信号が高域変動成分除
去手段に入力されると、ボイド等による高周波変動成分
が除去される。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、光学的情報の密度
を自動的に判定することにより、密度に応じた最適な読
み取りができるという効果がある。すなわち、高密度の
光学的情報を読み取る際には、光電変換手段の電子的走
査速度を低速にして高分解能読み取りが可能となる。一
方低密度の光学的情報を読み取り際には、光電変換手段
の電子的走査速度を高速にして、ボイド，スポット等に
よる出力変動分を小さくすると共に、高周波化すること
により高域変動成分をと成分除去手段できるという優れ
た効果が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した実施例を図面に基づいて説明す
る。

なお、この実施例ではイメージセンサを用いて光学的情
報の映像を走査し、この光学的情報に対応した電気信号
を得るとともに、このイメージセンサの複数画素の信号
を上記電気信号として順次読み出すためのクロック信号
の周期を高低２値に切替えることにより、高精度な高分
解能低速処理と、低精度な低分解能高速処理とを実現し
ている。

まず、一実施例の構成を説明する。

第１図は、この実施例のバーコード読取装置の全体構成
を示す構成図である。

１は手持ち走査部であり、以下に述べる構成を備える。
２は光源に使用する高輝度の10個の赤色発光ダイオード
からなる照明光源である。３は光散乱材で、赤色発光ダ
イオード２よりの照明光を散乱させて所定範囲にわたっ
て均一化している。４は記録媒体のラベルで、光学的情
報のバーコード５を印刷したものである。

６は平面反射鏡で、バーコードラベル４よりの反射光を
反射して方向を変えるものである。７はレンズでバーコ
ードラベル４からの反射光を集光し、絞り部材８を通っ
て所定位置にバーコード映像を結像させている。９は読
取センサとしてのシリコン系のイメージセンサで、多数
のフォト素子を線状に並べた一次元の2048ビットの分解
能を有しており、照明光源２の発光スペクトル付近に分
光感度のピーク領域を持つものである。10は手持ちケー
スである。

11は照明光源２およびイメージセンサ９の駆動回路およ
びイメージセンサ９からの電気信号を２値化する信号処
理回路を含む制御回路であり、ケーブルを介してデコー
ダ回路12および電源13に接続されている。デコーダ回路
12は制御回路11から出力される２値化信号を所定のキャ
ラクタコードにデコードするマイクロコンピュータを備
えており、このコードをPOSシステム14へ出力する。

第２図は第１図における制御回路11のブロック構成図で
ある。

分周回路111はデコーダ回路12から供給される基本クロ
ック信号をクロック制御信号に応じて分周する。ここで
はクロック制御信号に応じて１／１分周と１／２分周と
が切替えられる。

この分周回路111は分周器1110、アナログスイッチ1111,
1112、およびインバータ1113により構成される。クロッ
ク制御信号がハイレベルであるとアナログスイッチ1112
がオンし、基本クロックが１／２分周される。クロック
制御信号がローレベルであるとアナログスイッチ1111が
オンし、基本クロックがそのまま出力される。クロック
発生回路112は分周回路111から供給されるクロック信号
に基づいてイメージセンサ９および後述するサンプルホ
ールド回路114を駆動するための各種信号を発生する。

イメージセンサ９から順次出力される各画素の信号は増
幅回路113で増幅され、サンプルホールド回路114でサン
プルホールドされて波形整形回路115で波形整形され
る。このアナログ信号は２値化回路116でバーコードの
バーおよびスペースに対応した２値化信号に変換され、
デコーダ回路12に送られる。

第３図は第２図におけるサンプルホールド回路114、波
形整形回路115および２値化回路116の詳細な回路図であ
る。なお、この第３図の詳細は特開昭59−58582号公報
を参照することができる。

第４図は２値化回路116の作動を説明する説明図であ
る。

第３図および第４図において、第４図（ａ）に図示され
るようなバーコードを一点鎖線で示される読取線に沿っ
て読取る場合、２値化回路116の入力波形は第４図
（ｂ）の実線のようになる。これはコンパレータ1160の
入力端子ａに入力される。一方、コンパレータ1160の入
力端子ｂにはダイオード1161,1162およびコンデンサ116
3により遅延され、電圧降下させられた波形（第４図
（ｂ）の破線）が入力される。

これにより、２値化回路116のコンパレータ1160は、バ
ーコードに応じた２値化出力（第４図（ｃ））を出力す
るのであるが、第４図のようにボイドやスポットがある
と、誤読が発生することがある。

これは、コンデンサの値を大きくすることにより取り除
かれるが、信号波形の変化が速い、すなわち密度の高い
映像情報に対しては回路の応答が遅いため、不読あるい
は誤読となる。また、あらかじめセンサの駆動クロック
を速くした回路構成とすると、映像情報に対する処理情
報量の少ない低分解能となり、前記ボイドやスポットを
除去でき、そのバーコードを誤読しないようにすること
はできるが、バーコードの密度の高いものに対しては、
不読となるという問題があった。

このような問題点は、この実施例ではイメージセンサ９
からの出力信号の速度を変えることにより解決される。

以下、この実施例の作動を第５図のフローチャートに従
って説明する。

このフローチャートは、制御回路12に内蔵されたマイク
ロコンピュータにおいて実行される。

なお、このフローチャートにおいて、ステップ280,330
のデータの確立とは、ｋ回分の走査で得られたデータが
一致することをいう。

バーコードの読取りが開始されると、まず初期設定を行
い、高分解能モードが設定され、クロック制御信号はハ
イレベルとされる（ステップ210）。

まず、ｋ回の走査分のデータを取り込み、その解析が行
われる（ステップ220,230）。そこで、１モジュールの
幅が0.5mm以上であると低密度情報であると判断し、ク
ロック制御信号はローレベルとされる（ステップ240,25
0）。なお、ステップ230は検出手段に、ステップ240は
判定手段に相当している。

そして、上記の結果、クロック発生回路には基本クロッ
クが入り、動作時間が高分解能時の半分である低分解能
モードに切替えられる。そこで新たにｋ回の走査分のデ
ータを取り込み、それを解析処理、転送後、設定を高分
解能モードに戻し、一連の読取処理を終了する（ステッ
プ260,270,280,290,300）。

一方、１モジュール幅が0.5mm未満と判定されると、高
分解能モードで再びデータの取り込みが（ｋ−１）回の
走査分行われ、解析処理、転送の後、一連の読取処理を
終了する（ステップ310,320,330,340）。

また、低分解能モードに切替えた後、データを確立でき
ない場合には（すなわち、バーコードを読み取ることが
できなかった場合）、読取口をバーコードから遠ざけ、
一度データをリセットする（ラベルリセット）か、ある
いは例えば低分解能モードでｌ回スキャニングを行った
後、自動的に高分解能モードに復帰するようにしておく
（ステップ280,350,360）（但し、この時データ取り込
み回数ｋとこのタイマ回数ｌとはｋ≦ｌとする）。

また、高分解能モードでデータを確立できない場合も同
様とする（ステップ330,370,380,390）。

〔実施例での作用および効果〕

この実施例の作用および効果を第６図ないし第８図によ
り詳細に検討する。

例えば、2kセンサの場合、2048ビットの取り込んだ電荷
を移動するのに、高分解能モードでは第６図（ａ）のよ
うに（ｎ×2048）の時間を必要とする。低分解能モード
では、第６図（ｂ）のように（ｎ／２×2048）の時間
と、高分解能時の１／２の時間で処理することができ
る。実際には、高分解能モード、低分解能モード共にデ
ータを解析処理する時間を要するので、１回のスキャニ
ング時間としては高分解能モード時（ｎ×2048＋α）と
なり、低分解能モード時（ｎ／２×2048＋α）となる。

しかしながら、この１回のスキャニング時間はセンサの
露光時間であり、電荷量に比例するため、第７図のよう
に２値化前のアナログ波形としては、低分解能モード時
には高分解能モード時よりも数十パーセント減衰してし
まう。このため、高密度のバーコードに対しては、高分
解能モードでは読取可能であるが、低分解能モードでは
読取不可となってしまう。

以上のことを考慮し、実施例での効果を示す。まず、処
理時間について考える。通常ひとつのデータを転送する
までの間の処理（取り込みおよびデコード）はｋ回行わ
れ、データが一致したならば転送がなされる。これは、
読取りの信頼性を向上させるために必要で、ｋが大きい
ほど信頼性は上がる。よって、通常はｋ≧４が望まし
い。

高分解能モード時の読取りの際、１回のデータを取り込
み、処理するまでの時間が平均で14msecであるとする
と、ひとつのデータが転送されるまでには（14×ｋ）ms
ecかかる。ここでいう平均とは、データの信頼性を向上
させるため（露光時間を変化させる）ｋ回のデータを取
り込む際、例えば13,14,15,14,……msecのように、異な
ったスキャニング時間で取り込んだデータを解析してい
ることによる。

一方、本発明による方法では、高分解能モードで１回デ
ータを取り込み、処理した後、低分解能モードで再度デ
ータをｋ回取り込む。低分解能モードではクロックの周
期が高分解能モード時の半分となることから、処理時間
も半分になり、データ転送までにかかる時間は（14＋７
×ｋ）msecとなる。以上から、14k＞（７×ｋ＋14）;k
≧４であり、処理時間が短縮されることがわかる。

次に、バーコード上の汚れ等による誤読の防止効果につ
いて考える。第８図のように、ひとつのバーを読むのに
10クロックかかるとする。このバーには汚れがあるとす
る。低分解能時のクロックの周期をＴ／２とすると、高
分解能時にはＴとなる。高分解能モード時の方がクロッ
クの周期が長く、露光時間が長いので、センサ出力の波
形の振幅は大きくなり、１ビットあたりの感度が良くな
る。このため、第８図に示す様なバー部分のボイドを認
識してしまい、結果として不読、誤読となる可能性が生
じる。一方、低分解能モード時では高分解能モード時よ
り周期が短いので、振幅は小さくなり、１ビットあたり
の感度が低下するため、ボイドがあってもその影響が表
われにくく、その結果、誤読や不読を防止することがで
きる。

また、低分解能モードはボイドによる出力波形の振幅が
小さいのに加えて、ボイドやスポットによる出力波形の
変動時間も短くなるため、波形整形回路の応答性（低域
通過特性）によりボイドによる出力波形の変動が除去さ
れる。また、２値化回路においても同様に、ボイドやス
ポットによる出力波形の変動に対する応答性が悪くなる
ため、これらの影響が除去され、誤読や不読を防止する
ことができる。

なお、以上の説明ではバー部分のボイドについて説明し
たが、スペース部分のスポット（印刷のミス、ごみ、汚
れ等）に対しても同様の効果がある。

このように、この実施例では、センサのクロック周期が
変わると処理速度および読み取り精度（分解能）が変わ
ることに着目し、光学的情報の密度に応じてクロック周
期を自動的に変えることで、処理速度を早め、かつボイ
ド、スポットによる誤読や不読を防止できるという効果
がある。

なお、上記の実施例ではクロック周期を変えることによ
る露光時間の変化と、イメージセンサからの出力波形の
変動速度の変化により不読、誤読を低減するものを説明
したが、波形整形回路の低域通過特性の調整、あるいは
２値化回路におけるコンデンサの充放電時定数の調整、
さらにはイメージセンサからの信号読み出しクロックの
みを変化させる方法など、本発明の要旨の範囲内で実施
することにより、不読、誤読を低減することができる。

さらに、光学的情報としてはバーコードに限らず、種々
の記録方式のものに本発明は適用することができる。

さらに、バーコードの読取部も、イメージセンサにより
バーコードの映像を電気信号に変換するものに限らず、
レーザ光によりバーコード上を走査し、その反射光を検
出するものについても本発明は適用することができ、そ
の場合にはレーザ光の走査速度等を変化させることによ
り、上記の実施例と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した一実施例の構成図、第２図は
一実施例のブロック構成図、第３図は一実施例の電気回
路図、第４図は作動を説明する説明図、第５図は一実施
例の作動を説明するフローチャート、第６図、第７図、
第８図は作動を説明する説明図である。 ９……イメージセンサ,11……制御回路,12……デコーダ
回路,111……分周回路,1111,1112……アナログスイッ
チ,1113……インバータ,112……クロック発生回路,113
……増幅回路,114……サンプルホールド回路,115……波
形整形回路,116……２値化回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 忠夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−253485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−271189（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電変換面に受光した光学的情報を、電子
   走査により電気信号に変換する光電変換手段と、 該光電変換手段からの電気信号を処理し、前記光学的情
   報をに対応した２値化信号を得る信号処理手段と、 を備えた光学的情報読取装置において、 前記信号処理手段からの２値化信号に基づいて、前記光
   電変換手段に入力した前記光学的情報の映像が低密度情
   報であるか高密度情報であるかを判定する判定手段と、 前記信号処理手段が、前記光電変換手段からの電気信号
   の高域変動成分を除去する高域変動成分除去手段と、 前記判定手段が低密度情報であると判定した場合には、
   前記光電変換手段の電子的走査速度を高速にし、前記光
   電変換手段より振幅変動が小さく出力変動時間の短い電
   気信号を出力せしめる高速度制御信号を前記光電変換手
   段に対し与え、 前記判定手段が高密度情報であると判定した場合には、
   前記光電変換手段の電子的走査速度を低速にし、前記光
   電変換手段より振幅変動が大きく出力変動時間の長い電
   気信号を出力せしめる低速度制御信号を前記光電変換手
   段に対し与える走査速度制御手段と、 を備えることを特徴とする光学的情報読取装置。